DE102017126404B3

DE102017126404B3 - Rückblickvorrichtung und Fahrzeug mit solcher Rückblickvorrichtung

Info

Publication number: DE102017126404B3
Application number: DE102017126404.3A
Authority: DE
Inventors: Urszula Kosidlo; Vincent Wilson
Original assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Current assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2019-02-07
Anticipated expiration: 2037-11-11
Also published as: US20190143899A1; US11052824B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine äußere Rückblickvorrichtung (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (12), von dem mindestens ein Teil aus einem Polymer gefertigt ist, wobei der mindestens eine Teil des Gehäuses (12) piezoelektrische Partikel (14) und mindestens ein leitendes Element (16) umfasst, das sich in elektrischem Kontakt mit den piezoelektrischen Partikeln (14) befindet und induktiv mit einer Energiespeichereinheit (20) gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Rückblickvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine äußere Rückblickvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse, bei dem mindestens ein Teil aus einem Polymer hergestellt ist, und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Rückblickvorrichtung.
Der Begriff „Rückblick“ wird hier als eine Ansicht des Umgebungsbereichs, der nicht im Sichtfeld des Fahrers, d. h. die Richtungen entgegengesetzt, links, rechts, unter und über der Blickrichtung liegt, definiert, kann aber auch die Sicht in Richtung der Blickrichtung des Fahrers und/oder beliebige Kombinationen der Richtungen umfassen.
Der Begriff „Fahrer“ und „Fahrzeugführer“ bezieht sich hier auf die Person, welche die Hauptparameter des Fahrzeugs steuert, wie zum Beispiel Richtung, Geschwindigkeit und/oder Höhe, z. B. normalerweise die Person, die sich an dem für die steuernde Person vorgesehenen Ort, zum Beispiel einem Sitz, befindet, kann sich aber auch auf eine beliebige andere Person oder Entität innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs beziehen.
Es können verschiedene Funktionen und Vorrichtungen in Rückblickvorrichtungen integriert und/oder mit deren Hilfe gesteuert werden. Von besonderem Interesse sind Funktionen und Vorrichtungen zum Verbessern, Erweitern und/oder Erhalten der Funktionalität der Rückblickvorrichtungen bei normalen oder extremen Bedingungen. Dies kann Heiz- und/oder Kühlmittel, Reinigungsmittel wie Wischer, flüssige und/oder gasförmige Sprühnebel, Betätigungsmittel zum Bewegen der Rückblickvorrichtung oder von Teilen davon umfassen, wie zum Beispiel eine Anzeige, ein Kamerasystem und/oder Teile eines Kamerasystems, das zum Beispiel Linsen, Filter, Lichtquellen, adaptive Optiken wie verformbare Spiegel, Sensoren und/oder Spiegel und/oder Betätigungsmittel zum Veranlassen von Bewegungen anderer Objekte, zum Beispiel von Teilen des Fahrzeugs und/oder das Fahrzeug umgebenden Objekten, umfasst. Ferner kann es lineare Spuren und/oder drehende Räder umfassen, wie zum Beispiel ein Filterrad zum Austauschen von optischen Elementen, die zum Beispiel Linsen, Spiegel, Lichtquellen, Sensoren, adaptive Optiken wie verformbare Spiegel und/oder Filter umfassen können.
Bekannte Beispiele für Funktionen und Vorrichtungen, die in Rückblickvorrichtungen integriert und/oder mit deren Hilfe gesteuert werden, umfassen Beleuchtungsvorrichtungen, zum Beispiel jede Art von Lichtmodul wie ein Außenlichtmodul, ein Innenlichtmodul, einen Frontscheinwerfer, ein Rücklicht, einen Nebelscheinwerfer, ein Bremslicht, ein Beschleunigungslicht, einen Blinker, eine Logolampe, ein Pfützenlicht, ein Blitzlicht, ein Navigationslicht, ein Positionslicht, eine Notleuchte, einen Scheinwerfer, ein grünes Licht, ein rotes Licht, eine Warnleuchte, ein Blinklichtmodul, ein Annäherungslicht, ein Suchlicht, eine Informationslampe, eine Anzeige und/oder eine beliebige Kombination davon.
