JP2006074369A - タイヤ状態監視装置の送信機及び同送信機に用いられるアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 車両ホイールに取り付けられたときにおける電波放射効率の低下を抑制することのできるタイヤ状態監視装置の送信機及び同送信機に用いられるアンテナを提供すること。
【解決手段】 タイヤ状態監視装置の送信機は、回路基板６６と、回路基板６６の主面６６ａ上に実装された回路部品３１，３２，３３と、送信信号を電波として放射する送信アンテナ３４とを備えている。送信アンテナ３４は電波を放射するループ状の放射導体７０，７１を有し、その放射導体７０，７１は回路基板６６の主面６６ａとほぼ垂直なループ面を有する。送信機がホイールに取り付けられたとき、同送信機と対峙するホイールの周面の部分に対して前記ループ面がほぼ垂直となる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、タイヤ状態監視装置の送信機及びその送信機に好適に用いられるアンテナに関する。

近年、車両に装着された複数のタイヤの状態を車室内で確認するために、無線方式のタイヤ状態監視装置が提案されている。そのタイヤ状態監視装置は、タイヤの内部に配置されるように車両ホイールにそれぞれ装着される複数の送信機と、車両の車体に設けられる受信機とを備えている。各送信機は、対応するタイヤの状態、即ち内部空気圧や内部温度等を検出し、検出されたタイヤ状態を示すデータを含む信号を、送信アンテナを通じて電波として放射する。受信機は、送信機から放射された電波を、受信アンテナを通じて受信して、タイヤ状態に関する情報を、車室内に設けられた表示器に必要に応じて表示させる。

上記のような送信機の送信アンテナとして、特許文献１は図１５に示すようなループアンテナ１０１を開示している。図１５に示すように、このループアンテナ１０１は、回路基板１０２の主面１０２ａ上に設けられている。特に図示しないが、主面１０２ａ上には、タイヤの内部空気圧を検出する圧力センサや送信信号を生成する送信回路が実装される。回路基板１０２がホイールリムの外周面に沿うようにして、送信機が車両ホイールに取り付けられる。この際、主面１０２ａは、送信機と対峙するホイールリムの外周面の部分とほぼ平行となる。

ループアンテナ１０１は帯状導体をほぼ四角枠状に折り曲げることによって形成され、電波放射部１０１ａと、その電波放射部１０１ａの両端に設けられる支持部１０１ｂとを有する。電波放射部１０１ａと回路基板１０２の主面１０２ａとの間には、若干の間隙が設けられている。支持部１０１ｂは主面１０２ａ上に固定され、給電電極として機能する。

電波放射部１０１ａは、回路基板１０２の主面１０２ａと平行な面内においてループ状をなしている。よって、図１５に矢印Ａ１で示すように、電波放射部１０１ａの長手方向に沿ったループ状の電流の流れは、主面１０２ａと平行なループ面を形成する。すなわち、電波放射部１０１ａは主面１０２ａと平行なループ面を有する。このような電流の流れによって生じる磁界の向きは、矢印Ｂ１で示すように主面１０２ａに対して垂直となる。

ループアンテナ１０１を構成する帯状導体の面は、回路基板１０２の主面１０２ａに対して垂直である。同特許文献１によれば、このような構成を採用することにより、電波が回路基板１０２の周囲に向かって放射され、よって電波を受信アンテナにて良好に受信することができるとしている。
特開２００３−３４７８１１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、車両ホイールが送信アンテナから放射される電波に与える影響が何ら考慮されていない。即ち、送信機はアルミニウム合金や鉄等の金属材料よりなるホイールに対して取り付けられ、送信機に設けられたループアンテナ１０１はホイールリムの外周面に近接した位置に配置される。ループ面は、送信機と対峙するホイールリムの外周面の部分とほぼ平行である。このような配置では、ループアンテナ１０１に対する給電に伴いホイールリムに生じる誘起電流が、ループアンテナ１０１を流れる電流の向きと逆向きとなる。その結果、ループアンテナ１０１から放射される電波を相殺する放射電波が、ホイールリムで生じる。これは、送信アンテナからの電波の放射効率を低下させる。

