DE10112935B4 - Scheibenanordnung für eine Kraftfahrzeugseitenscheibe - Google Patents

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Abstract

Scheibenanordnung für eine Kraftfahrzeugseitenscheibe, zur Verminderung eines Doppelbildwinkels (Δε) mit wenigstens einem, in wenigstens einer Ebene gekrümmten flächigen, optisch transparenten Element (40), wobei das transparente Element (40) in seiner Flächenebene eine Keilform besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel eines Keilwinkels (δ) in der durch eine Normale (54) des Elementes (40) und eine Blickrichtung (56) eines Fahrzeuginsassen (50) aufgespannten Ebene liegen und somit eine Winkelorientierung des Keilwinkels (δ) über die Gesamtflächenebene des Elementes (40) in Abhängigkeit unterschiedlicher Sitzpositionen des Fahrzeuginsassen (50) und somit unterschiedlicher Blickrichtungen (56) unterschiedlich ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Scheibenanordnung für eine Kraftfahrzeugseitenscheibe, mit wenigstens einem, in wenigstens einer Ebene gekrümmten flächigen, optisch transparenten Element.
  • Scheibenanordnungen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Aus konstruktiven, insbesondere aus Designgründen werden Kraftfahrzeugseitenscheiben, beispielsweise in einer Fahrertür oder einer Beifahrertür, in wenigstens einer Ebene, gegebenenfalls in zwei Ebenen, gekrümmt ausgebildet. Hierbei besteht das Problem, dass dann, wenn ein Fahrzeugführer durch die gekrümmten Seitenscheiben in den Rückspiegel blickt – um die rückwärtige Fahrsituation zu erfassen – er ein Doppelbild sieht. Dies tritt insbesondere infolge der starken Krümmung der Kraftfahrzeugseitenscheiben – wobei die Krümmungsradien der Zylinder-, Kegel- oder Torusteilflächen teilweise bei < 2 m liegen – und der in Bezug zu einer Scheibennormalen flachen Blickwinkelrichtung des Fahrzeugführers auf.
  • Aus der DE 195 35 053 A1 und der DE 196 11 483 A1 sind Scheibenanordnungen für gekrümmte Kraftfahrzeugfrontscheiben (Windschutzscheiben) bekannt, bei denen ein störendes Doppelbild dadurch beseitigt beziehungsweise vermindert werden soll, indem diese Scheibenanordnungen eine Keilform besitzen. Ein Keilwinkel ist hierbei derart bemessen, dass ein durch die Glasschichten bedingtes Doppelbild kompensiert werden kann. Da die Frontscheiben so angeordnet sind, dass ein Blickwinkel des Fahrzeugführers im Wesentlichen in der Scheibennormale liegt, lässt sich die aus diesen Druckschriften bekannte Anordnung nicht ohne weiteres auf Kraftfahrzeugseitenscheiben übertragen.
  • Aus EP 04 20 228 A2 ist eine Scheibenanordnung für ein doppelbildfreies Head-up Display bekannt. Hierbei ist eine Keilform einer Windschutzscheibe vorgesehen. Aus US 58 12 332 A ist eine weitere Scheibenanordnung für eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei der zur Optimierung einer Darstellung eines Head-up Displays ebenfalls eine Keilform der Windschutzscheibe vorgesehen ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenanordnung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die eine Verminderung eines Doppelbildwinkels bei Kraftfahrzeugseitenscheiben ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Scheibenanordnung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass die Schenkel eines Keilwinkels in der durch eine Normale des Elementes und eine Blickrichtung eines Fahrzeuginsassen aufgespannten Ebene liegen und somit eine Winkelorientierung des Keilwinkels über die Gesamtflächenebene des Elementes in Abhängigkeit unterschiedlicher Sitzpositionen des Fahrzeuginsassen und somit unterschiedlicher Blickrichtungen unterschiedlich ist, lässt sich vorteilhaft ein Doppelbildwinkel auch bei Scheibenanordnungen vermindern, deren Krümmung nicht parallel zu einer Fahrtrichtung liegt. Durch die erfindungsgemäße Orientierung des Keilwinkels liegt dieser in der Ebene, in der Primär- und Doppelbild liegen. Hiermit ergibt sich, dass für einen Fahrzeuginsassen, insbesondere einen Fahrzeugführer, bei Blick in den Rückspiegel nachfolgende Objekte nicht als Doppelbild sichtbar sind.
