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Es wird ein Frontscheibe für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Die Frontscheibe weist stoffschlüssig verbundene Glas- und Kunststofflagen auf. Außerdem ist die Frontscheibe von einem Rand umgeben und kann zum flächigen Aufleuchten angeregt werden.
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Dazu ist aus der Druckschrift
DE 202 02 435 U1 eine flachbauende Beleuchtungseinrichtung mit flächiger Lichtabstrahlung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Diese flächige Lichtabstrahlung ist insbesondere für Innenraumbeleuchtungen eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Dazu weist die Beleuchtungseinrichtung einen flachen plattenförmigen Lichtleitkörper und eine dergestalt angeordnete Lichtquelle auf, dass deren emittierende Lichtstrahlen stirnseitig in den Lichtleitkörper eingekoppelt werden. In eine Flachseite des Lichtleitkörpers sind lichtauskoppelnde Strukturen eingebracht.
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Die lichtauskoppelnden Strukturen werden durch Reflexionsflächen bildende Vertiefungen in geringer Tiefe realisiert, wobei die Vertiefungen an der der lichtabstrahlenden Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche des Lichtleitkörpers vorhanden sind. Da die flachbauende bekannte Beleuchtungseinrichtung Reflexionsflächen in Vertiefungen zum Lichtauskoppeln aufweist, wird bei Durchsicht durch den Lichtleitkörper die betrachtete Umgebung verzerrt und wird diffus abgebildet. Somit ist dieser flachbauende Lichtleitkörper einer Beleuchtungseinrichtung nicht geeignet, als Frontscheibe eingesetzt zu werden.
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Eine Aufgabe ist es, eine Frontscheibe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die Hilfsmittel zur Erhöhung der Verkehrs- und Betriebssicherheit des Fahrzeugs aufweist.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Frontscheibe für ein Kraftfahrzeug geschaffen. Die Frontscheibe weist stoffschlüssig verbundene Glas- und Kunststofflagen auf. Die Frontscheibe ist von einem Rand umgeben und weist einen Anzeigebereich aus Lichtleitermaterial auf. Der Anzeigebereich weist in seinem Volumen lichtstreuende Nanostrukturen auf.
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Diese Frontscheibe hat den Vorteil, dass die lichtstreuenden Nanostrukturen die Sicht durch die Frontscheibe nicht behindern. Vielmehr sind diese lichtstreuenden Nanostrukturen unsichtbar, solange die Frontscheibe und das in einer der Glas- oder Kunststofflagen eingebrachte Lichtleitermaterial nicht von einem Rand der Frontscheibe aus Licht zu den Nanostrukturen leitet. Randseitig eingekoppeltes Licht, das Nanostrukturen erreicht, wird von diesen lichtstreuend verteilt und lässt den Anzeigebereich, in dessen Volumen die lichtstreuenden Nanopartikel angeordnet sind, hell aufleuchten.
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Dazu kann in einer Ausführungsform der Erfindung der Anzeigebereich großflächig die gesamte Frontscheibe umfassen, so dass der Fahrer und der Beifahrer auf beispielsweise eine kritische Verkehrssituation aufmerksam gemacht werden.
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Dazu kann eine der Glaslagen aus Lichtleitermaterial bestehen und mit lichtstreuenden Nanostrukturen in dem Volumen eines Anzeigebereichs ausgestattet sein.
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Derartige Nanostrukturen können nanokristalline Bereiche oder Strukturen mit ausgerichteter Orientierung, die in einem amorphen Lichtleitermaterial einer Glaslage oder in einer mit der Frontscheibe stoffschlüssig verbundenen Lichtleiterplatte aus amorphem Glas beispielsweise durch Laserschreiben eingebracht sind, aufweisen.
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Alternativ kann eine der Kunststofflagen der Frontscheibe das Lichtleitermaterial mit lichtstreuenden Nanostrukturen aufweisen, wobei derartige Nanostrukturen bei der Herstellung des lichtleitenden Kunststoffmaterials in dieses als lichtstreuende Nanopartikel eingebracht sein können.
