DE19962736C2 - Fahrzeugantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine vorzugsweise für Mobilfunk bestimmte Fahrzeugantenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Antennen, wie sie durch sogenannte Scheibenantennen (siehe beispielswei­ se DE 44 43 596 A1) mit in Fahrzeugscheiben integrierten Strahlern bekannt sind, weisen den Nachteil auf, dass sie in unerwünschter Weise sichtbar um Fahrzeug an­ geordnet sind und aufwendige Anschlusseinrichtungen benötigen.

Dies gilt auch für in der Nähe der Karosserieöffnungen von Fahrzeugscheiben ange­ brachte Antennen, wie sie etwa in der EP 899 810 A2 und der EP 821 429 A2 be­ schrieben sind.

Bei einer gemäß der DE 44 03 643 A1 ausgebildeten Antenne ist zwar die Sichtbar­ keit vermieden, dafür jedoch eine zusätzliche und aufwendige Maßnahme zur Karos­ serieverformung (Kehlung, Kalotten) erforderlich.

Die ist auch bei einer aus dem DE-GM 71 27 020 bekannten Fahrzeugantenne der Fall, die zur Aufnahme eines Antennenleiters (in Form einer Zierleiste) eine Karosse­ rienut benötigt. Ist diese für einen Gummiwulst mitbenutzt, so ist zwar der Aufwand geteilt, in beiden Fällen ist jedoch die Ausbildung der Antennenstruktur zwangsläufig an den Verlauf der Nut gebunden und damit nicht den Erfordernissen für optimale elektrische Eigenschaften der Antenne anpassbar.

Weiterhin sind nicht sichtbare Fahrzeugantennen auch von sogenannten Stoßfänger­ antennen bekannt. Beispielsweise ist in der DE 41 16 232 A1 eine in einem nicht leitenden Fahrzeug-Stoßfänger integrierte Antenne beschrieben, die dadurch zwar nicht sichtbar, aber im Crash-Fall stark gefährdet ist. Dies trifft insbesondere für die Ausbildung mit zwei durch eine Leitung und ggf einem Leitungskoppler miteinander verbundenen, in den Eckbereichen des Stoßfängers angeordneten Sonden zu, weil dabei schon durch Unterbrechung der Verbindungsleitung die Antenne nicht mehr funktionsfähig ist.

Außerdem steht der erforderliche Mindestabstand der Strahler von der als Reflektor dienenden metallischen Karosserie in modernen Fahrzeugen immer seltener zur Ver­ fügung, weil die Stoßfänger aus Design- und Sicherheitsgründen nicht mehr ausge­ stellt, sondern dicht an der Karosserie angeordnet werden. Der gegenseitige Abstand ist dabei teilweise kleiner als 20 mm, wodurch sich in den für Mobilfunk vorgesehe­ nen Frequenzbereichen eine zu starke kapazitive Kopplung ergibt, die praktisch einen Kurzschluss der Antenne bewirkt.

Bei einer aus der DE 198 30 811 A1 bekannten Fahrzeugantenne ist ein derartig ge­ ringer Abstand auch wegen des an der Innenseite des Stoßfängers angeordneten Ra­ dargehäuses nicht möglich.

Die bekannten Stoßfängerantennen sind damit in ihrem Anwendungsbereich stark eingeschränkt. Überdies wird zur Einführung der Anschlussleitung in das Innere der Karosserie in dieser eine zusätzliche spritzwasserdichte Öffnung benötigt und da­ durch der Herstellungs- und Montageaufwand erhöht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugantenne der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf möglichst einfache und kostengünstige Weise nicht sichtbar angeordnet, unkompliziert anschließbar sowie in ihrem Aufbau nicht durch das sie aufnehmende Teil eingeschränkt ist und dabei eine geringe Gefährdung gegen Crash-Beschädigungen aufweist, in ihrer Wirksamkeit unabhängig von der Entfernung des Strahlers von der Karosserie ist und keine besondere Karosserie­ durchführung für eine Anschlussleitung benötigt.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Dadurch, dass die Antenne und die Anschlussleitung kein Bestandteil des Anbauteils sind, ist die Gefahr einer Beschädigung, zumindest bei leichteren Zusammenstössen im Vergleich zu Stoßfängerantennen ganz wesentlich verringert. Dabei wirkt das Anbauteil ohne Mehraufwand als Sichtabdeckung, so dass kein offensichtlicher Hinweis auf das Vorhandensein einer Mobilfunkeinrichtung mit der damit verbunde­ nen Diebstahlsgefahr gegeben ist.

