JP2013236151A - 通信機 - Google Patents

Abstract

【課題】振動を検出するとともに組み付け工数の少ない通信機を提供する。
【解決手段】ケース３０の内部に収容された振動子２６が起電力を発生させるとき、電源の電力を消費して、車両との無線通信を行う電子キーにおいて、振動子２６は、ケース３０と、ケース３０の内部に固定される固定物との間で挟持される。固定物は、振動子２６が発生させる起電力に伴う電流に基づき無線通信を行うための電子キーへの電源の電力の供給の有無を切り替える電源供給判定回路が配設された基板２９であり、挟持されることにより、振動子２６と電源供給判定回路とが電気的に接続される。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動を検出する振動センサを備えた通信機に関する。

近年、自動車においては、利便性の向上を目的として、ユーザに所持される電子キーと車載装置との間で無線通信を行い、当該無線通信が成立したことを条件としてドア錠の施解錠を許可又は実行する電子キーシステムが搭載されている。このような電子キーシステムとしては、特許文献１に示されるものがある。特許文献１の電子キーシステムは、電子キーを所持したユーザが車両に近づくことで、当該車両と電子キーとの間で無線信号の授受が自動で行われる、いわゆるスマートシステムである。電子キーは、交換可能とされた電池の電力により駆動する。

ところで、特許文献１の電子キーには、振動センサが搭載されている。そして、当該振動センサによって振動を検出したときのみ電池の電力を電子キーの各部に供給する。電子キーは、電池の電力が電子キーの各部に供給されているときは、車両からの無線信号を受信可能な状態（待機状態）であり、電池の電力が電子キーの各部に供給されていないときは、車両からの無線信号は受信不能な状態（非待機状態）である。従って、電子キーを使用しないとき、例えば、電子キーを室内に保管している場合には、当該電子キーは、非待機状態となり、電池の消耗が抑制される。

特開２００２−３２０２７８号公報

さて、このような電子キーの場合、ケースの内部には無線通信を行うための電気回路が設けられた基板が固定される。通常、振動センサは、基板にはんだ付けされて、当該基板に固定されるとともに、電気回路と接続される。すなわち、電子キーを組み立てる際に、はんだ付けの作業が必要であり、この点において改善の余地を残すものであった。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動を検出するとともに組み付け工数の少ない通信機を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ケースの内部に収容された圧電素子が起電力を発生させるとき、電源の電力を消費して、通信マスタとの無線通信を行う通信機において、前記圧電素子は、前記ケースと、前記ケースの内部に固定される固定物との間で挟持されることを要旨とする。

同構成によれば、圧電素子をケースと固定物との間に挟持させるという簡易な構成により、ケースの内部に圧電素子を固定することができる。すなわち、圧電素子の固定において、はんだ付け等の作業を省くことができるので、通信機の組み付け工数が少なくなる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の通信機において、前記固定物は、前記圧電素子が発生させる起電力に伴う電流に基づき前記無線通信を行うための電子機器への前記電源の電力の供給の有無を切り替える電源供給判定回路が配設された基板であり、挟持されることにより、前記圧電素子と電源供給判定回路とが電気的に接続されることを要旨とする。

同構成によれば、ケースの内部に圧電素子を固定することにより、圧電素子が発生させる起電力に伴う電流を、基板を通じて電源供給判定回路に供給することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の通信機において、前記圧電素子は、厚み方向における位置が異なり平行に延びる２つの延出部と、当該２つの延出部の間を接続する接続部とからなり、前記固定物には、前記接続部が挿入される切り欠きが形成され、前記圧電素子の前記２つの延出部のうち一方は固定物の下方に他方は固定物の上方に位置させたことを要旨とする。

同構成によれば、圧電素子を基板の下方及び上方の双方においてケースとの間に挟持させることができるので、圧電素子の固定力が増す。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうち何れか一項に記載の通信機において、前記圧電素子は、前記固定物及び前記ケースによって支持されない自由端部を有することを要旨とする。

同構成によれば、端部は自由端である。このため、圧電素子に振動が入力されれば、圧電素子は、端部側が撓みやすい。従って、入力される振動が弱くても、当該振動を好適に検出することができる。