Weitere Beispiele für Funktionen und Vorrichtungen, die in Rückblickvorrichtungen integriert und/oder mit deren Hilfe gesteuert werden, können zum Beispiel ein Müdigkeitserkennungssystem, ein Sekundenschlaferkennungssystem, ein Abstands- und/oder Geschwindigkeitsermittlungssystem, zum Beispiel ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging), ein Totwinkelanzeigesystem, ein Spurwechselassistenzsystem, ein Navigationsassistenzsystem, ein Spurhalteassistenzsystem, ein Mensch-Maschine-Interaktionssystem, ein Maschine-Maschine-Interaktionssystem, ein Notfall- und Sicherheitsassistenzsystem wie zum Beispiel ein Unfallvermeidungssystem, ein Gegenmaßnahmen-Assistenzsystem, ein Bremsassistenzsystem, ein Lenkassistenzsystem, ein Beschleunigungsassistenzsystem, ein Rettungsassistenzsystem, zum Beispiel umfassend ein Schleudersitzsystem, eine Richtungsanzeige, eine Totwinkelanzeige, ein Annäherungssystem, ein Starkbremssystem, ein Notbremssystem, eine Ladeanzeige, ein Fahrzeugmodussystem, zum Beispiel umfassend ein Sportmodussystem, ein Sparmodussystem, ein System für den autonomen Fahrmodus, ein Schlafmodussystem, und ein Diebstahlsicherungssystem, ein Fahrzeugtürverriegelungsanzeigesystem, eine Fahrzeugdiebstahlsanzeige, ein Warnsignalsystem, ein Temperaturanzeigesystem, ein Wetteranzeigesystem, ein Ampelsignalsystem, ein Kraftstoffstatussystem und/oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
Ein Kameramodul für den Einsatz in einer Rückblickvorrichtung kann eine Vielzahl von verschiedenen optischen Elementen umfassen, darunter verschiedene Sensoren und Lichtquellen, sowie Gehäuseteile. Das Gehäuse eines Kameramoduls kann aus Kunststoff, Metall, Glas, jedem anderen geeigneten Werkstoff und/oder beliebigen Kombinationen davon bestehen und in Verbindung mit den im Folgenden beschriebenen Techniken zum Verändern oder Modifizieren der Eigenschaften des Werkstoffs oder der Werkstoffoberfläche verwendet werden. Gehäuse werden zum Beispiel in der deutschen Patentanmeldung Nr. DE 10 2016 108 247 A1 beschrieben. Ferner kann die Kamera zum Beispiel CCD- oder CMOS- oder Lichtfeldsensoren umfassen, wie zum Beispiel in der deutschen Patentanmeldung Nr. DE 10 2011 053 999 A1 beschrieben. Ein Bereich des Sensors kann auch für andere Zwecke reserviert sein, zum Beispiel zur Detektion eines Teststrahls, wie im US-Patent Nr. US 8 031 224 B2 beschrieben, das hiermit in dessen Gesamtheit für sämtliche Zwecke durch Verweis in dieses Dokument einbezogen ist. Das Kameramodul kann auch mit Apparaturen zur Einstellung der Lichtintensität ausgerüstet sein, wie zum Beispiel in der US-Patentanmeldung Nr. US 2016/0 096 487 A1 beschrieben, die hiermit in deren Gesamtheit für sämtliche Zwecke durch Verweis in dieses Dokument einbezogen ist, sowie mit Lichtmengenverstärkerröhren wie in der US-Patentanmeldung Nr. US 2001/0 022 550 A1 beschrieben, die hiermit in deren Gesamtheit für sämtliche Zwecke durch Verweis in dieses Dokument einbezogen ist. Ferner noch kann das Kameramodul oder eine an das Kameramodul angepasste Abdeckung mit verschiedenen Aktoren, Antrieben und/oder einem Raupenband wie zum Beispiel in der deutschen Patentanmeldung Nr. DE 10 2016 108 247 A1 beschrieben bewegt werden.
Das Kameramodul kann auch Reinigungselemente zum Reinigen des nach außen gerichteten und der Umwelt ausgesetzten optischen Elements umfassen. Das Reinigungselement kann zum Beispiel Wischer, Bürsten, Lippen, Düsen, Lüfter und ähnliche Elemente umfassen, wie in der europäischen Patentanmeldung Nr. EP 2 933 155 A1 der europäischen Patentanmeldung Nr. EP 2 792 556 A1 und der europäischen Patentanmeldung Nr. EP 1 673 260 A2 die der US-Patentanmeldung Nr. US 2007/0 273 971 A1 entspricht, beschrieben, von denen jede hiermit in deren Gesamtheit für sämtliche Zwecke durch Verweis in dieses Dokument einbezogen ist. Die Reinigungsvorrichtungen sind in ihrer Zusammensetzung nicht eingeschränkt und können zum Beispiel ein beliebiges Gewebe, Elastomer, Schwamm, Bürste oder eine Kombination davon umfassen. Spezielle Wischerelemente umfassend Wischarme, Wischblätter, Wischlappen, Wischtücher und Kombinationen davon sind in der europäischen Patentanmeldung Nr. EP 2 933 155 A1 beschrieben. Ein Vorratsbehälter für eine Reinigungsflüssigkeit ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. EP 2 933 155 A1 beschrieben. Ein solcher Vorratsbehälter kann am Kameramodul befestigt oder in dieses integriert sein, um Reinigungsflüssigkeit für die optischen Elemente des Kameramoduls bereitzustellen. Es können andere Verfahren zur Erkennung von Schmutz oder sonstigen Sichttrübungen, die das Funktionieren des Kameramoduls verhindern oder vermindern, verwendet werden, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. US 8 395 514 B2 ,im europäischen Patent Nr. EP 1 328 141 B1 und im US-Patent Nr. US 8 031 224 B2 beschrieben, von denen jedes hiermit in dessen Gesamtheit für sämtliche Zwecke durch Verweis in dieses Dokument einbezogen ist. Es können auch Lichtquellen in das Kameramodul eingebaut oder integriert sein, um die Sichtbarkeit von Objekten in der Umgebung zu erhöhen, Entfernungen und Richtungen zu messen sowie Schmutz zu erkennen, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. US 8 031 224 B2 und in der US-Patentanmeldung US 2001/0 022 550 A1 beschrieben, von denen jede(s) hiermit in dessen oder deren Gesamtheit für sämtliche Zwecke durch Verweis in dieses Dokument einbezogen ist.
