CN104648296A - 用于机动车的由雷达传感器和覆盖件构成的组合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由雷达传感器(10)和覆盖件(12)构成的组合装置，所述组合装置能够如此装配在机动车上，使得所述覆盖件由所述雷达传感器的微波(14)辐射穿透，其中所述覆盖件具有至少一个层(c)，其反射所述微波的一部分，其特征在于，所述覆盖件(12)具有附加层(e)，所述附加层根据厚度和介电常数设计成减弱所述反射。

Description

用于机动车的由雷达传感器和覆盖件构成的组合装置
技术领域
本发明涉及一种由雷达传感器和覆盖件构成的组合装置，其如此装配在机动车上，使得覆盖件由雷达传感器的微波辐射穿透，其中覆盖件具有至少一个层，其反射微波的一部分。
背景技术
在机动车中越来越多地使用雷达传感器，其用于检测交通环境，以便提供用于不同车辆辅助功能的数据，例如用于距离调节或用于车道转换辅助。
通常期望的是，雷达传感器不可见地安装在覆盖件——例如机动车的保险杠后面。然而，在此必须忍受辐射穿透保险杠的微波的一部分在所述保险杠上反射，从而使雷达传感器的功率减小并且因此使作用距离减小。更严重的是，在保险杠上反射并且再次由雷达传感器接收的波对于分析处理真正的雷达信号而言形成干扰信号。由此尤其对于角度分辨的雷达传感器使定位的雷达目标的角度位置的测量困难。
对于匀质地由单一材料构成的塑料保险杠可能的是，如此设计形成保险杠的塑料壁的厚度，使得通过谐振效应和干涉效应在很大程度上消除反射波。然而，对于具有多层结构的覆盖件，例如对于涂漆的保险杠，这样的设计是不可行的。
发明内容
因此，本发明的任务在于，实现一种由雷达传感器和覆盖件构成的组合装置，其中微波的反射尤其即使在具有多层结构的覆盖件的情况下也减弱。
所述任务通过以下方式解决：覆盖件具有附加层，其根据厚度和介电常数设计成减弱反射。
因此，本发明允许仅仅在通常由保险杠要求的特性——如形变特性、外观等等方面来设计真正的保险杠本身(没有附加层)，而对于保险杠与雷达传感器组合使用的情形而不必考虑也取决于微波的波长并且因此取决于相应雷达传感器的工作频率的反射特性。为了在与雷达传感器组合使用方面优化保险杠，施加附加层，其功能在于，改变反射特性并且尤其实现在覆盖件的反射层上反射的波与在附加层上反射的波相消地干涉，从而总体上实现反射的减弱。
本发明的有利构型在从属权利要求中说明。
附加层例如可以通过附加地施加在保险杠上的成形件或通过薄膜——例如PVC薄膜构成。尤其有利的是，使用多个薄膜层，其允许根据需要通过薄膜层数量的合适选择来改变附加层的总厚度。
对于用于机动车的覆盖件，最强反射层通常通过覆盖件的外侧上的漆层构成。附加层则优选施加在覆盖件的相对置的一侧上。
对于具有多层结构的覆盖件，由附加层的厚度和介电常数组成的最优组合在理论上取决于覆盖件的所有其余层的厚度和介电常数。然而，实际上往往可以忽略覆盖件的单个层的影响，从而最优选择取决于较少数量的参数。
本发明的主题也是具有以上描述的由雷达传感器和覆盖件构成的组合装置的机动车以及用于制造用于机动车的覆盖件的方法。
附图说明
以下借助附图详细阐释实施例。
附图示出：
图1：雷达传感器结合仅仅在横截面图中示出一个壁区段的覆盖件的示意图；
图2：对于在图1中示出的覆盖件的附加层的不同厚度作为所述覆盖件的漆层的介电常数的函数说明反射系数的图；
图3：对于借助根据图1的雷达传感器结合没有附加层的传统保险杠的角度测量作为定位角的函数说明角度误差的误差图；
