JP6200345B2 - 車載アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、車載アンテナに関し、特に、アクセサリ機器と共に車両に搭載されるアンテナに関する。

自動車には、ラジオ受信機、テレビ受像機、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）、カーナビゲーションシステム等の無線装置に用いられるアンテナが搭載されている。このような車載アンテナは、ルーフの上、スポイラの内部、オーバヘッドコンソールの内部等に搭載されることが多い。

例えば、以下の特許文献１〜３には、スポイラにアンテナ素子が配置されたアンテナが記載されている。特許文献４には、オーバヘッドコンソールにアンテナ素子が配置されたアンテナが記載されている。また、本発明に関連する技術として、特許文献５および６には、自動車に搭載された二次電池を非接触充電によって充電する技術が記載されている。

特開２００９−１７７５５６号公報 特開２００９−１７７４８４号公報 特開２００８−２８３６０９号公報 特開２００８−１１８５４６号公報 特開２０１２−２４９４９０号公報 特開２０１３−４６４３５号公報

上記のように、自動車には様々な無線装置が搭載されている。したがって、新たな無線装置を搭載する設計を行う場合、アンテナを搭載するスペースを確保することが問題となる。すなわち、搭載位置が既に定められたアンテナとの干渉による性能劣化を回避しつつ、新たにアンテナを追加することが困難なことがある。また、アンテナの大きさによっては、空きスペースにアンテナを搭載することが困難なことがある。

本発明は、自動車に搭載することが容易なアンテナを提供することを目的とする。

本発明は、車載アンテナにおいて、アンテナ素子と、筐体に収容された車載アクセサリ機器を保持する金属ブラケットと、を備え、前記金属ブラケットは、前記筐体の底面との間に前記車載アクセサリ機器を保持する保持部と、前記底面との間に空間を隔てて広がる板形状を有し、前記車載アクセサリ機器から離れる側に前記保持部から伸びた突出部とを含み、前記アンテナ素子は、前記突出部と前記底面との間に位置し、前記突出部の表面と対向する表面を有する板状に形成されており、前記車載アンテナは、さらに、前記突出部と前記アンテナ素子との間に接続されている接続導体と、前記アンテナ素子から前記突出部に向かって伸びた給電導体と、を備えることを特徴とする。

望ましくは、前記突出部が前記底面との間に空間を隔てて前記筐体に固定されており、前記突出部が前記筐体に固定されることによって、前記保持部が前記底面との間に前記車載アクセサリを保持する。

望ましくは、前記筐体は、非接触充電を行う車両の窓または窓近傍に配置され、前記車載アンテナは、電力供給装置との間の無線通信に用いられる。

本発明において、アクセサリ機器には、電気部品、機械部品等の自動車用の部品や、部品が組み合わされて構成された装置が含まれる。

本発明によれば、自動車に搭載することが容易なアンテナを提供することができる。

センサユニットを搭載した自動車を示す図である。 センサユニットの斜視図である。 金属ブラケット、アンテナ素子、および同軸ケーブルの斜視図である。 同軸ケーブルの先端部分を拡大して示した図である。 センサユニットの分解斜視図である。

図１には、本発明の実施形態に係るセンサユニット１４を搭載した自動車１０が示されている。センサユニット１４は、フロントウィンドウ１２の車室側の上部に固定されている。センサユニット１４は、アクセサリ機器として車載カメラ、ワイパ用センサ、および車載アンテナを備えている。車載カメラは、例えば、自動走行制御を行うために用いられる。この場合、車載カメラは、道路上に描かれた車線等の走行経路の基準となるものを撮影し、映像データを走行制御装置に送信する。走行制御装置は、映像データに基づいて自動走行制御を行う。その他、車載カメラは、ドライブレコーダ用のカメラとして用いられてもよい。ワイパ用センサは、ワイパ１６の動作を検出し、ワイパ制御装置に検出信号を送信する。ワイパ制御装置は、検出信号に基づいてワイパ１６の動作を制御する。

センサユニット１４の搭載先の自動車１０が、非接触充電を行うハイブリッド自動車または電気自動車である場合、車載アンテナは車外の電力供給装置との間の無線通信に用いられてもよい。その他、車載アンテナは、ラジオ受信機、テレビ受像機、ＥＴＣ、カーナビゲーションシステム、携帯電話等に用いられてもよい。

