JP5549725B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車に搭載されるキーレスエントリシステムに適用して好適なアンテナ装置に関する。

従来、電子部品として一般的に用いられるアンテナ装置は、磁性体コアに導線を巻回したコイルで構成される。このアンテナ装置は、樹脂製のケース部材に一部またはすべてが収納される。そして、アンテナ装置が収納されたケース部材の内部に液状樹脂が充填され、防水性を高めている。ケース部材にアンテナ装置を収納すると、薬品がかかったり、振動や衝撃が加わったり、温度や湿度の変化が激しかったり、塵や埃が漂ったりする様々な環境下で使用されてもアンテナ装置が劣化せず、アンテナ装置の品質を保てる。このため、ケース部材に収納されたアンテナ装置は、特に、使用時の環境が厳しい自動車に搭載されることが多い。

このようなアンテナ装置を用いる制御システムとして、シリンダーにキーを差し込まずに、自動車等のドアを施錠又は解錠することが可能なキーレスエントリシステムがある。キーレスエントリシステムに用いられるキー付きのリモートコントロール装置（以下、単にキーリモコンと称する。）には、一例として、施錠又は解錠を指示するボタンと、このボタンが押下されたことによって所定の周波数の信号電波を発生するアンテナ装置等が設けられたものがある。そして、ユーザがキーリモコンのボタンを押下すると、数ｍ程度離れていてもドアを施錠又は解錠できる。近年は、キーリモコンを持ったユーザが自動車へ近づき、例えばドアハンドル等に手を掛けたことを契機として変化する静電容量を、静電容量センサによって検出して自動車のドアを解錠するキーレスエントリシステムも実現されている。

特許文献１には、バーアンテナについて開示されている。このバーアンテナは、薄型棒状の強磁性体で作られた単一のコア部と、コア部に絶縁状態で巻かれる巻線導体を保持しコア部をくるんだボビンと、コア部及びボビンを収納したケースと、コア部及びボビンをケース内に封止したポッティング材とを備える。

特開２００１−３５８５２２号公報

ところで、特許文献１に開示されたバーアンテナは、以下の問題点を有している。
第１の問題点は、ポッティング材をケース内に充填する際に、ボビンとコアとの隙間に気泡が残りやすいことである。このため、バーアンテナが経年使用されることによって、繰り返し熱負荷が加わると、残った気泡が膨張・収縮を繰り返す。この気泡によって、ワイヤに応力がかかり、ワイヤが断線する場合がある。

第２の問題点は、内部コイルを封止する際に、ポッティング材をケース内に多量に充填するため、アンテナ装置の重量が著しく増えてしまうことである。一般的なキーレスエントリシステムでは、１台の自動車に２つ以上のアンテナ装置が使用される。このため、アンテナ装置の重量が小さければ、自動車の走行性能や燃費等を向上するために望ましいと言える。

第３の問題点は、アンテナ装置の製造コストが高いことである。これは、アンテナ装置の製造に際し、金型を用いて樹脂成型を要するボビンを使用しているためである。このため、金型を用いなくても、アンテナ装置を容易に製造できることが求められる。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、組立が容易でありながらケースにアンテナ部を確実に固定できるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、磁性体コアと磁性体コアに巻回されたコイルを備えるアンテナ部と、開口部が形成され、開口部から導入されて、アンテナ部が収納されるケースと、を備え、ケースは、収納されるアンテナ部より大きく形成される第１の収納部と、第１の収納部より幅が狭く形成され、収納されたアンテナ部の端部を固定する第２の収納部と、を有し、アンテナ部の端部は、第２の収納部との隙間に充填された樹脂で固定される。

このようにしたことで、アンテナ装置を構成する各部の組立てが容易でありながら、ケースにアンテナ部を確実に固定することができる。

本発明によれば、アンテナ装置を構成する各部の組立てが容易であり、第１の収納部と、第１の収納部より幅が狭く形成される第２の収納部とを有するケースにアンテナ部を収納する際に、アンテナ部の端部を第２の収納部が容易に保持し、固定することが可能となる。さらに、アンテナ部と第２の収納部の隙間に充填した樹脂が確実に硬化するため、第２の収納部にアンテナ部の端部を確実に固定することができる。このため、外部からの衝撃、塵、埃等の劣化要因からアンテナ装置を保護することが可能となり、アンテナ装置の信頼性が向上するという効果がある。

