Hohlleiterantenne und Kraftfahrzeug
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlleiterantenne, insbesondere für Radarsensoren, für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Hohlleiterantenne.
Bei der Entwicklung von Hohlleiterantennen, insbesondere für Radarsensoren, für Kraftfahrzeuge kommt es neben einer sehr leistungsfähigen Signalerzeugung und einer verlustarmen Antennentechnik auch auf einen möglichst geringen Bauraumbedarf des gesamten Sensors an.
Die derzeitig öffentlich bekannten Hohlleiterantennen und Sensoren haben zumeist thermische Probleme beispielsweise durch die Wärmeentwicklung der verwandten integrierten Hochleistungs-Radar-Schaltkreise (,MMIC‘) und/oder Probleme mit unerwünschten Reflexionen der durch den Sensor, das Kraftfahrzeug und/oder anderen Quellen ausgesandten Hochfrequenz-Signale im Sensorgehäuse. Die auftretenden Probleme werden im Stand der Technik versucht durch zusätzliche Maßnahmen und/oder separate Komponenten wie Kühlkörper und Absorber zu lösen.
Die genutzten Hochleistungs-Radar-Schaltkreise sind zumeist sehr empfindlich gegen Fremd- Einstrahlung von anderen Störquellen. Konventionelle Hohlleiterantennen für Automotive- Anwendungen können die benötigte Abschirmung und einen damit einhergehenden EMV- Schutz zumeist nicht gewährleisten, wodurch zusätzliche Komponenten wie Tunerboxen erforderlich werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile im Stand der Technik zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Hohlleiterantenne bereitzustellen, mit der ein geringerer Bauraumbedarf, eine vereinfachte Montage, eine verbesserte Kühlung und/oder ein verbesserter EMV-Schutz besonders einfach ermöglicht wird. Insbesondere ist es ferner die Aufgabe der Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Hohlleiterantenne bereitzustellen.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Hohlleiterantenne mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 . Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 17. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Hohlleiterantenne beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Hohlleiterantenne für ein Kraftfahrzeug. Die Hohlleiterantenne weist eine Leiterplatine, einen zumindest abschnittsweise hohlen Antennenkörper mit wenigstens einer Öffnung, eine Verbindungsvorrichtung und einen Abdeckkörper auf. Der Abdeckkörper deckt die wenigstens eine Öffnung des Antennenkörpers zumindest abschnittsweise ab, wobei die Leiterplatine, der Antennenkörper, die Verbindungsvorrichtung und der Abdeckkörper entlang einer Stapelrichtung gestapelt angeordnet sind, wobei die Verbindungsvorrichtung wenigstens ein Verbindungselement umfasst und das wenigstens eine Verbindungselement die Verbindungsvorrichtung, die Leiterplatine, den Antennenkörper und den Abdeckkörper miteinander verbindet.
Erfindungsgemäß ist die Hohlleiterantenne somit in einer Sandwich-Bauweise ausgestaltet. Die beanspruchten Bauteile, Leiterplatine, Antennenkörper, Verbindungsvorrichtung und Abdeckkörper, der Hohlleiterantenne sind entlang einer Stapelrichtung aneinander angeordnet und miteinander und/oder aneinander befestigt. Die Leiterplatine weist vorzugsweise wenigstens einen Chip, insbesondere einen integrierten Hochleistungs-Radar- Schaltkreis, auf. Der wenigstens eine Chip ist im Rahmen der Erfindung als Wärmequelle zu verstehen. Der Chip kann gemäß einer später beschriebenen Ausgestaltung Sende- und/oder Empfangseinheiten umfassen, wobei die Sende- und/oder Empfangseinheiten bevorzugt derart ausgestaltet sind, dass Funkwellen, insbesondere hochfrequente Radarwellen, in den Antennenkörper gesendet und/oder aus dem Antennenkörper empfangen werden. Die Sende- und/oder Empfangseinheiten sind datenkommunizierend mit dem wenigstens einen Chip verbunden. Die Sende- und Empfangseinheiten sind bevorzugt im Chip, insbesondere in einem MMIC-Baustein, integriert. Dieser Chip ist bevorzugt zentral unter dem Antennenkörper Hohlleiter angeordnet. Die Sende- und Empfangseinheiten können bevorzugt von dem Chip separat ausgestaltet sein und mit diesem, beispielsweise mittels zweidimensionalen Kupfer- Strukturen, datenkommunizierend verbunden sein. Der Chip kann auf der Antennenkörperseite der Leiterplatine angeordnet sein. Der Chip kann je nach Anwendungsfall jedoch auch auf der Unterseite der Leiterplatine angeordnet sein.
