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Die Erfindung betrifft ein beleuchtbares Bauteil einer Innenraumverkleidung sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Bauteil.
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Beleuchtungssysteme für den Innenraumbereich eines Kraftfahrzeugs dienen nicht mehr nur der schlichten Ausleuchtung des Interieurs. Vielmehr werden derartige Beleuchtungssysteme eingesetzt, um Designelemente oder Designflächen des Interieurs hervorzuheben. Aus der Druckschrift
DE 10 2017 215 497 A1 ist beispielsweise ein beleuchtbares Dekorelement in Form einer Interieurleiste bekannt. Die Interieurleiste beinhaltet eine zumindest bereichsweise transparente oder transluzente Oberflächenfolie, die auf einem Lichtleitkörper angeordnet ist und zumindest eine Lichtquelle, die angeordnet ist, um Licht in den Lichtleitkörper einzukoppeln. Der Lichtleitkörper ist als transparenter oder transluzenter Körper ausgebildet und wird durch Hinterspritzen der Oberflächenfolie an diese angeformt. Das eingekoppelte Licht durchdringt den Lichtleitkörper und hinterleuchtet die Oberflächenfolie, wobei das Licht zumindest in den transparenten oder transluzenten Bereichen der Oberflächenfolie für den Fahrzeuginsassen wahrnehmbar ist.
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Bei einem derartigen Bauteil kann durch farbliche Variation und/oder Strukturierung der Oberflächenfolie das optische Erscheinungsbild des Bauteils und der erzeugte Lichteffekt in Grenzen variiert werden.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung eine weitere Möglichkeit anzugeben, wie in einem Fahrzeug Lichteffekte, insbesondere neuartige, futuristische Lichteffekte, erzeugt werden können. Die vorgeschlagene Möglichkeit soll in einem weiteren Aspekt auch zur Beleuchtung großer Flächen einsetzbar sein.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein beleuchtbares Bauteil nach Patentanspruch 1 und ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Es wird ein beleuchtbares Bauteil einer Innenraumverkleidung eines Fahrzeugs angegeben mit einem Strukturkörper mit einer Sichtseite, welche im verbauten Zustand dem Fahrzeuginsassen zugewandt ist und mindestens einer Lichtquelle zur Beleuchtung des Strukturkörpers mit Licht.
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Erfindungsgemäß ist der Strukturkörper als eine dreidimensionale Fachwerkstruktur ausgebildet. Bei einer Fachwerkstruktur sind mehrere oder eine Vielzahl von Stegen vorgesehen, die in mehreren oder einer Vielzahl von Knotenpunkten zusammenlaufen. Von einer dreidimensionalen Fachwerkstruktur spricht man, wenn das Fachwerk nicht nur in einer Ebene ausgebildet ist und z.B. Knotenpunkte in mehr als einer Ebene angeordnet sind. Dabei bilden die Stege und Knotenpunkte ein dreidimensionales Gerüst. Das eingestrahlte Licht wird an der Vielzahl der Flächen des Fachwerks gebrochen bzw. reflektiert und gelangt als diffuses Licht durch die Zwischenräume des Fachwerks bis zur Sichtseite. Das beleuchtete Fachwerk des Strukturkörpers ist dabei sichtbar und als Fachwerk erkennbar, wodurch das beleuchtete Bauteil in der optischen Anmutung eine bislang nicht erzielbare Tiefenwirkung zeigt.
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Indem der Strukturkörper nun als Fachwerkstruktur ausgebildet ist, können außerdem Material und damit Gewicht eingespart werden. Der Strukturkörper kann sich über einen großen Bauraum erstrecken und dennoch nur ein geringes Gewicht und gleichzeitig hohe Stabilität aufweisen. So wird es möglich, auch große Bereiche der Innenverkleidung durch das erfindungsgemäße Bauteil abzubilden ohne das Fahrzeuggewicht nennenswert zu erhöhen. Der Strukturkörper bildet vorzugsweise die tragende Struktur des Bauteils und kann z.B. im Wesentlichen dessen mechanische Eigenschaften definieren. Beispielsweise kann die Fachwerkstruktur lastpfadgerecht ausgebildet sein.