本発明の目的は、使用環境下における電波放射効率の低下を抑制することのできるタイヤ状態監視装置の送信機及び同送信機に用いられるアンテナを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本願発明は、車両のタイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置の送信機に用いられるアンテナであって、主面を有する回路基板と、主面上に設けられ、タイヤの状態を示すデータを含む送信信号を電波として放射するループ状の放射導体とを備え、放射導体は回路基板の主面とほぼ垂直なループ面を有することを特徴とする。

好ましくは、前記ループ面は、前記回路基板の主面に対して８０度以上で且つ１００度以下の角度をなす。
前記ループ面内に誘電体又は磁性体を配置してもよい。

前記ループ面内に電池を配置してもよい。
前記放射導体は、前記回路基板上に形成された接地導体又は電源導体を含んでもよい。
本発明はまた、上記アンテナを備えたタイヤ状態監視装置の送信機において、前記回路基板の主面上には前記送信信号を生成する送信回路が実装され、送信機は車両ホイールの周面と対峙するように同ホイールに取り付けられ、送信機がホイールに取り付けられたとき、同送信機と対峙するホイールの周面の部分に対して前記ループ面がほぼ垂直となることを特徴とする。

本発明はさらに、車両のタイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置の送信機であって、主面を有する回路基板と、主面上に実装され、タイヤの状態を示すデータを含む送信信号を生成する送信回路と、送信信号を電波として放射するアンテナとを備え、アンテナは電波を放射するループ状の放射導体を有し、その放射導体は回路基板の主面とほぼ垂直なループ面を有することを特徴とする。

前記送信回路は前記放射導体によって包囲されてもよい。
前記回路基板上には、前記送信回路を含む複数の回路部品が実装され、それら回路部品のうちの少なくとも１つが前記放射導体によって包囲されてもよい。

前記回路基板上には、前記送信回路に駆動電流を供給する電池が設けられ、その電池は前記放射導体によって包囲されてもよい。
前記放射導体によって包囲されるように、誘電体又は磁性体を配置してもよい。

好ましくは、前記放射導体は板状導体を含み、その板状導体は前記回路基板の主面に対して所定間隔を隔てて対峙する部分を有する。
前記放射導体は、前記回路基板上に形成された接地導体を含んでもよい。

好ましくは、前記送信機は車両ホイールの周面と対峙するように同ホイールに取り付けられ、送信機がホイールに取り付けられたとき、同送信機と対峙するホイールの周面の部分に対して前記ループ面がほぼ垂直となる。

本発明によれば、使用環境下、すなわちアンテナを備えた送信機が車両ホイールに取り付けられた場合において、電波放射効率の低下を抑制することができる。

以下に、本発明を具体化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置１は、車両１０の４つのタイヤ２０にそれぞれ設けられた４つの送信機３０と、車両１０の車体１１に設けられた１つの受信機４０とを備えている。

各送信機３０は、対応するタイヤ２０の内部に配置されるように、同タイヤ２０が装着されたホイール２１に固定されている。ホイール２１はアルミニウム合金や鉄等の金属材料よりなる。各送信機３０は、対応するタイヤ２０の状態、即ち対応するタイヤ２０の内部空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データを含む信号を無線送信する。

前記受信機４０は、車体１１の所定箇所に設置され、例えば車両１０のバッテリ（図示略）からの電力によって動作する。受信機４０には、４つのタイヤ２０にそれぞれ対応する４つの受信アンテナ４１がケーブル４２を介して接続されている。各受信アンテナ４１は、対応するタイヤ２０の近傍の車体１１部分、例えば車両１０のホイールハウスに装着される。受信機４０は、各送信機３０から無線送信された信号を、対応する受信アンテナ４１を通じて受信する。

表示器５０は、車室内等、車両１０の運転者の視認範囲に配置される。この表示器５０は、ケーブル４３を介して受信機４０に接続されている。
図２に示すように、各送信機３０は、マイクロコンピュータ等よりなるコントローラ３１を備えている。コントローラ３１は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備えている。コントローラ３１の内部メモリ、例えばＲＯＭには、予め固有のＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、車両１０に設けられる４つの送信機３０を識別するために利用される。

タイヤ状態センサとしての圧力センサ３２は、タイヤ２０の内部空気圧を検出し、検出によって得られた空気圧データをコントローラ３１に出力する。コントローラ３１は、入力された空気圧データと内部メモリに登録されているＩＤコードとを含むデータを、送信回路３３に出力する。送信回路３３は、コントローラ３１から受け取ったデータを符号化及び変調して送信信号を生成する。送信アンテナ３４は、前記送信信号を電波として放射する。なお、送信信号は、例えば３１５ＭＨｚ又は４３３ＭＨｚの周波数を有する高周波信号である。