本発明の一実施の形態例におけるアンテナ装置の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態例におけるアンテナ装置の構成例を示す分解斜視図である。 本発明の一実施の形態例におけるアンテナ装置のＢ−Ｂ′線における構成例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態例におけるケースとベースの構成例を示す説明図である。

以下、本発明の一実施の形態例について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態では、自動車に搭載され、キーレスエントリシステムに採用されるアンテナ装置１に適用した例として説明する。

図１は、本例のアンテナ装置１の構成例を示す図である。
図１（ａ）は、上面視した場合における、アンテナ装置１の斜視図である。
図１（ａ）は、上面視した場合における、アンテナ装置１の透視図である。

アンテナ装置１は、一方の端部が閉じられ、他方の端部に開口部１３が形成されたケース２と、ケース２の内部に収納されるアンテナ部７を備える。アンテナ部７は、樹脂製のチューブ１１が被覆された直方体形状の磁性体コア９と、磁性体コア９にチューブ１１を介した状態で巻回されるコイル１０を備える。コイル１０は、磁性体コア９に導電性のワイヤを所定の回数だけ巻くことによって得られる。

被覆部材としてのチューブ１１は、熱収縮する絶縁性樹脂で形成される。チューブ１１は、磁性体コア９に被覆された後に加熱されることによって、磁性体コア９に密着する。このため、チューブ１１は、外部の衝撃等から磁性体コア９を保護し、アンテナ部７の送信特性の劣化を防ぐ効果を有する。また、チューブ１１は、少なくともコイル１０が巻回される部分を覆っていればよい。このため、万が一、磁性体コア９に亀裂が生じても、チューブ１１によって磁性体コア９が固定されており、磁性体コア９が分解しない。このことから、アンテナ装置１から送信される信号電波の大幅な劣化を抑制できるという利点を有している。

ケース２は、機械強度、耐薬品性、耐熱・耐湿性に優れるＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene：アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂，ＰＢＴ（Poly Buthylene Terephthalete：ポリ−ブチレン−テレフタレート）樹脂，ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide：ポリ−フェニレン−サルファイド）樹脂またはその混合物によって形成される。

磁性体コア９の主材には、例えば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコアやＭｎ−Ｚｎ系フェライトコア，金属系磁性体コア、アモルファス磁性体コアが用いられる。ただし、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト等、比抵抗が小さい磁性材料を磁性コアに採用する場合は、上述した熱収縮性絶縁樹脂によるチューブ１１に限定されず、絶縁テープ等を磁性体コア９とコイル１０の間に介在させても、磁性体コア９とコイル１０の間に高い絶縁性を確保できる。また、コイル１０の表面に絶縁樹脂をコーティングすることで、コイル１０と磁性体コア９の絶縁性を確保してもよい。

アンテナ部７は、絶縁性樹脂を成型することで得られるベース８に固定される。このとき、チューブ１１が被覆された磁性体コア９を先にベース８に固定し、その後にコイル１０を巻回するようにしても良い。ベース８には、ハーネス端子１５ａ，１５ｂ（後述する図２参照）が埋め込まれ、ハーネス端子１５ａ，１５ｂにハーネス５ａ，５ｂが接続される。ハーネス５ａは、コイル１０の一方の端部に接続される。ハーネス５ｂは、コイル１０の他方の端部に、コンデンサ１２を介して接続される。コンデンサ１２は、アンテナ部７を固定するベース８に載置される。アンテナ部７とコンデンサ１２によって、アンテナ部７が信号電波を送信するにあたり、コイル１０のインダクタンスＬとともに直列共振回路が構成される。また、ベース８には、数条の突起部１７ａ〜１７ｄが形成される（突起部１７ｃ，１７ｄについては、後述する図４参照）。このようにして、内部アンテナ６が得られる。

図２は、アンテナ装置１の分解斜視図である。

内部アンテナ６は、矢印Ａ方向に沿ってケース２に収納された後、同じく矢印Ａ方向に沿って、弾性を有する第１の封止部３が挿入されることで封止される。また、内部アンテナ６を封止した第１の封止部３は、剛性を有する第２の封止部４によって封止される。第１の封止部３には、ハーネス端子１５ａ，１５ｂを保護する端子保護部１６ａ，１６ｂが形成される。また、第２の封止部４には、２本のハーネス５ａ，５ｂが隙間なく挿通される孔部１４ａ，１４ｂが形成される。

