DE102019201957A1

DE102019201957A1 - Bauteil eines Kraftfahrzeugs, Radareinheit, Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019201957A1
Application number: DE102019201957.9A
Authority: DE
Inventors: Teresa Bonfig; Jörg Hain
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2020-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein lackiertes oder zu lackierendes Karosseriebauteil oder Anbauteil, ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils, eine Radareinheit, welche ein erfindungsgemäßes Bauteil umfasst, sowie ein Kraftfahrzeug, welches die erfindungsgemäße Radareinrichtung umfasst.Das erfindungsgemäße Bauteil (1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein lackiertes oder zu lackierendes Karosseriebauteil oder Anbauteil, welches zumindest bereichsweise aus wenigstens einem Kunststoff ausgebildet ist, umfasst eine induktiv oder kapazitiv wirkende Vorrichtung (11), welche mehrere in zumindest einer Ebene (30, 40) zueinander beabstandete elektrisch leitfähige Strukturelemente (20) aufweist, die beidseitig der Ebene von Kunststoff (10) abgedeckt sind. Dabei ist auch in der Ebene (30, 40) zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturelementen (20) zumindest bereichsweise Kunststoff (10) angeordnet. Mittels der elektrisch leitfähigen Strukturelemente (20) ist eine von einer auf das Bauteil (1) aufgetragenen Lackierung bewirkte Reflexion elektromagnetischer Wellen, insbesondere im Mikrowellenbereich, zumindest teilweise kompensierbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein lackiertes oder zu lackierendes Karosseriebauteil oder Anbauteil, ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils, eine Radareinheit, welche ein erfindungsgemäßes Bauteil umfasst, sowie ein Kraftfahrzeug, welches die erfindungsgemäße Radareinrichtung umfasst.
Radarsensorik ist in der Automobiltechnologie, gerade im Hinblick auf autonomes Fahren, eine zunehmend relevante Technologie. Mittels eines Radars ist es möglich, Objekte zu orten und ihren Abstand zum Radar zu messen. Hinsichtlich der Integration von Radarsensorik in Kraftfahrzeugen ist es wünschenswert, diese hinter oder in Karosseriebauteilen anzuordnen. Karosseriebauteile werden üblicherweise lackiert, wobei vielfach Lacke mit hohem Metallpigment- und/oder Mineralpigmentanteilen zum Einsatz kommen. Diese Lackierung führt dazu, dass die elektromagnetischen Wellen, die der Radarsensor zur Detektion von Gegenständen und/oder Personen empfangen muss, an der Lackschicht in hohem Umfang reflektiert werden, wodurch eine fehlerfreie Funktion des Radars nicht mehr sichergestellt werden kann.
Stand der Technik ist es, bestimmte Lacke für die Lackierung von Karosseriebauteilen, welche in Verbindung mit Radarsensorik in einem Fahrzeug verbaut werden sollen, auszuschließen. Eine andere Vorgehensweise besteht darin, für einen jeweiligen Lack eine individuelle Anpassung der Lackschichtdicke vorzunehmen. Diese Vorgehensweise ist jedoch mit hohen Fertigungskosten verbunden. Typischerweise wird jedoch vermieden, Radarsensorik hinter lackierten Karosseriebauteilen einzusetzen. Insgesamt ist damit die kommerzielle Nutzung der Radartechnologie in Kraftfahrzeugen stark eingeschränkt.
Die DE 101 2008 036 012 A1 zeigt ein Radom für einen Radarsensor in einem Kraftfahrzeug. Dabei ist eine induktiv oder kapazitiv wirkende Vorrichtung auf einer Seite der Wand des Radoms oder zwischen zwei Kunststoffschichten der Wand des Radoms angeordnet. Die in der DE 101 2008 036 012 A1 gezeigte Vorrichtung umfasst zu diesem Zweck mehrere Leitungsstreifen. Das hier gezeigte Radom ist in Sandwichbauweise ausgeführt.
Die DE 10 2012 010 695 A1 zeigt ein Fahrzeugbauteil aus einem Faserverbundwerkstoff, welches einen elektrisch leitfähigen und einen elektrisch isolierenden Bereich aufweist. Der elektrisch leitfähige Bereich bildet dabei eine Antennenstruktur aus, welche dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung zu empfangen und/oder zu senden, oder eine Massestruktur auszubilden. Die elektrisch isolierenden Bereiche sind derart eingerichtet, dass das Fahrzeugbauteil für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist.
