Brevet FR3012224A1 — publié le 20150424

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une combinaison d'un capteur-radar et d'une pièce d'habillage installés sur un véhicule automobile pour que la pièce d'habillage soit traversée par les micro- ondes émises par le capteur-radar, la pièce d'habillage ayant au moins une couche qui réfléchit une partie des micro-ondes. L'invention se rapporte également à un procédé de réalisation d'une telle combinaison. Etat de la technique Les véhicules automobiles utilisent de plus en plus des capteurs-radar pour détecter l'environnement du véhicule et fournir des données aux différentes fonctions d'assistance de conduite par exemple la régulation de distance ou l'assistance au changement de voies. Souvent il est souhaitable d'intégrer le capteur-radar de manière cachée derrière une pièce d'habillage, par exemple un pare- choc du véhicule. Pour cela, il faut prendre en compte qu'une partie des micro-ondes traversant le pare-choc seront réfléchies par le pare-choc, ce qui limite la puissance et ainsi la portée du capteur-radar. Un élément encore plus grave est que les ondes réfléchies par le pare-choc et qui sont de nouveau reçues par le capteur-radar constituent un signal parasite pour l'exploitation du signal radar proprement dit. Cela complique notamment la mesure de la position angulaire des objectifs-radar localisés dans le cas de capteurs-radar à résolution angulaire. Dans le cas de pare-chocs en matière plastique qui sont constitués de manière homogène d'un matériau uniforme, il est possible d'avoir une épaisseur pour la paroi de matière plastique formant le pare-choc permettant d'éliminer, dans une large mesure, les ondes réfléchies par les effets de résonnance et d'interférence. Dans le cas de pièces d'habillage à structure à plusieurs couches, par exemple dans le cas de pare-choc teinté, on ne peut envisager une telle solution. But de l'invention La présente invention a ainsi pour but de développer la combinaison d'un capteur-radar et d'une pièce d'habillage permettant de réduire au minimum la réflexion des micro-ondes, notamment dans le cas de pièces d'habillage à structure à plusieurs couches. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une combinaison du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la pièce d'habillage a une couche supplémentaire dont l'épaisseur et le coefficient sont conçus pour réduire la réflexion. L'invention permet ainsi de concevoir le pare-choc proprement dit (sans la couche supplémentaire) uniquement du point de vue des propriétés demandées habituellement aux pare-chocs telles que les caractéristiques de déformabilité, d'aspect ou analogues sans qu'au cas où le pare-choc est combiné à un capteur-radar, il soit nécessaire de prendre en compte le comportement réfléchissant qui dépend également de la longueur d'ondes des micro-ondes et ainsi de la fréquence de fonctionnement du capteur-radar respectif. Pour alors optimiser les pare-chocs du point de vue de leur utilisation en combinaison avec un capteur-radar, on applique la couche complémentaire dont la fonction consiste à modifier les propriétés de réflexion et notamment pour arriver à ce que les ondes réfléchies par la couche réfléchissante de la pièce d'habillage interfèrent dans le sens destructif avec les ondes réfléchies par la couche complémentaire pour arriver globalement à réduire la ré- flexion. La couche supplémentaire est par exemple constituée par une pièce de forme appliquée en plus sur le pare-choc ou par un film, par exemple un film de PVC. D'une manière particulièrement avantageuse, on utilise plusieurs couches de film permettant de modifier l'épaisseur totale de la couche complémentaire par le choix approprié du nombre de couches de film, en fonction de la demande. Dans le cas d'une pièce d'habillage de véhicule automo- bile, la couche la plus réfléchissante est habituellement la couche de peinture sur le côté extérieur de la pièce d'habillage. La couche com- plémentaire est alors appliquée de préférence sur le côté opposé de la pièce d'habillage. Dans le cas d'une pièce d'habillage ayant une structure à plusieurs couches, la combinaison optimale de l'épaisseur et du coefficient diélectrique de la couche complémentaire dépend en principe de l'épaisseur et du coefficient diélectrique de toutes les autres couches de la pièce d'habillage. Mais en pratique, on peut souvent négliger l'influence des différentes couches de la pièce d'habillage de sorte que le choix optimum dépend d'un nombre plus réduit de paramètres. L'invention a également pour objet un véhicule automo- bile équipé de la combinaison ci-dessus formée d'un capteur-radar et d'une pièce d'habillage. L'invention a également pour objet un