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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Kunststoff-Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge, insbesondere zum Bereitstellen eines Teils einer Außenkontur eines Kraftfahrzeugs.
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Technischer Hintergrund
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Kraftfahrzeuge werden zusehends mit Umgebungssensoren versehen, um Daten aus der Fahrzeugumgebung zu erfassen. Insbesondere als Einparkhilfe oder für autonome Fahranwendungen sind Umgebungssensoren notwendig, die das Vorhandensein und Entfernungen von Umgebungsobjekten mithilfe von Radartechnik erfassen. Die Radartechnik ist empfindlich gegenüber Abschirmung einer freien Ausbreitungsstrecke der elektromagnetischen Radarstrahlung, insbesondere durch leitende Materialien.
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Daher sind Radarsensoren im Bereich der Fahrzeugkarosserie angeordnet, so dass die Radarstrahler der Radarsensoren unmittelbar an einer Außenseite des Fahrzeugs angeordnet sind.
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Weiterhin ist aus der Druckschrift
WO2009/083165 A1 ein Karosserie-Kunststoffbauteil für ein Kraftfahrzeug bekannt, das einen Tragkörper mit einem Grundkörper aus Kunststoff aufweist. Auf den Grundkörper kann ein Lack aufgetragen sein. Das Karosserie-Kunststoffbauteil weist für Strahlung in einem Radarfrequenzbereich zwischen 75 GHz und 85 GHz zumindest in einem Radartransparenzabschnitt eine Dämpfung auf, deren Absolutwert geringer als 3 dB im Einfachdurchlauf ist. Es resultiert ein Karosserie-Kunststoffbauteil, dessen Einsatz zur Abdeckung eines radarbasierenden Systems möglichst uneingeschränkt gewährleistet ist.
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Während andere Arten von Umgebungssensoren ggfs hinter Karosseriebauteilen aus Kunststoff angeordnet werden können, ist dies für Radarsensoren jedoch nicht möglich, da herkömmliche Kunststoffe, insbesondere darin verwendete Füllstoffe und Farbpartikel, die Radarstrahlung absorbieren und damit den Sensorbetrieb beeinträchtigen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zur Anordnung von Radarsensoren zur Erfassung von Umgebungsobjekten in Kraftfahrzeugen bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch das Kunststoff-Karosseriebauteil nach Anspruch 1 sowie eine Anordnung für Radarsensoren in einem Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Kunststoff-Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das flächig ausgebildet ist und einen Radartransparenzbereich und einen in Flächenrichtung angrenzenden Bauteilformbereich mit unterschiedlichen Dämpfungen für die Transmission von Radarstrahlung aufweist.
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Radarsensoren erfordern eine ungestörte Abstrahlung von elektromagnetischer Strahlung bei einer Radarfrequenz in einem Frequenzbereich von 20 - 100 Ghz. Insbesondere leitfähige Flächen dämpfen Radarstrahlung oder schirmen diese vollständig ab, so dass Radarsensoren in Kraftfahrzeugen nicht ohne weiteres hinter Karosseriebauteilen, insbesondere hinter Kunststoff-Verblendungselementen der Fahrzeugkarosserie angeordnet werden können.
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Andere, d.h. Nicht-Radar-, Umgebungssensoren werden in Kraftfahrzeugen oftmals hinter einem oder an einem Verblendungselement angeordnet, das als Kunststoff-Karosseriebauteil ausgebildet ist. Kunststoff-Karosseriebauteile werden i.d.R. aus hochgefüllten thermoplastischen Kunststoffen wie z.B. PPT (Polyphenyl-Terephthalamid), PP/EPDM (Polypropylen/Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Mischung) oder dergleichen hergestellt. Diese Kunststoffmaterialien dämpfen die Radarstrahlung jedoch in einem Maß, dass ein effizienter Einsatz von Radarsensoren hinter derartig ausgebildeten Kunststoff-Karosseriebauteilen nicht sinnvoll ist.
