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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Dachmodul eines Fahrzeugdaches
mit einer Dachaußenhaut
und einem Himmel gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Bei
Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen wie PKW, werden Antennen
für Mobilfunk
oder satellitengestützte
Fahrzeug-Navigation üblicherweise
als Anbausysteme ausgeführt.
Für den
Mobilfunk werden meist Stabantennen verwendet, die im Hinblick auf
elektromagnetische Verträglichkeit
bevorzugt als Außenantennen
auf einem metallischen Fahrzeugdach durch Einlochmontage in einer
dafür vorgesehenen
Bohrung befestigt werden. Die Signalübertragung zum Mobiltelefon
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 Schutzscheibe
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 zugänglich 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
Empfangssituationen störende
Richtwirkung der Antenne erhalten.
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Ein
in ein Dachmodul integriertes gattungsgemäßes Antennenmodul ist aus der
US 4 835 541 A bekannt.
Dort wird ein im Querschnitt U-förmig
aus einer Kupferblechplatte gebogenes Antennenmodul im Zwischenraum
zwischen der Unterseite einer Kunststoff-Dachaußenhaut und der Oberseite eines Innenhimmels
befestigt. Herstellung und Montage eines solchen Antennenmoduls
sind relativ aufwendig. Darüberhinaus
weist es ein relativ hohes Gewicht und eine die Kopffreiheit beschränkende relativ
große
Bauhöhe
auf.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dachmodul der eingangs
genannten zu schaffen, das einfach herstellbar und in ein Dachmodul
integrierbar ist und flach bauend und leicht ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch
die Erfindung wird ein besonders einfacher und kostengünstiger
Aufbau erhalten, da die Massebezugsfläche und/oder die Empfangs/Sende-Antennenfläche von
einer elektrisch leitenden Folie, insbesondere Klebefolie, oder
von einer vorzugsweise durch Aufdampfen hergestellten Metallisierung an
der Himmeloberseite beziehungsweise an der Unterseite der Dachaußenhaut
gebildet ist bzw. sind. Derartige Folien bzw. Metallisierungsschichten
sind extrem dünn
und leicht und erhöhen
das Gewicht und die Bauhöhe
eines Dachmoduls kaum. 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 beeinträchtigen
damit weder das innere noch das äußere Erscheinungsbild
des Fahrzeugs oder Fahrzeugeigenschaften wie den cw-Wert.
Alle Antennenkomponenten sind gegen Beschädigung, beispielsweise bei
der Autowäsche
oder durch mutwillige Manipulation, geschützt. Für die Unterbringung und Halterung
des Antennenmoduls sind in Form der Dachaußenhaut und des Himmels ohnehin
vorhandene Elemente des Dachmoduls genutzt. Durch die Integration
des Antennenmoduls in das Fahrzeug-Dachmodul kann mindestens näherungsweise
eine Rundum-Antennencharakteristik erhalten werden.
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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
zusätzlich
eine Satellitennavigations-Antenneneinheit angeordnet, beispielsweise
an der Unterseite der Empfangs/Sende-Antennenfläche für Mobilfunk angebracht ist.
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Für die Funktion
der Antenne ist es wichtig, dass der definierte Abstand zwischen
der Empfangs/Sende-Antennenfläche
und der Massebezugsfläche
genau eingehalten 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 Vorgabe 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 definierten Abstandes zwischen der Empfangs/Sende-Antennenfläche und
der Massebezugsfläche
vorgesehen sein.
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Mindestens
ein Teil der Abstandshalter ist zweckmäßig elektrisch leitend und
sorgt neben der Abstandshaltung zusätzlich für eine elektrisch leitende
Verbindung zwischen der Empfangs/Sende-Antennenfläche und
der Massebezugsflä che.
Solche elektrisch leitenden Abstandshalter können vorteilhaft als federbehaftete
Kontaktelemente ausgebildet sein. Mindestens ein Teil der Abstandshalter
kann aber auch elektrisch isolierend sein.
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Die
Empfangs/Sende-Antennenfläche
kann an den Innenleiter eines beispielsweise zu einem Koaxstecker
führenden
Antennen-Koaxkabels angeschlossen sein, dessen Abschirmung über eine zweckmäßig gleichfalls
als federbehaftetes Kontaktelement ausgebildete HF-Kontaktierung
mit der Massebezugsfläche
elektrisch leitend verbunden ist.