Verschiedene Heizmittel, wie Heizspulen, in den Linsenhalter oder die Einfassung integrierte Heizvorrichtungen oder andere Heizelemente können zum Verhindern von Kondensation und Eisbildung auf der Oberfläche der optischen Elemente verwendet werden, wie zum Beispiel in der deutschen Patentanmeldung Nr. DE 10 2016 108 247 A1 und der deutschen Patentanmeldung Nr. DE 10 2016 107 545 A1 beschrieben, von denen jede hiermit in deren Gesamtheit für sämtliche Zwecke durch Verweis in dieses Dokument einbezogen ist.
Eine wasserdichte Abdichtung gegen Witterungseinflüsse sowie gegen die Einflüsse von Waschprozessen mit Reinigungsmitteln, Lösungsmitteln und Hochdruckreinigern kann am Gehäuse des Kameramoduls verwendet werden, wie in der US-Patentanmeldung Nr. US 2011/0 254 957 A1 beschrieben, die hiermit in deren Gesamtheit für sämtliche Zwecke durch Verweis in dieses Dokument einbezogen ist. Alternativ kann das Gehäuse aus einem Körper umfassend Kunststoff und leitendes Material bestehen, wobei das leitende Material in dem Kunststoffmaterial dispergiert ist und so eine leitende Masse bildet, so dass eine Stromquelle, vorzugsweise eine Gleichstromquelle, über mindestens zwei Elektroden an den Körper angeschlossen werden und den Körper entsprechend beheizen kann, wie in der deutschen Patentanmeldung Nr. DE 10 2016 107 545 A1 beschrieben. Andere Arten von Befestigungen können zum Befestigen des Kameramoduls am Fahrzeug oder anderen Komponenten verwendet werden, wie zum Beispiel die Rastverbindung, die im US-Patent Nr. US 8 979 288 B2 beschrieben ist, das hiermit in dessen Gesamtheit für sämtliche Zwecke durch Verweis in dieses Dokument einbezogen ist.
Somit sind Rückblickvorrichtungen im Stand der Technik weithin bekannt, insbesondere in Form von Rückspiegeln. Sie umfassen im Allgemeinen einen Fuß, der an einem Fahrzeug befestigt ist, und einen Kopf, der mindestens ein Spiegelglas und/oder eine Kamera und oft zusätzliche Elemente wie Seitenfahrtrichtungsanzeiger oder dergleichen trägt. Der Kopf ist normalerweise in Bezug auf den Fuß drehbar gelagert. Damit kann der Kopf im Fall einer geringfügigen Kollision aus dem Weg bewegt werden und so Beschädigungen des Kopfes oder Verletzungen von Fußgängern, die von der Rückblickvorrichtung getroffen werden, verhindern. Ferner kann der Kopf entweder manuell oder durch ein automatisches Klappsystem aus einer Betriebsstellung, in der die Rückblickvorrichtung dem Fahrer des Fahrzeugs eine Sicht insbesondere nach hinten ermöglicht, in eine Parkstellung, in der der Kopf an die Seite des Fahrzeugs angelegt ist, gedreht werden. Dies reduziert die seitliche Ausdehnung des Fahrzeugs durch den Spiegel in Parkstellung und verhindert versehentliche Schäden am Spiegel eines geparkten Fahrzeugs.
