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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf irisierende Embleme, Verkleidungen und andere äußere Oberflächen von Fahrzeugen und auf Verfahren, um diese herzustellen, insbesondere Automotivembleme mit einem juwelenähnlichen Erscheinungsbild.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Autoliebhaber und Besitzer luxuriöser Fahrzeuge der Spitzenklasse fordern kontinuierlich neue Ästhetik, die zumindest teilweise die hohen Kosten solcher Fahrzeuge rechtfertigt. Fahrzeugembleme können konzipiert werden, um die luxuriöse Spitzenklassenatur bestimmter Fahrzeugmodelle widerzuspiegeln. Zum Beispiel können gewisse Fahrzeugmodelle mit einem Emblem, das ein juwelenähnliches Erscheinungsbild aufweist, wünschenswerter für Autoliebhaber und -besitzer sein.
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Die direkte Integration von Juwelen und/oder wertvollen Metallen in ein Fahrzeugemblem kann diese Bedürfnisse in gewisser Hinsicht befriedigen. Diese Elemente könnten innerhalb eines transluzenten Emblems für eine luxuriöse Ästhetik eingekapselt sein. Allerdings würde das bloße Hinzufügen von Juwelen und wertvollen Metallen zu konventionellen Emblemen die Kosten des Emblems erheblich erhöhen und alle Autoliebhaber, mit Ausnahme derer, die am wenigsten kostensensibel sind, würden die erheblichen zusätzlichen Kosten dieser Materialien voraussichtlich ablehnen. Außerdem erhöht der Einschluss von Juwelen und/oder wertvollen Metallen in ein Fahrzeugemblem die Wahrscheinlichkeit, dass es von Dieben als relatives Gelegenheitsziel entfernt wird.
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Weitere Ansätze, um die Ästhetik von Fahrzeugemblemen aufzuwerten, konzentrierten sich darauf, das Aussehen von Diamanten und Juwelen in einer geformten Kunststoffkomponente zu imitieren. Es ist zum Beispiel machbar, facettierte Plastikembleme herzustellen, die versuchen, an das Aussehen tatsächlicher Diamanten und Juwelen heranzureichen. Leider sind die Ergebnisse solcher Ansätze nicht vielversprechend. Im Allgemeinen sehen solche Embleme wie Modeschmuck aus und könnten unter Umständen die allgemeine Ästhetik eines luxuriösen Fahrzeugs beeinträchtigen anstatt sie zu verbessern.
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Dementsprechend besteht ein Bedarf an Fahrzeugemblemen, Verkleidungen und anderen äußeren Oberflächen (und an Verfahren, um diese herzustellen), die ein irisierendes oder juwelenähnliches Erscheinungsbild besitzen, ohne eine erhebliche mit der Verbesserung assoziierte Kostensteigerung. Außerdem sollten diese irisierenden Fahrzeugembleme ihr Erscheinungsbild während der Lebensdauer eines Fahrzeugs beibehalten während sie einer typischen Fahrzeugumgebung ausgesetzt sind.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein irisierendes Fahrzeugemblem bereitgestellt, das ein transluzentes, polymeres Emblem umfasst, das eine unebene Form aufweist und eine innere und eine äußere Oberfläche umfasst. Ferner ist mindestens eine der Oberflächen des Emblems uneben und umfasst ein Beugungsgitter, das integraler Bestandteil des Emblems ist, wobei das Gitter eine Dicke zwischen 250 Nm und 1000 Nm und eine Periode zwischen 50 Nm und 5 Mikrometer aufweist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein irisierendes Fahrzeugemblem bereitgestellt, das ein transluzentes, polymeres Emblem umfasst, das eine unebene Form aufweist und eine innere und eine äußeren Oberfläche umfasst. Ferner umfasst mindestens eine der Oberflächen des Emblems mehrere Beugungsgitter, die integraler Bestandteil des Emblems sind, wobei jedes eine Dicke zwischen 250 Nm und 1000 Nm und eine variierende Periode zwischen 50 Nm und 5 Mikrometer aufweist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines irisierenden Fahrzeugemblems bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst: Formen einer Gussform mit Gussformoberflächen, die inneren und äußeren Oberflächen des Emblems entsprechen; Abschmelzen mindestens einer der Gussformoberflächen, um eine Beugungsgittergussformoberfläche zu formen; und Formen des Emblems aus einem polymeren Material mit einem Beugungsgitter, das eine Dicke zwischen 250 Nm und 1000 Nm und eine Periode zwischen 50 Nm und 5 Mikrometer in den Gussformoberflächen aufweist.
