DE102013221064A1 - Abdeckung für einen Radarsensor für Kraftfahrzeuge - Google Patents
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Abstract
Abdeckung für einen Radarsensor für Kraftfahrzeuge, die eine Wand (28) mit einer dreidimensionalen Reliefstruktur (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand mit der Reliefstruktur (32) aus tiefgezogenem Glas besteht.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Abdeckung für einen Radarsensor für Kraftfahrzeuge, die eine Wand mit einer dreidimensionalen Reliefstruktur aufweist.
- Radarsensoren werden in Kraftfahrzeugen beispielsweise zur Ortung von vorausfahrenden Fahrzeugen eingesetzt, so dass eine automatische Abstandsregelung ermöglicht wird. Es ist wünschenswert, den Radarsensor und seine Abdeckung in den Kühlergrill des Fahrzeugs zu integrieren und beispielsweise mittig im oberen Bereich des Kühlergrills anzuordnen, so dass er ein gutes Sichtfeld hat und weitgehend gegen Beschädigung durch Steinschlag oder dergleichen geschützt ist. Dabei bietet es sich an, dass die Reliefstruktur der Abdeckung das Firmensymbol des Kraftfahrzeugherstellers wiedergibt.
- Die Abdeckung hat dann eine Vielzahl von technischen Anforderungen zu erfüllen. Sie muss zum einem radartransparent sein und sollte die Transmission der Radarwellen möglichst wenig stören und auch möglichst wenig störende Reflexionen verursachen. Das Firmensymbol des Kraftfahrzeugherstellers weist in den meisten Fällen hochglänzende Oberflächenteile auf und sollte deshalb wirksam gegen Umwelteinflüsse geschützt werden, damit diese Oberfläche nicht stumpf und unansehnlich wird. Die äußere Oberfläche des Radarsensors sollte möglichst widerstandsfähig und insbesondere kratzfest sein.
- Aus
DE 103 38 506 B4 ist eine Abdeckung dieser Art bekannt, deren Herstellung jedoch sehr aufwendig ist und eine Vielzahl von Verfahrensschritten umfasst, so dass relativ hohe Kosten entstehen und die Gefahr von Fehlern im Herstellungsprozess relativ hoch ist. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abdeckung mit dreidimensionaler Reliefstruktur für Radarsensoren zu schaffen, die sich kostengünstig herstellen lässt und dennoch von hoher optischer, radaroptischer und mechanischer Qualität ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine Lage der Wand mit der Reliefstruktur aus tiefgezogenem Glas besteht.
- Verschiedene Glashersteller bieten flexible Glasscheiben an, die beispielsweise durch Tiefziehen umformbar sind. Ein Beispiel ist ein Borosilikatglas, das von der Fa. Corning unter der Bezeichnung "Willow Glas" vertrieben wird.
- Erfindungsgemäß wird dieses Glas durch Tiefziehen so umgeformt, dass es die dreidimensionale Reliefstruktur der Abdeckung bildet. Die Glaszusammensetzung kann dabei so gewählt werden, dass eine hohe Transparenz für Radarwellen erreicht wird, deren Frequenz typischerweise in der Größenordnung von etwa 77 GHz liegt.
- Die Verwendung des umgeformten Glases als Grundsubstrat der Abdeckung ermöglicht eine hohe mechanische Festigkeit und Widerstandsfähigkeit sowie eine hohe optische Qualität bei gleichzeitig kostengünstiger Herstellung. Da weniger Verfahrensschritte benötigt werden als bei herkömmlichen Verfahren, entfallen zahlreiche Fehlerquellen, so dass der Ausschuss und damit die Bauteilkosten minimiert werden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Durch Bedrucken zumindest von Teilen der aus Glas bestehenden Reliefstruktur und/oder durch Metallisierung lässt sich das Erscheinungsbild der Abdeckung beeinflussen. Die bedruckten bzw. metallisierten Flächen liegen dabei vorzugsweise auf der dem Radarsensor zugewandten Rückseite der Abdeckung, so dass sie gegen Umwelteinflüsse geschützt sind. Weiterhin kann auf der Rückseite der Metallschicht durch Hinterspritzen oder Spritzprägen eine Kunststoffschicht angebracht werden, die zusammen mit der Glasschicht ein stabiles und verzugfreies Verbundbauteil bildet. Durch das Spritz- bzw. Spritzprägeverfahren lässt sich dabei ein guter Flächenschluss zwischen dem Glas-Substrat und der Kunststoffmasse erreichen, so dass keine Lufteinschlüsse entstehen, an denen die Radarwellen reflektiert würden. Die Kunststoffmasse kann dabei zugleich so geformt werden, dass sie Halterungselemente zur Befestigung der Abdeckung bzw. des gesamten Radarsensors am Kühlergrill oder anderen Karosserieteilen des Kraftfahrzeugs bildet.