Formgedächtnislegierungen (SMA) werden für verschiedene Funktionen bei Rückblickvorrichtungen verwendet. Die US-Patentanmeldung Nr. US 2016/0 347 252 A1 die hiermit in deren Gesamtheit für sämtliche Zwecke durch Verweis in dieses Dokument einbezogen ist, betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Rückblickvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend: mindestens ein Befestigungselement; mindestens ein Einstellelement, das in eine Vielzahl von Funktionsstellungen gebracht werden kann, insbesondere von einer Parkstellung in mindestens eine Betriebsstellung; mindestens ein Antriebsmittel, das mindestens ein Formgedächtniselement umfasst, insbesondere in Form eines Drahtes, der sich zwischen dem Befestigungselement und dem Einstellelement erstreckt und an beiden befestigt sein kann oder ist, wobei die Ausdehnung des Formgedächtniselements bei Aktivierung verändert werden kann, insbesondere beim elektrischen Bestromen, und durch Mittel zum Verändern der Ausdehnung, von denen das mindestens eine Einstellelement von einer Funktionsstellung in eine andere Funktionsstellung, insbesondere von der Parkstellung in die Betriebsstellung oder umgekehrt, gebracht werden kann; mindestens ein wärmeleitendes Mittel, das sich zumindest in der Endstellung des Einstellelements in Kontakt mit dem Antriebsmittel befindet; und wobei mindestens ein Schaltmittel, durch das das mindestens eine Antriebsmittel und das mindestens eine wärmeleitende Mittel in der Grundstellung des Einstellelements ohne Kontakt zueinander sein oder angeordnet werden können und/oder durch das das mindestens eine Antriebsmittel und das mindestens eine wärmeleitende Mittel zumindest abschnittsweise zumindest in der Endstellung des Einstellelements einander berühren oder einander berührend angeordnet werden können. Ein weiterer Aktuator für einen Außenrückspiegel eines Fahrzeugs ist aus der europäischen Patentanmeldung Nr. EP 2 781 743 A1 bekannt und weist mindestens einen Aktuatorzapfen, mindestens einen einen Hohlraum umfassenden Trommelkörper, in dem der Aktuatorzapfen drehfest anordenbar oder angeordnet ist, mindestens ein Anstellmittel, das mindestens ein Formgedächtniselement umfasst, das an dem Trommelkörper festlegbar oder festgelegt ist und mit dem der Trommelkörper in eine erste Drehrichtung bewegbar ist, und mindestens ein Rückstellmittel, das mindestens ein Formgedächtniselement umfasst, das an dem Trommelkörper festlegbar oder festgelegt ist und mit dem der Trommelkörper in eine zweite Drehrichtung bewegbar ist, auf, dadurch gekennzeichnet, dass das Anstellmittel und/oder das Rückstellmittel an einem Wickelabschnitt des Trommelkörpers festlegbar oder festgelegt ist und an dem Wickelabschnitt des Trommelkörpers mit zumindest einer viertel Wicklung, insbesondere zumindest einer halben Wicklung, insbesondere mit einer ganzen Wicklung, insbesondere mit einer Mehrzahl an Wicklungen, anliegt. Rückblickvorrichtungen, insbesondere jene mit einer hohen Anzahl von integrierten Zusatzkomponenten, zum Beispiel Spiegelaktuatoren, automatischen Klappmechanismen, Fahrtrichtungsanzeigern, Logolampen, Pfützenlichtern, zusätzlichen Kameras oder anderen Sensoren zum Erkennen von bestimmten Verkehrssituationen, um Warnmeldungen auszugeben, siehe z. B. Totwinkelanzeigen, zeigen einen erhöhten Energiebedarf. Das Anschließen einer solchen Rückblickvorrichtung an die Batterie oder den Generator eines Fahrzeugs erfordert eine spezielle Verkabelung, was zu einem komplizierten Aufbau sowie einer Erhöhung von Größe und Gewicht führt. Außerdem muss die Batterie umso größer dimensioniert sein, je mehr Lasten sie speisen muss, was ebenfalls größere Abmessungen und ein größeres Gewicht zur Folge hat.
Mit der wachsenden Anzahl von Elektrofahrzeugen, deren Reichweite durch die Speicherkapazität ihrer Batterien begrenzt wird, ist es wünschenswert, den Energieverbrauch aller Peripheriekomponenten zu verringern, um die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Versuche zur Reduzierung des Energieverbrauchs von Rückblickvorrichtungen unternommen.
Die EP 2 301 803 A1 offenbart einen Rückspiegel mit einer selbstversorgenden Energiequelle, die durch piezoelektrische Elemente, Windstrom-Rückgewinnungsmittel und/oder Funkenergie-Rückgewinnungsmittel bereitgestellt wird. Solche Mittel zur Energieerzeugung müssen jedoch an eine Batterie und/oder andere elektrische Komponenten angeschlossen sein, was wiederum die Menge an erforderlichen Verkabelungen und somit das Gewicht der Rückblickvorrichtung erhöht.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Rückblickvorrichtungen so weiterzubilden, dass sie besonders effiziente Energiegewinnungsfähigkeiten und ein geringes Gewicht aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem mindestens ein Teil des Gehäuses piezoelektrische Partikel und mindestens ein leitendes Element umfasst, das sich in elektrischem Kontakt mit den piezoelektrischen Partikeln befindet und induktiv mit einer Energiespeichereinheit gekoppelt ist.
