KR101633750B1 - 상태 검출 장치 - Google Patents

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코지 나카타니
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요코하마 고무 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 안테나의 공진(共振) 주파수가 조금 어긋나도 송수신 주파수가 안테나의 주파수대역 내에 들어가도록, 종래예보다도 안테나의 주파수대역을 넓게 할 수 있는 상태 검출 장치를 제공한다.
[해결 수단] 타이어의 소정 물리량을 검출하여 송신하는 검출·송수신 회로(400)와 안테나용 프린트 배선 351a이 형성되어 있는 제1 프린트 배선 기판(351)과 안테나용 프린트 배선 352a가 형성되어 있는 제2 프린트 배선 기판(352)을 대향하여 배치하고, 기둥 형상 접속 도체(354)에 의하여 안테나용 프린트 배선(351a, 352a)을 코일 형상으로 도전(導電) 접속하여 안테나(450)를 형성한 장치 본체(300)의 제2 프린트 배선 기판(352)에, 안테나(450)와 장착 대상의 금속면과의 사이에 위치하도록 평면 도체판(361)을 고정하여 설치한다.

Description

상태 검출 장치{STATE DETECTION DEVICE}
본 발명은, 상태 검출 장치에 관한 것이고, 특히, 검출 결과를 전파에 의하여 외부에 송신하는 것이고 또한 타이어 내의 림(rim) 등의 금속면에 장착하여 이용하는 상태 검출 장치에 관한 것이다.
타이어 내 공기압을 모니터링하는 시스템은, 공기압 데이터를 송신하는 무선기를 구비한 타이어 상태 검출 장치를 타이어 내 림 웰부에 장착하는 것이 일반적이다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 타이어 상태 검출 장치에 구비되는 안테나는, 림 등의 금속부가 접근하는 것에 의하여 영향을 받고, 크게 특성이 변화하는 경우가 많아, 림 등의 금속에 타이어 상태 검출 장치를 설치한 상태에서의 안테나 설계가 필수였다. 그렇지만 림 형상은 여러 가지이고, 특히 안테나와 림을 구성하는 금속과의 사이의 거리가 림의 형상에 따라 다른 안테나의 공진(共振) 주파수 및 임피던스가 모두 크게 변화한다.
예를 들어, 송신 주파수가 315MHz의 송신부와, 공진 주파수가 315MHz의 안테나를 구비한 타이어 상태 검출 장치를 최적인 상태에서 림에 장착한 경우, 도 17에 도시하는 바와 같이 양호한 임피던스 특성을 얻을 수 있다. 그러나 이 타이어 상태 검출 장치를 림으로부터 조금 떼어 놓은 경우 혹은 다른 형상의 림에 장착한 경우는, 도 18에 도시하는 바와 같이, 안테나의 공진 주파수가 큰 폭으로 어긋나 버리는 일이 많이 일어나고 있었다.
즉, 타이어 상태 검출 장치의 장착 대상으로 되는 림의 형상 등이 다르면 타이어 상태 검출 장치의 안테나의 공진 주파수가 큰 폭으로 어긋나 버리는 일이 많기 때문에, 양호한 안테나 특성을 보지(保持)하기 위하여는, 원 바이 원으로 림의 형상마다 안테나 설계를 하는 것이 필요하였다.
이와 같이 림의 형상마다 최적인 특성을 구비한 안테나를 작성할 필요가 있었기 때문에, 하나당 제조 코스트가 비싸지는 것과 함께, 대량 생산이 곤란하다고 하는 문제점이 있었다.