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Außerdem ist es auch möglich, dass eine stoffschlüssig mit der Frontscheibe verbundene transparente Lichtleiterplatte den Anzeigebereich mit in seinem Volumen lichtstreuenden Nanostrukturen aufweist. Eine derartige auf der Frontscheibe stoffschlüssig fixierte Lichtleiterplatte hat den Vorteil, dass sie auch nachträglich auf eine bestehende Frontscheibe in einem vorgesehenen Anzeigebereich beispielsweise mit einem transparenten Klebstoff aufgebracht werden kann.
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Dabei ist es vorgesehen, dass sich der Anzeigebereich bis an den Rand der Frontscheibe erstreckt und einen Anzeigerand aufweist, durch den randseitig in das Lichtleitermaterial Licht eingekoppelt werden kann, so dass die Nanostrukturen im Anzeigebereich aufleuchten können.
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Zum Einkoppeln von Licht in den Anzeigerand steht dieser mindestens mit einer Lichtquelle in Verbindung, mit deren Licht der Anzeigerand beleuchtbar ist und mit deren Licht die Nanostrukturen im Volumen des Anzeigebereichs sichtbar werden. Als Lichtleitermaterial hat sich ein Kunststoff aus PMMA (Polymethylmethacryl) bewährt, in den – wie oben bereits beschrieben – lichtstreuende Nanopartikel bei der Herstellung von Lichtleiterplatten eingebracht werden können.
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Anstelle von nur einer Lichtquelle mit beispielsweise weißem Licht können auch mehrere farbige Lichtquellen randseitig Licht in den Anzeigerand einkoppeln und damit den Anzeigebereich farbig aufleuchten lassen. Die Lichtquellen selbst können entfernt von dem Rand der Frontscheibe angeordnet sein, und das Licht kann über Lichtleiter an den Anzeigerand herangeführt werden.
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Um eine möglichst reflexionsfreie Ankopplung eines Lichtleiters an den Anzeigerand zu ermöglichen, kann das Lichtleiterende über einen transparenten Klebstoff, dessen Brechungsindex dem Brechungsindex des Lichtleiters und der Glas- bzw. Kunststofflage, die als Lichtleiter ausgebildet ist, angepasst sein.
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Als Lichtquellen können energiesparende, lichtemittierende Dioden eingesetzt werden, deren Licht über die Lichtleiter in den Anzeigerand der Frontscheibe eingekoppelt wird. Makroskopisch können die Nanostrukturen in dem Anzeigebereich zu Warnsymbolen angeordnet sein, die bei Gefahr aufleuchten.
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Auch ist es möglich, mit Hilfe von mehrfarbigen, lichtemittierenden Dioden Licht in den Anzeigerand einzukoppeln, um damit Skaliersymbole unterschiedlich farbig aufleuchten zu lassen, so dass an unterschiedlichen Positionen in dem Anzeigebereich auf spezifische Gefahren hingewiesen wird. So können zum Beispiel über Skaliersymbole, die zunächst gelb, orange und schließlich rot aufleuchten, der Fahrer oder der Beifahrer auf kritische Verkehrssituationen, kritische Fahrbetriebsparameter oder kritische Betriebsmittelzustände hingewiesen werden.
