DE102019129507A1

DE102019129507A1 - Radom für einen Radarsensor eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019129507A1
Application number: DE102019129507.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Schwenkert
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-05-06
Also published as: US20210132217A1; CN112751186A; US11592551B2

Abstract

Radom (7) für einen Radarsensor (4) eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend wenigstens einen dem Radarsensor (4) zugewandten, zu durchstrahlenden Grundkörper (8) aus wenigstens einem optisch nicht transparenten Material, welches zumindest auf einer dem Radarsensor (4) abgewandten Seite eine erste Dielektrizitätszahl aufweist, wobei das Radom (7) ferner eine auf der dem Radarsensor (4) abgewandten Seite zumindest im durchstrahlten Bereich auf den Grundkörper (8) aufgebrachte, optische transparente Folie (12) mit einer zweiten Dielektrizitätszahl, die zwischen der ersten Dielektrizitätszahl und der Dielektrizitätszahl von Luft liegt, aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radom für einen Radarsensor eines Kraftfahrzeugs, aufweisend wenigstens einen dem Radarsensor zugewandten, zu durchstrahlenden Grundkörper aus wenigstens einem optisch nicht transparenten Material, welches zumindest auf einer dem Radarsensor abgewandten Seite eine erste Dielektrizitätszahl aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
Radarsensoren werden in modernen Kraftfahrzeugen häufig zur Umfelderfassung eingesetzt. Dabei ist es zum Schutz des Radarsensors und auch aus designtechnischen Gründen bekannt, Radarsensoren verdeckt hinter anderen Komponenten des Kraftfahrzeugs zu verbauen, welche dann als ein Radom für den Radarsensor wirken. Beispielsweise ist es bekannt, wenigstens einen Radarsensor innerhalb eines Stoßfängers und/oder hinter einem radardurchlässigen Fenster innerhalb einer Tür des Kraftfahrzeugs zu verbauen. Während derartige Komponenten, insbesondere Stoßfänger und radardurchlässige Fenster, meist aus Kunststoff bestehen, ist es auch bekannt, die Komponenten von außen zu lackieren, um sie besser in den Gesamteindruck des Kraftfahrzeugs einzubinden, beziehungsweise anderweitig designtechnisch zu bearbeiten. Problematisch hierbei ist, dass die verwendeten Lacke und/oder Kunststoffe zum Teil zu äußerst hohen Verlusten bei der Transmission der elektromagnetischen Energie der Radarstrahlen führen. Dies wiederum führt zu Einbußen in der Leistungsfähigkeit des Radarsensors sowie von Radardaten des Radarsensors nutzenden Fahrzeugfunktionen. Andererseits kann dies, wenn derartige Leistungsfähigkeitseinschränkungen nicht erwünscht sind, auch zu Einschränkungen im Verbau der Radarsensoren hinter lackierten Flächen oder generell hinter Kunststoffen beziehungsweise sonstigen Radomen führen. Denkbar ist es ferner, Einschränkungen in der Außengestaltung von Kraftfahrzeugen hinzunehmen.
EP 2 775 011 A1 betrifft eine Metallbeschichtung für die Transmission elektromagnetischer Wellen sowie ein Radom für ein Fahrzeug-Radargerät. Dabei soll eine für elektromagnetische Wellen durchlässige, dünne Metallschicht geschaffen werden, wofür mehr als 10.000 feine Dünnfilm-Metallstücke pro Quadratmillimeter auf einer Oberfläche eines Substrats voneinander elektrisch isoliert vorgesehen werden sollen. EP 3 480 007 A1 betrifft ein für elektromagnetische Wellen durchlässiges Metallbauteil, welches eine Metallschicht und eine Bruchschicht aufweist, die in ihren entsprechenden Ebenen eine Mehrzahl linearer Brüche aufweisen, die sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Auch in JP 2018-154878 A wird eine Metallbeschichtung, die durchlässig für elektromagnetische Wellen ist, vorgeschlagen, welche eine Kombination von Mikro-Inseln umringt von Mikro-Brüchen vorschlägt.
Diese Ansätze betreffen mithin die teilweise aufwendige Modifikation von gestaltenden, metallisch wirkenden Schichten, die gleichzeitig durchlässiger für Radarstrahlen sein sollen. Mit anderen Worten ist es bekannt, metallisch anmutende Schichten zu schaffen, die für Radarwellen transparenter sind als vergleichbare konventionelle Schichten, die den optischen Eindruck einer metallischen Oberfläche liefern, beispielsweise Metallic-Lack-Schichten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu realisierende und kostengünstige Möglichkeit zur Erhöhung der Radartransmission bei insbesondere optisch besonders gestalteten Radomen zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Radom der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Radom ferner eine auf der dem Radarsensor abgewandten Seite zumindest im durchstrahlten Bereich auf den Grundkörper aufgebrachte, optisch transparente Folie mit einer zweiten Dielektrizitätszahl, die zwischen der ersten Dielektrizitätszahl und der Dielektrizitätszahl von Luft liegt, aufweist.
Erfindungsgemäß wird mithin eine einfach zu realisierende Maßnahme zur Verringerung der Reflektionsenergieverluste durch Anbringung einer optisch transparenten Folie auf bestehenden Strukturen, hier dem Grundkörper, vorgeschlagen. Das zugrunde liegende physikalische Wirkprinzip ist die Nutzung der Folie als eine Art Anpassungsglied, nachdem letztlich eine Folie mit einer mittleren Dielektrizitätszahl ∈_p (relative Permittivität) zwischen einem Material mit höherer Dielektrizitätszahl ∈_p und einem Medium mit niedriger Dielektrizitätszahl ∈_p, hier Luft, vorgesehen wird. Auf diese Weise erhält die optisch transparente Folie die ursprüngliche Anmutung des Grundkörpers, verbessert aber den Übergang der elektromagnetischen Energie der Radarstrahlen in den Grundkörper mit einem Material höherer Absorptionsenergieverluste. Die Anpassungsverluste bei einem Übergang von Luft auf eine insbesondere lackierte Fläche des Grundkörpers werden durch ein Transformationsglied in Form einer optisch transparenten Folie minimiert. Durch die so geschaffene Anpassungsstufe kann die Transmission der elektromagnetischen Energie der Radarstrahlung an den Grenzschichten entscheidend erhöht werden.
