JP2014500956A - 自動車用装飾的レドーム - Google Patents

Abstract

無線伝搬損失が少なく、環境要素による攻撃に対する耐性が改善されたレーダ装置（１６）のビーム経路用成形レドーム（１０）は、樹脂で構成された基層または本体（１８）と、あるイメージを担持する装飾層（２０）と、を含む。装飾層は、基層または本体の表面上に堆積された光沢のある金属様被膜により特徴付けられる。装飾層は、スパッタリング堆積法によって基層（１８）に形成されるゲルマニウムまたはゲルマニウム合金等の半金属で構成される。

Description

本発明は、特に自動車のフロントグリルの背後に設置されるレーダ装置のための、装飾的な金属的イメージを呈しながら、その一方でレーダ装置を保護するレドームまたはカバーに関する。

一般に、ミリ波レーダ等の無線送受信機は、自動車衝突事故防止および車間距離制御システム用のセンサとして使用されてきた。

自動車の前方にある障害物や車間距離を測定するレーダシステム等において、アンテナは、最大限の性能を発揮させるために、好ましくは自動車前面の中央に配置されていた。レーダアンテナは自動車のフロントグリル付近に設置できたが、アンテナは体裁が悪いため、見えないように隠し、また気候や空気中の浮遊汚染物質等の外的環境要素からアンテナを遮蔽することが好ましかった。

アンテナを保護し、レーダ装置の無線妨害と信号損失を防止するために、レーダアンテナが設置される位置に対応するフロントグリルの中に電波を透過させることのできるレーダウィンドウを設けることが提案されてきた。これによって、電波はウィンドウから送受信できた。しかしながら、レーダウィンドウにより、フロントグリルの構成要素のパターンが中断されるため、グリルの外観は劣化した。さらに、レーダ送受信機等、自動車の不体裁な内側部分がレーダウィンドウから見えてしまった。

米国特許第６，３２８，３５８号において、レーダウィンドウとフロントグリル本体を一体化することが提案された。米国特許第６，３２８，３５８号で開示されたレーダウィンドウは、凹凸を設けて形成された複数の樹脂層を積層することによって形成された。このコンポーネントは、樹脂層間に凹凸を設けて堆積された金属層の印象を与えるため、フロントグリルのフィン部材がレーダウィンドウを横切って継ぎ目なく延びるように見えた。

このようなレーダウィンドウに堆積される金属にはインジウムが使用された。インジウムを被覆部材に堆積させる際、インジウムは表面上に均一な薄膜の状態で堆積されず、ナノメートル規模の島状に堆積された。換言すれば、インジウムを被覆部材に堆積させた時、被覆部材の表面にはインジウムが島状に堆積された堆積部と何も堆積されなかった非堆積部とのナノメートル規模の複合体が作られた。

この場合、電波は非堆積部から送受信でき、被覆部材の表面は、被覆部分にナノメートル規模の島状にインジウムが堆積されているため、見た時に金属光沢を有する部材として認識された。

米国特許第６，３２８，３５８号

このように選択的に堆積させることにより、インジウム金属の形成工程が複雑化した。さらに、堆積部が相互に極めて近い位置に形成された場合は、電波の出入り不十分であった。金属に伝導性を持たせるには、熱蒸着等の低濃度蒸着法を使用なければならなかった。これらの方法では、部材全体を通じて、または同じバッチで生産される部材間で、均一な厚さの堆積が可能であるとはかぎらなかった。スパッタリング等、他の堆積方法を用いれば均一な島状の堆積部を形成できるが、スパッタリングによる金属密度では減衰レベルが高くなり、このようなシステムはレーダアンテナの前方に設けられるレドームには使用できない。

米国特許第６，３２８，３５８号は、金属部分の領域に堆積されたインジウムを含む薄い金属層を開示しており、これはレーダ装置のビーム経路となるプラスチックめっき部材において外から見えた。しかしながら、インジウムの光沢のある薄膜層が外力によって剥離し、または損傷を受けることがないように、または水分や汚れた空気等の外的環境ストレスによって腐食しないように、安定した保護層を形成することにより、光沢のある意匠と、無線送信の耐久性の信頼性を確保することが必要であった。