本発明では、振動を検出するとともに組み付け工数の少ない通信機を提供することができる。

電子キーシステムの構成を示すブロック図。 振動子、基板、及びケースの断面図。 （ａ）及び（ｂ）は、振動子と基板との組み付け過程を示す断面図。

以下、本発明にかかる電子キーシステムを具体化した一実施形態について図１〜３に従って説明する。
図１に示すように、車両１０には、電子キー２０との間で交信される無線信号によりＩＤ照合を実行する電子キーシステム１が搭載されている。

＜車両＞
車両１０は、各種の車載機器を制御する車載制御部１１と、その車載制御部１１に電気的に接続されてＬＦ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の要求信号を送信するＬＦ送信部１２及びＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の応答信号を受信するＵＨＦ受信部１３とを備えている。また、車両１０は、同じく車載制御部１１に電気的に接続されたドアロック装置１４及びドアハンドルセンサ１５を備えている。ドアロック装置１４は、ドア錠の施解錠を切り替える。ドアハンドルセンサ１５は、ユーザの図示しないドアハンドルへの接触を検出する。

車載制御部１１には、不揮発性のメモリ１１ａが設けられている。このメモリ１１ａには車両１０に固有のＩＤコードが記憶されている。車載制御部１１は、ＬＦ送信部１２及びＵＨＦ受信部１３を通じて電子キー２０と無線通信を行う。車載制御部１１は、電子キー２０との間で行われる無線信号の授受を通じて、通信している電子キー２０が自身に対応するものか否かを判断する。当該判断は、電子キー２０からの無線信号に含まれるＩＤコードと、メモリ１１ａに記憶されたＩＤコードとの照合により行う。そして、自身に対応するものと判断される場合には、ドアロック装置１４の作動を許可する。この状態で、ドアハンドルセンサ１５を通じてドアハンドルへの接触を検出した場合、車載制御部１１は、ドアロック装置１４の作動を実行する。

＜電子キー＞
電子キー２０は、ＣＰＵ等からなるコンピュータユニットによって構成された電子キー制御部２１を備える。この電子キー制御部２１には、ＬＦ帯の無線信号を受信するＬＦ受信部２２と、ＵＨＦ帯の無線信号を送信するＵＨＦ送信部２３とが電気的に接続されている。

ＬＦ受信部２２は、車両１０から送信されるＬＦ帯の無線信号である要求信号を受信すると、この要求信号をパルス信号に復調し、この復調された信号を電子キー制御部２１へ出力する。

電子キー制御部２１は、不揮発性のメモリ２１ａを備え、同メモリ１１ａには電子キー２０に固有のＩＤコードが記憶されている。電子キー制御部２１は、ＬＦ受信部２２により復調された要求信号を認識すると応答信号を生成する。応答信号には、メモリ２１ａに記憶されたＩＤコードが含まれる。電子キー制御部２１は、生成した応答信号をＵＨＦ送信部２３へ出力する。ＵＨＦ送信部２３は、応答信号を変調し、この変調した応答信号をＵＨＦ帯の無線信号として送信する。

また、電子キー２０は、電池２４、電源供給判定回路２５、及び振動子２６を備える。電池２４は、交換可能とされた一次電池である。図２に示すように、振動子２６は、図２における左右方向に伸縮する圧電セラミックス（圧電素子）を２枚接合したバイモルフ型振動子である。当該振動子は、２枚の圧電セラミックスのうち一方が伸びる方向に他方が縮む方向に撓むことにより起電力を発生させる。振動時には、２枚の圧電セラミックスの伸びる方向への撓みと縮む方向への撓みが交互に繰り返されるので、振動子２６は、交流を生成する。なお、図２に示すように、ここでは、振動子２６は、上下に２枚の圧電セラミックスが接合されているものとする。電池２４は、電源供給判定回路２５を介して電力を電子キー制御部２１等の電子キー２０の各部に供給する。電源供給判定回路２５は、振動子２６から出力される交流の有無を通じて電子キー２０の振動の有無を監視し、当該監視を通じて電池２４の電力を電子キー２０の各部に供給するか否かを判定する。電源供給判定回路２５は、振動子２６から交流が供給されるときには電池２４の電力を電子キー２０の各部に供給し、振動子２６から交流が供給されないときには電池２４の電力を電子キー２０の各部に供給しない。これら各構成は、電子キー２０のケース３０の内部に固定される基板２９（プリント基板）に配設される。

