特許 6948211 アンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6948211

(24)【登録日】2021年9月22日

(45)【発行日】2021年10月13日

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/22 20060101AFI20210930BHJP

   H01Q 1/20 20060101ALI20210930BHJP

   H01Q 1/10 20060101ALI20210930BHJP

   H01Q 1/12 20060101ALI20210930BHJP

   B60R 11/02 20060101ALI20210930BHJP

   B60R 13/04 20060101ALI20210930BHJP

【ＦＩ】

   H01Q1/22 B

   H01Q1/20

   H01Q1/10 D

   H01Q1/12 Z

   B60R11/02 A

   B60R13/04 A

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-192370(P2017-192370)

(22)【出願日】2017年10月2日

(65)【公開番号】特開2019-68278(P2019-68278A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2020年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】椎名 岳人

【審査官】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／００８２８８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−３５７２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−００７５７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｒ １１／０２

Ｂ６０Ｒ １３／０４

Ｈ０１Ｑ １／００− １／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電波を送受信するアンテナエレメントを車両のルーフレールの上端よりも高い位置に配置して収容する本体部と、
前記車両に設けられた前記本体部を前記車両の高さ方向に移動させる本体部移動機構と、を有し、
前記本体部移動機構は、前記本体部に与えられる外力であって、前記高さ方向における前記車両に近づく方向の外力に応じて、前記本体部を前記高さ方向における前記車両側に移動させ、前記外力が減少するに連れて、前記本体部を前記高さ方向における前記車両から離れる方向に移動させるアンテナ装置。

【請求項2】

前記本体部移動機構は、前記高さ方向における前記車両に近づく方向の前記外力に応じて前記車両側に移動された前記本体部の上端が前記ルーフレールの上端よりも低くなる位置まで前記本体部を収容可能な収容部を有する請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記本体部移動機構は、前記本体部の下方に設けられ、前記高さ方向における前記車両から離れる方向に前記本体部を付勢する弾性部材を有する請求項１または２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記本体部移動機構は、前記アンテナエレメントが前記ルーフレールの上端よりも高い位置に配置された前記本体部の移動を妨げるロック機構を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記ロック機構は、
前記本体部の後面に設けられた略椀状の窪み部と、
前記窪み部に組み合わされる突起部と、
前記車両に支持され、前記突起部を前記本体部に向かう方向に付勢する第２弾性部材と、
を有する請求項４に記載のアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ装置、特に、ルーフレールを備えた車両に搭載されるアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、車両のルーフに取り付けられるアンテナ装置が開示されている。特許文献１のアンテナ装置は、車両から突出している高さが低く（例えば、約７０ｍｍ以下）、先端に行くほど低くなるとともに側面も内側に絞った流線形のアンテナケースにアンテナ部が収容されている。これにより、このアンテナ装置は、車庫入れ時や洗車時にアンテナ部が破損することを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５２３７６１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ルーフレールを備えた車両のルーフに特許文献１のアンテナ装置を取り付けた場合、アンテナ装置から送受信される電波がルーフレールによって干渉し、アンテナ装置による車両の水平方向の全方位通信が阻害されるという問題がある。

【0005】

そこで、本発明は、ルーフレールによる電波の干渉を抑制し、全方位通信が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のアンテナ装置は、電波を送受信するアンテナエレメントを車両のルーフレールの上端よりも高い位置に配置して収容する本体部と、車両に設けられた本体部を車両の高さ方向に移動させる本体部移動機構と、を有し、本体部移動機構は、本体部に与えられる外力であって、高さ方向における車両に近づく方向の外力に応じて、本体部を高さ方向における車両側に移動させ、外力が減少するに連れて、本体部を高さ方向における車両から離れる方向に移動させる。

【0007】

本体部移動機構は、高さ方向における車両に近づく方向の外力に応じて車両側に移動された本体部の上端がルーフレールの上端よりも低くなる位置まで本体部を収容可能な収容部を有してもよい。

【0008】

本体部移動機構は、本体部の下方に設けられ、高さ方向における車両から離れる方向に本体部を付勢する弾性部材を有してもよい。

【0009】

本体部移動機構は、アンテナエレメントがルーフレールの上端よりも高い位置に配置された本体部の移動を妨げるロック機構を有してもよい。

【0010】

ロック機構は、本体部の後面に設けられた略椀状の窪み部と、窪み部に組み合わされる突起部と、車両に支持され、突起部を本体部に向かう方向に付勢する第２弾性部材と、を有してもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ルーフレールによる電波の干渉を抑制し、全方位通信が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態によるアンテナ装置が設けられた車両の構成を示す平面概略図である。