Die Anordnung des Strahlers in einer Karosserieöffnung, bei der die leitende Karos­ serie also nicht als Reflektor dient, macht die Antenne darüber hinaus völlig unab­ hängig vom Abstand des Anbauteils vom Strahler. Die Antenne ist somit auch für den Einsatz in modernen Fahrzeugen geeignet, bei denen dieser Abstand immer mehr verringert ist.

Außerdem ist das Trägerteil ohne Aufwand so zu gestalten, dass darauf beliebige Strahlerstrukturen angebracht werden können.

Nicht zuletzt ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Fahrzeugantenne keine zusätzliche und speziell abzudichtende Karosserieöffnung zur Durchführung des An­ tennenanschlusskabels erforderlich, vielmehr ist in kostensparender Weise eine roh­ bauseitige Verkabelung ermöglicht.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen bzw. Ausbildungen der Fahrzeugantenne nach Anspruch 1 angegeben.

Besonders vorteilhaft ist es, als Anbauteil ein bereits für andere Zwecke vorhandenes Element mitzubenutzen und damit zusätzliche Bauteile einzusparen. Die in den Ansprüchen 2 und 3 angeführten Alternativen weisen darüber hinaus den Vorteil auf, dass sich Stoßfänger wie auch Rammschutzleisten über größere Bereiche erstrecken, innerhalb derer die Karosserieöffnung angeordnet werden kann.

In Anspruch 4 ist eine vorteilhafte Ausführung der Antenne beschrieben. Durch das Gegengewicht kann auf eine Verbindung zu einem zusätzlichen Bezugspotenzial wie etwa demjenigen einer metallischen Karosserie verzichtet werden, wodurch der Auf­ wand in Herstellung und Montage weiter verringert ist. Außerdem bewirkt die Aus­ bildung als abgestimmtes Gegengewicht und die erfindungsgemäße Bemessung der Karosserieöffnung eine Sperre für Mantelwellen auf der Speiseleitung.

Bei Einbaustellen mit geringer Höhe, insbesondere auch hinter relativ schmalen Rammschutzleisten, ist eine Ausführung der erfindungsgemäßen Fahrzeugantenne gemäß Anspruch 5 als Schlitzantenne geeignet, weil dabei die Länge der Karosserie­ öffnung zwar größer als λ/2 sein muss, aber ihre Höhe (Schlitzbreite) gering ist.

Besonders effektiv ist eine Ausgestaltung der Fahrzeugantenne nach Anspruch 6, unabhängig davon, ob sie als Monopol- oder als Schlitzantenne ausgebildet ist. Denn der Reflektor bewirkt eine Abstrahlung nur nach außen, also in Sollrichtung, und dies mit vergrößerter Leistung. Der Abstand des Reflektors vom Strahler kann dabei exakt den hochfrequenztechnisch optimalen Wert aufweisen und ist nicht, wie bei der Stoß­ fängerantenne, als die Strahlungseigenschaften verschlechternder Kompromiss zu verkürzen.

Sofern ein Luftdurchtritt bzw. Druckausgleich wie bei der Ausführung nach An­ spruch 17 erforderlich ist, stellt eine Ausbildung des Reflektors gemäß Anspruch 7 die optimale Lösung dar, die beiden Anforderungen gerecht wird und darüber hinaus auch noch material- und gewichtsparend aufgebaut ist.

Mit einer Antennenanordnung nach Anspruch 8 ist in vorteilhafter Weise das Dia­ gramm den Anforderungen des Einzelfalls in bestimmten Grenzen anpassbar.

Beispielsweise kann die Richtwirkung in bestimmten Winkelbereichen verstärkt werden. Es ist aber auch möglich, durch eine Anordnung der beiden Sonden gemäß Anspruch 9 wenigstens näherungsweise ein Rundstrahldiagramm zu erzeugen, was für den Empfang bzw. das Senden gerade in Fahrzeugen wegen der ständig wech­ selnden Fahrtrichtungen in aller Regel erwünscht ist.

