DE4336191C2

DE4336191C2 - Sockelaufbau für eine Kraftfahrzeug-Stabantenne

Info

Publication number: DE4336191C2
Application number: DE19934336191
Authority: DE
Inventors: Andreas Schwarte; Olaf Pentzek; Jan Patzak; Wilhelm Probst; Reinhard Berfelde
Original assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1993-10-23
Filing date: 1993-10-23
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2013-10-24
Also published as: DE4336191A1

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen im konstruktiven Aufbau von Stabantennen, insbesondere von Kurzstabantennen für Kraftfahrzeuge, unter technologischen und funktionellen Gesichtspunkten.

Bei der Anbringung von Stabantennen an der Außenhaut von Kraftfahrzeugen gibt es im wesentlichen zwei konstruktiv technologische Probleme:

- Die Montage soll ohne Komplikationen und mit möglichst wenigen Handgriffen ausführbar sein.
- Die Öffnung im Karosserieblech, die für die elektrische Verbindung der Antenne mit dem Empfänger erforderlich ist, muß wirkungsvoll und dauerhaft abgedichtet werden - dies mit der Nebenbedingung, daß auch eine Demontage möglich, d. h. die Verbindung lösbar sein soll.

Bei Mehrbereichsantennen und bei aktiven Antennen kommt hinzu, daß es günstig ist, die elektronische Schaltung für Weichen, Filter und Verstärker möglichst unmittelbar am Fußpunkt des passiven Antennenteils - des Stabs - anzuordnen.

Soweit solche elektronischen Schaltungen und Bauelemente an dieser Stelle nicht erforderlich sind - z. B. bei den herkömmlichen passiven Stabantennen für Rundfunkempfang - wird meist eine einfache Schraubverbindung als Halterung gewählt, wobei die einzelnen Teile der Verbindung, wie Scheiben, Dichtungen, Schrauben und Muttern und evtl. elektrische Anschluß teile, bei der Montage auf beiden Seiten des Karosserieblechs von Hand gehalten und gehandhabt werden müssen. An manchen Stellen des Fahrzeugs bereitet das Halten von Teilen und das Arbeiten speziell an der Karosserie-Innenseite jedoch Schwierigkeiten. Ein Beispiel dafür könnte die Befestigung für eine Teleskop- Stabantenne nach DE-G 19 04 430 darstellen: An einer "schrägen Blechwand der Fahrzeugkarosserie" (wahrscheinlich im Bereich eines Kotflügels) wird durch eine elliptische Öffnung hindurch ein auf das Blech aufsetzbares Oberteil mit einem inneren Unter teil verschraubt. Dabei ergibt sich die elliptische Form der Öffnung zwangsläufig aus der Paarung der weitgehend rotations symmetrischen Gehäuseteile, deren Achse senkrecht verläuft, mit der Schrägung des Karosserieteils. Eine besondere Funktion wird mit der Öffnungsform nicht verbunden. Es ist aber bekannt und einsichtig, daß eine solche Anordnung ohne Hilfsmittel recht kompliziert zu montieren ist.

Der über die Karosserie ragende Teil der Antennenbefestigung ist bei den Erzeugnissen des bekannten Stands der Technik meist, über die reine Zweckform hinaus, mit einfachen Mitteln gestalterisch ausgebildet. Bei den aktiven Antennen mit λ/4-Stab als passives Antennenelement gibt es eine ganze "Generation" von Erzeugnissen, die zur Halterung des Stabs einen Sockel haben, der gleichzeitig als Gehäuse für die Verstärkerschaltung dient. Meist hat er die Form eines schräg gestellten Kegels oder Kegelstumpfs.

Alle diese Kegel haben eine Grundplatte, von der ein hülsen artiges Außengewindeteil durch die Karosserieöffnung nach innen ragt. Durch die Gewindehülse werden Leitungen für das Signal und für die Versorgungsspannung geführt.

Zur Montage wird der Sockel außen auf die Karosserie gesetzt und von innen über die Gewindehülse angeschraubt. Wenn die Antenne auf dem Fahrzeugdach zu montieren und entsprechend auszurichten ist, sind dazu meist zwei Personen erforderlich.