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Durch die Abbildung derartiger kritischer Situationen, Parameter oder Zustände kann ein Fahrzeug, das eine derartige Frontscheibe mit einem Anzeigebereich aufweist, zu einem Kraftfahrzeug mit erhöhter Sicherheit und Zuverlässigkeit werden, zumal der Fahrer seine volle Aufmerksamkeit dem Straßenverkehr widmen kann, da Gefahrensituationen, kritische Parameter oder kritische Betriebsmittelzustände direkt in seinem Sichtbereich in oder auf der Frontscheibe sichtbar werden.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Frontscheibe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine mehrlagige Frontscheibe mit einer lichtleitenden Kunststofflage;
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3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine mehrlagige Frontscheibe mit einer lichtleitenden amorphen Glaslage;
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4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Frontscheibe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Frontscheibe gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
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6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Frontscheibe gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
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7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Frontscheibe gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
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8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Frontscheibe gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 30 mit einer Frontscheibe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Frontscheibe 1 besteht als mehrlagige Frontscheibe aus Glas- und Kunststofflagen, wobei eine der Lagen aus Lichtleitermaterial 9 hergestellt ist. Dieses Lichtleitermaterial 9 weist in dieser Ausführungsform gemäß 1 in der gesamten Frontscheibe 1 ein Lichtleitermaterial 9 in einer der Lagen auf, das im Volumen verteilt Nanostrukturen besitzt, welche die Durchsicht durch die Frontscheibe nicht behindern und unsichtbar sind.
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Erst bei randseitigem Einkoppeln von Licht 44 einer Beleuchtungseinrichtung 40 in den Rand 7 lassen die Nanostrukturen 11 die gesamte Frontscheibe 1 lichtstreuend aufleuchten.
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Dazu ist mindestens eine Lichtquelle 15 in Form einer lichtemittierenden Diode 21 vorgesehen, deren Licht 44 in Lichtleiter 20 eingekoppelt wird. Enden 19 der Lichtleiter 20 sind mit dem Rand 7 der Frontscheibe 1 lichtleitend und stoffschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung wird durch einen transparenten Klebstoff hergestellt, dessen Brechungsindex an den Brechungsindex der Lichtleiter 20 und den Brechungsindex des Lichtleitermaterials 9 der Frontscheibe 1 angepasst ist, um Reflexionsverluste zu minimieren.
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In dieser Ausführungsform gemäß 1 kann bei kritischen Verkehrssituationen oder kritischen Fahrbetriebsparametern oder Betriebsmittelzuständen die gesamte Frontscheibe 1 als Anzeigefläche warnend aufleuchten. In 1 wird gezeigt, dass eine Ankopplung des Lichtes 44 der Lichtquelle 15 durch eine Mehrzahl von Lichtleitern 20 an unterschiedlichen Positionen des unteren Randes 7 der Frontscheibe 1 erfolgen kann.
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Jedoch ist es auch möglich, in die Seitenränder oder in einen oberen Rand der Frontscheibe 1 Licht einzukoppeln. Dabei kann die Lichtintensität der Lichtquelle 15 derart gesteuert werden, dass Nachts eine geringere Lichtintensität auftritt als am Tag, um eine Blendwirkung des Fahrers zu vermeiden und die volle Sicht auf den Straßenverkehr weiterhin, trotz der aufleuchtenden Frontscheibe 1, aufrecht zu erhalten.
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In den 2 und 3 werden für den Aufbau einer Frontscheibe zwei verschiedene Konzepte mit einer Lage aus Lichtleitermaterial vorgestellt.
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2 zeigt dazu einen schematischen Querschnitt durch eine mehrlagige Frontscheibe 1 mit einer lichtleitenden Kunststofflage 18. Diese lichtleitende Kunststofflage 18 weist im vorgesehenen Anzeigebereich 8 Nanostrukturen 12 in Form von Nanopartikeln 17 auf. Die lichtleitende Kunststofflage 18 wird von einer frontseitigen Frontglaslage 37 und einer Rückglaslage 34 abgedeckt, die mit jeweils einer transparenten Klebstofffolie 38 auf der Lichtleiterplatte 14 aus Kunststoff stoffschlüssig aufgebracht sind. Die Klebstofffolie 38 ist nachgiebig und dient dem Abbau von thermischen Spannungen zwischen den unterschiedlichen Lagen.
