DE102007009100A1

DE102007009100A1 - Funkantennenanordnung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102007009100A1
Application number: DE102007009100A
Authority: DE
Inventors: Daniel Siekmann
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2007-02-24
Filing date: 2007-02-24
Publication date: 2008-08-28

Abstract

Es wird eine Funkantennenanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit Reihenschaltung aus einer Induktivität und einer Kapazität, beschrieben, wobei die Induktivität als auf einen magnetisierbaren Kern gewickelte Spule und die Kapazität als Kondensator ausgebildet ist. Erfindungsgemäß besteht die Funkantennenanordnung aus zwei separaten Baueinheiten, nämlich - einer ersten Baueinheit, in der die Induktivität angeordnet ist, und - einer zweiten Baueinheit, in der die Kapazität angeordnet ist, wobei die beiden Baueinheiten elektrisch miteinander verbindbar sind, um die Reihenschaltung zu bewirken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkantennenanordnung für Kraftfahrzeuge, mit Reihenschaltung aus einer Induktivität und einer Kapazität, wobei die Induktivität als auf einen magnetisierbaren Kern gewickelte Spule und die Kapazität als Kondensator ausgebildet ist. Eine gattungsgemäße Funkantennenanordnung ist aus der DE 103 59 701 A1 bekannt.
Derartige Funkantennen werden für funkbasierte Zugangs- und/oder Startsystem für Kraftfahrzeuge verwendet. Ein derartiges System wird auch Passive Entry/Go-System genannt. In einem solchen System dient ein sogenannter ID-Geber (auch Funkschlüssel genannt) sowohl zur funkfernbedienten Zugangskontrolle, d. h. zum Ver- oder Entriegeln der Fahrzeugtüren, als auch zur funkfernbedienten Freischaltung eines Motorstart-Schalters sowie eventuell weiterer Wegfahrsperreinrichtungen. Zu diesem Zweck wird von einer Funkantenne, welche im oder am Fahrzeug angeordnet ist, ein Funksignal als Anwesenheits-Abfragesignals an den/die ID-Geber gesendet. Nach Erhalt des Abfragesignals sendet der ID-Geber dann ein Anwesenheitssignal zurück, woraufhin sich dann ebenfalls per Funk eine sogenannte Challenge-Response-Kommunikation zwischen einem fahrzeugseitigen Steuergerät und dem ID-Geber zu dessen Authentifizierung anschließt. Nach erfolgreicher Authentifizierung kann dann das Fahrzeug ent- bzw. verriegelt oder gestartet werden.
Dabei kommen verschiedene Einbauorte im oder am Fahrzeug für die Funkantenne in Betracht. Im Innenraum werden besonders der Bereich der Mittelkonsole oder die Bereiche an den Radkästen oder das Bodenblech im Kofferraum bevorzugt. Im Außenraum werden die Funkantennen für die Seitendetektion bevorzugt in den Türgriffen, an der sogenannten B-Säule und für die heckseitige Detektion am Stoßfänger angeordnet.
Die gattungsgemäßen Funkantennen werden bevorzugt mit einer Frequenz im Bereich von 21,5 kHz, 125 kHz oder 131,5 kHz betrieben. Dabei sind die Sende- und Empfangseigenschaften der Funkantenne dann besonders gut, wenn die Betriebsfre quenz der Resonanzfrequenz der Funkantenne entspricht, wobei die Resonanzfrequenz der als Serienschwingkreis aus Induktivität und Kapazität gebildeten Funkantenne für sich alleine betrachtet aus dem Induktivitätswert der Spule einschließlich des magnetisierbaren Kerns sowie aus dem Kapazitätswert des Kondensators bestimmt. Allerdings wird die Resonanzfrequenz einer derartigen Funkantenne in nicht zu vernachlässigender Weise insbesondere auch durch die Anwesenheit von Metall in der Nähe der Induktivität (Spule mit magnetisierbarem Kern) verändert. Je nach Einbauort im oder am Fahrzeug sowie je nach Fahrzeugtyp weicht die tatsächliche Resonanzfrequenz von der idealisierten Resonanzfrequenz, die der Betriebsfrequenz entspricht, ab. Ohne weitere Maßnahmen würde die eingebaute Funkantenne dann mit einer Frequenz betrieben, die von der Resonanzfrequenz abweicht, wodurch die Sende- und Empfangseigenschaften der Funkantenne beeinträchtigt werden. Aus diesem Grunde werden der Kapazitätswert und der Induktivitätswert der Funkantenne an sich durch Wahl entsprechender Kondensatoren und/oder Spulen/magnetisierbarer Kerne so auf die Einbausituation angepasst, dass die Resonanzfrequenz der eingebauten Funkantenne der Betriebsfrequenz entspricht. Im unverbauten Zustand weicht die Resonanzfrequenz der Funkantenne dann von der Betriebsfrequenz ab.
