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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Antennenanordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
DE 10 2011 105 377 A1 beschrieben, ein härtbares Prepreg bekannt. Dieses umfasst eine Schicht aus leitfähigen Strukturfasern und ein hitzehärtbares Harz sowie eine offen strukturierte metallbeschichtete Polymerfolie.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Fahrzeug mit einer Antennenanordnung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeug mit einer Antennenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug mit einer Antennenanordnung ist zumindest eine Antenne an oder in einem ersten elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteil angeordnet oder ausgebildet, wobei dieses erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil und/oder zumindest ein weiteres elektrisch isolierendes Fahrzeugbauteil zumindest bereichsweise eine elektrisch leitfähige Lackierung aufweist und wobei die elektrisch leitfähige Lackierung ein Gegengewicht der Antenne und/oder eine elektrische Masse eines Antennenverstärkers der Antenne bildet.
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Derartige Antennen des Fahrzeugs, beispielsweise Scheibenantennen, Monopole oder Spoilerantennen, benötigen für ihre Funktion ein Gegengewicht, auch als Gegenpol oder Bezugsmasse bezeichnet. Durch dieses Gegengewicht ist die Antenne, genauer gesagt eine Abstrahlcharakteristik und/oder eine Empfangscharakteristik der Antenne zu optimieren. Der Antennenverstärker der jeweiligen Antenne benötigt eine gute elektrische Hochfrequenzmasseverbindung zum Gegengewicht. Bei nicht leitfähigen Fahrzeugbauteilen aus dem Stand der Technik ist dieses Gegengewicht jedoch nicht gegeben.
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Durch die elektrisch leitfähige Lackierung, d. h. durch das Aufbringen einer Komponente mit einer hochfrequenztechnisch und galvanisch hohen Leitfähigkeit, ist auch bei derartigen Fahrzeugen, welche beispielsweise aus optischen Gründen und insbesondere aus Gründen der Gewichtsreduktion und der dadurch erreichbaren Kraftstoff- und Schadstoffausstoßreduktion derartige elektrisch isolierende Fahrzeugbauteile aufweisen, beispielsweise Karosseriebauteile und/oder Außenhautbauteile, eine optimale Ausbildung einer elektrischen Masse für den Antennenverstärker und/oder eines Gegengewichtes der Antenne sichergestellt. Insbesondere ist deren großflächige Ausbildung möglich. Dies ist erforderlich für tiefe Sende- und/oder Empfangsfrequenzbereiche der Antenne.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung sind auch bisherige Antennen weiterhin verwendbar. Dadurch sind Kostenvorteile erzielbar. Bei einem nur bereichsweisen, d. h. nur partiellen Aufbringen der leitfähigen Lackierung sind des Weiteren auch Aussparungen für eine elektromagnetische Durchlässigkeit des ersten und/oder des weiteren elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteils möglich, d. h. eine Durchlässigkeit für hochfrequente elektromagnetische Strahlung in einen Innenraum des Fahrzeugs hinein und/oder aus diesem heraus. Dadurch sind beispielsweise zusätzliche Antennenfunktionen, Sensorfunktionen oder weitere spezielle Funktionen beispielsweise für Telefonanwendungen möglich, da der Innenraum des Fahrzeugs dann nicht von elektromagnetischer Strahlung abgeschirmt ist.
