JP2016023490A - アンテナユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 車両のドアハンドルの形状に合わせて曲げられるアンテナユニットの耐久性および信頼性の向上を図る。【解決手段】 アンテナユニット１Ａは、柔軟性を有する樹脂製のケース４０と蓋５０によって形成された内部空間に、少なくともアンテナ１０と検出電極２０と回路基板３０が収容保持される。アンテナ１０と回路基板３０をドアハンドルの長手方向に沿って間隙を介して配し、検出電極２０をアンテナ１０側から回路基板側３０に跨って配し、検出電極２０の接続部２３は回路基板３０に半田接続される。検出電極２０には、アンテナ１０と回路基板３０の間隙に対応する部分に弾性変形部２２が設けられている。【選択図】 図２

Description

本発明は、静電容量センサを含むアンテナユニットに関し、例えばパッシブエントリーシステムを採用した車両のドアハンドル内に組み込まれるアンテナユニットに関する。

特許文献１には、パッシブエントリーシステムを採用した車両のドアハンドルに組み込まれるアンテナユニットが記載されている。特許文献１に記載のアンテナユニットは、ユーザがドアハンドルに触れることで変化する静電容量を検出するためのアンロック電極およびロック電極と、ユーザの携帯機と通信するためのアンテナと、ロック電極およびアンテナを一体として覆う樹脂と、アンロック電極またはロック電極による静電容量の変化の検出に対応する検出信号を出力する回路基板とを有している。

また、特許文献１に記載のアンテナユニットは、回路基板とアンテナはドアハンドルの長手方向に対応する方向に並べて配置され、アンロック電極は、回路基板とアンテナが並べられた方向と平行に配置されている。そして、アンテナユニットを覆っている樹脂は、ドアハンドルの長手方向に対応する方向における回路基板とアンテナとの間の位置において、折り曲げ部を有し、折り曲げ部の位置を中心として折り曲げられるようになっている。さらに、アンロック電極は、アンテナユニットを覆っている樹脂が折り曲げられた状態でその形状を保持できる程度の塑性を有する薄板状の金属板により構成されている。

特許文献１に記載のアンテナユニットによれば、アンテナユニットをドアハンドルの形状に合わせて折り曲げることができ、形状が異なるドアハンドルにも同一のアンテナユニットを用いることが可能となる。

一方、特許文献２には、複数の収納部を弾性変形可能な薄板状の連結部で連結した収納ベースと、この複数の収納部に低周波アンテナや静電容量センサ電極板や回路基板を分配して保持させ、収納ベースをハンドル本体の内部空間内に位置決めすることによって、低周波アンテナや静電容量センサ電極板や回路基板を一体に配置したドアハンドル装置が記載されている。

特許文献２に記載のドアハンドル装置によれば、収納ベースがハンドル本体の形状に合わせて折れ曲がることができるので、ハンドル本体の意匠設計に自由度があり、湾曲したデザインが可能となる。

特開２０１０−２１３０８２号公報 特開２００７−１９１９１７号公報

特許文献１に記載のアンテナユニットでは、アンロック電極は塑性を有する金属板により構成され、ドアハンドルの形状に合わせて曲げられた状態では金属板は塑性変形されているため、以下のような問題を抱えている。
すなわち、金属板（アンロック電極）の湾曲部分は降伏点（弾性限界）を超えた応力状態となり、仮に折り曲げ角度を微調整する必要が生じた場合には折り曲げ動作を複数回繰り返すことになり、湾曲部分にくびれや亀裂が生じ易い。このため、車両に搭載されて繰り返し振動を受けると、湾曲部分の強度不足によって金属板が破断する可能性があり、耐久性の低下を招き易いという問題がある。
また、アンテナユニットを一度曲げてしまうと、金属板（アンロック電極）を歪のない元の状態に戻すことが極めて難しいため、一度曲げた後に曲げ角度を修正したりすると、検出特性が変化し易いという問題を有している。

また、特許文献２に記載のドアハンドル装置では、収納ベースがハンドル本体の形状に合わせて折れ曲がることができるものの、各収納部に収納される低周波アンテナおよび静電容量センサ電極板と回路基板との接続は、単に低周波アンテナおよび静電容量センサ電極板を回路基板の所定の端子に接続すると記載されているだけであり、折り曲げに対する対策が何ら施されていない。
そのため、収納ベースをハンドル本体の形状に合わせて折り曲げた際に、特に静電容量センサ電極板の端子接続部や回路基板全体に大きな力が作用し、端子接続部や回路基板が破損する可能性がある。

