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Sachgebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Radarsensorabdeckung und
spezieller auf eine Sensorabdeckung, die minimale Radarsignaldämpfung und
minimale Richtcharakteristikverzerrung ermöglicht.
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Hintergrund der Erfindung
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Der
Einsatz von Hochfrequenz-(HF-)Sensoren in Kraftfahrzeugerfassungs-
und -steuerungssystemen wird häufiger.
Ein in Fahrzeuganwendungen oft verwendeter Typ eines HF-Sensors
ist ein Radarsensor. Anpassungsfähige
Geschwindigkeitsregelsysteme (ACC-Systeme) verwenden zum Beispiel zur
Regelung der Geschwindigkeit und des Abstands zwischen einem mit
dem ACC-System ausgerüsteten
Fahrzeug und einem Zielfahrzeug einen Radarsensor. Aus ästhetischen
Gründen
ist es von Vorteil, wenn man die Sensorkomponenten nicht sieht.
Die normalerweise für
Fahrzeugaußenhüllen verwendeten
Materialien, vornehmlich Metalle, sind jedoch für HF-Wellen, einschließlich Radarwellen,
nicht durchlässig.
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Es
gibt verschiedene frühere
Abdeckungskonstruktionen, die zum Verbergen oder Tarnen der Sensorkomponenten
verwendet werden. Eine bekannte Abdeckungskonstruktion ist aus einem
undurchsichtigen nichtmetallischen Material gefertigt, das im Wesentlichen
für HF-Signale
durchlässig
ist. Ein Nachteil dieser Abdeckungsart ist, dass die Abdeckung keinerlei
Metall enthält
und deshalb nicht zur Fahrzeugkarosserie passt.
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Eine
andere bekannte Abdeckungskonstruktion enthält eine sehr dünne, ebene
Metallschicht. Eine solche Struktur ist im US-Patent 6,184,842 B1 offenbart.
Die Sensorabdeckung dieser Offenbarung enthält ein aus radardurchlässigem Material
gefertigtes Abdeckungsteil, ein auf der Oberfläche des radardurchlässigen Materials
liegendes Gebiet in der Gestalt einer ausgewählten charakteristischen Struktur oder
eines Symbols, eine sichtbare metallische oder metallisch glänzende Schicht
auf der Struktur oder des Symbols, wobei die metallische oder metallisch glänzende Schicht
eine solche Dicke hat, dass elektromagnetische Strahlung des Radarsystems
diese größtenteils
ohne Dämpfung
durchdringt. Ein Nachteil dieser Systemart ist, dass für eine minimale
Signaldämpfung
das metallische Gebiet minimal sein muss.
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Aus
der
DE 40 03 057 A1 ist
ein Radarsensor zur Totwinkelüberwachung
für ein
Fahzeug mit einem Millimeterwellenradar im Außenrückspiegel bekannt, bei dem
das für
den Durchgang der von dem Radargerät ausgehenden Strahlen vorgesehene
Spiegelsubstrat eine Metallisierung aufweist. Die Metallisierung
ist auf der Rückseite
des Substrats aufgebracht und entsprechend in für die Strahlen durchlässige und
undurchlässige
Bereiche unterbrochen.
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Die
DE 198 44 021 A1 beschreibt
ein innerhalb des Strahlenganges eines Radargerätes liegendes Verkleidungsteil
aus Kunststoff mit von außen sichtbaren
Teilbereichen aus Metall. Dabei ist das Verkleidungsteil als Träger mehrschichtig
ausgebildet. Die Teilbereiche aus Metall sind auf einer Seite auf
das Verkleidungsteil aufgedampft und von außen mit einer durchsichtigen
Schicht abgedeckt.
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In
der
EP 1 168 489 A1 wird
eine Radarabdeckung offenbart, die aus einem oder mehreren Systemen
von leitenden Drähten
aus Chrom, Gold, Silber oder Kupfer besteht und z. B. das Logo eines Fahrzeugherstellers
abbildet. Die Drahtsysteme werden jeweils sandwichartig von Substraten
umschlossen, deren Dicken in der Weise an die Wellenlängen der
Radarwellen angepasst werden müssen,
dass die radioelektrischen Verluste minimal sind. Ein Nachteil dieser
Radarabdeckung besteht darin, dass auch die Drahtsysteme sehr dünn ausgebildet
sein müssen.
