JP5882127B2 - 車載用アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、車両の例えばルーフに取り付けられる車載用アンテナに関する。

従来の車載用アンテナでは、例えば下記特許文献１に示されるように、アンテナベースにケースが被せられ、その中にアンテナエレメントや基板が収容されており、アンテナベースの外周縁全体を囲むようにシール材が設けられることで、外部からの水の浸入を防止している。アンテナベースとしては、柔軟なシール材の形状を保持して防水性を維持するように剛性が必要なため、金属板（例えばプレス鋼板）が用いられている。

特開２００５−２０６６０号公報

最近は、シャークフィンアンテナと呼ばれるアンテナが開発されており、高さを例えば約70mmに低背化する一方で、利得確保のための長さを確保するようにアンテナベースが長尺になり、従来と比較して大きなアンテナベースとなっている。このため、特許文献１のようにアンテナベースに金属板を用いると、コスト高で重量も大きくなる。

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、アンテナベースを樹脂製としながら必要な防水性の確保が可能で、低コスト化や軽量化に有利な車載用アンテナを提供することにある。

本発明のある態様は、車載用アンテナである。この車載用アンテナは、
下面に凹部が形成された樹脂製のアンテナベースと、
前記アンテナベースに上方から被せられたアンテナケースと、
前記アンテナケースの内側に設けられたアンテナエレメントと、
前記アンテナベースの前記凹部に収容された回路基板と、
前記凹部を囲むように前記アンテナベースの下面に配置された防水用のシール部材と、
前記シール部材の内側で前記アンテナベースの下面に固定され、かつ車体側に対する取付部を有するシャーシとを備える。

前記アンテナエレメントが前記アンテナベースと前記アンテナケースとの間の空間に存在し、前記アンテナベースの前記凹部には前記空間と連通する孔が設けられ、前記アンテナエレメントと前記回路基板とを電気的に接続する導体接続部が前記孔を貫通し、前記孔から前記凹部内への水の浸入を防止する水密封止部材が前記孔に対して設けられていてもよい。

前記導体接続部を保持するガイドが前記孔内に延在し、前記ガイドと前記孔の内面との間に前記水密封止部材が挟持されていてもよい。

前記アンテナエレメントはコイルを含み、前記コイルは、前記ガイドを有するホルダに一体に成形され、前記コイルの一方の端部が前記ガイドから下方に突出して前記導体接続部を成していてもよい。

前記コイルの一方の端部は、前記ガイドから下方に突出し、折り返されて前記ガイド内に戻る形状であり、
前記コイルの前記一方の端部のうち前記ガイドから下方に突出している部分を挟み込む一対の導体板バネが前記回路基板から立ち上がってもよい。

前記アンテナベースは前記孔の上部開口を囲むように立ち上がるベースリブを有してもよい。

前記アンテナベースは、前記アンテナケースの内面と平行で前記内面と近接ないし接触する部分を含むガイドリブを有してもよい。

前記シャーシは下面に車体との当接部を有し、前記アンテナベースの下面に前記凹部を囲む溝が形成され、前記溝に前記シール部材が配置され、前記シール部材が前記当接部よりも下方に所定長だけ延出していてもよい。

前記シール部材は、前記アンテナベースの下面の前記凹部を含む一部を囲み、当該一部を除く他の部分は囲まなくてもよい

前記アンテナベースの周縁部ないしその近傍に沿って一周するように前記アンテナベース上に設けられ、前記アンテナベースの底面側に回り込まないパッドを備え、
前記アンテナケースは、前記パッドを全周に渡って前記アンテナベースに押し付けるケースリブを有してもよい。

前記アンテナエレメントは、前記アンテナケースの天井面と略平行な曲面部を有するように折り曲げられ、かつ前記曲面部が前記天井面に近接するように前記アンテナケースに固定された導体板を含んでもよい。