图4：雷达传感器结合根据本发明的保险杠的误差图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了雷达传感器10，其以一定距离设置在覆盖件12——即机动车的保险杠后面，使得由雷达传感器10发射的微波14必须辐射穿透保险杠12。雷达传感器10例如涉及77GHz雷达，从而微波14的波长大约在4mm的数量级中。
覆盖件12具有在附图中没有按照比例示出的层结构并且包括具有2.8mm的典型厚度da的由塑料制成的基体a，在所述基体上在背离雷达传感器10的一侧上按顺序施加有具有典型大约10μm的厚度的基层b、具有典型大约20μm的厚度dc的基础漆层c以及具有典型大约30μm的厚度dd的明亮漆层d。
基体a的塑料材料的介电常数(相对介电常数)εra典型地位于2和4之间。基层b典型地具有介电常数εrb 8，并且明亮漆层d典型地具有介电常数εrd 3.5。基础漆层c的介电常数εrc可以具有直到120的值。所述介电常数εrc的大小取决于所期望的光学特性并且尤其对于具有金属效应的漆具有非常高的值。
对于微波14，理论上介电常数和(因此)介质的光学厚度发生变化所在的每一个界面是以下反射面：在所述反射面上到达的辐射的一部分被反射。对于在这里示出的层结构，由于其高的介电常数，尤其基础漆层c充当反射层，即在所述层与基层b和明亮漆层d形成的界面上尤其出现强烈的反射。在保险杠的不同界层上反射的微波彼此叠加并且能够根据层的厚度和介电常数对在界面上相长地或相消地彼此干涉。所述干涉效应最终确定覆盖件12作为整体对于微波14所具有的反射系数。
在图2中，虚线绘出的曲线f0作为基础漆层c的介电常数εrc的函数示出仅仅由图1中的层a、b、c和d组成的覆盖件的反射系数。可以看到，反射系数随着基础漆层的介电常数的增大强烈增大并且对于超过100的介电常数甚至能够超过90％。
通过以下方式减轻反射：在图1中示出的覆盖件12在基体a的朝向雷达传感器10的一侧上具有附加层e，其形成附加的反射面并且因此改变干涉样式。在图1中示出的示例中，附加层e由两层薄膜16组成，例如具有介电常数εre＝8和厚度200μm的PVC薄膜。附加层e的总厚度de因此是400μm。
在存在所述附加层e的情况下得出的反射系数在图2中表示为曲线f2。可以看到，所述曲线大约在εrc＝30时具有明显的最小值，从而当基础漆层c具有大约30的介电常数时覆盖件上的反射几乎完全抑制。
通过改变附加层e中薄膜的层数(在单个薄膜16的厚度和介电常数不变的情况下)，对于基础漆层10的不同介电常数εrc可以匹配反射特性，如通过图2中的其余曲线示出的那样。在仅仅唯一一层薄膜16的情况下得出通过曲线f1说明的反射系数。所述曲线虽然不具有明显的最小值，但走势非常平坦并且因此对于εrc的高的值也保持低于60％。所述附加层因此是结合具有高介电常数的基础漆层的好选择。
对于具有三层薄膜16的附加层e得到以下反射系数：其曲线f3近似于f2的曲线，但其在大约εrc＝5时具有最小值。对于四层，通过曲线f4描述反射系数，所述曲线同样是相对平坦的但不具有明显的最小值。曲线f5说明五层的反射系数并且在40和50之间具有最小值，并且曲线f6说明六层的反射系数并且在10和20之间具有最小值。
通过所述方式对于基础漆层c的每一个给定的介电常数εrc如此选择薄膜16的层数，从而通过附加层e实现反射系数的最小化。然而在此要确定由于微波的周期性本质在基础漆层的介电常数εrc和附加层e的最优厚度de之间不存在简单关系，从而必须在具体情形中计算或经验性地求取附加层的最优厚度。
在一定范围中，也通过层a、b和d的厚度和介电常数影响在图2中示出的图，从而对于参数da、db、dd、εra、εrb和εrd的每一个组合得到另一个图。但层b和d的影响在很多情形中是可忽略的，从而要考虑的参数的数量相应地减少。
