JP2003289212A - 自動車金属フレームにガラス実装アンテナを無線周波数接地する方法及び無線周波数接地構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両のフロントガラスの取付け前にアンテナが
フロントガラスに取り付けることができ、又は取り付け
られた天井を剥がす必要がなくフロントガラスの取付け
後にアンテナを車両に実装することができる無線周波数
接地方法及び接地構造の提供。 【解決手段】自動車の金属フレームにガラス実装アンテ
ナを無線周波数接地する方法は、（１）自動車の金属フ
レーム２０９にガラス２０３を取り付ける前に、アンテ
ナ２０１が実装される位置から金属フレーム近傍に配置
されたガラスの一縁まで、ガラスに無線周波数接地経路
を形成する工程、（２）アンテナ２０１から無線周波数
接地経路まで第１無線周波数接地コンタクトを形成する
工程と、及び（３）金属フレームにガラスを取り付ける
際に、金属フレームに無線周波数経路の第２無線周波数
接地コンタクトを提供する工程を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナの実装に
関し、より詳細には車両の天井に無線周波数(radio fre
quency: RF)接触を提供する自動車用アンテナの実装に
関する。

【０００２】

【従来の技術】アンテナは長年にわたって自動車に使用
されてきた。元々アンテナは、自動車に取り付けられて
カーラジオ用に信号受信を可能にする。ラジオ受信のた
めに車両の一方のフェンダから突出するホイップアンテ
ナが、多くの自動車において標準である。後に、自動車
のフロントガラス(windshield)の内側に埋設又は貼り付
けされるアンテナが開発された。これらガラス内(in-gl
ass)又はガラス上(on-glass)のアンテナは、フロントガ
ラスの周囲を延び、ホイップアンテナよりも目立たず、
天気や破壊行為等の外的要素からの損傷をより受けにく
くなった。

【０００３】今日、複雑な基板上通信システムが自動車
産業で使用されている。自動車メーカーは、内蔵電話通
信及び地球測位衛星（ＧＰＳ）システム等の機構を有す
るシステムを提供する。これらの複雑なシステムの導入
により、必要とされるアンテナの複雑さが対応して増大
した。これらのシステムは、種々の周波数帯で信号を送
受信できるアンテナを必要とする。パーソナル通信サー
ビス（ＰＣＳ）バンド及び先端モバイル電話サービス
（ＡＭＰＳ）バンドは携帯電話通信において使用される
最も一般的な周波数帯であり、ＰＣＳバンドはデジタル
伝送で最初に使用され、ＡＭＰＳバンドはアナログ伝送
で最初に使用される。ＧＰＳシステムは、ＧＰＳバンド
として知られる第３の別個の周波数帯内で作動する。

【０００４】通信システムの種類に関連し種々のタイプ
のアンテナが使用されてきた。パッチアンテナ、ダイポ
ールアンテナ及びスロットアンテナがこのような用途に
使用される周知のアンテナの例である。これらのシステ
ムで受け入れられた支配的モードは垂直偏波である。シ
ングルポールアンテナ及びダイポールアンテナはアンテ
ナの指向性として同じ方向の偏波を提供するが、スロッ
トアンテナはアンテナの指向性に対して直交する偏波を
提供する。例えば、標準的なシングルポールホイップア
ンテナ又はダイポールホイップアンテナは、所望の垂直
偏波を達成するために垂直指向性である必要がある。ス
ロットアンテナは、所望の垂直偏波を提供するように水
平方向を向く必要がある。垂直方向を向くホイップアン
テナは、何年もの間、移動電話用の車両天井、フェンダ
及びリアガラスに使用されてきた。

【０００５】外部垂直ホイップアンテナはいくつかの不
利な点を有する。第１に、これらアンテナは美的観点か
ら望ましくない。また、天気、破壊行為及び自動洗車機
等の外力による損傷を容易に受けやすい。車両技術者の
中には、外部ホイップアンテナを除去し、ラジオ受信用
に以前に実施されたのと同様の方法でガラス上アンテナ
に置換したいという要望がある。

