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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug und eine Fensterscheibe, insbesondere eine Frontscheibe, für ein Kraftfahrzeug.
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Aus
WO 2014/121809 A1 ist eine Fensterscheibe für ein Kraftfahrzeug bekannt, die eine Schicht enthält, deren Transparenz elektrisch schaltbar ist, um den Einfall von Licht- und Wärmestrahlung ins Fahrzeuginnere zu steuern.
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Vielen moderne Kraftfahrzeuge haben eine Frontscheibe, auf die stellenweise eine opake Beschichtung aufgetragen ist, z.B. entlang der Ränder der Scheibe, um einen hinter diesen Rändern liegenden, die Scheibe tragenden Stützaufbau zu verbergen, oder in Form einer sich von einem oberen Rand der Frontscheibe abwärts erstreckenden Fläche, die einen hinter ihr an der Innenseite der Frontscheibe anliegend montierten Sockel eines Innenrückspiegels verbirgt.
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Der Sockel des Rückspiegels wird gern genutzt, um darin optische Sensoren unterzubringen. Damit diese Sensoren optische Signale aus der Umgebung des Fahrzeugs empfangen können, darf das Blickfeld der Sensoren nicht blockiert sein, d.h. die oben erwähnte opake Beschichtung darf das Blickfeld der Sensoren nicht ausfüllen. Folglich muss die Form der opaken Beschichtung der Anordnung der Sensoren Rechnung tragen. Bei einem Fahrzeug, das keinerlei optische Sensoren im Spiegelsockel beherbergt, sollte die opake Beschichtung lückenlos sein, um den Sockel nach außen komplett zu verbergen. Sind optische Sensoren zur Überwachung der Umgebung vorhanden, dann muss die Form der opaken Beschichtung die Anordnung der Sensoren berücksichtigen, so dass Licht die Sensoren erreichen kann; andererseits sollte die Beschichtung nicht an Stellen lückenhaft sein, an denen sich kein Sensor befindet und stattdessen nur ein leerer Montageplatz sichtbar wird. Dies führt zu einem erheblichen logistischen Aufwand bei Fertigung und Einbau der Frontscheiben, da Frontscheiben mit vielen jeweils unterschiedlich geformten opaken Beschichtungen vorgehalten müssen, damit in jedem Fahrzeug eine Frontscheibe mit zur vom Kunden gewünschten Sensorausstattung passender opaker Beschichtung montiert werden kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Fensterscheibe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die in Fahrzeugen mit unterschiedlichen Sensorausstattungen des Rückspiegelsockels brauchbar ist, um Licht zu vorhandenen Sensoren im Fahrzeuginnern durchzulassen und Einbauplätze von nicht vorhandenen Sensoren zu verbergen.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch eine Fensterscheibe mit einem transparenten Substrat und einem wenigstens zeitweilig intransparenten Feld, das von einem Rand des Substrats zur Mitte des Substrats vorspringt und auf wenigstens einem Teil seiner Fläche einen elektrisch steuerbaren Transparenzgrad aufweist ist. Die steuerbare Fläche kann transparent geschaltet werden, wenn hinter ihr im Fahrzeug ein Sensor montiert ist, der durch die Fensterscheibe hindurch Licht empfangen soll; befindet sich jedoch hinter der steuerbaren Fläche kein Sensor, dann ist dies nach außen nicht sichtbar, wenn die steuerbare Fläche sich im intransparenten Zustand befindet.
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Unter intransparentem Zustand ist hier jeder optische Zustand zu verstehen, der das Erkennen eines Gegenstandes durch die Scheibe hindurch unmöglich macht, d.h. insbesondere sowohl ein lichtabsorbierender als auch ein lichtstreuender, der Scheibe ein milchiges Aussehen verleihender Zustand.
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Um eine Umschaltung zwischen einem lichtdurchlässigen und einem lichtundurchlässigen Zustand zu ermöglichen, ist die steuerbare Fläche vorzugsweise mit einer elektrochromen Schicht versehen.
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Das wenigstens zeitweilig undurchsichtige Feld springt vorzugsweise von der Mitte eines Längsrandes des Substrats zur Mitte des Substrats vor, so dass es im eingebauten Zustand mit einem vom Fahrzeugdach auf die Frontscheibe vorspringenden Spiegelsockel überlappt.
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Das Feld kann wenigstens zwei Teilflächen umfassen, wobei die Transparenz der zweiten Teilfläche unabhängig von der Transparenz der ersten Teilfläche steuerbar ist. Die zweite Teilfläche kann dann einen Einbauplatz überdecken, an dem sich je nach vom Kunden gewünschter Ausstattung ein Sensor befinden oder auch nicht befinden kann, um im Falle, dass ein Sensor vorhanden ist, transparent und in Abwesenheit des Sensors intransparent zu sein; die erste Teilfläche hingegen kann den Rest des Sockels überdecken und dazu ständig intransparent sein.