Die US 2013/0040098 zeigt einen Benzoxazin-Verbundwerkstoff, bestehend aus mehreren Materiallagen, aus welchem unter anderem ein Radom herstellbar ist. Als Verstärkung umfasst der Verbundwerkstoff Fasern oder Gewebe, welche auch Kohlenstoff- oder Metallfasern umfassen können. Durch ein metallisches Netz oder Oberflächenätzungen sind in bestimmten Ausrichtungen frequenzselektive Oberflächeneigenschaften herstellbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil eines Kraftfahrzeugs, ein Verfahren zur Herstellung des Bauteils sowie eine Radareinheit, welche ein erfindungsgemäßes Bauteil umfasst, zur Verfügung zu stellen, mit welchen es möglich ist, die Reflexion elektromagnetischer Wellen, welche durch eine Lackierung des Bauteils bewirkt wird, wenigstens teilweise zu kompensieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauteil eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1, durch eine Radareinheit gemäß Anspruch 8, ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils gemäß Anspruch 9, sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Bauteils werden in den Unteransprüchen 2-7 aufgezeigt.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Bauteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein lackiertes oder zu lackierendes Karosseriebauteil oder Anbauteil, welches zumindest bereichsweise aus wenigstens einem Kunststoff ausgebildet ist. Dabei umfasst das Bauteil eine induktiv oder kapazitiv wirkende Vorrichtung, welche mehrere in zumindest einer Ebene zueinander beabstandete elektrisch leitfähige Strukturelemente aufweist, die beidseitig der Ebene von Kunststoff abgedeckt sind. Dabei ist auch in der Ebene zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturelementen zumindest bereichsweise Kunststoff angeordnet, so dass mittels der elektrisch leitfähigen Strukturelemente eine von einer auf das Bauteil aufgetragenen Lackierung bewirkte Reflexion elektromagnetischer Wellen, insbesondere im Mikrowellenbereich, zumindest teilweise kompensierbar ist.
Mit anderen Worten ist die induktiv oder kapazitiv wirkende Vorrichtung in der Art in eine Kunststoffmatrix des Bauteils eines Kraftfahrzeugs eingebettet, dass die elektrisch leifähigen Strukturelemente zumindest teilweise vollständig von Kunststoff umgeben sind. Dabei sind die elektrisch leifähigen Strukturelemente zum einen auf beiden Seiten der Ebene, in der die elektrisch leifähigen Strukturelemente angeordnet sind, von Kunststoff abgedeckt und zum anderen liegt wenigstens teilweise auch Kunststoff zwischen den elektrisch leifähigen Strukturelementen innerhalb der Ebene, in der diese angeordnet sind, vor. Damit sind die elektrisch leifähigen Strukturelemente in den Kunststoff beziehungsweise in die Kunststoffmatrix, die das Bauteil wenigstens teilweise ausbildet, eingebettet.
Die Lackschicht, die typischerweise auf ein Karosseriebauteil aufgetragen wird, stellt gegenüber einer elektromagnetischen Welle in der Regel, dass heißt, sofern die Lackschicht nicht speziell hinsichtlich ihrer Dicke und ihrer stofflichen Bestandteile im Hinblick auf die elektromagnetische Welle angepasst ist, einen Widerstand dar. Das bedeutet, dass die Lackschicht beziehungsweise die Grenzschicht von Lack und dem an den Lack angrenzendem Medium, einen hohen Anteil der elektromagnetischen Welle reflektiert und dementsprechend der transmittierte Anteil der elektromagnetischen Welle verringert ist. Mit anderen Worten wird die Leistung bzw. die Intensität der elektromagnetischen Welle durch Reflexion gemindert. Die Leistungsverluste durch Reflexion an der Lackschicht sind zumindest teilweise durch die Vorrichtung des erfindungsgemäßen Bauteils kompensierbar.
Typischerweise wirkt eine Lackschicht in Bezug auf eine elektromagnetische Welle kapazitiv und kann mittels einer induktiv wirkenden Vorrichtung wenigstens teilweise hinsichtlich ihres leistungsmindernden Effekts kompensiert werden. Bevorzugt wirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung folglich induktiv, wobei eine kapazitive Wirkung nicht ausgeschlossen ist.
Elektromagnetische Wellen im Sinne der Erfindung sind elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von 1 GHz bis 300 GHz, insbesondere im Frequenzbereich von 10 GHz bis 200 GHz. Der Frequenzbereich von 1 GHz bis 300 GHz wird üblicherweise auch als Mikrowellenbereich bezeichnet. Dieser Frequenzbereich ist typischerweise der Messbereich von Radareinrichtungen, beziehungsweise von Radarsende- und Radarempfangseinrichtungen.
