KR20220123547A - 레이더 센서가 통합된 차량용 복합 판유리 - Google Patents

레이더 센서가 통합된 차량용 복합 판유리 Download PDF

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KR20220123547A
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pane
radar
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vehicle
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KR1020227026605A
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슈테판 길레센
마르셀 클라인
발렌틴 슐츠
호바트 베슬라
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쌩-고벵 글래스 프랑스
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Abstract

본 발명은 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합된 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 갖는 차량용 복합 판유리(100)에 관한 것이며, 상기 복합 판유리(100)는 탑승자들을 위한 차량 내부를 외부 환경과 분리하기 제공되고, 여기서 적어도 하나의 레이더 센서(4)는 열가소성 중간층(3)에 통합되고 레이더 센서(4)가 레이더 빔을 차량 내부로 방출하고 반사된 레이더 빔을 수신하도록 설계되고 배열되며, 레이더 센서는 차량 내부의 사람들 또는 동물들의 움직임 및/또는 존재를 알아내기 위해 평가 유닛에 연결된다. 본 발명은 또한 복합 판유리(100)의 제조 방법 및 그의 용도에 관한 것이다.

Description

레이더 센서가 통합된 차량용 복합 판유리
본 발명은 레이더 센서(radar sensor)가 통합된 차량용 복합 판유리 및 그 제조 방법 및 그 용도에 관한 것이다.
최신 차량은 현재 가능한 최고의 효율성과 최적의 탑승자 안전을 위해 개발되었으며 다양한 운전자 지원 시스템이 장착되어 있다. 여기에는 예를 들어 강우 센서, 일광 센서, 백라이트(backlight) 센서, 초음파 센서, 광학 카메라 및 레이더 센서가 포함된다. 이들은 일반적으로 교통 모니터링에 사용되며, 예를 들어 도로 표지판을 인식하거나 다른 도로 사용자 또는 도로에 위치한 장애물과 같은 차량 외부의 물체의 위치와 속도를 감지할 수 있다. 현재 이러한 목적으로 광학 카메라 또는 레이더 시스템이 주로 사용된다.
현재, 예를 들어 적외선 카메라 시스템들과 같은 카메라 시스템들은 예를 들어 운전자 모니터링, 몸짓 인식 및 피로 감지와 같은 차량 내부 모니터링에 주로 사용된다. 예를 들어, 운전자의 얼굴 영역은 카메라로 검색되고 모니터링될 수 있다. 기록된 이미지에서 눈 영역(눈 뜨기/감기)을 분리하고 평가할 수 있다. 피로 상태에 대한 결론은 눈꺼풀을 감는 빈도에서 도출할 수 있다. 그러나 광학 센서 시스템들의 기능과 데이터 품질은 일반적으로 환경 영향 및 주변 밝기에 크게 좌우된다; 카메라 시스템들은 또한 정확하게 정렬되어야 하고 탐지 영역에서 방해받지 않는 "보기(look)"가 필요하다. 원칙적으로 카메라는 차량 내부에서 있는 사람과 위치를 탐지하고 알아낼 수 있다. 그러나 천으로 태양으로부터 보호되는 어린이용 카시트에 있는 어린이는 덮개를 관통해서 탐지될 수 없다. 적외선 카메라를 사용하면 사람과 차량 내부의 물체, 즉 예를 들면 어린이용 시트에 있는 어린이 및 비어 있는 어린이용 시트를 구별할 수 있다.
햇빛이 쨍쨍할 때 어린이나 동물들이 잠긴 차량에 남게되면 과열로 인하여 건강 상태가 심각해지거나 심지어 사망도 매우 빠르게 발생할 수 있다. 미국에서만 2018년에 자동차에 방치된 50명 이상의 어린이가 과열로 인해 사망했다. 그러나 지금까지 감시용으로 사용되어 온 적외선 카메라의 영상 및 데이터 품질은 일사량 및 가열된 실내로 인해 매우 부정적인 영향을 받아 특정 조건에서는 신뢰할 수 있는 모니터링 및 평가를 제공할 수 없다. 또한 데이터 평가의 계산 비용이 매우 높다.
따라서, 본 발명의 목적은 경제적이고 생산하기 쉬운 차량 내부 및 그 안에 있는 사람들을 위해 안전 기능이 개선된 차량용 복합 판유리를 제공하는 것이다.
상기 및 기타의 목적들은 독립항에 따른 복합 판유리에 의해 본 발명의 제안에 따라 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속항으로부터 명백하다.
본 발명은 열가소성 중간층을 통해 서로 결합된 외부 판유리 및 내부 판유리를 갖는 차량용 복합 판유리에 관한 것이며, 상기 복합 판유리는 탑승자를 위한 차량 내부를 외부 환경과 분리하기 위해 제공되며, 여기서 적어도 하나의 레이더 센서가 열가소성 중간층에 통합되고 레이더 센서가 레이더 빔(radar beam)을 차량 내부로 방출하고 반사된 레이더 빔을 수신하도록 설계 및 배열되며, 레이더 센서는 차량 내부의 사람 또는 동물의 움직임 및/또는 존재를 알아내기 위해 평가 유닛(unit)에 연결된다.
