DE10126764A1 - Scheibenwischer-Arm - Google Patents

Abstract

Ein Scheibenwischerarm ist mit einer Multifrequenz-Breitband-Empfangsantennenfunktion ausgestattet, um die Anzahl an Antennen zu reduzieren, die an Motorfahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen und dergleichen zu montieren sind, um dadurch die Kosten zu reduzieren, die in Bezug stehen zur Ausbildung und Herstellung von Antennen. Außerdem ist die Operationssicherheit verbessert. Die Kombination aus Antenne und Scheibenwischerarm umfasst einen Armkopf, einen Festhalter, der drehbar ist und mit dem Armkopf gekoppelt ist und der einen Hülsenabschnitt mit einem geschlossenen Querschnitt aufweist, ferner einen Armteil, der mit einem Ende des Festhalters über einen elektrischen Isolator als ein Medium gekoppelt ist, und ein elastisches Glied, dessen eines Ende elektrisch leitend mit dem Armteil gekoppelt ist, während sein anderes Ende mit dem Armkopf durch einen elektrischen Isolator als ein Medium gekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kombination aus einer Antenne und ei­ nem Scheibenwischerarm und insbesondere auf einen Scheibenwischerarm, bei wel­ chem der Scheibenwischer versehen ist mit einer Breitband-Empfangsantennen- Funktion für mehrere Frequenzen, um die Anzahl von Antennen zu reduzieren, die an einem Motorfahrzeug, einem Luftfahrzeug, einem Schiff oder dergleichen anzubringen sind, auf diese Weise die Kosten zu reduzieren, die im Bezug bestehen, zur Ausbildung und Herstellung von Antennen, und um die Betriebssicherheit zu verbessern.

Bei Automobilantennensystemen werden AM/FM-Radioempfangsantennen verwendet, welche eine zusätzliche Polantenne erfordern mit einer Länge korrespondierend mit ei­ nem Viertel der Wellenlänge von FM-Radiofrequenzen, oder die die Heizdrähte der Heckscheibenheizung benutzen. Fernbetätigbare Automobilstarter, Diebstahlalarmsys­ teme oder TSR-Kommunikationsantennen haben ein Frequenzband, das verschieden ist vom Frequenzband von Radiosystemen, so dass zusätzlich zu einer Radioempfangs­ antenne eine weitere Antenne erforderlich ist.

Da Luftfahrzeuge auf Flugzeugoperationen bezogene VOR- und ISL-Antennen benöti­ gen, wird das Flugzeug in seinem Design komplex. Weiterhin werden die Produktions­ kosten erhöht und der Montageprozess erschwert, da jede Antenne über zusätzliche Verfahren herzustellen und einzubauen ist.

Um die vorerwähnten Probleme zu beseitigen, gibt es bereits Bemühungen, einem Scheibenwischer eine Antennenfunktion zu geben. Jedoch setzt eine derartige konven­ tionelle Kombination aus Antenne und Scheibenwischer nur den elektrischleitenden Teil des Scheibenwischers ein. In anderen Worten ist eine solche konventionelle Kombinati­ on aus Antenne und Scheibenwischer nur eine Entwicklung, bei der eine konventionelle Polantenne, d. h. eine Peitschenantenne, durch einen Scheibenwischer ersetzt wird. Dies reicht nicht aus, dem derzeitigen Anstieg bei der Verwendung unterschiedlicher Kommunikationsausstattungen Rechnung zu tragen. Weiterhin wurden nur wenige Scheibenwischer entwickelt, die hohe Sensitivität oder Leistungsfähigkeit haben.