【０００６】今日使用されている複雑な通信システム用
のガラス上アンテナは、新たな問題を生じている。パッ
チアンテナは、その寸法が小さいことにより広く使用さ
れていた。しかし、パッチアンテナは、車両板金に対し
てアンテナを置換することに敏感である。車両の天井パ
ネル近くにアンテナを配置することは、アンテナを所望
の中心周波数にチューニングすることを阻害し、利得特
性を変化させ、放射パターンをずらしてしまう。

【０００７】これらの問題を克服するために、車両の天
井パネルにアンテナを結合させることにより、不要なチ
ューニング効果を最小にできることが観察されている。
この現象は特許文献１の主題である。

【０００８】

【特許文献１】 米国特許第５９５９５８１号明細書

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１に示されるよう
に、（フロントガラス１０７に実装された）ガラス上ア
ンテナユニット１０１を天井パネル１０５に結合するこ
とは、銅又は黄銅の金属薄片１０３の一端を天井パネル
１０５に、その他端をアンテナユニット１０１に取り付
けることにより達成してきた。金属薄片１０３は、半田
付け又は感圧接着剤によって天井パネル１０５に貼り付
けられる。この技法は、天井パネルに対してアンテナを
結合することに便益を与える。しかし、製造の観点から
はいくつかの欠点がある。結合薄片の取付けは労働力を
要する作業であることが判明した。結合薄片１０３は、
実装されたガラス上アンテナユニット１０１に一端で取
り付けられると共に天井パネル１０５に他端で取り付け
られるので、フロントガラス１０７を車両に取り付けた
後になるまで取り付けることができない。このため、ア
ンテナは、フロントガラスを取り付けた後であって車両
の天井及び成形品等の内部装飾部品の取付け前に組立工
場で取り付けられる必要があった。或いは、アンテナは
販売後の品目として取り付けることもできた。しかし、
後取付けは、車両の天井を剥がして天井パネルに導電片
を接触させることを要した。このため、車両の天井を再
取付けする必要があった。

【００１０】販売後取付けに伴う別の欠点は、導電片の
取付けに使用される接着剤又は半田が、偶発的に天井に
接触することが多いことであった。接着剤又は半田が接
触すると、車両の天井を交換する必要がある。この交換
は、フロントガラス及び天井が取り付けられる工場に車
両を戻す必要がある仕事であるのが通常である。

【００１１】導電片に関連した種々の取付け問題及び結
合片をなくしながら、車両の天井にアンテナユニットの
無線周波数接地から派生する利点を維持できることが望
ましい。

【００１２】車両のフロントガラスの取付け前にアンテ
ナをフロントガラスに取り付けることができ、又は取り
付けられた天井の分解を要することなくフロントガラス
の取付け後にアンテナを車両に実装することができ、こ
のような場合において、取り付けられた天井に対して損
傷を与え得る接着剤又はエポキシを使用することなくこ
の段階でアンテナユニットを実装できることがさらに望
ましい。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラスに実装
されたアンテナから自動車の天井パネルまで無線周波数
接地を形成する、改良された方法を提供する。本発明
は、アンテナユニットから天井パネルまでガラス面に延
びる接地経路を介して車両の天井パネルへの導電無線周
波数経路を提供する。車両のガラス上の接地経路は、車
両のフロントガラスの取付け前に形成される。