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Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute bei näherer Untersuchung der folgenden Beschreibung, Ansprüche und angehängten Zeichnungen verständlich und offensichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen:
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ist 1 eine perspektivische Vorderansicht eines irisierenden Fahrzeugemblems, das an der Vorderseite eines Fahrzeugs gemäß eines Aspekts der Offenbarung befestigt ist;
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ist 2 eine schematische Draufsicht eines irisierenden Fahrzeugemblems gemäß einem Aspekt der Offenbarung;
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ist 2A eine schematische Querschnittsansicht des in 2 dargestellten Emblems durch eine Linie IIA-IIA;
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ist 2B eine vergrößerte, schematische Querschnittsansicht eines Beugungsgitters, das in eine innere Oberfläche des in 2 dargestellten Emblems integriert ist;
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ist 3 eine schematische Draufsicht eines irisierenden Fahrzeugemblems mit unebenen äußeren und inneren Oberflächen gemäß einem Aspekt der Offenbarung;
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ist 3A eine schematische Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Emblems durch eine Linie IIIA-IIIA;
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ist 3B eine vergrößerte, schematische Querschnittsansicht eines Beugungsgitters, das in eine unebene innere Oberfläche des in 3 dargestellten Emblems integriert ist; und
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4 ist eine vergrößerte, schematische Querschnittsansicht eines Beugungsgitters mit einer variierenden Periode.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung sollen sich die Begriffe „obere/er/es“, „untere/er/es“, „rechte/er/es“, „linke/er/es“, „hintere/er/es“, „vordere/er/es“, „vertikale/er/es“, „horizontale/er/es“ „innere/er/es“, „äußere/er/es“, „in Fahrzeugrichtung nach vorne“, „in Fahrzeugrichtung nach hinten“ und Ableitungen davon auf die Erfindung, wie sie in 1 ausgerichtet ist, beziehen. Die Erfindung kann jedoch verschiedene alternative Ausrichtungen einnehmen, es sei denn, es wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben. Weiterhin sind die speziellen Vorrichtungen und Baugruppen, die in den angehängten Zeichnungen veranschaulicht und in der folgenden Beschreibung beschrieben sind, lediglich beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Konzepte, die in den angehängten Ansprüchen definiert sind.
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Daher sind spezifische Abmessungen und andere physikalische Eigenschaften, die sich auf die hier offenbarten Ausführungsformen beziehen, nicht als einschränkend anzusehen, es sei denn, in den Ansprüchen wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben.
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In dieser Offenbarung werden irisierende Embleme, Verkleidungen und andere äußere Oberflächen (zusammengefasst „irisierende Fahrzeugelemente“) für Fahrzeuge (und Verfahren, um diese herzustellen) beschrieben. Die irisierenden Fahrzeugelemente enthalten ein oder mehrere Beugungsgitter, die integraler Bestandteil der primären Komponente(n) der Elemente (z. B. eines Emblembestandteils) sind, wobei jedes von ihnen dem Element Glanz und Irisieren bereitstellt. Verschiedene mikroskopische Merkmale können innerhalb der Gitter hinzugefügt oder angepasst werden, um verschiedenartige ästhetische Effekte zu erzielen. Gitter können ebenfalls in verschiedene Bereiche innerhalb des Fahrzeugelements integriert werden, um weitere verschiedenartige ästhetische Effekte zu erzielen. Ferner können diese irisierenden Embleme, Verkleidungen und andere irisierende Fahrzeugelemente als eine Komponente spritzgegossen werden, und kosten in der Regel nur geringfügig mehr als herkömmliche Embleme und Verkleidungen.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine perspektivische Vorderansicht eines irisierenden Fahrzeugemblems 100, 100a bereitgestellt, das an der Vorderseite eines Fahrzeugs 1 gemäß einem Aspekt der Offenbarung befestigt ist. Wie dargestellt ist das Emblem 100, 100a durch ein irisierendes oder juwelenähnliches Erscheinungsbild in Umgebungsbeleuchtung (z. B. durch die Sonne) charakterisiert. Ein oder mehrere Beugungsgitter 20 (siehe 2 und 3), die mit einer äußeren und/oder inneren Oberfläche des Emblems 100, 100a ausgelegt sind, stellen das irisierende oder juwelenähnliche Erscheinungsbild bereit.