そこで、本発明は、ドアハンドルの形状に合わせて曲げられるアンテナユニットの静電容量センサ電極（検出電極）の耐久性の低下防止と検出特性のバラツキ防止を図り、静電容量センサ電極の端子接続部や回路基板の破損防止を実現し得るアンテナユニットを提供しようとするものである。

以下、上記の課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意な組み合わせで採用することができる。また、本発明の態様あるいは技術的特徴は以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載されたもの、或いはそれらの記載から当業者が把握することのできる発明思想に基づいて認識されるものである。

ドアハンドルの内部空間に配されるアンテナユニットに関する本発明の第一の態様は、ユーザの携帯機と通信するためのアンテナと、ユーザが前記ドアハンドルに触れることで変化する静電容量を検出するための検出電極と、前記検出電極によって検出された前記静電容量の変化に対応する検出信号を出力する検出回路を有する回路基板と、前記アンテナと前記検出電極と前記回路基板とを収容し、これらを保持する樹脂製のケースとを備え、前記アンテナと前記回路基板は、前記ドアハンドルの長手方向に沿って間隙を介して配され、前記検出電極は、前記アンテナ側から前記回路基板側に跨って配され、一端が前記回路基板に半田接続され、前記検出電極には、前記間隙に対応する部分に弾性変形部が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の第二の態様は、前記ケースは、前記間隙に対応する部分に第一薄肉部を有することを特徴とする。

また、本発明の第三の態様は、前記ケースの開口面を覆う樹脂製の蓋を備え、前記蓋は前記間隙に対応する部分に第二薄肉部を有することを特徴とする。

また、本発明の第四の態様は、前記弾性変形部は、前記回路基板の基板面に対して垂直方向にＵ字状に湾曲して形成されていることを特徴とする。

本発明のアンテナユニットによれば、ドアハンドルの形状に合わせて曲げられた際に、検出電極の半田接続部や回路基板に大きな力が加わるのを効果的に防止することができると共に、折り曲げ角度の修正を繰り返しても検出電極の検出特性が大きく変化することがない。その結果、耐久性および信頼性の高いアンテナユニットを実現することができる。

本発明の第１の実施形態例に係るアンテナユニットの分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態例に係るアンテナユニットを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は蓋を取り除いた状態の平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｄ）はアンテナユニットをドアハンドルの形状に合わせて折り曲げた際の断面図である。 本発明の第２の実施形態例に係るアンテナユニットの分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態例に係るアンテナユニットを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は蓋を取り除いた状態の平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）はアンテナユニットをドアハンドルの形状に合わせて折り曲げた際の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１の実施形態例）
図１および図２に、本発明の第１の実施形態例に係るアンテナユニットを示す。
本例のアンテナユニット１Ａは、ユーザが携帯する携帯機と所定の通信を行うことで、ドアロック装置の制御が行われる所謂スマートエントリーシステムを採用する車両のドアハンドルに組み込まれるものである。

本例のアンテナユニット１Ａは、ドアハンドルの内部空間の所定の位置に固定されるものであり、主に、アンテナ１０、検出電極２０、回路基板３０、ケース４０および蓋５０を備えている。

ケース４０は、所定の柔軟性を有する樹脂製の収容容器であって、アンテナ１０と検出電極２０と回路基板３０をドアハンドル（不図示）の長手方向に沿って配設することができるように、略直方体状に細長く形成されている。このケース４０は、四方の周壁４１と、底壁４２によって構成されている。

ケース４０の周壁４１には、その長手方向（図２の左右方向）の所定の位置に、第一薄肉部４４ａ，４４ｂが設けられている。この第一薄肉部４４ａ，４４ｂは、他の部分よりも曲げ易いように肉厚が薄く形成されており、本例では他の部分の約１／２の厚みで形成されている。

ケース４０の底壁４２は、ドアハンドルの裏側（すなわち、車体側）の面に沿うようにして配される部分であり、周壁４１の底部を覆っている。また、底壁４２は、周壁４１のから四方に突き出た鍔４３を有している。

蓋５０は、ケース４０の開口面を塞ぐものであり、所定の柔軟性を有する樹脂からなる。この蓋５０は、四方の外周壁５１と天壁５２によって構成され、ケース４０と同様に略直方体状に細長く形成されている。

蓋５０の外周壁５１には、ケース４０の第一薄肉部４４ａ，４４ｂに対応する部分に第二薄肉部５３ａ，５３ｂが設けられている。この第二薄肉部５３ａ，５３ｂは、他の部分よりも曲げ易いように肉厚が薄く形成されており、本例では他の部分の約１／２の厚みで形成されている。この蓋５０は、外周壁５１を鍔４３の上に載置した状態でケース４０の開口面を塞ぐようにケース４０に組み付けられ、ケース４０に接着等によって固定される。