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Im einfachsten Fall kann die Transparenz der ersten Teilfläche nicht steuerbar sein, d.h. die erste Teilfläche umfasst eine dauerhaft opake Schicht.
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Um die Fertigung der Fensterscheibe zu rationalisieren, kann es aber auch zweckmäßig sein, die erste und die zweite Teilfläche aus demselben Material mit steuerbarem Transparenzgrad zu fertigen. Dann können beide Teilflächen in einem gleichen Bearbeitungsschritt erzeugt werden, und ein zusätzlicher Schritt des Auftragens einer opaken Schicht entfällt.
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Der Spiegelsockel hat im Allgemeinen eine der Fensterscheibe zugewandte Stirnseite, auf der der Sensor / die Sensoren angeordnet ist / sind, und deren Rand unmittelbar an der Fensterscheibe anliegt. Um diesen Rand nach außen unsichtbar halten zu können, ist die zweite Teilfläche vorzugsweise von der ersten Teilfläche ringsum umgeben. So ist es möglich, den Sockel so zu platzieren, dass der Rand der Stirnseite ausschließlich an der ersten Teilfläche anliegt.
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Um eine Steuerung des Transparenzgrades zu ermöglichen, kann die zweite Teilfläche eine Schicht aus einem elektrochromen Material umfassen. Zahlreiche Übergangsmetalloxide weisen elektrochromes Verhalten auf, für praktische Anwendungen werden insbesondere Oxide von Nb, Ta, V, Ti in Betracht gezogen. Eine Flüssigkristallschicht kommt auch in Betracht; geeignet sind insbesondere an sich bekannte Flüssigkristallmaterialien, die durch den Einfluss eines elektrischen Feldes zwischen einem transparenten und einem durch Trübung intransparenten Zustand umschaltbar sind.
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Im intransparenten Zustand sollte die zweite Teilfläche farbgleich mit der ersten Teilfläche sein, um nicht als farblich abweichender Flicken in dem Feld aufzufallen. Auch um solche Farbgleichheit dauerhaft zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, die erste Teilfläche aus demselben Material wie die zweite zu fertigen, auch wenn im Fall der ersten Teilfläche der variable Transparenzgrad des Materials niemals genutzt wird.
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Die zweite Teilfläche sollte den intransparenten Zustand vorzugsweise in Abwesenheit eines elektrischen Feldes annehmen. So ist insbesondere gewährleistet, dass wenn bei ausgeschaltetem Bordnetz des Fahrzeugs die zweite Teilfläche spannungslos ist, sie auch intransparent ist und dahinterliegende Sensoren verbirgt. Des Weiteren kann, wenn erste und zweite Teilfläche identisch aufgebaut sind, hierdurch die Intransparenz der ersten Teilfläche sichergestellt werden, ohne dass es ihrer elektrischen Beschaltung bedarf.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kraftfahrzeug, das eine Fensterscheibe der oben beschriebenen Art als Frontscheibe aufweist.
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Wie oben bereits erläutert, ist es vorteilhaft, wenn bei einem solchen Fahrzeug die steuerbare Fläche bei eingeschaltetem Bordnetz einen transparenten Zustand und bei ausgeschaltetem Bordnetz einen intransparenten Zustand annimmt.
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An dem wenigstens zeitweilig undurchsichtigen Feld der Frontscheibe kann im Fahrzeuginnern ein Rückspiegelsockel angebracht sein.
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Dieser Rückspiegelsockel kann wenigstens einen optischen Sensor enthalten.
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Dieser optische Sensor sollte in einer Aussparung des Sockels untergebracht sein, die durch die zweite Teilfläche überdeckt ist.
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Als optischer Sensor kommen insbesondere eine Kamera und/oder ein Regensensor in Betracht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
- 1 einen schematischen Schnitt durch eine Frontscheibe und einen daran montierten Innenrückspiegel in einem Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung; und
- 2 eine schematische Draufsicht auf die Frontscheibe.
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1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen oberen Teil einer Frontscheibe 1 eines Kraftfahrzeugs und ein daran angrenzendes Fahrzeugdach 2. Ein Spiegelsockel 3 ist am oberen Rand der Fensterscheibe 1 montiert. Eine Stirnseite 4 des Spiegelsockels 3 ist an der Frontscheibe 1 zugewandt und liegt zumindest an ihren Rändern 5 dicht an der Frontscheibe 1 an. Die Oberseite 5 des Spiegelsockels 3 ist am Dach 2 befestigt. Am Spiegelsockel 3 ist ein Innenrückspiegel 6 schwenkbar montiert.
