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Die Erfindung betrifft eine Streulichtblende, die insbesondere an der Innenseite einer Frontscheibe eines Fahrzeuges montiert wird. Ferner zeigt die Erfindung eine Fahrzeugbaugruppe mit der Streulichtblende an der Frontscheibe und eine Fahrzeugkamera, in der die Streulichtblende zur Anwendung kommt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgusswerkzeuges zur Fertigung einer Blendenschicht der Streulichtblende.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Fahrzeugkameras bekannt, die beispielsweise zur Umfelderfassung des Fahrzeuges genutzt werden können. Die Fahrzeugkameras können beispielsweise an die Innenseite einer Frontscheibe des Fahrzeugs montiert werden. Blendendes Licht ist hier unerwünscht, weshalb zwischen dem Kameramodul der Fahrzeugkamera und der Fahrzeugscheibe eine Streulichtblende eingesetzt wird.
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Es ist eine Aufgabe vorliegender Erfindung eine Streulichtblende anzugeben, die bei einfacher Fertigung dauerhaft und wartungsfrei in einem Fahrzeug genutzt werden kann. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Spritzgusswerkzeug zur Herstellung zumindest eines Teils der Streulichtblende anzugeben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben jeweils bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Somit wird die Aufgabe gelöst durch eine Streulichtblende einer Fahrzeugkamera. Die Streulichtblende weist einen Träger und eine Blendenschicht auf. Der Träger ist insbesondere plattenförmig ausgebildet und erstreckt sich parallel zur optischen Achse eines Kameramoduls der Fahrzeugkamera. Ferner ist die Streulichtblende vorzugsweise zur Anordnung an einer Fahrzeugscheibe ausgebildet.
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Die Blendenschicht befindet sich auf dem Träger. Die Blendenschicht ist strukturiert ausgebildet und weist somit keine glatte Oberfläche auf, sondern ist so ausgestaltet, dass sie möglichst wenig Licht reflektiert. Dementsprechend befindet sich die Blendenschicht auf der Seite des Trägers, die, bei Anwendung in der Fahrzeugkamera, der optischen Achse zugewandt ist. Insbesondere ist diese gesamte Seite des Trägers mit der Blendenschicht versehen.
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Der Träger ist aus einem ersten Werkstoff gefertigt. Die Blendenschicht ist aus einem anderen Werkstoff, hier als „zweiter Werkstoff“ bezeichnet, gefertigt. Die Verwendung zweier unterschiedlicher Werkstoffe für den Träger einerseits und für die Blendenschicht andererseits ermöglicht eine Reihe von vorteilhaften Ausgestaltungen, die noch im Detail erläutert werden.
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Der Träger ist vorzugsweise einteilig mit der Blendenschicht gefertigt. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass der Träger und die Blendenschicht ein Zweikomponentenspritzgussteil bilden. Die beiden Teile (Träger und Blendenschicht) sind somit in einem Spritzgusswerkzeug und in einem Spritzgussvorgang aus den zwei unterschiedlichen Werkstoffen gespritzt. Dies bietet den Vorteil der einfachen und schnellen Fertigung. Allerdings ergibt sich daraus auch der entscheidende Vorteil, dass die Blendenschicht äußerst dünn und präzise hergestellt werden kann, da sie unmittelbar auf den Träger oder mit dem Träger gespritzt wird und somit nicht als eigenständiges, labiles und anfälliges Bauteil vorliegt. Der Werkstoff (zweiter Werkstoff) für die Blendenschicht kann somit unabhängig von der Anforderung an Formstabilität gewählt werden.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der Werkstoff (erster Werkstoff) zur Herstellung des Trägers eine möglichst hohe Formbeständigkeitstemperatur aufweist. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass der erste Werkstoff nach ISO 75-1/-2 eine Formbeständigkeitstemperatur bei einer Prüfung bei 8,00 MPa (Megapascal) von zumindest 85 °C, vorzugsweise zumindest 115 °C, aufweist.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Werkstoff eine Basis aus thermoplastischem Kunststoff aufweist. Besonders bevorzugt weist der erste Werkstoff eine Basis aus teilkristallinem thermoplastischem Kunststoff auf. Insbesondere weist der erste Werkstoff eine Basis aus Polyphthalamid (PPA) oder Polybutylenterephthalat (PBT) auf. Die Basis kann dabei mit weiteren Materialien, beispielsweise Faserverstärkungen, versetzt sein. Hierzu werden vorzugsweise Mineralfasern anstatt Glasfasern verwendet, um möglichst geringen Verzug im Material zu erreichen. Entscheidend bei der Auswahl des ersten Werkstoffes ist dessen Temperaturbeständigkeit und Maßhaltigkeit. So sollte beispielsweise die Glasübergangstemperatur Tg über der Einsatztemperatur liegen.