- Auch auf der Vorderseite der Abdeckung kann eine transparente Vergussmasse oder Versiegelung aus Kunststoff vorgesehen werden, die die Unebenheiten der Reliefstruktur ausgleicht, so dass man eine glatte Oberfläche erhält, die dann eine kratzfeste Lackierung, beispielsweise mit einem duroplastischen Lack erhalten kann. Wahlweise können die Vertiefungen der Reliefstruktur auf der Vorderseite auch durch eine durchgehende transparente duroplastische Harzschicht aufgefüllt werden.
- Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Tiefziehen einer transparenten Glasscheibe; -
2 die Vorrichtung nach1 am Ende eines Tiefziehschrittes; -
3 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil der tiefgezogenen Glasscheibe in dem Werkzeug nach2 ; -
4 einen Schnitt, analog zu3 , durch die Glasscheibe nach weiteren Bearbeitungsschritten; -
5 einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Spritzprägen einer Kunststoffschicht auf der Rückseite der Glasscheibe; -
6 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Anbringen einer Vergussmasse auf einer Vorderseite der Glasscheibe; -
7 einen Schnitt durch eine fertige Abdeckung für einen Radarsensor; und -
8 eine Frontansicht der Abdeckung nach7 . - Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Abdeckung für einen Kraftfahrzeug-Radarsensor ist gemäß
1 eine flexible Glasscheibe10 , die als Endlosband von einem Coil12 abgezogen wird und zwischen einem Oberwerkzeug14 und einem Unterwerkzeug16 einer Stanz- und Tiefziehvorrichtung18 hindurchläuft. Das Oberwerkzeug14 weist ein umlaufendes Stanzschwert20 auf, mit dem ein beispielsweise kreisförmiger Rohling aus dem Band10 ausgestanzt wird. Der Verschnitt wird dann auf der anderen Seite der Vorrichtung18 wieder auf einen Coil22 aufgewickelt. - Das Oberwerkzeug
14 weist an der Unterseite eine Anordnung von Vorsprüngen24 auf, während das Unterwerkzeug16 eine dazu komplementäre Anordnung von Vertiefungen26 hat. Beim Absenken des Oberwerkzeugs14 wird ein Rohling28 ausgestanzt und dabei durch die Vorsprünge24 und Vertiefungen26 tiefgezogen und so umgeformt, dass er eine dreidimensionale Reliefstruktur30 erhält. - Die Ober- und Unterwerkzeuge
14 ,16 sind auswechselbar in einem Maschinenbett34 der Vorrichtung18 gehalten, so dass Abdeckungen mit unterschiedlichen Reliefstrukturen hergestellt werden können, die beispielsweise die Firmenabzeichen des jeweiligen Kraftfahrzeugherstellers wiedergeben. - Wie
3 zeigt, weisen die dem Rohling zugewandten Oberflächen des Oberwerkzeugs14 und des Unterwerkzeugs16 Beschichtungen36 aus PTFE (Teflon) auf. Dadurch wird der Tiefziehvorgang erleichtertet. Die Kanten der Vertiefungen26 im Unterwerkzeug16 sind verrundet, so dass auf der Seite des Rohlings, die später die Außenseite der Abdeckung bildet, keine unansehnlichen Markierungen entstehen. - Nach dem Anheben des Oberwerkzeugs
14 wird der tiefgezogene Rohling28 ausgeworfen oder gegebenenfalls zusammen mit dem als Werkstückträger dienenden Unterwerkzeug16 zu einer nicht gezeigten Druckstation überführt, wo die erhabenen Teile der Reliefstruktur32 auf der dem Radarsensor zugewandten Rückseite der späteren Abdeckung (der Oberseite in2 und3 ) mit einem farbigen Lack bedruckt werden, beispielsweise im Tampondruckverfahren. Ein Teil der auf diese Weise gebildeten Lackschicht38 ist in4 zu sehen. - In einem weiteren Schritt wird dann auf die gesamte Rückseite (Oberseite) des Rohlings
