JP6979325B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

従来、特許文献１のように、防水用のシール部材などを使って防水性を高めた車載アンテナ装置が提案されている。

特開２０１６−０２５４７７号公報

しかしながら、アンテナ装置内に侵入してしまった水を排出させることまでは考慮されていない。

したがって本発明の目的は、アンテナ装置内に侵入した水の排水を可能にするアンテナ装置を提供することである。

本発明に係るアンテナ装置は、アンテナケースと、アンテナケースで覆われた空間内に位置するアンテナ素子と、アンテナ素子に電気的に接続された基板と、基板を保持するベースと、アンテナケースの外縁に沿った円環部と、円環部の外縁に沿って円環部の下面に設けられ断面が台形形状を有する側部とを有するパッドとを備え、パッドは、内部空間と外部空間を結ぶ溝を有する。

溝を介して、内部空間にたまった水を外部空間に排出させることが出来る。

好ましくは、溝における内部空間の側の端面は、円環部の下面に接する。

溝におけるパッドの内部空間の側の端面が側部の内周面に接して円環部の下面に接しない形態に比べて、溝を大きくして、パッドにおける取付面と接しない領域を大きく出来、溝を介して水が流れやすく出来る。

また、好ましくは、側部は、下面の外縁が上面の外縁に比べて外側に位置するように構成される。

側部における下面の外縁が、上面の外縁に比べて内側に凹むように形成される形態に比べて、アンテナ装置と取付面の間に凹みが形成されず、美観が損なわれず、且つ水の侵入を防ぎやすくなる。

さらに好ましくは、溝における外部空間の側の端面は、側部の下面に接する。

溝におけるパッドの外部空間の側の端面が側部の外周面に接して側部の下面に接しない形態に比べて、溝を外部から目立たないように出来る。

また、好ましくは、ベースは、基板の外縁に沿ったリブを有する。

リブを設けることにより、アンテナ装置に侵入した水が、リブの内側に浸入しにくくなり、リブの内側に設けられたケーブル孔を介して、車両の内部へ水が浸入することを防ぐことが可能になる。

さらに好ましくは、リブには、壁状に形成された領域に、ケーブルを通す開口が設けられ、ベースには、ケーブルを上下に通すケーブル孔が設けられ、ケーブル孔は、溝と開口との間に配置される。

また、好ましくは、溝は、取り付けられる面における高さが低い領域と対向する領域に設けられる。

また、好ましくは、溝は、側部の内周面に設けられ、取り付けられる前は、溝が前記側部の外周面に隠れ、取り付けられた時に、溝が内部空間と外部空間を結ぶ。

以上のように本発明によれば、アンテナ装置内に侵入した水の排水を可能にするアンテナ装置を提供することができる。

本実施形態におけるアンテナ装置を上方から見た斜視図で、アンテナケースを省略したものである。 アンテナ装置を組み立てる前の各部を上方から見た斜視図である。 アンテナ装置の側面図で、アンテナケースを省略したものである。 金属ベースを上方から見た斜視図である。 アンテナ装置の下面図である。 アンテナ装置を下方から見た斜視図である。 パッドにおける溝が設けられた領域を拡大して下方から見た斜視図である。 ルーフに取り付けられる前のアンテナ装置の前方先端部であって溝が無い部分のｘｚ断面構成図である。 ルーフに取り付けられる前のアンテナ装置の前方先端部であって溝が有る部分のｘｚ断面構成図である。 ルーフに取り付けられた後のアンテナ装置の前方先端部であって、溝が無い部分のｘｚ断面構成図である。 ルーフに取り付けられた後のアンテナ装置の前方先端部であって、溝が有る部分のｘｚ断面構成図である。 溝におけるパッドの内部空間の側の端面が側部の内周面に接して円環部の下面に接しない、アンテナ装置の前方先端部であって溝が有る部分のｘｚ断面構成図である。 溝におけるパッドの外部空間の側の端面が側部の外周面に接して側部の下面に接しない、アンテナ装置の前方先端部であって溝が有る部分のｘｚ断面構成図である。 溝におけるパッドの外部空間の側の端面が側部の外周面に接して側部の下面に接しない、アンテナ装置の前方先端部であって溝が有る部分のｘｚ断面構成図で、図１３とは別の形態を示すものである。

