車両用伝送路

【課題】車両の部品組み付け時の作業性を向上するとともに、車両部品を分別する際の分別作業の作業性を向上する。
【解決手段】車両２に設けられた金属製の第１部材２０ａの一部平面に、周期的な構造変化が生じるように金属製の第２部材１０を配置した周期構造物が形成され、周期構造物および周期構造物の周りの空間を表面波伝送路として電磁波が伝搬するように構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された高周波回路より送出される電磁波を媒介する車両用伝送路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両においては、ワイヤーハーネスを用いて高周波通信用伝送路が構成され、ワイヤーハーネスを介して車両に搭載された各機器間でデータの送受信が行われるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。このような高周波通信用伝送路を介した通信は無線通信と比較して信頼性およびセキュリティ性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載されたような、ワイヤーハーネスを用いて高周波通信用伝送路を構成する場合、ワイヤーハーネスの配線作業に多くのコストがかかる。また、ワイヤーハーネスには絶縁用の被覆等が含まれるため、車両を廃車にして車両部品を分別する際にワイヤーハーネスを取り外す作業が必要となり、分別作業の作業性が悪いといった問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みたもので、車両の部品組み付け時の作業性を向上するとともに、車両部品を分別する際の分別作業の作業性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両に搭載された高周波回路より送出される電磁波を媒介する車両用伝送路であって、車両に設けられた金属製の第１部材の一部平面に、周期的な構造変化が生じるように金属製の第２部材を配置した周期構造物が形成され、周期構造物および周期構造物の周りの空間を表面波伝送路として電磁波が伝搬するように構成されていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、車両に設けられた金属製の第１部材の一部平面に、周期的な構造変化が生じるように金属製の第２部材を配置した周期構造物が形成され、周期構造物および周期構造物の周りの空間を表面波伝送路として電磁波が伝搬するように構成されているので、車両の部品組み付け時の配線作業が不要であり、車両の部品組み付け時の作業性を向上することができる。また、絶縁用の被覆等が含まれないので、車両部品を分別する際の分別作業の作業性を向上することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、第１部材は、車両の車体を構成する部材であることを特徴としている。
【０００９】
このように、第１部材を、車両の車体を構成する部材とすることができるので、部品点数を削減することが可能である。
【００１０】
なお、周期構造物は、請求項３に記載の発明のように、第１部材の一部平面と直交する方向に突出する第２部材を予め定められた間隔毎に並べて配置したものとすることができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、直線区間では第２部材の頂面の高さが一定となっていることを特徴としている。
【００１２】
このように、直線区間では第２部材の頂面の高さを一定とするのが好ましい。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、曲線区間では外周側の第２部材の頂面の高さが内周側の第２部材の頂面の高さよりも高くなるように第２部材の頂面が傾斜していることを特徴としている。
【００１４】
このように、曲線区間では外周側の第２部材の頂面の高さが内周側の第２部材の頂面の高さよりも高くなるように第２部材の頂面を傾斜させることで、透過特性を向上させることが可能である。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、直線区間と曲線区間の接続箇所における第２部材の頂面の高さが徐々に変化するように、直線区間から曲線区間に近づくにつれて第２部材の頂面の傾斜が徐々に大きくなっていることを特徴としている。