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Wie in 2 gezeigt, kann ein irisierendes Fahrzeugemblem 100 einen transluzenten, polymeren Emblembestandteil 10 umfassen. Der Emblembestandteil 10 umfasst eine oder mehrere äußere Oberflächen 12 und eine oder mehrere innere Oberflächen 14. In einigen Aspekten ist der Emblembestandteil 10 durch eine optische Transmissivität von 85 % oder mehr über dem sichtbaren Spektrum (z. B. zwischen 390 und 700 Nm) charakterisiert. Vorzugsweise ist der Emblembestandteil 10 durch eine optische Transmissivität von 90 % oder mehr und noch bevorzugter von 95 % oder mehr über dem sichtbaren Spektrum charakterisiert. Ferner kann der Emblembestandteil 10 optisch klar und ohne wesentliche Färbung sein. In weiteren Ausführungsformen kann der Emblembestandteil 10 gefärbt oder mit einem oder mehreren Filtern an seinen äußeren Oberflächen 12 und/oder inneren Oberflächen 14 befestigt sein, um einen gewünschten Farbton (z. B. Blau, Rot, Grün usw.) zu erlangen.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 2 ist der Emblembestandteil 10 des irisierenden Fahrzeugemblems 100 aus einem polymeren Material angefertigt. Diese polymeren Materialien umfassen thermoplastische und wärmehärtende polymere Materialien, z. B. Silikone, Acryl und Polycarbonate. Vorzugsweise weisen die Vorläufermaterialien, die verwendet wurden, um den Emblembestandteil 10 anzufertigen, eine hohe Strömungsrate und/oder eine niedrige Viskosität während eines Formverfahrens, wie beispielsweise Spritzgießen, auf. Bei bestimmten Aspekten können Füller (nicht gezeigt), z B. Glasperlen und -partikel, einem polymeren Material hinzugefügt werden und als Matrize dienen, um den Emblembestandteil 10 zu formen ohne den optischen Eigenschaften des Bestandteils erheblich zu schaden. Diese Füller können dem irisierenden Fahrzeugemblem 100 hinzugefügte Haltbarkeit und/oder zusätzliche ästhetische Effekte bereitstellen. Vorzugsweise werden Glasfüller im Volumenbereich zwischen 1 und 15 % hinzugefügt, in Abhängigkeit von der Natur des Füllers und dem gewünschten Effekt (z. B. verbesserte Haltbarkeit, hinzugefügte Lichtstreuung usw.).
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Der Emblembestandteil 10 des irisierenden Fahrzeugemblems 100 kann verschiedene Formen annehmen, je nach Natur des Emblems, Fahrzeugabzeichens und anderer Konstruktionsüberlegungen. In einigen Ausführungsformen zum Beispiel sind eine oder mehrere äußere und innere Oberflächen 12, 14 des Emblembestandteils 10 eben (z. B. facettiert), uneben, gekrümmt oder durch andere Formen charakterisiert. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich ebenfalls, dass die äußeren und inneren Oberflächen 12, 14 durch Teile, die ebene Merkmale aufweisen und Teile, die unebene Merkmale aufweisen, charakterisiert sein können. Wie zum Beispiel in den 2 und 2A gezeigt, weist der Emblembestandteil 10 ebene (z. B. facettierte) äußere und innere Oberflächen 12, 14 auf, die Beugungsgitter 20 wie im Querschnitt zu sehen umfassen, während er einige gekrümmte Teile aufweist, die die allgemeine Konstruktion des Fahrzeugemblems 100 formen.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 2 kann der Emblembestandteil 10 des irisierenden Fahrzeugemblems 100 aus einer einzelnen Komponente in einer bevorzugten Ausführungsform bestehen. Der Emblembestandteil 10 kann zum Beispiel als einzelnes Stück mit (einem) integralen Beugungsgitter(n) 20 aus einer einzelnen Gussform geformt sein. In weiteren Aspekten kann der Bestandteil 10 aus mehreren Komponenten geformt sein, wobei die Komponenten vorzugsweise verbunden sind, ohne den allgemeinen optischen Eigenschaften des Bestandteils 10 erheblich zu schaden.
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Nunmehr unter Bezugnahme auf 2A umfassen äußere und innere Oberflächen 12, 14 des Emblembestandteils 10 des irisierenden Fahrzeugemblems 100 ein oder mehrere Beugungsgitter 20, die vorzugsweise ein integraler Bestandteil des Emblembestandteils 10 sind. Wie auf beispielhafte Weise in 2A dargestellt, umfasst das irisierende Fahrzeugemblem 100 ein Emblembestandteil 10 mit Bewegungsgittern 22, 24 der äußeren und inneren Oberflächen auf ebenen Teilen der jeweils äußeren und inneren Oberflächen 12, 14. Einige Aspekte des Fahrzeugemblems 100 umfassen einen Emblembestandteil 10 mit einem oder mehreren Beugungsgittern 20 in Form von Gittern 22 der äußeren Oberfläche auf einem oder mehreren ebenen Teilen der äußeren Oberfläche 12. Weitere Aspekte des Fahrzeugemblems 100 umfassen einen Emblembestandteil 10 mit einem oder mehreren Beugungsgittern 20 in Form von Gittern 24 der inneren Oberfläche auf einer oder mehreren ebenen Teilen der inneren Oberfläche 14.
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Wie schematisch in 2B in Form eines Querschnitts gezeigt, sind die Beugungsgitter 20 des Emblembestandteils 10 eines irisierenden Fahrzeugemblems 100 auf einer mikroskopischen Ebene geformt. In einer Ausführungsform weisen die Beugungsgitter 20 (z. B. als inklusiver Bestandteil der Beugungsgitter 22, 24 der äußeren und inneren Oberflächen) eine Dicke 38 im Bereich zwischen 250 Nm und 1000 Nm auf. Die Dicke 38 der Beugungsgitter 20 zum Beispiel sollte im Bereich zwischen 250 und 1000 Nm beibehalten werden, um sicherzustellen, dass das irisierende Fahrzeugemblem 100 (siehe 2 und 2A) bei Anstrahlung in direkter Umgebungsbeleuchtung ein juwelenähnliches Erscheinungsbild durch Lichtbeugung besitzt, während sie außerdem einen minimalen Effekt auf die optische Klarheit des Emblems 100 in indirekter Umgebungsbeleuchtung aufweist. Vorzugsweise liegt die Dicke 38 der Beugungsgitter 20 etwa im Bereich zwischen 390 Nm und 700 Nm. In weiteren Ausführungsformen liegt die Dicke 38 der Beugungsgitter 20 im Bereich zwischen 500 Nm und 750 Nm.