このとき、端子保護部１６ａ，１６ｂの内径がハーネス５ａ，５ｂの外径とほぼ等しいとともに、端子保護部１６ａ，１６ｂの外径は第２の封止部４に形成された孔部１４ａ，１４ｂの内径とほぼ等しくなっていることから、アンテナ装置１の内部に水分や塵、埃等が浸入することを効果的に防止することができる。また、第１の封止部３は弾性樹脂で形成されるため、第１の封止部３がケース２中へ挿入される際、および第２の封止部４が開口部１３に封止される際に、適度に歪んで開口部１３と第１の封止部３の隙間を密閉する。その後、さらに開口部１３から第２の封止部４が挿入される。これにより、ケース２に挿入されたアンテナ部７の防水・防塵性能が高まる。なお、ここで、ケース２に挿入された第１の封止部３と第２の封止部４の隙間に、液状樹脂等を注入した後に重合させて、防水性を高めてもよい。

図３は、図１で説明したアンテナ装置１を、Ｂ−Ｂ′線において断面視した例を示す。ここでは、上面視した場合におけるケース２の断面図を用いて説明する。

ケース２の内側には、内部アンテナ６（アンテナ部７）を収納するための第１の収納部２１ａ，第２の収納部２１ｂが形成される。図３より、第１の収納部２１ａが有する空間は、ケース２に収納されるアンテナ部７より大きく形成される。換言すれば、第１の収納部２１ａの幅２２ａは、アンテナ部７の幅２２ｂより広く設定される。このため、アンテナ部７とケース２の内壁面は接触しない。

また、第２の収納部２１ｂは、収納された内部アンテナ６（アンテナ部７）の先端部を固定する。図３より、第２の収納部２１ｂは、アンテナ部７の保持・固定を容易にするため、第１の収納部２１ａに比べて幅方向が狭く設定されていることが分かる。そして、第２の収納部２１ｂの幅２２ｃは、アンテナ部７の幅２２ｂと同等か、または幅２２ｂよりも僅かに広く設定されている。このため、アンテナ部７をケース２に収納した際の位置決め、および保持が容易となる。そして、アンテナ部７と第２の収納部２１ｂとの隙間２３には、液状樹脂が充填される。充填された液状樹脂が硬化することによって、アンテナ部７の端部は、第２の収納部２１ｂに確実に固定される。

さらに、上述したとおり、アンテナ部７を構成する磁性体コア９にはチューブ１１が被覆されていることから、第２の収納部２１ｂに保持された際に、該チューブ１１が緩衝材の作用を奏し、外部から印加される衝撃等による磁性体コア９の破壊を防止することができる。したがって、従来技術のようにケースの中と内部アンテナとの間に樹脂を充填せずとも、同等の効果を得ることが可能となる。

図４は、アンテナ部７とベース８をケース２に収納した状態で、矢印Ａ方向から視認した場合におけるケース２と、ベース８の構成例を示す。ただし、ベース８からハーネス端子１５ａ，１５ｂを取り外した状態としている。

ベース８は、アンテナ部７と第１の封止部３の間で接続される。そして、ベース８には、ケース２の内壁面に接する４個の突起部１７ａ〜１７ｄが形成される。これらの突起部１７ａ〜１７ｄによって、ケース２にアンテナ部７とベース８とからなる内部アンテナ６を挿入する際、位置決めが容易となる。このため、アンテナ装置１の組立てが容易となるという効果がある。なお、孔部１８ａ，１８ｂは、それぞれハーネス端子１５ａ，１５ｂを挿通するために形成される。

以上説明した本実施の形態例に係るアンテナ装置１によれば、第１の封止部３と第２の封止部４で、ケース２に収納する内部アンテナ６（アンテナ部７）を封止している。このため、ケース２の内部空間全体を満たすようにポッティング材を充填しなくても防水性を高めることが可能となり、アンテナ装置１を軽量化できるという効果がある。また、完成したアンテナ装置１は従来に比べて軽量であるため、例えば、多数のアンテナ装置１を自動車の機構に組み込んでも、車重の増加が抑えられる。

