DE102021132798A1

DE102021132798A1 - Radarvorrichtungsanordnung für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung einer Radarvorrichtungsanordnung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021132798A1
Application number: DE102021132798.9A
Authority: DE
Inventors: Leen Sit; Kevin Krupinski
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2023-06-15
Also published as: WO2023110558A1

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit einer Radarvorrichtungsanordnung (5) für ein Fahrzeug (1), dem Fahrzeug (1) mit der Radarvorrichtungsanordnung (5) und einem Verfahren zur Herstellung der Radarvorrichtungsanordnung (5). Die Radarvorrichtungsanordnung (5) weist eine Fahrzeugkomponente (2) des Fahrzeugs (1) und eine Radarvorrichtung (6) auf. Die Radarvorrichtung (6) weist wenigstens eine Antennenanordnung (9) und ein Abdeckelement (8) auf, das dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Wellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement (9) ausgesendet und/oder empfangen werden, durch das Abdeckelement (8) durchzulassen. Die Fahrzeugkomponente (2) und das Abdeckelement (8) sind in einem Stück gebaut, so dass eine Abdeckelementoberfläche (15) des Abdeckelements (8) in eine Fahrzeugkomponentenoberfläche (20) der Fahrzeugkomponente (2) integriert ist. Daher wird das Abdeckelement (8) in die Fahrzeugkomponente (2) des Fahrzeugs (1) geformt, vorzugsweise spritzgegossen.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einer Radarvorrichtungsanordnung für ein Fahrzeug. Die Radarvorrichtungsanordnung weist eine Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs und eine Radarvorrichtung auf. Die Radarvorrichtung weist wenigstens ein Antennenelement und ein Abdeckelement auf. Das Abdeckelement ist dazu ausgelegt, elektromagnetische Wellen durch das Abdeckelement hindurchzulassen. Das wenigstens eine Antennenelement ist benachbart zum Abdeckelement angeordnet. Die Erfindung befasst sich ferner mit einem Fahrzeug mit einer solchen Radarvorrichtungsanordnung. Daneben befasst sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Radarvorrichtungsanordnung für ein Fahrzeug.
Ein Fahrzeug kann eine Radarvorrichtung als Detektionssystem aufweisen, um einen Abstand, einen Winkel oder eine Geschwindigkeit eines Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs in Bezug auf die Radarvorrichtung zu bestimmen. Die Radarvorrichtung beinhaltet typischerweise einen Sender, der elektromagnetische Wellen im Funk- oder Mikrowellenbereich erzeugt, wenigstens eine Sendeantenne, wenigstens eine Empfangsantenne, einen Empfänger und einen Prozessor. Funkwellen, die durch die Radarvorrichtung gesendet werden, werden durch das Objekt in einem Umfeld des Fahrzeugs reflektiert. Das Rücksignal, das heißt die reflektierten Funkwellen, wird durch die Radarvorrichtung empfangen und gibt Informationen über den Ort und die Geschwindigkeit des Objekts. Das Wort „Radar“ ist eine Abkürzung und steht für Funkdetektion und Entfernungsmessung.
Daten über das Objekt im Umfeld des Fahrzeugs, die durch die Radarvorrichtung bereitgestellt werden, können durch ein Fahrerassistenzsystem wie zum Beispiel einen Fahrspurassistenten verwendet werden. Um zuverlässige Radardaten für das Fahrerassistenzsystem bereitzustellen, sollten jedoch die Antennen der Radarvorrichtung innerhalb des Fahrzeugs genau angeordnet sein, so dass Verluste in einem Strahlungsmuster der Antennen vermieden werden können.
US 2017/0160385 A1 offenbart ein Fahrzeugteil mit einem integrierten Sensor zum Detektieren der Umgebung eines Fahrzeugs. Das Fahrzeugteil ist als Kunststoffteil verkörpert und wenigstens ein Sensor ist in das Kunststoffmaterial des Fahrzeugteils eingebettet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, um Verluste in einem Strahlungsmuster von Antennen einer Radarvorrichtung für ein Fahrzeug zu verringern.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Ein erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Radarvorrichtungsanordnung für ein Fahrzeug.
Die Erfindung basiert auf der Beobachtung, dass eine Radarvorrichtung für ein Fahrzeug typischerweise ein Gehäuse aufweist, in dem wenigstens eine Empfangsantenne und wenigstens eine Sendeantenne angeordnet sind. Das Gehäuse weist ein Abdeckelement auf, das dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Wellen, die durch die wenigstens eine Antenne ausgesendet und/oder empfangen werden, durch das Abdeckelement durchzulassen. Das Abdeckelement ist daher vermutlich für die elektromagnetischen Wellen, die durch die Radarvorrichtung gesendet und/oder empfangen werden, unsichtbar. Das Abdeckelement ist typischerweise vor den Antennen angeordnet und es kann als Radarkuppel oder Radom bezeichnet werden. Andere Teile des Gehäuses können beispielsweise aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein, um Metallkühlrippen für eine hintere Abdeckung des Gehäuses bereitzustellen. Die hintere Abdeckung ist vorzugsweise entgegengesetzt zum Abdeckelement angeordnet. Die anderen Teile können dazu ausgelegt sein, elektromagnetische Wellen, die durch die wenigstens eine Antenne ausgesendet und/oder empfangen werden, abzuschirmen oder nur teilweise durchzulassen. Daher kann sich ein Material des Abdeckelements von einem Material der anderen Teile des Gehäuses unterscheiden.
Typischerweise weist das Material des Abdeckelements eine Materialpermittivität und eine Dielektrizitätskonstante auf, die in einem Materialpermittivitätsbereich und Dielektrizitätskonstantenbereich liegen, die für die Radarverwendung typisch sind. Daher ist das Material des Abdeckelements vermutlich für die elektromagnetischen Wellen unsichtbar. Aufgrund dessen ist es gewöhnlich in der Form voluminös. Die Form des Abdeckelements beeinflusst jedoch die Form der Radarvorrichtung. Daher ist eine Form der Radarvorrichtung in einer Weise gestaltet, dass es schwierig ist, die Radarvorrichtung in eine Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs zu integrieren. Die Fahrzeugkomponente ist insbesondere eine Frontbereichskomponente, eine Seitenbereichskomponente, eine Oberseitenbereichskomponente, eine Unterseitenbereichs- und/oder eine Heckbereichskomponente des Fahrzeugs, beispielsweise ein Stoßfänger, ein Scheinwerfer, ein Seitenspiegel, eine Säule und/oder eine Verkleidung des Fahrzeugs.
