DE19829554C2

DE19829554C2 - Antennenlinse für einen Abstandsensor

Info

Publication number: DE19829554C2
Application number: DE19829554A
Authority: DE
Inventors: Ewald Schmidt; Bernhard Lucas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2018-07-03
Also published as: DE19829554A1; JP3193357B2; JP2000049529A; US6266028B1; FR2780818B1; FR2780818A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenlinse für einen Abstandsensor, wobei auf einer Seite eines Linsen grundkörpers Nuten eingelassen sind, in die elektrisch leit fähige Bahnen eingelegt sind, die in den Nuten vergossen sind. Abstandsensoren können insbesondere für Kraftfahr zeuge, beispielsweise im Rahmen einer automatischen Abstandswarnung, einer Pre-Crash Erkennungseinrichtung oder einer adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung eingesetzt werden.

Stand der Technik

In der DE 196 44 164 A1 ist ein dielektrischer Körper offen bart, der sich im Strahlengang des Radarsystems befindet und mindestens eine Anordnung aus elektrisch leitfähigen Bahnen besitzt. Dabei soll die Anordnung so dimensioniert und/oder angeordnet sein, daß ihre Auswirkung auf den Strahlengang der elektromagnetischen Wellen vernachlässigbar ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die Anordnung aus Leiterbahnen besteht, deren Breite maximal λ/10 beträgt und deren Abstände voneinander mindestens λ/4 groß sind. Dabei bezeichnet λ die Freiraumwellenlänge der verwendeten elek tromagnetischen Wellen. Die Leiterbahnen selbst sollen weitgehend senkrecht zur Polarisationsebene der abgestrahl ten bzw. empfangenen Wellen verlaufen.

Es wird weiterhin die Möglichkeit offenbart, die elektrisch leitfähige Anordnung in mindestens zwei voneinander getrenn te Anteile zu unterteilen, um den elektrischen Widerstand und die Kapazität zwischen den beiden getrennten Anteilen messen zu können. Beide Größen gehen in den sogenannten Ver lustwinkel tanδ des Belagmaterials ein, der Rückschlüsse auf den Grad einer Verschmutzung oder eines Belages auf dem dielektrischen Körper erlaubt.

Bei Körpern aus Keramik wird die Dickschichttechnologie und bei Kunststoffkörpern werden bekannte Druckverfahren als Möglichkeiten zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Anordnung auf dem dielektrischen Körper genannt.

In Bezug auf die Herstellung elektrisch leitfähiger Bahnen, die innerhalb eines dielektrischen Körpers verlaufen, wird in der DE 196 44 164 A1 keine Aussage gemacht.

Aus der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 197 24 320 A1 ist eine heizbare Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper, der darin eine Anordnung aus elektri schen Leiterbahnen besitzt, bekannt. Die Linse ist derart ausgebildet, daß die elektrisch leitfähige Anordnung nicht in einer Ebene liegt, und daß diese elektrisch leitfähige Anordnung nahe der konvexen Außenfläche der Linse angeordnet ist. Die Anbringung der Heizkontaktierung erfolgt durch Boh rungen im Linsengrundkörper. Als Material wird für die Linse vorzugsweise ein thermoplastischer Kunststoff, wie Polycar bonat und Polyethylen, angegeben.

Zur Herstellung der Linse wird ein zweistufiges Spritzver fahren dargelegt. Dabei wird zuerst ein Linsengrundkörper mit einer vorzugsweise mäanderförmigen fortlaufenden Nut spritzgegossen. In diese fortlaufende Nut wird ein Wider standsdraht eingelegt. Diese Zwischenbaugruppe wird anschließend mit einer Deckschicht, aus vorzugsweise dem gleichen Material wie die Linse, spritzgegossen.

Bei dieser Schrift ist es nachteilig, daß die eingelegten elektrisch leitfähigen Leiterbahnen während des zweiten Spritzvorganges verrutschen können. Würde sich die Sollposition der elektrisch leitfähigen Bahnen unter dem Spritzdruck verändern, wären spätere Überhitzungen und Zer störungen des Kunststoffes und eventuell des Drahtes an diesen Stellen möglich.

