JP6327194B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置に関する。

車両には、当該車両の周囲に存在する物体を検出するためのレーダ装置が搭載されることがある。レーダ装置は、電波を送受信するレーダセンサを有する。このレーダセンサは、フロントカバーによって雨や雪などから保護される。しかし、電波が通過するフロントカバーに雪が付着すると、雪によって電波透過特性が低下するので、レーダ装置の機能が損なわれる虞がある。そこで、特許文献１に記載された車両のフロントカバー部分のための装置は、発熱ワイヤやエンジン排熱などの熱を利用してフロントカバーに付着した雪を融かす構成を採用している。

特表２００５−５０５４６６号公報

特許文献１の装置では、フロントカバーに付着した雪を融かすための熱を、発熱ワイヤから供給したり、エンジンから移送された排気から供給する。そうすると、雪を融かすために、発熱ワイヤやエンジン排気をフロントカバーまで移送する構成が必要になる。従って、レーダ装置の構成や車両側の構成が複雑化する。

そこで、本発明は、簡易な構成で、雪等によるレーダの検出特性の低下を抑制することを目的とする。

本発明の一形態は、電波の送受信によって物体を検出するレーダ装置であって、予め定められた送信方向に電波を送信すると共に、物体で反射された電波を受信する送受信部と、送信方向と直交する外部平面を形成する平面部を有するカバー部材と、送受信部を収納すると共に、カバー部材と接続されたハウジングと、を備え、ハウジングは、送受信部で生じた熱をカバー部材に伝える伝熱路を形成し、カバー部材は、樹脂材料と樹脂材料よりも熱伝導性の高い複数のフィラーとを含んで構成され、平面部に含まれる複数のフィラーは、外部平面に平行な平面内において、予め定められた配向方向に連なって列を形成し、列は配向方向に直交する方向に複数並んでおり、配向方向は、電波の偏波方向と直交する方向である。

本発明のレーダ装置によれば、簡易な構成で、雪等によるレーダの検出特性の低下を抑制できる。

本発明の一形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。 フィラーの配向方向と、電波の偏波方向との関係を示す図である。 変形例に係るレーダ装置の構成を示す図である。 別の変形例に係るレーダ装置の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

レーダ装置は、例えば車両のバンパ等に組み込まれて、当該車両の周囲に存在する物体を検出する。レーダ装置は、電波（例えばミリ波）を送信し、物体で反射された電波を受信する。そして、送信波と受信波との位相差や受信波の強度などを利用して、物体を検出する。

図１に示されるように、レーダ装置１は、アンテナ基板（送受信部）２と、回路基板３と、ハウジング４と、レーダカバー（カバー部材）６と、を備える。アンテナ基板２及び回路基板３は、開口部４ａを有する箱状のハウジング４内に収納される。レーダカバー６は、ハウジング４の開口部４ａを塞ぐようにハウジング４に固定される。

ハウジング４は、アンテナ基板２及び回路基板３を収納する。ハウジング４は、これらの基板を振動や衝撃といった外部環境から保護すると共に、車両に対して取付けられる。また、ハウジング４は、アンテナ基板２及び回路基板３において発生した熱を逃がすための放熱部として機能する。また、ハウジング４は、アンテナ基板２及び回路基板３において発生した熱をレーダカバー６に伝える伝熱路を形成する。

ハウジング４は、少なくとも１つの開口部４ａと、アンテナ基板２及び回路基板３を内側に固定するための取付構造（不図示）を有する箱状の部材である。ハウジング４は、所定の機械的な強度と良好な熱伝導性とを有するアルミニウム等の金属材料により構成される。開口部４ａは、電波を送信又は受信するためのものである。取付構造は、アンテナ基板２及び回路基板３をハウジング４に対して機械的に固定するだけでなく、アンテナ基板２及び回路基板３をハウジング４に対して熱的に接続する。例えば、取付構造は、ハウジング４の内側に突出するブラケット（不図示）に設けられたネジ穴と、当該ネジ穴にねじこまれるネジとを有する。そして、ブラケットとの間にアンテナ基板２及び回路基板３を挟み込む。なお、取付構造には、機械的な強度を向上させるために接着剤を利用してもよい。

