WO2007104568A1 - Mehrband biegefeder stabantenne für kraftfahrzeuge sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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WO2007104568A1
WO2007104568A1 PCT/EP2007/002301 EP2007002301W WO2007104568A1 WO 2007104568 A1 WO2007104568 A1 WO 2007104568A1 EP 2007002301 W EP2007002301 W EP 2007002301W WO 2007104568 A1 WO2007104568 A1 WO 2007104568A1
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WO
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bending spring
elastic
coil
rod
elastic bending
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PCT/EP2007/002301
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Gerhard Vogt
Christian Magg
Mohamed Slimani
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Kathrein SE
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Kathrein Werke KG
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/40—Radiating elements coated with or embedded in protective material
    • H01Q1/405—Radome integrated radiating elements
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    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point

Definitions

  • the invention relates to a rod antenna, in particular for motor vehicles according to the preamble of claim 1 and a method for the production thereof according to claim 11.
  • Antenna emitters are commonly used in motor vehicles as rooftop mounted combination antennas. Such motor vehicle antennas serve for a reception of radio programs. In addition, these antennas usually serve as mobile antennas. In addition, additional services and specific customer requirements such as e.g. a radio central locking (FZV), a so-called Weatherband (WB) or a DAB band III (digital audio broadcasting) be integrated. In addition, the antenna can also work in other frequency ranges and / or other services may be provided.
  • FZV radio central locking
  • WB Weatherband
  • DAB band III digital audio broadcasting
  • An important component of a motor vehicle antenna represents the antenna conductor, which is designed and arranged differently depending on the type and number of function to be performed.
  • the individual antenna structures are usually conductively connected to one another and are then combined to form a unit in the form of a rod antenna.
  • a generic rod antenna is known for example from DE 41 41 783 B4.
  • an antenna foot-side metallic rod part in the axial extension of which a dielectric round rod is connected.
  • An antenna wire which is wound around the dielectric round rod into a coil, is galvanically connected to the antenna base-side metallic rod part.
  • the antenna wire is wound in a first section on block, so that touch the individual windings of the coil-shaped antenna conductor. In an adjoining section, the antenna conductor is wound at a greater pitch at a distance.
  • the antenna base has a threaded bolt-like connection to a flexible elastic spring 16, at whose end remote from the antenna base then the said dielectric rod is provided and fixed, on which an antenna conductor at a distance is wound.
  • the antenna must be galvanically contacted with the flexurally elastic spring.
  • the bending spring further projects a ladder part in a partial length of the spiral spring, so that here a blocking circuit for the frequency of mobile communication is formed, with a length corresponding to the length of the protruding into the bending spring ladder part. It is questionable whether such a parallel resonant circuit is necessary at all.
  • this design has the disadvantage that the spiral spring can not be bent again in the region of the conductor part introduced into it, that is to say the size of the bending region is thereby reduced again by the elasticity of the antenna spring.
  • the above-described known antenna structure is usually wound around a rod made of fiberglass, wherein these coils are arranged in series for the realization of several electrical functions. This causes the antenna radiator to become stiff, especially in the region of the dielectric rod.
  • the relatively long length of the antenna radiator results in many vehicles to severe restrictions on the design freedom.
  • due to the plastic rod system stiffness above the flexible spring leads to possible collisions when hitting external obstacles. This can lead to considerable damage to the antenna radiator or even to the distortion of the vehicle panel.
  • such antenna radiators therefore have a number of disadvantages due to the required overall height and complex system structure.
  • these complex and heterogeneous system structures also require that the antenna radiator becomes a reservoir for unpredictable error sources and quality defects, which can lead to impairment of the electrical function.
  • detected errors or deficiencies, if any, could only be remedied with great effort.
  • An antenna with a flexible antenna rod made of a self-supporting helical spring with an elastic layer surrounding the helix spring has also become known from DE 23 57 542 A1. It is a bending elastic spring device running at a uniform pitch, whose individual turns are wound at a distance. The area inside the spiral spring is empty. The distance between the turns of the spiral spring is provided with a spiral spring also outwardly covering elastic layer of an insulating material rubber elastic elasticity, in which the coil spring is embedded.
  • the coil spring is first attached to a cylindrical mandrel, which is slightly longer than the coil spring.
  • the coil spring is then wrapped in a piece of starting rubber material and placed in corresponding receptacles of a mold of two mold halves with the ends of the receiving mandrel projecting from both sides of the coil spring. Then the two mold halves are pressed together and heated so that the rubber material is vulcanized. After vulcanization, the mold is opened and the finished antenna rod removed.
  • a rod-shaped antenna in particular for a mobile device (mobile phone), can also be taken from EP 0 847 102 A2 as known.
  • the object of the present invention is to provide, on the basis of the aforementioned generic state of the art, an otherwise improved rod antenna and a method for the production thereof, wherein the rod antenna should have good electrical properties.
  • the risk of sources of error should be avoided. This should preferably be achievable at a lower assembly and manufacturing costs.
  • an electrically very efficient rod antenna is created, which is highly flexible and, compared to conventional solutions, has only a comparatively short axial extent.
  • the manufacturing and assembly costs are comparatively low.
  • the space-saving design also reduces the potential risk of collisions with external obstacles.
  • the rod antenna according to the invention has a short axia
  • the structure is very flexible and highly flexible. It may be equipped for a plurality of reception areas and / or services, preferably for simultaneous operation in at least three frequency ranges and / or for at least three services (for example for receiving radio programs, for transmitting mobile telephone calls, for providing a centralized radio interlock, for a weather station). Band, etc.).
  • the specially manufactured antenna conductor which may be wound differently in terms of the type and number of frequency ranges, is formed from a spring steel which is provided with an outer insulation. This makes it possible to electrically isolate the windings from each other, so as to realize also wound on block coils. Another subsequent antenna section may then have a larger pitch for the individual coil windings.
