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Die Erfindung betrifft eine Streulichtblende eines auf der Rückseite einer Kraftfahrzeugwindschutzscheibe angeordneten Bilderfassungsgerätes.
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Diese Streulichtblende bildet insbesondere eine Anordnung zum Beheizen eines Sichtfensters für das Bilderfassungsgerät.
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Moderne Fahrzeuge werden zunehmend mit Assistenz- und Sicherheitssystemen ausgestattet, welche insbesondere auch auf Bilderfassungsgeräten beruhen. Von Bilderfassungsgeräten erfasste Informationen bezüglich der Umgebung des Kraftfahrzeuges werden in dem Kraftfahrzeug verarbeitet, um den bestimmungsgemäßen Betrieb der Assistenz- und Sicherheitssysteme zu ermöglichen. Damit die Assistenz- und Sicherheitssysteme bestimmungsgemäß funktionieren, darf das Blickfeld der Bilderfassungsgeräte nicht gestört werden. Dies kann allerdings durch Beschlag eines Sichtfensters der Bilderfassungsgeräte, wie beispielsweise durch Wassertröpfchen oder Eis, geschehen, die insbesondere bei niedrigen Temperaturen auftreten können.
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Eine Position, die aus verschiedenen Gründen für die Anordnung von Bilderfassungsgeräten besonders geeignet ist, ist die Position im Fahrzeug hinter der Windschutzscheibe. Ein dort angeordnetes Bilderfassungsgerät hat einen ähnlichen Blickbereich wie der Fahrer und kann daher besonders gut geeignete Informationen für den Betrieb von Assistenz- und Sicherheitssystemen im Fahrzeug liefern.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Streulichtblende angegeben werden, die zumindest dazu beiträgt, einen sicheren Betrieb des Sensors auch bei geringen Umgebungstemperaturen zu ermöglichen. Darüber hinaus soll die Streulichtblende kostengünstig herstellbar sein.
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Hier beschrieben werden soll eine Streulichtblende für ein auf der Rückseite einer Windschutzscheibe angeordnetes Bilderfassungsgerät mit einer Abschirmwand, welche dazu eingerichtet ist, einen Sichtbereich des Bilderfassungsgerätes zwischen dem Bilderfassungsgerät und der Windschutzscheibe zumindest teilweise vor einfallendem Streulicht abzuschirmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmwand zumindest in einem Abschnitt, welcher zu der Windschutzscheibe hin ausgerichtet ist, an einer dem Sichtbereich gegenüberliegenden Außenseite der Abschirmwand flächig mit einem Grundkörper verbunden ist, wobei der Grundkörper aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff mit PTC-Eigenschaften hergestellt ist, an welchem elektrische Leitstrukturen zur Bestromung des elektrisch leitfähigen Kunststoffs angeordnet sind.
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Das Bilderfassungsgerät ist insbesondere eine Kamera mit einem Objektiv und einem hinter dem Objektiv angeordneten Sensor mit einer Sensor- bzw. Filmfläche. Das Objektiv kann ein Zoomobjektiv sein.
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Der Sichtbereich beschreibt insbesondere einen Raum vor dem Bilderfassungsgerät (insbesondere vor dessen Objektiv), der sich ausgehend vom Bilderfassungsgerät hin zu der Windschutzscheibe erweitert. Der Sichtbereich ist damit üblicherweise prismenförmig und gegebenenfalls auch trichterförmig. Der Begriff Windschutzscheibe bezeichnet üblicherweise die Frontscheibe eines Kraftfahrzeuges. Die hier beschriebene Streulichtblende ist aber für den Einsatz hinter jeder Scheibe geeignet - insbesondere auch für den Einsatz hinter rückseitig ausgerichteten Scheiben eines Kraftfahrzeuges, die häufig alternativ auch als Heckscheiben bezeichnet werden.
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Eine geeignete Geometrie der Streulichtblende hängt von dem Winkel ab, mit welchem ein Bilderfassungsgerät und insbesondere ein Objektiv des Bilderfassungsgerätes durch die Windschutzscheibe blickt. Eine geeignete Geometrie hängt weiter von dem Durchmesser der Frontlinse des Objektivs und der Größe der Sensor- bzw. Filmfläche des Bilderfassungsgerätes ab. Ein Objektiv mit kleinem Bildwinkel hat meist eine längere Streulichtblende als ein Objektiv mit großem Bildwinkel. Streulichtblenden für Zoomobjektive sind stets für die kürzeste Brennweite (größter Bildwinkel) und für den größtmöglichen Sensor bzw. den nutzbaren Bildkreis des Objektivs ausgelegt. Die Verwendung von für das Kleinbildformat konstruierten Objektiven an Bilderfassungsgeräten mit kleineren Bildsensoren, beispielsweise im APS-H- oder APS-C-Format, ermöglicht jedoch zumeist die Verwendung größerer Streulichtblenden mit besserer Wirkung.