procédé de réalisa- tion d'une pièce d'habillage d'un véhicule automobile pour être appliqué en combinaison avec un capteur-radar installé sur le véhicule automo- bile pour que les micro-ondes du capteur-radar traversent la pièce d'habillage, procédé caractérisé par les étapes suivantes consistant à : fixer une structure stratifiée pour un produit de base pour la pièce d'habillage composée de plusieurs couches ayant chacune une certaine épaisseur et une certaine constante diélectrique, déterminer un coeffi- cient de réflexion pour la pièce d'habillage donné par le produit élémen- taire et la couche supplémentaire comme fonction d'au moins l'une des variables indépendantes qui donne l'épaisseur de la couche complémentaire, rechercher le minimum de cette fonction et appliquer la couche supplémentaire avec l'épaisseur correspondant au minimum sur le pro- duit élémentaire. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation de la combinaison d'un capteur-radar et d'une pièce d'habillage de véhicule automobile repré- sentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un capteur-radar combiné à une pièce d'habillage dont la représentation se limite à une partie de paroi en coupe, la figure 2 montre un diagramme donnant le coefficient de ré- flexion d'une pièce d'habillage avec des épaisseurs différentes d'une couche complémentaire selon la figure 1 comme fonction du coefficient diélectrique de la couche de peinture de cette pièce d'habillage, la figure 3 montre un diagramme de défaut donnant l'erreur an- gulaire en fonction de l'angle de localisation pour des mesures angulaires faites avec le capteur-radar de la figure 1 combiné à un pare-choc usuel, et la figure 4 montre un diagramme d'erreurs pour le capteur-radar combiné à un pare-choc selon l'invention. Description de modes de réalisation La figure 1 montre schématiquement un capteur-radar 10 installé à une certaine distance derrière une pièce d'habillage 12 à savoir un pare-choc de véhicule automobile si bien que les micro-ondes 14 émises par le capteur-radar 10 doivent traverser le pare-choc 12. Le lo capteur-radar 10 est par exemple un radar 77 GHz de sorte que la lon- gueur d'onde des micro-ondes 14 est de l'ordre de grandeur de 4 mm. La pièce d'habillage 12 a une structure stratifiée qui n'est pas représentée à l'échelle dans le dessin et se compose d'un corps de base a en matière plastique d'une épaisseur caractéristique da de 2,8 15 mm et dont le côté non tourné vers le capteur-radar 10 comporte suc- cessivement une couche de base b d'une épaisseur caractéristique d'environ 10 gm, une couche de peinture c d'une épaisseur d, caractéristique d'environ 20 gm et enfin une couche de vernis d d'une épaisseur dd caractéristique d'environ 30 gm. 20 Le coefficient diélectrique (coefficient diélectrique relatif encore appelé permittivité relative) gra de la matière plastique du corps de base a se situe de manière caractéristique entre environ 2 et 4. La couche de base b, a de manière caractéristique, une constante diélectrique grb égale à 8 et la couche de vernis transparent d, a de manière 25 caractéristique, un coefficient diélectrique erd de 3,5. Le coefficient dié- lectrique gr, de la peinture de base c peut prendre des valeurs allant jusqu'à 120. La valeur du coefficient diélectrique gr, dépend des propriétés optiques souhaitées et est particulièrement élevée dans le cas de peintures métallisées. 30 En principe, chaque surface limite ou interface à laquelle la constante diélectrique et ainsi la densité optique du milieu change, constitue pour les micro-ondes 14 une surface réfléchissante qui réfléchit une partie du rayonnement incident. Dans le cas de la structure stratifiée présentée ici, du fait du coefficient diélectrique élevé, notam- 35 ment de la couche de peinture de base c comme couche réfléchissante, on aura des réflexions particulièrement fortes sur les surfaces limites que forme cette couche avec la couche de base b et la couche de vernis transparent d. Les micro-ondes réfléchissent sur les différentes couches limites du pare-choc se combinent et selon l'épaisseur des couches et les paires de constantes diélectriques, les micro-ondes peuvent interfé- rer sur les surfaces limites dans le sens de l'addition ou de la soustraction. Ces effets d'interférence définissent finalement le coefficient de réflexion de la pièce d'habillage 12 prise dans sa globalité vis-à-vis des micro-ondes 14. La figure 2 montre une courbe f0 en pointillés qui repré- sente le coefficient de réflexion d'une pièce d'habillage composée seulement des couches a, b, c et d de la figure 1 en fonction de la constante diélectrique er, de la couche de peinture de base c. On remarque que le coefficient de réflexion augmente