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Die
Erfindung betrifft ein Funktionselement aus Kunststoff, welches
im Innern eine Antenne trägt für einen
drahtlosen Datenaustausch zwischen zwei Sende/Empfangseinrichtungen.
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Die
Erfindung betrifft darüber
hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Funktionselementes mit folgenden
Schritten: Herstellen eines Rohlings aus Kunststoff mit hochglänzender
Oberfläche
und einer im Rohling eingebetteten Antenne oder mit einer Aufnahmehöhlung zur
Aufnahme einer Antenne, Beschichten der Oberfläche mit einem hochglänzenden Werkstoff.
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Ein
Kraftfahrzeuggriff wird von der
DE
10145 026 beschrieben. Der dort beschriebene Griffbügel weist
zur Kommunikation zwecks Datenaustausch mit einem Schlüssel in
Form einer Schlüsselkarte oder
dergleichen eine erste und eine zweite Antenne auf, die in Höhlungen
des Griffbügels
einliegen.
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Die
DE 10212 768 beschreibt
einen im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellten Außengriff
für ein
Kraftfahrzeug, bei dem zwei verschiedene Komponenten verwendet werden.
Der Griff besitzt darüber
hinaus einen Taster, der zufolge einer weichwandigen Stelle des
Griffs betätigt
werden kann. Die
DE 10212 794 beschreibt
einen elektrische Komponenten beinhaltenden Kunststoffgriff für eine Kraftfahrzeugtür, der außenseitig
anzubringen ist. Innerhalb des Griffes befindet sich eine Höhlung, in
welcher Elektronikkomponenten angeordnet sind, die eine Antenne
ausbilden zwecks Datenaustausch mit einem Transponder.
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Die
DE 102 32 583 beschreibt
einen Türgriff für Kraftfahrzeugtüren, der
außenseitig
anzuordnen ist und der aus Kunststoff besteht und eine Sende/Empfängereinrichtung
besitzt, die in eine Höhlung des
Griffes eingeschoben ist.
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Bei
Türaußengriffen
für Keyless-Entry
insbesondere für
Kraftfahrzeuge war es bisher nur möglich, Antennen in Türgriffen
zu betreiben, die keine oder nur eine sehr kleine metallisierte
Oberfläche aufweisen.
Die Metallisierung erfolgte dort im Wesentlichen lediglich in Form
von Chromstreifen oder Metalleinlagen, die so angeordnet waren,
dass sie das von der Antenne erzeugte oder empfangene elektromagnetische
Wechselfeld nicht störten.
Durch eine zum Beispiel im herkömmlichen
Galvanikprozess aufgebrachte Chromschicht ist es nicht möglich, eine
Feldausbreitung in der Form zu erreichen, die für eine Kommunikation mit einer
Keyless-Entry-Karte notwendig ist, da hierbei zu hohe Schichtdicken
erzeugt werden. Diese hohen Schichtdicken sind notwendig, um die
Glasfaserstrukturen der Griffoberfläche auszugleichen. Der zufolge
der hohen Schichtdicke entstehende Faraday'sche Käfig bewirkt die Abschirmung.
Bei dem Galvanikverfahren ist es zudem erforderlich, dass zuvor
eine leitfähige
Schicht auf die Kunststoffoberfläche
aufgebracht wird. Dies erfolgt in der Regel durch Aufbringen eines
leitfähigen
Lacks. Nachteilig an einer Chromschicht ist darüber hinaus, dass sie abplatzt,
wenn sie von Wasser unterwandert wird und das Wasser gefriert. Hierdurch
kann eine Verletzungsgefahr entstehen.
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Das
elektromagnetische Feld wird benötigt, um
die Keyless-Entry-Karte aufzuwecken und dadurch zu signalisieren,
dass diese einen Öffnungscode
an das Fahrzeug abzusenden hat. Hierzu ist eine Feldausbreitung
erforderlich. Um diese nicht zu stören, wurden bislang Türaußengriffe
von Kraftfahrzeugen lediglich mit einem nicht leitenden Lack lackiert.
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Des
Weiteren ist es bekannt, im Griff kapazitive Sensoren einzusetzen,
die über
Sensorflächen Öffnungs-/
bzw. Schließbekundungen
des Fahrzeughalters de tektieren und an die Keyless-Entry-Elektronik
des Kraftfahrzeuges übertragen
werden. Hierbei werden diese Flächen
durch Folien ausgebildet. Diese werden vergossen oder direkt umspritzt
bzw. hinterspritzt und sind nur funktionell einsetzbar.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
mit einfachen Mitteln ein neues Design zu schaffen.
