CN113200006B - 用于车辆的模制品 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于车辆(S)的模制品(1)，该模制品被设计为放置在从雷达装置(7)发送的毫米波的路径中，该模制品可以使毫米波的衰减最小化。该模制品具有沿从雷达装置发送的毫米波的路径的方向测量的厚度，该厚度是该模制品中的毫米波的半波长的整数倍。

Description

用于车辆的模制品

技术领域

本发明涉及一种毫米波透射率良好的用于车辆的模制品。

背景技术

现代车辆通常装配有雷达装置，该雷达装置会向车辆周围的物体(障碍物)照射毫米波，并且通过接收由物体反射的毫米波来检测物体(例如，参见JP2010-101643A)。雷达装置通常放置在车辆的保险杠(模制品)的后侧(反面)。

从雷达装置发送的毫米波在穿过保险杠时会衰减。如果毫米波的衰减过大，那么照射到位于车辆周围的物体上的毫米波的强度可能会衰减到变得无法准确检测物体的程度。

发明内容

鉴于现有技术的这种问题，本发明的主要目的是，提供一种用于车辆的模制品，该模制品被设计为放置在从雷达装置发送的毫米波的路径中，该模制品可以使毫米波的衰减最小化。

为实现这种目的，本发明提供了一种用于车辆S的模制品1，该模制品要被放置在从车辆上安装的雷达装置7发送的毫米波的路径中，其中，该模制品具有沿从雷达装置发送的毫米波的路径的方向测量的厚度，该厚度是模制品中的毫米波的半波长的整数倍。

通过以这种方式选择用于车辆的模制品的厚度，防止了由模制品与周围空气之间的边界所反射的毫米波抵消透射通过模制品的毫米波，从而使从雷达装置发送的毫米波以最小的衰减照射到外部物体上。

优选地，模制品的在该模制品的供毫米波透射通过的区域Y中的厚度小于在该模制品的其余部分中的厚度。

由此，即使模制品的在供毫米波透射通过的区域Y中的厚度相对较小，也可以确保模制品的足够的刚度。

优选地，模制品的在供毫米波透射通过的区域Y中的厚度是大致均匀的。

由此，可以在整个区域内以均匀的强度透射毫米波。

优选地，模制品包括由聚丙烯制成的基础构件5以及形成在基础构件的表面上的涂膜6，其中，模制品的在供毫米波透射通过的区域中的厚度介于1.8mm与2.2mm之间、或者介于3.1mm与3.5mm之间，并且涂膜的厚度为25μm或更小，基础构件和涂膜的组合相对介电常数约为2.93。

由此，可以确保模制品的透射率处于适当的水平，通常优于-3dB，以使毫米波雷达可以以可靠的方式检测位于车辆周围的障碍物。

优选地，模制品的在供毫米波透射通过的区域Y中的厚度小于在该模制品的其余部分的至少较大部分中的厚度。

由此，在不过度降低模制品的刚度的情况下，可以确保良好的毫米波透射率。

因此，本发明提供了一种用于车辆的模制品，该模制品被设计为放置在从雷达装置发送的毫米波的路径中，该模制品可以使毫米波的衰减最小化。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的装配有由后保险杠组成的模制品的车辆的立体后视图；

图2A是图1的沿线IIA-IIA截取的截面图；

图2B是图2A的用箭头IIB指示的部分的放大图；

图3是示出透射通过由聚丙烯制成的板构件的毫米波的透射率与该板构件的厚度的相关性的曲线图；

图4A是根据本发明的第二实施方式的装配有由前保险杠组成的模制品的车辆的立体前视图；以及

图4B是根据本发明的第三实施方式的装配有由前标志组成的模制品的车辆的立体前视图。

具体实施方式

下面参照附图，描述根据本发明的第一实施方式的后保险杠。

如图1、图2A以及图2B所示，在车辆S的后端部中，后保险杠1(保险杠面)被结构构件(保险杠梁3)支撑着。在本实施方式中，如图2A所示，一对侧构件沿着车身的两侧延伸，并且保险杠梁3以本身已知的方式附接至侧构件的后端。后保险杠1附接至保险杠梁3的后侧。保险杠梁3向后弯曲以使面对其凸出侧。后保险杠1类似地弯曲以使符合保险杠梁3的形状。

