DE4403643C2

DE4403643C2 - Antennenanordnung bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE4403643C2
Application number: DE19944403643
Authority: DE
Inventors: Bernd Leinwetter; Ralf A Duersch
Original assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 1994-02-05
Filing date: 1994-02-05
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2014-02-06
Also published as: DE4403643A1

Description

Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeug-Antennen für Empfang und für Empfangs- und Sendebetrieb, insbesondere für Mobilfunk und für die verschiedenen funkgestützten Dienste, in ihrer Zuordnung und Anbringung am Fahrzeug.

Für die Anordnung von Antennen am Kraftfahrzeug sind zwei wesentliche Prinzipe bekannt:

- Die Antenne ist außen auf ein Karosserieteil aufgesetzt und damit verschraubt. Über eine Montageöffnung im Karosserieblech ist sie mit dem Rundfunk- oder Funkgerät im Fahrzeug elektrisch verbunden (z. B. Stabantenne).
- Die Antenne ist in ein aus dielektrischem Material bestehendes Teil des Karosserieaufbaus integriert, z. B. in eine Scheibe oder einen Stoßfänger.

Speziell für den Rundfunkempfang hat sich besonders die Scheibenantenne durchgesetzt - wegen der aerodynamischen und der gestalterischen Vorteile gegenüber der Verwendung von Stabantennen, aber auch, weil sie weniger Anreiz für Vandalismus bietet. Vor allem ist es möglich, mit vergleichsweise geringem Aufwand Mehrantennenanordnungen zu realisieren, die in Verbindung mit Antennendiversity die sonst besonders für den Fahrbetrieb charakteristischen Pegel- und Qualitätsschwankungen des Empfangssignals weitgehend ausgleichen.

Als frühes Beispiel für den bekannten Stand der Technik sei das DE-Gebrauchsmuster Nr. 18 64 351 aus dem Jahr 1961 genannt. Dort wird u. a. eine Antennenstruktur für den Rundfunkempfang in einer Windschutzscheibe vorgeschlagen - eine Ort, der anwendbar ist, wenn der Antriebsmotor, der bekanntermaßen HF-Störungen in diesem Betriebsfrequenzbereich emittiert, im Heck des Fahrzeugs angeordnet ist.

Weitere Vorschläge, mit denen schon in der Frühzeit der Autoantenne die Verwendung von Stabantennen für den Rundfunkempfang vermieden werden sollte, d. h. bei denen Strahlerkonfigurationen in vorhandenen Teilen oder Formelementen der Karosserie "verschwinden" sollten, sind in den US-Patenten Nr. 2 575 471 und Nr. 2 774 811 beschrieben. Im ersten wird versucht, einen Teil des Spalts zwischen Karosserie und Kofferhaube als Schlitzantenne zu verwenden. Die Nutzung der überall vorhandenen Spalte an der Karosserie in irgend einer Weise für Antennen hat sich jedoch trotz wiederholter Versuche nicht durchgesetzt.

Erfahrungsgemäß liegt dies in der ausgeprägten Richtcharakteristik und der unzureichenden Empfangsqualität im Vergleich zu den heute üblichen und bewährten Konfigurationen begründet. Im zweiten angeführten US-Patent wird eine Zierleiste an der "Regenrinne" zur Antenne erkoren. Die Lösung ist, wie auch alle anderen Versuche, aufgesetzte Zierleisten in Antennen zu verwandeln, HF-technisch ungünstig (funktionelles Erfordernis eines bestimmten Abstands zwischen Karosserieblech und Strahler).

Zuletzt sei noch ein Versuch erwähnt, einen Außen-Rückspiegel für eine Antennenanordnung zu nutzen (Europäische Patentanmeldung Nr. 0 566 970 von 1993). Man geht dort davon aus, daß das Spiegelgehäuse aus zwei Teilen besteht. Zwischen den beiden Teilen sei eine Dichtung in einer umlaufenden Nut angeordnet, und in dem Dichtring wollte man in mehreren Windungen einen Draht anordnen, der als Strahler z. B. für eine Diebstahlsicherung wirken sollte.

