DE102016225668B4 - Bauteilsystem mit einem Kunststoffbauteil und mit einem Sensor - Google Patents

Bauteilsystem mit einem Kunststoffbauteil und mit einem Sensor Download PDF

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Abstract

Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) an einem Kraftfahrzeug, wobei das Kunststoffbauteil (1) mindestens einen Bereich (A) aufweist, an dem der Sensor (4), ein Sende/Empfänger für GHz Wellen, fahrzeuginnenseitig (11) angebracht ist, wobei der Sensor (4) elektrische, sowie Daten-Anschlüsse (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Bereichs (A) leitende Elemente (5) aus einem durch Induktion anregbarem Material aufgebracht sind und fahrzeuginnenseitig (11) eine Spule (6) zur induktiven Erwärmung der leitenden Elemente (5) angebracht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft Bauteilsystem mit einem Kunststoffbauteil und mit einem Sensor an einem Kraftfahrzeug, wobei das Kunststoffbauteil mindestens einen Bereich aufweist, an dem der Sensor fahrzeuginnenseitig angebracht ist, wobei der Sensor elektrische sowie Daten-Anschlüsse aufweist.
  • Bei Kraftfahrzeugen werden in Karosserieteilen Sensoren verbaut, welche beispielsweise der Abstandsmessung dienen. Solche Sensoren können in einem Stoßfänger der Vorder- und/oder der Rückseite eingebaut sein und während des Einparkens oder des Fahrbetriebs den Abstand zu einem Hindernis, einem weiteren Fahrzeug erfassen.
  • Bei mit Radarwellen arbeitenden Sensoren sind Vorkehrungen zur Vermeidung von Vereisung im Winter zu treffen. Es muss sichergestellt sein, dass sich keine Eisschicht vor dem Abstrahlbereich des Sensors bilden kann, da sonst die Funktion des Sensors nicht mehr gegeben ist. Dazu ist es bekannt, die Sensorfläche mit einer Heizeinrichtung zu versehen. Die DE 10 2011 107 216 A1 beschreibt ein Radom einer Sende- und Empfangseinrichtung für Radarwellen in einem Kraftfahrzeug. Eine Heizeinrichtung ist flächig zwischen einer Tragschicht und einer Deckschicht des Radoms angeordnet. Insbesondere ist die Heizeinrichtung als ein elektrisch leitender Anstrich ausgebildet.
  • US 2005 / 0 123 743 A1 offenbart eine Pulverbeschichtung für einen Kunststoff mit einem magnetischen Material. Es wird eine leitfähige Schicht gebildet, die induktive angeregt werden kann.
  • Aus der DE 10 2014 222 116 A1 ist eine Heizung für eine Fahrzeugscheibe bekannt, bei der die Heizdrähte konventionell aufgebracht sind. Die Kontaktierung erfolgt induktiv und wird von einem Temperatur- oder Stromsensor überwacht.
  • EP 1 646 266 A2 zeigt ein Karosserieteil für ein Kraftfahrzeug und eine Heizeinrichtung für das Karosserieteil, dass einem Radarsensor zugeordnet ist. Allerdings verwendet man hier als Heizeinrichtung eine polymere Heizfolie mit integrierten Leiterbahnen in Form von Mäandern.
  • Die bekannten Systeme basieren auf kompletten Heizsystemen. Diese Heizsysteme sind zusätzliche Bauteile, welche in das Gesamtsystem integriert und mit einer eigenen Stromversorgung am Kraftfahrzeug angeschlossen werden müssen. Dabei gestaltet sich die Kontaktierung der Heizsysteme, die Integration der Kontaktierung, sowie der Schutz vor Umwelteinflüssen als schwierig. Durch das Eindringen von Feuchtigkeit und daraus resultierenden Kriechströmen kann es leicht zum Ausfall solcher Heizsysteme kommen.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, für die Kombination aus Bauteil für ein Kraftfahrzeug und einem Sensor ein optimiertes Heizsystem zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einem Bauteilsystem mit einem Kunststoffbauteil und mit einem Sensor an einem Kraftfahrzeug, wobei das Kunststoffbauteil mindestens einen Bereich aufweist, an dem der Sensor, ein Sende/Empfänger für GHz Wellen, fahrzeuginnenseitig angebracht ist, wobei der Sensor elektrische sowie Daten-Anschlüsse aufweist, wobei innerhalb des Bereichs leitende Elemente aus einem durch Induktion erregbarem Material aufgebracht sind und fahrzeuginnenseitig eine Spule zur induktiven Erwärmung der leitenden Elemente angebracht ist.
  • Die induktive Erwärmung des Kunststoffbauteils erfolgt ohne elektrische Kontaktierung des Heizelements und ist unempfindlich gegen Umwelteinflüsse.
  • Vorteilhafterweise ist die Spule in den Sensor integriert. Dadurch ist die Spule gekapselt und ebenfalls gegen Umwelteinflüsse geschützt und kann über den Sensor kontaktiert werden.
  • Es ist eine vorteilhafte Ausführungsform, in der die leitenden Elemente aus Magnetit bestehen.
  • Dabei ist es von Vorteil, dass die leitenden Elemente mit einem Siebdruckverfahren auf das Grundstoffbauteil aufgebracht sind.
  • In einer Ausführung sind die leitenden Elemente auf eine Folie aufgebracht, die fahrzeuginnenseitig auf dem Kunststoffbauteil befestigt ist.
  • Vorteilhafterweise sind die leitenden Elemente als Gitterstruktur aufgebracht.
  • Der Abstand zwischen den einzelnen Gittern der Gitterstruktur ist so groß gewählt, dass die Signale des Sensors ohne Störung passieren.
  • Es ist von Vorteil, dass die leitenden Elemente mit einer Schutzschicht abgedeckt sind.
  • Es ist von Vorteil, wenn der Bereich A des Kunststoffbauteils der Größe und der Form der Oberfläche des Sensors entspricht.