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Diese Kunststoff-Karosseriebauteile sind zudem häufig mit Farbpartikeln, Rußpartikeln oder Lackierungen versehen, um diese optisch ansprechend mit der Fahrzeugkarosserie zu integrieren und um eine Verfärbung aufgrund von UV-Lichteinwirkung zu kaschieren. Diese Farbpartikel können jedoch elektrisch leitend sein und somit die von Radarsensoren ausgesandte Radarstrahlung reflektieren. Insbesondere bei der Verwendung von metallisch pigmentierten Kunststoffen und Lacken für Verblendungselemente bewirken diese eine erhebliche Abschirmung von Radarstrahlung und verhindern somit die Nutzung von Radartechnik hinter Kunststoff-Karosseriebauteilen.
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Weiterhin kann der Radartransparenzbereich mit einer Dämpfung für eine Radarstrahlung von weniger als 3dB ausgebildet sein. Der Radartransparenzbereich weist somit keine nennenswerte Dämpfung von Radarstrahlung auf, so dass dessen Dicke ggfs abhängig vom gewählten Radartransparenzmaterial, insbesondere zwischen 1 mm und 3mm gewählt sein kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Kunststoff-Karosseriebauteil einstückig ausgeformt ist, insbesondere mithilfe eines Hybrid-Spritzgussprozesses.
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Zum Ausbilden des Radartransparenzbereichs in einem Kunststoff-Karosseriebauteil können hybride Kunststoff-Karosseriebauteile vorgesehen sein, die bereichsweise, d.h. in einem Radartransparenzbereich, aus einem Radartransparenz-Material ausgebildet sind, während die übrigen Bereiche des Kunststoff-Karosseriebauteils aus einem anderen Kunststoffmaterial, wie z.B. PPT (Polyphenyl-Terephthalamid), PPTM, EPDM oder dergleichen ausgebildet sind. So kann in einem Verblendungselement ein Radartransparenzbereich vorgesehen sein, der aus einem der vorgenannten Radar-Transparenzmaterialien ausgebildet ist, während die übrigen Bereiche des Kunststoff-Karosseriebauteils aus einem herkömmlichen für Verblendungselemente üblichem Kunststoffmaterial ausgebildet sind.
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Hybride Kunststoffbauteile sind einstückig ausgebildet und können mithilfe einer an sich bekannten hybriden Spritzgusstechnik gefertigt werden, die die Kombination von zwei oder mehr als zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien in einem Bauteil ermöglichen.
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Dies ermöglicht einen Einsatz des Kunststoff-Karosseriebauteils in einem Kraftfahrzeug mit einem Radarsensor, der hinter dem Kunststoff-Karosseriebauteil angeordnet ist, so dass der Radarstrahler des Radarsensors elektromagnetische Radarstrahlung durch den Radartransparenzbereich in die Fahrzeugumgebung abstrahlen kann und durch diesen empfangen kann.
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Dadurch ist es möglich ein Kunststoff-Karosseriebauteil und eine Radarsensoranordnung zur Verfügung zu stellen, die einen Schutz eines Radarsensors vor Umgebungseinflüssen ermöglicht. Weiterhin kann das Kunststoff-Karosseriebauteil unter sparsamer Verwendung des Radartransparenz-Materials ausgebildet sein, da lediglich der Radartransparenzbereich aus dem Radartransparenzmaterial ausgebildet ist. Da Polyamid ein vergleichsweise teures Material ist, kann der übrige Teil des Karosseriebauteils aus einem herkömmlichen Kunststoff, wie PPT, PPTM, EDPM und dergleichen ausgebildet sein.
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Vorzugsweise kann das Radartransparenzmaterial ein Polyamid-Material umfassen. Polyamid-Material ist ein gießfähiger Kunststoff, der in der Praxis bislang aus Kostengründen nicht im Automobilbereich, insbesondere für Kunststoff-Karosseriebauteile eingesetzt worden ist. Polyamid-Materialien weisen eine sehr geringe Dämpfung für Radarstrahlung auf. Dieses Material eignet sich in besonderer Weise zur Nutzung in einer Hybrid-Spritzgusstechnik zur Kombination von Polyamid-Material mit anderen Kunststoffen in einem Spritzgussbauteil.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Bauteilformbereich insbesondere bezüglich auftreffender Radarstrahlung absorbierend oder reflektierend ist und insbesondere eine Durchlässigkeit für Radarstrahlung von weniger als 3dB aufweist.