Die Antennenwirkung wird hier wahrscheinlich durch die unmittelbare Nachbarschaft des Spiegels mit seiner Metallbeschichtung verhindert oder beeinträchtigt. Van einer erfolgreichen Ralisierung ist nichts bekannt geworden.

Auch das Prinzip der Antennenstruktur in der Fahrzeugscheibe hat unter bestimmten Bedingungen einen gravierenden Nachteil: Wenn man z. B. für die Betrieb in den neuen Mobilfunknetzen mit Frequenzen im GHz-Bereich eine Scheibenantenne nutzen wollte, dann gibt es z. Z. praktisch keine befriedigende technische Lösung, um den Menschen im Fahrzeug vor der bei Sendebetrieb mit relativ hoher Leistung von der Scheibe auch in den Fahrgastraum eintretenden elektromagnetischen Strahlung wirkungsvoll zu schützen.

Man ist also bisher für Funkzwecke weiterhin auf Antennenelemente angewiesen, die in irgend einer Form auf den Fahrzeugkörper aufgesetzt sind und über die Fahrzeugkontur hinausragen. Das Karosserieblech und auch die Scheiben - z. B. wenn sie mit einer Metallstruktur versehen sind - bilden dann die Abschirmung und beeinflussen darüber hinaus das elektromagnetische Feld mit dem Ergebnis einer günstigeren Strahlungscharakteristik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Anordnung insbesondere von Funkantennen am Kraftfahrzeug eine Lösung zu finden, die die Vorteile der außen aufgesetzten Antenne mit denen der Scheibenantenne verbindet. Das Prinzip sollte auch für Rundfunkantennen geeignet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.

Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsdetails und -varianten.

Mit dem erfindungsgemäßen Prinzip können Antennen an der Außenseite des Fahrzeugkörpers angeordnet werden, ohne daß sie optisch in Erscheinung treten und ohne daß der Strömungsverlauf an der Karosserie gestört wird.

Die hier vorzugsweise angegebenen Anbringungsorte liegen darüber hinaus in Bereichen der Fahrzeug-Karosse, die erfahrungsgemäß günstige Strahlungsbedingungen gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Kehlung oder Kalotte bildet mit der darüberreichenden aufgeklebten Scheibe oder der Kunststoff-Abdeckung einen Hohlraum, der feuchtigkeitsdicht verschließbar ist und unterschiedliche Antennenkonfigurationen erlaubt. Darüber hinaus tragen die Einwölbungen als Blech-Formelemente zusätzlich zur Versteifung der Karosserie bei.

Wenn die Kehlung oder Kalotte nebst Antenne vom Rand einer aufgeklebten Scheibe abgedeckt ist, bildet der Schwarzdruck an der Innenseite des Scheibenrands eine zusätzliche optische Blende. Eine Kunststoff-Abdeckung dagegen ist einerseits als markantes Stilelement in das Fahrzeug- Design einzubeziehen; andererseits ist denkbar, daß sie in der Farbe des Wagens mitlackiert wird und gar nicht als separates Teil erkennbar ist.

Die vorteilhafte Variante, die Antenne in ein dielektrisches Material einzubetten, bietet sich besonders bei Kombination einer Einwölbung mit einem strömungbeeinflussenden Anbauteil aus dielektrischem Material, z. B. einem Heckspoiler, an. Sie kann aber auch ganz allgemein als zusätzlicher Schutz vor Feuchtigkeit oder zum vibrationsfreien Fixieren und Haltern der Antenne sehr nützlich sein

Für die Anordnung einer Antenne in einem Seitenholm sind bei vielen Fahrzeugen besonders die C-Holme geeignet. Sie sind oft so breit ausgeführt bzw. bieten ausreichend gestalterischen Spielraum, daß dort keine Gefahr besteht, die erfindungsgemäße Kehlung oder Kalotte oder eine adäquate Einformung könnte die Festigkeit oder Formsteifigkeit der Karosserie vermindern.