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。

本発明によれば、アンテナベースを樹脂製としながら必要な防水性の確保が可能で、低コスト化や軽量化に有利な車載用アンテナを実現可能である。

本発明の実施の形態に係る車載用アンテナ１の、一部を断面とした斜視図。 車載用アンテナ１の底面図。 図２のＡ−Ａ’断面図。 車載用アンテナ１の分解斜視図。 図４のケース組の分解斜視図。 図４のベース組の分解斜視図。 アンテナベース２１に対するシャーシ２７の組み付け説明図。

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は、本発明の実施の形態に係る車載用アンテナ１の、一部を断面とした斜視図である。本図により、直交する３方向である前後、上下、左右の各方向を定義する。図２は、車載用アンテナ１の底面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。図４は、車載用アンテナ１の分解斜視図である。図５は、図４のケース組の分解斜視図である。図６は、図４のベース組の分解斜視図である。図７は、アンテナベース２１に対するシャーシ２７の組み付け説明図である。

車載用アンテナ１は、アンテナベース２１と、パッド２２と、シール部材２３と、回路基板２４と、シャーシ２７と、アンテナケース３１と、アンテナエレメントの例示である容量エレメント３２及びコイルエレメント３３とを備える。

アンテナベース２１は、ＰＢＴ等の樹脂製の成型品であり、下面の一部（中央付近）には凹部２１１が形成されている。また、アンテナベース２１の下面には、凹部２１１の近傍を囲む溝２１５が形成されている。溝２１５は、シール部材２３を配置（接着）させるために設けられている。凹部２１１には、アンテナベース２１とアンテナケース３１との間の空間と連通する孔２１２（貫通孔）が上面に設けられる。アンテナベース２１は、孔２１２の上部開口を囲むように立ち上がるベースリブ２１３と、アンテナケース３１の内面と平行で前記内面と近接ないし接触する部分を含むガイドリブ２１４とを有する。

パッド２２は、エラストマーやゴム等の弾性部材であり、アンテナベース２１の周縁部ないしその近傍に沿って一周するようにアンテナベース２１上に設けられる。パッド２２は、アンテナベース２１の周縁部ないしその近傍上に載置される周回部２２１と、不図示の車体（ルーフ）に近接ないし接触するように周回部２２１から下方且つ外方に延びるカバー部２２２とを有する。カバー部２２２は、アンテナケース３１の下端縁と車体との間の隙間の目隠しとして機能し、またアンテナベース２１と車体との間の簡易的な防水機能も有する（強力な防水機能はシール部材２３が有する）。なお、パッド２２は、アンテナベース２１の底面側には回り込まないため、組立時にはアンテナベース２１に上方から被せるだけでよい。

アンテナケース３１は、パッド２２を挟んで、アンテナベース２１に上方から被せられる。被せる際は、アンテナベース２１のガイドリブ２１４がアンテナケース３１の内側に当接することで、アンテナケース３１に予め組み付けられた後述するコイルエレメント３３の基板側ガイド３３５をアンテナベース２１の孔２１２へと導くようにガイドする。アンテナベース２１に対するアンテナケース３１の最終的な位置決め及び固定は、例えば複数箇所のネジ止めにより行われる。アンテナケース３１は、シャークフィン形の外形部３１０の内側に、パッド２２を全周に渡ってアンテナベース２１に押し付けるケースリブ３１１を有する。外形部３１０の天井部からは、容量エレメント３２及びコイルエレメント３３を取り付けるためのネジ穴付きボス３１２が突出する。

容量エレメント３２及びコイルエレメント３３は、アンテナベース２１とアンテナケース３１との間の空間に設けられる。

容量エレメント３２は、金属板（導体板）であり、アンテナケース３１の湾曲した天井面と略平行な曲面部３２１を有するように例えば絞り加工により折り曲げられている。アンテナケース３１に固定された状態で、曲面部３２１がアンテナケース３１の天井面に近接する。曲面部３２１に形成されたガイド孔３２２にアンテナケース３１のネジ穴付きボス３１２が挿通される。曲面部３２１の前端からは、コイルエレメント３３との電気的接続のための端子接続部３２３が下方に延びている。端子接続部３２３は、下方に開いたコの字部３２３ａを有し、相手側端子を下方から嵌入できる。

