CN117063087A - 用于交通工具的外部构件、交通工具和用于制造外部构件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于交通工具的外部构件(10)，包括至少区段式地透明的光传导层(12)，所述光传导层具有凹陷(14)；在所述凹陷(14)中的光源(16)，所述光源被设置成用于将光(18、20)耦合输入到所述光传导层(12)中；在所述光传导层(12)上的至少区段式地透明的盖层组件(22)，所述盖层组件被设置成用于至少部分地反射耦合输入到所述光传导层(12)中的光；以及光耦合输出器件(24)，所述光耦合输出器件被设计用于在所述外部构件(10)的与所述凹陷(14)间隔开的区域中从所述外部构件(10)耦合输出所述光的至少第一部分，在所述区域中，所述外部构件是雷达透明的。此外，本发明还涉及一种具有该外部构件(10)的交通工具以及一种用于制造外部构件的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于交通工具的外部构件、一种具有外部构件的交通工具、以及一种用于制造这种外部构件的方法。
背景技术
现代交通工具、如运输工具、例如地面运输工具、空中运输工具和水上运输工具在其外侧上设置有外部构件。这些外部构件例如可设计为挡板或覆盖件并且保护交通工具的功能部件免受天气影响，例如太阳辐射、雨或雪。运输工具的尤其对于驾驶员辅助系统、例如自适应巡航控制而言有用的功能部件是雷达系统。
为了避免由于湿气进入而损坏雷达系统的雷达传感装置，由现有技术已知，借助外部构件遮盖雷达传感装置。例如文献DE 10 2018 205739A1为此描述了一种具有彩色的三维浮雕的雷达挡板，其中基于在保护板材料的颜色方面的设计元素，在保护板的正面上呈现直至雷达波长的十分之一的三维结构。铬外观基于铝或锡产生。
发明内容
在此背景下，本发明的任务是，提供一种用于交通工具的外部构件，该外部构件可有效地制造并且在黑暗中实现交通工具的更好的可见性。此外，任务是提供一种具有这种外部构件的交通工具以及一种用于制造外部构件的方法。
该任务通过具有权利要求1的特征的外部构件、根据权利要求9的交通工具和根据权利要求10的用于制造外部构件的方法来解决。
外部构件包括至少区段式地、优选完全透明的具有凹陷的光传导层，被接纳在凹陷中的光源，该光源被设置成用于将(可见)光耦合输入到光传导层中，在所述光传导层上的至少区段式地透明的盖层组件，所述盖层组件被设置成用于至少部分地反射耦合输入到所述光传导层中的光，以及光耦合输出器件，所述光耦合输出器件被设计成用于在所述外部构件的与所述凹陷间隔开的区域中从所述外部构件耦合输出所述光的至少第一部分，在所述区域中，所述外部构件是雷达透明的。
因此外部构件可被照亮。尤其能够实现，基本上在雷达传感器(发送器和接收器)前方发射光，以便因此在交通工具上提供附加的光出射面。换句话说，实际上外部构件的雷达透明的区域可以向周围环境发射可见光。因此可以增大交通工具的向周围环境发射的总的光的表面，以提高通过被照明的外部构件对交通工具的可见性。此外，可相对快速地、简单地且成本有利地借助于注射压制方法来制造以上述方式设计的外部构件。协同地，可以借助光耦合输出器件相对简单地确定从外部构件发射的光的图案或形状。被接纳在凹陷中的光源能够同时将光直接地射入到光传导层中，使得后者沿光传导层引导光，并且朝向外部构件的可见侧直接发射光，以呈现定义的光形状。
在本公开中，谈及各种层。这里所提到的层不强制理解为是连续的或者甚至在整个外部构件上是延伸的。更多地，这些层中的任一层可以设有留空部或通孔，可选地一个或多个其他层可伸入该留空部或通孔中。换句话说，在此提到的层中的任意层能够是连续的或中断的。足够的是，该层至少在外部构件的部分区域中构造成层状。层可以是平面的或一次/多次弯曲的，或可遵循外部构件的预定轮廓。当然可以理解的是，本文所描述的层可以具有不同的厚度。