Aufgabe, Lösung und Vorteile der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dementsprechend, eine Antennenlinse für einen Abstandsensor vorzuschlagen, in die elektrisch leitfähige Bahnen so eingebracht werden, daß ihre Position innerhalb der Antennenlinse exakt festgelegt ist.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Die elektrisch leitfähigen Bahnen werden dazu in Nuten im Linsengrundkörper eingelegt, über den Rand des Linsengrundkörpers hinweggeführt und mit Fixierelementen in ihrer Position gehalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteil der erfindungsgemäßen Antennenlinse ist, daß die elektrisch leitfähigen Bahnen durch die Fixierelemente der art in ihrer Position gehalten werden, daß bei einem Umspritzen des Linsengrundkörpers kein Verrutschen mehr möglich ist. Die Gefahr einer späteren Überhitzung und Zerstörung des Kunststoffes und eventuell der elektrisch leitfähigen Bahnen durch inkorrekte Lage der elektrisch leitfähigen Bahnen ist somit ausgeschlossen.

Vorteilhafterweise sind Fixierelemente in Form von Vor sprüngen am Außenrand des Linsengrundkörpers, Fixierelemente auf der den Nuten abgewandten Seite des Linsengrundkörpers und Verspannelemente auf der den Nuten abgewandten Seite des Linsengrundkörpers vorhanden. Durch diese Fixierelemente und Verspannelemente werden die elektrisch leitfähigen Bahnen sicher in der gewünschten Position gehalten und gespannt. Befinden sich die verschiedenen Fixierelemente in einem unterschiedlichen Abstand zur Mitte des Linsengrundkörpers, so kann durch diese verkreuzungsfreie Verlegung der elek trisch leitfähigen Bahnen ein elektrischer Kurzschluß durch gegenseitige Berührungen ausgeschlossen werden.

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand mehrerer Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Linsengrundkörper in perspektivischer Darstellung von einer Seite in die Nuten eingelassen sind,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Linsengrundkörper in perspektivischer Darstellung von der den Nuten abgewandten Seite her gesehen, mit eingelegten elektrisch leitfähigen Bahnen und mit Verspannelementen,

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Verspannelement in perspek tivischer Darstellung,

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Linsengrundkörper in perspektivischer Darstellung von der den Nuten abgewandten Seite her gesehen und

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Antennenlinse in einer Schnittdarstellung parallel zur optischen Achse der Antennenlinse.

Fig. 1 zeigt einen Linsengrundkörper 1 in perspektivischer Darstellung von einer Seite, in die Nuten 2 eingelassen sind; in dieser Darstellung ohne eingelegte elektrisch leit fähige Bahnen 3. An der hier beispielsweise konvex ausge führten Außenseite des Linsengrundkörpers 1 sind die Nuten 2 erkennbar, in die vor einem Spritzvorgang elektrisch leitfä hige Bahnen 3 eingelegt werden. Weiterhin dargestellt sind Einbuchtungen 4 (Erläuterungen zu den Ausformungen 4 bei der Beschreibung von Fig. 2), Ausnehmungen 5 (für das spätere Einbringen von Verspannelementen 6) und Vorsprünge 7 (zum Fixieren der elektrisch leitfähigen Bahnen 3) am Linsen außenrand. Die detaillierte Beschreibung der Verspannele mente 6 erfolgt in Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3.

Damit die Sensorstrahlung mit möglichst wenig Beeinflussung durch die Antennenlinse mit den elektrisch leitfähigen Bah nen 3 hindurchtreten kann, ist es vorteilhaft, die Nuten 2 des Linsengrundkörpers 1 und somit auch die elektrisch leit fähigen Bahnen 3 überwiegend senkrecht zur Polarisations richtung der Sensorstrahlung 8 auszubilden.

Die gewünschte fokussierende Wirkung in Verbindung mit der Fixierung der elektrisch leitfähigen Bahnen kann ebenso durch Antennenlinsen anderer Linsenform (beispielsweise oval oder rechteckig) und/oder durch Antennenlinsen anderer Linsenart (beispielsweise konkav oder planar) realisiert werden.

Weitere vorteilhafte Variationen sind, mehrere unabhängige elektrisch leitfähige Bahnen in den Linsengrundkörper einzu legen, elektrisch leitfähige Bahnen mit einem nicht konstan ten Abstand zur Oberfläche der Antennenlinse in den Linsen grundkörper einzulegen oder die elektrisch leitfähigen Bahnen auf verschiedenen Ebenen innerhalb der Antennenlinse verlaufen zu lassen. Ebenso ist ein nicht paralleler Verlauf der Nuten im Linsengrundkörper oder ein nicht konstanter Abstand zwischen den Nuten im Linsengrundkörper besonders zweckmäßig.

