JP2022059813A

JP2022059813A - アンテナ装置及びアンテナシステム

Info

Publication number: JP2022059813A
Application number: JP2020167643A
Authority: JP
Inventors: 法祐宮城; Norihiro MIYAGI; 翔太須澤; Shota Sudo; 哲史山縣; Satoshi Yamagata; 剛司山浦; Goji Yamaura
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2020-10-02
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2022-04-14

Abstract

【課題】携帯機との通信エリアを確保しながらも、アンテナの本数を低減するアンテナ装置及びアンテナシステムを提供する。【解決手段】車両に取り付けられるアンテナ装置１００であって、電波の照射面１１１が所定方向に向けられ、携帯機と無線通信を行うアンテナ部１１０と、照射面１１１を車両の室外側に向けた第１照射位置と、照射面１１１を車両の室内側に向けた第２照射位置とに、アンテナ部１１０を駆動させて照射面１１１を可変させる駆動部１２０とを備えた。【選択図】図３

Description

本発明は、携帯機と無線通信を行い、車両に取り付けられるアンテナ装置及びアンテナシステムに関する。

近年、携帯機（所謂スマートキー）を所持した所持者が車両の予め設定された通信エリアに入ると、携帯機と車両のアンテナ装置とで無線通信を行い、ドアの開閉やエンジンの始動等が行われるスマートキーシステムが主流になってきている。

携帯機と無線通信を行うアンテナは、車両の室外にある携帯機と無線通信を行う室外用アンテナ、車両の室内にある携帯機と無線通信を行う室内用アンテナからなり、フロントバンパ、車両の室内、ドアの内部、アウターミラー（サイドミラー）等の様々な場所に設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１－３２１４７１号公報

この携帯機と無線通信を行うアンテナの本数が増加していくと、コストの増加のみならず、車両の重量の増加、消費電流の増加につながってしまうことから、携帯機との通信エリアを確保しながらも、アンテナの本数を低減することが望まれていた。

特に、携帯機からの電波の周波数を高めていくと（例えば３ＧＨｚ等）、電波の直進性（指向性）が高くなることから、通信エリアを形成するために、更なるアンテナを増加しなければならず、多数（例えば８～１１本）のアンテナが必要となってしまう。

本発明は、上記課題を解決するものであり、携帯機との通信エリアを確保しながらも、アンテナの本数を低減するアンテナ装置及びアンテナシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、車両に取り付けられるアンテナ装置であって、電波の照射面が所定方向に向けられ、携帯機と無線通信を行うアンテナ部と、前記照射面を車両の室外側に向けた第１照射位置と、前記照射面を車両の室内側に向けた第２照射位置とに、前記アンテナ部を駆動させて前記照射面を可変させる駆動部とを備えることを特徴とする。

また、前記アンテナ装置は、車両のアウターミラーの内部に設けられており、前記駆動部は、前記アウターミラーを格納位置と使用位置との間で回動させるとともに、前記アウターミラーの回動に連動して前記アンテナ部を回動させ、前記アウターミラーが前記格納位置にあるときには、前記照射面が前記第１照射位置となり、前記アウターミラーが前記使用位置にあるときには、前記照射面が前記第２照射位置となることが好ましい。

また、前記駆動部は、前記アウターミラーの前記格納位置から前記使用位置までの回動角度を第１回動角度に調整する第１角度調整部と、前記照射面の前記第１照射位置から前記第２照射位置まで回動角度を前記第１回動角度とは異なる第２回動角度に調整する第２角度調整部とを有することが好ましい。

また、前記アウターミラーの内部には、前記アウターミラーが前記格納位置にあるときに、前記照射面より車両の外側に金属を配置することを禁止した第１金属禁止領域と、前記アウターミラーが前記使用位置にあるときに、前記照射面より車両の内側に金属を配置することを禁止した第２金属禁止領域と、が形成され、前記駆動部は、前記第１金属禁止領域および前記第２金属禁止領域以外の領域に配置されていることが好ましい。

