DE10225584A1

DE10225584A1 - Verfahren zur Herstellung einer Einbau-Antenne und Einbau-Antenne zum Beispiel für einen Türgriff eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE10225584A1
Application number: DE2002125584
Authority: DE
Inventors: Klaus Schneider; Rainer Kuebel; Frank Patzer
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2003-12-18

Abstract

Einbau-Antennen, die als Sende- und/oder Empfangsantennen für funkgestützte, schlüssellose Zugangssysteme zu Kraftfahrzeugen dienen, werden in den Türgriffen eines Fahrzeuges eingebaut. Bekannte Einbau-Antennen weisen Spulen mit Ferritkernen auf. Derartige Ferritkerne können nicht an jede Form eines Türgriffes angepasst werden und sind wegen ihrer Sprödigkeit bei Stoßbelastung störanfällig. Bekannt ist weiterhin eine Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes für therapeutische Zwecke, deren Spulenkern als mit magnetischem Pulver gefüllter elastischer Schlauch ausgebildet ist. Stoßbelastung kann bei dieser Spule zur Veränderung der Kennzahl der Spule und damit zu Störungen führen. Es soll ein Herstellungsverfahren und eine Einbau-Antenne entwickelt werden, wobei die Einbau-Antenne eine gebogene Form aufweisen kann und bei Stoßbelastung ihre Funktionsfähigkeit beibehält. DOLLAR A Bei einer erfindungsgemäßen Einbau-Antenne umfasst der Spulenkern einen entsprechend den Einbauerfordernissen geformten, starren Hohlkörper aus Kunststoff, wobei der Hohlkörper vollständig mit magnetischem Pulver gefüllt ist und eine mit einem Verschluss versehene Befüllöffnung aufweist. Bei der Herstellung der Einbau-Antenne wird während des Befüllens des Hohlkörpers mit magnetischem Pulver die Induktivität der Spule gemessen. Eine solche Einbau-Antenne kann entsprechend der Einbauerfordernisse geformt sein und ist gegen Stoßbelastung resistent.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Einbau-Antenne, zum Beispiel für einen Türgriff eines Fahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einbau-Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Einbau-Antennen, die als Sende- und/oder Empfangsantennen für funkgestützte, schlüssellose Zugangssysteme zu Kraftfahrzeugen dienen, werden beispielsweise in den Türgriff des Fahrzeuges eingebaut.
Eine solche gattungsgemäße Einbau-Antenne ist aus der DE 101 07 319 A1 bekannt. Sie weist eine Spule mit einem als dünnen rechteckigen oder runden, prismenförmigen Ferritkern ausgebildeten Spulenkern auf, um den Wicklungen der Spule orthogonal zur Längsrichtung des Ferritkerns gewickelt sind. Eine derartige Einbau-Antenne mit einem prismenförmigen; d. h. geraden Ferritkern ist jedoch nicht in gebogene Türgriffe einsetzbar, wenn ein bestimmter Krümmungsradius des Türgriffs unterschritten wird. Ein weiterer Nachteil eines durch Sinterung von Ferrit- Pulver hergestellten Ferritkernes ist seine Sprödigkeit. Es besteht die Gefahr, dass der spröde Ferritkern durch Stoßbelastung, wie zum Beispiel durch Zuschlagen der Tür, bricht, wodurch die Funktionsfähigkeit der eingebauten Antenne und damit des Zugangssystems zu dem Kraftfahrzeug beeinträchtigt werden kann.
Aus der DE 197 47 608 A1 ist eine Spule (Spulenkörper) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes für den Einsatz im therapeutischen Bereich mit einem Spulenkern und mit mindestens einer den Spulenkern umgebenden Wicklung bekannt, die für den jeweiligen therapeutischen Einsatz entsprechend verformbar bzw. an eine bestimmte jeweilige Form flexibel anpassbar ist. Dazu ist der Spulenkern durch einen elastischen Schlauch gebildet, in den magnetisierbares oder magnetisches Pulver einbringbar ist. Bei einer Spule, deren Spulenkern als mit magnetischem Pulver gefüllter elastischer Schlauch ausgebildet ist, kann sich aufgrund der leichten Verformbarkeit des Schlauches durch geringe Stoßbelastung die Form der Windungen der Spule und/oder die Anordnung des magnetischen Pulvers und damit die Induktivität der Spule verändern. Diese Spule ist daher zum Einsatz in einer Einbau-Antenne für ein funkgesteuertes, schlüsselloses Zugangssystem eines Kraftfahrzeuges nicht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Einbau-Antenne, zum Beispiel für einen Türgriff eines Fahrzeuges, gemäß dem Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Einbau-Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 zu entwickeln, wobei die Einbau-Antenne eine gebogene Form aufweisen kann und bei Stoßbelastung ihre Funktionsfähigkeit beibehält.
