JP2021019280A

JP2021019280A - アンテナモジュール

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Publication number: JP2021019280A
Application number: JP2019133782A
Authority: JP
Inventors: 弘真花岡; Hiromasa Hanaoka
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-02-15
Anticipated expiration: 2039-07-19
Also published as: US20210021022A1; JP7051761B2; CN112242608A; CN112242608B; EP3767835A1; EP3767835B1; US11335998B2

Abstract

【課題】アンテナを天井に配置しても窓から磁場が漏洩することを抑制できるアンテナモジュールを提供する。【解決手段】アンテナモジュール１は、車両７の天井Ｒに取り付けられる。アンテナモジュール１は、ＬＦアンテナ２と、ＬＦアンテナ２から車両７のサイドウインドウＷ１に向かう磁場を遮蔽する磁性体３と、を備えている。磁性体３には、長尺状の溝３３が設けられている。ＬＦアンテナ２は、らせん状に巻回されたコイル２２から構成され、コイル２２の軸方向が溝の長手方向に沿うように溝３３内に収容されている。【選択図】図７

Description

本発明は、車両に搭載されたアンテナモジュールに関する。

従来、車両にアンテナを搭載して、スマートキーなどの通信端末と通信を行うものが提案されている（特許文献１、２）。上記アンテナは、車両の窓を通って車外へ磁場が漏洩するのを防止するために床に配置されていた。

特開２０１３−７０５４５号公報特開２００２−４６５４１号公報

しかしながら、車両の床には座席などがあり、搭載スペースの制約が多い。そこで、アンテナを天井に配置することも考えられる。しかしながら、天井は窓に近いため、天井にアンテナを配置すると、窓を通って車外へ磁場が漏洩し、誤通信してしまう、という問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンテナを天井に配置しても窓から磁場が漏洩することを抑制できるアンテナモジュールを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るアンテナモジュールは、下記［１］〜［６］を特徴としている。
［１］
車両の天井に取り付けられるアンテナモジュールであって、
アンテナと、
互いに離間した一対の壁部を有する磁性体と、を備え、
前記一対の壁部間に前記アンテナが収容されている、
アンテナモジュール。
［２］
［１］に記載のアンテナモジュールであって、
前記磁性体は、前記アンテナから前記車両の窓に向かう磁場を遮蔽するように前記車両の天井に配置されている、
アンテナモジュール。
［３］
［１］又は［２］に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナは、らせん状に巻回されたコイルから構成され、前記コイルの軸方向が前記一対の壁部の対向方向に交差するように前記一対の壁部間に収容されている、
アンテナモジュール。
［４］
［１］〜［３］何れか１に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナを駆動するドライバをさらに備えた、
アンテナモジュール。
［５］
［１］〜［３］何れか１に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナを駆動するドライバと、
前記ドライバを搭載した基板と、を備え、
前記一対の壁部間に配置されるように前記基板が、前記磁性体に固定され、
前記アンテナが、前記基板に電気的に接続されて、固定される、
アンテナモジュール。
［６］
［１］〜［５］何れか１に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナ及び前記磁性体を収容する収容ケースを備え、
前記収容ケースが天井に取り付けられる、
アンテナモジュール。

上記［１］及び［２］の構成のアンテナモジュールによれば、一対の壁部が、アンテナから車両の窓に向かう磁場を遮蔽するので、アンテナを天井に配置しても窓から磁場が漏洩することを抑制できる。

上記［３］の構成のアンテナモジュールによれば、アンテナは、コイルの軸方向が一対の壁部の対向方向に交差するように収容されている。これにより、コイルの軸方向と交差する方向から窓に向かう磁場を一対の壁部により遮蔽することができる。

上記［４］の構成のアンテナモジュールによれば、ドライバもアンテナと一体に天井に設けられている。このため、ドライバとアンテナとを長いワイヤハーネスを介して接続する必要がなくなり、ワイヤハーネスの寄生インダクタンスによる共振点ずれを抑制することができる。

