DE102009058788A1

DE102009058788A1 - Scheibe für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Herstellen dieser Scheibe

Info

Publication number: DE102009058788A1
Application number: DE102009058788A
Authority: DE
Inventors: Michael 38518 Müller; Mathias 39646 Thamm; Berend 38446 Wegner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-06-22

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibe 1 für ein Kraftfahrzeug, die zumindest zum Teil aus einem transparenten Material, insbesondere Polycarbonat, besteht. Die erfindungsgemäße Scheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lichtquelle 5 und ein optisch wirksames Element 4, 9 einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs von dem transparenten Material umschlossen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Heckscheibe und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Scheibe.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibe für ein Kraftfahrzeug, die zumindest zum Teil aus einem transparenten Material besteht. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Scheibe als Heckscheibe und ein Verfahren zum Herstellen einer Scheibe für ein Kraftfahrzeug.
Im Heck eines Kraftfahrzeugs ist üblicherweise eine Heckscheibe angeordnet, die fest im Fahrzeugrahmen verbaut ist oder in eine schwenkbare Heckklappe integriert ist. Des Weiteren sind am Heck des Fahrzeugs Beleuchtungseinrichtungen vorgesehen. Aus der DE 29 48 524 A1 ist es bekannt, Beleuchtungseinrichtungen auf der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite der Heckscheibe anzuordnen, wobei eine Streuscheibe der Beleuchtungseinrichtung einstückig in den Karosserieabschluss mit der Heckscheibe eingeformt ist.
Des Weiteren ist es aus der DE 10 2006 022 923 A1 bekannt, die Heckscheibe so auszubilden, dass sie optische Veränderungen bereitstellt. Beispielsweise wird vorgeschlagen, eine rippenartige Erhebung in der Heckscheibe auszubilden, in welcher die Lichtemission einer Lichtquelle eingekoppelt und auf der Außenseite der Heckscheibe wieder ausgekoppelt wird. Außerdem wird vorgeschlagen, eine Optik oder eine Linseneinrichtung an der Heckscheibe auszuformen, um eine optische Einparkhilfe bereitzustellen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scheibe für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, durch die Bauraum und Gewicht beim Kraftfahrzeug, welches die Scheibe umfasst, eingespart werden kann. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Scheibe angegeben werden.
Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lichtquelle und ein optisch wirksames Element einer Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs von dem transparenten Material umschlossen ist. Die Lichtquelle und das optisch wirksame Element sind insbesondere vollständig von dem transparenten Material umschlossen, z. B. in das transparente Material der Scheibe eingegossen. Es ist jedoch auch möglich, dass sie z. T. eine Oberfläche der Scheibe, z. B. bei Lichtauskoppelfläche bilden. Auf diese Weise kann von der Kraftfahrzeugscheibe eine Lichtfunktion für das Kraftfahrzeug bereitgestellt werden. Für diese Lichtfunktion müssen keine weiteren Leuchten im Fahrzeug vorgesehen werden, so dass sich eine Bauraumeinsparung ergibt. Außerdem ist es nicht erforderlich, ein separates Gehäuse für die Beleuchtungseinrichtung vorzusehen, da die wesentlichen Elemente der Beleuchtungseinrichtung von der transparenten Scheibe aufgenommen sind. Hierdurch wird eine Gewichtseinsparung für das Kraftfahrzeug erzielt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Lichtquelle und das optisch wirksame Element in dem transparenten Material so angeordnet, dass die Lichtemission der Lichtquelle zumindest zum Teil durch das optisch wirksame Element durchtritt, wobei die Lichtemissionsrichtung verändert wird. Das von der Lichtquelle emittierte Licht wird somit durch das optisch wirksame Element gebrochen. Das optisch wirksame Element besteht insbesondere aus einem Material, dessen Brechungsindex sich von dem Brechungsindex des transparenten Materials unterscheidet. Auf diese Weise kann die Abstrahlcharakteristik der Beleuchtungseinrichtung mittels des optischen Elements für die gewünschte Lichtfunktion geformt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Lichtquelle und das optisch wirksame Element in dem transparenten Material so angeordnet, dass die Lichtemission der Lichtquelle zumindest zum Teil an dem optisch wirksamen Element reflektiert wird. Auch hierdurch wird erreicht, dass die gewünschte Abstrahlcharakteristik für die Beleuchtungseinrichtung mittels des optisch wirksamen Elements bereitgestellt werden kann.
Unter einem optisch wirksamen Element wird im Sinne der Erfindung insbesondere ein Element verstanden, welches den Abstrahlwinkel der Lichtemission der Lichtquelle verändert. Die Veränderung erfolgt insbesondere durch Lichtbrechung oder Lichtreflektion.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheibe kann die Lichtemission der Lichtquelle zumindest zum Teil über einen Lichtleiter zu dem optisch wirksamen Element geleitet werden. Hierdurch wird erreicht, dass die Lichtquelle in einem größeren Abstand von der Lichtauskopplung angeordnet werden kann.
Die Beleuchtungseinrichtung kann eine Energieversorgungsleitung umfassen, die mit der Lichtquelle elektrisch verbunden ist und die aus dem transparenten Material herausgeführt ist. Beispielsweise kann am Rand der Scheibe ein Anschluss für die Energieversorgung der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sein.
Bei der Lichtquelle handelt es sich insbesondere um ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement, wie beispielsweise eine lichtemittierende Diode. Die lichtemittierende Diode kann insbesondere in Abhängigkeit von der Lichtfunktion, die von der Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt werden soll, farbiges Licht, zum Beispiel rotes und/oder gelbes Licht, emittieren. Die lichtemittierende Diode kann auch so ausgebildet sein, dass sie verschiedene Farben in Abhängigkeit von der Ansteuerung erzeugen kann.
Bei dem transparenten Material der Kraftfahrzeugscheibe handelt es sich insbesondere um Poylcarbonat. Die Verwendung von Polycarbonat hat den Vorteil, dass die Scheibenoberfläche sehr kratzfest ist und das Gewicht einer Scheibe aus Polycarbonat sehr gering ist.
Die Erfindung umfasst ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Heckscheibe mit den vorstehend genannten Merkmalen. Die Beleuchtungseinrichtung stellt in diesem Fall insbesondere eine Bremslichtfunktion, eine Schlusslichtfunktion, einen Nebelscheinwerfer und/oder einen Fahrtrichtungsanzeiger bereit. Hierfür kann die Beleuchtungseinrichtung insbesondere mehrere Lichtquellen für eine erste und eine zweite Lichtfunktion aufweisen, wobei die den Lichtquellen zugeordneten optisch wirksamen Elemente jeweils Lichtauskoppelflächen aufweisen, die nebeneinander angeordnet sind, wobei die Lichtauskoppelflächen abwechselnd der ersten und der zweiten Lichtfunktion zugeordnet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Scheibe für ein Kraftfahrzeug wird eine Baugruppe mit zumindest einer Lichtquelle, einer Energieversorgungsleitung und einem optisch wirksamen Element einer Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs gebildet. Die Baugruppe wird in einem Spritzgusswerkzeug positioniert und anschließend von einem transparenten Material umspritzt, so dass zumindest die Lichtquelle und das optisch wirksame Element von dem transparenten Material umschlossen sind, insbesondere vollständig umschlossen sind. Es wird insbesondere ein Mehrkomponentenspritzguss unter Verwendung von Polycarbonat eingesetzt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
1 zeigt eine Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Scheibe,
2 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Scheibe,
3 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Scheibe und
4 zeigt die Anordnung von Lichtauskoppelflächen von optischen Elementen eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Scheibe.
In 1 ist die Ansicht des Hecks eines Kraftfahrzeugs gezeigt, bei dem in die Heckklappe ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Heckscheibe 1 integriert ist. Die Heckscheibe 1 besteht im Wesentlichen aus Polycarbonat. In die Heckscheibe 1 integriert sind die Lichtquellen und dazugehörigen optisch wirksamen Elemente verschiedener Beleuchtungseinrichtungen des Fahrzeugs. Auf diese Weise werden Leuchtflächen 2 für eine hochgesetzte Bremsleuchte bereitgestellt. Ferner werden Leuchtflächen 3 für ein Schlusslicht, ein Bremslicht, einen Fahrtrichtungsanzeiger und einen Rückfahrscheinwerfer sowie gegebenenfalls zusätzlich für eine Nebelschlussleuchte bereitgestellt.
In 2 ist ein Schnitt durch die Heckscheibe 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst in diesem Fall mehrere als lichtemittierende Dioden ausgebildete Lichtquellen 5, die auf an sich bekannte Weise auf einer Platine 6 angeordnet sind. Die Lichtquellen 5 sind mit der Platine 6 vollständig von dem transparenten Material der Heckscheibe 1 umschlossen. Sie sind somit in die im Wesentlichen aus Polycarbonat bestehende Heckscheibe 1 eingegossen.
Zur Energieversorgung der Lichtquellen 5 ist die Platine 6 mit einer Energieversorgungsleitung 7 elektrisch verbunden, die zum Rand der Heckscheibe 1 führt. Am Rand der Heckscheibe 1 mündet die Energieversorgungsleitung 7 in einen Anschluss 8, der beispielsweise als Buchse ausgebildet sein kann. Über diesen Anschluss 8 kann die Energieversorgung der Beleuchtungseinrichtung erfolgen.
In Richtung der Lichtemission der Lichtquellen 5 sind jeweils optisch wirksame Elemente 4 angeordnet. Die optisch wirksamen Elemente 4 weisen jeweils eine Lichteinkoppelfläche auf, über die das von der jeweiligen Lichtquelle 5 emittierte Licht eingekoppelt wird. Ferner weisen die optisch wirksamen Elemente 4 jeweils Lichtauskoppelflächen auf, über welche das Licht ausgekoppelt wird. Von den Lichtauskoppelflächen wird eine Leuchtfläche bereitgestellt, welche durch das aus Poylcarbonat bestehende transparente Material der Heckscheibe 1 von außen sichtbar ist. Die optisch wirksamen Elemente 4 sind so ausgebildet, dass die ursprüngliche Lichtemissionsrichtung der Lichtquellen 5 verändert wird. Es kann insbesondere eine diffuse Lichtemission bei den Lichtauskoppelflächen der optisch wirksamen Elemente 4 bereitgestellt werden, so dass eine gewünschte Abstrahlcharakteristik für die jeweilige Lichtfunktion bereitgestellt werden kann. Die optisch wirksamen Elemente 4 können auch aus einem transparenten Material bestehen, welches jedoch einen anderen Brechungsindex aufweist als das aus Polycarbonat bestehende transparente Material der Heckscheibe 1.
Auch die optisch wirksamen Elemente 5 und die Energieversorgungsleitung 7 sind bei diesem Ausführungsbeispiel vollständig in die aus Polycarbonat bestehende Heckscheibe 1 eingegossen. Sie sind somit vollständig von Polycarbonat umschlossen, so dass der Eindruck einer schwebenden Aufnahme der Beleuchtungseinrichtung in der Heckscheibe 1 entsteht. Alternativ könnten die optisch wirksamen Elemente 5 auch so in die Heckscheibe 1 eingegossen sein, dass die Lichtauskoppelflächen der optisch wirksamen Elemente 4 eine Oberfläche der Heckscheibe 1 bilden. Ferner wäre es möglich, dass auf der Rückseite die Platine 6 eine Oberfläche der Heckscheibe 1 bildet.
In 3 ist ein Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heckscheibe 1 gezeigt. In diesem Fall wird das optisch wirksame Element von einem Reflektor 9 gebildet. Die wieder als lichtemittierende Diode ausgebildete Lichtquelle 5 ist in diesem Fall mit der Platine 6 senkrecht zu der Anordnung, die in 2 gezeigt ist, angeordnet. Das von der Lichtquelle 5 emitterte Licht wird am Reflektor 9 reflektiert und aus der Heckscheibe 1 herausgeleitet. Durch diese Anordnung kann beispielsweise ein Rückfahrscheinwerfer bereitgestellt werden.
In 4 ist ein Beispiel für die Anordnung der Lichtauskoppelflächen mehrerer optisch wirksamer Elemente 10 bis 18 gezeigt. Jedem optisch wirksamen Element 10 bis 18 ist dabei eine lichtemittierende Diode als Lichtquelle 5 zugeordnet, deren Licht in die Elemente 10 bis 18 eingekoppelt wird, und welches bei den in 4 sichtbaren Flächen ausgekoppelt wird. Dabei emittieren die Lichtquellen 5 für die Elemente 10, 12, 14, 16, 18 rotes Licht und die Lichtquellen 5 für die Elemente 11, 13, 15, 17 je nach Ansteuerung gelbes oder rotes Licht.
Um einen Fahrtrichtungsanzeiger bereitzustellen, emittieren in diesem Fall die Lichtquellen 5 für die optisch wirksamen Elemente 11, 13, 15, 17 ein gelbes Blinklicht. Für die Schlusslichtfunktion emittieren die Lichtquellen 5 für alle optisch wirksamen Elemente 10 bis 18 rotes Licht. Dabei werden die Lichtquellen 5 für die optisch wirksamen Elemente 10, 12, 14, 16, 18 mit verminderter Leistung von z. B. 10% der Maximalleistung betrieben, die Lichtquellen 5 für die optisch wirksamen Elemente 11, 13, 15, 17 werden hingegen mit ihrer Maximalleistung betrieben. Falls während des Betriebs des Schlusslichts der Fahrtrichtungsanzeiger betätigt wird, wechseln die Lichtquellen 5 für die optisch wirksamen Elemente 11, 13, 15, 17 zwischen einer roten und einer gelben Lichtemission. Bei der Schlusslichtfunktion und dem Blinklicht für den Fahrtrichtungsanzeiger sind somit die Lichtauskoppelflächen für die beiden Lichtfunktionen abwechselnd nebeneinander angeordnet.
Falls eine Bremslichtfunktion bereitgestellt werden soll, werden alle Lichtquellen 5 für die Elemente 10 bis 18 mit voller Leistung betrieben.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der vorstehend beschriebenen Kraftfahrzeugscheibe beschrieben:
Zunächst wird eine Baugruppe gebildet, die aus den auf der Platine 6 angeordneten Lichtquellen 5, der Energieversorgungsleitung 7 mit dem Anschluss 8 und den optisch wirksamen Elementen 4 bzw. 9 besteht. Diese Baugruppe wird in einem Spritzgusswerkzeug positioniert, wobei gegebenenfalls Positionierhilfen verwendet werden, um ein vollständiges Eingießen der Baugruppe zu ermöglichen. Gegebenenfalls kann auch zunächst eine erste Polycarbonatschicht in das Spritzgusswerkzeug eingespritzt werden und danach die Baugruppe auf dieser Schicht positioniert werden.
Schließlich wird die Baugruppe in dem Spritzgusswerkzeug vollständig mit Polycarbonat umspritzt, so dass die Lichtquellen 5, die Platine 6, die optisch wirksamen Elemente 4 bzw. 9 und die Energieversorgungsleitung 7 vollständig mit Polycarbonat umschlossen sind, wobei nur noch der Anschluss 8 freiliegt, um die Baugruppe elektrisch mit Energie zu versorgen.
Schließlich kann noch eine Deckschicht aufgebracht werden, die einen Teil der Scheibe 1 blickdicht, gegebenenfalls in der Farbe des Kraftfahrzeugs, abdeckt. Ferner kann auch eine Halte- und Lagerschicht für die Verbindung der Scheibe 1 mit der Karosserie des Fahrzeugs eingespritzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Heckscheibe
2: Leuchtflächen
3: Leuchtflächen
4: optisch wirksames Element
5: Lichtquelle
6: Platine
7: Energieversorgungsleitung
8: Anschluss
9: optisches wirksames Element/Reflektor
10–18: optisch wirksame Elemente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2948524 A1 [0002]
DE 102006022923 A1 [0003]

Claims

Scheibe (1) für ein Kraftfahrzeug, die zumindest zum Teil aus einem transparenten Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lichtquelle (5) und ein optisch wirksames Element (4; 9) einer Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs von dem transparenten Material umschlossen ist.
Scheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (5) und das optisch wirksame Element (4) in dem transparenten Material so angeordnet sind, das die Lichtemission der Lichtquelle (5) zumindest zum Teil durch das optisch wirksame Element (4) durchtritt, wobei die Lichtemissionsrichtung verändert wird.
Scheibe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das optisch wirksame Element (4) aus einem Material besteht, dessen Brechungsindex sich von dem Brechungsindex des transparenten Materials unterscheidet.
Scheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (5) und das optisch wirksame Element (9) in dem transparenten Material so angeordnet sind, das die Lichtemission der Lichtquelle (5) zumindest zum Teil an dem optisch wirksamen Element (9) reflektiert wird.
Scheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemission der Lichtquelle (5) zumindest zum Teil über einen Lichtleiter zu dem optisch wirksamen Element geleitet wird.
Scheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung eine Energieversorgungsleitung (7) umfasst, die mit der Lichtquelle (5) elektrisch verbunden ist und die aus dem transparenten Material herausgeführt ist.
Kraftfahrzeug mit einer Heckscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1–6.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung eine Bremslichtfunktion, eine Schlusslichtfunktion, einen Nebelscheinwerfer und/oder einen Fahrtrichtungsanzeiger bereitstellt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung mehrere Lichtquellen (5) für eine erste und eine zweite Lichtfunktion aufweist und dass die den Lichtquellen zugeordneten optisch wirksamen Elemente (10–18) jeweils Lichtauskoppelflächen aufweisen, die nebeneinander angeordnet sind, wobei die Lichtauskoppelflächen abwechselnd der ersten und der zweiten Lichtfunktion zugeordnet sind.
Verfahren zum Herstellen einer Scheibe (1) für ein Kraftfahrzeug, bei dem – eine Baugruppe mit zumindest einer Lichtquelle (5), einer Energieversorgungsleitung (7) und einem optisch wirksamen Element (4; 9) einer Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs gebildet wird, – die Baugruppe in einem Spritzgusswerkzeug positioniert wird und – die Baugruppe anschließend von einem transparenten Material umspritzt wird, so dass zumindest die Lichtquelle (5) und das optisch wirksame Element (4; 9) von dem transparenten Material umschlossen sind.