CN115027372A - 具有外部环境传感器的车身结构 - Google Patents

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Abstract

一种具有外部环境传感器的车身结构包括:车身;以及传感器安装构件,所述传感器安装构件支撑外部环境传感器并安装在所述车身上。所述外部环境传感器包括:传感器主体,所述传感器主体向物体照射电磁波并接收来自所述物体的反射波;以及壳体,所述壳体容纳所述传感器主体,其中,在所述壳体的电磁波穿过部分上形成蛾眼结构,所述电磁波和所述反射波中的至少一者穿过所述电磁波穿过部分。

Description

具有外部环境传感器的车身结构
技术领域
本发明涉及一种具有用于检测车辆周围的物体的外部环境传感器的车身结构。
背景技术
通常,在诸如汽车的车辆中,使用诸如毫米波雷达的外部环境传感器来检测自车周围的物体。例如,安装在汽车中的用于物体检测的毫米波雷达设置在诸如保险杠或前格栅的车体的适当部分处。当毫米波雷达设置在车辆的外部上时,如果水、泥等粘附到毫米波雷达,则照射到物体的无线电波或来自物体的反射波可能被衰减(即,可能发生雷达性能劣化)。
因此,为了避免在车辆可能变湿的情况下,例如当下雨时,安装在车辆中的毫米波雷达的性能劣化,提出了一种用于毫米波雷达的防水结构,该防水结构包括覆盖毫米波雷达的天线罩的除了无线电波的照射方向之外的所有侧面(上侧、下侧、左侧和右侧)的盖构件(参见JP2009-300390A)。
在上述传统技术中,需要额外安装专用于毫米波雷达的盖构件,这导致车辆重量的增加。另一方面,不仅在毫米波雷达中,而且在使用电磁波来检测物体的任何外部环境传感器中,抑制由于水、泥等的粘附而导致的性能劣化是重要的。
发明内容
鉴于上述背景技术,本发明的主要目的在于提供一种车身结构,该车身结构抑制由于水或泥等的粘附而导致的外部环境传感器的性能劣化,同时避免车辆重量的增加。
为了实现上述目的,本发明的一个方面提供了一种具有外部环境传感器15的车身结构,所述车身结构包括:车身3;以及传感器安装构件31,所述传感器安装构件支撑外部环境传感器并安装在所述车身上,其中,所述外部环境传感器包括:传感器主体25,所述传感器主体向物体照射电磁波并接收来自所述物体的反射波;以及壳体27,所述壳体容纳所述传感器主体,其中,在所述壳体的电磁波穿过部分上形成蛾眼结构43,所述电磁波和所述反射波中的至少一者穿过所述电磁波穿过部分。
根据该方面,通过在外部环境传感器的壳体的电磁波穿过部分上形成具有疏水特性或亲水特性的蛾眼结构,可以抑制由于水、泥等的粘附而导致的外部环境传感器的性能劣化,同时避免车辆重量的增加。
在上述方面中,优选地,所述外部环境传感器是毫米波传感器15,所述蛾眼结构具有布置在不平坦表面141A上的多个凸起42,并且所述不平坦表面的多个凸形部分142的布置间隔L2大于所述多个凸起的布置间隔L1。
根据该方面,不平坦表面抑制由外部环境传感器所照射(发射)或接收的电磁波的衰减,并且多个凸起赋予电磁波穿过部分疏水特性或亲水特性,由此能够抑制由于水、泥等的粘附而导致的外部环境传感器的性能劣化。
在上述方面中,优选地,所述蛾眼结构形成在所述壳体的前壁35、135的表面上,所述前壁用作所述电磁波穿过部分。
根据该方面,能够以简单的构造实现电磁波穿过部分的蛾眼结构。
在上述方面中,优选地,所述壳体具有盒形传感器容纳构件51,所述盒形传感器容纳构件在其前部中具有开口50,使得所述电磁波和所述反射波穿过所述开口,并且所述前壁包括封闭所述开口的膜135。
根据该方面,能够更有效地避免车辆重量的增加。
在上述方面中,优选地,所述车身具有盖构件5、13,所述盖构件设置在所述外部环境传感器的外部,并且所述电磁波和所述反射波中的至少一者穿过所述盖构件,并且在所述盖构件的与所述外部环境传感器相对的内表面上形成蛾眼结构。