また、本発明は、電波の照射面が所定方向に向けられ、携帯機と無線通信を行うアンテナ部と、前記照射面を車両の室外側に向けた第１照射位置と、前記照射面を車両の室内側に向けた第２照射位置とに、前記アンテナ部を駆動させて前記照射面を可変させる駆動部とを有する車両のアンテナ装置を備えたアンテナシステムにおいて、
車両の幅方向に対して垂直な車両の略中心軸上であって、前記アウターミラーより車両後方側かつ車両上方に、携帯機と無線通信を行う１つの中央アンテナを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、携帯機との通信エリアを確保しながらも、アンテナの本数を低減することができる。

本発明のアンテナ装置を備えた車両の正面図の一例である。本発明のアンテナ装置を備えた車両の側面図の一例である。アウターミラーが使用位置にある場合におけるミラーカバーを取り外したときのアンテナ装置の斜視図の一例である。アウターミラーが格納位置にある場合におけるミラーカバーを取り外したときのアンテナ装置の平面図の一例である。アウターミラーが使用位置にある場合におけるミラーカバーを取り外したときのアンテナ装置の平面図の一例である。アウターミラーが使用位置にある場合における車両の室内の通信エリアを示す概念図である。アウターミラーが格納位置にある場合における車両の室外の通信エリアを示す概念図である。

本発明は、携帯機と無線通信を行い、車両に取り付けられるアンテナ装置及びアンテナシステムである。
以下、本発明の実施形態のアンテナ装置及びアンテナシステムを、図１～図７に基づいて説明する。

図１は、アンテナ装置１００を備えた車両１の正面図の一例であり、図２は、アンテナ装置１００を備えた車両１の側面図の一例である。なお、本発明のアンテナ装置１００は、図１に示すように、車両１に対して左右対称に配置されており、一方（右側）のアンテナ装置１００を中心に説明を行い、他方（左側）のアンテナ装置１００については詳しい説明は省略する。また、携帯機は、所謂スマートキーのみならず、車両のアンテナと無線通信を行うアプリを組み込んだ携帯電話（スマートフォン）を含むものである。

図１及び図２に示すように、車両１は、車両１の前端部にフロントバンパ２、フロントバンパ２の上方かつ後方側にボンネット３、ボンネット３の側方側にフロントフェンダ４、ボンネット３の後方側にフロントガラス５、車両１の天井部にルーフ６、ルーフ６を支持するＡピラー７、Ｂピラー８、Ｃピラー９、Ｄピラー１０、車両１の側面部の前方に前方サイドドア１１、車両１の側面部の後方に後方サイドドア１２、車両１の後端部にリアバンパー１３等を外部構造として構成している。

また、前方サイドドア１１の上方には、アウターミラー２０が取り付けられている。このアウターミラー２０は、格納位置と使用位置との間で回動可能に構成されている。アウターミラー２０の格納位置は、アウターミラー２０のミラーが車室内側に向いている状態であり、主として車両１が運転停止状態にあるときに位置している。また、アウターミラー２０の使用位置は、アウターミラー２０のミラーが車両後方側に向いている状態であり、主として車両１の運転状態にあるときに位置している。図１及び図２では、使用位置にあるアウターミラー２０を図示している。

本発明のアンテナ装置１００は、アウターミラー２０の内部に設けられており、車両右側のアウターミラー２０の内部に取り付けられたアンテナ装置１００Ｒと、車両左側のアウターミラー２０の内部に取り付けられたアンテナ装置１００Ｌとで構成されている。このアンテナ装置１００の具体的な構成は、図３～図５を用いて後述する。

また、アウターミラー２０の内部に設けられたアンテナ装置１００以外にも、携帯機と無線通信を行うアンテナとして、中央アンテナ３１、リア上部アンテナ３２及びリア下部アンテナ３３が設けられている。

このアンテナ装置１００、中央アンテナ３１、リア上部アンテナ３２及びリア下部アンテナ３３が、本発明の車両１におけるアンテナシステムを構成している。

中央アンテナ３１は、車両１の幅方向に対して垂直な車両の略中心軸上であって、アウターミラー２０より車両後方側かつルーフ６の内部に設けられている。この中央アンテナ３１は、車両１の室内及び室外にある携帯機と無線通信を行う室内外共有アンテナである。