Es ist deshalb ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einen Scheibenwischerarm anzugeben, bei dem der Scheibenwischer in der Lage ist, unter Beibehalt der einzigarti­ gen Funktion des Scheibenwischers auch eine Hülsenantennenfunktion für mehrere Frequenzen auszuüben.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination aus einer Antenne und einem Scheibenwischerarm geschaffen, welche aufweist: einen Armkopf, einen Festhalter, der so mit dem Armkopf gekuppelt ist, dass er verdrehbar ist und einen Hülsenabschnitt mit einem geschlossenen Querschnitt aufweist, ein mit einem Ende des Festhalters über einen elektrischen Isolator als ein Medium gekuppelten Armteil, und ein elastisches Glied, von dem ein Ende elektrischleitend mit dem Armstück gekuppelt und das andere Ende durch einen elektrischen Isolator als ein Medium mit dem Armkopf ge­ koppelt ist.

Vorzugsweise wird der Hülsenabschnitt des Festhalters mit einem dielektrischen Glied versehen, das darin eingegliedert ist.

Unterschiedlich von einer einfachen Polantenne gestattet die auf diese Weise konfigu­ rierte Kombination aus Antenne und Scheibenwischerarm gemäß der Erfindung, dass die Kombination als eine nichtdirektionale Hülsenantenne mit senkrechter Polarisie­ rungsabstrahlung funktioniert und eine Hülse aufweist, die am Äußeren eines linearen Leiters angeordnet ist. Ohne zusätzliche Antennen zu montieren können hiermit Kom­ munikationseinrichtungen für ein breites Feld von Frequenzbändern benutzt werden.

Das Armstück ist an einem freien Ende davon mit einer Spitzenladung ausgestattet, welche eine passende Form in Abstimmung auf die Frequenz oder den Einsatz hat, um auf diese Weise die effektive Länge zu erhöhen und die charakteristische Frequenz der Kombination aus der Antenne und dem Scheibenwischerarm zu erniedrigen.

Vorzugsweise ist der Festhalter des Armstücks aus elektrischen Leitern unter Berück­ sichtigung verbesserter Funktion gebildet, und insbesondere wird es noch mehr vorzu­ ziehen, den Festhalter oder das Armteil aus Stahl auszubilden und mit einer aufplattier­ ten Schicht eines elektrischen Leiters zu versehen, die an der Oberfläche geformt ist im Hinblick auf die Herstellungskosten und die Steifigkeit.

Es gibt die Wahrscheinlichkeit einer Leistungsverschlechterung verursacht durch ein zur Erdung durch Regenwasser während Regens abgeleitetes Signal. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, die Oberfläche des Leiters mit einem wasserdichten elektrischen Isolator zu beschichten, um auf diese Weise eine Leistungsverschlechterung zu vermeiden.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Kombination aus Antenne und Scheibenwischer­ art gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht, die den zusammengebauten Status der Kombination aus Antenne und Scheibenwischerarm von Fig. 1 zeigt,

Fig. 3 bis 5 grafische Darstellungen von Reflexionskoeffizienten in Bezug auf die Fre­ quenz einer Scheibenwischerarmantenne, und

Fig. 6 einen Scheibenwischerarm, der mit einer spitzen Ladung ausgestattet ist ent­ sprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 entspricht ein Scheibenwischerarm der vorliegenden Erfindung da­ durch dem Stand der Technik, dass ein Festhalter 20 drehbar gekuppelt ist, mit einer Gelenksbohrung 11 eines Armkopfes 10, und zwar über einen Gelenkzapfen 12 als ein Medium. Ein Armteil 30 ist mit einem Ende des Festhalters 20 gekuppelt. Die vorliegen­ de Erfindung ist jedoch dadurch charakterisiert, dass eine Hülsenplatte 21 mit einer Öff­ nung des Festhalters 20 gekuppelt ist, um es der gekuppelten Struktur zu ermöglichen, einen Querschnitt einer elektrisch geschlossenen Kurve zu formen. In dem Bereich, in welchem der Armteil und der Festhalter miteinander gekuppelt sind, ist ein elektrischer Isolator 40 montiert, um auf diese Weise den Armteil von dem Festhalter elektrisch zu iso­ lieren. Daraus ergibt sich, dass der Armteil 30, d. h., ein linearer Leiter, in einen inne­ ren Raum eingesetzt ist, der in einem Hülsenabschnitt 26 geformt ist, d. h., in einem ge­ schlossenen Querschnitts des Festhalters.

Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wird unter Ver­ wendung eines Beispieles, bei dem der Hülsenabschnitt geformt wird durch Kuppeln der Hülsenplatte mit der Öffnung des Festhalters, ist es auch möglich, eine Hülsenplatte durch Pressbiegen der Öffnung des Festhalters zu formen, und die Hülsenplatte mit der Öffnung durch einen Lötprozess oder dergleichen zu kuppeln.

Ein dielektrisches Glied 50 ist mit einer Perforation 51 geformt, die sich in Längsrichtung des dielektrischen Gliedes erstreckt. Das dielektrische Glied 50 ist im Inneren des Hül­ senabschnitts 26 angeordnet. Durch die Perforation 51 ist eine Feder 60 montiert.

Ein Ende der Feder 60 ist elektrisch leitfähig mit dem Armteil 30 gekuppelt. Ihr anderes Ende ist mit dem Armkopf 10 so gekuppelt, dass es elektrisch davon isoliert ist. Daraus ergibt sich, dass sich der Armteil 30 als ein linearer Leiter durch den Hülsenabschnitt 26 über die Feder 60 hindurch erstreckt, welche ebenfalls ein Leiter ist.

Als das in dem Hülsenabschnitt verwendete dielektrische Glied kann Polyethylen oder Polyurethanharz verwendet werden. Alternativ kann auch Luft als dielektrisches Glied eingesetzt werden, wodurch die Notwendigkeit entfällt, ein zusätzliches dielektrisches Glied einzusetzen.

Die isolierende Kopplung zwischen der Feder und dem Armkopf kann erreicht werden durch einen Angriff der Feder an einem Haken 13 des Armkopfes, der aus einem Nicht­ leiter geformt ist, oder durch Vorsehen eines nichtleitenden Mediums zwischen dem Ha­ ken und der Feder.

Bezugsnummern 22, 23, 24 und 25 heben einen Bolzen, eine Mutter und einer Unter­ legscheibe hervor zum Kuppeln der Hülsenplatte 21 mit dem Festhalter 20.

Allgemein werden Scheibenwischerarme hergestellt aus Materialien wie Eisen oder Stahl, um eine hohe mechanische Festigkeit zu erzielen. Jedoch sind diese Materialien nicht zweckmäßig als Materialien für Antennen zum Empfangen schwacher elektromag­ netischer Wellen. Deshalb ist es wünschenswert, den Scheibenwischerarm mit Leitern wie Kupfer, Silber oder Aluminium zu beschichten, um eine Antenne mit hoher Effizienz zu erzielen. Wenn ein wasserdichter Isolator als Beschichtung auf die Oberfläche eines Leiters zwecks Isolierung gegenüber dem Fahrzeugkörper während Regens verwendet wird, kann die Leakage elektrische Wellen zur Erdung minimiert werden, und wird gleichzeitig auch der Scheibenwischerarm gegen Korrosion geschützt. Weiterhin können so auch Scheibenwischerarme mit ästhetischem Gesamteindruck hergestellt werden, da es möglich ist, jegliche Beschichtung mit einer Farbe einzusetzen, die zur Farbe des Fahrzeugkörpers passt.

Es ist allgemein bekannt, dass Automobile oder Flugzeuge mit mehreren Scheibenwi­ schern ausgestattet sind. Wenn die Kombination der Antenne und des Scheibenwi­ scherarmes gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird auf jeden der Schei­ benwischer an einem Automobil oder einem Flugzeug, kann eine hochsensitive und hocheffiziente Empfangsleistung erzielt werden, und kann auch Rauschen minimiert werden im Vergleich mit einem Fall, in welchem nur eine einzige Antenne eingesetzt wird.

