DE102017220732A1 - Kraftfahrzeug mit einem Glasdach und mit einer auf diesem Glasdach aufsitzenden Antennenanordnung - Google Patents
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Abstract
Das Kraftfahrzeug hat ein Glasdach (20), eine auf diesem Glasdach (20) aufsitzende Antennenanordnung (22) und einen metallischen Rahmen (30). Eine Öffnung (28) des Glasdachs (20) befindet sich unterhalb der Antennenanordnung (22) und wird von dieser überdeckt. Der Rahmen (30) befindet sich unter dem Glasdach (20) und bildet einen Dom (32) aus, der in die Öffnung (28) des Glasdachs (20) hineinreicht und mit dem die Antennenanordnung (22) mechanisch verbunden ist. Auf der Unterseite des Glasdachs (20) ist eine der Antennenanordnung (22) zugeordnete Reflexionsfläche (42) angebracht, die eine sich quer zur z-Richtung erstreckende Gitterstruktur aus sich kreuzenden Linien aufweist. Die Linien sind mit einer Metallisierung versehen, die eine Breite von 0, 5 bis 2 mm hat. Die sich kreuzenden Linien begrenzen freie Felder (48), welche nicht metallisiert sind und eine maximale lichte Abmessung von 3 bis 15 mm aufweisen.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem Glasdach und mit einer auf diesem Glasdach aufsitzenden Antennenanordnung. Dabei hat das Glasdach eine Öffnung, die sich unterhalb der Antennenanordnung befindet und von dieser überdeckt wird. Ein metallischer Rahmen befindet sich unter dem Glasdach und trägt dieses.
- In Zukunft werden mehr und mehr Funkverbindungen zwischen einem Kraftfahrzeug und festen Stationen, wie beispielsweise Internet, und anderen Kraftfahrzeugen stattfinden und benötigt werden. Diese Funkverbindungen müssen dabei über einen großen Frequenzbereich realisiert werden können. Der Frequenzbereich liegt typischerweise zwischen 700 bis 2700 MHz. Hinzu kommen der Empfang von Rundfunksignalen zumindest im UKW-Bereich, der sich allgemein von 30 bis 300 MHz erstreckt, eventuell auch bei tieferen Frequenzen, zum Beispiel Mittelwelle und Langwelle.
- Mit einer einzigen Empfangsantenne ist dies in der Regel nicht zu realisieren. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den für Mobilfunk (Handys) und damit zum Beispiel für die Kommunikation von Kraftfahrzeug zu Kraftfahrzeug genutzten o.g. Frequenzbereich von 700 bis 2700 MHz. Hierfür soll eine geeignete Antennenanordnung angegeben werden. Diese kann dann mit einer Zusatzfunktion für andere Frequenzbereiche ausgerüstet werden, also zum Beispiel für einen Empfang von UKW mit einem zusätzlichen Antennenstab.
- Unter Antennenanordnung wird im Folgenden ein Bauteil verstanden, das ein abgeschlossenes Gehäuse in Form von zum Beispiel einer Finne aufweist, andere Formen sind möglich. Dieses Gehäuse befindet sich in der Regel auf dem Dach eines Kraftfahrzeugs und ist daher von außen bei Blick auf das Kraftfahrzeug sichtbar. Die Antennenanordnung wird über ein Anschlusskabel, das durch das Dach des Kraftfahrzeugs geführt ist, elektrisch angeschlossen. Im Gehäuse sind eine Empfangsantenne für den o.g. Frequenzbereich und gegebenenfalls zusätzliche elektronische Baugruppen wie Verstärker und Anpassungsglieder untergebracht. Häufig ist im Gehäuse auch ein GPS Empfänger angeordnet.
- Die Empfangsantenne benötigt eine metallisch leitende Reflexionsfläche. Diese liegt auf Massepotenzial und ist bei einem Glasdach nicht gegeben. Der metallische Rahmen ist einerseits zu weit unterhalb des Glasdachs und andererseits nicht in der ausreichenden Fläche vorhanden. Es besteht daher der Bedarf, eine Reflexionsfläche anzugeben und so auszubilden, dass sie für den o.g. Frequenzbereich von 700 bis 2700 MHz im Zusammenwirken mit der Empfangsantenne einen ausreichenden Gewinn in dB über den Frequenzbereich liefert. Der Gewinn sollte im Vergleich mit einer Groundplane Antenne über den gesamten Frequenzbereich möglichst nicht mehr als 2 dB abfallen. Eine Groundplane Antenne ist aus dem Stand der Technik bekannt, es handelt sich um einen lambda/4 Strahler, der üblicherweise vertikal orientiert ist. Im Gegensatz zu einer Dipolantenne ist die Groundplane Antenne unsymmetrisch aufgebaut. Die zweite Hälfte der Antenne wird durch eine Reflexionsfläche gebildet, sie wird auch als Gegengewicht bezeichnet. Um sie geht es hier in der Erfindung.