Eine Seite des Abdeckelements, die von der wenigstens einen Antenne abgewandt ist, ist typischerweise einer Fahrzeugkomponente, beispielsweise einem Stoßfänger des Fahrzeugs, zugewandt, wenn die Radarvorrichtung im Fahrzeug angeordnet ist. Sowohl das Abdeckelement als auch die Fahrzeugkomponente trennen die wenigstens eine Antenne der Radarvorrichtung räumlich von einem Umfeld des Fahrzeugs, das durch die Radarvorrichtung überwacht werden soll. Da die Radarvorrichtung typischerweise hinter der Fahrzeugkomponente angeordnet ist, ist eine Form des Abdeckelements typischerweise an eine Form einer Oberfläche der Fahrzeugkomponente, die dem Abdeckelement zugewandt ist, angepasst. Die Oberfläche der Fahrzeugkomponente ist typischerweise gekrümmt, so dass das Abdeckelement in der Form konvex sein kann. Alternativ ist das Abdeckelement in der Form flach. Ungeachtet der Form des Abdeckelements besteht immer wenigstens ein kleiner Spalt zwischen dem Abdeckelement und wenigstens einer Antenne der Radarvorrichtung. Gewöhnlich besteht auch wenigstens ein kleiner Spalt zwischen dem Abdeckelement und der Fahrzeugkomponente. Aufgrund der Spalte tritt gewöhnlich eine interne Reflexion der elektromagnetischen Wellen auf, die zu Verlusten im Strahlungsmuster der wenigstens einen Antenne führt. Ferner besteht typischerweise eine Diskontinuität im Strahlungsmuster an Kanten des Abdeckelements, an denen das Abdeckelement an die anderen Teile des Gehäuses angrenzt. Zusammengefasst führen die Spalte sowie die Diskontinuität zu einer Verschlechterung des Strahlungsmusters, was bedeutet, dass eine Intensität des Strahlungsmusters, das heißt eine Intensität der gesendeten und/oder empfangenen elektromagnetischen Wellen, im Vergleich zu einem beabsichtigten Strahlungsmuster verringert wird. Daneben können Signalamplituden und -phasen an den Kanten verzerrt werden. Um Verluste im Strahlungsmuster von Antennen einer Radarvorrichtung zu verringern, sollten die Spalte zwischen den Antennen und dem Abdeckelement beseitigt werden.
Die erfindungsgemäße Radarvorrichtungsanordnung weist eine Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs und eine Radarvorrichtung auf. Die Fahrzeugkomponente ist vorzugsweise eine äußere Komponente des Fahrzeugs, beispielsweise eine Frontbereichskomponente und/oder eine Heckbereichskomponente des Fahrzeugs. Die Fahrzeugkomponente kann alternativ als Blende des Fahrzeugs bezeichnet werden. Die Blende ist typischerweise ein weicher Bereich einer Front oder eines Hecks eines Fahrzeugs. Die Blende weist Komponenten auf, die an einem vorderen Ende, einem hinteren Ende, einer Seite und/oder einer Oberseite und daher in einem Frontbereich, Heckbereich, Seitenbereich und/oder Oberseitenbereich des Fahrzeugs angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs insbesondere ein Stoßfänger, ein Beleuchtungskörper, beispielsweise ein Scheinwerfer und/oder eine Heckleuchte, ein Seitenspiegel und/oder eine Säule des Fahrzeugs ist. Die Fahrzeugkomponente kann eine dekorative Komponente sein, die zwischen der Radarvorrichtung und der Außenseite des Fahrzeugs positioniert ist. Die Fahrzeugkomponente kann aus Kunststoff und/oder Glas bestehen.
Die Radarvorrichtung weist wenigstens ein Antennenelement auf. Das Antennenelement im Sinne der Erfindung kann eine Antenne sein. Die Radarvorrichtung weist vorzugsweise vier Sendeantennen und vier Empfangsantennen auf. Die Radarvorrichtung weist daher vorzugsweise mehrere Antennenelemente auf. Die Radarvorrichtung weist ferner ein Abdeckelement auf. Das Abdeckelement ist dazu ausgelegt, elektromagnetische Wellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement ausgesendet und/oder empfangen werden, durch das Abdeckelement durchzulassen. Mit anderen Worten, es ist dazu ausgelegt, den Durchlass der elektromagnetischen Wellen, die für den Betrieb der Radarvorrichtung relevant sind, zu ermöglichen. Die elektromagnetischen Wellen sind vorzugsweise Wellen im Funk- oder Mikrowellenbereich, die durch das wenigstens eine Antennenelement gesendet werden oder durch das wenigstens eine Antennenelement empfangen werden. Das Abdeckelement kann ein Teil eines Gehäuses oder ein vollständiges Gehäuse der Radarvorrichtung sein.
Das wenigstens eine Antennenelement ist vorzugsweise benachbart zum Abdeckelement angeordnet, wobei wenigstens das Abdeckelement das wenigstens eine Antennenelement von dem Umfeld räumlich trennt, das durch die Radarvorrichtung überwacht werden soll. Dies bedeutet, dass die elektromagnetischen Wellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement gesendet oder empfangen werden, immer durch das Abdeckelement hindurchtreten. Das Abdeckelement ist daher auf einer Seite dem wenigstens einen Antennenelement zugewandt und ist auf einer entgegengesetzten Seite wenigstens indirekt dem Umfeld des Fahrzeugs zugewandt. Dies bedeutet, dass das wenigstens eine Antennenelement vorzugsweise neben dem Abdeckelement positioniert ist, so dass Radarwellen, die durch die wenigstens eine Antenne gesendet oder empfangen werden, durch das Abdeckelement, aber nicht durch andere Komponenten der Radarvorrichtung hindurchtreten. Vorzugsweise ist die Radarvorrichtung in einem Fahrzeug, beispielsweise in einer Frontbereichskomponente des Fahrzeugs, wie zum Beispiel dem Stoßfänger, montiert. Mit anderen Worten, die erfindungsgemäße Radarvorrichtung ist vorzugsweise eine Kraftfahrzeugradarvorrichtung.
Das Abdeckelement der Radarvorrichtung und die Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs sind in einem Stück gebaut. Mit anderen Worten, das Abdeckelement wird während seiner Herstellung vollständig in die Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs integriert. Genauer werden die Fahrzeugkomponente und das Abdeckelement in einem Stück gebaut, so dass eine Abdeckelementoberfläche des Abdeckelements in eine Fahrzeugkomponentenoberfläche der Fahrzeugkomponente integriert wird. Die Abdeckelementoberfläche liegt vorzugsweise in einer Ebene mit der Fahrzeugkomponentenoberfläche. Die Abdeckelementoberfläche ist daher in die Fahrzeugkomponentenoberfläche eingebettet. Das Abdeckelement kann als Fenster innerhalb der Fahrzeugkomponente gestaltet sein, was bedeutet, dass die Fahrzeugkomponente einen Teil aufweist, in dem sie nicht mit einem Fahrzeugkomponentenmaterial, sondern mit dem Abdeckelement gefüllt ist. Wenn die Fahrzeugkomponente beispielsweise ein Stoßfänger und/oder eine Frontabdeckung eines Scheinwerfers ist, kann die Abdeckelementoberfläche eine relativ kleine Fläche im Vergleich zur Fahrzeugkomponentenoberfläche, beispielsweise zu einer Oberfläche des Stoßfängers, sein. Das Fahrzeugkomponentenmaterial ist vorzugsweise Kunststoff.
Es befindet sich keine Grenzfläche zwischen dem Abdeckelement der Radarvorrichtung und der Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs, durch die die elektromagnetischen Wellen durchgelassen werden, die durch das wenigstens eine Antennenelement ausgesendet und/oder empfangen werden, da die Abdeckelementoberfläche in einer Ebene mit der Fahrzeugkomponentenoberfläche liegt. Bildlich betrachtet weist die Fahrzeugkomponente ein Loch auf und in diesem Loch ist das Abdeckelement der Radarvorrichtung angeordnet. Mit anderen Worten, das Loch oder Fenster in der Fahrzeugkomponente ist mit dem Abdeckelement gefüllt. Da das wenigstens eine Antennenelement benachbart zum Abdeckelement angeordnet ist, treten Funkwellen oder Mikrowellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement gesendet und empfangen werden, nur durch das Abdeckelement und nicht durch die Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs hindurch. Daher wurde wenigstens einer der Spalte, genauer der Spalt zwischen dem Abdeckelement der Radarvorrichtung und der Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs, beseitigt. Daher verringert die Radarvorrichtungsanordnung wenigstens teilweise die Verluste im Strahlungsmuster der wenigstens einen Antenne.
