JP5444183B2 - アンテナユニット - Google Patents

Description

本発明は、自動車車体のルーフに設置する用途等に適したアンテナユニットに関する。

車体ルーフに設置する車載用アンテナユニットとしては、大別して１重ケース構造のものと、２重ケース構造のものとがある。

１重ケース構造は、１個のケースがアンテナ素子の防水機能と、塗装した外装ケースとしての機能の両方を果たすものである。この場合、車両の塗装色に合わせて、ケースに塗装を施す必要があるが、車両の設定色の数に対応した数量のアンテナユニットを工場内に在庫として保管する必要があり、製造ラインの在庫スペースを圧迫する。

２重ケース構造は、アンテナ素子を覆うインナーケースとアウターケースとを有し、アウターケースに車両の塗装色に合致する塗装を施した構造であり、アウターケースのみ車両の設定色の数に対応したものを用意すればよい。

２重ケース構造のアンテナユニットとしては、以下の特許文献１と特許文献２とがある。

特許第４２３５１９４号公報 米国特許第７,４２９,９５８号公報

特許文献１及び特許文献２は共にアンテナベース上に取り付けられるインナーケースの外側に外装となるアウターケースを嵌合して装着する構造である。このため、アウターケースと、アンテナユニットが装着される被装着面である車体ルーフとの隙間を考察したとき、インナーケースの寸法公差とアウターケースの寸法公差の累積公差がアウターケースとルーフ間の隙間のバラツキに影響することになる。

上述のように、インナーケースの外側に外装となるアウターケースを嵌合、装着する構造であると、インナーケースの寸法公差とアウターケースの寸法公差の累積公差が被装着面としてのルーフとアウターケース間の隙間のバラツキに影響し、累積公差が大きい場合にはルーフとアウターケース間の隙間が無視できなくなるおそれがあった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、インナーケースが取り付けられたベースに、外装となるアウターケースを直接取り付ける構造として、アウターケースと被装着面との隙間のバラツキを低減可能なアンテナユニットを提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、アウターケースをベースに確実に嵌合させることが可能で、かつアウターケースが外れにくい構造のアンテナユニットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様のアンテナユニットは、車体ルーフに取り付けられるベースと、前記ベース上に配設されるアンテナ素子と、前記アンテナ素子を覆って前記ベースに固定されるインナーケースと、前記インナーケースを覆って前記ベースに装着されるアウターケースとを備え、
前記アウターケースは前記ベースの外縁を囲む側面部を有し、前記ベースはベース側嵌合部を一体に有するとともに、前記アウターケースはアウターケース側嵌合部を一体に有し、前記アウターケースと前記車体ルーフ上面との隙間のバラツキを無くして、前記アウターケース側嵌合部を前記ベース側嵌合部に嵌合したことを特徴としている。
また、本発明の第２の態様のアンテナユニットは、ベースと、前記ベース上に配設されるアンテナ素子と、前記アンテナ素子を覆って前記ベースに固定されるインナーケースと、前記インナーケースを覆って前記ベースに装着されるアウターケースとを備え、
前記ベースはベース側嵌合部を一体に有するとともに、前記アウターケースはアウターケース側嵌合部を一体に有し、前記アウターケース側嵌合部は前記アウターケース内壁面よりも空間を隔てて内側に位置して前記ベース側嵌合部に嵌合するものであり、前記ベース側嵌合部は、前記ベースの底面部から立ち上がった立設部の先端部に係止凸部を有し、
前記アウターケース側嵌合部は、前記アウターケース内壁面から下方に延びた主片部と、前記主片部に対して下端部にて繋がった副片部とを有し、前記下端部が前記副片部の撓みの支点となり、前記副片部の上端部は前記主片部の側方に突出した係止爪をなしており、前記係止爪が前記係止凸部によって係止されていることを特徴としている。