上記［５］の構成のアンテナモジュールによれば、磁性体に固定された基板にアンテナを接続してアンテナを支持することができる。

上記［６］の構成のアンテナモジュールによれば、収容ケースを用いてアンテナモジュールを天井に取り付けることができる。

本発明によれば、アンテナを天井に配置しても窓から磁場が漏洩することを抑制できるアンテナモジュールを提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明のアンテナモジュールの外観斜視図である。図２は、図１に示す収容ケースを取り除いたアンテナモジュールの斜視図である。図３は、図２に示す磁性体及び基板を取り除いたアンテナモジュールの斜視図である。図４は、図１〜図３に示すアンテナモジュールの電気構成図である。図５は、図４に示すＥＣＵ及びドライバの出力を示すタイムチャートである。図６は、図１〜図３に示すアンテナモジュールが取り付けられた車両の概略側面図である。図７は、図６のＩ−Ｉ線断面図である。図８は、図１〜図３に示すアンテナモジュールが取り付けられた車両の概略上面図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

本実施形態のアンテナモジュール１は、図６〜図８に示すように、車両７の天井Ｒに取り付けられ、例えば、キーレスエントリシステムに用いられる。キーレスエントリシステムは、スマートキーが車両７に近づいたときにドアのロック／アンロック操作を検出すると、ドアのロック／アンロックを行うシステムである。このキーレスエントリシステムにおいて、車両７にスマートキーを置き忘れて、ドアのロック操作を行うと置き忘れを報知する機能がある。本実施形態のアンテナモジュール１は、スマートキーが車両７内にあるか否かを判定するために用いられる。

キーレスエントリシステムにおいて、アンテナモジュール１は、スマートキーに対してＬＦ信号を発信する。アンテナモジュール１は、ＬＦ信号が車両７内にあるスマートキーに受信され、車両７外にあるスマートキーには受信できないように、車両７内のみに磁場を形成する。スマートキーは、ＬＦ信号を受信したときにＲＦ信号を発信し、車両７内に設けたＲＦアンテナ（図示せず）がこのＲＦ信号を受信したときに、車両７内にスマートキーがあると判定することができる。

上記アンテナモジュール１の構成について図１〜図３を参照して説明する。なお、図中のＸは車両７の幅方向、Ｙは車両７の前後方向、Ｚは車両７の上下方向を示す。アンテナモジュール１は、図１〜図３に示すように、ＬＦアンテナ２（アンテナ）と、ＬＦアンテナ２から車両７のサイドウインドウ（窓）Ｗ１（図６）に向かう磁場を遮蔽する磁性体３と、ＬＦアンテナ２を駆動する後述するドライバ４などが搭載された基板５と、これらＬＦアンテナ２、磁性体３及び基板５を収容する収容ケース６と、を備えている。

本実施形態のＬＦアンテナ２は、ＬＦ帯のＬＦ信号を発信する。ＬＦアンテナ２は、図３に示すように、円柱状の磁性体コア２１と、磁性体コア２１にらせん状に巻回されるコイル２２と、を有している。

磁性体３は、図２に示すように、前後方向Ｙに長尺な上壁３１と、上壁３１の幅方向Ｘ両端から下側に向かって立設する一対の立壁（壁部）３２，３２と、を備え、前後方向Ｙの一端から他端に亘って連続して延在する溝３３が形成されている。上記一対の立壁３２，３２及び溝３３は、前後方向Ｙ（長手方向）に長尺に形成される。また、溝３３は、上側が上壁３１により閉じられ、下側及び前後方向Ｙ両側が開口して設けられる。溝３３は、前後方向Ｙの一端から他端に亘って連続して半円形の頂点部を平らにした断面形状を有している。

