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Die vorliegende Erfindung betrifft eine transparente Fahrzeugscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer solchen transparenten Fahrzeugscheibe.
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Aus der
DE 1 710 678 U ist eine gattungsgemäße Fahrzeugscheibe mit mehreren Hohlräumen bekannt. Diese Hohlräume können durch Leitungen und Ventile mit Gas oder Flüssigkeiten befüllt werden, wobei je nach Farbe des Gases bzw. der Flüssigkeit die Fahrzeugscheibe auf Wunsch gefärbt bzw. hinsichtlich ihrer Lichtdurchlässigkeit geändert werden kann. Zudem ist auch ein Beheizen bzw. Kühlen der Fahrzeugscheibe möglich.
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Aus der
DE 26 36 263 A1 ist ein Verbundglas mit mindestens zwei mit Abstand verbundenen Glasscheiben aus anorganischen oder organischen Materialien bekannt, wobei der durch den Abstand gebildete Zwischenraum mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Die Flüssigkeit ist dabei mittels einer Kühl- und/oder Heizvorrichtung temperierbar.
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Generell wirken Fahrzeugscheiben als Flächenstrahler dominant auf Kopf- und Brustbereich von Fahrgästen, wobei insbesondere im Winter kalte Scheiben und im Sommer heiße Scheiben als unangenehm wahrgenommen werden. Während elektrisch beheizbare Scheiben, insbesondere Heckscheiben, bereits seit langem Stand der Technik sind, gibt es für die übrigen Fahrzeugscheiben üblicherweise ausschließlich passive Maßnahmen, wie bspw. eine Scheibenverdunklung zur Reduktion der Lichttransmission. Da sich über die bspw. vergleichsweise große Windschutzscheibe ein Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs besonders im Sommer stark aufheizt, muss zur Kühlung des Fahrgastraums ein vergleichsweise hoher Energieaufwand eingesetzt werden, um entsprechend gekühlte Luftströme über eine Klimaanlage ausströmen zu lassen. Neben der Tatsache, dass dies energetisch ungünstig ist, ist es auch bezüglich der hierdurch erzeugten Strömungsdynamik und Akustik für die Fahrgäste oftmals unangenehm.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine transparente Fahrzeugscheibe der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, mittels welcher insbesondere der bislang aus herkömmlichen Kraftfahrzeugen bekannte Flächenstrahlereffekt zumindest reduziert werden kann.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine transparente Fahrzeugscheibe erstmals mit zwei parallel zueinander angeordneten Fluidräumen und insgesamt drei Scheiben auszubilden, wobei die beiden Fluidräume mit einer Flüssigkeit gefüllt, fluidisch aber voneinander getrennt sind. Eine ausschließlich wärmeübertragende Verbindung der beiden Flüssigkeiten ist über ein thermoelektrisches Modul zum Temperieren der Flüssigkeiten gegeben. Die erfindungsgemäße transparente Fahrzeugscheibe weist dabei eine Zentralscheibe sowie eine erste und eine zweite außenliegende Deckscheibe auf, wobei zwischen der ersten Deckscheibe und der Zentralscheibe ein erster Fluidraum und zwischen der Zentralscheibe und der zweiten Deckscheibe ein zweiter Fluidraum vorgesehen ist, die beide mit den zuvor genannten transparenten Flüssigkeiten gefüllt sind. Beide Fluidräume weisen dabei jeweils einen Eingang und einen Ausgang auf, wobei der Ausgang des ersten Fluidraums über eine erste Fluidleitung, dem thermoelektrischen Modul und einer Pumpe mit dem zugehörigen Eingang des ersten Fluidraumes verbunden ist, während der Ausgang des zweiten Fluidraums über eine zweite Fluidleitung mit dem thermoelektrischen Modul und einer Pumpe mit dem zugehörigen Eingang des zweiten Fluidraums verbunden ist. Das thermoelektrische Modul, welches entsprechend bestromt wird, funktioniert dabei in der Art einer Wärmepumpe, wobei im Winter Wärme von einer Außenseite der Fahrzeugscheibe hin zu einer Innenseite, das heißt in Richtung des