KR101899172B1 - 자동차에 적용하기 위한 장식적인 레이돔 - Google Patents

Abstract

낮은 전파 투과 손실 및 환경 요소들에 의한 공격에 대한 개선된 저항을 구비하는 레이더 디바이스(16)의 빔 경로를 위한 주조된 레이돔(10)은 레진으로 이루어지는 베이스 층 또는 몸체(18) 및 이미지를 가지는 장식 층(20)을 포함한다. 장식 층은 베이스 층 또는 몸체의 표면 상에 증착되는 밝은 금속으로 보이는 도금을 특징으로 한다. 장식 층은 증착을 스퍼터링 하는 것에 의해 베이스 층(18)에 적용되는 게르마늄 또는 게르마늄 합금과 같은 비금속으로 이루어진다.

Description

자동차에 적용하기 위한 장식적인 레이돔{DECORATIVE RADOME FOR AUTOMOTIVE VEHICULAR APPLICATIONS}

본 발명은 레이더 디바이스를 보호하는 동시에 특히 자동차의 전면 그릴 뒤에 배치되는 레이더 디바이스들을 위해, 장식적인 금속 이미지를 나타내기 위한 덮개 또는 레이돔에 관한 것이다.

일반적으로, 밀리미터-파 레이더 같은 전파 송수신기 디바이스들은 지능형 순항 제어 시스템들 및 차량 충돌 방지를 위한 센서들로서 활용되었다.

레이더 시스템 또는 자동차들 사이의 거리 및 자동차 정면의 장애물들을 판단하는 유사한 것들에서, 안테나는 바람직하게 최대 성능을 획득하기 위해 차량의 정면에서 중앙에 위치된다. 레이더 안테나는 자동차의 전면 그릴 가까이에 설치될 수 있었으나, 그것의 비-심미적인 외관에 의해 시야로부터 안테나를 보이지 않게 하고 기상 및 공기로 운반되는 오염물질들 같은 외부의 환경 인자들로부터 안테나를 보호하는 것이 바람직했다.

안테나를 보호하기 위해 그리고 레이더 디바이스의 신호 손실들 및 전파 장애를 방지하기 위해, 레이더 안테나가 위치되는 곳에 대응하는 전면 그릴 내에 전파들을 투과할 수 있는 레이더 윈도우를 제공하는 것이 제안되었다. 이는 전파들이 윈도우를 통해 밖으로 및 안으로 지나가게 하였다. 그러나, 레이더 윈도우는 그릴 구조의 요소들의 패턴의 방해에 의해 전면 그릴의 외관을 손상시켰다. 게다가, 차량의 레이더 송수신기 같은, 보기 흉한 내측 부분들이 레이더 윈도우를 통해 보여질 수 있었다.

미국 특허 제6,328,358호에서 레이더 윈도우 및 전면 그릴 몸체 사이의 단일체가 제공되었다. US 6,328,358호에서 개시된 것과 같이 레이더 윈도우는 오목면 및 볼록면으로 형성된 다수의 레진 층들을 박판으로 만드는 것에 의해 형성되었다. 전면 그릴의 핀 부재가 방해 없이 레이더 윈도우를 가로질러 연장하는 것처럼 보이도록 금속 층에 의해 자국이 제공되는 이러한 구성요소는 레진 층들 사이에서 오목면 및 볼록면과 함께 증착되었다.

인듐은 그러한 레이더 윈도우 내에 증착되는 금속으로 사용되었다. 증착 부재 상에 인듐이 증착될 때, 인듐은 균일한 필름 방식으로 표면 상에 증착되지 않으나, 나노 계측의(nanometric) 편협한(insular) 방식으로 증착되었다. 즉, 인듐이 증착 부재 상에 증착될 때, 증착 부재의 표면은 인듐이 편협한 방식으로 증착되는 증착 부분 및 아무것도 증착되지 않는 비 증착 부분의 나노 계측의 조합으로 이루어졌다.

이러한 경우에, 전파들은 비-증착 부분을 통해 안으로 그리고 밖으로 지나갈 수 있었으며 증착 부분이 나노 계측의 편협한 방식으로 증착되었으므로, 금속 광택(luster)을 구비하는 부재와 같이 보일 때 증착 부재의 표면이 인식되었다.