Bei der aus der DE 103 59 701 A1 bekannten Funkantenne sind der Kondensator, die Spule mit dem magnetisierbaren Kern sowie ein Stecker zum Anschluß der Funkantenne an ein Steuergerät in einem einzigen Gehäuse angeordnet. Diese aus der DE 103 59 701 A1 bekannten Funkantenne hat einige Nachteile:

a) Da die Funkantenne hinsichtlich der Resonanzfrequenz auf einen bestimmten Einbauort in einer bestimmten Fahrzeugbaureihe eines Fahrzeugherstellers abgestimmt ist, ist eine Wiederverwendung als Gleichteil für andere Einbauorte oder andere Fahrzeugbaureihen nicht möglich.
b) Unterschiedliche Fahrzeughersteller und verschiedene Fahrzeugbaureihen erfordern oftmals unterschiedliche Stecker für den Anschluß der Funkantennen an die jeweiligen Steuergeräte. Mit der aus der DE 103 59 701 A1 bekannten Funkantenneanordnung kann darauf nicht flexibel reagiert werden. Entweder passen die Stecker der Funkantenne nicht zu den Steuergeräten oder die Resonanzfrequenz der Funkantenne an sich passt nicht zum Einbauort. Je nach Einbauort, Fahrzeugbaureihe und/oder Steckeranforderungen muß die gesamte Funkantennenanordnung jeweils neu ausgelegt und gefertigt werden.
c) Aufgrund des im Gehäuse integrierten Steckers für den Anschluß an ein Steuergerät besitzt die Funkantenne eine relativ große Bauhöhe, die insbesondere dann störend ist, wenn eine platzsparende und möglichst unauffällige Montage der Funkantenne erforderlich ist; beispielsweise wenn die Funkantenne im Kofferraum auf den Radkästen unterhalb eines abdeckenden Teppichs montiert werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Funkantennenanordnung so weiterzuentwickeln, dass die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die sich daran anschließenden abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen.
Erfindungsgemäß besteht die Funkantennenanordnung aus zwei separaten Baueinheiten, nämlich

– einer ersten Baueinheit, in der die Induktivität angeordnet ist, und
– einer zweiten Baueinheit, in der die Kapazität angeordnet ist,
– wobei die beiden Baueinheiten elektrisch miteinander verbindbar sind, um die Reihenschaltung zu bewirken.

Damit kann die erste Baueinheit, welche die Spule mit dem magnetisierbaren Kern umfasst, als Standardteil ausgelegt und als Gleichteil für verschiedene Einbauorte und Fahrzeugbaureihen wiederverwendet werden. Diese erste Baueinheit kann dann vorzugsweise vorkonfektioniert mit zwei Verbindungskabeln in Form eines Kabelschwanzes, der mit den Spulenenden verbunden ist, ausgeliefert werden. Über diesen Kabelschwanz wird dann die zweite Baueinheit angeschlossen. Die Anpassung der Resonanzfrequenz der Funkantennenanordnung entsprechend der jeweiligen Einbausitua tion auf die Betriebsfrequenz erfolgt dann durch Auswahl eines Kondensators mit einem für die richtige Resonanzfrequenz passenden Kapazitätswert. Für die Anpassung der Resonanzfrequenz ist die erste Baueinheit als vorkonfektioniertes Standardteil nicht betroffen. Eine Neugestaltung der gesamten Funkantennenanordnung ist für die Anpassung der Resonanzfrequenz nicht erforderlich. Es muß lediglich eine zweite Baueinheit mit einem entsprechenden Kondensator ausgewählt werden.
