CN113170533B

CN113170533B - 用于车辆的外部面板组件

Info

Publication number: CN113170533B
Application number: CN201980076742.3A
Authority: CN
Inventors: E·布鲁斯; R·范德沃尔
Original assignee: SABIC Global Technologies BV
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2023-11-14
Anticipated expiration: 2039-11-22
Also published as: WO2020104668A1; CN113170533A; US20220030671A1; EP3884734A1

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的外部面板组件，该组件包括：板材，该板材有侧边缘以及彼此相对的第一和第二表面，并包括热塑性材料，其中，该板材对于在无线电波、红外线辐射、可见光和紫外线辐射中的至少一个范围内的电磁辐射透明；加热装置，该加热装置包括红外线发射器，用于朝向板材发射红外线；以及壳体结构，用于容纳加热装置，其中，该壳体结构通过开口而朝向板材打开，且板材在壳体结构的开口上面延伸。本发明还涉及包括这种外部面板组件的车辆。

Description

用于车辆的外部面板组件

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的外部面板组件，包括前板和载体结构。而且，本发明涉及一种包括这种外部面板组件的车辆。

背景技术

汽车工业从手动驾驶汽车转变为自动驾驶汽车导致了汽车(或总的来说，机动车辆)外部设计的很多结果，特别是用于容纳所需的传感器和/或发射器。

通常组合在单个装置中的这些电子装置(例如传感器、检测器和发射器)需要用于保证在道路上的安全行车性能，例如在连续车辆之间能够有足够空间，或者评估是否能够安全超车。目前，停车辅助是汽车自动化应用的良好示例。

水或冰能够阻碍辐射向这些电子装置的传输。特别是对于用于可视系统的装置和自动驾驶系统，必须防止由于水或灰尘(液体或固体)的信号损失。已经提出了几种方案来对保护这些装置免受环境影响的盖进行除霜或除雾，例如使用导电网格线来加热盖以及融化和/或干燥该盖。这种网格线广泛地用于玻璃窗，但是当使用热塑性材料时(由于重量轻和耐冲击的原因)，这些网格线可能由于热塑性表面的不均匀加热而引起变形。

另外，当电子装置保证乘客/商品的安全时，它们必须在驾驶过程中在任何时候都操作。因此，除霜和/或除冰装置必须提前，而不只是进行反应，以便阻止水或冰阻碍辐射向这些电子装置的传输。这种提前性意味着更高能量消耗，这可能限制电动汽车的范围。

因此，希望提供一种用于自动驾驶装置的除霜和/或除冰的替代装置，该替代装置减轻了现有技术的至少一些预知缺点。

发明内容

本文公开了一种用于车辆的外部面板组件，例如车辆的保险杠、装饰板、盖或装饰，包括前端面板或智能保险杠或者它们的一部分。

根据本发明，提供了一种用于车辆的外部面板组件，该组件包括：

安全装置；

板材，该板材有侧边缘以及彼此相对的第一和第二表面，并包括热塑性材料，其中，该板材对于在无线电波、红外线辐射、可见光和紫外线辐射中的至少一个范围内的电磁辐射是半透明的，

板材有特定波长带(Δ)，该特定波长带(Δ)在近红外波带(800nm至2000nm)范围内，且不包括由安全装置使用的波长带，其中，透射率是：

·当板材厚度为1mm时，等于或小于50％，

·当板材厚度为2mm时，等于或小于30％，

·当板材厚度为3mm时，等于或小于20％，或者

·当板材厚度为4mm时，等于或小于10％；

加热装置，该加热装置包括红外线发射器，该红外线发射器设置成朝向板材发射具有在热塑性材料的特定波长带(D)内的波长的红外线；以及

壳体结构，用于容纳加热装置，其中，该壳体结构通过开口而朝向板材打开，且板材在壳体结构的开口上面延伸。

根据组件的应用和功能，板材可以是单次通过(one-shot)(IK)或两次通过(two-shot)(2K)模制板材。优选是，该板材至少能够透射红外线辐射，可能对可见光和/或无线电波和紫外线波有附加透射。透射能够包括半透明和透明。

