AT395496B - Flexible antenne fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

AT 395 496 B

Die Eifindung betrifft eine Antenne für Kraftfahrzeuge mit einem an der Karosserie montierbaren Antennenfuß mit Befestigungsteilen für die sogenannte Einlochbefestigung und mit einem Antennenstab, der an der dem Antennenfuß zugewandten Seite als Biegeschaft mitein«'Schraubenfeder ausgebildet ist,die vollständig von einem elastischen Isolierstoff umhüllt ist und eine durchgehende galvanische Verbindung darstellt. 5 Derartige Antennen, die sogenannten flexiblen Autoantennen, haben gegenüber Teleskopantennen den Vorteil, daß sie gegen Gewalteinwirkung widerstandsfähig« sind. Bei Unfällen ist die V«letzungsgefahr an den Antennen deutlich vermindert, da sie sich bei seitlichem Druck auf den Antennenstab in weiten Bereichen ohne bleibende Verformung neigen lassen. Außerdem brauchen sie in Auto-Waschanlagen nicht eingeschoben oder abgeschraubt zu werden. Diese Eigenschaften werden vor allem durch die Feder im Biegeschaft erreicht, die ein seitliches 10 Abknicken erlaubt und die Antenne wieder aufrichtet.

Die Biegefeder ist bei den Lösungen des Standes der Technik entweder mit einem äußeren Überzug versehen - z. B. gemäß DE-GM 7 419 034 - oder von elastischem Material vollständig eingehöllt, z. B. gemäß US-PS 4 086596.

Das Umhüllungsmaterial di«it dabei vor allem dem Schutz der Bauteile, auch d« Biegefeder, gegen Korrosion, 15 Witterungseinflüsse allgemeiner Art und gegen Beschädigung.

Es gibt ein Problem, das bei allen diesen Lösungen nicht b«ücksichtigt worden ist, das aber wesentliche Auswirkungen auf das Verhalten des Systems Feder/Umhüllungsmateriäl bei Biegung und bei Pendelbewegungcn hat und das bei der Gestaltung der Feder im speziellen wie auch der Paarung mit dem weichen Isolierstoff zu berücksichtigen ist: eine Schraubendruckfeder, die an einem Ende eingespannt ist und auf die an ihrem anderen Ende 20 eine Qu«kraft einwirkt, biegt sich nicht gleichmäßig kreisbogenförmig, sondern annähernd parabelförmig mit der engsten Krümmung zum Punkt der Einspannung und damit des größten Drehmoments hin. Die Windungszwischenräume werden bei der zylindrischen Schraubendruckfed« ohne Umhüllung nicht gleichmäßig über die Federlänge verringert (Biegungsinnenseite) bzw. vergrößert (Biegungsaußenseite), sondern sie nehmen in Richtung Einspannpunkt in Annäherung an eine Exponentialfunktion ab bzw. zu. 25 Wenn dieFeder vollständig in den Isolierstoff eingehüllt ist, heißt das, daß das Material zwischen den Windungen über die Federlänge gesehen ungleichmäßig stark gequetscht bzw. auf Zug beansprucht wird, wenn die Feder gebogen wird. Die Belastung des Umhüllungsmaterials ist nahe dem Einspannungspunkt am größten · absolut wie auch, bei Pendelbewegungen, im Wechsel von Zug und Druck.

Die ungleichmäßige Belastung des Isolierstoffes wirkt sich ungünstig auf die Lebensdauer der Umhüllung und 30 auch auf das Dämpfungsverhalten des Systems Feder/Umhüllung aus. Versuche haben auch gezeigt, daß aus derartig ungleichmäßig über die Federlänge verteilten Druck- und Zugbelastungen und damit der ungleichmäßigen Rückstellkraft des Systems eine geringere Dämpfungswiikung bei Biege- und Pendelbewegungen resultiert.

So haben die bekannten Antennen gemäß dem Stand der Technik den Nachteil gemeinsam, daß sie bei den geringstenErschütterungendurchFahrbewegung«iunddurch wechselnde WindbelastungständigePendelbewegungen 35 ausfuhren. Das kann die Empfangsleistung der Antenne ungünstig beeinflussen und, vor allem bei seitlichen Bewegungen, zur Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer führen. Die Dämpfung von Pendelbewegungen ist unzureichend. Dem versucht man bekanntermaßen entgegenzuwirk«i, indem man als Umhüllungsmaterial relativ harte und wenig elastische Kunststoffe wählt Diese Materialien neigen jedoch bei starker Biegung zu bleibenden od« sich nur langsam zurückbildenden Verformungen, sind wenig alterungsbeständig, und es treten oft vorzeitig 40 Dehnungsrisse und andere Schäden auf.

DerBiegeschaftein«Autoantenneder hier beschriebenen Gattungsollte sobeschaffen sein,daß erbei geringeren seitlichen Kräften bzw. Erschütterungen nicht oder nur gering und dann mit sofortig« Dämpfung pendelt und daß er bei Auftreten einer größeren Querkraft jede beliebige seitliche Biegung erlaubt und die Antenne bei Entlastung sofort möglichst ohne weitere Ausschläge in die Ruhelage zuriiekkehrt 45 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ansprechverhalten des B iegeschaftes einer flexiblen Autoantenne auf Querkräfte und die Dämpfungseigenschaften in bezug auf mechanische Schwingungen zu verbessern und so die Pendelneigung zu verringern.

