JP2021534535A - 温度調節エレメントとセンサ配列 - Google Patents

温度調節エレメントとセンサ配列 Download PDF

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Abstract

本発明は、周辺を捕捉するためのセンサ１０を加熱するための三次元の合成樹脂製部品２を有する温度調節エレメント１であって、該樹脂製部品２内に、少なくとも一つの金属化されたストラクチャ４が、設けられている、乃至、それに統合されており、該金属化されたストラクチャ４が、加熱機能を担うように形成されていることを特徴としているものに関する。更に本発明は、周辺を捕捉するためのセンサ１０並びに本発明に係る温度調節エレメント１を有する周辺を捕捉するためのセンサ配列８にも関する。

Description

本発明は、センサ用の温度調節エレメントとセンサ配列に関する。
部品の複雑さは、ますます増してきている。そして、部品には、ますます高性能が求められている。一方、部品の大きさは、より小さく、或いは、一つの部品に可能な限り多くの機能を統合する努力もなされている。このことに伴い、ますます多くの部品乃至エレメントを、非常に狭い空間に取付けることになり、熱を放出するのに十分な空間もなく、頻繁に、高い熱の発生や大きな温度変化の原因となっている。それでもなお全ての部品が正しく機能することができるように、外部品固有の温度範囲に維持されなければならない。これは、除熱乃至加熱を実施するためのエレメントを統合することによって保証されることができる。
従来の技術では、周辺把握を実施するためのセンサに発熱体を設けることが既知である。例えば、レンズチューブに発熱フィルムを設けることが可能である。該フィルムは、その目的で、好ましくは、キューブ上に貼り付けられる。しかしながらその欠点は、発熱フィルムは、部品の輪郭に合わせるのが難しく、その結果、エレメントととのつながりは、不十分、或いは、その接触は、不十分なものである。即ち、十分且つ保証されたセンサの温度調節を得ることはできない。加えて、取付けと電気的接続も困難且つ、時間も有する。
これらに基づき、本発明の課題は、部品、特に、周辺把握用のセンサ類の確実な温度調節を、特に好ましくは、可能な限り少ない構造的コストによって実現できる解決策を提供することにある。
本課題は、独立請求項１のプレアンブルを出発点として、その特徴によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項の対象である。また、センサ配列も従属請求項の対象である。
第一アスペクトによれば、本発明は、周辺捕捉用のセンサ類乃至センサの部品を加熱するための三次元の合成樹脂製部品を有する温度調節エレメントであるが、該樹脂製部品内には、金属化された構造が設けられている乃至統合されており、該金属化された構造が、加熱機能を請け負う様に形成されている。尚、該加熱機能は、金属化された構造が、通電されることによって得られることが特に好ましい。
ここにおいて有利なことは、上記の如く実施するすることにより、簡素な方法によって、基本的に如何なる形状や形態にも形成できる温度調節エレメントを得ることができ、このことによって、温度変化に敏感な或いは温度を調整する部品に可能な限り良好に合わせることができ、理想的な加熱乃至冷却パフォーマンスを実現できることにある。これにより該部品乃至センサは、その固有温度乃至作動温度に信頼性高く設定されることができるため、その機能も保証されることができる。更に、本発明に係る温度調節エレメントでは、形状が限定されない、即ち、余っている取付け空間に自由に合わせることができるため、容易に部品と統合できる。この様に、取付け空間を総合的に最適化できる。
基本的に本明細書では加熱（暖房）と記載しているが、これは、センサや部品を加熱したり暖房したりしているとのみ解釈されるべきものでは無い。実質的には、本発明に係る温度調節エレメントによって、センサや部品の冷却も可能である。本発明に係る該温度調節エレメントは、総合的に、センサを、予め定められた乃至有利な作動温度に維持する、乃至、その温度に設定する役割を担っている。これは、特に好ましくは、金属化された構造によって実施される。