コイルエレメント３３は、ＡＢＳ樹脂等の絶縁樹脂製のホルダ３３１にコイル部３３６を一体に成形したものである。ホルダ３３１は、取付部３３２と、巻線保持部３３３と、容量側端子ガイド３３４と、基板側端子ガイド３３５とを有する。取付部３３２は、基部３３２ａから立ち上がる左右方向リブ３３２ｂ、前後方向リブ３３２ｃ、及び位置決めボス３３２ｄを含む。位置決めボス３３２ｄの貫通孔３３２ｅは容量エレメント３２の曲面部３２１に形成されたガイド孔３２２と連通し、アンテナケース３１のネジ穴付きボス３１２が挿通され、この状態で容量エレメント３２及びコイルエレメント３３がネジ止め固定される。巻線保持部３３３は、円柱状等の柱状であり、取付部３３２の前端側から下方に延びる。容量側端子ガイド３３４は、巻線保持部３３３から前方に延びる突起（凸条）である。基板側端子ガイド３３５は、巻線保持部３３３の前方において下方に延びる円柱状等の柱状のガイド本体部３３５ａを有するように巻線保持部３３３から延長する。ガイド本体部３３５ａは、水密封止部材としてのＯリング３４が嵌る凹部３３５ｂを外周面に有する。ガイド本体部３３５ａはアンテナベース２１の凹部２１１の孔２１２内に延在し、ガイド本体部３３５ａの凹部３３５ｂに嵌められたＯリング３４がガイド本体部３３５ａの外周面と孔２１２の内周面との間に挟持される。

コイル部３３６は、巻線部３３７と、容量側端子３３８と、基板側端子３３９とを有する。巻線部３３７は、ホルダ３３１の巻線保持部３３３に外周の一部（前後左右）が露出した状態で一体化されている。巻線部３３７の一端である容量側端子３３８は、容量側端子ガイド３３４にガイドされて前方に延び、容量エレメント３２の端子接続部３２３に接触状態とされる（コの字部３２３ａに嵌め込まれる）。巻線部３３７の他端である基板側端子３３９は、基板側端子ガイド３３５にガイドされてガイド本体部３３５ａの先端面（下端面）から下方に突出し、折り返されてガイド本体部３３５ａの先端面からガイド本体部３３５ａ内に戻る形状である。基板側端子３３９は、コイルエレメント３３と回路基板２４とを電気的に接続する導体接続部を成していて、アンテナベース２１の凹部２１１の孔２１２を貫通する。

回路基板２４は、高周波増幅等の機能を有する導体パターンが形成されたものであり、アンテナベース２１の凹部２１１に収容される。回路基板２４の所定位置（凹部２１１の孔２１２の下方となる位置）からは、一対の導体板バネ２４１が立ち上がる。導体板バネ２４１は、コイルエレメント３３の基板側端子３３９のうちガイド本体部３３５ａから下方に突出している部分を挟み込む。これにより、コイルエレメント３３と回路基板２４（回路基板２４上の導体パターン）との電気的接続が成される。

シャーシ２７は、金属製であり、回路基板２４を下方から保持してアンテナベース２１の下面にネジ止め等により固定される。シャーシ２７は、車体側に対する取付部としてのボルト２７１を有するとともに、車体との当接部を有する凸部２７２を下面に有する。ボルト２７１に車体内側からナット２９を螺合させることで、シャーシ２７、ひいては車載用アンテナ１が車体に対して取り付けられる（固定される）。図２に示すようにシャーシ２７はアンテナベース２１下方からみて凹部２１２開口を覆うようにアンテナベース２１下面に固定され、ボルト２７１は開口の中央付近に位置するように設けられている。