  • these at least two winding sections are formed by a continuous antenna conductor to provide no galvanic contact point here. This eliminates otherwise necessary and error-prone connection measures of the individual radiator structures.
  • the coil design according to the invention itself is formed by the spiral spring, so the elastic bending spring, this is not necessary as an additional, the axial height increasing technical measure to ensure the flexibility of the rod antenna. Since a dielectric, non-bendable plastic carrier material for the antenna conductor thus also disappears, the rod antenna according to the invention as a whole is highly flexible and at the same time has an axially short design. The production of the antenna radiator off The mentioned coated spring steel thus makes it possible for the spotlight on the one hand to give the necessary stability and flexibility in the external loads occurring and on the other hand to prevent damage to the antenna conductor and thus impairment of its electrical function.
  • the rod antenna formed in this way can be produced by first providing the coil construction with a first so-called inward coating after inserting a rod-shaped metal core into the coil winding, after it has preferably been placed and contacted on an antenna foot-side connection bolt the spool was clamped between tool jaws).
  • the coil construction thus provided which is provided with an inner encapsulation, can then be provided with an (elastic) outer encapsulation surrounding the entire antenna, by inserting the antenna into a corresponding tool and then encapsulating it.
  • a corresponding elastic rod preferably plastic rod, preferably consisting of polyoxymethylene (POM), are used, whereby the elasticity of the entire antenna is significantly influenced again.
  • POM polyoxymethylene
  • the bending-elastic see spring is produced with different winding sections.
  • the elastic bending spring can have a winding section, in which the individual turns are wound at a distance. Since the elastic bending spring is provided with an insulating layer, it may also have other coil sections in which the individual turns are wound on contact.
  • This spiral spring is the first to be made. Only in a second step is an internal encapsulation provided, which covers the coil winding in the interior and penetrates between the individual winding sections (at least where the coil is wound at a distance) and fills this spacer space and thereby the bending spring and its winding spacings stabilized. The individual winding sections are essentially still recognizable from the outside. Only then in a further step, the thus prepared and stabilized flexural elastic spring is encapsulated with an outer plastic sheath.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of the basic construction of the bar antenna according to the invention.
  • Figure 2 a corresponding axial section of a total completed rod antenna.
  • connection device 1 in the form of a connecting bolt I 1 , which is formed in the embodiment shown in the manner of a screw bolt. It is electrically conductive and is preferably made of metal. This connection device 1 is thus part of an antenna or connection foot 3.
  • the connecting bolt 1 ' may be formed so that it can be mechanically anchored and electrically contacted by a suitable fastening device on the motor vehicle side in a detachable manner.
  • a suitable fastening device on the motor vehicle side in a detachable manner.
  • an external thread can be provided here on the connecting bolt I 1 in order to screw the connecting bolt 1 'on the motor vehicle side into a corresponding threaded bushing.
  • connection side 5 joins in the axial extension of the connecting bolt 1 ', a coil-shaped radiating element 9, in the form of an antenna conductor 9 ".
  • the coil-shaped antenna conductor 9 is wound over an axial length of the bolt-shaped connection device 1 at the end 1a of the connection device opposite the connection side 5 and is connected to the end 9a of the antenna conductor 9 'at a point 11, for example Crimp connection 12 is electrically contacted and is thereby held on the connection device 1.
  • the radiator element 9 with the coil-shaped antenna conductor 9 ' is divided into at least two axially offset regions, namely in a first But both coil sections 13, 15 are formed by a continuous antenna conductor 9 1 , namely while avoiding a separatemaschinetechniks- point between two coil sections.
  • the radiator element 9 consisting of the at least two coil sections 13, 15 is formed in the context of the invention from a spring steel wire, so that the first and second coil section 13, 15 simultaneously form an elastic bending spring 17.
  • This elastic bending spring 17 is provided, at least in a partial length, preferably in its entire length or almost to its entire length, with an insulating or plastic coating or sheathing, which makes it possible to have at least one coil section, namely the second one in the embodiment shown Coil section 15 to wind on block.
  • the coil turns are wound on contact, the individual coil turns being not electrically connected by their insulating or plastic coating.
  • the structure and the axial dimensioning of the individual sections is, for example, such that in the exemplary embodiment shown, three areas A, B and C adjoining in the axial direction are formed, the area A being at least approximately or approximately the axial length of the bolt-shaped connection device 1, the area B the first coil portion 13 wound at a distance and the portion C corresponding to the second coil portion 15 wound on the block.
  • this so constructed rod antenna for receiving and / or transmitting for at least three services, preferably in at least three frequency ranges.
  • the first axial region A corresponds at least approximately to the axial length of the bolt-shaped connection device and serves, for example, for transmitting and / or receiving signals for the mobile radio range, ie in a first frequency range, whereby a first service S1 is made available.
  • the total area S2 formed from the axial area A and B serves, for example, for receiving the WB band (weather band) or, for example, for a radio central locking (FZV).
  • WB band weather band
  • FZV radio central locking
  • the third section S3 of the antenna radiator structure formed of the three areas A, B and C can be used to receive the radio frequencies.
  • At least one further coil section can adjoin the first and second coil sections 13, 15, this at least one further coil section (not shown in the drawings) likewise being formed by a continuous common antenna conductor 9 1 ,
  • the rod antenna thus formed can be manufactured by having the coil construction, preferably at one end, on an antenna base side
  • Connection pin is placed and contacted there, first after insertion of one of the open coil side 21st
  • Tool jaws - for example in the form of two half-cylindrical mold halves - was clamped).
  • an inner plastic layer 23 is formed, which surrounds the coil at least in a substantial axial length and, in particular, fills the spaces between the individual windings.
