JP6561963B2 - 無線送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される無線送信装置に関する。

車両の開発現場において、多数のセンサが、車両の様々な部位に取り付けられることがある（特許文献１を参照）。特許文献１のセンサは、信号線によって、データ収集装置に繋がれるので、作業者は、センサとデータ収集装置との間の信号線の配設のために、多大な労力を費やす必要がある。

特許文献２は、センサによって取得されたデータを、データ収集装置へ無線式に通信する技術を提案する。特許文献２の技術によれば、センサとデータ収集装置との間の信号線の配設作業は必要とされない。

特開２０１３−２５３８９８号公報 特開２００８−１６４４６７号公報

データが無線式に通信されるならば、通信に関して、高い信頼性が要求される。加えて、車両が使用される環境に十分に耐えうる装置が、無線通信に利用される必要がある。しかしながら、特許文献２は、これらの要求に応える技術を示唆していない。

本発明は、車両が使用される環境に十分に耐え、且つ、信頼性の高い通信を行うことを可能にする無線送信装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る無線送信装置は、アンテナを有するアンテナユニットと、前記アンテナユニットが収容される筐体構造と、を備える。前記筐体構造は、前記アンテナに対向する対向領域を含む外表面を形成する。前記対向領域は、通気性及び水密性を有する。前記アンテナユニットは、車両の腐食に関連するパラメータを検出する腐食センサに接続された基板を含んでいる。前記基板は、前記パラメータを表す信号を前記アンテナから出力するための処理を実行する。

上記の構成によれば、アンテナを有するアンテナユニットは、筐体構造に収容されるので、アンテナユニットは、筐体構造によって保護され、車両が使用される環境で損傷されにくい。アンテナに対向する対向領域は、通気性を有するので、筐体構造内の空気は、対向領域を通じて外部に放出され、筐体構造内の圧力も適切な状態になる。したがって、無線送信装置は、様々な使用環境下において、信号を高い信頼性で送信することができる。加えて、対向領域は、水密性を有するので、車両が、水が存在する環境下で走行しても、アンテナユニットは、水に曝されにくい。したがって、アンテナユニットは、水が存在する環境下においても損傷されにくい。腐食センサは、車両に生じた腐食に関連するパラメータを検出し、且つ、アンテナから送信される信号は、腐食に関連するパラメータを表すので、車両に生じた腐食に関するデータが、取得される。

上記の構成に関して、前記アンテナユニットは、前記アンテナから信号を出力するための処理を実行する基板を含んでもよい。前記筐体構造は、前記基板を部分的に被覆し、且つ、前記対向領域において開口部を形成する誘電性の樹脂成型部と、前記開口部を被覆するカバーと、を含んでもよい。前記カバーは、前記通気性及び前記水密性を有してもよい。

上記の構成によれば、アンテナから信号を出力するための処理を実行する基板は、誘電性の樹脂成型部によって被覆されるので、車両が使用される環境で損傷されにくい。したがって、アンテナから信号を出力するために処理は、信頼性高く実行される。樹脂成型部が対向領域において形成した開口部は、通気性を有するカバーによって覆われるので、筐体構造内の空気は、対向領域を通じて外部に放出され、筐体構造内の圧力も適切な状態になる。したがって、無線送信装置は、様々な使用環境下において、信号を高い信頼性で送信することができる。加えて、カバーは、水密性を有するので、車両が、水が存在する環境下で走行しても、アンテナユニットは、水に曝されにくい。したがって、アンテナユニットは、水が存在する環境下においても損傷されにくい。

上記の構成に関して、前記樹脂成型部は、前記開口部から連なる空房部を形成してもよい。前記アンテナは、前記空房部内で前記基板によって支持されてもよい。

上記の構成によれば、アンテナは、開口部から連なる空房部内で基板によって支持されるので、信号は、筐体構造によってほとんど妨げられることなく、アンテナから送信される。

上記の構成に関して、前記カバーは、前記空房部内の内圧の上昇に応じて、前記外表面から膨出してもよい。

上記の構成によれば、空房部内の空気が膨張し、空房部の内圧が、一時的に増加しても、内圧の上昇に応じて、カバーは、外表面から膨出するので、樹脂成型部は、過度に大きな内圧に曝されない。したがって、割れや変形といった損傷は、樹脂成型部に生じにくくなる。