28 durchgehend eine blickdichte Metallisierungsschicht40 aufgebracht, die beispielsweise eine Dicke von mindestens 50 nm hat und aus Gründen der Radartransparenz vorzugsweise aus Indium, Gold oder Zinn besteht. - Für einen nachfolgenden Bearbeitungsschritt wird der bedruckte und metallisierte Rohling
28 in eine Spritzgießmaschine42 mit Prägefunktion überführt, die im Schnitt in5 dargestellt ist. Wahlweise kann der Rohling28 auch bei diesem Schritt auf dem als Werkstückträger dienenden Unterwerkzeug16 der Stanz- und Tiefziehvorrichtung verbleiben, dass dann die Spritzgießvorrichtung umgesetzt und mit Auswerfern44 geeignet in einem Bett46 der Spritzgießmaschine positioniert wird. Das Bett46 sowie eine umlaufende Wand48 und ein Prägestempel50 der Spritzgießmaschine sind von Heizkanälen52 durchzogen, so dass die Spritzgießmaschine einschließlich des Rohlings28 auf eine Temperatur von beispielsweise 120 bis 140° C erhitzt werden können. - Durch die umlaufende Wand
48 und den Prägestempel50 wird oberhalb des Rohlings28 ein Formhohlraum54 begrenzt, in den über einen Anguss56 eine vorerhitzte Kunststoffschmelze eingespritzt wird, vorzugsweise mit einem Druck von weniger als 500 MPa. Bei dem Kunststoff kann es sich beispielsweise um ein Polycarbonat oder ein duroplastisches Harzmaterial handeln. - Der Prägestempel
50 ist durch einen Prägespalt58 von der umlaufenden Wand der Spritzgießmaschine42 getrennt und fährt während des Spritzgießvorgangs tiefer in den Formhohlraum ein, so dass die Kunststoffschmelze fest gegen die Metallisierungsschicht des Rohlings28 angedrückt wird. Auf diese Weise wird eine vollflächige Haftung des Kunststoffs an der Metallisierungsschicht des Rohlings ohne Lufteinschlüsse erreicht. Die Haftung kann dadurch weiter verbessert werden, dass die Metallisierungsschicht40 vor dem Spritzgießvorgang einer Plasmabehandlung unterzogen wird. - Der Formhohlraum
54 ist so gestaltet, dass der umlaufende Rand des Rohlings in die Kunststoffmasse eingebettet wird und somit die durch Spritzgießen hergestellte Kunststoffschicht60 (6 und7 ) an ihrem Rand radial vorspringende Halterungen62 mit Befestigungslöchern64 bildet, die eine Befestigung der Abdeckung an einem Kühlergrill oder einem anderen Karosserieteil des Kraftfahrzeugs ermöglichen (sieh auch8 ). - Nachdem die Kunststoffschicht
60 in der Spritzgießmaschine42 abgekühlt ist, wird die durch die Kunststoffschicht60 mit dem daran haftenden Rohling28 gebildete Abdeckung66 (7 und8 ) entformt, und mit Hilfe der Auswerfer46 wird auch das Unterwerkzeug16 ausgeworfen und zur weiteren Verwendung zu der Stanz- und Tiefziehvorrichtung18 zurückgeführt. - Die Abdeckung
66 kann in dem Zustand verwendet werden, indem sie die Spritzgießmaschine42 verlässt. Wahlweise kann jedoch in einem weiteren Schritt in derselben oder einer anderen Spritzgießmaschine mit einem anderen Unterwerkzeug eine Füllschicht auf der Vorderseite (Unterseite) des Rohlings angespritzt werden, vergleichbar der in6 und7 gezeigten Füllschicht68 . Diese Füllschicht füllt zumindest die Vertiefungen der Reliefstruktur aus, bildet jedoch vorzugsweise auf der Außenseite der Abdeckung eine durchgehende ebene Oberfläche und besteht aus transparentem Kunststoff, beispielsweise transparentem Polykarbonat, so dass die Reliefstruktur sichtbar bleibt. Bei Bedarf kann die ebene Oberfläche der Füllschicht mit einem kratzfesten transparenten Lack beschichtet werden. -