Dementsprechend ist es möglich, das erfindungsgemäße Bauteil mit einer Radareinrichtung zu kombinieren, beziehungsweise hinter und/oder in dem erfindungsgemäßen Bauteil eine Radareinrichtung anzuordnen. Dadurch erweitern sich die Möglichkeiten, Radareinrichtungen an und/oder in einem Fahrzeug zu positionieren, nämlich insbesondere auf Bereiche hinter mit einer metallisch- und/oder mineralpigmentierten Lackierung versehenen Kunststoffbauteilen.
Die Vorrichtung weist zumindest in einer Ebene mehrere zueinander beabstandete elektrisch leitfähige Strukturelemente auf. Beabstandet im Sinne der Erfindung meint, dass sich die Strukturelemente im Wesentlichen nicht berühren. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente mittels eines Verbindungselements miteinander verbunden sind, beispielsweise zum Zweck der Einleitung und/oder Verteilung von elektrischer Energie und/oder Wärme in der Vorrichtung.
Die elektrisch leitfähigen Strukturelemente können dabei aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise Kupfer, und/oder aus einem kohlenstoffhaltigen Material ausgeführt sein.
Die elektrische Leitfähigkeit der Strukturelemente sollte dabei bevorzugt wenigstens 10⁴ S/m betragen. Besonders bevorzugt beträgt die elektrische Leitfähigkeit wenigstens 10⁵ S/m.
Das erfindungsgemäße Bauteil ist typischerweise wenigstens teilweise aus wenigstens einem Kunststoff ausgebildet und an wenigstens einer Seite lackiert oder zu lackieren. Das Bauteil kann auch zumindest bereichsweise aus mehreren Kunststoffschichten aufgebaut sein.
Die elektrisch leitfähigen Strukturelemente sind beidseitig der Ebene, in der sie angeordnet sind, mit Kunststoff abgedeckt. Ferner ist zwischen den Strukturelementen, also in der Ebene, zumindest bereichsweise Kunststoff angeordnet. Mit anderen Worten ist die Vorrichtung bzw. sind die Strukturelemente in eine Kunststoffmatrix, die wenigstens teilweise das erfindungsgemäße Bauteil ausbildet, eingebettet. Dies schließt nicht aus, dass es beispielsweise konstruktions- und/oder fertigungsbedingt Auslassungen und/oder Fehlstellen in der Kunststoffmatrix geben kann.
Die Ebene, in der die elektrisch leitfähigen Strukturelemente angeordnet sind, kann dabei auch leicht gewölbt ausgeführt sein oder an die Kontur des Bauteils, also seine dreidimensionale Gestalt, angepasst sein. Insgesamt realisiert die Gesamtheit der elektrisch leitfähigen Strukturelemente ein im Wesentlichen flächiges, zweidimensionales Gebilde.
In einer Ausgestaltungsform erstreckt sich die Vorrichtung des erfindungsgemäßen Bauteils in einer Ebene parallel zur bei bestimmungsgemäßer Ausrichtung nach außen gerichteten Seite des Bauteils. Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung in einer zentralen Ebene des Bauteils angeordnet, was bedeutet, dass sie bezogen auf die Bauteildicke bzw. Bauteilstärke im mittleren Drittel des Bauteils angeordnet ist. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Vorrichtung in einem Bereich nahe der lackierten oder zu lackierenden Bauteilseite oder in einem Bereich der dieser Seite gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Bauteils besteht darin, dass durch die induktive oder kapazitiv wirkende Vorrichtung eine zumindest teilweise Kompensation der reflektierenden Wirkung einer Lackschicht auf dem Bauteil möglich ist, wenn das Bauteil von zu sendenden oder zu empfangenden elektromagnetischen Wellen einer Radareinrichtung durchstrahlt wird. Durch die Einbettung der Vorrichtung, bzw. ihrer elektrisch leifähigen Strukturelemente in die Kunststoffmatrix des Bauteils ist die Vorrichtung zusätzlich zumindest teilweise vor mechanischer Beschädigung geschützt und trägt außerdem zur mechanischen Steifigkeit des Bauteils insgesamt bei.
Eine weitere Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Bauteils besteht darin, dass die Strukturelemente der Ebene im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Mit anderen Worten liegen die Hauptachsen der Längenerstreckungen von jeweils zwei benachbarten elektrisch leitfähigen Strukturelementen entlang ihrer Längenerstreckung im Wesentlichen im gleichen Abstand zueinander vor. Das bedeutet, dass sich zwei benachbarte elektrisch leitfähige Strukturelemente nicht berühren.