后保险杠1覆盖保险杠梁3的后侧，以提供吸收对车辆后端的冲击的功能，并且改善车辆的美学外观。

后保险杠1包括：由诸如聚丙烯、ABS树脂以及PC树脂的塑料材料形成的基础构件5；以及在基础构件5的外表面(后表面)上形成的涂膜6。涂膜6通过在基础构件5的表面上涂敷金属涂层而形成。在本实施方式中，涂膜6包括：涂敷至基础构件5的表面的底漆层6a、在底漆层6a的表面上形成的底涂层6b、以及在底涂层6b的表面上形成的透明涂层6c。底涂层6b可以包括用于调节色调、亮度、饱和度等的多个层。此外，底涂层6b可以包括含有金属粉末、云母等以生成金属外观的层。此外，后保险杠1可以根据用户的偏好进行着色。在本实施方式中，涂膜6具有一定的厚度，该厚度可以介于在10μm与25μm之间。如果涂膜6的厚度过大，那么这可能会损害后保险杠1的毫米波透射率。

如图2A所示，在后保险杠1的前侧(反面)设置有多个雷达装置7。各个雷达装置7可以直接固定至保险杠梁3的后表面，或者可以经由支架固定至保险杠梁3的后表面。在本实施方式中，一对雷达装置7各自经由支架固定至保险杠梁3的两侧端部。

各个雷达装置7被构造成检测可能位于车辆S周围的物体(障碍物)。更具体地，雷达装置7由毫米波雷达组成，该毫米波雷达将毫米波从车辆发送到车辆周围的环境，并且检测外部物体反射的毫米波。所发送的毫米波的频率通常在76GHz频带内。

雷达装置7设置有发送天线和接收天线。如图2A中的阴影区域X所示，发送天线由车身支承着，以使其波束轴线P在一定角度范围内面向倾斜方向或者面向横向向外且向后方向。在本实施方式中，所发送的毫米波的角度范围被定义为以发送天线的波束轴线P为中心并且具有一定的锥半角的圆锥区域。所发送的毫米波穿过后保险杠1，并且沿横向向外且向后方向进行照射。因此，后保险杠1包括位于所照射的毫米波的路径上的部分(透射区域Y)。

接收天线检测位于车辆S后方的障碍物反射的毫米波。然而，为了使接收天线检测到所反射的波，从雷达装置7发送并且穿过后保险杠1的毫米波的透射率T(dB)必须等于或大于预定阈值(-3dB)。

此处所指的透射率T由下式(1)表示：

其中，Pin(W)是入射毫米波的功率，Pout(W)是穿过后保险杠1的毫米波的功率。

在式(1)中，log₁₀表示以10为底的常用对数函数。

在图1中，将后保险杠1的毫米波透射通过的区域表示为由双点划线包围的区域(透射区域Y)。该透射区域Y对应于从雷达装置7发送的毫米波穿过的区域。如图2A所示，后保险杠1的在透射区域Y中的厚度是大致恒定的，并且小于后保险杠1的其余部分的大部分或大致全部其余部分的厚度(在这种情况下，该厚度也是大致恒定的)。

将后保险杠1的透射区域Y的厚度选择成对应于在毫米波穿过后保险杠1时，后保险杠1的材料中的毫米波的波长。更具体地，后保险杠1的透射区域Y的至少一部分(特别是围绕波束轴线P的区域)的厚度大致等于后保险杠1的材料中的毫米波的半波长的整数倍。如本领域所公知的，具有相对介电常数ε_r的介质中的无线电波的波长(λ)由下式(2)给出：

λ＝λ₀/ε_r ^1/2 (2)

其中，λ₀是真空中毫米波的波长。在本实施方式中，后保险杠1的沿着波束轴线P的部分的厚度处于在后保险杠1中的毫米波的半波长的整数倍的±30％以内(或者介于毫米波的半波长的整数倍的0.7倍与1.3倍之间)。

在本实施方式中，从雷达装置7发射的毫米波的频率在76GHz频带中，形成后保险杠1的基础构件5的树脂材料是聚丙烯(具有相对介电常数2.54)，并且基础构件5的在透射区域Y中的厚度介于1.8mm与2.2mm之间。(本公开中给出的厚度值应理解为实际测量的几何距离)。涂膜6的厚度介于10μm与25μm之间。涂膜6的厚度被定义为底漆层6a、底涂层6b以及透明涂层6c三者的厚度之和。涂膜6的相对介电常数由底漆层6a、底涂层6b以及透明涂层6c三者的相对介电常数的复合值给出。由于涂膜6的厚度比基础构件5的厚度小很多，也可以完全忽略涂膜6的存在。

在本实施方式中，基础构件5的相对介电常数为2.54，并且基础构件5的厚度介于1.8mm与2.2mm之间，并且涂膜6的厚度介于10μm与25μm之间。此外，将涂膜6的材料选择成，以使后保险杠1(基础构件5+涂膜6)的相对介电常数介于2.54与2.93之间。结果，包括基础构件5和涂膜6的后保险杠1的在毫米波透射区域Y中的厚度介于后保险杠1中的、透射通过后保险杠1的毫米波的半波长的整数倍的0.7倍与1.3倍之间。

除了透射区域Y之外，基础构件5的厚度通常介于1.2mm与4.0mm之间，并且更优选地介于2.5mm与3.0mm之间，以使后保险杠1具有足够的刚度，但是可以通过后碰撞负荷在一定程度上发生弹性变形。因此，除了透射区域Y之外，后保险杠1的其它部分的厚度通常介于2.5mm与3.0mm之间，并且后保险杠1的在透射区域Y中的厚度通常介于1.8mm与2.2mm之间。因此，后保险杠1的在毫米波透射区域Y中的厚度是大体均匀的，并且后保险杠1的在毫米波透射区域Y中的厚度通常小于后保险杠1的其余部分的厚度。

接着在下面讨论根据本实施方式的后保险杠1(用于车辆的模制品)的各种特征和优点。由于从雷达装置7发射的毫米波的一部分被后保险杠1的前表面和后表面反射，因此，不可避免地会发生透射损耗。随着透射损耗的增加和透射率T的衰减更大，照射到车辆外部的毫米波的强度降低。结果，由位于车辆S周围的障碍物反射的毫米波的强度以对应的方式减小，从而可能无法正确地执行障碍物的检测。

图3示出了针对76GHz毫米波，样品的透射率T(dB)与由聚丙烯板构成的基础构件5的厚度(mm)的相关性。通过在基础构件5的表面上涂覆具有2.54的相对介电常数和25μm的厚度的涂膜6来制备样品。涂膜6的厚度为25μm，并且该厚度与基础构件5的厚度相比小很多，以致于图3中的水平轴线(厚度)大致等于基础构件5的厚度。通过测量多个板样品(从一个样品到另一个样品的厚度差为0.25mm)中的各个板样品的透射率T，并且基于所测量出的值标绘近似线，来获得图3中所示的曲线。此外，基础构件5的相对介电常数为2.93。

如图3所示，从雷达装置7发射的毫米波的频率为76GHz，基础构件5由聚丙烯制成，并且后保险杠1的基础构件5的沿着波束轴线P的厚度介于1.8mm与2.2mm之间，并且涂膜6的厚度为25μm。在该条件下，后保险杠1的沿着波束轴线P的厚度约为透射通过后保险杠1的毫米波的半波长的两倍。

组合基础构件5和涂膜6的后保险杠1的有效相对介电常数约为2.93，但是这个数字是基于近似的，并且可能包含一定的误差量。因此，后保险杠1中的半波长约为1.0mm(或者后保险杠1中的波长约为2.0mm)。如图2B所示，直接透射通过后保险杠1的毫米波的路径(第一路径Q1)与被后保险杠1的外界面和后保险杠1的内部界面反射的毫米波的路径(第二路径Q2)结合。当两条路径(Q1和Q2)的距离之差是毫米波波长的整数倍时，穿过第一路径Q1的毫米波和穿过第二路径Q2的毫米波彼此相互增强。(否则，穿过第一路径Q1的毫米波和穿过第二路径Q2的毫米波趋于彼此相互抵消)。结果，增加了透射率T，并且达到-3dB或更高的水平。因此，可以改善接收天线对反射波的检测，并且雷达装置7能够以改善的性能检测位于车辆S周围的障碍物等。

如图3所示，当后保险杠1的基础构件5的沿着波束轴线P的厚度为1.8mm时，后保险杠1的沿着波束轴线P的厚度为毫米波波长的0.9倍。当后保险杠1的基础构件5的沿着波束轴线P的厚度为2.2mm时，后保险杠1的沿着波束轴线P的厚度为后保险杠1的材料中的毫米波波长的1.1倍。因此，后保险杠1的沿着波束轴线P的厚度在波长(半波长的两倍)的±10％的范围内。这可以归纳成，通过将后保险杠1的厚度设定在毫米波的半波长的±10％以下的范围内或者设定为半波长的整数倍，可以提高毫米波的透射率T(dB)，或者可以确保毫米波的透射率T(dB)为-3dB以上。

在本实施方式中，由于后保险杠1的厚度在透射区域Y中介于1.8mm与2.2mm之间，而在其余部分中的至少大部分中介于2.5mm与3.0mm之间，因此，可以确保后保险杠1具有足够的刚度(与后保险杠1的厚度在后保险杠1的大部分中介于1.8mm与2.2mm之间的情况相比)，并且可以确保透射率T好于-3dB。结果，在发生轻微的向后碰撞时，通过后保险杠1的变形，可以执行充分的负荷吸收。