シール部材２３は、弾性及び水密性を有する例えばＰＯＲＯＮ（登録商標）等の独立発泡体であり、アンテナベース２１の凹部２１１およびシャーシ２７を囲むようにアンテナベース２１の下面に接着（装着）される。シール部材２３の接着位置は前述のように溝２１５となっている。溝２１５は、シャーシ２７の凸部２７２の当接部（最下端部）に対してシール部材２３が下方に延びる量（すなわち車体への取付時のシール部材２３の縮み量）を最適値にする役割を持つ。換言すれば、シャーシ２７の凸部２７２に対するシール部材２３の出っ張り量が最適値となるような深さの溝２１５がアンテナベース２１の下面に形成されている。上述したように車載アンテナ１を車体に取り付けるために、シャーシ２７のボルト２７１に車体内側からナット２９を螺合させることで、シール部材２３は、アンテナベース２１の下面と車体とに挟まれて圧縮されて内側への水の浸入を防止する。シール部材２３は、アンテナベース２１の下面の凹部２１１を含む一部を囲み、当該一部を除く他の部分は囲まない。

以下、車載用アンテナ１の組立方法の一例を説明する。

図４に示されるケース組３を組み立てる（ケース組３の分解状態は図５に示される）。すなわち、容量エレメント３２のガイド孔３２２及びコイルエレメント３３の位置決めボス３３２ｄの貫通孔３３２ｅにアンテナケース３１のネジ穴付きボス３１２を挿通した状態で、ネジ１０１をネジ穴付きボス３１２に螺着し、三者を固定一体化する。また、コイルエレメント３３のガイド本体部３３５ａの凹部３３５ｂにＯリング３４を嵌めておく。

図４に示されるベース組２を組み立てる（ベース組２の分解状態は図６に示される）。まず、仮ロック部材２８をシャーシ２７に下方から取り付ける。具体的には、仮ロック部材２８の貫通孔２８２にシャーシ２７のボルト２７１を挿通し、仮ロック部材２８の一対の爪２８１をシャーシ２７の底面の孔２７３に係合させる。仮ロック部材２８は、車体の開口縁に係合する一対の仮止め爪２８３を有し、ボルト２７１にナット２９を締結する前の仮止め機能を有する。仮ロック部材２８の取付後、ボルト２７１にはナット２９を取り付けておく。次に、ケーブルアセンブル２５及びケーブルホルダ２６をシャーシ２７に上方からネジ１０２によりネジ止め固定する。そして、回路基板２４をケーブルアセンブル２５に上方からネジ１０３によりネジ止め固定する。このとき、ケーブルアセンブル２５のケーブル２５１を回路基板２４の貫通孔に挿通し、回路基板２４上の導体パターンと電気的に接続する。

一方、アンテナベース２１の下面にシール部材２３を接着し、パッド２２をアンテナベース２１上に載置する。そして、図７に示すように、ケース組３のアンテナケース３１をガイドリブ２１４に沿ってアンテナベース２１に上方から被せ、両者を所定数のネジ１０４により固定一体化する。これにより、Ｏリング３４が取り付けられたガイド本体部３３５ａがアンテナベース２１の凹部２１１の孔２１２に入り込み、孔２１２が水密封止される。その後、回路基板２４が固定されたシャーシ２７をアンテナベース２１の凹部２１１に下方から組み付ける。具体的には、シャーシ２７をネジ１０５（図６）によりアンテナベース２１に対してネジ止め固定する。このとき、シャーシ２７の切欠２７４と貫通孔２７５にアンテナベース２１の下面のボス２１６,２１７を通すことで、ネジ止め前の仮位置決めが可能である。これにより、回路基板２４から立ち上がる一対の導体板バネ２４１によりコイルエレメント３３の基板側端子３３９を挟み込む。

こうして組み立てた車載用アンテナ１のボルト２７１及び仮ロック部材２８を車体（ルーフ）の取付孔に挿入し、ボルト２７１に図４に示すワッシャー組４を横から取り付け、ナット２９を締め付けることで、車載用アンテナ１を車体に固定できる。

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) 車載用アンテナ１は、アンテナベース２１が樹脂製のため、特許文献１のようにアンテナベースに金属板を用いる場合と比較してコスト安かつ軽量である。