Die Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.
Erfindungsgemäß werden zunächst an einem Hohlkörper aus Kunststoff die Wicklungen der Spule angebracht. Der Hohlkörper hat als Teil des Spulenkerns eine längliche Form, wobei die Wicklungen zum Beispiel senkrecht zu seiner Mittelachse verlaufen. Dieser Hohlkörper ist entsprechend den Einbauerfodernissen, zum Beispiel für einen gebogenen Türgriff gebogen, geformt und starr, d. h. formstabil, ausgebildet. Er kann aus bekannten, harten Kunststoffen, zum Beispiel aus Duroplasten oder harten Thermoplasten, hergestellt sein. Es sind auch andere Materialien als Kunststoff einsetzbar. Wesentlich ist, dass das Material für den Hohlkörper formstabil und elektrisch nichtleitend ist.
Anschließend wird der Hohlkörper durch eine sich bevorzugt an einem seiner Enden befindliche Befüllöffnung mit magnetischem Pulver gefüllt. Das magnetische Pulver soll eine hohe Permeabilität aufweisen. Bevorzugt werden pulverförmige Ferrite eingesetzt.
Während des Befüllens wird die mit der Füllhöhe steigende Induktivität der Spule, die einen Spulenkern mit einem Hohlkörper und magnetischem Pulver und Wicklungen aufweist, gemessen. Dies kann über die Bestimmung zum Beispiel der der Impedanz Z oder der Güte Q, d. h. dem Verhältnis von Scheinwiderstand zu Wirkwiderstand, der Spule erfolgen.
Nach dem Befüllen wird die Befüllöffnung derart mit einem Verschluss versehen, dass der Hohlkörper vollständig mit magnetischem Pulver gefüllt ist. Der Verschluss kann einen Stopfen aufweisen, der in den Hohlkörper eingepresst oder eingeklebt wird. Der Stopfen kann bei einem Hohlkörper aus Kunststoff auch mit diesem z. B. durch Laser- oder Ultraschallschweißen verschweißt werden. Als weitere Alternative kann der Verschluss durch in den Hohlkörper gebrachtes, aushärtbares Vergießmaterial, zum Beispiel Zweikomponentenkleber, gebildet werden. Bei einer weiteren Ausbildung des Verschlusses wird das die Befüllöffnung aufweisende Ende des Hohlkörpers aus Kunststoff zusammengepresst und verschweißt.
Wesentlich ist, dass beim Anbringen des Verschlusses ggf. vorhandener Raum oberhalb der Füllung aus magnetischem Pulver vollständig durch den Verschluss, zum Beispiel durch einen Stopfen, ausgefüllt ist. Jeglicher Einschluss von Luft im Hohlkörper soll vermieden werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die durch das Befüllen erzielte Induktivität der Spule auch bei Stoßbelastung erhalten bleibt.
Eine derart hergestellte Einbau-Antenne kann bei entsprechender Form des Hohlkörpers so stark gebogen sein, dass sie in einem gebogenen Türgriff angeordnet werden kann. Sie ist gegen Stoßbelastung resistent, weil das ohne Hohlräume im starren Hohlkörper eingeschlossene magnetische Pulver seine Lage beibehält.
Besonderer Vorteil dieses Herstellungsverfahrens ist, dass bereits während der Herstellung die Kenngröße der Einbau-Antenne, zum Beispiel als Induktivität der Spule, ermittelt wird. Damit wird ein Fertigungsschritt eingespart.
Alternativ kann bereits während der Herstellung, d. h. vor dem Befüllen, in den Spulenkreis der Einbau-Antenne ein Kondensator geschaltet werden und während des Befüllens die Induktivität der Spule über die Resonanzfrequenz f₀ des Schwingkreises aus Spule und Kondensator bestimmt werden. In diesem Beispiel wird während der Herstellung die Kenngröße des später eingesetzten Schwingkreises aus Einbau-Antenne und Kondensator ermittelt.