적어도 하나의 레이더 센서를 본 발명에 따른 복합 판유리 안으로 통합하는 것은 유리하게는 차량 내부 또는 차량 내부에 있는 사람 및/또는 동물을 신뢰할만하게 모니터링할 수 있다. 유리하게는, 어둠이나 강한 태양광 및 열의 경우에도 레이더 센서 또는 레이더 데이터의 판별이 가능하다. 또한 직물로 덮여있는 사람들과 동물들 그리고 그들의 움직임도 쉽게 감지하고 모니터링할 수 있다. 레이더 센서는 열가소성 중간층에 통합되어 이에 의해 캡슐화되고 고정되고 환경의 영향으로부터 보호된다. 유리하게는, 레이더 신호는 유리 및 플라스틱을 관통할 수 있으며 진동에 또한 둔감하다. 수신된 데이터의 평가는 레이더 센서에 연결된 평가 유닛에 의해 수행된다.
원칙적으로, 본 발명에 따른 복합 판유리의 제조 및 사용 조건 하에서 열적 및 화학적으로 안정되고 치수적으로 안정된 모든 전기 절연 물질들이 외부 판유리 및 내부 판유리로서 적합하다.
"외부 판유리" 및 "내부 판유리"라는 용어는 단지 본 발명에 따른 복합 판유리에서 두 개의 판유리를 구별하기 위해 선택된다. 이 용어는 기하학적 배열에 관한 서술을 의미하지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 따른 복합 판유리가 예를 들어 차량 또는 건물의 개구부에 제공되어 내부를 외부 환경으로부터 분리하는 경우, 외부 판유리는 일반적으로 외부 환경을 향하는 반면, 내부 판유리는 내부를 향한다.
판유리는 바람직하게는 유리, 특히 바람직하게는 평판 유리, 가장 특히 바람직하게는 소다 석회 유리, 붕규산 유리 또는 석영 유리와 같은 플로트 유리(float glass)를 함유하거나 이로 만들어진다. 대안적으로, 판유리는 맑은 플라스틱, 바람직하게는 경질의 맑은 플라스틱, 특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐 클로라이드, 및/또는 이들의 혼합물을 함유하거나 이로 만들어질 수 있다. 판유리는 특히 판유리를 차량의 앞유리 또는 후방 창으로 사용하거나 높은 광 투과율이 요구되는 다른 용도를 위해 투명한 것이 바람직하다. 본 발명의 맥락에서, "투명한"은 가시 스펙트럼 범위에서 70% 초과의 투과율을 갖는 판유리를 의미한다. 그러나 운전자의 교통 관련 시야에 위치하지 않는 판유리의 경우, 예를 들어 루프 패널의 경우 투과율은 예를 들어 5%보다 훨씬 더 낮을 수 있다.
판유리의 두께는 다양할 수 있으므로 개별적인 경우의 요구 사항에 맞게 조정할 수 있다. 바람직하게는, 1.0 mm 내지 25 mm, 예를 들어 1.1 mm 내지 2.0 mm, 바람직하게는 1.4 mm 내지 2.5 mm, 예를 들어 1.6 mm 또는 2.1 mm의 개별 판유리의 표준 두께가 차량 유리에 사용된다. 판유리의 크기는 광범위하게 변할 수 있고 본 발명에 따른 용도의 크기에 의해 지배된다. 제1 판유리 및 제2 판유리는 예를 들어 200 cm²에서 20 m²까지의 면적을 가지며, 이는 차량 구조에서 일반적이다.
본 발명에 따른 복합 판유리의 일 실시예에서, 열가소성 중간층은 하나 또는 복수의 열가소성 필름으로 형성된다. 열가소성 중간층은 바람직하게는 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 음향 PVB, 적외선(IR)을 반사하는 PVB, 폴리에틸렌 및/또는 폴리우레탄을 함유하거나 이로 만들어진다. 언급된 재료는 복합 판유리 생산에 특히 적합한 것으로 입증되었다. 각각의 열가소성 필름의 두께는 바람직하게는 0.2 mm 내지 2 mm, 특히 바람직하게는 0.3 mm 내지 1 mm, 특히 0.3 mm 내지 0.9 mm, 예를 들어, 0.38 mm, 0.51 mm, 0.78 mm, 0.81 mm 또는 0.86 mm이다. 이러한 열가소성 필름은 상업적으로 구매할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 레이더 센서는 열가소성 중간층에 내장되어 배열된다. 본 발명에 따르면, "내장된(embedded)"이라는 용어는 중간층의 재료가 레이더 센서를 모든 측면 및 표면으로부터 둘러싸는 것을 의미한다. 즉, 이 실시예에서, 레이더 센서도 중간층의 열가소성 재료에 의해 샌드위치형 방식(sandwich-like manner)으로 둘러싸여진다. 결과적으로 레이더 센서는 습기와 같은 환경적 영향뿐만 아니라 진동으로부터도 보호될 수 있다. 또한, 이 실시예에서, 레이더 센서는 또한 중간층의 재료를 통해 내부 판유리 및 외부 판유리에 연결되고 견고하게 부착된다. 복합 판유리의 시각적 외관도 이 디자인으로 더욱 개선될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 복합 판유리의 레이더 센서가 검정색 또는 흰색 인쇄 및/또는 외부 판유리 및/또는 내부 판유리 상의 스티커(sticker)에 의해 시각적으로 은폐되도록 제공된다. 마스킹(masking)은 외부 판유리의 외측 표면(I), 외부 판유리의 내측 표면(II), 내부 판유리의 내측 표면(III) 및/또는 내부 판유리의 외측 표면(IV)에 도포될 수 있다. 이로써 복합 판유리의 시각적 외관이 향상될 수 있다. 마스킹은 예를 들어 연결 리드(connecting leads)를 숨기는 검정색 또는 흰색 인쇄에 의해 통상의 에지 마스킹(edge masking)을 제공하는 경우 관례적으로 하는 동일한 방식으로 도포되거나 구현될 수 있다. 마스킹은 예를 들어 스크린 인쇄에 의해 내부 판유리 및/또는 외부 판유리에 도포될 수 있다. 유리하게는, 레이더 센서의 기능은 이러한 마스킹에 의해 손상되거나 영향을 받지 않는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 레이더 데이터를 수신하기 위한 레이더 센서는 적어도 2 GHz의 주파수 대역폭; 예를 들어, 4, 6, 8 또는 10 GHz 및/또는 76 내지 150 GHz의 주파수 대역으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 레이더 센서는 76 내지 140 GHz, 76 내지120 GHz의 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 레이더 센서는 약 140 GHz에서 10 GHz의 주파수 대역폭에 걸쳐 작동될 수 있다.
