-
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugantenne zum Empfang und/oder zum Senden von Funksignalen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Fahrzeugantenne.
-
Fahrzeugantennen sind bei modernen Fahrzeugen typischerweise am Fahrzeugdach montiert. Die Fahrzeugantennen dienen dazu, für in dem Fahrzeug genutzte Kommunikationsdienste entsprechende Funksignale von einer anderen Antenne zu empfangen oder an eine andere Antenne zu senden. Ein jeweiliger Antennenstrahler einer solcher Fahrzeugantenne besteht hierzu aus einer jeweiligen Leiterplatte, welche beidseitig mit einer Metallisierung versehen ist, die durch ein chemisches Abtragsverfahren strukturiert ist. Die Leiterplatte oder -platten des oder der Antennenstrahler sind an einer Grund-Leiterplatte befestigt. Auf der Grund-Leiterplatte sind die zur Bereitstellung der Antennenfunktion notwendigen elektronischen Komponenten und Signalschaltkreise aufgebracht. Die Grund-Leiterplatte ist mechanisch an einer Halterung, dem sog. Antennenfuß, befestigt. Dieser ist als wannenförmiges Metall-Druckgussteil ausgeführt und in einem etwa trapezförmigen Dachausschnitt der Karosserie des Fahrzeugs angeordnet. Zur mechanischen Befestigung ist das Metall-Druckgussteil mit der Karosserie verschraubt. Aufgrund des trapezförmigen Dachausschnitts weisen auch die Halterung und die Grund-Leiterplatte, die im Wanneninneren der Halterung angeordnet ist, eine etwa trapezförmige Grundgestalt auf.
-
Die Herstellung und die Anbindung der Fahrzeugantenne an die Fahrzeugkarosserie sind mit einer Reihe von Nachteilen verbunden. Die Verwendung von Leiterplattenmaterial, z. B. FR4, für den oder die Antennenstrahler ist teuer. Ferner ist das Leiterplattenmaterial aufwändig zu bearbeiten, da die zur Herstellung der Antennenstrahler benötigten chemischen Prozesse aufwändige Produktionsstraßen erfordern. Da weder der oder die Antennenstrahler noch die Grund-Leiterplatte rechteckig ausgebildet sind, sind zu deren Herstellung spanende Bearbeitungsschritte, z. B. unter Verwendung von Formfräsen, notwendig. Auch dies macht die Herstellung teuer und aufwändig.
-
Antennenstrahler aus Leiterplattenmaterial, welche beidseitig mit einer Metallisierung aus Kupfer beschichtet sind, ermöglichen lediglich zweidimensionale Geometrien, bei denen die Metallisierungen in vorgegebenem Abstand zueinander angeordnet sind. Zur Verbindung der beiden Metallisierungen werden Durchkontaktierungen (sog. Vias) verwendet. Der konstruktive Aufbau der Antennenstrahler lässt aufwändigere Lösungen mit komplexeren Geometrien nicht zu.
-
Ein weiterer Nachteil besteht schließlich darin, dass die Fahrzeugantenne aufgrund der verwendeten Materialien praktisch nicht recyclingfähig ist.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugantenne zum Empfang und/oder zum Senden von Funksignalen anzugeben, welche bei einfacherer und kostengünstigerer Herstellung komplexere Geometrien für die Antennenstrahler zulässt. Weiterhin soll ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Fahrzeugantenne angegeben werden.
-
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Fahrzeugantenne gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
-
Die Erfindung schafft eine Fahrzeugantenne zum Empfang und/oder zum Senden von Funksignalen. Diese umfasst einen Antennenfuß, mit dem die Fahrzeugantenne mit einem Karosseriebauteil eines Fahrzeugs mechanisch verbunden werden kann. Sie umfasst weiter einen oder mehrere Antennenstrahler, mit dem oder denen Funksignale empfangen und/oder gesendet werden können. Schließlich umfasst die Fahrzeugantenne eine Ansteuerschaltung, die mit dem oder den Antennenstrahlern verbunden ist, um empfangene Funksignale auszuwerten und/oder um Funksignale zu generieren. Die erfindungsgemäße Fahrzeugantenne zeichnet sich dadurch aus, dass der Antennenfuß und der oder die Antennenstrahler aus einem durch Stanzen und/oder Verformen bearbeiteten Metallblech gefertigt sind.
-
Das Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantenne umfasst die folgenden Schritte:
- a) Es wird ein erstes Metallblech, ein zweites Metallblech und eine Ansteuerschaltung bereitgestellt.