図２に示すように、本例の振動子２６は、右方に延びる第１の延出部２６ａと、当該第１の延出部２６ａの右端に連続して右方に向かうに従って徐々に上方に上昇する傾斜部２６ｃと、当該傾斜部２６ｃの右端に連続して右方に延びる第２の延出部２６ｂとを有する。なお、第１の延出部２６ａの上面と第２の延出部２６ｂの下面との距離は、基板２９の板厚と同じとする。また、第１の延出部２６ａ、傾斜部２６ｃ、及び第２の延出部２６ｂの板厚、及び板幅は、一定である。さらに、第１の延出部２６ａと第２の延出部２６ｂとが平行の関係にある。

同じく図２に示すように、基板２９には、上下に貫通するスリット２９ａが設けられている。スリット２９ａの左右方向の長さは、振動子２６の厚みよりも長く設定されている。また、スリット２９ａの紙面に直交する方向の長さは、振動子２６の幅よりも若干長く設定されている。

図３（ａ）に示すように、振動子２６は、第１の延出部２６ａの左側の端部をスリット２９ａに上方から下方に向かって挿入し、図３（ｂ）に示すように、スリット２９ａに傾斜部２６ｃを位置させる。そして、この状態で傾斜部２６ｃを中心に振動子２６を時計方向に回転させることにより、図２に示すように、第１の延出部２６ａの上面が基板２９の下面と、第２の延出部２６ｂの下面が基板２９の上面とそれぞれ当接する。なお、基板２９において、スリット２９ａを境とする右側の部分の長さは、第２の延出部２６ｂの延出長よりも短く設定されている。すなわち、第２の延出部２６ｂの右端は、基板２９の右端から大きく張り出している。これにより、第２の延出部２６ｂの右側の端部は、基板２９に支持されない自由端とされている。

図２に示すように、基板２９の下面において、スリット２９ａの左方には、電源供給判定回路２５に接続された第１の電極２７ａが配設されている。また、基板２９の上面において、スリット２９ａの右方には、電源供給判定回路２５に接続された第２の電極２７ｂがそれぞれ配設されている。このため、第１の延出部２６ａの上面が基板２９の下面と、第２の延出部２６ｂの下面が基板２９の上面とそれぞれ当接する状態であれば、振動子２６と電源供給判定回路２５との間の回路が閉じる。

図２に示すように、ケース３０は、第１及び第２のケース３１，３２からなる。第１のケース３１は、振動子２６の下面を支持する。正確には、第１のケース３１は、第１の延出部２６ａの下面において第１の電極２７ａに対応する部分を突部３１ａで及び基板２９の下面においてスリット２９ａを境とする右側の部分を突部３１ｂでそれぞれ支持する。第２のケース３２は、振動子２６の上面を支持する。正確には、第２のケース３２は、第２の延出部２６ｂの上面において第２の電極２７ｂに対応する部分を突部３２ａで及び基板２９の上面においてスリット２９ａを境とする左側の部分を突部３２ｂでそれぞれ支持する。これら第１及び第２のケース３１，３２は、図示しない締結構造により上下方向において締結されている。従って、振動子２６は、上下方向において、第１及び第２のケース３１，３２により挟持される。正確には、第１の延出部２６ａは、基板２９の下面と第１のケース３１との間で、第２の延出部２６ｂは、基板２９の上面と第２のケース３２との間で挟持される。このように、挟持することにより、振動子２６と第１及び第２の電極２７ａ，２７ｂとの間の接触圧が確保される。

＜電子キーシステムの動作＞
電子キー２０を所持した状態で、ユーザが歩くなどして移動するとき、当該移動に伴うユーザの振動が電子キー２０に伝わる。電子キー２０を振動させる振動波は、ケース３０に挟持されている振動子２６に伝わる。振動子２６の右端（第２の延出部２６ｂの右端）は、ケース３０及び基板２９に支持されない自由端とされている。これにより、振動が振動子２６に伝わると振動子２６は、交流を出力する。

電源供給判定回路２５は、振動子２６から交流が供給されると、電池２４の電力を、電子キー制御部２１をはじめとする電子キー２０の各部へ供給する。これにより、電子キー２０は、車両１０からの要求信号を受信することが可能となる。