理想的には、温度調節エレメントによれば、動力車両の周辺部を捕捉するためのセンサ、乃至、少なくとも動力車両の周辺部を捕捉するためのセンサの一部品が、加熱乃至冷却される。センサ類が、周辺を最善に捕捉できるようにするために、これらは、車両外部に配置されていることが多く、よって、様々な環境影響に曝されている。特にカメラにとっては、良好な視界は、重要である。そのためには、レンズが曇っていたり、濡れていたりせず、凍っていないことも保証されなければならない。
しかし、該温度調節エレメントは、センサの周囲に配置されている部品の加熱にも適するように形成されていても良い。特に、部品は、該温度調節エレメントによって温度変化を受ける。部品としては、ガラス、特に好ましくは、フロントガラスであることができる。温度調節エレメントは、特に、該ガラスを曇らせない役割を担っている。ここでは、該部品が、センサの検出領域内にあることが有利である。本発明における「検出領域」とは、特に、センサによって周辺捕捉が能動的に実施される領域を意味している。またこれは、あるセンサが、その領域を介して周辺部を捕捉する領域でもある。特に、レーダセンサの場合は、該センサが、信号を受信する乃至送信する領域であると解釈できる。カメラや光学的装置の場合、該領域は、露光に必要な電磁線が、通過する領域であると解釈できる。
ここで用いられる合成樹脂製部品は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、或いは、エラストマのいずれであっても良い。該樹脂製部品は、好ましくは、射出成形された部品である。射出成形によれば、様々な形状及び形態の三次元部品を容易且つ安価に、非情に高い品質乃至表面特性において実施可能である。
金属化された構造は、原則的に、定まった形態に限定されない。不可欠なことは、該ストラクチャが、加熱機能を得ることができる様に形成されていることである。特に好ましくは、それぞれのアプリケーションに合わせて、原則的に、必要とされる加熱機能に合わせられる。これは、特に、それの幅、断面及び／或いは長さ、並びに、金属化されたコーティングの組成を合わせることによって実施される。原則的に、加熱能力は、金属化されたストラクチャを大きくする、乃至、樹脂製部品の金属化されたストラクチャの面積を最大化することによって高めることができる。
尚、金属化されたストラクチャは、本質的に、ライン状に形成されることが好ましい。尚、金属化されたストラクチャのライン幅は、約１００から２００μｍ、特に約１５０μｍであることが好ましい。
金属化されたストラクチャは、好ましくは、蛇行状に形成されている、乃至、少なくとも部分的に樹脂製部品上に蛇行して広がっている。蛇行状の形態とすることにより、特に長い回路を作製でき、よって、良好な加熱性能を達成することができる。
尚、金属化されたストラクチャが、本質的に、樹脂製部品全体にわたって広がっていることが有利である。該金属化されたストラクチャは、好ましくは、均一に樹脂製部品上に広がっている。これは、均一な加熱性能を達成するために有利である。しかしながら、金属化されたストラクチャを、部分的のみに樹脂製部品内に、即ち、特別な温度調節を必要とするセンサやセンサの一部の領域に統合することも考え得る。更に、樹脂製部品に統合された金属化されたストラクチャは、該樹脂製部品の異なる部位に、異なる方式において、形成乃至成形されることができる。これにより、部分的にことなる加熱機能を達成できる。例えば、金属化されたストラクチャを、本質的には、蛇行状の形態を有するものの、一部の領域において少なくとも部分的に、金属化されたストラクチャの幅を互いに異なるようにする、或いは、隣接するストラクチャの幅を違えることも考え得る。例えば、幾つかの領域において、隣接する金属化されたストラクチャを非常に接近、他の領域では、互いに離す。
尚、ラインの幅と隣接する金属化された領域の間隔は、基本的に対応していることが特に好ましい。
金属化されたストラクチャは、例えば、少なくとも部分的に、銅、ニッケル、或いは、金より形成されていることができる。該金属化されたストラクチャは、必要とされる加熱能力乃至加熱機能を調整できる様に、固有抵抗をこれによって設定するために様々なマテリアルの混合物から形成されていても良い。これにより、幾何学的意匠に依存して、マテリアルの選択によっても、加熱機能乃至加熱能力を設定できる。
尚、該樹脂製部品は、加熱機能乃至加熱能力に貢献できる様に形成されていることが、有利である。これは、適切な樹脂、乃至、特に好ましくは高い熱伝導率を有する、フィラー乃至添加剤を選択することによって達成できる。
