JP6437881B2 - アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、車載機器との無線通信に好適なアンテナに関する。

車両用電子機器、例えば、ナビゲーション装置のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールの要素として車載用アンテナが組み付けられている。この種のアンテナは、低コスト化を図るために、金属板を板金加工して作製されたアンテナが用いられる例が多い（例えば、特許文献１）。
この板金アンテナには、電子機器との信号送受信のために同軸ケーブルが接続されるが、板金アンテナを電子機器の筐体に取り付ける際、あるいは、コネクタの嵌合時などの作業時に、同軸ケーブルが引っ張られることがある。そうすると、同軸ケーブルと板金アンテナを接続するはんだ付け部において、はんだが外れたり、同軸ケーブルがはんだ付け部で断線したりして、はんだ付け部の健全性が保てなくなる。慎重に作業を進めれば、不具合は生じないが、生産効率を落とすことになる。
また、車載機器は、振動や温度変化が継続的に加わる搭載環境にある。同軸ケーブルが振動することではんだ付け部にストレスが生ずることになると共に、温度の上昇や下降が繰り返されることで、はんだにクラックが容易に発生する。
はんだ付け部への引張り荷重を避けるには、同軸ケーブルが十分な余長を有することが必要である。しかし、車載機器では、ケーブルが長すぎると共振してはんだ付け部にストレスを与えたり、他の部品と接触して異音を発生させたりするという問題がある。同軸ケーブルが短い場合と長い場合の異なる課題を従来の構造で解決することは困難であった。

特許文献２には、アンテナパターン（２２０）を有する樹脂製の放射体（２００）に２個のケーブルコネクションピン（３００）を用いてケーブル（４００）を固定するアンテナとケーブルの固定構造が開示されている。

特開２０１３−２０１５１１号公報 特開２０１１−１３４７０１号公報

ところが、特許文献２が開示する固定構造は、ケーブル（４００）の信号線（４５０）とアンテナパターン（２２０）をはんだ付けしないこととしており、信号線（４５０）とアンテナパターン（２２０）との接続信頼性が低い。また、特許文献２のケーブルコネクションピン（３００）は、弾性を有する金属プレートをドローイング加工して作製し、別個に作製された樹脂製の放射体（２００）に熱融着により固定されるものである。したがって、ケーブルコネクションピン（３００）を製造するコストに加え、ケーブルコネクションピン（３００）を固定する作業が必要となり、この作業もコストに跳ね返る。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、同軸ケーブル等の電気ケーブルが引っ張られてもはんだ付け部の健全性が維持されるアンテナを低コストで提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明のアンテナは、アンテナ本体と、アンテナ本体を保持する樹脂製のアンテナホルダと、を備える。
本発明におけるアンテナ本体は、金属板を板金加工することにより一体的に形成され、電気ケーブルが電気的に接続される電線接続部を有するエレメント部と、エレメント部に一体的に連なるグランド部と、を備える。
本発明におけるアンテナホルダは、アンテナ本体を保持するアンテナ保持部と、電気ケーブルに生じた引張力や振動が電線接続部へ伝わるのを抑えつつ電気ケーブルを保持するケーブル保持部と、を一体的に備えている。
本発明におけるケーブル保持部は、保持床と、保持床の一端側から立ち上がる保持壁と、保持床の他方側から立ち上がる保持爪とを備え、電線接続部から引き出される向きとは異なる向きに引き回される電気ケーブルを保持する。電線接続部から引き出される向きとは異なる向きに電気ケーブルが引き回されると、電気ケーブルが折り曲げられることになるが、この折り曲げ部分があることにより、電気ケーブルに生じた引張り力が電線接続部に伝わるのを阻止することができる。

本発明によるアンテナによれば、アンテナ本体を保持するアンテナホルダがケーブル保持部を一体的に備えているので、ケーブルを保持する部材を別個に作製して組み付けるのに比べて低コストである。特に、本発明のアンテナホルダは、アンテナ保持部も一体的に形成されているので、より低コストなアンテナを提供することができる。
一方で、本発明のように、アンテナホルダがアンテナ保持部とケーブル保持部の両者を備えているので、電気ケーブルが引っ張られたときに生ずる引張力を、アンテナ保持部を介してアンテナホルダだけで受けることになる。これにより、電気ケーブルが引っ張られたときに、アンテナ本体、更にははんだ付け部に力が加わるのを避けることができる。
また、組み付け時に限らず、車輌搭載時の振動や製品輸送時の衝撃が生じた場合も同様に、アンテナ本体のはんだ付け部へのストレスを避けることができる。