Der zumindest abschnittsweise hohle Antennenkörper ist beispielsweise als eine Art Schachtel zu verstehen und besteht bevorzugt wenigstens aus den Innenraum umgebenden Wänden und einem Boden, sodass ein Hohlraum in dem Antennenkörper erzeugt wird. Der Hohlraum ist bevorzugt an einer Deckelseite zumindest abschnittsweise offen ausgestaltet. Diese Öffnung wird zumindest abschnittsweise durch den Abdeckkörper abgedeckt. Der Abdeckkörper weist bevorzugt ferner Eintritts- und Austrittsöffnungen für Funkwellen auf. Ein derartig ausgestalteter Antennenkörper ist vorteilhaft zur Weiterleitung, zur Ausbreitung, zum Aussenden und/oder zum Empfang von Funkwellen, insbesondere hochfrequenten Radarwellen, ausgestaltet. Der Abdeckkörper ist bevorzugt aus Metall oder einem Kunststoff gefertigt. Ein hohler Antennenkörper ist besonders vorteilhaft für die Weiterleitung, die Ausbreitung, das Aussenden und/oder den Empfang von Funkwellen anzupassen und/oder zu fertigen.
Die beanspruchten Bauteile der Hohlleiterantenne sind mittels der wenigstens einen Verbindungsvorrichtung verbunden. Im Rahmen der Erfindung ist ein Verbinden als eine Befestigung, ein kraftschlüssiges und/oder formschlüssiges Verklemmen miteinander und/oder aneinander und/oder eine relative Positionssicherung zueinander zu verstehen. Die Verbindungsvorrichtung ist mit den weiteren beanspruchten Bauteilen entlang einer Stapelrichtung gestapelt angeordnet und weist wenigstens ein Verbindungselement auf. Das Verbindungselement ermöglicht bevorzugt mit der Verbindungsvorrichtung eine Verbindung der Leiterplatine, des Antennenkörpers und des Abdeckkörpers.
Eine derart ausgestaltete Hohlleiterantenne ist besonders vorteilhaft, da eine Montage der Bauteile der Hohlleiterantenne besonders einfach ermöglicht wird.
Ebenso ist es vorteilhaft wenn die Bauteile der Hohlleiterantenne wenigstens eine Zentriervorrichtung wie z.B. Stifte und Bohrungen aufweisen, welche die Einzelteile bei der Montage lagerichtig zueinander anordnen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Hohlleiterantenne, insbesondere die Verbindungsvorrichtung, einen Absorber umfasst, insbesondere wobei der Antennenkörper und/oder der Abdeckkörper zwischen dem Absorber und der Leiterplatine angeordnet sind. Die Verbindungsvorrichtung gemäß der Weiterentwicklung umfasst einen Absorber und/oder ist selbst als ein Absorber ausgestaltet. Ein Absorber ist im Rahmen der Erfindung als eine Vorrichtung zur zumindest
teilweisen Abschirmung und/oder Absorption von Funkwellen, insbesondere hochfrequenten Radarwellen, zu verstehen. Die Absorberfunktion kann bevorzugt mittels Metall- und/oder Kohlenstoffpartikeln in dem Absorber und/oder der Verbindungsvorrichtung ermöglicht werden. Bevorzugt sind die Metall- und/oder Kohlenstoffpartikel in einem thermoplastischen Kunststoff des Absorbers und/oder der Verbindungsvorrichtung eingebracht. Der Absorber und/oder die Verbindungsvorrichtung ermöglichen eine dämpfende Wirkung gegen Funkwellen und somit eine Abschirmung von ungewollten Störsignalen und/oder eine Abschirmung und/oder Vermeidung von Reflektionen von Funkwellen. Bevorzugt bildet der Absorber und/oder die Verbindungsvorrichtung mit Absorber die äußerste und/oder oberste Schicht und/oder Bauteil entlang der Stapelrichtung der Hohlleiterantenne, um eine vorteilhafte Absorption und/oder Abschirmung zu ermöglichen. Eine derart ausgestaltete Hohlleiterantenne ist besonders vorteilhaft, da eine Montage und ein EMV-Schutz besonders einfach ermöglicht wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Hohlleiterantenne eine Kühl- und EMV-Vorrichtung umfasst, wobei die Kühl- und EMV-Vorrichtung mit der Leiterplatine und/oder dem Antennenkörper thermisch leitend verbunden ist, insbesondere wobei die Kühl- und EMV-Vorrichtung zumindest abschnittsweise zwischen der Leiterplatine und dem Antennenkörper angeordnet ist. In einer einfachen bevorzugten Ausgestaltung ist die Kühl- und EMV-Vorrichtung als ein Blech oder eine Metallplatte ausgestaltet. Vorteilhaft kann die Kühl- und EMV-Vorrichtung Kühlrippen oder anderweitige Kühlvorrichtungen, insbesondere zur Vergrößerung einer Wärmeübertragungsfläche der Kühl- und EMV-Vorrichtung, umfassen. Die Kühl- und EMV- Vorrichtung ist bevorzugt mit dem zuvor beschriebenen Chip der Leiterplatine wärmeleitend verbunden und ermöglicht somit vorteilhaft eine Kühlung des Chips, der zumeist die Hauptwärmequelle darstellt. Die Kühl- und EMV-Vorrichtung kann bevorzugt Metall- und/oder Kohlenstoffpartikel zur verbesserten Abschirmung gegen Funkwellen umfassen.