この状態で、ユーザが車両１０に近づくことにより、車両１０と電子キー２０との間でスマート通信が自動的に行われる。そして、当該スマート通信が成立した状態でユーザが車両１０のドアハンドルに設けられたドアハンドルセンサ１５に触れることにより、ドアロック装置１４が作動する。

一方、電子キー２０が室内に置かれた場合などは、電子キー２０と車両１０との間でスマート通信が行われないと想定される。このとき、振動子２６は、振動しないので交流を出力しない。すなわち、電源供給判定回路２５は、振動子２６から交流が供給されないので電池２４の電力を電子キー２０の各部へ供給しない。これにより、電池２４の電力の消費が抑制される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）振動子２６を、第１の延出部２６ａと、当該第１の延出部２６ａの右端に連続して右方に向かうに従って徐々に上方に上昇する傾斜部２６ｃと、当該傾斜部２６ｃの右端に連続して右方に延びる第２の延出部２６ｂとにより構成した。そして、基板２９にスリット２９ａを設けた。これらの構成を採用することにより、第１の延出部２６ａを基板２９の下方に、第２の延出部２６ｂを基板２９の上方にそれぞれ位置させることができる。このため、第１の延出部２６ａを基板２９とケース３０との間で、第２の延出部２６ｂを基板２９とケース３０との間でそれぞれ挟持することができる。このように、振動子２６を基板２９の下方及び上方の双方においてケース３０との間に挟持させることができるので、振動子２６の固定力が増す。また、振動子２６の組み付けにおいて、例えばはんだ付けの作業が不要であるので、通信機の組み付け工数が少なくなる。

（２）基板２９の下面には、電源供給判定回路２５に接続された第１の電極２７ａを、基板２９の上面には、電源供給判定回路２５に接続された第２の電極２７ｂをそれぞれ配設した。これにより、振動子２６が基板２９とケース３０との間で挟持されると、振動子２６と電源供給判定回路２５との間の回路が閉じる。すなわち、振動子２６をケース３０に固定する作業だけで、振動子２６が発生させる交流を電源供給判定回路２５に供給する回路まで組むことができる。

（３）振動子２６の右端が基板２９の右端から大きくはみ出すように、基板２９におけるスリット２９ａを境とする右側の長さ、及び振動子２６の第２の延出部２６ｂの長さ、並びに基板２９と振動子２６（第２の延出部２６ｂ）との位置関係などを設定した。これにより、振動子２６がケース３０に組み付けられると、第２の延出部２６ｂの右側の端部は、基板２９及びケース３０に支持されない自由端となる。このため、振動子２６に振動が入力されれば、振動子２６は、自由端が撓みやすい。これにより、入力される振動が弱くても、当該振動を好適に検出することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、圧電素子の一例としてバイモルフ型振動子を採用した振動子２６について説明したが、これに限るものではない。例えばユニモルフ型振動子を採用してもよい。このように構成した場合でも上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、基板２９にプリント基板を採用したが、少なくとも一部についてフレキシブル基板を採用してもよい。このように構成すれば、振動子が板状の一般的なバイモルフ型振動子であっても基板自体が変形することにより振動子２６の上面及び下面と接触することができる。すなわち、一般的なバイモルフ型振動子を採用することができる。

・上記実施形態では、振動子２６を、基板２９の下方及び上方の双方においてケース３０との間に挟持せたが、どちらか一方のみで挟持するようにしてもよい。このように構成した場合であれ、振動子２６は、ケース３０の内部において固定される。

・上記実施形態では、第２の延出部２６ｂのみ自由端としたが、第１の延出部２６ａも自由端としてもよい。このように構成すれば、振動子２６における撓みやすい部位が増えるので、上記実施形態の場合と比べて振動を検出しやすい。