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An dem Rand 7 der Frontscheibe 1 ist ein Ende 19 eines Lichtleiters 20 mit einem transparenten, lichtleitenden Klebstoff 41 stoffschlüssig angebracht, so dass über den Lichtleiter 20 Licht 44 einer Lichtquelle 15 in Form einer lichtemittierenden Diode 21 in das Volumen 43 des Anzeigebereichs 8 der Frontscheibe 1 eingekoppelt werden kann. Das eingekoppelte Licht 44 wird an den Nanostrukturen 12 im Volumen 43 des Anzeigebereichs 8 des Lichtleitermaterials 10 aus Kunststoff in den Pfeilrichtungen A und B gestreut. Eine elastomere Dichtung 42 hält die Frontscheibe 1 in der vorgesehenen Öffnung der Fahrzeugkarosserie und schützt gleichzeitig den Ankopplungsbereich des Lichtleiters 20 an die Frontscheibe 1.
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3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine mehrlagige Frontscheibe 1 mit einer lichtleitenden amorphen Glaslage 35 aus Lichtleitermaterial 9. Die lichtleitende Glaslage 35 weist ebenfalls Nanostrukturen 11 auf, an denen über einen Lichtleiter 20 eingekoppeltes Licht 44 einer Beleuchtungseinrichtung 40 derart gestreut wird, dass der Anzeigebereich 8 der Frontscheibe 1 aufleuchtet. Um die Insassen vor Glassplittern bei einer Beschädigung der Frontscheibe zu schützen, ist diese Frontscheibe mehrlagig aufgebaut und weist eine Frontglaslage 37 und eine Rückglaslage 34 auf, wobei die Frontglaslage 37 auf der lichtleitenden, amorphen Glaslage 35 mit Hilfe einer Kunststofffolie 39 stoffschlüssig verbunden ist und ebenso eine Rückglaslage 34 über eine derartige Kunststofffolie 39 mit der lichtleitenden Glaslage 35 stoffschlüssig verbunden ist.
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4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 30 mit einer Frontscheibe 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In der Frontscheibe 2 ist nur ein Teilbereich als Anzeigebereich 8 mit Nanostrukturen 12 vorgesehen, die beispielsweise hier zu einer kreisrunden Fläche angeordnet sind, welche aufleuchtet, sobald eine kritische Situation festgestellt wird. Das Lichtleitermaterial 10 für den Anzeigebereich 8 erstreckt sich bis zu einem Anzeigerand 16 des Randes 7 der Frontscheibe 2. An dem Anzeigerand 16 sind in dieser Ausführungsform der Erfindung drei farbig unterschiedlich aufleuchtende Lichtleiterenden 19 angeordnet, die gelbes, oranges oder rotes Licht in den Anzeigerand 16 mit Hilfe einer gelben Farbdiode 23 einer orange Farbdiode 24 und einer roten Farbdiode 25 einkoppeln können, so dass dieser, je nach Gefahrenstufe, unterschiedlich farbig aufleuchten kann.
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5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 30 mit einer Frontscheibe 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Eine gestrichelte Linie 45 zeigt eine Grenze des Anzeigebereichs 8 an, der aus einem Lichtleitermaterial 9 besteht und der auf die Frontscheibe 3 stoffschlüssig aufgebracht sein kann. In dem Volumen der Lichtleiterplatte 13 aus amorphen Glas ist ein Anzeigesymbol 29 angeordnet, das beispielsweise durch eine rote Lichtquelle 25 Nanostrukturen 11 in Form eines Achtungzeichens in rot gestreutem Licht aufleuchten lassen kann, um den Fahrer vor einer kritischen Situation zu warnen.