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Die Fachwerkstruktur kann nahezu beliebig variiert werden hinsichtlich der Anzahl, Form und Anordnung der Stege und Knotenpunkte. Hierdurch werden sehr futuristische Formen und Erscheinungsbilder des beleuchtbaren Bauteils möglich. Durch Variation der Art der Fachwerkstruktur kann das Bauteil in einfacher Art und Weise für verschiedene Modellvarianten variiert werden.
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Die dreidimensionale Fachwerkstruktur kann in einer Ausgestaltung durch eine Vielzahl aneinander angrenzender dreidimensionaler Elementarzellen gebildet sein. In der Fachwerkstruktur kann nur eine einzige Art von Elementarzellen mehrfach aneinander gesetzt sein oder es können auch unterschiedliche Arten, z.B. zwei unterschiedliche Arten, von Elementarzellen zu der Fachwerkstruktur kombiniert werden. Die Elementarzelle kann z.B. einen zentralen Knotenpunkt und mehrere davon radial nach außen wegragende Stege aufweisen. Die Fachwerkstruktur kann einen regelmäßigen Aufbau aufweisen, indem die Elementarzellen z.B. in definierten Raumrichtungen aneinander gereiht werden. Der Strukturverlauf der Fachwerkstruktur kann jedoch auch an den gewünschten Oberflächenverlauf des Bauteils angepasst sein, z.B. durch eine Verzerrung der Struktur. Die resultierende Struktur erzielt ein sehr gleichmäßiges Erscheinungsbild, wenn diese beleuchtet wird. Durch Variation der Stegbreite und Knotengröße kann der Lichtdurchtritt durch die Fachwerkstruktur variiert werden. Die Berechnung derartiger Fachwerkstrukturen aus Elementarzellen erfolgt z.B. mittels bekannter CAD-Systeme.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Knotenpunkte der Fachwerkstruktur in mehreren Lagen angeordnet, betrachtet von der Sichtseite zur gegenüberliegenden Rückseite der Fachwerkstruktur. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Knotenpunkte benachbarter Lagen seitlich zueinander versetzt angeordnet sind. Hierdurch bleibt der hintere Bauraum, d.h. der hinter dem Strukturkörper liegende Bauraum, für den Fahrzeuginsassen weitgehend unsichtbar. Dies ermöglicht einen größeren Freiraum bei der Anordnung der Lichtquelle, beispielsweise können einzelne Lichtquellen auch auf der Rückseite der Fachwerkstruktur angeordnet werden, ohne dass eine Blendwirkung des Insassen auftritt.
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Die dreidimensionale Fachwerkstruktur kann vorzugsweise mittels eines generativen Herstellungsverfahrens ausgebildet werden, z.B. im 3D-Druck.
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In einer Ausgestaltung ist es besonders bevorzugt, wenn der Strukturkörper aus Kunststoff ausgebildet ist. Kunststoff erzielt Gewichtsvorteile gegenüber einem Metallbauteil. Weiterhin ist Kunststoff einfärbbar und kann damit der farblichen Gestaltung des Fahrzeuginterieurs angepasst werden. Auch die Realisierung einer metallischen Optik ist möglich.
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Zum Schutz vor Verschmutzung oder vor einer Schädigung des Strukturkörpers kann in einer Ausgestaltung eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Deckschicht vorgesehen sein, welche den Strukturkörper auf der Sichtseite bedeckt. Teilweise lichtdurchlässig kann dabei eine räumlich begrenzte Lichtdurchlässigkeit bezeichnen oder einen Grad der Lichtdurchlässigkeit des Materials der Deckschicht. Vorzugsweise ist die Deckschicht als transparente Deckschicht ausgebildet, so dass die Struktur des Strukturkörpers auch durch die Deckschicht sichtbar ist. Die Deckschicht kann beispielsweise durch eine Kunststofffolie, eine Kunststoffscheibe oder auch durch eine Glasscheibe gebildet sein.