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

Fig. 1. Kehlung oder Kalotte im Dachbereich über der Frontscheibe

a) Hohlraum unter der Scheibe,
b) Hohlraum hinter der Dachkante, mit Abdeckelement,
c) Abdeckelement als Weiterführung der Scheibe

Fig. 2. Anordnung im oberen Bereich der Heckscheibe

a) Hohlraum unter der Scheibe,
b) Kombination von Kehlung oder Kalotte und konvex ausgewölbtem Abdeckelement,
c) Dachspoiler

Fig. 3. Günstige Heckspoiler-Ausführung

Fig. 4. C-Holm mit Hohlraum für Antennenanordnung

Dabei sind 1 Dachblech,
2 Traverse des Dachrahmens,
3 Klebefalz,
4 Frontscheibe,
5 Heckscheibe,
6 Kehlung oder Kalotte,
7 Abdeckung,
8 Dachspoiler,
9 Heckspoiler,
10 C-Holm.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß bestimmte Rand-, Kanten- und Eckbereiche der Fahrzeug-Karosserie unter technologischen wie auch unter stilistischen und unter funktionellen (HF-technischen) Gesichtspunkten günstige Voraussetzungen für das Einformen von Hohlräumen bieten, die für die Aufnahme von Antennen für unterschiedliche Zwecke geeignet sind.

Die Hohlräume müssen einen jeweils ausreichenden Querschnitt haben und nach außen mit einer für die elektromagnetische Welle durchlässigen, aber optisch undurchlässigen Abdeckung versehen werden.

Die durch die Umrandung der Fensteröffnungen gegebenen Zonen, vor allem am Fahrzeugdach und an den C-Holmen, sind hier prädestiniert. Der Dachrahmen und das Dachblech oberhalb der Scheiben und die C-Holme, aber auch eine Schiebedach-Öffnung, sind Orte, an denen sich bei unterschiedlichsten Fahrzeugtypen auch schon andere Funktionselemente für verschiedene Aufgaben finden, wie Wasserableitung, verdeckte Halterungen für Dachaufbauten usw..

Die Traverse 2 des Dachrahmens über der Frontscheibe 4 ist oft als offenes Hohlprofil ausgebildet und kann für die erfindungsgemäße Dachausbildung genutzt werden (Fig. 1a). Günstiger ist es jedoch, die Kehlung oder Kalotte 6 im Bereich des Klebfalzes 3 hinter dem Rand der Frontscheibe 4 (Fig. 1b) bzw. unmittelbar über der Scheibe anzuordnen. So ist bei der Variante nach Fig. 1c die Kunststoff-Abdeckung 7 direkt als Fortsetzung und als Verbindung der Scheibe 4 zum Dachblech 1 ausgebildet.

Auch an der Heckscheibe 5 läßt sich günstig ein Teil des Dachrahmens nutzen oder eine zusätzliche Kehlung 6 hinter der Scheibe anordnen (Fig. 2a). Eine besonders vorteilhafte Variante ist in Fig. 2b dargestellt: Eine Kehlung oder Kalotte 6 im Dach-Randbereich ist mit einem ausgewölbten Kunststoffelement verdeckt, das gleichzeitig als Dachspoiler 8 für das Heckfenster dient.

In den Heckspoiler 9 nach Fig. 3 könnten ohne Schwierigkeiten gleichzeitig waagerechte (Mittelteil) und senkrechte Antennenstrukturen (Seitenteile) integriert werden.