Vorzugsweise steht das Abdeckelement nicht über die Fahrzeugkomponente hinaus. Daher ist die Abdeckelementoberfläche mit der Fahrzeugkomponentenoberfläche bündig. Vorzugsweise besteht kein Spalt zwischen dem Abdeckelement und einem Teil der Fahrzeugkomponente, der das Abdeckelement umgibt. Vorzugsweise bestehen keine solchen Spalte in allen drei Richtungen, das heißt in einer Höhen-, Breiten- und Längenrichtung der Fahrzeugkomponente.
Die Radarvorrichtung ist vorzugsweise von einem Fahrzeug enthalten. Das Fahrzeug kann mehrere Radarvorrichtungen aufweisen. Die mehreren Radarvorrichtungen können verschiedenen Teilen eines Umfeldes des Fahrzeugs, insbesondere einem Teil des Umfeldes benachbart zu wenigstens einem Teil eines Front-, Heck-, Seiten-, Oberseiten- und/oder Unterseitenbereichs des Fahrzeugs, zugewandt sein. Mehrere Radarvorrichtungen können beispielsweise demselben Teil des Umfeldes zugewandt sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform beinhaltet, dass das Abdeckelement in die Fahrzeugkomponente geformt ist. Das Material des Abdeckelements, das als Material festgelegt ist, das den Durchlass von elektromagnetischen Wellen, wenigstens von Funkwellen und Mikrowelle, ermöglicht, ist daher in die Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs, beispielsweise in den Stoßfänger oder die Frontabdeckung des Scheinwerfers, geformt. Daher ist das Abdeckelement mit optimaler Materialpermittivität und Dielektrizitätskonstante für die beabsichtigte Radarverwendung, beispielsweise zum Fokussieren des Strahlungsmusters, hergestellt. Die verwendete Formtechnik ist vorzugsweise Spritzgießen. Daher ist es möglich, das Abdeckelement und die Fahrzeugkomponente leicht in einem Stück zu bauen. Diese Art von einstückiger Komponente ist besonders kosteneffizient und zeitsparend in der Herstellung, da die Fertigung der Radarvorrichtungsanordnung wenigstens teilweise auf der gemeinsamen Herstellungstechnik des Formens basiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Abdeckelement eine Radarkuppel der Radarvorrichtung. Alternativ kann die Radarkuppel als Radom bezeichnet werden. Die Radarkuppel besteht immer aus einem Material, das den Durchlass von elektromagnetischen Wellen, das heißt in diesem Fall Funkwellen und Mikrowelle, durch dieses ermöglicht. Die Radarkuppel ist ein besonders nützliches Abdeckelement für die Radarvorrichtung, da das wenigstens eine Antennenelement dann in ein Gehäuse der Radarvorrichtung integriert werden kann, wobei das Gehäuse der Radarvorrichtung typischerweise die Radarkuppel auf wenigstens einer Seite des Gehäuses beinhaltet. Das Abdeckelement ist daher ein Teil eines typischen Gehäuses der Radarvorrichtung, so dass das wenigstens eine Antennenelement gegen den Eintritt von Staub und Wasser geschützt werden kann.
Daneben beinhaltet eine Ausführungsform, dass sich das Abdeckelement von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite der Fahrzeugkomponente erstreckt. Die erste Seite und die zweite Seite sind zueinander entgegengesetzt angeordnet. Die erste Seite kann eine Seite sein, die in Richtung des Fahrzeugs gewandt ist, wenn die Radarvorrichtungsanordnung in einer bevorzugten Montageposition im Fahrzeug positioniert ist. Wenn das Abdeckelement nicht in die Fahrzeugkomponente integriert wäre, wäre die Radarvorrichtung der ersten Seite der Fahrzeugkomponente zugewandt positioniert. Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet jedoch die erfindungsgemäße Radarvorrichtungsanordnung die Integration des Abdeckelements, das eine Komponente der Radarvorrichtung ist, in die Fahrzeugkomponente. Die erfindungsgemäße Radarvorrichtungsanordnung beinhaltet daher, dass wenigstens ein Teil der Radarvorrichtung innerhalb der Fahrzeugkomponente angeordnet ist.
Die zweite Seite der Fahrzeugkomponente ist typischerweise eine Seite, die dem Umfeld des Fahrzeugs zugewandt ist. Die erste und die zweite Seite sind parallel zur Fahrzeugkomponentenoberfläche angeordnet. Vorzugsweise liegt die zweite Seite in einer Ebene mit der Fahrzeugkomponentenoberfläche. Typischerweise treten Funkwellen oder Mikrowellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement gesendet werden, durch das Abdeckelement von der ersten Seite in Richtung der zweiten Seite hindurch. Funkwellen oder Mikrowellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement empfangen werden, treten durch das Abdeckelement von der zweiten Seite in Richtung der ersten Seite hindurch. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Seite in einer Tiefenrichtung der Fahrzeugkomponente zueinander entgegengesetzt. Das Fenster innerhalb der Fahrzeugkomponente ist folglich vollständig mit dem Abdeckelement gefüllt. Dies ermöglicht eine besonders robuste Gestaltung der Radarvorrichtungsanordnung, da keine vorstehenden Teile des Abdeckelements relativ zur Fahrzeugkomponente vorhanden sind.
Überdies beinhaltet eine Ausführungsform, dass die Radarvorrichtungsanordnung ein Halterelement aufweist. Das Halterelement kann als Halter oder Bügel bezeichnet werden. Das Halterelement ist wenigstens teilweise an einem Teil einer inneren Abdeckelementoberfläche angeordnet, die in einer Ebene mit der ersten Seite der Fahrzeugkomponente angeordnet ist. Das Halterelement ist daher nicht innerhalb des Lochs oder Fensters in der Fahrzeugkomponente positioniert, sondern ist zum Abdeckelement hinzugefügt und steht daher vorzugsweise von sowohl der Fahrzeugkomponente als auch dem Abdeckelement vor. Es ist möglich, dass das Halterelement vollständig auf der Oberfläche des Abdeckelements positioniert ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Halterelement wenigstens teilweise die Oberfläche der ersten Seite der Fahrzeugkomponente, die das Abdeckelement umgibt, bedeckt. Mit anderen Worten, das Halterelement kann sich zu einem benachbarten Oberflächenbereich der ersten Seite der Fahrzeugkomponente in der Umgebung des Abdeckelements erstrecken.
Das Halterelement kann als Tasche geformt sein. Das Halterelement weist vorzugsweise eine offene Seite auf, um wenigstens eine weitere Komponente der Radarvorrichtung, beispielsweise das wenigstens eine Antennenelement, einzusetzen. Daher besteht eine Funktion des Halterelements darin, eine Haltefunktion für weitere Komponenten der Radarvorrichtung bereitzustellen. Das Halterelement ist daher besonders nützlich, um die wenigstens eine weitere Komponente der Radarvorrichtung nahe dem Abdeckelement, insbesondere der inneren Abdeckelementoberfläche, anzuordnen.
