DE102012006360B4 - Antenna module for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Antennenmodul für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Pkw, wobei in und/oder an einem Gehäuse, das mit Mitteln zur Befestigung an der Fahrzeug-Karosserie versehen ist, Strahler für unterschiedliche Funkdienste und die zugehörigen Schaltungskomponenten angeordnet sind, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:- das Gehäuse besteht aus einer Grundplatte (2) und einer Haube (3), beide aus dielektrischem Material, die vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbunden sind,- Antennen (4) bzw. Platinenmaterial (4.1) mit Antennenstrukturen für Frequenzen im GHz-Bereich sind in dem Gehäuse auf einer Schaltungsplatine (5) angeordnet, die von einer mehrarmigen metallischen Halterung (6) getragen wird, die zwischen der Platine (5) und der Grundplatte (2) angeordnet und Bestandteil der Befestigung des Antennenmoduls an der Karosserie (1) ist, und die gleichzeitig zur Masseanbindung der Schaltungen dient,- auf der Platine (5) sind, wenn erforderlich, auch die Schaltungskomponenten von Strahlern für weitere Dienste, wie Frequenzen des Rundfunks, angeordnet,- die Grundplatte (2) ist zur Karosserie hin mit Stegabschnitten (2.1) und mit Rastfedern (2.2) an den Stegabschnitten zum Fixieren bei der Montage versehen.Antenna module for motor vehicles, in particular for passenger cars, radiators for different radio services and the associated circuit components being arranged in and/or on a housing which is provided with means for fastening to the vehicle body, characterized by the following features:- the housing Consists of a base plate (2) and a hood (3), both made of dielectric material, which are preferably connected to one another with a material fit, antennas (4) or circuit board material (4.1) with antenna structures for frequencies in the GHz range are in the housing a circuit board (5) which is carried by a multi-armed metallic support (6) which is arranged between the board (5) and the base plate (2) and is part of the attachment of the antenna module to the body (1), and which at the same time serves to ground the circuits, - on the circuit board (5) are, if necessary, also the circuit components of radiators for other services, such as radio frequencies, are arranged, - the base plate (2) is provided with web sections (2.1) towards the body and with detent springs (2.2) on the web sections for fixing during assembly.
Description
Die Erfindung betrifft ein Antennenmodul für Funkdienste im GHz-Bereich, wie Mobilfunk, GPS und Fernbedienungen. Die Anordnung ist für den Anbau außen auf Karosserieelementen, insbesondere auf dem Dach von Pkw, bestimmt und besteht aus einer Grundplatte und einer Haube und dazwischen den Antennen und den zugehörigen Schaltungskomponenten. Es ist möglich - und vielfach auch üblich - auf die Haube noch eine Stabantenne für niedrigere Frequenzen, z.B. für den Rundfunkempfang im FM- und AM-Bereich, zu setzen.The invention relates to an antenna module for radio services in the GHz range, such as mobile communications, GPS and remote controls. The arrangement is intended for mounting on the outside of bodywork elements, in particular on the roof of passenger cars, and consists of a base plate and a hood and between them the antennas and the associated circuit components. It is possible - and often also common - to place a rod antenna for lower frequencies, e.g. for radio reception in the FM and AM range, on the hood.
Die Grundplatte wird aus Festigkeitsgründen im Allgemeinen als Metallteil ausgeführt, z.B. als Spritzgußteil. Sie ist an ihrer Unterseite mit Mitteln zur Justierung und lösbaren Halterung auf dem Karosserieblech versehen, z.B. einer angeformten Hülse mit Außengewinde, durch die auch Kabel und Leitungen in das Fahrzeuginnere geführt werden. Dazu wird das Modul über einer Karosserie-Öffnung angeordnet und die Hülse, die durch die Öffnung in das Fahrzeug-Innere ragt, dort unter Zwischenfügung einer Scheibe, die auch zur Massekontaktierung dient, verschraubt.For reasons of strength, the base plate is generally designed as a metal part, e.g. as an injection molded part. On its underside, it is equipped with means for adjustment and detachable mounting on the body panel, e.g. For this purpose, the module is arranged over a body opening and the sleeve, which protrudes through the opening into the interior of the vehicle, is screwed there with the interposition of a washer, which also serves as a ground contact.