Insbesondere muss durch den erfindungsgemäßen Ansatz eine das optische Aussehen des Grundkörpers anpassende Schicht nicht auf komplizierte Art und Weise angepasst werden, sondern eine einfach verfügbare und aufbringbare Zusatzfolie ist zur Verbesserung des Transmissionsverhaltens ausreichend.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper auf seiner Außenseite, auf der die Folie aufgebracht ist, einen Lack und/oder ein metallisches Aussehen aufweist, welcher beziehungsweise welches durch die Folie sichtbar ist. Gerade für derartige Lacke und/oder sonstige Beschichtungen, die ein hervorragendes äußeres Erscheinungsbild des Radoms und somit der Komponente des Kraftfahrzeugs herstellen sollen, sind häufig hohe Werte für die Dielektrizitätszahl gegeben. Die Nutzung dünner Folien, die bei guten Transmissionswerten für die elektromagnetische Strahlung des Radarsensors dennoch eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen, erlaubt diesbezüglich eine Bereitstellung eines Anpassgliedes, mit welchem Anpassungsverluste reduziert werden können.
Konkret kann die Folie aus Kunststoff bestehen, nachdem entsprechende Kunststoffe mit geeigneten Eigenschaften, deren Dielektrizitätskonstante sich auch geeignet wählen lässt, grundsätzlich bereits bekannt sind. Nach Herstellung der Transparenz können also geeignete Kunststofffolien geschaffen werden, die als Anpassungsglied im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar sind. Dabei kann die Folie, allgemein gesagt, eine Dicke zwischen 0,1 und 1 mm aufweisen, wobei bevorzugt Dicken vermieden werden, die Vielfache oder ganzzahlige Bruchteile der Wellenlänge der von dem Radarsensor verwendeten Strahlung darstellen.
Die zweite Dielektrizitätszahl kann zumindest im Wesentlichen mittig zwischen der ersten Dielektrizitätszahl und Eins, also im Wesentlichen der Dielektrizitätszahl von Luft, und/oder im Bereich von 10 bis 20 liegen. Beispielsweise kann bei metallischen Beschichtungen beziehungsweise Metallic-Lacken eine erste Dielektrizitätszahl von beispielsweise 30 auftreten, so dass als zweite Dielektrizitätszahl beispielsweise 15 gewählt werden kann.
Neben dem Radom betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens einen verdeckt hinter einer ein Radom der erfindungsgemäßen Art bildenden oder umfassenden Komponente verbauten Radarsensor. Sämtliche Ausführungen bezüglich des Radoms lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
Konkret kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Komponente ein Stoßfänger oder ein Stoßfängerteil ist. Gerade beim Verbau hinter lackierten Stoßfängern beziehungsweise lackierten Stoßfängerteilen können besonders hohe Dielektrizitätszahlen seitens des Grundkörpers des Radoms auftreten, so dass die Verwendung der Anpassungsverluste reduzierenden und gleichzeitig den optischen Eindruck erhaltenden Folie besonders zweckmäßig ist. Beispielsweise können in einem Kraftfahrzeug jeweils drei Radarsensoren verdeckt in einem vorderen und einem hinteren Stoßfänger verbaut sein.
Die Erfindung lässt sich selbstverständlich auch auf andere Kraftfahrzeugkomponenten anwenden, beispielsweise radardurchlässige Fenster, die in die Karosserie eingesetzt sind, um den Durchtritt von Radarstrahlung zu ermöglichen und dergleichen.
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, und
2 den Aufbau eines zumindest teilweise als Radom wirkenden Stoßfängerteils.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen vorderen Stoßfänger 2 und einen hinteren Stoßfänger 3 auf, die beispielsweise aus mehreren Stoßfängerteilen zusammengesetzt sind. In den Stoßfängern 2, 3 verdeckt verbaut sind vorliegend jeweils drei Radarsensoren 4 vorgesehen. Dabei handelt es sich vorliegend um kleinbauend in Halbleitertechnologie, insbesondere CMOS-Technologie realisierte Radarsensoren 4, deren Radarstrahlung ein jeweiliges äußeres Stoßfängerteil 5 als Komponente 6 des Kraftfahrzeugs 1 zur Messung durchdringt, so dass das Stoßfängerteil 5 zumindest teilweise als ein Radom für die Radarsensoren 4 wirkt.
2 zeigt den Aufbau des als Radom 7 wirkenden Stoßfängerteils 5 genauer. Ein optisch nicht transparenter Grundkörper 8 des Stoßfängerteils 5 umfasst zunächst einen Kunststoff 9, aus dem das Stoßfängerteil 5 hauptsächlich besteht. Zur Außenseite 10 hin ist das Kunststoffteil 9 mit einer Lackschicht 11 überzogen, vorliegend ein Metallic-Lack, der eine metallische Anmutung erzeugt und eine hohe erste Dielektrizitätszahl aufweist. Das bedeutet, zwischen der außen vorliegenden Luft, deren Dielektrizitätszahl im Wesentlichen Eins ist, und der Lackschicht 11 besteht ein großer Dielektrizitätszahlunterschied, was zu hohen Anpassungsverlusten beim Durchtritt von Radarstrahlung durch die Grenzfläche führen würde.
Daher ist auf der Seite der Lackschicht 11 als Anpassungsglied eine aus Kunststoff bestehende Folie 12 aufgebracht, die beispielsweise eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 1 mm haben kann. Die Folie 12 weist eine zweite Dielektrizitätszahl auf, welche zwischen der Dielektrizitätszahl von Luft, also Eins, und der ersten Dielektrizitätszahl liegt, so dass die Folie 12 eine Anpassungsstufe bildet, die die Anpassungsverluste verringert. Nachdem die Folie 12 optisch transparent ausgebildet ist, erlaubt sie jedoch weiterhin die Sichtbarkeit der Lackschicht 11 und somit der äußeren Gestaltung des Grundkörpers 8.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2775011 A1 [0003]
EP 3480007 A1 [0003]
JP 2018154878 A [0003]