Eine bevorzugte Ausführungsform beinhaltet, dass das wenigstens eine Antennenelement elektronisch mit einer gedruckten Leiterplatte (PCB) verbunden ist. Das wenigstens eine Antennenelement ist an der PCB positioniert. Vorzugsweise ist es direkt an der PCB angeordnet. Die PCB und das wenigstens eine Antennenelement sind am Abdeckelement durch das Halterelement befestigt. Die PCB kann alternativ als Verarbeitungsplatine der Radarvorrichtung bezeichnet werden. Vorzugsweise sind alle Antennenelemente der Radarvorrichtung an einer PCB positioniert. Die PCB ist vorzugsweise in das taschenförmige Halterelement auf der offenen Seite des Halterelements eingesetzt, so dass das wenigstens eine Antennenelement an der PCB direkt benachbart zum Abdeckelement, insbesondere zur inneren Abdeckelementoberfläche, positioniert ist. Vorzugsweise ist kein Spalt zwischen dem wenigstens einen Antennenelement und der inneren Abdeckelementoberfläche vorhanden. Das wenigstens eine Antennenelement und das Abdeckelement stehen daher miteinander in direktem Kontakt. Das Halterelement befestigt vorzugsweise die PCB mit dem wenigstens einen Antennenelement vor dem Abdeckelement. Wenn kein Spalt zwischen dem wenigstens einen Antennenelement und dem Abdeckelement besteht, werden Verluste im Strahlungsmuster weiter verringert.
Eine andere Ausführungsform beinhaltet, dass die PCB mit einer Steuereinheit der Radarvorrichtung durch ein Verbindungselement verbunden ist. Die Steuereinheit und die PCB sind beabstandet angeordnet. Mit anderen Worten, das Verbindungselement verbindet die PCB, die an dem wenigstens einen Antennenelement befestigt ist, mit der Steuereinheit der Radarvorrichtung. Die Steuereinheit ist vorzugsweise eine elektronische Steuereinheit (ECU). Dass die Steuereinheit von der PCB beabstandet angeordnet ist, bedeutet, dass die Steuereinheit von der PCB räumlich getrennt ist und nicht direkt an der PCB positioniert ist und daher nicht direkt elektronisch mit dieser verbunden ist.
Wenn das Halterelement eine offene Seite oder eine andere Art von Öffnung aufweist, kann das Verbindungselement an der offenen Seite beziehungsweise der Öffnung positioniert sein, so dass beispielsweise genügend Raum und/oder kein Hindernis für eine Kabelverbindung zwischen dem Verbindungselement und der Steuereinheit besteht. Die Steuereinheit beinhaltet vorzugsweise wenigstens einen Mikroprozessor und/oder Mikrocontroller. Die Steuereinheit kann alternativ als ECU für die Datenverarbeitung bezeichnet werden. Die Steuereinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, Daten, die gesendete und/oder empfangene elektromagnetische Wellen darstellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement bereitgestellt werden, auszuwerten und zu analysieren.
Daher ist es nicht erforderlich, alle elektronischen Komponenten der Radarvorrichtung in die PCB aufzunehmen. Daher können das Halterelement sowie die Abmessung der Radarvorrichtung nahe der Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs relativ klein bemessen sein und dennoch alle erforderlichen elektronischen Komponenten bereitstellen. Dies ist der Fall, da die elektronischen Komponenten, das heißt wenigstens die Steuereinheit, vom Abdeckelement beabstandet positioniert sein können.
Vorzugsweise ist ein weiteres Halterelement vorhanden, das beabstandet und daher distanziert vom Abdeckelement und vom Halterelement gestaltet ist. Das weitere Halterelement ist angeordnet, um die Steuereinheit sowie mögliche andere elektronische Komponenten der Radarvorrichtung beispielsweise an einem anderen Teil der Fahrzeugkomponente oder an einer anderen Fahrzeugkomponente, die sich vorzugsweise benachbart zur Fahrzeugkomponente befindet, sicher zu befestigen und/oder zu fixieren.
Eine andere Ausführungsform beinhaltet, dass das wenigstens eine Antennenelement mit einer PCB durch ein Verbindungselement verbunden ist, wobei das wenigstens eine Antennenelement und die PCB beabstandet angeordnet sind. Mit anderen Worten, das wenigstens eine Antennenelement ist nicht an der PCB positioniert und daher nicht direkt mit dieser elektronisch verbunden. Das wenigstens eine Antennenelement ist am Abdeckelement durch das Halterelement befestigt. Das Antennenelement kann eine dreidimensionale Antenne sein, die vorzugsweise ohne Spalt vor dem Abdeckelement angeordnet ist, wobei sie mit der Abdeckelementoberfläche in Kontakt steht. Das Verbindungselement kann eine Schnittstelle des wenigstens einen Antennenelements zu einem Kabel sein, das die Schnittstelle mit der separaten PCB verbindet. Die PCB ist vorzugsweise mit der Steuereinheit der Radarvorrichtung, beispielsweise mit der ECU, sowie mit anderen elektronischen Komponenten, beispielsweise mit einem Hochfrequenz-(HF) Frontend, elektronisch verbunden. Daher ist es möglich, nur das wenigstens eine Antennenelement mittels des Halterelements vor dem Abdeckelement zu positionieren und alle elektronischen Komponenten, selbst die PCB, räumlich getrennt von dem wenigstens einen Antennenelement zu positionieren. Daher ist eine räumlich verteilte und größere Anordnung der Radarvorrichtung möglich, beispielsweise im Fall eines relativ großen Antennenelements.
Eine weitere Ausführungsform beinhaltet, dass das Verbindungselement eine Hochgeschwindigkeitsverbindung für die Datenübertragung zur Steuereinheit bereitstellt. Aufgrund der Hochgeschwindigkeitsverbindung ist beispielsweise eine Datenverarbeitung durch die Steuereinheit durchführbar. Die übertragenen Daten sind Daten, die durch das wenigstens eine Antennenelement gesammelt werden. Vorzugsweise weist das Verbindungselement ein Kabel auf, das die Steuereinheit mit der PCB verbindet. Die Hochgeschwindigkeitsverbindung ist somit vorzugsweise eine verdrahtete Verbindung. Alternativ oder zusätzlich kann die Hochgeschwindigkeitsverbindung, die durch das Verbindungselement bereitgestellt wird, wenigstens teilweise eine drahtlose Verbindung sein. Die drahtlose Verbindung kann ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN), eine Bluetooth-Verbindung und/oder ein Mobildatennetzwerk sein. Das Mobildatennetzwerk basiert vorzugsweise auf einem Technologiestandard für zellulare Breitbandnetzwerke, wie zum Beispiel Long-Term-Evolution (LTE), Long-Term-Evolution-Advanced (LTE-A), fünfte Generation (5G) oder sechste Generation (6G). Daher wird ein schneller Datentransport zwischen der PCB mit dem wenigstens einen Antennenelement und der Steuereinheit garantiert, so dass die Datenverarbeitung unverzüglich ausgeführt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das wenigstens eine Antennenelement eine Planarantenne, insbesondere eine Streifenleiterantenne. Genauer ist kann das wenigstens eine Antennenelement eine Patch-Antenne sein. In diesem Fall ist das wenigstens eine Antennenelement an der PCB fixiert. Die Patch-Antenne weist typischerweise ein Streifenleiter-Patch sowie eine Streifenleiterzuleitung mit einem Anschluss auf, um die Patch-Antenne beispielsweise mit einem Schaltkreis der PCB zu verbinden. Die Streifenleiterantenne kann aus mehreren Patches in einer zweidimensionalen Matrix bestehen. Eine Streifenleiterantenne ist eine Planarantenne, die relativ leicht und schnell herzustellen ist, was sie zu einer geeigneten Wahl für das Antennenelement macht.