リア上部アンテナ３２は、車両１の幅方向に対して垂直な車両の略中心軸上であって、中央アンテナ３１より車両後方側かつルーフ６の内部に設けられている。このリア上部アンテナ３２は、車両１の室内にある携帯機と無線通信を行う室内用アンテナである。

リア下部アンテナ３３は、リアバンパー１３の内部に設けられており、車両右側のリアバンパー１３の内部に取り付けられたリア下部アンテナ３３Ｒと、車両左側のリアバンパー１３の内部に取り付けられたリア下部アンテナ３３Ｌとで構成されている。このリア下部アンテナ３３は、車両１の室外にある携帯機と無線通信を行う室外用アンテナである。
なお、リア下部アンテナ３３は、車両１の後方の両端部に設けられていればよく、リアフェンダ、トランク、トランクフードの内部に設けられていてもよい。

（アンテナ装置１００の構成）
次に、アンテナ装置１００の具体的な構成について、図３～図５に基づいて説明する。図３は、アウターミラー２０が使用位置にある場合におけるミラーカバーを取り外したときのアンテナ装置１００の斜視図の一例である。また、図４は、アウターミラー２０が格納位置にある場合におけるミラーカバーを取り外したときのアンテナ装置１００の平面図の一例であり、図５は、アウターミラー２０が使用位置にある場合におけるミラーカバーを取り外したときのアンテナ装置１００の平面図の一例である。
なお、図３～図５は、車両右側のアウターミラー２０の内部に取り付けられたアンテナ装置１００Ｒを図示しているが、車両左側のアウターミラー２０の内部に取り付けられたアンテナ装置１００Ｌについても同様である。

図３に示すように、アンテナ装置１００Ｒは、携帯機と無線通信を行うアンテナ部１１０と、アウターミラー２０とアンテナ部１１０とを回動させる駆動部１２０と備えている。

アンテナ部１１０は、所定方向に向けられた電波の照射面１１１を有しており、後述する小歯車１２４の中心軸の上部と固定されており、駆動部１２０による小歯車１２４の回転によりアンテナ部１１０が回動可能に構成されている。

駆動部１２０は、駆動モータ１２１と、駆動モータ１２１により回転させられるウォーム軸１２２と、ウォーム軸１２２により回転させられる二段歯車１２３と、二段歯車１２３により回転されられる小歯車１２４とを備えている。

二段歯車１２３は、アウターミラー２０の格納位置から使用位置までの回動角度を第１回動角度（例えば、９０°）に調整する第１角度調整部である。

二段歯車１２３は、同じ歯数からなる上段の二段歯車１２３Ｈと下段の二段歯車１２３Ｌとが共通の中心軸で連結され、上段の二段歯車１２３Ｈが小歯車１２４とかみ合い、下段の二段歯車１２３Ｌがウォーム軸１２２とかみ合うように構成されている。そして、二段歯車１２３の中心軸の下端が、アウターミラー２０の支柱２０ａ（図４及び図５参照）に軸支されている。

そして、駆動モータ１２１が駆動してウォーム軸１２２を回転させると、ウォーム軸１２２にかみ合った下段の二段歯車１２３Ｈが回転することにより、アウターミラー２０が回動することになる。

小歯車１２４は、アンテナ部１１０の照射面１１１の第１照射位置から第２照射位置まで回動角度を第２回動角度（例えば１８０°）に調整する第２角度調整部である。

小歯車１２４は、上段の二段歯車１２３Ｈとかみ合い、小歯車１２４の中心軸の上部がアンテナ部１１０と固定され、小歯車１２４の中心軸の上端がアウターミラー２０のミラーカバーに軸支され、小歯車１２４の中心軸の下端が、アウターミラー２０の基台２０ｂに軸支されている。また、小歯車１２４の歯数は、上段の二段歯車１２３Ｈの歯数に対して異なる歯数（例えば、二段歯車１２３Ｈの１／２の歯数）で構成されている。