Wenn äußere Kräfte, d. h. mechanische Kräfte wie Winddruck und durch die Bewegung des Fahrzeugs verursachte Schwingungen auf eine solche Rückblickvorrichtung einwirken, führt dies zu einer Verformung der piezoelektrischen Partikel und folglich zur Erzeugung von elektrischer Energie durch den piezoelektrischen Effekt. Die elektrische Energie wird über das mindestens eine leitende Element und die induktive Kopplung zur Energiespeichereinheit übertragen. Die Vorrichtung kann somit die gesamte oder mindestens einen Teil der auf das Gehäuse ausgeübten mechanischen Energie in elektrische Energie umwandeln und sie speichern, ohne dass eine zusätzliche Verkabelung erforderlich ist. Aus diesen Gründen ist die erfindungsgemäße Rückblickvorrichtung hocheffizient beim Umwandeln von Energie, während ein geringes Gewicht beibehalten wird.
Die mechanischen Eigenschaften des Polymers des mindestens einen Gehäuseteils in Verbindung mit der Verteilung der piezoelektrischen Partikel wird bevorzugt so gewählt, dass die mechanische Verformung des mindestens einen Gehäuseteils und somit die Verformung der piezoelektrischen Partikel ausreicht, um ein piezoelektrisches Potential, zum Beispiel im Bereich von 0,1 V bis 10 V, unter den mit einem sich bewegenden Fahrzeug üblicherweise verbundenen dynamischen Druckänderungen, z. B. in einem dynamischen Druckbereich von 5 Pa bis 2000 Pa, was einem Geschwindigkeitsbereich von 5 km/h bis 200 km/h entspricht, zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das mindestens eine leitende Element in Form von leitenden Partikeln bereitgestellt, die über das Polymer des mindestens einen Teils des Gehäuses, bevorzugt in einer Polymermatrix eingebettet, verteilt sind.
Der mindestens eine Teil des Gehäuses kann somit die zusätzliche Funktion des Bereitstellens der galvanischen Verbindung der piezoelektrischen Elemente übernehmen. Da keine weiteren elektrischen Verbindungen wie Kabel oder dergleichen notwendig sind, ermöglicht dies eine besonders leichte Bauweise der Rückblickvorrichtung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die piezoelektrischen Partikel über das Polymer verteilt, bevorzugt in einer Polymermatrix eingebettet, oder sie werden als Beschichtung auf den mindestens einen Teil des Gehäuses aufgetragen, wobei die Beschichtung bevorzugt direkt auf das Polymer des mindestens einen Teils des Gehäuses aufgetragen wird. Ferner noch kann die Beschichtung mindestens einen von einem auf Wasser oder Lösungsmittel basierenden Lack und eine Polymerschicht umfassen, die bevorzugt dasselbe Polymer wie der mindestens eine Teil des Gehäuses umfasst.
Dies gestattet eine sehr leichte Bauweise der Rückblickvorrichtung, da keine zusätzlichen Komponenten benötigt werden, um die gewünschte piezoelektrische Energieerzeugung bereitzustellen.
Solche Beschichtungen können durch Standardtechniken wie elektrostatisches Lackieren oder Tauchbeschichten aufgetragen werden. Eine solche Rückblickvorrichtung kann daher mit vorhandenen Maschinen ohne die Notwendigkeit von teurem Umrüsten hergestellt werden.
Eine Lackbeschichtung gestattet auch ein flexibles Design und die Erfüllung ästhetischer Anforderungen.
Wenn die Beschichtung in direktem Kontakt mit dem Polymer des mindestens einen Teils ohne eine Zwischenschicht wie eine Grundierung oder dergleichen steht, ist ein direkter galvanischer Kontakt zwischen der Beschichtung und dem leitenden Polymer des mindestens einen Teils des Gehäuses möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das mindestens eine leitende Element Kohlenstoff-Nanoröhren und/oder Kohlenstoff-Nanohörner und/oder Graphit und/oder Kohlenstoffschwarz und/oder Graphen-Nanoplättchen und/oder Metallpartikel, insbesondere metallische Nanopartikel, und/oder leitende Polymere.
Solche Partikel können in alle zum Spritzgießen oder Thermoformen gängig verwendeten Polymere integriert werden. Der mindestens eine Teil des Gehäuses für eine solche Rückblickvorrichtung kann somit leicht und billig mit vorhandenen Werkzeugen produziert werden.