送信機３０は電池３５を備えている。送信機３０は、その電池３５からの電力によって動作する。
図３及び図４に示すように、前記送信機３０は、開口を有するケーシング６０と、そのケーシング６０から延びるバルブステム６１とを備えている。ケーシング６０の開口は、蓋６２によって塞がれる。ケーシング６０はタイヤ２０の内部に配置され、バルブステム６１はホイール２１のリム（ホイールリム）２１ａを貫通してタイヤ２０の外側に延びる。バルブステム６１は内部空気通路（図示せず）を有し、その内部空気通路を通じて空気がタイヤ２０の内部に注入される。

前記ケーシング６０には、回路ユニット６５が収容されている。図４及び図５に示すように、回路ユニット６５は、回路基板６６と、その回路基板６６上に実装された複数の回路部品（電子部品）、即ちそれぞれチップとして構成された前記コントローラ３１、前記圧力センサ３２及び前記送信回路３３とを含む。なお、これら回路部品が実装された回路基板６６の面を第１主面６６ａとし、その第１主面６６ａと反対側の回路基板６６の面を第２主面６６ｂとする。第１主面６６ａは、回路部品３１，３２，３３が実装される実装面である。回路ユニット６５はさらに、回路基板６６上の回路部品３１，３２，３３に電力を供給する前記電池３５をも含む。電池３５は一対の端子板３６，３７を介して回路基板６６の第１主面６６ａ上に実装されている。

前記送信アンテナ３４は、前記回路ユニット６５の一部を構成するように、前記回路基板６６に固定されている。送信アンテナ３４は、回路基板６６の第１主面６６ａ上に設けられる放射導体（放射電極）７０を含む。放射導体７０は、リン青銅等の金属材料よりなる平板部材をほぼコ字状に折り曲げることによって形成され、第１主面６６ａと所定間隔を隔てて対峙する主板部７０ａと、その主板部７０ａの両端から第１主面６６ａに向かって延びる第１脚板部７０ｂ及び第２脚板部７０ｃとを有する。主板部７０ａは第１主面６６ａに対してほぼ平行であり、両脚板部７０ｂ，７０ｃは第１主面６６ａに対してほぼ垂直である。各脚板部７０ｂ，７０ｃの端部には突片７０ｄ，７０ｅが形成され、突片７０ｄ，７０ｅは回路基板６６を貫通している。放射導体７０は、前記回路部品３１，３２，３３及び前記電池３５を三方から包囲するように、第１主面６６ａ上に固定されている。

前記回路基板６６の第２主面６６ｂ上には、接地導体（接地電極）７１が設けられている。接地導体７１は第２主面６６ｂ上のほぼ全体に亘って設けられ、前記放射導体７０の第２脚板部７０ｃに設けられた突片７０ｅが、この接地導体７１の一端に電気的に接続されている。すなわち、この接地導体７１は、送信アンテナ３４の一部を構成しており、前記第１主面６６ａ上の放射導体７０と同様、電波を放射する放射導体として機能する。以後、適宜に、接地導体７１を放射導体と称する。回路基板６６上の回路部品３１，３２，３３及び電池３５は、放射導体７０，７１によって四方から包囲される。

前記回路ユニット６５を構成する部品の表面は、防湿性に優れたコーティング材で被覆される。コーティング材で被覆された回路ユニット６５がケーシング６０内に収容された状態で、ケーシング６０の開口が前記蓋６２によって塞がれる。蓋６２には、或いは蓋６２とケーシング６０との間には、タイヤ２０の内部空気を圧力センサの圧力検知面に導くための通気口（図示せず）が設けられる。また、図４に示すように、ケーシング６０の内面には、回路基板６６を受け止める複数の受承部６０ａが、ケーシング６０の開口に沿った複数箇所に形成されている。これらの受承部６０ａによって回路基板６６の外周部が受け止められることにより、回路ユニット６５がケーシング６０内において位置決めされる。なお、回路基板６６の外周部を係止する複数の係止部が、ケーシング６０の開口に沿った複数箇所に設けられてもよい。