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Aufgabe der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer metallischen
Sensorabdeckung, die so ausgebildet ist, dass ein großes metallisches
Gebiet zulässig
ist und für
minimale Sensorsignaldämpfung
gesorgt wird. Die Erfindung stellt eine solche bessere/neue und
zweckmäßige Sensorabdeckung bereit.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung überwindet
die zuvor beschriebenen Nachteile der bekannten Sensorabdeckungen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Formung einer für hochfrequente
elektromagnetische Wellen durchlässigen
Abdeckung, die in einer dekorativen Struktur, wie z. B. einem Logo
oder Herstellerschild, oder als beliebige Fahrzeugkomponente, wie
z. B. ein Grill, gestaltet werden kann. Daher ist die Abdeckung
nicht nur ästhetisch
angenehm, sondert bietet auch den Vorteil der Übertragung von hochfrequenten
elektromagnetischen Wellen, einschließlich Radarwellen, mit minimaler
Interferenz. Die Erfindung offenbart verschiedene Konstruktionen,
die in der Draufsicht ein metallisches Aussehen haben, jedoch die Übertragung
hochfrequenter elektromagnetischer Wellen zulassen.
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Die
Erfindung stellt eine Sensorabdeckung zur Tarnung eines Sensors
zur Übertragung
hochfrequenter elektromagnetischer Wellen bereit. Die Sensorabdeckung
enthält
ein Substrat mit einer nichtebenen Fläche, wobei die Fläche signalundurchlässige Regionen
und signaldurchlässige
Regionen umfasst. Die signalundurchlässigen Regionen sind durch
mindestens eine der signaldurchlässigen
Regionen abgetrennt. Auf jeder der signalundurchlässigen Regionen
des Substrats ist eine metallische Schicht aufgebracht.
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Der
Abstand zwischen den metallbeschichteten signalundurchlässigen Regionen
und das Wiederholungsmuster der metallbeschichteten signalundurchlässigen Regionen
sorgt nicht nur für
die optische Wirkung einer durchgängigen Metallschicht, sondern
ermöglicht
auch minimale Dämpfung
und minimale Richtcharakteristik- oder Strahlverzerrung des Sensorsignals.
Die Abdeckung der Erfindung kann für einen HF-Sensor verwendet
werden, der sowohl Signale senden als auch empfangen kann.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum
Bau einer Sensorabdeckung zur Tarnung eines HF-Sensors bereitgestellt. Das
Verfahren beinhaltet die Schritte (A) Gestalten eines Substrats
mit einer nichtebenen Fläche,
wobei die nichtebene Fläche
Vertiefungen, voneinander getrennt durch Erhebungen, enthält; (B)
Aufbringen einer Metallschicht auf jede Vertiefung des Substrats.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, das eine Ausgestaltung
der Erfindung enthält.
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2 ist
eine Draufsicht eines Fahrzeugs, das eine Ausgestaltung der Erfindung
enthält.
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3 ist
eine Draufsicht einer Ausgestaltung der Erfindung.
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Die 4(A)–4(D) sind Seitenansichten einer Antennenabdeckung,
die der Erläuterung
der Erfindung dienen, jedoch kein Ausführungsbeispiel im Rahmen der
Erfindung darstellen,
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Die 5(A)–5(E) sind Seitenansichten einer ersten
alternativen Ausgestaltung der Erfindung.
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Die 6(A)–6(D) sind Seitenansichten einer zweiten
alternativen Ausgestaltung der Erfindung,
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Die 7(A)–7(D) sind Seitenansichten einer Antennenabdeckung,
die der Erläuterung
einer dritten alternativen Ausgestaltung der Erfindung dienen, die
jedoch kein Ausführungsbeispiel
im Rahmen der Erfindung darstellen.
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8 ist
ein Flussdiagramm eines Fertigungsablaufs der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die
folgende Beschreibung der Vorzugsausgestaltung der Erfindung ist
nicht als Beschränkung der
Erfindung auf diese Vorzugsausgestaltung, sondern vielmehr dafür gedacht,
jede mit HF-Sensorabdeckungen vertraute Person zu befähigen, die
Erfindung auszuführen
und zu nutzen.
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Die
HF-Sensorabdeckung wird zur Tarnung eines HF-Sensors, wie z. B.
eines Radarsensors, verwendet. Der HF-Sensor ist fähig, Sensorsignale zu
senden und zu empfangen. Wie in 1 gezeigt, können der
Radarsensor 20 und die unter 22 allgemein gezeigte
Sensorabdeckung am Fahrzeug angebracht sein, obwohl betont werden
muss, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung von Sensoren und Abdeckungen
in Verbindung mit Fahrzeugen beschränkt ist. Der Radarsensor 20 und
die Sensorabdeckung 22 sind in 1 an der
Frontpartie des Fahrzeugs 24 montiert dargestellt, jedoch
umfasst die Erfindung Sensoren und Abdeckungen, die an einer beliebigen
Stelle am Fahrzeug angebracht sind.