当然，薄膜16的介电常数εre也对图2中的图的外观具有影响。因此，代替改变附加层e的厚度de也可以在厚度恒定的情况下改变所述层的材料并且因此改变介电常数εre并且然后借助于图选择出对于给定的基础漆层c得出最小反射系数的那个介电常数εre。
当然也可能的是，在附加层e中将具有不同厚度和/或具有不同介电常数的薄膜彼此组合。
为了制造对于与雷达传感器10共同使用最优的覆盖件，通常可以如下进行。
对于具有n个层(包含附加层e)的覆盖件得到2n个变量的集合，即这些层的层厚和介电常数。所有这些变量能够在理论上互相独立地变化。对于具有给定的工作频率的雷达传感器以及相应给定的微波的波长随后可以计算或者必要时经验性地求取作为2n个独立变量的函数的反射系数。如此得到的函数通常具有多个局部最小值。对于独立变量中的一些，适用一定的限制。这例如适用于基体的厚度da以及当确定颜色的涂漆是所期望的时适用于基础漆层的介电常数εrc。在考虑这些限制的情况下随后可以找到最深的局部介质并且制造具有相应的层结构的覆盖件。
可以通过以下方式极大地减小复杂性：将2n个变量中的一些处理为固定的参数，例如层a、b和d的层厚和介电常数和(必要时)基础漆层的层厚dc以及附加层e的介电常数εre，从而任务简化为在两个变量(εrc和de)中寻找函数的最小值。
通过反射系数的最小化可以尤其对于角度分辨的雷达传感器10实现角度测量的精确性的改善。这通过在图3和图4中示出的图来说明。
在图3中曲线18对于以下情形作为角度的函数说明在单个对象的角度测量时出现的误差：覆盖件12具有在图1中示出的层结构，而无附加层e。此外，在图3中示出允许的公差范围20。可以看到，误差经常显著超过允许的公差。
在图4中曲线22对于以下情形示出相应的结果：覆盖件12具有附加层e。由此角度误差显著减小并且很大程度上位于公差范围20内。

Claims (7)

1.一种由雷达传感器(10)和覆盖件(12)构成的组合装置，所述组合装置能够如此装配在机动车上，使得所述覆盖件由所述雷达传感器的微波(14)辐射穿透，其中，所述覆盖件具有至少一个层(c)，其反射所述微波的一部分，其特征在于，所述覆盖件(12)具有附加层(e)，所述附加层根据厚度(de)和介电常数(εre)设计成减弱所述反射。
2.根据权利要求1所述的组合装置，其中，所述覆盖件(12)是保险杠。
3.根据权利要求1或2所述的组合装置，其中，所述反射层(c)和所述附加层(e)设置在所述覆盖件的基体(a)的相对置的侧上。
4.根据以上权利要求中任一项所述的组合装置，其中，所述附加层(e)包含薄膜(16)。
5.根据权利要求4所述的组合装置，其中，所述附加层(e)通过多层薄膜(16)构成。
6.一种机动车，其具有根据以上权利要求中任一项所述的由雷达传感器(10)和覆盖件(12)构成的组合装置。
7.一种用于制造用于机动车的覆盖件(12)的方法，用于与雷达传感器(10)组合使用，所述雷达传感器如此设置在所述机动车上，使得所述雷达传感器的微波(14)辐射穿透所述覆盖件，其特征在于以下步骤：
确定用于所述覆盖件的初始产品的层结构，其具有多个层(a，b，c，d)，所述多个层分别具有确定的厚度(da，db，dc，dd)和确定的介电常数(εra，εrb，εrc，εrd)，
作为说明所述附加层(e)的厚度的至少一个独立变量(de)的函数求取通过所述初始产品和附加层(e)构成的覆盖件(12)的反射系数，
寻找所述函数的最小值，
将具有相应于所述最小值的厚度(de)的附加层(e)施加在所述初始产品上。
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