図６には、前記送信アンテナ３４への給電のための回路構成が示されている。同図に示すように、送信回路３３は、コンデンサＣ１を介して、放射導体７０の第１脚板部７０ｂに設けられた突片７０ｄに接続されている。この突片７０ｄは、送信回路３３から出力される送信信号（高周波信号）を受ける給電点となる。送信回路３３はまた、接地導体７１の一端に接続されている。電池３５のマイナス側の端子板３７は、コイルＬ１を介して接地導体７１に接続されている。コイルＬ１は高周波遮断素子として機能し、電波として放射すべき高周波信号と駆動電流としての直流電流とを分離すべく、高周波を遮断して直流成分のみを通過させる。給電点である突片７０ｄに送信信号が入力されると、電流が放射導体７０及び接地導体７１に沿ってループ状に流れる。すなわち、本実施形態の送信アンテナ３４は、ループ状をなす放射導体７０，７１を備えたループアンテナである。

図５及び図６に示すように、放射導体７０，７１は、回路基板６６の主面６６ａ，６６ｂに対してほぼ垂直な面内においてループ状をなしている。よって、図５に矢印Ａ２で示すように、放射導体７０，７１に沿ったループ状の電流の流れは、主面６６ａ，６６ｂに対してほぼ垂直なループ面を形成する。すなわち、放射導体７０，７１は、主面６６ａ，６６ｂに対してほぼ垂直なループ面を有する。そのため、放射導体７０，７１に沿った電流の流れによって生じる磁界の向きは、矢印Ｂ２で示すようにループ面に対してほぼ直交し且つ主面６６ａ，６６ｂに対してほぼ平行となる。

図３に示すように、送信機３０がホイールリム２１ａに取り付けられた状態では、回路基板６６はホイールリム２１ａの外周面に沿うようにして配置される。この際、主面６６ａ，６６ｂは、送信機３０と対峙するホイールリム２１ａの外周面の部分２１ｂとほぼ平行である。よって、前記ループ面は外周面の部分２１ｂに対してほぼ垂直となり、放射導体７０，７１で生じる磁界の向き（図５の矢印Ｂ２参照）は同部分２１ｂに対してほぼ平行となる。このような場合、ホイールリム２１ａへの鏡映効果によって生じる磁界の向きが、放射導体７０，７１自身で生じる磁界の向きと同じとなる。そのため、送信機３０が金属材料よりなるホイール２１に取り付けられた状態において、送信アンテナ３４から放射される電波を妨げる放射電波が生じない。

なお、ループ面が回路基板６６の主面６６ａ，６６ｂに対してほぼ垂直とは、ループ面が主面６６ａ，６６ｂに対して完全に垂直な状態だけでなく、垂直に近い状態をも含む。すなわち、ループ面は、主面６６ａ，６６ｂに対して８０度以上で且つ１００度以下の範囲の角度をなしていればよい。

以上詳述した本実施形態は、下記の利点を有する。
（１）送信アンテナ３４の放射導体７０，７１は、回路基板６６の主面６６ａ，６６ｂに対してほぼ垂直なループ面を有する。また、送信機３０がホイールリム２１ａに取り付けられた状態では、回路基板６６の主面６６ａ，６６ｂは、送信機３０と対峙するホイールリム２１ａの外周面の部分２１ｂとほぼ平行となる。そのため、ループ面は外周面の部分２１ｂに対してほぼ垂直となり、放射導体７０，７１で生じる磁界の向きは同部分２１ｂに対してほぼ平行となる。

このような構成を採用することにより、金属材料よりなるホイール２１が送信アンテナ３４から放射される電波に悪影響を及ぼすことが抑制される。そのため、送信機３０がホイール２１に取り付けられた状態において、送信アンテナ３４の電波放射効率の低下が効果的に抑制される。従って、本実施形態の送信アンテナ３４をタイヤ状態監視装置の送信機３０に適用することは、極めて有用である。

また、電波の放射効率の低下が抑制されるので、その分、電池３５から送信回路３３に供給される駆動電流を少なくしても、十分な電波出力が得られる。これは、電池３５の長寿命化や電池３５の小型化を可能にする。電池３５を小型化すれば、送信機３５の小型化及び軽量化を実現することができる。

