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Die Erfindung betrifft eine aus Kunststoff bestehende Fensterscheibe für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Solche Fensterscheiben, die einen von äußeren Rändern umschlossenen Scheibenkörper aufweisen, dienen zum Verschließen einer Fensteröffnung in einem Kraftfahrzeug, die regelmäßig durch einen die Fensteröffnung begrenzenden Fensterrahmen gebildet wird.
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Unter einem Fensterrahmen wird hier allgemein eine Begrenzung einer Fensteröffnung in einem Kraftfahrzeug verstanden, die durch eine hierfür vorgesehene (mittels eines Fensterhebers verstellbare oder ggf. feststehende) Fensterscheibe verschließbar ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine an einer Kraftfahrzeugtür (insbesondere einer Klapptür oder Schiebetür) oder um eine an einem nicht beweglichen Bereich einer Kraftfahrzeugkarosserie angeordnete, eine Scheibenöffnung definierende (zumindest teilweise umschließende), als Rahmen bezeichnete Begrenzung handeln. Bei sogenannten rahmenlosen Fahrzeugtüren, die insbesondere wie Cabriolet-Fahrzeugen verwendet werden, wird der zugeordnete Fensterrahmen durch einen Bereich der karosserieseitigen Begrenzung der Türöffnung gebildet, welche durch die entsprechende Fahrzeugtür verschließbar ist. Als Fensterrahmen gilt dabei derjenige Teil der Begrenzung der Türöffnung, der bei geschlossener Fahrzeugtür bestimmungsgemäß die an der Fahrzeugtür vorgesehene Fensterscheibe begrenzt (wobei im Fall einer verstellbaren Fensterscheibe von einer in ihrer Schließposition befindlichen Fensterscheibe ausgegangen wird).
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Die
DE 196 42 648 A1 beschreibt eine aus Kunststoff bestehende Fensterscheibe in deren Scheibenkörper Sockelteile integriert sind, an denen Anbau- oder Einbauteile befestigbar sind.
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Aus der
DE 42 07 885 A1 und der
DE 22 46 337 A ist jeweils eine Einklemmschutzvorrichtung für höhenverstellbare Fensterscheiben bekannt, bei denen jeweils an einer der zu verstellenden Fensterscheibe zugeordneten Fahrzeugtür Signalerzeuger und Signalempfänger angeordnet sind, welche ein mit der zu verstellenden Fensterscheibe wechselwirkendes Signal erzeugen, um hiermit ein Einklemmen der Fensterscheibe selektieren zu können.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine aus Kunststoff bestehende Fensterscheibe weiter zu verbessern.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Fensterscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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In den Scheibenkörper der Fensterscheibe ist mindestens ein elektrisches oder elektronisches Bauelement integriert. Erfindungsgemäß sind in den Scheibenkörper als elektrisches oder elektronisches Bauelement Mittel zur Erkennung des Einklemmens von Gegenständen zwischen einer Scheibenkante am Rand der Fensterscheibe und einem Fensterrahmen integriert.
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Das elektrische und elektronische Bauelement kann von dem Scheibenkörper zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umschlossen sein. Es kann hierzu beispielsweise von dem Scheibenkörper umspritzt bzw. umgossen sein, entsprechend einer Integration in den Scheibenkörper unmittelbar bei dessen Herstellung durch Gießen bzw. Spritzgießen des zur Herstellung der Fensterscheibe verwendeten Kunststoffes. Unter die elektrischen Bauelemente sollen dabei auch elektromagnetische und elektrooptische Baugruppen fallen.