Eine etwas abgewandelte Variante der Kurzstab-Antenne wird in der DE-OS 27 18 221 beschrieben: Der sogenannte "Antennenfuß" besteht aus einem flachen Gehäuse, das die Verstärkerschaltung enthält und an dem der Strahler drehbar angelenkt ist. Das Gehäuse wird auf die Karosserie aufgesetzt. Der Strahler kann in eine Ausnehmung des Gehäuses eingeklappt werden. Mit dieser Funktion und, auch nach den Ausführungsbeispielen zu urteilen, hat das Gehäuse beträchtliche seitliche Abmessungen. Es wird, und das ist wohl unumgänglich, zusätzlich zur Durchführung für die Leitungen über mindestens zwei Bohrungen angeschraubt. Dem einschlägigen Fachmann sind die Dichtungsprobleme bekannt, die eine derart komplizierte Lösung - unter anderem - mit sich bringt.

Die Anordnung mit der kompletten elektronischen Schaltung in einem Außengehäuse oder Sockel findet ihre Grenzen, wenn die Antenne als Mehrbereichsantenne, d. h. neben dem Rundfunkempfang auch noch z. B. für den Mobilfunk - Senden und Empfangen - genutzt wird. Abgesehen davon, daß zusätzliche Filteranordnungen und der Leitungsanschluß zum Funkgerät notwendig sind und Platz erfordern, muß auch der hohe Signalpegel speziell bei Funk- Sendebetrieb berücksichtigt werden. Die Sendeleistung z. B. im 450-MHz-Bereich (C-Netz der Deutschen Bundespost) ist so hoch, daß durch Verkopplung und durch das höherfrequente elektro magnetische Feld die Funktion der Bauelemente in der Verstärker schaltung für Rundfunkempfang beeinträchtigt wird - das kann bis zur Zerstörung gehen - wenn die Schaltungen nicht getrennt oder wenn nicht wirkungsvolle Abschirmungsmaßnahmen vorgesehen werden. Daraus entstehen dann zumindest weitere Platz- und auch Kostenprobleme.

Zur Abdichtung und zum Schutz gegen Witterungseinflüsse werden bei den Lösungen mit der Schaltung im Sockel meist ein Dichtungselement unmittelbar um die Karosserieöffnung und eine weitere Dichtung im äußeren Randbereich des Sockels vorgesehen, und die Schaltung im Sockelinneren läßt sich erfahrungsgemäß nur wirkungsvoll schützen, indem der Innenraum ausgeschäumt wird. Die Ausschäumung erschwert ihrerseits eventuelle spätere Reparaturarbeiten an der Schaltung bzw. macht sie unmöglich.

Bei einer weiteren bekannten Lösung (passive Stabantenne für Renault-Personenkraftwagen) wird das empfängerseitige Antennenkabel über einen Winkelstecker durch eine Karosserie öffnung hindurch mit dem Antennensockel verschraubt. Das sockelseitige Teil des Winkelsteckers ist mit dem Außen gewinde versehen. Über dieses Teil ist ein Kunststoffring geschoben, mit dem der Stecker ähnlich dem Druckknopf-Prinzip in die Karosserieöffnung eingehakt wird. Er soll dadurch bis zum Schraubvorgang vor unbeabsichtigtem Herabfallen gesichert werden. Der Antennensockel selbst ist in seinem Inneren mit der Anschlußklemme für den Innenleiterstift des Winkelsteckers und außen mit einem Schraubbolzen für den Antennenstab versehen. Der Kunststoff-Sicherungsring ist an seinem Umfang durch sechs radiale Schlitze aufgeteilt. Die dadurch gebildeten periphären Segmente greifen federnd über den Rand der Karosserieöffnung; sie können aber durch Verkanten des Winkelsteckers leicht wieder aus der Arretierungsstellung gelöst werden.

Auch bei diesem Prinzip muß jedoch beim Aufschrauben des Sockels das Teil an der Karosserie-Innenseite, hier der Winkelstecker, von Hand gehalten und außerdem gegen Mitdrehen gesichert werden.

Ein Beispiel für eine Mehrbereichsantenne mit Verstärkung, bei der das Montageproblem ebenfalls nicht befriedigend gelöst scheint, ist in der DE-OS 38 26 777 beschrieben:
Das Gehäuse für die Schaltung ist unterhalb der - kreisförmigen - Karosserieöffnung angeordnet und hat nach oben eine Öffnung mit Innengewinde. Bei der Montage muß man das Gehäuse von unten gegen das Blech halten, und dann wird der Gewindeabschnitt eines Außenteils eingeschraubt, das zur Halterung des Gehäuses dient und in das andererseits der Antennenstab eingeschraubt wird.