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Um die elektrisch leitfähige Lackierung als Gegengewicht für die Antenne und/oder als elektrische Masse für den Antennenverstärker der Antenne nutzen zu können, ist. die elektrisch leitfähige Lackierung zweckmäßigerweise in unmittelbarer Nähe zum Antennenverstärker und/oder zur Antenne positioniert. D. h. die beiden Fahrzeugbauteile sind beispielsweise unmittelbar nebeneinander am Fahrzeug angeordnet, wobei die Antenne und/oder der Antennenverstärker sowie die elektrisch leitfähige Lackierung in benachbarten Bereichen der beiden Fahrzeugbauteile angeordnet oder ausgebildet sind. Weist das erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil sowohl die Antenne als auch die elektrisch leitfähige Lackierung und gegebenenfalls ebenso den Antennenverstärker auf, so ist die elektrisch leitfähige Lackierung beispielsweise in einem der Antenne benachbarten Bereich des ersten elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteils angeordnet oder die Antenne ist auf einer der elektrisch leitfähigen Lackierung gegenüber liegenden Seite des ersten elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteils oder im ersten elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteil angeordnet. Der Antennenverstärker ist in diesem Fall beispielsweise auf oder nahe an der elektrisch leitfähigen Lackierung angeordnet. Dies kann ebenfalls auf einer der elektrisch leitfähigen Lackierung gegenüberliegenden Seite des ersten elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteils sein. Der Antennenverstärker ist in jedem Fall mit der elektrisch leitfähigen Lackierung, wenn sie die elektrische Masse für den Antennenverstärker bildet, galvanisch oder kapazitiv verbunden. Bei größeren Entfernungen kann dies beispielsweise auch mittels einer Kabelverbindung von der elektrisch leitfähigen Lackierung zum Antennenverstärker realisiert sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist/sind das erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil und/oder das zumindest eine weitere elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil aus Kunststoff ausgebildet. Derartige Kunststoffkomponenten ermöglichen eine erhebliche Gewichtsreduktion und dadurch eine erhebliche Reduktion eines Kraftstoffverbrauchs und eines Schadstoffausstoßes des Fahrzeugs.
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Vorzugsweise ist/sind das erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil und/oder das zumindest eine weitere elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil aus einem Faserverbundkunststoff ausgebildet, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärkten und/oder glasfaserverstärkten Kunststoff. Derartige Faserverbundkunststoffe ermöglichen die oben erwähnte Gewichtsreduktion mit den daraus resultierenden Vorteilen. Zugleich weisen diese Faserverbundkunststoffe eine erhebliche Steifigkeit und Festigkeit auf, so dass sie sehr gut als Fahrzeugbauteile geeignet sind, sowohl als tragende Fahrzeugbauteile beispielsweise einer Fahrzeugkarosserie als auch als Anbauteile, wie beispielsweise Türen und Klappen des Fahrzeugs. Des Weiteren ist mit derartigen Faserverbundkunststoffen, insbesondere mit kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen in Form des so genannten Sichtcarbons, eine ästhetisch vorteilhafte optische Wirkung des Fahrzeugbauteils und dadurch des Fahrzeugs zu erzielen.
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Zweckmäßigerweise ist/sind das erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil und/oder das zumindest eine weitere elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil ein Flächenbauteil des Fahrzeugs, insbesondere ein Dach, eine Heckklappe oder eine Frontklappe. Dies ermöglicht das großflächige Aufbringen der elektrisch leitfähigen Lackierung, so dass dadurch eine ausreichende elektrische Masse für den Antennenverstärker und/oder ein ausreichendes Gegengewicht für die Antenne erreicht ist. Zudem ist eine derartige großflächige Ausbildung, wie bereits erwähnt, erforderlich für tiefe Sende- und/oder Empfangsfrequenzbereiche der Antenne. Des Weiteren ist dadurch eine gute Ankopplung der Antenne ermöglicht, welche üblicherweise an derartigen Fahrzeugbauteilen oder in deren Nähe am Fahrzeug angeordnet ist, beispielsweise in einer Frontscheibe, einer Heckscheibe oder einer Seitenscheibe des Fahrzeugs.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist/sind das erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil und/oder das zumindest eine weitere elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil zumindest bereichsweise aus Glas ausgebildet. Dies bietet sich insbesondere zur Anordnung der Antenne an oder in dem Fahrzeugbauteil an. Derartige Scheibenantennen sind bereits vielfach in Fahrzeugen eingesetzt. D. h. in diesem Fall ist/sind das erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil und/oder das zumindest eine weitere elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil zum Beispiel eine Fensterscheibe des Fahrzeugs, beispielsweise eine Frontscheibe, eine Heckscheibe, eine Seitenscheibe oder eine Scheibe eines Dachfensters des Fahrzeugs. Vorteilhafterweise ist das erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil zumindest bereichsweise aus Glas ausgebildet und das zweite elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil ist aus Kunststoff ausgebildet oder umgekehrt.