アンテナ１０は、車両のユーザが携帯する携帯機と通信してＩＤ信号等の送受信を行うものであり、本例では細長い棒状のフェライトコアにコイルが巻回されて構成されている。なお、アンテナ１０は必要に応じて樹脂でモールドすることができる。
このアンテナ１０は、ケース４０の内部空間の所定の位置に固定される。具体的には、アンテナ１０は、ケース４０の第一薄肉部４４ａ，４４ｂに重ならないように、ケース４０の長手方向の一方の側（本例では図２において第一薄肉部４４ａ，４４ｂよりも左側）に配されて固定される。ケース４０内へのアンテナ１０の固定方法は特に限定されるものではなく、嵌合、圧入、係止、接着等の任意の方法を採用することができる。

検出電極２０は、ユーザがドアハンドルに触れることで変化する静電容量を検出するものであり、導電性金属板のプレス成形品で構成されている。
検出電極２０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えばベリリウム銅や燐青銅（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ合金）などのバネ特性に優れ、疲労強度の高い銅合金が好適である。

検出電極２０は、検出部２１と接続部２３を有し、この検出部２１と接続部２３の間に弾性変形部２２が形成され、ケース４０の内部空間の所定の位置に固定される。ケース４０内への検出電極２０の固定方法は特に限定されるものではなく、嵌合、圧入、係止、接着等の任意の方法を採用することができる。

検出電極２０の検出部２１は、平板状に形成されたセンサ部であって、ユーザがドアハンドルに触れる領域に対応する部分に配される。具体的には、検出部２１は、ケース４０の底壁４２に密着して配され、ケース４０の第一薄肉部４４ａ，４４ｂに重ならないように、ケース４０の長手方向の一方の側（本例では図２において第一薄肉部４４ａ，４４ｂよりも左側）に配されている。なお、検出部２１とアンテナ１０は、互いに接触しないように図２（ｃ）の上下方向に所定の間隙を介して配されている。

検出電極２０の弾性変形部２２は、ケース４０の長手方向において第一薄肉部４４ａ，４４ｂに対応する部分に配される。この弾性変形部２２は、他の部分よりも容易に弾性変形する形態に形成されており、本例ではケース４０の底壁４２側から蓋５０の天壁５２側に逆Ｕ字状に湾曲して形成され、回路基板３０の基板面に対して垂直方向に形成されている。

検出電極２０の接続部２３は、回路基板３０に形成されている所定のパターン部に半田接続される。この接続部２３は、ケース４０の第一薄肉部４４ａ，４４ｂに重ならないように、ケース４０の長手方向の他方の側（本例では図２において第一薄肉部４４ａ，４４ｂよりも右側）に配されている。

回路基板３０は、検出電極２０によって検出された静電容量の変化に対応する検出信号を出力する検出回路（不図示）を有するものである。この回路基板３０は、ケース４０の第一薄肉部４４ａ，４４ｂに重ならないように、ケース４０の長手方向の他方の側（本例では図２において第一薄肉部４４ａ，４４ｂよりも右側）に、底壁４２に対して略平行に配されている。
回路基板３０には、スリット状の接続孔３１が形成されている。そして、検出電極２０の接続部２３が底壁４２側から接続孔３１に差し込まれ、カシメられた後、天壁５２側で半田付けされ、検出電極２０が回路基板３０の検出回路に電気的に接続される。

上記のようにケース４０内にアンテナ１０と検出電極２０と回路基板３０を収容保持し、検出電極２０の接続部２３を回路基板３０の所定のパターンに半田接続した後、ケース４０に蓋５０を組み付ける。その後、必要に応じてケース４０または蓋５０に設けられている注入孔（不図示）からケース４０内に熱硬化性軟質樹脂、熱可塑性軟質樹脂、ゴム等の軟質樹脂を充填する。なお、アンテナ１０と回路基板３０から延出された複数のハーネス（不図示）はケース４０の外部に導出され、車両側の制御部に接続される。