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Wie auch schematisch in 2B gezeigt, können die Rillen der Beugungsgitter 20 innerhalb des Emblembestandteils 10 eines irisierenden Fahrzeugemblems 100 in verschiedenen Formen ausgelegt sein, um einfallendes Licht zu beugen und um ein irisierendes und juwelenähnliches Erscheinungsbild zu erzeugen. Wie in 2B in beispielhafter Form dargestellt weisen die Beugungsgitter 20 eine sägezahnartige oder dreieckige Form auf. In drei Abmessungen können diese Gitter 20 in einer stufen- oder sägezahnartigen Form ohne Winkelmerkmale (d. h. in senkrechter Richtung zu dem, was in 2B dargestellt ist), in pyramidenartiger Form oder in einer Kombination aus stufen- und pyramidenartigen Formen erscheinen. Weitere Formen der Beugungsgitter 20 umfassen hügelförmige Merkmale (nicht gezeigt) – z. B. stufenartige Merkmale mit einem oder mehreren gekrümmten Merkmalen. Die Beugungsgitter 20 können außerdem Teile mit einer Kombination aus dreieckigen und hügelförmigen Merkmalen umfassen. Allgemeiner sollten die Formen der Gitter 20 so sein, dass ein effektiver Blazewinkel θB von mindestens 15 Grad für einen oder mehrere Teile jedes Gitters, Zahns oder jeder Rille der Beugungsgitter 20 vorhanden ist. Der Blazewinkel θB ist der Winkel zwischen der senkrechten Stufe (d. h. der Richtung, die senkrecht zu jeder Stufe oder jedem Zahn des Gitters 20 ist) und der Richtung 40, die senkrecht zu den äußeren und inneren Oberflächen 12, 14, die das Gitter 20 aufweisen, sind.
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Im Allgemeinen ist der Blazewinkel θB optimiert, um die Effizienz der Wellenlänge(n) des einfallenden Lichts, in der Regel Umgebungssonnenlicht, zu maximieren und um sicherzustellen, dass maximale optische Leistung in einer oder mehreren Beugungsordnungen konzentriert ist, während Restleistung in anderen Ordnungen (z. B. dem nulltem Ordnungsrichtwert des Umgebungslichts selbst) minimiert wird. Ein Vorteil des Platzierens von Beugungsgittern 22, 24 der äußeren und inneren Oberflächen (siehe 2A) auf ebenen Teilen oder Aspekten der äußeren und inneren Oberflächen 12, 14 (z. B. wie in beispielhafter Form in 2A für ein Beugungsgitter 24 auf einem ebenen Teil einer inneren Oberfläche 14 gezeigt) besteht darin, dass ein konstanter Blazewinkel θB und eine Periode 36 in konsistentem reflektiertem und gebeugtem Licht, das durch das Beugungsgitter erzeugt wurde, resultieren. Derartige Konsistenz kann von einem Konstrukteur des irisierenden Fahrzeugemblems 100 (siehe 2) verwendet werden, um sicherzustellen, dass bestimmte juwelenähnliche Effekte von Personen an unterschiedlichen Positionen und in unterschiedlichen Entfernungen von dem Emblem 100 beobachtbar sind.