fortement avec l'augmentation du coef- ficient diélectrique de la couche de peinture de base et pour des coeffi- cients diélectriques supérieurs à 100 le pourcentage peut même être supérieur à 90%. On atténue les réflexions en ce que dans la pièce d'habillage 12 présentée à la figure 1, le côté du corps de base a tourné vers le capteur-radar 10 a une couche supplémentaire e qui constitue une surface réfléchissante supplémentaire et modifie ainsi le motif d'interférence. Dans l'exemple de la figure 1, la couche supplémentaire e est formée de deux couches d'un film 16, par exemple d'un film PVC ayant une constante diélectrique er, = 8 et une épaisseur de 200 gm. L'épaisseur totale de de la couche supplémentaire e est ainsi égale à 400 gin. Le coefficient de réflexion que l'on a avec cette couche supplémentaire e est représenté par la courbe f2 à la figure 2. On remarque que cette courbe a un minimum accentué pour environ er, = 30 de sorte que la réflexion sur la pièce d'habillage est pratiquement com- plètement éliminée si la couche de peinture de base c a une constante diélectrique proche de 30. En modifiant le nombre de couches du film dans la couche supplémentaire e (l'épaisseur étant inchangée et le coefficient diélectrique d'un film séparé étant égal à 16) on peut adapter le coeffi- cient de réflexion pour différents coefficients diélectriques er, de la couche de peinture de base 10 comme le montrent les autres courbes de la figure 2. Pour une seule couche de film 16 on a un coefficient de réflexion donné par la courbe fl. Cette courbe ne présente certes, pas de minimum accentué, mais elle est néanmoins très plate et reste ainsi inférieure à 60 `)/0 même pour des valeurs élevées du coefficient gr,. Cette couche supplémentaire constitue ainsi un bon choix combiné à des couches de peinture de base ayant des coefficients diélectriques très élevés. Dans le cas d'une couche supplémentaire e à trois couches de film 16 on obtient un coefficient de réflexion dont la courbe f3 est voisine de la courbe f2, mais avec néanmoins un minimum pour environ er, = 5. Dans le cas de quatre couches, le coefficient de réflexion est décrit par la courbe f4 qui est elle aussi relativement plate, mais n'a pas de minimum accentué. La courbe f5 représente le coefficient de ré- flexion pour cinq couches et a un minimum entre 40 et 50 ; la courbe f6 représente le coefficient de réflexion pour six couches avec un minimum compris entre 10 et 20. Ainsi, pour chaque coefficient diélectrique er, donné de la couche de peinture de base c, on choisit le nombre de couches de film 16 pour arriver par la couche supplémentaire e à minimiser le coefficient de réflexion. Toutefois, il faut constater que, du fait de la nature périodique des micro-ondes on n'aura pas de relation simple entre la constante diélectrique er, de la couche de peinture de base et l'épaisseur optimale de de la couche supplémentaire e de sorte que l'épaisseur optimale de la couche se calculera dans chaque cas et sera déterminée d'une manière empirique. Dans une certaine mesure, le diagramme de la figure 2 est également influencé par l'épaisseur et la constante diélectrique des couches a, b et d, de sorte qu'on aura un diagramme différent pour chaque combinaison des paramètres da, db, dd, era, erb, erd. L'influence des couches b et c reste toutefois négligeable dans de nombreux cas, ce qui réduit le nombre de paramètres à prendre en compte. La constante diélectrique er, du film 16 a également une influence sur l'aspect du diagramme de la figure 2. Au lieu de faire va- rier l'épaisseur de de la couche supplémentaire e, il est pour cela possible, pour une épaisseur constante du matériau de cette couche, de faire varier le coefficient diélectrique gre et de sélectionner à l'aide du diagramme le coefficient diélectrique gre qui donne le coefficient de réac- tion le plus faible pour la couche de peinture de base c donnée. Il est également possible de combiner dans la couche supplémentaire e des films ayant des épaisseurs différentes et/ou des coefficients diélectriques différents. Pour réaliser une pièce d'habillage optimisée pour son utilisation en combinaison avec le capteur-radar 10, on peut procéder dans le cas général, comme cela sera décrit ci-après. Pour une pièce d'habillage ayant n couches (y compris la couche supplémentaire e), on a un jeu de 2n variable à savoir les épaisseurs et les coefficients diélectriques des couches. Toutes ces variables peuvent varier, en principe, indépendamment les unes des autres. Pour un capteur-radar ayant une fréquence de fonctionnement donnée et ainsi une longueur d'onde donnée pour les micro-ondes, on calcule le coefficient de réflexion en fonction des 2n variables indépendantes ou