Alternativ oder zusätzlich ist das wenigstens eine Antennenelement eine dreidimensionale Antenne, insbesondere eine Wellenleiterantenne. Im Prinzip ist es daher möglich, verschiedene Typen von Antennen als Antennenelement in die Radarvorrichtung der Radarvorrichtungsanordnung aufzunehmen. In Abhängigkeit von einer Größe und einem Typ von gewählter Antenne muss das Halterelement dementsprechend bemessen werden, so dass das Halterelement die PCB mit dem jeweiligen Antennenelement am Abdeckelement befestigen kann. Die erfindungsgemäße Radarvorrichtungsanordnung ist daher besonders vielseitig.
Eine bevorzugte Ausführungsform beinhaltet, dass das wenigstens eine Antennenelement auf das Abdeckelement gedruckt ist. In dieser Ausführungsform ist kein Halterelement erforderlich. Das wenigstens eine Antennenelement ist dann als Planarantenne, beispielsweise als Streifenleiterantenne oder insbesondere als Patch-Antenne, gestaltet. Durch beispielsweise dreidimensionales Drucken, das durch einen dreidimensionalen Drucker durchgeführt wird, kann das wenigstens eine Antennenelement direkt auf das Abdeckelement gedruckt werden. Das wenigstens eine Antennenelement wird folglich direkt am Abdeckelement befestigt. Es ist möglich, alle erforderlichen elektronischen Komponenten in die gedruckte Komponente aufzunehmen, falls auch die PCB beispielsweise auf das wenigstens eine Antennenelement und/oder Teile des Abdeckelements, die das wenigstens eine Antennenelement umgeben, gedruckt wird. Daher ist eine besonders kleine Gestaltung der Radarvorrichtungsanordnung möglich.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Folie an der PCB, die Komponenten der Radarvorrichtungsanordnung umgibt, und/oder direkt am Antennenelement positioniert sein. Die Folie kann als Abdeckung bezeichnet werden. Wenigstens eine Kante der Folie kann an die Fahrzeugkomponente in der Umgebung des Abdeckelements geheftet oder geklebt sein. Die Kante der Folie weist dann eine Klebeoberfläche auf. Die Folie ist vorzugsweise lösbar und kann daher von irgendeiner Komponente der Radarvorrichtungsanordnung, insbesondere der Fahrzeugkomponente, ohne Zerstörung entfernt werden. Der Zweck der Folie besteht darin, Schutz vor Staub und/oder Wasser bereitzustellen. Die lösbare Folie ist vorzugsweise luftdurchlässig. Folglich ist ein Luftaustausch durch die Folie hindurch möglich, beispielsweise um eine Kühlfunktion für die wenigstens eine Komponente der Radarvorrichtungsanordnung, die durch die Folie bedeckt ist, bereitzustellen.
Ein anderer Aspekt der Erfindung befasst sich mit einem Fahrzeug. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastwagen, ein Bus, ein Motorrad und/oder ein Moped, sein. Das Fahrzeug weist eine Radarvorrichtungsanordnung, wie vorstehend beschrieben, auf. Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radarvorrichtungsanordnung sowie eine Kombination von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Radarvorrichtungsanordnung sind ebenso Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung einer Radarvorrichtungsanordnung für ein Fahrzeug. Die Radarvorrichtungsanordnung weist eine Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs und eine Radarvorrichtung mit wenigstens einem Antennenelement und einem Abdeckelement auf. Das Abdeckelement ist dazu ausgelegt, elektromagnetische Wellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement ausgesendet und/oder empfangen werden, durch das Abdeckelement durchzulassen. Das wenigstens eine Antennenelement ist benachbart zum Abdeckelement angeordnet. Das Verfahren beinhaltet das Bauen der Fahrzeugkomponente und des Abdeckelements in einem Stück, so dass eine Abdeckelementoberfläche des Abdeckelements (8) in eine Fahrzeugkomponentenoberfläche der Fahrzeugkomponente integriert wird. Daher beinhaltet das Verfahren das Formen des Abdeckelements in die Fahrzeugkomponente. Eine verwendete Formtechnik ist insbesondere Spritzgießen. Das Abdeckelement wird daher vorzugsweise in die Fahrzeugkomponente durch Spritzgießen gegossen. Daher ist es möglich, eine typische und genaue Arbeitsformtechnik zu verwenden, um das Abdeckelement und die Fahrzeugkomponente, die in einem Stück gebaut sind, bereitzustellen. Eine Ausführungsform der Radarvorrichtungsanordnung und eine Kombination von Ausführungsformen der Radarvorrichtungsanordnung sind gegebenenfalls ebenso Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem Stück bauen bedeutet, dass die Fahrzeugkomponente und das Abdeckelement nicht ohne Zerstörung voneinander gelöst werden können. Sie sind daher fest miteinander verbunden. Der Formprozess ist ein einzelner Fertigungsprozess, der mehrstufig sein kann.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Frontbereichs eines Fahrzeugs mit mehreren Radarvorrichtungen;
2 einen schematischen Querschnitt einer Radarvorrichtung;
3 eine schematische Darstellung eines Stoßfängers mit einem enthaltenen Abdeckelement aus einer ersten Perspektive;
4 eine schematische Darstellung eines Stoßfängers mit einem enthaltenen Abdeckelement aus einer zweiten Perspektive;
5 einen schematischen Querschnitt einer Radarvorrichtungsanordnung; und
6 einen schematischen Querschnitt einer Radarvorrichtungsanordnung, die mit einer Folie bedeckt ist.

1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer Fahrzeugkomponente 2, die hier eine Frontbereichskomponente des Fahrzeugs 1 ist. Die Fahrzeugkomponente 2 ist beispielsweise ein Stoßfänger und/oder ein Scheinwerfer 4 des Fahrzeugs 1. Die Fahrzeugkomponente 2 kann eine Blende des Fahrzeugs 1 sein. Das Fahrzeug 1 weist mehrere mögliche Radarvorrichtungsanordnungen 5 auf. Jede Radarvorrichtungsanordnung 5 weist eine Radarvorrichtung 6 sowie die Fahrzeugkomponente 2 des Fahrzeugs 1 auf. In y- und z-Richtung in einer Ebene mit dem Stoßfänger 3 und der Frontabdeckung der Scheinwerfer 4 sind vier Radarvorrichtungen 6 positioniert. Die Radarvorrichtungen 6 sind sichtbar, wenn auf eine Außenseite des Fahrzeugs 1 geblickt wird, wie in 1 gezeigt. Es ist möglich, dass nur ein Paar von Radarvorrichtungen 6 von dem Fahrzeug 1 enthalten ist, so dass beispielsweise die zwei Radarvorrichtungen 6 hinter dem Stoßfänger 3 oder die zwei Radarvorrichtungen 6 hinter den Frontabdeckungen der zwei Scheinwerfer 4 ausreichen, um eine Radarüberwachung eines Umfeldes des Frontbereichs des Fahrzeugs 1 bereitzustellen. Vorzugsweise weist das Fahrzeug 1 zusätzlich oder alternativ Radarvorrichtungen 6 in einer Heck-, Seiten- und/oder Oberseitenbereichskomponente des Fahrzeugs 1 auf. Vorzugsweise sind die Radarvorrichtungen 6, die in der Frontabdeckung der Scheinwerfer 4 positioniert sind, außerhalb eines Pfades von Licht der Lichtquelle des Scheinwerfers 4 positioniert. Alternativ oder zusätzlich kann die Radarvorrichtung 6 in Verkleidungen des Fahrzeugs 1 integriert sein. Typischerweise sind die Radarvorrichtungen 6 an äußeren Teilen in y-Richtung der Fahrzeugkomponente 2 angeordnet, so dass sie sich typischerweise in einem gekrümmten Bereich der Fahrzeugkomponente 2 befinden. Die Radarvorrichtung 6 kann in irgendeiner anderen Position in der Frontbereichskomponente als Fahrzeugkomponente 2 des Fahrzeugs 1 positioniert sein. Die skizzierten Positionen sind nur Beispiele.