Bevorzugt weisen zwei benachbarte Strukturelemente einen Abstand A_F von höchstens 4 mm, bevorzugt höchstens 3,2 mm, auf. Alle Abstände A_F zweier benachbarter elektrisch leitfähiger Strukturelemente einer Ebene sind vorteilhafterweise im Wesentlichen gleich groß. Liegen elektrisch leitfähige Strukturelemente in mehreren Ebenen vor, so kann der Abstand A_F in den jeweiligen Ebenen unterschiedlich groß sein.
Es kann in der Ebene zwischen benachbarten Strukturelementen weiteres elektrisch isolierendes Material, insbesondere in Form von Glasfasern, angeordnet sein. Gegebenenfalls kann alleine dieses elektrisch isolierende Material, beziehungsweise die elektrisch isolierenden Fasern, die Einhaltung des definierten Abstandes A_F gewährleisten. In alternativer Ausführungsform befindet sich zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturelementen zusätzlich zu den elektrisch isolierenden Fasern Kunststoff.
Die Parallelität der elektrisch leitfähigen Strukturelemente trägt vorteilhaft zur Kompensation der Reflexion elektromagnetischer Wellen durch die Lackschicht bei.
In einer weiteren Ausgestaltungsform sind die Strukturelemente durch Fasern ausgebildet.
Eine Faser im Sinne der Erfindung ist ein sich länglich erstreckendes lineares Gebilde. Bevorzugt haben die Fasern einen im Wesentlichen runden Querschnitt senkrecht zu ihrer Längenerstreckung. Andere Querschnitte sind jedoch ebenfalls möglich.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente kostengünstig ausgebildet werden können und einfach verarbeitbar sind.
Eine weitere Ausgestaltungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente quer zur Ebene jeweils eine maximale Quererstreckung Q_F aufweisen, wobei 0,02 mm < Q_F < 1 mm ist.
Besonders vorteilhafterweise weisen die elektrisch leitfähigen Strukturelemente eine Quererstreckung Q_F von 0,05 < Q_F < 0,7 auf. Im Falle von elektrisch leitfähigen Strukturelementen mit rundem Querschnitt bezeichnet die maximale Quererstreckung den Durchmesser. Bevorzugt ist die maximale Quererstreckung im Wesentlichen entlang der gesamten Längenerstreckung eines elektrisch leitfähigen Strukturelements gleich groß.
Die maximale Quererstreckung der Strukturelemente lässt sich aus dem Frequenzbereich der elektromagnetischen Wellen, deren Reflexion zu kompensieren ist, und den Eigenschaften der Materialien von Lack und Kunststoff, die das erfindungsgemäße Bauteil ausbilden, sowie deren Materialstärken ableiten. Der Wertebereich der Quererstreckung in dieser Ausgestaltungsform ist besonders vorteilhaft in Bezug auf die Verwendung von Radarsensorik im Zusammenhang mit Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen.
In einer weiteren Ausführungsform liegen die elektrisch leitfähigen Strukturelemente als Bestandteil eines Gewebes, Geleges, Gestricks, Geflechts, Gewirks, Nähgewirks, Vliesstoffes oder Filzes oder vereinzelt vor.
Dabei ist es möglich, dass die elektrisch leifähigen Strukturelemente während der Herstellung des textilen Gebildes eingearbeitet werden, sie also wenigsten teilweise die linienförmigen Ausgangselemente, mit anderen Worten Fäden, zur Herstellung eines Gewebes oder Geleges ausbilden.
Ein Gewebe ist ein Flächengebilde, aus typischerweise zwei Systemen linienförmiger Elemente. Dabei kann wenigstens ein System linienförmiger Elemente elektrisch leitfähige Strukturelemente, beispielsweise in Form von Fasern, beinhalten. Die übrigen linienförmigen Elemente zur Ausbildung des Gewebes können aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Glasfasern, bestehen, so dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente in das Gewebe mit wenigstens teilweise definiertem Abstand zueinander einwebbar sind.