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Wie ebenfalls schematisch in 2B gezeigt, sind die Beugungsgitter 20 des Emblembestandteils 10 eines irisierenden Fahrzeugemblems 100 durch eine oder mehrere Perioden 36 (in der Standardnomenklatur für Beugungsgitter auch als d bekannt) charakterisiert. In den meisten Aspekten des Fahrzeugemblems 100 (siehe 2) wird die Periode 36 des Beugungsgitters 20 zwischen etwa 50 Nm und etwa 5 Mikrometer beibehalten. Im Allgemeinen ist die maximale Wellenlänge, die ein gegebenes Beugungsgitter 20 beugen kann, gleich dem Doppelten der Periode 36. Folglich kann ein Beugungsgitter 20 mit einer Periode 36, die zwischen etwa 50 Nm und etwa 5 Mikrometer beibehalten wird, Licht in einem optischen Bereich von 100 Nm bis etwa 10 Mikrometer beugen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Periode 36 eines Beugungsgitters 20 zwischen etwa 150 Nm und etwa 400 Nm beibehalten, wobei sichergestellt wird, dass das Gitter 20 Licht in einem optischen Bereich von etwa 300 Nm bis etwa 800 Nm effizient beugen kann, wodurch das sichtbare Spektrum in etwa abgedeckt wird.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 2B ist ein Beugungsgitter 24 einer inneren Oberfläche entlang eines Teils einer inneren Oberfläche 14 des Emblembestandteils 10 in beispielhafter Form dargestellt. Einfallendes Licht 50 (in der Regel Umgebungssonnenlicht) wird in einem Einfallswinkel α gegen ein sägezahnförmiges Beugungsgitter 24, das eine Dicke 38, eine Periode 36 und einen Blazewinkel θB.aufweist, gerichtet. Insbesondere wird ein Teil des einfallenden Lichts 50 (vorzugsweise ein kleiner Teil) das auf das Gitter 24 in einem Einfallswinkel α auftrifft, als reflektiertes Licht 50 r im selben Winkel α reflektiert, und der verbleibende Teil des einfallenden Lichts 50 wird in bestimmten Wellenlängen, die gebeugtem Licht 60 n, 60 n+1 usw. in entsprechenden Beugungswinkeln βn, βn+1 usw. entsprechen, gebeugt. Das reflektierte Licht 50 r ist ein Richtwert der nullten Ordnung (d. h. n = 0) und das gebeugte Licht 60 n, 60 n+1, 60 n+2 ist ein Richtwert für die n-te Ordnungsbeugung gemäß standardisierter Beugungsgitterterminologie, wobei n eine ganze Zahl ist, die bestimmten Wellenlängen des reflektierten oder gebeugten Lichts entspricht.
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Gitter 24 der inneren Oberfläche, wie beispielsweise in einem vergrößerten, schematischen Format in 2B dargestellt, sind innerhalb des irisierenden Fahrzeugemblems 100 (siehe 2 und 2A) aufgrund ihrer geschützten Position vorteilhaft. Insbesondere sind diese Gitter 24 im Allgemeinen aufgrund ihrer Position auf der Rückseite des Emblembestandteils 10 vor Beschädigungen, Änderungen und/oder Verschleiß geschützt. Angesichts dessen, dass einfallendes Licht 50 durch den Bestandteil 10 hindurchgehen muss, um das Gitter 24 zu erreichen, und dass gebeugtes Licht 60 n, 60 n+1 usw. ebenfalls durch den Bestandteil 10 hindurchgehen muss, um einen irisierenden Effekt zu erzeugen, kann die Beugungseffizienz der Gitter 24 aufgrund von Lichtabsorption innerhalb des Bestandteils 10 etwas geringer sein als die Beugungseffizienz der Gitter 22 der äußeren Oberfläche (siehe 2A). Andererseits sind Gitter 22 der äußeren Oberfläche, wie innerhalb der äußeren Oberfläche 12 des Bestandteils 10 ausgelegt, anfälliger für Beschädigungen, Änderungen und/oder Verschleiß als Gitter 24 der inneren Oberfläche. Dementsprechend umfasst eine bevorzugte Ausführungsform des Fahrzeugemblems 100 Beugungsgitter 22, 24 von sowohl der äußeren als auch der inneren Oberfläche, um Beugungseffizienz und Verschleißfestigkeit auszugleichen.
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Unter Bezugnahme auf die 3–3B ist ein irisierendes Fahrzeugemblem 100a, das einen transluzenten, polymeren Emblembestandteil 10a mit unebenen äußeren und inneren Oberflächen 12a, 14a umfasst, gemäß einem Aspekt der Offenbarung dargestellt. Das in den 3 und 3A gezeigte irisierende Fahrzeugemblem 100a ähnelt dem in den 2 und 2A dargestellten irisierenden Fahrzeugemblem 100 und Elemente mit ähnlichen Bezugszahlen weisen dieselbe Struktur und Funktion auf. Der Hauptunterschied zwischen den Emblemen 100a und den Emblemen 100 besteht darin, dass Erstere einen Emblembestandteil 10a mit unebenen Teilen innerer und äußerer Oberflächen 12a, 14a (oder solcher Oberflächen 12a, 14a, deren gesamter Oberflächenbereich im Wesentlichen uneben ist) und Beugungsgittern 20a auf solchen unebenen Merkmalen aufweisen. Im Gegensatz dazu weisen Fahrzeugembleme 100 einen Emblembestandteil 10 mit auf ebenen Teilen der äußeren und inneren Oberflächen 12, 14 positionierten Beugungsgittern 20 auf. Durch das Platzieren der Beugungsgitter 20a auf unebenen Teilen der inneren und äußeren Oberflächen 12a, 14a können für die Embleme 100a bestimmte juwelenähnliche und irisierende Effekte erlangt werden, die sich von denen, die für die Embleme 100 erlangt wurden, unterscheiden. In allen anderen Aspekten weisen die irisierenden Fahrzeugembleme 100 und 100a jedoch dieselben Strukturen und Funktionen auf.