上記の構成に関して、前記腐食センサは、前記車両の車室の外に配置されてもよい。

上記の構成によれば、基板は、樹脂成型部によって被覆され、且つ、樹脂成型部が形成した開口部を覆うカバーは、水密性を有するので、腐食センサが、車両の車室の外に配置されても、車室外の水に起因する損傷は、無線送信装置に生じにくい。

上記の構成に関して、前記アンテナユニットは、３ｍＷ以下の送出電力を有する送信機であってもよい。前記信号は、前記アンテナから前記車両の内部に配置された受信機へ送信されてもよい。

上記の構成によれば、信号は、アンテナから車両の内部に配置された受信機へ送信されるので、アンテナユニットが、３ｍＷ以下の送出電力を有する送信機であっても、送信機から受信機への信号伝達は信頼性高く行われる。アンテナユニットは、３ｍＷ以下の送出電力を有する送信機であるので、アンテナユニットは、過度に大きな電力を消費しない。したがって、腐食に関するデータは、長期間に亘って採取され得る。

上記の構成に関して、前記アンテナは、チップアンテナであってもよい。

上記の構成によれば、アンテナは、チップアンテナであるので、信号の指向性は、ほとんど生じない。したがって、無線送信装置は、信号を受け取る受信機の位置に制約を受けることなく、車両の様々な位置に取り付けられる。

上記の構成に関して、前記アンテナは、チップアンテナであってもよい。前記開口部は、前記チップアンテナよりも広くてもよい。

上記の構成に関して、アンテナは、チップアンテナであるので、信号の指向性は、ほとんど生じない。したがって、無線送信装置は、信号を受け取る受信機の位置に制約を受けることなく、車両の様々な位置に取り付けられる。通気性を有するカバーによって覆われる開口部は、チップアンテナよりも広いので、空房部もチップアンテナよりも十分に広く形成され得る。この結果、樹脂成型部は、チップアンテナから十分に離れ、アンテナの共振周波数にズレを生じさせにくくなる。したがって、無線送信装置は、効率的な通信を実行することができる。

上述の無線送信装置は、車両が使用される環境に十分に耐え、且つ、信頼性の高い通信を行うことができる。

第１実施形態の無線送信装置の概略的な断面図である。 図１に示される無線送信装置の概略的な平面図である。 第２実施形態の測定システムの概略的なブロック図である。

＜第１実施形態＞
車両の開発現場において、車両に取り付けられた多数のセンサを用いて、車両の性能評価が行われることがある。無線通信技術が、これらのセンサからデータ収集装置までの信号（データ）の送信に適用されるならば、センサから延びる信号線の配設作業は、簡素化される。しかしながら、車両は、多様な環境下で用いられるので、信号（データ）の送信に利用される無線送信装置は、様々な使用環境（たとえば、無線送信装置が水に曝されるような環境や、気圧変動が大きい環境）に耐え、且つ、信号（データ）を信頼性高く送信する構造を有する必要がある。第１実施形態において、車両の性能評価に好適に利用可能な例示的な無線送信装置が説明される。

図１は、第１実施形態の無線送信装置１００の概略的な断面図である。図１を参照して、無線送信装置１００が説明される。

無線送信装置１００は、アンテナユニット２００と、筐体構造３００と、を備える。アンテナユニット２００は、筐体構造３００内に収容される。

アンテナユニット２００は、アンテナ２１０と、基板２２０と、を含む。アンテナ２１０は、基板２２０に搭載される。アンテナ２１０に加えて、端子やバッテリといった様々な電子部品が、基板２２０に搭載されてもよい。したがって、本実施形態の原理は、基板２２０に搭載される特定の電子部品に限定されない。

本実施形態に関して、アンテナ２１０として、一般的なチップアンテナが用いられる。代替的に、他の種類のアンテナ部品が、アンテナ２１０として用いられてもよい。本実施形態の原理は、アンテナ２１０として用いられる特定のアンテナ部品に限定されない。

基板２２０は、第１基板２３１と、第１基板２３１よりも小さな第２基板２３２と、を含む。第１基板２３１は、第２基板２３２に電気的に接続されている。第２基板２３２は、無線送信を実行するための機能全てを担うように形成されてもよい。一方、第１基板２３１は、無線送信以外の機能を担うように形成されてもよい。

第１基板２３１及び第２基板２３２それぞれは、略矩形状の板部品である。第１基板２３１は、第１面２２１と、第２面２２２と、周縁面２２３と、を含む。第２基板２３２は、第１面２２１上で支持される。端子やバッテリといった様々な電子部品は、第１面２２１に固定される。第２面２２２は、第１面２２１とは反対側を向く。周縁面２２３は、第１面２２１と第２面２２２との間に位置し、第１基板２３１の矩形状の輪郭を形成する。