Das Fahrzeug 1 weist auch einen Innenraum 7, das heißt eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs 1, auf. Innerhalb des Innenraums 7 kann die Radarvorrichtung 6 alternativ oder zusätzlich angeordnet sein (nicht skizziert). Alternativ oder zusätzlich kann die Radarvorrichtung 6 in eine Heckbereichskomponente des Fahrzeugs 1, beispielsweise einen hinteren Stoßfänger 3 und/oder ein Rücklicht, integriert sein. Im Allgemeinen ist die Radarvorrichtung 6 in die Fahrzeugkomponente 2 des Fahrzeugs 1 integriert, wobei die Fahrzeugkomponente 2 vorzugsweise eine äußere Komponente ist, insbesondere ist es die Frontbereichskomponente und/oder die Heckbereichskomponente.
2 zeigt die Radarvorrichtung 6. Die Radarvorrichtung 6 weist ein Abdeckelement 8 auf. Das Abdeckelement 8 ist dazu ausgelegt, elektromagnetische Wellen, die durch wenigstens ein Antennenelement 9 ausgesendet und/oder empfangen werden, durch das Abdeckelement 8 durchzulassen. Das Abdeckelement 8 kann eine Radarkuppel oder ein Radom der Radarvorrichtung 6 sein.
Die Radarvorrichtung 6 weist ferner das wenigstens eine Antennenelement 9 auf. Das wenigstens eine Antennenelement 9 ist benachbart zum Abdeckelement 8 angeordnet. Vorzugsweise befindet sich kein Spalt zwischen dem wenigsten Antennenelement 9 und dem Abdeckelement 8. In diesem Beispiel sind vier Antennenelemente 9 skizziert. Die skizzierte Anzahl von Antennenelementen 9 ist nur ein Beispiel. Die Radarvorrichtung 6 kann mehr oder weniger Antennenelemente 9 aufweisen. Vorzugsweise weist die Radarvorrichtung 6 vier Sendeantennen als Antennenelement 9 sowie vier Empfangsantennen als Antennenelemente 9 auf.
Das wenigstens eine Antennenelement 9 ist vorzugsweise eine Planarantenne. Vorzugsweise ist die Planarantenne als wenigstens ein Antennenelement 9 eine Streifenleiterantenne, vorzugsweise eine Patch-Antenne. Das wenigstens eine Antennenelement 9 steht mit dem Abdeckelement 8 in direktem Kontakt, ist jedoch zerstörungsfrei von diesem lösbar. Alternativ ist das wenigstens eine Antennenelement 9 auf das Abdeckelement 8 durch dreidimensionales Drucken gedruckt. Im Fall des Druckens der Planarantenne als wenigstens ein Antennenelement 9 auf das Abdeckelement 8 steht das ganze wenigstens eine Antennenelement 9 mit dem Abdeckelement 8 in direktem Kontakt. Insbesondere besteht kein Spalt zwischen dem wenigstens einen Antennenelement 9 und dem Abdeckelement 8.
Das wenigstens eine Antennenelement 9 ist mit einer gedruckten Leiterplatte (PCB) 10 elektronisch verbunden. Es ist möglich, dass andere elektronische Komponenten 11 mit der PCB 10 direkt elektronisch verbunden sind. In diesem Beispiel sind die elektronischen Komponenten 11 alle erforderlichen elektronischen Komponenten 11 der Radarvorrichtung 6, beispielsweise eine elektronische Steuereinheit (ECU) und ein Hochfrequenz- (HF) Frontend, was bedeutet, dass keine weiteren elektronischen Komponenten 11 der Radarvorrichtung 6 erforderlich sind, um eine vollständige Funktionalität der Radarvorrichtung 6 bereitzustellen. Die PCB 10 kann auf die anderen Komponenten der Radarvorrichtung 6 gedruckt sein. Genauer ist die PCB 10 auf das wenigstens eine Antennenelement 9 gedruckt. Es ist auch möglich, dass die PCB 10 auf das Abdeckelement 8 gedruckt ist, das das wenigstens eine Antennenelement 9 umgibt, was bedeutet, dass sie auf einen Teil des Abdeckelements 8 gedruckt ist, der das wenigstens eine Antennenelement 9 umgibt.
3 zeigt den Stoßfänger 3 von einem Umfeld 17 des Fahrzeugs 1 betrachtet. Ein Bereich in x-Richtung vor dem skizzierten Stoßfänger 3 ist daher vorzugsweise das Umfeld 17, das sowohl das Umfeld 17 des Fahrzeugs 1 als auch das Umfeld 17 der Radarvorrichtung 6 ist. Das Abdeckelement 8 der Radarvorrichtung 6 ist in die Fahrzeugkomponente 2 integriert, die hier beispielhaft der Stoßfänger 3 ist. Die Integration findet während des Bauens statt, was bedeutet, dass das Abdeckelement 8 und die Fahrzeugkomponente 2 in einem Stück gebaut werden. Daher ist eine Abdeckelementoberfläche 15 des Abdeckelements 8 in eine Fahrzeugkomponentenoberfläche 20 der Fahrzeugkomponente 2 integriert. Bildlich ausgedrückt weist die Fahrzeugkomponente 2 ein Loch oder Fenster auf und das Abdeckelement 8 ist in dem Loch beziehungsweise Fenster angeordnet. Die Abdeckelementoberfläche 15 des Abdeckelements 8 liegt in einer Ebene mit der Fahrzeugkomponentenoberfläche 20. Die Fahrzeugkomponentenoberfläche 20 ist die Oberfläche der Fahrzeugkomponente 2 auf einer zweiten Seite 12 der Fahrzeugkomponente 2. Die zweite Seite 12 der Fahrzeugkomponente 2 ist die Seite, die dem Umfeld 17 zugewandt ist. Am Ende, das heißt nach dem Bauen des Abdeckelements 8 und der Fahrzeugkomponente 2 in einem Stück, weist die Fahrzeugkomponente 2 kein Loch auf, da das Loch vollständig mit dem Abdeckelement 8 gefüllt ist. Das Abdeckelement 8 ähnelt einem Fenster innerhalb der Fahrzeugkomponente 2.