そして、駆動モータ１２１が駆動してウォーム軸１２２を回転させると、上段の二段歯車１２３Ｈにかみ合った小歯車１２４が回転することにより、アンテナ部１１０が回動することになる。

このように、駆動モータ１２１が駆動することにより、アウターミラー２０の回動と連動してアンテナ部１１０も回動することになり、アウターミラー２０専用の駆動モータ、アンテナ部１１０専用の駆動モータを設けることなく、コストの増加のみならず、車両の重量の増加、消費電流の増加を抑制することができる。

さらに、第１角度調整部としての二段歯車１２３、第２角度調整部としての小歯車１２４により、アウターミラー２０とアンテナ部１１０と共有の駆動モータ１２１で回動させるとしても、アウターミラー２０とアンテナ部１１０とのそれぞれの回動角度を異ならせることができる。

図４に示すように、アウターミラー２０が格納位置にある場合には、アンテナ部１１０の照射面１１１は、第１照射位置として車室外側に向けられている。
このため、アウターミラー２０が格納位置にある場合のアンテナ装置１００Ｒは、車両１の室外にある携帯機と無線通信を行う室外用アンテナとして機能することになる。

また、アウターミラー２０が格納位置にある場合には、照射面１１１より車室外側の領域を、金属を配置することを禁止した第１金属禁止領域２１として形成している。
これにより、アウターミラー２０が格納位置にある場合に、車室外側に向けられた照射面１１１から照射された電波が、アウターミラー２０の内部に配置された金属により阻害されることを防止することができる。

また、図５に示すように、アウターミラー２０が使用位置にある場合には、アンテナ部１１０の照射面１１１は、第２照射位置として車室内側に向けられている。
このため、アウターミラー２０が使用位置にある場合のアンテナ装置１００Ｒは、車両１の室内にある携帯機と無線通信を行う室内用アンテナとして機能することになる。

また、アウターミラー２０が使用位置にある場合には、照射面１１１より車室内側の領域を、金属を配置することを禁止した第２金属禁止領域２２として形成している。
これにより、アウターミラー２０が使用位置にある場合に、車室内側に向けられた照射面１１１から照射された電波が、アウターミラー２０の内部に配置された金属により阻害されることを防止することができる。

このため、図４及び図５に示すように、金属を有する駆動部１２０は、第１金属禁止領域２１および第２金属禁止領域２２以外の領域に配置されており、電波の照射の阻害しないように工夫されて配置されている。

また、アンテナ装置１００は、アウターミラー２０の内部に設けられていることから、アウターミラー２０が使用位置となりアンテナ部１１０の照射面１１１が車室内側に向けられたとしても、アンテナ部１１０の照射面１１１は前方サイドドア１１のガラスに対向しており、照射面１１１から照射された電波が、板金等の金属により阻害されることを防止することができる。

さらに、アウターミラー２０が格納位置にあるときには、アンテナ装置１００は室外用アンテナとして機能し、アウターミラー２０が使用位置にあるときには、室内用アンテナとして機能するため、アンテナ装置１００は、主として車両１の運転停止状態にあるときには、室外にある携帯機と無線通信を行い、主として車両１の運転状態にあるときには、室内にある携帯機と無線通信を行い、車両１の運転状態と携帯機の無線状態とを関連付けることができる。

（アンテナシステムの通信エリア）
次に、アンテナ装置１００が含まれた車両１のアンテナシステムの通信エリアについて、図６及び図７に基づいて説明する。図６は、アウターミラー２０が使用位置にある場合における車両１の室内の通信エリアを示す概念図であり、図７は、アウターミラー２０が格納位置にある場合における車両１の室外の通信エリアを示す概念図である。

図６に示すように、アウターミラー２０が使用位置にある場合には、車両右側のアンテナ装置１００Ｒ、車両左側のアンテナ装置１００Ｌ、中央アンテナ３１及びリア上部アンテナ３２の４つのアンテナが機能する。

車両右側のアンテナ装置１００Ｒは、アンテナ部１１０の照射面１１１が車室内側に向けられていることから、車両右側のアウターミラー２０を始点として車両１の左前方のフロントバンパ２からＣピラー９またはＤピラー１０に至るまで、室内に向いた略扇形状の第１室内通信エリア２０１を形成している。