筐体構造３００は、樹脂成型部３１０と、カバー３２０と、を含む。樹脂成型部３１０は、樹脂部３１１と堰部３１２とを含む。樹脂部３１１は、誘電性の樹脂材料（たとえば、ＡＢＳ樹脂）を用いて、一般的な成型技術によって形成される。樹脂部３１１は、第１基板２３１の第２面２２２及び周縁面２２３を全体的に被覆する。樹脂部３１１は、第１基板２３１の第１面２２１を部分的に被覆する。樹脂部３１１及び／又は堰部３１２には、多数の気泡が形成されてもよい。この場合、樹脂部３１１及び／又は堰部３１２は、アンテナ２１０からの信号の送信に悪影響をほとんど与えない。

樹脂部３１１と同様に、堰部３１２は、誘電性の樹脂から形成される。堰部３１２は、立設壁３１３と蓋壁３１４とを含む。立設壁３１３は、第１基板２３１の第１面２２１上に設定された所定の矩形領域の輪郭から立設される。立設壁３１３は、第１端縁面３１５と、第１端縁面３１５とは反対側の第２端縁面３１６と、を含む。第１端縁面３１５は、第１基板２３１の第１面２２１に当接される。蓋壁３１４は、第２端縁面３１６に当接し、第１基板２３１、立設壁３１３及び蓋壁３１４によって囲まれた空房部３１７を形成する。アンテナ２１０は、第２基板２３２に実装され、基板２２０によって支持されている。

堰部３１２は、樹脂部３１１の成型の間、樹脂部３１１を形成する誘電性の樹脂材料が、空房部３１７へ流入することを防ぐ。したがって、樹脂材料は、アンテナ２１０や第２基板２３２に付着しない。

蓋壁３１４は、第１面３３１と、第２面３３２と、凸リング３３３と、を含む。蓋壁３１４の第１面３３１は、第１基板２３１の第１面２２１に対向する。蓋壁３１４の第１面３３１は、立設壁３１３の第２端縁面３１６に当接される。蓋壁３１４の第２面３３２は、第１面３３１とは反対方向を向く。樹脂部３１１が成型されると、樹脂部３１１を形成する樹脂材料の薄い層が、蓋壁３１４の第２面３３２上に形成される。

蓋壁３１４には、第２面３３２から第１面３３１に向けて延び、空房部３１７に連なる開口部３３４が形成される。開口部３３４は、アンテナ２１０に対向する位置に形成される。凸リング３３３は、第２面３３２から突出し、開口部３３４を取り囲む。樹脂部３１１の成型の間、凸リング３３３は、蓋壁３１４の第２面３３２上で流動する溶融樹脂材料を堰き止める。したがって、樹脂部３１１を形成する樹脂材料は、開口部３３４を通じて、空房部３１７へ流入しにくい。凸リング３３３及び樹脂部３１１は、無線送信装置１００の外表面を形成する。本実施形態に関して、対向領域は、開口部３３４が形成された第２面３３２の領域によって例示される。

カバー３２０は、凸リング３３３によって囲まれた領域内で、蓋壁３１４の第２面３３２に取り付けられ、開口部３３４を閉じる。カバー３２０は、通気性及び水密性を有する薄膜材料から形成される。カバー３２０は、通気性を有するので、空房部３１７内の空気は、カバー３２０を通じて放出され得る。空房部３１７内の圧力は、周囲の環境に適合することができるので、無線送信装置１００は、様々な使用下において、高い信頼性での送信動作を実行することができる。

通気性に関して、多数の微小孔が、カバー３２０に形成される。たとえば、１平方センチメートル当たり１０億個を超える微小孔が、カバー３２０に形成されてもよい。微小孔は、水の通過を許容しない大きさに設定される。たとえば、カバー３２０として用いられる薄膜材料は、「６級」以上の防水等級（ＪＩＳ ＩＰＸ６）を満たしてもよい。薄膜材料として、ゴアテックス（登録商標）が、好適に利用可能である。

たとえば、無線送信装置１００が使用される環境の気圧変動によって、空房部３１７内の空気が膨張することがある。この場合、空房部３１７の内圧は、一時的に増加する。上述の薄膜材料は、内圧の上昇に応じて、樹脂部３１１が形成する外表面から膨出するように変形してもよい。この結果、樹脂部３１１は、過度に大きな内圧に曝されない。したがって、割れや変形といった損傷は、樹脂部３１１に生じにくくなる。