- b) Aus dem ersten Metallblech wird durch Stanzen und/oder Verformen der Antennenfuß hergestellt.
- c) Aus dem zweiten Metallblech werden durch Stanzen und/oder Verformen ein oder mehrere Antennenstrahler hergestellt.
- d) Der oder die Antennenstrahler werden über Signaldurchführungen hindurch mit dem Antennenfuß verlötet.
- e) Die Ansteuerschaltung wird mechanisch mit dem Antennenfuß und elektrisch mit dem oder den Antennenstrahlern verbunden.
-
Die erfindungsgemäße Fahrzeugantenne verwendet als Material für den Antennenfuß und den oder die Antennenstrahler nunmehr ein Metallblech. Insbesondere wird als Metallblech ein Weißblech verwendet. Metallblech lässt sich auf einfache Weise verarbeiten und ist erheblich billiger als das bislang für die Antennenstrahler verwendete Leiterplattenmaterial, typischerweise FR-4. Zur Herstellung des Antennenfußes und des oder der Antennenstrahler sind lediglich Stanz- und/oder Verformungswerkzeuge notwendig. Insbesondere können Bearbeitungsschritte, welche spanender Art sind, wie z. B. Fräsen, sowie chemische Strukturierungsverfahren, entfallen. Auch hierdurch lassen sich die Systemkosten senken. Die Verformung des Metallblechs kann auch Faltverfahren oder Tiefziehverfahren umfassen. Auf diese Weise lassen sich auch aufwändige, dreidimensionale Geometrien, insbesondere der Antennenstrahler, auf einfache Weise realisieren. Metallblech weist ein geringes Gewicht auf und ist günstig zu recyceln. Insbesondere ist Weißblech frei von schädlichen Stoffen. Der Einsatz von umweltschädlichen Chemikalien ist daher zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fahrzeugantenne nicht mehr notwendig.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Antennenfuß über jeweilige Signaldurchführungen hindurch mit dem oder den Antennenstrahlern verlötet. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn als Metall Weißblech verwendet wird, welches besonders einfach und gut verlötet werden kann. Die Signaldurchführungen können in einer einfachen Ausgestaltung Aussparungen sein, durch die der oder die Antennenstrahler hindurch mit dem Antennenfuß verlötet sind.
-
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung sind der oder die Antennenstrahler mit ihrer Hauptebene in etwa in einem rechten Winkel auf dem Antennenfuß angeordnet. Hierdurch werden optimale Abstrahl- und Empfangseigenschaften erzielt.
-
Zweckmäßigerweise weist der Antennenfuß entlang seines Randbereichs paarweise vorgesehene Schlitze auf, wobei die jeweils dazwischen liegenden Abschnitte derart umgebogen sind, dass über die Abschnitte eine kraftschlüssige Verbindung oder eine Verrastung des Antennenfußes in einer Aussparung des Karosseriebauteils bereitgestellt wird, wenn die Fahrzeugantenne an dem Karosseriebauteil angebaut ist. Durch die kraftschlüssige Verbindung oder Verrastung des Antennenfußes an mehreren Stellen mit der Aussparung des Karosseriebauteils kann die Befestigung ohne Verschraubung mit dem Karosseriebauteil erfolgen, wodurch die Montage erleichtert und beschleunigt ist. Darüber hinaus passt sich der Antennenfuß selbst der Krümmung des Karosseriebauteils an, wodurch eine Variantenbildung für verschiedene Fahrzeuge vermieden werden kann. Es muss insbesondere kein neuer Antennenfuß für Varianten mit anderen Dachkrümmungen erstellt werden.
-
Insbesondere ist es auch zweckmäßig, wenn die nicht umgebogenen Randbereiche des Antennenfußes mit dem Karosseriebauteil, d. h. den Rändern der Aussparung, überlappen und optional auf den Randabschnitten der Aussparung aufliegen. Hierdurch ergibt sich neben einer guten mechanischen Anbindung des Antennenfußes an dem Karosseriebauteil auch eine gute elektrische Anbindung bzw. kapazitive Kopplung, so dass die Empfangseigenschaften der Fahrzeugantenne optimiert sind.
-
Die Ansteuerschaltung umfasst wahlweise zumindest eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektrischen Komponenten, wobei die zumindest eine Leiterplatte auf einer von den Antennenstrahlern abgewandeten Hauptseite des Antennenfußes mit diesem mechanisch verbunden ist. Die Herstellung des Antennenfußes aus einem Metallblech ermöglicht es, eine rechteckige Leiterplatte in der Fahrzeugantenne vorzusehen, wodurch die Herstellung erleichtert und die Kosten reduziert werden können.