前記第２の態様において、前記主片部に設けられた開口の内側に前記副片部が形成されていてもよい。

前記第２の態様において、前記ベースは、前記立設部に対して前記アウターケース側嵌合部を挟んで対向する規制部を有し、前記規制部は前記主片部の撓み量を制限する位置にあり、前記立設部の上部及び前記規制部の上部には、それぞれ下方に向けて肉厚が大きくなるようにテーパー面が形成されていてもよい。

前記第１又は第２の態様において、前記ベース側嵌合部及び前記アウターケース側嵌合部は第１の直線上の２箇所にそれぞれ設けられるとともに、前記第１の直線に直交する第２の直線上の２箇所にもそれぞれ設けられていてもよい。

前記第１又は第２の態様において、前記アウターケースは内壁面より内側に延びる突片部を有し、前記アウターケースを前記ベースに対して所定角度回転させることで前記突片部を前記ベースの下面側に押し当てるようにした構成でもよい。

前記第１又は第２の態様において、前記ベースは、下面から突出する給電用筒状部を有し、前記給電用筒状部を囲む第１のシール部材を介在させて被装着面に対し固定されていてもよい。

前記第１又は第２の態様において、前記ベース上の前記アンテナ素子の配置空間を囲む第２のシール部材を介在させて前記インナーケースは前記ベースに固定されていてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係るアンテナユニットによれば、インナーケースが取り付けられたベースに、外装となるアウターケースを直接取り付ける構造としたので、アウターケースと被装着面との隙間のバラツキを低減可能であり、前記隙間を実質的に無くするか、あるいは無視できる大きさに管理することができる。

さらに、アウターケースをベースに嵌合する構造とした場合であっても、アウターケースをベースに確実に嵌合させることが可能で、かつアウターケースを振動、衝撃等で容易に外れないようにすることが可能である。

本発明に係るアンテナユニットの実施の形態であって、一部を拡大図とした正断面図である。 実施の形態において、ベース側嵌合部及びアウターケース側嵌合部の詳細を示す拡大断面図である。 実施の形態における２重ケース構造を示す分解斜視図である。 実施の形態におけるアウターケースを下面側からみた斜視図である。 実施の形態において、説明の便宜上ベース及びインナーケースを実線で表した平面図である。 実施の形態であって、（Ａ）はアウターケースをベースに対して嵌合、装着した直後の状態を示す底面図、（Ｂ）はベースに対してアウターケースを回転させて（捻って）、アウターケースの突片部をベース下面側に押し当てた状態を示す底面図である。 実施の形態において、アウターケースの突片部をベース下面側に押し当てた状態の拡大斜視図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１〜図７において、アンテナユニット１は、アルミダイカストや亜鉛ダイカスト等で形成されたベース１０と、ベース１０上に配設されたアンテナ素子２０，３０と、アンテナ素子２０，３０を覆ってベース１０に固定されるインナーケース４０と、インナーケース４０を覆ってベース１０に装着（固定）されるアウターケース５０とを備えている。このアンテナユニット１はインナーケース４０とアウターケース５０とを有する２重ケース構造である。

前記ベース１０は、底面部１１の上面側にアンテナ素子配置空間Ｓの一部を規定するリブ１２及び下面中央部に突出する給電用筒状部１３を一体に有している。また、底面部１１の下面には、外周よりも内側で給電用筒状部１３を囲むようにシール部材としてのＯリング６０を配置するための環状溝１４が形成されている。

さらに、ベース１０は、ベース側嵌合部として、底面部１１から立ち上がった立設部１５の先端部に係止凸部１６を一体に有し、また立設部１５に対向する規制部１７を一体に有している。

図３に示すように、前記リブ１２の外側位置の底面部１１の上側には凸部１８が一体に形成され、凸部１８にインナーケース４０を取り付けるための雌ネジ用のボス１９が形成されている（後述のビス４５としてセルフタップビスを使用することを想定している）。