即ち、溝３３は、その上面が平坦に設けられ、上面に近づくに従って溝幅が狭くなるように、内側面が曲面に形成されている。上記一対の立壁３２，３２間に設けられた溝３３内にＬＦアンテナ２が収容されている。ＬＦアンテナ２は、コイル２２の軸方向（＝前後方向Ｙ）が一対の立壁３２，３２の対向方向（＝幅方向Ｘ）と直交するように一対の立壁３２，３２間に収容されている。本実施形態では、図７に示すように、ＬＦアンテナ２が溝３３の下側開口から溝３３外に突出せず、ＬＦアンテナ２の全部が溝３３内に収容されている。

図３に示すコイル２２は、磁性体コア２１にらせん状に巻回される。

基板５には、コイル２２とともに共振回路を構成する共振コンデンサ（図示せず）や、ＬＦアンテナ２を駆動するためのドライバ４が搭載されている。ドライバ４は、図４に示すように、直列接続された２つのＦＥＴＱ１、Ｑ２と、２つのＦＥＴＱ１、Ｑ２をオンオフ駆動するゲート駆動回路４１と、を有している。ドライバ４は、ワイヤハーネス８を介して車両７のインストルメントパネル内などに配置されたＥＣＵから成るキーレスエントリ装置９に接続される。

ドライバ４は、キーレスエントリ装置９から電源、グランド、オン／オフ要求信号が供給されている。キーレスエントリ装置９は、図５に示すように、オンを要求するＨｉレベルのオン要求信号と、オフを要求するＬｏレベルのオフ要求信号と、を出力する。ゲート駆動回路４１は、オン要求信号が入力されると２つのＦＥＴＱ１、Ｑ２を逆相（排他的に）でオンオフ制御することにより、電源から矩形波信号（図５）を発生させる。この矩形波信号は、ダンプ抵抗Ｒｄを介して１次コイルに印加される。これにより、二次コイルに正弦波共振電流を発生させ、空間に交流磁場を発生させる。

上記基板５は、図２に示すように、前後方向Ｙに長尺な長方形状に形成され、磁性体３の溝３３に設けた平らな上面に係止爪やねじ止めにより固定されている。これにより、基板５は、一対の立壁３２，３２間に上下方向Ｚと直交して配置される。ＬＦアンテナ２は、この基板５の下側に配置されている。ＬＦアンテナ２のコイル２２の両端は、はんだ付けやコネクタ接続などにより基板５に接続されている。これにより、ＬＦアンテナ２が基板５に電気的に接続されると共に、基板５上に固定される。

収容ケース６は、樹脂などにより構成されている。収容ケース６は、図１に示すように、上壁６１と、下壁６２と、上壁６１及び下壁６２間に設けられた側壁６３と、を有し、上記磁性体３を収容できる中空状の箱型に形成されている。上壁６１は、磁性体３の上壁３１を覆うように設けられている。下壁６２は、上壁３１との間に磁性体３を挟む。側壁６３は、磁性体３の幅方向Ｘ及び前後方向Ｙ両側を覆うように設けられている。上壁６１には、前後方向Ｙ両側に突出する取付ステー６４が設けられている。この取付ステー６４をねじ止めなどにより車両７の天井Ｒに取り付ける。

次に、上述したアンテナモジュール１の配置について説明する。上述したアンテナモジュール１は、図６及び図７に示すように、車両の天井Ｒに取り付けられる。本実施形態では、天井Ｒの幅方向Ｘの中央（運転席ＳＨ１と助手席ＳＨ２のとの間）に取り付けられる。具体的には、収容ケース６の上壁６１及び取付ステー６４を天井Ｒに重ねて、取付ステー６４をねじ止めして取り付ける。このとき、溝３３の長手方向（コイル２２の軸方向）が車両７の前後方向Ｙに沿うようにアンテナモジュール１を配置する。