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Bei dem elektrischen bzw. elektronischen Bauelement, welches in die Fensterscheibe integriert ist, kann es sich insbesondere auch um ein so genanntes aktives Bauelement handeln, d.h. um ein Bauelement, das im Betrieb sowohl mit einer Signalgröße als auch mit einer Hilfsenergie (Stromversorgung) beaufschlagt wird, wobei die Signalgröße am Eingang des aktiven Bauelementes jenen Anteil der Hilfsenergie steuert, der zum Ausgang des aktiven Bauelementes fließt. Es können aber auch passive Bauelemente, die mit nur einer Signalgröße betrieben werden, wie z. B. ein Widerstand, ein Kondensator, eine Spule oder eine Diode, in die aus Kunststoff bestehende Fensterscheibe integriert sein. Beispiele für aktive Bauelemente, die sich durch eine größere Komplexität auszeichnen und Signale verstärken sowie schwingen können, sind Transistoren, Thyristoren, integrierte Schaltungen und aus mehreren Bauelementen zusammengesetzte elektrische Baugruppen. Auch diese komplexeren aktiven Bauelemente lassen sich in eine aus Kunststoff bestehende Fensterscheibe integrieren.
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Durch die unmittelbare Integration elektrischer und/oder elektronischer Bauteile in den Scheibenkörper einer Fensterscheibe wird mit geringem Montageaufwand eine definierte, bei Bedarf wasserdichte Aufnahme elektrischer und elektronischer Bauteile ermöglicht, die sich zudem durch eine kostengünstige Herstellung auszeichnet, da die entsprechenden elektrischen und elektronischen Bauteile lediglich bei der Herstellung der Fensterscheibe so zu platzieren sind, dass sie in den Scheibenkörper integriert werden.
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Bei den in den Scheibenkörper integrierten Bauelementen kann es sich um Mittel zur Signalerzeugung (insbesondere zur Bereitstellung von Informationen) handeln, die als Anzeige- bzw. Signalelemente ausgebildet sind, z.B. um Leuchtdioden zur Anzeige des Verriegelungszustandes einer Kraftfahrzeugtür (Statusanzeige); um Blinkelemente zum Anzeigen eines bevorstehenden Abbiegevorganges; um eine Warnanzeige, mit der die Detektion eines Gegenstandes im toten Winkel eines Kraftfahrzeuges, z.B. mittels Ultraschall, anzeigbar ist; oder um eine Blinkeinrichtung, die beim Schließen der Fensterscheibe blinkt. Weiterhin kann es sich bei den Mitteln zur Signalerzeugung bzw. Signalanzeige um eine Statusanzeige des Schließzustandes und Verriegelungszustandes einer Kraftfahrzeugtür handeln oder um gezielt ansteuerbare Signalelemente zur Bildung einer Werbefläche auf der Fensterscheibe. Hierzu eignen sich insbesondere in Matrix-Form in die Fensterscheibe integrierte Anzeige- bzw. Signalelemente.
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Weiterhin können in die aus Kunststoff bestehende Fensterscheibe Bauelemente in Form elektrischer bzw. elektronischer Sensor- oder Detektionsmittel integriert sein, z.B. ein optischer Positionssenor für die Erkennung Scheibenposition, eine Magnetleiste zur Positionserkennung, ein Hall-Sensor zur Erzeugung von Signalen für die Steuerung oder Regelung einer Verstellbewegung der Fensterscheibe, eine Codespur (z.B. als mechanischer oder magnetischer Code), ein Feuchtesensor, ein Lichtsensor oder ein Drucksensor, insbesondere für den Einklemmschutz.
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Weiterhin können in die aus Kunststoff bestehende Fensterscheibe Mittel zur Auswertung von Signalen und/oder zur Steuerung von Fahrzeugkomponenten aufgrund der ausgewerteten Signale integriert sein, z.B. eine Türsteuerelektronik, die auch Prozessorelemente für die Steuerung und Regelung bestimmter Vorgänge in einem Kraftfahrzeug umfassen kann. Eine solche Steuerelektronik lässt sich beispielsweise in die Fensterscheibe eingießen.
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Darüber hinaus können in die Fensterscheibe auch Antriebsmittel integriert sein, nämlich z.B. ein Fensterheberantrieb einschließlich seines Gehäuses, sowie Flächen zum Anzeigen der aktuellen Position der Fensterscheibe.