前記リブ１２の内側のアンテナ素子配置空間Ｓには、アンテナ素子２０，３０が配設されている。アンテナ素子２０，３０は、例えばパッチアンテナを用いたアンテナ素子で、アンテナ素子２０はＸＭ衛星ラジオ用で、アンテナ素子３０はＧＰＳ用である。図示の例では、各アンテナ素子２０，３０はビス２１，３１でベース１０に固定され、各アンテナ素子２０，３０に接続された給電線２２，３２は給電用筒状部１３の内側を通して外部に引き出されている。

インナーケース４０は電波を透過させる樹脂製であり、アンテナ素子２０，３０をベース１０に取り付けた後、アンテナ素子２０，３０を覆うようにベース１０に図３及び図５のビス４５で固定（ビス４５が雌ネジ用のボス１９にネジ溝を切りながら螺合）される。このとき、リブ１２の外側を囲むようにシール部材としてのＯリング４６をベース１０の底面部１１上に配置しておき、インナーケース４０の下縁をＯリング４６に押し当てる。つまり、ベース１０上のアンテナ素子配置空間Ｓを囲むＯリング４６を介在させてインナーケース４０をベース１０に固定することで、ベース１０とインナーケース４０で囲まれた水密な空間を形成している。

通常の場合、ベース１０にアンテナ素子２０，３０及びインナーケース４０を取り付けたもの（アウターケース５０装着前段階）で被装着物としての車体ルーフ５への取り付けを行う。ベース１０はルーフ５に設けられた取付穴６に給電用筒状部１３を挿入し、給電用筒状部１３の外周に形成された雄ネジ１３ａに図示しないナットを螺着することによって行われる。このとき、環状溝１４に配置されたＯリング６０が、給電用筒状部１３を囲み、かつベース１０と被装着面となるルーフ５の上面間に介在することで、取付穴６の周りを水密にシールできる。

アウターケース５０は電波を透過させる樹脂製であり、車体ルーフ５と同じ色に塗装されたものであり、車種に応じて種々のデザインのものが用意されている。図２に示すように、このアウターケース５０は、ベース１０の外縁を囲む側面部５１と天井部５２とを有し、天井部５２の天井面（内壁面）から下方に延長した（垂下）したアウターケース側嵌合部としての主片部５３及び副片部５４とを一体に有している。主片部５３及び副片部５４は可撓性を有している。また、アウターケース５０への外部からの衝撃が直接的に主片部５３に加わらないように、主片部５３は側面部５１の内壁面よりも空間Ｕを隔てて内側に位置している。

図２及び図４に示すように、副片部５４は主片部５３に設けられた開口５５の内側に形成されていて、主片部５３に対して下端部にて繋がっており、下端部が副片部５４の撓みの支点となり、副片部５４の上端部は肉厚が大きくなっていて、主片部５３の側方で係止凸部１６側（内側）に突出した係止爪５４ａをなしている。

一方、ベース１０側の立設部１５の先端部に形成された係止凸部１６は、係止爪５４ａのある方（外側）に突出しており、規制部１７は主片部５３及び副片部５４を挟んで立設部１５に対向しており、規制部１７は主片部５３の撓み量を制限する位置にある。立設部１５の上部及び規制部１７の上部には、それぞれ下方に向けて肉厚が大きくなるようにテーパー面１５ａ，１７ａが形成されている。両テーパー面１５ａ，１７ａは主片部５３と向き合って、主片部５３の挿入が円滑に行われるようにする案内面として機能する。

そして、ベース１０にアウターケース５０を取り付ける場合、アウターケース側嵌合部としての主片部５３を、立設部１５と規制部１７との間に差し込んでいくと、テーパー面１５ａ，１７ａで主片部５３がガイドされ、遂には副片部５４の係止爪５４ａが係止凸部１６に係合（嵌合）する。つまり、係止爪５４ａが係止凸部１６の下側に入り込み、係止爪５４ａの上端面５４ｂが係止凸部１６の下面１６ａに当接して外れないように係止されることになる。