図２は、無線送信装置１００の概略的な平面図である。図１及び図２を参照して、無線送信装置１００が更に説明される。

図２に示されるように、開口部３３４は、アンテナ２１０の主面（上面）よりも広い面積を有する。したがって、空房部３１７もアンテナ２１０よりも充分広く形成される。樹脂部３１１及び堰部３１２は、アンテナ２１０に過度に近接しないので、アンテナ２１０の共振周波数に影響しにくく、且つ、アンテナ２１０の抵抗を増加させにくい。この結果、無線送信装置１００は、効率的な送信（すなわち、長い通信距離）を達成することができる。無線送信装置１００の効率的な送信のために、カバー３２０もアンテナ２１０の主面から充分に離れた位置に配置される。

アンテナ２１０から信号を出力するための処理を実行する回路は、第２基板２３２に形成される。図２に示される如く、第２基板２３２は、空房部３１７内に収容される。したがって、樹脂部３１１の成型の間、第２基板２３２は、堰部３１２によって、溶融樹脂から隔離され、熱的損傷は、第２基板２３２に生じにくくなる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態に関連して説明された無線送信装置は、車両の耐腐食性能を測定するための測定システムに好適に利用可能である。第１実施形態に説明された如く、無線送信装置のアンテナ及び回路基板は、通気性及び水密性を有するカバーによって閉じられた空房部内に配置されるので、無線送信装置が、車室外に配置され、水に曝されることもある腐食センサとともに用いられても、水に起因する損傷は、無線送信装置に生じにくく、且つ、無線送信装置は、腐食を表す信号（データ）を、信頼性高く送信することができる。第２実施形態において、例示的な測定システムが説明される。

図３は、第２実施形態の測定システム４００の概略的なブロック図である。図１及び図３を参照して、測定システム４００が説明される。

測定システム４００は、車両ＶＣＬの耐腐食性能を測定するために用いられる。測定システム４００は、４つの無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４と、４つの腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４と、受信アンテナ４２０と、データ収集装置４３０と、を備える。第１実施形態に関連して説明された無線送信装置１００は、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４それぞれとして利用可能である。無線送信装置１００に関する説明は、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４それぞれに援用される。

腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４は、車両ＶＣＬの腐食に関するパラメータを検出する。測定システム４００を構築する作業者は、車両ＶＣＬ中において腐食の測定が必要とされる部位と同じ数の腐食センサを用意することができる。したがって、測定システムは、４未満の腐食センサを有してもよいし、４を超える腐食センサを有してもよい。本実施形態の原理は、測定システムが、いくつの腐食センサを含むかによっては何ら限定されない。

腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４は、車両ＶＣＬの外面に取り付けられる。したがって、腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４は、車両ＶＣＬの外の水に曝されることもある。作業者は、車両ＶＣＬの耐腐食性能の測定の目的に適合するように、腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４の取り付け位置を決定してもよい。したがって、本実施形態の原理は、腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４の特定の取り付け位置に限定されない。

腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４それぞれは、車両ＶＣＬの腐食を検出することができる一般的なセンサ素子であってもよい。たとえば、ＡＣＭ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒ）型腐食センサが、腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４それぞれとして利用可能である。本実施形態の原理は、腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４それぞれとして用いられる特定のセンサ素子に限定されない。

無線送信装置１０１は、腐食センサ４１１の近くに配置される。無線送信装置１０２は、腐食センサ４１２の近くに配置される。無線送信装置１０３は、腐食センサ４１３の近くに配置される。無線送信装置１０４は、腐食センサ４１４の近くに配置される。したがって、腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４と同様に、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４は、車両ＶＣＬの外の水に曝されることもある。第１実施形態に関連して説明された如く、第２基板２３２及びアンテナ２１０は、水密性を有するカバー３２０（図１を参照）によって塞がれた空房部３１７内に配置されるので、車両ＶＣＬの外の水に起因する損傷は、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４に生じにくい。

腐食センサ４１１から延びる短い信号線は、無線送信装置１０１に接続される。腐食センサ４１２から延びる短い信号線は、無線送信装置１０２に接続される。腐食センサ４１３から延びる短い信号線は、無線送信装置１０３に接続される。腐食センサ４１４から延びる短い信号線は、無線送信装置１０４に接続される。上述の如く、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４は、腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４の近くにそれぞれ配置されるので、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４と腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４との間の電気的な接続は、多大な労力を必要としない。