이 때문에 본 발명자는, 장착 대상으로 되는 림의 형상이 바뀌어도 양호한 안테나 특성을 얻을 수 있는 것과 함께, 제조 코스트를 저감할 수 있어, 대량 생산이 가능한 타이어 상태 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 하여, 일본국 특허공보 특허제4868192호(특허문헌 2)에 개시되는 타이어 상태 검출 장치를 고안하였다. 도 19 내지 도 23에 도시하는 바와 같이, 이 타이어 상태 검출 장치(10)는, 타이어의 소정의 물리 상태를 검출하는 센서(410)와, 소정의 공진 주파수를 가지는 안테나(450)와, 센서(410)의 검출 결과의 정보를 안테나(450)로부터 전파로서 송신하는 검출·송수신 회로(400)와, 센서(410)와 안테나(450)와 검출·송수신 회로(400) 등이 형성되어 있는 장치 본체(30)를 수납하고 또한 전파를 투과하는 케이스(130)를 구비하고, 케이스(130)를 타이어 내의 림(4)에 장착하여 이용한다. 이 타이어 상태 검출 장치(10)는, 케이스(130)에 고정된 프린트 배선 기판(351, 352)으로 구성되는 장치 본체(30)를 케이스 내부에 구비하고, 안테나(450)는 프린트 배선 기판(351)의 일면(一面) 측에 고정되어 설치되고, 케이스(130)를 림(4)에 장착하였을 때에 안테나(450)와 림(4)의 사이에 경계면을 형성하도록 안테나(450)로부터 소정 거리의 위치에 안테나(450)와 전기적으로 절연(絶緣)된 상태로 고정되고 또한 검출·송수신 회로(400)의 기준 전위와 동일한 전위로 설정되어 있는 평면 도체(361)를 설치하는 것과 함께, 평면 도체(361)는 프린트 배선 기판(351)의 타면(他面)과 평면 도체(361)의 일면이 소정의 간격(D)을 두고 평행하게 되도록 또한 프린트 배선 기판(351)의 타면과 평면 도체(361)의 일면과의 사이에 소정의 공간을 형성하도록 복수의 보지재(371)에 의하여 프린트 배선 기판(351)에 고정되어 있는 것이다.
또한, 안테나(450)는, 공진 주파수가 송수신부의 송수신 주파수로 설정된 코일 형상 안테나이고, 프린트 배선 기판 351에 설치된 프린트 배선과 프린트 배선 기판 352에 설치된 프린트 배선 및 프린트 배선 기판 351의 프린트 배선과 프린트 배선 기판 352의 프린트 배선을 도전(導電) 접속하는 것과 함께 이들의 프린트 배선 기판(351, 352)을 서로 고정하는 기둥 형상 접속 도체(354)에 의하여 형성되어 있다.
나아가, 검출·송수신 회로(400)가 형성되어 있는 프린트 배선 기판(351)에 설치된 검출·송수신 회로(400)의 입출력 단자(441, 442)와 안테나(450)의 급전점(給電點)(451, 452)과의 사이는 급전용 도체(461a, 461b, 461c, 462)에 의하여 접속되어 있다.
이와 같이, 장치 내에 있어서 안테나(450)로부터 소정 거리(D)의 위치에 검출 회로의 기준 전위로 설정된 평면 도체(361)가 설치되고, 장치를 림(4)에 장착하였을 때에는 평면 도체(361)가 안테나(450)와 림(4)과의 사이의 경계면으로 되기 때문에, 림(4)을 구성하는 금속이 안테나(450)에 주는 영향을 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있다. 따라서 장착 대상으로 되는 림(4)의 형상이 바뀌어도 양호한 안테나 특성을 얻을 수 있는 것과 함께, 제조 코스트를 저감할 수 있어, 대량 생산이 가능하게 된다.
특허문헌 1: 일본국 공개특허공보 특개2006-327460호 특허문헌 2: 일본국 특허공보 특허제4868192호
그렇지만 본 발명자가 상기 타이어 상태 검출 장치를 개량 연구하여 가는 중, 안테나(450)가 극히 소형의 안테나이기 때문에 주파수대역폭이 좁은 것으로 되어 있기 때문에, 안테나(450)의 치수가 조금 어긋나 안테나(450)의 공진 주파수가 어긋나면, 송수신 주파수가 안테나의 주파수대역 외로 되고 송수신부와 안테나(450)와의 정합 상태가 나빠져, 성능이 저하하는 것이 발견되었다. 이와 같은 때는, 안테나의 치수를 미조정하지 않으면 안 되지만, 미조정에 시간이 걸리고 있었다.
