DE102020120040B4

DE102020120040B4 - Foil antenna

Info

Publication number: DE102020120040B4
Application number: DE102020120040.4A
Authority: DE
Inventors: Marco Leicht; Markus Regel; Daniel Dogaru
Original assignee: Wilhelm Sihn jr GmbH and Co KG
Current assignee: Wilhelm Sihn jr GmbH and Co KG
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2024-08-14
Anticipated expiration: 2040-07-30
Also published as: DE102020120040A1

Abstract

Folienantenne für Kraftfahrzeuge, miteiner Folie (1), die Leiterbahnen (2) trägt, die einen oder mehrere Strahler bilden, undeinem elektrischen Steckverbinder (3), der ein Steckverbindergehäuse aufweist, das einen Innenraum umschließt, in dem Kontaktelemente (6, 7) des Steckverbinders elektrisch an die Leiterbahnen (2) angeschlossen sind,wobei der Steckverbinder ein Gehäuseoberteil (31) und ein Gehäuseunterteil (32) aufweist, unddas Gehäuseoberteil (31) und das Gehäuseunterteil (32) durch wenigstens eine Öffnung der Folie (1) hindurch miteinander verbunden sind,dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuseoberteil (31) und der Folie (1) sowie zwischen der Folie (1) und dem Gehäuseunterteil (32) jeweils ein ringförmiges Dichtelement (4, 5) zum Abdichten des Innenraums des Steckverbinders angeordnet ist.Foil antenna for motor vehicles, with a foil (1) which carries conductor tracks (2) which form one or more radiators, and an electrical plug connector (3) which has a plug connector housing which encloses an interior in which contact elements (6, 7) of the plug connector are electrically connected to the conductor tracks (2), the plug connector having an upper housing part (31) and a lower housing part (32), and the upper housing part (31) and the lower housing part (32) are connected to one another through at least one opening in the foil (1), characterized in that an annular sealing element (4, 5) for sealing the interior of the plug connector is arranged between the upper housing part (31) and the foil (1) and between the foil (1) and the lower housing part (32).

Description

Die Erfindung geht aus von einer Folienantenne für Kraftfahrzeuge mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen, wie sie beispielsweise aus EP 1 901 392 A1 , JP 2008- 306 238 A sowie EP 0 903 805 A2 bekannt ist.The invention relates to a film antenna for motor vehicles with the features mentioned in the preamble of claim 1, as known for example from EP 1 901 392 A1 , JP 2008- 306 238 A as well as EP 0 903 805 A2 is known.

Folienantennen sind flexibel und können deshalb auf unterschiedlichen Oberflächen an Kraftfahrzeugen montiert werden, beispielsweise Stoßfängern, Spoilerabdeckungen oder Glasplatten.Foil antennas are flexible and can therefore be mounted on different surfaces on motor vehicles, such as bumpers, spoiler covers or glass panels.

Folienantennen haben Strahler, die als Leiterbahnen auf einer dielektrischen Folie, beispielsweise einer Kunststofffolie, ausgebildet sind, und in der Regel einen Steckverbinder, um diese Strahler an ein Sende- und/oder Empfangsgerät anzuschließen. Bei Folienantennen für Kraftfahrzeugen unterliegen die elektrischen Verbindungen zwischen Kontakten des Steckverbinders und den Leiterbahnen der Folienantenne erheblichen Belastungen, etwa durch Vibrationen, und müssen zudem vor Witterungseinflüssen geschützt werden.Film antennas have radiators that are designed as conductor tracks on a dielectric film, for example a plastic film, and usually a connector to connect these radiators to a transmitting and/or receiving device. In film antennas for motor vehicles, the electrical connections between the contacts of the connector and the conductor tracks of the film antenna are subject to considerable stress, for example due to vibrations, and must also be protected from the effects of the weather.