  • the two cooperating tool jaws or mold halves can also be designed, at least in a partial peripheral area, in a certain circumferential area of the spiral spring to not enclose them on their outer circumference under contact, so that the so-called inner plastic layer 23 is at least slightly individual in these areas Sections of the turns of the spiral spring also outside can still cover with.
  • the vast area of the coil spring is still recognizable.
  • the coil construction thus formed provided with an inner encapsulation in the form of a plastic layer 23, can then be connected to a further (preferably) elastic outer plastic protective covering 27, preferably the entire or almost the entire antenna be provided by the antenna is inserted into a corresponding tool and then encapsulated.
  • a corresponding elastic rod preferably plastic rod 25, preferably consisting of polyoxymethylene (POM)
  • POM polyoxymethylene
  • the inner plastic layer 23 is made and then the outer elastic plastic layer 25 is applied to finally introduce the plastic rod 25 inside as the last step.
  • the threaded bolt 1, 1 ' is electrically-galvanically connected to the antenna conductor 9 1, preferably by a crimp connection 12, and that the emitter system as a whole is encapsulated twice in order to provide the necessary stability and the required protection, namely with one rather, inner rubber-elastic plastic material 23 and elastic outer sheath 27.
  • the preferably final inserted rod 25 serves to support the flexibility characteristics of the antenna radiator and close the manufacturing process related opening.
  • the inserted rod 25 is made of a material having the desired elastic properties in order to give the antenna as a whole exactly that elasticity, the it is asked for.
  • the preferred material consists of polyoxymethylene. This material is characterized by its excellent resilience.
  • this winding end is, for example wound on distance and, optionally, to the cylindrical connecting pin I 1 a corresponding helical structure is engraved on the outer periphery, in which the windings can be screwed at the terminal end of the spiral spring 17th
  • a corresponding adaptation of the winding diameter or outside diameter of the connecting bolt I 1 With a corresponding adaptation of the winding diameter or outside diameter of the connecting bolt I 1 , a good mechanical and electrical connection between the bending spring 17 and the connecting bolt 1 ', ie the bolt-shaped connecting device 1 , is thereby ensured.
  • the bending spring 17 By fastening the bending spring 17 to the connecting bolt 1 ', the bending spring 17 is held over the connecting bolt 1'.

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Abstract

Eine verbesserte Stabantenne zeichnet sich durch die folgenden Merkmale aus, mit einem Antennenfuß (3), - mit einem über den Antennenfuß (3) gehaltenen strahlenden Element (9), welches eine aus einem Antennenleiter (91) gebildete Spulenanordnung umfasst, die Spulenanordnung umfasst zumindest zwei axial versetzt zueinander liegende Spulenabschnitte (13, 15), - zumindest ein Spulenabschnitt (13) ist auf Abstand gewickelt, zumindest ein weiterer Spulenabschnitt (15) ist auf Block gewickelt, und zumindest in dem auf Block gewickelten Spulenabschnitt (15) ist der Antennenleiter (91) mit einer Isolierschicht oder Isolierumhüllung umgeben, die Stabantenne umfasst eine elastische Biegefeder (17), die elastische Biegefeder (17) ist am Antennenfuß (2) zumindest mittelbar befestigt, und der zumindest erste und zweite Spulenabschnitt (13, 15) wird durch die elastische Biegefeder (17) gebildet.

Description

MEHRBAND BIEGEFEDER STABANTENNE FUR KRAFTFAHRZEUGE SOWIE VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG
Die Erfindung betrifft eine Stabantenne, insbesondere für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung nach Anspruch 11.
Antennenstrahler werden häufig bei Kraftfahrzeugen als auf dem Dach montierte Kombinationsantennen eingesetzt. Derartige Kraftfahrzeugantennen dienen zum einen zum Empfang von Radioprogrammen. Darüber hinaus dienen diese Antennen in der Regel auch als Mobilfunkantennen. Darüber hinaus können auch noch zusätzliche Dienste und spezifische Kundenforderungen, wie z.B. eine Funkzentralverriegelung (FZV), ein sog. Weatherband (WB) oder ein DAB Band III (digital audio broadcasting) integriert sein. Darüber hinaus kann die Antenne auch noch in weiteren Frequenzbereichen arbeiten und/oder es können auch noch weitere Dienste vorgesehen sein.
Einen wichtigen Bestandteil einer Kraftfahrzeugantenne stellt der Antennenleiter dar, der je nach Art und Anzahl der zu erfüllenden Funktion unterschiedlich ausgeführt und angeordnet ist. Die einzelnen Antennenstrukturen werden dabei in der Regel miteinander leitend verbunden und sind dann zu einer Einheit in Form einer Stabantenne zusammen- gefasst .
Eine gattungsbildende Stabantenne ist beispielsweise aus der DE 41 41 783 B4 bekannt geworden.
Gemäß einem daraus bekannten Ausführungsbeispiel ist ein antennenfußseitiges metallisches Stabteil vorgesehen, in dessen axialer Verlängerung sich ein dielektrischer Rundstab anschließt. An dem antennenfußseitigen metallischen Stabteil ist ein Antennendraht galvanisch angeschlossen, der um den dielektrischen Rundstab herum zu einer Spule gewickelt ist. Der Antennendraht ist dabei in einem ersten Abschnitt auf Block gewickelt, so dass sich die einzelnen Wickelungen des spulenförmigen Antennenleiters berühren. In einem sich daran anschließenden Abschnitt ist der Antennenleiter mit größerer Steigung auf Abstand gewickelt.
Durch eine derartige Konstruktion wird jedoch eine steife und feste Stabantenne gebildet, die deutliche mechanische Nachteile aufgrund der mangelnden Elastizität aufweist.