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Gelöst wird
die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung,
wobei jeder der einzelnen Ansprüche
eine eigenständige
erfinderische Lösung
darstellt. Auch die in der Anmeldung als Unteransprüche formulierten
Ansprüche
beinhalten grundsätzlich
eigenständige
Lehren. Lediglich zur Vermeidung einer Überfrachtung der Ansprüche mit Text
beschränken
sich die dortigen Angaben auf das Wesentliche. Gleichwohl bilden
diese Ansprüche aber
auch vorteilhafte Weiterbildungen des Vorrichtungsanspruches und
Verfahrensanspruches. Jeder der Ansprüche ist mit jedem anderen Anspruch
kombinierbar.
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Der
Anspruch 1 sieht zunächst
und im Wesentlichen vor, dass die Oberfläche des Funktionselementes
derart dünn
mit einer Metallschicht überzogen
ist, dass die Felddurchdringung des verwendeten elektromagnetischen
Wechselfeldes nur unwesentlich beeinträchtigt wird und trotzdem ein
metallischer, gegebenenfalls matt metallischer Glanz gegeben ist.
Das zugehörige
Verfahren sieht zunächst
und im Wesentlichen vor, dass zunächst ein Rohling aus Kunststoff
mit einer hochglänzenden
Oberfläche
hergestellt wird. Dieser Rohling kann eine eingebettete Antenne
besitzen. Alternativ kann der Rohling aber auch eine Aufnahmehöhlung besitzen,
in welche später
eine Antenne eingesteckt werden kann. Das Metall wird im Vakuum
derart dünn
aufgesputtert, dass die zuvor erörterten
Verhältnisse
gegeben sind. Bei dem Funktionsteil kann es sich um einen Türgriff, eine
Zierleiste, Heckleiste oder einen Emblemträger handeln. Es ist darüber hinaus
möglich,
auch Spiegel, Stossfänger
oder Antennenkörper
derartig auszugestalten. Der Antennenkörper kann aus Kunststoff gefertigt
sein. Er kann ein am Kraftfahrzeug insbesondere auf dem Kraftfahrzeugdach
befestigbarer Körper
sein, der im Inneren eine Antenne und gegebenenfalls eine Sende/Empfangseinrichtung
aufweist. Die Oberfläche
des Körpers
ist mit einer hauchdünnen
Metallschicht beschichtet, die ausreichend dick ist, um metallischen
Glanz hervorzurufen, aber ausreichend dünn ist, um den Durchtritt insbesondere
auch eines Gigahertz-Signals zu ermöglichen. Bei dem Funktionselement
kann es sich insbesondere um einen Funkschlüssel handeln, den der Benutzer
mit sich führt,
und der ihm den Zugang zum Kraftfahrzeug ermöglicht. Dieser Funkschlüssel kann aus
Kunststoff bestehen. In ihm befindet sich ein Transponder, der das
Schließgeheimnis
enthält.
Bei dem Funkschlüssel
kann es sich um einen aktiven Sender handeln, das Gehäuse kann
einen Taster besitzen, der eine Sende/Empfangseinrichtung in Betrieb
setzt, die mittels einer im Gehäuse
angeordneten Antenne ein Öffnungssignal
an das Kraftfahrzeug sendet. Das Gehäuse dieses Funkschlüssels ist
erfindungsgemäß rundum
metallisch beschichtet, wobei die Beschichtung so ausgebildet ist,
dass sie einen ausreichenden metallischen Glanz hervorruft, aber
gleichzeitig die von der Antenne abgesandten elektromagnetischen
Wellen in ausreichendem Maße
durchläßt. Es ist
auch möglich,
das Funktionselement als Keyless-Entry-Card auszubilden. Eine solche
Keyless-Entry-Card besitzt einen Transponder, der von einer kraftfahrzeugseitigen
Sende/Empfangseinrichtung über
eine elektromagnetische Induktion mit Energie versorgt wird. Der
Transponder wandelt dann die vom Kraftfahrzeug ausgesandten Signale
in einen Öffnungscode
um, um ihn an die kraftfahrzeugseitige Sende/Empfangseinrichtung
zurückzusenden.