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Die hier vorgeschlagene Materialwahl für den ersten Werkstoff eignet sich insbesondere für den Einsatz der Fahrzeugkamera bzw. Streulichtblende im Fahrzeug. Insbesondere im Bereich der Frontscheibe können relativ hohe Temperaturen auftreten, die die Standfestigkeit und das Setzverhalten des Trägers negativ beeinflussen. Allerdings ist gerade für die Fahrzeugkamera eine dauerhafte Formstabilität sicherzustellen, um eine exakte Umfelderfassung zu ermöglichen.
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Für den zweiten Werkstoff wird vorzugsweise ein elastischer Werkstoff, insbesondere auf einer Basis aus Silikon, verwendet, Insbesondere weist der zweite Werkstoff eine Basis aus Silikonkautschuk oder Silikonelastomer oder Silikonharz auf. Das Silikon weist für vorliegenden Anwendungsfall zwei entscheidende Vorteile auf. Zum einen ist das Silikon temperaturbeständig und zum anderen lassen sich mit Silikon relativ fein strukturierte Oberflächen spritzgießen. Die oben bereits erwähnte, vorteilhafte Zweikomponentenspritzgussfertigung von Träger und Blendenschicht führt zu einer formstabilen Anordnung des Silikons (Blendenschicht) auf dem harten Kunststoff (Träger).
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Vorzugsweise weist der zweite Werkstoff eine dunkle, insbesondere schwarze Färbung auf. So führt nicht nur die Strukturierung der Blendenschicht, sondern auch deren Farbgebung zu einer möglichst großen Reduzierung der Reflexionen.
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Die Blendenschicht weist vorzugsweise eine Kombination aus Makrostruktur und Mikrostruktur auf. Dabei ist die Makrostruktur von der Mikrostruktur überlagert. Beispielsweise die Verwendung von Silikon für die Blendenschicht ermöglicht eine sehr feine und definierte Ausgestaltung dieser beiden Strukturen.
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Die Makrostruktur weist vorzugsweise eine Vielzahl von Erhebungen auf; insbesondere in Form von Pyramiden und/oder Kegeln und/oder Kegelstümpfen und/oder als Netzstruktur bzw. Riffelstruktur. Insbesondere ist die Makrostruktur eine unregelmäßige Struktur.
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Insbesondere werden durch die Makrostruktur glatte, reflektierende Strukturen und/oder gleichmäßig ausgerichtete Flächen im Narbgrund vermieden. Als geeignet haben sich zufällige Strukturen, keine gleichmäßigen Flächen und steile Winkel sowie überlagerte Strukturen gezeigt.
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Unter einer „Vielzahl“ sind hier insbesondere zumindest 20 pro cm^2, vorzugsweise zumindest 100 pro cm^2, besonders bevorzugt zumindest 500 pro cm^2, Erhebungen zu verstehen. Die Erhebungen weisen, insbesondere gemessen senkrecht zur optischen Achse, eine Höhe auf. Diese Höhe ist vorzugsweise durch eine Höhenobergrenze und/oder eine Höhenuntergrenze limitiert.
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Die Höhenobergrenze beträgt insbesondere 5 mm, vorzugsweise 3 mm. Die Höhenuntergrenze beträgt insbesondere 0,1 mm, vorzugsweise 0,3 mm. Höhenobergrenze und Höhenuntergrenze können beliebig miteinander kombiniert werden.
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Auf diesen Erhebungen, die die Makrostruktur der Blendenschicht bilden, ist die Mikrostruktur ausgebildet. Die Mikrostruktur weist einen Mittenrauwert (insbesondere nach DIN EN ISO 4287:2010) auf. Der Mittenrauwert ist vorzugsweise durch eine Rauwertobergrenze und/oder eine Rauwertuntergrenze limitiert.
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Die Rauwertobergrenze beträgt insbesondere 100 µm, vorzugsweise 75 µm. Die Rauwertuntergrenze beträgt insbesondere 1 µm, vorzugsweise 10 nm. Rauwertobergrenze und Rauwertuntergrenze können beliebig miteinander kombiniert werden.
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Vorzugsweise ist die Rauwertobergrenze niedriger als die Höhe, insbesondere die Höhenuntergrenze, der Erhebung.