以上のように構成される本例のアンテナユニット１Ａは、車両のドアのドアハンドル内に組み込まれる。具体的には、ケース４０の底壁４２がドア側となるようにして、ドアハンドル内に組み込まれる。
そして、携帯機を所持するユーザがドアを開けるためにドアハンドルとドアとの間に形成された間隙へ手を入れてドアハンドルに触れると、検出電極２０の静電容量が変化し、この変化を回路基板３０に設けられた検出回路により検出して検出信号が出力される。
検出信号が出力されると、車両の制御部はアンテナ１０からリクエスト信号を送信し、このリクエスト信号を受信した携帯機は自己のＩＤ信号を送信する。
そして、そのＩＤ信号を受信した車両の制御部は、受信したＩＤ信号が予め記憶されているＩＤと一致する場合には、車両のドアロック装置を解錠することでドアが開放可能な状態となる。

本例のアンテナユニット１Ａにはドアロック装置を解錠するための検出電極２０だけが設けられているが、ドアロック装置を施錠するためのロック用検出電極を別途備えたり、このロック用検出電極の代わりにプッシュスイッチを別途設けることもできる。なお、アンテナユニット内にロック用検出電極を一体化して組み込む場合には、例えば回路基板３０上に回路パターンとして形成したり、導電性金属板のプレス成形品を用いて所定の位置に配設したりすることができる。
このようなロック用検出電極は、検出電極２０と同様に、ユーザがドアハンドルの所定の位置に触れたことを静電容量の変化によって検知し、その検出結果に基づいてドアロック装置を施錠するように構成される。

一般に、車両のドアに取り付けられるドアハンドルは曲線状に構成されることが多く、アンテナユニットのアンテナは、フェライトコアなどを用いて構成されるため、形状の自由度が低い。また、回路基板としては、様々な回路部品が実装されたリジッド基板が用いられるため、やはり形状の自由度が低い。また、ドアアンロックのための検出電極は、車両のドア側に向いたドアハンドルの曲面に触れるユーザの手による静電容量の変化を確実に検出する必要があるため、なるべくドアハンドルの曲面に沿った形状にする必要がある。
一方、アンテナユニットをドアハンドルの形状に合わせて折り曲げると、検出電極の半田接続部と回路基板に大きな力が加わり易く、半田接続部や回路基板が破損する危険性がある。

そこで、本例のアンテナユニット１Ａでは、先ず、ドアハンドルの形状に合わせて折り曲げることができる程度の柔軟性を有する樹脂製のケース４０と蓋５０によって形成された内部空間に、アンテナ１０と検出電極２０と回路基板３０を収容保持している。
また、アンテナ１０と回路基板３０をドアハンドルの長手方向に沿って間隙を介して配すると共に、検出電極２０にはこの間隙に対応する部分に弾性変形部２２を設けている。

このように構成された本例のアンテナユニット１Ａによれば、図２（ｄ）に示すように、アンテナ１０と回路基板３０の間隙部分で容易に折り曲げることができ、容易にドアハンドルの形状に合わせることができる。これにより、ケース４０の底壁４２に密着して配されている検出電極２０の検出部２１とドアハンドルの裏面との距離をほぼ一定に保つことができ、検出電極２０の静電容量の変化を安定して検出することができ、操作性が向上する。
また、検出電極２０はアンテナ１０側から回路基板側３０に跨って配されるものの、アンテナ１０と回路基板３０の間隙に対応する部分に弾性変形部２２が設けられているため、アンテナユニットを折り曲げた際に接続部２３や回路基板３０に大きな力が加わるのを効果的に防止することができる。それに加え、折り曲げ角度の修正を何度か繰り返しても、弾性変形部２２が塑性変形してしまうことがなく、検出電極２０の検出特性が大きく変化することがない。その結果、耐久性および信頼性の高いアンテナユニットが実現される。

また、本例のアンテナユニット１Ａでは、ケース４０には、アンテナ１０と回路基板３０の間隙に対応する部分に第一薄肉部４４ａ、４４ｂが設けられている。このため、アンテナ１０と回路基板３０の間隙部分で容易に且つ確実に折り曲げることができ、折り曲げる際にアンテナ１０や回路基板３０に意図しない曲げ応力が加わるのを確実に防止することができる。

また、本例のアンテナユニット１Ａでは、ケース４０の開口面を覆う樹脂製の蓋５０を備え、この蓋５０には、アンテナ１０と回路基板３０の間隙に対応する部分に第二薄肉部５３ａ、５３ｂが設けられている。このため、防水性を確保しつつ、折り曲げる際にアンテナ１０や回路基板３０に意図しない曲げ応力が加わるのをより確実に防止することができる。

さらに、本例のアンテナユニット１Ａでは、検出電極２０の弾性変形部２２は、曲げられる面（ケース４０の底壁面）に対して垂直方向にＵ字状に湾曲して形成されていて、回路基板３０の基板面に対して垂直方向にＵ字状に湾曲して形成されている。このため、折り曲げる際に接続部２３や回路基板３０に大きな力が加わるのを極めて効果的に防止することができる。