以下、本実施形態について、図を用いて説明する。本実施形態におけるアンテナ装置１は、ルーフなど車両の上面に取り付けられ、アンテナケース２、第１アンテナ素子３、第２アンテナ素子４、第１アンテナ素子ホルダー５、第２アンテナ素子ホルダー６、無給電素子ホルダー７、無給電素子８、ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service）アンテナ９、第１基板１０、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System／全球測位衛星システム）アンテナ１１、第２基板１２、パッド１３、金属ベース１４、スプリング１５、防水シール１６、取付部材（仮保持ホルダー１７、係止部材１８、ワッシャー１９、ボルト２０）を備える（図１〜図１１参照）。

方向を説明するために、アンテナ装置１が取り付けられる車両の前後方向をｘ方向、ｘ方向と垂直な左右方向をｙ方向、ｘ方向とｙ方向に垂直な略鉛直方向をｚ方向として説明する。図１において、ｘｙｚ軸のそれぞれの矢印が指し示す方向をそれぞれ前方向、右方向、上方向と定義する。

アンテナケース２は、アンテナ装置１を構成する部材を覆う部材で、非透光性と電波透過性を有する合成樹脂製（ポリカーボネート（Polycarbonate）とＡＳＡ（Acrylate Styrene Acrylonitrile）を含む合成樹脂などで形成された樹脂成型品）であり、例えば、ｘ方向前方がｘ方向後方よりも低くなるように傾斜し、両側面が内側に湾曲したシャークフィン形状を有する（図２参照）。
アンテナケース２は、下面が開口し、アンテナ装置１を構成する部材であって、アンテナケース２以外のもの（ＧＮＳＳアンテナ１１など）を、ｚ方向上方から覆う。
すなわち、後述するアンテナ素子（第１アンテナ素子３、第２アンテナ素子４、ＳＤＡＲＳアンテナ素子、ＧＮＳＳアンテナ素子）は、アンテナケース２で覆われる空間内に位置する。

アンテナケース２には、内壁からｚ方向下方に突出するように、パッド１３や金属ベース１４への取り付け用の取付孔（不図示）が設けられ、アンテナケース２を金属ベース１４などに固定する際に、アンテナケース２の取付孔と、パッド１３の取付孔（第１取付孔１３ａ）と、金属ベース１４の取付孔（第２取付孔１４ａ）とを介して、ネジ止めされる。
本実施形態では、取付孔は、アンテナケース２における内壁に６つ設けられる例を示すが、取付孔の数はこれに限定されるものではない。

第１アンテナ素子３は、電話回線を用いた移動体通信用のアンテナ素子であり、携帯電話基地局と通信を行い、通話状態にある端末からの情報を受信したり、当該端末へ情報を送信したりするために使用される（送受信用）。

第１アンテナ素子３は、板状に形成され、ｚ方向高さがほぼ一定の稜線部と、当該稜線部からｚ方向に延びる側面部を含む形状を有する。

第１アンテナ素子３における側面部の一方（ｘ方向後方から見て右側）の下端には、ｚ方向下方に突出する第１突起３１が設けられ、第１突起３１を介して、第１アンテナ素子３が第２基板１２に取り付けられる。

具体的には、第１突起３１が第２基板１２の孔に挿入されて半田付けされることで、第１アンテナ素子３が第２基板１２に立設された状態で、電気的に接続される。

第１アンテナ素子３と第２基板１２の間には、第１アンテナ素子３を保持する第１アンテナ素子ホルダー５が設けられる。

第２アンテナ素子４は、電話回線を用いた移動体通信用のアンテナ素子であり、携帯電話基地局と通信を行い、通話状態にある端末からの情報を受信するために使用される（受信専用）。