증착의 이러한 선택적인 방법은 인듐 금속들의 적용의 프로세스를 복잡하게 했다. 게다가 증착 부분들이 매우 근접하게 형성될 때 전파들이 만족스럽게 안으로 그리고 밖으로 지나가지 않았다. 금속들의 전도성은 그러한 열증착과 같은 낮은 밀도의 증착 방법들의 이용을 요구했다. 이러한 방법들은 동일한 배치(batch) 내에서 생산되는 부재들 사이에 또는 부재를 통하여 두께가 균일한 증착을 보증하지 않았다. 증착의 다른 방법들은 스퍼터링 같이 균일한 편협한 증착을 보증하였으나, 스퍼터링은 높은 수준의 감쇠를 발생시키는 금속 밀도를 제공했으며, 시스템이 레이더 안테나의 정면에서 레이돔 적용을 대해 무익하게 만들었다.

미국 특허 제6,328,358호는 레이더 디바이스의 빔 경로를 위한 플라스틱-평판의 부재에서 외측으로부터 보여질 수 있는 금속 부분 상에 증착되는 인듐을 포함하는 얇은 금속 층을 개시했다. 그러나, 인듐의 밝은 필름 층이 박리되지 않게 하기 위해 또는 외력에 의해 손상되지 않게 하기 위해, 또는 물 또는 오염된 공기와 같이 외부 환경의 스트레스에 의해 부식되지 않게 하기 위해 안정적인 보호 층을 형성하는 것에 의해 전파 투과율을 위한 내구성의 신뢰성 및 밝은 설계(bright design)를 보증할 필요가 있었다.

이것은 다음에 기인했다: 인듐은 모스 굳기계에서 1.2의 값을 구비하는 매우 연한 금속 물질이다; 인듐은 기본적으로 금속 물질으므로 전술된 환경적인 스트레스 하에서 부식한다; 인듐의 밝은-효과 설계가 필요한 것보다 인듐 필름 층을 두껍게 하지 않고 획득될 수 있도록 필름 두께를 확실히 확보하는 것에 의해 내구성의 신뢰성을 보증할 필요가 있다; 및 예를 들어, 인듐의 녹는점이 매우 낮은 156°이므로, 필름이 미리 베이스 몸체의 표면 상에 형성되는 레진-주조된 구성요소 상에 라이닝(lining) 레진의 이차적인 형성을 연속적으로 수행할 때 인듐 층은 녹는 레진의 열에 의해 녹는다.

인듐 필름이 금속 컬러를 보이므로 엠블렘(emblem) 등의 필름에 적합하나, 그것은 쉽게 박리를 경험하고 내구성 및 마모 저항성이 부족하다는 문제점들이 있다. 또한, 인듐 필름은 기본적으로 금속이므로, 부식할 수 있다. 따라서, 이산화규소를 포함하는 세라믹 필름이 배치될 때, 내구성이 개선되고 필름, 또는 페인트는 보호될 수 있다. 그러나, 이산화규소를 포함하는 세라믹 필름은 무색이므로, 예를 들어, 금속 컬러의 외관은 제공될 수 없다.

환경적인 요소들에 의한 공격에 대한 개선된 저항 및 낮은 전파 투과 손실을 구비하는 레이더 디바이스의 빔 경도를 위한 주조된 레이돔은 레진으로 이루어지는 베이스 층 또는 몸체 및 이미지를 가지는 장식 층을 포함한다. 장식 층은 베이스 층 또는 몸체의 표면 상에 배치되는 밝은 금속으로 보이게 하는 도금을 특징으로 한다. 장식 층은 게르마늄 또는 게르마늄 합금과 같은 비합금으로 이루어진다.

앞선 개론으로부터, 본 발명의 측면은 전술된 본 발명의 선례들의 단점들에 대한 영향을 받지 않는 설명된 일반적인 특성의 자동차 적용들을 위한 장식적인 레이돔을 제공하는 것이라는 것을 인식할 것이다.

본 발명의 특징은 장기간 동안 제품과 같이 안정적인 영향들을 제공하는 설명된 일반적인 특성의 자동차 적용들을 위한 장식적인 레이돔을 제공하는 것이며, 레이더 디바이스의 빔 경로를 위한 왜곡 및 낮은 수준의 전파 투과 손실을 제공하는 주조된 구성요소를 포함한다.

본 발명의 고려해야 할 사항은 레이더 디바이스의 빔 경로를 위한 금속의 밝은 컬러를 보이는 설명된 일반적인 특성의 자동차 적용들을 위한 장식적인 레이돔을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 고려해야 할 사항은 상대적으로 비용이 적은 설명된 일반적인 특성의 자동차 적용들을 위한 장식적인 레이돔을 제공하는 것이다.

본 발명의 더 추가적인 측면은 상대적으로 높은 내구성을 구비하는 설명된 일반적인 특성의 자동차 적용들을 위한 장식적인 레이돔이다.