Die Kühl- und EMV-Vorrichtung kann zudem metallisch beschichtet sein, um die Schirmwirkung zu verbessern.
Die Kühl- und EMV-Vorrichtung ermöglicht in einer Funktionseinheit vorteilhaft die Kühlung der Leiterplatine und die EMV-Abschirmung der Leiterplatine gegen beispielsweise Störsignale und/oder Reflektionen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Hohlleitertantenne eine separate EMV-Vorrichtung umfasst, welche zwischen der Verbindungsvorrichtung und dem Abdeckkörper angeordnet ist, insbesondere wobei die EMV-Vorrichtung die Leiterplatine ganz oder teilweise überdeckt. Bevorzugt ist die EMV-Vorrichtung elektrisch leitend mit der Masse der Leiterplatine und/oder dem Bauteilhalter verbunden. Eine derart ausgestaltete Hohlleiterantenne ist besonders vorteilhaft, da eine EMV-Vorrichtung ebenfalls vorteilhaft ermöglicht wird, wenn keine Kühlvorrichtung notwendig ist. Alternativ kann die separate EMV-Vorrichtung zusätzlich zur zuvor beschriebenen Kühl- und EMV-Vorrichtung angeordnet und verbaut sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass der Antennenkörper die gesamte Leiterplatine überdeckt oder im Wesentlichen überdeckt, insbesondere wobei der Antennenkörper elektrisch mit einer Masse der Leiterplatine verbunden ist. Der Antennenkörper ist mit der Masse der Leiterplatine bevorzugt am Rand der Leiterplatine elektrisch verbunden. Die Masse der Leiterplatine ist bevorzugt als eine Kupferlage der Leiterplatine ausgestaltet. Eine derart ausgestaltete Hohlleiterantenne ist besonders vorteilhaft, da der Antennenkörper somit selbst die Funktion einer EMV-Vorrichtung übernehmen kann. Der Antennenkörper kann dafür vorteilhaft, wie später beschrieben, zumindest abschnittsweise aus Metall bestehen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass der Antennenkörper direkt mit der Leiterplatine thermisch leitend verbunden ist. Gemäß dieser Ausgestaltung kann der Antennenkörper zusätzlich oder alternativ als eine Kühlvorrichtung für die Leiterplatine dienen. Bevorzugt ist er damit thermisch leitend direkt mit einem Chip, insbesondere MMIC, der Leiterplatine verbunden. Ferner ist bevorzugt zwischen der Leiterplatine und dem Antennenkörper ein Wärmeübertragungselement zum Ausgleich von Oberflächenunebenheiten und/oder zur Verbesserung der Wärmeübertragung angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Verbindungsvorrichtung, der Absorber, der Abdeckkörper, die Kühl- und EMV-Vorrichtung, der Antennenkörper und/oder die Leiterplatine zumindest abschnittsweise miteinander verklebt sind. Ein zusätzliches Verkleben, insbesondere ein elektrisch leitfähiges und/oder funkwellen-leitfähiges Verkleben ermöglicht vorteilhaft eine
ergänzende Befestigung und/oder Positionssicherung zu der Verbindungsvorrichtung und dem wenigstens einen Verbindungselement. Bevorzugt sind einzelne beanspruchte Bauteile der Hohlleiterantenne miteinander paarweise verklebt und/oder alle beanspruchten Bauteile, insbesondere die jeweils benachbarten Bauteile miteinander jeweils angrenzend verklebt. Eine Verklebung ermöglicht vorteilhaft einen ergänzenden Halt und/oder eine Positionssicherung der beanspruchten Bauteile der Hohlleiterantenne mit einfachen Mitteln.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Verbindungsvorrichtung stoffschlüssig, insbesondere monolithisch, eine Vielzahl an Verbindungselementen umfasst und/oder dass das wenigstens eine Verbindungselement ein freies Ende mit jeweils einer Umformung umfasst, wobei die Umformung die Verbindungsvorrichtung, den Absorber, den Abdeckkörper, die Kühl- und EMV-Vorrichtung, den Antennenkörper und/oder die Leiterplatine miteinander verbindet. Die Vielzahl an Verbindungselementen sind bevorzugt einstückig mit der Verbindungsvorrichtung ausgestaltet. Beispielhaft ist die Verbindungsvorrichtung als ein Spritzgussbauteil, insbesondere aus Kunststoff, gefertigt, wobei die Verbindungselemente einstückig mit