【００１４】好適な実施形態において、導電経路は、フ
ロントガラスの内部に導電性フレット(fret)を付けるこ
とにより形成される。フロントガラスは、自動車へのフ
ロントガラスの取付け方法として周知のカーボン含有エ
ポキシを使用して車両に取り付ける。エポキシの特性に
より、無線周波数コンタクトがフロントガラス上の導電
性フレット及び車両の天井パネル間に形成される。超高
接合力（ＶＨＢ）両面テープ等の高接合接着剤を使用し
て、アンテナが車両のフロントガラスに実装される。ア
ンテナが実装されると、アンテナユニット上の接触領域
及びフロントガラス上の導電性フレット上の接触領域間
の導電性ガスケットが圧縮され、アンテナから導電性フ
レットに沿って導電性ガスケットを介してフロントガラ
スの上縁まで、及びフロントガラスを取り付けるのに使
用される無線周波数導電エポキシを介して天井パネルま
での導電経路を形成する。これにより、アンテナから車
両天井までの完全な無線周波数接地経路が提供される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施形態を詳細に説明する。図２は、天井パネ
ルに対するアンテナの位置を示す、本発明により接地さ
れたガラス上アンテナを有する車両の平面図である。図
３は、本発明により接地されたアンテナを示す、アンテ
ナ、フロントガラス及び天井パネルの側面断面図であ
る。図４は、本発明によるフロントガラスに付けられた
導電性フレットの平面図である。

【００１６】本発明は、ガラスに実装されたアンテナを
ガラスが実装された自動車のフレームに接地する方法に
関するものである。本発明による取付け方法は、アンテ
ナユニットケース内に収容されたアンテナから、フロン
トガラスの内面に沿って導電性フレットを介して、標準
的な自動車フロントガラス実装用途で使用されるカーボ
ン含有エポキシを介して天井パネルまで形成された無線
周波数接地経路を提供する。

【００１７】好適実施形態において、アンテナユニット
は小さな箱を具備する。アンテナユニット内に収容され
たアンテナは、ユニットのケースの接触領域に電気的に
結合される。本発明で使用する好適なアンテナは、本発
明と同じ譲受人に譲渡された「電気的に短いキャビティ
反射器を使用する多バンドアンテナ」と題する関連出願
に詳細に説明されている。しかし、本発明による無線周
波数接地方法は、特定のアンテナに限定されず、車両に
無線周波数接地を与える便益を有するいかなるアンテナ
で使用されてもよいことを理解すべきである。

【００１８】アンテナユニットは車両のガラス面に実装
される。図２を参照すると、好適実施形態において、ア
ンテナユニット２０１は、車両中心の天井パネル２０９
のちょうど下のフロントガラス２０３に固定される。別
の実施形態では、リア窓ガラス（すなわちバックライ
ト）上に、又は引っ込まない側面窓部上にアンテナを配
置することができる。

【００１９】図３に示されるように、アンテナユニット
はフロントガラスの内側に実装される。アンテナ２０１
は強力な接着剤を使用して実装される。好適な実施形態
において、アンテナユニットを窓に実装するために、３
Ｍ社の超高接合（ＶＨＢ）テープ等の両面テープが使用
される。このテープは、約１mmの厚さを有し、ガラス及
びプラスチック材料の双方に極めてよく接着する。この
結果、アンテナユニットのプラスチックケース及びフロ
ントガラス間に永久接合を形成することができる。

【００２０】アンテナユニットは複数のアンテナを有し
てもよい。車両の天井パネルに無線周波数接地される結
果として改良された性能を達成するアンテナは、アンテ
ナユニット２０１内でアンテナユニットケース３１０上
の接触領域３０９に電気的に結合される。この領域を介
して接地への導電性無線周波数経路が構築される。実装
の際、電気コンタクトは、フロントガラス２０３上の導
電経路３０３及びアンテナユニット２０１間に電気的接
触が形成される。アンテナユニット２０１のケース３１
０及び導電経路３０３間の電気的接触は、アンテナユニ
ットケース上の接触領域３０９及びフロントガラス２０
９上にある導電経路３０３上の接触領域３１１間の導電
性ガスケット３０５を圧縮することにより達成される。