Durch eine Ausgestaltung nach Anspruch 10 ist mit minimalem Aufwand eine Dual- Band-Antenne geschaffen, die beispielsweise für das D- und E-Netz ausgelegt sein kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Frequenzbereich der Fahrzeugan­ tenne durch Einschalten weiterer Sperrglieder noch zu vergrößern.

Diese Sperrglieder sind einfach und zweckmäßig als LC-Glieder aufgebaut (An­ spruch 11). Sie können jedoch auch als Leitungsschwingkreise ausgebildet sein.

Ein in Herstellung und Montage besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau der Fahrzeugantenne ist in Anspruch 12 angegeben. Die Strahler- und Gegengewicht- Teile können dabei sehr exakt ausgeführt werden. Außerdem gibt die Platine dem Strahler trotz der dünnen Leiter Stabilität und ist darüber hinaus wesentlich günstiger befestigbar als reine Antennendrähte.

Überdies sind die LC-Sperrglieder einfach und sowohl den mechanischen als auch den elektrischen Anforderungen entsprechend in die Leiterbahnen einfügbar, in vor­ teilhafter Weise etwa gemäß Anspruch 13 in SMD-Technik.

Schließlich wirkt das Dielektrikum der Platine auch elektrisch verkürzend, so dass Strahler und Gegengewichte kleiner ausführbar sind.

In den meisten Anwendungsfällen werden die Karosserieöffnungen nicht dicht ver­ schlossen oder durch Anbauteile abgedeckt sein. Bei einer vorteilhaften Ausgestal­ tung der Fahrzeugantenne nach Anspruch 14 ist daher vorgesehen, die gesamte Lei­ terplatine mit Isoliermaterial spritzwasserdicht zu umhüllen. Dazu ist es besonders einfach und zweckmäßig, dieses Bauteil zu umspritzen bzw. zu vergießen. Bei dieser Ausführung ist es überdies möglich, praktisch jede Außenkontur zu schaffen und damit das Bauteil der Form der Montagefläche optimal anzupassen.

Die Vergussmasse erlaubt es darüber hinaus, dem ummantelten Bauteil eine defi­ nierte Elastizität zu geben bzw. seine Elastizität beizubehalten, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn derartige Bauteile an stark vibrierenden oder schwingen­ den Elementen wie z. B. Fahrzeugteilen befestigt werden.

Dabei ist die Verwendung von thermoplastischem Heißschmelzkleber als Verguss­ material nach Anspruch 15 von besonderem Vorteil, weil es aufgrund seiner kurzen Erstarrungszeit und der Möglichkeit den Spritzgussvorgang im Niederdruckbereich durchzuführen, eine zeitsparende und kostengünstige Herstellung erlaubt. Darüber hinaus ist aufgrund der Verklebung durch den Heißschmelzkleber eine ab­ solute Dichtheit und zugleich eine hohe Zugentlastung von aus der Ummantelung herausgeführten Teilen wie beispielsweise Kabelmänteln erreicht. Der thermoplasti­ sche Heißschmelzkleber geht bei Kabelmänteln aus thermoplastischem Kunststoff, z. B. PVC oder PE, mit diesen zumindest an der Oberfläche eine chemische Verbin­ dung ein, die absolut dicht ist und eine hohe Zugentlastung gewährleistet.

Vorteilhafterweise ist die Leiterplatine an einem für andere Zwecke bereits vorhan­ denen nichtleitenden Trägerteil befestigt (Anspruch 16). Dadurch ist nicht nur eine stabile Anordnung gewährleistet, sondern dieses Strahlerbauteil jederzeit am Fahr­ zeug nachrüstbar. Es kann selbstverständlich auch als Erstausstattung an bzw. in ei­ nem Kunststoff-Trägerteil integriert sein.

Einen besonders geeigneten Montageort für die erfindungsgemäße Antenne stellen die in den meisten PKW zum Druckausgleich beim schnellen Schließen der Fahr­ zeugtüren an beiden Seiten des Kofferraums angeordneten Lüftungsöffnungen dar, die von Kunststoffstoßfängern abgedeckt und hinter diesen nicht ohne weiteres sicht­ bar sind (Anspruch 17).