【図2】本実施形態によるアンテナ装置が設けられた車両の構成を示す部分側面図である。

【図3】ルーフレールが使用される場合の車両の構成を示す平面概略図である。

【図4】ルーフレールが使用される場合の車両の構成を示す部分側面図である。

【図5】アンテナ装置の構成を示す断面図である。

【図6】アンテナ装置の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0014】

図１および図２は、本実施形態によるアンテナ装置１が設けられた車両２の構成を示す平面概略図および部分側面図である。図２は、車両２のルーフ３付近を示している。以下、車両２を基準として、進行方向を前方向とし、後進方向を後方向とし、進行方向に対して左の方向を左方向とし、進行方向に対して右の方向を右方向とする。

【0015】

車両２のルーフ３には、２本のルーフレール１０Ｌ、１０Ｒが設けられている。ルーフレール１０Ｌ、１０Ｒは、車幅方向に離隔して車両２の前後方向に延在している。ルーフレール１０Ｌは、ルーフ３上において、左側端付近に配置されており、ルーフレール１０Ｒは、ルーフ３上において、右側端付近に配置されている。ルーフレール１０Ｌ、１０Ｒを区別しないときは、ルーフレール１０と表記する。

【0016】

ルーフレール１０は、ルーフレール本体部１１、クロスバー１２、軸部１３およびクロスバー状態スイッチ１４を含んで構成される。ルーフレール本体部１１は、車両の前後方向に延在する略棒状に形成されており、ルーフ３上に固定される。

【0017】

クロスバー１２は、ルーフレール本体部１１よりも短く、ルーフレール１０Ｌとルーフレール１０Ｒとの間よりも長い略棒状に形成されており、ルーフレール本体部１１上に設けられる。クロスバー１２の一端は、軸部１３によってルーフレール本体部１１に軸支されている。クロスバー１２は、軸部１３を支点として、ルーフ３と平行な面に沿って回転可能となっている。

【0018】

クロスバー１２の他端は、ルーフレール本体部１１に対して、着脱可能となっている。クロスバー１２の他端には、クロスバー状態スイッチ１４が設けられている。クロスバー状態スイッチ１４は、押し込み操作されると、ルーフレール本体部１１に支持されているクロスバー１２の他端をルーフレール本体部１１から離脱させる。例えば、クロスバー１２を挟持する爪部がルーフレール本体部１１に設けられており、クロスバー状態スイッチ１４は、押し込み操作されると爪部を開いてルーフレール本体部１１からクロスバー１２の他端を離脱させる。

【0019】

左側のルーフレール１０Ｌでは、軸部１３が後方側の端部に設けられており、クロスバー状態スイッチ１４が前方側の端部に設けられている。右側のルーフレール１０Ｒでは、軸部１３が前方側の端部に設けられており、クロスバー状態スイッチ１４が後方側の端部に設けられている。

【0020】

図１では、ルーフレール１０Ｌのクロスバー１２が、ルーフレール１０Ｌのルーフレール本体部１１に支持されている。また、ルーフレール１０Ｒのクロスバー１２がルーフレール１０Ｒのルーフレール本体部１１に支持されている。すなわち、図１では、クロスバー１２とルーフレール本体部１１とが平行となっており、クロスバー１２がルーフレール本体部１１に対して閉じが状態となっている。ルーフレール１０が使用されない（すなわち、ルーフレール１０に荷物を積載しない）場合には、図１のように、クロスバー１２とルーフレール本体部１１とが平行な状態となる。

【0021】

図３および図４は、ルーフレール１０が使用される（すなわち、ルーフレール１０に荷物が積載される）場合の車両２の構成を示す平面概略図および部分側面図である。図４は、車両２のルーフ３付近を示している。図３では、クロスバー１２とルーフレール本体部１１とが垂直に交差しており、クロスバー１２がルーフレール本体部１１に対して開いた状態となっている。具体的には、左側のルーフレール１０Ｌのクロスバー１２のクロスバー状態スイッチ１４側の端部（軸部１３とは反対側の端部）が、右側のルーフレール１０Ｒのルーフレール本体部１１に支持されている。また、右側のルーフレール１０Ｒのクロスバー１２のクロスバー状態スイッチ１４側の端部（軸部１３とは反対側の端部）が、左側のルーフレール１０Ｌのルーフレール本体部１１に支持されている。