  • Es wird vorteilhaft möglich, die Verminderung des Doppelbildes an unterschiedliche Sitzpositionen, beispielsweise von wechselnden Fahrzeuginsassen, anzupassen. Je nach Sitzposition ergibt sich ein unterschiedlicher Blickwinkel des Fahrzeuginsassen, so dass die Ebene, die zwischen der Normalen der Scheibe und der Blickrichtung aufgespannt ist, für jede Sitzposition unterschiedlich verläuft. Durch die hieran angepasste Größe und Orientierung des Keilwinkels lässt sich dieses für die jeweiligen Sitzpositionen vorteilhaft kompensieren. Insbesondere ist bevorzugt, wenn die Keiligkeit der Scheibenanordnung auf einen definierten Bereich begrenzt ist. Dieser Bereich kann insbesondere der Durchsichtbereich von möglichen Fahrzeugführern auf den Rückspiegel sein.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Doppelbild an geneigter und gekrümmter Scheibe;
  • 2 ein Doppelbild bedingt durch die Formgebung einer Scheibe;
  • 3 ein Doppelbild bedingt durch die Keiligkeit einer Scheibe;
  • 4 eine keilige Scheibe;
  • 4' eine keilige Bilayerscheibe;
  • 5 schematisch eine Scheibenanordnung einer Kraftfahrzeugseitenscheibe und
  • 6 geometrische Verhältnisse an einer Kraftfahrzeugseitenscheibe.
  • Ein Betrachter 1, der sich in einem Abstand von zirka 0,5 bis 1,5 m vor einer Glasscheibe 2 befindet, sieht ein Primärbild 3 in einer Entfernung von 100 m. Bedingt durch die Neigung und Krümmung sowie eine Keiligkeit der Scheibe 2, wobei sich die Neigung zur Senkrechten bestimmt, wird ein Sekundärbild 4 erzeugt, dessen Intensität JS zirka um den Faktor 625 kleiner ist gegenüber der Intensität JP des Primärbildes 3. Primärbild 3 und Sekundärbild 4 bilden zueinander einen Doppelbildwinkel Δε von 10', entsprechend erscheinen die Bilder bei der Entfernung von 100 m um 29 cm voneinander getrennt.
  • Die Winkeltrennung von Primär- und Sekundärbild, die von einer einzigen, realen Quelle 5 (2) stammt, ist eine Funktion des Krümmungsradius r und der Dicke d sowie des Einfallwinkels des Lichtstrahls auf der Scheibe (Neigung der Scheibe) und des glasspezifischen Brechungsindizes nG. Allgemein gilt für den Doppelbildwinkel ΔεF:
    Figure 00030001
    • d
    = Dicke der Glasscheibe (mm)
    r
    = Krümmungsradius der Scheibe am Ort des Lichtstrahles (m)
    n
    = Brechungsindex des Glases der Scheibe (Glas n = 1,52)
    φ
    = Einfallswinkel des Lichtstrahles.
  • Auch eine Keiligkeit der Scheibe 2' (3) bewirkt eine Bildung von Primärbild und Sekundärbild, wobei hier jedoch das Primärbild 3' zwischen der Lichtquelle 5' und dem Sekundärbild 4' liegt, anders als bei der krümmungsbedingten Versetzung, bei der die Lichtquelle 5 zwischen den beiden Bildern liegt. Durch entsprechenden Einsatz einer Keiligkeit (4, 4') ist es möglich, durch Kombination der Krümmung mit der Keiligkeit den Doppelbildwinkel Δε zu verkleinern. Hierzu wird zwischen zwei gekrümmten Floatscheiben 16 und 17 ein keilförmige PVB-Folie 18 geklebt, deren dickes Ende oben liegt.