  • Alternativ kann es gut sein, dass der Bereich (A) kleiner oder größer als die Oberfläche des Sensors ausfällt und eine beliebige Außenkontur aufweist.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
  • Es zeigt:
    • 1 ein Schnittbild durch ein Kunststoffbauteil und den dazugehörigen Sensor.
    • 2 eine zweite Ausführungsform.
    • 3 eine dritte Ausführungsform
    • 4 eine Aufsicht auf den beheizbaren Bereich.
  • 1 zeigt ein Bauteilsystem 20 bestehend aus einem Kunststoffbauteil 1, das sich nach oben und nach unten noch weiter erstreckt, und einem Sensor 4, der an diesem Kunststoffbauteil auf geeignete Art und Weise befestigt ist. Das Kunststoffbauteil 1 weist eine fahrzeugaußenseitige Fläche 10 und eine fahrzeuginnenseitige Fläche 11 auf. Fahrzeugaußenseitig muss die Fläche des Kunststoffbauteils von Eis oder Schnee befreit werden. Fahrzeuginnenseitig ist der Sensor 4 befestigt, wobei in der Zeichnung keine Befestigungen dargestellt sind. Zwischen dem Kunststoffbauteil 1 und dem Sensor 4 ist einen Spule 6 angebracht. Sie kann am Sensor oder am Bauteil befestigt sein.
  • Auf dem Kunststoffbauteil 1 sind leitende Elemente 5 aufgebracht. Es handelt sich um Material, das sich von einer Spule induktiv anregen lässt und durch Entstehung von Wirbelströmen Wärmeenergie abgeben kann.
  • In einer Ausführungsform handelt es sich um Magnetitpartikel, die gelöst in einem Lack, aufgebracht werden.
  • Die elektrisch leitenden Elemente werden als Gitter oder als Mäander oder als Spirale oder in einer anderen geeigneten Form aufgebracht, wobei der Abstand d zwischen den leitfähigen Elementen 5a, so gewählt ist, dass die GHz Wellen des Sende/Empfängers des Radarsensors das leitende Element ohne Problem durchdringen.
  • Im Beispiel der 1 sind die Strukturen 5a direkt auf dem Kunststoffelement aufgebracht, wobei hier ein Siebdruckverfahren zum Einsatz kommt. Um die leitenden Elemente zu schützen kann einen Schutzschicht zum Einsatz kommen.
  • Die fahrzeuginnenseitige Fläche 11 des Kunststoffbauteils 1 ist dabei vorbereitet, so dass die leitenden Elemente haften. Alternativ dazu kann das Kunststoffbauteil im Bereich des Sensors eine Vertiefung aufweisen, die der Größe und Form des Sensors entspricht. Die Vertiefung hat dabei einen Tiefe 11, die die Gesamtdicke des Kunststoffbauteils 1 bis zu 20% reduziert.
  • Die Vertiefung hat den Vorteil, dass die entstehende Wärmeenergie leichter auf die Fahrzeugaußenseite gelangt und auch die Sensoren näher an das Kunststoffbauteil rücken können.
  • In 2 ist ein Ausführungsbeispiel darstellt, das eine Integration der Spule 6 im Sensor 4 darstellt. Beide Komponenten des Sensorbauteils werden über einen elektrischen Anschluss und Datenanschluss 13 mit der Auswerteinheit und der Steuerung verbunden.
  • In diesem Beispiel sind die leitenden Elemente 5 auf einen Folie 2 aufgebracht, die fahrzeuginnenseitig am Kunststoffbauteil montiert ist. Die Form und Größe der Folie ist dabei an die Form und Größe des Sensors 4 angepasst. Im Beispiel nach 4 erstreckt sich die Folie 2 im Bereich A des Kunststoffbauteils, der der Größe des Sensors entspricht. Auch die Folie kann mit einer Schutzschicht versehen werden, um die leitenden Strukturen zu schützen. Schematisch ist einen Abstrahlkegel 12 des Radarsensors unter dem Winkel α angedeutet. Der Bereich B, in dem der Abstrahlkegel die Folie mit den leitenden Elementen durchdringt, kann mit den leitenden Elementen besonders ausgestaltet sein. Es ist auch möglich hier sehr wenige, leitenden Strukturen anzubringen und dafür mehr in den Randbereichen bis zur Flächenerstreckung des Bereiches A.
  • Alternative kann der Bereich (A) kleiner oder größer als die Oberfläche des Sensors sein und eine beliebige Außenkontur aufweisen.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform, wie sie als Kennzeichenträger in Stoßfänger oder Kühlergrill häufig Anwendung findet.
  • Dabei wird eine Folie 2 zwischen einer Trägerschicht 3 und einer Deckschicht 1 eingespritzt. Die Folie ist eine Dekorfolie, die auf ihrer nach außen gewandten Seite schwarz beschichtet ist, damit die Heizeinrichtung von außen nicht sichtbar wird. Die nach innen weisende Seite der Folie ist mit den leitenden Elementen bedruckt. Die Trägerschicht 3 ist dabei ein im Normalfall nicht transparenter Kunststoff, während die Deckschicht 1 aus einem transparenten Material besteht. Das Kunststoffbauteil nimmt auf seiner Innenseite den Sensor 4 auf und wird als Kennzeichenträger am Fahrzeug verbaut.
  • 4 zeigt schematisch leitende Elemente 5a, die als Streifen im Abstand d voneinander angeordnet sind. Die Streifen erstrecken sich über einen Bereich A', der der Größe des Sensors entspricht. Als Kreis angedeutet ist eine alternative Form eines Bereiches A''. Die Anordnung der Streifen, die Form und die Abstände sind lediglich beispielhaft dargestellt. Ein Fachmann wendet seine Kenntnisse an, um hier ein optimales Gleichgewicht aus Durchdringbarkeit der leitenden Elemente mit Radarwellen und einem guten Wärmeeintrag zu finden.
  • Das integrierte Sensorelement weist zwei Sender auf, den Radarsensor im GHz-Bereich sowie die Spule, die im MHz-Bereich betrieben wird. Die Sender überlappen sich ungestört.