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Die Stirnseite 4 hat mehrere zur Frontscheibe 1 hin offene Aussparungen 7, von denen eine in 1 im Schnitt gezeigt ist. Am Boden der Aussparung 7 ist eine Kamera 8 montiert. Kamera 8 ist orientiert, um durch die Frontscheibe 1 hindurch den Verkehr vor dem Kraftfahrzeug zu überwachen. Zu diesem Zweck muss die Frontscheibe 1 vor der Aussparung 7 transparent sein. Vor den Rändern 5 der Stirnseite 4 sollte die Frontscheibe intransparent sein, so dass z.B. zwischen der Stirnseite 4 und der Frontscheibe 1 ungleichmäßig verteilter Klebstoff, eine in einer zur Frontscheibe 1 offenen Aussparung des Sockels 3 angeordnete Elektronikplatine oder dergleichen von außerhalb des Fahrzeugs nicht sichtbar wird.
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2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Frontscheibe 1 gemäß einer elementaren Ausgestaltung der Erfindung. Die Frontscheibe 1 umfasst hier ein Substrat 8 aus Sicherheitsglas von in etwa rechteckiger oder trapezförmiger Gestalt mit Längs- und Schmalseiten, bei dem von der Mitte einer der Längsseiten 9 ein Feld 10 zur Mitte der Frontscheibe hin vorspringt. Das Feld 10 umfasst eine Schicht aus elektrochromem Material, die an einer Innenseite des Substrats 8 aufgetragen oder zwischen zwei Glasplatten des Substrats 8 eingeschlossen ist. Die Schicht ist an ein Bordnetz des Fahrzeugs, hier symbolisch dargestellt durch eine Batterie 11, über einen Zündschlossschalter 12 angeschlossen, so dass sie nur bei eingeschalteter Zündung einem elektrischen Feld ausgesetzt ist, das die Schicht transparent macht. Bei ausgeschalteter Zündung, d.h. während das Fahrzeug parkt, ist die elektrochrome Schicht feldfrei und intransparent, so dass der dahinterliegende, in 2 gestrichelt dargestellte Spiegelsockel 3 einschließlich der die Kamera 8 enthaltenden Aussparung 7 und einer weiteren Aussparung 13 für einen Regensensor von außen nicht sichtbar ist.
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Bei eingeschalteter Zündung ist die Stirnseite 4 des Spiegelsockels 3 vollständig, einschließlich ihres Randes 5 und der Aussparungen 7, 13, von außen sichtbar, allerdings besteht dann kaum Gelegenheit für einen Betrachter außerhalb des Fahrzeugs, dies wahrzunehmen.
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3 zeigt eine Draufsicht auf die Fensterscheibe Frontscheibe 1 gemäß einer weiterentwickelten Ausgestaltung der Erfindung. Das Feld 10 ist hier strukturiert in Teilflächen 14, 15, 16. Die Teilflächen 15, 16 überdecken jeweils eine der Aussparungen 7, 13 und sind ringsum von der Teilfläche 14 umschlossen; die Teilfläche 14 überdeckt den gesamten Rest der Stirnseite 4 des Spiegelsockels 3 sowie Leiterbahnen 17, 18, die die Teilflächen 15, 16 mit der Batterie 11 verbinden. Die Teilfläche 14 kann eine Beschichtung aus einem dauerhaft opaken Material aufweisen; vorzugsweise besteht sie aus demselben elektrochromen Material wie die Teilflächen 15, 16, so dass die Teilflächen 14, 15, 16 bei gleichem Transparenzgrad anhand ihrer Färbung nicht zu unterscheiden sind. Hinter der dauerhaft intransparenten Teilfläche 14 ist der Spiegelsockel 3 verborgen und deshalb in 3 nicht dargestellt.
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Die Leiterbahnen 17, 18 sind gegen die Teilfläche 14 elektrisch isoliert und elektrostatisch abgeschirmt, so dass die Teilfläche 14 unabhängig von der Stellung des Zündschlossschalters 12 dauerhaft feldfrei und intransparent ist und die Stirnseite 4 des Spiegelsockels 3 abseits der Aussparungen 7, 13 verbirgt. Während der Zündschlossschalter 12 offen ist, sind auch die Teilflächen 15, 16 feldfrei und verbergen die Aussparungen 7, 13, so dass von außen nicht sichtbar ist, ob in den Aussparungen 7, 13 tatsächlich ein Sensor montiert ist oder nicht.