第２アンテナ素子４は、板状に形成され、ｘ方向前方がｘ方向後方よりも低くなるように傾斜する面状の稜線部と、当該稜線部からｚ方向に延びる側面部を含む形状を有する。

第２アンテナ素子４における側面部の一方（ｘ方向後方から見て左側）の下端には、ｚ方向下方に突出する長方形形状の第２突起４１が設けられ、第２突起４１を介して、第２アンテナ素子４が第２基板１２であって第１アンテナ素子３よりもｘ方向前方に取り付けられる。

具体的には、第２突起４１が第２基板１２の孔に挿入されて半田付けされることで、第２アンテナ素子４が第２基板１２に立設された状態で、電気的に接続される。

第２アンテナ素子４と第２基板１２の間には、第２アンテナ素子４を保持する第２アンテナ素子ホルダー６が設けられる。

ＳＤＡＲＳアンテナ９は、デジタル放送の受信を行うために使用されるパッチアンテナであり、ＳＤＡＲＳ用アンテナ素子（不図示）は無給電素子ホルダー７に保持された無給電素子８により上部が覆われており、当該ＳＤＡＲＳアンテナ素子は、第１基板１０に電気的に接続される。

第１基板１０の上面には、ＳＤＡＲＳアンテナ９が取り付けられる。
第１基板１０は、ネジ止めで、金属ベース１４に取り付けられる。

ＧＮＳＳアンテナ１１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星などから、当該衛星の位置情報と時間情報の受信を行うために使用される。
ＧＮＳＳアンテナ１１は、第２基板１２であって第１アンテナ素子３よりもｘ方向前方で且つ第２アンテナ素子４よりもｘ方向後方に取り付けられるパッチアンテナであり、ＧＮＳＳ用アンテナ素子（不図示）は、第２基板１２に電気的に接続される。

第２基板１２は、第１基板１０よりもｘ方向前方に配置され、上面に第１アンテナ素子３と第２アンテナ素子４とＧＮＳＳアンテナ１１が取り付けられる。
第２基板１２は、ネジ止めで、金属ベース１４に取り付けられる。
第１基板１０の下面、及び第２基板１２の下面には、ケーブル２５が電気的に接続され、当該ケーブル２５を介して、カーナビゲーションシステムなど車両の電気機器と接続される。

パッド１３は、エラストマー（Elastomer）やゴムなどで形成された環状の弾性部材であり、アンテナケース２の下端周縁部に嵌入され、アンテナケース２と金属ベース１４の間に挟まれた状態で配置され、アンテナケース２の下端周縁部と車両との間の隙間の目隠しとして機能する。
パッド１３は、金属ベース１４の外縁に沿って形成された円環部１３１と、円環部１３１の外縁に沿って円環部１３１の下面１３１ａに設けられ、円環部１３１よりも細いリング形状を有し、ｘｙ平面に垂直で且つリングの内側と外側を通る平面で切った断面（縦断面）が略台形形状を有する側部１３２を有する。

なお、図８〜図１４では、円環部１３１と側部１３２の境界を説明するために、断面上に破線が示されるが、円環部１３１と側部１３２は一体的に形成されていて、実際には当該破線は存在しない。

パッド１３の周縁部（円環部１３１）には、アンテナケース２や金属ベース１４とネジ止めするための第１取付孔１３ａが設けられ、円環部１３１の内側には、孔１３ｂが形成され、孔１３ｂを介して、リブ１４１など金属ベース１４の一部、及びケーブル２５が上下に通される。