Jede Komponente des Scheibenwischerarms gemäß der vorliegenden Erfindung führt die charakteristische Funktion eines Scheibenwischers aus, und zur gleichen Zeit auch die Funktion, die korrespondiert mit den Komponenten einer Hülsenantenne für mehrere Frequenzen.

Mehrfachfrequenzen-Hülsenantennen sind so ausgebildet, dass die äußere Oberfläche des Hülsenabschnittes als eine Antenne zum Abstrahlen elektromagnetischer Wellen dient und die innere Sektion des Hülsenabschnittes und der metallische Leiter als ein Impedanz-Abstimmungskreis funktionieren. Da die Reaktanz des Hülsenabschnittes von Multifrequenz-Hülsenantennen als eine Induktanz oder Kapazitanz operiert, in Abstim­ mung auf Frequenz, kann die Resonanzfrequenz Diversität haben. Der Armteil 30 und die Feder 60, die elektrisch damit gekuppelt ist, korrespondieren erfindungsgemäß mit der metallischen Leitersektion der Multifrequenz-Hülsenantenne, während der Hülsen­ abschnitt 26 gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Hülsenabschnitt der Multifre­ quenz-Hülsenantenne korrespondiert.

Wird der Scheibenwischerarm gemäß der vorliegenden Erfindung tatsächlich eingesetzt, wird ein innerer Leiter 71 eines Koaxialzuführers verbunden (Zuführpunkt) mit einem Ende der Feder 60, und wird ein äußerer Leiter 72 des Koaxialzuführers 70 mit dem Festhalter 20 verbunden, wie dies in den Fig. 6A und 6B gezeigt ist. Dadurch ist der Festhalter mit dem Fahrzeugkörper über den Armkopf verbunden, so dass auf diese Weise ein Erdungseffekt erzielt wird.

Die Fig. 3 bis 5 illustrieren Testresultate des Antennenverhaltens der Kombination aus Antenne und Scheibenwischerarm gemäß vorliegender Erfindung, wobei die Änderung des Reflexionskoeffizienten in Übereinstimmung mit der Frequenz illustriert ist.

Fig. 3 illustriert einen Fall, in welchem der Scheibenwischerarm eine Gesamtlänge (d. h. die Länge vom Zuführpunkt bis zum Ende des Armteils) von 0,5 m hat, während der Hülsenabschnitt eine Länge von 0,15 m hat. Der Hülsenabschnitt besitzt einen inneren Leiter mit einem Durchmesser von 3,1 mm und einer Länge von 0,125 m. Beträgt die Frequenz bei der Marke 2 z. B. 150.40 MHz (Zentralfrequenz), dann operiert der Schei­ benwischerarm als eine Einfachfrequenz-Breitbandantenne mit einem Reflexionskoeffi­ zienten -10.7 dB und einer ungefähren Bandweite von 100 MHz.

Fig. 4 illustriert einen Fall, bei welchem der Scheibenwischerarm und der Hülsenab­ schnitt dieselben Längen haben wie sie unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben sind. Der innere Leiter ist aus einer Feder gebildet, die geformt wird aus zehn Windungen, wobei der Leiter einen Durchmesser von 3,1 mm und eine Länge von 0,3 m hat. Gemäß Fig. 4 operiert der Scheibenwischerarm eine Multifrequenz-Antenne mit einem Reflexionskoef­ fizienten von -7.84 dB, wenn die Frequenz an der Marke 1 zirka 163.0 MHz beträgt. Der Reflexionskoeffizient beträgt -8.65 dB, wenn die Frequenz an der Marke 2 zirka 1.03 GHz beträgt. Der Reflexionskoeffizient liegt bei -7.71 dB, wenn an der Marke 3 die Fre­ quenz 1.64 GHz ist.