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Unter Bezugnahme auf 3A umfasst das irisierende Fahrzeugemblem 100a einen Emblembestandteil 10a mit einem oder mehreren Beugungsgittern 20a. Ferner umfassen die Beugungsgitter 20a jeweils die Beugungsgitter 22a und 24a der äußeren und inneren Oberflächen, die innerhalb oder andernfalls auf unebenen Teilen der äußeren und inneren Oberflächen 12a, 14a des Bestandteils 10a positioniert sind. Einige Aspekte des Fahrzeugemblems 100a umfassen einen Emblembestandteil 10a mit einem oder mehreren Beugungsgittern 20a in Form von Gittern 22a der äußeren Oberfläche auf einem oder mehreren unebenen Teilen der äußeren Oberfläche 12a. Weitere Aspekte des Fahrzeugemblems 100a umfassen einen Emblembestandteil 10a mit einem oder mehreren Beugungsgittern 20a in Form von Gittern 24a der inneren Oberfläche auf einem oder mehreren unebenen Teilen der inneren Oberfläche 14a.
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Nunmehr unter Bezugnahme auf 3B ähnelt die Querschnittsansicht der Beugungsgitter 20a innerhalb des Emblembestandteils 10a eines irisierenden Fahrzeugemblems 100a den Beugungsgittern 20 in 2B. Einfallendes Licht 50 (in der Regel Umgebungssonnenlicht) wird in einem Einfallswinkel α (siehe 2B) gegen ein sägezahnförmiges Beugungsgitter 24a, das eine Dicke 38, eine Periode 36 und einen Blazewinkel θB.(siehe 2B) aufweist, gerichtet. Insbesondere wird ein Teil des einfallenden Lichts 50 (vorzugsweise ein kleiner Teil) das auf das Gitter 24a in einem Einfallswinkel α auftrifft, als reflektiertes Licht 50 r im selben Winkel α (siehe 2B) reflektiert, und der verbleibende Teil des einfallenden Lichts 50 wird in bestimmten Wellenlängen, die gebeugtem Licht 60 n, 60 n+1 usw. in entsprechenden Beugungswinkeln βn, βn+1(siehe 2B) und so weiter entsprechen, gebeugt. Das reflektierte Licht 50 r ist ein Richtwert der nullten Ordnung (d. h. n = 0) und das gebeugte Licht 60 n, 60 n+1 usw. ist ein Richtwert für die n-te Ordnungsbeugung gemäß standardisierter Beugungsgitterterminologie, wobei n eine ganze Zahl ist, die bestimmten Wellenlängen des reflektierten oder gebeugten Lichts entspricht. Angesichts dessen, dass die innere Oberfläche 14a in dem in 3B dargestellten Emblem 10a uneben ist, trifft das einfallende Licht 50 in einem leicht unterschiedlichen Winkel auf jeden Zahn, selbst wenn der Blazewinkel θB (nicht in 3B gezeigt) und die Periode 36 konstant gehalten werden. Das Ergebnis ist, dass jeder Zahn des Beugungsgitters 20a gebeugtes Licht in einer einzigen oder in unterschiedlichen Beugungsordnungen erzeugen kann. Wie zum Beispiel in 3B gezeigt, kann ein Zahn des Beugungsgitters gebeugtes Licht 60 n und 60 n+1 erzeugen und ein anderer Zahn kann gebeugtes Licht 60 n+2 und 60 n+3erzeugen, wobei alles aus demselben einfallenden Licht 50 erzeugt wird. Folglich können das Beugungsgitter 24a und allgemeiner die Beugungsgitter 20a vorteilhafterweise juwelenähnliche Effekte aus weitgehend variierenden Wellenlängen in kleinen Bereichen des Emblems 100a (siehe 3 und 3A) erzeugen.
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Nunmehr unter Bezugnahme auf 4 ist ein Beugungsgitter 120 mit variierenden Perioden (z. B. als einen Satz Perioden umfassend), das in irisierenden Fahrzeugemblemen 100, 100a (oder anderen Emblemen, die im Einklang mit den Prinzipien dieser Offenbarung sind) verwendet werden kann, in Form eines Querschnitts gemäß einem Aspekt der Offenbarung dargestellt. Das Beugungsgitter 120 ähnelt in den meisten Punkten den in den 2–2B und 3–3B dargestellten Beugungsgittern 20, 20a, wobei Elemente mit ähnlichen Bezugszahlen dieselbe Struktur und Funktion aufweisen. Das Beugungsgitter 120 unterscheidet sich dahingehend von den Beugungsgittern 20, 20a, dass es variierende Perioden innerhalb desselben Gitters enthält. Insbesondere kann das Beugungsgitter 120 zwei oder mehrere Sätze Zähne oder Rillen aufweisen, wobei jeder eine bestimmte Periode (z. B. Periode 136a), die Licht in einer einzigen oder in unterschiedlichen Beugungsordnungen erzeugen kann, aufweist. Wie in beispielhafter Form in 4 gezeigt, ist das Gitter 120 mit drei Perioden – Periode 136a, Periode 136b und Periode 136c – ausgelegt. Ein Satz Zähne des Beugungsgitters 120 mit einer Periode 136a kann gebeugtes Licht 60 n und 60 n+1 erzeugen, ein anderer Satz Zähne mit einer Periode 136b kann gebeugtes Licht 60 n+2 und 60 n+3 erzeugen und ein dritter Satz Zähne mit einer Periode 136c kann gebeugtes Licht 60 n+4 und 60 n+5 erzeugen, wobei alles aus demselben einfallenden Licht 50 erzeugt wird. Folglich kann ein Beugungsgitter 120, ob es nun auf den inneren und/oder äußeren Oberflächen 12, 12a, 14, 14a (siehe 2A und 3A) des Bestandteils 10, 10a (siehe 2A und 3A) verwendet wird, vorteilhafterweise juwelenähnliche Effekte aus weitgehend variierenden Wellenlängen in unterschiedlichen Bereichen des Emblems 100, 100a (siehe 2A und 3A), das ein derartiges Gitter enthält, erzeugen.
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In einigen Aspekten umfasst das Beugungsgitter 120 eine variierende Periode, die zwischen zwei bis zehn diskreten Werten oder, noch bevorzugter, zwischen zwei bis fünf diskreten Werten variiert. Gemäß einem weiteren Aspekt kann ein Beugungsgitter 120 mit variierenden Perioden in einem oder mehreren Teilen einer äußeren und/oder inneren Oberfläche 12, 12a, 14, 14a eines Emblembestandteils 10, 10a verwendet werden, und ein oder mehrere Beugungsgitter 20, 20a, die eine konstante Periode aufweisen, werden in anderen Teilen der äußeren und/oder inneren Oberfläche des Emblembestandteils 10, 10a verwendet, um interessante, juwelenähnliche Effekte im Erscheinungsbild, die durch das Fahrzeugemblem 100, 100a, das die Gitter verwendet, erzeugt wird, zu kreieren. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Beugungsgitter 120 eine variierende Periode, die zwischen jeder beliebigen Anzahl von Werten wechselt und die nur durch die allgemeine Länge des Gitters 120 und/oder die Verarbeitungsfähigkeiten, eine derartige Variabilität durch genaue Steuerung der Gussformabmessungen auszubilden, eingeschränkt wird.
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Wieder Bezug nehmend auf die irisierenden Fahrzeugembleme 100, 100a, können optionale Beschichtungen (nicht gezeigt) auf die äußeren Oberflächen 12, 12a des Emblembestandteils 10, 10a aufgetragen werden. Zum Beispiel kann eine optisch klare Versiegelungsschicht (z. B. eine Polyurethanversiegelung) auf derartige äußere Oberflächen aufgetragen werden, um den Emblemen 100, 100a und insbesondere jedem Beugungsgitter 20, 20a, das diese Embleme in den äußeren Oberflächen umfasst, zusätzlichen mechanischen Schutz und/oder Schutz vor ultraviolettem Licht hinzuzufügen. Vorteilhafterweise kann der Zusatz einer relativ dünnen Schutzbeschichtung die Beugungsgitter schützen, während die Vorteile des Positionierens des Gitters auf der äußeren Oberfläche des Emblems hinsichtlich Beugungseffizienz und des allgemeinen Irisierens, die durch die Embleme 100, 100a erlangt wurden, erhalten bleiben.
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In einem weiteren Aspekt der irisierenden Fahrzeugembleme 100, 100a kann ein optionaler unterstützender Metallüberzug oder eine optionale unterstützende Schicht auf die inneren Oberflächen 14, 14a des Emblembestandteils 10, 10a dieser Embleme aufgetragen werden. Ein(e) derartige(r) unterstützende(r) Metallüberzug oder Schicht kann spiegelnd (z. B. spiegelähnlich) oder nicht spiegelnd (z. B. lichtstreuend) sein, je nach gewünschtem ästhetischem Effekt des Emblems 100, 100a. Gleichermaßen kann der unterstützende Metallüberzug oder die Schicht weiß, grau, schwarz oder in jeder beliebigen denkbaren Farbe sein. Zum Beispiel könnte ein Emblemkonstrukteur einen roten unterstützenden Metallüberzug verwenden, um ein rotfarbenes Irisieren eines Emblems 100, 100a, das auf der Haube eines blauen Fahrzeugs ausgelegt ist, das solch ein Emblem besitzt, zu erzeugen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Herstellen eines irisierenden Fahrzeugemblems (z. B. der irisierenden Fahrzeugembleme 100, 100a) bereitgestellt, das einen Schritt zum Formen einer Gussform mit Gussformoberflächen, die inneren und äußeren Oberflächen des Emblems (z. B. inneren und äußeren Oberflächen 12, 12a, 14, 14a) entsprechen, umfasst. Vorzugsweise wird für diesen Schritt eine Gussform aus Metallen oder Metalllegierungen geformt, die ausreichend ist, um den Temperaturen und Umgebungsbedingungen, die mit Spritzgießen eines Emblembestandteils (z. B. der Bestandteile 10, 10a), das für das irisierende Fahrzeugemblem geeignet ist, assoziiert sind, standzuhalten. In bevorzugten Ausführungsformen wird der Schritt des Formens einer Gussform so durchgeführt, dass die Gussform dazu fähig ist, einen einteiligen Emblembestandteil 10, 10a durch Spritzgießen herzustellen.