フロントウィンドウ１２の外周付近には、フロントウィンドウ１２の周囲の美観を高めるため、その車室側の面にセラミック等を原料とする装飾用塗料１８が塗布されている。センサユニット１４は、車載カメラのレンズが前方に向けられ、ワイパ用センサによってワイパ１６が検出される姿勢で、フロントウィンドウ１２の装飾用塗料１８が塗布された面側に固定されている。装飾用塗料１８によって、センサユニット１４は自動車１０の外側から目立たないようになっている。センサユニット１４は、フロントウィンドウ１２の他、リアウィンドウ、サイドウィンドウ等、その他の窓またはその周辺に固定されてもよい。この場合、センサユニット１４には固定場所に応じたアクセサリ機器が備えられる。

図２には、センサユニット１４の斜視図が示されている。図２のｘ軸正方向は自動車前方に対応する。ｙ軸正方向は自動車から前方を見て左方向に対応し、ｚ軸正方向は自動車の上方向に対応する。センサユニット１４の筐体２０には、車載カメラ２２、ワイパ用センサ２４、および車載アンテナ３０が収容されている。

車載カメラ２２は、金属ブラケット２８によってセンサユニット１４の筐体２０に固定されている。金属ブラケット２８は、車載カメラ２２の左右の上側の縁を覆う保持部３２と、保持部３２よりｙ軸正方向側に位置し、ｘ軸負方向側に伸びた突出部３４とを備える。突出部３４が筐体２０に固定されることで、車載カメラ２２が保持部３２によって保持され、車載カメラ２２が筐体２０に固定される。筐体２０内には、車載カメラ２２の傍らにワイパ用センサ２４が固定されている。

車載アンテナ３０は、金属ブラケット２８およびアンテナ素子３６によって構成されている。アンテナ素子３６は、金属板等、板状の導電性部材によって形成されている。アンテナ素子３６の上表面と突出部３４の下表面とは対向し、アンテナ素子３６と突出部３４との間に介在する柱状スペーサ４０によってこれらの間の距離が一定に保たれている。アンテナ素子３６は、接続導体５６によって突出部３４に接続されている。

同軸ケーブル３８の内導体および外導体は、後述する接続構造によって、それぞれ、アンテナ素子３６および突出部３４に接続されている。

図３には、金属ブラケット２８、アンテナ素子３６、および同軸ケーブル３８の斜視図が示されている。金属ブラケット２８は、保持部３２および突出部３４を有する。金属ブラケット２８およびアンテナ素子３６は、例えば、金属板にプレス加工等を施すことで一体成形される。

保持部３２の上板には、ｘ軸正方向に向かって末広がりの切れ込み４５が形成されている。切れ込み４５が形成されることで、保持部３２には、第１分岐部４２、第２分岐部４４および接続部４８が形成されている。第１分岐部４２は、切れ込み４５のｙ軸負方向側において切れ込み方向に伸びる。第２分岐部４４は、切れ込み４５のｙ軸正方向側において切れ込み方向に伸びる。接続部４８は、切れ込み４５の最奥部でｙ軸方向に沿って伸び、第１分岐部４２の端および第２分岐部４４の端を接続する。

第１分岐部４２は、上板の外側の辺から下方に拡がるガイド板４６を有し、長手方向に垂直な断面がＬ字形状をなしている。第２分岐部４４もまた、その上板の外側の辺から下方に拡がるガイド板４６を有し、長手方向に垂直な断面がＬ字形状をなしている。

突出部３４は板形状を有し、保持部３２のｙ軸正方向側に位置し、ｘ軸負方向側に向かって伸びている。突出部３４の両端近傍には、金属ブラケット２８をビスによって筐体に固定するためのビス穴５０が開けられている。図３には、各端に２個のビス穴５０が開けられた例が示されている。また、アンテナ素子３６と対向する位置には、ネジ穴５２が開けられている。このネジ穴５２は、突出部３４とアンテナ素子３６との間に中空の柱状スペーサを介在させ、柱状スペーサにネジを貫通させるためのネジを通すものである。図３には、３つのネジ穴５２が開けられた例が示されている。

アンテナ素子３６はｘ軸方向に伸び、その上表面が金属ブラケット２８の突出部３４の下表面と対向するように配置されている。アンテナ素子３６の図３の奥側からは、ｚ軸方向に沿って給電導体５４が伸びている。また、給電導体５４より手前側には、給電導体５４と延伸方向を揃えて、突出部３４とアンテナ素子３６とを機械的および電気的に接続する接続導体５６が伸びている。給電導体５４および接続導体５６の位置は、車載アンテナ３０の特性に応じて定められてもよい。すなわち、給電導体５４および接続導体５６は、反射係数、受信レベル等のアンテナ特性に応じて、アンテナ素子３６の周囲における適切な位置、または、アンテナ素子３６の上表面における適切な位置に設けられてもよい。また、接続導体５６は、アンテナ特性に応じて、突出部３４の周囲における適切な位置、または、突出部３４の下表面における適切な位置に設けられてもよい。アンテナ素子３６には、上述の柱状スペーサを固定するためのネジ穴５２が開けられている。