【0022】

ルーフレール１０の使用を開始する場合には、クロスバー１２を図１に示す姿勢から図３に示す姿勢に変える。具体的には、一方のルーフレール１０においてクロスバー状態スイッチ１４が押し込み操作され、ルーフレール本体部１１から離脱したクロスバー１２が、他方のルーフレール１０に向かう方向に回転操作される。回転操作されたクロスバー１２のクロスバー状態スイッチ１４側の端部が、当該他方のルーフレール１０の爪部に挟持される。これにより、クロスバー１２は、両方のルーフレール１０によって保持される。ルーフレール１０の使用を終了する場合には、使用を開始する場合の逆の操作を行えばよい。

【0023】

アンテナ装置１は、ルーフ３上において、ルーフレール１０Ｌとルーフレール１０Ｒとの間であり、車両２の後方中央付近に配置されている。

【0024】

図５および図６は、アンテナ装置１の構成を示す断面図である。図５は、ルーフレール１０に荷物が積載されない場合が示されている。図６は、ルーフレール１０に荷物が積載される場合が示されている。アンテナ装置１は、本体部２０、本体部移動機構３０を含んで構成される。

【0025】

本体部２０は、内部に空間が形成されたケースである。本体部２０は、上部２１と下部２２とに区分される。本体部２０の上部２１は、前後方向の長さに対して幅が短くなっており、上方の先端および前方の先端に行くほど幅が漸減している。上部２１は、前方の先端に行くほど高さ寸法が漸減している。すなわち、上部２１は、流線形のシャークフィンのような形状となっている。本体部２０の下部２２は、上部２１における下方の縁から鉛直下方に連続して形成される。本体部２０は、高さ寸法がルーフレール１０の高さ寸法よりも大きくなっている。

【0026】

本体部２０内には、アンテナエレメント２３および台座２４が収容されている。台座２４は、ブロック状に形成されており、本体部２０の底部２５上に配置されている。台座２４の上には、アンテナエレメント２３が配置されている。アンテナエレメント２３は、本体部２０内において、本体部２０の上端２６付近に配置されている。アンテナエレメント２３は、制御部（図示略）に電気的に接続されており、電波の送受信を行う。

【0027】

制御部は、車両２に搭載される車車間通信ユニットであり、ＣＰＵ、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成される。制御部は、アンテナエレメント２３が受信した電波による信号を受け取るとともに、信号をアンテナエレメント２３に出力して電波を送信させる。このようにして、制御部は、周囲の車両（例えば、先行車両など）と通信を行う。

【0028】

本体部移動機構３０は、本体部２０を車両２の高さ方向に移動させる。本体部移動機構３０は、収容部４０、弾性部材５０およびロック機構６０を含んで構成される。

【0029】

収容部４０は、ルーフ３における後方中央において、ルーフ３の一部を鉛直下方に窪ませて形成される。収容部４０は、側面４１および底面４２によって囲まれた収容空間４３を形成する。収容空間４３は、ルーフ３の上面に開口する。収容部４０は、収容空間４３に本体部２０を収容することが可能となっている。例えば、収容部４０の深さ寸法は、本体部２０の下部２２の高さ寸法よりも大きくなっている。本体部２０は、収容部４０の側面４１に沿って、車両２の高さ方向に摺動可能となっている。

【0030】

弾性部材５０は、例えば、スプリングである。弾性部材５０は、本体部２０の下方に設けられている。具体的には、弾性部材５０は、収容空間４３に収容されており、一端が収容部４０の底面４２に固定されており、他端が本体部２０の底部２５に固定されている。弾性部材５０は、底部２５における前方および後方の２箇所に設けられている。弾性部材５０は、車両２の高さ方向における車両２から離れる方向（すなわち、鉛直上方向。以下、単に上方向という）に本体部２０を付勢する。換言すると、弾性部材５０は、本体部２０を収容部４０から押し出す方向に付勢する。

【0031】

ロック機構６０は、窪み部６１、支持体６２、突起部６３および弾性部材６４を含んで構成される。窪み部６１は、本体部２０の後面２７に設けられている。窪み部６１は、後面２７において、底部２５寄りに設けられている。窪み部６１は、後面２７の一部を前方に窪ませて形成される。窪み部６１は、略椀状に形成されている。窪み部６１よりも上方の後面２７は、車両２の高さ方向に沿って概ね平坦となっている。

【0032】

支持体６２は、ルーフ３上に固定されるブロックである。支持体６２は、ルーフ３上において本体部２０よりも後方に配置されており、本体部２０の後面２７に近接している。支持体６２には、本体部２０の後面２７に対向する面に開口する窪み部６５が形成されている。窪み部６５は、支持体６２内に空間を形成する。