본 발명의 다른 측면은 마멸 및/또는 부식에 대한 개선된 저장 및 낮은 전파 투과 손실을 구비하는 금속 외관을 구비하는 밝은 장식 층을 구비하는 설명된 일반적인 특성의 자동차 적용들을 위한 장식적인 레이돔을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가적인 측면들, 특징들 및 고려해야 할 사항들은 어느 정도 명백할 것이며 어느 정도는 이하에서 지적될 것이다.

이것들과 함께, 본 발명은 보다 특히 첨부된 청구항들 내에서 가리켜지고 지적될 범위 및 부수하는 도면들을 모두 참조하여, 전술된 측면들, 특징들 및 고려사항들 및 특정한 다른 측면들, 특징들 및 고려사항들이 얻어지는, 일련의 단계들, 부품들의 배열들, 요소들의 다양한 결합들 내에서 실시예를 발견한다.

본 명세서 내에 포함되어 있음.

도 1은 레이돔 뒤에 위치되는 레이더 안테나 및 그릴 어셈블리 내부에 위치되는 본 발명을 구체화하고 본 발명에 따라 제작되는 장식적인 레이돔을 구비하는 차량의 단면적인 등측도이다;
도 2는 방출되고 반사되는 레이더 파들의 개략적인 표현과 함께, 차량의 전면에 탐지된 물체와 레이돔 뒤에 차량 내부에 위치되는 레이더 안테나를 도시하고, 그릴 내부에 위치되는 레이돔의 부분을 통과하는 개략적인 단면도이다; 및
도 3은 베이스 층, 장식 층 및 보호적인 덮개 층을 도시하는 레이돔의 등측도이다.

레이돔들(radomes)은 비, 얼음, 바람 및 다른 환경 상태들로부터 안테나를 보호하기 위해 마이크로파 안테나들을 덮고 또한 시야로부터 안테나들을 숨기기 위해 제공된다. 주요한 요구사항은 레이돔이 레이더(radar) 또는 전파들에 대해 투명하거나 최소한의 신호 감쇠(attenuation)를 제공하는 것이다.

본 발명은 레이돔 장식(decoration) 층을 위해 비금속 또는 비금속 합금의 이용에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들어 레이돔 장식 층으로서, 높은 전기 저항의 비금속인, 즉 20℃에서 1 ohm m인 게르마늄을 이용할 수 있다.

938.25℃인 게르마늄의 높은 녹는점 및 2833℃인 그것의 끓는 점에 의해, 이러한 요소는 인듐의 경우에 적용되는 것들과 같이 열증착(thermal evaporation) 방법들을 이용하여 증착될 수 없다. 그러나, 이것은 이점이 있다.

본 발명에 따라, 스퍼터링(sputtering)은 베이스 층 또는 몸체를 포함하는 기판 위에 게르마늄의 증착을 위해 활용되는 방법이다. 스퍼터링 증착의 특성에 의해, 장식 층의 균일성이 보장될 수 있다.

본 발명의 자동차 적용들을 위한 장식적인 레이돔은 베이스 층 또는 몸체의 표면 상에 밝은 장식 층 및 레진(resin)으로 이루어지는 베이스 층 또는 몸체를 구비하는 주조된(molded) 레이돔을 포함하고, 밝은 장식 층은 게르마늄 및/또는 게르마늄 합금과 같은 비금속으로 이루어진다.

게르마늄 및/또는 게르마늄 합금의 층을 이용하는 것에 의해, 전파 투과율(radio transmittance)는 EP 1560288 A2에서 제안된 것과 같이 주석과 같은 다른 금속들 또는 인듐 층에 비해 몇십 배까지 개선될 수 있다.

일반적으로 사용되는 증착 방법들의 두께의 다양성과 결합하여, 인듐 또는 주석과 같은 금속들의 높은 전도성은 각각의 레이더 윈도우(window)가 제작의 마지막 스테이지 동안 레이더 빔 투과성을 위해 시험되도록 요구된다. 이것은 레이돔의 제작 비용을 극적으로 증가시킨다.

스퍼터링 증착 방법과 결합하여, 게르마늄의 비금속성에 의해, 본 발명의 게르마늄 장식 층의 매우 낮은 전도성은 각각의 레이돔의 시험에 대한 요구사항을 피하게 한다.

비금속을 이용한다는 사실에 의해, 비금속이 레이더 전파들에 대해 유전체(dielectric)와 같이 수행하므로, 레이더 금속 장식이 적용되지 않는 영역들을 생성할 필요가 없다. 이는 특허 JP 2003-252137A에서 예시된 방법에 비해, 본 발명의 레이돔의 제조 시 프로세스의 복잡성을 감소시킨다.