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Zur Verringerung der Lichtabsorption durch den umgebenden Bauraum kann in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Reflektorkörper vorgesehen sein, welcher zumindest auf der der Sichtseite gegenüberliegenden Seite des Strukturkörpers angeordnet ist. Der Reflektorkörper kann beispielsweise als ein verspiegelter Kunststoffkörper, als verspiegelte Kunststoffscheibe oder durch eine verspiegelte Folie realisiert werden. Der Reflektorkörper kann z.B. mit der Rückseite des Strukturkörpers verklebt werden. Die Verwendung eines Reflektorkörpers hat den weiteren Vorteil, dass die Struktur des Strukturkörpers je nach Blickwinkel optisch in die Tiefe verlängert wird und die Tiefenwirkung des beleuchteten, dreidimensionalen Fachwerks noch verstärkt wird.
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Der Strukturkörper wird durch Licht, das von der mindestens einen Lichtquelle ausgestrahlt wird, beleuchtet. Die mindestens eine Lichtquelle kann den Strukturkörper unmittelbar beleuchten oder das Licht kann z.B. über Lichtleitfasern zu dem Strukturkörper geleitet werden. Als Lichtquelle kann vorteilhafterweise eine lichtemittierende Diode (LED) verwendet werden, die eine geringe Wärmeemission und geringen Stromverbrauch mit einem geringen Bauraumbedarf und hoher Haltbarkeit kombiniert. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Beleuchtung des Strukturkörpers ist es besonders bevorzugt, wenn als Lichtquelle mehrere LEDs verwendet werden.
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Eine vollständige Ausleuchtung des Strukturkörpers und ein diffuses Beleuchtungsbild lassen sich in einer Ausgestaltung dadurch erzielen, dass die mehreren LEDs umfangsseitig um den Strukturkörper herum angeordnet sind. Der Strukturkörper wird also, in Blickrichtung betrachtet, von allen Seiten beleuchtet. Hierzu können die LEDs z.B. unmittelbar an den Strukturkörper angrenzen. Beispielsweise kann ein LED-Lichtband, auf dem mehrere miteinander verschaltete LEDs angeordnet sind, seitlich um den Strukturkörper herumgeführt sein, wobei die Abstrahlrichtung der LEDs vorzugsweise auf den Strukturkörper gerichtet ist. Wird ein Reflektorkörper verwendet, so ist es z.B. auch möglich, dass dieser den Strukturkörper umfangsseitig umgibt und die LEDs den Strukturkörper durch Löcher/Bohrungen im Reflektorkörper durchdringen oder in diesen eingesetzt sind. Hierdurch kann eine zuverlässige und lagegenaue Positionierung der LEDs sichergestellt werden.
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Zur Erzielung besonderer Farbeffekte kann es vorteilhaft sein, wenn die Farbe und/oder die Farbtemperatur der mindestens einen Lichtquelle einstellbar sind. Dies ermöglicht es, die mit dem Bauteil erzielte Farbwirkung entsprechend eines Insassenwunsches oder entsprechend einer anderen Vorgabe anzupassen oder auch während des Betriebs zu variieren.
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Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug mit einer Innenraumverkleidung angegeben, wobei die Innenraumverkleidung ein wie voranstehend beschriebenes Bauteil aufweist. Das Bauteil kann z.B. eine Interieurleiste im Fahrzeugcockpit bilden oder eine Leiste oder einen Abschnitt in einer Türverkleidung oder Verkleidung einer Fahrzeugsäule.
