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Die Erfindung betrifft eine Scheibe für ein Kraftfahrzeug, mit einer mit elektrischer Energie beaufschlagbaren Heizeinrichtung zum Entfernen von Eis, Schnee und/oder Beschlag von einer Oberfläche der Scheibe. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beheizen einer Scheibe für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, eine Scheibe eines Kraftfahrzeugs zu beheizen, indem in die Scheibe integrierte Heizdrähte mit elektrischem Strom beaufschlagt werden. So beschreibt etwa die
EP 0 064 359 B1 ein Verfahren zum Aufbringen eines metallischen Substrats auf eine Scheibe für ein Rücklicht eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird ein metallisches Pulver auf die Scheibe aufgebracht und anschließend das metallische Pulver unter Sauerstoffabschluss aufgeschmolzen um dieses mit der Scheibe zu verbinden. Wenn das elektrisch leitfähige Substrat dann mit Strom beaufschlagt wird, kann Beschlag oder Eis von der Scheibe entfernt werden.
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Als nachteilig bei einer derartigen Scheibe ist der Umstand anzusehen, dass das Beheizen der Scheibe mit einem vergleichsweise großen Energieverbrauch einhergeht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher eine Scheibe der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Beheizen einer Scheibe zu schaffen, welche bzw. welches einen energiesparenden Betrieb ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Scheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Scheibe für ein Kraftfahrzeug umfasst eine mit elektrischer Energie beaufschlagbare Heizeinrichtung zum Entfernen von Eis, Schnee und/oder Beschlag von einer Oberfläche der Scheibe. Des Weiteren ist eine Unterbrechungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher das Beaufschlagen der Heizeinrichtung mit der elektrischen Energie in Abhängigkeit vom Erreichen einer vorbestimmten Temperatur der Heizeinrichtung zu unterbrechen ist. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Scheibenheizungen die Scheibe weiter beheizt wird, auch wenn Eis, Schnee und/oder Beschlag bereits von der Oberfläche der Scheibe entfernt sind.
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Vorliegend wird jedoch das Beaufschlagen der Heizeinrichtung mit der elektrischen Energie gestoppt, sobald die Heizeinrichtung eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat. Dadurch ist ein energieverbrauchendes weiteres Beheizen der bereits von Eis oder Beschlag befreiten Scheibe vermeidbar. Die Scheibe ist also energiesparend betreibbar. Die Einsparung elektrischer Energie führt zu einer Kraftstoffersparnis, welche sich in niedrigeren Betriebskosten und einer größeren Reichweite des Kraftfahrzeugs äußert. Bei einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug geht die Einsparung elektrischer Energie direkt mit einer Vergrößerung der Reichweite des Kraftfahrzeugs einher.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Heizeinrichtung einen metallischen Heizdraht, wobei die Unterbrechungseinrichtung dazu ausgelegt ist, das Beaufschlagen des Heizdrahts mit der elektrischen Energie in Abhängigkeit von einer die elektrische Energie beschreibenden Messgrößer zu unterbrechen. So kann der Stromfluss durch den metallischen Heizdraht und/oder dessen Widerstand überwacht werden. Beim Erreichen der vorbestimmten Temperatur, welches mit einem bestimmten Stromfluss durch den Heizdraht bzw. mit einem bestimmten Widerstand des Heizdrahts einhergeht, wird dann ein weiteres Beaufschlagen des Heizdrahts mit elektrischem Strom unterbunden. Es brauchen so keine Temperatursensoren an der Scheibe vorgesehen zu werden, um das Erreichen der vorbestimmten Temperatur der Heizeinrichtung zu detektieren.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Unterbrechungseinrichtung ein PTC-Element (Positive Temperature Coefficient, positiver Temperaturkoeffizient) mit einer nicht linearen Temperatur-Widerstands-Kennlinie. Das PTC-Element weist einen bei steigender Temperatur sich zunehmend vergrößernde elektrische Widerstand auf. Es ist dadurch als selbstregelndes Schaltelement ausgebildet, welches bei der vorbestimmten Temperatur einen so hohen Widerstand aufweist, dass die Heizeinrichtung nicht weiter mit elektrischer Energie beaufschlagt wird. Ein solches PTC-Element kann insbesondere zum Nachrüsten einer Heizeinrichtung der Scheibe vorgesehen sein, welche bereits einen metallischen Heizdraht umfasst.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung umfasst die Heizeinrichtung ein PTC-Element. Insbesondere kann die Heizeinrichtung durch das PTC-Element gebildet sein. Wenn das PTC-Element eine nicht lineare Temperatur-Widerstands-Kennlinie aufweist, so ist auf diese Weise besonders einfach eine bei der vorbestimmten Temperatur abschaltende Heizeinrichtung geschaffen.