本発明によるアンテナにおいて、エレメント部の電線接続部は、アンテナホルダのアンテナ保持部及びケーブル保持部と重ならない位置に配置されていることが好ましい。
これにより、電線接続部から引き出される電気ケーブルを、不必要に折り曲げることなく、ケーブル保持部まで引き回すことができる。

本発明によるアンテナにおいて、アンテナホルダのアンテナ保持部は、熱かしめによりアンテナ本体を保持するかしめボスを備えることが好ましい。
アンテナ本体をアンテナホルダに保持するのに、このボスを加熱溶融して加圧すれば足りるので、保持のための作業が簡便ですむ。

本発明によるアンテナにおいて、アンテナ本体は、横断面が門型の形状をなすことで受容溝を備えるエレメント部と、エレメント部に連なるグランド部と、が並列に配列される形態を有する場合に、アンテナホルダは、アンテナ保持部が、受容溝に嵌め込まれてエレメント部を保持し、ケーブル保持部が、グランド部に沿って配置され、かつ、グランド部と部分的に重なるタブを介してグランド部を保持する、ことが好ましい。
この本発明のアンテナによれば、受容溝にアンテナ保持部が入り込んでエレメント部を保持することで、アンテナ本体の剛性を確保するとともに、ケーブル保持部に設けたタブを用いてグランド部をも保持するので、アンテナ本体の全体の剛性を保って保持することができる。

本発明によるアンテナによれば、アンテナ本体を保持するアンテナホルダがケーブル保持部を一体的に備えているので、ケーブルを保持する部材を別個に作製して組み付けるのに比べて低コストである。特に、本発明のアンテナホルダは、アンテナ保持部も一体的に形成されているので、より低コストのアンテナを提供することができる。

本実施形態の車載用アンテナを示し、表側から示す斜視図である。 本実施形態の車載用アンテナを示し、裏側から示す斜視図である。 図１の車載用アンテナを構成する板金製のアンテナ本体をおもて側から示す斜視図である。 図１の車載用アンテナを構成する樹脂製のホルダを示し、（ａ）はうら側から示す斜視図、（ｂ）はおもて側から示す斜視図である。 同軸ケーブルをはんだ付けした後のアンテナを示し、（ａ）は背面図、（ｂ）は（ａ）の拡大図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は平面図である。 図５のアンテナにホルダを取り付けた後を示し、（ａ）は背面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は平面図である。

以下、添付図面に基づいて、車載用アンテナ１を例にして本発明のアンテナを詳細に説明する。
本実施形態の車載用アンテナ１は、図１及び図２に示すように、アンテナ本体１０とアンテナホルダ２０を備える。車載用アンテナ１は、アンテナ本体１０がアンテナホルダ２０に保持されるとともに、アンテナ本体１０にはんだ付けされる同軸ケーブル４０がアンテナホルダ２０に保持されることで、同軸ケーブル４０が引っ張られたとしても、はんだ付け部の健全性（integrity）を確保する。なお、車載用アンテナ１において、図１に示されている側をおもて側とし、図２に示されている側をうら側と定義するものとする。
以下、車載用アンテナ１の構成を説明し、次いで車載用アンテナ１による作用及び効果を説明する。

［車載用アンテナ１の構成］
車載用アンテナ１は、金属板を板金加工して作製されたアンテナ本体１０を備える。
アンテナ本体１０は、図３に示すように、エレメント部１１と、エレメント部１１に対するグランド部１７とを備え、エレメント部１１とグランド部１７は板金加工により一体的に成形されたものであり、並列に配列されている。車載用アンテナ１は、安価な金属材料、例えば鉄又は鉄基合金により構成される。

エレメント部１１は、通信距離内にある通信端末から放射された電波を受信し、受信された電波は、電気信号として無線通信モジュール内の無線通信回路に送られる。また、無線通信回路で生成された電気信号は、同軸ケーブル４０（図１参照）を通じてエレメント部１１に送られ、通信距離内にある通信端末に向けて電波として放射される。
本実施形態のエレメント部１１は、二種類の周波数帯に対応するために、それぞれにスリット１８，１９が形成されている二つのアンテナ素子１２，１３を備える。ただし、これはあくまで一例であり、本発明を限定する要素にはならない。