尚、該金属化されたストラクチャは、レーザ・ストラクチュアリング、特に好ましくは、レーザ・ダイレクト・ストラクチュアリングによって製造されることが好ましい。好ましくは添加剤を含む樹脂製部品が製造された後、金属化されたストラクチャが設けられる領域に、レーザ光線が、照射される。照射により、添加されている添加剤が、活性化される。続いて、金属槽、例えば、丹ばん槽に浸漬され、これにより、金属化されたストラクチャが、シャープな輪郭をもって、構成される。そして順々に、様々な層を形成でき、各々の用途に合ったストレクチャを形成することができる。
尚、温度調節エレメントは、中空体として形成されていることが好ましい。特に、該温度調節エレメントは、本質的にリング状、及び／或いは、スリーブ状に形成されていることが好ましい。ここにおいては、この様な形態により、温度調節エレメントは、温度が調整されるセンサを少なくとも部分的に囲っている、即ち、非常に良好な温度調整が可能になる。
ある好ましい実施形態においては、該温度調節エレメントは、電流を流すことができる様に金属化されたストラクチャと外部のエレメントとを接続するための少なくとも一つのカップリング部位乃至少なくとも一つのカップリングエレメントを有している。特に、該温度調節エレメントは、そこに電気を流すことができる金属化された接続面、特に好ましくは、スプリング・コンタクトを有していることが好ましい。
ある形態では、該温度調節エレメントは、レーダセンサのラドームとして形成されていることが出来る。これにより、複数の機能を一つの部品に統合でき、これは、取付け空間という観点から有利に働く。
更に、該温度調節エレメントは、散乱光シェードとして形成されていることもできる。
第二のアスペクトによれば、本発明は、周辺捕捉を実施するためのセンサと本発明に係る温度調節エレメントを有する周辺を捕捉するためのセンサ配列に関する。
ここにおける利点は、センサ乃至センサの部品にとって最適な温度を得ることができ、総合的にセンサの信頼置ける作動を保証できることである。
該センサは、特に、車両周辺部の捕捉のために使用され、特に、ドライバーアシストシステムや自立的に作動するシステム用にデータや情報を供給する。特にこの様なケースでは、センサが、信頼性高く機能し、その周辺部を正しく捕捉することが重要である。該センサは、複数の部品から構成されていることができる。
尚、該センサは、光学的装置、特に好ましくは、レンズモジュール、乃至、カメラであることが好ましい。該カメラは、例えば、モノカメラであっても、ステレオカメラであっても良い。該カメラは、フロント、サイド、或いは、フォンド乃至バック走行用カメラのいずれとして形成されていても良い。
特に、該カメラは、サラウンドビュー・システムのカメラであることが好ましい。サラウンドビュー・システムのカメラは、通常、動力車両の外部に配置されており、そのため、様々な環境条件に曝されている。しかしながら、該カメラは、ミラー代替システム用のカメラであることもできる。
また、該センサは、レーダセンサであっても良い。レーダセンサは、例えば、ラドームやシグナルを送信及び／或いは受信するためのレーダセンサエレメントを包含していることができる。
ある好ましい実施形態においては、該温度調節エレメントは、センサ乃至センサの部品を少なくとも部分的に囲っている、乃至、該センサ或いは該センサの部品を少なくとも部分的に覆っている。
好ましくは、該温度調節エレメントと該センサ乃至該センサの少なくとも一つの部品は、互いに隣接して配置されている乃至互いに隣接している。これは、該温度調節エレメントと該センサ乃至該センサの部品が、接触している乃至接続されていると解釈できる。この様な接触乃至接続は、特に、少なくとも温度調節エレメントの金属化されたストラクチャの領域にあることが好ましい。これにより、最適な加熱機能が達成される。
有利な形態においては、該温度調節エレメントは、センサ乃至該センサの少なくとも一つの部品を覆い囲んでいる。該温度調節エレメントは、ここでは、例えば、中空体、特に好ましくは、中空シリンダ乃至リング状のエレメントとして形成されていることができる。該温度調節エレメントは、ここでは、原則的には、スリーブの様なものであると解釈することができる。
ある好ましい実施形態においては、該温度調節エレメントは、形状的にセンサ乃至該センサの少なくとも一つの部品と接続されている。
更には、該温度調節エレメントは、センサの部品として、特に好ましくは、ラドームとして形成されていることも可能である。
センサ配列のある好ましい実施形態においては、該温度調節エレメントを、センサの検出領域内に配置することもできる。
原則的に、動力車両の周辺を捕捉するためのセンサ、或いは、該センサの少なくとも一つの部品を加熱するための温度調節エレメントは、該センサの直接的な検出領域内にある別の部品に用いる、或いは、その部品を加熱するためにも用いることができる。
該温度調節エレメントを散乱光シェードとして用いることも考え得る。更に、該温度調節エレメントをラドームとして採用することも考え得る。
本発明の更なる好ましい実施形態は、図面によって示される。図の説明：
ある実施形態における一つの温度調節エレメントの様々な視点からの模式的な描写であり； ある実施形態における金属化されたストラクチャの模式的な描写であり； ある実施形態におけるセンサ配列の模式的な描写であり； ある更なる実施形態における一つの温度調節エレメントの模式的な描写であり； ある更に他の実施形態における一つの温度調節エレメントの模式的な描写であり； ある更なる実施形態におけるセンサ配列の模式的な描写である。
図１は、ある実施形態における一つの温度調節エレメント１の様々な視点からの模式的な描写を示しているが、具体的には、左上は、一つの温度調節エレメント１の側面図、左下は、一つの温度調節エレメント１の上視図、中央は、一つの温度調節エレメントの樹脂製部品２の一部を除く側面（断面）図であり、右は、一つの温度調節エレメント１の三次元描写である。
本発明に係る該温度調節エレメント１は、三次元の樹脂製部品２を包含しているが、該樹脂製部品２内には、少なくとも一つの金属化されたストラクチャ４が統合されている。該金属化されたストラクチャ４は、電流を流すことができる様に形成され、これにより、加熱機能を請け負っている。
該樹脂製部品２は、好ましくは、射出成型品であるが、該樹脂は、熱可塑性であっても、熱硬化性樹脂であっても、エラストマのいずれであっても良い。
該金属化されたストラクチャ４は、蛇行状に形成され、実質的に樹脂製部品２全体、乃至、樹脂製部品２のマントル面全体に広がっている。即ち、樹脂製部品２のマントル面のほんの一部においてのみ、該金属化されたストラクチャ４が、施されていない。これにより、非常に良好な加熱性能を達成できる。
該金属化されたストラクチャ４のライン幅は、好ましくは、約１５０μｍである。該金属化されたストラクチャ４は、少なくとも部分的に、銅、ニッケル、或いは、金より形成されていることができる。
尚、該温度調節エレメント１は、中空体として形成されていることが好ましい。このことには、温度を調節する対象のセンサを覆い囲っており、それによって非常に良好な熱伝導ができるという長所がある。
該図１に示されている温度調節エレメント１は、更に、電流を流すことができる様に金属化されたストラクチャ４と外部エレメントとを接続するためのカップリング部位６も有している。
尚、該温度調節エレメント１は、動力車両の周辺を捕捉するためのセンサ１０、乃至、周辺を捕捉するためのセンサ１０の一つの部品を加熱するために用いられることが好ましい。
図２は、ある実施形態における金属化されたストラクチャ４の模式的な描写を示している。ここでは、金属化されたストラクチャ４の蛇行している形態乃至その一様な推移を見て取ることができる。更に、カップリング部位６も示されている。これは、好ましくは、フックエレメント乃至クリップエレメントとして実施されている。これにより、外部エレメントととの接続を非常に良好且つ確実なものにすることができる。
図３は、ある実施形態におけるセンサ配列８の模式的な描写を示している。該センサ配列８は、本発明に係る温度調節エレメント１とセンサ１０の双方から構成されている。図３に示されているセンサ１０は、レンズチューブ１２を包含するレンズモジュールである。
該温度調節エレメント１は、中空体として形成されており、センサ１０の少なくとも一部、特に好ましくは、一つの部品、即ち、レンズチューブ１２を覆い囲っている。即ち、該温度調節エレメント１は、該センサ乃至該レンズチューブ１２にとっては、スリーブの様なものである。該温度調節エレメント１及びセンサ１０は、互いに隣接して配置されている。これらは、形状的に接続されている。これにより、非常に良好な熱伝導を確実なものとすることができる。