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Die
Sensorabdeckung 22 verdeckt den Ort des Radarsensors 20 und
ermöglicht
trotzdem, wie in 1 dargestellt, den Radarsensorsignalen 26 das Durchdringen
mit akzeptabel niedriger Dämpfung und
minimaler Richtcharakteristik- oder Strahlverzerrung. Spezieller
ist der Radarsensor 20 am Fahrzeug 24 montiert
und die Sensorabdeckung 22 ist angrenzend an den Radarsensor 20 so
angebracht, dass die Radarsensorsignale 26 die Sensorabdeckung 22 passieren. 2 zeigt,
wie das System am Äußeren des
Fahrzeugs 24 aussieht.
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Wie
in 3 gezeigt, enthält die Sensorabdeckung 22 ein
Substrat 28, das aus einem Material gefertigt ist, das
im Wesentlichen für
HF-Signale durchlässig
ist und, jedoch nicht darauf beschränkt, Polycarbonat enthält. Das
Substrat 28 besitzt eine nichtebene Fläche 30 mit einer Vielzahl
von signalundurchlässigen
Regionen 32 und einer Vielzahl von signaldurchlässigen Regionen 34.
Die signalundurchlässigen
Regionen 32 des Substrats 28 sind jeweils durch
mindestens eine signaldurchlässige
Region 34 abgetrennt. Weiterhin sind die signalundurchlässigen Regionen 32 mit
einem vorbestimmten Abstand zueinander getrennt angeordnet, der
die Übertragung der
Radarsensorsignale 26 gewährleistet, die vom und zum
Radarsensor 20 übermittelt
werden. Jede der Vielzahl der signalundurchlässigen Regionen 32 ist
mit einer Metallschicht oder metallähnlichen Schicht mit metallischem
Aussehen bedeckt. Das Substrat 28 enthält, wie in den 4(A)–4(D) dargestellt, eine Fläche mit
Vertiefungen 36 und Erhebungen 34. Vorzugsweise
sind die Vertiefungen 36 und Erhebungen 34 im
Substrat 28 geformt. Die Vertiefungen 36 und Erhebungen 34 bilden
die nichtebene Fläche 30 des
Substrats 28. In einer Ausgestaltung entsprechen die signaldurchlässigen Regionen 34 des
Substrats 28 den auf dem Substrat 28 gebildeten Erhebungen 34 und
die signalundurchlässigen
Regionen 32 des Substrats 28 den Vertiefungen 36 auf dem
Substrat 28.
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Auf
den signalundurchlässigen
Regionen 36 des Substrats 28 ist ein Metallmaterial 38 aufgebracht.
Das Metallmaterial 38 ist vorzugsweise Aluminium. Im Endprodukt
einer der Ausgestaltungen ist das Metallmaterial 38 nur
in den Substratvertiefungen 36 und nicht auf den Substraterhebungen 34 vorhanden.
Mit anderen Worten, es gibt Gebiete des Substrats 28, die
mit Metallmaterial 38 bedeckt sind, während andere Gebiete des Substrats 28 nicht
mit Metallmaterial 38 bedeckt sind. Die Gebiete, in denen sich
Metall befindet und die ein Muster bilden, können als Metall- oder Drahtnetz
beschrieben werden. Sehr allgemein ausgedrückt sind in einer Ausgestaltung
die signaldurchlässigen
Regionen im Allgemeinen senkrecht zur Richtung der Radarsensorsignale 26 ausgerichtet,
die durch den Radarsensor 20 gesendet oder empfangen werden.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann eine Außenschicht
auf die Sensorabdeckung aufgebracht sein. Die Außenschicht 40 ist
aus einem Material geformt, das für HF-Sensorsignale durchlässig ist. Die Außenschicht 40 kann
aus einer gegen Einflüsse
der Umgebung beständigen
Folie gefertigt und direkt auf dem Substrat 28 angebracht sein.