コイル２２には、図８に示すように、軸方向（前後方向Ｙ）一端から出て他端に向かう磁場Ｈが発生する。コイル２２の軸方向の長さとしては、フロントウインドウＷ２、リアウインドウＷ３からスマートキーが受信できるレベルの磁場Ｈが漏洩しないように設けている。

また、上述したように溝３３の長手方向が車両７の前後方向Ｙに沿うように配置すると、図７に示すように、磁性体３の立壁３２が車両７の幅方向Ｘに並べられる。磁性体３は、ＬＦアンテナ２からの磁場を吸収（集磁）する。このため、磁性体３からの磁場のうちサイドウインドウＷ１に向かう磁場は、磁性体３に集磁されて、車両７の幅方向ＸにあるサイドウインドウＷ１まで届かない。

即ち、磁性体３が、ＬＦアンテナ２からサイドウインドウＷ１に向かう磁場を遮蔽し、立壁３２の幅方向Ｘ両側に磁場が届かない不感帯エリアＡ１が設けられる。これにより、ＬＦアンテナ２を天井Ｒに配置してもサイドウインドウＷ１から磁場が漏洩することを抑制でき、車両７外にあるスマートキーと通信して、車両７内にあると誤判定するのを防ぐことができる。

そして、天井Ｒにアンテナモジュール１を配置することにより、床に配置した場合に比べて搭載スペースの制約を受けにくくなる。このため、従来は、スペースの制約上、小さなＬＦアンテナを複数、床に設けて車両７内のみに磁場を形成するしかなかった。しかしながら、本実施形態によれば、図１に示すように、大きな１つのＬＦアンテナ２を天井に設けて、車両７内のみに磁場を形成することができる。

また、上述した実施形態によれば、ＬＦアンテナ２は、コイル２２の軸方向が一対の立壁３２，３２の対向方向に交差するように溝３３内に収容されている。これにより、一対の立壁３２，３２の対向方向を車両７の幅方向Ｘに沿って配置すれば、コイル２２の軸方向と交差する方向からサイドウインドウＷ１に向かう磁場を一対の立壁３２，３２により遮蔽することができる。

また、上述した実施形態によれば、ドライバ４もＬＦアンテナ２と一体に天井Ｒに設けられている。このため、ドライバ４とＬＦアンテナ２とを長いワイヤハーネス８を介して接続する必要がなくなり、ワイヤハーネス８の寄生インダクタンスによる共振点ずれを抑制することができる。このため、ＬＦアンテナ２のＱファクタを高くして感度向上を図ったり、あるいは感度を変えずにダンプ抵抗Ｒｄを大きくして、アンテナ電流を小さくしたり、できる。また、ドライバ４で発生した矩形波信号がワイヤハーネス８を介さずにＬＦアンテナ２に印加されるため、放射ノイズを低減することができる。

また、上述した実施形態によれば、基板５にコイル２２の両端が接続され、溝３３の内側面に基板５が固定されている。これにより、磁性体３に固定された基板５にＬＦアンテナ２を接続してＬＦアンテナ２を支持することができる。

また、上述した実施形態によれば、ＬＦアンテナ２及び磁性体３を収容する収容ケース６が、天井Ｒに取り付けられている。これにより、収容ケース６を用いてアンテナモジュール１を天井Ｒに取り付けることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

上述した実施形態によれば、ＬＦアンテナ２はキーレスエントリシステムに用いられていたが、これに限ったものではない。ＬＦアンテナ２は、車両７内のみで行われる他の通信システムに用いてもよい。

また、上述した実施形態によれば、磁性体３に設けた溝３３は、前後方向Ｙに開口していたが、この前後方向Ｙの開口を塞ぐ一対の壁部を設けて、この一対の壁部によりＬＦアンテナ２からフロントウインドウＷ２、リアウインドウＷ３に漏洩する磁場を遮断できるようにしてもよい。

