JPH0245426B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多重型伝送方式の分野を指向するも
ので、特に上記方式の要素間に機械エネルギーと
電気エネルギーの双方を伝送するための媒体に関
するものである。

現在、大部分の自動車の電気系は個別の電線を
用いて各制御用開閉器とその指名された負荷との
間に電気エネルギーを運ぶ。例えば自動車後部の
数多くの負荷は走行灯、左旋回指示器、右旋回指
示器、後退灯、停止灯および後方窓霜除り器を含
むことがある。従来は各タイプの負荷は自動車の
運転者の坐席位置の近くにある対応する開閉器に
それを接続する個々の制御用電線を必要としてい
た。従来の処理方法の結果として、配線の総数は
材料の費用、製造の複雑さ、空間の提供、および
自動車の重量などにおいてかなり不利な条件をも
たらすものである。

自動車の配線量のかなりの減少を達成すること
を意図した数種類の形式の電気系が提案されてき
た。そのような系について検討したものは論文番
号760181号として1976年２月23日付で自動車技術
協会（Society of Automotive Engineering）か
ら刊行され、その中に参考文献により編入された
エル・ジエー・ネベテイ（L.J.Neveti）による
「自動車に応用された時分割多重方式」なる題名
の論文に含まれている。ネベテイの論文に記載さ
れたシステムは、少くとも１個の、車両内に通さ
れる大口径の母線型電力ケーブルと少くとも１個
の小口径の電気ケーブルもしくは電力ケーブルに
並列にはしる光フアイバ束を使用している。一つ
の事例として、また音声周波数の電気信号を伝送
すると云われる電力伝送用母線を使用する周波数
選択方式が記載されている。指令信号が指令モジ
ユールから適当な受信機へ電気的に送信されるそ
のような例においては、信号伝送媒体に対し指令
信号の受信に影響を及ぼすようなスプリアス信号
を引き込んだり電磁障害（EMI）の可能性が多
いにある。之に反して、制御信号を伝送する光フ
アイバ媒体は、電気信号導体を使用したばあいの
スプリアス信号の発生や電磁干渉（EMI）の問
題を解決し、しかも他の導電性媒体よりも軽いと
いう利点をもたらしてくれる。しかし、反面、光
フアイバの束を自動車用の信号伝送媒体として使
用した場合、その利点よりも終端の問題のほうが
大きい。

この発明の目的とする所は、指令伝送装置と受
信器装置との間で単一伝送媒体を使用して超音波
指令信号の振動を伝播し、さらに受信装置の制御
する装置と負荷に直流電力を伝達することによ
り、自動車上で使用するよう提起されたような、
多くの従来技術の多重伝送システムで見出された
問題を克服することにある。伝送媒体はアルミニ
ウムのような金属の細長いストリツプからなり、
これはその長手方向の機械的波動と直流の導通に
対し低損失特性を有している。このストリツプは
ストリツプの主表面に機械的な負担を負わせない
で、ストリツプの縁に機械的な減衰を与える媒体
によつて電気的に絶縁されている。絶縁媒体は主
表面に隣接した内部発泡状芯と、この内部発泡状
芯を包囲しストリツプの縁部に接触する比較的硬
い誘電体の外部ジヤケツトとを備えている。

このシステムはストリツプの一端で圧電変換器
を用いることにより、送信用変換器の場合には電
気エネルギーを機械的波動エネルギーに変換し、
受信用変換器の場合には機械的波動エネルギーを
電気エネルギーに変換するためのものである。各
指令はデイジタル信号フオーマツトに符号化さ
れ、圧電変換器の共振周波数と近似的に同一とし
て選定される搬送波周波数をパルス変調するため
に用いられる。送信用変換器はその共振周波数に
おいて振動し、ストリツプの長手方向に伝播する
応力波の対応パルスを設定することにより、各パ
ルスに応答する。