Es ist weiterhin üblich, auf der Grundplatte eine Leiterplatte anzuordnen, die die Antennen trägt und - bekanntermaßen in ein- und bzw. oder beidseitiger Bestückung - auch die Schaltungskomponenten für die Antennen aufnimmt (Impedanzwandlung, Verstärkung usw.). Die Platine wird an der Grundplatte z.B. angeschraubt oder aufgenietet. Last but not least ist es meist üblich, auch die Haube mit der Grundplatte z.B. zu verschrauben.It is also customary to arrange a printed circuit board on the base plate, which carries the antennas and - known to be equipped on one and/or both sides - also accommodates the circuit components for the antennas (impedance conversion, amplification, etc.). The circuit board is e.g. screwed or riveted to the base plate. Last but not least, it is usually common to also screw the hood to the base plate, for example.
Das Ganze wird bei der Montage auf dem Dach noch durch Dichtungen gegen Feuchtigkeitseintritt und Staub ergänzt.The whole thing is supplemented by seals against the ingress of moisture and dust during assembly on the roof.
In letzter Zeit wird der leitende Anschluß an die HF-Komponenten im Fahrzeug-Inneren oft über Steckverbindungen bewirkt. Dabei können die antennenseitigen Kontakte in Steckerhülsen enden, die an der Unterseite der Grundplatte angeformt sind. Es sind Anordnungen mit einem oder mit mehreren separaten Steckern und Lösungen mit Mehrfachsteckern bis hin zu Mehrfach-Winkelsteckern bekannt. Es ist nun schon versucht worden, in der einen oder anderen Weise die Grundplatte - an sich das unverzichtbare „Rückgrat“ des Antennenmoduls herkömmlicher Bauweise - einzusparen.Recently, the conductive connection to the HF components inside the vehicle has often been effected via plug connections. In this case, the contacts on the antenna side can end in plug sockets which are formed on the underside of the base plate. Arrangements with one or more separate plugs and solutions with multiple plugs up to multiple angle plugs are known. Attempts have already been made in one way or another to save on the base plate - essentially the indispensable "backbone" of the antenna module of conventional design.
Als Beispiel diene hier die Lösung nach WO-Anmeldung
Die Leiterplatte in der Haube soll einfach an zwei oder drei Punkten innen an der Haube verrastet und so fixiert werden.The printed circuit board in the hood should simply be snapped into place at two or three points on the inside of the hood and thus fixed.
Man geht sogar soweit, vorzuschlagen, an der Unterseite der Platine Steckerhülsen anzubringen - wohl nach dem Vorbild der an eine metallische Grundplatte angeformten Stecker.They even go so far as to suggest attaching connector sleeves to the underside of the circuit board - probably based on the model of connectors molded onto a metal base plate.
Dann hat man aber offensichtlich gemerkt, dass eine solche Konstruktion zu instabil ist, um den Anforderungen der Montage und einer eventuellen Demontage sowie des Kfz-Betriebs zu genügen. Das beginnt mit dem Kunststoff-Zylinder (gleich, ob Bolzen oder Hülse), über den das gesamte Teil angeschraubt wird. Das Material üblicher Antennenhauben ist für eine sichere und dauerhafte Verschraubung zu elastisch, zumal die Haube, die die Verschraubungskräfte aufnehmen und ableiten muß, dünnwandig ist (und da wollte man an einem solchen und solchermaßen befestigten Teil auch noch eine Stabantenne anbringen).But then it was obviously noticed that such a construction is too unstable to meet the requirements of assembly and possible disassembly as well as motor vehicle operation. It starts with the plastic cylinder (regardless of whether it is a bolt or a sleeve) over which the entire part is screwed. The material of conventional antenna hoods is too elastic for a safe and permanent screw connection, especially since the hood, which has to absorb and dissipate the screwing forces, is thin-walled (and one wanted to attach a rod antenna to such a part and attached in this way).
Es ist weiter zweifelhaft, dass die Befestigung der Platine in der Haube für den Fahrbetrieb hinreichend und langzeitig vibrations- und rüttelsicher ist.It is also doubtful that the mounting of the circuit board in the hood is sufficiently and long-term vibration and shake-proof for driving.