Fig. 2 zeigt den Linsengrundkörper 1 in einer weiteren perspektivischen Darstellung von der den Nuten 2 abgewandten Seite her gesehen, mit eingelegten elektrisch leitfähigen Bahnen 3. In dieser Perspektive wird deutlich, wie die eingelegten elektrisch leitfähigen Bahnen 3 mit Hilfe der Vorsprünge 7 am Außenrand des Linsengrundkörpers 1 auf der konvexen Außenseite des Linsengrundkörpers 1 gehalten wer den. Die elektrisch leitfähigen Bahnen 3 werden aus einer ersten Nut 2 herauskommend um die Vorsprünge 7 herumgeführt und in eine nächste Nut 2 hineingeführt. Hierdurch ergibt sich eine mäanderförmige Verlegung der elektrisch leitfähi gen Bahnen 3 und zudem eine Fixierung innerhalb der Nuten 2. Ebenfalls angebracht sind Fixierelemente 9, die zur Fixie rung und zur Führung der elektrisch leitfähigen Bahnen 3 (nach der mäanderförmigen Verlegung in den Nuten 2 auf der konvexen Seite des Linsengrundkörpers 1) auf der der kon vexen Seite der Linse abgewandten Seite dienen. Hier ist alternativ auch eine Führung in einer weiteren (hier nicht dargestellten) Nut möglich. Gezeigt sind zudem Verspannelemente 6, die in die in Fig. 1 dargestellten Ausnehmungen 5 eingesetzt sind. Die Funktion dieser Verspannelemente 6 wird im Rahmen der folgenden Fig. 3 eingehender erläutert.

Vorteilhaft ist, daß die Fixierelemente 9 auf der den Nuten abgewandten Seite des Linsengrundkörpers 1 einen geringeren Abstand zur Mitte der Antennenlinse aufweisen als die Fixierelemente 7 am Linsenaußenrand. Der unterschiedliche Abstand der Fixierelemente 9 und 7 zur Mitte der Antennen linse hat den Vorteil, daß sich die elektrisch leitfähigen Bahnen 3 durch diese verkreuzungsfreie Verlegung nicht berühren können und somit ein elektrischer Kurzschluß ausge schlossen ist.

Vorteilhafterweise sind die Fixierelemente 7 am Linsenaußen rand, die Fixierelemente 9 auf der den Nuten abgewandten Seite des Linsengrundkörpers 1 und der Linsengrundkörper 1 einstückig ausgeführt.

Weiterhin dargestellt sind Einbuchtungen 4, die alternativ an den Stellen am Außenrand des Linsengrundkörpers 1 im Bereich zwischen jeweils zwei Vorsprüngen 7 ausgebildet werden können, an denen keine Fixierung der elektrisch leit fähigen Bahnen 3 an einem Vorsprung 7 notwendig ist. Durch diese Einbuchtungen 4 ist eine einfachere Einlegung der elektrisch leitfähigen Bahnen 3 in die entsprechenden Nuten 2 des Linsengrundkörpers 1 möglich. Die Einbuchtungen 4 können bereits bei der Herstellung entsprechend ausgeformt werden. Eine Mischform aus Bereichen mit Einbuchtungen 4 und Bereichen ohne Einbuchtungen 4 kann ebenfalls zweckmäßig sein. Insbesondere im Bereich der Verspannelemente 6 bietet der Verzicht auf Einbuchtungen 4 den Vorteil, daß die Ver spannelemente 6 dichter am Außenrand des Linsengrundkörpers 1 angeordnet werden können, was eine Sensorstrahlungsbeein flussung vermeidet.

Fig. 3 zeigt ein Verspannelement 6 für die elektrisch leit fähigen Bahnen 3. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestal tung derart, daß wenigstens ein Verspannelement 6 drehbar gelagert ist. Dies wird durch eine beispielsweise rotations symmetrische Form des Verspannelementes 6 erreicht. Für den Herstellungsprozeß ist es dabei vorteilhaft, wenn alle Verspannelemente 6 identisch ausgeführt werden.