在本实施方式中，后保险杠1的厚度在毫米波雷达的整个照射范围内是大致恒定的。这简化了后保险杠1的构造，并且有助于后保险杠1(特别是其基础构件5)的设计和制造。

已经按照具体的实施方式描述了本发明，但是本发明不限于这种实施方式，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下，以各种方式进行修改。

如图3所示，基础构件5的厚度不限于1.8mm到2.2mm的范围，而是也可以介于3.1mm与3.5mm之间。在基于这样的考虑的另一实施方式中，基础构件5由具有相对介电常数2.54的聚丙烯制成，并且基础构件5的在透射区域Y中的厚度介于3.1mm与3.5mm之间。透射区域Y中的涂膜6的厚度为10μm到25μm。后保险杠1的相对介电常数处于2.54到2.93的范围内。因此，后保险杠1的厚度处于毫米波的半波长的三倍的±10％以内，并且穿过后保险杠的毫米波的透射率T(dB)可以为-3dB或更好。

在前述实施方式中，基础构件5的厚度在毫米波透射区域Y中是恒定的，但是本发明不限于该实施方式。可以在车辆模制品的毫米波透射区域Y中设置具有不同厚度的多个区域。例如，透射区域Y中的第一区域的厚度等于毫米波的半波长的第一整数倍，而透射区域Y中的第二区域的厚度等于毫米波的半波长的第二整数倍，第二整数在值方面大于第一整数。优选地，第一区域对应于透射区域Y中的紧紧围绕波束轴线P的一部分，而第二区域对应于透射区域Y中的围绕第一区域的一部分。从而，由于模制品的厚度的合理分布，在确保模制品有足够的刚度的同时，可使模制品的透射性能最大化。此外，当车辆模制品设置有多个单独的毫米波透射区域时，这些透射区域可以具有不同的厚度，以对应于不同的刚度要求和/或不同的透射效率要求。

在前述实施方式中，用于车辆的模制品是后保险杠1，但是该模制品也可以应用于车辆的其它模制品。例如，用于车辆的模制品可以是如图4A所示的前保险杠21，或者是如图4B所示的设置在前格栅的表面上的前标志22(装饰部分)。同样在这些情况下，将模制品构造成使得在围绕波束轴线的区域中使毫米波透射率T最大化(由双点划线表示的透射区域Z)。更具体地，如在第一实施方式中，对透射区域Z中的构成前保险杠21和前标志22的构件的有效厚度进行选择，以对应于毫米波的半波长的整数倍，使得穿过该透射区域Z的毫米波的透射率可以最大化。

在前述实施方式中，与模制品(基础构件5)的在透射区域Y中的厚度(诸如介于1.8mm与2.2mm之间)相比，模制品的在除了透射区域Y以外的其它区域中的厚度(诸如介于2.5mm与3.0mm之间)大于在透射区域Y中的厚度。然而，如果确保足够的刚度，则模制品可以具有在其整个部分上基本上使透射率优化的厚度。而且，除了透射区域Y以外的其它部分在其整个区域上不需要具有大的厚度(诸如介于2.5mm与3.0mm之间)，但是，如果除了透射区域Y以外的其它部分仅在对于确保足够的刚度必不可少的部分中具有较大的厚度，那这是足够的。

将后保险杠1的透射区域Y的有效厚度选择成对应于在真空中(或者在大气中)穿过后保险杠1的毫米波的波长。

Claims (4)

1.一种用于车辆(S)的模制品(1)，所述模制品要被放置在从所述车辆上安装的雷达装置(7)发送的毫米波的路径中，其中，所述模制品具有沿从所述雷达装置发送的所述毫米波的路径的方向测量的厚度，所述厚度是所述模制品中的所述毫米波的半波长的整数倍，

其中，所述模制品包括由聚丙烯制成的基础构件以及形成在所述基础构件的表面上的涂膜，

其中，所述模制品的在供所述毫米波照射通过的区域中的厚度介于1.8mm与2.2mm之间、或者介于3.1mm与3.5mm之间，

其中，所述涂膜包括：涂敷至所述基础构件的表面的底漆层、在所述底漆层的表面上形成的底涂层、以及在所述底涂层的表面上形成的透明涂层，并且所述底漆层、所述底涂层和所述透明涂层的厚度之和为25μm或更小，

其中，所述基础构件和所述涂膜的组合相对介电常数约为2.93。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的模制品，其中，所述模制品的在所述模制品的供所述毫米波透射通过的区域(Y)中的厚度小于在所述模制品的其余部分中的厚度。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的模制品，其中，所述模制品的在所述模制品的供所述毫米波照射通过的区域(Y)中的厚度是大致均匀的。

4.根据权利要求1所述的用于车辆的模制品，其中，所述模制品的在供所述毫米波透射通过的区域(Y)中的厚度小于在所述模制品的其余部分的至少较大部分中的厚度。