アンテナ基板２は、車両の外部に向けて電波を送信すると共に、物体で反射された電波を受信する。アンテナ基板２は、ハウジング４の開口部４ａ側に配置されている。アンテナ基板２は、表面の法線方向に電波を送信する電波送信部２ａと、表面の法線方向に沿って入射した電波を受信する電波受信部２ｂとを有する。電波送信部２ａと電波受信部２ｂのそれぞれは、レーダカバー６の内面と向かい合うように配置される。電波送信部２ａから送信される電波は、電磁波の一種であり、その電界が特定の方向にのみ振動する偏波である。この電界の振動方向を偏波方向と呼ぶ。回路基板３は、電源回路と、信号処理回路とを有する。電源回路は、アンテナ基板２に電力を供給する。信号処理回路は、アンテナ基板２の動作を制御すると共にアンテナ基板２において受信した電波に応じた信号を処理する。

アンテナ基板２及び回路基板３には、種々の電気部品及び電子部品が搭載される。これらの部品が動作するとき、熱が発生する。この電気部品及び電子部品から発生する熱は、アンテナ基板２及び回路基板３のそれぞれに設けられた金属層等を通じて外部に排熱される。積層回路基板に設けられた金属層は、電気部品及び電子部品と、ボルトとに接続されている。従って、電気部品及び電子部品から発生する熱は、金属層とボルトとを介して、ハウジング４に伝達される。なお、アンテナ基板２及び回路基板３とハウジング４とは、金属フィラーを含有する熱伝導性のよい放熱グリス等により熱的に接続されていてもよい。

レーダカバー６は、ハウジング４の収納空間と外部環境とを隔てるものであり、アンテナ基板２や回路基板３を機械的に保護すると共に雨や雪などの付着を防止する。すなわち、レーダカバー６は、外部環境に露出している。レーダカバー６は、ハウジング４の開口部４ａを塞ぐように、ハウジング４に対して取り付けられる。レーダカバー６は、アンテナ基板２における電波の送信方向Ａ１及び受信方向Ａ２と交差しているので、アンテナ基板２から送信された電波がレーダカバー６を通過して外部に送信される。また、物体で反射された電波は、レーダカバー６を通過してアンテナ基板２の電波受信部２ｂにおいて受信される。レーダカバー６は、電波の送信方向Ａ１及び受信方向Ａ２と交差する外部平面６ｂを形成する平面部６ａを有する。送信方向Ａ１及び受信方向Ａ２はこの外部平面６ｂの法線方向に対して平行である。従って、電波の送信方向Ａ１及び受信方向Ａ２は平面部６ａに対して直交している。なお、送信方向Ａ１及び受信方向Ａ２は平面部６ａに対して厳密に直交している必要はない。直交には、例えば外部平面６ｂの法線方向に対して送信方向Ａ１のなす角度が０度から１０度の範囲となる関係も含まれる。

レーダカバー６は、電波を透過可能な樹脂材料からなる成形部品である。レーダカバー６は、樹脂材料と樹脂材料よりも熱伝導性の高い複数のフィラー７とを含んで構成され、良好な熱伝導性及び電波透過特性を有する。樹脂材料には、例えば、熱伝導率が０．２〔Ｗ／ｍＫ〕以上の樹脂材料が用いられる。具体的に、樹脂材料としては、例えば、エポキシ又はポリイミドが用いられる。これらの樹脂材料の熱伝導率は、例えば、エポキシが０．２〔Ｗ／ｍＫ〕程度であり、ポリイミドが０．３〔Ｗ／ｍＫ〕程度である。フィラー７は、例えば、熱伝導率が１００〔Ｗ／ｍＫ〕以上の素材が用いられる。具体的に、フィラー７としては、例えば、１μｍ〜８０μｍ程度の微粒子状をなす金属又はセラミックが利用される。フィラー７には、銅、金からなる金属粉末や、炭化ケイ素、窒化アルミニウムからなるセラミック粉末が用いられてもよい。これらのフィラー７の熱伝導率は、例えば、銅が４００〔Ｗ／ｍＫ〕程度であり、金が３２０〔Ｗ／ｍＫ〕程度であり、炭化ケイ素が２７０〔Ｗ／ｍＫ〕程度であり、窒化アルミニウムが２００〔Ｗ／ｍＫ〕程度である。従って、いずれの素材を用いた場合であっても、フィラー７の熱伝導率は、樹脂材料の熱伝導率よりも大きい。

樹脂材料中のフィラー７は、所定の配列を有する。上述したように、電波８は、レーダカバー６の平面部６ａを通過して外部へ送信される。図２に示されるように、平面部６ａに含まれる複数のフィラー７は、外部平面６ｂに平行な仮想平面内において、複数の列を形成する。この列は、予め定められた配向方向Ａ３に連なる複数のフィラー７から構成される。この配向方向Ａ３は、レーダカバー６をハウジング４に取り付けたとき、電波８の偏波方向Ａ４に対して直交する。なお、配向方向Ａ３は、偏波方向Ａ４に対して厳密に直交している必要はない。直交には、配向方向Ａ３と偏波方向Ａ４とのなす角度が例えば０度から１０度の範囲となる関係も含まれる。そして、列は、外部平面６ｂに平行な仮想平面内において、配向方向Ａ３に直交する方向に複数並ぶ。具体的には、外部平面６ｂに平行な仮想平面内において、列内の配向方向Ａ３におけるフィラー同士の間隔Ｗ１より、列同士の間隔Ｗ２の方が大きい。