図４は、ある更なる実施形態における温度調節エレメント１の模式的な描写を示しているが、該温度調節エレメント１は、散乱光シェード１４として形成されている。
図５は、ある更に他の実施形態における温度調節エレメント１の模式的な描写を示している。該図５に示されている温度調節エレメント１は、レーダセンサのラドーム１６として形成されている。
図６は、ある更なる実施形態におけるセンサ配列８の模式的な描写を示している。該センサ配列８は、温度調節エレメント１、並びに、少なくともレーダセンサ・ユニット２０とラドーム１６を有するレーダセンサ１８を包含している。該温度調節エレメント１は、レーダセンサ１８の部品、即ち、ラドーム１６として形成されている。ラドーム１６内には、金属化されたストラクチャ４が形成されている。
更に、図６には、検出領域が、模式的に示されている（破線の間の領域を参照）。本質的には、この領域を貫通して、レーダセンサエレメント２０により、シグナルが送信乃至受信される。
本発明は、上記実施例によって説明された。しかしながら、特許請求項に定義されている請求範囲を逸脱することなく、数多くの変更やヴァリエーションが可能であることは、言うまでも無いことである。尚、様々な実施例の組み合わせも可能である。
１ 温度調節エレメント
２ 樹脂製部品
４ 金属化されたストラクチャ
６ カップリング部位
８ センサ配列
１０ 光学的手段
１２ レンズチューブ
１４ 散乱光シェード
１６ ラドーム
１８ レーダセンサ
２０ レーダセンサエレメント

Claims (13)

  1. 該樹脂製部品（２）内に、少なくとも一つの金属化されたストラクチャ（４）が、設けられている、乃至、それに統合されており、該金属化されたストラクチャ（４）が、加熱機能を担うように形成されている三次元の合成樹脂製部品（２）を特徴とする周辺を捕捉するためのセンサ（１０）、乃至、周辺を捕捉するためのセンサ（１０）の一つの部品を加熱するための温度調節エレメント（１）。
  2. 該金属化されたストラクチャ（４）が、レーザ・ストラクチュアリング、特に好ましくは、レーザ・ダイレクト・ストラクチュアリングによって製造されることを特徴とする請求項１に記載の温度調節エレメント（１）。
  3. 該温度調節エレメント（１）が、中空体として形成されていることを特徴とする請求項１から２のうち何れか一項に記載の温度調節エレメント（１）。
  4. 電流を流すことができる様に金属化されたストラクチャ（４）と外部エレメントとを接続するためのカップリング部位（６）を特徴とする先行請求項のうち何れか一項に記載の温度調節エレメント（１）。
  5. 該温度調節エレメント（１）が、散乱光シェード（１４）乃至ラドーム（１６）として形成されていることを特徴とする先行請求項のうち何れか一項に記載の温度調節エレメント（１）。
  6. 周辺を捕捉するためのセンサ（１０）並びに先行請求項のうち何れか一項に記載の温度調節エレメント（１）を有する周辺を捕捉するためのセンサ配列（８）。
  7. 該センサ（１０）が、光学的装置、特に好ましくは、カメラ、乃至、レーダセンサ（１８）であることを特徴とする請求項６に記載のセンサ配列（８）。
  8. 該温度調節エレメント（１）が、センサ（１０）を少なくとも部分的に囲っている、好ましくは、覆い囲っていることを特徴とする請求項６或いは７のうち何れか一項に記載のセンサ配列（８）。
  9. 該温度調節エレメント（１）とセンサ（１０）が、互いに隣接していることを特徴とする請求項６から８のうち何れか一項に記載のセンサ配列（８）。
  10. 該温度調節エレメント（１）が、センサ（１０）と形状的に接続されていることを特徴とする請求項６から９のうち何れか一項に記載のセンサ配列（８）。
  11. 該温度調節エレメント（１）が、センサ（１０）の検出領域内に配置されていることを特徴とする請求項６から１０のうち何れか一項に記載のセンサ配列（８）。
  12. 周辺を捕捉するためのセンサ（１０）、特に好ましくは、光学的装置乃至レーダセンサを加熱するための温度調節エレメント（１）の使用。
  13. 散乱光シェード（１４）乃至レーダセンサのラドーム（１６）としての温度調節エレメント（１）の使用。
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