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Schließlich können auch Mittel für die Fortleitung von Signalen in die Fensterscheibe integriert sein, z.B. elektrische Leiter, insbesondere in Form elektrisch leitender Drähte.
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Der Einklemmschutz kann beispielsweise durch die Fortleitung von Signalen entlang des oberen Randes der Fensterscheibe – bezogen auf deren in ein Kraftfahrzeug eingebauten Zustand – erreicht werden, wobei in einem Einklemmfall diese Signale beeinflusst werden und die Beeinflussung dieser Signale durch entsprechende Signaldetektoren erfasst wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich mindestens ein elektrischer Leiter zur Erkennung eines Einklemmfalles entlang des oberen Scheibenrandes und ist dabei in die entsprechende Scheibenkante integriert, so dass elektrische Signale entlang des zu überwachenden Scheibenrandes geleitet werden können und die Beeinflussung der entlang jenes elektrischen Leiters geleiteten elektrischen Signale im Einklemmfall gemessen wird.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden Oberflächenwellen, insbesondere in Form von Rayleigh-Wellen, entlang der zu überwachenden Scheibenoberfläche geleitet und deren Beeinflussung in einem Einklemmfall gemessen.
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Hierzu kann vorteilhaft ein speziell für die Fortleitung von Oberflächenwellen geeigneter Materialbereich an dem entsprechenden Rand der aus Kunststoff bestehenden Fensterscheibe einstückig angeformt sein, z.B. durch Verwendung der so genannten Zwei-Komponenten-Technik. Auch ein in den entsprechenden Scheibenrand integrierter Draht kann zur Fortleitung der Oberflächenwellen verwendet werden.
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Damit keine zu starke Dämpfung der Oberflächenwellen bei deren Fortleitung entlang solcher Scheibenränder (insbesondere seitlicher Scheibenränder) erfolgt, an denen keine Überwachung hinsichtlich eines Einklemmfalles stattfinden soll, können die Oberflächenwellen entlang solcher Ränder in einer am entsprechenden Scheibenrand ausgeformten Nut oder Kante geführt werden, so dass eine Dämpfung durch Kontakt mit der am zugeordneten Rahmenabschnitt des Fensterrahmens verlaufenden Scheibendichtung verhindert wird.
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Die zur Fortleitung elektrischer Signale oder von Oberflächen verwendeten Leiter (Drähte) können zusätzlich als Antenne oder zum Beheizen des oberen Scheibenrandes der Fensterscheibe verwendet werden, um eine frostbedingt festsitzende Fensterscheibe durch Erwärmung aus der zugeordneten Scheibendichtung des Fensterrahmens lösen zu können. Weiterhin können einzelne Sensoren, z.B. induktiv wirkende Sensoren (Spulen), in den zu überwachenden Scheibenrand integriert sein, um einen Einklemmfall, d.h. das Einklemmen eines Gegenstandes zwischen dem entsprechenden Scheibenrand und dem zugeordneten Rahmenabschnitt eines Fensterrahmens zu erfassen. Dabei kann auch eine Einklemmschutzerkennung mittels induktiv wirkenden Sensoren einerseits und mittels Oberflächenwellen andererseits kombiniert werden, wobei die induktiv wirkenden Sensoren, insbesondere für eine grobe Vorerkennung eines Einklemmfalles verwendet werden und die Oberflächenwellen für eine verfeinerte Erkennung im Nahbereich.
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Alle in den Scheibenkörper integrierten elektrischen oder elektronischen Bauelemente können jeweils von demselben Material umschlossen sein, aus dem die übrigen Bereiche des Scheibenkörpers bestehen, oder alternativ von einem hiervon unterschiedlichen Material, das nach der Zwei-Komponenten-Technik (2K-Technik) einstückig am aus Kunststoff bestehenden Scheibenkörper angeformt ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren deutlich werden.