根据该方面,通过在盖构件的与外部环境传感器相对的内表面上形成具有疏水特性或亲水特性的蛾眼结构,可以抑制由于水、泥等粘附在盖构件上而导致的外部环境传感器的性能劣化,同时避免车辆重量的增加。
在上述方面中,优选地,所述车身具有作为所述盖构件的保险杠5和前格栅13中的至少一者,并且所述蛾眼结构形成在所述保险杠或所述前格栅的与所述外部环境传感器相对的内表面上。
根据该方面,能够以简单的构造抑制由于水、泥等粘附在盖构件上而导致的外部环境传感器的性能劣化。
在上述方面中,优选地,在所述壳体的侧壁36的至少一部分上形成蛾眼结构。
根据该方面,可以防止水、泥等粘附在壳体的侧壁上并移动到前壁(电磁波穿过部分)。
根据上述构造,可以提供一种车身结构,该车身结构能够抑制由于水、泥等的粘附而导致的外部环境传感器的性能劣化,同时避免车辆重量的增加。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的设置有具有毫米波雷达的车身结构的车辆的前部的立体图;
图2是毫米波雷达周围的车身结构的截面图;
图3是示出毫米波雷达的示意性构造的立体图;
图4A和图4B是示出蛾眼结构的示例的示意性截面图;
图5是示出具有毫米波雷达的车身结构的第一变型的截面图;以及
图6是示出具有毫米波雷达的车身结构的第二变型的截面图。
具体实施方式
以下,将参照附图对根据本发明的实施方式的设置有具有外部环境传感器的车身结构的车辆进行描述。在本实施方式中,对作为车辆的汽车1的车身结构进行示例性描述,其中,车身结构具有作为外部环境传感器的毫米波雷达15。
如图1所示,汽车1包括形成其基本骨架的车身3。车身3的前部的外壳由前保险杠5、左右挡泥板面板7、发动机罩11、前格栅13等构成。在前保险杠5的后面,设置用作外部环境传感器的毫米波雷达15(毫米波传感器)。
如图2所示,前保险杠5包括形成外壳并设置成在车辆宽度方向上延伸的保险杠表面21,以及将毫米波雷达15支撑在保险杠表面21的后侧(内侧)的支撑框架23。支撑框架23的两个端部通过螺栓紧固等方式附接到图中未示出的车身结构构件(例如前侧框架)。
保险杠表面21由外部环境传感器(这里为毫米波雷达15)所使用的电磁波能够穿过的构件(例如,树脂构件)构成。注意,在前保险杠5中,只需要通过适当选择其构成构件的材料、涂装等,将发射波和接收波穿过的至少一部分24(以下称为面向中心部24)构造成不过度妨碍无线电波的穿过即可。毫米波雷达15安装在形成于保险杠表面21中的开口中的构造也是可能的。
毫米波雷达15在车身3的向前方向上发射(照射)毫米波段中的无线电波(以下称为发射波),并接收由存在于车身3的前面的物体(目标)反射的波(以下称为接收波)。由此,毫米波雷达15基于已知方法根据接收波的时间延迟和/或频率改变来测量到物体的距离、到物体的角度(物体的位置的方向)以及物体的速度。作为毫米波段的无线电波,例如,可以使用具有毫米量级(例如,1mm到10mm)的波长和大约30GHz到300GHz(例如,24、60、76、79GHz波段)的频率的无线电波。在毫米波雷达15的发射波的发射中,例如,可以使用调频连续波(FMCW)方法。
此外,如图2所示,毫米波雷达15包括向汽车1周围的物体(图中未示出)照射发射波并接收来自该物体的反射波的传感器主体25以及容纳传感器主体25的盒形壳体27。尽管在此在附图中未示出,但是传感器主体25包括已知部件,例如用于发射的天线、用于接收的天线和处理器。处理器基于从接收波获得的数据执行用于检测物体的各种计算。
如图3中最佳所示,毫米波雷达15设置有支撑壳体27的传感器支架(传感器安装构件)31。传感器支架31安装在支撑框架23上,同时支撑壳体27(即,毫米波雷达15)。注意,传感器支架31也可以与壳体27一体地形成。换句话说,壳体27的一部分也可以用作传感器支架(传感器安装构件)。