Fahrgastraums gefördert wird, während im Sommer die Pumprichtung umgekehrt ist, so dass Wärme von der Kabinenseite auf die Außenseite gefördert wird. Die zwischen den beiden Fluidräumen gelegene Zentralscheibe ist dabei vorzugsweise als Isolierscheibe ausgebildet, um einen direkten Wärmeübertrag zwischen den beiden Fluidräumen so gering wie möglich zu halten. Mit der erfindungsgemäßen temperierbaren Fahrzeugscheibe ist es insbesondere möglich, die bislang als große und unangenehm empfundene Flächenstrahler wirkenden Fahrzeugscheiben zu temperieren, nämlich im Sommer zu kühlen und im Winter zu beheizen, wodurch insbesondere das Fahren in einem solchen Kraftfahrzeug deutlich angenehmer und komfortabler und dadurch auch sicherer gestaltet werden kann. Eine derartige temperierbare Fahrzeugscheibe dient somit indirekt auch der Verkehrssicherheit.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind die Fahrzeugscheibe, die Fluidleitungen, das thermoelektrische Modul und die Pumpe als Baueinheit ausgebildet. Eine derartige Baueinheit ermöglicht es, die Fahrzeugscheibe bspw. als höhenverstellbare Seitenscheibe auszubilden, da zum Temperieren der Fahrzeugscheibe lediglich noch mit dem thermoelektrischen Modul und der Pumpe gekoppelte elektrische Leitungen vorgesehen werden müssen. Die Fluidleitungen, das thermoelektrische Modul und die Pumpe werden bei einem Hoch- und Runterfahren der Seitenscheibe mit verstellt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen ist die Zentralscheibe als Isolierscheibe ausgebildet. Eine derartige Isolierscheibe bzw. Isolierglasscheibe bietet den großen Vorteil, dass ein direkter Wärmeübertrag zwischen den beiden Fluidräumen minimiert und dadurch die Temperierung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe erleichtert wird.
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Zweckmäßig ist in jeder Fluidleitung eine separate Pumpe angeordnet. Dies ermöglicht eine unterschiedliche Strömung der Flüssigkeit in den beiden Fluidräumen bzw. Fluidleitungen, wodurch bspw. individuell auf eine Temperiergeschwindigkeit der Fahrzeugscheibe an der Außenseite bzw. an der Innenseite Einfluss genommen werden kann. Alternativ ist auch denkbar, dass lediglich eine einzige Pumpe mit zwei Pumpenrädern vorgesehen ist, wovon das eine Pumpenrad in der ersten Fluidleitung und das andere Pumpenrad in der zweiten Fluidleitung angeordnet ist. In diesem Fall wäre somit die durch die Pumpe erzeugte Fluidströmung in beiden Fluidräumen gleich groß bzw. gleich schnell.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die einzige 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe.
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Entsprechend der 1 weist eine erfindungsgemäße transparente Fahrzeugscheibe 1 eine Zentralscheibe 2 sowie eine erste und eine zweite außenliegende Deckscheibe 3, 4 auf, wobei zwischen der ersten Deckscheibe 3 und der Zentralscheibe 2 ein erster Fluidraum 5 und zwischen der Zentralscheibe 2 und der zweiten Deckscheibe 4 ein zweiter Fluidraum 6 vorgesehen ist, die beide mit einer transparenten Flüssigkeit gefüllt sind. Beide Fluidräume 5, 6 sind fluidisch voneinander getrennt und besitzen jeweils einen Eingang 7 sowie einen Ausgang 8. Der Ausgang 8 des ersten Fluidraumes 5 ist dabei über eine erste Fluidleitung 9 mit einem thermoelektrischen Modul 10 und einer Pumpe 11 mit dem zugehörigen Eingang 7 des ersten Fluidraums 5 verbunden, während der Ausgang 8 des zweiten Fluidraums 6 über eine zweite Fluidleitung 12 ebenfalls über das thermoelektrische Modul 10 und die Pumpe 11 mit dem zugehörigen Eingang 7 des zweiten Fluidraumes 6 verbunden ist.
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Die Pumpe 11 kann dabei wie eine Baueinheit mit einem Antrieb und zwei Pumpenrädern 13 ausgebildet sein, wobei alternativ auch denkbar ist, dass in jeder Fluidleitung 9, 12 eine separate Pumpe 11 angeordnet ist.