エレメント部１１は、横断面が門型の構造をなしており、後述するアンテナホルダ２０の一部を受容する受容溝１４を有している。エレメント部１１には、受容溝１４に受容されたアンテナホルダ２０との熱かしめに供される三つのかしめ孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が表裏を貫通して形成されている。
また、エレメント部１１は、同軸ケーブル４０の芯線４１がはんだ付けされる第１はんだ付け部１５と、同軸ケーブル４０の編組４５がはんだ付けされる第２はんだ付け部１６と、を備えている。本実施形態の車載用アンテナ１は、同軸ケーブル４０がはんだ付けされた第１はんだ付け部１５と第２はんだ付け部１６に応力が加わって、はんだがはがれたり、同軸ケーブル４０の芯線４１が断線したりするのを防止する構造をアンテナホルダ２０が備えている。

グランド部１７は、図示を省略する電子機器の筐体の導体部分に接触することで、当該筐体とともに、エレメント部１１のグランドとして機能する。
図３に示すように、グランド部１７にも、アンテナホルダ２０との熱かしめに供されるかしめ孔Ｈ４が、表裏を貫通して形成されている。

次に、アンテナホルダ２０について説明する。
アンテナホルダ２０は、アンテナ本体１０と一体的に組み付けられることで、アンテナ本体１０の剛性を確保する機能と、同軸ケーブル４０が引っ張られたとしてもアンテナ本体１０と同軸ケーブル４０のはんだ付け部分に応力を生じさせない機能（ストレインリリーフ：strain relief）と、を備えている。この機能を発揮するために、アンテナホルダ２０は以下の構成を備えている。

アンテナホルダ２０は、電気絶縁性を有する樹脂を射出成形することにより一体的に形成された部材であり、図４に示すように、アンテナ保持部２１とケーブル保持部２５を備えている。アンテナ保持部２１とケーブル保持部２５は、それぞれの一端側が接続されて、Ｌ字状の形態をなしている。

アンテナ保持部２１は、アンテナ本体１０の受容溝１４にほぼ隙間なく嵌め込まれるサイズの概ね直方体状の形態をなしている。アンテナ保持部２１のうら側には、エレメント部１１のかしめ孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に挿入されるかしめボスＥ１，Ｅ２，Ｅ３が形成されている。
アンテナ保持部２１には、ケーブル保持部２５との接続部分の近傍に、他の部分よりも幅が狭くされた括れ２２が形成されており、同軸ケーブル４０はここを通ってケーブル保持部２５に引き回される。なお、アンテナ保持部２１において、括れ２２が形成されている側を内側、その反対側を外側とし、ケーブル保持部２５においても同様に内側、外側を定義する。

ケーブル保持部２５は、保持床２６と、保持床２６の幅方向の一端側から立ち上がる保持壁２７と、保持床２６の幅方向の他方側から立ち上がり、保持壁２７と間隔を空けて対向する保持爪２８，２８と、を備える。保持壁２７は、一端側が切り欠かれることで同軸ケーブル４０が通る通路２３を形成するとともに、他端側がＬ字状に屈曲しており、保持床２６のうら側に通じる保持スロット２９と連なっている。保持スロット２９には、保持スロット２９の内部に向けて突き出す保持爪３０が形成されている。保持壁２７のうら側にはタブ３１が設けられ、このタブ３１には、おもて側に熱かしめボスＥ４が形成されている。

同軸ケーブル４０は、保持床２６の表側を、括れ２２、通路２３、保持壁２７と保持爪２８，２８の間を順に通り、保持スロット２９を通って、保持床２６のうら側に引き出される。
ここで、本実施形態の車載用アンテナ１は、エレメント部１１の電線接続部である第１はんだ付け部１５、第２はんだ付け部１６は、アンテナホルダ２０のアンテナ保持部２１及びケーブル保持部２５と重ならずに配置されている。したがって、第２はんだ付け部１６から引き出される同軸ケーブル４０を、不必要に折り曲げることなく、括れ２２、通路２３を通して保持壁２７と保持爪２８，２８の間まで引き回すことができる。

つぎに、車載用アンテナ１を組み立てる手順の概要を図５及び図６を参照して説明する。
はじめに、図５に示すように、アンテナ本体１０に同軸ケーブル４０をはんだ付けする。
はんだ付けは、同軸ケーブル４０の芯線４１とアンテナ本体１０の第１はんだ付け部１５を、かつ、同軸ケーブル４０の編組４５とアンテナ本体１０の第２はんだ付け部１６とを位置合わせして、この２か所で行われる。なお、図５及び図６において、はんだ自体の記載を省略している。