Claims (10)

  1. Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) an einem Kraftfahrzeug, wobei das Kunststoffbauteil (1) mindestens einen Bereich (A) aufweist, an dem der Sensor (4), ein Sende/Empfänger für GHz Wellen, fahrzeuginnenseitig (11) angebracht ist, wobei der Sensor (4) elektrische, sowie Daten-Anschlüsse (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Bereichs (A) leitende Elemente (5) aus einem durch Induktion anregbarem Material aufgebracht sind und fahrzeuginnenseitig (11) eine Spule (6) zur induktiven Erwärmung der leitenden Elemente (5) angebracht ist.
  2. Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) nach, Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (6) in den Sensor (4) integriert ist.
  3. Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente (5) aus Magnetit bestehen.
  4. Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente (5) mit einem Siebdruckverfahren auf das Kunststoffbauteil aufgebracht sind.
  5. Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente auf einer Seite einer Folie (2) aufgebracht sind, die fahrzeuginnenseitig auf dem Kunststoffbauteil (1) befestigt ist.
  6. Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente als Gitterstruktur (5a) aufgebracht sind.
  7. Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) zwischen den einzelnen Gittern (5a) der Gitterstruktur so groß gewählt ist, dass die Signale des Sende/Empfängers des Sensors (5) ohne Störung passieren.
  8. Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente mit einer Schutzschicht abgedeckt sind.
  9. Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (A) des Kunststoffbauteils der Größe und der Form der Oberfläche des Sensors (4) entspricht.
  10. Bauteilsystem (20) mit einem Kunststoffbauteil (1) und mit einem Sensor (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (A) kleiner oder größer als die Oberfläche des Sensors ausfällt und eine beliebige Außenkontur aufweist.
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