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Insbesondere wenn das erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil ein derartiges Fenster des Fahrzeugs ist, in oder an welchem die Antenne angeordnet ist, und das weitere elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil ist ein angrenzendes Fahrzeugbauteil, so ist erst durch die elektrisch leitfähige Lackierung das Gegengewicht für die Antenne und/oder die elektrische Masse für den Antennenverstärker ermöglicht. D. h. erst durch diese elektrisch leitfähige Lackierung ist die Verwendung elektrisch isolierender Fahrzeugbauteile und die gleichzeitige Verwendung derartiger Antennen in Fahrzeugen, insbesondere in Fenstern der Fahrzeuge ermöglicht. Durch die Ausbildung an die Fenster angrenzender Fahrzeugbauteile ist zudem die Antenne sehr nahe an einem Rand der Scheibe anzuordnen. Dies ist bei aus Metall ausgebildeten angrenzenden Fahrzeugteilen nicht möglich, da in diesem Fall die Antenne durch das Metall elektromagnetisch abgeschirmt wird. Durch den Kunststoff des elektrisch isolierend ausgebildeten Fahrzeugbauteils wird die Antenne nicht elektromagnetisch abgeschirmt, d. h. eine Antennenfunktion ist nicht gestört. Durch dieses Anordnen der Antenne an einem Scheibenrand ist eine optische Beeinträchtigung einer Durchsicht durch die Scheibe und eines ästhetischen Eindrucks der Scheibe erheblich reduziert. Des Weiteren ist dadurch ein so genannter Schwarzdruck zu reduzieren. Auf diese Weise werden derartige Komponenten, beispielsweise Antennenkomponenten, in der Scheibe durch eine dunkle Einfärbung verdeckt. Dieser Schwarzdruck beeinträchtigt jedoch die Durchsicht durch die Scheibe sowie den optischen Eindruck der Scheibe. Durch das ermöglichte Verlegen der Antenne im Randbereich der Scheibe ist dieser Schwarzdruck auf diesen Randbereich der Scheibe zu beschränken.
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Zweckmäßigerweise ist die elektrisch leitfähige Lackierung galvanisch oder kapazitiv mit einer elektrischen Massestruktur des Fahrzeugs verbunden. Diese Massestruktur ist durch metallische Fahrzeugbauteile gebildet, üblicherweise durch metallische Karosseriebauteile. Durch diese galvanische, d. h. direkt elektrisch leitend kontaktierte Verbindung oder die kapazitive Kopplung der elektrisch leitfähigen Lackierung mit der Massestruktur des Fahrzeugs ist eine optimierte elektrische Masseversorgung sichergestellt.
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Die Antenne ist in einer vorteilhaften Ausführungsform durch einen elektrisch leitfähigen Bereich im ersten elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteil aus Kunststoff ausgebildet. Dies ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Antenne, wobei die Antenne im ersten elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteil verborgen ist, d. h. sie ist von außen nicht sichtbar, so dass ein optischer Gesamteindruck des Fahrzeugs nicht durch die Antenne beeinträchtigt ist.
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Vorzugsweise weist der elektrisch leitfähige Bereich elektrisch leitfähig miteinander verbundene Kohlenstofffasern und/oder Metallfasern auf. Diese elektrisch leitfähigen Fasern sind beispielsweise durch textile Verarbeitungsverfahren wie Nähen, Stricken, Weben, oder durch nichttextile Verarbeitungsverfahren miteinander und mit anderen, nicht leitfähigen Fasern, beispielsweise Glasfasern, zu verbinden, so dass auf diese Weise das erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil auszubilden ist, welches den elektrisch leitfähigen Bereich aufweist.