次に、図６に示すように、同軸ケーブル４０がはんだ付けされたアンテナ本体１０とアンテナホルダ２０を組み付ける。
この際、アンテナ本体１０の受容溝１４とアンテナホルダ２０のアンテナ保持部２１とが対応するように位置決めしてから、アンテナ保持部２１に受容溝１４が嵌り込むようにアンテナホルダ２０を押し込む。この時、かしめ孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のそれぞれに対応するかしめボスＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が嵌め入れられることで、アンテナ本体１０とアンテナホルダ２０の位置決めがなされる。
アンテナ本体１０とアンテナホルダ２０が所定の位置関係まで嵌合されたなら、かしめ孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のそれぞれから突出するボスＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を熱融着して熱かしめを行う。この熱かしめにより、アンテナ本体１０とアンテナホルダ２０は互いに固定される。同軸ケーブル４０は、未だ真っ直ぐのままであるから、次に、同軸ケーブル４０をケーブル保持部２５に保持させる作業を行う。

同軸ケーブル４０は、図５に示すように、第２はんだ付け部１６から真直ぐに引き出されるが、図１に示すように、括れ２２及び通路２３を通ってから、第２はんだ付け部１６から引き出される向きとは異なり、概ね垂直に内側に折り曲げられて保持壁２７と保持爪２８，２８により保持される。さらに、同軸ケーブル４０は保持壁２７と保持爪２８，２８の間よりも先の部分がうら側に向けて折り曲げられ、保持スロット２９を通ってうら側に引き出される。
以上のようにして、アンテナ本体１０がアンテナホルダ２０に保持されるとともに、アンテナ本体１０にはんだ付けされた同軸ケーブル４０がアンテナホルダ２０に保持された、車載用アンテナ１が作製される。

次に、以上説明した車載用アンテナ１が奏する作用及び効果を説明する。
車載用アンテナ１は、アンテナ本体１０の剛性を確保するためのアンテナホルダ２０が、同軸ケーブル４０を保持するケーブル保持部２５を一体的に備えている。したがって、ケーブル保持部２５に相当する部材を個別に作製して組み付けるのに比べて、部品コストを低減できるとともに、組み付け作業に関するコストも低減できる。特に、アンテナホルダ２０は、エレメント部１１を保持するアンテナ保持部２１をも一体で形成されているので、より低コストで車載用アンテナを提供することができる。

また、アンテナホルダ２０がアンテナ保持部２１とケーブル保持部２５の両者を備えているので、同軸ケーブル４０が引っ張られたときに生ずる引張力を、アンテナ保持部２１を介してアンテナホルダ２０だけで受けることになる。これにより、同軸ケーブル４０が引っ張られたときに、アンテナ本体１０に力が直接的に加わるのを避けることができるので、アンテナ本体１０に不必要な応力が発生することがなく、アンテナとしての性能を確保できる。

また、車載用アンテナ１を車載のために所定の部位に組み付ける作業中に、同軸ケーブル４０が引っ張られることがあり、また、車載後には同軸ケーブル４０に振動や衝撃が加わることがある。しかし、同軸ケーブル４０はケーブル保持部２５により保持されているので、同軸ケーブル４０に引張力が生じたとしても、その力が第１はんだ付け部１５、第２はんだ付け部１６まで及ぶことがないので、はんだ付け部の健全性を保つことができる。特に、車載用アンテナ１は、図１に示すように、同軸ケーブル４０が通路２３を過ぎた所Ｐ１と、さらに、同軸ケーブル４０をおもて側からうら側に引き出される所Ｐ２で、第２はんだ付け部１６から引き出される向きとは異なる向きに折り曲げられている。したがって、図１において、同軸ケーブル４０が下向きに引っ張られたとしても、Ｐ２の所で同軸ケーブル４０の向きが変わっているので、保持壁２７と保持爪２８，２８との間の部分にはその軸線方向に伝わる引張力は小さい。これはＰ１の所でも同様であり、うら側に引き出された同軸ケーブル４０が引っ張られたとしても、引張力が第１はんだ付け部１５、第２はんだ付け部１６まで伝わるおそれほとんどない。

同軸ケーブル４０は、保持壁２７と保持爪２８，２８との間で保持され、かつ、スロット２９において保持爪３０で保持されることによっても、引張力が第１はんだ付け部１５、第２はんだ付け部１６まで伝わるのを抑えている。これに加えて、本実施形態の車載用アンテナ１は、第２はんだ付け部１６から引き出される向きとは異なる向きに同軸ケーブル４０が引き回されることで、引張力が第１はんだ付け部１５、第２はんだ付け部１６まで伝わるのをより確実に抑えることができる。