Falls für einen anderen Fahrzeughersteller oder eine neue Fahrzeugbaureihe ein anderen Stecker für den Anschluß der Funkantennenanordnung an das fahrzeugseitige Steuergerät erforderlich ist, so ist in vorteilhafter Weise ebenfalls nicht die Neugestaltung der gesamten Funkantennenanordnung erforderlich. Auch hier bleibt die zweite Baueinheit (Spule mit magnetisierbarem Kern) unberührt. In dem erfindungsgemäßen Konzept erfolgt der Anschluß der Funkantennenanordnung an das Steuergerät vorzugsweise über die erste Baueinheit, welche den Kondensator enthält. Diese wird dann mit einem den Anforderungen entsprechenden Stecker ausgestattet. So kann die zweite Baueinheit beispielsweise als sogenannter Steckerkorb mit integriertem Kondensator ausgestaltet sein. Hierdurch wird zusätzlich eine große Flexibilität gegeben.
Da in dem erfindungsgemäßen Konzept der Anschluß der Funkantennenanordnung an das Steuergerät über die erste Baueinheit, welche hierfür bspw. als Steckerkorb ausgebildet ist, erfolgen kann, ist es möglich, die zweite Baueinheit bestehend aus der auf den magnetisierbaren Kern gewickelten Spule mit nur geringer Bauhöhe, vorzugsweise nur wenige Millimeter, auszuführen. Die geringe Bauhöhe des bewickelten magnetisierbaren Kerns erleichtert die Montage dieser Baueinheit. Beispielsweise kann eine flach ausgestaltete zweite Baueinheit, an der kein Stecker mit relativ großer Bauhöhe angeordnet ist, relativ unauffällig und beschädigungssicher unterhalb eines Teppichs flach auf einen Radkasten aufgeklebt werden. Die Entkopplung der zweiten Baueinheit von einem starren Stecker hat insbesondere dann weitere Vorteile, wenn der magnetisierbare Kern und damit die zweite Baueinheit insgesamt flexibel ausgestaltet ist.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung der beiden separaten Baueinheiten,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit einem Verbindungskabel zwischen den beiden Baueinheiten,
3 die Reihenschaltung der in den beiden Baueinheiten enthaltenen Komponenten.
1 zeigt eine schematische Darstellung der Funkantennenanordnung bestehend aus den beiden separaten Baueinheiten. Dabei ist in einer ersten Baueinheit die Induktivität, die als auf einen magnetisierbaren Kern gewickelte Spule ausgebildet ist, angeordnet ist, und in einer zweiten Baueinheit ein Kondensator als Kapazität angeordnet. Dabei sind die beiden Baueinheiten derart elektrisch miteinander verbindbar, dass eine Reihenschaltung aus Kapazität und Induktivität und damit ein Serienschwingkreis als Funkantenne realisiert wird.
Zur elektrischen Verbindung weisen beide Bauelemente jeweils zwei zueinander korrespondierende Verbindungselemente auf. Dabei sind die Verbindungselemente der ersten Baueinheit jeweils mit einem Spulenende elektrisch verbunden sind, während eines der Verbindungselemente der zweiten Baueinheit mit einem ersten Kondensatoranschluß verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die elektrische Verbindung zwischen den beiden Baueinheiten über zwei Verbindungskabel zwischen den jeweiligen korrespondierenden Verbindungselementen. Dabei können die beiden Verbindungskabel als sogenannter Kabelschwanz an der ersten Baueinheit angeordnet sein. Diese Verbindungskabel selbst können nun wiederum an ihren der ersten Baueinheit zugeordneten Enden mit den Verbindungselementen der ersten Baueinheit über eine Schneid- /Klemmverbindung oder über eine Lötverbindung elektrisch kontaktiert werden. Alternativ dazu ist es vorgesehen, dass die Verbindungskabel an den der ersten Baueinheit zugeordneten Enden jeweils einen Steckkontakt oder eine Buchse zur Verbindung mit den entsprechend als Buchse oder Steckkontakt ausgebildeten Verbindungselementen der ersten Baueinheit aufweisen.