-
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist die zumindest eine Leiterplatte in der Aussparung des Karosseriebauteils angeordnet, an welcher die Fahrzeugantenne mechanisch befestigt ist, wenn die Fahrzeugantenne an dem Karosseriebauteil angebaut ist. Hieraus ergibt sich, dass der Antennenfuß keine wannenförmige Gestalt mehr aufzuweisen braucht. Dennoch ist die Leiterplatte mit den elektronischen Komponenten vor mechanischen Beschädigungen gut geschützt gelagert. Bevorzugt ist hierbei die zumindest eine Leiterplatte in der Aussparung des Karosseriebauteils in einer Ebene mit dem Karosseriebauteil angeordnet. Hierdurch lässt sich die Fahrzeugantenne besonders platzsparend an dem Karosseriebauteil anordnen. Insbesondere kann die Fahrzeugantenne selbst kleine Abmaße aufweisen.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Antennenfuß zumindest in einem von dem Randbereich umgebenen Zentralbereich eine plastische, dreidimensionale Verformung auf. Die plastische, dreidimensionale Verformung kann durch Biegen, Fallen, Falzen oder Tiefziehverfahren hervorgerufen sein.
-
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Metallblech des Antennenfußes eine Stärke auf, welche einer innerhalb vorgegebener Grenzen erlaubte Verformung, insbesondere beim Anbau an das Karosseriebauteil, zulässt. Hierdurch kann, wie bereits erläutert, die Variantenvielfalt der Fahrzeugantenne verringert oder sogar vermieden werden.
-
Die Erfindung sieht somit die Verwendung von Metallblech zur Bereitstellung einer Fahrzeugantenne vor.
-
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantenne in einer ersten perspektivischen Darstellung,
-
2 eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Fahrzeugantenne in einer zweiten perspektivischen Darstellung,
-
3 eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Fahrzeugantenne in einer dritten perspektivischen Darstellung, und
-
4 eine fotographische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantenne, bei der ein Antennenfuß sowie Antennenstrahler aus einem Metallblech gebildet sind.
-
Die in den 1 bis 4 dargestellte erfindungsgemäße Fahrzeugantenne 10 ist als sog. modifizierter Monopol ausgebildet. Die Fahrzeugantenne 10 dient zum Empfang und/oder zum Senden von Funksignalen. Sie umfasst einen aus Metallblech gebildeten Antennenfuß 11 (vgl. 4), mit dem die Fahrzeugantenne mit einem in den 1 bis 3 nicht dargestellten, in 4 durch ein einfaches Blech ersetzten, Karosseriebauteil, typischerweise einem Dachblech, mechanisch verbunden werden kann. Mit dem Antennenfuß 11 sind beispielhaft zwei Antennenstrahler 12, 13, mit denen Funksignale empfangen und/oder gesendet werden können, über jeweilige Signaldurchführungen (nicht erkennbar) hindurch durch Löten miteinander verbunden (erkennbar in den 1 bis 4). Eine Ansteuerschaltung, die aus den in den 1 bis 4 dargestellten Ansichten nicht erkennbar ist, ist mit den beiden Antennenstrahlern 12, 13 elektrisch verbunden, um empfangene Funksignale auszuwerten oder um Funksignale zu generieren. Der Antennenfuß 11 sowie die Antennenstrahler 12, 13 sind durch Stanzen und Verformen, beispielsweise Falten und/oder Tiefziehen, in die in den Figuren dargestellte beispielhafte Form gebracht.
-
Beispielsweise ist der 1 gut entnehmbar, dass der Antennenstrahler 12 eine G-förmige Gestalt aufweist. Ein unterer Abschnitt des „G” weist eine dreieckige Gestalt auf, wobei der Antennenstrahler 12 mit der Spitze 18 des Dreiecks mit dem in den 1 bis 3 nicht gezeigten Antennenfuß 11 durch die Signaldurchführungen hindurch verlötet ist. Der Antennenstrahler 12 ist von einer Designhaube 16, beispielsweise aus Kunststoff, umgeben. Die G-förmige Gestalt des Antennenstrahlers 12 ist z. B. durch einen Stanzprozess realisierbar. Der Antennenstrahler 13 ist durch das Umbiegen oder Falzen eines im Wesentlichen rechteckigen Blechteils hergestellt. An einem Ende weist dieses Blechteil hierbei eine dreieckige Gestalt auf, wobei der Antennenstrahler 13 mit dessen Spitze 19 mit dem in den 1 bis 3 nicht dargestellten Antennenfuß 11 durch die Signaldurchführungen hindurch verlötet ist. Der Antennenstrahler 13 ist in den 1 bis 3 ebenfalls von einer Designhaube 17 umgeben. Entgegen der zeichnerischen Darstellung (Simulationsmodell) der 1 bis 3 handelt es sich nicht um zwei getrennte Designhauben 16, 17. Stattdessen sind diese durch einen in den Figuren nicht dargestellten Abschnitt miteinander verbunden, wobei die Fahrzeugantenne eine einteilige Designhaube aufweist. Der zwischen den Designhaubenabschnitten 16, 17 liegende, nicht dargestellte Abschnitt kann diese beispielsweise rampenförmig miteinander verbinden. Ein Beispiel stellt die aus den Fahrzeugen der Anmelderin bekannte Dachfinne dar.