Die Außenschicht 40 kann
entweder auf der den Vertiefungen gegenüberliegenden Seite oder auf
der Seite der Vertiefungen angebracht sein. Die Außenschicht 40 kann
auf das Substrat 28 durch eine Reihe von Verfahren, einschließlich, jedoch
nicht darauf beschränkt,
Zweitflächendruckverfahren,
Lackdrucken, gebondetes Appliqué oder Abziehbild sowie dekoratives
Einformen, aufgebracht werden.
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Der
Gestaltungsprozess der nichtebenen Fläche 30 des Substrats 28 umfasst
die Berücksichtigung
verschiedener Faktoren. Ein Faktor betrifft die Lage des montierten
Radarsensors 20 zur Sensorabdeckung 22. Ein anderer
Faktor betrifft das gewünschte
Design der Sensorabdeckung 22 in der Draufsicht. Zum Beispiel
kann die Sensorabdeckung 22 als Herstellerlogo, im Frontgrill
des Fahrzeugs 24 getarnt oder bündig mit der Metallstoßstange
des Fahrzeugs ausgeführt
sein. Deshalb ist für
jeden speziellen Satz von Kriterien ein individuelles Design des nichtebenen
Substrats 28 erforderlich.
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Vorzugsweise
ist das Substrat 28 eine geformte Tafel, die zwei Seiten 30, 42 mit
den Vertiefungen 36 und Erhebungen 34 auf mindestens
einer Seite 30 besitzt, In einer wiederum anderen, in den 3 und 4(A)–4(D) dargestellten Ausgestaltungen ist
das Substrat 28 mit einer parallelen Linientopografie auf
der Seite 30 geformt. Eine parallele Linientopografie bedeutet,
dass in der Draufsicht der nichtebenen Seite 30 des Substrats 28 die
Vertiefungen 36 vorzugsweise wie eine Reihe paralleler
Linien aussehen.
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Wie
in 4(B) gezeigt, ist das Metallmaterial 38 auf
der mit Vertiefungen versehenen Fläche 30 des Substrats 28 aufgebracht.
Das Metallmaterial 38 kann durch verschiedene Verfahren,
einschließlich, jedoch
nicht darauf beschränkt,
Sputterbeschichtung und Bedampfungsbeschichtung, aufgebracht werden.
Danach wird die Fläche
der metallbeschichteten, mit Vertiefungen versehenen Seite 44 des
Substrats 28 geschliffen, so dass nur in den Vertiefungen 32 Metallmaterial 38 verbleibt. 4(C) veranschaulicht das Aussehen des
Substrats 28 mit den vertieften Gebieten des Substrats,
die mit Metall 32 beschichtet sind, und den metallmaterialfreien
Erhebungen 34 des Substrats. Wie in 4(D) gezeigt, kann
eine Außenschicht 40 auf
der Seite 42 (4(A)) aufgebracht
sein, die der mit Vertiefungen versehenen Seite 30 gegenüberliegt.
Die 4(A)–4(D) sind
Seitenansichten einer Antennenabdeckung, die der Erläuterung
der Erfindung dienen, jedoch kein Ausführungsbeispiel im Rahmen der
Erfindung darstellen.
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Eine
erfindungsgemäße Ausgestaltung,
dargestellt in den 5(A)–5(E), enthält zwei Substratteile 46, 48,
die miteinander verklebt sind. Jedes Substratteil 46, 48 besitzt
eine erste Seite 50, 52 und eine zweite Seite 54, 56.
Das erste Substratteil 46 hat Vertiefungen 58 und
Erhebungen 60 auf seiner ersten Seite 50. Ähnlich der
ersten Ausgestaltung ist Metallmaterial 38 auf jeder der
mit Vertiefungen versehenen Substratteilseite 50, 56 aufgebracht.
Danach werden die metallbeschichteten, mit Vertiefungen versehenen
Seiten 62, 64 jedes Teils 46, 48 geschliffen,
so dass nur in den vertieften Gebieten 66, 68 jedes
Teils 46, 48 Metall verbleibt. Die zweite Seite 54 des
ersten Substratteils 46 ist mit der ersten Seite 52 des
zweiten Substratteils 48 verklebt. Vorzugsweise sind die
Substratteile 46, 48 so verklebt, dass die Vertiefungen
des ersten Substratteils 66 versetzt gegenüber oder
nicht ausgerichtet zu den Vertiefungen des zweiten Substratteils 68 angeordnet
sind. Ferner kann eine Außenschicht 40 entweder
auf dem ersten oder dem zweiten Substratteil aufgebracht sein.
