(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の金属フレームにガラスを取り付ける前に、アンテナユニットが実装される位置から前記金属フレーム近傍に配置された前記ガラスの一縁まで、前記ガラスに無線周波数接地経路を形成する工程と、
前記アンテナユニット及び前記無線周波数接地経路を、導電性ガスケットを介して電気的に接触させる工程と、
接着剤を使用して前記金属フレームに前記ガラスを取り付け、前記接着剤を介して前記金属フレーム及び前記無線周波数接地経路を電気的に結合させる工程と
を具備することを特徴とする、自動車金属フレームにガラス実装アンテナを無線周波数接地する方法。
【請求項２】
ガラス表面に実装されたアンテナユニットから車両の金属フレームまでの無線周波数接地構造であって、
ケース内に少なくとも１本のアンテナを有する前記アンテナユニットと、前記ガラス表面上に位置する導電性経路と、導電性ガスケットとを具備し、
前記ケースは、前記アンテナユニット内に位置する前記少なくとも１本のアンテナに電気的に結合された接触領域を有し、
前記導電性経路は、前記金属フレームに結合されて無線周波数コンタクトを形成し、
前記導電性ガスケットは、前記ケースの前記接触領域を前記導電性経路に電気的に結合することを特徴とする無線周波数接地構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナの実装に関し、より詳細には車両の天井に無線周波数(radio frequency: RF)接触を提供する自動車用アンテナの実装に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンテナは長年にわたって自動車に使用されてきた。元々アンテナは、自動車に取り付けられてカーラジオ用に信号受信を可能にする。ラジオ受信のために車両の一方のフェンダから突出するホイップアンテナが、多くの自動車において標準である。後に、自動車のフロントガラス(windshield)の内側に埋設又は貼り付けされるアンテナが開発された。これらガラス内(in-glass)又はガラス上(on-glass)のアンテナは、フロントガラスの周囲を延び、ホイップアンテナよりも目立たず、天気や破壊行為等の外的要素からの損傷をより受けにくくなった。
【０００３】
今日、複雑な基板上通信システムが自動車産業で使用されている。自動車メーカーは、内蔵電話通信及び地球測位衛星（ＧＰＳ）システム等の機構を有するシステムを提供する。これらの複雑なシステムの導入により、必要とされるアンテナの複雑さが対応して増大した。これらのシステムは、種々の周波数帯で信号を送受信できるアンテナを必要とする。パーソナル通信サービス（ＰＣＳ）バンド及び先端モバイル電話サービス（ＡＭＰＳ）バンドは携帯電話通信において使用される最も一般的な周波数帯であり、ＰＣＳバンドはデジタル伝送で最初に使用され、ＡＭＰＳバンドはアナログ伝送で最初に使用される。ＧＰＳシステムは、ＧＰＳバンドとして知られる第３の別個の周波数帯内で作動する。
【０００４】
通信システムの種類に関連し種々のタイプのアンテナが使用されてきた。パッチアンテナ、ダイポールアンテナ及びスロットアンテナがこのような用途に使用される周知のアンテナの例である。これらのシステムで受け入れられた支配的モードは垂直偏波である。シングルポールアンテナ及びダイポールアンテナはアンテナの指向性として同じ方向の偏波を提供するが、スロットアンテナはアンテナの指向性に対して直交する偏波を提供する。例えば、標準的なシングルポールホイップアンテナ又はダイポールホイップアンテナは、所望の垂直偏波を達成するために垂直指向性である必要がある。スロットアンテナは、所望の垂直偏波を提供するように水平方向を向く必要がある。垂直方向を向くホイップアンテナは、何年もの間、移動電話用の車両天井、フェンダ及びリアガラスに使用されてきた。
【０００５】
外部垂直ホイップアンテナはいくつかの不利な点を有する。第１に、これらアンテナは美的観点から望ましくない。また、天気、破壊行為及び自動洗車機等の外力による損傷を容易に受けやすい。車両技術者の中には、外部ホイップアンテナを除去し、ラジオ受信用に以前に実施されたのと同様の方法でガラス上アンテナに置換したいという要望がある。
【０００６】
今日使用されている複雑な通信システム用のガラス上アンテナは、新たな問題を生じている。パッチアンテナは、その寸法が小さいことにより広く使用されていた。しかし、パッチアンテナは、車両板金に対してアンテナを置換することに敏感である。車両の天井パネル近くにアンテナを配置することは、アンテナを所望の中心周波数にチューニングすることを阻害し、利得特性を変化させ、放射パターンをずらしてしまう。