【００２１】好適実施形態における導電性ガスケット３
０５は、ニッケルコーティングされたグラファイト粒子
を含有するシリコーンエラストマを具備する。しかし、
別の実施形態では、シリコーン樹脂内で所定方向を向く
ワイヤ、織られた錫・銅・鉄ガスケット、又は他の導電
性材料含有エラストマ等の全て当業界で周知の種々の導
電性ガスケット材料を使用することができる。導電性ガ
スケット３０５のジュロメータ及び厚さは、約１mm厚の
ＶＨＢテープを使用してアンテナユニットが実装される
際に十分な圧縮が達成されるように選択される。アンテ
ナユニットがフロントガラスに実装されると、図３に示
されるようにガスケット材料は、アンテナユニット上の
接触領域３０９及びフロントガラス上の接触領域３１１
間で圧縮される。導電性ガスケットは、約１mm厚まで圧
縮され、アンテナユニット上の接触領域３０９及びフロ
ントガラス上の接触領域３１１間の電気的な無線周波数
接触を保証する。好適実施形態において、チョメリクス
社製のＣＨＯ−ＳＥＡＬ６３０９ガスケットが使用され
る。

【００２２】フロントガラス上の導電経路３０３は、導
電性フレット(fret)を、フロントガラスの中央上部の小
さな領域におけるフロントガラスの内側に付けることに
より形成される。好適実施形態において、導電性フレッ
トは、導電性エポキシペンキをフロントガラスに塗り、
好適にはシルクスクリーン又はスプレー技法を使用して
形成される格子を具備する。導電性エポキシペンキは、
導電性表面を形成する金属粒子を含有するペンキであ
り、当業界では周知である。導電性エポキシは、銀、
銅、ニッケル等の種々の金属粒子を含有することができ
る。好適実施形態において、銀含有の導電性エポキシペ
ンキが使用される。導電性フレット用の材料を選択する
際に、フレット及びアンテナ間の接触を形成するのに使
用される導電性ガスケット材料とフレットとの間の可能
なガルバニック反応を考慮しなければならない。異なる
材料では空気中でガルバニック反応が起こり、電気的接
触を低減又は解消する酸化又は腐蝕が生ずる。このた
め、好適実施形態において、フレットに使用される銀エ
ポキシは、使用される導電性ガスケットとのガルバニッ
ク反応が最小である。

【００２３】図４は、導電性フレット４０１の格子パタ
ーンを詳細に示す。導電性ガスケットは、フレット接触
領域３１１のフレット４０１に接触する。接触領域３１
１の直ぐ上のフロントガラス部分に配置されたフレット
４０１部分は、圧縮された格子４０５を具備する。接触
領域直上以外の領域における天井パネル及びアンテナ間
に配置されたフレット部分は、密度の低い格子パターン
４０６を具備する。この領域は主に、アンテナユニット
のために安定した接地を提供するものである。粗い格子
を使用することにより、銀エポキシの使用量が低減され
るので、コストも低減される。

【００２４】導電性フレットは、フロントガラスの上縁
直近まで延びる。好適実施形態において、フレットは上
縁から約３mmの位置まで延びる。必要な無線周波数接地
経路を提供するために、フレットは、フロントガラスを
天井パネルに実装するのに使用される接着剤によって覆
われる領域へ延びなければならない。好適実施形態にお
いて、フレットは、車両にフロントガラスを取り付ける
まえに、シルクスクリーン又はスプレー工程を使用して
フロントガラスに付けられる。これらの工程は、フロン
トガラス上にフレット４０１を正確に配置することを保
証するように十分に管理することができる。

【００２５】フレットがフロントガラスに付けられた
後、フロントガラスは標準的なフロントガラス取付け技
法を使用して車両に取り付けられる。一般的なフロント
ガラス取付けは、エセックスＡＲＧ社製Ｕ−４００ＨＶ
等の強力な黒いフロントガラス接着剤を使用してガラス
を車両に接合することにより、フロントガラスを貼り付
ける工程を含む。標準的なフロントガラス接着剤はウレ
タンを主成分とする。これら接着剤は黒色であり、紫外
線に対して安定で美的である。接着剤を黒色にするため
に、ウレタン接着剤はカーボンを多量に含有する。カー
ボンを含有する結果、自動車業界でフロントガラスを実
装するために使用される接着剤は、フロントガラスに配
置されたフレット及び天井パネル間の（200ＭHz〜400Ｍ
Hzでの）無線周波数バンドに接着剤が電気的な接地経路
を提供してアンテナから天井パネルまでの無線周波数接
地経路を完成するような特性を有する。車両の天井パネ
ルに存在するペンキと共に接着剤の半絶縁特性により、
導電経路は直流接地としては作用しない。しかし、十分
な容量性又は寄生結合により、アンテナユニットの性能
に重要な無線周波数分布における接地として作用するこ
とができる。