der Verbindungsvorrichtung ausgestaltet sind. Beispielhaft können die Verbindungselemente jeweils als Dom, Pin, Bolzen, Stift und/oder anderweitige Form ausgestaltet sein. Die Verbindungselemente werden im Rahmen der Fertigung der Hohlleiterantenne an einem freien Ende umgeformt, um eine Umformung zu erzeugen. Die Umformung ermöglicht wiederum eine Verbindung der Verbindungsvorrichtung, des Absorbers, des Abdeckkörpers, der Kühl- und EMV-Vorrichtung, des Antennenkörpers und/oder der Leiterplatine miteinander. Die Umformung erfolgt bevorzugt durch eine Plastifizierung der freien Enden und ein anschließendes Aushärten. Die Umformung erfolgt bevorzugt mittels Heißnieten und/oder Ultraschallnieten. Alternativ oder zusätzlich können die freien Enden der Verbindungselemente zur Verbindung aufgespreizt, umgebogen und/oder anderweitig umgeformt werden. Eine Umformung der Verbindungselemente zur Verbindung der Verbindungsvorrichtung, des Absorbers, des Abdeckkörpers, der Kühl- und EMV-Vorrichtung, des Antennenkörpers und/oder der Leiterplatine stellt eine besonders vorteilhafte Verbindung dar, da ein geringer Kosten-, Zeit-, Material- und Bauraumbedarf erzeugt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verbindungselement sich durch fluchtend zueinander angeordnete Verbindungslöcher in der Verbindungsvorrichtung, dem Abdeckkörper, der Kühl- und EMV-Vorrichtung, dem Antennenkörper und/oder der
Leiterplatine, insbesondere entlang der Stapelrichtung, erstreckt. Besonders bevorzugt ist es, wenn das wenigstens eine Verbindungselement sich durch fluchtende Verbindungslöcher in den beanspruchten Bauteilen der Hohlleiterantenne erstreckt. Die beanspruchten Bauteile werden wie zuvor beschrieben entlang einer Stapelrichtung gestapelt angeordnet. Das erfindungsgemäße Verbindungselement wird beispielsweise von einer Seite entgegen der Stapelrichtung durch die gestapelt angeordneten Bauteile gesteckt und auf einer gegenüberliegenden Seite gemäß dem vorherigen Abschnitt umgeformt und/oder anderweitig befestigt, um die erfindungsgemäße Verbindung zu ermöglichen. Eine derart ausgestaltete Hohlleiterantenne ist besonders vorteilhaft, da die Verbindung und gleichzeitige Anordnung der Bauteile der Hohlleiterantenne zueinander besonders einfach ermöglicht wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Hohlleiterantenne, insbesondere der Antennenkörper, wenigstens eine Befestigungsvorrichtung umfasst, wobei die wenigstens eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung der Hohlleiterantenne an einem Bauteilhalter des Kraftfahrzeugs ausgestaltet ist. Bevorzugt ist die Hohlleiterantenne in und/oder an einem Kunststoffgehäuse befestigt, welches die Sensorelektronik vor Umwelteinflüssen schützt. Das Gehäuse hat wiederum bevorzugt Befestigungselemente für den Einbau im Kraftahrzeug. Die wenigstens eine Befestigungsvorrichtung ist beispielsweise als eine Nase mit einem Loch für eine Schraubverbindung ausgestaltet. Bevorzugt umfasst die Hohlleiterantenne eine Vielzahl, insbesondere drei Befestigungsvorrichtungen. Alternativ oder zusätzlich ist die wenigstens eine Befestigungsvorrichtung als eine Klemm- und/oder Steckbefestigung ausgestaltet. Bevorzugt ist eine Befestigung der Hohlleiterantenne über die wenigstens eine Befestigungsvorrichtung an einem Bauteilhalter des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Ein Bauteilhalter eines Kraftfahrzeugs kann in einer Funktionsunion zusätzlich als ein Kühlkörper ausgestaltet sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Leiterplatine wenigstens eine Sendeeinheit und/oder wenigstens eine Empfangseinheit umfasst, wobei die wenigstens eine Sendeeinheit und/oder die wenigstens eine Empfangseinheit zum Signalsenden in den und/oder Signalempfangen aus dem Antennenkörper ausgestaltet sind. Wie vorab beschrieben weist die Leiterplatine vorzugsweise wenigstens einen Chip, insbesondere einen integrierten Hochleistungs-Radar- Schaltkreis, auf. Die Hohlleiterantenne, insbesondere der Chip und/oder die Leiterplatine, umfassen gemäß der beschriebenen Weiterentwicklung wenigstens eine Sende- und/oder