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Zweckmäßigerweise ist das erste elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil aus Kunststoff aus einer Mehrzahl von Schichten gebildet. Dabei kann der elektrisch leitfähige Bereich sich über alle oder mehrere der Schichten bereichsweise oder vollständig erstrecken oder sich beispielsweise lediglich über eine der Schichten bereichsweise oder vollständig erstrecken. Ist der elektrisch leitfähige Bereich lediglich als eine Schicht oder als ein Teilbereich einer der Schichten ausgebildet, so kann der elektrisch leitfähige Bereich beispielsweise in einer äußeren oder in einer inneren Schicht ausgebildet sein. Äußere Schichten sind besonders einfach galvanisch elektrisch leitfähig zu kontaktieren. Innere Schichten sind gegebenenfalls kapazitiv zu kontaktieren, um Signale von der Antenne oder zur Antenne weiterzuleiten. Durch den Schichtaufbau des ersten elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteils ist insbesondere eine erforderliche Dicke sowie Festigkeit und Steifigkeit des Fahrzeugbauteils zu erzeugen. Ein derartiges erstes elektrisch isolierendes Fahrzeugbauteil kann beispielsweise ein Dachfenster, eine Dachbeplankung, eine Außenhautbeplankung, eine Tür oder eine Klappe des Fahrzeugs sein, beispielsweise eine Heck- oder Frontklappe des Fahrzeugs.
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Alternativ oder zusätzlich zu der elektrisch leitfähigen Lackierung ist die elektrische Masse für den Antennenverstärker und/oder das Gegengewicht für die Antenne beispielsweise auch durch einen Einsatz spezieller elektrisch leitfähiger Harze, d. h. Kunststoffe, bei einer Verbundwerkstoffherstellung des ersten und/oder des weiteren elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteils zu erreichen, um auf diese Weise eine elektrische Leitfähigkeit des ersten und/oder des weiteren elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteils oder zumindest eines Bereichs des ersten und/oder des weiteren elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteils zu ermöglichen. Dazu sind dem bei der Herstellung verwendeten Kunststoff, beispielsweise dem Kunstharz, zum Beispiel elektrisch leitfähige Partikel beizumengen. Alternativ oder zusätzlich ist dies auch durch das Einweben von niederohmigen, d. h. gut elektrisch leitfähigen Fasern oder Drähten zu erreichen, analog zu der oben beschriebenen Ausbildung der Antenne im Faserverbundkunststoff. In diesem Fall wird auf diese Weise ein elektrisch leitfähiger Bereich ausgebildet, welcher dann nicht als Antenne, sondern als Gegengewicht für die Antenne und/oder elektrische Masse für den Antennenverstärker genutzt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Antennenanordnung.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einer Antennenanordnung 2. Die Antennenanordnung 2 umfasst eine Antenne 3 und einen Antennenverstärker 4. Die Antenne 3 ist in dem dargestellten Beispiel in einem als Heckscheibe des Fahrzeugs 1 ausgebildeten ersten elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteil 5 integriert. Dabei ist die Antenne 3 beispielsweise zwischen zwei Glasschichten der Heckscheibe in Form eines Metalldrahtes oder einer Metallbahn eingelegt. Der Antennenverstärker 4 ist beispielsweise ebenfalls in oder an der Heckscheibe oder, wie in dem dargestellten Beispiel, in einem an die Heckscheibe angrenzenden Bereich des Fahrzeugs 1 angeordnet, in diesem Beispiel an einem weiteren elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteil 6, welches als Dach des Fahrzeugs 1 ausgebildet ist. Dieses Dach ist zweckmäßigerweise aus Kunststoff ausgebildet, beispielsweise aus einem Faserverbundkunststoff, zum Beispiel aus einem kohlenstofffaserverstärkten oder glasfaserverstärkten Kunststoff. Durch die Ausbildung derartiger Fahrzeugkomponenten aus Kunststoff ist eine erhebliche Gewichtsreduktion des Fahrzeugs 1 und daraus resultierend eine erhebliche Reduktion eines Kraftstoffverbrauchs und eines Schadstoffausstoßes des Fahrzeugs 1 zu erzielen.
