WO2012022301A2 - Vorrichtung zur montage einer sensor-baugruppe, insbesondere eines radarsensors - Google Patents

Vorrichtung zur montage einer sensor-baugruppe, insbesondere eines radarsensors Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device for mounting a sensor assembly on a motor vehicle, in particular a radar sensor with at least one detection range in the sensor direction according to the preamble of claim 1.
  • WO 2006/005546 AI is a generic device for mounting a sensor assembly, in particular a radar sensor known behind a bumper of a
  • Motor vehicle is arranged by means of a sensor assembly at least partially surrounding sleeve as a molded part, wherein the sleeve consists of a radar absorbing material.
  • this cuff also serves to largely prevent dirt, moisture and particle deposits on the sensor assembly.
  • this known cuff can be made of flexible material to reduce or cushion mechanical stresses on the sensor assembly that may occur during normal and proper use as well as in the case of less severe collisions and to prevent the buildup of mechanical vibration.
  • this known Man- serve as a sensor holder.
  • CONFIRMATION COPY Object of this invention is therefore to develop a device for mounting a sensor assembly behind an attachment of a motor vehicle of the type mentioned in such a way that an optimal mechanical protection of the sensor assembly is achieved.
  • This object is achieved by a device with the Merkmaien of claim 1
  • the molded part is formed in the detection range of the sensor assembly permeable to the sensor signals
  • the molding on the accessory side has a surface which is shaped to be complementary to the surface of the vehicle attachment and rests against the same surface-locking.
  • a transmission beam generated by the sensor module is formed by means of optical element elements arranged in the molded part.
  • the sensor assembly has a main radiation region for a transmission beam generated by it and secondary radiation regions are generated by reflection on at least one reflector element arranged in the molded part.
  • a waveguide structure extending from the sensor assembly to the vehicle attachment is integrated in the molded part, which can be resonantly designed and autoclaved over a defined overall length so that a contamination blockage can be detected.
  • the molding is elastically deformable and has mechanical damping properties, ie. is formed with a vibration-damping or energy-absorbing material property.
  • This vibration and shock loads of Sen- Sor assembly, in particular mechanical effects of the sub-component on the sensor assembly significantly improved.
  • the molded part and the sensor assembly can be mounted by means of a mechanical device to the vehicle body.
  • the vehicle attachment in particular the bumper is in the detection range of the sensor module permeable to the sensor signals.
  • This device according to the invention is particularly suitable as a radar sensor assembly for automotive applications.
  • This figure 1 shows a vertical Thomasdar Beneficiung a mounted behind a bumper 2 of a Kraftf ra ra darsensors 1 as an embodiment of the invention.
  • an elastic and massi ves molded part 3 is provided, for example. From foamed Plastic is produced and radar radiation only slightly attenuates.
  • This molded part 3 has a pocket-shaped receptacle 3b with an inner contour adapted to the shape of the radar sensor assembly 1. As a result, this radar sensor 1 is almost completely enclosed, ie both in the x direction
  • a latching lug 3c formed on the circumferential edge of the pocket-shaped receptacle 3b is integrally formed, so that the radar sensor 1 can be clipped into this receptacle 3b, whereby a simple assembly is achieved. Furthermore, a fastening sensor 1 with the body structure is provided.
  • the mounting-side surface 3a of the molded part 3 is formed complementarily to the opposite inner surface 2a of the bumper 2, so that the two surfaces 3a and 3b are flush with each other. This prevents dirt, ice or snow from depositing between the molded part 3 and the bumper 2.
  • a local swinging of the bumper 2 is prevented by this good fit between the molding 3 and bumper 2, whereby the radar sensor 1 is protected against mechanical action of the bumper 2, so that due to the minimization of vibrations in the bumper 2 a high signal quality of the radar sensor. 1 is achieved.
  • the molded part 3 When producing the molded part 3 from a foamed plastic whose filling factor is set so that a minimum transmission loss of a few tenths of decibels in the propagation direction (x-direction) of the radar beams is achieved. For example, meet this requirement foams on polyethylene or polyurethane-based.
  • the free surface 4 of the molded part 3 is hydrophobic, for example. Designed as a liquid and moisture-repellent coating.
  • absorbent admixtures in the form of graphite particles or ferromagnetic absorber materials as absorbers 5, which are produced, for example, in a two-component injection molding process.