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Es zeigen:
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1a eine Ansicht eines Fensterrahmens mit einer darin geführten Fensterscheibe, in deren Scheibenkörper elektronische Bauelemente integriert sind;
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1b einen Querschnitt durch die Anordnung aus 1a im Bereich eines Rahmenabschnittes;
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2 eine schematische Darstellung der Funktion der in die Fensterscheibe gemäß 1a und 1b integrierten elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente;
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3a bis 3c eine Abwandlung der Fensterscheibe aus 2;
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4 eine weitere Abwandlung der Fensterscheibe aus 2;
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5a bis 5c ein Querschnitt durch unterschiedliche Gestaltungsvarianten des oberen Randes der Fensterscheibe aus 4.
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1a zeigt in einer Ansicht einen Fensterrahmen 2 einer Kraftfahrzeugtür, der zwei – bezogen auf den in ein Kraftfahrzeug eingebauten Zustand – entlang der Fahrzeuglängsachse x voneinander beabstandete seitliche Rahmenteile 21, 22 sowie ein die beiden seitlichen Rahmenteile verbindendes, oberes (dachseitiges) Rahmenteil 23 aufweist. Die drei Rahmenteile 21, 22, 23 definieren eine Fensteröffnung 20, die nach Einbau des Fensterrahmens 2 nach unten hin durch die Türbrüstung der entsprechenden Kraftfahrzeugtür begrenzt wird. Die beiden seitlichen Rahmenteile 21, 22 sind entlang ihrer Erstreckungsrichtung, d.h. entlang der vertikalen Fahrzeugachse z, nach unten hin über die Fensteröffnung 20 hinaus verlängert, und bilden dort Führungen 210, 220 zum Absenken einer Fensterscheibe 1 aus der Fensteröffnung 20 hinaus in den Türschacht eines Kraftfahrzeugs.
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Die in dem Fensterrahmen 2 und den daran nach unten hin anschließenden Führungen 210, 220 geführte Fensterscheibe 1 weist einen Scheibenkörper 10 mit einer äußeren Oberfläche O1 und einer inneren Oberfläche O2 auf, von denen die eine nach Einbau in ein Kraftfahrzeug dem Außenraum (Raum außerhalb des Kraftfahrzeugs) und die andere dem Innenraum (Raum innerhalb des Kraftfahrzeugs) zugewandt ist. Der Scheibenkörper 10 ist umschlossen von zwei entlang der Fahzeuglängsachse x voneinander beabstandeten seitlichen Scheibenrändern 11, 12, die in jeweils einem der seitlichen Rahmenabschnitte 21, 22 längsverschieblich geführt sind, einem oberen Rand 13, der bei Erreichen der oberen Schließposition der Fensterscheibe 1 in eine Scheibendichtung in den oberen, dachseitigen Rahmenabschnitt 23 einfährt, sowie einem hiervon entlang der vertikalen Fahrzeugachse z nach unten hin beabstandeten unteren Rand 14, der sich entlang der Türbrüstung eines Kraftfahrzeugs erstreckt, wenn sich die Fensterscheibe 1 in ihrer oberen Schließposition befindet.
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Ist bei einer derartigen Anordnung zum Verstellen der Fensterscheibe 1 entlang ihrer Verstellrichtung z ein elektrischer Fensterheber vorgesehen, der ein automatisches Anheben der Fensterscheibe 1 in ihre obere Schließposition ermöglicht, wenn beispielsweise eine hierfür vorgesehene Taste für einen bestimmten Zeitraum betätigt wurde, so ist ein Einklemmschutz erforderlich, um ein eventuelles Einklemmen eines Gegenstandes zwischen dem oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 und dem oberen Rahmenabschnitt 23 beim Anfahren der oberen Schließposition der Fensterscheibe 1 zu erkennen und als Reaktion hierauf den Antriebsmotor des Fensterhebers abzuschalten oder zu reversieren. Ein hierfür zu verwendendes Einklemmschutzsystem muss als wesentliche Komponente eine Einrichtung zur Erkennung des Einklemmfalles aufweisen, die bei Auftreten eines Einklemmfalles entsprechende Signale an eine Steuer- oder Regeleinrichtung des Fensterheberantriebs sendet.
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Vorliegend erfolgt die Erkennung eines Einklemmfalles, d.h. des Einklemmens eines Gegenstandes zwischen dem oberen Rand
13 der Fensterscheibe
1 und dem oberen Rahmenabschnitt
23 des Fensterrahmens
2 mittels Oberflächenwellen in Form von Rayleigh-Wellen W, die unter anderem entlang des oberen Randes
13 der Fensterscheibe
1 geführt werden und die beim Einklemmen eines Gegenstandes zwischen oberem Rand
13 der Fensterscheibe
1 und oberem Rahmenabschnitt
23 des Fensterrahmens
2 messbar beeinflusst werden, vgl. hierzu
EP-B 0 988 538 .
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Zur Erzeugung der Oberflächenwellen dient ein Sender in Form eines Erregers 4 und zur Detektion der von dem Sender/Erreger 4 erzeugten Oberflächenwellen W dient ein Sensor bzw. Empfänger 5. Sowohl der Sender 4 als auch der Empfänger 5 sind jeweils in den Scheibenkörper 10 der aus Kunststoff bestehenden Fensterscheibe 1 integriert, nämlich durch den Scheibenkörper 10 umgossen bzw. umspritzt und hierdurch vollständig von diesem umschlossen. Der Sender 4 und der Empfänger 5 sind dabei jeweils im Bereich des unteren Randes 14 der Fensterscheibe angeordnet und entlang der Fahrzeuglängsachse x voneinander beabstandet. Damit die vom Sender 4 erzeugten Oberflächenwellen ohne zu starke vorherige Dämpfung zum oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 gelangen können und von dort ohne zu starke Dämpfung zum Empfänger 5 gelangen können, sind die Oberflächenwellen auf ihrem Weg vom Sender 4 zum oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 und auf ihrem Weg vom oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 zum Empfänger 5 jeweils in einer (abgewinkelten) Nut 17, 17a bzw. 16, 16a geführt, die sich entlang eines seitlichen Randes 12 bzw. 11 und teilweise entlang des unteren Randes 14 der Fensterscheibe 1 erstreckt. Dabei dient eine Begrenzungsfläche 19 der jeweiligen Nut 16, 16a bzw. 17, 17a als Wellenleiter, entlang dem die Oberflächenwellen geführt werden, ohne mit der am jeweiligen Rahmenabschnitt 21, 22 vorgesehenen Scheibendichtung D in unmittelbaren Kontakt zu treten. Hierdurch wird eine Dämpfung der Oberflächenwellen W auf dem Weg zwischen dem Sender 4 und dem oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 bzw. dem oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 und dem Empfänger 5 durch Kontakt mit der Scheibendichtung und eine hiermit verbundene Verzerrung der Messergebnisse vermieden.
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Wie anhand des Querschnittes in 1b deutlich wird, kann sich die jeweilige Nut 17, 17' in unterschiedlichen Lagen am jeweils zugeordneten Rand (z.B. 12) der Fensterscheibe 1 erstrecken, z.B. an einer Oberfläche O2 des Scheibenkörpers 10 (Nut 17) oder entlang einer Stirnseite des entsprechenden Randes 12 der Fensterscheibe 1 (Nut 17').
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Anhand der 3a bis 3c ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles aus den 1a bis 2 dargestellt, wobei sich entlang des oberen Randes 13 der Fensterscheibe 1 ein Wellenleiter L erstreckt, der in einer am oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 gebildeten Ausnehmung 13a angeordnet ist und dort insbesondere nach der Zwei-Komponenten-Technik (2K-Technik) einstückig angeformt sein kann.