Claims

Radom (7) für einen Radarsensor (4) eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend wenigstens einen dem Radarsensor (4) zugewandten, zu durchstrahlenden Grundkörper (8) aus wenigstens einem optisch nicht transparenten Material, welches zumindest auf einer dem Radarsensor (4) abgewandten Seite eine erste Dielektrizitätszahl aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Radom (7) ferner eine auf der dem Radarsensor (4) abgewandten Seite zumindest im durchstrahlten Bereich auf den Grundkörper (8) aufgebrachte, optische transparente Folie (12) mit einer zweiten Dielektrizitätszahl, die zwischen der ersten Dielektrizitätszahl und der Dielektrizitätszahl von Luft liegt, aufweist.
Radom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (12) aus Kunststoff besteht und/oder eine Dicke zwischen 0,1 und 1 mm aufweist.
Radom nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dielektrizitätszahl zumindest im Wesentlichen mittig zwischen der ersten Dielektrizitätszahl und Eins und/oder im Bereich von 10 bis 20 liegt.
Radom nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (8) auf seiner Außenseite, auf der die Folie (12) aufgebracht ist, einen Lack (11) und/oder ein metallisches Aussehen aufweist, welcher bzw. welches durch die Folie (12) sichtbar ist.
Kraftfahrzeug (1), aufweisend wenigstens einen verdeckt hinter einer ein Radom (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche bildenden oder umfassenden Komponente (6) verbauten Radarsensor (4).
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (6) ein Stoßfänger (2, 3) oder ein Stoßfängerteil (5) ist.