Von daher ist in der gleichen Vorveröffentlichung auch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem der Antennenfuß eine gewindebolzartige Anschlussverbindung zu einer biegeelastischen Feder 16 aufweist, an derem zum Antennenfuß abgewandt liegenden Ende dann der erwähnte dielektrische Stab vorgesehen und befestigt ist, auf welchem ein Antennenleiter auf Abstand gewickelt ist. Der Anten- nenleiter muss mit der biegeelastischen Feder galvanisch kontaktiert werden. In die Biegefeder ragt ferner ein Leiterteil in einer Teillänge der Biegefeder, so dass hier ein Sperrkreis für die Frequenz des Mobilfunks gebildet wird, und zwar mit einer Länge, die der Länge des in die Biegefeder ragenden Leiterteiles entspricht. Dabei ist fraglich, ob ein derartiger Parallelschwingkreis überhaupt notwendig ist. Zudem weist dieser Aufbau den Nachteil auf, dass die Biegefeder in dem Bereich des in sie eingebrach- ten Leiterteiles wiederum nicht gebogen werden kann, also die Größe des Biegebereiches um die Elastizität der Antennenfeder damit wiederum reduziert wird.
Die vorstehend beschriebene bekannte Antennenstruktur wird in der Regel um einen aus Glasfaserkunststoff bestehenden Stab gewickelt, wobei zur Realisierung mehrerer elektrischer Funktionen diese Spulen seriell angeordnet sind. Dies führt dazu, dass der Antennenstrahler lang und insbesondere im Bereich des dielektrischen Stabes steif wird.
Die relativ große Länge des Antennenstrahlers führt bei vielen Fahrzeugen zu starken Beeinträchtigungen der Gestaltungsfreiheit. Darüber hinaus führt die durch den Kunststoffstab bedingte Systemsteifigkeit oberhalb der biegeelastischen Feder zu möglichen Kollisionen beim Auftreffen auf äußere Hindernisse. Dies kann zu erheblichen Beschädigungen des Antennenstrahlers oder sogar zum Verzug des Kraftfahrzeugbleches führen.
Derartige Antennenstrahler weisen also in der Regel aufgrund der erforderlichen Bauhöhe und komplexen Systemstruktur eine Reihe von Nachteilen auf. Eine Vielzahl der zu verwendenden Systemelemente und Verbindungsschnittstellen beeinträchtigen nämlich maßgeblich den Aufwand für die Montage und die Fertigung und führen ferner zu einer Erhöhung der Herstellungskosten. Darüber hinaus bedingen diese komplexen und heterogenen Systemstrukturen ferner, dass der Antennenstrahler zu einem Sammelbecken für unvorhersehbare Fehlerquellen und Qualitätsmängel wird, was zu einer Beeinträchtigung der elektrischen Funktion führen kann. Darüber hinaus könnten fest- gestellte Fehler oder Mängel, wenn überhaupt, nur mit großem Aufwand behoben werden.
Eine Antenne mit einem biegsamen Antennenstab aus einer selbsttragenden Schraubenfeder mit einer die Schraubenfe- der umgebenden elastischen Schicht ist auch aus der DE 23 57 542 Al bekannt geworden. Es handelt sich dabei um eine mit gleichmäßiger Windungssteigung verlaufenden biegeelastische Federeinrichtung, deren einzelne Windungen auf Abstand gewickelt sind. Der Bereich innerhalb der Spiralfe- der ist leer. Der Abstand zwischen den Windungen der Spiralfeder ist mit einer die Spiralfeder zudem nach außen hin abdeckenden elastischen Schicht aus einem isolierenden Material gummielastischer Elastizität versehen, in die die Schraubenfeder eingebettet ist.
Zum Einvulkanisieren der Schraubenfeder in das Gummimaterial wird zunächst die Schraubenfeder auf einen zylindrischen Dorn aufgesteckt, der etwas länger ist als die Schraubenfeder. Die Schraubenfeder wird dann in ein Stück Ausgangs-Gummimaterial eingewickelt und mit den beidseitig aus der Schraubenfeder herausragenden Enden des Aufnahme- dorns in entsprechende Aufnahmen einer Form aus zwei Formhälften gelegt. Danach werden die beiden Formhälten auf- einander gepresst und erwärmt, so dass das Gummimaterial vulkanisiert wird. Nach dem Vulkanisieren wird die Form geöffnet und der fertige Antennenstab herausgenommen.
Darüber hinaus ist eine stabförmige Antenne, insbesondere für ein Mobilfunkgerät (Handy), auch aus der EP 0 847 102 A2 als bekannt zu entnehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von dem oben genannten gattungsbildenden Stand der Technik eine demgegenüber verbesserte Stabantenne sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, wobei die Stabantenne gute elektrische Eigenschaften aufweisen soll. Zudem soll die Gefahr von Fehlerquellen vermieden werden. Dies soll bevorzugt bei einem niedrigeren Montage- und Fertigungsaufwand erzielbar sein.
Die Aufgabe wird bezüglich der Antenne entsprechend den im Anspruch 1 und bezüglich des Herstellungsverfahrens ent- sprechend den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Rahmen der Erfindung wird eine elektrisch sehr effi- ziente Stabantenne geschaffen, die dabei hoch flexibel ist und gegenüber herkömmlichen Lösungen nur eine vergleichsweise kurze Axialerstreckung aufweist. Dabei ist der Herstellungs- und Montageaufwand vergleichsweise gering. Durch die platzsparende Konstruktion wird auch die mögli- che Gefahr von Kollisionen mit äußeren Hindernissen verringert .