応力波がストリツプの端部に達すると、受信用
変換器は振動周波数において対応するパルス搬送
波を発生する。受信用変換器の出力は復調され復
号化される。復号器は複数個の信号出力制御線路
を与えるが、これはそれぞれ対応して接続された
負荷を駆動し付勢するように接続される。したが
つて、復号器は受信した符号化信号に従つてその
制御線路の一つの上に出力信号を与えて、対応す
る負荷をして電源と接地間に接続することを可能
にする。

上に記載したように、指令送信器装置、受信器
装置および負荷に対する直流電源は伝送媒体に接
続されている。電源から装置群と負荷へ直流電力
を導通することは機械的波動の伝播と同時におこ
り後者に影響を与えることはない。

低損失の機械的波動伝播媒体および低抵抗電流
導体の両方の機能を有するような伝送媒体への物
理的要求には伸展したストリツプ状のアルミニウ
ムを用いることによつて適合せられる。同様の作
用をするような他の物質の発見されるであろうこ
とが期待されている。

したがつてこの発明の一つの目的は、その長さ
に沿つて振動波信号を伝播しかつ電気エネルギー
（電力）を導通する伝送装置における単一伝送媒
体を得ることにある。

この発明のもう一つの目的は、超音波制御信号
を利用して電気エネルギー源から対応する負荷に
エネルギーを与えるための多重方式伝送システム
を得ることにある。

この発明のさらにもう一つの目的は、伝播路に
おける振動応力波を受けた主表面の荷重状態を最
小にする上記伝送媒体用の電気絶縁体を得ること
にある。

この発明のさらにもう一つの別の目的は、自動
車の種々の電気的付属品の負荷を制御する場合、
スプリアス信号や電磁妨害によつて本質的に影響
を受けない低価格の車載伝送システムを得ること
にある。

次に図面を参照してこの発明の実施例について
詳細に説明する。

第１図は指令送信器モジユール２０と受信器モ
ジユール４０とを相互接続する金属ストリツプ伝
送媒体３０を示している。直流電力は線路２８を
通つて電池Ｂからシステム全体へ供給される。指
令モジユール２０は、特定の対応する負荷をして
付勢させる指令を与えるように個別的に作動し得
る複数の「ｎ」個の入力スイツチSW₁−SW_oと相
互接続されている。「ｎ」個の入力スイツチの各
各は、符号器２１のそれぞれの線に接続され、閉
じる場合にはその線を接地する。符号器２１は入
力スイツチの状態をデイジタル信号系列に変換す
る。各デイジタル信号は１つの開始ビツトと、閉
じている特定のスイツチを識別する４個のビツト
と、１つの停止ビツトとを含む６個のビツトを含
んでいる。符号器２１は入力スイツチング用線路
を次々と系列化し各閉止スイツチに対しデイジタ
ル信号を発生する。デイジタル信号は符号器２１
から送信器２２に直列的に出力されて、送信器２
２は符号器２１からのパルス出力に対応する無線
周波パルス列を発生する。送信器２２からの出力
パルスは絶縁変圧器２４の一次巻線２３_pに出力
され、それから二次巻線２５_s上に出力される。
絶縁変換器２４の出力は、ストリツプ３０の長手
方向に沿つて伝播する応力波振動を発生する送信
用変換器２７に送られる。受信器モジユール４０
はストリツプ３０の反対側端部上に設置された受
信用変換器４１に接続され、送信された応力波パ
ルスをその共振周波数の電気エネルギーパルスに
変換する。この電気エネルギーパルスは、絶縁変
圧器４３の一次巻線４２_pおよびその二次巻線４
４_sを通つて受信器とパルス再生器回路４５に伝
達される。この回路４５は受信された信号から搬
送波を復調し直流パルスを復号器４６に供給す
る。復号器４６は駆動リレーにつながる複数の出
力線路の一つに駆動信号を供給する。そのリレー
を閉じることによつて対応して接続された負荷へ
の回転を完成し、負荷が付勢されるようにする。
対応する負荷に対するエネルギーの供給は、スト
リツプ０の受信端に接続された供給線４７を介し
て得られる。直流電源はストリツプ３０を通つて
導通され、線路２８を介して接続された電池Ｂか
らストリツプ３０の送信端に供給される。従つ
て、このストリツプはそれが直流電力を導通し、
超音波機械的振動を伝播する二重の作用を実行す
るものである。