본 발명에 따른 복합 판유리의 또 다른 실시예에서, 레이더 센서는 바람직하게는 30 cm 내지 10 m의 탐지 범위를 갖는다. 차량 내부를 포함하는 본 발명에 따라 의도된 작은 범위는 송신 전력 및 레이더 센서 및 안테나의 크기를 작게 유지하는 것을 가능하게 한다. 한편으로, 이것은 본 발명에 따른 복합 판유리에 레이더 센서의 통합을 용이하게 하고, 다른 한편으로 레이더 센서의 에너지 효율적 작동을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 복합 판유리의 또 다른 실시예에서, 레이더 센서는 바람직하게는 1 mm 미만, 특히 바람직하게는 0.5 mm 미만의 두께를 갖는다. "두께"는 다시 말해서 레이더 센서의 높이를 의미한다. 편의상 레이더 센서의 높이는 복합 유리판의 중간층에 쉽게 통합될 수 있도록 선택된다. 예를 들어, 레이더 센서의 치수는 5 cm x 5 cm x 0.75 mm(길이 x 너비 x 두께)일 수 있다. 센서 영역, 즉 사용되는 레이더 센서의 길이와 너비 측면에서 크기는 원칙적으로 중요하지 않지만 미적 이유만 있다면 항상 소형화가 추구된다. 레이더 센서를 복합 판유리에 통합하는 것은 이미 사용 가능한 레이더 센서 및 레이더 센서 시스템의 작은 치수가 이미 가능하기 때문에 쉽게 달성할 수 있다. 유리하게는, 레이더 신호는 유리와 플라스틱을 관통할 수 있고 진동에 둔감하다.
다른 일 실시예에서, 레이더 센서는 적어도 하나의 레이더 트랜시버(radar transceiver)를 구현하는 반도체 칩(semiconductor chip)을 갖는다. 이러한 레이더 센서의 예로는 FMCW 레이더 기술로 구현된 단일 칩 시스템(예: 77 GHz 또는 140 GHz 단일 칩 레이더 센서)이 있다. 이러한 레이더 센서를 사용하면 몸짓과 같은 큰 움직임뿐만 아니라 사람의 심장 박동이나 호흡과 같은 생명 유지와 관련된 기능과 차량 내부에 있는 그들의 존재를 쉽게 탐지할 수 있으며; 이러한 센서 시스템들의 치수는 유리하게는 특히 컴팩트하고 작게 설계되며, 이는 복합 판유리의 중간층으로의 통합을 더욱 용이하게 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 칩은 또한 디지털 신호처리 구성요소 및/또는 레이더 센서의 제어 유닛을 추가로 구현할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 레이더 센서의 반도체 칩 및 안테나 어셈블리(antenna assembly)는 패키지로 구현되고 중간층에 통합될 수 있다. 유리하게는, 반도체 칩 위의 초소형 CMOS 레이더 센서, 소위 레이더 신호 처리를 위한 온칩 메모리(on-chip memory), 신호처리 부품들, 마이크로컨트롤러 및/또는 특히 소형이고 차량 내부의 짧은 범위 응용에 특히 적합한 통합 안테나를 갖는 "레이다 온 칩 시스템(radar-on-chip-systems)"이 이미 나와있다. 안테나의 추가적인 통합은 짧은 신호경로 및 낮은 신호 대 잡음비를 보장하며 고주파수 및 비교적 크고 가변적인 주파수 대역폭에 적합하다.
또 다른 실시예에서, 레이더 센서 및/또는 평가 유닛은 온보드(onboard) 전자 장치 및/또는 차량의 경고 시스템 또는 경고 신호를 출력하기 위한 외부 출력 장치에 연결된다. 따라서, 예를 들어, 사람이 없는 차량에 어린이의 존재가 탐지되면 차량의 경보 시스템은 음향 및/또는 시각 신호를 출력할 수 있다. 다른 또는 추가적인 가능성은 자동 비상 시스템 eCall에 연결하는 것이다. 이것은 적시에 개입을 보장한다.