外部构件具有被设置用于观察的前侧(可见侧)和与前侧相反对的背侧。相应地，外部构件的每个元件，尤其是光传导层和盖层组件连同盖层组件的每个单独的层也具有前侧和背侧。盖层组件在此优选关于光传导层布置在前侧，并且光耦合输出器件优选相对于光传导层布置在背侧。
光传导层尤其可以设计为(平的或弯曲的)面光导体。已经说的是，光传导层至少区段式地是透明的。透明在此能够表示为光学上清晰或半透明。此外，光传导层可以有色地或无色地构造。在一种优选的变型方案中，光传导层是完全透明的、尤其是光学清晰的，使得光传导层能够基本上无衰减地引导光。光传导层可以具有第一折射率，该第一折射率优选大于1.4或大于1.45或大于1.5，优选约为1.58。为此，光传导层可以尤其由塑料(尤其是聚碳酸酯)制成。光传导层的厚度可以在1mm至20mm之间，优选在3mm至10mm之间。
在前侧和背侧上，即在盖层组件的侧面和在光传导层的与盖层组件相反的侧面上，可以在外部构件上设置折射率突变，从而所述光传导层通过全反射沿所述层引导光。为此，尤其可以如此布置和配置光源，使得该光源相对于光传导层的主延伸面以预定角度至少发射光的第一部分，从而光在折射率突变处被全反射。在光传导层的前侧和/或背侧上，优选直接在光传导层上至少区段式地构造镜层。镜层能够是金属的作为薄层或是介电的。
凹陷优选被构造为在光传导层的材料中的长形的槽。在此，凹陷可以具有基本上相应于光源的横截面的横截面，使得所述凹陷/槽的内周面沿着被接纳在所述凹陷中的光源的外周面延伸。在特别优选的变型方案中，被接纳在凹陷中的光源的外周面尤其直接接触凹陷/槽的内周面。换言之，在这种情况下，光源可以直接支承在内周面上。
凹陷尤其能够从光传导层的背侧起延伸到光传导层的材料中，即朝向背侧敞开。相应地，光源的该区段可以从背侧而不是从前侧插入光传导层中。凹陷在沿着光传导层观察时能够具有多个区段，所述区段彼此邻接或彼此间隔开。这些区段可以分别尤其是直线的或弯曲的。光源的被接纳在凹陷中的区段可以具有多个子区段，其中的所述子区段分别布置在凹陷的各区段中的一个区段中。
凹陷的各区段可以一起在沿着光传导层观察时形成图案。当光源的子区段朝向前侧发射来自凹陷的光的第二部分时，该图案可以被视为是从前侧可见的光图案。图案或光图案可以呈现一个或多个形状、图像、符号和/或标志。优选地，图案包括沿着外部构件的尤其整个边缘延伸的轮廓照明部。此外，该图案可以包含多个部分，尤其是线，这些部分可位于外部构件的雷达透明的区域中。
在本公开的上下文中，讨论被接纳在凹陷中的光源。然而，这并不排除在凹陷的外部设置一个或多个另外的光源，所述另外的光源甚至可能与在此所描述的光源一体地构造。更多地，在此作为光源表示照明器件的布置在凹陷中的那个部分。换言之，光可以从光源离开照明器件。
因此，在优选的变型方案中，光源包括光波导体，所述光波导体在横截面中观察能够至少区段式地埋入光传导层中。光波导体尤其可以构造为光导纤维或具有(至少一个)芯和(至少一个)护套的光导纤维束。光导纤维或光导纤维束可以构造为塑料纤维/塑料纤维束或石英纤维/石英纤维束。优选地，光导纤维/光导纤维束是柔性的，使得光导纤维/光导纤维束能够有利地无破坏地持久地弯曲到最高15cm或最高10cm或最高5cm或最高2cm或最高1cm或最高0.6cm的弯曲半径上。
优选地，光波导体被构造为多芯光波导体。光波导体尤其可以具有多个芯，这些芯被包围在共同的护套中。以这种方式，光波导体一方面可被构造成机械柔性的并且另一方面具有相对大的直径，以便光的第二部分在外部构件的较低结构高度(厚度)的情况下在盖层组件的显著宽度上可以从外部构件发射且因此相应好地可识别。
护套例如可以由聚烯烃制成。护套能够设有用于将光从光波导体中预定义地尤其直接耦合输出到光传导层中的器件。护套的表面在第一区段中设有镜层。优选地当经由该区段不应从光波导体发射光时是这样。由此能够更有效地设计射入到光波导体中的光的利用。