【００１６】
このように、直線区間と曲線区間の接続箇所における第２部材の頂面の高さが徐々に変化するように、直線区間から曲線区間に近づくにつれて第２部材の頂面の傾斜を徐々に大きくすることにより、透過特性を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用伝送路の概略構成を示す図である。
【図２】車両用伝送路の直線区間の外観図である。
【図３】平面導体上の表面波の電界分布を示す図である。
【図４】車両用伝送路を図２中の矢印Ａ方向から見た図である。
【図５】図４中のＢ−Ｂ線の沿った断面図である。
【図６】第２部材の形状を表す図である。
【図７】溝の間隔を変化させた場合の溝の深さと速度の関係を示す図である。
【図８】第２部材の厚さ変化させた場合の溝の深さと速度の関係を示す図である。
【図９】車両用伝送路の曲線区間の外観図である。
【図１０】車両用伝送路を図９中の矢印Ｃ方向から見た図である。
【図１１】図１０中のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１２】第２部材１０の頂面の傾斜角θを変化させた場合の周波数と透過特性のシミュレーション結果を表した図である。
【図１３】直線区間と曲線区間の接続箇所における第２部材の形状を表す図である。
【図１４】第２部材の頂面の傾斜角θを変化させた場合と、直線区間と曲線区間をテーパ接続／不連続接続した場合の透過特性のシミュレーション結果を表した図である。
【図１５】変形例について説明するための図である。
【図１６】変形例について説明するための図である。
【図１７】変形例について説明するための図である。
【図１８】変形例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る車両用伝送路の概略構成を図１に示す。本車両用伝送路１は、車両２の後部に搭載されたセンサ３に設けられた高周波回路（図示せず）より送出される電磁波をＥＣＵ４まで媒介するものとして構成されている。なお、センサ３より送出される電磁波の周波数は１．６ＧＨｚ帯となっている。
【００１９】
図２に、本車両用伝送路１の直線区間の外観図を示す。本車両用伝送路１は、車両２の車体（ボデー、シャーシ等）を構成する金属製の第１部材２０ａの一部平面に、周期的な構造変化が生じるように金属製の第２部材１０を配置した周期構造物が形成されており、この周期構造物および周期構造物の周りの空間を表面波伝送路として電磁波が伝搬するようになっている。具体的には、第１部材２０ａの一部平面に、この第１部材２０ａの一部平面と直交する方向に突出する第２部材１０を予め定められた間隔毎に並べて配置した凹凸構造物が構成されている。
【００２０】
なお、第１部材２０ａは、導電性の鋼板を用いて構成されており、第２部材１０は、導電性の金属部材を用いて構成されている。なお、第２部材１０は、車体組み立て前の工程で、第１部材２０ａ上に固定される。また、第１部材２０ａと第２部材１０は、それぞれ金属製部材により構成されており、車両を廃棄する際に第１部材２０ａと第２部材１０を分別することなく車両部品をリサイクルすることが可能となっている。
【００２１】
図２に示すような周期的な凹凸構造を平面上に形成することにより、その近傍の空間を伝わる電磁波の位相速度が遅れ、凹凸構造の上を電磁波が伝搬する。このような伝送路を構成することにより、低損失で電磁波を伝送することが可能であることが知られている。この場合、磁界は常に溝の方向に沿った成分のみとなり、すなわち進行方向には成分は無く、電界は進行方向にも成分を持っている。このような電磁波は、ＴＭ波（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＭａｇｎｅｔｉｃＷａｖｅ）と呼ばれる。図３に、平面導体上の表面波の電界分布を示す。
【００２２】
図４に、本車両用伝送路１を図２中の矢印Ａ方向から見た図を示す。また、図５に、図４中におけるＢ―Ｂ線に沿った断面図を示す。図５に示すように、第２部材１０は、幅をＷ、高さをｈとした矩形形状をなしている。
【００２３】
ここで、図６に示すように、複数の第２部材１０により構成される凹凸構造の溝の間隔をＧ、第２部材１０の厚さをＴ、第２部材１０による溝の深さ（第２部材１０の高さ）をｈ、伝搬する電磁波の周波数をｆ、光速をｃとすると、複数の第２部材１０により構成される周期構造物およびこの周期構造物の周りの空間を表面波伝送路として伝搬する電磁波の速度ｖと光速ｃの比ｖ／ｃは、数式１で表される。