Gemäß Anspruch 2 kann die gemessene Induktivität der Spule mit einer vorgegebenen Soll-Permeabilität verglichen werden und das Befüllen des Hohlkörpers mit magnetischem Pulver beendet werden, wenn die Soll-Induktivität erreicht ist. Damit kann die durch die Soll-Induktivität vorgegebene Induktivität der Spule genau eingestellt werden. Sonst übliche Fertigungstoleranzen können bei diesem Verfahren reduziert werden.
Zur Verringerung der Veränderung der Induktivität der Spule im Betrieb der Einbau- Antenne unter Stoßbelastung kann das magnetische Pulver im Hohlkörper verdichtet werden. Dies kann gemäß Anspruch 3 während des Befüllens, zum Beispiel durch Rütteln des Hohlkörpers, oder gemäß Anspruch 4 nach dem Befüllen, z. B. durch Stempeldruck, erfolgen. Im Fall des Verdichtens nach dem Befüllen ist es von Vorteil, gemäß Anspruch 5 die Induktivität weiter zu messen und bei Änderungen magnetisches Pulver nachzufüllen, bis die Soll-Permeabilität erzielt ist. Ggf. kann das magnetische Pulver nachverdichtet werden.
Eine Einbau-Antenne gemäß Anspruch 6 kann zum Beispiel entsprechend einem Verfahren nach Anspruch 1 und eine Einbau-Antenne gemäß Anspruch 7 zum Beispiel entsprechend einem Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 hergestellt sein. Eine Einbau-Antenne gemäß Anspruch 6 kann, wie bereits dargestellt, gemäß der Einbauerfordernisse geformt sein und ist gegen Stoßbelastung resistent. Erfindungsgemäße Einbau-Antennen können als Sende- und Empfangsantennen zum Beispiel bei Frequenzen von 20 bis 150 kHz eingesetzt werden. Ihre Induktivität kann 50 bis 3000 µH betragen.
Der Einsatz von verdichtetem magnetischen Pulver gemäß Anspruch 7 erhöht die Resistenz der Einbau-Antenne gegen Stoßbelastung.
Durch mindestens eine Vertiefung im Bereich der Wicklungen des Hohlkörpers gemäß Anspruch 9 können die Wicklungen der Spule arretiert werden. Die Vertiefungen können auch so gestaltet sein, dass sie die Wicklungen vollständig aufnehmen, wodurch der Einbau der Einbau-Antenne zum Beispiel in einen Türgriff ohne zusätzliche Abdeckung der Wicklungen möglich ist.
Der Hohlkörper und/oder sein Verschluss kann gemäß Anspruch 10 Einbauelemente aufweisen, zum Beispiel Rastelemente zum Einrasten der Einbau- Antenne in einen Türgriff, oder Funktionselemente, zum Beispiel am Verschluss vorgesehene Stifte zum Anschluss der Spule oder ein am Verschluss angebrachtes Scharnier.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Beispiels einer Einbau-Antenne mit Einbauelementen weiter erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Einbau-Antenne mit einem Teilschnitt parallel zu ihrer Mittelachse, Fig. 2 eine Ansicht von unten, Fig. 3 eine Ansicht von der Seite und Fig. 4 eine Ansicht von oben. In Fig. 5 ist das Prinzip eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Einbau-Antenne dargestellt.
Eine erfindungsgemäße Einbau-Antenne weist eine Spule mit einem Spulenkern auf, der durch einen mit magnetischem Pulver 1 gefüllten Hohlkörper 2 gebildet ist, und mit Wicklungen 3, von denen nur einige in der Zeichnung angedeutet sind. Der Hohlkörper 2 hat die Form eines länglichen, leicht gebogenem quaderähnlichen Gebildes mit einer durch einen Verschluss 4 verschlossenen Befüllöffnung 5 an seinem einen Ende und einer Stirnwand 6 an seinem anderen Ende. Er weist entlang seiner Längserstreckung im mittleren Bereich eine Vertiefung 7 auf, die senkrecht zur ebenfalls leicht gekrümmten Mittelachse umläuft und die durch stufenförmige Aussparungen 8 in seinen Seitenwänden 9 gebildet ist. Die Wicklungen 3 sind innerhalb der Vertiefung 8 angeordnet, d. h. die Dicke der in diesem Beispiel in einer Lage angeordneten Wicklungen 3 ist kleiner oder gleich der Tiefe der Vertiefung 7. Die Wicklungen 3 erstrecken sich parallel zur Mittelachse über die gesamte Vertiefung 7.