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Weiterhin können der Radartransparenzbereich und der Bauteilformbereich aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien ausgebildet sein.
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Insbesondere kann das Material des Radartransparenzbereich eines der folgenden Materialien umfassen: PC (Polycarbonat), PC/PBT (Polycarbonat/Polybutylentere-phthalat-Mischung), elastomermodifiziertes Polypropylen (EM-PP), PP/EPDM (Polypropylen/Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Mischung), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), ABS/PC (Acrylnitril-Butadien-Styrol/Polycarbonat-Mischung), ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril), PA (Polyamid) und dessen Blends, PPO/PA (Polypropylenoxid/Polyamid-Mischung), PUR (Polyurethan), PC/PET (Polycarbonat/Polyethylenterephthalat-Mischung) oder PBT (Polybutylenterephthalat).
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Radartransparenzbereich und der Bauteilformbereich zum Erzielen von unterschiedlichen Dämpfungen für die Transmission von Radarstrahlung unterschiedliche Dicken aufweisen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Radartransparenzbereich und der Bauteilformbereich mit Farbpartikeln und/oder einer Lackierung versehen sind, um eine einheitliche optische Erscheinung der Außenfläche zu bewirken.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Sensoranordnung mit einem Radarsensor, der einen Radarstrahler aufweist, und dem obigen Kunststoff-Karosseriebauteil vorgesehen wobei der Radarstrahler zum Aussenden von Radarstrahlung durch den Radartransparenzbereich angeordnet ist.
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Weiterhin kann der Radartransparenzbereich als ein kreisförmiger, ovaler, rechteckiger oder leistenförmiger Flächenbereich in dem Bauteilformbereich ausgebildet sein.
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Figurenliste
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Verblendungselementen ;
- 2 eine Querschnittsdarstellung einer Sensoranordnung mit einem Radarsensor; und
- 3a und 3b Beispiele für Verblendungselemente mit für Radarstrahlung transluzente Bereiche.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Karosserie 2 und ein an der Karosserie 2 angebrachtes Kunststoff-Karosseriebauteil 3 als Verblendungselement.
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Kunststoff-Karosseriebauteil 3 sind in der Regel aus einem Kunststoff ausgebildet und so geformt, dass sie sich in die Optik der Karosserie 2 integrieren und insbesondere bündig mit Flächenbereichen der Karosserie 2 abschließt.
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Kunststoff-Karosseriebauteil 3 können zur Verblendung von Umgebungssensoren verwendet werden. So ist in 1 die Anordnung von Radarsensoren hinter einem als Verblendungselement ausgebildeten Kunststoff-Karosseriebauteil 3 dargestellt.
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2 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Sensoranordnung 10 mit einem Radarsensor 11, der einen Radarstrahler 12 aufweist. In Abstrahlrichtung des Radarstrahlers 12 befindet sich das Kunststoff-Karosseriebauteil 3. Das Kunststoff-Karosseriebauteil 3 dient dazu, den Radarsensor 11 vor Einflüssen der Fahrzeugumgebung zu schützen.
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Das Kunststoff-Karosseriebauteil 3 ist flächig mit einer Außenfläche ausgebildet, die einen Radartransparenzbereich 31 aufweist, der mit einem angrenzenden Bauteilformbereich 32 einstückig ausgeformt ist. Der Radartransparenzbereich 31 erstreckt sich als ein Flächenbereich der Außenfläche und ist über nahezu die gesamte Dicke des Kunststoff-Karosseriebauteils 3 mit einem Material ausgebildet, das eine geringe Dämpfung für Radarstrahlung, d.h. elektromagnetischer Strahlung im Frequenzbereich von 20 -100 Ghz aufweist. Das Material und die Dicke des Radartransparenzbereichs 31 sind so gewählt, dass die Dämpfung bezüglich der ausgesandten Radarstrahlung weniger als 3dB ist.