Die erfindungsgemäße Stabantenne weist einen kurzen axia- len Aufbau auf und ist gleichwohl hochflexibel gestaltet. Sie kann für mehrere Empfangsbereiche und/oder Dienste ausgestattet sein, bevorzugt für den gleichzeitigen Betrieb in zumindest drei Frequenzbereichen und/oder für zu- mindest drei Dienste (beispielsweise zum Empfang von Radioprogrammen, zur Übertragung von Mobilfunkgesprächen, zur Bereitstellung einer Funkzentralverriegelung, eines Weather-Bandes usw.).
Erfindungsgemäß ist der speziell gefertigte Antennenleiter, der nach Art und Anzahl der Frequenzbereiche unterschiedlich gestuft gewickelt sein kann, aus einem Federstahl gebildet, der mit einer Außenisolierung versehen ist. Dadurch ist es möglich, die Wicklungen elektrisch voneinander zu isolieren, um so auch auf Block gewickelte Spulen zu realisieren. Ein weiterer sich anschließender Antennenabschnitt kann dann eine größere Steigung für die einzelnen Spulenwicklungen aufweisen. Diese zumindest beiden Wickelabschnitte sind aber durch einen durchgängigen Antennenleiter gebildet, um hier keine galvanische Kontaktstelle vorzusehen. Dadurch entfallen ansonsten notwendige und fehleranfällige Verbindungsmaßnahmen der einzelnen Strahlerstrukturen.
Da aber das erfindungsgemäße Spulendesign selbst durch die Spiralfeder, also die elastische Biegefeder gebildet wird, ist diese nicht als zusätzliche, die axiale Bauhöhe vergrößernde technische Maßnahme notwendig, um die Flexibilität der Stabantenne zu gewährleisten. Da somit auch ein dielektrisches, nicht biegbares Kunststoffträgermaterial für den Antennenleiter wegfällt, ist die erfindungsgemäße Stabantenne insgesamt hoch flexibel und gleichzeitig axial kurz gestaltet. Die Fertigung des Antennenstrahlers aus dem erwähnten beschichteten Federstahl ermöglicht es also, dem Strahler zum einen die nötige Stabilität und Flexibilität bei den auftretenden äußeren Belastungen zu verleihen und andererseits Beschädigungen des Antennenleiters und somit eine Beeinträchtigung dessen elektrischer Funktion auszuschließen.
Erfindungsgemäß kann die so gebildete Stabantenne dadurch hergestellt werden, dass die Spulenkonstruktion, nachdem sie bevorzugt an einem Ende auf einen antennenfußseitigen Anschlussbolzen aufgesetzt und dort kontaktiert ist, zunächst nach Einführen eines stabförmigen Metallkernes in die Spulenwicklung mit einer ersten sog. innenliegenden Umspritzung versehen wird (nachdem die Spule zwischen Werkzeugbacken eingespannt wurde) . In einem weiteren Schritt kann dann die so gebildete, mit einer inneren Umspritzung versehene Spulenkonstruktion mit einer die gesamte Antenne umgebenden (elastischen) äußeren Umspritzung versehen werden, indem die Antenne in ein entspre- chendes Werkzeug eingesetzt und dann umspritzt wird. Nach Entfernen des stabförmigen Metallkernes kann dann in dem zurückbleibenden Raum ein entsprechender elastischer Stab, vorzugsweise Kunststoffstab, bevorzugt bestehend aus Polyoxymethylen (POM), eingesetzt werden, wodurch die Elastizität der gesamten Antennen nochmals maßgeblich mit beeinflusst wird. Dieser eingesetzte Stab verleiht der Antenne die notwendige Stabilität und trägt andererseits mit dazu bei, dass die gewünschte Flexibilitätseigenschaften des Antennenstrahlers insgesamt aufrecht erhalten bleiben.
Überraschend ist bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren der Antenne auch, dass zunächst die biegeelasti- sehe Feder mit unterschiedlichen Wickelabschnitten hergestellt wird. Die elastische Biegefeder kann dabei einen Wickelabschnitt aufweisen, bei dem die einzelnen Windungen auf Abstand gewickelt sind. Da die elastische Biegefeder mit einer isolierenden Schicht versehen ist, kann sie auch weitere Spulenabschnitte aufweisen, bei denen die einzelnen Windungen auf Berührung gewickelt sind. Diese Spiralfeder wird als erstes hergestellt. Erst in einem zweiten Schritt wird dann eine innenliegende Umspritzung vorgese- hen, die die Spulenwindung im Inneren überdeckt und zwischen den einzelnen Windungsabschnitten (zumindest dort, wo die Spule auf Abstand gewickelt ist) eindringt und diesen Abstandsraum und ausfüllt und dadurch die Biegefeder und deren Wickelabstände stabilisiert. Die einzelnen Windungsabschnitte sind dabei im Wesentlichen noch von außen her erkennbar. Erst in einem weiteren Schritt wird dann die so vorbereitete und stabilisierte biegeelastische Feder mit einer äußeren KunststoffUmhüllung umspritzt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : eine schematische Seitenansicht der Grundkonstruktion der erfindungsgemäßen Staban- tenne; und
Figur 2 : eine entsprechende Axialschnittdarstellung einer insgesamt fertig gestellten Stabantenne .
In Figur 1 sind in schematischer Seitenansicht die wesentlichen Teile des erfindungsgemäßen Antennenstrahlers wiedergegeben. Der Antennenstrahler umfasst danach eine Anschlusseinrichtung 1 in Form eines Anschlussbolzens I1, der im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Art eines Schraubbolzens ausgebildet ist. Er ist elektrisch leitfähig und besteht bevor- zugt aus Metall. Diese Anschlusseinrichtung 1 ist somit Teil eines Antennen- oder Anschlussfußes 3.