6 illustriert eine andere Ausführungsform, bei der die Füllschicht68 in einer Vergussmaschine70 mit einem einfachen Vergusswerkzeug72 im Reaction-Injection-Molding-Verfahren (RIM-Verfahren) hergestellt wird. Dazu können niedrigviskose Vergussmassen z.B. auf Polyurethan- oder Acrylatbasis verwendet werden. In einem Mischkopf74 werden z.B. ein Isocyanat und ein Polyol zusammengeführt und mit einem Druck von weniger als 500 MPa in das erhitzte Werkzeug eingespritzt. Durch chemische Reaktion entsteht dann im Formhohlraum ein vernetztes Harz, das sehr temperatur- und formstabil ist und eine kratzfeste ebene Oberfläche bildet, die nicht mehr lackiert zu werden braucht. - Die auf diese Weise erhaltene fertige Abdeckung
66 ist in7 im Schnitt und in8 in einer Frontansicht gezeigt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10338506 B4 [0004]
Claims (15)
- Abdeckung für einen Radarsensor für Kraftfahrzeuge, die eine Wand mit einer dreidimensionalen Reliefstruktur (
32 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand mit der Reliefstruktur (32 ) aus tiefgezogenem Glas besteht. - Radarsensor nach Anspruch 1, bei dem die Kanten der Reliefstruktur (
32 ) zumindest auf der in Bezug auf den Radarsensor nach außen weisenden Seite verrundet sind. - Abdeckung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Reliefstruktur (
32 ) auf mindestens einer Seite bedruckt ist. - Abdeckung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Reliefstruktur (
32 ) auf mindestens einer Seite metallisiert ist. - Abdeckung nach den Ansprüchen 3 und 4, bei der die Wand aus tiefgezogenem Glas auf der bedruckten Seite eine den Druck überdeckende durchgehende Metallisierungsschicht (
40 ) aufweist. - Abdeckung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der auf mindestens einer Seite der Wand aus tiefgezogenem Glas eine Kunststoffschicht (
60 ) angebracht ist. - Abdeckung nach Anspruch 6, bei der die Kunststoffschicht (
60 ) eine Fassung für den Rand der Wand aus tiefgezogenem Glas bildet. - Abdeckung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Kunststoffschicht (
60 ) mindestens eine Halterung (62 ) zur Befestigung der Abdeckung an einen Karosserieteil bildet. - Abdeckung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der auf einer Seite der Wand aus tiefgezogenem Glas, vorzugsweise einer unbedruckten und nichtmetallisierten Seite, eine transparente Füllschicht (
68 ) angebracht ist. - Abdeckung nach Anspruch 9, bei der die Füllschicht (
68 ) eine durchgehende ebene Oberfläche bildet, die eine kratzfeste Lackierung aufweist. - Radarsensor für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine Abdeckung (
66 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche. - Verfahren zur Herstellung einer Abdeckung (
66 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch, dadurch gekennzeichnet, dass, dass ein Rohling (28 ) aus flexiblem Glas zu einer Reliefstruktur (32 ) umgeformt wird, und dass dieser Rohling (28 ) ein tragendes Substrat der Abdeckung (66 ) bildet. - Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Reliefstruktur (
32 ) mindestens einseitig bedruckt und/oder metallisiert wird. - Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem auf einer Seite des Rohlings (
28 ), vorzugweise der bedruckten und/oder metallisierten Seite, im Spritz-Prägeverfahren eine Kunststoffschicht (60 ) angebracht wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem auf einer Seite des Rohlings (
28 ), vorzugsweise einer nicht bedruckten und nicht metallisierten Seite, im Reaction-Injection-Molding-Verfahren eine Füllschicht (68 ) aus einer transparenten, durch Vernetzung härtenden Vergussmasse angebracht wird.
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