回路が如何に作用するかを示す実施例として、
以下の議論は第１図と第２Ａ図、第２Ｂ図、第２
Ｃ図、第２Ｄ図および第２Ｅ図に示された波形と
を参照している。例えば11番目の入力スイツチ
SW₁₁が閉じられていると仮定しよう。この条件
に対応する符号器２１からのデイジタル信号出力
は110111になるであろう。この信号の最初と最後
のビツトはそれぞれ起動と停止の識別を示してい
る。中心の４個のビツトは11番目のスイツチ回路
を示している。符号器２１からの出力であるその
デイジタル信号は、比較的短い時間間隔で離れた
はつきりとした高レベルと低レベルのあるパルス
として第２Ａ図に示されている。符号器２１から
の各高レベルビツトパルスにより送信器装置２２
内部で発生した１〜2MHz程度の搬送波周波数を
ゲートする。したがつて送信器２２はデイジタル
信号入力の時間間隔に対応する一連の変調された
パルスを出力し、その出力は第２Ｂ図に示されて
いる。送信器装置２２から発生する搬送波周波数
は圧電変換器２７の共振周波数に極めて近似する
ように選ばれ、各パルスは絶縁変圧器２４を介し
て変換器に伝送される。絶縁変圧器２４は一端を
圧電変換器２７に接続させ、他端をストリツプ３
０に接続させる二次巻線２５_sを有している。圧
電変換器２７はストリツプ３０の端面３４に固着
され、それはストリツプ３０の主表面３２に平行
な粒子変位方向をもつすべり振動を発生する厚み
−すべりモード変換器である。送信用変換器２７
は入力無線周波パルス列を、ストリツプの長手方
向に伝播する一連の応力パルスに変換する。送信
された応力波は第２Ｃ図に図示されている。

伝送媒体３０の長さを進行する時、超音波機械
的振動パルスは変換されてストリツプ３０の受信
端面３５に固着された受信器変換器４１により電
気エネルギーパルスに戻され、第２Ｄ図に示され
ている。時間遅延は超音波信号の受信に関係し、
そのストリツプ３０の長さと同様に、ストリツプ
３０用に使用された材料に依存する。

第２Ｄ図に示した電気エネルギーパルスは、受
信器とパルス再生回路４５により、第２Ｅ図に示
す直流ビツトパルスに変換される。復号器４６は
ビツトパルスを受信し、その結果対応する11番目
の負荷を制御する11番目の駆動リレーR₁₁を駆動
する。勿論、駆動リレーなる用語は議論の便宜上
の総称的なもので、その理由はそのような装置は
従来の形式で具体化され得るもので、半導体電力
スイツチを含んでいる。

ストリツプ３０の構造は第３図に示されてい
る。ストリツプ３０は伸展された単一のアルミニ
ウム片として形成され、このアルミ片は相対する
主表面３２、縁面３３と端面３４と３５を夫々有
している（端面３５は端面３４と同一で第３図に
は示してない）。アルミニウムストリツプの厚み
は、非分散的であるすべり振動伝播の最低次モー
ド用の機械的導波管としてストリツプが動作する
ように選ばれていて、そのために粒子変位振幅は
その厚み方向にわたつて一定である。この場合に
ストリツプの厚みは音の波長の半分より小である
ように選ばれ、これはエネルギーが非分散モード
で伝播することを保証するものである。端面３４
上に設置された棒状圧電変換器２７の長さは、少
くとも10波長であるように選定される。ストリツ
プ３０の幅は、伝送されるビームがストリツプ３
０の縁から離れた中心部内に限定されるように、
変換器２７の長さよりいくらか大きい。ストリツ
プ３０の縁３３は、主ビームからのエネルギーが
拡がり、ストリツプ３０の縁と相互に影響し合う
場合に発生される二次振動もしくはスプリアス振
動を吸収する傾向の音響吸収体で被われている。