図４には、同軸ケーブル３８の先端部分を拡大して示した図が示されている。同軸ケーブル３８の内導体の先端は、給電導体５４に接続されている。網状に形成された同軸ケーブル３８の外導体は、同軸ケーブル３８先端に向かう方向とは反対方向に捲り返され、接地金具５８に挟まれている。具体的に、接地金具５８は、突出部３４の先端に取り付けられている。接地金具５８は、同軸ケーブル３８を挟む同軸はさみ部６０と、同軸はさみ部６０から突出し、屈曲形状を有する一対のバネ片６２とを有する。一方のバネ片６２は、突出部３４に開けられた取り付け穴６４に差し込まれ、その屈曲形状の凹みによって取り付け穴６４に引っ掛かる。それと共に、他方のバネ片６２は突出部３４の奥側の縁を押圧しつつ、その屈曲形状の凹みによって突出部３４の縁に引っ掛かる。一対のバネ片６２は、突出部３４の取り付け穴６４と縁との間の領域を付勢力によって挟む。これによって、同軸ケーブル３８は、突出部３４に固定されると共に、同軸ケーブル３８の外導体が、突出部３４に電気的に接続される。

図５には、センサユニット１４の分解斜視図が示されている。金属ブラケット２８の突出部３４とアンテナ素子３６との間には柱状スペーサ４０が配置される。図５には、３本の柱状スペーサ４０が用いられた例が示されている。柱状スペーサ４０は長手方向に貫通する穴を有する。柱状スペーサ４０は、突出部３４およびアンテナ素子３６に開けられたネジ穴５２と、柱状スペーサ４０の両端に開口する穴とが合わせられた状態で、突出部３４とアンテナ素子３６との間に挟まれる。その状態で、突出部３４のネジ穴５２からネジ６８が挿入され、ネジ６８の先端がアンテナ素子３６の下側に突出する。ネジ６８の突出部分にはナット６９が取り付けられ、ナット６９がネジ６８に締結されることで、柱状スペーサ４０が突出部３４とアンテナ素子３６との間に固定される。これによって、突出部３４とアンテナ素子３６との位置関係が固定され、接続導体５６に与えられる機械的な負担が軽減される。

柱状スペーサ４０は、例えば、プラスチック樹脂等の絶縁体で形成される。また、ネジ６８の頭部と突出部３４との間、および、ナット６９とアンテナ素子３６との間には、例えば、絶縁体で形成されたワッシャが挟まれる。また、ネジ穴５２の縁には円環状の絶縁部材を設けてもよい。これによって、アンテナ素子３６と金属ブラケット２８との間が電気的に絶縁される。ネジ６８、ナット６９、および柱状スペーサ４０は、プラスチック樹脂等の絶縁体材料で形成してもよい。また、車載アンテナの特性に応じて、柱状スペーサ４０を固定する構造によって、アンテナ素子３６と突出部３４との間を電気的に接続してもよい。

同軸ケーブル３８は、先に図４に示された接続構造によってアンテナ素子３６および金属ブラケット２８に接続される。

筐体２０の底面には、金属ブラケット２８の突出部３４をビス６６で固定するための柱状突起７０が設けられている。図５には、４本の柱状突起７０が筐体２０の底面に設けられた例が示されている。柱状突起７０の先端面は、突出部３４に開けられたビス穴５０よりも大きい。金属ブラケット２８は、突出部３４に開けられた各ビス穴５０が、各柱状突起７０の先端面に合わせられるように筐体２０内に配置される。この際、金属ブラケット２８の保持部３２における第１分岐部４２が、筐体２０の底面に配置された車載カメラ２２の左上の縁に合わせられ、第２分岐部４４が車載カメラ２２の右上の縁に合わせられる。

このように、保持部３２が車載カメラ２２の両側の縁を覆い、突出部３４が各柱状突起７０の上に載せられた状態で、各ビス穴５０から柱状突起７０の先端面にビス６６がねじ込まれる。これによって、金属ブラケット２８およびアンテナ素子３６が筐体２０に固定されると共に、車載カメラ２２が保持部３２によって保持され、車載カメラ２２が筐体２０に固定される。金属ブラケット２８は、保持部３２において車載カメラ２２を筐体２０に押圧する構造としてもよい。ワイパ用センサ２４は、筐体２０内における車載カメラ２２の傍らに固定される。