【０００７】
これらの問題を克服するために、車両の天井パネルにアンテナを結合させることにより、不要なチューニング効果を最小にできることが観察されている。この現象は特許文献１の主題である。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第５９５９５８１号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示されるように、（フロントガラス１０７に実装された）ガラス上アンテナユニット１０１を天井パネル１０５に結合することは、銅又は黄銅の金属薄片１０３の一端を天井パネル１０５に、その他端をアンテナユニット１０１に取り付けることにより達成してきた。金属薄片１０３は、半田付け又は感圧接着剤によって天井パネル１０５に貼り付けられる。この技法は、天井パネルに対してアンテナを結合することに便益を与える。しかし、製造の観点からはいくつかの欠点がある。結合薄片の取付けは労働力を要する作業であることが判明した。結合薄片１０３は、実装されたガラス上アンテナユニット１０１に一端で取り付けられると共に天井パネル１０５に他端で取り付けられるので、フロントガラス１０７を車両に取り付けた後になるまで取り付けることができない。このため、アンテナは、フロントガラスを取り付けた後であって車両の天井及び成形品等の内部装飾部品の取付け前に組立工場で取り付けられる必要があった。或いは、アンテナは販売後の品目として取り付けることもできた。しかし、後取付けは、車両の天井を剥がして天井パネルに導電片を接触させることを要した。このため、車両の天井を再取付けする必要があった。
【００１０】
販売後取付けに伴う別の欠点は、導電片の取付けに使用される接着剤又は半田が、偶発的に天井に接触することが多いことであった。接着剤又は半田が接触すると、車両の天井を交換する必要がある。この交換は、フロントガラス及び天井が取り付けられる工場に車両を戻す必要がある仕事であるのが通常である。
【００１１】
導電片に関連した種々の取付け問題及び結合片をなくしながら、車両の天井にアンテナユニットの無線周波数接地から派生する利点を維持できることが望ましい。
【００１２】
車両のフロントガラスの取付け前にアンテナをフロントガラスに取り付けることができ、又は取り付けられた天井の分解を要することなくフロントガラスの取付け後にアンテナを車両に実装することができ、このような場合において、取り付けられた天井に対して損傷を与え得る接着剤又はエポキシを使用することなくこの段階でアンテナユニットを実装できることがさらに望ましい。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラスに実装されたアンテナから自動車の天井パネルまで無線周波数接地を形成する、改良された方法を提供する。本発明は、アンテナユニットから天井パネルまでガラス面に延びる接地経路を介して車両の天井パネルへの導電無線周波数経路を提供する。車両のガラス上の接地経路は、車両のフロントガラスの取付け前に形成される。
【００１４】
好適な実施形態において、導電経路は、フロントガラスの内部に導電性フレット(fret)を付けることにより形成される。フロントガラスは、自動車へのフロントガラスの取付け方法として周知のカーボン含有エポキシを使用して車両に取り付ける。エポキシの特性により、無線周波数コンタクトがフロントガラス上の導電性フレット及び車両の天井パネル間に形成される。超高接合力（ＶＨＢ）両面テープ等の高接合接着剤を使用して、アンテナが車両のフロントガラスに実装される。アンテナが実装されると、アンテナユニット上の接触領域及びフロントガラス上の導電性フレット上の接触領域間の導電性ガスケットが圧縮され、アンテナから導電性フレットに沿って導電性ガスケットを介してフロントガラスの上縁まで、及びフロントガラスを取り付けるのに使用される無線周波数導電エポキシを介して天井パネルまでの導電経路を形成する。これにより、アンテナから車両天井までの完全な無線周波数接地経路が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。図２は、天井パネルに対するアンテナの位置を示す、本発明により接地されたガラス上アンテナを有する車両の平面図である。図３は、本発明により接地されたアンテナを示す、アンテナ、フロントガラス及び天井パネルの側面断面図である。図４は、本発明によるフロントガラスに付けられた導電性フレットの平面図である。
【００１６】