側部１３２における下面１３２ａの外縁１３２ａ１は、側部１３２における上面１３２ｂの外縁１３２ｂ１及び円環部１３１の外縁１３１ｂに比べて、外側に突出するように、側部１３２における外周面１３２ｄには傾斜が設けられる。
側部１３２における下面１３２ａの外縁１３２ａ１が、側部１３２における上面１３２ｂの外縁１３２ｂ１に比べて内側に凹むように構成された場合には、アンテナ装置１とルーフ２１の間に凹みが形成されているように見えて美観が損なわれる。
また、当該凹みは外部からの圧力に弱いため、高圧の水が噴射された場合などに、当該凹みを介して水が浸入しやすくなる。

本実施形態では、側部１３２における下面１３２ａの外縁１３２ａ１が、上面１３２ｂの外縁１３２ｂ１に比べて外側に突出するように構成されるため、内側に凹むように構成される形態に比べて、アンテナ装置１とルーフ２１の間に凹みが形成されず、美観が損なわれず、且つ水の侵入を防ぎやすくなる。

側部１３２の内側（内周面１３２ｃ）には、パッド１３の内部空間（ルーフ２１とパッド１３と金属ベース１４とで閉ざされた空間）ａ１と外部空間（アンテナ装置１の外側で、且つパッド１３を介して当該内部空間と隔てられた空間）ａ２とを結ぶ細長い縦長の溝１３３が設けられる（図５〜図１１参照）。
溝１３３は、側部１３２におけるｘ方向前方に設けられる。
溝１３３を介して、内部空間ａ１にたまった水を外部空間ａ２に排出させることが出来る。

溝１３３におけるパッド１３の外部空間ａ２の側の端面（下側端面）１３３ａは、側部１３２の下面１３２ａに接し、溝１３３におけるパッド１３の内部空間ａ１の側の端面（上側端面）１３３ｂは、円環部１３１の下面１３１ａに接している。
側部１３２における内周面１３２ｃに設けられた溝１３３は、側部１３２の外側（外周面１３２ｄ）には接しない。
従って、アンテナ装置１をルーフ２１に押しつける前の状態では、側部１３２の外周面１３２ｄに隠れて、溝１３３はｘ方向前方の外部空間ａ２から見えない。

アンテナ装置１がルーフ２１に取り付けられる際には、防水シール１６がルーフ２１に密着するように、ボルト２０などの取付部材を介して、アンテナ装置１がルーフ２１に近づくように付勢された状態（アンテナ装置１がルーフ２１に押しつけられた状態）にされ、これにより、側部１３２における溝１３３が無い部分については、下面１３２ａの内側部分がルーフ２１に接する状態（図１０参照）となり、側部１３２における溝１３３が設けられた領域については、下面１３２ａの内側部分がルーフ２１に接する状態とならず、溝１３３によりパッド１３とルーフ２１とが離れた状態（図１１参照）となる。
側部１３２における下面１３２ａの外側部分は、ルーフ２１から浮き上がり、ｚ方向上方に離れた状態になるため、溝１３３が内部空間ａ１と外部空間ａ２を結び、溝１３３を介して内部空間ａ１にたまった水を外部空間ａ２に排出させることが可能になる。

特に、車両のルーフ２１における、ｘ方向後方がｘ方向前方よりもｚ方向高さが高くなるように傾いた面にアンテナ装置１が取り付けられた場合に、溝１３３を介して、内部空間ａ１にたまった水を重力で外部空間ａ２に排出させることが出来る。

なお、車両のルーフ２１における、ｘ方向前方がｘ方向後方よりもｚ方向高さが高くなるように傾いた面にアンテナ装置１が取り付けられた場合には、側部１３２におけるｘ方向後方の内側に溝１３３が設けられる、すなわち、アンテナ装置１が車両のルーフ２１に取り付けられた時に、側部１３２におけるｚ方向の高さが低くなる領域の内側に溝１３３が設けられるのが望ましい。

溝１３３におけるパッド１３の内部空間ａ１の側の端面１３３ｂが円環部１３１の下面１３１ａに接しているので、当該端面１３３ｂが側部１３２の内周面１３２ｃに接して円環部１３１の下面１３１ａに接しない形態（図１２参照）に比べて、溝１３３を大きくして、パッド１３におけるルーフ２１と接しない領域を大きく出来、溝１３３を介して水が流れやすく出来る。