  • the frequently occurring parasitic radiation is effectively absorbed by surface waves and / or leakage radiation at antenna elements of the radar sensor 1.
  • Such shielding effectively contributes to significantly reducing the generation of secondary lobes in the antenna pattern and the likelihood of misdetection of objects by the radar sensor 1.
  • the molded part 3 contains in the detection range of the radar sensor 1 optical lens elements 6 for beam shaping in Nah- and
  • these lens elements 6 are made of dielectric material. Also, the introduction of local periodic structures in the form of material geometries (Photonic Band Gaps (PBG), Electromagnetic Band Gap (EBG), Frequency Selective Surfaces (FFS)) can cause beam shaping in the near and far range and to absorption of surface waves and leakage radiation contribute.
  • PBG Photonic Band Gaps
  • ECG Electromagnetic Band Gap
  • FFS Frequency Selective Surfaces
  • a waveguide structure 8 extending from the radar sensor 1 to the bumper 2 of the motor vehicle can be integrated in the molded part 3.
  • line properties eg amplitudes and phase relationships
  • the state of the line Bumper 2 eg in case of dirt, ice / snow cover, etc.
  • the ascertained state parame- ters are used to detect a possible Sensor blockage and autocalibration of the sensor parameters such as sensor power, noise behavior, etc. As a result, degradation effects of the sensor can be detected and recalibrated over its service life.
  • Reflector elements 7 in addition the beam shaping and Er-
  • Reflector elements 7 are integrated for calibration purposes in the molded part 3.
  • the device according to the invention for mounting the radar sensor by means of a molded part reliably protects against contamination, prevents deposits between the radar sensor and the bumper of Kraftf hrzeugs and realizes a protective function against vibration and shock loads.
  • the molding functional elements such as
  • Absorber elements, optical lens elements, waveguide structure and reflector elements optimized the antenna performance and - characteristic (directivity).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage einer Sensor-Baugruppe (1) an einem Kraftfahrzeug, insbesondere eines Radarsensors mit wenigstens einem Erfassungsbereich in Sensorrichtung, wobei sich die Sensor-Baugruppe (1) im Bereich hinter einem Kfz-Anbauteil (2), insbesondere einem Stoßfänger befindet und zwischen der Sensor-Baugruppe (1) und dem Kfz-Anbauteil (2) ein Formteil (3) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass - das Formteil (3) massiv ausgebildet ist, - das Formteil (3) im Erfassungsbereich durchlässig für die Sensorsignale ausgebildet ist, - das Formteil (3) baugruppenseitig die Sensor-Baugruppe (1) wenigstens teilweise in und quer zur Sensorrichtung formschlüssig umschließt, und - das Formteil (3) anbauteilseitig eine Oberfläche (3a) aufweist, die komplementär zur Oberfläche (2a) des Kfz-Anbauteils (2) geformt ist und an derselben flächenschlüssig anliegt.

Description

Vorrichtung zur Montage einer Sensor-Baugruppe, insbesondere eines Radarsensors Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage einer Sensor-Baugruppe an einem Kraftfahrzeug, insbesondere eines Radarsensors mit wenigstens einem Erfassungsbereich in Sensorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Aus der WO 2006/005546 AI ist eine gattungsbildende Vorrichtung zur Montage einer Sensor-Baugruppe , insbesondere eines Radarsensors bekannt, die hinter einem Stoßfänger eines
Kraftfahrzeuges mittels einer die Sensor-Baugruppe wenigstens teilweise umgebenden Manschette als Formteil angeordnet ist, wobei die Manschette aus einem für die Radarstrahlung absorbierenden Material besteht. Neben der Funktion der elektrisch abschirmenden Wirkung dient diese Manschette auch dazu, Schmutz-, Feuchtigkeits- und Partikelablagerungen auf der Sensor-Baugruppe weitgehend zu verhindern. Ferner kann diese bekannte Manschette aus flexiblem Material hergestellt werden, um mechanische Belastungen der Sensor-Baugruppe zu vermindern bzw. abzufedern, die sowohl beim normalen und bestimmungsmäßigen Gebrauch als auch im Falle von minderschweren Kollisionen auftreten können und das Anschwingen mechanischer Vibrationen zu verhindern. Ferner kann diese bekannte Man- als Sensorhalterung dienen.