図２において、アウターケース５０を外す方向Ｐに外力が加わった場合、副片部５４は矢印Ｑ１，Ｑ２の向きに撓むため、樹脂が破断しない限り抜けることは無い。また、撓み量が過大となって抜けやすくなることは、規制部１７にて主片部５３の撓み量（変位量）を制限することで防止できる。

前記アウターケース５０のベース１０からの浮き上がりを防止して、アウターケース５０の下縁とルーフ５間の隙間を充分小さくする（実質的に隙間を無くす）ために、アウターケース５０は側面部５１の内壁面下縁より内側に延びる複数の弾性を有する突片部５６を有している。図６では４箇所に突片部５６を設けた例を示している。

図６（Ａ）のように、ベース１０にアウターケース５０を取り付ける際には、突片部５６はベース１０と干渉しない位置としてアウターケース５０の装着を行い、その後図６（Ｂ）のようにベース１０に対してアウターケース５０を所定角度だけ回転させて突片部５６をベース１０の下面部位Ｗに押し当てる。下面部位Ｗは立設部１５を囲むように底面部１１から延長してベース１０と一体に形成された規制部１７の底面の隅部分である。突片部５６を下面部位Ｗに押し当てることによりアウターケース５０をベース１０に対して引き下げる方向の力が働き、アウターケース５０と被装着面であるルーフ５の上面との隙間を充分小さくする（実質的に隙間を無くす）ことが可能となる。アウターケース５０の回転量は、アウターケース５０の側面部５１の内壁面から内側に突出したストッパリブ５７がベース１０の外縁に形成されたストッパ部１０１に当接することで規定される。また、突片部５６を下面部位Ｗに押し当てることによるアウターケース５０の下降は、例えばアウターケース５０の天井部５２がインナーケース４０の上面に当たって支えられることで規制される。

なお、突片部５６が当接するベース１０下面部位Ｗは、アウターケース５０の回転量（捻り量）が多くなるのに従って下方へと傾斜するテーパー面とすることがより好ましい。

図５等に示すように、ベース側嵌合部（立設部１５及び係止凸部１６）及びアウターケース側嵌合部（主片部５３及び副片部５４）は第１の直線Ｊ上の２箇所にそれぞれ設けられるとともに、前記第１の直線Ｊに直交する第２の直線Ｋ上の２箇所にもそれぞれ設けられている。このような構造とすることで、外力が加わったときにアウターケース５０の歪み、変形が起きても、少なくとも２箇所以上の嵌合部同士が嵌合し続ける。例えば、直線Ｊ方向の外力がアウターケース５０を横にずらす向きに加わった場合、直線Ｊ上のベース側嵌合部とアウターケース側嵌合部との嵌合は不安定となるおそれがあるが、これと直交する直線Ｋ上の２箇所のベース側嵌合部とアウターケース側嵌合部との嵌合は安定維持される。同様に、直線Ｋ方向の外力がアウターケース５０を横にずらす向きに加わった場合、直線Ｊ上の２箇所のベース側嵌合部とアウターケース側嵌合部との嵌合が安定維持される。また、アウターケース５０を直線Ｋ方向の両側から挟み込む外力が加わった場合、直線Ｊ方向で側面部５１をそれぞれ外側に広げる力が発生し、直線Ｊ上のベース側嵌合部とアウターケース側嵌合部との嵌合は不安定となるおそれがあるが、直線Ｋ上の２箇所のベース側嵌合部とアウターケース側嵌合部との嵌合は安定維持される。同様に、アウターケース５０を直線Ｊ方向の両側から挟み込む外力が加わった場合、直線Ｋ方向で側面部５１をそれぞれ外側に広げる力が発生し、直線Ｋ上のベース側嵌合部とアウターケース側嵌合部との嵌合は不安定となるおそれがあるが、直線Ｊ上の２箇所のベース側嵌合部とアウターケース側嵌合部との嵌合は安定維持される。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) インナーケース４０が取り付けられたベース１０に、外装となるアウターケース５０を直接取り付ける構造としたので、アウターケース５０と被装着面であるルーフ５の上面との隙間のバラツキを低減可能である。
すなわち、Ａ：ベース単品寸法公差、Ｂ：インナーケース単品寸法公差、Ｃ：アウターケース単品寸法公差、Ｘ：隙間寸法累積公差としたとき、特許文献１ではアウターケースをインナーケースに取り付けているため、隙間寸法累積公差Ｘは下記の式の通りとなる。
Ｘ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ
一方、本発明の実施の形態では、下記の式の通りとなる。
Ｘ＝Ａ＋Ｃ
インナーケース単品寸法公差Ｂが無い分、累積公差Ｘが小さくなり、アウターケース５０とルーフ５の上面との隙間を実質的に無くするか、あるいは無視できる大きさに管理することができる。