在护套的第二区段中，在那里耦合输出的光的强度可以通过改变护套的折射率和一个芯/多个芯的折射率之间的比例来确定。尤其是，在第二区段中，护套的折射率和一个芯/多个芯的折射率之间的差值可以沿着光波导体改变。在第二区段的子区段中，折射率之间的差值可以小于0.2或小于0.1或小于0.05或小于0.01。因此有利地能够省去用于将光从光波导体耦合输出到光传导层中的散射的耦合输出结构。然而也可以想到在护套上在光波导体的第三区段中设置这样的输出耦合结构，该耦合输出结构可以朝向外部构件的前侧的方向从光波导体耦合输出光的第二部分。光波导体的第一、第二和第三区段可以部分或完全彼此重叠。
此外，照明器件优选包括光发射器，例如呈激光器(尤其是二极管激光器)或发光二极管的形式。光发射器可以被设置用于，将光在光传导层之外耦合输入到光波导体中。为此，光波导体可以装配有位于光传导层外部的插头。备选地，光源可以具有一个或多个发光二极管(LED)，也就是说，发光二极管可以直接布置在凹陷中。优选地，外部构件构造成多层的，其中，尤其所述盖层组件是多层的。外部构件的所有层可以材料锁合地相互连接。尤其所述盖层组件可以在前侧被构造在光传导层上。盖层组件可以具有加热层、中间层、载体层和/或表面涂层，其中，这些层在光传导层的前侧表面上开始，优选以所提到的顺序面状地布置在彼此上。备选地，加热层能够在背侧布置在光传导层上。盖层组件优选地构造为膜，尤其是用于注塑方法或注射压制方法的膜嵌入件。
加热层至少区段式地、优选完全地是雷达透明的。加热层尤其可以被设置用于确保在被外部构件覆盖的雷达传感装置的运行期间的外部构件的无冻性，以避免雷达传感装置的故障。为此，在加热层中可以延伸有一个或多个加热丝，该加热丝在横截面上观察具有小于1mm或小于0.5mm或小于0.2mm的直径。优选地，加热层的承载加热丝的材料具有等于第一折射率的折射率。在这种情况下，光的第一部分可以通过光传导层和加热层的所述材料之间的界面基本上无反射地传播。
载体层优选地设有光学(利用人眼)可见的图案。该图案可以通过载体层上的掩蔽部来实现。掩蔽部可以具有透光的和不透光的区域。不透光的区域优选设计成吸收光线的和/或镜面的。在透光的区域中，掩蔽部例如可以包含白色、多色或黑色的彩色颗粒/颜料，使得当所述光源不发射光时，所述掩蔽部对于观察者从外部构件的前侧是可见的。例如可以借助于印刷、丝网印刷、薄膜涂覆或涂层来构造掩蔽部。
中间层优选由所谓的低折射率材料制成并且具有光学折射特性。该中间层优选被设置用于将入射到该中间层上的光从光传导层朝向光传导层反射回来。为此，中间层能够具有第二折射率，所述第二折射率不同于光传导层的第一折射率。优选地，第二折射率低于第一折射率。尤其是，第二折射率能够为最高1.5、最高1.45、最高1.4或最高1.38，优选在1.3至1.45之间。因此射入到光传导层中的光的第一部分可以在全反射下在中间层的背侧表面上、即在加热层和中间层之间的界面上朝向光传导层的方向反射回来。
最优选地，光源/光波导体被装配成，使得光的第一部分以小于加热层与中间层之间的界面处的全反射角的角度入射到中间层的背侧表面上。优选地，在光源的环周方向上的第一表面区域和光源的环周方向上的第二表面区域之间布置有光源的第三表面区域，在第一表面区域上，光的第一部分离开光源，在第二表面区域上，光的第二部分离开光源，在第三表面区域上，基本上没有光离开光源。中间层可以由塑料、尤其是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)制造。
表面涂层优选形成外部构件的前侧的外表面并且因此被构造在盖层组件的背离光传导层的表面上。表面涂层优选用作保护层。表面涂层尤其可以具有大于载体层、中间层、加热层和/或光传导层的硬度的硬度。优选地，表面涂层由塑料(尤其聚氨酯)制成。