본 발명은, 안테나의 공진 주파수가 조금 어긋나도 송수신 주파수가 안테나의 주파수대역 내에 들어가도록, 종래예보다도 안테나의 주파수대역을 넓게 할 수 있는 상태 검출 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 주위의 소정 물리량을 검출하는 센서와, 면대향하여 설치된 제1 프린트 배선 기판 및 제2 프린트 배선 기판과, 상기 제1 프린트 배선 기판에 형성된 복수의 안테나 프린트 배선 및 제2 프린트 배선 기판에 형성된 복수의 안테나 프린트 배선과, 상기 제1 프린트 배선 기판에 형성된 안테나 프린트 배선과 제2 프린트 배선 기판에 형성된 안테나 프린트 배선을 연결하여 소정의 공진 주파수를 가지는 코일 형상 안테나를 형성하는 복수의 연결 도체와, 상기 제1 프린트 배선 기판에 형성되고 상기 센서에 의하여 검출된 물리량의 정보를 상기 코일 형상 안테나로부터 전파로서 송신하는 송신 회로와, 상기 제1 프린트 배선 기판에 설치된 상기 송신 회로의 출력 단자와, 상기 안테나의 급전점과 상기 출력 단자를 도전 접속하는 도전체와, 상기 제1 프린트 배선 기판 및 제2 프린트 배선 기판을 수납하고 또한 전파를 투과하는 케이스와, 상기 케이스를 금속면에 장착하였을 때에 상기 안테나와 상기 금속면의 사이에 경계면을 형성하도록 상기 안테나로부터 소정 거리의 위치에 상기 안테나와 전기적으로 절연된 상태로 고정되고 또한 상기 송신 회로의 기준 전위와 동일한 전위로 설정되어 있는 평면 도체를 구비하고, 상기 케이스를 상기 금속면에 장착하여 이용하는 상태 검출 장치에 있어서, 상기 평면 도체는 상기 제2 프린트 배선 기판의 면과 상기 평면 도체의 면이 소정의 간격을 두고 평행하게 되도록 또한 상기 제2 프린트 배선 기판의 면과 상기 평면 도체의 면과의 사이에 소정의 공간을 형성하도록 복수의 보지재에 의하여 상기 제2 프린트 배선 기판에 고정되어 있고, 상기 송신 회로의 상기 출력 단자와 상기 평면 도체는, 면대향하여 설치된 상기 제1 프린트 배선 기판과 상기 제2 프린트 배선 기판이 떨어진만큼 서로 더 떨어져 있는, 상태 검출 장치를 제안한다.
본 발명의 상태 검출 장치에 의하면, 장치 내에 있어서 안테나로부터 소정 거리의 위치에 검출 회로의 기준 전위로 설정된 평면 도체가 설치되고, 장치를 금속면에 장착하였을 때에는 상기 평면 도체가 안테나와 금속면의 사이의 경계면으로 되기 때문에, 금속면이 안테나에 주는 영향을 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상태 검출 장치를 금속면에 장착할 때는, 케이스의 저면(底面)이 금속면에 대향하도록 케이스가 금속면에 고정된다. 이와 같이 케이스가 금속면에 고정되는 것에 의하여, 안테나와 금속면의 사이에는 기준 전위로 설정된 평면 도체가 배치되기 때문에, 상태 검출 장치를 금속면에 장착하였을 때에는 평면 도체가 안테나와 금속면과의 사이의 경계면으로 되기 때문에, 금속면이 안테나에 주는 영향을 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있다. 따라서 타이어의 림 등의 금속면의 형상마다 최적인 특성을 구비한 안테나를 작성할 필요가 없어지고, 어떠한 형상의 금속면에 고정할 때에 있어서도 동일한 안테나를 이용할 수 있기 때문에, 타이어 상태 검출 장치의 하나당 제조 코스트가 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있는 것과 함께, 타이어 상태 검출 장치의 대량 생산이 용이하게 가능하게 된다. 나아가, 안테나의 공진 주파수가 조금 어긋나도 송수신 주파수가 안테나의 주파수대역 내에 들어가도록, 종래예보다도 안테나의 주파수대역을 넓게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 실장한 타이어를 도시하는 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 구조를 도시하는 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 도시하는 외관 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 도시하는 평면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 도시하는 측면 단면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 장치 본체를 도시하는 외관 사시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 장치 본체를 도시하는 외관 사시도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 장치 본체의 요부를 도시하는 외관 사시도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치의 전기계 회로를 도시하는 블록도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 급전용 도체와 평면 도체판의 위치 관계를 도시하는 도면
도 11은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 평면 도체판과 보지재를 도시하는 외관 사시도
