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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solardach, insbesondere ein Solar-Schiebedach, für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Solardach bzw. mit einem Solar-Schiebedach.
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Es ist bekannt, die Deckel von Schiebedächern an Kraftfahrzeugen, insbesondere an Personenkraftwagen, als transparente Sichtelemente auszugestalten. Mit Hilfe eines solchen Sichtelements kann auch bei geschlossenem Schiebedach Sonnenlicht in den Fahrzeuginnenraum gelangen, so dass der Fahrzeuginnenraum für den Fahrer optisch geöffnet wird.
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Ferner ist es bekannt, an den verschiebbaren Sichtelementen (Deckeln) von Schiebedächern Solarzellen anzubringen. Diese sind auf den Sichtelementen in der Regel flächig verteilt und überdecken einen Großteil der Fläche der Sichtelemente. Die Solarzellen können dazu verwendet werden, auch bei geparktem Kraftfahrzeug Strom zu erzeugen, der z. B. zum kontinuierlichen Antrieb eines fahrzeuginternen Gebläses genutzt werden kann. Der Betrieb des Gebläses auch im geparkten Zustand bewirkt eine Senkung der Temperatur im Innenraum des Fahrzeugs, so dass die Effektivität der Klimaanlage erhöht und der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs entsprechend verringert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann durch die Sonneneinstrahlung auf die Solarzellen auch die Kfz-Batterie automatisch geladen werden.
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Durch die flächige Anbringung von Solarzellen auf bzw. an dem Sichtelement (in der Regel einer Glas- oder Kunststoffscheibe) wird die Transparenz des Sichtelements reduziert und damit die Hauptfunktion des Sichtelements beeinträchtigt, auch bei geschlossenem Schiebedach-Deckel Licht in den Innenraum des Kraftfahrzeugs zu lassen.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Solardach bzw. ein Solar-Schiebedach mit einem Sichtelement und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Dach mit Sichtelement im Hinblick auf seine optischen Eigenschaften zu verbessern.
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Gegenstand der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Solardach, insbesondere ein Solar-Schiebedach, für ein Kraftfahrzeug, umfassend: ein insbesondere verschiebbares Sichtelement mit elektrochromen Eigenschaften, einen an dem Sichtelement vorgesehenen Solargenerator zur Stromversorgung des elektrochromen Sichtelements, sowie eine Steuereinrichtung zur Einstellung der Tönung des elektrochromen Sichtelements.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein stationäres oder bewegliches Sichtelement eines Solardachs für ein Kraftfahrzeug mit elektrochromen Eigenschaften zu versehen, sowie an dem Sichtelement einen Solargenerator vorzusehen, der als Stromquelle zur Ansteuerung des elektrochromen Sichtelements und/oder als Stromquelle für die Steuereinrichtung dienen kann. Auf diese Weise kann die Lichttransmission des Sichtelements individuell eingestellt werden, ohne dass die Kraftfahrzeug-Batterie hierdurch belastet wird. Typischer Weise erzeugt der Solargenerator eine (konstante) Spannung, die der Steuereinrichtung zugeführt wird und als Versorgungsspannung für die Steuereinrichtung dient. Die Steuereinrichtung dient dazu, die dem elektrochromen Sichtelement zugeführte Spannung geeignet einzustellen, um die gewünschte Tönung zu erhalten.
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Bei dem Solardach kann es sich um ein Panoramadach handeln, dessen Sichtelement weder verschiebbar noch verschwenkbar ist. Das Solardach kann aber auch zwei oder mehr Sichtelemente umfassen, von denen mindestens eines verschiebbar ist und den Deckel eines Solar-Schiebedachs bildet. Der Begriff „Schiebedach” wird in der vorliegenden Anmeldung als Oberbegriff für eine Mehrzahl von einschlägig bekannten Dachkonstruktionen verstanden, d. h. nicht nur für die üblichen Schiebedächer mit einem lediglich verschiebbaren Deckel, sondern auch für Schiebedächer mit sowohl verschiebbarem als auch verschenkbarem Deckel sowie für Hebedächer mit verschwenkbarem Deckel. Auch andere Konstruktionen, z. B. Oberfirstdächer, bei denen der Deckel oberhalb der festen Dachfläche des Kraftfahrzeugs verschiebbar und bei einigen Konstruktionen auch zusätzlich verschwenkbar (Spoilerdach) ist, werden ebenfalls von dem Oberbegriff „Schiebedach” umfasst. Weiterhin fallen auch verschiebbare und/oder verschwenkbare Panoramadächer unter diesen Oberbegriff.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Solargenerator eine Mehrzahl von Solarzellen, die in einem Randbereich des Sichtelements angeordnet sind. Die Anordnung der Solarzellen lediglich in einem Randbereich des Sichtelements ermöglicht es, dass die Lichtdurchlässigkeit des Sichtelements durch die Solarzellen nur geringfügig beeinträchtigt wird, zumal im Randbereich des Sichtelements in der Regel ohnehin nicht transparente Bauelemente angebracht sind, die eine Verschiebung des Sichtelements ermöglichen sollen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in dem Randbereich des Sichtelements mit den Solarzellen eine intransparente Abdeckung (sog. Schwarzaufdruck) angebracht, beispielsweise in Form einer Folie. Die Solarzellen sind in diesem Fall typischer Weise an der Oberseite der Abdeckung bzw. der Folie angebracht. Die Abdeckung dient als Sichtschutz zur Verdeckung von in dem Randbereich unterhalb des Sichtelements angebrachten Bauelementen. Bei diesen Bauelementen kann es sich beispielsweise um Führungselemente (Kulissen etc.) des Sichtelements (Deckels) des Solar-Schiebedachs handeln, die dort zur Verschiebung und/oder Verschwenkung des Sichtelements angebracht sind. Auch bei einem fest mit dem Dach des Kraftfahrzeugs verbundenen Sichtelement können mit Hilfe der Abdeckung am Rand des Sichtelements angebrachte Bauteile abgedeckt werden, mit denen das Sichtelement am Dach bzw. am Rahmen des Kraftfahrzeugs verankert ist.
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In einer Ausführungsform ist das Sichtelement als elektrochrome Glas- oder Kunststoffscheibe ausgebildet. Die Verwendung von elektrochromen Glas- oder Kunststoffmaterialien als Materialien für die Sichtscheiben von Automobilen ist grundsätzlich bekannt. Um die optischen Eigenschaften, insbesondere die Transmission, des Sichtelements zu beeinflussen, kann an das elektrochrome Sichtelement eine Spannung angelegt werden, die von dem Solargenerator bzw. von den Solarzellen geliefert wird und mittels der Steuereinrichtung gezielt beeinflusst werden kann. Die Solarzellen können hierbei der Stromversorgung der Steuereinrichtung mit einer konstanten Versorgungsspannung von beispielsweise 1, 5 V dienen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist an dem Sichtelement eine elektrochrome Lichtfilterfolie angebracht. In diesem Fall kann das Sichtelement aus einem herkömmlichen, transparenten Glas- oder Kunststoffmaterial bestehen, dessen Transmission bzw. Tönung durch die Variation der Absorption der Lichtfilterfolie beeinflusst wird, indem dieser Folie eine geeignete Spannung zugeführt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Solardach einen Lichtsensor zur Erfassung der auf das Sichtelement auftreffenden Lichtintensität. Mit Hilfe des Lichtsensors und der Steuereinrichtung kann ein Regelkreis gebildet werden, welcher eine automatische Einstellung der Tönung des Sichtelements in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen ermöglicht. Auf diese Weise kann z. B. ein automatisches Abdunkeln des Sichtelements bei zu starker Sonneneinstrahlung erfolgen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Solardach, insbesondere einem Solar-Schiebedach, das wie oben beschrieben ausgeführt ist. Durch das Vorsehen des Solargenerators an dem Solardach verfügt dieses über eine eigene Stromversorgung für die Steuereinrichtung bzw. für das elektrochrome Sichtelement.
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In einer Ausführungsform umfasst das Kraftfahrzeug eine mittels des Solargenerators aufladbare Kraftfahrzeug-Batterie. Insbesondere bei geparktem Kraftfahrzeug kann der Solargenerator zum Aufladen der Kraftfahrzeug-Batterie oder für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise zum Antreiben eines fahrzeuginternen Gebläses.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kraftfahrzeug eine mit dem Solardach gekoppelte Bedieneinheit zur Ansteuerung der Steuereinrichtung durch einen Bediener. Mit Hilfe der Bedieneinheit kann der Bediener die an das elektrochrome Sichtelement angelegte Spannung und damit die Transmission des Sichtelements je nach Art der Bedieneinheit – kontinuierlich oder auch stufenweise individuell an seine Bedürfnisse anpassen. Die Bedieneinheit liefert ein Signal, z. B. in Form einer Steuerspannung (beispielsweise ein PWM-Signal), das über eine Steuerleitung an die Steuereinrichtung übertragen wird. Die Steuereinrichtung steuert dann die Tönung des elektrochromen Sichtelements in Abhängigkeit vom empfangenen Steuersignal.
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Bei einer Weiterbildung umfasst die Bedieneinheit einen Umschalter zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsmodus, in dem die Tönung des elektrochromen Sichtelements manuell durch den Bediener einstellbar ist und einem zweiten Betriebsmodus, in dem die Tönung mittels des Lichtsensors automatisch regelbar ist. In diesem Fall hat der Fahrer bzw. der Bediener die Wahl, ob er die Tönung des Sichtelements selbst an der Bedieneinheit einstellen will, oder ob die Einstellung automatisch erfolgen soll. Es versteht sich, dass der Bediener für den automatischen Betriebsmodus gegebenenfalls zwischen unterschiedlichen automatischen Betriebs-Varianten auswählen kann, die sich durch eine unterschiedliche Relation zwischen der gemessenen Lichtintensität und dem Grad der Tönung des Sichtelements voneinander unterscheiden.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeugs mit einer ersten Ausführungsform eines Solar-Schiebedachs, und
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2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines Solar-Schiebedachs in Form eines Panorama-Schiebedachs.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Schiebedach 2, welches als Deckel ein Sichtelement 3 in Form einer Glasscheibe aufweist, die entlang von (nicht dargestellten) Führungsschienen verschiebbar ist, um das Sichtelement 3 von der in 1 gezeigten geschlossenen Stellung in eine (nicht dargestellte) geöffnete Stellung zu überführen. Das Sichtelement 3 weist in einem umlaufenden Randbereich eine intransparente Abdeckung 5 (sog. Schwarzaufdruck) auf, die als Sichtschutz zum Verbergen der darunter angeordneten, zur Verschiebung des Sichtelements 3 benötigten Baukomponenten dient und die beispielsweise als Folie ausgebildet sein kann.
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Das Sichtelement 3 ist als elektrochrome Verglasung ausgebildet, d. h. es besteht aus einem Material mit elektrochromen Eigenschaften. Derartige Gläser sind seit zwar seit langem bekannt, werden aber aufgrund der hohen Qualitäts-Anforderungen im Automobilbereich erst seit kurzer Zeit eingesetzt. Das elektrochrome Glas des Sichtelements 3 kann durch Anlegen einer Spannung in seinen Transmissionseigenschaften beeinflusst werden, d. h. durch die Einstellung der Spannung kann die Lichttransmission des Sichtelements über einen breiten Transmissionsbereich verändert werden. Zur Ansteuerung des Sichtelements 3 ist an diesem im Bereich der Abdeckung 5 eine Steuereinrichtung 4 vorgesehen, welche eine geeignete Steuerspannung zur Einstellung der Tönung bereitstellt.
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Die Versorgung der Steuereinrichtung 4 mit einer konstanten Spannung von z. B. 1,5 V wird von einem Solargenerator übernommen, der durch eine Mehrzahl von an dem Sichtelement 3 im Bereich der Abdeckung 5 vorgesehenen Solarzellen 6 gebildet ist. An den Längsseiten des Sichtelements 3 sind jeweils vier und an den Querseiten jeweils sechs Solarzellen 6 vorgesehen, die jeweils miteinander in Reihe geschaltet sind. Es versteht sich, dass zur Bereitstellung einer konstanten Spannung auch bei geringer Sonneneinstrahlung gegebenenfalls (nicht gezeigte) Energiespeicher im Bereich des Solar-Schiebedachs 2 vorgesehen werden können. Alternativ oder zusätzlich kann bei besonders ungünstigen Bedingungen ein Teil oder die gesamte Stromversorgung des elektrochromen Sichtelements 3 zeitweise auch von einer in dem Kraftfahrzeug 1 vorgesehenen KfZ-Batterie 8 übernommen werden, die z. B. über Schleifkontakte mit dem Solar-Schiebedach 2 in elektrischer Verbindung steht.
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Insbesondere bei stehendem Kraftfahrzeug 1, bei dem die Veränderung der Tönung des Sichtelements 3 in der Regel nicht notwendig ist, können die Solarzellen 6 auch dazu verwendet werden, die KfZ-Batterie 8 aufzuladen oder beispielsweise ein in dem Innenraum vorgesehenes (nicht gezeigtes) Gebläse einer Klimaanlage anzutreiben.
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Die Einstellung der Tönung des Sichtelements 3 kann von einem Bediener über eine im vorliegenden Beispiel an der Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehene Bedieneinheit 9 vorgenommen werden. Die Bedieneinheit 9 ist mit der Steuereinrichtung 4 über eine (nicht gezeigte) Steuerleitung verbunden, um der Steuereinrichtung 4 die jeweilige vom Benutzer vorgenommene Einstellung zu übermitteln.
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An der Bedieneinheit 9 ist ein Umschalter 10 vorgesehen, der zum Umschalten zwischen einem ersten und zweiten Betriebsmodus ausgebildet ist. Im ersten Betriebsmodus wird die Tönung des elektrochromen Sichtelements 3 wie oben beschrieben manuell durch den Bediener eingestellt, im zweiten Betriebsmodus wird die Tönung mittels eines im Bereich der Abdeckung an dem Sichtelement 3 vorgesehenen Lichtsensors 7 automatisch geregelt. Der Lichtsensor 7 erfasst die auf das Sichtelement 3 auftreffende Lichtintensität und überträgt ein entsprechendes Intensitätssignal an die Steuereinrichtung 4, welche im zweiten Betriebsmodus dazu verwendet wird, die Spannung, die an das Sichtelement 3 zur Einstellung der Transmission bzw. der Tönung geliefert wird, automatisch zu regeln. Auf diese Weise kann z. B. ein automatisches Abdunkeln des Sichtelements 3 bei zu starker Sonneneinstrahlung realisiert werden.
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In 2 ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, welches sich von dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeug 1 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass das Solar-Schiebedach 2' als Panorama-Schiebedach ausgestaltet ist. Bei dem Panorama-Schiebedach 2' sind zwei elektrochrome Sichtelemente 3a, 3b vorgesehen, von denen nur das erste Sichtelement 3a einen Deckel bildet und in Längsrichtung verschiebbar ist, während das zweite Sichtelement 3b fest mit dem Rahmen des Kraftfahrzeugs 1 verbunden ist. Sowohl das erste als auch das zweite Sichtelement 3a, 3b weisen in ihren entlang der Längsseite verlaufenden Randbereichen einen Sichtschutz (Abdeckung) 5a, 5b auf, an dem jeweils eine Reihe von Solarzellen 6 angeordnet ist. Die Solarzellen 6 dienen wie in 1 als Stromversorgung für die Einstellung der Tönung der elektrochromen Sichtelemente 3a, 3b, wobei die beiden Sichtelemente 3a, 3b individuell über eine jeweilige Steuereinrichtung 4, 4' angesteuert werden können. Es versteht sich, dass die beiden elektrochromen Sichtelemente 3a, 3b alternativ auch von einer einzigen Steuereinrichtung angesteuert werden können. Mit Hilfe eines Lichtsensors 7 kann wie in 1 eine automatische Regelung der Transmission der Sichtelemente 3a, 3b erfolgen.
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Statt der Verwendung eines elektrochromen Glas- oder ggf. Kunststoffmaterials für die Sichtelemente 3, 3a, 3b können diese alternativ auch aus einem herkömmlichen, nicht elektrochromen transparenten Material hergestellt werden. Die elektrochromen Eigenschaften der Sichtelemente können in diesem Fall mit Hilfe einer auf die Sichtelemente aufgebrachten elektrochromen Lichtfilterfolie oder ggf. mit Hilfe einer elektrochromen Beschichtung realisiert werden. Auf diese Weise kann ebenfalls eine Beeinflussung der Tönung bzw. der Transmission der Sichtelemente erfolgen.