Die Lösungen des bekannten Stands der Technik haben Nachteile:
Wie bereits angedeutet, sind beim Anschrauben der Antennen halterung bzw. des Sockels meist Handgriffe auf beiden Seiten des Karosserieblechs notwendig, die bei den vorliegenden Maß- und Platzverhältnissen oft zwei Arbeitskräfte erfordern. Bei den höherwertigen und den Mehrbereichsantennen ist vielfach ein Trend zur Mehrfunktionalität der Bauelemente und Teile zu beobachten, der die Variabilität einschränkt, die unter Berück sichtigung der Typenvielfalt der Kraftfahrzeuge wünschenswert ist. So sind seitens der Antennenhersteller immer neue Modifizierungen und Entwicklungsarbeiten an grundlegenden Teilen und Baugruppen notwendig, die kostenerhöhend wirken.

Neuen technischen Anforderungen sind die bekannten Prinzipe, wie schon erwähnt, nicht oder nur ungenügend gewachsen. So läßt sich das Problem der zusätzlichen Übertragung von Funkfrequenzen über eine aktive Antenne für Rundfunkempfang unter Beibehaltung der bis dato verwendeten Elemente nicht befriedigend lösen. Das "Aufpfropfen" weiterer Funktionen führt zu Kompromissen mit Abstrichen bei den Parametern und zu erhöhten Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Baugruppen und Teile von Stabantennen, insbesondere von aktiven Stabantennen für Kraftfahrzeuge, in ihrem funktionellen Aufbau und in ihrer gegenseitigen Zuordnung und in der Zuordnung zur Karosserie öffnung zu verbessern, um die Montage zu vereinfachen und gleichzeitig eine höhere Variabilität und Erweiterungsfähigkeit ohne Kostenerhöhung zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsvarianten und -details.

Durch die Erfindung werden die verschiedenen mechanischen und elektrischen Funktionen, die im Bereich des Antennensockels konzentriert sind, konsequent aufgeteilt und jeweils separaten Bauteilen bzw. Baugruppen zugeordnet.

Mit der Abwendung von dem bisherigen Trend, möglichst viele Funktionen in möglichst wenigen - und damit komplizierten und spezialisierten - Teilen zu konzentrieren, konnten die wesentlichen Antennenteile für die jeweilige Aufgabe optimiert und normiert werden.

Das Ergebnis ist eine Reihe von Komponenten, die in bezug auf den Komplettierungsgrad variiert und außerdem auch durch system konforme Elemente ergänzt werden können, ohne daß man das Erfindungsprinzip verlassen, und auf die damit verbundenen Vorteile verzichten muß.

Dadurch ist es möglich, den erfindungsgemäßen Sockelaufbau bei unterschiedlichsten Fahrzeugen für differenzierte Ausstattungs grade zu verwenden und gleichzeitig für jedes Fahrzeug den gewünschten individuellen Charakter zu gewährleisten.

Für den Antennenfertiger bedeutet die Erfindung Durchsetzung des Baukastenprinzips mit vereinheitlichten Einzelteilen.

Der Fahrzeughersteller dagegen kann aus einem insgesamt kosten günstigen System eine Vielzahl kundenspezifischer Varianten zusammenstellen lassen.

Nicht zuletzt werden jedoch auch dem Käufer Möglichkeiten der Gestaltung entsprechend seinen Bedürfnissen und seinen Wünschen geboten - und wenn es nur darum geht, daß der Antennensockel auf seinem Fahrzeug anders als auf anderen Fahrzeugen aussehen soll. Der Kunde braucht dann nicht mehr eine komplette andere Antenne zu kaufen, sondern er wechselt einfach die Abdeckhaube aus.

Vor allem aber ist die Montage der Antenne - besonders in der Erstausrüstung beim Fahrzeughersteller - vereinfacht und kostensparend gestaltet. Wenn das Schaltungsgehäuse mit Hilfe des Kunststoff-Rastelements in die Karosserieöffnung eingehakt ist, kann die gesamte Sockelkonstruktion ohne weitere Hilfestellung - z. B. ohne Halten oder Gegendrehen des Gehäuses von innen - mit Scheibe und Mutter gesichert und arretiert werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1. Seitenansicht der Sockelkonstruktion, im Teilschnitt, ohne Mutter und Scheibe

Fig. 2. Draufsicht zur Darstellung nach Fig. 1

Fig. 3. Schnitt A-A nach Fig. 1

Fig. 4. Schnittansicht eines kompletten Antennensockels mit angedeutetem Stab

Fig. 5. Beispiele für Dichtungshülsen

Dabei bedeuten:

1 Karosserieblech
1.1 Karosserieöffnung
2 Schaltungsgehäuse
2.1 Schaltungsplatine
2.2 Trennsteg zur Abschirmung
3 Antennenhalterung
4 Halterungshülse
4.1 Noppen
4.2 Außengewinde
5 Rastelement
5.1 Rasthaken
5.2 Fußscheibe des Rastelements zu axialen Halterung
6 Kunststoff-Zylinder
6.1 Innengewinde-Buchse
6.2 Innenleiter-Teil
7 Masse-Anschlußscheibe
8 Dichtelement
9 Topfscheibe
9.1 Vorsprung
10 Mutter
11 Haube
12 Antennenstab

Das Schaltungsgehäuse 2 besteht aus Metall-Spritzguß und ist mit der Halterungshülse 4 als ein Teil ausgebildet. Durch die Hülse 4 hindurch geführt und mit ihr stoffschlüssig verbunden ist der Kunststoff-Zylinder 6, der das Dielektrikum zur Isolierung des Innenleiter-Teils 6.2 bildet und in den die Innengewinde-Buchse 6.1 zum Anschrauben des Antennenstabs 12 eingeformt ist.

Das HF-Signal gelangt vom Gewindeanschluß des Antennenstabs 12 über die Buchse 6.1 und das Innenleiter-Teil 6.2 zur Schaltungs platine 2.1.

Mit den Trennstegen 2.2 im Schaltungsgehäuse 2 werden die den unterschiedlichen Frequenzbereichen zugeordneten Schaltungs bausteine der Platine 2.1 gegeneinander abgeschirmt.

Das Rastelement 5 entspricht im unteren Bereich mit seinen äußeren Konturen der Karosserieöffnung und sichert die gesamte Sockelanordnung beim Festschrauben gegen ein Mitdrehen.

Gehalten wird das Rastelement 5 auf der Antennenhalterung 3 durch Formschluß mit den Noppen 4.1 auf der Hülse 4 (entprechend Fig. 3a) oder dadurch, daß auch die Hülse 4 einen quadratischen Querschnitt hat (Fig. 3b), und durch die Masse-Anschlußscheibe 7, die z. B. auf das Gehäuse 2 genietet sein kann.

Die Rasthaken 5.1, die über das Karosserieblech 1 greifen, stellen in bekannter Weise die axiale Halterung für den Sockelaufbau vor dem und beim Anschrauben dar.

Die besondere Ausbildung und Anordnung der Haken macht hier jedoch - in Wirkverbindung mit der Rechteck-Kontur von Rastelement und Karosserieöffnung - ein unbeabsichtigtes Herauslösen aus der Karosserieöffnung nahezu unmöglich.

Der erfindungsgemäße Antennensockel wird am Karosserieblech 1 mit Mutter 10 und Topfscheibe 9 arretiert. Die Topfscheibe ist bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung mit der Mutter unlösbar, aber beweglich verbunden.

Die Topfscheibe 9 umschließt das Dichtelement 8, dessen Dichtwirkung über die oberen, an der Innenseite, und die unteren, außen umlaufenden Lippen erzielt wird. Dabei ist es günstig, die Querschnittskontur der Lippen leicht konisch auszuführen oder etwa das Innenmaß der oberen Lippe etwas kleiner zu wählen als das Maß des damit korrespondierenden Bereichs der Halterungs hülse, wie auch in Fig. 5 angedeutet.

Die Topfscheibe 9 ist mit Mitteln zur lösbaren Befestigung der Haube 11 - z. B. durch Formschluß - versehen. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel ist es der umlaufende Vorsprung 9.1, der mit einem entsprechenden Hintergriff an der Haube zusammenwirkt. Diesem Lösungsdetail liegt der Gedanke zugrunde, daß es - neben der auch für diese Situation vereinfachten Montage - durch die Erfindung möglich ist, auf eine Abdeckung des Sockels gänzlich zu verzichten. Darüber hinaus kann man den Fahrzeugherstellern unterschiedliche Hauben 11 zur Verfügung zu stellen, die - bei gleicher elektrischer und mechanischer Ausstattung des Sockels - eine Anpassung an unterschiedliche Fahrzeug-Charakteristika und darüber hinaus Differenzierungen zwischen den Hersteller programmen erlauben.

Es ist günstig, wenn sich die - unrunde - Kontur der Karosserie öffnung 1.1 nicht nur im Rastelement 5, sondern auch in dem darübergreifenden Dichtelement 8 und in der Topfscheibe 9 fortsetzt. Das hat u. a. den Vorteil, daß keine besonderen Maßnahmen zum Ausrichten der Haube 11 zur Fahrzeugflucht erforderlich sind.