Der Verschluss 4 weist einen Kopfteil 10 mit einem Stopfen 11 auf, der in das Innere des mit magnetischen Pulver 1 gefüllten Hohlkörpers 2 ragt. Der Stopfen 11 ist mit den Enden der Seitenwände 9 verklebt.
Das Aufnahmevolumen des Hohlkörpers 2 ist etwas größer ausgebildet als es zur Aufnahme der für die Soll-Induktivität notwendigen Menge an magnetischem Pulver 1 notwendig ist. Das nicht durch das magnetische Pulver 1 ausgefüllte restliche Aufnahmevolumen wird durch den Stopfen 11 ausgefüllt, d. h. der verbleibende Innenraum des Hohlkörpers 2 ist vollständig durch das magnetische Pulver 1 ausgefüllt. Das magnetische Pulver 1 ist verdichtet und besteht aus pulverförmigen Ferriten.
Der Querschnitt des in etwa zylindrischen Kopfteiles 10 schließt mit dem Querschnitt durch die Seitenwände 9 des Hohlkörpers 2 ab. An das Kopfteil 10 schließen sich Einbauelemente, und zwar ein Anschlag 12 und ein Scharnier 13 für den Türgriff sowie eine Halterung 14 für zwei Kontaktstifte 15, 16 an. Der Anschlag 12, das Scharnier 13 und die Halterung 14 erstrecken sich über die Breite der breiteren Seitenwände 9, wobei die Halterung 14 in Verlängerung des zylindrischen Kopfteils 10 ausgebildet ist, und wobei der Anschlag 12 sich auf einer der Seiten, zum Beispiel der des inneren Krümmungsradius, befindet. Das Scharnier 13 schließt sich an die Halterung 14 und den Anschlag 12 an und ragt u-förmig vor den Hohlkörper 2.
Die Stifte 15, 16 verlaufen senkrecht zur Mittelachse und ragen auf der Seite des Anschlages 12 in eine in der Halterung 14 gebildete Steckeröffnung 17 und auf der gegenüberliegenden Seite in eine sich über die Breite der breiteren Seitenwände 9 verlaufende v-förmige Vertiefung 18 der Halterung 14. Ausgehend von dieser Vertiefung 18 befinden sich in der Halterung 14 und in der anschließenden Seitenwand 9 zwei mit den Kontaktstiften 15, 16 fluchtende, parallel zur Mittelachse verlaufende nutförmige Vertiefungen 19, 20, die in der Vertiefung 7 münden. In diesen liegen mit den Kontaktstiften 15, 16 zum Beispiel durch Löten verbundene Zuleitungen 21, 22 zu den Wicklungen 3. Der Verschluss 4 mit dem Stopfen 11, der Anschlag 12, das Scharnier 13 und die Halterung 14 kann durch ein Kunststoff- Spritzgussteil gebildet sein.
Zur Herstellung der Einbau-Antenne werden zunächst die Wicklungen 3 in der Vertiefung 7 auf den Hohlkörper 2 aufgebracht, die Zuleitungen 21 und 22 durch die Vertiefungen 19 und 20 verlegt und über eine Leitung 23 an ein Messgerät 24 angeschlossen, mit dem die Induktivität L der Spule bestimmt wird. Dieses Meßgerät 24 ist zum Beispiel mit einer Rechnereinheit versehen. Der Hohlkörper 2 ist über zwei Halteelemente 25 an einem Gestell 26 befestigt. Über der Befüllöffnung 5 befindet sich ein Pulverbehälter 27 mit magnetischem Pulver 1.
Nach dem Anschluss der Leitung 23 an das Messgerät 24 wird der Hohlkörper 2 mit magnetischem Pulver 1 aus dem Pulverbehälter 27 befüllt (dargestellt durch einen Pfeil in Fig. 5). In der Rechnereinheit des Messgerätes 24 wird die gemessene Induktivität L mit einer Soll-Induktivität verglichen. Sobald die Soll-Induktivität erreicht ist, wird der Füllvorgang beendet.