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Die Makrostruktur wird insbesondere durch eine Laserbearbeitung des entsprechenden Spritzgusswerkzeugs erreicht. Anschließend an diese Laserbearbeitung erfolgt eine Ätzung des Spritzgusswerkzeugs, wodurch die formgebende Oberfläche für die Mikrostruktur entsteht. Dies wird noch im Detail anhand des Verfahrens zur Herstellung eines Spritzgusswerkzeuges erläutert.
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Die Erhebungen der Makrostruktur sind vorzugsweise so ausgebildet wie vorab beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass die Makrostruktur eine regelmäßige, vorzugsweise jedoch unregelmäßige, Struktur ist. Die Mikrostruktur kann eine unregelmäßige Struktur sein, die beispielsweise durch das Ätzen des Spritzgusswerkzeuges entsteht.
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Im Rahmen der Erfindung hat sich herausgestellt, dass die Kombination aus Mikrostruktur und Makrostruktur eine möglichst große Reduzierung der Lichtreflexionen ermöglicht. Insbesondere die Verwendung von Silikon ermöglicht es, die entsprechend feinen Strukturen spritzzugießen. Für eine dauerhaft formstabile Konstruktion wird die Blendenschicht, beispielsweise Silikon, kombiniert mit dem ersten Werkstoff für den Träger.
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Wie eingangs erwähnt, ist die Streulichtblende vorzugsweise zur Anordnung an einer Innenseite einer Fahrzeugscheibe ausgebildet. Bei der Fahrzeugscheibe handelt es sich insbesondere um die Frontscheibe des Fahrzeuges. Zur Abdichtung zwischen Streulichtblende und Fahrzeugscheibe befindet sich vorzugsweise stirnseitig am Träger eine Dichtlippe. Die Dichtlippe ist aus dem zweiten Werkstoff gebildet und an die Fahrzeugscheibe anlegbar.
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Besonders bevorzugt ist die Dichtlippe einteilig mit der Blendenschicht gefertigt. Insbesondere weist die gesamte Streulichtblende lediglich eine zusammenhängende Schicht aus dem zweiten Werkstoff auf, die sowohl die Blendenschicht als auch die Dichtlippe bildet.
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So werden die Dichtlippe, die Blendenschicht und der Träger vorzugsweise in einem Fertigungsschritt (Zweikomponentenspritzgussvorgang) gefertigt. Es bedarf keiner separaten Montage einer eigenen Dichtlippe am Träger.
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Die Erfindung umfasst ferner eine Fahrzeugbaugruppe. Die Fahrzeugbaugruppe umfasst eine Fahrzeugscheibe, insbesondere Frontscheibe, und die bereits beschriebene Streulichtblende. Insbesondere liegt dabei die Dichtlippe an der Innenseite der Fahrzeugscheibe an.
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Bevorzugt umfasst die Fahrzeugbaugruppe neben der Streulichtblende auch die weiteren Bestandteile er Fahrzeugkamera, nämlich ein Gehäuse mit Kameramodul. Die Fahrzeugkamera ist dabei an der Innenseite der Fahrzeugscheibe angeordnet. Insbesondere ist das Gehäuse an die Innenseite der Fahrzeugscheibe angeklebt.
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Die im Rahmen der Streulichtblende beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Unteransprüche finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf die Fahrzeugbaugruppe.
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Ferner umfasst die Erfindung eine Fahrzeugkamera mit dem Gehäuse, dem Kameramodul und der beschriebenen Streulichtblende. Das Gehäuse ist zur Aufnahme des Kameramoduls ausgebildet. Das Kameramodul umfasst insbesondere einen lichtsensitiven Chip und etwaige Linsen. In dem Gehäuse können auch mehrere Kameramodule angeordnet werden. Die Fahrzeugkamera ist insbesondere zur Erfassung des Umfeldes eines Fahrzeugs ausgebildet.
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Neben dem Gehäuse mit zumindest einem Kameramodul umfasst die Fahrzeugkamera die Streulichtblende. Hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus der Fahrzeugkamera ist bevorzugt vorgesehen, dass der Träger an dem Gehäuse befestigt ist oder einteilig mit dem Gehäuse gefertigt ist. Der Träger erstreckt sich vorzugsweise parallel zur optischen Achse, wobei eine geringe Neigung des Trägers zur optischen Achse durchaus möglich ist. In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Fahrzeugkamera dazu ausgebildet ist, an der Innenseite einer Fahrzeugscheibe montiert zu werden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Gehäuse der Fahrzeugkamera zur Anordnung, insbesondere zum Ankleben, an die Innenseite einer Fahrzeugscheibe ausgebildet ist. Insbesondere handelt es sich hierbei um die Frontscheibe.