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Eine
andere alternative Ausgestaltung der Erfindung ist in den 6(A)–6(D) dargestellt. Eine einzelne Substrattafel 70 ist
mit Vertiefungen 72, 74 und Erhebungen 76, 78 auf
beiden Seiten 80, 82 geformt. Die Vertiefungen 72 auf
der ersten Seite 80 der Substrattafel 70 sind
jedoch versetzt gegenüber
oder nicht ausgerichtet zu den Vertiefungen 74 auf der zweiten
Seite 82 der Substrattafel 70 angeordnet. Wie
in 6(B) gezeigt, haftet ein Metallmaterial 38 auf
beiden Seiten 80, 82 der Substrattafel 70.
Das Metallmaterial ist vorzugsweise Aluminium. Wie in 6(C) gezeigt, ist jede metallbeschichtete
Seite 84, 86 der Substrattafel 70 geschliffen,
so dass das Metallmaterial nur in den Vertiefungen 90 auf
beiden Seiten 80, 82 verbleibt. 6(D) stellt
die aufgebrachte Außenschicht 40 auf
einer Seite des Substrats dar. Das Aufbringen der Außenschicht 40 ist
optional.
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In
jeder zuvor beschriebenen Ausgestaltung hatten die Vertiefungen
allgemein einen rechteckigen Querschnitt. In einer noch anderen
Ausgestaltung, sind die Vertiefungen allgemein dreieckig geformt.
Es ist zu beachten, dass die allgemein dreieckig geformten Vertiefungen
in jeder zuvor beschriebenen Ausgestaltung an Stelle der Vertiefungen
mit allgemein rechteckigem Querschnitt verwendet werden könnten.
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In 7(A) ist das Substrat 94 mit
allgemein dreieckförmigen
Vertiefungen 92 nur auf einer Seite 96 geformt.
Deshalb stellt 7(A), ebenso wie die 7(B)–(D),
kein Ausführungsbeispiel
im Rahmen der Erfindung dar. Ein Metallmaterial 38 haftet
an der mit den Vertiefungen versehenen Seite 96 des Substrats 94 in 7(B). Wie in 7(C) gezeigt,
ist die mit Vertiefungen versehene Seite des metallbeschichteten
Substrats 98 in einem Schleifprozess geschliffen, wodurch
die Substratspitzen 100 entfernt und metallunbeschichtete
Gebiete des Substrats 94 freigelegt wurden. 7(D) stellt eine auf dem Substrat 94 aufgebrachte
Außenschicht 40 dar.
Die gezeigte Außenschicht 40 haftet
auf der Substratseite 101, die den Vertiefungen gegenüberliegt.
Die Außenschicht
könnte
jedoch auch auf der mit Vertiefungen versehenen Seite des Substrats
aufgebracht sein.
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8 stellt
ein allgemein mit 120 bezeichnetes Verfahren zum Bau einer
Sensorabdeckung zur Tarnung eines HF-Sensors dar. In Schritt 122 wird
ein Substrat mit einer nichtebenen Fläche gebildet, die eine Vielzahl
Vertiefungen und eine Vielzahl Erhebungen besitzt. Die Vertiefungen
sind durch mindestens eine der Vielzahl Erhebungen voneinander getrennt.
Der folgende Schritt 124 betrifft das Aufbringen einer
Metallschicht auf allen Vertiefungen des Substrats. Ein weiterer
Schritt 126, der enthalten sein könnte, wäre das Aufbringen einer Außenschicht
auf dem Substrat. Ein folgender Schritt, als 128 bezeichnet,
betrifft das Anbringen des Substrats an dem Gehäuse, das den HF-Sensor enthält. Alternativ
kann das Substrat direkt am Fahrzeug angebracht sein.
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In
jeder Ausgestaltung kann die Metallschicht unter Anwendung zahlreicher
Verfahren, einschließlich,
jedoch nicht darauf beschränkt,
Sputterbeschichtung und Bedampfungsbeschichtung auf die nichtebene
Fläche,
aufgebracht sein. Zusätzlich kann
in jeder Ausgestaltung die Metallschicht von der Erhebung durch
Polieren oder Schleifen der nichtebenen Fläche entfernt sein.
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Die
Sensorabdeckung kann an einem Rahmen befestigt sein, der an einem
Gehäuse
angebracht ist, das den Sensor enthält, oder das Gehäuse kann
direkt am Fahrzeug befestigt sein.
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Alternativ
kann die Sensorabdeckung direkt am Gehäuse, das den Sensor enthält, oder
direkt am Fahrzeug befestigt sein.