本発明は、ガラスに実装されたアンテナをガラスが実装された自動車のフレームに接地する方法に関するものである。本発明による取付け方法は、アンテナユニットケース内に収容されたアンテナから、フロントガラスの内面に沿って導電性フレットを介して、標準的な自動車フロントガラス実装用途で使用されるカーボン含有エポキシを介して天井パネルまで形成された無線周波数接地経路を提供する。
【００１７】
好適実施形態において、アンテナユニットは小さな箱を具備する。アンテナユニット内に収容されたアンテナは、ユニットのケースの接触領域に電気的に結合される。本発明で使用する好適なアンテナは、本発明と同じ譲受人に譲渡された「電気的に短いキャビティ反射器を使用する多バンドアンテナ」と題する関連出願に詳細に説明されている。しかし、本発明による無線周波数接地方法は、特定のアンテナに限定されず、車両に無線周波数接地を与える便益を有するいかなるアンテナで使用されてもよいことを理解すべきである。
【００１８】
アンテナユニットは車両のガラス面に実装される。図２を参照すると、好適実施形態において、アンテナユニット２０１は、車両中心の天井パネル２０９のちょうど下のフロントガラス２０３に固定される。別の実施形態では、リア窓ガラス（すなわちバックライト）上に、又は引っ込まない側面窓部上にアンテナを配置することができる。
【００１９】
図３に示されるように、アンテナユニットはフロントガラスの内側に実装される。アンテナ２０１は強力な接着剤を使用して実装される。好適な実施形態において、アンテナユニットを窓に実装するために、３Ｍ社の超高接合（ＶＨＢ）テープ等の両面テープが使用される。このテープは、約１mmの厚さを有し、ガラス及びプラスチック材料の双方に極めてよく接着する。この結果、アンテナユニットのプラスチックケース及びフロントガラス間に永久接合を形成することができる。
【００２０】
アンテナユニットは複数のアンテナを有してもよい。車両の天井パネルに無線周波数接地される結果として改良された性能を達成するアンテナは、アンテナユニット２０１内でアンテナユニットケース３１０上の接触領域３０９に電気的に結合される。この領域を介して接地への導電性無線周波数経路が構築される。実装の際、電気コンタクトは、フロントガラス２０３上の導電経路３０３及びアンテナユニット２０１間に電気的接触が形成される。アンテナユニット２０１のケース３１０及び導電経路３０３間の電気的接触は、アンテナユニットケース上の接触領域３０９及びフロントガラス２０９上にある導電経路３０３上の接触領域３１１間の導電性ガスケット３０５を圧縮することにより達成される。
【００２１】
好適実施形態における導電性ガスケット３０５は、ニッケルコーティングされたグラファイト粒子を含有するシリコーンエラストマを具備する。しかし、別の実施形態では、シリコーン樹脂内で所定方向を向くワイヤ、織られた錫・銅・鉄ガスケット、又は他の導電性材料含有エラストマ等の全て当業界で周知の種々の導電性ガスケット材料を使用することができる。導電性ガスケット３０５のジュロメータ及び厚さは、約１mm厚のＶＨＢテープを使用してアンテナユニットが実装される際に十分な圧縮が達成されるように選択される。アンテナユニットがフロントガラスに実装されると、図３に示されるようにガスケット材料は、アンテナユニット上の接触領域３０９及びフロントガラス上の接触領域３１１間で圧縮される。導電性ガスケットは、約１mm厚まで圧縮され、アンテナユニット上の接触領域３０９及びフロントガラス上の接触領域３１１間の電気的な無線周波数接触を保証する。好適実施形態において、チョメリクス社製のＣＨＯ−ＳＥＡＬ  ６３０９ガスケットが使用される。
【００２２】
フロントガラス上の導電経路３０３は、導電性フレット(fret)を、フロントガラスの中央上部の小さな領域におけるフロントガラスの内側に付けることにより形成される。好適実施形態において、導電性フレットは、導電性エポキシペンキをフロントガラスに塗り、好適にはシルクスクリーン又はスプレー技法を使用して形成される格子を具備する。導電性エポキシペンキは、導電性表面を形成する金属粒子を含有するペンキであり、当業界では周知である。導電性エポキシは、銀、銅、ニッケル等の種々の金属粒子を含有することができる。好適実施形態において、銀含有の導電性エポキシペンキが使用される。導電性フレット用の材料を選択する際に、フレット及びアンテナ間の接触を形成するのに使用される導電性ガスケット材料とフレットとの間の可能なガルバニック反応を考慮しなければならない。異なる材料では空気中でガルバニック反応が起こり、電気的接触を低減又は解消する酸化又は腐蝕が生ずる。このため、好適実施形態において、フレットに使用される銀エポキシは、使用される導電性ガスケットとのガルバニック反応が最小である。