光耦合输出器件可从外部构件朝向前侧耦合输出光。在优选的变型方案中，光耦合输出器件布置在光传导层的外表面上，使得光传导层是完全透明的并且仍然可以相对简单地通过注塑/注射压制来制造。尤其是，光耦合输出器件能够构造在光传导层的背侧表面上。光耦合输出器件优选包括散射光元件，所述散射光元件在掩蔽部的垂直于光传导层到光传导层的背侧上的假想投影中布置在投影的透光区域中。
这里提出的交通工具尤其可以是运输工具，例如电动运输工具或陆地运输工具并且具有如上文详细描述的外部构件。优选地，交通工具包括雷达系统，该雷达系统被设置用于发送雷达波。外部构件可以这样布置在交通工具上，使得雷达波尤其在外部构件的背侧上入射到外部构件的雷达透明的区域上。因此外部构件可形成雷达系统的发送和/或接收单元的挡板或覆盖件，雷达波可以通过挡板或覆盖件传播，而光在前侧从外部构件朝向观察者的方向出射。
在优选的变型方案中，外部构件被设置在交通工具的前部或后部的区域中，使得外部构件在外侧可见。尤其外部构件可以在运输工具的前侧布置在前舱盖上方或下方或作为前舱盖的一部分，例如在前舱盖下方的中央区域。外部构件可用作装饰元件、覆盖件和/或装饰挡板。
用于制造外部构件的方法可以包括借助于注射压制装置的至少一个注射压制过程。该注射压制过程优选包括以下步骤，这些步骤尤其可以以下面所描述的顺序执行：将至少区段式地透明的盖层组件作为嵌入件嵌入到所述注射压制装置的注射压制模具中，其中，所述注射压制模具具有第一模具盖；在所述注射压制模具不完全闭合期间将第一模塑材料注射到所述注射压制模具的型腔中；封闭该注射压制装置的浇口，以防止该第一模塑材料从该型腔回流；以及压制第一模塑材料，以将所述透明的光传导层与所述盖层组件连接。
优选地，在这种情况下，盖层组件被构造成没有表面涂层。相反，盖层组件在此可以包括加热层、中间层和/或载体层。优选地，盖层组件被设置为用于该注射压制过程的膜嵌入件并且以前侧定位到注射压制模具的内表面上。因此实际上对盖层组件进行背面注塑，以便成形光传导层。
在注射压制过程之后进行的用于反应性注塑的注塑过程优选包括以下步骤，这些步骤尤其可以以下面提到的顺序执行：在注射压制过程之后移除注射压制模具的第一模具盖；放置注射压制模具的第二模具盖；利用第二模塑材料流动涂布注射压制模具的型腔，以构造盖层组件的表面涂层，其中，第二模塑材料包含两个(或更多个)组分。
作为注塑过程的备选方案，盖层组件的表面涂层可以通过涂漆过程构造在具有掩蔽部的载体层上。有利地，光传导层的凹陷可以在注射压制过程中已经通过注射压制模具中的相应的突出部构造。备选地，该凹陷可以随后例如通过铣削来引入。
本公开中所使用的术语“包括”、“具有”、“带有”等被理解为是非穷举性的。尤其，术语“包括”在该上下文中表示“包括至少一个”，即“包括”不排除存在另外的相应的元件。例如术语“包括光传导层”、“包括光源”和“具有凹陷”应理解为，外部构件可以具有一个或多个光传导层以及一个或多个光源并且光传导层可以具有一个或多个凹陷。
附图说明
现在参考所附的示意图更详细地阐释用于交通工具的外部构件、交通工具和用于制造外部构件的方法的优选实施方式，其中，
图1以横截面视图示出外部构件的一种实施方式；
图2以前视图示出外部构件的一种实施方式；
图3示出具有外部构件的交通工具的实施方式，其中，所述外部构件布置在交通工具的前部的区域中；以及
图4示出用于制造外部构件的方法的一种实施方式。
具体实施方式
图1和图2示出用于交通工具100的外部构件10。外部构件10是用于雷达系统的雷达传感器的挡板并且交通工具是机动车，在此例如是电动车。外部构件10被构造成多层的并且从外部构件10的在图1中位于下方的背侧开始包括透明的光传导层12和盖层组件22，其中，盖层组件22从背侧朝向外部构件10的在图1中位于上方的前侧具有加热层34、中间层32、带有掩蔽部33的承载层30以及表面涂层36。表面涂层36在外部构件10的前侧上形成保护层并且优选地由塑料(尤其是聚氨酯)制成。相邻的这些层材料锁合地互相连接。