Ein Gelege ist ein Flächengebilde aus wenigstens einer Lage, im Sinne einer Ebene, von ihrer Länge nach parallel ausgerichteten, linienförmigen Elementen, welche üblicherweise abschnittsweise zueinander lagefixiert sind. Dabei kann die Fixierung beispielsweise mechanisch oder auch adhäsiv erfolgen. Im Sinne der Erfindung können die linienförmigen Elemente, welche das Gelege ausbilden, wenigstens teilweise elektrisch leitfähige Strukturelemente umfassen. Es ist ebenso möglich, elektrisch leitfähige Strukturelemente mit elektrisch isolierendem Material, wie beispielsweise Glasfasern, zu kombinieren. In einer solchen Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, die elektrisch leitfähigen Strukturelemente im Gelege mit wenigstens teilweise definiertem Abstand zueinander zu positionieren.
Die beiden obigen Ausführungsformen, Gewebe und Gelege, beschreiben zwei Möglichkeiten, bei denen die elektrisch leitfähigen Strukturelemente bereits bei der Herstellung des Materials aus linienförmigen Elementen eingearbeitet sind.
Es ist jedoch ebenso möglich, ein vorgefertigtes Gewebe, Gelege, Gestrick, Geflecht, Gewirk, Nähgewirk, Vliesstoff oder einen Filz in einem separaten oder kombinierten Arbeitsgang mit elektrisch leitfähigen Strukturelementen und/oder elektrisch isolierendem Material, wie beispielsweise Glasfasern, auszustatten. Es ist ebenfalls möglich, dass das vorgefertigte Gelege, Gestrick, Geflecht, Gewirk, Nähgewirk, Vliesstoff oder der Filz wenigstens teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Glasfasern, besteht.
In den genannten Ausführungsformen können die elektrisch leitfähigen Strukturelemente parallel angeordnet werden oder, zumindest in einer senkrechten Projektion auf die Anordnungsebene der Strukturelemente ein Gitter ausbilden.
Ein Gewebe, Gelege, Gestrick, Geflecht, Gewirk, Nähgewirk, Vliesstoff oder ein Filz kann herstellungsbedingt Aussparungen aufweisen. Es ist jedoch ebenso möglich, dass ein Gewebe, Gelege, Gestrick, Geflecht, Gewirk, Nähgewirk, Vliesstoff oder ein Filz, insbesondere wenn die genannten Ausführung eine geringe Porosität, bzw. mit anderen Worten eine hohe Materialdichte aufweist, in einem separaten Fertigungsschnitt mit Aussparungen versehen wird. Aussparungen können beispielsweise mittels Scherschneiden eingebracht werden. In den Aussparungen kann Kunststoff angeordnet sein.
Aus den gennannten Ausgestaltungsformen ergibt sich im Hinblick auf die Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils der Vorteil, dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente der Vorrichtung bereits vor dem in Verbindung bringen mit dem Kunststoff, aus dem das Bauteil wenigstens teilweise ausgebildet ist, in definierter und zumindest vorfixierter Lage und Ausrichtung vorliegen.
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung in mehreren Ebenen zueinander beabstandete elektrisch leitfähige Strukturelemente auf, die beidseitig der jeweiligen Ebene von Kunststoff abgedeckt sind, wobei auch in der jeweiligen Ebene zwischen den Strukturelementen zumindest bereichsweise Kunststoff angeordnet ist.
Dabei sind die elektrisch leitfähigen Strukturelemente in einer Ausführungsform in einer jeweiligen Ebene im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet.
Dabei können die elektrisch leitfähigen Strukturelemente in mehreren Ebenen gleich ausgerichtet sein. Somit können beispielsweise auch alle elektrisch leitfähigen Strukturelemente einer Vorrichtung gleich ausgerichtet sein.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform sind die elektrisch leitfähigen Strukturelemente einer Ebene zu den Strukturelementen einer anderen, beispielsweise benachbarten, Ebene winklig angeordnet. In einer speziellen Ausführungsform sind die elektrisch leitfähigen Strukturelemente zweier Ebenen in einem Winkel von bevorzugt 90° zueinander angeordnet. In dieser Ausführungsform ist somit in einer zu den Ebenen senkrechten Projektion ein Raster ausbildbar.
Ein Raster ist ebenfalls ausbildbar, wenn in einer Ebene elektrisch leitfähige Strukturelemente winklig zueinander angeordnet sind.
Aufgrund dessen, dass sich beidseitig eine jeweiligen Ebene Kunststoff befindet, sind die jeweiligen Ebenen durch Kunststoff beabstandet. Mit anderen Worten sind die elektrisch leitfähigen Strukturelemente einer jeweiligen Ebene auch unabhängig voneinander in die Kunststoffmatrix des erfindungsgemäßen Bauteils eingebettet.
Vorteilhafterweise beträgt der Abstand zwischen benachbarten Ebenen A_S nicht mehr als 3 mm.