これは以下の理由による。インジウムは非常に柔らかい金属材料であり、モース硬さスケールの数値は１．２であること、インジウムは基本的に金属材料であるため、上記のような環境ストレスによって腐食すること、インジウムが基本的に金属材料であるという事実に基づき、無線伝搬損失が伝導損失として発生するため、インジウム膜層を必要以上に厚くすることなく、インジウムの光沢のある意匠が得られるような膜厚を確実に確保することにより、耐久性の信頼性が得られるようにする必要があること、インジウムの融点がたとえば１５６℃であり、これは非常に低いため、事前に基材の表面に膜が形成されている樹脂成形コンポーネントの上に引き続きライニング樹脂の二次形成を行うと、インジウム層が溶融樹脂の熱によって溶けること。

インジウム膜は、金属色を示すため、エンブレムまたはその他の膜に適しているが、これには、剥離しやすく、耐久性と耐摩耗性に欠けるという問題がある。また、インジウム膜は、基本的に金属であるため、腐食する可能性がある。それゆえ、二酸化珪素を含むセラミック膜を堆積させると耐久性が改善し、膜または塗装を保護することができる。しかしながら、二酸化珪素を含むセラミック層は無色であるため、たとえば金属色の外観が得られない。

無線伝搬損失が少なく、環境要素による攻撃に対する耐性が改善された、レーダ装置のビーム経路用成形レドームは、樹脂で構成される基層または本体と、あるイメージを担持する装飾層と、を含む。装飾層は、基層または本体の表面上に堆積された光沢のある金属様被膜により特徴付けられる。装飾層は、ゲルマニウムまたはゲルマニウム合金等の半金属で構成される。

上記の概要から、本発明の１つの態様は、本発明の先行技術による上記のような不利点のない、上記の一般的特徴を有する自動車用の装飾的レドームを提供することであることがわかるであろう。

本発明の１つの特徴は、長期間にわたって製品としての安定した効果を提供し、レーダ装置のビーム経路のための無線伝搬損失と歪みの少ない成形コンポーネントを含む、上記の一般的特徴を有する自動車用の装飾的レドームを提供することである。

本発明の１つの考えは、レーダ装置のビーム経路の光沢のある金属色を示す、上記の一般的特徴を有する自動車用の装飾的レドームを提供することである。

本発明の他の考えは、比較的低コストである、上記の一般的特徴を有する自動車用の装飾的レドームを提供することである。

本発明のまた別の態様は、耐久性が比較的高い、上記の一般的特徴を有する自動車用の装飾的レドームである。

本発明の他の態様は、無線伝搬損失が少なく、摩耗および／または腐食に対する耐性が改善された、金属的外観の光沢のある装飾層を備える、上記の一般的特徴を有する自動車用の装飾的レドームを提供することである。

本発明のその他の態様、特徴、考えは、一部で自明であり、一部で以下に指摘される。

上記のような目的を鑑み、本発明には様々な要素の組合せ、部品の配置およびステップの連続の実施形態があり、それによって上記のような態様、特徴、考えおよびその他の態様、特徴、考えが、いずれも添付の図面を参照して実現でき、その範囲は付属の特許請求の範囲の中でより具体的に指摘され、明示される。

本発明により構成され、グリルアセンブリの内側に設置された、本発明を具現化する装飾的レドームと、レドームの背後に設置されたレーダアンテナを有する自動車の部分的等角投影図である。 グリルの内側に設置されたレドームの一部を通じて見た場合の、自動車の中のレドームの背後に設置されたレーダアンテナと自動車前方の検出された物体を示し、放出され、反射された電波の図式的表現を含む図式断面図である。 基層、装飾層、保護被覆層を示すレドームの等角投影図である。

レドームは、マイクロ波アンテナを覆い、アンテナを雨、氷、風邪およびその他の環境条件から保護し、また、アンテナを見えないように隠すために設置される。主な要求事項は、レドームがレーダまたは電波を透過させるか、またはそれによる信号減衰がわずかであることである。

本発明は、レドームの装飾層に半金属または半金属合金を使用することに関する。本発明はたとえば、レドームの装飾層として、電気抵抗の高い、すなわち２０℃で１オームの半金属であるゲルマニウムを使用する。

ゲルマニウムの融点が９３８．２５℃と高く、その沸点は２８３３℃であるため、この元素を堆積させるために、インジウムの場合に適用されるような熱蒸着法を用いることができない。それでもなお、これは有利である。

本発明によれば、基層または本体を含む基板上にゲルマニウムを堆積させるためにスパッタリングが用いられる。スパッタリング堆積法の性質から、均一な装飾層を確実に得ることができる。