In diesen Karosserieöffnungen sind in der Regel jalousieartige Lüftungsklappen an­ gebracht, die mit nach außen beweglichen Lappen versehen sind, welche sich auf Druck vom Fahrzeuginneren nach außen öffnen und ansonsten an den Lüftungsklap­ pen anliegen, um das Eindringen von Wasser zu verhindern.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, die den Monopol und ggf. die Gegengewichte aufweisenden Bauteile gemäß Anspruch 18 an den Lüftungsklappen zu befestigen, wobei selbstverständlich die Beweglichkeit der Lappen nicht behindert werden darf.

Eine besonders einfache und ausreichend stabile Befestigung ist in Anspruch 19 auf­ geführt. Die Haltezapfen sind dabei kostengünstig gemäß den Ansprüchen 20 und 21 einstückig mit den Lüftungsklappen, etwa im Spritzgussverfahren hergestellt. Das den Strahler aufweisende Antennenteil ist dann zur Montage lediglich auf die zuge­ hörige Lüftungsklappe aufzurasten.

Wenn im Einzelfall die Höhe der Abdeckung nicht groß genug ist, um den als Mono­ pol ausgebildeten Strahler zu überdecken, so kann dessen Höhe in an sich bekannter Weise nach Anspruch 22 durch eine Dachkapazität verkürzt und den Gegebenheiten angepasst werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines als an Lüftungsklappen angeordnete Mobilfunkantenne ausgebildeten Ausführungsbeispiels in den Figuren erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Strahlerteils der Fahrzeugantenne,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Lüftungsklappe mit daran angebrachtem Strahlerteil,

Fig. 3 eine Ansicht eines Haltezapfens und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeug-Heckabschnitts mit der in ei­ nem aufgebrochenen Teil des Stoßfängers sichtbaren Lüftungsklappenan­ tenne.

Die Fahrzeugantenne besteht aus zwei getrennten Strahlerteilen 1 mit jeweils einem zum Fahrzeuginneren hin angeordneten nicht dargestellten gitterförmigen Reflektor.

Jedes Strahlerteil 1 besteht aus einem Monopol 2 und zwei an seinem Fußpunkt A angeschlossenen, davon gegensinnig orthogonal abragenden angepassten Gegengewichten 3 sowie je einem in den Monopol 2 und die Gegengewichte 3 eingeschalte­ ten LC-Sperrglied 4.

Monopol 2 und Gegengewichte 3 sind als gedruckte Leiterbahnen auf einer einseitig kaschierten T-förmigen Leiterplatine 5 angeordnet, in die die als SMD-Bauteile aus­ gebildeten LC-Sperrglieder in Reihe eingeschaltet sind.

Die Gesamtlänge des Monopols 2 und der Gegengewichte 3 ist jeweils auf den D- Netz-Frequenzbereich abgestimmt. Die LC-Sperrglieder 4 sind für den E-Netz- Frequenzbereich ausgelegt und so angeordnet, dass ihr Abstand vom Fußpunkt A des Monopols 2 etwa einem ¼ der mittleren Betriebswellenlänge in diesem Frequenzbe­ reich entspricht. Damit ist eine breitbandige Dual-Band-Antenne realisiert, die so­ wohl im D- als auch im E-Netz-Frequenzbereich arbeitet.

Jedes Strahlerteil 1 ist an der nach außen weisenden Seite einer im Kunststoff- Spritzgussverfahren hergestellten Lüftungsklappe 6 befestigt. Dazu weist diese einstückige Haltezapfen 7 mit Rastnasen 8 auf, die bei montiertem Strahlerteil 1 Boh­ rungen 9 der Leiterplatine 5 durchdringen und rastend hintergreifen.

Die Lüfterklappen 6 weisen jeweils einen Rahmen 10 sowie vier schräge Gitterflä­ chen 11 auf, denen je ein mit der oberen Längskante am Rahmen 10 befestigter, um diese Kante beweglicher Lappen 12 zugeordnet ist, von denen in der Fig. 2 nur ei­ ner dargestellt ist.

Die Lüfterklappen 6 sind zu beiden Seiten des Kofferraums des Fahrzeugs 13 in Ka­ rosserieöffnungen 14 befestigt, die von den seitlichen Ausläufern des hinteren Stoß­ fängers 15 verdeckt angeordnet sind. Bei Überdruck im Fahrzeuginneren, der bei­ spielsweise beim schnellen Schließen einer Fahrzeugtür entsteht, wird dieser durch aus den Lüfterklappen nach außen entweichende Luft abgebaut. Dabei werden die Lappen 12 zunächst durch den Überdruck nach außen geschwenkt; nach dem Druck­ ausgleich liegen sie dann wieder dicht an den Gitterflächen 11 an und schützen den Kofferraum so vor dem Eindringen von Spritzwasser.