le cas échéant on le détermine empiriquement. La fonction ainsi obtenue aura, de façon générale, plusieurs minimums locaux. Pour certaines des variables indépendantes on aura certaines limites. Cela est vrai, par exemple pour l'épaisseur da du corps de base et si l'on souhaite une peinture d'une certaine couleur, pour la constante diélectrique gr, de la couche de peinture de base. En tenant compte de telles limites, on pourra alors rechercher le minimum local le plus bas et réaliser une pièce d'habillage ayant la structure stratifiée appropriée. La complexité du problème sera réduite considérablement si certaines des 2n variables sont traitées comme des paramètres fixes, par exemple les épaisseurs de couches et les constantes diélectriques des couches a, b et d et le cas échéant également l'épaisseur de couche d, de la couche de peinture de base et la constante diélectrique gre de la couche supplémentaire e de sorte que le problème sera réduit et consistera à rechercher le minimum d'une fonction à deux variables gr, et de. En réduisant au minimum les coefficients de réflexion, notamment dans le cas d'un capteur-radar 10 à résolution angulaire, on pourra améliorer la précision de la mesure angulaire. Cette situation est présentée dans le diagramme des figures 3 et 4. La figure 3 représente la courbe 18 donnant les erreurs produites par la mesure angulaire d'un unique objet en fonction de l'angle au cas où la pièce d'habillage 12 de la structure stratifiée de la figure 1 n'a pas de couche supplémentaire e. De plus, la figure 3 montre une plage de tolérance 20. On remarque que l'erreur dépasse souvent, de manière significative la plage de tolérance ainsi indiquée. La figure 4 montre une courbe 22, montrant les résultats correspondants dans le cas d'une pièce d'habillage 12 munie d'une couche supplémentaire e. L'erreur angulaire est ainsi réduite considérablement et se situe très largement à l'intérieur de la plage de tolérance 20. 20 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Capteur-radar 12 Pièce d'habillage 14 Micro-ondes 16 Film10 REVENDICATIONS1°) Combinaison d'un capteur-radar (10) et d'une pièce d'habillage (12) installés sur un véhicule automobile pour que la pièce d'habillage soit traversée par les micro-ondes (14) émises par le capteur-radar, la pièce d'habillage ayant au moins une couche (c) qui réfléchit une partie des micro-ondes, combinaison caractérisée en ce que la pièce d'habillage (12) a une couche supplémentaire (e) ayant une épaisseur (de) et un coefficient diélectrique (ere) permettant de réduire la réflexion. 2°) Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce d'habillage (12) est un pare-choc. 3°) Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche réfléchissante (c) et la couche supplémentaire (e) sont installées sur les côtés opposés d'un corps de base (a) de la pièce d'habillage. 4°) Combinaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche supplémentaire (e) comporte un film (16). 25 5°) Combinaison selon la revendication 4, caractérisée en ce que la couche supplémentaire (e) est constituée par plusieurs couches du film (16). 30 6°) Véhicule automobile équipé de la combinaison du radar (10) et d'une pièce d'habillage (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, combinaison d'un capteur-radar (10) et d'une pièce d'habillage (12) installés sur un véhicule automobile pour que la pièce d'habillage soit traversée par les micro-ondes (14) émises par le capteur-radar, 20- la pièce d'habillage ayant au moins une couche (c) qui réfléchit une partie des micro-ondes. combinaison caractérisée en ce que la pièce d'habillage (12) a une couche supplémentaire (e) ayant une épaisseur (de) et un coefficient (Ere) permettant de réduire la réflexion. 7°) Procédé de réalisation d'une pièce d'habillage (12) d'un véhicule automobile pour être appliqué en combinaison avec un capteur-radar (10) installé sur le véhicule automobile pour que les micro-ondes (14) du capteur-radar traversent la pièce d'habillage, procédé caractérisé par les étapes suivantes consistant à : - fixer une structure stratifiée pour un produit de base pour la pièce d'habillage composée de plusieurs couches (a, b, c, d) ayant cha- cune une certaine épaisseur (da, db, dc, da) et une certaine constante diélectrique (Era, Erb, crc, gra), déterminer un coefficient de réflexion pour la pièce d'habillage (12) donné par le produit élémentaire et la couche supplémentaire (e) comme fonction d'au moins l'une des variables indépendantes (de) qui donne l'épaisseur de la couche supplémentaire (e), - rechercher le minimum de cette fonction, et - appliquer la couche supplémentaire (e) avec l'épaisseur (de) corres- pondant au minimum sur le produit élémentaire.25