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Der zugeordnete Sender 4, der z.B. zur Erzeugung von Lichtwellen ausgebildet sein kann, so dass es sich bei dem Wellenleiter L um einen Lichtwellenleiter handelt, oder zur Erzeugung akustischer Wellen ausgebildet sein kann, so dass es sich bei dem Wellenleiter L um einen Leiter für Volumenwellen handelt, ist an einem Ende des Wellenleiters L angeordnet. Der Wellenleiter L ragt derart aus der am oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 gebildeten Ausnehmung 13a hinaus, dass eine Druckkomponente auf den Wellenleiter L einwirkt, wenn ein Gegenstand zwischen dem oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 und einem zugeordneten oberen Rahmenabschnitt eines Fensterrahmens eingeklemmt wird. Hierdurch wird ein Teil der im Wellenleiter L geleiteten Wellen ausgekoppelt, vgl. 3c und gelangt zu einem Empfänger 5, der das Vorliegen eines Einklemmfalles signalisiert, wenn die aus dem Wellenleiter L ausgekoppelten und vom Empfänger 5 empfangenen Wellen einen Schwellwert überschreiten.
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4 zeigt schließlich eine Anordnung, bei der entlang der oberen Scheibenkante 13 der Fensterscheibe 1 zwei elektrische Leiter 61, 62 in Form von Drähten als ein Leiterpaar nebeneinander geführt sind. Jeder der beiden nebeneinander entlang des oberen Randes 13 der Fensterscheibe 1 erstreckten elektrischen Leiter 61, 62 weist einen elektrischen Anschluss 63, 64 auf, so dass zwischen den beiden elektrischen Leitern 63, 64 eine Potentialdifferenz erzeugt bzw. gemessen werden kann. Diese wirken dann als kapazitiver oder induktiver Sensor zur Erkennung eines Einklemmfalles. Verschiedenen Möglichkeiten der konkreten Anordnung der beiden elektrischen Leiter 61, 62 entlang des oberen Randes 13 der Fensterscheibe 1 sind im Querschnitt in den 5a bis 5c dargestellt.
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Gemäß 5a sind die beiden elektrischen Leiter 61, 62 unmittelbar vom Material des Scheibenkörpers 10 umgossen und vollständig umschlossen.
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Gemäß 5b ist am oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 nach der Zwei-Komponenten-Technik ein Materialabschnitt 130 gebildet, der aus einem anderen Kunststoff besteht als der Scheibenkörper 10 und in den die elektrischen Leiter 61, 62 eingespritzt sind.
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Gemäß 5c ist schließlich am oberen Rand 13 der Fensterscheibe 1 eine Ausnehmung 13b gebildet, und die beiden elektrischen Leiter 61, 62 sind voneinander beabstandet auf jeweils eine Begrenzungsfläche der Ausnehmung 13b aufgebracht.
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In den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist die zu verstellende Fensterscheibe stets entlang einer Richtung z verschieblich, die – bezogen auf den in ein Kraftfahrzeug eingebauten Zustand – im Wesentlichen mit der vertikalen Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeugs zusammenfällt. Die vorstehend anhand der Figuren beschriebene Anordnung ist aber keineswegs auf solche Fälle beschränkt, in denen die Fensterscheibe nur entlang einer Geraden oder noch spezieller nur entlang einer Fahrzeugachse (nämlich der vertikalen Fahrzeugachse) verstellbar ist. Vielmehr soll ausdrücklich auch die Verstellung der Fensterscheibe entlang gekrümmter Bahnen einbezogen sein, so dass sich die Verstellrichtung der Fensterscheibe entlang ihrer Verstellbahn lokal ändert. Die vertikale Fahrzeugachse z entspricht dann einer Hauptverstellrichtung, entsprechend einem Anheben der Fensterscheibe in die zugeordnete Fensteröffnung bzw. einem Absenken der Fensterscheibe aus der Fensteröffnung. Einem solchen Anheben oder Absenken der Fensterscheibe in vertikaler Richtung z können aber stets noch Bewegungskomponenten entlang anderer Raumrichtungen überlagert sein.