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Das beleuchtete Bauteil kann verwendet werden, um unterschiedliche Lichtstimmungen im Fahrzeuginneren zu erzeugen. Weiterhin kann das Bauteil verwendet werden, um andere Prozesse, die im oder am Fahrzeug stattfinden, auch optisch zu inszenieren. So kann z.B. die Wahrnehmung eines Temperierungsprozesses für den Fahrzeuginsassen dadurch verstärkt werden, dass z.B. während einer Heizphase das beleuchtbare Bauteil mit rotem Licht beleuchtet wird und während einer Kühlphase eine blaue Beleuchtung erfolgt. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind denkbar z.B. zur farblich unterstützten Inszenierung eines Ladevorgangs oder -zustands eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, eines Hinweises oder eines Eingriffs eines Assistenzsystems, eines autonomen, teilautonomen oder manuellen Fahrzustands oder bei Öffnen oder Schließen einer Fahrzeugtür. Um die Beleuchtung des beleuchtbaren Bauteils an derartige Prozesse zu koppeln, kann das Fahrzeug in einer Ausgestaltung weiterhin ein Steuergerät aufweisen, mit dem die Farbe und/oder die Helligkeit der mindestens einen Lichtquelle in Abhängigkeit einer Temperierung des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit eines Ladevorgangs oder Ladezustands des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit eines Hinweises oder Eingriffs eines Assistenzsystems und/oder in Abhängigkeit eines autonomen, teilautonomen oder manuellen Fahrzustands und/oder im Falle eines Türöffnens oder eines Türschließens gesteuert wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:
- 1 eine Prinzipskizze eines Fahrzeugcockpits mit zwei beispielhaften beleuchtbaren Bauteilen,
- 2 eine Explosionsdarstellung eines beleuchtbaren Bauteils aus 1,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung des Bauteils aus 2,
- 4 und 5 eine beispielhafte Elementarzelle in einer perspektivischen Ansicht und in einer Draufsicht und
- 6 einen Ausschnitt eines beispielhaften Strukturkörpers aus aneinandergesetzten Elementarzellen.
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Beispielhafte beleuchtbare Bauteile 10 und 20 können z.B. als Interieurleisten ausgebildet und in einem Cockpit 1 eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Bauteile 10 und 20 können z.B. wie dargestellt eine optische Einheit bilden und sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Armaturenbretts erstrecken. Die Bauteile 10 und 20 können z.B. mittels einer nicht dargestellten Fassung in das Armaturenbrett integriert sein. Die Bauteile 10 und 20 können als Ambientebeleuchtung des Fahrzeugs betrieben werden oder auch um verschiedene Fahr- oder Betriebszustände des Fahrzeugs, wie z. B. einen autonomen, teilautonomen oder manuellen Fahrmodus, einen Ladevorgang oder -zustand bei einem hybriden oder rein elektrischen Fahrzeug anzuzeigen. Weiterhin können die beleuchtbaren Bauteile 10 und 20 auch dazu verwendet werden einen Temperiervorgang, wie z.B. ein Heizen oder Kühlen des Fahrgastraums oder einen Hinweis oder den Eingriff eines Fahrerassistenzsystems, wie z.B. eines Bremsassistenten, zu visualisieren. Hierzu können die Bauteile 10 und 20 mit einem Steuergerät 2 in Wirkverbindung stehen, welches z.B. die Farbe, Farbtemperatur oder Lichtintensität der Lichtquellen der Bauteile 10 und 20 in Abhängigkeit der beschriebenen Fahr- oder Betriebszustände des Fahrzeugs steuert.