外部面板组件能够用作车辆的外部装饰，因此受到环境影响。因此，板材的第一表面能够由于雨而由湿气覆盖，或者由于降低温度而由冰覆盖。在操作中，加热装置朝向板材的第二表面，并朝向板材的第二表面辐射红外线。

板材可以包括未涂覆的单个热塑性材料板材，或者包括在基板上有一层或多层的层压件，例如具有保护性涂层或层的热塑性基板，或者包括两层或更多共同挤出层的共同挤出板材，或者它们的组合。

板材可以单独或组合地包括以下材料中的至少一个：聚碳酸酯、聚(醚)酰亚胺、聚苯乙烯、聚酯和丙烯酸酯(例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))、它们的混合物或共聚物。

优选是，板材可以包括以下材料中的至少一个：

·聚碳酸酯，具有处于1670nm的最低近IR透射率，

·聚丙烯化合物，具有处于1730nm的最低近IR透射率；

·PMMA，具有处于1760nm的最低近IR透射率，

·PVB，具有处于1800nm的最低近IR透射率，和/或

·PUR，具有处于833nm的最低近IR透射率。

优选是，板材包括在第一表面上的硬涂层。硬涂层可以包含硅树脂、聚氨酯、丙烯酸酯和金属氧化物中的至少一个。板材对于在无线电波、红外线辐射、可见光和紫外线辐射中的至少一个范围内的电磁辐射是半透明，优选是透明。例如，板材可以是光学透明，即对于可见光是透明，且对于无线电波、红外线辐射和紫外线辐射中的至少一个是半透明。对于至少两种类型的电磁辐射，能够是半透明和/或透明的其它组合。

壳体结构设计成容纳加热装置和朝向板材打开。加热装置有红外线发射器，该红外线发射器朝向板材并因此朝向壳体结构的开口。板材在壳体结构的开口上面延伸。板材可以与壳体结构的开口相邻或间隔开，即处于不为0的距离。优选是，板材邻近壳体结构的开口，因此板材关闭壳体结构的开口。也可选择，盖可以关闭开口。盖可以与板材相邻，或者可以与板材间隔开。盖和板材可以在壳体结构的开口处形成局部层压结构。

加热装置的发射或辐射方向具有相对于板材表面的垂直和/或平行分量。这样，加热装置的发射方向可以垂直于板材的表面，即与板材的表面成90度的角度，或者与板材的表面成0度至90度(即垂直方式)的角度。优选是，在发射方向和板材表面之间的角度在大于0度和50度之间，或者从10度至30度，或者从40度至小于90度。

为了减轻外部面板组件的重量，面板组件可以只包括聚合物材料，包括热塑性和热固性聚合物材料。

组件可以包括具有基部和间隔结构的载体结构，该间隔结构用于使板材和基部间隔开，其中，板材的第一表面背离基部。优选是，载体结构包括热塑性材料。

载体结构包括基部和间隔结构，该间隔结构使基部与板材间隔开。加热装置可以设置在壳体结构中并在由板材和载体结构形成的空间内。加热装置可以位于板材附近。壳体结构可以形成载体结构的一部分，并从载体结构朝向板材延伸。壳体结构可以形成装置容纳部分，例如载体结构的装置容纳部分，该装置容纳部分使得加热装置能够集成至组件中。优选是，组件包括还一装置容纳部分，用于使得其它装置集成至组件中，和/或壳体结构将其它装置集成至组件中。例如，面板包括传感器容纳部分、灯容纳部分、照相机容纳部分、显示器容纳部分、接收器容纳部分和发射器容纳部分中的至少一个。

壳体结构还可以容纳另一装置，特别是安全装置，例如传感器、灯、照相机和/或发射器、LIDAR。包括加热装置的多个装置可以集成在一个结构中。加热装置可以定位成与其它装置相邻。而且，两个或更多加热装置可以定位成靠近其它装置，例如在其它装置的相对侧，或者在环绕该其它装置的环中。

包括壳体结构的装置容纳部分可以延伸至板材和朝向板材打开。优选是，装置容纳部分至少局部由载体结构包围和支承。也可选择，装置容纳部分可以设置在基部的表面处和/或在面板组件的后侧外部。