- Aus
WO 2010/020327 A1 - Aus
DE 10 2012 111 571 A1 ist ein Massefeld, das eine Reflexionsfläche bildet, bekannt, es ist als netzförmiges Feld aus Metalldrähten erstellt, die in ein Folienmaterial eingeschmolzen sind und als solches in die Scheibe einzulaminieren sind. - Aus der
DE 699 32 930 T2 ist eine Fahrzeugantenne bekannt, die eine Reflexionsfläche hat, die aus einer transparenten, zwischen zwei Glasscheiben laminierten Beschichtung gebildet ist. - Aus der
DE 10 2006 045 514 A1 ist eine transparente Flächenelektrode auf einem Glas bekannt, sie besteht aus einem Gitternetz von elektrisch leitfähigen, sehr feinen Linien mit Knoten und Maschen. - Bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs besteht die Gefahr, dass das Glasdach beschädigt wird und zerbricht. Das Glasdach muss den sogenannten ECE R43 Glasbruchtest erfüllen. Dies bedeutet, dass bei Glasbruch die entstehenden Glasscherben eine gewisse Größe nicht überschreiten dürfen. Wenn man eine Reflexionsfläche am Glasdach anbringt, wird dadurch das Bruchverhalten des Glases beeinflusst. Es muss sichergestellt sein, dass die Reflexionsfläche so ausgeführt ist, dass das Glasdach den genannten Test besteht.
- Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Reflexionsfläche für die Antennenanordnung so auszubilden und anzugeben, dass sie einerseits den genannten Glasbruchtest besteht und andererseits einen ausreichend hohen Gewinn im Frequenzbereich von 700 bis 2700 MHz liefert.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch Kraftfahrzeug mit einem Glasdach, mit einer auf diesem Glasdach aufsitzenden Antennenanordnung, wobei das Glasdach eine Öffnung aufweist, die sich unterhalb der Antennenanordnung befindet und von dieser überdeckt wird, mit einem metallischen Rahmen, der sich unter dem Glasdach befindet und einen Dom ausbildet, der in die Öffnung des Glasdachs hineinreicht und mit dem die Antennenanordnung mechanisch verbunden ist, wobei auf der Unterseite des Glasdachs eine der Antennenanordnung zugeordnete Reflexionsfläche angebracht ist, die eine sich quer zur z-Richtung erstreckende Gitterstruktur aus sich kreuzenden Linien aufweist, wobei die Linien eine Metallisierung aufweisen, die eine Breite von 0,5 bis 2 mm hat, und die sich kreuzenden Linien freie Felder begrenzen, welche nicht metallisiert sind und eine maximale lichte Abmessung von 3 bis 15 mm aufweisen.
- Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht einen sehr vorteilhaften Kompromiss zwischen einer Antenne mit guten Empfangs-und Sendeeigenschaften, also ausreichendem Gewinn, und einer Ausbildung der Reflexionsfläche an einem Glasdach, wobei das Glasdach trotz dieser Reflexionsfläche den Glasbruchtest erfüllt.