Eine gängige Möglichkeit, eine Kontaktierung zwischen Steckverbinder und Leiterbahnen einer Folienantenne zu gewährleisten, besteht darin, die elektrischen Teile des Steckverbinders mittels einer Leiterplatte an der Folie zu befestigen und dann das Gehäuse des Steckverbinders um die elektrischen Teile des Steckverbinders, die Leiterplatte und einen Abschnitt der Folie herum zu spritzen. Diese Umspritzung gewährleistet einen zuverlässigen Schutz der elektrischen Verbindung zwischen Steckverbinders und Leiterbahnen und ist mechanisch belastbar.A common way to ensure contact between the connector and the conductor tracks of a foil antenna is to attach the electrical parts of the connector to the foil using a circuit board and then to overmold the housing of the connector around the electrical parts of the connector, the circuit board and a section of the foil. This overmold ensures reliable protection of the electrical connection between the connector and the conductor tracks and is mechanically resilient.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einer Folienantenne für Kraftfahrzeuge kostengünstig eine zuverlässige galvanische Verbindung zwischen Kontaktelementen des Steckverbinders und Leiterbahnen auf der Kunststofffolie erzielt werden kann.The object of the present invention is to show a way of achieving a reliable galvanic connection between contact elements of the connector and conductor tracks on the plastic film in a film antenna for motor vehicles in a cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird durch eine Folienantenne mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a film antenna with the features specified in claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of subclaims.

Bei einer erfindungsgemäßen Folienantenne hat der Steckverbinder ein Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil, zwischen denen eine Folie, beispielsweise eine Kunststofffolie, angeordnet ist. Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil sind durch Öffnungen der Folie hindurch miteinander verbunden Gehäuseunterteil, bevorzugt miteinander verrastet. Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil können aber auch mit einander verklebt, verschweißt, vernietet oder auf andere Weise aneinander befestigt sein.In a film antenna according to the invention, the connector has an upper housing part and a lower housing part, between which a film, for example a plastic film, is arranged. The upper housing part and the lower housing part are connected to one another through openings in the film (the lower housing part), preferably locked together. The upper housing part and the lower housing part can also be glued, welded, riveted or attached to one another in some other way.

Zwischen dem Gehäuseoberteil und der Kunststofffolie sowie zwischen der Kunststofffolie und dem Gehäuseunterteil ist jeweils ein ringförmiges Dichtelement angeordnet, sodass ein von dem Steckverbindergehäuse umschlossener Innenraum abgedichtet ist. Die elektrische Kontaktierung zwischen den Leiterbahnen und den elektrischen Kontakten des Steckverbinders ist deshalb vor Feuchtigkeit und anderen Witterungseinflüssen geschützt. Eine Verrastung von Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil ist mit geringem Fertigungsaufwand möglich, indem das Gehäuseunterteil und/oder das Gehäuseoberteil wenigstens einen Vorsprung aufweist, der durch eine Öffnung der Kunststofffolie hindurchragt.An annular sealing element is arranged between the upper housing part and the plastic film and between the plastic film and the lower housing part, so that an interior space enclosed by the connector housing is sealed. The electrical contact between the conductor tracks and the electrical contacts of the connector is therefore protected from moisture and other weather influences. The upper and lower housing parts can be locked together with little manufacturing effort by ensuring that the lower housing part and/or the upper housing part has at least one projection that protrudes through an opening in the plastic film.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Vorsprünge eines der Gehäuseteile durch Öffnungen der Kunststofffolie hindurchgreifen und mit dem anderen Gehäuseteil verrasten. An sich können auch Vorsprünge des Gehäuseoberteils durch Öffnungen der Kunststofffolie hindurchgreifen und mit dem Gehäuseunterteil verrasten, jedoch führt dies zu einer erhöhten Stärke des Gehäuseunterteils an der Unterseite der Kunststofffolie. Im Allgemeinen ist es deshalb günstiger, wenn nur Vorsprünge des Gehäuseunterteils durch Öffnungen der Kunststofffolie hindurchragen und mit dem Gehäuseoberteil verrastet sind.An advantageous development of the invention provides that several projections of one of the housing parts reach through openings in the plastic film and lock with the other housing part. In principle, projections of the upper housing part can also reach through openings in the plastic film and lock with the lower housing part, but this leads to an increased thickness of the lower housing part on the underside of the plastic film. In general, it is therefore more advantageous if only projections of the lower housing part protrude through openings in the plastic film and lock with the upper housing part.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuseunterteil mehrere Rastelemente aufweist, die außerhalb von dem abgedichteten Innenraum durch die Kunststofffolie hindurchragen und mit dem Gehäuseoberteil verrastet sind. Alternativ oder zusätzlich kann das Unterteil einen Vorsprung aufweisen, der in dem abgedichteten Innenraum durch eine Öffnung der Kunststofffolie hindurchtritt und mit dem Gehäuseoberteil verrastet ist.A further advantageous development of the invention provides that the housing lower part has several locking elements that protrude outside the sealed interior through the plastic film and are locked to the housing upper part. Alternatively or additionally, the lower part can have a projection that passes through an opening in the plastic film in the sealed interior and is locked to the housing upper part.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem abgedichteten Innenraum eine Halterung der elektrischen Kontaktelemente, beispielsweise ein Kontaktstift und ein ihn umgebender Außenleiter, mit dem Gehäuseoberteil verrastet ist. Vorteilhaft kann so für eine galvanische Verbindung zwischen den elektrischen Kontaktelementen des Steckverbinders und den Leiterbahnen, etwa eine Lötverbindung, eine Zugentlastung geschaffen werden.A further advantageous development of the invention provides that a holder for the electrical contact elements, for example a contact pin and an outer conductor surrounding it, is locked to the upper part of the housing in the sealed interior. This advantageously allows strain relief to be created for a galvanic connection between the electrical contact elements of the connector and the conductor tracks, for example a soldered connection.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dichtelemente aus Schaumstoff sind. Auf diese Weise können Fertigungstoleranzen mit geringem Aufwand ausgeglichen werden. Bevorzugt sind die Dichtelemente mit der Kunststofffolie verklebt, da dies die Montage vereinfacht. Alternativ oder zusätzlich können die Dichtelemente auch mit dem jeweils an ihnen anliegenden Gehäuseteil, also dem Gehäuseoberteil bzw. dem Gehäuseunterteil verklebt sein. Auf diese Weise lässt sich die Fertigung weiter vereinfachen und die Abdichtung verbessern.A further advantageous development of the invention provides that the sealing elements are made of foam. In this way, manufacturing tolerances can be compensated with little effort. The sealing elements are preferably made of the plastic film, as this simplifies assembly. Alternatively or additionally, the sealing elements can also be glued to the housing part adjacent to them, i.e. the upper housing part or the lower housing part. In this way, production can be further simplified and sealing improved.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem abgedichteten Innenraum ein oder mehrere Schaltungselemente auf die Kunststofffolie aufgelötet sind, beispielsweise ein elektrischer Widerstand. Kosten für eine Leiterplatte in dem abgedichteten Innenraum können somit eingespart werden und Elemente einer Antennenschaltung direkt auf die Kunststofffolie aufgelötet werden.A further advantageous development of the invention provides that one or more circuit elements are soldered onto the plastic film in the sealed interior, for example an electrical resistor. Costs for a circuit board in the sealed interior can thus be saved and elements of an antenna circuit can be soldered directly onto the plastic film.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Kontaktelemente des Steckverbinders, beispielsweise ein Kontaktstift und ein ihn umgebender Außenleiter durch eine Lötverbindung elektrisch an die Leiterbahnen der Kunststofffolie angeschlossen sind.A further advantageous development of the invention provides that contact elements of the connector, for example a contact pin and an outer conductor surrounding it, are electrically connected to the conductor tracks of the plastic film by a solder connection.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Folienantenne mit Blick von oben;
2 eine Ansicht der in 1 gezeigten Folienantenne mit Blick von unten;
3 eine schematische Schnittansicht der Folienantenne;
4 eine Detailansicht des Steckverbindergehäuses der Folienantenne; und
5 Schnittansicht zu 4.

Further details and advantages of the invention are explained using an embodiment with reference to the accompanying drawings. They show:

1 an embodiment of a film antenna according to the invention, viewed from above;
2 a view of the 1 shown foil antenna viewed from below;
3 a schematic sectional view of the foil antenna;
4 a detailed view of the connector housing of the foil antenna; and
5 Section view of 4 .

Die in den Figuren dargestellte Folienantenne weist eine Kunststofffolie 1 auf, die Leiterbahnen 2 trägt, die einen oder mehrere Strahler bilden. Die Leiterbahnen 2 können beispielsweise aus Kupfer sein und mit einer Deckschicht vor Umwelteinflüssen geschützt sein. Die Stärke der Kunststofffolie 1 einschließlich der Leiterbahnen und eventueller Deckschichten beträgt weniger als 1 mm, beispielsweise 0,1 mm bis 0,2 mm, so dass die Folienantenne auch auf gekrümmten Oberflächen montiert werden kann, beispielweise an der Innenseite von Stoßfängern.The film antenna shown in the figures has a plastic film 1 that carries conductor tracks 2 that form one or more radiators. The conductor tracks 2 can be made of copper, for example, and protected from environmental influences by a covering layer. The thickness of the plastic film 1 including the conductor tracks and any covering layers is less than 1 mm, for example 0.1 mm to 0.2 mm, so that the film antenna can also be mounted on curved surfaces, for example on the inside of bumpers.

Zum Anschließen an ein Sende- und/oder Empfangsgerät weist die Folienantenne einen elektrischen Steckverbinder 3 auf, beispielsweise einen FAKRA-Steckverbinder. Der elektrische Steckverbinder 3 hat ein zweiteiliges Gehäuse mit einem Gehäuseoberteil 31 aus Kunststoff und einem Gehäuseunterteil 32 aus Kunststoff. Das Gehäuseunterteil 32 weist Vorsprünge 321 auf, die durch Öffnungen der Kunststofffolie 1 hindurchragen und mit dem Gehäuseoberteil 31 verrastet sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die in 2 dargestellten Vorsprünge 321 als Laschen ausgebildet, die mit passenden Rasthaken an dem Gehäuseoberteil 31 verrasten.For connection to a transmitting and/or receiving device, the film antenna has an electrical connector 3, for example a FAKRA connector. The electrical connector 3 has a two-part housing with an upper housing part 31 made of plastic and a lower housing part 32 made of plastic. The lower housing part 32 has projections 321 that protrude through openings in the plastic film 1 and are locked to the upper housing part 31. In the embodiment shown, the projections shown in 2 The projections 321 shown are designed as tabs which engage with matching locking hooks on the upper housing part 31.

Zwischen dem Gehäuseoberteil 31 und der Kunststofffolie 1 ist ein ringförmiges Dichtelement 4 angeordnet. Ebenso ist zwischen dem Gehäuseunterteil 32 und der Kunststofffolie 1 ein ringförmiges Dichtelement 5 angeordnet. Mit diesen Dichtelementen 4, 5 wird ein Innenraum des Steckverbinders 3 abgedichtet, in dem Kontaktelemente des Steckverbinders 3, beispielsweise ein Kontaktstift 6 und ein ihn umgebender Außenleiter 7, elektrisch an die Leiterbahnen 2 angeschlossen sind. Eine galvanische Verbindung zwischen den Leiterbahnen und den Kontaktelementen des Steckverbinders kann beispielsweise durch eine Lötverbindung erreicht werden, etwa durch Reflow Lötung. Zusätzlich können in dem Innenraum elektrische Schaltungselemente angeordnet sein, beispielsweise ein elektrischer Widerstand 8, die auf die Kunststofffolie 1 aufgelötet sind, insbesondere als SMD-Elemente aufgelötet sind.An annular sealing element 4 is arranged between the housing upper part 31 and the plastic film 1. An annular sealing element 5 is also arranged between the housing lower part 32 and the plastic film 1. These sealing elements 4, 5 are used to seal an interior of the connector 3, in which contact elements of the connector 3, for example a contact pin 6 and an outer conductor 7 surrounding it, are electrically connected to the conductor tracks 2. A galvanic connection between the conductor tracks and the contact elements of the connector can be achieved, for example, by a soldered connection, for example by reflow soldering. In addition, electrical circuit elements can be arranged in the interior, for example an electrical resistor 8, which are soldered onto the plastic film 1, in particular soldered as SMD elements.

Die Dichtelemente 4, 5 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Schaumstoff, beispielsweise einem EPDM/PE-Schaum oder einem Acrylatschaum. Beim Zusammenbau der Komponenten werden die Dichtelemente 4, 5 verdrückt, die so sowohl die Dichtheit des Innenraums gewährleisten als auch Toleranzen im Gesamtsystem ausgleichen. Die Dichtelemente 4, 5 sind mit der Kunststofffolie 1 verklebt. Zusätzlich ist das Dichtelement 5 mit dem Gehäuseunterteil 32 und das Dichtelement 4 mit dem Gehäuseoberteil 31 verklebt.In the embodiment shown, the sealing elements 4, 5 are made of foam, for example an EPDM/PE foam or an acrylate foam. When the components are assembled, the sealing elements 4, 5 are compressed, which both ensures the tightness of the interior and compensates for tolerances in the overall system. The sealing elements 4, 5 are glued to the plastic film 1. In addition, the sealing element 5 is glued to the lower housing part 32 and the sealing element 4 is glued to the upper housing part 31.

Die Kontaktelement 6, 7 des Steckverbinders werden von einer Halterung 9 gehalten, die mit dem Gehäuseoberteil 31 verrastet ist und so für eine Zugentlastung der galvanischen Verbindung zwischen den Kontaktelementen 6, 7 und den Leiterbahnen 2 sorgt. Die Halterung hat zu diesem Zweck beispielsweise einen umlaufenden Rasthaken 91, der mit dem Gehäuseoberteil verrastet ist.The contact elements 6, 7 of the connector are held by a holder 9, which is locked to the upper housing part 31 and thus ensures strain relief of the galvanic connection between the contact elements 6, 7 and the conductor tracks 2. For this purpose, the holder has, for example, a circumferential locking hook 91, which is locked to the upper housing part.

Das Gehäuseoberteil 31 trägt an seiner Außenseite eine Kodiernase 311, um eine korrekte Verbindung mit einem passenden Gegensteckverbinder zu gewährleisten.The upper housing part 31 has a coding lug 311 on its outside to ensure a correct connection with a suitable mating connector.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: KunststofffoliePlastic film
22: LeiterbahnConductor track
33: SteckverbinderConnectors
3131: GehäuseoberteilHousing top
311311: KodiernaseCoding nose
3232: GehäuseunterteilHousing base
321321: Vorsprungprojection
44: DichtelementSealing element
55: DichtelementSealing element
66: KontaktstiftContact pin
77: AußenleiterOuter conductor
88: WiderstandResistance
99: HalterungBracket
9191: RasthakenLatching hook

Claims

Film antenna for motor vehicles, with a film (1) that carries conductor tracks (2) that form one or more radiators, and an electrical plug connector (3) that has a plug connector housing that encloses an interior in which contact elements (6, 7) of the plug connector are electrically connected to the conductor tracks (2), wherein the plug connector has an upper housing part (31) and a lower housing part (32), and the upper housing part (31) and the lower housing part (32) are connected to one another through at least one opening in the film (1), characterized in that an annular sealing element (4, 5) for sealing the interior of the plug connector is arranged between the upper housing part (31) and the film (1) and between the film (1) and the lower housing part (32).

Foil antenna according to Claim 1 , characterized in that the sealing elements (4, 5) are made of foam.

Film antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing elements (4, 5) are glued to the film (1).

Film antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element (4, 5) between the film (1) and the housing lower part (32) is glued to the housing lower part (32).

Film antenna according to one of the preceding claims, characterized in that one or more circuit elements (8) are soldered onto the film (1) in the sealed interior space.

Film antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor tracks (2) in the interior are soldered to electrical contact elements (6, 7) of the connector.

Film antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the contact elements (6, 7) are held by a holder which is locked to the upper housing part (31).

Film antenna for motor vehicles according to one of the preceding claims, characterized in that the upper housing part (31) and the lower housing part (32) are locked together through at least one opening in the film (1).

Foil antenna for motor vehicles according to Claim 8 , characterized in that the housing lower part (32) has a plurality of projections (321) which protrude through openings in the film (1) and are locked to the housing upper part (31).

Film antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the projection or projections (321) of the housing lower part (32), which are locked to the housing upper part (31), are arranged outside of the sealed interior.

Film antenna for motor vehicles according to one of the preceding claims, characterized in that the housing upper part (31) has a coding nose (8) on its outer side.