本発明の自動車用装飾的レドームは、樹脂で構成される基層または本体と、基層または本体の表面上の光沢のある装飾層を有する成形レドームからなり、光沢のある装飾層は、ゲルマニウムおよび／またはゲルマニウム合金等の半金属で構成される。

ゲルマニウムおよび／またはゲルマニウム合金の層を使用することにより、無線透過性は、インジウム層または、欧州特許出願公開第１５６０２８８ Ａ２号において提案されているような、錫等の他の金属と比較して、数桁単位で改善される。

インジウムや錫のような金属は伝導性が高いことに加え、一般的に使用される堆積方法では厚さにばらつきがあるため、製造の最終段階で各レーダウィンドウのレーダビーム透過性を試験しなければならなかった。これは、レドームの製造費用を大幅に増大させた。

本発明のゲルマニウム装飾層は、ゲルマニウムの半金属の性質から伝導性が非常に低く、それにスパッタリング堆積法を組み合わせることによって、各レドームの試験は不要となる。

半金属を使用するという事実により、金属装飾を施さない領域を作る必要がなく、これは、半金属がレーダ波に関して誘電体のような挙動を示すからである。その結果、本発明のレドームの製造工程の複雑さは、日本特許出願公開第２００３−２５２１３７号において例示されている方法と比較して、改善される。

ここで、図を詳しく参照するが、図中、全体を通じて同様の番号は同様のコンポーネントを指すために使用されており、図１に示されるように、参照番号１０は概して、自動車１４のグリルアセンブリ１２の内側に取り付けるように構成された、本発明により構築され、本発明を具体化する装飾的レドームを指す。

自動車１４の中の、装飾的レドーム１０の背後に、これと整列された状態で、レーダアンテナ１６が位置付けられている。

図２は、レドーム１０の断面図であり、本発明によるレーダアンテナのビーム経路を示す。好ましくは、近位面と遠位面を有する基層または本体１８を含む基板は、無線伝搬損失が低い透明または不透明樹脂または誘電損失の低い樹脂で成形される。近位面の表面上に、ゲルマニウムおよび／またはゲルマニウム合金を含む光沢のある装飾層２０が、スパッタリング堆積法を用いて堆積される。

本発明によれば、装飾層２０は厚さが均一である。自動車のエンブレム等の装飾は、基層または本体１８の近位面を突出面および／または後退面の構成で形成することによって設けられる。

当業者の間では周知のように、スパッタリング堆積法とは、原子または分子がソースまたはターゲットから高エネルギーの粒子衝撃によって放出され、表面、すなわち基層または本体１８に薄膜として堆積される物理的蒸着法である。

本発明による装飾的レドーム１０にはさらに、装飾層２０の上にある透明樹脂層２２を含めることができ、これは装飾層２０の上に重なり、本体全体をミリ波帯の半波長に適応させることによって、レータ波の減衰を低減させるためのものである。樹脂層２２が基礎本体１８と装飾層２０の上に成形されてもよく、その外面に、装飾層２０の装飾的外観を補足する、装飾的なインクの上張り層を含んでいてもよい。

基層または本体１８は、無線伝搬損失が低く、誘電特性の点で優れた材料で構成される。たとえば比誘電率Ｅ’と誘電損失Ｔａｎδは誘電特性の指標となる。

前述のように、レーダアンテナ１６は、自動車１４に取り付けられ、フロントグリルアセンブリ１２の背後に設置される。装飾的レドーム１０は自動車メーカの光沢のある金属エンブレムまたは特定の装飾を含み、フロントグリルアセンブリ１２の内側に設置される。

図２を参照すると、レーダ装置１６からのミリ波２３がレドーム１０から前方に放射され、物体２６からの反射ビーム２４がレドーム１０からレーダ装置１６に戻る。

装飾層２０はゲルマニウムおよび／またはゲルマニウム合金を含んでいてもよく、ゲルマニウム合金は周期表の半金属族から選択される１つまたは複数の元素とゲルマニウムとの合金を含む。

装飾層２０は、ゲルマニウムおよび／またはゲルマニウム合金の複数の層または、ゲルマニウムとゲルマニウム合金の交互の層で形成されてもよく、各層の厚さは１ｎｍ〜５００ｎｍ程度であり、１０ｎｍ〜１００ｎｍという各層の厚さが本発明の目的の達成と金属色の効果の実現に最も有効であると考えられる。