An der kraftfahrzeugseitigen Anschlussseite 5 kann der Anschlussbolzen 1' so ausgebildet sein, dass er durch eine geeignete Befestigungseinrichtung kraftfahrzeugseitig auf lösbare Weise mechanisch verankert und elektrisch kontaktiert werden kann. Anstelle des nippeiförmigen Abschlusses kann hier am Anschlussbolzen I1 ein Außengewinde vorgesehen sein, um den Anschlussbolzen 1' kraftfahrzeugseitig in eine entsprechende Gewindebuchse einzudrehen.
Gegenüberliegend zu der so gebildeten Anschlussseite 5 schließt sich in axialer Verlängerung des Anschlussbolzens 1 ' ein spulenförmiges strahlendes Element 9 an, und zwar in Form eines Antennenleiters 9".
Zur mechanisch festen Verbindung ist dabei der spulenför- mige Antennenleiter 9 über eine Axiallänge der bolzenför- migen Anschlusseinrichtung 1 am zur Anschlussseite 5 ge- genüber liegenden Ende Ia der Anschlusseinrichtung aufgewickelt und mit dem Ende 9a des Antennenleiters 9' beispielsweise an einer Stelle 11 mittels einer Crimpverbin- dung 12 galvanisch kontaktiert und wird hierdurch an der Anschlusseinrichtung 1 gehalten.
Das Strahlerelement 9 mit dem spulenförmigen Antennenleiter 9' ist dabei in zumindest zwei axial versetzt zueinander liegende Bereiche gegliedert, nämlich in einen ers- ten Spulenabschnitt 13 und in einen zweiten Spulenabschnitt 15. Beide Spulenabschnitte 13, 15 werden aber durch einen durchgängigen Antennenleiter 91 gebildet, nämlich unter Vermeidung einer separaten Kontaktierungs- stelle zwischen beiden Spulenabschnitten.
Das aus den zumindest beiden Spulenabschnitten 13, 15 bestehende Strahlerelement 9 ist im Rahmen der Erfindung aus einem Federstahldraht gebildet, so dass der erste und zweite Spulenabschnitt 13, 15 gleichzeitig eine elastische Biegefeder 17 bilden.
Diese elastische Biegefeder 17 ist zumindest in einer Teillänge, vorzugsweise in ihrer gesamten Länge oder nahe- zu ihrer gesamten Länge, mit einer Isolier- oder Kunst- stoffbeschichtung oder -Umhüllung versehen, die es ermöglicht, zumindest einen Spulenabschnitt, im gezeigten Ausführungsbeispiel nämlich den zweiten Spulenabschnitt 15, auf Block zu wickeln. Mit anderen Worten sind in die- sem zweiten Spulenabschnitt 15 die Spulenwindungen auf Berührung gewickelt, wobei die einzelnen Spulenwindungen durch ihre Isolier- oder Kunststoffbeschichtung elektrisch nicht verbunden sind.
Der Aufbau und die axiale Dimensionierung der einzelnen Abschnitte ist beispielsweise derart, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel drei sich in Axialrichtung anschließende Bereiche A, B und C gebildet sind, wobei der Bereich A zumindest näherungsweise oder ungefähr der axialen Länge der bolzenförmigen Anschlusseinrichtung 1, der Bereich B den ersten auf Abstand gewickelten Spulenabschnitt 13 und der Bereich C den zweiten auf Block gewickelten Spulenabschnitt 15 entspricht. Dadurch wird beispielsweise nun- mehr die Möglichkeit geschaffen, diese so aufgebaute Stabantenne zum Empfang und/oder Senden für zumindest drei Dienste, vorzugsweise in zumindest drei Frequenzbereichen zu verwenden. Der erste Axialbereich A entspricht zumin- dest näherungsweise der Axiallänge der bolzenförmigen Anschlusseinrichtung und dient beispielsweise zum Senden und/oder Empfangen von Signalen für den Mobilfunkbereich, also in einem ersten Frequenzbereich, wodurch ein erster Dienst Sl zur Verfügung gestellt wird.
Der aus dem Axialbereich A und B gebildete Gesamtbereich S2 dient beispielsweise zum Empfang des WB-Bandes (weather-band) oder beispielsweise für eine Funkzentralverriegelung (FZV) .
Schließlich kann der aus den drei Bereichen A, B und C gebildete dritte Abschnitt S3 der Antennenstrahlerstruktur zum Empfang der Radiofrequenzen verwendet werden.
Nur der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass sich an den ersten und zweiten Spulenabschnitten 13, 15 noch zumindest ein weiterer Spulenabschnitt anschließen kann, wobei dieser zumindest eine weitere, (in den Zeichnungen nicht dargestellte) Spulenabschnitt ebenfalls durch einen durchgängigen gemeinsamen Antennenleiter 91 gebildet ist.
Nachfolgend wird nunmehr auf Figur 2 Bezug genommen, in der der entsprechende Antennenstrahler in seiner fertigen Ausführung im Längsaxialschnitt wiedergegeben ist.