(2) アンテナベース２１のベースリブ２１３が凹部２１１の孔２１２の上部開口を囲むように立ち上がるため、パッド２２とアンテナケース３１（ケースリブ３１１）との隙間から万一水が浸入したとしても、ベースリブ２１３が防水壁となり、孔２１２から凹部２１１の内側への水の浸入を防止できる。なお、ベースリブ２１３を乗り越えた水はＯリング３４によって凹部２１１の内側への浸入が止められる。

(3) アンテナベース２１のガイドリブ２１４がアンテナケース３１をアンテナベース２１に上方から被せる際のガイドになるため、作業性がよい。なお、アンテナベース２１のリブ（ベースリブ２１３及びガイドリブ２１４）は、アンテナベース２１の剛性を高める作用もある。また、高さのあるリブは、樹脂製では容易であるが、従来のような金属製のアンテナベースでは現実的ではない。

(4) コイルエレメント３３と回路基板２４との接続をアンテナベース２１の凹部２１１の内側で行っており、凹部２１１への水の浸入はシール部材２３及びＯリング３４によって確実に防止されるため、コイルエレメント３３と回路基板２４との接続部が水で濡れることによる不都合（錆や電気性能の悪化に伴う感度の悪化等）を防止できる。

(5) シール部材２３は凹部２１１を含むアンテナベース２１の下面の一部のみを囲んでいるため、下面の全部を囲む場合と比較してシール部材２３の周の長さを短くでき、材料低減になるとともに防水性に優れる（周の長さが長くなると防水不良の発生率が上がる）。

(6) アンテナベース２１の下面においてシール部材２３の接着箇所に溝２１５を設けたことで、車体への取付時のシール部材２３の上下方向の縮み量を最適値にすることができ、防水の確実化に有利である。

(7) 重要度の高い防水（凹部２１１内の防水）をシール部材２３及びＯリング３４で行っており、パッド２２に求められる防水性は高くないため、パッド２２の形状を単純化でき、アンテナベース２１に対するパッド２２の取付作業性が良好である（アンテナベース２１に載せてアンテナケース３１のケースリブ３１１により押し付けるだけでよい）。この点、従来のようにアンテナベースの外周縁近傍の上下面に跨るようなパッド（シール部材）を嵌め込む場合、パッドの形状が複雑（すなわちパッドを成型する金型の形状が複雑）で、かつ嵌め込みの作業性も悪い（パッドを押し広げてアンテナベースの外周縁に嵌め込む必要がある）。

(8) コイルエレメント３３の基板側端子３３９は折返し形状であり、基板側端子３３９の先端エッジはガイド本体部３３５ａに隠れるため、基板側端子３３９の先端エッジが回路基板２４の一対の導体板バネ２４１の表面（メッキ）を傷つけることが防止される。ここで、基板側端子３３９を折返し形状にすると基板側端子３３９自体にＯリングを装着して防水を図ることはできないが、本実施の形態ではＯリング３４を取り付けたガイド本体部３３５ａをアンテナベース２１の凹部２１１の孔２１２に延在させることで、基板側端子３３９を折返し形状としながら孔２１２の防水を確実に実行できる。

(9) 容量エレメント３２を金属板の絞り加工でアンテナケース内面の湾曲に沿うような形状に形成することで、低背化が進むアンテナケース３１の内側において最大限の容量を確保することができる。

(10) コイルエレメント３３は絶縁樹脂製のホルダ３３１にコイル部３３６を一体成型したものであり、振動印加時にコイル部３３６の巻線部３３７がバネのように動いてピッチが変わることがないため、振動による特性劣化を防ぐことができる。

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。

アンテナエレメントは容量エレメント３２及びコイルエレメント３３に限定されず、必要な機能（ＧＰＳ受信、ＡＭ,ＦＭ放送受信その他）に応じて適宜追加、変更することができる。

容量エレメント３２及びコイルエレメント３３の位置の上下関係が逆になったり、コイルエレメント３３が回路基板２４と共にアンテナベース２１の凹部２１１の内側にあって孔２１２を通して容量エレメント３２と接続される構成も可能である。