Es ist möglich, dass in mehreren Abschnitten des erfindungsgemäßen Bauteils mit verschiedenen Abständen beabstandete elektrisch leitfähige Strukturelemente und/oder unterschiedliche Anzahlen von Ebenen realisiert sind.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist insbesondere, dass mittels einer Anordnung elektrisch leitfähiger Strukturelemente in mehreren Ebenen, insbesondere mit unterschiedlich zueinander beabstandeten elektrisch leitfähigen Strukturelementen in den jeweiligen Ebenen, die kompensatorische Wirkung der Vorrichtung verstärkt und/oder auf andere Frequenzbereiche erweitert werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eines der Strukturelemente elektrisch und/oder thermisch mit einer Heizeinrichtung gekoppelt, so dass zumindest ein Strukturelement elektrisch und/oder durch Wärmeleitung zumindest teilweise erwärmbar ist.
Umfasst die Vorrichtung mehrere elektrisch leitfähige Strukturelemente, so sind dementsprechend mehrere elektrisch leitfähige Strukturelemente elektrisch und/oder thermisch mit einer Heizeinrichtung gekoppelt, so dass mehrere elektrisch leitfähige Strukturelemente erwärmbar sind.
Der Vorteil dieser Ausführung besteht vor allem darin, dass Eis und/oder Schnee vom erfindungsgemäßen Bauteil durch Abschmelzen entfernbar sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Radareinheit für ein Kraftfahrzeug, welche ein Radar sowie ein erfindungsgemäßes Bauteil umfasst, wobei das Radar an einer Seite des Bauteils mechanisch fixiert ist.
Ein Radar ist eine Einrichtung zur Ortung von Objekten und/oder zur Messung von Abständen zu Objekten auf der Basis von elektromagnetischen Wellen, welche von einem Radar ausgesandt und/oder empfangen werden. Üblicherweise sendet ein Radar eine elektromagnetische Welle aus, empfängt deren Reflexion am zu detektierenden Objekt und berechnet aus dem Zeitabstand zwischen Senden und Empfangen die Entfernung der Radareinrichtung zum Objekt.
Vorteilhafterweise ist dabei das Radar an der der Fahrzeuginnenseite zugewandten Seite des Bauteils in dessen bestimmungsgemäßer Position angeordnet. Es ist nicht ausgeschlossen, dass das Radar wenigstens teilweise in das Bauteil baulich integriert ist.
Insbesondere bietet sich diese Ausgestaltung für Kraftfahrzeugbauteile an, die aus Kunststoff ausgeführt sind und die an der der Position des Radars gegenüberliegenden Seite mit einer Lackschicht, insbesondere mit einer metall- und/oder mineralpigmentierten Lackschicht, ausgeführt sind.
Der Vorteil besteht in der Integration der Funktion von Radar und Karosseriebauteil oder Anbauteil in einer baulichen Einheit.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs mit einer eine Reflexion elektromagnetischer Wellen, insbesondere im Mikrowellenbereich, zumindest teilweise kompensierenden Wirkung, bei dem in einem Kunststoff urformenden Prozess mehrere elektrisch leitfähige Strukturelemente in den Kunststoff eingebracht werden, so dass die Strukturelemente in zumindest einer Ebene zueinander beabstandet vorliegend beidseitig der Ebene von Kunststoff abgedeckt sind und auch in der Ebene zwischen den Strukturelementen zumindest bereichsweise Kunststoff angeordnet ist.
Mit anderen Worten ermöglicht es das Verfahren, die Vorrichtung in einem für ein wenigstens teilweise kunststoffbasiertes Karosseriebauteil typischen Urformverfahren, wie beispielsweise Spritzguss, beim Herstellungsprozess des Karosseriebauteils zu integrieren. Die elektrisch leitfähigen Strukturelemente, werden somit in das Karosseriebauteil während des Urformvorgangs mit eingearbeitet, insbesondere werde sie umspritzt.
Im Anschluss an den Urformvorgang wird das Karosseriebauteil typischerweise lackiert.
Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist insbesondere, dass durch die Integration in den Urformvorgang eine kostensparende Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils möglich ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, welcher wenigstens eine erfindungsgemäße Radareinheit umfasst.