Die gesamte Keyless-Entry-Card, die den Transponder beinhaltet,
ist in der oben beschriebenen Weise mit Metall beschichtet. Die
Metallbeschichtung kann hochglänzend
sein, um einen "Chromlook" zu erzielen. Um
einen "Alulook" zu erzielen, kann
die Metallbeschichtung rauh sein. Die Rauheit kann durch eine entsprechende
Strukturierung des Untergrundes erzielt werden. Hierdurch kann der
optische Eindruck eines "gebürsteten
Metalls" erreicht
werden. Die Funktionselemente sind erfindungsgemäß in besonderer Weise mit Metall
beschichtet. Die Beschichtung kann dünner als 10 μm sein. Bevorzugt
ist sie dünner
als 1 μm,
0,5 μm oder 0,3 μm und so
gestaltet, dass das verwendete 125 kHz-Signal in ausreichender Weise
hindurchtreten kann. Die Beschichtung kann aus verschiedenen Metallen
bestehen. Die Beschichtung besteht vorzugsweise aus Chrom, Nickel,
Titan, Kobalt, Kupfer, Zinn, Zink, Aluminium oder einer Legierung
aus diesen Metallen. Die Beschichtung kann nicht nur im PVD-Verfahren, sondern
auch im CVD-Verfahren oder im Sol-Gel-Verfahren aufgebracht werden.
Zur Erhöhung
der Kratzfestigkeit der Oberfläche
ist es vorgesehen, die Metallschicht mit einer Lackschicht zu versehen.
Der Rohling kann durch Polieren hochglänzend gemacht werden. Es ist
aber auch vorgesehen, den Rohling im Spritzgussverfahren herzustellen, wobei
die Spritzgussformnester hochpolierte Oberflächen aufweisen. Zur Vermeidung
des eingangs genannten negativen Effektes eines glasfaserverstärkten Kunststoffes
wird vorzugsweise ein Zweikomponenten-Spritzgussverfahren verwendet,
bei dem zwei unterschiedliche Kunststoffe gleichzeitig koaxial in
das Formnest eingespritzt werden, wobei der die Hautkomponente bildende
Kunststoff glattwandig aushärtet
und keine Glasfasern aufweist. Der den Kern bildende Kunststoff
weist dagegen Glasfasern auf. In einer Weiterbildung der Erfindung
kann aber auch vorgesehen sein, dass anstelle von Glasfasern Glaskugeln
verwendet werden. Dann ist ein einkomponentiges Spritzgussfertigungsverfahren
möglich. Die
dünne Metallisierung
der Oberfläche
ist durch lokale Energiebeaufschlagung auch lokal wieder entfernbar.
Dabei erfolgt die Energiebeaufschlagung derart, dass an der beaufschlagten
Stelle durch Verdampfen des Metalles Fehlstellen entstehen. Die
Energie kann mit einem Laser auf die Metalloberfläche gebracht
werden. Mit dem Laserstrahl können
Strukturen aus der Beschichtung herausgeschrieben werden. Beispielsweise
kann so ein Emblem oder eine andere dekorative Oberfläche erzeugt
werden. Es ist auch möglich,
Sensorstrukturen zu erzeugen. So kann mit dem Laserstrahl durch
Erzeugen von Fehlstellen eine Sensorelektrode für einen kapazitiven Näherungssensor
erzeugt werden. Es ist gleichfalls möglich, mittels Laserbeaufschlagung
schreibend Leiterbahnen zu erzeugen, auf die SMD-Bauelemente aufgebracht
werden können.
Dies erfolgt an nicht sichtbaren Stellen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Figuren im Detail erörtert.
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Es
zeigen:
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1 einen
Außentürgriff für ein Kraftfahrzeug,
der aus zwei Komponenten gespritzt worden ist und in dem eine Antenne
angeordnet ist;
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2 eine
Ausschnittsvergrößerung aus dem
Bereich II in 1;
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3 eine
Draufsicht auf den in 1 dargestellten Griff;
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4 eine
Draufsicht auf den in 1 mit V bezeichneten Bereich
in vergrößerter Darstellung;
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5 einen
Schnitt gemäß der Linie
V-V in 4;
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6 eine
vergrößerte Darstellung
des mit V in 1 bezeichneten Bereichs;
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7 eine
Darstellung gemäß 3 eines mit
einem Emblem versehenen Griffes und
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8 eine Darstellung gemäß 6 mit einem
anderen Emblem.