이제 도면들을 자세히 참조하여, 유사한 부호들은 도 1에서 도시된 것과 같이 전반적으로 유사한 구성요소들을 가리키기 위해 활용될 것이며, 참조 부호 10은 자동차(14)의 그릴 어셈블리(grill assembly; 12) 내부에 장착하도록 구성되는 본 발명을 구체화하고 본 발명에 따라 제작되는 장식적인 레이돔을 일반적으로 가리킨다.

레이더 안테나(radar antenna; 16)는 장식적인 레이돔(10)과 등록하여 그리고 뒤에서 차량(14) 내부에 위치된다.

도 2는 레이돔(10)의 단면을 포함하며 본 발명에 따른 레이더 안테나의 빔 경도를 도시한다. 바람직하게, 근위면(proximal face)과 원위면(distal face)을 구비하는 층 또는 베이스 몸체(18)를 포함하는 기판은 낮은 유전 손실(dielectric loss)을 야기하는 레진 또는 낮은 전파 투과 손실을 구비하는 투명하거나 불투명한 레진으로 주조된다. 근위면의 표면 상에서, 게르마늄 및/또는 게르마늄 합금을 포함하는 밝은 장식 층(20)은 스퍼터링 증착을 이용하여 배치된다.

본 발명에 따라, 장식 층(20)은 균일한 두께로 된다. 차량 엠블렘(emblem) 같은, 장식물(ornamentation)은 돌출 및/또는 톱니 모양의 표면 구성들을 구비하여 베이스 층 또는 몸체(18)의 근위면을 형상하는 것에 의해 제공된다.

당업자들에게 잘 공지된 것과 같이, 스퍼터링 증착은 물리적인 증기 증착 방법이며 원자들 또는 분자들은 높은 에너지 입자 충격에 의해 공급원 또는 표적으로부터 배출되고 기판, 즉 얇은 필름 같은 베이스 층 또는 몸체(18) 상에 증착된다.

본 발명에 따른 장식적인 레이돔(10)은 레이더 전파들의 적은 감쇠를 초래하는 파 길이의 절반인 밀리미터 파(mill metric wave semi wave length)로 완전한 몸체를 맞추기 위해 장식 층(20) 위에 놓이는 투명한 레진 층(22)을 더 포함할 수 있다. 레진 층(22)은 베이스 몸체(18) 및 장식 층(20) 위에 주조될 수 있으며, 그것의 외측 면 상에, 장식 층(20)의 장식적인 외관을 보충하는 장식적인 잉크 오버레이(overlay)를 포함할 수 있다.

베이스 층 또는 몸체(18)는 낮은 전파 투과 손실을 제공하고 유전 특성들 면에서 뛰어난 물질로 이루어진다. 상대 투과성(E') 및 유전 손실(tan 0)은 예를 들어, 유전 특성의 표시를 제공한다.

이전에 언급된 바와 같이, 레이더 안테나(16)는 전면 그릴 어셈블리(12) 뒤에 배치되고 자동차(14) 내에 장착된다. 특별한 장식 또는 자동차 제조업자의 밝은 금속 엠블렘을 포함하는, 장식적인 레이돔(10)은 전면 그릴 어셈블리(12) 내부에 배치된다.

도 2를 참조하여, 레이더 디바이스(16)로부터 밀리미터 파들(millimeter waves; 23)이 레이돔(10)을 통해 앞으로 복사되고 물체(26)로부터 반사 파들(reflection waves; 24)이 레이돔(10)을 통해 레이더 디바이스(16)로 돌아온다.

장식 층(20)은 규소와 같이 주기율표 내에 비금속 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 요소들과 합금되는 게르마늄을 포함하는 게르마늄 합금을 구비하는 게르마늄 합금 및/또는 게르마늄을 포함할 수 있다.

장식 층(20)은 다수의 게르마늄 및/또는 게르마늄 합금 층들(strata) 또는 게르마늄 및 게르마늄 합금의 교대하는(alternating) 층들로 형성될 수 있으며 각각의 층들은 1nm 내지 500nm의 수 내의 두께를 구비하고, 각각의 층의 두께는 금속 컬러 효과들을 얻기 위해 그리고 본 발명의 물체들을 획득하는 데 가장 효과적인 것으로 믿어지는 10nm 내지 100nm의 수 내에 있을 수 있다.

게다가 장식 층은 또한 스퍼터링 증착에 의해 적용되는 규소 같은 다른 비금속의 층들 및 게르마늄 및/또는 게르마늄 합금의 교대하는 층들을 포함할 수 있다.