Empfangseinheiten. Die Sende- und/oder Empfangseinheiten sind bevorzugt derart ausgestaltet sind, dass Funkwellen, insbesondere hochfrequente Radarwellen, in den Antennenkörper gesendet und/oder aus dem Antennenkörper empfangen werden. Die Sende- und/oder Empfangseinheiten sind bevorzugt datenkommunizierend mit dem wenigstens einen Chip verbunden. Der Antennenkörper weist bevorzugt eine Aussparung für die wenigstens eine Sendeeinheit und/oder wenigstens eine Empfangseinheit auf. Bevorzugt sind die wenigstens eine Sendeeinheit und/oder wenigstens eine Empfangseinheit an einem Bodenabschnitt des Antennenkörpers und der Abdeckkörper an einer gegenüberliegenden Oberseite des Antennenkörpers angeordnet. Die wenigstens eine Sendeeinheit und die wenigstens eine Empfangseinheit sind bevorzugt separat und/oder beabstandet voneinander ausgestaltet. Bevorzugt sind die wenigstens eine Sendeeinheit und/oder wenigstens eine Empfangseinheit auf gegenüberliegenden Seiten von dem integrierten Hochleistungs-Radar- Schaltkreis auf der Leiterplatine angeordnet. Die wenigstens eine Sendeeinheit und/oder wenigstens eine Empfangseinheit sind bevorzugt zum Senden und/oder Empfangen von Funkwellen, insbesondere hochfrequenten Radarwellen, ausgestaltet. Eine derart ausgestaltete Hohlleiterantenne ist besonders vorteilhaft zum Senden und Empfangen von Funkwellen, insbesondere hochfrequenten Radarwellen, ausgestaltet, da mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine Montage, eine Kühlung und ein EMV-Schutz der Hohlleiterantenne besonders einfach ermöglicht wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Kühl- und EMV-Vorrichtung wenigstens eine Aussparung für die wenigstens eine Sendeeinheit und/oder die wenigstens eine Empfangseinheit aufweist. Zum besseren Senden und Empfangen der Funkwellen ist es vorteilhaft, wenn die Kühl- und EMV- Vorrichtung wenigstens eine Aussparung für die wenigstens eine Sendeeinheit und/oder die wenigstens eine Empfangseinheit aufweist. Die wenigstens eine Aussparung ist bevorzugt als durchdringende und/oder flächige Aussparung in und/oder durch die Kühl- und EMV- Vorrichtung im Bereich der wenigstens einen Sendeeinheit und/oder wenigstens einen Empfangseinheit ausgestaltet. Die wenigstens eine Aussparung ermöglicht vorteilhaft das Senden und/oder den Empfang von Funkwellen, wobei gleichzeitig eine vorteilhafte EMV- Abschirmung der umgebenden Bereiche der wenigstens einen Sendeeinheit und/oder wenigstens einen Empfangseinheit, insbesondere der Leiterplatine, ermöglicht wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Hohleiterantenne zwischen der Leiterplatine und dem Antennenkörper, zwischen der Leiterplatine und der Kühl- und EMV-Vorrichtung und/oder zwischen der Leiterplatine und dem Bauteilhalter des Kraftfahrzeugs wenigstens ein thermisch leitendes Wärmeübertragungselement aufweist. Ein derart angeordnetes thermisch leitendes Wärmeübertragungselement ist besonders vorteilhaft, da folglich eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen der Leiterplatine und dem Bauteilhalter des Kraftfahrzeugs, zwischen der Leiterplatine und der Kühl- und EMV-Vorrichtung und/oder zwischen der Leiterplatine und dem Antennenkörper ermöglicht wird. Wie zuvor beschrieben ist eine Befestigung der Hohlleiterantenne bevorzugt über die wenigstens eine Befestigungsvorrichtung an einem Bauteilhalter des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Der Bauteilhalter eines Kraftfahrzeugs kann in einer Funktionsunion zusätzlich als ein Kühlkörper ausgestaltet sein. Beispielsweise ist ein Bauteilhalter auf einer ersten Seite, insbesondere Unterseite, von der Leiterplatine angeordnet und der Antennenkörper auf einer zweiten, gegenüberliegenden, insbesondere