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Die falsche Gestaltung der Streulichtblende führt entweder zu einer verringerten Schutzwirkung, wenn sie zu kurz ist oder zur Abschattung des Erfassungsbereiches bzw. dessen Randbereiches (Vignettierung), wenn sie zu lang ist oder einen zu geringen Durchmesser hat. Beim Einsatz zusätzlicher Filter kann es bei Einschraubblenden insbesondere bei Weitwinkelobjektiven zur weiteren Vignettierung des Erfassungsbereichs und insbesondere dessen Randbereichs kommen.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der elektrisch leitfähige Kunststoff ein Polymermaterial mit PTC-Widerstandseigenschaften (PTC = positive temperature coefficient; zu Deutsch: positiver Temperaturkoeffizient) ist.
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Bevorzugt ist die Streulichtblende so an das Bilderfassungsgerät angepasst, dass keine Vignettierung auftritt und eine ausreichende Schutzwirkung erreicht wird.
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Bei dem elektrisch leitfähigen Kunststoff kann es sich beispielsweise um ein intrinsisch leitfähiges Polymer (bzw. einen intrinsisch leitfähigen Kunststoff) handeln. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass es sich bei dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial, um ein solches handelt, das selbst elektrisch leitfähig ist. Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, dass das elektrisch leitfähige Polymermaterial durch mindestens einen elektrisch leitfähigen Zusatz- bzw. Füllstoff, wie etwa Aluminiumflocken oder Ruß elektrisch leitfähig ist, der in einem (nicht zwingend selbst leitfähigen) Polymer enthalten bzw. eingebettet ist. Besonders bevorzugt weist der elektrisch leitfähige Kunststoff eine Matrix aus Polyethylen oder einem ähnlichen Material auf. Bevorzugt ist der elektrisch leitfähige Kunststoff weich, im Vergleich zu einem Material der Abschirmwand.
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Bevorzugt erfolgt bei einer Schalttemperatur eine Änderung in der Struktur des elektrisch leitfähigen Kunststoffs, welche dazu führt, dass sich elektrisch leitfähige Pfade in dem elektrisch leitfähigen Kunststoff deaktivieren und so die Leitfähigkeit im Bereich der Schalttemperatur stark sinkt.
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Wenn bei einem Werkstoff mit steigender Temperatur der Widerstandswert zunimmt, so hat der Widerstand des Materials einen positiven Temperaturkoeffizienten. Materialien mit metallähnlichen Leiteigenschaften besitzen grundsätzlich hinsichtlich ihres elektrischen Widerstands einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC-Eigenschaften bzw. PTC-Widerstandseigenschaften). Dabei nimmt bei metallähnlichen Leiteigenschaften mit steigender Temperatur der Widerstand nahezu linear zu. Demgegenüber haben elektrisch leitende Polymerwerkstoffe in der Regel in einem sehr schmalen Temperaturband eine starke Widerstandszunahme. Allgemein werden diese Polymerwerkstoffe auch mit PPTC abgekürzt. Hierbei steht der PPTC für die englische Bezeichnung Polymer Positive Temperature Coefficients.
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Mit anderen Worten kann das elektrisch leitfähige Polymermaterial mit PTC-Widerstandseigenschaften insbesondere auch als sogenannter (Polymer-)Kaltleiter beschrieben werden. Ein Kaltleiter, PTC-Widerstand oder PTC-Thermistor ist ein temperaturabhängiger Widerstand, welcher insbesondere zu der Gruppe der Thermistoren zählt. Er weist als eine Eigenschaft einen positiven Temperaturkoeffizienten auf und leitet bei tiefen Temperaturen den elektrischen Strom besser als bei hohen Temperaturen.
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Viele Fahrzeuge, Flugzeuge, Hubschrauber und Schiffe sind mit verschiedenen Bilderfassungsgeräten/ optischen Sensoren ausgestattet. Die hier beschriebene Streulichtblende ist prinzipiell für alle Arten von Fahrzeugen und optischen Sensoren geeignet.