  • Es kann auch eine Bilayerscheibe aus einer 4 mm dicken Glasschicht 11 aus vergütetem Floatglas, die unter kontrollierten Stoffschlussbedingungen mit einem zusammengesetzten Polyurethanfilm 21/31 mit guten optischen Eigenschaften verbunden wird, hergestellt werden. Der zusammengesetzte Polyurethanfilm 21/31 ist aufgebaut aus einem teilvernetzten aliphatischen Polyurethan 21 mit einer Dicke von 0,7 bis 1,1 mm. Diese Schicht dient im Falle einer Zerstörung der Scheibe auch als energieaufnehmende Schicht. Die Polyurethanschicht 21 ist mit einer vollvernetzten aliphatischen Polyurethanoberflächenschicht von zirka 0,1 mm bedeckt, die die erforderlichen Oberflächeneigenschaften (kratzfest) aufweist. Das zusammengesetzte Polyurethan wird durch kontinuierliches Zweistufenreaktionsgießen auf einer Formoberfläche hergestellt. Hierdurch wird die optische Güte garantiert.
  • Als Glasscheiben eignen sich vorteilhaft Dicken zwischen 1 und 5 mm und insbesondere 2,5 bis 3,5 mm. Die energieabsorbierende Polyurethanschicht wird üblicherweise in einer mittleren Dicke von 0,5 bis 1,3 mm und insbesondere 0,8 bis 1 mm hergestellt, die kratzfeste Polyurethanschicht hat vorteilhaft eine Dicke von 0,03 bis 0,2 mm und insbesondere 0,08 bis 0,12 mm.
  • Durch den Aufbau gemäß den 4 und 4' wird dem Strahlengang gemäß 2 ein umgekehrter Strahlengang gemäß 3 (Keil um 180° gedreht) überlagert, so dass sich die Sekundärbilder in etwa löschen. Im Beispiel hat der formbedingte Doppelbildwinkel einen Betrag von 12', die Scheibenneigung beträgt 60° und die Scheibendicke 5 mm. Rechnerisch ergibt sich hieraus eine Kompensation mit einem Folienkeil 41 von 2,4', entsprechend einer Gleichung
    Figure 00040001
  • Bei einer PVB- beziehungsweise PU-Folie, die über 0,8 m Scheibenhöhe auf der Glasscheibe liegt, bedeutet dies eine stetige Dickenzunahme um 0,56 mm. Da ein Doppelbildwinkel unter 4' im Allgemeinen unter der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Auges liegt, genügt auch eine Korrektur um 8', entsprechend einer Dickenzunahme um 0,4 mm. Die Keiligkeit lässt sich hierbei entweder durch entsprechend keilförmig hergestellte Folien oder aber auch durch Übereinanderlegen mehrerer Folien in Etappen und entsprechendes Verpressen sowie bei entsprechend verpressbaren Folien auch allein durch Verpressen zweier Scheiben erreichen.
  • Die zuvor anhand der 1 bis 4 erläuterten Grundsätze werden nachfolgend auf die erfindungsgemäße Lösung bezogen anhand der 5 und 6 erläutert. 5 zeigt hierzu schematisch eine Kraftfahrzeugseitenscheibe 40, die aus einer Verbundglasanordnung mit einer äußeren Glasscheibe, einer inneren Glasscheibe und einer zwischen den Glasscheiben angeordneten PVB-Folie besteht. Die Kraftfahrzeugseitenscheibe 40 ist beispielsweise in einer Kraftfahrzeugtür (Fahrerseite) zwischen einer so genannten A-Säule 42 und einer so genannten B-Säule 44 des Kraftfahrzeuges angeordnet. Die A-Säule 42 trägt bekannterweise ferner die Windschutzscheibe 46. An der A-Säule 42 ist außerhalb des Kraftfahrzeuges ein Rückspiegel 48 derart angeordnet, dass ein Fahrzeugführer 50 (hier schematisch angedeutet) eine ebenfalls schematisch angedeutete rückwärtige Situation 52 betrachten kann. Eine senkrecht zu der Kraftfahrzeugscheibe 40 verlaufende Normale ist mit 54 bezeichnet. Eine Blickrichtung des Fahrzeugführers 50 ist mit 56 bezeichnet.
  • Aufgrund einer Krümmung der Kraftfahrzeugscheibe 40 ergeben sich die in 6 skizzierten geometrischen Verhältnisse.