車両左側のアンテナ装置１００Ｌは、アンテナ部１１０の照射面１１１が車室内側に向けられていることから、車両左側のアウターミラー２０を始点として車両１の右前方のフロントバンパ２からＣピラー９またはＤピラー１０に至るまで、室内に向いた略扇形状の第２室内通信エリア２０２を形成している。

中央アンテナ３１は、車室内の略中央を始点として車両１の前方のフロントフェンダ４から後方サイドドア１２に至るまで、略円形状の第３室内通信エリア２０３を形成している。

リア上部アンテナ３２は、車室内の後方の始点として、車両１の前方の前方サイドドア１１からリアバンパー１３に至るまで、略円形状の第４室内通信エリア２０４を形成している。

このように、車両右側のアンテナ装置１００Ｒ、車両左側のアンテナ装置１００Ｌ、中央アンテナ３１及びリア上部アンテナ３２のわずか４本のアンテナにより、車室空間に対応した略矩形上の室内通信エリア２００を確保することができ、車両１の室内にある携帯機と無線通信を安定して行うことができる。

図７に示すように、アウターミラー２０が格納位置にある場合には、車両右側のアンテナ装置１００Ｒ、車両左側のアンテナ装置１００Ｌ、中央アンテナ３１、車両右側のリア下部アンテナ３３Ｒ、車両左側のリア下部アンテナ３３Ｌの５つのアンテナが機能する。

車両右側のアンテナ装置１００Ｒは、アンテナ部１１０の照射面１１１が車室外側に向けられていることから、車両右側のアウターミラー２０を始点として、車両１の右前方にあるフロントバンパ２を斜め右上方に所定距離を進んだ前方限界点から車両右側の後方サイドドア１２を車室外側に所定距離を進んだ後方限界点に至るまで、室外に向いた略扇形状の第１室外通信エリア３０１を形成している。

車両左側のアンテナ装置１００Ｌは、アンテナ部１１０の照射面１１１が車室外側に向けられていることから、車両左側のアウターミラー２０を始点として、車両１の左前方にあるフロントバンパ２を斜め左上方に所定距離を進んだ前方限界点から車両左側の後方サイドドア１２を車室外側に所定距離を進んだ後方限界点に至るまで、室外に向いた略扇形状の第２室外通信エリア３０２を形成している。

中央アンテナ３１は、車室内の略中央を始点として車両１の前方のフロントフェンダ４から後方サイドドア１２に至るまで、略円形状の第３室外通信エリア３０３を形成している。

この中央アンテナ３１により、車両右側のアンテナ装置１００Ｒと車両左側のアンテナ装置１００Ｌとの通信エリアの隙間を補完することができる。

車両右側のリア下部アンテナ３３Ｒは、車両右側のリアバンパー１３を始点として車両右側の後方サイドドア１２を斜め右上方に所定距離を進んだ前方限界点から車両右側のリアバンパー１３を斜め右下方に所定距離を進んだ後方限界点に至るまで、室外に向いた略台形状の第４室外通信エリア３０４を形成している。

車両左側のリア下部アンテナ３３Ｌは、車両左側のリアバンパー１３を始点として車両左側の後方サイドドア１２を斜め左上方に所定距離を進んだ前方限界点から車両左側のリアバンパー１３を斜め左下方に所定距離を進んだ後方限界点に至るまで、室外に向いた略台形状の第５室外通信エリア３０５を形成している。

このように、車両右側のアンテナ装置１００Ｒ、車両左側のアンテナ装置１００Ｌ、中央アンテナ３１、車両右側のリア下部アンテナ３３Ｒ、車両左側のリア下部アンテナ３３Ｌのわずか５つのアンテナにより、右側の車両１の略台形状の室外通信エリア３００Ｒと左側の車両１の略台形状の室外通信エリア３００Ｌと確保することができ、車両１の室外にある携帯機と無線通信を安定して行うことができる。