Weiterhin erkennbar ist eine erste Rille 6.a am Umfang des Verspannelementes 6, die der Positionssicherung bei der Hinterspritzung in einem weiteren Spritzvorgang dient. Eine zweite Rille 6.b, die sich ebenfalls am Umfang befindet, wird zur Spannung der elektrisch leitfähigen Bahnen 3 genutzt, die über die Fixierelemente in Form von Vorsprüngen 7 oder über die Fixierelemente 9 auf der den Nuten 2 abgewandten Seite des Linsengrundkörpers 1 an die Ver spannelemente 6 herangeführt sind. Die Befestigung der elek trisch leitfähigen Bahnen 3 an den Verspannelementen 6 kann zum Beispiel durch Quetschen, Schweißen oder Löten in der zweiten Rille 6.b vorgenommen werden. Durch Drehung der Ver spannelemente 6 mit daran befestigten elektrisch leitfähigen Bahnen 3 werden die elektrisch leitfähigen Bahnen 3 gespannt und in ihrer Lage fixiert. Zudem können durch diesen Spann vorgang herstellungsbedingte Längentoleranzen der elektrisch leitfähigen Bahnen 3 ausgeglichen werden. Die Kraftübertra gung zum Spannen erfolgt mittels eines Schlitzes 6.c, der durch die Ausnehmungen 5 im Linsengrundkörper 1 von der konvexen Außenseite der Antennenlinse her erreichbar ist.

Außer den Rillen zur Positionssicherung und zur Spannung der elektrisch leitfähigen Bahnen 3 können weitere Varianten zweckmäßig sein. Zum Beispiel könnten Bohrungen in den Verspannelementen diese Aufgaben erfüllen.

Einer bevorzugten Weiterbildung entsprechend besteht zwischen den elektrisch leitfähigen Bahnen 3 und den Ver spannelementen 6 eine elektrisch leitfähige Verbindung. Die Verspannelemente 6 dienen dabei als Kontaktelemente, über die den elektrisch leitfähigen Bahnen 3 elektrische Energie zuführbar ist. Die Zuführung der elektrischen Energie kann beispielsweise durch (hier nicht dargestellte) Federelemente erreicht werden. Hierdurch können die stromdurchflossenen elektrisch leitfähigen Bahnen 3 als Heizung dienen, die die Oberfläche der Antennenlinse von Schnee und Eis befreit und auftretende Feuchtigkeitsbeläge trocknet.

Bildet zumindest ein Teil der elektrisch leitfähigen Bahnen eine Laufzeitleitung, so kann eine Funktionsüberprüfung des Abstandsensors anhand einer Zielsimulation erfolgen. Dazu wird ein Sensorimpuls in diese Leitung eingespeist, der bei einem bistatischen Sensorsystem nach Durchlaufen der Leitung in eine Empfangsantenne eingekoppelt wird. Bei einem mono statischen System wird die Leitung an einem Ende reflektie rend abgeschlossen und der eingespeiste Impuls wird in Rich tung einer kombinierten Antenne zurückgeworfen. Aufgrund der jeweils bekannten Signallaufzeit der Leitung erhält man ein Kontrollsignal.

Fig. 4 zeigt den Linsengrundkörper 1 ohne eingelegte elek trisch leitfähige Bahnen 3 in perspektivischer Darstellung von der den Nuten 2 abgewandten Seite her gesehen. In dieser Ansicht sind die im Bereich des Linsenaußenrandes liegenden Ausnehmungen 5 sichtbar, die zur Darstellung nach Fig. 1 korrespondieren. Um eine platzsparende und sichere Befesti gung der Verspannelemente 6 zu ermöglichen, besitzt der Linsengrundkörper 1 im Bereich der Ausnehmungen 5 Ausbuch tungen 5.a, die der Kontur der Verspannelemente 6 angepaßt sind. Durch diese Ausbuchtungen 5.a und die Rille 6.a werden die Verspannelemente 6 bei der Hinterspritzung in einem weiteren Spritzvorgang in ihrer Position innerhalb der Ausnehmungen 5 gesichert.

Fig. 5 zeigt die Antennenlinse in einer Schnittdarstellung parallel zur optischen Achse der Antennenlinse. Für einen nächsten Spritzvorgang ist es vorteilhaft, daß der Linsen grundkörper 1 ein Loch 10 besitzt (in den vorhergehenden Figuren nicht dargestellt), durch das der Anguß einer weite ren Antennenlinsenstruktur erfolgen kann. Auf diese Weise wird eine homogene und lufteinschlußfreie Oberfläche der weiteren Antennenlinsenstruktur ermöglicht. Das Loch 10 kann wie hier beispielhaft dargestellt in der Mitte des Linsen grundkörpers 1 angeordnet und zylindrisch geformt sein. Für den nächsten Spritzvorgang kann es aber auch vorteilhaft sein, das Loch 10 asymmetrisch anzuordnen und zum Beispiel konisch (in Richtung der Seite des Linsengrundkörpers 1 mit den Nuten 2 verjüngend) auszubilden. Einer vorteilhaften Ausführung entsprechend, kann vor dem Spritzvorgang eine Schutzfolie 11 in ein Spritzwerkzeug eingelegt werden, die getönt und/oder gefärbt (zum Beispiel in Wagenfarbe) ist und/oder eine den späteren Einsatzbedingungen der Antennen linse entsprechende Oberflächenstruktur (zum Beispiel eine kratzfeste Oberfläche) aufweist. Hierdurch kann eine bessere Anpassung der Radarstrahlung erreicht werden als durch eine nachträgliche dünne Oberflächenbehandlung oder der alleini gen Hinterspritzung der Antennenlinse ohne Folie. Beispiel haft ist ebenfalls eine elektrisch leitfähige Bahn 3 in ihrer endgültigen umspritzten Position innerhalb der Antennenlinse dargestellt.

