DE102018212536A1

DE102018212536A1 - Radarsensoreinrichtung für ein bodenbetriebenes Kraftfahrzeug und bodenbetriebenes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018212536A1
Application number: DE102018212536.8A
Authority: DE
Inventors: Rachid Khlifi
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Radarsensoreinrichtung (4, 4a, 4b) für ein bodenbetriebenes Kraftfahrzeug (1), umfassend einen als Umgebungssensor zu nutzenden Radarsensor (5) zur Montage benachbart oder an einer Außenfläche (3) des Kraftfahrzeugs (1) und ein Radom (6) wobei das elastische und für Radarstrahlung durchlässig ausgebildete Radom (6) zu der Außenfläche (3) hin auf dem Radarsensor (5) befestigt ist und diesen zumindest auf seiner der Außenfläche (3) zugewandten bzw. einen Teil der Außenfläche (3) bildenden Seite vollständig überdeckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radarsensoreinrichtung für ein bodenbetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend einen als Umgebungssensor zu nutzenden Radarsensor zur Montage benachbart oder an einer Außenfläche des Kraftfahrzeugs und ein Radom. Daneben betrifft die Erfindung ein bodenbetriebenes Kraftfahrzeug.
Radarsensoren werden in modernen, bodenbetriebenen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen und/oder Lastkraftwagen, also Kraftfahrzeugen, die für den Straßenbetrieb konzipiert sind, häufig eingesetzt. Radardaten der Radarsensoren können beispielsweise für unterschiedliche Funktionen von Fahrzeugsystemen eingesetzt werden, wobei lediglich beispielhaft auf Anwendungen wie Einparkhilfen, Totwinkelüberwachungen, Pre-Crash-Sensing und Stop-And-Go-Funktionen in Frage kommen. Hierzu ist es insbesondere bekannt, die Radarsensoren verdeckt zu verbauen, beispielsweise in den Stoßfängern eines Kraftfahrzeugs hinter einer als externes Radom wirkenden Kunststoffabdeckung des Stoßfängers, wobei auch vorgesehen sein kann, Radarsensoren hinter radardurchlässigen, überlackierten Fenstern an verschiedenen Orten der Karosserie, beispielsweise in Türen, vorzusehen. Dabei ist es bekannt, die Radarsensoren mit einem Gehäuse zu versehen und an einer Fahrzeugkomponente, beispielsweise einem Stoßfängerteil und/oder einem Karosserieteil, zu befestigen. Beispielsweise kann bei auf Halbleitertechnologie, insbesondere CMOS-Technologie, basierenden Radarsensoren ein wenigstens den Radartransceiver realisierender Halbleiterchip, insbesondere CMOS-Chip, auf einer Leiterplatte angeordnet sein, die wiederum in dem Gehäuse gehaltert ist.
Radarsensoren werden häufig auch im Hinblick auf Funktionen eingesetzt, die gewisse Sicherheitsanforderungen, die wenigstens teilweise gesetzlich vorgegeben sein können, erfüllen müssen. Beispiele hierfür sind der Einsatz von Radarsensoren in Sicherheitssystemen des Kraftfahrzeugs und/oder hin zur vollständig automatischen Führung des Kraftfahrzeugs ausgebildeten Fahrzeugsystemen. Aktuelle Sicherheitsanforderungen für Umfeldsensoren können beispielsweise vorsehen, dass die Umfeldsensoren schwächere Kollisionen unbeschädigt überstehen müssen. So können Gesetzgebungen beispielsweise vorsehen, einen sogenannten „Pendelschlag“ gegen den Radarsensor durchzuführen, nach welchem dieser noch vollständig funktionsfähig sein muss. Gerade bei offen verbauten langreichweitigen Radarsensoren ist diese Anforderung schwer sicherzustellen. Mithin existieren auch bei weniger kritischen Aufprallsituationen, beispielsweise bei kleineren Parkremplern, Risiken zur Beschädigung von Radarsensoren.
US 6,627,296 B1 beschreibt eine aufprallresistente Struktur mit einem im Wesentlichen sinusförmig geformten, elastisch komprimierbaren, offenzelligen, gerillten Layer zwischen einschränkenden Layern, wobei sich bei einem Aufprall die Rillen frei zwischen den eingeschränkten Schichten bewegen können und Belastungsansammlungen in den sich zusammenziehenden Rillen unmittelbar unterhalb eines Aufprallobjekts durch die Absorption der Aufprallkräfte durch benachbarte Rillen absorbiert werden, wobei die Rillen akkordeonartig zusammengezogen werden und im Wesentlichen zur vorherigen Form zurückkehren, nachdem der Aufprall abgeschlossen ist. So soll ein bleibender Schaden an der Struktur eines Flugzeugs verhindert werden. Insbesondere kann es sich bei der Struktur um ein Radom an der Front eines Flugzeugs handeln, welches gegen Beschädigungen durch Vogelaufprall geschützt werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen besseren Schutz von benachbart oder an einer Außenfläche eines bodenbetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehenen Radarsensoren anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Radarsensoreinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das elastische und für Radarstrahlung durchlässig ausgebildete Radom zu der Außenfläche hin auf dem Radarsensor befestigt ist und diesen zumindest auf seiner der Außenfläche zugewandten beziehungsweise einen Teil der Außenfläche bildenden Seite vollständig überdeckt.