１ 車載用アンテナ、２１ アンテナベース、２１１ 凹部、２１２ 孔、２１３ ベースリブ、２１４ ガイドリブ、２１５ 溝、２２ パッド、２２１ 周回部、２２２ カバー部、２３ シール部材、２４ 回路基板、２４１ 導体板バネ、２５ ケーブルアセンブル、２６ ケーブルホルダ、２７ シャーシ、２７１ ボルト、２８ 仮ロック部材、２９ ナット、３１ アンテナケース、３１０ 外形部、３１１ ケースリブ、３１２ ネジ穴付きボス、３２ 容量エレメント、３２１ 曲面部、３２２ ガイド孔、３２３ 端子接続部、３３ コイルエレメント、３３１ ホルダ、３３２ 取付部、３３３ 巻線保持部、３３４ 容量側端子ガイド、３３５ 基板側端子ガイド、３３５ａ ガイド本体部、３３６ コイル部、３３７ 巻線部、３３８ 容量側端子、３３９ 基板側端子

Claims (11)

1. 下面に凹部が形成された樹脂製のアンテナベースと、
   前記アンテナベースに上方から被せられたアンテナケースと、
   前記アンテナケースの内側に設けられたアンテナエレメントと、
   前記アンテナベースの前記凹部に収容された回路基板と、
   前記凹部を囲むように前記アンテナベースの下面に配置された防水用のシール部材と、
   前記シール部材の内側で前記アンテナベースの下面に固定され、かつ車体側に対する取付部を有するシャーシとを備える、車載用アンテナ。
2. 前記アンテナエレメントが前記アンテナベースと前記アンテナケースとの間の空間に存在し、前記アンテナベースの前記凹部には前記空間と連通する孔が設けられ、前記アンテナエレメントと前記回路基板とを電気的に接続する導体接続部が前記孔を貫通し、前記孔から前記凹部内への水の浸入を防止する水密封止部材が前記孔に対して設けられている、請求項１に記載の車載用アンテナ。
3. 前記導体接続部を保持するガイドが前記孔内に延在し、前記ガイドと前記孔の内面との間に前記水密封止部材が挟持されている、請求項２に記載の車載用アンテナ。
4. 前記アンテナエレメントはコイルを含み、前記コイルは、前記ガイドを有するホルダに一体に成形され、前記コイルの一方の端部が前記ガイドから下方に突出して前記導体接続部を成している、請求項３に記載の車載用アンテナ。
5. 前記コイルの一方の端部は、前記ガイドから下方に突出し、折り返されて前記ガイド内に戻る形状であり、
   前記コイルの前記一方の端部のうち前記ガイドから下方に突出している部分を挟み込む一対の導体板バネが前記回路基板から立ち上がる、請求項４に記載の車載用アンテナ。
6. 前記アンテナベースは前記孔の上部開口を囲むように立ち上がるベースリブを有する、請求項２から５のいずれか一項に記載の車載用アンテナ。
7. 前記アンテナベースは、前記アンテナケースの内面と平行で前記内面と近接ないし接触する部分を含むガイドリブを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の車載用アンテナ。
8. 前記シャーシは下面に車体との当接部を有し、前記アンテナベースの下面に前記凹部を囲む溝が形成され、前記溝に前記シール部材が配置され、前記シール部材が前記当接部よりも下方に所定長だけ延出している、請求項１から７のいずれか一項に記載の車載用アンテナ。
9. 前記シール部材は、前記アンテナベースの下面の前記凹部を含む一部を囲み、当該一部を除く他の部分は囲まない、請求項１から８のいずれか一項に記載の車載用アンテナ。
10. 前記アンテナベースの周縁部ないしその近傍に沿って一周するように前記アンテナベース上に設けられ、前記アンテナベースの底面側に回り込まないパッドを備え、
    前記アンテナケースは、前記パッドを全周に渡って前記アンテナベースに押し付けるケースリブを有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の車載用アンテナ。
11. 前記アンテナエレメントは、前記アンテナケースの天井面と略平行な曲面部を有するように折り曲げられ、かつ前記曲面部が前記天井面に近接するように前記アンテナケースに固定された導体板を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の車載用アンテナ。

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