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Da die Frontscheibe eines Fahrzeuges im Regelfall stark geneigt ist, ergibt sich bei montierter Fahrzeugkamera ein im Querschnitt (Schnitt senkrecht zur Fahrzeugquerrichtung) dreieckiger Raum. Dieser Raum ist nach vorne durch die schräge Frontscheibe begrenzt. Nach unten begrenzt die Streulichtblende den Raum. An der Hinterseite des im Querschnitt dreieckigen Raumes ist das Gehäuse mit dem Kameramodul angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung erstreckt sich die Streulichtblende nicht, wie bei einer üblichen Fotokamera, rund um die optische Achse, sondern befindet sich lediglich auf einer Seite der optischen Achse, nämlich auf der Unterseite.
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Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgusswerkzeuges. Das Spritzgusswerkzeug wiederum ist zur Fertigung einer Blendenschicht einer Streulichtblende ausgebildet. Dabei handelt es sich insbesondere um die Blendenschicht der vorab beschriebenen Streulichtblende. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das Spritzgusswerkzeug nicht nur zur Fertigung der Blendenschicht, sondern zur Fertigung der gesamten Streulichtblende, also zum Zweikomponentenspritzguss von Träger und Blendenschicht ausgebildet ist. Von besonderem Interesse ist hier allerdings die Ausgestaltung des Spritzgusswerkzeugs im formgebenden Bereich für die Blendenschicht.
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Das Verfahren zur Herstellung des Spritzgusswerkzeugs umfasst die folgenden Schritte: Zunächst wird ein Grundkörper des Spritzgusswerkzeugs aus Metall bereitgestellt. Dieser Grundkörper wird mittels eines Lasers bearbeitet. Mit dem Laser wird dabei Material des Grundkörpers abgenommen, um so eine Vielzahl an Kavitäten einzubringen. Diese Kavitäten sind formgebend für die Makrostruktur der Blendenschicht, also insbesondere für die vorab beschriebenen Erhebungen. Entsprechend weisen die Kavitäten vorzugsweise die vorab erwähnte Höhe im Bereich zwischen Höhenobergrenze und Höhenuntergrenze auf; wobei die „Höhe“ hier die Tiefe der Kavität definiert. Die Kavitäten sind vorzugsweise pyramidenförmig.
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Nach dem Einbringen der Kavitäten mittels Laserbearbeitung erfolgt ein Ätzen und/oder eine Laserbearbeitung zumindest der Kavitäten des Grundkörpers. Durch dieses Ätzen und/oder Laserbearbeiten wird eine Werkzeugoberfläche gebildet, die formgebend für eine Mikrostruktur auf der Makrostruktur der Blendenschicht ist. Entsprechend wird hier eine Werkzeugoberfläche mit dem vorab beschriebenen Mittenrauheitswert zwischen Rauheitsobergrenze und Rauheitsuntergrenze erzeugt.
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Durch die mögliche Kombination der Laserbearbeitung und der anschließenden Ätzung des Grundkörpers des Spritzgusswerkzeuges ist es möglich, zunächst mit dem Laser die relativ feine Makrostruktur zu erzeugen. Anschließend wird durch die Ätzung eine noch feinere Mikrostruktur auf der Makrostruktur mit gewünschtem Rauheitswert erzeugt.
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Im Rahmen der Erfindung hat sich herausgestellt, dass die Kombination von Makrostruktur und Mikrostruktur auf der Blendenschicht eine sehr gute Reduzierung der Lichtreflexionen ermöglicht und durch die Kombination unterschiedlicher Materialien für die Trägerschicht und für die Blendenschicht eine effiziente Fertigung möglich ist.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbaugruppe mit erfindungsgemäßer Streulichtblende an einer Fahrzeugkamera gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Fahrzeugkamera mit Streulichtblende gemäß dem Ausführungsbeispiel,
- 3 eine schematische Detailansicht einer Blendenschicht der erfindungsgemäßen Streulichtblende gemäß dem Ausführungsbeispiel, und
- 4 ein schematisches Detail eines Spritzgusswerkzeugs, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel.
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Im Folgenden wird anhand der 1 bis 3 eine Fahrzeugbaugruppe 1 mit Streulichtblende 6 an einer Fahrzeugkamera 2 im Detail erläutert. 4 zeigt im Anschluss daran den schematischen Aufbau eines Spritzgusswerkzeugs, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird und formgebend für eine Blendenschicht 8 der Fahrzeugkamera 2 ist.
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1 zeigt, dass die Fahrzeugbaugruppe 1 die Fahrzeugkamera 2 und eine Fahrzeugscheibe 3 umfasst. Bei der Fahrzeugscheibe 3 handelt es sich hier um eine Frontscheibe. Die Fahrzeugscheibe 3 ist entsprechend stark geneigt.