板材可以包括第一部分，该第一部分对于无线电波、红外线辐射、可见光和紫外线辐射中的至少一个(优选对于可见光)的电磁辐射透射率等于或大于40％，或者等于或大于60％，优选是等于或大于75％，更优选是等于或大于88％(对于根据ASTMD1003-00测量的可见光透射率)。该板材能够有对于可见光至少半透明(优选是对于可见光透明)的部分。

也可选择或者另外，板材可以包括第二部分，其中，第二部分的、对于无线电波、红外线辐射、可见光和紫外线辐射中的至少一个(优选对于可见光)的电磁辐射透射率小于40％，或者等于或小于10％，优选是等于或小于1％，更优选是等于或小于0.1％(对于根据ASTMD1003-00测量的可见光透射率)。板材能够是局部或完全半透明，即具有等于或大于40％的可见光透射率。板材能够是局部或完全不透明，即具有小于40％的可见光透射率。

用于发射红外线的红外线发射器可以是IR LED或IR激光器。

而且，用于发射红外线的红外线发射器可以有在等于或大于800nm的范围内的波长，优选是有在大于1.600nm和/或大于2.000nm和/或大于2.800nm的范围内的波长。优选是，用于发射红外线的红外线发射器具有在1.600nm至1.800nm的波长范围内和/或在2.000nm至2.800nm的波长范围内的最大强度。

优选是，红外线发射器可以产生在热塑性材料的特定波长带(Δ)内的波长。更优选是，红外线发射器可以只产生在热塑性材料的特定波长带(Δ)内的波长。

使IR发射器的范围与对应于板材的最低近IR透射率的波长匹配对本发明是重要的。

它能够使用具有更大波长范围的更低功率IR发射器，因此防止能量浪费，该IR发射器将并不用于加热板材来防止形成雾或冰，也不与安全装置的操作产生干扰。

因此，当功率消耗管理成为难题时，在电动车辆中必须使用这种IR发射器，以便提高这种车辆的自主性。

另外，更低功率的IR发射器对于眼睛也更安全；特别是在使用IR激光方面，因为IR光并不引发使人眼睑关闭的反射。

本质上，冰和水(包括雾)吸收红外线辐射，从而在使用红外线辐射来用于板材除雾或除冰时提高了外部面板组件的效率。很多热塑性材料(例如聚碳酸酯、聚(醚)酰亚胺、聚苯乙烯、聚酯和丙烯酸酯)吸收从1600nm开始的红外波，对于某些波长范围通常直到90％。这些热塑性塑料各自的典型吸收曲线有它自身的特征，但是通常，这些材料在高于1600nm的波长下电磁辐射的透射率下降。利用吸收红外线辐射的光学特性使得板材能够增加热量，并加速除雾和/或除冰，从而产生了用于外部面板组件的高效、快速、均匀和不可见的除雾/除霜/除冰的改进方案。红外线辐射的吸收能够应用于光学透明、半透明和不透明的热塑性塑料。

而且，本发明涉及一种包括如上所述的外部面板组件的车辆。该外部面板组件可以形成车辆的外部装饰的一部分，例如作为前装饰板。外部面板组件能够是车辆的前装饰板或后端的一部分。而且，一对前灯或尾灯或者形成前灯结构或尾灯结构的一部分能够在它的侧面。

附图说明

通过参考以下多个示例实施例的附图，将进一步理解本发明的特征和优点，附图中：

图1以透视图表示了根据本发明实施例的外部面板组件；

图2表示了图1的外部面板组件沿A-A的剖视图；以及

图3A-图3B以俯视图和正视图表示了外部面板组件的内部的示例。

具体实施方式

图1以透视图表示了根据本发明的外部面板组件100，这里实施为前端面板组件。外部面板组件100设置为车辆300的前装饰板(front fascia)304的部件。外部面板组件100包括在它的前部的板材108(见图2)。外部面板组件位于在它的侧部的一对前灯302之间。车辆的发动机罩308位于它的顶端处；车辆的保险杠组件306设置在它的底端处。