腐食センサ４１１，４１２，４１３，４１４それぞれは、対応する測定部位における車両ＶＣＬの腐食のレベルを表す検出信号を生成する。検出信号は、信号線を通じて、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４それぞれの基板２２０に伝達される。基板２２０の第２基板２３２に形成された回路は、検出信号を処理し、腐食のレベルを表す無線信号を生成する。無線信号は、アンテナ２１０から受信アンテナ４２０へ送信される。

受信アンテナ４２０は、車両ＶＣＬの車室内に配置される。受信アンテナ４２０は、一般的なＵＳＢアンテナであってもよいし、他のアンテナ部品であってもよい。本実施形態の原理は、受信アンテナ４２０として用いられる特定のアンテナ部品に限定されない。本実施形態に関して、受信機は、受信アンテナ４２０によって例示される。

第１実施形態に関連して説明された如く、アンテナ２１０としてチップアンテナが用いられるので、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４の配置位置とは無関係に、受信アンテナ４２０は、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４それぞれから無線信号を受け取ることができる。したがって、無線信号は、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４と受信アンテナ４２０との間で信頼性高く伝達される。

上述の如く、受信アンテナ４２０は、車両ＶＣＬの車室内に配置されるので、受信アンテナ４２０は、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４それぞれから過度に離れていない。したがって、アンテナユニット２００の送出電力は、３ｍＷ以下であってもよい。この場合、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４それぞれは、過度に大きな電力を消費しないので、無線送信装置１０１，１０２，１０３，１０４と受信アンテナ４２０との間での通信は、バッテリの交換を要することなく長期間に亘って実行され得る。

データ収集装置４３０は、車両ＶＣＬのトランクルーム内に配置されてもよい。トランクルームは、一般的に大きな容積を有するので、一般的なパーソナルコンピュータが、データ収集装置４３０として好適に利用可能である。データ収集装置４３０は、信号線によって、受信アンテナ４２０に電気的に接続される。受信アンテナ４２０が受け取った無線信号は、信号線を通じて、データ収集装置４３０に伝達される。この結果、データ収集装置４３０は、車両ＶＣＬの様々な位置において測定された腐食に関するデータを格納することができる。

設計者は、上述の実施形態の原理を利用して、様々な無線送信装置や様々な測定システムを設計することができる。

上述の実施形態の原理は、車両の開発現場に好適に利用される。

１００〜１０４・・・・・・・・・・・・・・・・無線送信装置
２００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アンテナユニット
２１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アンテナ
２２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・基板
３００・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・筐体構造
３１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・樹脂成型部
３１７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・空房部
３２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・カバー
３３４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・開口部
４１１〜４１４・・・・・・・・・・・・・・・・腐食センサ
４２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・受信アンテナ（受信機）
ＶＣＬ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・車両

Claims (8)

1. アンテナを有するアンテナユニットと、
   前記アンテナユニットが収容される筐体構造と、を備え、
   前記筐体構造は、前記アンテナに対向する対向領域を含む外表面を形成し、
   前記対向領域は、通気性及び水密性を有し、
   前記アンテナユニットは、車両の腐食に関連するパラメータを検出する腐食センサに接続された基板を含み、
   前記基板は、前記パラメータを表す信号を前記アンテナから出力するための処理を実行する
   無線送信装置。
2. 前記筐体構造は、前記基板を部分的に被覆し、且つ、前記対向領域において開口部を形成する誘電性の樹脂成型部と、前記開口部を被覆するカバーと、を含み、
   前記カバーは、前記通気性及び前記水密性を有する
   請求項１に記載の無線送信装置。
3. 前記樹脂成型部は、前記開口部から連なる空房部を形成し、
   前記アンテナは、前記空房部内で前記基板によって支持される
   請求項２に記載の無線送信装置。
4. 前記カバーは、前記空房部内の内圧の上昇に応じて、前記外表面から膨出する
   請求項３に記載の無線送信装置。
5. 前記腐食センサは、前記車両の車室の外に配置される
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線送信装置。
6. 前記アンテナユニットは、３ｍＷ以下の送出電力を有する送信機であり、
   前記信号は、前記アンテナから前記車両の内部に配置された受信機へ送信される
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線送信装置。
7. 前記アンテナは、チップアンテナである
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線送信装置。
8. 前記アンテナは、チップアンテナであり、
   前記開口部は、前記チップアンテナよりも広い
   請求項２に記載の無線送信装置。

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