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An der Innenseite der Fahrzeugscheibe 3 befindet sich die Fahrzeugkamera 2. Die Fahrzeugkamera 2 umfasst ein Gehäuse 4 mit Kameramodul 5. Das Kameramodul 5 definiert seine optische Achse 9. Ferner umfasst die Fahrzeugkamera 2 die Streulichtblende 6.
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Die Streulichtblende 6 umfasst einen Träger 7 und eine Blendenschicht 8 auf dem Träger 7.
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Das Gehäuse 4 ist an der Innenseite der Fahrzeugscheibe 3 angeordnet. Der Träger 7 ist mit dem Gehäuse 4 fest verbunden oder integraler Bestandteil des Gehäuses 4. Der Träger 7 und die Blendenschicht 8 sind aus unterschiedlichen Werkstoffen in einem Zweikomponentenspritzgussverfahren gefertigt.
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Wie die Darstellung in 1 zeigt, bilden die Komponenten der Fahrzeugbaugruppe 1 im Querschnitt betrachtet (senkrecht zur Fahrzeugquerrichtung) einen dreieckigen Raum; begrenzt durch die Fahrzeugscheibe 3, die Streulichtblende 6 und das Gehäuse 4. Die Streulichtblende 6 befindet sich an der Unterseite dieses Raumes und somit unterhalb der optischen Achse 9.
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Auf dem Träger 7 befindet sich eine durchgehende Schicht aus dem zweiten Werkstoff, die über die gesamte Fläche des Trägers 7 die Blendenschicht 8 und an der vorderen Stirnseite des Trägers 7 eine Dichtlippe 20 bildet. Diese Dichtlippe 20 liegt an der Innenseite der Fahrzeugscheibe 3 an.
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2 zeigt die Draufsicht auf die Fahrzeugkamera 2. Der Übersichtlichkeit halber ist hier die Fahrzeugscheibe 3 nicht gezeigt.
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3 zeigt im Detail eine Schnittansicht durch die Blendenschicht 8. Die Blendenschicht 8 weist eine Vielzahl an Erhebungen 11 auf. Die Erhebungen 11 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel pyramidenförmig mit quadratischer Grundfläche. Die Erhebungen 11 erstrecken sich über eine Höhe 13. Die Vielzahl an Erhebungen 11 bildet eine Makrostruktur 10 der Blendenschicht 8. Auf dieser Makrostruktur 10, somit auf den Erhebungen 11 bzw. auf den dreieckigen Flächen der Pyramiden, ist eine Mikrostruktur 14 ausgebildet. Die Mikrostruktur 14 ist eine Oberfläche mit definiertem Rauheitswert.
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Die Anzahl der Erhebungen 11, die Höhe 13 und der Rauheitswert für die Mikrostruktur 14 sind hier im Ausführungsbeispiel vorzugsweise so gewählt, wie sie im einleitenden Teil der Beschreibung aufgeführt sind.
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4 zeigt rein schematisch einen Ausschnitt eines Spritzgusswerkzeugs 30. Das Spritzgusswerkzeug 30 umfasst einen Grundkörper 31 aus Metall. In diesem Grundkörper 31 befinden sich mehrere Kavitäten 32, formgebend für die Erhebungen 11. Die Oberflächen in den Kavitäten 32 weisen einen entsprechenden Rauheitswert zur Bildung der Mikrostruktur 14 auf.
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4 zeigt hier lediglich den formgebenden Grundkörper 31 für die Blendenschicht 8. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass das Spritzgusswerkzeug 30 als Zweikomponentenspritzgusswerkzeug ausgebildet ist, in dem sowohl der Träger 7 als auch die Blendenschicht 8 der Streulichtblende 6 gefertigt werden.
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Zur Herstellung des Spritzgusswerkzeugs 30 wird der Grundkörper zunächst mit einem Laser bearbeitet, der es ermöglicht, die relativ feinen und definierten Kavitäten 32 einzubringen. Daraufhin erfolgt ein Ätzen der Oberflächen, um den gewünschten Rauheitswert zu erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugbaugruppe
- 2
- Fahrzeugkamera
- 3
- Fahrzeugscheibe
- 4
- Gehäuse
- 5
- Kameramodul
- 6
- Streulichtblende
- 7
- Träger
- 8
- Blendenschicht
- 9
- optische Achse
- 10
- Makrostruktur
- 11
- Erhebungen
- 13
- Höhe
- 14
- Mikrostruktur
- 20
- Dichtlippe
- 30
- Spritzgusswerkzeug
- 31
- Grundkörper
- 32
- Kavitäten