图2表示了图1的前端面板组件沿A-A的剖视图。外部面板组件或前端面板组件100表示为具有板材108，该板材108位于车辆前装饰板的前端处，也见图1，在前灯组件302之间。板材108的外表面包括一个或多个保护层，以便保护该板材(特别是它的热塑性基板)免受环境因素的影响，例如磨损和紫外线辐射。板材108包括优选是聚碳酸酯树脂的基板。

外部面板组件包括壳体结构116，以便容纳加热装置118，该加热装置118有朝向板材108的发射器。壳体结构116包括垂直壁126，该垂直壁126以垂直的方式从板材伸出。图2表示了板材108与壳体结构116相邻，即板材108关闭了壳体结构116的开口128。换句话说，壳体结构116朝向板材108打开，并与该板材108相邻，以使得板材108关闭形成的开口128。该组件还包括载体结构112，该载体结构112包括基部110和周边竖直壁120或间隔结构，该周边竖直壁120或间隔结构从基部110朝向板材108延伸。周边壁或间隔结构120在它的侧边缘处或附近与板材108连接。从板材108看，载体结构112和壳体结构设置在板材108后面。周边竖直壁120使得基部110与板材108间隔开。板材108和载体结构112一起包围空间122。

基部110和周边壁120可以通过平滑弯曲的过渡区域113朝向板材108的侧边缘来连接。也可选择，间隔结构或竖直壁可以从基部110朝向板材108基本垂直地延伸。壳体结构116穿过基部110延伸至板材108，并由载体结构112包围。

壳体结构可以包括还一装置130，例如传感器或LiDAR部件或灯模块。

板材108可以具有由箔形成的图形，该箔有由半透明和不透明区域组成的预制图形，并可以包括在板材108的侧边缘处的周边不透明边界。另外或者也可选择，板材108可以具有由不透明线和/或边界组成的图形层，从而形成不透明部分和半透明或透明部分。基部110可以成波形，具有锯齿形波纹或任何其它波纹形波。波形的基部增加了外部面板组件的3D效果，特别是当图形设置在板材上时。基部110的内表面114可以设置有箔、镜子、丝网印刷或任何其它表面增强层，以便优化3D效果。另外或者也可选择，内表面114可以激光标记成包括由于化学/分子改变、炭化、起泡、熔化、烧蚀等而引起的颜色变化。这种激光标记增加了在板材和载体结构的基部之间的间距的3D效果。

在基部和板材之间，前端面板组件还可以包括灯模块124，用于突出前端面板组件的图形和3D效果。灯模块124还可以用于设计目的，例如品牌标识，或者用于向车辆驾驶员的欢迎信号。

图3详细表示了具有加热装置118和还一装置130的壳体结构116。图3的壳体结构116容纳多个加热装置118以及还一装置130。加热装置118定向成与板材的法线成角度α。该角度α可以大于0度和小于180度，优选是与板材的表面具有0度至90度(即以垂直方式)的角度。优选是，在发射方向和板材表面之间的角度在大于0度和50度之间，或者在10度至30度之间，或者从40度至小于90度。图3A中的角度α可以是大约40至50度。

各加热装置的角度可以设置成以不同角度朝向板材108，但是每一个加热装置也可以处于相同的角度。

图3B表示了多个加热装置118环绕其它装置130分布成环形状。壳体结构116的开口128也可以是环形状。壳体结构116可以有圆柱形形状或任何其它所希望的形状，从而与载体结构112和/或外部面板组件100配合。图3A表示了加热装置118朝向板材108的第一表面102。板材108在开口128上面延伸，但是在图3A中并不与壳体结构116相邻，即板材108在壳体结构的附近。

参考标号列表

100 外部面板组件

108 板材

110 基部

112 载体结构

113 过渡区域

114 内表面

116 壳体结构

118 加热装置

120 壁或间隔结构

122 空间

124 灯模块

126 垂直壁

128 开口

130 装置

300 车辆

302 前灯

304 前装饰板

306 保险杠组件

308 发动机罩

Claims

1.一种用于车辆的外部面板组件，所述外部面板组件包括：

安全装置；

板材，所述板材具有侧边缘以及彼此相对的第一表面和第二表面，并包括热塑性材料，其中，所述板材对于在无线电波、红外线辐射、可见光和紫外线辐射中的至少一个范围内的电磁辐射是半透明的，