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Wenn das Fahrzeug fährt, sind die Teilflächen 7, 13 durch den Einfluss des elektrischen Feldes der Batterie 11 transparent, so dass die Kamera 8 oder der Regensensor, so vorhanden, arbeiten können; eine genaue Betrachtung von außen, bei der es auffallen könnte, wenn eine der Aussparungen 7, 13 leer ist, ist beim fahrenden Fahrzeug nicht möglich. Deshalb genügt ein einziges Modell der Frontscheibe 1 für Fahrzeuge mit unterschiedlicher Sensorausstattung im Spiegelsockel 3.
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4 zeigt eine dritte Ausgestaltung, bei der die Teilflächen 15, 16 jeweils unabhängig voneinander über Schalter 19, 20 mit elektrischem Feld beaufschlagbar sind. Die Schalter 19, 20 sind unabhängig vom Zündschlossschalter betätigbar. Sie müssen nicht vom Benutzer des Fahrzeugs betätigt werden; in der Praxis werden sie beim Zusammenbau des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Sensorausstattung des Spiegelsockels 3 geschlossen oder offen gelassen; sie können daher z.B. als Steck- oder Lötbrücken implementiert sein, die während der Montage des Fahrzeugs wahlweise angebracht oder weggelassen werden. Im hier vorrangig betrachteten Fall, dass das elektrochrome Material im feldfreien Zustand intransparent ist, wird z.B. der Schalter 19 geschlossen, um die Teilfläche 15, die sich vor der Kamera 8 befindet, einem elektrischen Feld aussetzen und dadurch transparent machen zu können, während der Schalter 20 offen bleibt, weil die für den Regensensor vorgesehene Aussparung 13 unbestückt geblieben ist und die Teilfläche 16 deshalb dauerhaft intransparent sein soll. So bleibt eine unbestückte Aussparung immer verborgen, egal ob der Zündschlossschalter geschlossen ist oder nicht. Die Schalter 19, 20 können parallel zum Zündschlossschalter 12 mit der Batterie verbunden sein, in diesem Fall bleibt die Teilfläche 15 transparent und die Kamera 8 von außen sichtbar, wenn der Zündschlossschalter offen ist. Die Schalter 19, 20 können aber auch mit dem Zündschlossschalter 12 in Reihe verbunden sein, um die Teilfläche 14 bei stehendem Fahrzeug intransparent zu schalten.
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Es kann auch ein im feldfreien Zustand transparentes elektrochromes Material für die Teilflächen 14. 15. 16 verwendet werden; in diesem Fall ist die Teilfläche 14 dauerhaft an die Batteriespannung angeschlossen, um intransparent zu sein.
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Selbstverständlich kann auch ein elektrochromes Material verwendet werden, das nicht dauerhaft einem Feld ausgesetzt sein muss, um einen gewünschten Transparenzgrad aufrechtzuerhalten, sondern das durch zeitweiliges Anlegen von elektrischen Feldern unterschiedlicher Polarität zwischen einem transparenten und einem intransparenten Zustand umschaltbar ist. Im einfachsten Fall kann es genügen, in den Schaltungen der 2 und 3 jeweils einen Kondensator zwischen die Schalter und die Teilflächen einzufügen, um die Teilflächen jeweils beim Öffnen und Schließen des zugehörigen Schalters kurzzeitig Feldern von unterschiedlicher Polarität auszusetzen.
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Einer in 5 gezeigten Abwandlung zufolge umfasst das Feld 10 zwei weitere Teilflächen 21, 22, die sich beiderseits des Spiegelsockels 3 über die gesamte obere Längsseite 9 des Substrats 8 erstrecken und infolge ihres steuerbaren Transparenzgrades als nach Bedarf zuschaltbare Sonnenblenden fungieren können. Sie können getrennt von der Teilfläche 14 steuerbar sein; es ist aber auch denkbar, sie zusammen mit der Teilfläche 14 zu steuern, wobei dann allerdings sichergestellt sein sollte, dass sie bei ausgeschalteter Zündung intransparent sind, damit beim abgestellten Fahrzeug die Stirnseite 4 des Spiegelsockels 3 verborgen bleibt.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Frontscheibe
- 2
- Fahrzeugdach
- 3
- Spiegelsockel
- 4
- Stirnseite
- 5
- Rand
- 6
- Innenrückspiegel
- 7
- Aussparung
- 8
- Kamera
- 9
- Längsseite
- 10
- Feld
- 11
- Batterie
- 12
- Zündschlossschalter
- 13
- Aussparung
- 14
- Teilfläche
- 15
- Teilfläche
- 16
- Teilfläche
- 17
- Leiterbahn
- 18
- Leiterbahn
- 19
- Schalter
- 20
- Schalter
- 21
- Teilfläche
- 22
- Teilfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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