在壳体27中,蛾眼结构形成在发射波和反射波中的至少一者穿过的部分或区域(以下称为电磁波穿过部分)上。在本实施方式中,形成有蛾眼结构的传感器保护膜37附接(粘贴)到壳体27的用作电磁波穿过部分的前壁35。前壁35由具有良好的无线电波透射性的材料(例如,聚苯硫醚(PPS)树脂)形成。传感器保护膜37从壳体27的前侧观察时为矩形形状,并且被设置成基本上覆盖前壁35的整个前表面。
此外,在前保险杠5的面向中心部24的后表面上(见图2),附接具有与传感器保护膜37的结构相同的结构的保险杠膜39。注意,保险杠膜39不是必需的,并且可以根据情况省略。
接下来,将参照图4A和图4B描述传感器保护膜37的结构的示例。图4A示出在平坦表面上形成蛾眼结构的示例,并且图4B示出在具有凹凸部分的表面(以下,称为不平坦表面)上形成蛾眼结构的示例。
如图4A所示,例如,传感器保护膜37具有这样的结构,其中具有多个凸起42(细微不规则部)的蛾眼结构43形成在由透明树脂制成的基膜41的平坦表面41A上。在本实施方式中,布置成使得每个凸起42的尖端部分指向大致前方(发射波的发射方向)。传感器保护膜37的厚度比至少前壁35的厚度小。多个凸起42具有比用作发射波的毫米波段中的无线电波的波长小的纳米级高度。多个凸起42的间隔L1(相邻凸起的尖端之间的距离)例如被设定为100到300nm。
作为传感器保护膜37的制造方法,可以使用任何已知的技术。基膜41可以是例如丙烯酸膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜等。形成蛾眼结构43的材料例如可以是包含混合有光聚合引发剂、自由基产生剂等的环氧系树脂、聚氨酯系树脂等的光固化树脂。。
蛾眼结构43例如可以通过选择添加到形成蛾眼结构43的材料的树脂成分(即,树脂成分的特性)而具有疏水特性或亲水特性。
当传感器保护膜37(即,蛾眼结构43)具有疏水特性时,可以抑制水、泥等粘附在壳体27的前壁35(电磁波穿过部分)上。结果,可以抑制由于水、泥等的粘附而导致的毫米波雷达15的性能劣化。
另一方面,当传感器保护膜37具有亲水特性时,粘附在壳体27的前壁35上的泥、灰尘等可以与水一起被冲走。结果,可以抑制由于水、泥等的粘附而导致的毫米波雷达15的性能劣化。
另外,如图4B所示,例如,传感器保护膜37可以具有这样的构造,其中由透明树脂制成的基膜41具有不平坦表面141A,在该不平坦表面上形成有包括多个凸起42的蛾眼结构43。注意,除了下面描述的特征之外,图4B的传感器保护膜37的构造与上述图4A的传感器保护膜37的构造相同。
不平坦表面141A的凸形部分142的间隔L2(相邻凸形部分142的尖端之间的距离)被设定为大于多个凸起42的间隔L1。凸形部分142的间隔L2例如为1000至10000μm(1至10mm),且大于凸起42的间隔L1(例如100至300nm)。
图4B所示的传感器保护膜37提供了这样的优点,即,不平坦表面141A抑制电磁波(这里是发射波或接收波)的衰减,同时凸起42抑制水、泥等粘附在壳体27的前壁35上。
如上所述,在根据本实施方式的车身结构中,具有疏水特性或亲水特性的蛾眼结构43形成在毫米波雷达15的壳体27的电磁波穿过部分上,由此,可以抑制由于水、泥等的粘附而导致的毫米波雷达15的性能劣化,同时避免车辆重量的增加。
在上述示例中,蛾眼结构43形成在壳体27的前壁35(电磁波穿过部分)上,但本发明不限于此,类似的蛾眼结构可以形成在电磁波穿过部分周围的部分上。例如,蛾眼结构可以形成在壳体27的侧壁36的表面的至少一部分上(参见图3)。由此,可以防止水、泥等粘附在壳体27的侧壁36上并移动到前壁35(电磁波穿过部分)。类似地,蛾眼结构可以形成在传感器支架31的表面的至少一部分上。
注意,保险杠膜39可以被构造成类似于图4A和图4B所示的传感器保护膜37。
接下来,参考图5和图6,将描述具有毫米波雷达15的车身结构的第一变型和第二变型。