また、磁性体３の形状も上記実施形態に限定されることなく、ＬＦアンテナ２から車両７のサイドウインドウＷ１に向かう磁場を遮蔽できるような形状であればよい。

また、上述した実施形態によれば、アンテナモジュール１側にドライバ４を設けていたが、これに限ったものではない。ドライバ４は、キーレスエントリ装置９と同様に車両７のインストルメントパネル内に配置されていてもよい。

ここで、上述した本発明に係るアンテナモジュールの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［６］に簡潔に纏めて列記する。
［１］
車両（７）の天井（Ｒ）に取り付けられるアンテナモジュール（１）であって、
アンテナ（２）と、
互いに離間した一対の壁部（３２，３２）を有する磁性体（３）と、を備え、
前記一対の壁部（３２，３２）間に前記アンテナ（２）が収容されている、
アンテナモジュール（１）。
［２］
［１］に記載のアンテナモジュール（１）であって、
前記磁性体（３）は、前記アンテナ（２）から前記車両（７）の窓に向かう磁場を遮蔽するように前記車両（７）の天井に配置されている、
アンテナモジュール（１）。
［３］
［１］又は［２］に記載のアンテナモジュール（１）において、
前記アンテナ（２）は、らせん状に巻回されたコイル（２２）から構成され、前記コイル（２２）の軸方向（Ｙ）が前記一対の壁部（３２，３２）の対向方向（Ｘ）に交差するように前記一対の壁部（３２，３２）間に収容されている、
アンテナモジュール（１）。
［４］
［１］〜［３］何れか１項に記載のアンテナモジュール（１）において、
前記アンテナ（２）を駆動するドライバ（４）をさらに備えた、
アンテナモジュール（１）。
［５］
［１］〜［３］何れか１に記載のアンテナモジュール（１）において、
前記アンテナ（２）を駆動するドライバ（４）と、
前記ドライバ（４）を搭載した基板（５）と、を備え、
前記一対の壁部（３２，３２）間に配置されるように前記基板（５）が、前記磁性体（３）に固定され、
前記アンテナ（２）が、前記基板（５）に電気的に接続されて、固定される、
アンテナモジュール（１）。
［６］
［１］〜［５］何れか１に記載のアンテナモジュール（１）において、
前記アンテナ（２）及び前記磁性体（３）を収容する収容ケース（６）を備え、
前記収容ケース（６）が天井（Ｒ）に取り付けられる、
アンテナモジュール（１）。

１アンテナモジュール
２ＬＦアンテナ（アンテナ）
３磁性体
４ドライバ
５基板
６収容ケース
７車両
２２コイル
３２壁部
Ｒ天井
Ｗ１サイドウインドウ（窓）
Ｘ幅方向（対向方向）
Ｙ前後方向（軸方向）

Claims

車両の天井に取り付けられるアンテナモジュールであって、
アンテナと、
互いに離間した一対の壁部を有する磁性体と、を備え、
前記一対の壁部間に前記アンテナが収容されている、
アンテナモジュール。
請求項１に記載のアンテナモジュールであって、
前記磁性体は、前記アンテナから前記車両の窓に向かう磁場を遮蔽するように前記車両の天井に配置されている、
アンテナモジュール。
請求項１又は２に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナは、らせん状に巻回されたコイルから構成され、前記コイルの軸方向が前記一対の壁部の対向方向に交差するように前記一対の壁部間に収容されている、
アンテナモジュール。
請求項１〜３何れか１項に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナを駆動するドライバをさらに備えた、
アンテナモジュール。
請求項１〜３何れか１項に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナを駆動するドライバと、
前記ドライバを搭載した基板と、を備え、
前記一対の壁部間に配置されるように前記基板が、前記磁性体に固定され、
前記アンテナが、前記基板に電気的に接続されて、固定される、
アンテナモジュール。
請求項１〜５何れか１項に記載のアンテナモジュールにおいて、
前記アンテナ及び前記磁性体を収容する収容ケースを備え、
前記収容ケースが天井に取り付けられる、
アンテナモジュール。