JP4962810B2 - バーアンテナをもつ自動車用ドアハンドル - Google Patents

Description

本発明は、バーアンテナをもつ特に自動車のドアハンドルに関する。

近年、自動車のドアやトランクにキーシリンダをもたない電子キー方式の乗降車システムが開発されようとしている。

上記乗降車システムは、乗車時、車室外発信エリアに電子キーを携帯した乗車者が近づくと、受信待機状態となり、電子キーからのＩＤコードを着信すると、ドアハンドル等への人体の接触と同時にドアロックを解除し、降車時、発信サーチモードが設定されるものである。

このような乗降車システムにおいては、送受信エリアを確保するため、樹脂製のドアハンドル等にアンテナを内蔵する方式が考えられている。ドアハンドルに内蔵されるアンテナは、配設スペースが狭いため、透磁率の高いフェライト等の強磁性セラミックをコアとするバーアンテナが検討されている。

図４は自動車のドアハンドルにフェライトバーアンテナを内蔵した状態を示す。

しかし、自動車のドアは、開閉時にドアにかかる荷重が極めて大きいため、バーアンテナの特にコアには強度が要求されるが、コアはセラミックであり、脆いため、荷重や振動が加わる機器に搭載する場合には、ひび割れや折損による実効長の減少が送受能力を減少させてしまう。ある種の乗用車は、ドア強閉時に２００Ｇ以上の大きなＧを受けることが実測データで分っている。

従来、フェライトバーアンテナの対衝撃性を考慮した提案として、例えば特開平９−３０７３２７号公報には、複数本の棒状のフェライトコアと、該フェライトコアを直列接続して成るフェライトコア列が収納されるボビンとしてのパイプと、該パイプに巻かれたコイルを具備した棒状アンテナが開示されている。

上記公報のフェライトバーアンテナは、初めから必要な実効長をもつ棒状のフェライトコアが分割され、個々のコアが荷重によってひび割れしない大きさとする考えである。

この考えのバーアンテナには、コア間に隙間があり、単一のバーアンテナの場合の実効長のものに対して送受能力が低くなるし、コアの隙間がひらくことにより、要求特性が経時的あるいは時々変化するという問題がある。

また、特開平２−５８４０４号公報には、複数の棒状フェライトからなるが、自動車ボディ等の曲面に沿って貼設されたバーアンテナであって、個々のフェライトコアを弾性コイルで巻いたものが開示されている。

上記公報のフェライトバーアンテナは、個々のコアと剛体であるボディとの間にコイルを兼ねた弾性部材が介在することとなって、部品点数を増加することなくコアを弾性的に保持しひび割れを防止しようとするものである。

上記弾性コイルを用いたフェライトバーアンテナでも、コア間の隙間を零にする対策はなされていないとともに、弾性コイルとフェライトとの間に隙間が生じたときは、自動車の振動により両部材が衝突してフェライトが破損することが考えられる。

特開平９−３０７３２７号公報 特開平２−５８４０４号公報

従来のバーアンテナは、衝撃対策のために複数のコア片に分割されている。しかし、この対策はコアのひび割れ破損を十分に回避していないばかりか、コア間隔がひらきその長さ分だけの送受能力を引出せない。

それより問題となるのは、個々のフェライトの接続状態が、常に安定に確保されにくいため、ときに送受信能力が変動したり、通信エリアが変化したり、通信不能領域が増減したりして、信頼性に問題を生じることである。

そして、このような従来のバーアンテナを電子キーシステムに用いた場合、開閉部の開閉が全くできないことになる。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、内部に収納したセラミック製のバーアンテナを分割しない単一構成として送受能力を確保し、かつ衝撃Ｇにも耐えうるバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドルを提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決すべく本発明の発明者等は種々検討を重ね、コアを絶縁材製のボビンで保持し、該ボビンとコアとの間に柔軟性の高いゴム質材が隙間なく充填されるようにして、ハンドル本体の衝撃からコアを絶縁する構造を考え、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドルは、ハンドル本体と、該ハンドル本体に収納された薄型棒状の強磁性セラミックで作られた単一のコア部と、該コア部に絶縁状態で巻かれる巻線導体を保持し該コア部をくるんだボビンと、人体の接触を検知する静電容量を定めるキャパシタと、該コア部、該ボビンおよび該キャパシタを収納するケースと、該コア部、該ボビンおよび該キャパシタを該ケース内に封止した柔軟性をもつゴム質材で構成されたポッティング材とからなるバーアンテナとから構成され、該ポッティング材は該コア部と該ボビンとの間隙及び該ボビンと該ケースとの間隙に充填され、該キャパシタは該ポッティング材に埋設されていることを特徴とする。