在上述示例中,传感器保护膜37附接到毫米波雷达15的壳体27的前壁35。在第一变型中,与传感器保护膜37类似的传感器保护膜135用作壳体27的前壁35。
更具体地,如图5所示,在第一变型中,毫米波雷达15的壳体27包括在其前部中具有开口50的盒形传感器容纳构件51,发射波和接收波穿过该开口。此外,封闭传感器容纳构件51的开口50的前壁由具有蛾眼结构的传感器保护膜135形成。
根据第一变型,形成有蛾眼结构的传感器保护膜135用作壳体27的前壁,使得与传感器保护膜37附接到前壁35的上述构造相比,更有效地避免车辆重量的增加。注意,传感器保护膜135的基膜的厚度可以被设定为大于传感器保护膜37的基膜的厚度。
在图5所示的结构中,传感器容纳构件51的整个前侧被开口50打开。然而,本发明不限于此,例如,可以构造成使得图3所示的壳体27的前壁35的一部分(电磁波穿过部分)形成有较小的开口,并且该开口被传感器保护膜135封闭。
此外,在上述示例中,传感器保护膜37附接到毫米波雷达15的壳体27的前壁35的基本上整个前表面。在第二变型中,与传感器保护膜37类似的两个传感器保护膜37A、37B附接到壳体27的前壁35的部分。
更具体地,在第二变型中,传感器保护膜37A、37B分别设置在发射天线61和接收天线63的前面,如图6所示。
根据第二变型,均形成有蛾眼结构的多个传感器保护膜37A、37B仅设置在壳体27的必要部分(无线电波穿过部分)上,因此,与传感器保护膜37附接到前壁35的基本上整个前表面的上述构造相比,该构造可以更简单。
以上对本发明的具体实施方式进行了描述,但本发明并不限于上述实施方式,并且可以以各种方式进行修改或更改。
例如,根据本发明的具有外部环境传感器的车身结构不限于汽车1,并且可应用于可以用作车辆的任何移动体(例如,移动机器人)。此外,关于本发明的外部环境传感器不限于毫米波雷达15,并且可以用作使用电磁波的任何传感器(红外传感器、雷达传感器等)。另外,关于本发明的外部环境传感器的位置不限于在前保险杠5的后面,并且外部环境传感器可以设置在汽车1的另一构造构件(例如前格栅13)的后侧(内侧)。

Claims (7)

1.一种具有外部环境传感器的车身结构,所述车身结构包括:
车身;以及
传感器安装构件,所述传感器安装构件支撑外部环境传感器并安装在所述车身上,
其中,所述外部环境传感器包括:
传感器主体,所述传感器主体向物体照射电磁波并接收来自所述物体的反射波;以及
壳体,所述壳体容纳所述传感器主体,
其中,在所述壳体的电磁波穿过部分上形成蛾眼结构,所述电磁波和所述反射波中的至少一者穿过所述电磁波穿过部分。
2.根据权利要求1所述的车身结构,其中,所述外部环境传感器是毫米波传感器,
所述蛾眼结构具有布置在不平坦表面上的多个凸起,并且
所述不平坦表面的多个凸形部分的布置间隔大于所述多个凸起的布置间隔。
3.根据权利要求1或2所述的车身结构,其中,所述蛾眼结构形成在所述壳体的前壁的表面上,所述前壁用作所述电磁波穿过部分。
4.根据权利要求3所述的车身结构,其中,所述壳体具有盒形传感器容纳构件,所述盒形传感器容纳构件在其前部中具有开口,使得所述电磁波和所述反射波穿过所述开口,并且
所述前壁包括封闭所述开口的膜。
5.根据权利要求1或2所述的车身结构,其中,所述车身具有盖构件,所述盖构件设置在所述外部环境传感器的外部,并且所述电磁波和所述反射波中的至少一者穿过所述盖构件,并且
在所述盖构件的与所述外部环境传感器相对的内表面上形成所述蛾眼结构。
6.根据权利要求5所述的车身结构,其中,所述车身具有作为所述盖构件的保险杠和前格栅中的至少一者,并且
所述蛾眼结构形成在所述保险杠或所述前格栅的与所述外部环境传感器相对的内表面上。
7.根据权利要求1或2所述的车身结构,其中,所述蛾眼结构形成在所述壳体的侧壁的至少一部分上。
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