再び図３を参照して、車載アンテナ３０の構成および動作について説明する。金属ブラケット２８は、アンテナ素子３６よりも表面積が大きく、対地静電容量が大きい。そのため、金属ブラケット２８は、アンテナ素子３６に対する接地導体としての機能を有する。したがって、アンテナ素子３６および金属ブラケット２８は、金属ブラケット２８を接地導体とした不平衡アンテナを構成する。このように、接地導体としての金属ブラケット２８の板面と、アンテナ素子３６の板面とを対向させ、これらを接続導体５６で接続した不平衡アンテナは、逆Ｆアンテナとして知られている。金属ブラケット２８は、対地静電容量がより大きい自動車のボデーに電気的に接続されてもよい。ただし、金属ブラケット２８はアンテナ素子３６よりも対地静電容量が大きいため、自動車のボデーに接続されていなくても、良好なアンテナ特性を有する不平衡アンテナが構成されることが多い。

このように、導電性部材としての金属ブラケット２８は、車載アンテナ３０の接地導体としての機能を有すると共に、アクセサリ機器としての車載カメラを筐体に固定する機能を有する。すなわち、車載カメラを固定する構造および車載アンテナ３０の構造が合体され、車載アンテナ３０の自動車への搭載が容易となる。

センサユニット１４の搭載先の自動車が、非接触充電を行うハイブリッド自動車または電気自動車である場合、車載アンテナ３０は、車外の電力供給装置との間の無線通信に用いてもよい。

近年、二次電池に充電された電力によって走行する電気自動車が普及しつつある。電気自動車には充電装置が搭載される。充電装置には、一般家庭で用いられる商用電源コンセントから電力を取得するプラグイン方式のものや、駐車場等に設けられた電力供給装置によって非接触充電を行う非接触充電方式のものが開発されている。また、ハイブリッド自動車は、ジェネレータをエンジンで駆動することによって発電を行い、二次電池を充電する。しかし、エネルギー効率の向上や排気ガス低減のため、ハイブリッド自動車には、充電装置を搭載し、外部から供給された電力によって二次電池を充電するものがある。

充電装置が非接触充電を行う場合、電力供給装置との間で無線通信を行う。そのため、充電装置を搭載した自動車には、非接触充電用の無線通信を行うためのアンテナが設けられる。しかし、自動車には様々なアンテナが搭載されているため、既に搭載されているアンテナとの干渉を回避しつつ、新たにアンテナを追加するためのスペースを確保することが困難なことがある。

本発明によれば、簡単な構成で、非接触充電用の電力供給装置との間で無線通信を行うための車載アンテナを構成することができる。

１０ 自動車、１２ フロントウィンドウ、１４ センサユニット、１６ ワイパ、１８ 装飾用塗料、２０ 筐体、２２ 車載カメラ、２４ ワイパ用センサ、２８ 金属ブラケット、３０ 車載アンテナ、３２ 保持部、３４ 突出部、３６ アンテナ素子、３８ 同軸ケーブル、４０ 柱状スペーサ、４２ 第１分岐部、４４ 第２分岐部、４５ 切れ込み、４６ ガイド板、４８ 接続部、５０ ビス穴、５２ ネジ穴、５４ 給電導体、５６ 接続導体、５８ 接地金具、６０ 同軸はさみ部、６２ バネ片、６４ 取り付け穴、６６ ビス、６８ ネジ、６９ ナット、７０ 柱状突起。

Claims (3)

1. 車載アンテナにおいて、
   アンテナ素子と、
   筐体に収容された車載アクセサリ機器を保持する金属ブラケットと、を備え、
   前記金属ブラケットは、
   前記筐体の底面との間に前記車載アクセサリ機器を保持する保持部と、
   前記底面との間に空間を隔てて広がる板形状を有し、前記車載アクセサリ機器から離れる側に前記保持部から伸びた突出部とを含み、
   前記アンテナ素子は、
   前記突出部と前記底面との間に位置し、前記突出部の表面と対向する表面を有する板状に形成されており、
   前記車載アンテナは、さらに、
   前記突出部と前記アンテナ素子との間に接続されている接続導体と、
   前記アンテナ素子から前記突出部に向かって伸びた給電導体と、
   を備えることを特徴とする車載アンテナ。
2. 請求項１に記載の車載アンテナにおいて、
   前記突出部が前記底面との間に空間を隔てて前記筐体に固定されており、前記突出部が前記筐体に固定されることによって、前記保持部が前記底面との間に前記車載アクセサリを保持することを特徴とする車載アンテナ。
3. 請求項１または請求項２に記載の車載アンテナにおいて、
   前記筐体は、非接触充電を行う車両の窓または窓近傍に配置され、前記車載アンテナは、電力供給装置との間の無線通信に用いられることを特徴とする車載アンテナ。

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