また、ケース２に収納される内部アンテナ６（アンテナ部７）より大きく形成される第１の収納部２１ａと、アンテナ部７の端部を固定する第２の収納部２１ｂによって、アンテナ部７の位置決めが容易となるという効果がある。そして、第２の収納部２１ｂは、磁性体コア９の形状に合わせて絞り込まれており、ケース２内の先端に位置する空間（隙間２３）に液状樹脂（本例では、ポッティング材）を充填するだけで、アンテナ部７を確実に固定できる。このため、必要なポッティング剤の使用量がわずかとなり、アンテナ装置１の製造にあたる部材コストもまた低減することが可能となる。また、従来、ケースと内部アンテナとの間に充填されたポッティング材が硬化する際に磁性体コアに対して不要な応力を与える結果、最悪の場合は磁性体コアにクラックや割れ等が発生していた。しかしながら、本発明によれば、そもそも磁性体コア９に対して不要な応力を与えない構成であるため、磁性体コア９が破損するおそれがないという利点がある。

また、ケース２，ベース８、第１の封止部３及び第２の封止部４は、金型を用いた射出成型により容易に成型することができる。また、各部材は、ケース２に順に挿入するだけで完成するため、アンテナ装置１の組立てが容易となり、製造コストが大幅に低下するという効果がある。また、内部アンテナ６をケース２に収納することによって、アンテナ装置１に水や油，薬品がかかったり、振動や衝撃が加わったり、温度や湿度の変化が激しかったり、塵や埃が漂ったりする様々な環境下で使用されてもコイルアンテナが劣化せず、アンテナ装置１の品質を保てるという効果がある。

また、磁性体コア９は、チューブ１１によって固定された後、コイル１０が巻回される。チューブ１１が被覆されることによって、例えば、外部の衝撃等によって磁性体コア９に亀裂が入っても、磁性体コア９の分解を防ぎ、アンテナ装置１の特性劣化を防止できるという効果がある。

また、第２の封止部４に空けられた孔部１４ａ，１４ｂに、第１の封止部３に形成された端子保護部１６ａ，１６ｂを組み合わせることで、第２の封止部４が第１の封止部３に固定される。第２の封止部４と第１の封止部３は、孔部１４ａ，１４ｂと端子保護部１６ａ，１６ｂで固定されているため、ケース２の内部で互いに外れない。また、第２の封止部４は硬化樹脂で成型されており、ケース２に封止されても変形しない。さらに、第２の封止部４が変形した場合であっても、弾性を有する第１の封止部３が変形することによって、アンテナ部７，ベース８に過剰な負荷がかからない。このため、アンテナ部７とベース８に不要な応力が加わらないという効果がある。

なお、上述した実施の形態では、ケース２に内部アンテナ６を収納したが、収納する部品はコイル部品に限らない。つまり、ケース２を、コイル部品以外の電子回路や電子部品を収納する電子部品収納ケースとして用いても同様の機能、効果が得られることは言うまでもない。

また、ケース２の形状は、一端が閉じた筒状としたが、両端が開いた筒状の構成としてもよい。このような構成とした場合、電子部品を収納部に収納した後、両端部を封止部等で封止して用いることができる。

１…アンテナ装置、２…ケース、３…第１の封止部、４…第２の封止部、５ａ，５ｂ…ハーネス、６…内部アンテナ、７…アンテナ部、８…ベース、９…磁性体コア、１０…コイル、１１…チューブ、１２…コンデンサ、１３…開口部、１４ａ，１４ｂ…孔部、１５ａ，１５ｂ…ハーネス端子、１６ａ，１６ｂ…端子保護部

Claims (5)

1. 磁性体コアと前記磁性体コアに巻回されたコイルを備えるアンテナ部と、
   開口部が形成され、前記開口部から前記アンテナ部が収納されるケースと、を備え、
   前記ケースは、収納される前記アンテナ部より大きく形成される第１の収納部と、
   前記第１の収納部より幅が狭く形成され、収納された前記アンテナ部の端部を固定する第２の収納部と、を有し、
   前記アンテナ部の端部は、前記第２の収納部との隙間に充填された樹脂で固定される
   アンテナ装置。
2. 請求項１記載のアンテナ装置において、
   前記ケースに収納された前記アンテナ部を封止する、弾性を有する第１の封止部を備える
   アンテナ装置。
3. 請求項１又は２記載のアンテナ装置において、
   前記アンテナ部を封止した前記第１の封止部を封止する、剛性を有する第２の封止部と、を備える
   アンテナ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のアンテナ装置において、
   前記磁性体コアのうち、少なくとも前記コイルが巻回される部分は被覆部材で覆われる
   アンテナ装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のアンテナ装置において、
   前記アンテナ部及び前記第１の封止部に接続されるベースを備え、
   前記ベースは前記ケースの内面に接する突起部を備える
   アンテナ装置。

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