또 다른 실시예에서, 복합 판유리, 특히 중간층은 적어도 하나의 센서, 예를 들어, 하나 또는 복수의 레이더 센서, 및/또는 적어도 하나의 기능 요소를 포함한다. 이는 한편으로 도난 방지, 차량 모니터링 또는 운전 지원과 같은 추가 기능을 가능하게 한다. 또한, 예를 들어 하나 또는 복수의 카메라 또는 추가 기능이 있는 다른 센서를 복합 판유리에 통합할 수 있다. 그러나 특히, 레이더 센서의 안전 기능을 추가로 지원하고/하거나 선택적으로 이에 기능적으로 연결되거나 상호 작용하는 추가 센서 또는 기능 요소를 제공하는 것도 가능하다. 이것은 예를 들어 CAN 버스 시스템(bus system)을 통해 서로 연결되고 이러한 CAN 네트워크에서 동시에 작동되는 하나 또는 복수의 추가 레이더 센서에 의해 수행될 수 있다. 그런 다음 다양한 센서들의 레이더 데이터를 함께 처리 및 평가하여 결과 측정 데이터의 정확도와 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 복합 판유리의 제조 방법에 관한 것으로, 다음 단계를 포함한다.
- 외부 판유리, 내부 판유리, 및 열가소성 중간층을 형성하기 위해 그 사이에 배열된 적어도 하나의 열가소성 필름으로 구성된 스택 시퀀스(stack sequence)를 제공하는 단계,
여기서 적어도 하나의 열가소성 필름은 적어도 하나의 레이더 센서를 포함하거나 레이더 센서(4)는 열가소성 필름과 외부 판유리(1) 및/또는 내부 판유리(2) 사이에 배열되며,
- 복합 판유리(100)를 형성하기 위해 상기 스택 시퀀스를 적층하는 단계.
즉, 본 발명에 따르면, 외부 판유리, 내부 판유리, 및 그 사이에 배열된 적어도 하나의 열가소성 필름 및 적어도 하나의 레이더 센서가 스택으로서 배열될 수 있다. 레이더 센서는 외부 판유리 및/또는 내부 판유리에 층상으로 인접할 수 있다. 두 개의 판유리들 및 그 사이에 배열된 필름은 자연스럽게 층상으로 그리고 실질적으로 합동으로 서로 겹쳐서 배열된다. 레이더 센서는 설치된 상태에서, 복합 판유리에서 원하는 탐지 범위를 갖도록 판유리 표면들 내에 편리하게 배치된다. 바람직하게는, 적층 전에 레이더 센서는 예를 들어 가능한 모든 원하는 전기적 또는 전자적 연결부가 있는 평평한 전도체를 구비한다. 이러한 연결부들 및 리드(leads)는 공지되어 있는 통상의 방식으로 만들어져 제공될 수 있다.
복합 판유리를 형성하기 위한 적층과 형성된 층 시퀀스의 이어지는 결합은 바람직하게는 열, 진공 및/또는 압력의 작용하에 수행된다. 그 자체로 공지된 복합 판유리의 제조 방법이 사용될 수 있다. 적층하는 동안 가열되고 유동성이 있는 열가소성 물질이 레이더 센서 주변 및 공간으로 흘러들어 안정적인 접합이 이루어지고 레이더 센서가 중간층에 캡슐화되어 중간층에 고정된다.
예를 들어, 소위 "오토클레이브 방법(autoclave method)"이 약 2시간 동안 약 10 bar 내지 15 bar의 상승된 압력 및 온도 130℃ 내지 145℃에서 수행될 수 있다. 그 자체로 공지된 진공 백(bag) 또는 진공 링(ring) 방법은 예를 들어 약 200 mbar 및 80℃ 내지 110℃에서 작동한다. 외부 판유리, 열가소성 중간층, 및 내부 판유리는 또한 판유리를 형성하기 위해 적어도 한 쌍의 롤러(roller) 사이의 캘린더(calender)에서 압착될 수 있다. 이러한 유형의 시스템들은 판유리 생산에 대해 공지되어 있으며 일반적으로 프레싱 장치의 전단부에서 적어도 하나의 가열 터널을 갖는다. 프레스 동작시의 온도는, 예를 들면 40℃ 내지150℃이다. 캘린더링과 오토클레이브 방법의 조합은 실제로 특히 효과적인 것으로 입증되었다. 대안적으로 진공 라미네이터(laminator)를 사용할 수 있다. 이들은 하나 또는 복수의 가열 가능하고 배출 가능한 챔버(chamber)로 구성되며, 여기서 판유리는 예를 들어 약 60분 이내에서 약. 0.01 mbar 내지 800 mbar의 낮춰진 압력으로 및 80℃ 내지 170℃의 온도에서 적층된다.