Fig. 5 illustriert einen Fall, in welchem der Scheibenwischerarm und der Hülsenabschnitt dieselben Längen haben wie unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben. Der innere Leiter ist aus einer Feder gebildet, die durch Wickeln von fünf Windungen geformt ist. Der Leiter hat einen Durchmesser von 1.65 mm und eine Länge von 0,2 m. Wie in Fig. 5 gezeigt operiert der Scheibenwischerarm als eine Multifrequenz-Antenne mit einem Reflexions­ koeffizienten von -9.23 dB, wenn an der Marke 1 die Frequenz 179.5 MHz beträgt, ei­ nem Reflexionskoeffizienten von -4.03 dB, wenn an der Marke 2 die Frequenz 1.14 GHz ist, und einem Reflexionskoeffizienten von -7.19 dB, wenn an der Marke 3 die Frequenz 1.60 GHz ist.

Wie aus den vorbeschriebenen Testresultaten zu sehen ist, gestattet es die Kombination aus Antenne und Scheibenwischerarm gemäß der vorliegenden Erfindung, auch dann eine Multifrequenz-Antenne auszubilden, wenn die Gesamtlänge des Scheibenwischer­ arms oder des Hülsenabschnittes konstant ist. Zusätzlich lässt sich selbst dann, wenn die Gesamtlänge des Scheibenwischerarms oder des Hülsenabschnittes beschränkt sind im Hinblick auf die Kondition des Montierabschnittes, mit dem Typus der dielektri­ schen Substanz, die den Hülsenabschnitt ausfüllt, und mit der Dicke und der Form des Leiters, der im Inneren des Hülsenabschnittes angeordnet ist, eine Abstimmung vor­ nehmen auf die Frequenz oder den Einsatz, um auf diese Weise die gewünschte Reso­ nanzfrequenz zu erhalten.

Gemäß den Fig. 6A und 6B ist das Armstück mit einer Spitzenladung 71 oder 72 in Ab­ stimmung auf die Frequenz oder den Einsatz ausgestattet, so dass dadurch die effektive Länge vergrößert wird und die charakteristische Frequenz der Kombination aus Antenne und Scheibenwischerarm erniedrigt wird.

Wie vorbeschrieben gestattet die Kombination aus Antenne und Scheibenwischerarm gemäß der vorliegenden Erfindung die Funktion einer Multifrequenz-Breitband- Empfangsantenne, um die Anzahl von Antennen zu reduzieren, die an Motorfahrzeu­ gen, Flugzeugen, Schiffen und dergleichen anzubringen sind, und auch, um die Kosten zu reduzieren, die in einem Bezug stehen, zur Ausbildung und Herstellung von Anten­ nen. Ferner ist auch die Operationssicherheit verbessert.

Zusätzlich wird der Luftwiderstand, der durch eine von Motorfahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen, und dergleichen abstehende Antenne verursacht wird, minimiert.

Claims (5)

1. Scheibenwischerarm, gekennzeichnet durch:
einen Armkopf (10);
einen mit dem Armkopf (10) gekuppelten, drehbaren Festhalter (20), welcher ei­ nen Hülsenabschnitt (20) mit einem geschlossenen Querschnitt aufweist;
einen an ein Ende des Festhalters (20) durch einen elektrischen Isolator (40) als ein Medium gekuppelten Armteil (30); und
ein elastisches Glied (60), von dem ein Ende elektrischleitend mit dem Armteil und ein anderes Ende durch einen elektrischen Isolator als ein Medium mit dem Armkopf gekoppelt ist.

2. Scheibenwischerarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hül­ senabschnitt (26) in seinem Inneren ein dielektrisches Glied hat.

3. Scheibenwischerarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Armteil (30) an seinem freien Ende eine Spitzenladung (71, 72) aufweist.

4. Scheibenwischerarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Festhalter (20) oder dem Armteil (30) einer an einer seiner Oberflächen eine aufplattierte Schicht eines elektrischen Leiters aufweist.

5. Scheibenwischerarm nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenwischerarm eine Oberfläche aufweist, die mit einem wasserdichten Isolator beschichtet ist.