Für die Verbindung/Kontaktierung der Verbindungskabel mit ihren der zweiten Baueinheit zugeordneten Enden mit den Verbindungselementen der zweiten Baueinheit kommen prinzipiell die vorstehend genannten Verbindungsarten in Betracht.
Zur elektrischen Entstörung sind die Verbindungskabel vorzugsweise als Twisted-Pair-Kabel ausgeführt. Dabei sind durchaus Kabellängen von bis zu 50 cm möglich.
In einer weiteren Ausführungsform (nicht dargestellt) erfolgt die elektrische Verbindung zwischen den beiden Baueinheiten nicht über Verbindungskabel, sondern über eine Steckverbindung. Zu diesem Zweck sind Verbindungselemente der zweiten Baueinheit als Steckkontakt oder als Buchse ausgebildet, während die Verbindungselemente der ersten Baueinheit komplementär als Buchse oder Steckkontakt ausgebildet sind. Diese Ausführungsform kann gewählt werden, wenn die unmittelbare Nähe der beiden Baueinheiten an einem bestimmten Einbauort nicht störend ist und die Anbindung an das Steuergerät dort ebenfalls gut möglich ist.
Der Anschluß der gesamten Funkantennenanordnung an ein fahrzeugseitiges Steuergerät erfolgt vorzugsweise über die zweite Baueinheit, welche den Kondensator enthält. Zu diesem Zweck weist die zweite Baueinheit eine entsprechende Anschlußeinrichtung, vorzugsweise in Form eines Steckers oder einer Buchse mit zwei Anschlußelementen, auf. In dieser bevorzugten Ausführungsform stellt die zweite Baueinheit einen Steckerkorb mit integriertem Kondensator dar. Dabei ist ein Anschlußelement mit dem zweiten Kondensatoranschluß verbunden ist, während das andere Anschlußelement mit dem nicht mit dem Kondensator verbundenen Verbindungselement verbunden ist.
Zur Aufnahme des Kondensators, der Verbindungselemente sowie der Anschlußelemente weist die zweite Baueinheit ein Gehäuse auf. Dabei ist die Anschlußeinrichtung mit den Anschlußelementen vorzugsweise in Form eines Steckers oder einer Buchse als Teil des Gehäuses ausgebildet. In dem Gehäuse sind Mittel zur Aufnahme des Kondensators und Mittel zur elektrischen Verbindung der Kondensatoranschlüsse mit einem Anschlußelement und einem Verbindungselement angeordnet. Dabei sind die Mittel zur elektrischen Verbindung der Kondensatoranschlüsse vorzugsweise als Schneid-/Klemmverbindung ausgebildet. Das Gehäuse der zweiten Baueinheit besteht vorzugsweise aus zwei Gehäusehälften besteht, wobei die Mittel zur Aufnahme des Kondensators und die Mittel zur elektrischen Verbindung der Kondensatoranschlüsse in einer ersten Gehäusehälfte angeordnet sind. Die beiden Gehäusehälften werden erst nach der Montage und der elektrischen Verbindung des Kondensators miteinander verbunden. Auf diese Weise kann die als Steckerkorb ausgebildete zweite Baueinheit in einfacher Weise mit dem für die Anpassung der Resonanzfrequenz richtigen Kondensator bestückt werden.