光传导层12设有凹陷14，呈具有多个芯和共同的护套的光波导体形式的光源16插入到所述凹陷中。凹陷14包括多个凹陷区段42、44、46、48，在各凹陷区段中分别插入相应的光源区段。在图2中呈现的凹陷区段42、44、46、48包括在光传导层中沿着外部构件10的外周延伸的轮廓槽48以及在外部构件10的雷达透明的区域26中构造的凹槽图案(在此呈三个相互平行的长形槽42、44、46的形式)。外部构件10在雷达透明的区域26中穿过其所有层是雷达透明的，这意味着，雷达波在传播方向上以可忽略的程度衰减。
以下对于光源16和凹陷14所述内容也同样适用于其每个区段。光源16/光波导体、尤其是光波导体的护套与光传导层12处于直接接触中，所述光传导层被设置用于在光传导层材料的内部引导从光源16耦合输入到光传导层12中的光的第一部分18和第二部分20。为此目的，在背侧与光传导层12邻接有具有如下折射率的介质(这里：空气)，该折射率比光传导层12(这里：由塑料(这里是具有折射率1.58的聚碳酸酯)构成的光传导层12)的折射率低。包围加热层34的加热丝35的材料具有与光传导层12基本上相同的折射率。因此，在前侧，沿着光传导层12的光传导通过在光传导层12和中间层32之间的界面处的全反射进行，其中，中间层32由具有低折射率(在此为大约1.3)的材料制成。加热丝35具有直径小于3mm的横截面。
光源16的光波导体的护套沿着其外周面装配有用于光的预定义的耦合输出的器件，所述器件将光的第一部分18和光的第二部分20的出射在穿过光源16的横截面中观察分别限制到所属的第一或第二角度范围上。在第一和第二角度范围之间布置(全)反射的区域19，在该区域中基本上没有光从光波导体中出射。在光波导体的背侧区域中，该光波导体被镜面化并且借助于保持元件21设置。第二角度范围在最高20°、优选最高10°、最优选最高5°上延伸。由此可以光学地呈现所定义的线或轮廓(所谓的线光)。第一角度范围(在该第一角度范围中，光的第一部分18从光波导体传播出)相对于光传导层12的主延伸方向仅延伸经过一定角度，在该角度下，光的第一部分18可以在中间层32的背侧表面上经历全反射(见图1中的光的第一部分18的传播)。
载体层30的掩蔽部33包括不透光的区域，这些区域优选形成图案，当光源16不发射光时该图案在光学上可见。如图2中所示，所述图案可以是可以借助光的第一部分18在外部构件10上呈现的光图案50(这里例如是锯齿图案)的背景。为了能够将光的第一部分18面状地呈所谓的面光的形式、尤其是呈上述光图案的形式在沿光传导层12远离光源16的位置处、尤其在雷达透明的区域26中从光传导层12和从外部构件10在外部构件10的前侧处耦合输出，外部构件10还包括光耦合输出器件24。光耦合输出器件24通过在光传导层的背侧的表面上的散射光的元件(例如棱镜、压花、具有光学器件的微结构、或漆)构成。在外部构件10的前视图中，可以通过掩蔽部33的与不透光区域互补的透光区域看到光散射元件。
交通工具100在图3中示意性地被呈现并且具有雷达系统102，其雷达传感装置(尤其是雷达波的发送器和接收器)在交通工具的纵向方向上布置在外部构件10的后方。当由雷达传感装置发出的雷达波离开雷达系统102时，这些雷达波从外部构件10的背侧朝前侧方向发射。
外部构件10可尤其借助于图4中示意性示出的方法200制造，该方法在该情况下包括注射压制过程和反应性的注塑过程。注射压制过程包括以下步骤：将盖层组件22作为嵌入件嵌入202所述注射压制装置的具有第一模具盖的注射压制模具中；在所述注射压制模具不完全闭合期间将模塑材料注射204到所述注射压制模具的型腔中；封闭206该注射压制装置的浇口，以防止该模塑材料从该型腔回流；以及压制208所述模塑材料，以将所述透明的光传导层12与所述盖层组件22连接。
此外，该方法200可以包括在压制208步骤之后的反应性的注塑过程210，其中，在过程210中，在注射压制过程之后将注射压制模具的第一模具盖以第二模具盖更换。随后利用具有两个组分的另外的模塑材料流动涂布注射压制模具的型腔，以便快速且简单地构造盖层组件的表面涂层。