Ein entsprechendes Kraftfahrzeug ist somit insbesondere für das Orten von Objekten eingerichtet und bietet erweiterte Möglichkeiten zur Umsetzung des sogenannten autonomen Fahrens.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen

1: eine erste Ausgestaltungsform einer induktiv oder kapazitiv wirkenden Vorrichtung des erfindungsgemäßen Bauteils mit elektrisch leitfähigen Strukturelementen in einer Ebene,
2: einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Bauteils mit einer induktiv oder kapazitiv wirkenden Vorrichtung gemäß der Ausgestaltungsform in 1 im Querschnitt,
3: eine zweite Ausgestaltungsform einer induktiv oder kapazitiv wirkenden Vorrichtung des erfindungsgemäßen Bauteils mit elektrisch leitfähigen Strukturelementen in zwei Ebenen, sowie
4: einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Bauteils mit einer induktiv oder kapazitiv wirkenden Vorrichtung gemäß der Ausgestaltungsform in 3 im Querschnitt.

1 zeigt eine erste Ausgestaltungsform einer induktiv oder kapazitiv wirkenden Vorrichtung 11 des erfindungsgemäßen Bauteils 1 mit mehreren elektrisch leitfähigen Strukturelementen 20, welche im vorliegenden Beispiel als Fasern 21 ausgeführt sind. Die gezeigte Ansicht entspricht einer Ansicht von vorn bei bestimmungsgemäßer Ausrichtung eines erfindungsgemäßen Bauteils 1, wie beispielsweise einer Frontverkleidung, welches eine induktiv oder kapazitiv wirkende Vorrichtung 11 umfasst. Es ist zu erkennen, dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente 20 im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Zwei benachbarte elektrisch leitfähige Strukturelemente 20 weisen den Abstand A_F 23 zueinander auf, welcher im Wesentlichen zwischen allen benachbarten elektrisch leitfähigen Strukturelementen 20 näherungsweise gleich ausgeprägt ist.
2 zeigt die induktiv oder kapazitiv wirkende Vorrichtung 11 gemäß 1 als Bestandteil des erfindungsgemäßen Bauteils 1, wobei hier lediglich ein Ausschnitt des erfindungsgemäßen Bauteils 1 gezeigt ist. Im Gegensatz zur Ansicht in 1 ist hier der entsprechende Querschnitt durch das erfindungsgemäße Bauteil 1 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente 20, die als Fasern 21 ausgeprägt sind, in einer Ebene 30 angeordnet sind. Die Fasern 21 weisen im gezeigten Beispiel einen runden Querschnitt mit einer Quererstreckung 22 auf und sind mit dem Anstand A_F 23 zueinander beabstandet. Die Fasern 21 sind im gezeigten Beispiel vollständig von Kunststoff 10 umgeben, mit anderen Worten sind die Fasern 21 in die Matrix des Kunststoffs 10 eingebettet.
3 zeigt eine zweite Ausgestaltungsform einer induktiv oder kapazitiv wirkenden Vorrichtung 11 des erfindungsgemäßen Bauteils 1 mit mehreren elektrisch leitfähigen Strukturelementen 20. Wie im ersten Ausführungsbeispiel in 1 sind die elektrisch leitfähigen Strukturelementen 20 als Fasern 21 ausgeführt. Die Fasern 21 liegen hier in einer ersten Ebenen 30 und einer zweiten Ebene 40 vor und sind in ihrer jeweiligen Ebene 30, 40 parallel zueinander ausgerichtet. Während die Fasern 21 der ersten Ebene 30, wie im Beispiel aus 1, von oben nach unten ausgerichtet sind, sind die Fasern 21 der zweiten Ebene 40 von links nach rechts, also in einem Winkel von 90° zur Ausrichtung der Fasern 21 der ersten Ebene 30, ausgerichtet. In der gezeigten Ansicht ergibt sich in der Projektion der Fasern 21 der induktiv oder kapazitiv wirkenden Vorrichtung 11 ein Raster mit regelmäßig beabstandeten Kreuzungspunkten. Es ist zu erkennen, dass der Abstand A_F 23 der Fasern 21 in der ersten Ebene 30 nicht identisch mit dem Abstand A_F 24 der Fasern 21 in der zweiten Ebene 40 ist.