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In 2 ist das Bauteil 10 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, um den grundsätzlichen Aufbau des beleuchtbaren Bauteils 10 zu erläutern. Kern des beleuchtbaren Bauteils 10 bildet ein Strukturkörper 12, der im Wesentlichen die Form und Kontur des Bauteils definiert. Dieser Strukturkörper ist als dreidimensionales Fachwerk aus einer Vielzahl von Stegstrukturen aufgebaut, die in Knotenpunkten zusammentreffen. Umfangsseitig, also in z- und x-Richtung um den Stegkörper 12 herum, ist ein Lichtband 13 mit einer Vielzahl von Lichtquellen 14 in Form von LEDs angeordnet. In der 2 ist das Lichtband 13 beabstandet zum Strukturkörper 12 gezeigt, gleichwohl kann es vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zum oder am Strukturkörper 12 angeordnet sein. Licht von den Lichtquellen 14 fällt auf den Strukturkörper 12. Aufgrund der Fachwerkstruktur wird das Licht reflektiert bzw. gebrochen und beleuchtet den gesamten Strukturkörper 12. Auf einer der Sichtseite 15 des Strukturkörpers 12 abgewandten Rückseite des Strukturkörpers ist ein Reflektorkörper 16 angeordnet, der z.B. durch einen verchromten Kunststoffkörper oder eine verspiegelte Folie realisiert sein kann. Dort wird eintreffendes Licht ebenfalls reflektiert, wodurch die Lichtabsorption verringert wird. Die verspiegelte Fläche erzeugt bei entsprechendem Blickwinkel in den Strukturkörper 12 einen zusätzlichen Tiefeneffekt. Auf der Sichtseite 15 des Strukturkörpers 12 kann weiterhin eine optionale, zumindest teilweise lichtdurchlässige Deckschicht 18 vorgesehen sein, die vorzugsweise als transparente Kunststoffschicht ausgebildet ist.
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3 zeigt eine Schnittansicht des Bauteils 10 aus 1 mit dem Strukturkörper 12 der seitlich von dem LED-Lichtband 13 umgeben ist. Auf der Rückseite des Strukturkörpers 12 ist der Reflektorkörper 16 dargestellt. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine verspiegelte Folie, die gezeigten Abmessungen sind also rein schematisch. Auf der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Sichtseite 15 des Strukturkörpers 12 ist die optionale Deckschicht 18 angeordnet. Die Schutzschicht kann von einer Fassung 19 eingefasst sein, welche z.B. umfangsseitig um die Schutzschicht 18 herum ausgebildet ist. Die Schutzschicht 18 kann z.B. mittels der Fassung am Strukturkörper 12 befestigt sein.
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Der Strukturkörper 12 ist vorzugsweise aus einer Vielzahl von Elementarzellen aufgebaut, die nebeneinander und über- bzw. untereinander zu einer gitterartigen Fachwerkstruktur oder auch Lattice-Struktur verbunden sind. 4 und 5 zeigen eine beispielhafte Elementarzelle 100 mit einer quaderförmigen Grundform. Im Inneren der Elementarzelle 100 ist ein kugelförmiger Knotenpunkt 102 angeordnet, von dem acht Stege (sichtbar sind nur die Stege 110 bis 116) in Richtung der Quaderecken wegragen. Die Quaderecken wiederum sind entlang der Kanten des Quaders durch weitere Stege (sichtbar sind die Stege 120 bis 125) miteinander verbunden. Werden nun viele solcher Zellen 100 nebeneinander und über- bzw. untereinander angeordnet, so bilden die Quaderecken von acht aneinander angrenzenden Elementarzellen wiederum einen kugelförmigen Knotenpunkt. Es entsteht ein Lattice-Gebilde aus Knotenstrukturen, die durch Stege miteinander verbunden sind, wobei die Knoten 102, 102' in aneinander angrenzenden Lagen jeweils seitlich zueinander versetzt sind. 6 zeigt beispielhaft eine derartige Lattice-Struktur als Ausschnitt aus einem beispielhaften Strukturkörper 12.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeugcockpit
- 2
- Steuergerät
- 10, 20
- beleuchtbare Bauteile
- 12
- Strukturkörper
- 13
- Lichtband
- 14
- Lichtquelle
- 15
- Sichtseite des Strukturkörpers
- 16
- Reflektorkörper
- 18
- Deckschicht
- 100
- Elementarzelle
- 102, 102'
- Knotenpunkt
- 110-125
- Stege
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017215497 A1 [0002]