도 12는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 보지재를 도시하는 외관 사시도
도 13은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 타이어에 장착하였을 때의 림과 평면 도체판과의 관계를 도시하는 도면
도 14는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치의 송신 전파의 지향성을 도시하는 도면
도 15는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 스미스 차트를 도시하는 도면
도 16은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 입력 임피던스에 대한 전력 효율과 VSWR의 관계를 도시하는 도면
도 17은 종래예에 있어서의 적정 시의 안테나 특성을 설명하는 스미스 차트
도 18은 종래예에 있어서의 안테나 특성의 변동을 설명하는 스미스 차트
도 19는 종래예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 도시하는 측면 단면도
도 20은 종래예에 있어서의 장치 본체를 도시하는 외관 사시도
도 21은 종래예에 있어서의 장치 본체를 도시하는 외관 사시도
도 22는 종래예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 타이어에 장착하였을 때의 림과 평면 도체판과의 관계를 도시하는 도면
도 23은 종래예에 있어서의 급전용 도체와 평면 도체판의 위치 관계를 도시하는 도면
도 24는 본 발명의 상태 검출 장치를 공기식 방현재에 적용한 예를 도시하는 도면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 실장(實漿)한 타이어를 도시하는 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 구조를 도시하는 도면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 도시하는 외관 사시도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 도시하는 평면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치를 도시하는 측면 단면도, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 장치 본체를 도시하는 외관 사시도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 장치 본체의 요부(要部)를 도시하는 외관 사시도, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치의 전기계 회로를 도시하는 블록도이다. 도면에 있어서, 종래예와 동일 구성 부분은 동일 부호를 가져 나타낸다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치(100)는, 타이어(1)의 공기실(3) 내부에 있어서 림(4)의 소정 위치에 고정되어 있고, 이 타이어 상태 검출 장치(100) 내에 설치되어 있는 후술하는 압력 검출 소자와 온도 검출 소자를 구비한 센서부에 의하여 타이어 본체(2)의 공기실(3) 내의 압력과 온도를 검출하고, 이 검출 결과를 디지털 값으로 변환한다. 또한, 타이어 상태 검출 장치(100)는 이들의 디지털 값을 포함하는 디지털 정보를 생성하여 송신한다. 이 디지털 정보에는, 상기 검출 결과의 디지털 값 외에 타이어 상태 검출 장치(100)의 고유의 식별 정보가 포함된다. 덧붙여, 본 실시예에 있어서 이용한 타이어(1)는 대형 트럭 등에 사용되는 타이어이고, 타이어(1) 내에 스틸 카커스가 매설되어 있는 것이다.
본 실시예에서 이용한 타이어는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 통상 대형 차량에 이용되는 것이고, 스틸제의 벨트와 스틸제의 카커스가 매설되어 있는 것이다. 타이어(1)는, 예를 들어, 주지(周知)의 튜브리스 레이디얼 타이어(tubeless radial tire)이고, 본 실시예에 있어서는 휠 및 림을 포함하는 것이다. 도 1 및 도 2에 있어서, 타이어(1)는 타이어 본체(2)와 림(4) 및 휠(5)로 구성되고, 타이어 본체(2)는 주지의 캡 트레드(21), 언더 트레드(22), 벨트(23A, 23B), 카커스(24) 등으로 구성되어 있다.
타이어 상태 검출 장치(100)의 케이스(130)는, 도 3 내지 도 5에 도시하는 바와 같이, 대략 직방체 형상을 이루고, 그 긴쪽 방향의 양 단부(端部)에 나사 멈춤용의 돌기부를 가지고, 케이스 본체(131)와 덮개(132)로 구성되어 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 케이스 본체(131)의 내부에는 장치 본체(300)를 수납하기 위한 수납 공간(134)이 형성되고, 수납 공간(134)의 개구(開口)는 덮개(132)를 케이스 본체(131)에 나사(141)에 의하여 고정하는 것에 의하여 폐쇄된다. 또한, 덮개(132)에는 통기 구멍(133)이 형성되어 있고, 케이스 본체(131)에 덮개(132)를 고정한 상태에 있어서도 이 통기 구멍(133)을 통하여 외부로부터 수납 공간(134)에 공기가 유통하도록 되어 있다.