Besonders vorteilhaft ist es, durch den weiteren Spritzvor gang (hier nicht dargestellte) Verdrehsicherungen (in Form von zum Beispiel Aussparungen) und Montagesicherungen (in Form von zum Beispiel Clipsen) an die Antennenlinse anzu spritzen. Hierdurch ist bei einem Einkleben in ein späteres Gehäuse oder Gehäuseteil ein Kontakt mit dem Gegenstück erst möglich, wenn die Antennenlinse richtig in Position gedreht ist und die Montagesicherungen eingerastet sind. Dies stellt einen besonders exakten, schnellen und kostengünstigen Montagevorgang der Antennenlinse dar. Eine weitere Justie rung der Antennenlinse ist nicht erforderlich.

Claims

1. Antennenlinse für einen Abstandsensor, wobei auf einer Seite eines Linsengrundkörpers (1) Nuten (2) eingelassen sind, in die elektrisch leitfähige Bahnen (3) eingelegt sind, die in den Nuten (2) vergossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrisch leitfähigen Bahnen (3) durch die Nuten (2) über den Rand des Linsengrundkörpers (1) hinweggeführt und fixiert sind und
daß zur Fixierung der elektrisch leitfähigen Bahnen (3) Fixierelemente in Form von Vorsprüngen (7) am Außenrand des Linsengrundkörpers (1) vorhanden sind.

2. Antennenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fixierung der elektrisch leitfähigen Bahnen (3) Fixierelemente (9) auf der den Nuten (2) abgewandten Seite des Linsengrundkörpers (1) vorhanden sind, die einen geringeren Abstand zur Mitte des Linsengrundkör pers aufweisen als die Fixierelemente in Form von Vorsprüngen (7) am Außenrand des Linsengrundkörpers.

3. Antennenlinse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierelemente (9, 7) und der Linsengrundkörper (1) einstückig ausgeführt sind.

4. Antennenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Einbuchtungen (4) am Außenrand des Linsengrundkörpers (1) ausgebildet sind.

5. Antennenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Antennenlinse mit einer Folie (11) versehen ist.

6. Antennenlinse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11) als Oberfläche eine kratzfeste Schutzschicht hat.

7. Antennenlinse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11) getönt und/oder gefärbt ist.

8. Antennenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Nuten (2) abgewandten Seite des Linsen grundkörpers (1) Verspannelemente (6) für die elektrisch leitfähigen Bahnen (3) vorhanden sind.

9. Antennenlinse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Linsengrundkörper (1) wenigstens zwei Ausdehnungen (5) aufweist, die im Bereich des Linsenaußenrandes liegen und zur Aufnahme der Verspannelemente (6) dienen.

10. Antennenlinse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannelemente (6) mit den elektrisch leitfä higen Bahnen (3) eine elektrisch leitfähige Verbindung haben und als Kontaktelemente dienen, über die den elektrisch leitfähigen Bahnen elektrische Energie zugeführt wird.

11. Antennenlinse nach einem der Ansprüche 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Verspannelemente (6) drehbar gelagert ist.

12. Antennenlinse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannelemente (6) wenigstens eine Rille (6b) aufweisen, die zum Spannen und zum Längenausgleich der elektrisch leitfähigen Bahnen (3) dient.

13. Antennenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (2) des Linsengrundkörpers (1) überwie gend senkrecht zur Polarisationsrichtung (8) einer Sensorstrahlung verlaufen, die durch die Antennenlinse hindurchtritt.

14. Antennenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (2) des Linsengrundkörpers (1) einen nicht konstanten Abstand zur Linsenoberfläche und/oder einen nicht konstanten Abstand zur jeweils benachbarten Nut (2) aufweisen.

15. Antennenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Bahnen (3) als Heizung dienen.

16. Antennenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Bahnen (3) als Laufzeit leitung zur Funktionsüberprüfung des Abstandsensors dienen.