Oberseite, von der Leiterplatine angeordnet. Somit wird vorteilhaft eine Ableitung der Wärme von der Leiterplatine, insbesondere von dem Chip als Wärmequelle der Leiterplatine, auf zwei Seiten ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass der Antennenkörper und/oder das Abdeckelement wenigstens oberflächlich eine Metallschicht aufweist, insbesondere wobei der Antennenkörper und/oder das Abdeckelement aus einem Kunststoff ausgestaltet ist. Bevorzugt ist der Antennenkörper und/oder das Abdeckelement aus Metall gefertigt. Zur Gewichts- und Kosteneinsparung können der Antennenkörper und/oder das Abdeckelement alternativ aus Kunststoff gefertigt sein und beispielsweise eine 1 bis 2 pm Metallschicht oberflächlich aufweisen. Die Metallschicht wird bevorzugt auf den Antennenkörper und/oder das Abdeckelement aufgedampft. Ein derart ausgestalteter Antennenkörper und/oder Abdeckelement sind besonders bevorzugt für die Verwendung als Hohlleiterantennen-Bauteile geeignet, da die Weiterleitung, Ausbreitung, das Versenden und/oder der Empfang von Funkwellen, insbesondere hochfrequenten Radarwellen, vorteilhaft ermöglicht wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Verbindungsvorrichtung, der Absorber, der Abdeckkörper, die Kühl- und EMV-Vorrichtung, der Antennenkörper und/oder die Leiterplatine flächig ausgestaltet sind und eine Grundfläche, insbesondere eine gleich große Grundfläche,
orthogonal zur Stapelrichtung aufweisen. Die einzelnen Bauteile, die Verbindungsvorrichtung, der Absorber, der Abdeckkörper, die Kühl- und EMV-Vorrichtung, der Antennenkörper und/oder die Leiterplatine, weisen eine flächige oder im Wesentlichen flächige Ausgestaltung auf. Die Formulierung „X oder im Wesentlichen X“ soll im Rahmen der Erfindung als mögliche, geringe Abweichung, beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen, Material- und/oder Prozesseigenschaften verstanden werden, ohne die zugrundeliegende, beabsichtigte Funktion des Merkmals zu verändern. Anschaulich ist die Erstreckung der Bauteile in zwei Raum-Richtungen deutlich größer als in der dritten Raum-Richtung. Die dritte Raum-Richtung entspricht dabei der Stapelrichtung der Hohlleiterantenne. Die Grundfläche der beanspruchten Bauteile ist bevorzugt gleich groß oder im Wesentlichen gleich groß. Die Grundfläche erstreckt sich in der Ebene aus der ersten und zweiten Raum-Richtung. Eine derart ausgestaltete Hohlleiterantenne ermöglicht eine vorteilhafte Anordnung der beanspruchten Bauteile in einer gestapelten Anordnung entlang der Stapelrichtung. Eine derart ausgestaltete Hohlleiterantenne weist eine besonders effiziente Nutzung von Bauraum auf.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Hohlleiterantenne vorgesehen sein, dass die Hohleiterantenne einen Grundkörper, insbesondere ein Gehäuse, umfasst, wobei der Grundkörper die Verbindungsvorrichtung, den Absorber, den Abdeckkörper, die Kühl- und EMV-Vorrichtung, den Antennenkörper und/oder die Leiterplatine zumindest abschnittsweise umgibt, insbesondere wobei der Grundkörper mit der Verbindungsvorrichtung, dem Absorber, dem Abdeckkörper, der Kühl- und EMV-Vorrichtung, dem Antennenkörper und/oder der Leiterplatine wärmeleitend verbunden ist. Ein Grundkörper und/oder ein Gehäuse stellen vorteilhafte Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Hohlleiterantenne dar, da der Grundkörper oder das Gehäuse beispielsweise einen Schutz gegen Schmutz, Umgebungseinwirkungen und/oder Störsignalen ermöglicht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Hohlleiterantenne gelöst, wobei die Hohlleiterantenne gemäß dem ersten Aspekt ausgestaltet ist.
Bei dem beschriebenen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu der Hohlleiterantenne gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug einen Bauteilhalter zur Befestigung der Hohlleiterantenne umfasst, insbesondere wobei der Bauteilhalter einen Kühlkörper umfasst.
Eine erfindungsgemäße Hohlleiterantenne sowie ein Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Kraftfahrzeug mit einer Hohlleiterantenne an einem Bauteilhalter,
Fig. 2 in einer Schnittansicht eine Hohlleiterantenne an einem Bauteilhalter,
Fig. 3 in einer Explosionsansicht eine Hohlleiterantenne,
Fig. 4 in einer Explosionsansicht eine weitere Hohlleiterantenne, und
Fig. 5 in einer perspektivischen Ansicht von unten eine Hohlleiterantenne.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 bis 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist schematisch in einer perspektivischen Ansicht ein Kraftfahrzeug 100 mit einer Hohlleiterantenne 10 an einem Bauteilhalter 110 des Kraftfahrzeugs 100 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 100 umfasst einen Bauteilhalter 110 zur Befestigung der Hohlleiterantenne 10, wobei der Bauteilhalter 110 einen Kühlkörper 112 umfasst Die Hohlleiterantenne 10 weist eine Leiterplatine 20, einen zumindest abschnittsweise hohlen Antennenkörper 30 mit wenigstens einer Öffnung, eine Verbindungsvorrichtung 40 und einen Abdeckkörper 50 auf. Der Abdeckkörper 50 deckt die wenigstens eine Öffnung des Antennenkörpers 30 zumindest abschnittsweise ab. Die Leiterplatine 20, der Antennenkörper 30, die Verbindungsvorrichtung 40 und der Abdeckkörper 50 sind entlang einer Stapelrichtung SR gestapelt angeordnet. Der Pfeil der Stapelrichtung SR zeigt in Richtung einer Oberseite der Hohlleiterantenne 10. Die Verbindungsvorrichtung 40 umfasst wenigstens ein Verbindungselement 42 (nicht gezeigt) und das wenigstens eine Verbindungselement 42 (nicht gezeigt) verbindet die Verbindungsvorrichtung 40, die Leiterplatine 20, den Antennenkörper 30 und den Abdeckkörper 50 miteinander. Die Verbindungsvorrichtung 40 umfasst einen Absorber 60. Der Antennenkörper 30 und der Abdeckkörper 50 sind zwischen dem Absorber 60 und der Leiterplatine 20 angeordnet. Die Hohlleiterantenne 10 umfasst ferner eine Kühl- und EMV- Vorrichtung 80, wobei die Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 mit der Leiterplatine 20 und dem Antennenkörper 30 thermisch leitend verbunden ist. Die Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 ist zumindest abschnittsweise zwischen der Leiterplatine 20 und dem Antennenkörper 30 angeordnet. Der Antennenkörper 30 umfasst eine Vielzahl an Befestigungsvorrichtungen 32,
wobei zwei sichtbar sind. Die Befestigungsvorrichtungen 32 sind zur Befestigung der Hohlleiterantenne 10 an dem Bauteilhalter 110 des Kraftfahrzeugs 100 ausgestaltet.
In Fig. 2 ist in einer Schnittansicht eine Hohlleiterantenne 10 an einem Bauteilhalter 110 gezeigt. Die Leiterplatine 20 umfasst eine Sendeeinheit 22 und eine Empfangseinheit 24, wobei die Sendeeinheit 22 und die Empfangseinheit 24 entsprechend zum Signalsenden in den oder Signalempfangen aus dem Antennenkörper 30 ausgestaltet sind. Die Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 weist jeweils eine Aussparung 82 für die Sendeeinheit 22 und die Empfangseinheit 24 auf. Die Hohleiterantenne 10 weist ferner zwischen der Leiterplatine 20 und dem Bauteilhalter 110 des Kraftfahrzeugs 100 sowie zwischen der Leiterplatine 20, hier einem Chip auf der Leiterplatine 20, und der Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 jeweils ein thermisch leitendes Wärmeübertragungselement 14 auf. Die Hohleiterantenne 10 umfasst einen Grundkörper 12 in der Form eines Gehäuses. Der Grundkörper 12 umgibt die Verbindungsvorrichtung 40, den Absorber 60, den Abdeckkörper 50, die Kühl- und EMV- Vorrichtung 80, den Antennenkörper 30 und die Leiterplatine 20 zumindest abschnittsweise.