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Das PTC-Element kann als polymerisches PTC-Element und/oder als keramisches PTC-Element ausgebildet sein. Insbesondere das keramische PTC-Element ist dahingehend vorteilhaft, dass dieses ein Eindringen und ein Austreten von drahtlos übertragenden Kommunikationssignalen durch die Scheibe nicht behindert.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die vorbestimmte Temperatur auf einen Wert von 4°C bis 6°C, insbesondere auf einen Wert von 5°C, festgelegt ist. Bei einer solchen maximalen Temperatur der Heizeinrichtung stellt sich dann an der Oberfläche der Scheibe eine Temperatur von etwa 2°C ein, welche ausreicht, Eis abzuschmelzen, jedoch nicht zu einem weiteren übermäßigen Aufheizen der Scheibe führt.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein transparenter Grundkörper der Scheibe aus einem Kunststoff gebildet ist. In eine Kunststoff-Verbundscheibe ist insbesondere ein keramisches PTC-Element als Heizeinrichtung besonders einfach integrierbar.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Beheizen einer Scheibe für ein Kraftfahrzeug wird eine Heizeinrichtung der Scheibe mit elektrischer Energie beaufschlagt, um Eis, Schnee und/oder Beschlag von einer Oberfläche der Scheibe zu entfernen. Hierbei wird das Beschlagen der Heizeinrichtung mit elektrischen Energie in Abhängigkeit vom Erreichen einer vorbestimmten Temperatur der Heizeinrichtung unterbrochen. Dadurch, dass die Temperatur der Heizeinrichtung einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, ist durch dieses Verfahren ein energiesparender Betrieb beim Beheizen der Scheibe ermöglicht.
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Die für die erfindungsgemäße Scheibe beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Beheizen einer Scheibe.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt schematisch eine Scheibe eines Kraftfahrzeugs, welche eine Heizeinrichtung zum Entfernen von Eis, Schnee und Beschlag von einer Oberfläche der Scheibe aufweist.
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Eine Scheibe 10 für ein Kraftfahrzeug umfasst einen transparenten Grundkörper 12 und eine elektrische Heizeinrichtung, welche vorliegend als PTC-Element 14 (Positive Temperature Coefficient, positiver Temperaturkoeffizient) ausgebildet ist. Der Grundkörper 12 der Scheibe 10 ist aus einem Kunststoff gebildet und das PTC-Element 14 aus einem keramischen Werkstoff. Wird das PTC-Element 14 mit elektrischen Strom beaufschlagt, so steigt seine Temperatur und sein Widerstand nimmt stark zu. Dadurch kann sich auf einer Oberfläche der Scheibe 10 befindendes Eis oder Schnee abgeschmolzen werden. Ebenso kann durch das Beaufschlagen des PTC-Elements 14 mit elektrischen Strom ein Beschlag von der Oberfläche der Scheibe 10 entfernt werden.
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Erreicht das PTC-Element 14 eine vorbestimmte Temperatur, beispielsweise eine Temperatur von 5°C, so wird ein Stromfluss durch das PTC-Element 14 unterbrochen, da der Widerstand des PTC-Element 14 zu groß wird, um diesen mittels der im Bordnetz des Kraftfahrzeugs zur Verfügung stehenden Spannung überwinden zu können.
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Die Abschalttemperatur, bei welcher der Stromfluss durch das PTC-Element 14 unterbrochen wird, ist hierbei so bemessen, dass ein Abtauen von Eis oder Schnee sowie ein Beschlagfreihalten der Scheibe 10 sichergestellt ist. Bei einer Temperatur des PTC-Elements 14 von 5°C stellt sich nämlich an der äußeren Oberfläche der Scheibe 10 eine Temperatur von 2°C ein, welche zum Abtauen und Beschlagentfernen ausreicht. Jedoch erfolgt kein Aufheizen der Scheibe 10 über die vorbestimmte Temperatur hinaus, so dass nicht unnötig elektrische Energie in Abwärme umgewandelt wird, wenn sich kein Eis, Schnee oder Beschlag mehr auf der Scheibe befindet.
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Die Scheibe 10 kann als Heckscheibe, Frontscheibe, Seitenscheibe, oder als Verglasung für einen Spiegel, insbesondere Außenspiegel, oder dergleichen ausgebildet sein. Auch kann lediglich ein Teil der Scheibe 10 mittels des PTC-Element 14 beheizbar ausgebildet sein, etwa indem durch die Scheibe 10 eine Heizung zum Beheizen von Wischblattern einer Wischanlage bereitgestellt ist. In einer Ruhestellung der Wischarme liegen die Wischblätter in einer unteren Endlage an der Scheibe 10 ein einem Bereich an, in welchem diese die Heizeinrichtung, etwa in Form des vorliegend beispielhaft gezeigten PTC-Elements 14, aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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