（第２の実施形態例）
図３および図４に、本発明の第２の実施形態例に係るアンテナユニットを示す。
図３および図４において図１および図２中と同じ符号を付しているものは同等の構成要素を示しており、再度の説明は省略する。

第１の実施形態例ではケース４０の周壁４１にのみ第一薄肉部を設けているが、本例ではケース４０の底壁４２にも第一薄肉部４４ｃを設けている。
また、第１の実施形態例では蓋５０の外周壁５１にのみ第二薄肉部を設けているが、本例では蓋５０の天壁５２にも第二薄肉部５３ｃを設けている。

また、第１の実施形態例では検出電極は１つだけであるが、本例では２つの検出電極２０Ａ、２０Ｂを備えている。そして、検出電極２０Ａ、２０Ｂの接続部２３Ａ、２３Ｂは、底壁４２側から回路基板３０の接続孔３１Ａ、３１Ｂに差し込まれて、天壁５２側で半田付けされ、検出電極２０Ａ、２０Ｂが回路基板３０の検出回路に電気的に接続される。

本例のアンテナユニット１Ｂにおいても、ドアハンドルの形状に合わせて折り曲げることができる程度の柔軟性を有する樹脂製のケース４０と蓋５０によって形成された内部空間に、アンテナ１０と検出電極２０Ａ、２０Ｂと回路基板３０を収容保持している。また、アンテナ１０と回路基板３０をドアハンドルの長手方向に沿って間隙を介して配すると共に、検出電極２０Ａ、２０Ｂにはこの間隙に対応する部分に弾性変形部２２Ａ、２２Ｂを設けている。

このように構成された本例のアンテナユニット１Ｂによれば、第１の実施形態例のアンテナユニット１Ａと同様、アンテナ１０と回路基板３０の間隙部分で容易に折り曲げることができ、容易にドアハンドルの形状に合わせることができると共に、耐久性および信頼性の高いアンテナユニットが実現される。

また、本例のアンテナユニット１Ｂでは検出電極を複数設けているため、これらの検出電極２０Ａ、２０Ｂの検出結果からユーザの接触を検知することにより、ノイズの影響を排除して検出精度を高めることができる。具体的には、例えば２つの検出電極の出力信号の差分値や比を検出したり、２つの検出電極の出力信号と閾値との比率を比較するなどしてユーザの接触を検知することができる。

以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明はこれらの実施形態例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態例を適宜に変形等できることは言うまでもない。
例えば、検出電極の弾性変形部はＵ字状に限らず任意の形態を採用することができ、ケースの第一薄肉部や蓋の第二薄肉部についても任意の形態を採用することができるものである。

１Ａ、１Ｂ アンテナユニット
１０ アンテナ
２０、２０Ａ、２０Ｂ 検出電極
２１、２１Ａ、２１Ｂ 検出部
２２、２２Ａ、２２Ｂ 弾性変形部
２３、２３Ａ、２３Ｂ 接続部
３０ 回路基板
３１、３１Ａ、３１Ｂ 接続孔
４０ ケース
４１ 周壁
４２ 底壁
４３ 鍔
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ 第一薄肉部
５０ 蓋
５１ 外周壁
５２ 天壁
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ 第二薄肉部

Claims (4)

1. ドアハンドルの内部空間に配されるアンテナユニットであって、
   ユーザの携帯機と通信するためのアンテナと、
   ユーザが前記ドアハンドルに触れることで変化する静電容量を検出するための検出電極と、
   前記検出電極によって検出された前記静電容量の変化に対応する検出信号を出力する検出回路を有する回路基板と、
   前記アンテナと前記検出電極と前記回路基板とを収容し、これらを保持する樹脂製のケースとを備え、
   前記アンテナと前記回路基板は、前記ドアハンドルの長手方向に沿って間隙を介して配され、
   前記検出電極は、前記アンテナ側から前記回路基板側に跨って配され、一端が前記回路基板に半田接続され、
   前記検出電極には、前記間隙に対応する部分に弾性変形部が設けられている、
   ことを特徴とするアンテナユニット。
2. 前記ケースは、前記間隙に対応する部分に第一薄肉部を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナユニット。
3. 前記ケースの開口面を覆う樹脂製の蓋を備え、
   前記蓋は、前記間隙に対応する部分に第二薄肉部を有することを特徴とする請求項２に記載のアンテナユニット。
4. 前記弾性変形部は、前記回路基板の基板面に対して垂直方向にＵ字状に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナユニット。

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