Diese Aufgabe wird erftndungsgemäß gelöst indem die Kombination folgender Merkmale vorgesehen wird: Die Feder ist im Biegeb«eich als Druckfeder und an den beiden Enden außerhalb des Biegebereiches als Zugfeder 50 ausgebildet die Feder ist im Biegebereich vom fußseitigen zum antennenseitigen Ende mit stetig zunehmendem Durchmesser und bzw. oder mit stetig abnehmender Steigung gewendelt, und der elastische Isolierstoff ist ein thermoplastisches Elastomer.

Gemäß ein« günstigen weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, daß im Kem-bereich d« Fed« in Längsrichtung ein von Elastomer freier Hohlraum besteht und daß die Feder mit Hilfe von in 55 den Hohlraum eingepreßten Kugeln oder Distanzstücken auf Zug oder mit Hilfe eines Spanndrahtes od« Spann bandes auf Druck vorgespannt ist.

Der besondere erfindungsgemäße Effekt besteht darin, daß Feder und Isolierstoff im gesamten Biegebereich -2-

AT 395 496 B gleichmäßig beansprucht werden. Die Rückstellkraft der Feder bei Biegungen und das Dämpfungsvermögen vor allem des Isolierstoffes sind über den gesamten Biegebereich gleich und gleichwirkend verteilt, und so konnte ein besonders weichelastisches Isoliermaterial - eben aus der Gruppe der Elastomere - gewählt werden, das sich vor allem durch hohe Lebensdauer, hohe Alterungsbeständigkeit, gute Haftfähigkeit auf Metall und niedrige bleibende S Verformung auch nach Langzeitbelastung auszeichnet.

Die Ausführung der Feder nur im Biegebereich als Druckfeder und an den beiden Enden außerhalb des Biegebeieiches als Zugfeder dient der besseren mechanischen und galvanischen Verbindung der Feder mit dem antennenfußseitigen Schraubstück und dem metallenen Anschluß des Antennenstabes. Beide sind mit einem der Steigung der Federenden entsprechenden Gewinde versehen und werden in die Feder hineingeschraubt Die eng 10 aufeinanderliegenden Windungen der Feder verhindern dann, daß beim Vergießen des Elastomers Isolierstoff zwischen die Feder und die Anschlußstücke gelangt und eventuell die galvanische Verbindung beeinträchtigt. Die Bezeichnung der Ausbildung der Teilbereiche der Feder als Druck- bzw. Zugfeder bezieht sich auf deren konstruktiven Aufbau in Übereinstimmung mit DIN 2089 und 2097.

Um die Pendelneigung bei geringen, aber wiederholt auftretenden Seitenkräften und Erschütterungen weiter zu 15 verringern, wird die Biegefeder vorgespannt. So ist für die Auslenkung der Feder aus der Ruhelage eine deutlich höhere, voreinstellbare Kraft erforderlich, und die geringfügigen, aber ständigen Pendelbewegungen werden vermieden. Die Vorspannung bewirkt, daß zunächst eine gewisse Schwellenktaft überwunden werden muß, ehe der Antennenstäb - und dann in einem Maß entsprechend der Krafteinwirkung - nachgibt. Die Vorspannung wird mit Hilfe von in den röhrenförmigen Hohlraum eingepreßten Kugeln und bzw. oder Distanzstücken erzeugt, die die Feder 20 in Längsrichtung auseinanderdrücken und damit die Feder auf Zug Vorspannen. Wenn die Feder mit Hilfe eines Spanndrahtes oder eines Spannbandes vorgespannt wird, wird Druck in Achsrichtung erzeugt und damit die Feder auf Druck vorgespannt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen, Fig. 1 eine flexible Autoantenne in Gesamtansicht mit dem erfindungsgemäßen Biegeschaft, Fig. 2 den Biegeschaft mit Schnitt 25 im Federbereich, Fig. 3 den Biegeschaft mit einer Anordnung zur Vorspannung auf Druck und Fig. 4 den Biegeschaft mit einer Anordnung zur Vorspannung auf Zug.

Die flexible Autoantenne besteht in einer bevorzugten Ausführungaus dem Fuß (1), dem Biegeschaft (2) und dem Antennenstab (3) als eigentliches Empfangselement. Der Fuß (1) hat die Form eines Kegelstumpfes mit schräg angeschnittener Grundfläche und ist hohl. Er nimmt in seinem Inneren die Leiterplatte (4) mit elektrischen und 30 elektronischen Bauelementen (5) auf, die galvanisch auf der einen Seite über die Feder (6) mit dem Antennenstab (3) und auf der anderen mit dem Kabel (7) für eine Versorgungsspannung und der HF-Leitung (8) zum Rundfunkempfänger verbunden sind. Mit (9) und (10) sind die zugehörigen Stecker bezeichnet, mit (11) eine Manschette aus elastischem Material zur Abdichtung der Fußauflage und mit (12) Mittel zur Befestigung dar Antenne auf der Karosserie. 35 Der Biegeschaft (2) mit Antennenstab (3) wird auf den Fuß geschraubt. Der Verbindungsbolzen kann einteilig gleichzeitig als Zapfen (13) für die Feder (6) ausgebildet sein. Eine getrennte Ausführung mit Schraubbolzen (25) und Zapfen (14) (vgl. Fig. 4) mit Gewindebohrung ist möglich.

Am entgegengesetzten Federende verbindet der Zapfen (15) die Feder (6) mit dem Antennenstab (3).

Die Feder (6) mit den Zapfen (13) bzw. (14) und (15) und der untere Teil des Antennenstabes (3) sind in ein 40 überwiegend zylindrisches Formteil aus dem thermoplastischen Elastomer, das den Biegeschaft (2) bildet, ein-gegossen. Bei der Ausbildung nach Fig. 2 wurde im Kembereich der Feder ein röhrenförmiger Hohlraum (16) belassen. Die Federenden sind im Bereich der Zapfen (13) bzw. (14) und (15) jeweils als Zugfeder gewickelt. Die Zapfen (13) bzw. (14) und (15) haben auf ihrer Federseite jeweils ein Außengewinde, das der Steigung der Federwindungen entspricht und eine form- und kraftschlüssige Verbindung gewährleistet. In ihrem Biegebereich ist 45 die Feder (6) als Druckfeder gewickelt, die ein seitliches Abknicken der Antenne erlaubt und, in Wirkverbindung mit dem Elastomer, Pendelbewegungen effektiv dämpft

Mit den Ausführungen nach Fig. 3 und 4 wird in der Feder (6) eine Vorspannung erzeugt, die die Steifigkeit gegen seitliches Abknicken erhöht und mit zur Verbesserung der Dämpfungswirkung des Gesamtsystems beiträgt.

Gemäß Fig. 3 wird die Feder (6) mit Hilfe eines zentrischen Spanndiahtes (17) über Flansche mit Innenzapfen 50 (18) und (19) und Befestigungsteile (20) und (21) mit einstellbarer Kraft zusammengedrückt. Die Feder wird im vorgespannten Zustand mit den beiden Zapfen (13) bzw. (14) und (15) verbunden, die hier mit Absätzen (22) und (23) versehen sind. Die Absätze (22) und (23) können auch direkt als Hülsen ausgebildet sein.

Gemäß Fig. 4 wird mit Hilfe von Kugeln (24) im Hohlraum (16) über die Schraube (25) eine vorgegebene Zugkraft in der Feder erzeugt. 55 Aufgrund der Zug- bzw. Druckvorspannung wird für das Abbiegen der Antenne eine höhere Anfangsikraft (Schwellenkraft) benötigt als bei einer einfachen, nicht vorgespannten Feder. Günstig ist bei der Variante nach Fig. 4, daß die Vorspannung der Feder mit Hilfe der Schraube (25) stufenlos -3-

Claims (2)

1. AT 395 496 B einstellbar ist, und zwar auch nach Fertigstellung des Biegeschaftes (2), das heißt, wenn die Windungen der Feder (6) und die beiden Zapfen (14) und (15) (der untere Zapfen hier mit einer Bohrung mit Innengewinde) vollständig von dem Elastomer umhüllt sind. Die Enden der Feder (6) sind mit den beiden Zapfen (14,15) ausreichend fest verbunden (Außengewinde auf dem Zapfen), um die aus der Zugbeanspruchung der Feder resultierende Kraft aufzunehmen. Die Schraube (25) kann gleichzeitig auch dazu benutzt werden, den Biegeschaft (2) mit dem Antennenfuß (1) zu verbinden. PATENTANSPRÜCHE 1. Antenne für Kraftfahrzeuge mit einem an der Karosserie montierbaren Antennenfuß mit Befestigungsteilen für die sogenannte Einlochbefestigung und mit einem Antennenstab, der an der dem Antennenfuß zugewandten Seite als Biegeschaft mit einer Schraubenfeder ausgebildet ist, die vollständig von einem elastischen Isolierstoff umhüllt ist und eine durchgehende galvanische Verbindung darstellt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Meikmale: die Feder (6) ist im Biegebereich als Druckfeder und an den beiden Enden außerhalb des Biegebereiches als Zugfeder ausgebildet, die Feder (6) ist im Biegebereich vom fußseitigen zum antennenseitigen Ende mit stetig zunehmendem Durchmesser und bzw. oder mit stetig abnehmender Steigung gewendelt, und der elastische Isolierstoff ist ein thermoplastisches Elastomer.
2. 2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kembereich der Feder (6) in Längsrichtung ein von Elastomer freier Hohlraum (16) besteht und daß die Feder mit Hilfe von in den Hohlraum (16) eingepreßten Kugeln (24) oder Distanzstöcken auf Zug oder mit Hilfe eines Spanndrahtes (17) oder Spannbandes auf Druck vorgespannt ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-