- Vorzugsweise sind die freien Felder quadratisch. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung, zum Beispiel im Siebdruckverfahren. Vorzugsweise liegt die Seitenlänge der quadratischen Felder im Bereich von 3 bis 10, insbesondere 4 bis 7 mm. Bei diesen Abmessungen wird der Glasbruchtest erfüllt und ist der Antennengewinn in einem vernünftigen Bereich. Bevorzugt wird der Test erfüllt und liegt der Antennengewinn in einem guten Bereich, wenn die Seitenlänge 5 mm plusminus 20%, insbesondere plusminus 10 % beträgt. Die Metallisierung ist bevorzugt 1 bis 5 µm dick. Diese Dicke ist ausreichend für die elektrische Leitfähigkeit, sie spart Metall, insbesondere Silber. Die Metallisierung kann durch Auftragen einer Metallpaste, insbesondere Silberpaste, erstellt sein. Die Silberpaste wird aufgetragen und anschließend eingebrannt. Vorzugsweise ist die Reflexionsfläche im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer
x -z -Ebene, die durch die Mitte der Antennenanordnung verläuft. Dadurch sind die Empfangskeulen der Antenne im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einerx -z -Ebene, die durch die Antennenanordnung geht. Vorzugsweise ist die Reflexionsfläche eine elektrisch leitende zusammenhängende Fläche. Es ist daher nur eine Kontaktierung erforderlich. Vorzugsweise beträgt die Abmessung der Reflexionsfläche inx -Richtung 10 bis 30 %, vorzugsweise etwa 20 %, der Abmessung iny -Richtung. Vorzugsweise befindet sich die Öffnung des Glasdachs außerhalb der Reflexionsfläche befindet. Dies ermöglicht eine gute Abdichtung. - Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.
- Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden näher erläutert und beschrieben, sie sind nicht einschränkend zu verstehen. Diese Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, die Figuren der Zeichnung zeigen folgendes:
-
1 eine schnittbildliche Darstellung der Antennenanordnung auf dem Glasdach, -
2 eine Untersicht auf das Glasdach mit der Reflexionsfläche in einer ersten Ausführung, -
3 eine Untersicht wie2 für eine zweite Ausführung und -
4 eine Detailansicht der Reflexionsfläche. - Die Erfindung wird anhand eines rechtshändigen, orthogonalen
x ,y ,z Koordinatensystems beschrieben. Diez -Richtung geht lotrecht nach oben. Die x-Richtung ist entgegen der normalen Fahrtrichtung für Geradeausfahrt des hier nicht näher dargestellten, an sich bekannten Fahrzeugs. Diex -Richtung und diey -Richtung liegen in der Fahrebene. - Von dem aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeug ist ein Glasdach
20 gezeigt. Es besteht aus Einscheiben-Sicherheitsglas mit einer Dicke von etwa 3,7 mm.2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für das Glasdach20 , wie es in1 Verwendung findet. Die3 und4 zeigen weitere Ausführungsbeispiele, die unterschiedlichen Glasdächer20 werden für unterschiedliche Fahrzeugtypen eingesetzt. -
1 zeigt eine Antennenanordnung22 in Schnitt bildliche Darstellung, Schnittebene ist einex -z Ebene durch die Mitte der Antennenanordnung22 . Diese hat ein Gehäuse, das die Form einer Finne hat. Nach unten ist das Gehäuse durch eine Abschlussplatte abgeschlossen. An deren Außenrand läuft eine äußere Dichtleiste24 . In1 ist im Wesentlichen das leere Gehäuse dargestellt, es ist ein Antennenstab26 in prinzipieller Darstellung eingezeichnet, der zur Erläuterung dient. In der Regel von einer gedruckten Schaltung ausgebildet. Weitere Bauteile, die das Gehäuse aufnehmen kann, sind nicht dargestellt. Der Antennenstab26 ist mit einer Zuleitung27 verbunden. - Das Gehäuse sitzt auf dem Glasdach
20 auf, dabei kommt die Dichtleiste24 in Kontakt mit dem Glasdach20 und bildet eine erste Abdichtung. - Das Glasdach
20 hat eine Öffnung28 , die sich unterhalb des Gehäuses befindet und von der Abschlussplatte überdeckt wird. Die Öffnung28 befindet sich innerhalb der Dichtleiste24 . Die Zuleitung27 verläuft durch diese Öffnung28 . - Unterhalb des Glasdachs
20 befindet sich ein metallischer Rahmen30 . Er bildet einen Dom32 aus, der in die Öffnung28 hineinragt und dort Kontakt mit dem Gehäuse hat. Dabei ist eine Dichtung34 zwischengefügt, die als eine erste Klebenaht34 ausgebildet ist und die um eine im Dom32 ausgebildete Passöffnung36 als geschlossener Ring herumläuft. - Das Gehäuse hat einen nach unten, in negativer