  • Entsprechend der tatsächlichen Krümmung der Kraftfahrzeugscheibe 40 liegt deren Scheibennormale 54 (Vektor n →) beispielsweise in einer horizontalen Ebene. Das Auge des Fahrzeuginsassen 50 liegt über der horizontalen Ebene, so dass sich für die Blickrichtung 56 (Vektor b →) einerseits ein horizontaler Winkel α zur Scheibennormalen 54 und ein vertikaler Winkel β zur Horizontalebene ergibt. Nach den bekannten Reflexions- und Brechungsgesetzen liegen die Vektoren b → und n → in der Ebene, in der das bei Betrachtung des Rückspiegels 48 sich ergebene Doppelbild zu liegen kommt. In 5 ist hierzu schematisch beispielsweise die Position 58 von tatsächlichen Fahrscheinwerfern eines folgenden Kraftfahrzeuges und die Doppelposition 58' für den Betrachter (Fahrzeugführer 50) angedeutet. Es wird deutlich, dass aufgrund der Wölbung der Seitenscheibe 40 es hierbei zu einem sowohl vertikalen als auch horizontalen Versatz kommt.
  • Zum Ausgleich dieses Doppelbild-Fehlers besitzt die Kraftfahrzeugscheibe 40 eine Keilform, die – wie bereits vorab erläutert – beispielsweise durch eine keilförmige PVB-Folie zwischen den beiden Scheiben realisiert werden kann. Eine Winkelorientierung und eine Winkelgröße dieses Keilwinkels ist hierbei der Krümmung der Kraftfahrzeugscheibe 40 derart angepasst, dass das aufgrund der Größe der Winkel α und β sich ergebende Doppelbild kompensiert wird.
  • Bei der Annahme, dass der Winkel α gleich Null ist, ergibt sich lediglich ein Doppelbildversatz in vertikaler Richtung. Die Schenkel des Keilwinkels müssen dann ebenfalls in der vertikalen Ebene liegen, in der die Vektoren n → und b → liegen. Beträgt der Winkel β beispielsweise Null, liegt der Doppelbildversatz in der horizontalen Richtung. Die Schenkel des Keilwinkels der Keilfolie müssten dann ebenfalls in der Horizontalen, in der die Vektoren n → und b → sich befinden, liegen.
  • Im praktisch auftretenden Fall werden die Winkel α und/oder β nicht den Wert Null besitzen. Beispielsweise sei angenommen, der Winkel α beträgt 60° und der Winkel β beträgt 30°. Somit ergibt sich eine zwischen den Vektoren n → und b → aufgespannte Ebene, die sowohl zur horizontalen Ebene als auch zur vertikalen Ebene unter einem Winkel verläuft. Zum Ausgleich des Doppelbildversatzes liegen dann die Schenkel des Keilwinkels der Keilfolie in der zwischen den Vektoren n → und b → aufgespannten Ebene.
  • Diese Ausführungen zu einer Verbundglas-Seitenscheibe mit angepasster Keilfolie gelten entsprechend für eine Bilayerscheibe, bei der dann der Polyurethanfilm 21/31 entsprechend keilig (Betrag, Richtung) auszulegen ist.
  • Alles in allem wird deutlich, dass durch Orientierung und Größe des Keilwinkels auch für einen Fahrzeugführer bei Blick in den Rückspiegel durch eine gekrümmte Kraftfahrzeugscheibe 40 ein sich ergebender Bildversatz kompensiert werden kann. Durch Änderung der Sitzposition des Fahrzeugführers 50, beispielsweise durch Verändern der Sitzhöhe und/oder Verändern der Sitzentfernung zur Windschutzscheibe 46, ändern sich die Winkel α und/oder β bei konstanter Normale 54 entsprechend. Hierdurch ergeben sich unterschiedlich aufgespannte Ebenen zwischen den Vektoren n → und b →. Durch Optimierung der Orientierung und der Keilförmigkeit der Keilfolie kann hierbei auf eine statistische Durchschnitts-Sitzposition abgestellt werden, innerhalb der eine Kompensation des Doppelbildversatzes erfolgt. Jede hiervon abweichende Sitzposition würde dann einen entsprechend geringfügigen Doppelbildversatz in horizontaler und/oder vertikaler Richtung (entsprechend der Darstellung 52 in 5) besitzen. Hierbei ist jedoch von Vorteil, dass die Kompensation des formbedingten Doppelbildes durch den eingebrachten Keil immer nur unter der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Auges erfolgen muss. Diese Grenze liegt bei zirka 5 Bogenminuten. Eine Kompensation auf Null für eine Sitzposition