방법의 일 실시예에서, 레이더 센서는 열가소성 중간층의 적어도 하나의 열가소성 필름에 있는 절개부 안으로 형태 맞춤식으로 삽입될 수 있다. 열가소성 층은 연속된 열가소성 필름에 의해 형성될 수 있는데, 그 절개부들은 예를 들어 절단 또는 펀칭(punching)으로 도입되고 그 안에 레이더 센서가 삽입되거나 배치될 수 있다. 다시 말해, 열가소성 층은 레이더 센서 주변의 틀(frame)처럼 구현된다. 대안적으로, 층의 열가소성 필름은 또한 레이더 센서 주위에 배열된 복수의 필름 부분들(sections)로 구성될 수 있다. 이렇게 연속적으로 또는 세부 부분들(subsection)로 형성된 열가소성 층은 바람직하게는 그 두께가 레이더 센서의 높이(두께)에 대략적으로 맞춰진다. 접합하는 동안에 광학적 왜곡들 또는 유리 파손은 이렇게 구현된 두께를 보상함으로써 대부분 피할 수 있다.
마찬가지로 중간층이 서로 겹쳐서 배열된 다중 열가소성 필름 및/또는 필름 부분들(sections)로 형성되고 레이더 센서를 수용하기 위한 절개부가 서로 인접하고 직접적으로 서로 겹쳐서 위치된 두 개 이상의 필름 층들에 제공되는 것도 가능하다. 본 발명에 따르면, 절개부들은 열가소성 층을 관통하는 연속적인 구멍들일 수 있거나 하나 또는 복수의 필름 내의 함몰부일 수 있다. 적층하는 동안, 이렇게 서로 겹쳐서 배열된 열가소성 층이 함께 결합되어 중간층을 형성한다. 필름 층들 및/또는 필름 부분들은 동일하거나 상이한 재료, 예를 들어 PVB로 형성될 수 있다. 따라서 상이한 열가소성 필들름 및/또는 필름 부분들이 균일하게 함께 융합되어 생성된 복합 판유리에서 더 이상 서로 구별될 수 없는 경우일 수 있다.
적어도 하나의 열가소성 필름 또는 다중 열가소성 필름들의 필름 스택에 있는 절개부들은 크기, 위치 및 배열에서 적어도 하나의 레이더 센서와 일치한다. 이것은 절개부들의 치수들이 레이더 센서의 치수들과 본질적으로 일치하거나 약간 더 크며, 특히 레이더 센서 치수들의 최대 150%, 바람직하게는 최대 120%임을 의미한다. 절개부의 위치는 제조할 복합 판유리에서 레이더 센서의 바람직한 위치에 해당한다. 연관된 절개부는 또한 중간층을 형성하기 위한 제조과정 중에 열가소성 필름 또는 필름들에 레이더 센서를 고정한다. 제조 중에 확실하고 정확한 위치 지정을 위해 추가로 고정할 필요가 없다.
레이더 센서의 위치는 생산을 위해 특정될 수 있고, 이는 양산의 관점에서 유리하다. 열가소성 필름들 내의 절개부들은 적층 전에 생성될 수 있다. 절개부가 확정된 필름을 유리하게는 미리 대량으로 준비하거나 맞춤 주문하여 필름 공급업체로부터 직접 얻을 수 있다.
서로 겹쳐서 위치된 하나 또는 복수의 열가소성 필름에 레이더 센서를 수용하기 위해 적절하게 맞춰진 절개부를 제공함으로써, 그렇지 않으면 생성된 높이 차이가 유리하게 보상되어, 광학적 왜곡이 없는 생성된 복합 판유리에서 낮은 응력 연결을 보장한다. 열가소성 층의 두께는 사용되는 각 레이더 센서와 일치하여 예를 들어 두께의 국부적 차이로 인해 사용되는 외부 및 내부 판유리의 유리 파손 또는 응력을 방지하고 광학적으로 완벽한 연결을 만들 수 있다.
복합 판유리를 생산하기 위한 방법에 대한 또 다른 실시예에서, 레이더 센서는 예를 들어 CAN 버스 네트워크를 통해 다른 센서 및/또는 온보드 전자 장치에 연결될 수 있다.
본 발명은 또한 육상, 공중 또는 수상 교통 수단에서, 특히 자동차들의 복합 판유리로서의, 특히 루프 패널 또는 앞유리로서의 본 발명에 따른 복합 판유리의 용도로 확장된다.
본 발명의 다양한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 특히, 위에서 언급되고 다음에서 설명될 특징들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 표시된 조합뿐만 아니라 다른 조합으로 또는 단독으로 사용될 수 있다. 예시적인 실시예들 및/또는 그들의 특징들이 대안으로서만 명시적으로 언급되거나 상호 배타적인 경우를 제외한다.
다음에서, 본 발명은 도면을 참조하여 보다 상세하게 제시된다. 개별적으로 또는 조합하여 사용될 수 있는 상이한 측면들이 설명된다는 점에 유의해야 한다. 다시 말해서, 순수한 대안으로서 명시적으로 제시되지 않는 한, 임의의 측면이 본 발명의 상이한 실시예들과 함께 사용될 수 있다.
도면은 단순화된 개략도이며 축척에 맞지 않는다. 도면은 본 발명을 제한하지 않는다.
다음같이 도시한다.
도 1은 차량의 루프 패널의 예를 사용하는 본 발명에 따른 복합 판유리의 일 실시예의 평면도이며,
도 2는 차량에 설치된 도 1의 루프 패널의 평면도이며,
도 3은 도 1의 단면선 X-X'를 따른 복합 판유리의 단면도이며,
도 4는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도이다.