Die Befüllöffnung 5 wird mit dem Verschluss 4 versehen, wobei ihr Stopfen 11 durch die Befüllöffnung 5 fest in das Innere des Hohlkörpers 2 gedrückt und verklebt wird. Schließlich werden die Zuleitungen 21 und 22 mit den Kontaktstiften 15, 16 verlötet.
Alternativ kann das Gestell 26 an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Rüttelvorrichtung angeschlossen sein. Während des Befüllen des Hohlkörpers 2 mit magnetischem Pulver 1 wird die Rüttelvorrichtung in Betrieb gesetzt und der am Gestell 26 befestigte Hohlkörper 2 gerüttelt. Dadurch wird das magnetische Pulver 1 im Hohlkörper 2 verdichtet.
Bei einer weiteren Alternative ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Stempelvorrichtung vorgesehen, die z. B. über die Befüllöffnung 5 geschwenkt werden kann. Nach dem Befüllen wird das magnetische Pulver 1 mittels eines ausfahrenden Stempels der Stempelvorrichtung zusammengedrückt und dadurch verdichtet. Falls sich die weiterhin gemessene Induktivität der Spule dadurch verringert hat, wird magnetisches Pulver 1 bis zum Erreichen der Soll-Induktivität nachgefüllt und mit dem Stempel nachverdichtet. Bezugszeichenliste 1 magnetisches Pulver
2 Hohlkörper
3 Wicklungen
4 Verschluss
5 Befüllöffnung
6 Stirnfläche
7 Vertiefung
8 Aussparung
9 Seitenwand
10 Kopfteil
11 Stopfen
12 Anschlag
13 Scharnier
14 Halterung
15 Kontaktstift
16 Kontaktstift
17 Steckeröffnung
18 v-förmige Vertiefung
19 nutförmige Vertiefung
20 nutförmige Vertiefung
21 Zuleitung
22 Zuleitung
23 Leitung
24 Messgerät
25 Halteelement
26 Gestell
27 Pulverbehälter

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Einbau-Antenne, zum Beispiel für einen Türgriff eines Fahrzeuges, bei dem eine Spule durch Anordnen von Wicklungen um einen länglichen Spulenkern mit magnetischem Material hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Wicklungen um einen entsprechend den Einbauerfordernissen geformten, starren Hohlkörper (2) des Spulenkerns aus Kunststoff angeordnet werden, anschließend der Hohlkörper (2) durch seine Befüllöffnung (5) mit das magnetische Material bildendem magnetischen Pulver (1) gefüllt wird, wobei zumindest während des Befüllens direkt oder indirekt die Induktivität der Spule gemessen wird, und schließlich die Befüllöffnung (5) derart mit einem Verschluß (4) versehen wird, dass der Hohlkörper (2) vollständig ausgefüllt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befüllen des Hohlkörpers (2) beendet wird, wenn die gemessene Induktivität der Spule eine vorgegebene Soll-Induktivität erreicht hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Pulver (1) während des Befüllens verdichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Pulver (1) nach dem Befüllen verdichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verdichten die Induktivität der Spule gemessen und magnetisches Pulver (1) nachgefüllt wird, bis die gemessene Induktivität eine Soll-Induktivität erreicht hat.

6. Einbau-Antenne, zum Beispiel für einen Türgriff eines Fahrzeuges, mit einer Spule, mit einem länglichen Spulenkern mit magnetischem Material, um den Wicklungen der Spule angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern einen entsprechend den Einbauerfordernissen geformten, starren Hohlkörper (2) aus Kunststoff umfasst, wobei der Hohlkörper (2) mit das magnetische Material bildendem magnetischen Pulver (1) gefüllt ist, eine mit einem Verschluss (4) versehene Befüllöffnung (5) aufweist und durch das magnetische Pulver (1) und gegebenenfalls durch den Verschluss (4) vollständig ausgefüllt ist.

7. Einbau-Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (2) mit verdichtetem magnetischen Pulver (1) gefüllt ist.

8. Einbau-Antennen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (2) im Bereich der Wicklungen (3) mindestens eine Vertiefung (7) aufweist.

9. Einbau-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (2) Einbauelemente aufweist.