【００２４】
【数１】

この数式１を用いて、第２部材１０の厚さＴ＝１０ミリメートル（ｍｍ）、周波数ｆ＝１．６ギガヘルツ（ＧＨｚ）として、溝の深さｈを変えた場合の速度の変化を計算すると、図７に示す特性となる。なお、図７には、溝の間隔Ｇ＝１ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍとした場合のｖ／ｃの関係が示されている。
【００２５】
また、溝の間隔Ｇ＝１０ミリメートル（ｍｍ）、周波数ｆ＝１．６ギガヘルツ（ＧＨｚ）として、溝の深さｈを変えた場合の速度の変化を計算すると、図８に示す特性となる。なお、図８には、第２部材の厚さＴ＝５０ｍｍ、３０ｍｍ、１０ｍｍとした場合のｖ／ｃの関係が示されている。
【００２６】
図７、図８において、ｖ／ｃ＝１のとき、面上を伝搬する電磁波の速度が光速と等しくなり、ｖ／ｃが０に近づく条件では、電磁界が凹凸構造の近傍の空間に集中して伝搬することを意味する。また、溝の深さｈを変化させることで電磁波の速度が変化することが分かる。
【００２７】
本車両用伝送路１は、センサ３とＥＣＵ４との間の伝送路を直線区間と曲線区間に分けて構成している。すなわち、直線区間と曲線区間を組み合わせてセンサ３とＥＣＵ４との間を接続している。図９に、本車両用伝送路１の曲線区間の外観図を示す。図１０は、図９中の矢印Ｃ方向から見た図であり、図１１は、図１０中のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【００２８】
図１１に示すように、曲線区間における第２部材１０は、第２部材の頂面が傾斜している。すなわち、曲線区間では外周側の第２部材１０の頂面の高さが内周側の第２部材１０の頂面の高さよりも高くなっている。
【００２９】
曲線区間では、内径側の方が外形側よりも溝の間隔Ｇが密になり、内径側と外形側とで電磁波の伝搬速度に違いが生じるため、放射損失が大きくなる。本車両用伝送路１では、このような伝搬速度の違いによる放射損失の増加を抑制するため、曲線区間における第２部材１０の頂面を傾斜させている。
【００３０】
図１２に、半径Ｒ＝２５０ミリメートル（ｍｍ）、第２部材１０の幅Ｗ＝５０ｍｍ、第２部材１０による溝の深さｈ＝３６ｍｍとし、第２部材１０の頂面の傾斜角θを変化させた場合の周波数と透過特性のシミュレーション結果を示す。
【００３１】
周波数ｆ＝１．６ギガヘルツ（ＧＨｚ）において、傾斜角θ＝１０度（°）では、透過損失は−３デシベル（ｄＢ）であるのに対し、傾斜角θ＝０度（°）では、透過損失は−６デシベル（ｄＢ）となり、３デシベル（ｄＢ）の差が生じることが分かる。また、第２部材１０の頂面の傾斜角θにより、透過損失が異なることが分かる。
【００３２】
また、本車両用伝送路１では、直線区間と曲線区間の接続箇所において、第２部材１０の頂面の高さが徐々に変化するように、直線区間から曲線区間に近づくにつれて第２部材１０の頂面の傾斜が徐々に大きくなっている。
【００３３】
図１３に、直線区間と曲線区間の接続箇所における第２部材１０の形状を示す。（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１３中の直線区間と曲線区間の接続箇所を矢印Ｆ方向から見た図である。
【００３４】
図１３（ａ）は、直線区間と曲線区間の接続箇所における第２部材１０の頂面の高さが徐々に変化するように直線区間と曲線区間をテーパー接続した場合の構成を示しており、図１３（ｂ）は、直線区間と曲線区間の接続箇所における第２部材１０の頂面の高さが急に変化するように直線区間と曲線区間を不連続接続した場合の構成を示している。なお、本車両用伝送路１は、図１３（ａ）に示すような、直線区間と曲線区間をテーパー接続した構成となっている。
【００３５】
図１４に、本車両用伝送路１において、第２部材１０の頂面の傾斜角θを５度（°）と１５°度（°）にした場合と、直線区間と曲線区間をテーパー接続した場合と不連続接続場合の透過特性のシミュレーション結果を示す。
第２部材１０の頂面の傾斜角θを５度（°）にした場合、直線区間と曲線区間をテーパー接続した場合と不連続接続場合とで、透過特性に大きな差異が見られないが、第２部材１０の頂面の傾斜角θを１５度（°）にした場合、直線区間と曲線区間をテーパー接続した場合と不連続接続した場合とで、透過特性に比較的大きな差異が見られる。