Mit Fig. 4 wird "last but not least" eine Möglichkeit für die Ausbildung des Hohlraums für eine Antenne im C-Holm 10 eines Pkw dargestellt. Dabei ist denkbar, daß die Kehlung oder Kalotte 6 in eine vorhandene und in den Umrissen unverändert bleibende Holmkonstruktion integriert wird; andererseits würde es beim C-Holm - eher als z. B. beim A-Holm - zulässig sein, eine vorhandene Konstruktion zur Aufnahme einer Antenne in den äußeren Abmessungen zu ändern, z. B. etwas breiter zu gestalten.

Die Erfindung ist nicht auf eingeformte Hohlräume im Randbereich längs der Front- und der Heckscheibe beschränkt. Je nach den Erfordernissen des speziellen Anwendungsfalls können der Bereich über den Türen oder über Seitenfenstern und auch andere Elemente des Fahrzeugaufbaus für die Nutzung der Erfindung günstig sein. So sind durchaus auch Scheinwerfer und andere lichttechnische Einrichtungen als "Hohlräume mit dielektrischer Abdeckung" gemäß der Erfindung zu betrachten und könnten Antennen, z. B. für die Abstandskontrolle zu anderen Fahrzeugen (Sensoren), aufnehmen.

Bei allen hier gezeigten Beispielen ist durch die Blechteile der Karosserie eine wirkungsvolle Abschirmung des Fahrzeuginneren gegen das elektromagnetische Feld auch bei bei Antennen mit Sendebetrieb gegeben.

Die Antennen selbst werden in den erfindungsgemäßen Hohlräumen mit herkömmlichen Techniken und Technologien fixiert, gehalten und betrieben. Besonderheiten bestehen u. a. darin,

- daß die in einem Hohlraum unter einer Scheibe angeordnete Antenne vorteilhaft an eine Leitung angeschlossen wird, die durch die Klebschicht hindurch in das Fahrzeuginnere geführt werden kann, so daß zusätzliche Bohrungen durch das Karosserieblech nicht erforderlich sind, und
- daß die Abdeckung (7) wie auch der Heckspoiler (9) nachträgliche Arbeiten an vorhandenen Antennen und auch das Nachrüsten von Antennen erlauben.

Claims

1. Antennenanordnung bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit eingeklebten Scheiben, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- im Randbereich einer Fenster- oder Dachöffnung sind in das Karosserieblech eine oder mehrere, jeweils randparallele, durchgehende Kehlungen oder aneinandergereihte oder separate Kalotten (6) eingeformt,
- die Kehlung oder Kalotte (6) wird vom Rand einer aufgeklebten Scheibe (4, 5) verdeckt oder ist mit einer passenden Abdeckung (7) aus einem anderen dielektrischen Material versehen, die optisch in die Karosseriekontur integriert ist,
- in dem von der Kehlung oder Kalotte (6) und der überstehenden Scheibe (4, 5) oder der Abdeckung (7) gebildeten Hohlraum sind jeweils eines oder mehrere Antennenelemente und Antennenleitungen angeordnet.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kehlung oder Kalotte (6) in das Dachblech (1) integriert ist.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kehlung oder Kalotte (6) in einen Seitenholm, vorzugsweise in den C-Holm (10) des Fahrzeugs, integriert ist.

4. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum für die Antenne durch eine entsprechende Kehlung oder Kalotte (6) im Randbereich des Fensters in einer Heckklappe bei einem Fahrzeug mit Schrägheck und durch eine vorzugsweise ausgewölbte Abdeckung (8) gebildet wird, die gleichzeitig der Strömungsleitung am Fahrzeug dient.

5. Antennenanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kehlung oder Kalotte (6), insbesondere bei Abdeckung durch den Randbereich einer aufgeklebten Scheibe (4, 5), in den karosserieseitigen Klebefalz (3) eingeformt oder an einer Seite unmittelbar daneben angeordnet ist.

6. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum für die Antenne mit einem dielektrischen Material, vorzugsweise einem Schaumstoff, ausgefüllt ist, in den die Antenne eingebettet ist.

7. Antennenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung der Erfindung bei Scheinwerfern und anderen lichttechnischen Einrichtungen am Kraftfahrzeug.