lässt demnach für andere Sitzpositionen (Blickwinkel) messbare Doppelbildwinkel im Bereich von +5 und –5 Bogenminuten zu, die wegen der Wahrnehmungsgrenze jedoch nicht vom Fahrer wahrgenommen werden können. Denkbar wäre auch, durch zuvor erfolgende theoretische Berechnungen die Keilförmigkeit der Kraftfahrzeugscheibe 40 über deren Ebene geringfügig unterschiedlich auszubilden, so dass auch bei unterschiedlichen Sitzpositionen des Fahrzeugführers 50 jeweils eine optimale Kompensation des Doppelbild-Fehlers erfolgt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Betrachter
    2
    Glasscheibe
    3
    Primärbild
    4
    Sekundärbild
    5
    reale Quelle, Lichtquelle
    11
    Glasschicht aus Floatglas
    16
    Floatscheibe
    17
    Floatscheibe
    18
    PVB-Folie
    21/31
    Polyurethanfilm
    40
    Kraftfahrzeugseitenscheibe/transparentes Element
    41
    Folienkeil
    42
    A-Säule
    44
    B-Säule
    46
    Windschutzscheibe
    48
    Rückspiegel
    50
    Fahrzeugführer/Fahrzeuginsasse
    52
    rückwärtige Situation
    54
    Scheibennormale
    56
    Blickrichtung
    58
    Position eines Objektes
    58'
    Doppelposition eines Objektes
    Δε
    Doppelbildwinkel
    d
    Dicke
    r
    Krümmungsradius
    JS
    Intensität des Sekundärbildes
    JP
    Intensität des Primärbildes
    α
    horizontaler Winkel
    β
    vertikaler Winkel
    n →
    Vektor der Scheibennormalen 54
    nG
    glasspezifischer Brechungsindex
    b →
    Vektor der Blickrichtung 56

Claims (10)

  1. Scheibenanordnung für eine Kraftfahrzeugseitenscheibe, zur Verminderung eines Doppelbildwinkels (Δε) mit wenigstens einem, in wenigstens einer Ebene gekrümmten flächigen, optisch transparenten Element (40), wobei das transparente Element (40) in seiner Flächenebene eine Keilform besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel eines Keilwinkels (δ) in der durch eine Normale (54) des Elementes (40) und eine Blickrichtung (56) eines Fahrzeuginsassen (50) aufgespannten Ebene liegen und somit eine Winkelorientierung des Keilwinkels (δ) über die Gesamtflächenebene des Elementes (40) in Abhängigkeit unterschiedlicher Sitzpositionen des Fahrzeuginsassen (50) und somit unterschiedlicher Blickrichtungen (56) unterschiedlich ist.
  2. Scheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Doppelbildwinkels (Δε) einer als Verbundscheibe ausgebildeten Scheibenanordnung mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 40% und insbesondere mindestens 60% kleiner ist als der Betrag des Doppelbildwinkels der Glasschichten der Verbundscheibe.
  3. Scheibenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelbildwinkel (Δε) der Glasschichten ≥ 5', bevorzugt ≥ 7' und insbesondere ≥ 10' ist.
  4. Scheibenanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung einen Radius von ≤ 5 m, bevorzugt ≤ 4 m und insbesondere ≤ 3 m hat, bezogen auf eine Verbundscheibendicke von 5 mm mit einem Brechungsindex von 1,52.
  5. Scheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelbildwinkel (Δε) auf Objekte, die in einer Entfernung von der Verbundscheibe von ≥ 5 m sind, bezogen ist.
  6. Scheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelbildwinkel (Δε) auf ein Doppelbild mit höchstens 5%, vorzugsweise höchstens 1% und insbesondere höchstens 0,3% Intensität bezüglich eines zum Objekt gehörenden Primärbildes (3) bezogen ist.
  7. Scheibenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht (18) der Verbundscheibe keilförmig ausgebildet ist.
  8. Scheibenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (18) eine extrudierte oder gereckte Folie ist.
  9. Scheibenanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (18) eine organische Schicht ist.
  10. Scheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (40) eine Bilayerscheibe ist.
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