【００３６】
上記した構成によれば、車両に設けられた金属製の第１部材の一部平面に、周期的な構造変化が生じるように金属製の第２部材を配置した周期構造物が形成され、周期構造物および周期構造物の周りの空間を表面波伝送路として電磁波が伝搬するように構成されているので、配線作業が不要であり、車両の部品組み付け時の作業性を向上することができる。また、絶縁用の被覆等が含まれないので、車両部品を分別する際の分別作業の作業性を向上することができる。
【００３７】
また、第１部材を、車両の車体を構成する部材とすることができるので、部品点数を削減することが可能である。
【００３８】
また、曲線区間では外周側の第２部材の頂面の高さが内周側の第２部材の頂面の高さよりも高くなるように第２部材の頂面を傾斜させることで、透過特性を向上させることが可能である。
【００３９】
また、直線区間と曲線区間の接続箇所における第２部材の頂面の高さが徐々に変化するように、直線区間から曲線区間に近づくにつれて第２部材の頂面の傾斜を徐々に大きくすることにより、透過特性を向上させることが可能である。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。
【００４１】
例えば、上記実施形態では、図１５（ａ）に示すように、角部が直角となった第２部材１０を一定間隔毎に配置して周期構造物を形成したが、図１５（ｂ）に示すように、第２部材１０の角部に丸みＲを持たせ、これらの第２部材１０を一定間隔毎に配置して周期構造物を形成するようにしてもよい。なお、図１５（ａ）に示した構成と図１５（ｂ）に示した構成とでは、シミュレーションの結果、ほぼ同等の透過特性が得られることが分かった。
【００４２】
また、図１６〜図１８に示すような形状の凹凸構造を周期的に配置して周期構造物を形成するようにしてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、車両２の車体部材（ボデー、シャーシ等）を構成する金属製の第１部材２０ａの一部平面に、周期的な構造変化が生じるように金属製の第２部材１０を配置した周期構造物を形成したが、例えば、車両２の車体部材（ボデー、シャーシ等）と別の部材で第１部材２０ａを構成してもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、センサ３より送出される電磁波の周波数を１．６ＧＨｚ帯として車両用伝送路を構成したが、電磁波の周波数は１．６ＧＨｚ帯に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１車両用伝送路
２車両
３センサ
４ＥＣＵ
１０第２部材
２０ａ第１部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された高周波回路より送出される電磁波を媒介する車両用伝送路であって、
前記車両に設けられた金属製の第１部材の一部平面に、周期的な構造変化が生じるように金属製の第２部材を配置した周期構造物が形成され、
前記周期構造物および前記周期構造物の周りの空間を表面波伝送路として前記電磁波が伝搬するように構成されていることを特徴とする車両用伝送路。
【請求項２】
前記第１部材は、前記車両の車体を構成する部材であることを特徴とする請求項１に記載の車両用伝送路。
【請求項３】
前記周期構造物は、前記第１部材の一部平面と直交する方向に突出する前記第２部材を予め定められた間隔毎に並べて配置したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用伝送路。
【請求項４】
直線区間では前記第２部材の頂面の高さが一定となっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用伝送路。
【請求項５】
曲線区間では外周側の前記第２部材の頂面の高さが内周側の前記第２部材の頂面の高さよりも高くなるように前記第２部材の頂面が傾斜していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用伝送路。
【請求項６】
直線区間と曲線区間の接続箇所における前記第２部材の頂面の高さが徐々に変化するように、直線区間から曲線区間に近づくにつれて前記第２部材の頂面の傾斜が徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項５に記載の車両用伝送路。

【図１】