Das Abdeckelement 8 ist vorzugsweise eine Radarkuppel der Radarvorrichtung 6. Daher wird es aus einem Material hergestellt, das dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Wellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement 9 ausgesendet und/oder empfangen werden, durch das Abdeckelement 8 durchzulassen. Vorzugsweise wird das Abdeckelement 8 in die Fahrzeugkomponente 2 geformt. Daher ist in 3 ein erster Verfahrensschritt S1 angegeben. Der erste Verfahrensschritt S1 beinhaltet das Formen des Abdeckelements 8 der Radarvorrichtung 6 in die Fahrzeugkomponente 2 des Fahrzeugs 1, die hier beispielhaft der Stoßfänger 3 ist. Als Formtechnik wird vorzugsweise Spritzgießen verwendet.
4 zeigt die entgegengesetzte Seite des Stoßfängers 3. Die Seite des Stoßfängers 3, die in 4 gezeigt ist, ist daher eine erste Seite 13 der Fahrzeugkomponente 2, die zur zweiten Seite 12 der Fahrzeugkomponente 2 entgegengesetzt ist. 4 zeigt, dass das Abdeckelement 8 sich von der ersten Seite 13 zur zweiten Seite 12 der Fahrzeugkomponente 2 erstreckt, die hier beispielhaft der Stoßfänger 3 ist.
Die Radarvorrichtungsanordnung 5 weist ein Halterelement 14 auf, das wenigstens teilweise an einem Teil der Abdeckelementoberfläche 15 des Abdeckelements 8 angeordnet ist. Die Abdeckelementoberfläche 15 ist in einer Ebene mit der ersten Seite 13 der Fahrzeugkomponente 2 angeordnet. In diesem Beispiel ist das Halterelement 14 ein Bügel oder ein taschenartig geformtes Element. Das Halterelement 14 kann eine teilweise offene Tasche sein, die wenigstens eine offene Seite aufweist, die hier die obere Seite in der z-Richtung ist. Die offene Seite ist vollständig oder wenigstens teilweise offen. Ein Objekt kann in das Halterelement 14 durch die offene Seite eingesetzt werden.
In 4 ist eine Querschnittsfläche 16 markiert. Diese Querschnittsfläche 16 ist in 5 skizziert.
5 zeigt die Radarvorrichtungsanordnung 5 in der Querschnittsposition 16. Das Abdeckelement 8 füllt vollständig das Loch oder Fenster innerhalb der Fahrzeugkomponente 2, so dass die Abdeckelementoberfläche 15 auf der ersten Seite 13 und auf der zweiten Seite 12 mit der Fahrzeugkomponentenoberfläche 20 bündig ist. Das wenigstens eine Antennenelement 9 ist hier mit der PCB 10 verbunden. Die PCB 10 mit dem wenigstens einen Antennenelement 9 ist an dem Abdeckelement 8 durch das Halterelement 14 befestigt. Das Halterelement 14 fixiert die PCB 10 mit dem wenigstens einen Antennenelement 9 vor der Abdeckelementoberfläche 15. Das wenigstens eine Antennenelement 9 ist insbesondere eine Planarantenne, insbesondere eine Streifenleiterantenne wie zum Beispiel eine Patch-Antenne, die an der PCB 10 positioniert ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das wenigstens eine Antennenelement 9 eine dreidimensionale Antenne wie zum Beispiel eine Wellenleiterantenne (hier nicht gezeigt) sein. In diesem Fall soll das Halterelement 14 jeweils so dimensioniert sein, dass die dreidimensionale Antenne direkt vor und in Kontakt mit dem Abdeckelement 8, genauer der Abdeckelementoberfläche 15, positioniert ist.
Die PCB 10 ist hier mit einer externen Steuereinheit 19 der Radarvorrichtung 6 durch ein Verbindungselement 18 verbunden. In diesem Beispiel weist das Verbindungselement 18 eine Schnittstelle zur PCB 10 und eine Kabelverbindung mit der Steuereinheit 19 auf. Die Steuereinheit 19, die beispielsweise eine elektronische Steuereinheit (ECU) ist, ist dazu eingerichtet, die Analyse und Auswertung von Daten bereitzustellen, die von dem wenigstens einen Antennenelement 9 empfangen werden. Die Steuereinheit 19 ist beabstandet von der PCB 10 angeordnet. Das Verbindungselement 18 stellt eine Hochgeschwindigkeitsverbindung für die Datenübertragung bereit.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das wenigstens eine Antennenelement 9 nicht an der PCB 10 positioniert ist, sondern beispielsweise direkt mit dem Verbindungselement 18 verbunden ist (nicht skizziert). Über das Verbindungselement 18 ist eine Datenübertragung zwischen dem wenigstens einen Antennenelement 9 und der PCB 10 möglich, vorzugsweise mit hoher Geschwindigkeit. Die PCB 10 ist beabstandet von dem wenigstens einen Antennenelement 9 angeordnet. In diesem Beispiel ist die beabstandete PCB 10 mit der Steuereinheit 19 verbunden und/oder die Steuereinheit 19 ist an der PCB 10 positioniert. Alternativ oder zusätzlich zur Steuereinheit 19 können die anderen elektronischen Komponenten 11 von der PCB 10 und/oder dem wenigstens einen Antennenelement 9 beabstandet positioniert sein. Die anderen elektronischen Komponenten 11 könnten ein Radarfrequenz- (RF) Frontend sein.
Alternativ oder zusätzlich zu der in 5 gezeigten Ausführungsform ist es möglich, dass das wenigstens eine Antennenelement 9 durch dreidimensionales Drucken direkt auf das Abdeckelement 8 gedruckt wird. Es ist auch möglich, dass die PCB 10 auf das wenigstens eine Antennenelement 9 und/oder Umgebungsbereiche des Abdeckelements 8 durch dreidimensionales Drucken mit einem Substratmaterial gedruckt wird. Das gedruckte Antennenelement 9 besteht vorzugsweise aus Metall. Ein solches dreidimensionales Drucken ist für Planarantennen als wenigstens ein Antennenelement 9 besonders relevant oder interessant.
6 zeigt eine Ausführungsform mit einer Folie 21, die an der PCB 10 sowie Umgebungskomponenten der Radarvorrichtungsanordnung 5 positioniert ist. Abgesehen von der zusätzlichen Folie 21 ähnelt die in 6 gezeigte Ausführungsform der in 5 gezeigten Ausführungsform. Die Folie kann alternativ als Abdeckung bezeichnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Folie 21 direkt an dem Antennenelement 9 positioniert sein. Wenigstens eine Kante der Folie 21 kann an die Fahrzeugkomponente 2 in der Umgebung des Abdeckelements 8 geheftet oder geklebt sein. Die Folie 21 ist vorzugsweise lösbar und kann daher von irgendeiner Komponente der Radarvorrichtungsanordnung 5, insbesondere der Fahrzeugkomponente 2, ohne Zerstörung entfernt werden. Der Zweck der Folie 21 besteht darin, Schutz vor Staub und/oder Wasser bereitzustellen. Die lösbare Folie 21 ist vorzugsweise luftdurchlässig. Folglich ist ein Luftaustausch durch die Folie 21 hindurch möglich, beispielsweise um eine Kühlfunktion für die wenigstens eine Komponente der Radarvorrichtungsanordnung 5, die durch die Folie 21 bedeckt ist, bereitzustellen.