그러므로 실질적인 이용의 상태들을 만족시키기 위해 적절하고 본 발명의 다양한 측면들, 특징들 및 고려해야 할 사항들을 얻을 수 있는 자동차 적용들을 위한 장식적인 레이돔이 제공된다는 것을 알 것이다.

다양한 가능한 실시예들이 본 발명에 의해 이루어지고 다양한 변화들이 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 여기에 도시된 예시적인 실시예 내에서 이루어질 수 있으므로 부수하는 도면들 내에 도시되거나 설명된 모든 내용이 제한적인 의미가 아닌 예시적으로 해석된다는 것은 이해된다.

10: 장식적인 레이돔
12: 그릴 어셈블리
14: 자동차
16: 레이더 안테나
18: 베이스 몸체
20: 장식 층
22: 레진 층
23: 밀리미터 파들
24: 반사 파들
26: 물체

Claims (20)

1. 전파 투과성 수지로 형성되는 기판(18)을 포함하고, 상기 기판(18)은 오목부 또는 돌출부 표면을 포함하는 디자인으로 형성된 근위면, 원위면 및 상기 근위면에 적용되는 장식 층(20)을 구비하며, 상기 장식 층(20)은 상기 근위면의 표면 상에 증착되는 비금속 또는 비금속 합금을 포함하고, 상기 장식 층(20)은 10nm 내지 500nm인 두께를 지니며, 상기 장식 층 위에 놓이는 전파 투과성 레진 층(22)은 상기 오목부 또는 돌출부를 상쇄시키는 방식으로 제공되며, 장식적인 레이돔의 완전한 몸체의 두께는 레이더 전파들의 감쇠를 줄이기 위하여 레이더 전파들의 반 파장 길이로 구성된, 장식적인 레이돔(10).
2. 제1항에 있어서,
   상기 장식 층(20)은 균일한 두께로 되는 장식적인 레이돔(10).
3. 제1항에 있어서,
   상기 기판(18)은 주조되는 장식적인 레이돔(10).
4. 제1항에 있어서,
   상기 장식 층(20)은 다수의 비금속 또는 비금속 합금 층들로 형성되는 장식적인 레이돔(10).
5. 제4항에 있어서,
   각각의 비금속 또는 비금속 합금 층의 두께는 1nm 내지 500nm인 장식적인 레이돔(10).
6. 제4항에 있어서,
   각각의 비금속 또는 비금속 합금 층의 두께는 10nm 내지 100nm인 장식적인 레이돔(10).
7. 제4항에 있어서,
   층들 중 하나는 게르마늄을 포함하고 다른 층은 실리콘을 포함하는 장식적인 레이돔(10).
8. 제1항에 있어서,
   상기 레진 층(22)은 상기 장식 층(20) 위에 주조되는 장식적인 레이돔(10).
9. 제8항에 있어서,
   상기 레진 층(22)은 장식 잉크 오버레이를 포함하는 장식적인 레이돔(10).
10. 제1항에 있어서,
    상기 비금속 또는 비금속 합금은 증착을 스퍼터링하는 것에 의해 상기 근위면의 표면 상에 증착되는 장식적인 레이돔(10).
11. a) 오목부 또는 돌출부 표면을 포함하는 디자인으로 형성된 근위면과 원위면을 구비하는 레진 층(22)을 포함하는 기판(18)을 제공하는 단계;
    b) 증착을 스퍼터링하는 것을 활용하여, 비금속 또는 비금속 합금을 구비하고 10nm 내지 500nm인 두께를 지니는 장식 층(20)으로 상기 근위면을 덮는 단계; 및
    c) 상기 오목부 또는 돌출부가 상쇄되고 장식적인 레이돔의 완전한 몸체의 두께가 레이더 전파들의 감쇠를 줄이기 위하여 레이더 전파들의 반 파장 길이로 구성되도록 추가적인 레진 층으로 상기 장식 층(20)을 덮는 단계;
    를 포함하는 장식적인 레이돔(10)을 제작하는 방법.
12. 제11항에 있어서,
    기판 레진 층 및 추가적인 레진 층은 주조에 의해 형성되는 장식적인 레이돔(10)을 제작하는 방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 장식 층(20)은 게르마늄 및/또는 게르마늄 합금을 포함하는 장식적인 레이돔(10)을 제작하는 방법.
14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 장식적인 레이돔(10)을 포함하는 자동차(14)에 있어서,
    전면 그릴 어셈블리(12)를 포함하고, 상기 장식적인 레이돔(10)은 그릴 어셈블리(12) 내에 배치되고, 상기 자동차(14)는 장식적인 레이돔(10)과 등록되고 뒤에 배치되는 레이더 안테나(16)를 더 포함하는, 자동차(14).
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