板材具有特定波长带(Δ)，所述特定波长带在800nm至2000nm的近红外波带内，且不包括由安全装置使用的波长带，其中，透射率是：

·当板材厚度为1mm时，等于或小于50％，

·当板材厚度为2mm时，等于或小于30％，

·当板材厚度为3mm时，等于或小于20％，或者

·当板材厚度为4mm时，等于或小于10％；

加热装置，所述加热装置包括红外线发射器，所述红外线发射器设置成朝向板材发射具有在热塑性材料的特定波长带(Δ)内的波长的红外线，使得所述红外线发射器的波长范围与对应于板材的最低近IR透射率的波长匹配；以及

壳体结构，用于容纳加热装置，其中，所述壳体结构通过开口而朝向板材打开，板材在壳体结构的开口上面延伸。

2.根据权利要求1所述的外部面板组件，其中：板材包括以下材料中的一种：

·聚碳酸酯，具有处于1670nm的最低近IR透射率，

·聚丙烯化合物，具有处于1730nm的最低近IR透射率；

·PMMA，具有处于1760nm的最低近IR透射率，

·PVB，具有处于1800nm的最低近IR透射率，和/或

·PUR，具有处于833nm的最低近IR透射率。

3.根据权利要求1或2所述的外部面板组件，还包括：具有基部和间隔结构的载体结构，所述间隔结构用于使板材和基部间隔开，其中，板材的第一表面背离基部。

4.根据权利要求3所述的外部面板组件，其中：壳体结构形成载体结构的一部分，并从载体结构朝向板材延伸。

5.根据权利要求1或2所述的外部面板组件，其中：板材邻近壳体结构的开口，以使得所述板材关闭壳体结构的开口。

6.根据权利要求1或2所述的外部面板组件，其中：壳体结构形成装置容纳部分，所述装置容纳部分使得加热装置能够被集成至外部面板组件中。

7.根据权利要求1或2所述的外部面板组件，还包括：另一装置容纳部分，用于将安全装置集成至外部面板组件中，和/或壳体结构将另外装置集成至外部面板组件中。

8.根据权利要求1或2所述的外部面板组件，其中：加热装置的发射方向具有相对于板材的垂直分量。

9.根据权利要求1或2所述的外部面板组件，其中：板材包括热塑性基板和保护层。

10.根据权利要求1或2所述的外部面板组件，其中：板材还包括在第一表面上的硬涂层。

11.根据权利要求1或2所述的外部面板组件，其中：板材包括第一部分，根据ASTMD1003-00来测量，所述第一部分的可见光透射率等于或大于40％。

12.根据权利要求11所述的外部面板组件，其中：板材包括第二部分，根据ASTMD1003-00来测量，所述第二部分的可见光透射率小于40％。

13.根据权利要求1或2所述的外部面板组件，其中：红外线发射器是IR LED或IR激光器。

14.根据权利要求11所述的外部面板组件，其中：根据ASTMD1003-00来测量，所述第一部分的可见光透射率等于或大于60％。

15.根据权利要求14所述的外部面板组件，其中：根据ASTMD1003-00来测量，所述第一部分的可见光透射率等于或大于75％。

16.根据权利要求15所述的外部面板组件，其中：根据ASTMD1003-00来测量，所述第一部分的可见光透射率等于或大于88％。

17.根据权利要求12所述的外部面板组件，其中：根据ASTMD1003-00来测量，所述第二部分的可见光透射率等于或小于10％。

18.根据权利要求17所述的外部面板组件，其中：根据ASTMD1003-00来测量，所述第二部分的可见光透射率等于或小于1％。

19.根据权利要求18所述的外部面板组件，其中：根据ASTMD1003-00来测量，所述第二部分的可见光透射率等于或小于0.1％。

20.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求1至19中任意一项所述的外部面板组件。

21.根据权利要求20所述的车辆，其中：外部面板组件形成车辆的前装饰板的一部分。