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Der
Griff trägt
die Bezugsziffer 1. In dem Griff 1 befindet sich
eine Antenne 2, die mit einer Sende- und Empfangseinrichtung
elektrisch verbindbar ist. Die Antenne 2 kann bei der Spritzgussfertigung
des Griffes 1 mit eingespritzt sein.
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Es
ist aber auch möglich,
dass die Antenne 2 in einer Höhlung des Griffs 1 einliegt.
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Der
Griff 1 besteht aus einem Kernmaterial 5 und einem
Hautmaterial 4. Die Oberfläche des Hautmaterials 4 ist
hochglänzend.
Hierzu besitzt das Formnest zur Spritzgussfertigung des Griffes 1 hochglanzpolierte
Oberflächen.
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Die
Oberfläche
der Hautkomponente 4 ist dünn mit einem Metall 3 beschichtet.
Mit einem Laserstrahl ist bei dem in den 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ein kreisförmiger
Kanal 9 in die Beschichtung 3 eingebrannt worden.
Die hierdurch entstandene Fläche 3' kann als Sensorfläche verwendet
werden.
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Auf
der Rückseite
des Griffs 1 ist ein Teilbereich der Beschichtung zu Leiterbahnen 3, 3', 3'', 3''' strukturiert.
Auf diesen Leiterbahnen sitzen SMD-Bauelemente 8.
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Bei
den in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen
wurden mittels Laserstrahl Embleme 6 erzeugt.
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Die
Erfindung zeichnet sich durch folgende Vorteile aus: Durch ein speziell
entwickeltes Metallisierungsverfahren ist es möglich, sehr dünne Metallschichten
direkt auf die Kunststoffoberfläche
aufzubringen. Dieses Sputtern (Physical Vapor Deposition) genannte
Verfahren wird im Vakuum durchgeführt. Unter einer Hochspannung
werden von einer Opferelektrode Metall-Ionen abgeschieden, die durch
eine hohe Beschleunigung in einem E-Feld auf ein Trägermaterial geschossen werden.
Durch eine entsprechende Steuerung des Fertigungsprozesses können sehr
dünne Metallschichten
im Bereich von 0,2 bis 0,5 μm
aufgebracht werden. Ebenso kann durch dieses Verfahren eine Oberflächenstruktur
geschaffen werden, die verschiedenartige Metall oberflächen wiedergibt
(Chrom, Aluminium, Messing usw.). Weitere Verfahren zur direkten
Metallisierung von Kunststoffen können auch das CVD- und das
Sol-Gel-Verfahren sein. Alle diese Verfahren benötigen keine vorher aufgebrachte
leitfähige
Schicht.
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Die
hochglanzpolierte Oberfläche
wird vorzugsweise in einem speziellen Spritzgussverfahren (Monosandwich)
erzeugt. Hierbei wird der Griff 1 aus zwei Kunststoffen
hergestellt. Der erste dient dazu, den Kern 5 mit hoher
Festigkeit herzustellen. Typisches Material hierfür ist zum
Beispiel PA6, GF 30. Die zweite Kunststoffkomponente legt sich beim Spritzen
als Hautkomponente 4 (zum Beispiel Grilon FE 5991) um den
Kern 5 und erzeugt die hochglänzende Oberfläche, die
für eine
optimale Beschichtung nötig
ist. Um einen "Chrom-Look" zu erreichen, besitzt
das Griffmaterial vorzugsweise eine helle Färbung. Es sollte eine möglichst
hohe Lichtreflektion aufweisen (silber-grau). Wird als Griffmaterial
ein Glasfaserkugeln aufweisender Kunststoff verwendet, entsteht
eine mattglänzende
Oberfläche ähnlich wie gebürstetes
Aluminium.
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Zur
Vermeidung einer Verkratzung der Metallschicht oder einer Beschädigung derselben
kann die Oberfläche
in einem abschließenden
Fertigungsprozess mit einem Klarlack versiegelt werden. Diese Klarlackschicht
enthält
insbesondere keine Gefahrstoffe und kann per Roboter aufgebracht
werden, wodurch dieser Fertigungsschritt kostengünstig ausgeführt werden
kann.
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Durch
den Einsatz unterschiedlicher Materialien zum Beispiel Kupfer, Aluminium,
Titan, metallisches Chrom usw. können
unterschiedliche Farbvarianten hergestellt werden. Durch Auswahl
unterschiedlicher Untergründe
oder auch Rauhtiefen ist es möglich,
auch einen "Matt-Look" herzustellen.