Es ist vorteilhaft, dass das elektrisch leitende Element und die piezoelektrisch aktiven Partikel des Gehäuses als mehrschichtige Strukturen vorgesehen sind, wobei bevorzugt eine piezoelektrisch aktive Schicht sandwichartig zwischen zwei elektrisch leitenden Schichten, die als Elektroden fungieren, angeordnet ist.
Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die piezoelektrisch aktiven Partikel Metalloxid-Keramikwerkstoffe mit einem piezoelektrischen Effekt, insbesondere Blei-Zirkonat-Titanat oder Calcium-Bismutat-Titanat, und/oder piezoelektrische Polymerpartikel, insbesondere Polyvinylidenfluoride, oder Verbundstoffe aus Oxid- und Polymerwerkstoffen umfassen. Zusätzlich können das Polymer des mindestens einen Teils des Gehäuses und/oder die Polymerschicht der Beschichtung Acrylnitril-Butadien-Styrol, hochdichtes Polyethylen und/oder Polypropylen umfassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Energiespeichereinheit eine Batterie und/oder einen Kondensator und/oder einen Ultrakondensator und/oder einen Superkondensator.
Damit wird sichergestellt, dass unabhängig von der momentanen Stromerzeugung der piezoelektrischen Partikel genug elektrische Energie für die anderen elektrischen Vorrichtungen der Rückblickvorrichtung zur Verfügung steht.
Es ist ferner möglich, Kombinationen der Genannten zu verwenden, zum Beispiel Kondensatoren zur kurzfristigen Pufferspeicherung und Batterien zur langfristigen Speicherung von elektrischer Energie zu verwenden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Energiespeichereinheit mindestens zwei Elektroden, insbesondere Elektroden aus Kohlenstoffschwarz und/oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen und/oder Kohlenstoff-Nanohörnern und/oder Graphit und/oder Graphen und/oder Graphen-Nanoplättchen.
Solche Elektroden sind besonders effizient, während sie gleichzeitig sehr leicht sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Energiespeichereinheit ein Trennmedium, insbesondere eine Flüssigkeit, einen Feststoff, ein Gas oder Luft oder ein Gel.
Das Trennmedium kann in Abhängigkeit von den verwendeten Elektrodentypen und der Kapazität und den Spannungsanforderungen der Energiespeichereinheit ausgewählt werden.
Erfindungsgemäß kann die Energiespeichereinheit mit mindestens einer Energieverbrauchsvorrichtung, die in die Rückblickvorrichtung integriert und/oder mit deren Hilfe gesteuert wird, verbunden oder zum Verbinden geeignet sein.
Bei der Energieverbrauchsvorrichtung kann es sich um eine der in der Einleitung zu dieser Beschreibung beschriebenen Vorrichtungen handeln.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Rückblickvorrichtung wie oben beschrieben.
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezugnahme auf eine Zeichnung besser verständlich, wobei:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rückblickvorrichtung zeigt; und
2 eine schematische Darstellung eine alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rückblickvorrichtung zeigt.

Eine erfindungsgemäße Rückblickvorrichtung 10 soll außen an einem Fahrzeug angebracht sein und mindestens ein reflexives Element und/oder eine Kamera tragen. Sie umfasst ein Gehäuse 12, das in einem Spritzgussverfahren aus einem Polymer gefertigt wird. Geeignete Polymere sind zum Beispiel ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), HDPE (hochdichtes Polyethylen) oder PP (Polypropylen).
In der in 1 gezeigten Ausführungsform sind piezoelektrische Partikel 14 und leitende Partikel 16 in die Polymermatrix des Gehäuses 12 eingebettet. Die piezoelektrischen Partikel 14 können zum Beispiel verschiedene Metalloxid-Keramikwerkstoffe mit einem piezoelektrischen Effekt umfassen, wie zum Beispiel PZT (Blei-Zirkonat-Titanat) oder Calcium-Bismutat-Titanat. Es ist ferner möglich, piezoelektrische Polymerpartikel zu verwenden oder beizufügen, zum Beispiel Polyvinylidenfluoride oder Verbundstoffe aus Oxid- und Polymerwerkstoffen.
Die leitenden Partikel 16 können unter anderem verschiedene Formen von Kohlenstoffen wie Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs), Kohlenstoff-Nanohörner (CNHs), Graphit, Kohlenstoffschwarz (CB), Graphen, Graphen-Nanoplättchen (GNPs) und andere, Metallpartikel in Kugel- oder Faserform, insbesondere in Nanodimensionen, und leitende Polymere umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein.