도 6 내지 도 8에 도시하는 바와 같이, 장치 본체(300)는, 대략 장방형을 이루는 2매의 프린트 배선 기판(351, 352)이 소정 간격을 두고 평행하게 배치되어 이루어지고, 이들의 사이는 안테나(450)를 구성하는 기둥 형상 접속 도체(354)와 연결용의 제3 프린트 배선 기판(353) 등에 의하여 서로 고정되어 있다. 장치 본체(300)의 긴쪽 방향의 타단부(他端部)에는 제1 및 제2 프린트 배선 기판(351, 352)의 폭 방향으로 연장되는 중심축을 가지는 코일 형상의 안테나(450)가 형성되어 있고, 일단(一端) 측에는 센서부(410) 및 전지(420) 등을 포함하는 전자 회로를 구성하는 전자 부품이 탑재되어 있다. 연결용 프린트 배선 기판(353)은 2개의 프린트 배선 기판(351, 352)의 각각에 납땜되어 있다.
제1 프린트 배선 기판(351)과 제2 프린트 배선 기판(352)은, 이들의 사이에 설치되고 일방(一方)의 프린트 배선 기판에 대하여 타방(他方)의 프린트 배선 기판을 소정의 간격을 두고 고정하는 것과 함께 일방의 프린트 배선 기판의 프린트 배선과 타방의 프린트 배선 기판의 프린트 배선을 도전 접속하는 복수의 기둥 형상 접속 도체(354)에 의하여 연결되어 있다.
장치 본체(300)의 제1 프린트 배선 기판(351)에는 도 9에 도시하는 검출·송수신 회로(400)가 형성되어 있다. 즉, 검출·송수신 회로(400)는 센서부(410), 전지(420), 주(主) 제어부(430), 송수신부(440), 안테나(450)로 구성되어 있다.
센서부(410)는, 장치 본체(300)의 표면 상(上)에 탑재되고, 공기압 검출 소자(411)와, 온도 검출 소자(412), 아날로그/디지털 변환 회로(413)로 구성되고, 예를 들어 타이어의 공기실 내의 공기압과 온도를 공기압 검출 소자(411)와 온도 검출 소자(412)에 의하여 검출하고, 이 검출 결과를 아날로그/디지털 변환 회로(413)에 의하여 디지털 값으로 변환하여 주 제어부(430)에 출력한다.
전지(420)는, 제2 프린트 배선 기판(352)의 표면에 고정되고, 접속 도체에 의하여 장치 본체(300)에 연결되고, 제1 프린트 배선 기판(351)에 형성되어 있는 검출·송수신 회로(400)에 전력을 공급한다.
주 제어부(430)는 주지의 CPU와 메모리 등으로 구성되고, 센서부(410)에 의한 검출 결과를 디지털 값으로 받아들이고, 이 디지털 값을 포함하는 디지털 정보를 생성하여 송수신부(440)에 출력한다. 덧붙여, 이 디지털 정보에는, 상기 검출 결과의 디지털 값 외에, 미리 설정되어 있는 장치 본체(300)의 고유의 식별 정보(미리 메모리에 쓰기되어 있거나 또는 딥 스위치(DIP switch)에 의하여 설정되어 있다)가 포함된다.
송수신부(440)는, 주 제어부(430)로부터의 지시에 기초하여 송신과 수신을 전환하고, 송신 시에는 주 제어부(430)로부터 입력한 디지털 정보를 소정 주파수, 예를 들어 315MHz의 전파에 의하여 안테나(450)로부터 송신하는 것과 함께, 수신 시에는 안테나(450)를 통하여 수신한 315MHz의 전파로부터 디지털 신호를 검출하고, 검출한 디지털 신호로부터 디지털 정보를 추출하여 주 제어부(430)에 출력한다. 덧붙여, 송수신부(440)의 송신 주파수와 수신 주파수는 동일 주파수로 설정되어 있다. 또한, 송수신부(440)의 안테나(450)에 접속되는 입출력 단자(441, 442)는 제1 프린트 배선 기판(351)에 형성되어 있다.
안테나(450)는, 공진 주파수가 송수신부(440)의 송수신 주파수로 설정된 코일 형상 안테나이고, 제1 프린트 배선 기판(351)에 설치된 프린트 배선(351a)과 제2 프린트 배선 기판(352)에 설치된 프린트 배선(352a) 및 제1 프린트 배선 기판(351)의 프린트 배선과 제2 프린트 배선 기판(352)의 프린트 배선을 도전 접속하는 것과 함께 이들의 프린트 배선 기판(351, 352)을 서로 고정하는 기둥 형상 접속 도체(354)에 의하여 형성되어 있다.
또한, 도 10에 도시하는 바와 같이, 제1 프린트 배선 기판(351)에 형성되어 있는 송수신부(440)의 안테나(450)에 접속되는 입출력 단자(441, 442)와 안테나(450)의 급전점(451, 452)과의 사이는 급전용 도체(461a, 461b, 461c, 462)에 의하여 도전 접속되어 있다.
나아가, 제2 프린트 배선 기판(352)의 타단부 외면에는 장방형을 이루는 평면 도체판(361)이 4개의 보지재(371)에 의하여 고정되어 있다. 장치 본체(300)를 케이스(130)에 수납하였을 때에 케이스 본체(131)의 저면 측에 위치하는 프린트 배선 기판(352)과 평행하게 되도록 안테나(450)의 위치에 평면 도체판(361)이 설치되어 있다. 평면 도체판(361)은 보지재(371)에 의하여 제2 프린트 배선 기판(352)과 소정의 간격(D)을 유지하도록 고정되어 있다. 이 평면 도체판(361)은 제2 프린트 배선 기판(352)의 소정의 도체 패턴(전지(420)의 음극에 접속되어 있는 도체 패턴)에 도전 접속되어 기준 전위로 설정되어 있다. 또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 보지재(371)는 평면 도체판(361)의 네 모서리에 고정되어 있다. 보지재(371)는, 도 12에 도시하는 바와 같이 원기둥형의 본체(371a)의 양단(兩端)에 본체(371a)보다도 작은 직경의 원기둥 형상의 돌기부(371b)를 구비한 형상을 이루고 있다.
또한, 도 13에 도시하는 바와 같이, 타이어 상태 검출 장치(100)의 케이스(130)를 림(4)에 장착하였을 때에 안테나(450)와 림(4)의 사이에 경계면을 형성하도록 평면 도체판(361)이 배치된다. 이때의, 송신 전파의 지향성은 도 14에 도시하는 것으로 된다.
또한, 제2 프린트 배선 기판(352)에 평면 도체판(361)을 장착한 상태에 있어서 안테나(450)는 315MHz를 공진 주파수로 하는 것이고, 315MHz에 있어서의 안테나 임피던스는 50옴이다. 이때의 프린트 배선 기판(352)과 평면 도체판(361)의 간격(D)은 보지재(371)에 의하여 1.5mm로 설정되어 있다.
본 실시예에 있어서의 타이어 상태 검출 장치(100)의 임피던스 특성을 도 15에 도시하고, 안테나(450)의 입력 임피던스에 대한 전력 효율(Pin/Pout)과 VSWR의 특성을 도 16에 도시한다.
도 15에 있어서, 특성 곡선 A는 안테나(450)의 입력 임피던스(Z1)가 25Ω＜Z1＜100Ω으로 되는 범위의 외주를 나타내고 있다. 또한, 점 A1은 주파수 315MHz에 있어서의 최량(最良)의 임피던스(Z0 = 50+0(Ω))의 점을 나타내고 있다. 또한, 특성 곡선 B는 본 실시예에 있어서의 임피던스 곡선을 나타내고, 점 B1에 있어서의 주파수 316MHz와 점 B2에 있어서의 주파수 314.5MHz의 사이에 있어서 안테나(450)의 입력 임피던스(Z1)가 25Ω＜Z1＜100Ω으로 되는 것을 나타내고 있다. 또한, 특성 곡선 C는 종래예에 있어서의 임피던스 곡선을 나타내고, 점 C1에 있어서의 주파수 315.5MHz와 점 C2에 있어서의 주파수 314.5MHz의 사이에 있어서 안테나의 입력 임피던스(Z1)가 25Ω＜Z1＜100Ω으로 되는 것을 나타내고 있다. 따라서 본 실시예에서는 안테나(450)의 입력 임피던스(Z1)가 25Ω＜Z1＜100Ω으로 되는 주파수대역이 종래예에 비하여 0.5MHz 넓어져 있는 것을 알 수 있다.
도 16에 있어서, 곡선 P는 전력 효율을 나타내고, 곡선 S는 VSWR을 나타내고 있으며, 안테나(450)의 입력 임피던스(Z1)가 25Ω＜Z1＜100Ω에 있어서 VSWR이 2 이하로 되고 전력 효율이 90% 이상 얻어지는 것이 도시되어 있다.
상기와 같이 본 실시예의 타이어 상태 검출 장치(100)에 의하면, 타이어 상태 검출 장치(100)를 림(4)에 장착할 때는, 케이스(130)의 저면이 림(4)의 표면에 대향하도록 케이스(130)가 림(4)의 표면에 고정되고, 이와 같이 케이스(130)가 림(4)에 고정되는 것에 의하여, 안테나(450)와 림(4)의 표면과의 사이에는 기준 전위로 설정된 평면 도체판(361)이 배치되기 때문에, 타이어 상태 검출 장치(100)를 림(4)에 장착하였을 때에는 평면 도체판(361)이 안테나(450)와 림(4)의 사이의 경계면으로 되기 때문에, 림(4)을 구성하는 금속이 안테나(450)에 주는 영향을 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있다. 나아가, 안테나(450)의 급전점(451, 452)에 접속되는 송수신부(440)의 입출력 단자(441, 442)가 형성되어 있는 제1 프린트 배선 기판(351)이 아니라, 제1 프린트 배선 기판(351)에 대향하는 제2 프린트 배선 기판(352)에 평면 도체판(361)을 고정하고, 평면 도체판(361)을 송수신부(440)의 안테나(450)에 접속되는 입출력 단자(441, 442)로부터 떼어 놓아 배치하였기 때문에, 안테나(450)의 입력 임피던스(Z1)가 25Ω＜Z1＜100Ω으로 되는 주파수대역이 종래예보다도 0.5MHz 증가하였다. 이와 같이 주파수대역이 종래예보다도 넓어진 이유로서는, 송수신부(440)의 입출력 단자(441, 442)로부터 멀어진 위치에 평면 도체판(361)을 배치하는 것에 의하여, 송수신부(440)의 안테나(450)에 접속되는 입출력 단자(441, 442)와 평면 도체판(361)과의 사이에 형성되는 부유정전용량(浮遊靜電容量)이 감소하였기 때문이라고 생각할 수 있다.
따라서 림의 형상마다 최적인 특성을 구비한 안테나를 작성할 필요가 없어지고, 어떠한 형상의 림이어도 동일한 안테나를 이용할 수 있기 때문에, 타이어 상태 검출 장치의 하나당 제조 코스트가 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있는 것과 함께, 타이어 상태 검출 장치의 대량 생산이 용이하게 가능하게 된다. 나아가, 안테나(450)의 입력 임피던스(Z1)가 25Ω＜Z1＜100Ω으로 되는 주파수대역이 종래예보다도 넓어졌기 때문에, 안테나의 공진 주파수가 조금 어긋나도 안테나의 미조정을 행할 필요가 없어졌다.
또한, 상기 실시예에서는, 타이어 내의 공기압과 온도의 양방을 검출할 수 있는 타이어 상태 검출 장치(100)를 구성하였지만, 공기압 또는 온도 중 어느 일방 혹은 다른 물리량을 검출할 수 있는 정보 취득 장치를 구성하여도 무방하다.
또한, 상기 실시예에서는 타이어 내의 림을 장착 대상의 금속면으로 하는 것과 함께 타이어 내의 물리량을 검출하는 상태 검출 장치를 구성하였지만, 타이어 이외의 금속면에 장착하여 주위의 물리량을 검출하는 상태 검출 장치를 구성할 때에도 마찬가지의 효과를 가져오는 것은 말할 것도 없는 것이다.
또한, 본 발명의 상태 검출 장치는, 타이어의 림뿐만 아니라 주위의 케이스로부터의 안테나 특성으로의 영향을 줄일 수 있기 때문에, 다른 용도에도 유용(流用) 가능하다. 예를 들어, 도 24에 도시하는 바와 같이, 선박이 안벽(岸壁)이나 다른 선박에 대하여 접안(接岸) 혹은 접현(接舷)할 때에 이용하는 공기식 방현재(6)에 있어서도 내부의 공기압을 공기식 방현재의 상태 검출 장치(101)의 센서에 의하여 검출하고, 그 검출값을 공기식 방현재의 상태 검출 장치(101)를 이용하여 전파에 의하여 멀어진 장소에 송신하고, 이것을 수신하여 공기식 방현재(6)에 닿는 것 없이 내부의 공기압을 감시할 수 있도록 한 것으로도 적용할 수 있다.
상태 검출 장치를 금속면에 장착할 때에, 금속면의 안테나로의 영향을 저감하고, 안테나의 공진 주파수가 조금 어긋나도 송수신 주파수가 안테나의 주파수대역 내에 들어가도록, 안테나의 주파수대역을 넓게 할 수 있다.
1…타이어, 2…타이어 본체, 3…공기실, 4…림, 5…휠, 100…타이어 상태 검출 장치, 130…케이스, 131…케이스 본체, 132…덮개, 133…통기 구멍, 134…수납 공간, 141…나사, 300…장치 본체, 351…제1 프린트 배선 기판, 351a…프린트 배선, 352…제2 프린트 배선 기판, 352a…프린트 배선, 353…제3 프린트 배선 기판, 354…기둥 형상 접속 도체, 361…평면 도체판, 371…보지재, 400…검출·송수신 회로, 410…센서부, 411…공기압 검출 소자, 412…온도 검출 소자, 413…아날로그/디지털 변환 회로, 420…전지, 421, 422…접속 도체, 430…주 제어부, 440…송수신부, 441, 442…입출력 단자, 450…안테나, 451, 452…급전점, 461a, 461b, 461c, 462…급전용 도체.

Claims (3)

  1. 주위의 소정 물리량을 검출하는 센서와, 면대향하여 설치된 제1 프린트 배선 기판 및 제2 프린트 배선 기판과, 상기 제1 프린트 배선 기판에 형성된 복수의 안테나 프린트 배선 및 제2 프린트 배선 기판에 형성된 복수의 안테나 프린트 배선과, 상기 제1 프린트 배선 기판에 형성된 안테나 프린트 배선과 제2 프린트 배선 기판에 형성된 안테나 프린트 배선을 연결하여 소정의 공진(共振) 주파수를 가지는 코일 형상 안테나를 형성하는 복수의 연결 도체와, 상기 제1 프린트 배선 기판에 형성되고 상기 센서에 의하여 검출된 물리량의 정보를 상기 코일 형상 안테나로부터 전파로서 송신하는 송신 회로와, 상기 제1 프린트 배선 기판에 설치된 상기 송신 회로의 출력 단자와, 상기 안테나의 급전점(給電點)과 상기 출력 단자를 도전(導電) 접속하는 도전체와, 상기 제1 프린트 배선 기판 및 제2 프린트 배선 기판을 수납하고 또한 전파를 투과하는 케이스와, 상기 케이스를 금속면에 장착하였을 때에 상기 안테나와 상기 금속면의 사이에 경계면을 형성하도록 상기 안테나로부터 소정 거리의 위치에 상기 안테나와 전기적으로 절연(絶緣)된 상태로 고정되고 또한 상기 송신 회로의 기준 전위와 동일한 전위로 설정되어 있는 평면 도체를 구비하고, 상기 케이스를 상기 금속면에 장착하여 이용하는 상태 검출 장치에 있어서,
    상기 평면 도체는 상기 제2 프린트 배선 기판의 면과 상기 평면 도체의 면이 소정의 간격을 두고 평행하게 되도록 또한 상기 제2 프린트 배선 기판의 면과 상기 평면 도체의 면과의 사이에 소정의 공간을 형성하도록 복수의 보지재(保持材)에 의하여 상기 제2 프린트 배선 기판에 고정되어 있고,
    상기 송신 회로의 상기 출력 단자와 상기 평면 도체는, 면대향하여 설치된 상기 제1 프린트 배선 기판과 상기 제2 프린트 배선 기판이 떨어진만큼 서로 더 떨어져 있는,
    것을 특징으로 하는 상태 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일 형상 안테나의 축이 상기 평면 도체의 면과 평행하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 상태 검출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코일 형상 안테나의 축 방향의 길이(L)와, 상기 송신 회로의 송신 주파수의 파장(λ)과의 관계에 있어서 L/λ의 값이 0.25 이하로 되도록 상기 길이(L)가 설정되어 있는
    것을 특징으로 하는 상태 검출 장치.
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