또한, 다음에서는 단순함을 위해 일반적으로 항상 하나의 개체만 참조한다. 그러나, 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 발명은 또한 관련된 복수의 개체들을 가질 수 있다. 이와 관련하여, 단어 "a", "an" 및 "one"의 사용은 단순한 일 실시예에서 적어도 하나의 개체가 사용된다는 표시로서만 이해되어야 한다.
도 1은 차량용 루프 패널의 예를 사용하여 본 발명에 따른 복합 판유리(100)의 일 실시예의 평면도를 도시한다. 편의상, 레이더 센서(4)는 레이더 데이터를 수신하기 위한 가능한 가장 큰 탐지 범위를 갖도록 대략적으로 루프 패널(100)의 중앙 위치에 배열된다. 복합 판유리(100)에 배열된 레이더 센서(들)(4)는 레이더 빔을 차량 내부로 방출하고 반사된 레이더 빔을 수신한다. 센서의 전기 및 전자 연결은 표시되지 않는다. 본 발명에 따르면, 레이더 센서(4)는 차량 내부에서 사람 또는 동물의 움직임 및/또는 존재를 알아내기 위한 평가 유닛(미도시)에 연결된다. 예를 들어, 다중 레이더 센서(4)는 CAN 버스 시스템을 통해 서로 연결될 수 있고 이러한 CAN 네트워크에서 동시에 작동될 수 있다. 그런 다음 다양한 센서의 레이더 데이터를 함께 처리 및 분석할 수 있으므로 결과 측정 데이터 및 안전 기능의 정확성 및 신뢰성을 더욱 높일 수 있다. 도시된 실시예에서, 레이더 센서(4)는 마스킹(5)에 의해 차량 내부로부터 광학적으로 은폐된다. 마스킹(5)은, 예를 들어, 주변 에지에서 통상적인 마스킹 인쇄(6)와 같이 생산 공정에서 동시에 도포될 수 있는 검정색 인쇄일 수 있다. 마스킹 인쇄(6)의 도포는 현재 일반적이며 복합 판유리(100) 내부 및 위의 커넥터 및 연결을 마스킹하는 데 주로 사용된다. 레이더 센서의 마스킹(5) 및 마스킹 인쇄(6)를 구현하기 위한 검정색 인쇄는 예를 들어 내부 판유리의 내측 표면(III) 또는 내부 판유리(2)의 외측 표면(IV)에 스크린 인쇄에 의해 도포될 수 있다. 마스킹(5)은 대안적으로 하나 또는 복수의 스티커를 배열함으로써 수행될 수 있다. 미적 인상은 마스킹(5) 및 마스킹 인쇄(6)에 의해 상당히 증가된다. 도시된 실시예에서, 두 개의 추가 레이더 센서(4)가 복합 판유리(100)의 주변 에지에서 마스킹 인쇄(6)의 영역에 배열된다. 이것은 복합 판유리의 시각적으로 좋은 인상을 얻기 위해 추가 마스킹(5)이 도포될 필요가 없도록 미리 레이더 센서(4)를 마스킹한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 레이더 센서(4)의 추가 마스킹(5)은 외부를 향하여 동일한 방식으로 외부 판유리(1)에 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 레이더 센서(4) 및/또는 평가 유닛은 온보드 전자 장치 및/또는 차량의 경고 시스템 또는 경고 신호를 출력하기 위한 외부 출력 장치에 연결된다. 따라서, 예를 들어, 사람이 타지 않은 차량의 레이더 센서(4)에 의해 어린이의 존재가 탐지되면, 차량의 경보 시스템에 의해 음향 및/또는 시각 신호가 출력될 수 있다. 다른 또는 추가 가능성은 자동 비상 호출 시스템 eCall에 연결될 수 있다. 따라서 적시에 개입할 수 있다.
도 2는 도 1의 루프 패널로서 차량(7)에 설치된 본 발명에 따른 복합 판유리(100)의 평면도를 도시한다. 복합 판유리의 설명은 도 1의 것과 일치한다. 복합 판유리(100)의 주변 에지에서 마스킹 인쇄(6)의 영역에 있는 레이더 센서들(4)은 도시되지 않는다.
도 3은 도 1의 단면선 X-X'를 따른 복합 판유리(100)의 단면도를 도시한다. 도시된 실시예는 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2), 및 이들 사이에 배열되어 있는, 레이더 센서(4)가 통합된 열가소성 중간층(3)을 갖는 복합 판유리(100)를 도시한다. 레이더 센서(4)는 중간층(3)의 절개부 안에 배열되고 외부 판유리(1)의 내측 표면(II)에 층상으로 인접한다. 따라서 레이더 센서는 중간층(3)에 캡슐화되어 환경적 영향으로부터 보호된다. 형성된 중간층(3)의 두께는 사용하는 레이더 센서(4)의 높이(두께)에 맞추어져 있다. 복합 판유리(100)를 형성하기 위해 적층하는 동안의 광학적 왜곡 또는 유리 파손은 이와 같이 구현된 두께의 보상에 의해 크게 회피될 수 있다. 차량 내부로부터 레이더 센서(4)를 숨기는 마스킹(5)은 내부 판유리(2)의 내측 표면(III)에 배열된다. 이것은 복합 판유리(100)의 시각적으로 매력적인 외관을 가능하게 한다. 레이더 센서(4)는 바람직하게는 1 mm 미만, 특히 바람직하게는 0.5 mm 미만의 두께를 갖는다. 예를 들어, 레이더 센서의 치수는 3 cm x 3 cm x 0.5 mm(길이 x 너비 x 두께)일 수 있다. 센서 면적의 크기, 즉 사용되는 레이더 센서의 길이와 너비는 원칙적으로 중요하지 않지만, 심미적 이유만으로라면 항상 소형화를 추구한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 대한 흐름도를 도시한다.