(2) アウターケース５０をベース１０に嵌合すればよく、アウターケース５０の装着が容易であり、しかも、アウターケース５０をベース１０に確実に嵌合させることが可能で、かつアウターケース５０を振動、衝撃等で容易に外れないようにすることが可能である。

すなわち、ベース１０に垂直でアウターケース５０を外す方向の外力に対しては、図２のようにアウターケース側嵌合部として主片部５３とこれに対して下端部にて繋がった副片部５４とを形成し、これの上部を係止爪５４ａとすることで、外力による撓みでは抜けない構造を実現している。一方、特許文献１，２共に単純な爪構造であり、外力によって爪の基部が撓むと爪が外れ易くなる。

また、ベース１０に平行な向きにアウターケース５０を動かす外力に対しては、図５のように、ベース側嵌合部（立設部１５及び係止凸部１６）及びアウターケース側嵌合部（主片部５３及び副片部５４）を第１の直線Ｊ上の２箇所と、第１の直線Ｊに直交する第２の直線Ｋ上の２箇所とにそれぞれ設ける構造とすることで、前記外力が加わったときにアウターケース５０の歪み、変形が起きても、必ず２箇所の嵌合部同士が嵌合し続けるようにすることが可能である。一方、特許文献１は係止爪が一直線に対して線対称の配置であり、前記一直線に直交する方向の外力により係止爪が外れ易い。

(3) アウターケース５０は側面部５１の内壁面下縁より内側に延びる複数の突片部５６を有しており、アウターケース５０をベース１０に対して所定角度回転させることで突片部５６をベース１０の下面側に押し当てることが可能である。この構造により、アウターケース５０をベース１０側に引き下げ、アウターケース５０の歪み、変形等に起因するアウターケース５０のベース１０からの浮き上がりを防止し、アウターケース５０とルーフ５の上面との隙間を充分小さく維持できる。

(4) ベース１０に対してインナーケース４０とアウターケース５０を装着する２重ケース構造であり、アンテナユニットの内部部品を共用化し、ベース１０とインナーケース４０で防水等の構造は成立させ、アウターケース５０は外観部品として最後に取り付ければよい。この場合、アウターケース５０のみ車種や塗装色等に合わせて多品種用意すれば足りる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

実施の形態におけるアンテナ素子２０，３０は、いずれもパッチアンテナと呼ばれるアンテナを用いたものであるが、アンテナ素子はこれに限定されることはなく、他のＦＭラジオ用、地上波デジタルテレビ用のものであってもよい。その場合、アンテナ形状はパッチアンテナを用いたものとは異なり、ヘリカルアンテナや平面アンテナを用いたものになるため、これに合せてインナーケース及びアウターケースの外観も変わることになる。

また、実施の形態ではアウターケース５０のベース１０からの浮き上がりを防止するために、アウターケース５０に弾性を有する突片部５６を複数箇所に設けて所定量の回転によりベース１０の下面側に押し当てる構造としたが、アウターケース５０をベース１０に対してスライドさせて弾性を有する突片部５６をベース１０の下面側に押し当てる構造としてもよい。但し、この場合には、図５のように相互に直交する直線上にベース側嵌合部及びアウターケース側嵌合部の組を配置する構造は採用できず、一直線に対してベース側嵌合部及びアウターケース側嵌合部の組を線対称に配置することになる。