Es hat sich gezeigt, dass mit dieser bekannten Vorrichtung zur Montage einer Radarsensor-Baugruppe, also unter Verwendung einer Manschette ein optimaler Schutz der Sensor- Baugruppe noch nicht erreichbar ist.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Montage einer Sensor-Baugruppe hinter einem Anbauteil eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein optimaler mechanischer Schutz der Sensor- Baugruppe erzielt wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmaien des Patentanspruchs 1
Hiernach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
- das Formteil massiv ausgebildet ist,
- das Formteil im Erfassungsbereich der Sensorbaugruppe durchlässig für die Sensorsignale ausgebildet ist,
- das Formteil baugruppenseitig die Sensor-Baugruppe, wenigstens teilweise in und quer zur Sensorrichtung formschlüssig umschließt, und
- das Formteil anbauteilseitig eine Oberfläche aufweist, die komplementär zur Oberfläche des Kfz-Anbauteils geformt ist und an derselben flächenschlüssig anliegt.
Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung wird eine Beeinträchti- gung der Sensor-Baugruppe durch Verschmutzungen zwischen der Sensor-Baugruppe und dem Kfz-Anbauteil verhindert, wodurch sich auch die Signalqualität verbessert. Ferner wird durch die massive Ausbildung des Formteils auch eine mechanische Schutzfunktion gegen Vibrationen und Schockbelastungen der Sensor-Baugruppe erzielt.
Neben der mechanischen Schutzfunktion des Formteils können zusätzliche weitere Funktionen in einfacher Weise mittels des Formteils realisiert werden. Das Formteil dient dann als Trägermatrix für die zusätzlichen Bauelemente.
So wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein von der Sensor-Baugruppe erzeugter Sendestrahl mittels von im Formteil angeordneten optischen Linsenelementen geformt.
Weiterhin weist das Formteil gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung außerhalb des Erfassungsbereichs
Absorberelemente auf, mit denen parasitäre Anteile eines von
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Ferner ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfin- dung vorgesehen, dass die Sensor-Baugruppe einen Hauptstrahlungsbereich für einen von ihr erzeugten Sendestrahl aufweist und durch Reflexion an wenigstens einem in dem Formteil angeordneten Reflektorelement Nebenstrahlungsbereiche erzeugt werden.
Schließlich ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung in das Formteil eine von der Sensor-Baugruppe bis zum Kfz- Anbauteil verlaufende Wellenleiterstruktur integriert, die über eine definierte Baulänge resonant ausgelegt und autoka- libriert werden kann, so dass damit eine Verschmutzungsblockade detektierbar ist .
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Formteil elastisch verformbar und verfügt über mechanische Dämpfungseigenschaften, d h. ist mit einer vibrationsdämpfenden bzw. energieabsorbierenden Materialeigenschaft ausgebildet. Damit werden Vibrationen und Schockbelastungen der Sen- sor-Baugruppe , insbesondere mechanische Einwirkungen des An- bauteils auf die Sensor-Baugruppe wesentlich verbessert.
Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, wenn die freie Oberfläche des Formteils hydrophob ausgebildet ist, um einen die Leistung der Sensor-Baugruppe beeinträchtigenden Niederschlag von Flüssigkeit, Feuchtigkeit, Eis oder Schnee auf dem Formteil zu verhindern.
Mit einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, wonach ein Clip- oder Rastmechanismus zum Verbinden des Formteils mit der Sensor-Baugruppe vorgesehen ist, ist eine einfache Montage der Sensor-Baugruppe möglich,
Das Formteil und die Sensor-Baugruppe sind mittels einer mechanischen Vorrichtung an der Kfz-Karosserie montierbar.
Das Kfz-Anbauteil , insbesondere der Stoßfänger ist im Erfassungsbereich der Sensor-Baugruppe durchlässig für die Sensor Signale .
Diese erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders als Radarsensor-Baugruppe für Kfz-Anwendungen .
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die einzige Figur 1 näher erläutert.