-
Die gezeigte Gestalt der Antennenstrahler 12, 13 ist lediglich exemplarisch und für die Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Die Antennenstrahler 12, 13 können eine von den gezeigten Geometrien abweichende Form aufweisen. Ebenso kann die Anzahl der Antennenstrahler in einer erfindungsgemäßen Fahrzeugantenne von der gezeigten Anzahl 2 nach oben oder unten abweichen.
-
Der Antennenfuß weist, wie dies in 4 angedeutet ist, zumindest in einem von einem Randbereich 21 umgebenen Zentralbereich 20, der innerhalb der gestrichelten Linie des Antennenfußes angeordnet ist, eine plastische, dreidimensionale Verformung auf, welche beispielsweise durch ein Tiefziehverfahren realisiert sein kann. Die plastische, dreidimensionale Gestalt folgt einerseits den mechanischen Anforderungen. Andererseits können auch elektrische Eigenschaften der Fahrzeugantenne hierbei berücksichtigt sein.
-
Die Befestigung der Fahrzeugantenne erfolgt durch eine kraftschlüssige Verbindung oder eine Verrastung des Antennenfußes 11 mit einer Aussparung des Karosseriebauteils. Hierzu weist der Antennenfuß 11 entlang seiner Randbereiche 21 paarweise vorgesehene Schlitze auf, wobei die jeweils dazwischen liegenden Abschnitte derart umgebogen sind, dass über diese Abschnitte (in 4 nicht erkennbar) die kraftschlüssige Verbindung oder Verrastung mit der Aussparung des Karosseriebauteils ermöglicht wird. Die umgebogenen Abschnitte sind in dem in 4 gezeigten Muster bereits in dem darunter liegenden Blechteil eingerastet, teilweise daher nicht sichtbar und befinden sich im Bereich der mit 15 gekennzeichneten nutförmigen Aussparungen. Durch die Materialeigenschaften des Metallblechs, insbesondere Weißblechs, und die umgebogenen Abschnitte passt sich der Antennenfuß von selbst der Dachkrümmung des Karosseriebauteils an, wodurch eine Variantenbildung für verschiedene Fahrzeuge vermieden werden kann. Vorzugsweise überlappen die nicht umgebogenen Randbereiche mit dem Karosseriebauteil und liegen optional auf Randabschnitten der Aussparung auf. Hierdurch ergibt sich eine gute elektrische Anbindung der Fahrzeugantenne, insbesondere eine gute kapazitive Kopplung zwischen dem Antennenfuß und dem Karosseriebauteil (Dachblech).
-
Die in der 4 nicht dargestellte Ansteuerschaltung umfasst zumindest eine, vorzugsweise rechteckige Leiterplatte mit darauf angeordneten Komponenten. Die Leiterplatte mit den elektrischen Komponenten ist auf der von den Antennenstrahlern 12, 13 abgewandten Hauptseite des Antennenfußes 11 mit dem Antennenfuß 11 mechanisch verbunden. In der 4 liegt die Ansteuerschaltung somit auf der nicht sichtbaren Seite des Antennenfußes 11. Die Befestigung der Leiterplatte oder -platten kann mechanisch durch Verrastung oder eine Schraubverbindung erfolgen. Insbesondere kommt die Leiterplatte innerhalb der Aussparung des Karosseriebauteils zum Liegen, wenn die Fahrzeugantenne an dem Karosseriebauteil angebaut ist. Besonders platzsparend lässt sich dies dann realisieren, wenn die Leiterplatte in der Aussparung des Karosseriebauteils in einer Ebene mit dem Karosseriebauteil angeordnet ist.