本発明のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドルにおいては、コア部がボビンの中央位置にポッティング材中にくるまれた状態で保持されるので、コア部に対してハンドル本体から伝わる衝撃を柔軟性のあるポッティング材によって絶縁することができる。また、コア部は十分な実効長を有する単一品のため、安定した送受能力を維持し信頼性の高いシステムとすることができる。

本発明のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドルのアンテナ部を示す断面図である。 本発明のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドルを示す断面図である。 本発明のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドルのアンテナ部を示す平面図である。 自動車のドアハンドルに配設された一般的なバーアンテナを示す説明図である。

本発明のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドルにおいて、ポッティング材は、コア部とボビンとの間隙及びボビンとケースとの間隙に十分充填されるように、注型粘度を加熱により低粘度化したものあるいは常温で低粘度のものを使用することが好ましい。ポッティング材の封止前の粘度としては、４０ポイズ以下、特に２０ポイズ以下にしたものが好ましい。また、硬化したとき、比重が１より小さく、ヤング率がコア部より極めて小さくかつポアソン比がコア部より若干大きいものがよい。

また、ポッティング材は、硬化時にＪＩＳＡ硬さが５０以下、さらに好ましくは３０以下の軟かく柔軟性に富んだものが良い。柔軟性のあることが、コア部の受ける荷重を軽減できるものである。

上記条件を備えたポッティング材としては、シリコーン系ゴム、ウレタン系ゴム等のゴム質材が好ましい。

上記ゴム質材を用いたポッティング材は、真空脱法して気泡を除去する方がよい。真空脱法の時期は、製品形状により混合前、注型時、注型後の各時期を選択することができる。あるいはこれら各時期のうち二時期、さらには各時期全てに行っても良い。

コア部は、高強度、高透磁率のＭｎ／Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ／Ｚｎ系フェライトやアモルファス磁性体等を用いることが好ましい。コア部は、実装スペース上、丸形棒状でなく、薄型棒状が好ましい。

ボビン及びケースのうち少なくともボビンは、強化された樹脂で製造することが好ましい。強化樹脂は、繊維の混合、二以上の樹脂の混合により強化できる。

以下、更に本発明のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドルを具体的実施例により説明する。

図２に示す本実施例のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドルは、自動車のサイドドアのものである。ドアハンドルは、両端部が車体Ｂに固定された樹脂製のハンドル本体１と、該ハンドル本体１に内蔵されたアンテナ部２とから構成されている。アンテナ部２は、ハンドル本体１内において、その両端がハンドル本体１に固定された両持ち梁状態のものである。

しかして、アンテナ部２は、図１に示すように、薄型棒状の強磁性セラミックで作られたコア部３と、該コア部３をくるんだボビン４と、該コア部３及び該ボビン４を収納したケース５と、該コア部３及び該ボビン４を該ケース５内に封止したポッティング材６とから構成されている。

コア部３は、複数片に分割されない強磁性セラミック製の単一部材である。
ケース５とボビン４は、繊維が分散された強化樹脂で作られている。ボビン４は、図３に示すように、コア部３の二つの腹面を囲むようにボビン４のほぼ中央に巻かれた主コイル１１と、コア部３の側面に沿うようにボビン４の幅方向に巻かれた側面コイル１２と、主コイル１１に隣接して巻かれた結合コイル１３とを担持している。ケース５は、一側面が開口した凹部７をもつものであり、一端側が前記基端部２ａを構成するようにコア部３より延びている。

ポッティング材６はケース５の内壁とボビン４の周囲との広い空間のみならず、図１の円内に拡大して示すように、ボビン４とコア部３との間隙Ｓにも充填されている。ポッティング材６は、硬化した状態で柔軟性をもつウレタンゴムを用いた。ウレタンゴムは、前行程で気泡が十分に除去されている。

なお、基端部２ａには、ハンドル本体１の内側の金属部分とボディＢあるいは大地間の人体接触検知用静電容量を定めるキャパシタ１４がポッティング材６に埋設されたかたちで配設されている。