また、溝１３３におけるパッド１３の外部空間ａ２の側の端面１３３ａが側部１３２の下面１３２ａに接して側部１３２の外周面１３２ｄに接しないので、当該端面１３３ａが側部１３２の外周面１３２ｄに接して側部１３２の下面１３２ａに接しない形態（図１３、図１４参照）に比べて、溝１３３を外部から目立たないように出来る。
このため、例えば、ｘ方向後方などに、単に排水口を設けたような形態を考えて比べたとしても、溝１３３がアンテナ装置１の美観を損ねないように出来る。

金属ベース１４は、第１基板１０と第２基板１２とパッド１３を保持する金属プレートであり、周縁部には、アンテナケース２やパッド１３とネジ止めするための第２取付孔１４ａが設けられ、中央部には、ケーブル２５を上下に通すためのケーブル孔１４ｂが設けられる（図４参照）。
すなわち、アンテナ素子（第１アンテナ素子３、第２アンテナ素子４、ＳＤＡＲＳアンテナ素子、ＧＮＳＳアンテナ素子）は、第１基板１０及び第２基板１２を介して、金属ベース１４に保持される。

また、金属ベース１４の上面で、パッド１３と接する領域よりも内側であって、第２基板１２を保持する領域の外縁にリブ１４１が設けられる。
リブ１４１は、ケーブル孔１４ｂを囲む壁状に形成される。

ただし、本実施形態のようにリブ１４１が設けられた領域の基板（第２基板１２）とは別の基板（第１基板１０）が設けられている場合には、ケーブル２５のうち、ケーブル孔１４ｂから第１基板１０に延び第１基板１０と電気的に接続されるケーブル２５１を通す開口１４１ａがリブ１４１のｘ方向後方に設けられ、開口１４１ａからｘ方向前方に向けてケーブル２５１を引き回す誘導路１４１ｂが設けられる。

ｚ方向に延びる壁状のリブ１４１を設けることにより、アンテナ装置１に侵入した水が、リブ１４１の内側に浸入しにくくなり、リブ１４１の内側に設けられたケーブル孔１４ｂを介して、車両の内部へ水が浸入することを防ぐことが可能になる。
特に、車両のルーフ２１における、ｘ方向後方がｘ方向前方よりもｚ方向高さが高くなるように傾いた面にアンテナ装置１が取り付けられた場合に、開口１４１ａから誘導路１４１ｂを通って、リブ１４１の内側に水が浸入しにくく出来る。

従って、ケーブル孔１４ｂが溝１３３と開口１４１ａとの間に配置されるように、溝１３３と開口１４１ａが構成されるのが望ましい。
溝１３３がルーフ２１におけるｚ方向高さが低い領域と対向する領域に設けられ、開口１４１ａが当該低い領域よりもｚ方向高さが高い領域と対向する領域に設けられることで、開口１４１ａには水が浸入しにくく出来、内部空間ａ１に侵入した水は溝１３３から排出されやすく出来る。

なお、車両のルーフ２１における、ｘ方向前方がｘ方向後方よりもｚ方向高さが高くなるように傾いた面にアンテナ装置１が取り付けられた場合には、開口１４１ａがリブ１４１のｘ方向前方に設けられる、すなわち、アンテナ装置１が車両のルーフ２１に取り付けられた時に、リブ１４１におけるｚ方向の高さが高くなる領域に開口１４１ａが設けられるのが望ましい。

金属ベース１４の下部には、スプリング１５、防水シール１６、取付部材（仮保持ホルダー１７、係止部材１８、ワッシャー１９、ボルト２０）が設けられる。
スプリング１５は、金属製の板バネであり、アンテナ装置１を車両のルーフ２１に取り付けた時に、ルーフ２１と接触し、アンテナ装置１で発生する不要共振の周波数をアンテナ装置１の所望帯域外の周波数に変えるために使用される。
防水シール１６は、ケーブル孔１４ｂ及び当該取付部材を囲むリング形状に構成され、金属ベース１４と車両のルーフ２１の間（内部空間ａ１）から、車両の内部へ水が浸入するのを防止するために設けられる。
アンテナ装置１は、当該取付部材を介して、車両のルーフ２１などに取り付けられる。