Und nicht zuletzt ist es an sich undenkbar, an der labil fixierten Platine auch noch Stecker anzubringen, in denen der Werker - vielleicht auch noch blind - die passenden Steckerkomponenten verrasten soll. Da wird ein unzulässiger - evtl. auch seitlicher - Druck auf die Verbindung von Platine und Stecker ausgeübt, und bei einer Demontage ein Zug, die zu Schäden führen können.And last but not least, it is unthinkable in itself to also attach plugs to the unstable fixed circuit board, in which the worker - perhaps even blindly - should snap the appropriate plug components into place. There is an impermissible - possibly also lateral - pressure on the connection between the circuit board and the connector, and when dismantling a pull, which can lead to damage.
Die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Prinzip der Halterung und Befestigung der Antennenmodule zu vereinfachen und kostengünstiger zu gestalten, ohne dass Abstriche hinsichtlich der mechanischen und der elektrischen Anforderungen und Möglichkeiten in Kauf genommen werden müssen.It is the object of the present invention to simplify the principle of holding and fastening the antenna modules and to make it more cost-effective without having to accept compromises with regard to the mechanical and electrical requirements and possibilities.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs gelöst. In den Unteransprüchen werden bevorzugte Details und Ausführungen angegeben.This object is achieved according to the invention with the features of the characterizing part of the main claim. In the dependent claims preferred details and embodiments are given.
Die Erfindung geht aus
- - von einer Vorverrastung bei der Montage, d.h. das komplett montierte Modul wird mit kodierten Stegabschnitten, die aus der Unterseite der Grundplatte ragen, in die Karosserie-Öffnung eingeführt, und die elastischen Rastnasen, die bei der Einführung zunächst federnd zusammengedrückt werden, spreizen sich seitlich und fixieren das Modul über der Öffnung, sowie
- - von einer Arretierung mit Hilfe einer metallischen Spreizklammer, die durch eine Schraube unter axialen Druck gesetzt und dadurch gegen die Unterseite des Karosserieblechs gespreizt wird.
- - from a pre-locking during assembly, ie the completely assembled module is inserted into the body opening with coded web sections protruding from the underside of the base plate, and the elastic locking lugs, which are initially pressed together resiliently during insertion, spread laterally and fix the module over the opening, as well
- - by a locking device by means of a metal expanding clamp, which is subjected to axial pressure by a screw and is thereby expanded against the underside of the bodywork panel.
Dieses Prinzip wird erfindungsgemäß mit einer Grundplatte realisiert, die nicht mehr die größeren Kräfte der Langzeit-Arretierung des gesamten Moduls aufnehmen muß und deshalb als leichtes und kostengünstiges Kunststoffteil ausgebildet wird. Die an die Grundplatte angeformten Stegabschnitte mit Rastnasen dienen allein der Justierung des Moduls und der mechanischen Funktion der Vorverrastung. Die zweite Aufgabe der Grundplatte ist hier noch der Verschluß des Antennenmoduls zum Schutz des Innenraums gegen Immissionen (Feuchtigkeit, Staub) durch das Verschweißen mit der Haube entlang des umlaufenden Rands. Wenn man eine periphäre Dichtung des Moduls mit einem umlaufenden weichelastischen Profilband - oder ein Aufkleben des Moduls auf die Karosserie-Oberfläche - als ausreichend erachten würde, wäre eine skelettierte Ausbildung der Grundplatte als Alternative zur geschlossenen Fläche denkbar.According to the invention, this principle is realized with a base plate which no longer has to absorb the greater forces of the long-term locking of the entire module and is therefore designed as a light and inexpensive plastic part. The web sections with latching lugs formed onto the base plate serve solely to adjust the module and the mechanical function of the pre-latching. The second task of the base plate is to seal the antenna module to protect the interior from immissions (moisture, dust) by welding it to the hood along the surrounding edge. If a peripheral sealing of the module with a circumferential, flexible profile strip - or gluing the module to the body surface - were considered sufficient, a skeletonized design of the base plate would be conceivable as an alternative to the closed surface.
Die Funktion Arretierung wird mit dem separaten metallischen Halterungselement realisiert, in dessen Hülse mit Innengewinde - das Befestigungsmittel - die Schraube gedreht wird, die die Spreizklammer gegen das Karosserieblech drückt.The locking function is implemented with a separate metal mounting element, in the sleeve with an internal thread - the fastener - the screw is turned, which presses the expanding clamp against the body panel.
Die Halterung trägt außerdem die Leiterplatte mit den Antennenelementen und den zugehörigen Schaltungen und stellt den Massekontakt zwischen Platine und Karosserie her.The bracket also carries the printed circuit board with the antenna elements and the associated circuits and establishes the ground contact between the circuit board and the body.