（２）放射導体７０，７１は、回路基板６６上の回路部品３１，３２，３３及び電池３５を包囲するように設けられている。言い換えれば、回路基板６６上の回路部品３１，３２，３３及び電池３５は、放射導体７０，７１によって形成されるループ状の電流経路内、すなわち前記ループ面内に配置されている。放射導体７０は回路基板６６から突出するように設けられているが、そのような放射導体７０と回路基板６６との間に生じる空きスペースに、回路部品３１，３２，３３及び電池３５が配置されている。よって、回路ユニット６５を小型化することができ、ひいては送信機３０の小型化を図ることができる。

（３）回路基板６６上の接地導体７１は、送信アンテナ３４の一部を構成している。すなわち、回路基板６６上にパターン導体の一部として存在する接地導体７１に、電波を放射する放射導体としての機能を持たせている。よって、専用の電波放射導体を追加すること無しに、電波放射面を拡大することができる。従って、構成の複雑化や送信アンテナ３４の実質的な大型化を招くことなく、電波放射効率を向上させることができる。

（４）送信アンテナ３４はプレート状アンテナであり、電波放射面の比較的大きい平板状の放射導体７０，７１を有する。加えて、放射導体７０，７１は、回路基板６６とほぼ同等の幅を有した状態で、回路基板６６及びその回路基板６６上の部品３１，３２，３３，３５を四方から包囲している。つまり、放射導体７０，７１は、回路ユニット６５の外面の四方ほぼ全体に電波放射面を形成するように、回路ユニット６５の外郭を構成している。しかも、放射導体７０は薄い板状部材であり、接地導体７１は回路基板６６に密着する箔状部材である。よって、回路ユニット６５の小型化を図りつつも、電波放射効率を大幅に向上させることができる。

なお、前記実施形態は、以下のように変更して具体化することも可能である。
図７に示す第２実施形態では、放射導体７０に切欠部８０が形成されている。具体的には、切欠部８０は、放射導体７０の主板部７０ａにおける長手方向中間に形成されている。この場合、図７に矢印で示すように、主板部７０ａを流れる電流が切欠部８０を避けるようにして迂回するので、電流経路の長さが実質的に増大して、電波放射効率が向上する。また、この切欠部８０の大きさや配置を適宜設定することにより、電波放射パターンを適正に調整することも可能となる。なお、切欠部８０に代えて、スロットを形成することも可能である。

図８の第３実施形態では、放射導体７０の主板部７０ａが、回路基板６６の主面６６ａ，６６ｂに対して傾斜している。この場合、主板部７０ａの面積が図５のそれよりも増大するので、電波放射効率が向上する。また、主板部７０ａの傾斜角度を適宜設定することにより、電波放射パターンを適正に調整することも可能となる。なお、この図８の傾斜した主板部７０ａに、図７の切欠部８０（或いはスロット）を設けることも可能である。或いは、主板部７０ａは、主面６６ａ，６６ｂに対して平行な部分と傾斜した部分とを併せ備えていてもよい。

送信機３０のケーシング６０の小型化を図るに際して、図５の放射導体７０の形状がケーシング６０の小型化の妨げになる場合もある。そのような場合、放射導体７０として図７や図８に示す形状等、各種の形状から選択されたものを採用することにより、ケーシング６０が放射導体７０に干渉するのを回避しつつ、ケーシング６０の小型化を図ることも可能となる。

図９の第４実施形態では、電池３５及びその電池３５に接続される端子板３６，３７が、回路基板６６の第２主面６６ｂ上に設けられている。この場合、放射導体７０と回路基板６６との間に生じた空きスペースに、誘電体８５或いは磁性体８６を配置するのが好ましい。誘電体８５や磁性体８６は、回路基板６６の第１主面６６ａ上に、例えば半田等を用いて固定することができる。

誘電体８５は、電波の波長を短縮する性質を有している。適切な誘電率を有する誘電体８５を送信アンテナ３４におけるループ状電流経路内、すなわちループ面内に配置することにより、電波放射効率を維持しつつ、送信アンテナ３４の小型化を図ることができる。磁性体８６を送信アンテナ３４におけるループ状電流経路（ループ面）内に配置した場合には、磁性体８６の透磁率に反比例して送信アンテナ３４を小型化することが可能となる。また、これら誘電体８５や磁性体８６によって、電波の放射パターンを適正に調整することも可能となる。