In Fig. 3 ist in einer Explosionsansicht eine Hohlleiterantenne 10 gezeigt. Die Verbindungsvorrichtung 40 umfasst stoffschlüssig und monolithisch eine Vielzahl an Verbindungselementen 42, hier sechs Verbindungselemente 42, wobei für eine bessere Übersichtlichkeit nur ein Verbindungselement 42 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Verbindungselemente 42 weisen jeweils ein freies Ende mit jeweils einer Umformung 44 (nicht gezeigt) auf. Die Vielzahl an Verbindungselementen 42 verbindet die Verbindungsvorrichtung 40, den Absorber 60, den Abdeckkörper 50, die Kühl- und EMV-Vorrichtung 80, den Antennenkörper 30 und die Leiterplatine 20 miteinander. Die Vielzahl an Verbindungselementen 42 erstreckt sich durch fluchtend zueinander angeordnete Verbindungslöcher 70 in dem Abdeckkörper 50, der Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 und dem Antennenkörper 30 entlang der Stapelrichtung SR. Für eine verbesserte Übersicht sind nicht alle Verbindungslöcher 70 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Kühl- und EMV- Vorrichtung 80 weist jeweils eine Aussparung 82 für die Sendeeinheit 22 (nicht gezeigt) und die Empfangseinheit 24 (nicht gezeigt) auf. Die Verbindungsvorrichtung 40, der Absorber 60, der Abdeckkörper 50, die Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 und der Antennenkörper 30 sind flächig ausgestaltet und weisen eine im Wesentlichen gleich große Grundfläche GF orthogonal zur Stapelrichtung SR auf. Die erfindungsgemäßen Verbindungselemente 42 werden von einer oberen Seite entgegen der Stapelrichtung SR durch die gestapelt angeordneten Bauteile 50, 30, 80 gesteckt und auf einer gegenüberliegenden Seite
umgeformt, um die erfindungsgemäße Verbindung zu ermöglichen. Eine derart ausgestaltete Hohlleiterantenne 10 ist besonders vorteilhaft, da die Verbindung und gleichzeitige Anordnung der Bauteile 50, 30, 80 der Hohlleiterantenne 10 zueinander besonders einfach ermöglicht wird.
In Fig. 4 ist in einer Explosionsansicht eine weitere Hohlleiterantenne 10 gezeigt. Über die Ausführungen zu der Hohlleiterantenne 10 in Fig. 3 hinaus, ist in Fig. 4 die Ausgestaltung des Antennenkörpers 30 zumindest abschnittsweise als hohler Antennenkörper 30 dargestellt. Der Antennenkörper 30 besteht aus den Innenraum umgebenden Wänden und einem Boden, sodass ein Hohlraum in dem Antennenkörper 30 erzeugt wird. Der Hohlraum ist an einer oberen Deckelseite zumindest abschnittsweise offen ausgestaltet. Diese Öffnung wird zumindest abschnittsweise durch den Abdeckkörper 50 abgedeckt. Der Abdeckkörper 50 weist ferner Eintritts- und Austrittsöffnungen in Form von Schlitzen für Funkwellen auf. Der Abdeckkörper 50 ist bevorzugt aus Metall gefertigt. Ein hohler Antennenkörper 30 ist besonders vorteilhaft für die Weiterleitung, die Ausbreitung, das Versenden und/oder den Empfang von Funkwellen anzupassen und/oder zu fertigen. Die Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 weist Aussparungen für die Befestigungsvorrichtungen 32 des Antennenkörpers 30 auf.
In Fig. 5 ist in einer perspektivischen Ansicht von unten eine Hohlleiterantenne 10 gezeigt. Die Verbindungselemente 42 weisen jeweils ein freies Ende mit jeweils einer Umformung 44 auf. Die erfindungsgemäßen Verbindungselemente 42 sind dafür von einer nicht sichtbaren oberen Seite entgegen der Stapelrichtung SR durch die gestapelt angeordneten Bauteile 50, 30, 80 gesteckt und auf der gezeigten Unterseite umgeformt, um die erfindungsgemäße Verbindung zu ermöglichen. Die Umformungen 44 der Verbindungselemente 42 ermöglichen eine Verbindung der Verbindungsvorrichtung 40, des Absorbers 60, des Abdeckkörpers 50, der Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 und des Antennenkörpers 30 miteinander. Die Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 weist jeweils eine Aussparung 82 für die Sendeeinheit 22 (nicht gezeigt) und die Empfangseinheit 24 (nicht gezeigt) auf, wobei der Antennenkörper 30 durch die Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 hindurch ragt. Die Verbindungselemente 42 erstrecken sich durch fluchtend zueinander angeordnete Verbindungslöcher 70 in dem Abdeckkörper 50, der Kühl- und EMV-Vorrichtung 80 und dem Antennenkörper 30 entlang der Stapelrichtung SR.
Bezugszeichenliste
10 Hohlleiterantenne
12 Grundkörper
14 Wärmeübertragungselement
20 Leiterplatine
22 Sendeeinheit
24 Empfangseinheit
30 Antennenkörper
32 Befestigungsvorrichtung
40 Verbindungsvorrichtung
42 Verbindungselement
44 Umformung
50 Abdeckkörper
60 Absorber
70 Verbindungslöcher
80 Kühl- und EMV-Vorrichtung
82 Aussparung
84 EMV-Vorrichtung
100 Kraftfahrzeug
110 Bauteilhalter
112 Kühlkörper
GF Grundfläche
SR Stapelrichtung