【００２６】本発明による取付け方法は、従来技術で使
用された技法を上回る種々の利点を提供する。アンテナ
実装は、アンテナが製造工場で実装されたか、又は販売
後のフロントガラス交換の一部として実装されたかとは
無関係に、天井を剥がすことを最早要しない。初期の工
場での取付けの場合、本発明は、アンテナ取付け工程が
フロントガラス供給業者により実施されることを可能に
する。このため、付加的なアンテナ取付け工程を含むフ
ロントガラスが取り付けられる製造ラインには、何等変
更する必要がない。販売後の場合、天井を剥がしてアン
テナを取り付ける必要が最早ないので、本発明はアンテ
ナ取付け工程中に車両天井を損傷する問題を除去する。
この結果、本発明は、最適なアンテナ特性を保証するの
に要する、アンテナから天井パネルまでの無線周波数接
地を、より効率的でより費用がかからないで達成する方
法を提供する。

【００２７】上述の説明は例示であって限定するもので
はなく、本発明の真髄から逸脱することなく当業者が明
白な変更をすることができることを理解すべきである。
従って、本発明は、特許請求の範囲に定義された発明の
真髄及び範囲内に含まれる代替物、変更及び等価物等を
カバーすることを意図されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の天井パネルに結合されたガラス実装
アンテナの断面図である。

【図２】本発明により接地されたガラス上アンテナを有
する車両の平面図であり、天井パネルに対するアンテナ
の位置を示す。

【図３】本発明により接地されたアンテナを示す、アン
テナ、フロントガラス及び天井パネルの側面断面図であ
る。

【図４】本発明によるフロントガラスに付けられた導電
性フレットの平面図である。

【符号の説明】

２０１ アンテナユニット ２０３ フロントガラス（ガラス） ２０９ 天井パネル（金属フレーム） ３０３ 導電性経路 ３０５ 導電性ガスケット ３０９，３１１ 接触領域 ３１０ ケース

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D020 BA13 BC02 BC04 BD03 BD05 BE04 5J046 AA03 AA09 AA12 AB13 LA01 LA20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車の金属フレームにガラスを取り付け
   る前に、アンテナが実装される位置から前記金属フレー
   ム近傍に配置された前記ガラスの一縁まで、前記ガラス
   に無線周波数接地経路を形成する工程と、 前記アンテナから前記無線周波数接地経路まで第１無線
   周波数接地コンタクトを形成する工程と、 前記金属フレームに前記ガラスを取り付ける際に、前記
   金属フレームに前記無線周波数経路の第２無線周波数接
   地コンタクトを提供する工程とを具備することを特徴と
   する、自動車金属フレームにガラス実装アンテナを無線
   周波数接地する方法。
2. 【請求項２】ガラス表面に実装されたアンテナユニット
   から車両の金属フレームまでの無線周波数接地構造であ
   って、 ケース内に少なくとも１本のアンテナを有する前記アン
   テナユニットと、前記ガラス表面上に位置する導電性経
   路と、導電性ガスケットとを具備し、 前記ケースは、前記アンテナユニット内に位置する前記
   少なくとも１本のアンテナに電気的に結合された接触領
   域を有し、 前記導電性経路は、前記金属フレームに結合されて無線
   周波数コンタクトを形成し、 前記導電性ガスケットは、前記ケースの前記接触領域を
   前記導電性経路に電気的に結合することを特徴とする無
   線周波数接地構造。