１ アンテナ装置
２ アンテナケース
２１ 車両のルーフ
３ 第１アンテナ素子
３１ 第１突起
４ 第２アンテナ素子
４１ 第２突起
５ 第１アンテナ素子ホルダー
６ 第２アンテナ素子ホルダー
７ 無給電素子ホルダー
８ 無給電素子
９ ＳＤＡＲＳアンテナ
１０ 第１基板
１１ ＧＮＳＳアンテナ
１２ 第２基板
１３ パッド
１３ａ 第１取付孔
１３ｂ 孔
１３１ 円環部
１３１ｂ 円環部の外縁
１３２ 側部
１３２ａ 側部の下面
１３２ａ１ 側部の下面の外縁
１３２ｂ 側部の上面
１３２ｂ１ 側部の上面の外縁
１３２ｃ 側部の内周面
１３２ｄ 側部の外周面
１３３ 溝
１３３ａ 溝における外部空間の側の端面
１３３ｂ 溝における内部空間の側の端面
１４ 金属ベース
１４ａ 第２取付孔
１４ｂ ケーブル孔
１４１ リブ
１４１ａ 開口
１４１ｂ 誘導路
１７ 仮保持ホルダー
１８ 係止部材
１９ ワッシャー
２０ ボルト
２５ ケーブル
２５１ 第１基板と電気的に接続されるケーブル
ａ１ パッドの内部空間
ａ２ パッドの外部空間

Claims (9)

1. 車両に取り付けられるアンテナ装置であって、
   アンテナケースと、
   前記アンテナケースで覆われた空間内に位置するアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子に電気的に接続された基板と、
   前記基板を保持するベースと、
   前記アンテナケースの外縁に沿った円環部と、前記円環部の外縁に沿って前記円環部の下面に設けられ断面が台形形状を有する側部とを有するパッドとを備え、
   前記パッドは、内部空間と外部空間を結ぶ複数の溝を有することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記溝における前記内部空間の側の端面は、前記円環部の下面に接することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記側部は、下面の外縁が上面の外縁に比べて外側に位置するように構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記溝における前記外部空間の側の端面は、前記側部の下面に接することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置。
5. 前記ベースは、前記基板の外縁に沿ったリブを有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置。
6. 前記リブには、壁状に形成された領域に、ケーブルを通す開口が設けられ、
   前記ベースには、前記ケーブルを上下に通すケーブル孔が設けられ、
   前記ケーブル孔は、前記溝と前記開口との間に配置されることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記溝は、取り付けられる面における高さが低い領域と対向する領域に設けられることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置。
8. 前記溝は、前記側部の内周面に設けられ、
   取り付けられる前は、前記溝が前記側部の外周面に隠れ、
   取り付けられた時に、前記溝が前記内部空間と前記外部空間を結ぶことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のアンテナ装置。
9. 車両に取り付けられるアンテナ装置であって、
   アンテナケースと、
   前記アンテナケースで覆われた空間内に位置するアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子に電気的に接続された基板と、
   前記基板を保持するベースと、
   前記アンテナケースの外縁に沿った円環部と、前記円環部の外縁に沿って前記円環部の下面に設けられ断面が台形形状を有する側部とを有するパッドとを備え、
   前記パッドは、内部空間と外部空間を結ぶ溝を有し、
   前記溝は、前記側部の内周面に設けられ、
   取り付けられる前は、前記溝が前記側部の外周面に隠れ、
   取り付けられた時に、前記溝が前記内部空間と前記外部空間を結ぶことを特徴とするアンテナ装置。

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