Um dem Strahlersystem die notwendige Stabilität und den erforderlichen Schutz zu verleihen, wird der anhand von Figur 1 erläuterte Antennenstrahler zweimal umspritzt. Erfindungsgemäß kann die so gebildete Stabantenne dadurch hergestellt werden, dass die Spulenkonstruktion, nachdem sie bevorzugt an einem Ende auf einen antennenfußseitigen
Anschlussbolzen aufgesetzt und dort kontaktiert ist, zu- nächst nach Einführen eines von der offenen Spulenseite 21
(Figur 1) aus eingeführten stabförmigen Metallkernes in die Spulenwicklung mit einer ersten sog. innenliegenden
Umspritzung versehen wird (nachdem die Spule zwischen
Werkzeugbacken - beispielsweise in Form von zwei halb- zylinderförmigen Formhälften - eingespannt wurde) . Dadurch wird eine innere KunststoffSchicht 23 gebildet, die die Spule zumindest in einer wesentlichen Axiallänge umgibt und vor allem die Räume zwischen den einzelnen Wicklungen ausfüllt. Wenn die beiden Formhälften am Außenumfang der elastischen Biegefeder 17 anliegen, ist die gesamte Biegefeder auch nach Durchführung des ersten Spritzvorganges von außen her noch in ihrer Lage erkennbar. Davon abweichend können die beiden zusammenwirkenden Werkzeugbacken oder Formhälften zumindest in einem Teilumfangsbereich auch so gestaltet sein, dass sie in einem gewissen Um- fangsbereich der Biegefeder diese an ihrem Außenumfang nicht unter Berührung umschließen, dass die sog. innere KunststoffSchicht 23 in diesen Bereichen zumindest geringfügig einzelne Abschnitte der Windungen der Biegefeder auch außenliegend noch mit überdecken kann. Der überwiegende Bereich der Spiralfeder ist aber weiterhin erkennbar.
In einem weiteren Schritt kann dann die so gebildete, mit einer inneren Umspritzung in Form einer KunststoffSchicht 23 versehene Spulenkonstruktion mit einer weiteren, vorzugsweise die gesamte oder fast die gesamte Antenne umgebenden (elastischen) äußeren KunststoffSchutzumhüllung 27 versehen werden, indem die Antenne in ein entsprechendes Werkzeug eingesetzt und dann umspritzt wird. Nach Entfernen des stabförmigen Metallkernes kann dann in dem zurückbleibenden Raum ein entsprechender elastischer Stab, vor- zugsweise KunststoffStab 25, bevorzugt bestehend aus Polyoxymethylen (POM), eingesetzt werden, wodurch die Elastizität der gesamten Antennen nochmals maßgeblich mit beeinflusst wird. Dieser eingesetzte Stab verleiht der Antenne die notwendige Stabilität und trägt andererseits mit dazu bei, dass die gewünschte Flexibilitätseigenschaften des Antennenstrahlers insgesamt aufrecht erhalten bleiben.
Bevorzugt wird nach Erstellung der elastischen Biegefeder 17 die inneren KunststoffSchicht 23 hergestellt und dann die äußere elastische KunststoffSchicht 25 aufgebracht, um schließlich als letzten Schritt dann den Kunststoffstab 25 im Inneren einzuführen.
Zusammenfassend kann also festgehalten werden, dass der Gewindebolzen 1, 1' mit dem Antennenleiter 91 vorzugsweise durch eine Crimpverbindung 12 elektrisch-galvanisch verbunden ist, und dass das Strahlersystem insgesamt zur Verleihung der nötigen Stabilität und des erforderlichen Schutzes zweifach umspritzt ist, nämlich mit einem eher inneren gummielastischen Kunststoffmaterial 23 und einer elastischen Außenhülle 27. Der vorzugsweise zum Schluss eingesetzte Stab 25 dient dazu, die Flexibilitätseigenschaften des Antennenstrahlers zu unterstützen und die fertigungsprozessbedingte Öffnung zu verschließen. Der eingesetzte Stab 25 besteht dabei aus einem Material, das die gewünschten elastischen Eigenschaften aufweist, um der Antenne insgesamt exakt jene Elastizität zu verleihen, die gewünscht wird. Das dabei bevorzugte Material besteht aus Polyoxymethylen. Dieses Material zeichnet sich durch sein hervorragendes Federvermögen aus.
Abweichend von der geschilderten Befestigung der Biegefeder 17 an der bolzenförmigen Anschlusseinrichtung 1 unter Verwendung einer Crimpverbindung 12 kann auch vorgesehen sein, dass zunächst die Biegefeder entsprechend gewickelt wird und das Anschlussende 17a dieser Biegefeder auf die bolzenförmige Anschlusseinrichtung 1 (den dort ausgebildeten zylinderförmigen Anschluss Ia) aufgedreht wird. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass dieses Wickelende beispielsweise auf Abstand gewickelt ist und gegebenenfalls an dem zylinderförmigen Anschlussbolzen I1 eine entspre- chende Wendelstruktur am Außenumfang eingraviert ist, in die die Windungen am Anschlussende der Biegefeder 17 eingedreht werden können. Bei entsprechender Anpassung des Wickeldurchmessers bzw. Außendurchmessers des Anschlussbolzens I1 wird hierdurch eine gute mechanische und elek- trische Verbindung zwischen Biegefeder 17 und Anschlussbolzen 1', also der bolzenförmigen Anschlusseinrichtung 1, gewährleistet. Durch die Befestigung der Biegefeder 17 an dem Anschlussbolzen 1' wird die Biegefeder 17 über den Anschlussbolzen 1' gehalten.

Claims

Patentansprüche :
1. Stabantenne, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die zum Betrieb in mehreren Frequenzbereichen und/oder für verschiedene Dienste (Sl, S2, S3) geeignet ist, mit folgenden Merkmalen, mit einem Antennenfuß (3) , - mit einem über den Antennenfuß (3) gehaltenen strahlenden Element (9), welches eine aus einem Antennenleiter (9') gebildete Spulenanordnung umfasst, die Spulenanordnung umfasst zumindest zwei axial versetzt zueinander liegende Spulenabschnitte (13, 15), - zumindest ein Spulenabschnitt (13) ist auf Abstand gewickelt, zumindest ein weiterer Spulenabschnitt (15) ist auf Block gewickelt, und zumindest in dem auf Block gewickelten Spulenabschnitt (15) ist der Antennenleiter (91) mit einer Isolierschicht oder Isolierumhüllung umgeben, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale, die Stabantenne umfasst eine elastische Biegefeder (17), die elastische Biegefeder (17) ist am Antennenfuß (2) zumindest mittelbar befestigt, der zumindest erste und zweite Spulenabschnitt (13, 15) wird durch die elastische Biegefeder (17) gebildet, und - die elastische Biegefeder (17) ist am Übergang vom ersten zum zweiten Spulenabschnitt (13, 15) durchgängig ausgestaltet .
2. Stabantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Biegefeder (17) aus einem Federstahl besteht .
3. Stabantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Biegefeder (17) mittels einer elektrischen Anschlussverbindung mit der Anschlusseinrichtung (1) galvanisch verbunden und daran mechanisch befestigt ist, worüber die elastische Biegefeder (17) an der Anschlusseinrichtung (1) gehalten ist, wobei die Anschlusseinrichtung vorzugsweise in Form eines Anschluss- bolzens (I1) und die Anschlussverbindung vorzugsweise nach Art einer Crimpverbindung (12) ausgebildet ist.
4. Stabantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Biegefeder (17) mittels einer elektrischen Anschlussverbindung mit der Anschlusseinrichtung (1) galvanisch verbunden und daran mechanisch befestigt ist, worüber die elastische Biegefeder (17) an der Anschlusseinrichtung (1) gehalten ist, wobei die Anschlusseinrichtung vorzugsweise in Form eines Anschluss- bolzens (I1) ausgebildet ist und die Anschlussverbindung dadurch bewerkstelligt ist, dass ein Wickelende der elastischen Biegefeder (17) auf den Anschlussbolzen (I1) aufgeschoben und/oder aufgedreht ist und unter Spannung da- rauf sitzt, vorzugsweise in einer umlaufenden windungs- förmigen Vertiefung, die am Außenumfang des Anschlussbolzens (I1) eingebracht ist.
5. Stabantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abschnitt (A) , der im Wesentlichen durch die Anschlusseinrichtung (1) gebildet wird, einem ersten Frequenzbereich und/oder einem ersten Dienst (Sl) der Stabantenne zugeordnet ist, und dass der Abschnitt aus dem ersten Bereich (A) und dem nachfolgenden zweiten Abschnitt (B) in Form des Spulenabschnitts (13) einem zweiten Frequenzbereich oder einem zweiten Dienst (S2) der Stabantenne zugeordnet ist.
6. Stabantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem ersten Abschnitt (A) und dem darauf folgenden zweiten Abschnitt (B) und einem nachfolgenden dritten Abschnitt (C) in Form eines weiteren Spulenabschnittes (15) einem dritten Frequenzbereich oder dritten Dienst (S3) zugeordnet ist.
7. Stabantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenabschnitte (13, 15) von einem elastischen isolierenden Kunststoffmaterial unter Bildung einer äußeren KunststoffSchutzumhüllung (27) und/ oder einer inneren elastischen KunststoffSchicht (23) umspritzt ist.
8. Stabantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabantenne mit einer elastischen Kunststoffschutzumhüllung (27) umspritzt ist, die zudem die überwiegende Axiallänge der bolzenförmigen Anschlusseinrichtung (1) überdeckt.
9. Stabantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der inneren Kunststoffschicht (23) und damit im Inneren der Spulenabschnitte (13, 15) ein die Elastizität der gesamten Stabantenne be- einflussender Stab (25) eingesetzt ist.
10. Stabantenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Stab (25) aus Polyoxymethylen (POM) oder aus einem in seinen elastischen Eigenschaften ver- gleichbaren Material gebildet ist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Stabantenne nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - in einem ersten Verfahrensschritt wird die elastische Biegefeder (17) unter Herausbildung zumindest eines ersten und zweiten Spulenabschnittes (13, 15) hergestellt, deren Windungen mit unterschiedlicher Steigung gewickelt sind, - in die elastische Biegefeder (17) wird von einer offenen Spulenseite (21) aus ein stabförmiger Kern eingeführt, der einen dünneren Durchmesser aufweist als der lichte Innendurchmesser der elastischen Biegefeder (17), - die elastische Biegefeder (17) wird in eine Form mit entsprechendem Hohlraum gegeben, wobei die Form am Außenumfang der Biegefeder (17) zumindest abschnittsweise anliegt und dadurch die Biegefeder (17) hält, die elastische Biegefeder (17) wird zwischen dem stab- förmigen Kern und den Windungen der elastischen Biegefeder (17) mit einer inneren KunststoffSchicht (23) versehen, die bis in den Abstandsraum zwischen den einzelnen Windungen der elastischen Biegefeder (17) reicht, und/oder in einem Verfahrensschritt wird die elastische Biegefeder (17) mit einer die Spulenanordnung nach außen hin überdeckenden, äußeren KunststoffSchutzumhüllung (27) umspritzt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Biegefeder (17) vor dem ümspritzen mit der inneren KunststoffSchicht (23) oder spätestens vor Ümspritzen mit der äußeren KunststoffSchutzumhüllung (27) an einem Ende mit einem Anschlussbolzen (1, 1') mechanisch und elektrisch verbunden wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass die elastische Biegefeder (17) einschließlich des Anschlussbolzens (1, 1') mit einer äußeren Kunststoffschutzumhüllung (27) umspritzt wird, und zwar lediglich unter Zurücklassung einer in axialer Verlängerung des Anschlussbolzens frei bleibenden Anschlussstelle.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem innenliegenden, die elastische Biegefeder (17) axial durchsetzenden Raum ein elastischer Stab (25) eingesetzt wird, vorzugsweise nachdem die elas- tische Biegefeder (17) mit einer inneren KunststoffSchicht (23) ausgegossen wurde oder spätestens dann, wenn die - elastische Biegefeder (17) abschließend mit einer äußeren Kunststoffschutzumhüllung (23) versehen wurde.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffstab (25) verwendet wird, der aus PoIy- oxymethylen (POM) besteht.
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