Claims

1. Sockelaufbau für eine Kraftfahrzeug-Stabantenne, bestehend aus folgenden Funktionselementen:

1. Unterkonstruktion an der Innenseite des Karosserieblechs einschließlich Leitungsverbindung zum Empfangsgerät, wobei die Unterkonstruktion gleichzeitig als Gehäuse für die elektronische Schaltung für vorzugsweise alle Antennen funktionen dient,
2. Antennenhalterung an der Karosserie-Außenseite, die mit der Unterkonstruktion durch eine Öffnung im Karosserieblech verbunden ist, wobei die Karosserieöffnung einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt hat, sowie
3. Befestigungselemente für Unterkonstruktion und Antennen halterung und Mittel zum Abdichten der Karosserieöffnung,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) Der antennenseitige Anschluß des Gehäuses (2) ist als Antennenhalterung (3) ausgebildet, die aus der die Wandung des Schaltungsgehäuses (2) fortsetzenden Halterungshülse (4) und dem von der Hülse (4) umschlossenen Kunststoff zylinder (6) besteht, in den Mittel (6.1) zum mechanischen Anschluß des Antennenstabs (12) und ein Innenleiter-Teil (6.2), zur elektrischen Verbindung des Antennenstabs (12) mit einer Schaltungsplatine (2.1) eingeformt sind,
b) die Halterungshülse (4) hat im oberen Abschnitt ein Außengewinde (4.2), vorzugsweise eine Feingewinde, und wird in einem unteren Abschnitt von einem feststehenden Rastelement (5) aus Kunststoff umschlossen, dessen äußere Konturen der Karosserieöffnung (1.1) kongruent sind,
c) das Rastelement (5) ist mit mehreren, federnd gegen den Öffnungsrand beweglichen und darüber greifenden Rasthaken (5.1) versehen,
d) zur Sockelbefestigung dient eine Scheibe/Mutter-Paarung (9, 10), wobei die Scheibe vorzugsweise als Topfscheibe (9) ausgebildet ist,
- 1. die ein Dichtelement (8) umfaßt und zusammen mit dem Dichtelement die Karosserieöffnung (1.1) überdeckt und die Halterungshülse (4) umschließt und
- 2. die an der Außenseite vorzugsweise mit einem umlaufenden Vorsprung (9.1) versehen ist, an dem eine Haube (11) lösbar befestigt ist, die die mechanischen Funktionsteile des Sockels überdeckt.

2. Sockelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Karosserieöffnung (1.1) vorzugsweise quadratisch ist.

3. Sockelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungsgehäuse (2) mit der Halterungshülse (4) vorzugsweise einteilig aus Metall-Spritzguß ausgeführt ist und daß das Gehäuse (2) innen mit Trennstegen (2.2) versehen ist, mit denen die einzelnen Schaltungsbaugruppen auf der Platine (2.1) gegeneinander abgeschirmt sind.

4. Sockelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Kunststoff-Rastelement (5) mit der Halterungs hülse (4) durch Formschluß oder Stoffschluß verbunden ist.

5. Sockelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff-Rastelement (5) vorzugsweise mit Hilfe einer separaten Masseanschluß-Scheibe (7) gehalten wird, die karosserieseitig auf dem Schaltungsgehäuse (2) befestigt ist.

6. Sockelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kunststoff-Zylinder (6) der Antennenhalterung eine Buchse (6.1) eingeformt ist, die mit Innengewinde zum lösbaren Einschrauben des Antennenstabs (12) versehen ist, oder es ist eine Buchse mit Nut/Feder-Paarung zum Einrasten des Stabs vorgesehen.

7. Sockelaufbau nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (6.1) für den Antennenstab (12) koaxial in den Kunststoff-Zylinder (6) eingeformt ist oder in einem Winkel zur Achse des Kunststoffzylinders (6) verläuft, wobei die Deckfläche des Kunststoffzylinders adäquat der Buchsen anordnung rechtwinklig zu seiner Achse oder angeschrägt ist.

8. Sockelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (8) vorzugsweise als kurze Hülse ausgebildet ist, die mit umlaufenden Lippen für die Abdichtung der Fläche zwischen dem Karosserieblech (1) und der Topfscheibe (9) und für die Abdichtung des Ringspalts zwischen der Topfscheibe (9) und der Halterungshülse (4) versehen ist.

9. Sockelaufbau nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (11) aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem halbhart elastischen Kunststoff, besteht und beliebig auswechselbar ist.

10. Sockelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Konturen des Dichtelements (8) und der Topfscheibe (9) der Kontur der Karosserieöffnung (1.1) entsprechen.