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Das Material des Radartransparenzbereichs 31 umfasst eines der folgenden Materialien: PC (Polycarbonat), PC/PBT (Polycarbonat/Polybutylenterephthalat-Mischung), elastomermodifiziertes Polypropylen (EM-PP), PP/EPDM (Polypropylen/Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Mischung), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), ABS/PC (Acrylnitril-Butadien-Styrol/Polycarbonat-Mischung), ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril), PA (Polyamid) und dessen Blends, PPO/PA (Polypropylenoxid/Polyamid-Mischung), PUR (Polyurethan), PC/PET (Polycarbonat/Polyethylenterephthalat-Mischung) oder PBT (Polybutylenterephthalat). Insbesondere Polyamid stellt ein bevorzugtes Material für den Radartransparenzbereich 31 dar.
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Allgemein sind hinter Kunststoff-Karosseriebauteilen, wenn diese zur Verblendung dienen, häufig Sensoranordnungen, wie Ultraschallsensoren und dergleichen, und/oder Beleuchtungselemente, wie beispielsweise Schweinwerfer und dergleichen, angeordnet. Um Radarsensoren hinter einem solchen Kunststoff-Karosseriebauteil 3 zu nutzen, kann daher die obige Sensoranordnung verwendet werden, die eine Durchlässigkeit für Radarstrahlung bereitstellt.
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Weiterhin kann der angrenzende Bauteilformbereich 32 des Kunststoff-Karosseriebauteils 3 mit einem Material und Dicke ausgebildet sein, um insbesondere bezüglich auftreffender Radarstrahlung absorbierend oder reflektierend zu sein. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Durchlässigkeit für Radarstrahlung weniger als 3dB beträgt. Insbesondere können als Material für den Bauteilformbereich 32 ein herkömmlicher Kunststoff, wie PPT, PPTM, EDPM und dergleichen verwendet werden.
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Das Ausbilden des Bauteilformbereichs 32 aus für Radarstrahlung nicht durchlässigem Material hat den Vorteil, dass seitlich auf den Radarsensor 11 eintreffende Störstrahlung die Radarmessung nicht beeinträchtigt.
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Insgesamt dient die Sensoranordnung 10 dazu, den Radarsensor 11 vor Umgebungseinflüssen zu schützen und vermeidet freiliegende Teile des Radarstrahlers an der Außenhaut des Kraftfahrzeugs.
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Das Kunststoff-Karosseriebauteil 3 kann aus einem herkömmlichen Kunststoffmaterial, wie PPT; PPTM, EDPM oder dergleichen ausgebildet sein, in das das Radartransparenzmaterial eingebettet ist.
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Das Kunststoff-Karosseriebauteil kann mithilfe eines Hybridspritzgussprozesses gefertigt werden. Insbesondere können dazu mehrere Kunststoffarten aus verschiedenen Quellen ineinander gespritzt werden.
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Der Radartransparenzbereich 31 kann, wie in 3a dargestellt, als ein kreisförmiger oder ovaler Flächenbereich innerhalb des Bauteilformbereichs 32, als rechteckiger Bereich oder sich als Leiste in dem Kunststoff-Karosseriebauteil 3 zwischen Rändern des Kunststoff-Karosseriebauteils 3 erstrecken.
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Auch ein Einfärben oder Pigmentieren des Radartransparenzmaterials ist möglich solange die Transparenz für Radarstrahlen nicht nennenswert beeinträchtigt wird, d.h. die Dämpfung dadurch den Wert von 3dB nicht überschreitet wird. So kann der Radartransparenzbereich 31 des Kunststoff-Karosseriebauteil 3 in gleicher Weise pigmentiert werden, wie der benachbarten Bauteilformbereich 32, um eine einheitliche Optik für das äußere Erscheinungsbild des Kunststoff-Karosseriebauteils 3 zu schaffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Karosserie
- 3
- Kunststoff-Karosseriebauteil
- 10
- Sensoranordnung
- 11
- Radarsensor
- 12
- Radarstrahler
- 31
- Radartransparenzbereich
- 32
- Bauteilformbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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