吸収体はストリツプ３０の長さ方向にそつて伸
びる稠密なプラスチツク絶縁体３７で形成されて
いる。稠密なプラスチツク絶縁体３７はストリツ
プ３０の主表面３２から発泡性プラスチツク３６
の内部芯によつて隔離されている。稠密なプラス
チツク絶縁体３７と組合せられて発泡性プラスチ
ツク３６により電気絶縁と塵埃と水蒸気の汚染に
対する保護とが得られるが、一方同時に主表面３
２に対し無視できる程微少の機械的負荷を与える
ものである。

第４図は第１図と第３図に図示したように、ス
トリツプ３０を終端するために使用される差込型
コネクタの実施例を示している。この実施例にお
いて直流電力端子２６と２８は電気的に縁面３３
に接続されており、一方端子２３′と２３″とは絶
縁変圧器２４の一次巻線２３_pに接続されている。
筐体６２は充填材で形成され、端子の位置を設定
しストリツプ３０の縁３３に対し強固な機械的接
続を与える。しかしながら筐体６２は主表面３２
と接触しない。その理由は、このような接触は機
械的負荷を惹起し、逆に超音波の伝播に影響を与
えるからである。

代表的な装置において、アルミニウムストリツ
プ３０は12.7mm程度の幅をもち約0.635mmの厚み
と約3.05mの長さをもつ。このようなアルミニウ
ムストリツプの電気抵抗は約0.1オームとなり、
このようなストリツプを通る１ないし2MHzの範
囲のパルス波信号の伝送における挿入損は10dB
より小となるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好ましい実施例の概念的な
構成図である。第２Ａ図から第２Ｅ図までは第１
図の実施例の種々の点における代表的な信号波形
の相互関係を示す。第３図はこの発明の端部斜視
図である。第４図はこの発明に関する終端コネク
タの実施例の斜視図である。 ２０…指令送信器モジユール、２１…符号器、
２２…送信器、２３_p…一次巻線、２４…絶縁変
圧器、２５_s…二次巻線、２６…直流電力端子、
２７…送信用圧電変換器、２８…線路、３０…ス
トリツプ伝送媒体、３２…主表面、３３…縁面、
３４…ストリツプの端面、３５…受信端面、３６
…発泡性プラスチツク、３７…プラスチツク絶縁
体、４０…受信器モジユール、４１…受信用変換
器、４２_p…一次巻線、４３…絶縁変圧器、４４_s
…二次巻線、４５…受信器とパルス再生回路、４
６…復号器、４７…供給線、６２…筐体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 指令局から遠隔配置された複数の電気装置を
   切り換え及び制御する指令用電気制御システムで
   あつて、 (a) 電力を前記システムに供給する手段と、 (b) 前記指令局からの指令を符号化された超音波
   制御信号に変換する手段と、 (c) 前記複数の電気装置の各々に接続され、前記
   符号化された超音波制御信号を受信し、該制御
   信号の符号に応じて前記電力の供給を適当な前
   記電気装置へ切り換える手段と、 (d) 前記指令局と前記電力供給手段と前記変換手
   段と前記複数の電気装置と前記切り換え手段と
   を相互接続し、前記超音波制御信号と前記電力
   との両方を伝送する手段とを具備し、 前記伝送手段は電気信号と機械的波動の両方の
   伝送に対して低抵抗の材料の単一のストリツプを
   含むことを特徴とする指令用電気制御システム。 ２ 情報が符号化されて中央制御装置から受信装
   置へと送られ、該受信装置は該符号を受けて該符
   号に対応する負荷への電力切り換えを制御するよ
   うに前記符号に応答するようにされるところの自
   動車用伝送システムにおいて、 (a) 前記中央制御装置は符号化された超音波信号
   を生成する手段を含み、 (b) 前記伝送システムは前記中央制御装置と前記
   受信装置と前記負荷と前記電源との間を接続す
   る前記符号化された超音波信号の伝播媒体と電
   力導体として作用する伝送手段とを有し、 前記伝送手段は前記超音波制御信号と前記電力
   の両方の伝送に対して低抵抗の材料の単一のスト
   リツプを含むことを特徴とする指令用電気制御シ
   ステム。