誘電体８５としては、シリコン樹脂、或いはアルミナ等のセラミックを好適に用いることができる。磁性体８６としては、ＮｉＺｎやＭｎＺｎ等を好適に用いることができる。
なお、図９の実施形態において、電池３５の代わりに、コントローラ３１、圧力センサ３２及び送信回路３３を含む回路部品のうちの少なくとも一つを、回路基板６６の第２主面６６ｂ上に設けてもよい。

図１０の第５実施形態では、回路基板６６の第２主面６６ｂ上に、電池３５及び回路部品３１，３２，３３が設けられている。よって、本実施形態では、回路基板６６の第２主面６６ｂが実装面となり、第１主面６６ａ上に接地導体７１が設けられている。この場合も、接地導体７１の一端を放射導体７０に接続して、接地導体７１を放射導体として機能させるのが好ましい。また、図９の実施形態と同様、放射導体７０と回路基板６６との間に生じた空きスペースに、誘電体８５や磁性体８６を配置するのが好ましい。

図１１の第６実施形態は図１０の実施形態の変更例であり、回路基板６６の第１主面６６ａ上の放射導体７０が第２主面６６ｂ上にまで延びて、回路部品３１，３２，３３を包囲している。図１１に２点鎖線で示すように、放射導体７０は電池３５までをも包囲するようにさらに延びていてもよい。

図１２の第７実施形態は、図１１の実施形態において、金属製である電池３５の表面を放射導体として利用した場合の回路構成例を示す。図１２に示すように、本実施形態では、送信アンテナ３４におけるループ状の電流経路の途中に、電池３５のプラス側が接続されている。電池３５は前記ループ面内に配置されている。本実施形態では、専用の放射導体を追加することなく、既存の部品を利用して電波放射面を拡大することができる。なお、コイルＬ２，Ｌ３は高周波遮断素子として機能し、電波として放射すべき高周波信号と駆動電流としての直流電流とを分離すべく、高周波を遮断して直流成分のみを通過させる。

なお、電池３５の表面を放射導体として利用する構成は、図１１の実施形態だけでなく、前述した全ての実施形態において適用可能である。
図１３（ａ）〜図１３（ｃ）はそれぞれ、インピーダンス／周波数整合回路（以下、単に整合回路と称する）９０の構成例を示す。整合回路９０は、送信回路３３及び送信アンテナ３４を含む送信系におけるインピーダンスを調整するとともに、送信周波数を調整する。整合回路９０は、可変インダクタンスや、バラクタダイオード等の可変容量素子を含む。

図１３（ａ）の整合回路９０では、送信回路３３に並列接続された可変容量素子Ｃ２によって送信周波数が調整され、送信回路３３に直列接続された可変容量素子Ｃ３によってインピーダンスが調整される。図１３（ｂ）の整合回路９０では、送信回路３３に直列接続された可変容量素子Ｃ４によって送信周波数が調整され、送信回路３３に並列接続された可変容量素子Ｃ５によってインピーダンスが調整される。図１３（ｃ）の整合回路９０では、送信回路３３に直列接続された可変容量素子Ｃ６によって送信周波数が調整され、送信回路３３に並列接続された可変インダクタンスＬ４によってインピーダンスが調整される。

上記整合回路９０は、送信機３０が取り付けられる環境（ホイール２１の材質やサイズ、タイヤ２０の種類、或いは温度変化等）に起因する送信出力の変化を補償する有効な手段である。

図１４（ａ）は本発明に従う送信アンテナ３４を示し、図１４（ｂ）は従来技術に従う送信アンテナ１１０を示す。図１４（ａ）の送信アンテナ３４では、コ字状の金属板よりなる放射導体９５が、回路基板６６の第１主面６６ａ上に設けられている。なお、回路基板６６のサイズは、長さ４０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ１ｍｍである。また、放射導体９５における互いに平行な上板部及び下板部のサイズは何れも、長さ３０ｍｍ、幅２０ｍｍである。放射導体９５において、上板部と下板部とを接続する垂直板部のサイズは、高さ３ｍｍ、幅２０ｍｍである。放射導体９５は、回路基板６６の第１主面６６ａに対して９０度の角度をなすループ面を有する。