Erfindungsgemäß soll mithin ein insbesondere zusätzliches Radom aus einem elastischen, radardurchlässigen Material verwendet werden, welches den Radarsensor vor leichteren Aufprällen, wie sie bei bodengebundenen, für den Straßenbetrieb vorgesehenen Kraftfahrzeugen, beispielsweise Personenkraftwagen und/oder Lastkraftwagen, auftreten können, zu schützen. Dabei wird das Radom dicht an das Gehäuse des Radarsensors aufgebracht, wobei bevorzugt zwischen dem elastischen Radom und elektronischen Bestandteilen und/oder der Antennenanordnung des Radarsensors ein Abstand gehalten wird, um Platz für die Verformung des Radoms zu schaffen. Tritt nun ein Aufprall eines Aufprallobjekts auf die Außenfläche des Kraftfahrzeugs auf, können zumindest leichtere Aufprälle durch Verformung des elastischen Radoms abgefangen werden, so dass der Radarsensor geschützt wird. Durch die Elastizität des Radoms kehrt das Radom nach einem kleineren Aufprall an seine initiale Position zurück. Die Funktion des Radarsensors bleibt weiter gewährleistet.
Dabei ist, insbesondere durch die Bereitstellung eines Abstands zwischen dem verformbaren Radom und der Antennenanordnung, gezielt nicht vorgesehen, die Antennenanordnung des Radarsensors elastisch auszubilden und/oder zu bewegen, so dass die Antennenanordnung beispielsweise, wie grundsätzlich bekannt, fest auf einer Leiterplatte und/oder in einem Package mit einem den Radartransceiver realisierenden Halbleiterchip vorgesehen sein kann. Würde eine Bewegbarkeit der Leiterplatte und/oder der Antennenanordnung nämlich auftreten, würden die Strahlrichtwirkung und die sonstigen Messeigenschaften des Radarsensors, insbesondere bei Nutzung des Frequenzbereichs von 76 - 81 Gigahertz, nicht mehr gegeben sein. Insbesondere würden Einschränkungen bei der Winkel-Messfähigkeit durch Bewertung der Phasendifferenzen zwischen unterschiedlichen Antennenelementen der Antennenanordnung auftreten. Mithin wird das elastische Radom als zusätzliche Komponente bereitgestellt, die günstig verfügbar ist und insbesondere für einen Teil der Außenfläche bildende langreichweitige Radarsensoren einen nützlichen, notwendigen Schutz im Fall kleinerer Kollisionen bereitstellt.
Dabei sei an dieser Stelle angemerkt, dass sich die Dicke des Radoms insbesondere an den gesetzlichen Anforderungen an Radarsensoren beziehungsweise zu überstehenden kleineren Aufprällen orientieren kann, insbesondere dem sogenannten „Pendelschlag“.
Das Radom kann beispielsweise aus einem elastischen Kunststoff, beispielsweise aus expandiertem thermoplastischen Polyurethan und/oder einem Elastomer, und/oder einem Dichtungsmaterial bestehen. Gerade im Bereich der Elastomere stehen eine Vielzahl von geeigneten, elastischen und für Radarstrahlung durchlässigen Kunststoffen zur Verfügung, die nach den Anforderungen an den Schutz geeignet ausgewählt und dimensioniert werden können. Bevorzugt werden dabei Materialien verwendet, die auch gegenüber Witterungseinflüssen möglichst resistent sind, insbesondere dann, wenn ein einen Teil der Außenfläche bildend montierter Radarsensor, insbesondere ein langreichweitiger Radarsensor, verwendet wird. Dabei sei noch angemerkt, dass sich die Erfindung selbstverständlich auch auf hinter einem Bauteil verdeckt montierte Radarsensoren beziehen kann, insbesondere dann, wenn auch bei kleineren Kollisionen ein Aufprall des Bauteils auf den Radarsensor droht.
Das Radom kann bevorzugt auf den Radarsensor, beispielsweise auf eine der Außenfläche zugewandte Außenseite eines Gehäuses des Radarsensors, aufgeklebt sein. Das bedeutet, auch allgemein stellt das Radom bevorzugt mit dem Radarsensor eine untrennbare Einheit als Radarsensoreinrichtung dar. So kann das Radom am besten als ein Schutzkissen für den Radarsensor wirken.
Das Radom kann zweckmäßigerweise an der dem Radarsensor abgewandten Seite abgerundete Ecken aufweisen. Diese sind der möglichst beschädigungsfreien Verformbarkeit des Radoms zuträglich.
Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn sich das Radom wenigstens teilweise auch entlang von senkrecht zu der Außenfläche verlaufenden Seitenflächen des Radarsensors erstreckt. So ist auch gegen gegebenenfalls auftretende seitliche, leichte Kollisionen ein gewisser Schutz gegeben. Zudem kann Material des Radoms bei einem Frontalaufprall durch seine Elastizität dann verbessert nach seitlich des Radarsensors verdrängt werden.
Neben der Radarsensoreinrichtung betrifft die vorliegende Erfindung auch ein bodenbetriebenes Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine Radarsensoreinrichtung der erfindungsgemäßen Art aufweist. Alle Ausführungen bezüglich der Radarsensoreinrichtung lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radarsensoreinrichtung in einem ersten Zustand,
3 die Radarsensoreinrichtung der 2 in einem zweiten Zustand, und
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radarsensoreinrichtung.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. In einem vorderen Stoßfänger 2 ist, hier einen Teil der Außenfläche 3 bildend, eine Radarsensoreinrichtung 4 der erfindungsgemäßen Art verbaut.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer solchen erfindungsgemäßen Radarsensoreinrichtung 4a. Diese umfasst neben dem Radarsensor 5 auch ein elastisches, für Radarstrahlung durchlässig ausgebildetes Radom 6, welches den Radarsensor 5 zur Außenfläche 3 hin vollständig überdeckt. Dabei kann es sich bei dem Radarsensor 5 insbesondere um einen auf Halbleitertechnologie, insbesondere CMOS-Technologie, basierend realisierten Radarsensor 5 handeln, bei dem beispielsweise ein den Radartransceiver realisierender Halbleiterchip, insbesondere CMOS-Chip, gemeinsam mit einer Antennenanordnung des Radarsensors 5 auf einer Leiterplatte vorgesehen ist, die innerhalb eines Gehäuses gehaltert ist, auf das das Radom 6 aufgeklebt ist. In anderen Ausgestaltungen kann das Radom 6 auch unmittelbar an Elektronikkomponenten und/oder die Antennenanordnung anschließen; dann besteht bevorzugt ein definierter Abstand, der Freiraum für das elastische Material des Radoms 6 bei Verformung bietet.
Das Radom 6 weist nach außen, also dem Radarsensor 5 abgewandt, abgerundete Ecken 7 auf. Es besteht vorliegend aus einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer.
3 zeigt das Verhalten des Radoms 6 in einer Aufprallsituation durch ein Aufprallobjekt 8. Ersichtlich verformt sich das Radom 6 aufgrund seiner Elastizität, den Radarsensor 5 vor dem Aufprall schützend und Aufprallenergie aufnehmend. Nach Beendigung des Aufpralls und Entfernung des Aufprallobjekts 8 kehrt es aufgrund seiner Elastizität wieder in die in 2 gezeigte initiale Ausbildung zurück.
4 zeigt ein leicht modifiziertes zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radarsensoreinrichtung 4b, bei der das elastische, für Röntgenstrahlung durchlässige Radom 6 derart erweitert ist, dass auch zumindest ein Teil der Seitenflächen 9 überdeckt und somit geschützt wird.
Es sei noch angemerkt, dass sich die hier dargestellten Ausführungsbeispiele auch auf hinter einem Bauteil des Kraftfahrzeugs 1 verdeckt verbaute Radarsensoren 5 anwenden lassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6627296 B1 [0004]

Claims

Radarsensoreinrichtung (4, 4a, 4b) für ein bodenbetriebenes Kraftfahrzeug (1), umfassend einen als Umgebungssensor zu nutzenden Radarsensor (5) zur Montage benachbart oder an einer Außenfläche (3) des Kraftfahrzeugs (1) und ein Radom (6), dadurch gekennzeichnet, dass das elastische und für Radarstrahlung durchlässig ausgebildete Radom (6) zu der Außenfläche (3) hin auf dem Radarsensor (5) befestigt ist und diesen zumindest auf seiner der Außenfläche (3) zugewandten bzw. einen Teil der Außenfläche (3) bildenden Seite vollständig überdeckt.
Radarsensoreinrichtung (4, 4a, 4b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radom (6) aus einem elastischen Kunststoff , insbesondere aus expandiertem thermoplastischem Polyurethan, und/oder einem Dichtungsmaterial besteht.
Radarsensoreinrichtung (4, 4a, 4b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radarsensor (5) ein langreichweitiger Radarsensor (5) ist.
Radarsensoreinrichtung (4, 4a, 4b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radom (6) auf den Radarsensor (5) aufgeklebt ist.
Radarsensoreinrichtung (4, 4a, 4b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radom (6) an der dem Radarsensor (5) abgewandten Seite abgerundete Ecken (7) aufweist.
Radarsensoreinrichtung (4, 4a, 4b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radom (6) sich wenigstens teilweise auch entlang von senkrecht zu der Außenfläche (3) verlaufenden Seitenflächen (9) des Radarsensors (5) erstreckt.
Bodenbetriebenes Kraftfahrzeug (1), aufweisend wenigstens eine Radarsensoreinrichtung (4, 4a, 4b) nach einem der vorangehenden Ansprüche.