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Die
Metallschicht 3 kann auch zur Erzeugung eines elektromagnetischen
Feldes außerhalb
des Türgriffes 1 verwendet
werden. Auf die Metalloberfläche 3 kön nen Strukturen 6 mit
dekorativem oder funktionellem Charakter aufgebracht werden. Letztere
können
in Form einer MID-Struktur ausgebildet werden, wobei die Elektronikbauteile 8 direkt
auf die metallisierte Oberfläche 3 im
nicht sichtbaren Bereich des Funktionselementes 1 aufgebracht
werden. Sie sind mit einer im sichtbaren Bereich liegenden Sensorfläche 3', die ebenfalls
von der Metallschicht 3 ausgebildet sein kann, verbunden.
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Als
Funktionselemente kommen neben Türaußengriffen
auch Griffleisten, Heckleisten oder Sensorträger in Betracht. Wesentlich
ist, dass diese Funktionselemente eine Antenne tragen. Die Feldausbreitung
erfolgt durch diese Schicht hindurch. Als besonderer Vorteil wird
es auch angesehen, dass der Wegfall der Vorbeschichtung, wie sie
beim Galvanikverfahren erforderlich ist, kürzere Durchlaufzeiten bringt.
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In
weiteren Variationen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die
Schichtdicke auch größer als
1 μm ist.
Schichtdicken bis 10 μm
sind möglich, wenn
die damit einhergehende Dämpfung
des elektromagnetischen Feldes in Kauf nehmbar ist.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Funktionselement
ein Funkschlüssel
ist. Bei diesem Funkschlüssel
handelt es sich um ein Kunststoffteil, welches in der zuvor beschriebenen
Weise mit einer Metallschicht versehen ist. Diese Metallschicht
kann Sensoren, Schalter oder dergleichen aufweisen, mit denen der
Funkschlüssel
in Betrieb gesetzt werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung
besitzt der Funkschlüssel aber
lediglich einen passiven Transponder, der innerhalb des Kunststoffkörpers eingegossen
ist. In diesem Falle benötigt
die Oberfläche
des Schlüssels keine
Schalter, Taster oder dergleichen, um den Funkschlüssel in
Betrieb zu setzen, da dieser von einem entsprechenden elektromagnetischen
Signal des Kraftfahrzeuges aufgeweckt wird, um dann in Datenaustausch
zu treten mit der Empfangs/Sendeeinrichtung des Kraftfahrzeuges.
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Das
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtete
Funktionselement ist aufgrund der geringen Schichtdicke und der
damit verbundenen geringen Metallanteile recyclingfähig. Es
kann geschreddert werden und somit dem Materialkreislauf wieder
zugeführt
werden. Hierzu ist der Griff vorzugsweise so konstruiert, dass die
Antenne problemlos demontierbar ist. So kann die Antenne in einer
gesonderten Höhlung
des Funktionselementes liegen, die verschlossen ist.
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Die
Erfindung betrifft auch nicht dargestellte Ausführungsbeispiele, bei denen
das Funktionselement von einem Kraftfahrzeugspiegel ausgebildet
ist. In diesem Spiegel kann eine Antenne angeordnet sein. Das Gehäuse des
Spiegels ist metallbeschichtet. Darüber hinaus betrifft die Erfindung
Gehäuse
für Funkschlüssel. Diese
können
vollständig
mit einer Metallschicht ummantelt sein. Weitere Ausführungsbeispiele
betreffen Keyless-Entry-Cards. Auch diese, jeweils einen Transponder
beinhaltenden Karten können
vollständig
mit Metall beschichtet sein. Schliesslich betrifft die Erfindung
auch metallisch beschichtete Stossfänger, wenn diese eine Antenne
beinhalten.
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Sodann
betrifft die Erfindung auch Antennenkörper, die auf das Dach eines
Kraftfahrzeuges aufgesetzt sind. Diese, in der Regel aus Kunststoff
bestehenden Körper
bilden ein Gehäuse
zur Aufnahme einer GPS-Antenne. Auch hier ist die metallische Beschichtung
des Gehäuses
so ausgebildet, dass die Gigahertz-Wellen die Beschichtung durchdringen können.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für
sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird
hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollin haltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.