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Das Verfahren zum Herstellen eines irisierenden Fahrzeugemblems umfasst außerdem einen Schritt des Abschmelzens mindestens einer der Gussformoberflächen, um eine oder mehrere Beugungsgittergussformoberfläche zu formen. Zum Beispiel wird der Schritt des Abschmelzens durchgeführt, um eine oder mehrere derartige Beugungsgitteroberflächen zu formen, die Beugungsgittern (z. B. den Gittern 20, 20a und 120) entsprechen sollen, die in Teile der inneren und/oder äußeren Oberflächen des Emblems (z. B. der Embleme 100, 100a) integriert werden sollen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt des Abschmelzens durch einen Laserabschmelzprozess durchgeführt. Laserabschmelzprozesse, z. B. das Verwenden eines AgieCharmilles Laser P-Schneidgeräts der Georg Fischer AG, sind besonders versiert darin, die Beugungsgittergussformoberflächen in der Gussform in Anbetracht ihrer Fähigkeit, mikroskopische Merkmale in Metall- oder Metalllegierungsgussformoberflächen präzise abzuschmelzen, auszubilden.
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Unter erneuter Bezugnahme auf das Verfahren zum Herstellen eines irisierenden Fahrzeugemblems umfasst es außerdem einen Schritt des Formens eines Emblems (z. B. der Embleme 100, 100a) aus einem polymeren Material mit einem Beugungsgitter (z. B. den Beugungsgittern 20, 20a, 120), das eine Dicke zwischen 250 Nm und 1000 Nm und eine Periode zwischen 50 Nm und 5 Mikrometer in den Gussformoberflächen (z. B. optisch klares Silikon mit einer hohen Strömungsrate) aufweist. Vorzugsweise wird der Schritt des Formens des Emblems durch einen Spritzgießprozess durchgeführt. In einem bevorzugten Aspekt werden Teile der Gussform, die sich in der Nähe der einen oder mehreren Beugungsgittergussformoberflächen befinden, vor der Schritt des Formens des Emblems erhitzt. Das Hinzufügen zusätzlicher Hitze zu diesen Teilen der Gussform dient dazu, die Viskosität des polymeren Materials weiter zu reduzieren, sodass es innerhalb der sehr kleinen Aspekte der Beugungsgittergussformoberflächen fließen kann.
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Gemäß weiteren Aspekten der Offenbarung können die Konzepte der obigen irisierenden Fahrzeugembleme 100, 100a auf andere irisierende Fahrzeugelemente angewendet werden. Diese Elemente umfassen äußere und innere Fahrzeugverkleidungen, Kennzeichenschildhalter, Felgendeckel, Schlüsseleinfassungen und beliebige weitere Merkmale, die von irisierenden Effekten im Erscheinungsbild in zum Beispiel Umgebungsbeleuchtung profitieren könnten. Es ist außerdem machbar, Gussformen zum Kreieren derartiger irisierender Fahrzeugelemente, die einzigartige oder beinahe einzigartige juwelenähnliche Effekte im Erscheinungsbild erzeugen können, zu verwenden. Zum Beispiel kann ein irisierendes Fahrzeugemblem 100, 100a für eine Gussform mit einem vollkommen symmetrischen Emblembestandteil konzipiert werden, das ein oder mehrere symmetrisch platzierte Beugungsgitter aufweist, die Licht auf unterschiedliche Art und Weise in jede Richtung beugen. Sobald ein gegebenes Emblem kreiert wurde, kann die zufällige, mit einer manuellen oder robotergestützten Installation an einem Fahrzeug assoziierte Ausrichtung ein einzigartiges oder beinahe einzigartiges juwelenähnliches Erscheinungsbild kreieren.
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In einem weiteren Aspekt können irisierende Fahrzeugembleme 100, 100a mit Beugungsgittern 20, 20a so ausgelegt sein, dass sie bei Umgebungsanstrahlung tagsüber ein irisierendes Erscheinungsbild erzeugen, während sie die Reduktion von Glanz und Blendung für entgegenkommende Fahrer unter Bedingungen, die tagsüber und nachts herrschen, ausgleichen. Insbesondere können die Beugungsgitter 20, 20a innerhalb bestimmter Positionen der äußeren und/oder inneren Oberflächen 12, 12a, 14, 14a platziert sein, um das gewünschte juwelenähnliche Erscheinungsbild zu erzeugen, jedoch nur, wenn Beobachter an Standorten, die für entgegenkommende Fahrer untypisch sind, positioniert sind.
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Variationen und Modifizierungen an der oben erwähnten Struktur können vorgenommen werden, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es wird beabsichtigt, dass derartige Variationen und Modifizierungen und andere durch Fachleute verstandene Ausführungsformen im Schutzumfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sind, es sei denn, diese Ansprüche geben ausdrücklich Gegenteiliges an.