さらに、突片部５６自体に弾性を持たせる代わりに、突片部５６とベース１０下面側との間に弾性部材を配置する構成でもよい。

１ アンテナユニット
５ 車体ルーフ
１０ ベース
１１ 底面部
１２ リブ
１３ 給電用筒状部
１４ 環状溝
１５ 立設部
１５ａ，１７ａ テーパー面
１６ 係止凸部
１７ 規制部
２０，３０ アンテナ素子
４０ インナーケース
４６，６０ Ｏリング
５０ アウターケース
５３ 主片部
５４ 副片部
５４ａ 係止爪
５５ 開口
５６ 突片部
Ｓ アンテナ素子配置空間

Claims (8)

1. 車体ルーフに取り付けられるベースと、前記ベース上に配設されるアンテナ素子と、前記アンテナ素子を覆って前記ベースに固定されるインナーケースと、前記インナーケースを覆って前記ベースに装着されるアウターケースとを備え、
   前記アウターケースは前記ベースの外縁を囲む側面部を有し、
   前記ベースはベース側嵌合部を一体に有するとともに、前記アウターケースはアウターケース側嵌合部を一体に有し、
   前記アウターケースと前記車体ルーフ上面との隙間のバラツキを無くして、前記アウターケース側嵌合部を前記ベース側嵌合部に嵌合したことを特徴とするアンテナユニット。
2. ベースと、前記ベース上に配設されるアンテナ素子と、前記アンテナ素子を覆って前記ベースに固定されるインナーケースと、前記インナーケースを覆って前記ベースに装着されるアウターケースとを備え、
   前記ベースはベース側嵌合部を一体に有するとともに、前記アウターケースはアウターケース側嵌合部を一体に有し、前記アウターケース側嵌合部は前記アウターケース内壁面よりも空間を隔てて内側に位置して前記ベース側嵌合部に嵌合するものであり、
   前記ベース側嵌合部は、前記ベースの底面部から立ち上がった立設部の先端部に係止凸部を有し、
   前記アウターケース側嵌合部は、前記アウターケース内壁面から下方に延びた主片部と、前記主片部に対して下端部にて繋がった副片部とを有し、前記下端部が前記副片部の撓みの支点となり、前記副片部の上端部は前記主片部の側方に突出した係止爪をなしており、前記係止爪が前記係止凸部によって係止されていることを特徴とするアンテナユニット。
3. 請求項２に記載のアンテナユニットにおいて、前記主片部に設けられた開口の内側に前記副片部が形成されている、アンテナユニット。
4. 請求項２又は３に記載のアンテナユニットにおいて、前記ベースは、前記立設部に対して前記アウターケース側嵌合部を挟んで対向する規制部を有し、前記規制部は前記主片部の撓み量を制限する位置にあり、前記立設部の上部及び前記規制部の上部には、それぞれ下方に向けて肉厚が大きくなるようにテーパー面が形成されている、アンテナユニット。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のアンテナユニットにおいて、前記ベース側嵌合部及び前記アウターケース側嵌合部は第１の直線上の２箇所にそれぞれ設けられるとともに、前記第１の直線に直交する第２の直線上の２箇所にもそれぞれ設けられている、アンテナユニット。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のアンテナユニットにおいて、前記アウターケースは内壁面より内側に延びる突片部を有し、前記アウターケースを前記ベースに対して所定角度回転させることで前記突片部を前記ベースの下面側に押し当てるようにした、アンテナユニット。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のアンテナユニットにおいて、前記ベースは、下面から突出する給電用筒状部を有し、前記給電用筒状部を囲む第１のシール部材を介在させて被装着面に対し固定されている、アンテナユニット。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のアンテナユニットにおいて、前記ベース上の前記アンテナ素子の配置空間を囲む第２のシール部材を介在させて前記インナーケースは前記ベースに固定されている、アンテナユニット。

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