【0033】

窪み部６５によって形成される空間には、突起部６３および弾性部材６４が収容される。突起部６３は、短い略棒状に形成されている。突起部６３における本体部２０の後面２７に対向する先端６６は、本体部２０に向かって滑らかに突出する突曲面状に形成されている。突起部６３の先端６６は、窪み部６１に組み合わされる。突起部６３は、窪み部６５内において車両２の前後方向に摺動可能となっている。

【0034】

弾性部材６４は、例えば、スプリングである。弾性部材６４は、一端が支持体６２の窪み部６５の底面に固定されており、他端が突起部６３における先端６６とは反対側の端部に固定されている。弾性部材６４は、突起部６３を本体部２０に向かう方向に付勢する。突起部６３の先端６６は、弾性部材６４の付勢力によって、本体部２０に押し付けられる。

【0035】

ここで、ルーフレール１０に荷物が積載される場合、荷物の大きさや積載の仕方などによっては、荷物が本体部２０上に積まれることがある。荷物が本体部２０上に積まれると、本体部２０には、車両２の高さ方向における車両２に近づく方向（すなわち、鉛直下方向。以下、単に下方向という）の外力Ｆが与えられることとなる。この外力Ｆは、荷物の重さに応じた大きさとなる。

【0036】

下方向の外力Ｆが本体部２０に与えられていない場合、図５に示すように、突起部６３の先端６６は、窪み部６１に収容された状態で本体部２０に押し付けられる。本体部２０は、弾性部材５０、６４の付勢力に抗する外力Ｆが与えられない限り、ロック機構６０によって移動が妨げられる。

【0037】

ロック機構６０によって本体部２０の移動が妨げられている場合、底部２５が収容部４０の開口面付近に位置し、本体部２０は、収容部４０から大きく突出する。このとき、アンテナエレメント２３は、ルーフレール１０の上端１５よりも高い位置に配置される。

【0038】

ここで、図２に示すように、アンテナエレメント２３と、ルーフレール１０における車両２の前方側の上端１５とを結ぶ仮想線Ｌを想定する。本体部２０は、アンテナエレメント２３を通るルーフ３に平行な面（水平面）Ｓに対する仮想線Ｌの角度ＡＥが６度以上となる位置に配置される。すなわち、アンテナエレメント２３は、前方に仰角でマイナス６度の方向に電波を放射したときに、放射した電波がルーフレール１０に当たらないような高さに配置される。この角度は、先行車両との車車間通信を行う際の路面の勾配等を考慮して決定されている。例えば、ルーフレール１０の長さが約１６００ｍｍでルーフレール１０の高さが約７０ｍｍの場合、ルーフ３からアンテナエレメント２３までの高さＨＨは、約１８０ｍｍとなる。

【0039】

荷物の積載により、下方向の外力Ｆが本体部２０に与えられ、この外力Ｆが弾性部材５０、６４の付勢力に打ち勝ったとする。このとき、図６に示すように、ロック機構６０は、本体部２０の移動を妨げることを解除する。そして、本体部移動機構３０は、外力Ｆに応じて、本体部２０を下方向に移動させる。

【0040】

具体的には、ロック機構６０の突起部６３の先端６６は、外力Ｆに応じて窪み部６１の曲面に沿って移動していく。ロック機構６０の弾性部材６４は、突起部６３の先端６６の移動に合わせて、収縮していく。すなわち、突起部６３の先端６６は、本体部２０に対して相対的に上方および後方にずれる。これにより、突起部６３の先端６６は、窪み部６１内から出て、窪み部６１よりも上方の後面２７に押し当てられることになる。先端６６が窪み部６１内から出ると、本体部２０は、下方向に摺動可能となる。

【0041】

また、本体部移動機構３０の弾性部材５０は、外力Ｆに応じて収縮していき、その結果、本体部２０が収容空間４３に引き込まれる方向に摺動する。図４に示すように、本体部移動機構３０の弾性部材５０は、外力Ｆに応じて車両２側に移動された本体部２０の上端２６が、ルーフレール１０の上端１５よりも低くなる位置まで、本体部２０を収容空間４３に引き込むことができる。

【0042】

積載された荷物をルーフレール１０から下ろすと、本体部２０上から荷物が取り除かれる。荷物が本体部２０上から取り除かれる際、本体部２０に与えられていた外力Ｆが減少していくこととなる。