放射導体９５の一端は、給電端子（給電電極）９６及びインピーダンス調整用の第１チップコンデンサＣ７を介して回路基板６６上の送信回路３３に接続されている。放射導体９５の他端は、給電端子（給電電極）９７を介して送信回路３３に接続されている。放射導体９５の両端同士は、送信周波数調整用の第２チップコンデンサＣ８を介して接続されている。ここでは、第１チップコンデンサＣ７として５ｐＦのものが使用され、第２チップコンデンサＣ８として１８ｐＦのものが使用されている。

一方、比較例として準備された図１４（ｂ）の送信アンテナ１１０では、金属線よりなるループ状の放射導体１１１が、図１４（ａ）の回路基板６６と同様な回路基板６６上に設けられている。放射導体１１１は、回路基板６６の第１主面６６ａから３ｍｍ隔てた位置で、同第１主面６６ａと平行な面内においてループを形成している。放射導体１１１の両端は送信回路３３に接続されている。

図１４（ａ）の送信アンテナ３４及び図１４（ｂ）の送信アンテナ１１０からそれぞれ３１５ＭＨｚの電波を放射し、電波の放射効率を比較した。その結果、回路基板６６をホイールリムに取り付けない状態においては、何れの送信アンテナ３４，１１０も放射効率が４０％で同等であった。しかし、回路基板６６をホイールリムに取り付けた状態においては、図１４（ａ）の送信アンテナ３４では放射効率が６０％と向上したのに対し、図１４（ｂ）の送信アンテナ１１０では放射効率が３％にまで低下した。この結果より、回路基板６６の主面６６ａ，６６ｂをホイールリムに対してほぼ平行に配置するとともに、その回路基板６６の主面６６ａ，６６ｂに対してほぼ垂直なループ面を有する放射導体を備えた送信アンテナ３４を用いることで、電波放射効率が向上することが理解される。

なお、上記各実施形態は、以下のような変更も可能である。
・送信アンテナ３４におけるループ状の放射導体、言い換えればループ状の電流経路は、図示された実施形態に限定されるものではない。すなわち、ループ状の放射導体（電流経路）は、例えば図５に示すような矩形状のほぼ完全なループを形成しなくともよく、前記ループ面内において少なくとも三方向を含むものであればよい。例えば図５において、接地導体７１を放射導体として機能させないようにしてもよい。この場合、放射導体７０によってほぼコ字状の電流経路がループ面内に形成されるが、このようなコ字状の放射導体（電流経路）もループ状の放射導体（電流経路）の範疇に含む。その他、Ｕ字状、円形状、或いは楕円形状等も、ループ状の放射導体（電流経路）の範疇に含む。

・回路基板６６の第２主面６６ｂ又は第１主面６６ａ上には、電池３５の端子板３６，３７に接続される電源導体が設けられている。この電源導体は比較的幅の広い導体であるため、この電源導体を放射導体として用いてもよい。

・複数の受信アンテナ４１をタイヤ２０にそれぞれ対応して設ける必要はなく、少なくとも１つの受信アンテナ４１を設ければよい。
・タイヤ状態センサとして、圧力センサ３２に加えて或いは代えて、タイヤ２０の内部温度を検出する温度センサを設けてもよい。

上記実施形態から把握される技術的思想について、以下に記載する。
（Ａ）車両のタイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置の送信機であって、
主面を有する回路基板と、
前記主面上に実装され、前記タイヤの状態を示すデータを含む送信信号を生成する送信回路と、
前記送信信号を電波として放射するアンテナと
を備え、前記アンテナは前記電波を放射する放射導体を有し、その放射導体は、前記回路基板の主面とほぼ直交する面内においてループ状をなしていることを特徴とする。

（Ｂ）車両のタイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置の送信機であって、
主面を有する回路基板と、
前記主面上に実装され、前記タイヤの状態を示すデータを含む送信信号を生成する送信回路と、
前記送信信号を電波として放射するアンテナと
を備え、前記送信機は車両ホイールの周面と対峙するように同ホイールに取り付けられ、前記アンテナは前記電波を放射するループ状の放射導体を有し、その放射導体は、送信機がホイールに取り付けられた状態において、同送信機と対峙するホイールの周面の部分に対してほぼ垂直となるループ面を有することを特徴とする送信機。