【００２３】
図４は、導電性フレット４０１の格子パターンを詳細に示す。導電性ガスケットは、フレット４０１のフレット接触領域３１１に接触する。接触領域３１１の直ぐ上のフロントガラス部分に配置されたフレット４０１部分は、圧縮された格子４０５を具備する。接触領域直上以外の領域における天井パネル及びアンテナ間に配置されたフレット部分は、密度の低い格子パターン４０６を具備する。この領域は主に、アンテナユニットのために安定した接地を提供するものである。粗い格子を使用することにより、銀エポキシの使用量が低減されるので、コストも低減される。
【００２４】
導電性フレットは、フロントガラスの上縁直近まで延びる。好適実施形態において、フレットは上縁から約３mmの位置まで延びる。必要な無線周波数接地経路を提供するために、フレットは、フロントガラスを天井パネルに実装するのに使用される接着剤によって覆われる領域へ延びなければならない。好適実施形態において、フレットは、車両にフロントガラスを取り付けるまえに、シルクスクリーン又はスプレー工程を使用してフロントガラスに付けられる。これらの工程は、フロントガラス上にフレット４０１を正確に配置することを保証するように十分に管理することができる。
【００２５】
フレットがフロントガラスに付けられた後、フロントガラスは標準的なフロントガラス取付け技法を使用して車両に取り付けられる。一般的なフロントガラス取付けは、エセックスＡＲＧ社製Ｕ−４００ＨＶ等の強力な黒いフロントガラス接着剤を使用してガラスを車両に接合することにより、フロントガラスを貼り付ける工程を含む。標準的なフロントガラス接着剤はウレタンを主成分とする。これら接着剤は黒色であり、紫外線に対して安定で美的である。接着剤を黒色にするために、ウレタン接着剤はカーボンを多量に含有する。カーボンを含有する結果、自動車業界でフロントガラスを実装するために使用される接着剤は、フロントガラスに配置されたフレット及び天井パネル間の（200ＭHz〜400ＭHzでの）無線周波数バンドに接着剤が電気的な接地経路を提供してアンテナから天井パネルまでの無線周波数接地経路を完成するような特性を有する。車両の天井パネルに存在するペンキと共に接着剤の半絶縁特性により、導電経路は直流接地としては作用しない。しかし、十分な容量性又は寄生結合により、アンテナユニットの性能に重要な無線周波数分布における接地として作用することができる。
【００２６】
本発明による取付け方法は、従来技術で使用された技法を上回る種々の利点を提供する。アンテナ実装は、アンテナが製造工場で実装されたか、又は販売後のフロントガラス交換の一部として実装されたかとは無関係に、天井を剥がすことを最早要しない。初期の工場での取付けの場合、本発明は、アンテナ取付け工程がフロントガラス供給業者により実施されることを可能にする。このため、付加的なアンテナ取付け工程を含むフロントガラスが取り付けられる製造ラインには、何等変更する必要がない。販売後の場合、天井を剥がしてアンテナを取り付ける必要が最早ないので、本発明はアンテナ取付け工程中に車両天井を損傷する問題を除去する。この結果、本発明は、最適なアンテナ特性を保証するのに要する、アンテナから天井パネルまでの無線周波数接地を、より効率的でより費用がかからないで達成する方法を提供する。
【００２７】
上述の説明は例示であって限定するものではなく、本発明の真髄から逸脱することなく当業者が明白な変更をすることができることを理解すべきである。従って、本発明は、特許請求の範囲に定義された発明の真髄及び範囲内に含まれる代替物、変更及び等価物等をカバーすることを意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の天井パネルに結合されたガラス実装アンテナの断面図である。
【図２】本発明により接地されたガラス上アンテナを有する車両の平面図であり、天井パネルに対するアンテナの位置を示す。
【図３】本発明により接地されたアンテナを示す、アンテナ、フロントガラス及び天井パネルの側面断面図である。
【図４】本発明によるフロントガラスに付けられた導電性フレットの平面図である。
【符号の説明】
２０１  アンテナユニット
２０３  フロントガラス（ガラス）
２０９  天井パネル（金属フレーム）
３０３  導電性経路
３０５  導電性ガスケット
３０９，３１１  接触領域
３１０  ケース
【図１】
0004179542.tif 000002
【図２】
0004179542.tif 000003
【図３】
0004179542.tif 000004
【図４】
0004179542.tif 000005