z -Richtung vorspringenden Ansatz38 , der der Passöffnung36 entsprechend geformt ist und nur in einer einzigen Orientierung in diese hineinpasst. Über eine Spannschraube40 wird das Gehäuse gegenüber dem Rahmen30 verspannt. Dadurch ist die Antennenanordnung22 mit dem metallischen Rahmen30 mechanisch verbunden. - Auf der Unterseite des Glasdachs
20 ist eine der Antennenanordnung22 zugeordnete Reflexionsfläche42 aufgebracht. Sie besteht aus sich kreuzenden Linien, nämlich den ersten Linien44 und den zweiten Linien46 , siehe5 . Sie weisen eine Metallisierung auf, im Ausführungsbeispiel erstellt durch Auftragen von Silber. Die Linien44 ,46 haben eine Breite von etwa 1 mm. Sie begrenzen freie Felder48 , die im Ausführungsbeispiel und auch insgesamt bevorzugt quadratisch ausgebildet sind. Sie können auch 6-eckig sein, entsprechend einer Wabenform. Die Quadrate haben eine Seitenlänge von 5 mm. Die freien Felder48 haben maximale lichte Abmessung in ihrer Diagonalen von etwa 7 mm. Die freien Felder48 sind in den gezeigten Ausführungsbeispielen alle formgleich. Es ist möglich, dass benachbarte freie Felder48 unterschiedliche Form aufweisen. Die Reflexionsfläche42 ist elektrisch leitend zusammenhängend. Sie ist über eine Verbindung49 elektrisch mit dem Rahmen30 verbunden, der auf Massepotenzial liegt. - Die Metallisierung ist so dünn wie möglich, um Silber zu sparen, aber so dick wie nötig, um eine ausreichende Leitfähigkeit zu erhalten. Es hat sich herausgestellt, dass schon Dicke von 0,5 µm genügt. Vorzugsweise liegt die Dicke im Bereich von 1 bis 5 µm.
- In der Praxis hatte sich herausgestellt, dass die gesamte mit Silber belegte Fläche etwa 75 000 mm2 beträgt. Vorzugsweise liegt sie im Bereich von 50.000 bis 100.000 mm2.
- In bevorzugter Ausbildung verlaufen die ersten Linien
44 in einem Winkel von etwa plus 45° zur x-Richtung und verlaufen die zweiten Linien46 in einem Winkel von minus 45° zur x-Richtung. - Wie die die Ausführungsbeispiele nach den
2 und3 zeigen, ist die Reflexionsfläche42 spiegelsymmetrisch zu einerx -z -Ebene, die durch die Mitte der Antennenanordnung22 verläuft. In diesen Figuren ist mit43 die transparente Fläche des Glasdachs30 bezeichnet. - Ebenfalls zeigen die Ausführungsbeispiele, dass sich die Öffnung
28 des Glasdachs20 außerhalb der Reflexionsfläche42 befindet. Dies ermöglicht es, eine Abdichtung zwischen der Öffnung28 und der Reflexionsfläche42 auszubilden. Diese Abdichtung ist, wie die1 bis4 zeigen, durch eine zweite Klebenaht50 erreicht. Durch sie ist der Rahmen30 mit dem Glasdach20 verbunden. Sie läuft ringförmig um. Die transparente Fläche43 befindet sich innerhalb des von der zweiten Klebenaht50 gebildeten Ringes. - Schließlich ist der Rahmen
30 über eine Klebeverbindung52 mit einem Karosserieteil54 der ansonsten nicht weiter dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden. - Das Kraftfahrzeug hat ein Glasdach
20 , eine auf diesem Glasdach20 aufsitzende Antennenanordnung22 und einen metallischen Rahmen30 . Eine Öffnung28 des Glasdachs20 befindet sich unterhalb der Antennenanordnung22 und wird von dieser überdeckt. Der Rahmen30 befindet sich unter dem Glasdach20 und bildet einen Dom32 aus, der in die Öffnung28 des Glasdachs20 hineinreicht und mit dem die Antennenanordnung22 mechanisch verbunden ist. Auf der Unterseite des Glasdachs20 ist eine der Antennenanordnung22 zugeordnete Reflexionsfläche42 angebracht, die eine sich quer zurz -Richtung erstreckende Gitterstruktur aus sich kreuzenden Linien aufweist. Die Linien sind mit einer Metallisierung versehen, die eine Breite von 0, 5 bis 2 mm hat. Die sich kreuzenden Linien begrenzen freie Felder48 , welche nicht metallisiert sind und eine maximale lichte Abmessung von 3 bis 15 mm aufweisen. - Begriffe wie im Wesentlichen, vorzugsweise und dergleichen sowie möglicherweise als ungenau zu verstehende Angaben sind so zu verstehen, dass eine Abweichung um plusminus 5 %, vorzugsweise plusminus 2 % und insbesondere plus minus ein Prozent vom Normalwert möglich ist. Die Anmelderin behält sich vor, beliebige Merkmale und auch Untermerkmale aus den Ansprüchen und/oder beliebige Merkmale und auch Teilmerkmale aus der Beschreibung in beliebiger Art miteinander zu kombinieren, dies auch außerhalb der Merkmale unabhängiger Ansprüche.