상술한 바와 같은 복합 판유리(100)의 제조는 다음 단계를 포함한다:
S1: 외부 판유리(1), 내부 판유리(2), 및 열가소성 중간층(3)을 형성하기 위해 이들 사이에 배열된 적어도 하나의 열가소성 필름으로 구성된 스택 시퀀스를 제공하는 단계,
여기서 적어도 하나의 열가소성 필름은 적어도 하나의 레이더 센서(4)를 포함하거나 레이더 센서(4)는 열가소성 필름과 외부 판유리(1) 및/또는 내부 판유리(2) 사이에 배열되며,
S2: 복합 판유리(100)를 형성하기 위해 스택 시퀀스를 적층하는 단계.
즉, 본 발명에 따르면, 제1 단계(S1)에서, 외부 판유리(1), 내부 판유리(2), 및 중간층(3)을 형성하기 위해 이들 사이에 배열된 적어도 하나의 열가소성 필름, 및 적어도 하나의 레이더 센서(4)는 스택으로 배열되고 제공된다. 레이더 센서(4)는 외부 판유리(1) 및/또는 내부 판유리(2)에 층상으로 인접할 수 있다. 두 개의 판유리들(1, 2) 및 그 사이에 배열된 적어도 하나의 열가소성 필름은 자연스럽게 층상으로 배열되고 서로 겹쳐서 본질적으로 합동이다. 레이더 센서(4)는 설치된 상태의 복합 판유리(100)에서 레이더 데이터를 수신하기 위한 원하는 탐지 범위를 갖도록 판유리 표면 내에 편리하게 위치된다. 본 발명에 따른 레이더 센서(4)는 레이더 빔을 차량 내부로 방출하고 반사된 레이더 빔을 수신한다. 본 발명에 따르면, 레이더 센서(4)는 차량 내부에서 사람 또는 동물의 움직임 및/또는 존재를 알아내기 위한 평가 유닛(미도시)에 연결된다. 바람직하게는, 레이더 센서(4)는 적층 이전에, 예를 들어, 단계 2에서 예를 들어, 레이더 센서(4)를 평가 유닛 및/또는 온보드 전자 장치에 연결하기 위한 모든 원하는 전기 또는 전자 커넥터 및 접점을 가질 수 있는 평평한 전도체가 제공된다. 예를 들어 평가 유닛은 온보드 전자 장치에 통합될 수 있다. 이러한 커넥터, 접점 및 리드는 공지된 관례적인 방식으로 생산되고 제공될 수 있으므로, 상세하게 설명할 필요는 없다.
복합 판유리를 형성하기 위해 적층 및 따라서 형성된 층 시퀀스의 결합은 바람직하게는 열, 진공 및/또는 압력의 작용하에 수행된다. 그 자체로 공지된 방법을 사용하여 복합 판유리를 생산할 수 있다. 적층하는 동안 가열되고 유동성이 있는 열가소성 물질이 레이더 센서 주변 및 공간으로 흘러들어 안정적인 접합이 생성되고 레이더 센서는 중간층에 캡슐화되어 고정된다.
예를 들어, 소위 "오토클레이브 방법(autoclave method)"이 약 2시간 동안 약 10 bar 내지 15 bar의 상승된 압력 및 온도 130℃ 내지 145℃에서 수행될 수 있다. 그 자체로 공지된 진공 백(bag) 또는 진공 링(ring) 방법은 예를 들어 약 200 mbar 및 80℃ 내지 110℃에서 작동한다. 외부 판유리, 열가소성 중간층, 및 내부 판유리는 또한 판유리를 형성하기 위해 적어도 한 쌍의 롤러(roller) 사이의 캘린더(calender)에서 압착될 수 있다. 이러한 유형의 시스템들은 판유리 생산에 대해 공지되어 있으며 일반적으로 프레싱 장치의 전단부에서 적어도 하나의 가열 터널을 갖는다. 프레스 동작시의 온도는, 예를 들면 40℃ 내지150℃이다. 캘린더링과 오토클레이브 방법의 조합은 실제로 특히 효과적인 것으로 입증되었다. 대안적으로 진공 라미네이터(laminator)를 사용할 수 있다. 이들은 하나 또는 복수의 가열 가능하고 배출 가능한 챔버(chamber)로 구성되며, 여기서 판유리는 예를 들어 약 60분 이내에서 약. 0.01 mbar 내지 800 mbar의 낮춰진 압력으로 및 80℃ 내지 170℃의 온도에서 적층된다.