Diese Figur 1 zeigt eine vertikale Schnittdarstelltung eines hinter einem Stoßfänger 2 eines Kraftf hrzeugs montierten Ra darsensors 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Zur Montage des Radarsensors 1 ist ein elastisches und massi ves Formteil 3 vorgesehen, das bspw. aus aufgeschäumtem Kunststoff hergestellt ist und Radar-Strahlung nur geringfügig dämpft. Dieses Formteil 3 weist eine taschenförmige Aufnahme 3b mit einer an die Form der Radarsensor-Baugruppe 1 angepassten Innenkontur auf. Dadurch wird dieser Radarsensor 1 fast vollständig umschlossen, also sowohl in x-Richtung
(Fahrtrichtung) als auch in y-Richtung. In rückwärtiger Richtung ist eine am umlaufenden Rand der taschenförmigen Aufnahme 3b angeformte Rastnase 3c angeformt, so dass der Radarsensor 1 in diese Aufnahme 3b eingeclipst werden kann, wodurch eine einfache Montage erzielt wird. Ferner ist eine Befesti- darsensors 1 mit der Karosseriestruktur vorgesehen.
Die anbauseitige Oberfläche 3a des Formteils 3 ist komplemen- tär zur gegenüberliegenden inneren Oberfläche 2a des Stoßfängers 2 ausgebildet, so dass die beiden Oberflächen 3a und 3b flächenbündig aneinander liegen. Damit wird verhindert, dass Schmutz, Eis oder Schnee sich zwischen dem Formteil 3 und dem Stoßfänger 2 deponieren kann.
Ein lokales Aufschwingen des Stoßfängers 2 wird durch diese gute Passform zwischen Formteil 3 und Stoßfänger 2 verhindert, wodurch der Radarsensor 1 gegen mechanische Einwirkung des Stoßfängers 2 geschützt wird, so dass aufgrund der Mini- mierung von Schwingungen im Stoßfänger 2 eine hohe Signalgüte des Radarsensors 1 erzielt wird.
Bei einer Herstellung des Formteils 3 aus einem aufgeschäumten Kunststoff ist dessen Füllfaktor so eingestellt, dass ei- ne minimale Durchgangsdämpfung von einigen Zehnteln Dezibel in der Ausbreitungsrichtung (x-Richtung) der Radar-Strahlen erzielt wird. Beispielsweise erfüllen diese Forderung Schaumstoffe auf Polyethylen- oder Polyurethan-Basis. Die freie Oberfläche 4 des Formteils 3 ist hydrophob, bspw. als flüssigkeits- und feuchtigkeitsabweisende Beschichtung ausgebildet .
Die Teile des Formteils 3, die den Radarsensor 1 seitlich, also in y-Richtung umschließen, enthalten absorbierende Beimischungen in Form von Graphitpartikeln oder ferromagneti - sehen Absorbermaterialien als Absorber 5, die bspw. in einem Zwei -Komponenten- Spritzgussverfahren hergestellt werden. Dadurch wird die häufig entstehende parasitäre Strahlung durch Oberflächenwellen und/oder Leckstrahlung an Antennenelementen des Radarsensors 1 wirkungsvoll absorbiert. Eine solche Abschirmung trägt effektiv dazu bei, die Entstehung von Neben- keulen im Antennendiagramm sowie die Wahrscheinlichkeit einer Fehldetektion von Objekten durch den Radarsensor 1 deutlich zu reduzieren.
Das Formteil 3 enthält im Erfassungsbereich des Radarsensors 1 optische Linsenelemente 6 zur Strahlformung im Nah- und
Fernbereich, wobei diese Linsenelemente 6 aus dielektrischem Material bestehen. Auch das Einbringen von lokalen periodischen Strukturen in Form von Materialgeometrien (Photonic Band Gaps (PBG) , Electromagnetic Band Gap (EBG) , Frequency Selective Surfaces (FFS) ) kann eine Strahlformung im Nah- und Fernbereich bewirken und zu einer Absorption von Oberflächenwellen und Leckstrahlung beitragen.
Des Weiteren kann eine Wellenleiterstruktur 8, die vom Radar- sensor 1 bis zum Stoßfänger 2 des Kraftfahrzeugs verläuft, in dem Formteil 3 integriert werden. Durch die Auswertung der Leitungseigenschaften (z.B. Amplituden und Phasenbeziehungen) der Lei ungsstruktur ist es dann möglich, den Zustand des Stoßfängers 2 (z.B. bei Verschmutzungen, Eis-/Schnee- bedeckung, etc.) näherungsweise zu ermitteln. Die ermittelten Zustandspararaeter dienen der Erkennung einer evtl . Sensorblockade und einer Autokalibrierung der Sensorparameter wie Sen- deleistung, Rauschverhalten etc. Hierdurch können Degradationseffekte des Sensors über die Lebensdauer erkannt und rekalibriert werden.