Claims (10)
1.一种用于交通工具(100)的外部构件(10)，该外部构件包括：
至少区段式地透明的光传导层(12)，所述光传导层具有凹陷(14)；
在所述凹陷(14)中的光源(16)，所述光源被设置成用于将光(18、20)耦合输入到所述光传导层(12)中；
在所述光传导层(12)上的至少区段式地透明的盖层组件(22)，所述盖层组件被设置成用于至少部分地反射已耦合输入到所述光传导层(12)中的光；以及
光耦合输出器件(24)，所述光耦合输出器件被设计用于在所述外部构件(10)的与所述凹陷(14)间隔开的区域(26)中从所述外部构件(10)耦合输出所述光的至少第一部分，在所述区域中所述外部构件(10)是雷达透明的。
2.根据权利要求1所述的外部构件(10)，其中，所述光传导层(12)具有大于1.4或大于1.45或大于1.5的折射率，和/或所述光传导层(12)由聚碳酸酯制成。
3.根据权利要求1或2所述的外部构件(10)，其中，所述光源(16)具有带有至少一个芯和至少一个护套的光波导体，并且所述光波导体至少区段式地埋入到所述光传导层(12)中。
4.根据权利要求3所述的外部构件(10)，其中，所述至少一个护套设有用于将所述光从所述光波导体预定义地耦合输出到所述光传导层(12)中的器件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的外部构件(10)，其中，所述盖层组件(22)材料锁合地与所述光传导层(12)连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的外部构件(10)，其中，所述盖层组件(22)具有带有光学可见的图案的载体层(30)，和/或所述盖层组件(22)具有中间层(32)，所述中间层被设置成用于将入射到所述中间层(32)上的光从所述光传导层(12)朝向所述光传导层(12)反射回来。
7.根据前述权利要求中任一项所述的外部构件(10)，其中，所述盖层组件(22)具有至少区段式地雷达透明的加热层(34)，和/或所述盖层组件(22)具有表面涂层(36)，所述表面涂层构造在所述盖层组件(22)的背离所述光传导层(12)的表面上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的外部构件(10)，其中，所述光耦合输出器件(24)构造在所述光传导层(12)的与所述盖层组件(22)相反的侧面上，和/或所述盖层组件(22)被构造为膜。
9.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的外部构件(10)的交通工具(100)，其中，所述交通工具(100)是运输工具，和/或所述交通工具(100)具有雷达系统(102)，所述雷达系统被设置用于发送雷达波，其中，所述外部构件(10)布置在所述交通工具(100)上，使得所述雷达波入射到所述外部构件(10)的雷达透明的区域(26)上。
10.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的用于交通工具(100)的外部构件(10)的方法(200)，所述方法包括借助于注射压制装置的至少一个注射压制过程，其中，所述注射压制过程包括以下步骤：
将至少区段式地透明的盖层组件(22)作为嵌入件嵌入(202)到所述注射压制装置的注射压制模具中；
在所述注射压制模具不完全闭合期间，将模塑材料注射(204)到所述注射压制模具的型腔中；
封闭(206)所述注射压制装置的浇口，以防止所述模塑材料从所述型腔回流；以及
压制(208)所述模塑材料，以将所述透明的光传导层(12)与所述盖层组件(22)连接。
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