본 발명에 따르면, 차량 내 탑승자의 안전성이 더욱 증가될 수 있는 복합 판유리가 이용가능하게 된다. 특히, 어두움이나 고열, 강한 햇빛 등 기타 광학적 시스템들에 불리한 환경 조건에서도 사람이나 동물의 움직임 및/또는 존재에 관한 데이터에 대한 신뢰할 수 있는 측정 및 평가가 통합된 레이더 센서를 갖는 본 발명에 따른 솔루션에 의해 차량 내부에 제공된다. 예를 들어, 버려진 차량에 남겨진 어린이나 동물을 탐지해서 시기 적절한 개입을 가능하게 할 수 있다. 또한 운전자 모니터링도 더욱 향상되고 신뢰할 수 있게 제공될 수 있다.
통합된 레이더 센서를 갖는 본 발명에 따른 복합 판유리의 생산은 간단하고 경제적으로 수행될 수 있으며 대량 생산에도 적합하다.
100 복합 판유리
1 외부 판유리
2 내부 판유리
3 중간층
4 레이더 센서
5 마스킹
6 마스킹 인쇄
7 차량
I 외부 판유리의 외측 표면
II 외부 판유리의 내측 표면
III 내부 판유리의 내측 표면
IV 내부 판유리의 외측 표면

Claims (15)

  1. 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합된 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 갖는 차량용 복합 판유리(100) 및 상기 복합 판유리(100)는 탑승자를 차량 내부를 외부 환경과 분리하기 위해 제공 되며, 여기서 적어도 하나의 레이더 센서(4)는 열가소성 중간층(3)에 통합되고 레이더 센서(4)가 레이더 빔을 차량 내부로 방출하고, 반사된 레이더 빔을 수신하도록 설계되고 배열되며, 레이더 센서는 차량 내부의 사람들 또는 동물들의 움직임 및/또는 존재를 알아내기 위해 평가 유닛에 연결되는 복합 판유리(100).
  2. 제1항에 있어서,
    열가소성 중간층(3)이 하나 또는 복수의 열가소성 필름들로 형성되고 열가소성 중간층이 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 및/또는 폴리우레탄를 함유하거나 이들로 만들어진, 복합 판유리(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    레이더 센서(4)는 열가소성 중간층(3)에 내장되어 배열되는, 복합 판유리(100).
  4. 제1항에 있어서,
    레이더 센서는 외부 판유리(1) 및/또는 내부 판유리(2) 상의 검정색 인쇄 또는 백색 인쇄에 의해 광학적으로 마스킹되는, 복합 판유리(100).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    레이더 센서(4)는 적어도 2 GHz의 주파수 대역폭 및/또는 76 내지 150 GHz의 주파수 대역을 갖는 레이더 데이터를 수신하도록 작동될 수 있는, 복합 판유리(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    레이더 센서(4)는 바람직하게는 30 cm 내지 10 m의 탐지 범위를 갖는, 복합 판유리(100).
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    레이더 센서(4)는 바람직하게는 1 mm 미만의 두께를 갖는, 복합 판유리(100).
  8. 제1항에 있어서,
    레이더 센서(4)는 적어도 하나의 레이더 트랜시버를 구현하는 반도체 칩을 갖는, 복합 판유리(100).
  9. 제4항에 있어서,
    반도체 칩은 디지털 신호처리 구성요소 및/또는 레이더 센서(4)의 제어 유닛을 추가로 구현하고 및/또는 레이더 센서의 반도체 칩 및 안테나 어셈블리는 패키지로 구현되고 중간층(3)에 통합되는, 복합 판유리(100).
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    레이더 센서(4) 및/또는 평가 유닛은 온보드 전자 장치 및/또는 차량의 경고 시스템 또는 경고를 출력하기 위한 외부 출력 장치에 연결되는, 복합 판유리(100).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    복합 판유리(100), 특히 중간층(3)은 적어도 하나의 추가 센서 및/또는 적어도 하나의 추가 기능 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 판유리(100).
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 복합 판유리(100)을 제조하는 방법으로서,
    - 외부 판유리(1), 내부 판유리(2), 및 열가소성 중간층(3)을 형성하기 위해 이들 사이에 배열된 적어도 하나의 열가소성 필름으로 구성된 스택 시퀀스를 제공하는 단계, 여기서 적어도 하나의 열가소성 필름은 적어도 하나의 레이더 센서를 포함하거나 레이더 센서(4)는 열가소성 필름과 외부 판유리(1) 및/또는 내부 판유리(2) 사이에 배열되며,
    - 복합 판유리(100)를 형성하기 위해 스택 시퀀스를 적층하는 단계를 포함하는 복합 판유리(100)의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서
    레이더 센서(4)는 열가소성 중간층(3)의 적어도 하나의 열가소성 필름의 절개부 안으로 형태에 맞춰 들어맞게 삽입되는, 복합 판유리(100)의 제조 방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서
    레이더 센서(4)는 CAN 버스를 통해 다른 센서들 및/또는 온보드 전자 장치들에 연결되는, 복합 판유리(100)의 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 복합 판유리의 육상, 항공 또는 수상 교통 수단들용, 특히 자동차들용의 루프 패널 또는 앞유리로서의 용도.
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