上述した、レーダ装置１では、ハウジング４がアンテナ基板２と回路基板３とを収納し、レーダカバー６と接続されているので、アンテナ基板２と回路基板３で生じた熱がハウジング４を通じてレーダカバー６に伝わる。そして、レーダカバー６は、熱伝導性の高い複数のフィラー７を含んでいるので、高い熱伝導性を有する。ハウジング４から伝えられた熱は、レーダカバー６におけるハウジング４との接続部周辺に集中することなく、レーダカバー６の全体に拡散されるので、この熱によりレーダカバー６に付着した雪が融ける。従って、レーダカバー６に熱を伝えるための構造（例えば発熱ワイヤ）を追加することなく雪等を融かすことができ、熱を伝えるための構造を追加した場合と比べてレーダカバー６を電波が通過するときに生じ得る電波強度の減衰が抑制される。また、複数のフィラー７は配向方向Ａ３に複数連なって列を形成し、この配向方向Ａ３が電波の偏波方向Ａ４と直交している。従って、レーダカバー６を電波が通過するときに生じ得る、フィラー７による電波強度の減衰が抑制される。樹脂材料にフィラー７を含有させ、且つ、フィラー７の配向方向Ａ３を電波の偏波方向Ａ４と直交させることで、新たな構成を追加することなく、高い熱伝導性を確保しつつ電波透過特性の低下を抑制することが可能になる。従って、レーダ装置１によれば、簡易な構成で、雪等によるレーダの検出特性の低下を抑制できる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、図３に示されるように、レーダ装置１Ａのレーダカバー６Ａは、コ字状の断面形状を有していてもよい。レーダカバー６Ａは、ハウジング４の開口部４ａを覆う平板部６ｃからハウジング４の外面に沿うように延在する立設部６ｄを有する。このレーダ装置１Ａによれば、レーダカバー６Ａを車両に対する取付部として、車両のバンパ、グリル又はエンブレム等の外装部材に予めレーダカバー６Ａを取り付けておき、既設されたレーダカバー６Ａに対してアンテナ基板２及び回路基板３が収納されたハウジング４を嵌め込むといった組み立て工程を採用することができる。

また、実施形態と異なる参考例として図４を示す。図４に示されるように、レーダ装置１Ｂは、実施形態に係るレーダカバー６に加え、さらに別のレーダカバー１１を備えていてもよい。レーダカバー１１は、電波の送信方向においてレーダカバー６の前方に配置される。このレーダカバー１１は、車両のバンパ、グリル又はエンブレム等の外装部材の一部である。レーダカバー１１は、ブラケット１２を介してハウジング４に接続されている。このブラケット１２は、ハウジング４と同様に、レーダカバー１１に熱を伝える伝熱路である。ブラケット１２をハウジング４と一体の部材としてもよい。レーダカバー１１は、レーダカバー６のように、配向方向に複数のフィラーが配置された列を含む高熱伝導樹脂材料から構成することができる。

１，１Ａ，１Ｂ…レーダ装置、２…アンテナ基板（送受信部）、３…回路基板、４…ハウジング、６…レーダカバー（カバー部材）、７…フィラー、８…電波、Ａ１…送信方向、Ａ３…配向方向、Ａ４…偏波方向。

Claims (1)

1. 電波の送受信によって物体を検出するレーダ装置であって、
   予め定められた送信方向に前記電波を送信すると共に、前記物体で反射された前記電波を受信する送受信部と、
   前記送信方向と直交する外部平面を形成する平面部を有するカバー部材と、
   前記送受信部を収納すると共に、前記カバー部材と接続されたハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、前記送受信部で生じた熱を前記カバー部材に伝える伝熱路を形成し、
   前記カバー部材は、樹脂材料と前記樹脂材料よりも熱伝導性の高い複数のフィラーとを含んで構成され、
   前記平面部に含まれる前記複数のフィラーは、前記外部平面に平行な平面内において、予め定められた配向方向に連なって列を形成し、前記列は前記配向方向に直交する方向に複数並んでおり、
   前記配向方向は、前記電波の偏波方向と直交する方向である、レーダ装置。

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