次に実施例におけるアンテナ部２の具体的寸法を表１に示す。単位はすべてmmである。

本実施例におけるアンテナ部２は、厚みが６．５mmであり、薄手のドアハンドルにも十分に内蔵することができる。

次にポッティング材６（ウレタンゴム）の充填方法を説明する。

上記ウレタンゴムは、予め低粘度化した。粘度は、４０ポイズ以下とした。なお、注型しろが小さい場合は、２０ポイズ以下とすることが好ましい。

低粘度化したウレタンゴムの充填は、ボビン４及びコア部３をセットしたケース５の開口より注入する通常の方法と、ボビン４及びコア部３をセットしたケース５を収納できる型を用い、該型を真空引きして、ケース５の凹部７内の気圧を低下させた状態でウレタンゴムを充填してもよい。特に前者の方法においては、図２および図３に示すように、ボビン４の適所に孔８を設けた。この孔８によってポッティング材６はボビン４とコア部３との狭い間隙に容易に浸入充填させることができた。ポッティング材６を充填したアンテナ部２は、ポッティング材６を硬化させるため、８０℃雰囲気で加熱硬化した。硬化後のＪＩＳＡ硬さは３０であった。

次にドアハンドルに加わる衝撃Ｇに対しコア部３に必要な破壊強度を計算した。
コア部３とボビン４間にポッティング材６が完全に充填された場合のアンテナ部２の応力を２次元有限要素法（ＦＥＭ）により解析した。ポッティング材６が完全に充填された場合のアンテナ部２とは、コア部３がポッティング材６を弾性材としてボビン４の中央部に位置し、コア部３がケース５に当接していない状態のものをいう。
試料としたコア部３の各部寸法及び自重を表２に示す。

ドアを強閉した場合の加速度は２００Ｇの加速度がかかるものとした。コア部３とボビン４間にポッティング材６を完全に充填されたアンテナ部２は、表２の形状寸法より、２００Ｇの加速度でドアが強閉された場合、実施例のコア部３が受ける最大応力は、２ＤＦＥＭにより０．７２kgf/mm^２と計算された。したがって、コア部３はこの値より破壊強度の高いものを使用する必要がある。

一方、ポッティング材６の充填が十分でなくコア部３がケース５に当接している場合にコア部３が受ける最大応力は、両持ち梁の力学計算より、２００Ｇの加速度でドアが強閉された場合、２．２８kgf/mm^２と計算された。

上記計算結果より、コア部３は、ポッティング材６がボビン４とコア部３との隙間に完全に充填された場合に必要な破壊強度の約１０倍の大きさ、すなわち７kgf/mm^２以上の破壊強度をもつ強磁性セラミックを選定してもちいた。これにより、ポッティング材６の充填が十分でなく、コア部３がケース５に当接している場合にコア部３に発生する応力２．２８kgf/mm^２に対しても３倍の強度が確保された。

また、図１において、アンテナ部２から延びた部材９は電気配線である。この電気配線に給出される電気信号としては、実施例の場合、アンテナ部２で送受した高周波信号としてもよいし、ボビン３あるいはケース７にアンテナ部２で送受した高周波信号を検波する送受信回路を印刷配線等で組込むことにより、内蔵コンピュータへの指令信号としてもよい。

（効果）
以上述べたように本発明によれば、単一のコア部を用いることにより、送受信能力としてその実効長分が確保されるとともに、ドアハンドルにかかる荷重によってもコア部のひび割れ損傷を防止する確率が高く、アンテナとしての信頼性が高くなる。

１…ハンドル本体 ２…アンテナ部
３…コア部 ４…ボビン
５…ケース ６…ポッティング材
７…凹部 ８…孔。

Claims (5)

1. ハンドル本体と、
   該ハンドル本体に収納された薄型棒状の強磁性セラミックで作られた単一のコア部と、該コア部に絶縁状態で巻かれる巻線導体を保持し該コア部をくるんだボビンと、人体の接触を検知する静電容量を定めるキャパシタと、該コア部、該ボビンおよび該キャパシタを収納するケースと、該コア部、該ボビンおよび該キャパシタを該ケース内に封止した柔軟性をもつゴム質材で構成されたポッティング材とからなるバーアンテナとから構成され、
   該ポッティング材は該コア部と該ボビンとの間隙及び該ボビンと該ケースとの間隙に充填され、該キャパシタは該ポッティング材に埋設されていることを特徴とするバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドル。
2. 前記ポッティング材は気泡が除去されたウレタンゴムである請求項1記載のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドル。
3. 前記ポッティング材の封止前粘度は、４０ポイズ以下の低粘度化した請求項１または請求項２記載のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドル。
4. 前記ポッティング材の硬化時におけるＪＩＳ Ａ硬さは５０以下である請求項１〜３の何れか一つに記載のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドル。
5. 前記ボビンには内外を連通する孔が設けられ、前記ポッティング材は該孔を通じて前記コア部と前記ボビンとの間隙に侵入充填されている請求項１〜請求項４の何れか一つに記載のバーアンテナをもつ自動車用ドアハンドル。

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