Die beiden Strahlerteile 1 (Sonden) sind (in der aus der DE 41 16 232 A1 bekannten Weise) über Zuführungsleitungen und einen Leitungskoppler zusammengeschaltet und über ein Anschlusskabel einem Sendeempfänger für die Mobilfunkbereiche des D- und E-Netzes zugeführt.

Claims (22)

1. Fahrzeugantenne, insbesondere für Mobilfunk, mit wenigstens einem in einer Karosserieöffnung (14) integrierten Strahler (1) und einer Anschlussleitung, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strahler (1) an einem in der Karosserieöffnung (14) angeordneten, von einem getrennten nicht transparenten und nicht leitenden Anbauteil (15) abgedeckten nicht leitenden Trägerteil (6) angebracht ist.

2. Fahrzeugantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauteil ein Kunststoff-Stoßfänger (15) ist.

3. Fahrzeugantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauteil eine Rammschutzleiste ist.

4. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strahler (1) als Monopol (2) mit abgestimmtem Gegen­ gewicht (3) und die Karosserieöffnung (14) rechteckförmig ausgebildet ist, wo­ bei deren Abmessung in Strahlerrichtung < 1/6 der mittleren Betriebswellenlän­ ge (λ) und orthogonal dazu < λ/3 beträgt.

5. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Strahler und Karosserieöffnung als Schlitzantenne ausgebildet sind.

6. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Bezug auf den Strahler (1) zum Fahrzeuginneren hin angeordneter Reflektor vorgesehen ist.

7. Fahrzeugantenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor gitterartig aufgebaut ist.

8. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zusammengeschaltete Strahler (1) vorgesehen sind.

9. Fahrzeugantenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler (1) an den beiden Längsseiten der Fahrzeug-Karosserie (13) angeordnet sind.

10. Fahrzeugantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Monopols (2) und - sofern vorhanden - der Gegengewichte (3) für einen unteren Frequenzbereich bemessen ist und dass jeweils ein Sperrglied (4) für einen obe­ ren Frequenzbereich derart in den Monopol (2) und - sofern vorhanden - die Gegengewichte (3) eingefügt ist, dass ihre Länge zwischen Sperrglied (4) und Antennen-Anschlusspunkt (A) auf den oberen Frequenzbereich abgestimmt ist.

11. Fahrzeugantenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperr­ glieder (4) LC-Glieder sind.

12. Fahrzeugantenne nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Monopol (2) und - sofern vorhanden - die Gegengewichte (3) als gedruckte Lei­ terbahnen auf einer Leiterplatine (5) angeordnet sind.

13. Fahrzeugantenne nach Anspruch 12 mit Sperrgliedern, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperr-Glieder (4) als SMD-Bauteile ausgebildet und in die Leiterbahnen eingefügt sind.

14. Fahrzeugantenne nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatine (5), sofern vorhanden mit darauf angeordneten Sperrgliedern (4), mit Isoliermaterial umgeben, insbesondere vergossen ist.

15. Fahrzeugantenne nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ver­ gussmaterial ein Heißschmelzkleber ist.

16. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatine (5) an einem Trägerteil (6) aus Isoliermaterial befestigt ist.

17. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strahler (1) in Lüftungsöffnungen (14) der Fahrzeugka­ rosserie (13) angeordnet ist.

18. Fahrzeugantenne nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie an den Lüftungsklappen (6) des Fahrzeugs befestigt sind.

19. Fahrzeugantenne nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befesti­ gung des Strahlers (1) an der Lüftungsklappe (6) Haltezapfen (7) mit elastischen Rastnasen (8) vorgesehen sind, die bei montiertem Strahler (1) Ausnehmungen (9) desselben durchsetzen und rastend hintergreifen.

20. Fahrzeugantenne nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezap­ fen (7) einstückig mit dem Trägerteil, vorzugsweise den Lüftungsklappen (6), ausgebildet sind.

21. Fahrzeugantenne nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Trägerteil (6) und Haltezapfen (7) ein Spritzgussteil sind.

22. Fahrzeugantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 20, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Strahler (1) eine Dachkapazität aufweist.