- Bezugszeichenliste
-
- 20
- Glasdach
- 22
- Antennenanordnung
- 24
- Dichtleiste
- 26
- Antennenstab
- 27
- Zuleitung
- 28
- Öffnung
- 30
- Rahmen
- 32
- Dom
- 34
- erste Klebenaht
- 36
- Passöffnung
- 38
- Ansatz
- 40
- Spannschraube
- 42
- Reflexionsfläche
- 43
- transparente Fläche
- 44
- 1. Linie
- 46
- 2. Linie
- 48
- freies Feld
- 49
- Verbindung
- 50
- zweite Klebenaht
- 52
- Klebeverbindung
- 54
- Karosserieteil
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2010/020327 A1 [0006]
- DE 102012111571 A1 [0007]
- DE 69932930 T2 [0008]
- DE 102006045514 A1 [0009]
Claims (12)
- Kraftfahrzeug mit einem Glasdach (20), mit einer auf diesem Glasdach (20) aufsitzenden Antennenanordnung (22), wobei das Glasdach (20) eine Öffnung (28) aufweist, die sich unterhalb der Antennenanordnung (22) befindet und von dieser überdeckt wird, mit einem metallischen Rahmen (30), der sich unter dem Glasdach (20) befindet und einen Dom (32) ausbildet, der in die Öffnung (28) des Glasdachs (20) hineinreicht und mit dem die Antennenanordnung (22) mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterseite des Glasdachs (20) eine der Antennenanordnung (22) zugeordnete Reflexionsfläche (42) angebracht ist, die eine sich quer zur z-Richtung erstreckende Gitterstruktur aus sich kreuzenden Linien aufweist, wobei die Linien eine Metallisierung aufweisen, die eine Breite von 0,5 bis 2 mm hat, und die sich kreuzenden Linien freie Felder (48) begrenzen, welche nicht metallisiert sind und eine maximale lichte Abmessung von 3 bis 15 mm aufweisen.
- Kraftfahrzeug nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die freien Felder (48) quadratisch sind. - Kraftfahrzeug nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenlänge der quadratischen Felder im Bereich von 3 bis 10, insbesondere 4 bis 7 mm liegt und vorzugsweise 5 mm beträgt. - Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung maximal 5 µm dick ist, insbesondere maximal 2 µm dick ist.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (42) im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer x-z-Ebene ist, die durch die Mitte der Antennenanordnung (22) verläuft.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (42) elektrisch leitend zusammenhängend ist.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abmessung der Reflexionsfläche (42) in x-Richtung 10 bis 30 %, vorzugsweise etwa 20 %, der Abmessung in y-Richtung beträgt.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnung (28) des Glasdachs (20) außerhalb der Reflexionsfläche (42) befindet.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Reflexionsfläche (42) über zumindest 80 %, vorzugsweise zumindest 90 % der Abmessung des Glasdachs (20) in y-Richtung erstreckt.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Dom (32) eine Passöffnung (36) ausgebildet ist, und dass die Antennenanordnung (22) einen in negativer z-Richtung vorspringenden Ansatz (38) hat, der von der Passöffnung (36) aufgenommen ist.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Dom (32) eine Passöffnung (36) ausgebildet ist, dass außerhalb der Passöffnung (36) und innerhalb der Öffnung (28) eine geschlossen um die Passöffnung (36) umlaufende erste Klebenaht (34) zwischen einem Gehäuse der Antennenanordnung (22) und dem metallischen Rahmen (30) ausgebildet ist.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Rahmen (30) über eine Klebeverbindung (52) mit einem Karosserieteil (54) des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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