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Die Antenne 3 des Fahrzeugs 1 benötigt jedoch für eine ordnungsgemäße Funktion ein so genanntes Gegengewicht, auch als Gegenpol bezeichnet, in Form eines elektrisch leitfähigen Bereichs. Dieser Bereich sollte zudem, insbesondere für tiefe Sende- und/oder Empfangsfrequenzbereiche der Antenne 3, eine relativ große flächige Ausdehnung aufweisen. Zudem ist für die Antenne 3, genauer gesagt für deren Antennenverstärker 4, eine elektrische Masseanbindung erforderlich. Diese Funktion der elektrischen Masse für den Antennenverstärker 4 und des Gegengewichts für die Antenne 3 wird bei Fahrzeugen nach dem Stand der Technik, welche eine Metallkarosserie aufweisen, von einem metallischen Fahrzeugdach ausgeübt und kann daher von dem als Dach des hier dargestellten Fahrzeugs 1 ausgebildeten weiteren elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteil 6 selbst nicht übernommen werden.
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Daher weist dieses weitere elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil 6 zumindest bereichsweise eine elektrisch leitfähige Lackierung 7 auf. Diese elektrisch leitfähige Lackierung 7 ist mit dem Antennenverstärker 4 der Antenne 3 galvanisch oder kapazitiv gekoppelt, wobei die elektrisch leitfähige Lackierung 7 die elektrische Masse für den Antennenverstärker 4 und das Gegengewicht der Antenne 3 bildet. Auf diese Weise ist auch bei einer derartigen elektrisch isolierenden Ausbildung des Dachs des Fahrzeugs 1 eine ordnungsgemäße Antennenfunktion sichergestellt. Die elektrisch leitfähige Lackierung 7 ist an einer Innenseite des als Dach des Fahrzeugs 1 ausgebildeten weiteren elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteils 6 angeordnet, welche bei einem fertiggestellten Fahrzeug 1 durch einen so genannten Dachhimmel des Fahrzeugs 1, d. h. durch eine Verkleidung der einem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite des Dachs des Fahrzeugs 1 verdeckt ist, so dass eine ästhetische Beeinträchtigung des Fahrzeugs 1 durch die elektrisch leitfähige Lackierung 7 vermieden ist.
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Durch das Aufbringen der elektrisch leitfähigen Lackierung 7 auf das großflächig ausgebildete weitere elektrisch isolierende Fahrzeugbauteil 6 ist ein großflächiges Ausbilden der elektrischen Masse und/oder des Gegengewichts möglich. Dies ist erforderlich für tiefe Sende- und/oder Empfangsfrequenzbereiche der Antenne 3. Bei einem nur bereichsweisen, d. h. nur partiellen Aufbringen der elektrisch leitfähigen Lackierung 7 sind des Weiteren auch Aussparungen für eine elektromagnetische Durchlässigkeit des weiteren elektrisch isolierenden Fahrzeugbauteils 6 möglich, d. h. eine Durchlässigkeit für hochfrequente elektromagnetische Strahlung in einen Innenraum des Fahrzeugs 1 hinein und/oder aus diesem heraus. Dadurch sind beispielsweise zusätzliche Antennenfunktionen, Sensorfunktionen oder weitere spezielle Funktionen beispielsweise für Telefonanwendungen möglich, da der Innenraum des Fahrzeugs 1 dann nicht von elektromagnetischer Strahlung abgeschirmt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011105377 A1 [0002]