さらに、装飾層はゲルマニウムおよび／またはゲルマニウム合金の層と珪素等の他の半金属の層を交互に含んでいてもよく、これもまたスパッタリング堆積法により形成される。

それゆえ、本発明の各種の態様、特徴、考えを実現し、実際の利用条件を満たすのに好適な自動車用装飾的レドームが提供されることがわかるであろう。

本発明から考えられる様々な実施形態を創出し、また、本発明の主題から逸脱することなく、本明細書で示されている例示的実施形態に各種の変更を加えることができるため、本明細書に記載されているか、添付の図面に示されているすべての事柄は限定的な意味ではなく例示的な意味で解釈されるべきである。

Claims (20)

1. 無線透過性樹脂から形成される基板であって、近位面と遠位面を有する基板と、近位面に形成される装飾層であって、近位面の表面上に堆積された半金属または半金属合金を含む装飾層と、を備えることを特徴とする装飾的レドーム。
2. 請求項１にしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
   半金属はゲルマニウムを含み、半金属合金はゲルマニウムと１つまたは複数のその他の半金属との合金を含むことを特徴とする装飾的レドーム。
3. 請求項１、２のいずれかにしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
   装飾層の厚さが均一であることを特徴とする装飾的レドーム。
4. 請求項１、２、３のいずれかにしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
   基板は成形されることを特徴とする装飾的レドーム。
5. 請求項１、２、３、４のいずれかにしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
   装飾層は半金属または半金属合金の複数の層で形成されることを特徴とする装飾的レドーム。
6. 請求項５にしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
   半金属または半金属合金の各層の厚さは１ｎｍ〜５００ｎｍ程度であることを特徴とする装飾的レドーム。
7. 請求項５にしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
   半金属または半金属合金の各層の厚さは１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であることを特徴とする装飾的レドーム。
8. 請求項５、６、７のいずれかにしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
   半金属または半金属合金の層の１つはゲルマニウムと他の半金属を含み、他の半金属または半金属合金の層は珪素を含むことを特徴とする装飾的レドーム。
9. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８のいずれかにしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
   装飾層の上に重なる無線透過性樹脂層をさらに含むことを特徴とする装飾的レドーム。
10. 請求項９にしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
    樹脂層は装飾層の上に成形されることを特徴とする装飾的レドーム。
11. 請求項１０にしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
    樹脂層は装飾インクの上張り層を含むことを特徴とする装飾的レドーム。
12. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１のいずれかにしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
    フロントグリルアセンブリを有する自動車をさらに含み、装飾レドームはグリルアセンブリの内側に設置され、自動車は、装飾的レドームの背後に、それと整列された状態で設置されるレーダアンテナをさらに含むことを特徴とする装飾的レドーム。
13. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２のいずれかにしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
    基板の近位面は、表面の凹部または凸部を含む意匠により構成されることを特徴とする装飾的レドーム。
14. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３のいずれかにしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
    半金属または半金属合金がスパッタリング堆積法によって近位面の表面上に堆積されることを特徴とする装飾的レドーム。
15. 装飾的レドームの製造方法において、
    ａ）樹脂層を含み、近位面と遠位面を有する基板を提供するステップと、
    ｂ）スパッタリング堆積法を利用して、半金属または半金属合金による装飾層で近位面を被覆するステップと、
    ｃ）装飾層を別の樹脂層で被覆するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
16. 請求項１５による装飾的レドームの製造方法において、
    基板の樹脂層と別の樹脂層は成形によって形成されることを特徴とする方法。
17. 請求項１５、１６のいずれかによる装飾的レドームの製造方法において、
    ステップａ）は、近位面を表面凹部または凸部を有するように構成するステップを含むことを特徴とする方法。
18. 請求項１５、１６、１７のいずれかによる装飾的レドームの製造方法において、
    半金属または半金属合金はゲルマニウムおよび／またはゲルマニウム合金を含むことを特徴とする方法。
19. 樹脂層で構成される基礎本体と、基礎本体の表面上に堆積された装飾層を含む装飾的レドームにおいて、
    装飾層はゲルマニウムおよび／またはゲルマニウム合金を含むことを特徴とする装飾的レドーム。
20. 請求項１９にしたがって構成される装飾的レドームにおいて、
    装飾層はゲルマニウムおよび／またはゲルマニウム合金の複数の層で形成されることを特徴とする装飾的レドーム。

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