4 zeigt die induktiv oder kapazitiv wirkende Vorrichtung 11 gemäß 3 als Bestandteil des erfindungsgemäßen Bauteils 1, wobei hier widerum lediglich ein Ausschnitt des erfindungsgemäßen Bauteils 1 gezeigt ist. Am Beispiel der in der ersten Ebene 30 angeordneten Fasern 21 ist zu sehen, dass die Fasern 21 eine definierte Quererstreckung 22 aufweisen und in einem Anstand A_F 23 zueinander angeordnet sind. Entsprechendes gilt auch für die in der zweiten Ebene 40 angeordneten Fasern 21, wobei die Querstreckung 22 und der Anstand A_F 23 nicht notwendigerweise in beiden Ebenen 30, 40 identisch sein muss. 4 zeigt, dass alle Fasern 21 beider Ebenen 30, 40 mit Kunststoff 10 umgeben sind, beziehungsweise in diesen eingebettet sind. Darüber hinaus ist zu erkennen, dass in diesem Ausführungsbeispiel die erste und die zweite Ebenen 30, 40 mit dem Abstand A_S 25 zueinander beabstandet sind und auch zwischen den Ebenen 30, 40 Kunstsoff 10 angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
10: Kunststoff
11: induktiv oder kapazitiv wirkende Vorrichtung
20: elektrisch leitfähiges Strukturelement
21: Faser
22: Quererstreckung Q_F
23: Abstand A_F erste Ebene
24: Abstand A_F zweite Ebene
25: Abstand A_S
30: erste Ebene
40: zweite Ebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1012008036012 A1 [0004]
DE 102012010695 A1 [0005]
US 2013/0040098 [0006]

Claims

Bauteil (1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein lackiertes oder zu lackierendes Karosseriebauteil oder Anbauteil, welches zumindest bereichsweise aus wenigstens einem Kunststoff ausgebildet ist, wobei das Bauteil (1) eine induktiv oder kapazitiv wirkende Vorrichtung (11) umfasst, welche mehrere in zumindest einer Ebene (30, 40) zueinander beabstandete elektrisch leitfähige Strukturelemente (20) aufweist, die beidseitig der Ebene von Kunststoff (10) abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass auch in der Ebene (30, 40) zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturelementen (20) zumindest bereichsweise Kunststoff (10) angeordnet ist, so dass mittels der elektrisch leitfähigen Strukturelemente (20) eine von einer auf das Bauteil (1) aufgetragenen Lackierung bewirkte Reflexion elektromagnetischer Wellen, insbesondere im Mikrowellenbereich, zumindest teilweise kompensierbar ist.
Bauteil (1) eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente (20) der Ebene (30, 40) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Bauteil (1) eines Kraftfahrzeugs nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente (20) durch Fasern (21) ausgebildet sind.
Bauteil (1) eines Kraftfahrzeugs nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente (20) quer zur Ebene (30, 40) jeweils eine maximale Quererstreckung Q_F (23, 24) aufweisen, wobei 0,02 mm < Q_F < 1 mm ist.
Bauteil (1) eines Kraftfahrzeugs nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente (20) als Bestandteil eines Gewebes, Geleges, Gestricks, Geflechts, Gewirks, Nähgewirks, Vliesstoffes oder Filzes oder vereinzelt vorliegen.
Bauteil eines Kraftfahrzeugs nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (11) in mehreren Ebenen (30, 40) zueinander beabstandete elektrisch leitfähige Strukturelemente (20) aufweist, die beidseitig der jeweiligen Ebene (30, 40) von Kunststoff (10) abgedeckt sind, wobei auch in der jeweiligen Ebene (30, 40) zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturelementen (20) zumindest bereichsweise Kunststoff (10) angeordnet ist.
Bauteil (1) eines Kraftfahrzeugs nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der elektrisch leitfähigen Strukturelemente (20) elektrisch und/oder thermisch mit einer Heizeinrichtung gekoppelt ist, so dass zumindest ein elektrisch leitfähiges Strukturelement (20) elektrisch und/oder durch Wärmeleitung zumindest teilweise erwärmbar ist.
Radareinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Radar sowie ein Bauteil (1) gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei das Radar an einer Seite des Bauteils (1) mechanisch fixiert ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1) eines Kraftfahrzeugs mit einer eine Reflexion elektromagnetischer Wellen, insbesondere im Mikrowellenbereich, zumindest teilweise kompensierenden Wirkung, bei dem in einem Kunststoff (10) urformenden Prozess mehrere elektrisch leitfähige Strukturelemente (20) in den Kunststoff (10) eingebracht werden, so dass die elektrisch leitfähigen Strukturelemente (20) in zumindest einer Ebene (30, 40) zueinander beabstandet vorliegend beidseitig der Ebene (30, 40) von Kunststoff (10) abgedeckt sind und auch in der Ebene (30, 40) zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturelementen (20) zumindest bereichsweise Kunststoff (10) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, umfassend wenigstens eine Radareinheit gemäß Anspruch 8.