また、アンテナ本体１０とアンテナホルダ２０は、かしめ孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４にかしめボスＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を挿入し、熱融着することで形成される複数個所（四か所）の熱かしめＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４で固定されているので、十分な固定強度を得ることができる。特に、アンテナ素子１２を形成するためのスリット１８を跨ぐ両側に、かしめ孔Ｈ１，Ｈ２とかしめボスＥ１，Ｅ２による熱かしめ部分が設けられており、振動及び衝撃が加わったとしても、スリット１８の間隔を維持できるので、アンテナ本体１０としての特性を維持することができる。

さらに、車載用アンテナ１は、アンテナホルダ２０のケーブル保持部２５が、グランド部１７に沿って配置され、かつ、グランド部１７と部分的に重なるタブ３１のかしめボスＨ４を介してグランド部１７を保持する。したがって、アンテナ本体１０は、受容溝１４にアンテナ保持部２１が嵌め込まれてエレメント部１１を保持することと相まって、アンテナ本体１０の全体の剛性を保って保持するので、振動に強い車載用アンテナ１が提供される。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本実施形態の車載用アンテナ１は、同軸ケーブル４０を、保持壁２７と保持爪２８，２８等により保持する要素とともに、第２はんだ付け部１６から引き出される向きとは異なる向きに同軸ケーブル４０を引き回す要素により、引張力が第２はんだ付け部１６まで伝わるのを抑えている。しかし、これは好ましい実施形態であって、本発明は、いずれかの要素だけで、引張力が第２はんだ付け部１６まで伝わるのを抑えてもよい。
また、同軸ケーブル４０を異なる向きに同軸ケーブル４０を引き回す場合、折り曲げる回数は一度でもよい。

また、本実施形態では、電気ケーブルとして同軸ケーブル４０を例にして説明したが、本発明は同軸ケーブル以外の種類の電気ケーブルに適用することができ、この場合にも上述した本発明の効果を享受できる。
また、本実施形態では車載用アンテナ１を例にして説明したが、本発明は車載用アンテナ以外のアンテナに広く適用することができる。

１ 車載用アンテナ
１０ アンテナ本体
１１ エレメント部
１２，１３ アンテナ素子
１４ 受容溝
１５ 第１はんだ付け部
１６ 第２はんだ付け部
１７ グランド部
１８ スリット
２０ アンテナホルダ
２１ アンテナ保持部
２２ 括れ
２３ 通路
２５ ケーブル保持部
２６ 保持床
２７ 保持壁
２８ 保持爪
２９ 保持スロット
３０ 保持爪
３１ タブ
４０ 同軸ケーブル
４１ 芯線
４３ 絶縁被覆
４５ 編組
４７ 外皮
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ かしめボス
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４ かしめ孔
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ 熱かしめ

Claims (4)

1. 金属板を板金加工することにより一体的に形成され、電気ケーブルが電気的に接続される電線接続部を有するエレメント部と、前記エレメント部に一体的に連なるグランド部と、を有するアンテナ本体と、
   前記アンテナ本体を保持する樹脂製のアンテナホルダと、を備え、
   前記アンテナホルダは、
   前記アンテナ本体を保持するアンテナ保持部と、前記電気ケーブルに生じた引張力や振動が前記電線接続部へ伝わるのを抑えつつ前記電気ケーブルを保持するケーブル保持部とが一体的に備えられ、
   前記ケーブル保持部は、
   保持床と、前記保持床の一端側から立ち上がる保持壁と、前記保持床の他方側から立ち上がる保持爪とを備え、前記電線接続部から引き出される向きとは異なる向きに引き回される前記電気ケーブルを保持する、
   ことを特徴とするアンテナ。
2. 前記エレメント部の前記電線接続部は、
   前記アンテナホルダの前記アンテナ保持部及び前記ケーブル保持部と重ならない位置に配置されている、
   請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記アンテナホルダの前記アンテナ保持部は、
   熱かしめにより前記アンテナ本体を固定するかしめボスを備える、
   請求項１または請求項２に記載のアンテナ。
4. 前記アンテナ本体は、
   横断面が門型の形状をなすことで受容溝を備える前記エレメント部と、
   前記エレメント部に連なる前記グランド部と、が並列に配列され、
   前記アンテナホルダは、
   前記アンテナ保持部が、前記受容溝に嵌め込まれて前記エレメント部を保持し、
   前記ケーブル保持部が、前記グランド部に沿って配置され、かつ、前記グランド部と部分的に重なるタブを介して前記グランド部を保持する、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ。

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