Die erste Baueinheit weist ebenfalls ein den magnetisierbaren Kern und die Spule umgebendes Gehäuse, das beispielsweise in Form eine Folie oder eines Vergusses ausgebildet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10359701 A1 [0001, 0005, 0005, 0005]

Claims

Funkantennenanordnung für Kraftfahrzeuge, mit Reihenschaltung aus einer Induktivität und einer Kapazität, wobei die Induktivität als auf einen magnetisierbaren Kern gewickelte Spule und die Kapazität als Kondensator ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkantennenanordnung aus zwei separaten Baueinheiten besteht, nämlich – einer ersten Baueinheit, in der die Induktivität angeordnet ist, und – einer zweiten Baueinheit, in der die Kapazität angeordnet ist, wobei die beiden Baueinheiten elektrisch miteinander verbindbar sind, um die Reihenschaltung zu bewirken.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Baueinheit zwei elektrische Verbindungselemente zur Verbindung mit zwei entsprechenden elektrischen Verbindungselementen der zweiten Baueinheit aufweist.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente der ersten Baueinheit jeweils mit einem Spulenende elektrisch verbunden sind, während eines der Verbindungselemente der zweiten Baueinheit mit einem ersten Kondensatoranschluß verbunden ist.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Baueinheit über zwei Verbindungskabel zwischen den jeweiligen korrespondierenden Verbindungselementen miteinander verbunden sind.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskabel an den der zweiten Baueinheit zugeordneten Enden über eine Schneid-/Klemmverbindung mit den Verbindungselementen der zweiten Baueinheit verbunden sind.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskabel an den der zweiten Baueinheit zugeordneten Enden über eine Lötverbindung mit den Verbindungselementen der zweiten Baueinheit verbunden sind.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskabel an den der zweiten Baueinheit zugeordneten Enden jeweils einen Steckkontakt oder eine Buchse zur Verbindung mit den entsprechend als Buchse oder Steckkontakt ausgebildeten Verbindungselementen der zweiten Baueinheit aufweisen.
Funkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskabel an den der ersten Baueinheit zugeordneten Enden mit den Verbindungselementen der ersten Baueinheit über Schneid-/Klemmverbindung verbunden sind.
Funkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskabel an den der ersten Baueinheit zugeordneten Enden jeweils einen Steckkontakt oder eine Buchse zur Verbindung mit den entsprechend als Buchse oder Steckkontakt ausgebildeten Verbindungselemen ten der ersten Baueinheit aufweisen.
Funkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskabel an den der ersten Baueinheit zugeordneten Enden mit den Verbindungselementen der ersten Baueinheit über eine Lötverbindung verbunden sind.
Funkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskabel als eine Twisted-Pair-Kabel ausgebildet sind.
Funkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente der zweiten Baueinheit als Steckkontakt oder als Buchse ausgebildet sind, während die Verbindungselemente der ersten Baueinheit komplementär als Buchse oder Steckkontakt ausgebildet sind, so daß die elektrische Verbindung zwischen den beiden Baueinheiten über eine Steckverbindung erfolgt.
Funkantennenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Baueinheit eine Anschlußeinrichtung zum Anschluß an eine fahrzeugseitige Vorrichtung aufweist.
Funkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlußeinrichtung in Form eines Steckers oder einer Buchse mit zwei Anschlußelementen ausgebildet ist, wobei ein Anschlußelement mit dem zweiten Kondensatoranschluß verbunden ist, während das andere Anschlußelement mit dem nicht mit dem Kondensator verbundenen Verbindungselement verbunden ist.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Baueinheit ein Gehäuse aufweist, in dem – die Anschlußeinrichtung in Form eines Steckers oder einer Buchse mit den Anschlußelementen, – der Kondensator und – die Verbindungselemente angeordnet sind.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse Mittel zur Aufnahme des Kondensators und Mittel zur elektrischen Verbindung der Kondensatoranschlüsse mit einem Anschlußelement und einem Verbindungselement aufweist.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur elektrischen Verbindung der Kondensatoranschlüsse als Schneid-/Klemmverbindung ausgebildet sind.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der zweiten Baueinheit aus zwei Gehäusehälften besteht, wobei die Mittel zur Aufnahme des Kondensators und die Mittel zur elektrischen Verbindung der Kondensatoranschlüsse in einer ersten Gehäusehälfte angeordnet sind, wobei die beiden Gehäusehälften nach der Montage und der elektrischen Verbindung des Kondensators miteinander verbunden werden.
Funkantennenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Baueinheit ein den magnetisierbaren Kern und die Spule umgebendes Gehäuse aufweist.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der ersten Baueinheit von einer Folie gebildet wird.
Funkantennenanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der ersten Baueinheit von einem Verguß gebildet wird.