Zusammengefasst befasst sich die Erfindung mit einem Prozess für eine geformte Radarkuppel in einer Fahrzeugblende für Radar mit minimalem Verlust. Das Radarmaterial, das hier das Abdeckelementmaterial mit seinen spezifischen Materialeigenschaften ist, kann in die Blende des Fahrzeugs, das heißt in die Fahrzeugkomponente 2 des Fahrzeugs 1, geformt werden. Die Erfindung erfordert jedoch, dass die Antennenplatine, das heißt die PCB 10, vom herkömmlichen Schaltkreis der typischen Radarvorrichtung 6 separat ist. Eine solche modulare Radarvorrichtung 6 ist mit einem Satelliten- oder intelligenten Radarkonzept möglich, wobei das HF-Frontend minimal und daher in der Form sehr klein ist. Eine kleine PCB 10 ist dann von den Antennenelementen 9 separat und kann irgendwo hinter dem geformten Bereich befestigt werden. Sie ist dann über Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit der ECU, das heißt der Steuereinheit 19, für die Datenverarbeitung verbunden. Solche kleinen Radare sind auf dem Vormarsch und sind sehr nützlich. Die Antennenelemente 9 sind die typischen Radarantennen, die auf eine PCB 10 gedruckt sind, wie zum Beispiel eine PCB-Antenne, oder eine Antenne mit dreidimensionaler Struktur, wie zum Beispiel eine Wellenleiterantenne. Diese können an die geformte Radarkuppel, das heißt an das Abdeckelement 8, mit größerer Genauigkeit durch das Halterelement 14, das als Bügel bezeichnet werden kann, angefügt werden. Wenn die Antennenelemente 9 gedruckt werden, können sie für eine noch bessere Strahlungseffizienz direkt auf die geformte Radarkuppel, das heißt auf das geformte Abdeckelement 8, gedruckt werden.
Die Radarkuppel im Stoßfänger 3 oder in der Verkleidung beseitigt wenigstens eine der Barrierestufen, auf die das Radarsignal trifft. Eine Zeiteinsparung im Integrationszustand wird erreicht, da die Radarvorrichtung 6 direkt angefügt wird, während die Formen gestaltet werden. Eine Reproduzierbarkeit der Gestaltung und Herstellung wird erreicht. Herstellungsgenauigkeits- und Zeitverbesserung wird erreicht. Die Reproduzierbarkeit von Antennenstrahlungsergebnissen wird verbessert, da Behinderungen von Kabeln und anderen dreidimensionalen Strukturen, die hinter dem Stoßfänger oder der Verkleidung verborgen sind, die sich auf das Strahlungsmuster negativ auswirken können, verringert werden und Ergebnisabweichungen und Fehler aufgrund der nicht-linearen und nichtsystematischen Wellenreflexionen auch verringert werden. Ästhetische Gründe sind eine insgesamt kompaktere Größe für eine leichte Integration insbesondere für Radare innerhalb der Fahrgastzelle und die Materialpermittivität kann gewählt werden, um die Leistung der Strahlungscharakteristiken zu verbessern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2017/0160385 A1 [0004]

Claims

Radarvorrichtungsanordnung (5) für ein Fahrzeug (1), wobei die Radarvorrichtungsanordnung (5) eine Fahrzeugkomponente (2) des Fahrzeugs (1) und eine Radarvorrichtung (6) mit wenigstens einem Antennenelement (9) und einem Abdeckelement (8) aufweist, das dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Wellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement (9) ausgesendet und/oder empfangen werden, durch das Abdeckelement (8) durchzulassen, wobei das wenigstens eine Antennenelement (9) benachbart zu dem Abdeckelement (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkomponente (2) und das Abdeckelement (8) in einem Stück gebaut sind, so dass eine Abdeckelementoberfläche (15) des Abdeckelements (8) in eine Fahrzeugkomponentenoberfläche (20) der Fahrzeugkomponente (2) integriert ist.
Radarvorrichtungsanordnung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (8) in die Fahrzeugkomponente (2) geformt ist.
Radarvorrichtungsanordnung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (8) eine Radarkuppel der Radarvorrichtung (6) ist.
Radarvorrichtungsanordnung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Abdeckelement (8) von einer ersten Seite (13) zu einer zweiten Seite (12) der Fahrzeugkomponente (2) erstreckt, wobei die erste Seite (13) und die zweite Seite (12) entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
Radarvorrichtungsanordnung (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarvorrichtungsanordnung (5) ein Halterelement (14) aufweist, das wenigstens teilweise an einem Teil der Abdeckelementoberfläche (15) des Abdeckelements (8) angeordnet ist, wobei die Abdeckelementoberfläche (15) in einer Ebene mit der ersten Seite (13) der Fahrzeugkomponente (2) angeordnet ist.
Radarvorrichtungsanordnung (5) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Antennenelement (9) elektronisch mit einer gedruckten Leiterplatte (10) verbunden ist, wobei das wenigstens eine Antennenelement (9) an der gedruckten Leiterplatte (10) angeordnet ist und die gedruckte Leiterplatte (10) mit dem wenigstens einen Antennenelement (9) an dem Abdeckelement (8) durch das Halterelement (14) befestigt ist.
Radarvorrichtungsanordnung (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckte Leiterplatte (10) mit einer Steuereinheit (19) der Radarvorrichtung (6) durch ein Verbindungselement (18) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (19) und die gedruckte Leiterplatte (10) beabstandet angeordnet sind.
Radarvorrichtungsanordnung (5) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Antennenelement (9) mit einer gedruckten Leiterplatte (10) durch ein Verbindungselement (18) verbunden ist, wobei das wenigstens eine Antennenelement (9) und die gedruckte Leiterplatte (10) beabstandet angeordnet sind und das wenigstens eine Antennenelement (9) an dem Abdeckelement (8) durch das Halterelement (14) befestigt ist.
Radarvorrichtungsanordnung (5) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (18) eine Hochgeschwindigkeitsverbindung für die Datenübertragung bereitstellt.
Radarvorrichtungsanordnung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Antennenelement (9) eine Planarantenne, insbesondere eine Streifenleiterantenne, und/oder eine dreidimensionale Antenne, insbesondere eine Wellenleiterantenne, ist.
Radarvorrichtungsanordnung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Antennenelement (9) auf das Abdeckelement (8) gedruckt ist.
Fahrzeug (1) mit einer Radarvorrichtungsanordnung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung einer Radarvorrichtungsanordnung (5) für ein Fahrzeug (1), wobei die Radarvorrichtungsanordnung (5) eine Fahrzeugkomponente (2) des Fahrzeugs (1) und eine Radarvorrichtung (6) mit wenigstens einem Antennenelement (9) und einem Abdeckelement (8) aufweist, das dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Wellen, die durch das wenigstens eine Antennenelement (9) ausgesendet und/oder empfangen werden, durch das Abdeckelement (8) durchzulassen, wobei das wenigstens eine Antennenelement (9) benachbart zum Abdeckelement (8) angeordnet ist, gekennzeichnet durch Bauen der Fahrzeugkomponente (2) und des Abdeckelements (8) in einem Stück, so dass eine Abdeckelementoberfläche (15) des Abdeckelements (8) in eine Fahrzeugkomponentenoberfläche (20) der Fahrzeugkomponente (2) integriert wird, durch Formen (S1) des Abdeckelements (8) in die Fahrzeugkomponente (2), insbesondere durch Spritzgießen.