Wenn äußere Kräfte, symbolisiert durch die Pfeile 18, auf das Gehäuse 12 einwirken, werden die piezoelektrischen Partikel 14 verformt und liefern einen elektrischen Strom. Solche Kräfte umfassen Schwingungen und Luftdruckkräfte, die durch die Bewegung des Fahrzeugs erzeugt werden, an dem die Rückblickvorrichtung 10 angebracht ist, die Einwirkung von Regentropfen auf das Gehäuse 12 und dergleichen. Selbst der bei einer Autowäsche ausgeübte Druck kann in einen elektrischen Strom umgewandelt werden.
Die mechanischen Eigenschaften des Polymers des Gehäuses 12 und die Verteilung der piezoelektrischen Partikel 14 im Polymer werden bevorzugt so gewählt, dass die mechanische Verformung der piezoelektrischen Partikel 14 ausreicht, um ein piezoelektrisches Potential, zum Beispiel im Bereich von 0,1 V bis 10 V, unter den mit einem sich bewegenden Fahrzeug üblicherweise verbundenen dynamischen Druckänderungen, z. B. in einem dynamischen Druckbereich von 5 Pa bis 2000 Pa, was einem Geschwindigkeitsbereich von 5 km/h bis 200 km/h entspricht, zu erzeugen.
Das piezoelektrische Potenzial und somit die erzeugte Energie wird induktiv zu einer Energiespeichereinheit 20 übertragen, die als Pufferspeicher fungiert und geeignet ist, die elektrische Energie an andere elektrische Komponenten der Rückblickvorrichtung 10 weiter zu verteilen, wie zum Beispiel an einen Seitenfahrtrichtungsanzeiger 22. Die elektrische Verbindung zwischen der Energiespeichereinheit 20 und den anderen elektrischen Komponenten ist bevorzugt ebenfalls induktiv.
Die Energiespeichereinheit 20 kann eine Batterie eines beliebigen Typs, zum Beispiel NiCad, NiMH, Lithiumionen, Bleisäure, Schwefel und andere, oder eine beliebige Kondensatorvorrichtung, zum Beispiel Filmkondensatoren, Keramikkondensatoren oder Elektrolytkondensatoren, einschließlich Superkondensatoren und Ultrakondensatoren wie EC-Doppelschichtkondensatoren, Pseudokondensatoren und Hybridkondensatoren, sein oder umfassen.
Die Energiespeichereinheit 20 kann als Trennmittel eine Flüssigkeit, ein Gel, einen Feststoff oder Luft verwenden. Die Elektroden der Energiespeichereinheit 20 können aus Standardwerkstoffen, insbesondere aus verschiedenen Formen von Kohlenstoff wie Kohlenstoffschwarz (CB) oder Graphit gefertigt sein, besonders bevorzugt sind jedoch jene, die Nanopartikel nutzen, wie Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs), Kohlenstoff-Nanohörner (CNHs), Graphen, Graphen-Nanoplättchen (GNPs) und andere.
Ferner kann die Energiespeichereinheit 20 zusätzliche elektronische Komponenten wie Gleichrichter, Spannungsstabilisatoren, Ladestromkreise und dergleichen umfassen.
In einer alternativen Ausführungsformen der Erfindung, die in 2 dargestellt ist, enthält die Polymermatrix des Gehäuses 12 nur elektrisch leitende Partikel 16, während die piezoelektrischen Partikel 14 als äußere Schicht 24 des Gehäuses 12 aufgebracht sind. Der leitende Teil des Gehäuses 12 transportiert wiederum die erzeugte elektrische Energie und überträgt sie drahtlos an die Energiespeichereinheit 20.
Elektrischer Kontakt zwischen den piezoelektrischen Partikeln 14 in der Schicht 24 und den elektrisch leitenden Partikeln 16 in der Polymermatrix des Gehäuses 12 muss gewährleistet sein.
Die Schicht 24 kann in Form eines auf Wasser oder Lösungsmittel basierenden Lacks, der in einem standardmäßigen elektrostatischen Lackierungs- oder Tauchbeschichtungsverfahren verwendet werden kann, aufgetragen werden. Es ist von Vorteil, keine Grundierung zu verwenden, denn durch diese Weglassung wird der Lackiervorgang kürzer und billiger.
Es ist ferner möglich, die Schicht 24 als Polymerschicht aufzutragen, vorzugsweise unter Verwendung derselben Polymermatrix wie beim Gehäuse 12. Geeignete Polymere sind zum Beispiel ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), HDPE (hochdichtes Polyethylen) oder PP (Polypropylen). Die Schicht 24 kann zusammen mit dem Gehäuse 12 in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren gefertigt werden. Alternativ kann die Schicht 24 in einem Umspritzungsschritt auf das endgefertigte Gehäuse 12 aufgetragen werden. Ferner kann die Schicht 24 in Form einer Klebefolie oder eines Klebefilms oder als Teil einer mehrschichtigen Folie oder eines mehrschichtigen Films vorgesehen sein.