Die Vorteile der Erfindung liegen auf der Hand. Die bisher notwendige metallische und meist aufwendig gestaltete Grundplatte wird eingespart - ohne dass die funktionale Qualität des Antennenmoduls beeinträchtigt wird. Das Modul stellt sich insgesamt dar als eine leichte, kostengünstige Baugruppe, die fast ausschließlich aus Kunststoff besteht und in einfacher Weise zusammengefügt und montiert wird.The advantages of the invention are obvious. The previously necessary metallic and usually complex base plate is saved - without the functional quality of the antenna module being impaired. Overall, the module presents itself as a lightweight, low-cost assembly that consists almost entirely of plastic and is easily assembled and assembled.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung:
-
1 : Aufbau eines erfindungsgemäßen Antennenmoduls in seinen Einzelteilen; -
2 : metallische Halterung und, in Draufsicht, die vereinfachte Grundplatte.
-
1 : Structure of an antenna module according to the invention in its individual parts; -
2 : metal support and, in top view, the simplified base plate.
Der technologische Ablauf des Zusammenbaus besteht darin, dass die Einzelteile in der in
- - die
Halterung 6 wird in der richtigen Position auf dieGrundplatte 2 gesetzt, - - die
Schaltungsplatine 5 mit einer Antenne 4 und dem Platinenmaterial 4.1 mit Antennenstrukturen kommt auf dieHalterung 6 und wird elektrisch kontaktiert (Masse)- - hier ist auch auf die richtige Positionierung der Kabel zu achten,
- - die
Spreizklammer 7 wird mit derSchraube 8 am Befestigungsmittel 6.1 derHalterung 6, hier eine angeformte Schraubhülse, vorfixiert, - - die Haube 3 wird auf die
Grundplatte 2 gesetzt, und beide Teile werden am umlaufenden Rand verschweißt. Die transparente Ausführung der Grundplatte ermöglicht hier, die Qualität der Schweißung zu kontrollieren.
- - the
bracket 6 is placed in the correct position on thebase plate 2, - - The
circuit board 5 with an antenna 4 and the board material 4.1 with antenna structures comes on theholder 6 and is electrically contacted (ground)- - here you have to pay attention to the correct positioning of the cables,
- - the
expansion clamp 7 is pre-fixed with thescrew 8 on the fastener 6.1 of thebracket 6, here a molded screw sleeve, - - The hood 3 is placed on the
base plate 2 and both parts are welded around the perimeter. The transparent design of the base plate makes it possible to check the quality of the weld.
In
Last but not least ist darauf hinzuweisen, dass das erfindungsgemäße Prinzip für unterschiedlichste Ausbildungen der beschriebenen Module mit Haube in unterschiedlichstem Ausstattungsgrad hinsichtlich der Funkdienste anwendbar ist, bis hin zu den einfachen Antennensockeln der Stabantennen, und hier insbesondere der Stabantennen mit Verstärker. Die Verstärker- und Anpassungsschaltung ist meist im Antennensockel angeordnet, und die dabei übliche Grundplatte aus Metall kann - mit den oben beschriebenen Vorteilen - durch eine erfindungsgemäße Anordnung ersetzt werden.Last but not least, it should be pointed out that the principle according to the invention can be used for a wide variety of configurations of the described modules with a hood with a wide variety of equipment levels in terms of radio services, right down to the simple antenna bases of the rod antennas, and here in particular the rod antennas with amplifiers. The amplifier and matching circuit is usually arranged in the antenna base, and the usual metal base plate can be replaced by an arrangement according to the invention—with the advantages described above.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Karosserieblechbody panel
- 22
- Grundplattebase plate
- 2.12.1
- Stegabschnittweb section
- 2.22.2
- Rastfederdetent spring
- 2.32.3
- Öffnungopening
- 2.42.4
- Kabelöffnungcable opening
- 33
- HaubeHood
- 44
- Antenneantenna
- 4.14.1
- Platinenmaterial mit AntennenstrukturCircuit board material with antenna structure
- 55
- Schaltungsplatinecircuit board
- 66
- Halterungbracket
- 6.16.1
- Befestigungsmittelfasteners
- 6.26.2
- Halterungsarmbracket arm
- 6.36.3
- AbsatzUnit volume
- 77
- Spreizklammerspreader clamp
- 88th
- Schraubescrew
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