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Für eine gleichförmige Rundum-Antennencharakteristik
ist es günstig,
wenn das Antennenmodul im wesentlichen im Zentrum des Dachmoduls sitzt.
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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.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des Dachmoduls nach der Erfindung ist nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht
auf einen Bereich eines Dachmoduls eines Fahrzeugdaches, und
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2 einen Teilschnitt eines
Dachmoduls mit integriertem Antennenmodul.
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Zu
dem veranschaulichten, insgesamt mit 10 bezeichneten Dachmodul
eines Kraftfahrzeugs, zum Beispiel eines Personenkraftwagens, gehören eine Dachaußenhaut 11 und
ein unter der Dachaußenhaut 11 als
Innenverkleidung angeordneter 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
mindestens 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 Fahrzeugs bildet. Das Dachmodul 10 kann
beispielsweise auf einer Anlagefläche an einem rechten und einem linken
Seitenholm des Fahrzeugs sowie gegebenenfalls an einem vorderen
und einem hinteren Querträger
eines Fahrzeug-Dachrahmens
befestigt werden.
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Das
in das Dachmodul 10 integrierte Antennenmodul 13 weist
eine Antennenfläche 14 für den Empfang
und das Senden im Mobilfunkbetrieb sowie eine Massebezugsfläche 15 auf.
Die Antennenfläche 14 und
die Massebezugsfläche 15 sind
beide elektrisch leitende Flächen,
die mindestens näherungsweise
parallel zueinander verlaufen und in einem definierten Abstand voneinander
gehalten sind. Dabei sitzt die Antennenfläche 14 an der Unterseite
der Dachaußenhaut 11,
während
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 Abschirmung des Fahrzeuginnenraums
gegen unerwünschte
Einstrahlung elektromagnetischer Felder durch die Antenne im Mobilfunk-Sendebetrieb
gesorgt.
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Die
Antennenfläche 14 und/oder
die Massebezugsfläche 15 können von
elektrisch leitenden Folien, insbesondere Klebefolien gebildet sein
Zur Bildung der Antennenfläche 14 und/oder
der Massebezugsfläche 15 kann
aber auch ein entsprechender 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 Beispiel kann an der Dachhautunterseite
als Antennenfläche 14 ein
Blech angeordnet werden, wohingegen die Massebezugsfläche 15 auf
die Himmeloberseite aufgedampft ist oder dort in Gestalt einer metallischen
oder metallisierten Klebefolie vorliegt.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der Himmel 12 unter der Dachaußenhaut 11 mit Hilfe
von Befestigungselementen 17 angebracht, die an der Unterseite
der Dachaußenhaut 11 angeformt und
in entsprechende Aufnahmenuten 18 an der Oberseite des
Himmels 12 eingeklipst sein können. Die Befestigungselemente 17 dienen
zugleich der Vorgabe und Einhaltung des definierten Abstandes (in
z-Richtung) zwischen der Antennenfläche 14 und der Massebezugsfläche 15.
Zusätzlich
sind elektrisch leitende Abstandshalter 19 und elektrisch nichtleitende
Abstandshalter 20 zwischen die Antennenfläche 14 und
die Massebezugsfläche 15 eingesetzt.
Durch das Zusammenwirken der Befestigungselemente 17 und
der Abstandshalter 19, 20 werden die Flächen 14, 15 in
dem für
eine Optimierung der Antenneneigenschaften gewünschten gegenseitigen Abstand
gehalten. Die elektrisch leitenden Abstandshalter 19 sorgen
für eine
elektrisch leitende Verbindung zwischen die Antennenfläche 14 und
der Massebezugsfläche 15,
und sie sind vorzugsweise als federbehaftete Kontaktelemente ausgebildet.
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An
der Unterseite der Antennenfläche 14 ist vorliegend
eine Satellitennavigations-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 Navigationssignalen genutzt werden.
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Zum
Anschluss des Antennenmoduls 13 an entsprechende Sende-
und Empfangsmodule 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 Antennenfläche 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.
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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 integriert wird.
Die Bauhöhe
wird nur von dem notwendigen Abstand der beiden Flächen 14, 15 bestimmt.
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- 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