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Die Zentralscheibe 2 ist darüber hinaus als Isolierglasscheibe bzw. als Isolierscheibe ausgebildet, um einen Wärmeübertrag zwischen dem ersten Fluidraum 5 und dem zweiten Fluidraum 6 so gering wie möglich zu halten. Die Fahrzeugscheibe 1, die Fluidleitungen 9, 12, das thermoelektrische Modul 10 sowie die Pumpe 11 bilden dabei eine Baueinheit, welche insbesondere als Windschutzscheibe oder als versenkbare Seitenscheibe eines Kraftfahrzeuges 14 ausgebildet sein kann, so dass bei einem Öffnen bzw. Schließen der Fahrzeugscheibe 1 nicht nur diese, sondern zugleich auch die Pumpe 11, das thermoelektrische Modul 10 und die beiden Fluidleitungen 9, 12 mit verstellt werden. Dies bietet den großen Vorteil, dass lediglich ein elektrischer Anschluss an das thermoelektrische Modul 10 und die Pumpe 11 gelegt werden müssen, nicht jedoch weitere, separate Fluidleitungen. Mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe 1 ist es insbesondere möglich, deren oftmals als unangenehm empfundener Flächenstrahlereffekt in einem Kraftfahrzeug 14 deutlich zu minimieren. Bislang wirkten nämlich derartige Fahrzeugscheiben als Flächenstrahler dominant auf einen Kopf- und Brustbereich von Fahrzeuggästen, wobei im Winter die Fahrzeugscheiben als Kältestrahler und im Sommer als unangenehm heißer Wärmestrahler wahrgenommen werden. Mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe 1 ist es erstmals möglich, diesen Flächenstrahlereffekt zu minimieren, vorzugsweise zu eliminieren. Es wird bspw. im Winter die im ersten Fluidraum 5 vorhandene, vergleichsweise kalte Flüssigkeit über die erste Fluidleitung 9 zum thermoelektrischen Modul 10 gepumpt, in welchem durch ein Bestromen desselben die in der Flüssigkeit noch vorhandene Wärme an die Flüssigkeit in der zweiten Fluidleitung 12 übertragen und dadurch der zweite Fluidraum 6 erwärmt wird. Es erfolgt somit im Winter ein Wärmeübertrag von einer Außenseite 16 hin zu einer Fahrzeuginnenseite 15. Im Sommer hingegen ist die Wärmeübertragungsrichtung umgekehrt, so dass zunächst die aus dem zweiten Fluidraum 6 über die zweite Fluidleitung 12 zum thermoelektrischen Modul 10 gepumpte, heiße Flüssigkeit aufgrund des Bestromens des thermoelektrischen Moduls 10 Wärme abgibt und an die Flüssigkeit in der ersten Fluidleitung 9 überträgt, welche dann von der Pumpe 11 in den ersten Fluidraum 5 befördert wird. Sowohl im Winter als auch im Sommer wird dabei der Temperaturausgleich im ersten Fluidraum 5 durch den Fahrtwind des Kraftfahrzeugs 14 begünstigt, da dieser die Wärmeaufnahme im Winter sowie die Wärmeabgabe im Sommer begünstigt.
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Da das gesamte System, das heißt sowohl die Pumpe 11 als auch das thermoelektrische Modul 10 und die beiden Fluidleitungen 9, 12 fensterfest sind, müssen lediglich Strom- und Signalleitungen, nicht jedoch fluidführende Leitungen, zum Anschluss der Fensterscheibe 1 verlegt werden. Dies ermöglicht somit einen Einsatz der erfindungsgemäßen Fensterscheibe 1 nicht nur als starre Front- oder Heckscheibe, sondern zudem auch als höhenverstellbare Seitenscheibe.
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Die im ersten und zweiten Fluidraum 5, 6 angeordnete, transparente Flüssigkeit ist dabei selbstverständlich gefriersicher, so dass auch extrem tiefe Außentemperaturen nicht zu einem Erfrieren der Flüssigkeit führen können.
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Mit der erfindungsgemäßen Fensterscheibe 1 ist es somit möglich, einen Innenraum 15 eines Kraftfahrzeugs 14 angenehm zu temperieren, insbesondere auch bei sehr hohen oder sehr tiefen Außentemperaturen, wobei der bislang bekannte und als unangenehm empfundene Flächenstrahlereffekt von großen Fensterscheiben zumindest reduziert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1710678 U [0002]
- DE 2636263 A1 [0003]