Die elektrisch leitenden und piezoelektrisch aktiven Teile des Gehäuses 12 können ebenfalls als mehrschichtige Strukturen vorgesehen sein. Es ist zum Beispiel möglich, eine piezoelektrisch aktive Schicht sandwichartig zwischen zwei elektrisch leitenden Schichten, die als Elektroden fungieren, anzuordnen.
Zusammenfassend stellt die Erfindung eine leichte Rückblickvorrichtung 10 bereit, indem sie keine Kabel erfordert und eine ausgezeichnete Energierückgewinnungsfähigkeit aufweist.
Die in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander wesentlich für verschiedene Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung sein.
Bezugszeichenliste

10: Rückblickvorrichtung
12: Gehäuse
14: piezoelektrisches Partikel
16: leitendes Partikel
18: Pfeil
20: Energiespeichereinheit
22: Seitenfahrtrichtungsanzeigelampe
24: Schicht

Claims

Äußere Rückblickvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (12), von dem mindestens ein Teil aus einem Polymer gefertigt ist, wobei der mindestens eine Teil des Gehäuses (12) piezoelektrische Partikel (14) und mindestens ein leitendes Element (16) umfasst, das sich in elektrischem Kontakt mit den piezoelektrischen Partikeln (14) befindet und induktiv mit einer Energiespeichereinheit (20) gekoppelt ist.
Rückblickvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine leitende Element (16) leitende Partikel umfasst, die über das Polymer des mindestens einen Teils des Gehäuses (12), bevorzugt in einer Polymermatrix eingebettet, verteilt sind.
Rückblickvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die piezoelektrischen Partikel (14), bevorzugt in einer Polymermatrix eingebettet, über das Polymer verteilt sind oder als Beschichtung (24) auf den mindestens einen Teil des Gehäuses (12) aufgetragen werden, wobei die Beschichtung (24) bevorzugt direkt auf das Polymer des mindestens einen Teils des Gehäuses (12) aufgetragen wird.
Rückblickvorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei die Beschichtung (24) mindestens einen von einem auf Wasser oder Lösungsmittel basierenden Lack und eine Polymerschicht umfasst, die bevorzugt dasselbe Polymer wie der mindestens eine Teil des Gehäuses (12) umfasst.
Rückblickvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das elektrisch leitende Element (16) und die piezoelektrisch aktiven Partikel (14) des Gehäuses (12) als mehrschichtige Strukturen vorgesehen sind, wobei bevorzugt eine piezoelektrisch aktive Schicht sandwichartig zwischen zwei elektrisch leitenden Schichten, die als Elektroden fungieren, angeordnet ist.
Rückblickvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine leitende Element (16) Kohlenstoffschwarz und/oder Kohlenstoff-Nanoröhren und/oder Kohlenstoff-Nanohörner und/oder Graphit und/oder Graphen und/oder Graphen-Nanoplättchen und/oder Metallpartikel, insbesondere metallische Nanopartikel, und/oder leitende Polymere umfasst.
Rückblickvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die piezoelektrisch aktiven Partikel (14) Metalloxid-Keramikwerkstoffe mit einem piezoelektrischen Effekt, insbesondere Blei-Zirkonat-Titanat oder Calcium-Bismutat-Titanat, und/oder piezoelektrische Polymerpartikel, insbesondere Polyvinylidenfluoride, oder Verbundstoffe aus Oxid- und Polymerwerkstoffen umfassen.
Rückblickvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Polymer des mindestens einen Teils des Gehäuses (12) und/oder die Polymerschicht der Beschichtung (24) Acrylnitril-Butadien-Styrol, hochdichtes Polyethylen und/oder Polypropylen umfassen.
Rückblickvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Energiespeichereinheit (20) eine Batterie und/oder einen Kondensator und/oder einen Ultrakondensator und/oder einen Superkondensator umfasst.
Rückblickvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Energiespeichereinheit (20) mindestens zwei Elektroden, insbesondere Elektroden aus Kohlenstoffschwarz und/oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen und/oder Kohlenstoff-Nanohörnern und/oder Graphit und/oder Graphen und/oder Graphen-Nanoplättchen, umfasst.
Rückblickvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Energiespeichereinheit (20) ein Trennmedium, insbesondere eine Flüssigkeit, einen Feststoff, ein Gas oder Luft oder ein Gel, umfasst.
Rückblickvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Energiespeichereinheit (20) mit mindestens einer Energieverbrauchsvorrichtung (22), die in die Rückblickvorrichtung (10) integriert und/oder mit deren Hilfe gesteuert wird, verbunden oder zum Verbinden geeignet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Rückblickvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche.