DE10040872A1

DE10040872A1 - Dachmodul eines Fahrzeugdaches

Info

Publication number: DE10040872A1
Application number: DE2000140872
Authority: DE
Inventors: Joachim Klesing; Ferdinand Hahn; Anton Dietmar Joehn
Original assignee: Webasto Vehicle Systems International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2020-08-19
Also published as: DE10040872B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dachmodul (10) eines Fahrzeugdaches mit einer Dachaußenhaut (11) und einem Himmel (12). Zumindest ein Flächenbereich der Dachaußenhaut besteht aus Kunststoff. Zwischen der Dachaußenhaut und dem Himmel ist ein mindestens für Mobilfunk ausgelegtes Antennenmodul (13) angeordnet, wobei an der Unterseite der Dachaußenhaut eine Empfangs/Sende-Antennenfläche (14) des Antennenmoduls sitzt und im Bereich der Oberseite des Himmels eine Massebezugsfläche (15) des Antennenmoduls in vorbestimmtem, definiertem Abstand von der Empfangs/Sende-Antennenfläche angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dachmodul eines Fahrzeugdaches mit einer Dachaußenhaut und einem Himmel.

Bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen wie PKW, werden Antennen für Mobilfunk oder satellitengestützte Fahrzeug-Navigation üblicherweise als An bausysteme ausgeführt. Für den Mobilfunk werden meist Stabantennen verwen det, die im Hinblick auf elektromagnetische Verträglichkeit bevorzugt als Außen antennen auf einem metallischen Fahrzeugdach durch Einlochmontage in einer dafür vorgesehenen Bohrung befestigt werden. Die Signalübertragung zum Mo biltelefon erfolgt über HF-Kabel. Es sind ferner zweigeteilte Scheibenantennen ("On-Glass"-Antennen) bekannt, bei denen ein Antennenteil auf die Außenseite der Schutzscheibe und ein weiteres Antennenteil auf die Innenseite der Schutz scheibe geklebt werden und die Signalübertragung vom inneren zum äußeren Antennenteil durch kapazitive Einkopplung erfolgt. Solche Anbausysteme sind aus ästhetischen Gründen problematisch. Sie sind ferner Manipulationen zu gänglich und geben auch einen in der Regel unerwünschten Hinweise auf die Ausrüstung des Fahrzeugs mit einem Mobiltelefon oder Navigationssystem. Letzteres gilt meist auch für in Fahrzeugscheiben integrierte Antennen. Selbst wenn aber die in die Fahrzeugscheibe integrierte Antenne durch Einfärben der betreffenden Scheibenteile von außen unsichtbar gemacht wird (DE 198 52 184 A1), ist sie ebenso wie "On-Glass"-Antennen mit dem Nachteil behaftet, dass die dielektrischen Eigenschaften von Glas den Wirkungsgrad der Antenne stark reduzieren. Des weiteren wird wegen der räumlichen Ausrichtung von Fahrzeugscheiben eine in den meisten Sende- und/oder Empfangssituatio nen störende Richtwirkung der Antenne erhalten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dachmodul der eingangs ge nannten Art mit integriertem Mehrantennenmodul für Mobilfunk und Satellitenna vigation zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Flä chenbereich der Dachaußenhaut aus Kunststoff besteht und zwischen der Dachaußenhaut und dem Himmel ein mindestens für Mobilfunk ausgelegtes An tennenmodul angeordnet ist, wobei an der Unterseite der Dachaußenhaut eine Empfangs/Sende-Antennenfläche des Antennenmoduls sitzt und im Bereich der Oberseite des Himmels eine Massebezugsfläche des Antennenmoduls in vorbe stimmtem, definiertem Abstand von der Empfangs/Sende-Antennenfläche ange ordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Dachmodul sind die Antennenkomponenten in die Struktur des Fahrzeugdaches vollständig integriert. Die Antennenkomponenten sind weder von außen noch vom Innenraum des Fahrzeugs aus sichtbar. Sie be einträchtigen damit weder das innere noch das äußere Erscheinungsbild des Fahrzeugs oder Fahrzeugeigenschaften wie den c_w-Wert. Alle Antennenkompo nenten sind gegen Beschädigung, beispielsweise bei der Autowäsche oder durch mutwillige Manipulation, geschützt. Für die Unterbringung und Halterung des An tennenmoduls sind in Form der Dachaußenhaut und des Himmels ohnehin vor handene Elemente des Dachmoduls genutzt. Durch die Integration des Anten nenmoduls in das Fahrzeug-Dachmodul kann mindestens näherungsweise eine Rundum-Antennencharakteristik erhalten werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü chen.

Insbesondere kann das Antennenmodul als Mehrantennenmodul für mindestens Mobilfunk und satellitengestützte Fahrzeug-Navigation ausgelegt sein, wobei zweckmäßig im Bereich der Empfangs/Sende-Antennenfläche für Mobilfunk zu sätzlich eine Satellitennavigations-Antenneneinheit angeordnet, beispielsweise an der Unterseite der Empfangs/Sende-Antennenfläche für Mobilfunk angebracht ist.

Ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau wird erhalten, wenn in wei terer Ausgestaltung der Erfindung die Massebezugsfläche und/oder die Emp fangs/Sende-Antennenfläche von einer elektrisch leitenden Folie, insbesondere Klebefolie, oder von einer vorzugsweise durch Aufdampfen hergestellten Metalli sierung an der Himmeloberseite beziehungsweise an der Unterseite der Dachau ßenhaut gebildet ist bzw. sind.

Für die Funktion der Antenne ist es wichtig, dass der definierte Abstand zwischen der Empfangs/Sende-Antennenfläche und der Massebezugsfläche genau einge halten wird. Dem kann im Rahmen der Erfindung auf einfache Weise dadurch Rechnung getragen werden, dass zum Anbringen des Himmels unter der Dachaußenhaut Befestigungselemente vorgesehen sind, die zugleich der Vorga be und Einhaltung des definierten Abstandes zwischen der Empfangs/Sende- Antennenfläche und der Massebezugsfläche dienen. Stattdessen oder bevorzugt zusätzlich können eigene Abstandshalter zur Vorgabe und Einhaltung des defi nierten Abstandes zwischen der Empfangs/Sende-Antennenfläche und der Mas sebezugsfläche vorgesehen sein.

Mindestens ein Teil der Abstandshalter ist zweckmäßig elektrisch leitend und sorgt neben der Abstandshaftung zusätzlich für eine elektrisch leitende Verbin dung zwischen der Empfangs/Sende-Antennenfläche und der Massebezugsfläche. Solche elektrisch leitenden Abstandshalter können vorteilhaft als federbe haftete Kontaktelemente ausgebildet sein. Mindestens ein Teil der Abstandshalter kann aber auch elektrisch isolierend sein.

Die Empfangs/Sende-Antennenfläche kann an den Innenleiter eines beispiels weise zu einem Koaxstecker führenden Antennen-Koaxkabels angeschlossen sein, dessen Abschirmung über eine zweckmäßig gleichfalls als federbehaftetes Kontaktelement ausgebildete HF-Kontaktierung mit der Massebezugsfläche elek trisch leitend verbunden ist.

Für eine gleichförmige Rundum-Antennencharakteristik ist es günstig, wenn das Antennenmodul im wesentlichen im Zentrum des Dachmoduls sitzt.

Eine besonders wirkungsvolle Abschirmung des Fahrzeuginnenraums gegen elektromagnetische Felder während des Mobilfunk-Sendebetriebs wird erreicht, wenn Länge und Breite der Massebezugsfläche größer sind als Länge und Breite der Antennenfläche sind.

Ein Ausführungsbeispiel des Dachmoduls nach der Erfindung ist nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Bereich eines Dachmoduls eines Fahrzeugdaches, und

Fig. 2 einen Teilschnitt eines Dachmoduls mit integriertem Antennenmodul.

Zu dem veranschaulichten, insgesamt mit 10 bezeichneten Dachmodul eines Kraftfahrzeugs, zum Beispiel eines Personenkraftwagens, gehören eine Dachau ßenhaut 11 und ein unter der Dachaußenhaut 11 als Innenverkleidung angeord neter Himmel 12. Zwischen der Dachaußenhaut 11 und dem Himmel 12 ist ein Antennenmodul 13 untergebracht, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Mehrantennenmodul für Mobilfunk (GSM) (beispielsweise im 900 MHz-Band für des D-Netz und im 1800 MHz-Band für das E-Netz) und für satellitengestützte Fahrzeug-Navigation (GPS) aufgebaut ist. Die Dachaußenhaut 11 besteht min destens in dem das Antennenmodul 13 überdeckenden Bereich aus Kunststoff. Bei dem Dachmodul 10 handelt es sich um eine vorgefertigte Baueinheit, die mindestens einen Teil des Fahrzeugdachs oder das gesamte Dach des Fahr zeugs bildet. Das Dachmodul 10 kann beispielsweise auf einer Anlagefläche an einem rechten und einem linken Seitenholm des Fahrzeugs sowie gegebenen falls an einem vorderen und einem hinteren Querträger eines Fahrzeug- Dachrahmens befestigt werden.

Das in das Dachmodul 10 integrierte Antennenmodul 13 weist eine Antennenflä che 14 für den Empfang und das Senden im Mobilfunkbetrieb sowie eine Masse bezugsfläche 15 auf. Die Antennenfläche 14 und die Massebezugsfläche 15 sind beide elektrisch leitende Flächen, die mindestens näherungsweise parallel zuein ander verlaufen und in einem definierten Abstand voneinander gehalten sind. Dabei sitzt die Antennenfläche 14 an der Unterseite der Dachaußenhaut 11, wäh rend die Massebezugsfläche 15 an der Oberseite des Himmels 12 angeordnet ist. Die Massebezugsfläche 15 untergreift die Antennenfläche 14, und sie erstreckt sich seitlich nach allen Richtungen (das heißt in x-Richtung und in y-Richtung) über die lotrechte Projektion der Antennenfläche 14 hinaus. Mit anderen Worten, Länge und Breite der Massebezugsfläche 15 sind größer als Länge und Breite der Antennenfläche 14. Dadurch wird für eine besonders wirkungsvolle Abschir mung des Fahrzeuginnenraums gegen unerwünschte Einstrahlung elektroma gnetischer Felder durch die Antenne im Mobilfunk-Sendebetrieb gesorgt.

Die Antennenfläche 14 und/oder die Massebezugsfläche 15 können von elek trisch leitenden Folien, insbesondere Klebefolien gebildet sein Zur Bildung der Antennenfläche 14 und/oder der Massebezugsfläche 15 kann aber auch ein ent sprechender Bereich der Unterseite der Dachaußenhaut 11 beziehungsweise des Himmeloberseite mit einer Metallisierung, insbesondere durch Aufdampfen von zweckentsprechendem Metall, versehen sein. Daneben ist es aber auch möglich, als mindestens eine der Flächen 14, 15 eine Blechplatte vorzusehen. Zum Bei spiel kann an der Dachhautunterseite als Antennenfläche 14 ein Blech angeord net werden, wohingegen die Massebezugsfläche 15 auf die Himmeloberseite aufgedampft ist oder dort in Gestalt einer metallischen oder metallisierten Klebe folie vorliegt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Himmel 12 unter der Dachau ßenhaut 11 mit Hilfe von Befestigungselementen 17 angebracht, die an der Un terseite der Dachaußenhaut 11 angeformt und in entsprechende Aufnahmenuten 18 an der Oberseite des Himmels 12 eingeklipst sein können. Die Befestigungs elemente 17 dienen zugleich der Vorgabe und Einhaltung des definierten Ab standes (in z-Richtung) zwischen der Antennenfläche 14 und der Massebezugs fläche 15. Zusätzlich sind elektrisch leitende Abstandshalter 19 und elektrisch nichtleitende Abstandshalter 20 zwischen die Antennenfläche 14 und die Masse bezugsfläche 15 eingesetzt. Durch das Zusammenwirken der Befestigungsele mente 17 und der Abstandshalter 19, 20 werden die Flächen 14, 15 in dem für eine Optimierung der Antenneneigenschaften gewünschten gegenseitigen Ab stand gehalten. Die elektrisch leitenden Abstandshalter 19 sorgen für eine elek trisch leitende Verbindung zwischen die Antennenfläche 14 und der Massebe zugsfläche 15, und sie sind vorzugsweise als federbehaftete Kontaktelemente ausgebildet.

An der Unterseite der Antennenfläche 14 ist vorliegend eine Satellitennaviga tions-Antenneneinheit 22 angebracht. Mittels des Antennenmoduls 13 können daher nicht nur Mobilfunksignale empfangen und gesendet werden, sondern das Antennenmodul 13 kann als Mehrantennenmodul auch für den Empfang von Na vigationssignalen genutzt werden.

Zum Anschluss des Antennenmoduls 13 an entsprechende Sende- und Emp fangsmodule im Fahrzeug ist ein Antennen-Koaxkabel 24 mit einem Innenleiter 25 und einer Abschirmung 26 vorgesehen. Das Antennen-Koaxkabel 24 kann seinerseits an einen Kabelbaum des Fahrzeugs über eine bei 27 angedeutete Koaxsteckverbindung angeschlossen werden. Der Innenleiter 25 ist mit der An tennenfläche 14 verbunden, beispielsweise verlötet. Die Abschirmung 26 des Koaxkabels 24 steht dagegen mit der Massebezugsfläche 15 über eine HF- Kontaktierung 28 in elektrisch leitender Verbindung. Auch die HF-Kontaktierung 28 kann gegebenenfalls als federbehaftetes Kontaktelement ausgebildet sein.

Das erläuterte Antennenmodul 13 wird bei der Montage des Dachhimmels 12 an die Dachaußenhaut 11 zusammengestellt, wobei das Antennenmodul weder von außen noch von innen sichtbar in die Struktur des Dachmoduls 10 komplett inte griert wird. Die Bauhöhe wird nur von dem notwendigen Abstand der beiden Flä chen 14, 15 bestimmt.

Bezugszeichenliste

10

Dachmodul

11

Dachaußenhaut

12

Himmel

13

Antennenmodul

14

Antennenfläche

15

Massebezugsfläche

17

Befestigungselement

18

Aufnahmenut

19

Abstandshalter

20

Abstandshalter

22

Antenneneinheit

24

Koaxkabel

25

Innenleiter

26

Abschirmung

27

Koaxsteckverbindung

28

HF-Kontaktierung

Claims

1. Dachmodul (10) eines Fahrzeugdaches mit einer Dachaußenhaut (11) und einem Himmel (12), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flä chenbereich der Dachaußenhaut (11) aus Kunststoff besteht und zwischen der Dachaußenhaut und dem Himmel (12) ein mindestens für Mobilfunk ausgelegtes Antennenmodul (13) angeordnet ist, wobei an der Unterseite der Dachaußenhaut eine Empfangs/Sende-Antennenfläche (14) des An tennenmoduls sitzt und im Bereich der Oberseite des Himmels eine Mas sebezugsfläche (15) des Antennenmoduls in vorbestimmtem, definiertem Abstand von der Empfangs/Sende-Antennenfläche angeordnet ist.

2. Dachmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anten nenmodul (13) als Mehrantennenmodul für mindestens Mobilfunk und sa tellitengestützte Fahrzeug-Navigation ausgelegt ist.

3. Dachmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Empfangs/Sende-Antennenfläche (14) für Mobilfunk zusätzlich eine Satellitennavigations-Antenneneinheit (22) angeordnet ist.

4. Dachmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Satelli tennavigations-Antenneneinheit (22) an der Unterseite der Emp fangs/Sende-Antennenfläche (14) für Mobilfunk angebracht ist.

5. Dachmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Massebezugsfläche (15) und/oder die Emp fangs/Sende-Antennenfläche (14) von einer elektrisch leitenden Folie, ins besondere Klebefolie, gebildet ist (sind).

6. Dachmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Massebezugsfläche (15) und/oder die Empfangs/Sende- Antennenfläche (14) von einer Metallisierung an der Himmeloberseite be ziehungsweise an der Unterseite der Dachaußenhaut (11) gebildet ist (sind).

7. Dachmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalli sierung durch Aufdampfen hergestellt ist.

8. Dachmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass zum Anbringen des Himmels (12) unter der Dachau ßenhaut (11) Befestigungselemente (17) vorgesehen sind, die zugleich der Vorgabe und Einhaltung des definierten Abstandes zwischen der Emp fangs/Sende-Antennenfläche (14) und der Massebezugsfläche (15) die nen.

9. Dachmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Abstandshalter (19, 20) zur Vorgabe und Einhaltung des definierten Abstandes zwischen der Empfangs/Sende-Antennenfläche (14) und der Massebezugsfläche (15).

10. Dachmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil (19) der Abstandshalter elektrisch leitend ist und für eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Empfangs/Sende-Antennenfläche (14) und der Massebezugsfläche (15) sorgt.

11. Dachmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elek trisch leitenden Abstandshalter (19) als federbehaftete Kontaktelemente ausgebildet sind.

12. Dachmodul nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeich net, dass mindestens ein Teil (20) der Abstandshalter elektrisch isolierend ist.

13. Dachmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Empfangs/Sende-Antennenfläche (14) an einen Innenleiter (25) eines Antennen-Koaxkabels (24) angeschlossen ist, das eine Abschirmung (26) aufweist, die mit der Massebezugsfläche (15) über eine HF-Kontaktierung (28) elektrisch leitend verbunden ist.

14. Dachmodul nach Anspruche 13, dadurch gekennzeichnet, dass die HF- Kontaktierung (28) als federbehaftetes Kontaktelement ausgebildet ist.

15. Dachmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Antennenmodul (13) im wesentlichen im Zentrum des Dachmoduls (10) sitzt.

16. Dachmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass Länge und Breite der Massebezugsfläche (15) größer sind als Länge und Breite der Antennenfläche (14).