【0043】

外力Ｆが減少するに連れて、本体部移動機構３０は、本体部２０を上方向に移動させる。具体的には、外力Ｆが減少して弾性部材５０の付勢力が外力Ｆに打ち勝つようになると、弾性部材５０は、伸長し、その結果、本体部２０が収容空間４３から押し出される方向に摺動する。また、外力Ｆが減少するに連れて、ロック機構６０の突起部６３の先端６６は、本体部２０に対して相対的に下方に移動し、窪み部６１に近づく。

【0044】

外力Ｆがなくなる直前になると、本体部２０の底部２５が収容部４０の開口面付近に配置され、突起部６３の先端６６が窪み部６１内に収容される。そして、突起部６３は、先端６６を窪み部６１に収容した状態で、弾性部材６４の付勢力によって本体部２０に押し付けられる。

【0045】

本体部２０上から荷物が完全に取り除かれると、外力Ｆが本体部２０に与えられないようになる。外力Ｆが与えられないようになると、本体部２０は、アンテナエレメント２３がルーフレール１０の上端１５よりも高い位置に配置された状態に保持される。

【0046】

以上のように、本実施形態によるアンテナ装置１は、ルーフレール１０が使用されない場合、アンテナエレメント２３がルーフレール１０の上端１５よりも高い位置に配置される。したがって、本実施形態によるアンテナ装置１は、ルーフレール１０による電波の干渉を抑制し、車両２の水平方向の全方位通信が可能となる。

【0047】

例えば、アンテナエレメント２３がルーフレール１０の上端１５よりも低い位置にある場合、アンテナエレメント２３から放射された電波がルーフレール１０に当たり易くなる。ルーフレール１０に当たった電波は、ルーフレール１０によって屈折および反射される。屈折および反射された電波は、アンテナエレメント２３から直進する電波と干渉する。屈折および反射された電波の位相が直進する電波の位相から約半波長ずれると、屈折および反射された電波と直進する電波とが互いに打ち消し合うように作用する。これにより、車両２の水平方向のうちの電波が打ち消し合うように作用した方向において、アンテナエレメント２３から放射された電波の利得が低下する。その結果、電波の利得が低下する方向の車両に電波が届かないおそれがある。

【0048】

これに対し、本実施形態によるアンテナ装置１は、アンテナエレメント２３がルーフレール１０の上端１５よりも高い位置に配置されるため、アンテナエレメント２３から放射された電波はルーフレール１０に当たり難くなる。ルーフレール１０によって屈折および反射される電波が少なくなるため、アンテナ装置１は、アンテナエレメント２３から放射された電波の利得の低下が抑制される。その結果、アンテナ装置１は、車両２の水平方向の全方位の車両に電波を届けることができる。

【0049】

また、アンテナ装置１の本体部２０は、角度ＡＥが、路面の勾配等を考慮して決定された６度以上となる位置に配置される。このため、アンテナ装置１を備える車両２は、先行車両などとの間で、車車間通信をより確実に行うことができる。

【0050】

また、ルーフレール１０が使用されてルーフレール１０に荷物が積載されると、アンテナ装置１の本体部２０は、その荷物の重力による外力Ｆによって下方向に移動して収容部４０に収容される。このため、アンテナ装置１は、ルーフレール１０に荷物が積載されることを阻害しない。

【0051】

また、アンテナ装置１には、アンテナエレメント２３がルーフレール１０の上端１５よりも高い位置に配置された本体部２０の移動を妨げるロック機構６０が設けられている。このため、アンテナ装置１は、荷物が本体部２０上に積まれていない状態において、本体部２０が過度に移動することを防止することができる。その結果、アンテナ装置１は、通信に不具合が生じることを防止したり、外観が損なわれることを防止することができる。

【0052】

なお、本体部移動機構３０の具体的な構成は、弾性部材６４を含む構成に限らない。また、ロック機構６０は、窪み部６１、突起部６３、弾性部材６４を含む構成に限らない。

【0053】

なお、弾性部材５０、６４は、スプリングに限らず、例えば、ゴムによって構成された部材であってもよい。また、弾性部材５０の数および位置は、前後２箇所に設けられる態様に限らない。また、ロック機構６０は、複数箇所に設けられていてもよい。

【0054】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明は、アンテナ装置、特に、ルーフレールを備えた車両に搭載されるアンテナ装置に利用できる。

【符号の説明】

【0056】

１ アンテナ装置
２ 車両
２０ 本体部
２３ アンテナエレメント
３０ 本体部移動機構
Ｆ 外力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】