そして、本実施形態のアンテナ装置１００が含まれた車両１のアンテナシステムにおいては、アンテナ装置１００がアンテナ部１１０を回動させて照射面１１１を可変させることから、携帯機が車両１の室外にあるときであっても室内にあるときであっても、携帯機との通信エリアを確保しながらも、アンテナの本数を低減させることができる。

なお、本実施形態において、アウターミラー２０とアンテナ部１１０とを回動させる駆動部として、ウォーム軸１２２と二段歯車１２３と小歯車１２４とにより、アウターミラー２０とアンテナ部１１０とをそれぞれの回動角度を異ならせて、アウターミラー２０の回動に連動してアンテナ部１１０を回動させるように構成したが、複数の歯車等を用いて駆動部を構成してもよい。

また、本実施形態において、アンテナ部１１０を駆動させて照射面１１１を可変させた照射位置は、第１照射位置と第２照射位置との２カ所に限られず、アウターミラー２０を４５°回動させたときの照射位置等、複数の照射位置を有していてもよい。

また、本実施形態において、アウターミラー２０は、前方サイドドア１１の上方に取り付けられるように構成したが、前方サイドドア１１の前方に三角窓を設け、三角窓の側方にあるフロントフェンダ４に取り付けられていてもよい。

以上のように、本発明のアンテナ装置１００及びアンテナシステム（アンテナ装置１００、中央アンテナ３１、リア上部アンテナ３２及びリア下部アンテナ３３）は、アンテナ装置１００がアンテナ部１１０を可変させることにより、室外用アンテナと室内用アンテナとに切り替えが可能であることから、携帯機との通信エリアを確保しながらも、アンテナの本数を低減することができる。これにより、コストの増加のみならず、車両の重量の増加、消費電流の増加を抑制することもできる。

１：車両、２０：アウターミラー、２１：第１金属禁止領域、２２：第２金属禁止領域、３１：中央アンテナ、３２：リア上部アンテナ、３３：リア下部アンテナ、１００：アンテナ装置、１１０：アンテナ部、１１１：照射面、１２０：駆動部、１２１：駆動モータ、１２２：ウォーム軸、１２３：二段歯車（第１角度調整部）、１２４：小歯車（第２角度調整部）

Claims

車両に取り付けられるアンテナ装置であって、
電波の照射面が所定方向に向けられ、携帯機と無線通信を行うアンテナ部と、
前記照射面を車両の室外側に向けた第１照射位置と、前記照射面を車両の室内側に向けた第２照射位置とに、前記アンテナ部を駆動させて前記照射面を可変させる駆動部と、を備える
ことを特徴とするアンテナ装置。
前記アンテナ装置は、車両のアウターミラーの内部に設けられており、
前記駆動部は、前記アウターミラーを格納位置と使用位置との間で回動させるとともに、前記アウターミラーの回動に連動して前記アンテナ部を回動させ、
前記アウターミラーが前記格納位置にあるときには、前記照射面が前記第１照射位置となり、
前記アウターミラーが前記使用位置にあるときには、前記照射面が前記第２照射位置となる
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記駆動部は、
前記アウターミラーの前記格納位置から前記使用位置までの回動角度を第１回動角度に調整する第１角度調整部と、
前記照射面の前記第１照射位置から前記第２照射位置まで回動角度を前記第１回動角度とは異なる第２回動角度に調整する第２角度調整部と、を有する
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
前記アウターミラーの内部には、
前記アウターミラーが前記格納位置にあるときに、前記照射面より車両の外側に金属を配置することを禁止した第１金属禁止領域と、
前記アウターミラーが前記使用位置にあるときに、前記照射面より車両の内側に金属を配置することを禁止した第２金属禁止領域と、が形成され、
前記駆動部は、前記第１金属禁止領域および前記第２金属禁止領域以外の領域に配置されている
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のアンテナ装置。
請求項２～４のいずれかに記載のアンテナ装置を備えたアンテナシステムにおいて、
車両の幅方向に対して垂直な車両の略中心軸上であって、前記アウターミラーより車両後方側かつ車両上方に、携帯機と無線通信を行う１つの中央アンテナを備えた
ことを特徴とするアンテナシステム。