本発明の第１実施形態におけるタイヤ状態監視装置を示す概略図。 図１のタイヤ状態監視装置における送信機を示すブロック図。 図２の送信機をホイールリムに取り付けた状態を示す断面図。 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。 図４の送信機に備えられる回路ユニットを示す斜視図。 送信アンテナ及び同送信アンテナへの給電のための回路構成を示す概略図。 本発明の第２実施形態における送信アンテナを備えた回路ユニットを示す斜視図。 本発明の第３実施形態における送信アンテナを備えた回路ユニットを示す斜視図。 本発明の第４実施形態における送信アンテナを備えた回路ユニットを示す正断面図。 本発明の第５実施形態における送信アンテナを備えた回路ユニットを示す正断面図。 本発明の第６実施形態における送信アンテナを備えた回路ユニットを示す正断面図。 本発明の第７実施形態において、電池の表面を放射導体として利用した場合の回路構成例を示す概略図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、インピーダンス／周波数整合回路の構成例を示す概略図。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明に従う送信アンテナと従来技術に従う送信アンテナとの比較結果を説明するための斜視図。 従来技術における送信アンテナを示す斜視図。

符号の説明

１…タイヤ状態監視装置、１０…車両、２０…タイヤ、２１…ホイール、２１ａ…ホイールリム、３０…送信機、３１…コントローラ（回路部品）、３２…圧力センサ（回路部品）、３３…送信回路（回路部品）、３４…送信アンテナ、３５…電池、６６…回路基板、６６ａ，６６ｂ…主面、７０…放射導体、７１…接地導体（放射導体）、８５…誘電体、８６…磁性体、９５…放射導体。

Claims (14)

1. 車両のタイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置の送信機に用いられるアンテナであって、
   主面を有する回路基板と、
   前記主面上に設けられ、前記タイヤの状態を示すデータを含む送信信号を電波として放射するループ状の放射導体と
   を備え、前記放射導体は前記回路基板の主面とほぼ垂直なループ面を有することを特徴とするアンテナ。
2. 前記ループ面は、前記回路基板の主面に対して８０度以上で且つ１００度以下の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記ループ面内に誘電体又は磁性体を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ。
4. 前記ループ面内に電池を配置したことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアンテナ。
5. 前記放射導体は、前記回路基板上に形成された接地導体又は電源導体を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のアンテナ。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のアンテナを備えたタイヤ状態監視装置の送信機であって、前記回路基板の主面上には前記送信信号を生成する送信回路が実装され、前記送信機は車両ホイールの周面と対峙するように同ホイールに取り付けられ、送信機がホイールに取り付けられたとき、同送信機と対峙するホイールの周面の部分に対して前記ループ面がほぼ垂直となることを特徴とする送信機。
7. 車両のタイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置の送信機であって、
   主面を有する回路基板と、
   前記主面上に実装され、前記タイヤの状態を示すデータを含む送信信号を生成する送信回路と、
   前記送信信号を電波として放射するアンテナと
   を備え、前記アンテナは前記電波を放射するループ状の放射導体を有し、その放射導体は前記回路基板の主面とほぼ垂直なループ面を有することを特徴とする送信機。
8. 前記送信回路は前記放射導体によって包囲されることを特徴とする請求項７に記載の送信機。
9. 前記回路基板上には、前記送信回路を含む複数の回路部品が実装され、それら回路部品のうちの少なくとも１つが前記放射導体によって包囲されることを特徴とする請求項７に記載の送信機。
10. 前記回路基板上には、前記送信回路に駆動電流を供給する電池が設けられ、その電池は前記放射導体によって包囲されることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の送信機。
11. 前記放射導体によって包囲されるように誘電体又は磁性体を配置したことを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の送信機。
12. 前記放射導体は板状導体を含み、その板状導体は前記回路基板の主面に対して所定間隔を隔てて対峙する部分を有することを特徴とする請求項７〜１１の何れか一項に記載の送信機。
13. 前記放射導体は、前記回路基板上に形成された接地導体を含むことを特徴とする請求項７〜１２の何れか一項に記載の送信機。
14. 前記送信機は車両ホイールの周面と対峙するように同ホイールに取り付けられ、送信機がホイールに取り付けられたとき、同送信機と対峙するホイールの周面の部分に対して前記ループ面がほぼ垂直となることを特徴とする請求項７〜１３の何れか一項に記載の送信機。

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