・上記実施形態において、第２の延出部２６ｂを固定端としてもよい。この場合、スリット２９ａの左右方向の長さを長くし、振動子２６を、いわゆる両持ち梁の状態とする。このように構成すれば、傾斜部２６ｃが振動可能となるので、上記実施形態における（１）の効果と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態において、振動子２６において、第１の延出部２６ａと第２の延出部２６ｂとの間は、傾斜部２６ｃとしたが、傾斜していなくてもよい。例えば垂直部であってもよい。すなわち、振動子２６の厚み方向において異なる位置にある第１の延出部２６ａと第２の延出部２６ｂとを接続する接続部であればよい。このように構成した場合であれ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、電子キー２０は、車両１０との間でスマート通信を行うとされたが、これ以外の通信態様にも適用することができる。例えば、電子キー２０にスイッチを設け、当該スイッチが操作されたことをトリガとして無線信号を送信するいわゆるワイヤレス通信をするものにも適用することができる。この場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、電池２４は、一次電池とされたが、２次電池、あるいはキャパシタなどの蓄電手段であってもよい。このように構成した場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、電子キー２０は、車両１０とのスマート通信によりドアロック装置を駆動させたが、他のものを駆動させてもよい。例えば、エンジンや、モータといった走行用の駆動源を駆動させてもよい。なお、車両１０の走行用の駆動源が駆動しているとき、その駆動源の駆動に伴う振動は、車室内にも伝わる。従って、この振動は、車室内にある電子キー２０にも伝わる。電子キー２０が車室内に置かれている場合には、車室の振動が直接伝わり、電子キー２０がユーザに把持される場合には、車室の振動がユーザを介して伝わる。このため、電子キー２０の各部には、電池２４の電力が供給される。すなわち、車両１０の走行用の駆動源が駆動している最中において、電子キー２０は、車両１０と定期的にスマート通信を行うことができる。従って、車両１０は、駆動源の駆動中にスマート通信を利用して電子キー２０が車室内にあるか否かを判定し、電子キー２０が車室内にない場合には、アラーム等を発信してユーザに報知することもできる。

・上記実施形態では、電源供給判定回路２５は、振動子２６から交流が供給されているときのみ電池２４の電力を電子キー２０の各部に供給したが、交流が供給されなくなってから所定の時間だけ電池２４の電力を電子キー２０の各部に供給してもよい。

・上記実施形態において、電子キー２０は、車両１０と通信するものに限らない。例えば、電子キー２０と通信する住宅等であってもよい。また、電子キーに限らず、無線の通信機であればよい。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記基板は、少なくともその一部がフレキシブル基板であること。
同構成によれば、フレキシブル基板を折り返すことで圧電素子を基板で挟み込むことができる。

１…電子キーシステム、１０…車両、１１…車載制御部、１１ａ…メモリ、１２…ＬＦ送信部、１３…ＵＨＦ受信部、１４…ドアロック装置、１５…ドアハンドルセンサ、２０…電子キー、２１…電子キー制御部（電子機器）、２１ａ…メモリ、２２…ＬＦ受信部（電子機器）、２３…ＵＨＦ送信部（電子機器）、２４…電池、２５…電源供給判定回路、２６…振動子、２６ａ…第１の延出部、２６ｂ…第２の延出部、２６ｃ…傾斜部（接続部）、２７ａ…第１の電極、２７ｂ…第２の電極、２９…基板、２９ａ…スリット（切り欠き）、３０…ケース、３１…第１のケース、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ…突部、３２…第２のケース。

Claims (4)

1. ケースの内部に収容された圧電素子が起電力を発生させるとき、電源の電力を消費して、通信マスタとの無線通信を行う通信機において、
   前記圧電素子は、前記ケースと、前記ケースの内部に固定される固定物との間で挟持されることを特徴とする通信機。
2. 請求項１に記載の通信機において、
   前記固定物は、前記圧電素子が発生させる起電力に伴う電流に基づき前記無線通信を行うための電子機器への前記電源の電力の供給の有無を切り替える電源供給判定回路が配設された基板であり、挟持されることにより、前記圧電素子と電源供給判定回路とが電気的に接続される通信機。
3. 請求項１又は２に記載の通信機において、
   前記圧電素子は、厚み方向における位置が異なり平行に延びる２つの延出部と、当該２つの延出部の間を接続する接続部とからなり、
   前記固定物には、前記接続部が挿入される切り欠きが形成され、
   前記圧電素子の前記２つの延出部のうち一方は固定物の下方に他方は固定物の上方に位置させた通信機。
4. 請求項１〜３のうち何れか一項に記載の通信機において、
   前記圧電素子は、前記固定物及び前記ケースによって支持されない自由端部を有する通信機。