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6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 30 mit einer Frontscheibe 4 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist der Anzeigebereich 8 aus einem Kunststofflichtleitermaterial 10 auf einer Innenseite der Frontscheibe 4 stoffschlüssig aufgebracht. In dem Anzeigebereich 8, dessen Grenze durch eine nicht sichtbare, in 6 gestrichelte Linie 45 markiert ist, sind Skaliersymbole 26, 27 und 28 vorgesehen, die beispielsweise in den Farben gelb mit einer Farbdiode 23, orange mit einer Farbdiode 24 und rot mit einer Farbdiode 25 zum farbigen aufleuchten gebracht werden. In dieser Ausführungsform der Frontscheibe wird der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch das Warnsymbol 31 vor einer kritischen Verkehrssituation wie einer Kollision mit einem vorangehenden Fahrzeug rechtzeitig gewarnt. Dazu sind die mehrfarbigen Farbdioden 23 bis 25 in dem Anzeigerand 16 angeordnet oder es werden entsprechende nicht gezeigte Lichtleiter bis an den Anzeigerand 16 geführt.
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7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 30 mit einer Frontscheibe 5 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, wobei in der fünften Ausführungsform auf einer Innenseite der Frontscheibe 5 eine Lichtleiterplatte 14 aus lichtleitendem Kunststoffmaterial wie PPMA (Polymethylmethacryl) aufgebracht ist, die mit größer werdenden Skaliersymbolen 26, 27 und 28 beispielsweise auf eine kritische Motordrehzahl mit dem Warnsymbol 32 von beispielsweise 7000 Umdrehungen pro Minute hinweist. Auch hier werden die Skaliersymbole 26 bis 28 sowie das Warnsymbol 32 durch unterschiedlich farbige Farbdioden 23 bis 25 zum aufleuchten durch lichtstreuende Nanostrukturen 12 gebracht, indem durch das verschiedenfarbige Licht Nanopartikel 17 im Volumen 10 der Skaliersymbole 26 bis 28 und dem Warnsymbol 32 lichtstreuend aufleuchten.
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8 zeigt schließlich eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 30 mit einer Frontscheibe 6 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, wobei dieses Mal die Skaliersymbole 26 bis 28 in ihrer Größe abnehmen, um anzuzeigen, dass die Menge eines Betriebsmittels wie Kraftstoff stark reduziert ist und beispielsweise dringend eine Tankstelle aufzusuchen ist. Auch hier stehen die Skaliersymbole 26 bis 28 sowie das Warnsymbol 33 in Bezug auf einen kritischen Betriebsmittelzustand optisch mit entsprechenden Farbdioden 23, 24 und 25 über den Anzeigerand 16 der Lichtleiterplatte 14 in Verbindung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Frontscheibe
- 2
- Frontscheibe
- 3
- Frontscheibe
- 4
- Frontscheibe
- 5
- Frontscheibe
- 6
- Frontscheibe
- 7
- Rand der Frontscheibe
- 8
- Anzeigebereich
- 9
- Lichtleitermaterial (Glas)
- 10
- Lichtleitermaterial (Kunststoff)
- 11
- Nanostruktur (Glas)
- 12
- Nanostruktur (Kunststoff)
- 13
- Lichtleiterplatte (Glas)
- 14
- Lichtleiterplatte (Kunststoff)
- 15
- Lichtquelle
- 16
- Anzeigerand
- 17
- Nanopartikel
- 18
- Kunststofflage
- 19
- Ende eines Lichtleiters
- 20
- Lichtleiter
- 21
- lichtemittierende Diode
- 23
- Farbdiode (gelb)
- 24
- Farbdiode (orange)
- 25
- Farbdiode (rot)
- 26
- Skaliersymbol
- 27
- Skaliersymbol
- 28
- Skaliersymbol
- 29
- Anzeigesymbol
- 30
- Kraftfahrzeug
- 31
- Warnsymbol
- 32
- Warnsymbol
- 33
- Warnsymbol
- 34
- Rückglaslage
- 35
- Glaslage
- 37
- Frontglaslage
- 38
- Klebstofffolie
- 39
- Kunststofffolie
- 40
- Beleuchtungseinrichtung
- 41
- Klebstoff
- 42
- Dichtung
- 43
- Volumen
- 44
- Licht
- 45
- gestrichelte Linie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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