Ferner dienen in dem Formteil 3 eingespritzte
Reflektorelemente 7 zusätzlich der Strahl formung und der Er-
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Reflektorelemente 7 für Kalibrierungszwecke in das Formteil 3 integriert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Montage des Radarsensors mittels eines Formteils schützt zuverlässig vor Verschmutzungen, verhindert Beläge zwischen dem Radarsensor und dem Stoßfänger des Kraftf hrzeugs und realisiert eine Schutzfunktion gegen Vibrationen und Schockbelastungen. Zusätzlich wird mit- tels in dem Formteil eingebrachten Funktionselementen, wie
Absorberelemente, optische Linsenelemente, Wellenleiterstruktur und Reflektorelemente die Antennenleistung und - Charakteristik (Directivity) optimiert.
Bezugszeichen
1 Sensor-Baugruppe, Radarsensor
2 Kfz-Anbauteil , Stoßfänger
2a Oberfläche des Kfz-Anbauteils 2
3 Formteil
3a anbauteilseitig Oberfläche des Formteils 3
3b taschenförmige Aufnahme des Formteils 3
3c umlaufende Rastnase an der Aufnahme 3b 4 hydrophobe Oberfläche des Formteils 3
5 Absorberelement
6 optisches Linsenelement
7 Reflektorelement
8 Wellenleiterstruktur

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur Montage einer Sensor-Baugruppe (1) an einem Kraftfahrzeug, insbesondere eines Radarsensors mit wenigstens einem Erfassungsbereich in Sensorrichtung, wobei sich die Sensor-Baugruppe (1) im Bereich hinter einem Kfz- Anbauteil (2) , insbesondere einem Stoßfänger befindet und zwischen der Sensor-Baugruppe (1) und dem Kfz-Anbauteil (2) ein Formteil (3) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Formteil (3) massiv ausgebildet ist,
- das Formteil (3) im Erf ssungsbereich durchlässig für die Sensorsignale ausgebildet ist,
- das Formteil (3) baugruppenseitig die Sensor-Baugruppe (1) wenigstens teilweise in und quer zur Sensorrichtung formschlüssig umschließt,
- das Formteil (3) anbauteilseitig eine Oberfläche (3a) aufweist, die komplementär zur Oberfläche (2a) des Kfz- Anbauteils (2) geformt ist und an derselben flächenschlüssig anliegt, und
- das Formteil (3) als Trägermatrix für eines oder mehrere zusätzliche Bauelemente dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein von der Sensor-Baugruppe (1) erzeugter Sendestrahl mittels wenigstens einem im Formteil (3) angeordneten op tischen Linsenelement (6) als zusätzliches Bauelement ge formt wird.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (3) außerhalb des Erfassungsbereichs
Absorberelemente (5) als zusätzliche Bauelemente aufweist, mit denen parasitäre Anteile eines von der Sensor- Baugruppe (1) erzeugten Sendestrahls absorbiert werden.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensor-Baugruppe (1) einen Hauptstrahlungsbereich für einen von ihr erzeugten Sendestrahl aufweist und zur Erzeugung von Nebenstrahlungsbereiche das Formteil (3) wenigstens ein Reflektorelement (7) als zusätzliches Bauelement derart aufweist, dass durch Reflexion des Sendestrahls an diesen Reflektoren (7) Nebenstrahlungsbereiche erzeugt werden.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
in das Formteil (3) eine von der Sensor-Baugruppe (1) bis zum Kfz-Anbauteil (2) verlaufenden Wellenleiterstruktur (8) als zusätzliches Bauelement integriert ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Formteil (3) eine taschenförmige Aufnahme (3b) zur Aufnahme der Sensor-Baugruppe (1) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Formteil (3) elastisch verformbar ist und über mechanische Dämpfungseigenschaften verfügt .
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die freie Oberfläche des Formteils (3) hydrophob ausgebil det ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Clip- oder Rastmechanismus zum Verbinden des Formteil (3) mit der Sensor-Baugruppe (1) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kfz-Anbaugruppe (2) im Erfassungsbereich der Sensor- Baugruppe (1) durchlässig für die Sensorsignale ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Formteil (3) und die Sensor-Baugruppe (1) mittels einer mechanischen Vorrichtung an der Kfz-Karosserie montierbar sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensor-Baugruppe als Radarsensor (1) ausgebildet ist.
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