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Bevorzugt besteht die Abschirmwand aus einem anderen Material als das Material des elektrisch leitfähigen Kunststoffes und insbesondere einem anderen Material als dem Matrixmaterial des elektrisch leitfähigen Kunststoffs. Besonders bevorzugt besteht die Abschirmwand (überwiegend) aus einem Polyamid oder einem ähnlichen Material. Bevorzugt ist die Abschirmwand im Vergleich zu dem elektrisch leitfähigen Kunststoff relativ hart, bzw. steif. Dies hat den Vorteil, dass eine erhöhte Steifigkeit der Abschirmwand gewährleistet wird und diese sich insbesondere auch unter Temperatureinfluss nicht verformt. Außerdem können an einer Wand aus einem relativ harten Kunststoff, wie Polyamid, Strukturen zur Befestigung der Streulichtblende an weiteren Komponenten besser vorgesehen sein. Bevorzugt sind an der Abschirmwand Rastnasen oder ähnliche Befestigungsstrukturen direkt mit angespritzt.
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Der hin zur Windschutzscheibe ausgerichtete Abschnitt des Grundkörpers bildet insbesondere einen Boden der Streulichtblende, welcher der Windschutzscheibe gegenüberliegend angeordnet ist. Der Grundkörper ist an einer dem Sichtbereich gegenüberliegenden Außenseite der Abschirmwand flächig mit der Abschirmwand verbunden. Bevorzugt ist der Grundkörper nicht vollständig in die Abschirmwand integriert, sondern bevorzugt existiert eine nach außen (weg vom Sichtbereich) hin ausgerichtete freie Oberfläche des Grundkörpers in welchem der elektrisch leitfähige Kunststoff offenliegt.
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Bevorzugt deckt der Grundkörper zumindest 60 Prozent einer Gesamtfläche der Abschirmwand ab. Die flächige Verbindung zwischen dem Grundkörper und der Abschirmwand ist insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem elektrisch leitfähigen Polymermaterial und dem Material der Abschirmwand, die sich entlang der Abschirmwand erstreckt.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Grundkörper zu zumindest 40 Gewichtsprozent aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoff mit PTC-Eigenschaften besteht.
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Bevorzugt entfallen die restlichen Gewichtsprozent auf elektrische Kontakte und gegebenenfalls auf Beschichtungen etc.
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Bevorzugt hat der Grundkörper eine Dicke (in Richtung senkrecht zur Fläche) von zwischen 0,5 mm [Millimeter] und 5 mm [Millimeter].
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Der elektrisch leitfähige Kunststoff mit PTC-Effekt ist bevorzugt so ausgeführt, dass dieser eine Schalttemperatur zwischen 40° und 90° aufweist. Hierdurch können Temperaturen der Streulichtblende in diesem Bereich erreicht werden. Bevorzugt liegt eine maximale Betriebstemperatur der Streulichtblende im Bereich der Schalttemperatur oder etwas darüber. Durch Temperaturen in diesem Temperaturbereich kann ein Abtransport der Feuchtigkeit aus der Streulichtblende erreicht werden. Dies gilt insbesondere für Feuchtigkeit, die sich an einem oberhalb der Streulichtblende positionierten Bereich einer Windschutzscheibe abgelagert hat bzw. dort kondensiert ist. Durch eine lokale Erhöhung der Temperatur im Bereich der Streulichtblende kann insbesondere die Aufnahmefähigkeit der Luft für Feuchtigkeit verbessert werden und ein Abtransport von Feuchtigkeit verbessert werden. Darüber hinaus sind Temperaturen in diesem Temperaturbereich auch dazu geeignet, Wärmestrahlung zu erzeugen, die von der Streulichtblende ausgehend in Richtung der Windschutzscheibe strahlt und so eine lokale Erwärmung der Windschutzscheibe bewirkt. So kann die Temperatur der Windschutzscheibe erhöht werden und eine Kondensatbildung an der Windschutzscheibe im Bereich der Streulichtblende verhindert werden.
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Hier auch beschrieben werden soll, dass zumindest an dem Grundkörper zumindest zwei voneinander getrennte elektrische Leitstrukturen angeordnet sind.
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Die elektrischen Leitstrukturen sind bevorzugt metallisch und insbesondere metallische Blechelemente, beispielsweise aus Kupfer, Silber oder Aluminium und/oder beispielsweise mit Kupfer, Silber oder Aluminium beschichtet. Durch zwei voneinander getrennte elektrische Leitstrukturen kann der elektrisch leitfähige Kunststoff mit einer Spannung beaufschlagt werden. So kann ein elektrischer Stromfluss (Heizstrom) durch den elektrisch leitfähigen Kunststoff erzeugt werden. Hierdurch wird Wärme in dem elektrisch leitfähigen Kunststoff erzeugt.
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Grundsätzlich ist ein Abstand der mindestens zwei voneinander getrennten elektrischen Leitstrukturen zueinander in dem Kunststoffmaterial ein Parameter, mit welchem die notwendige elektrische Spannung zum Hervorrufen eines gewünschten Heizstroms eingestellt werden kann. Bevorzugt liegt der Abstand in einem Bereich zwischen 1 mm [Millimeter]und 10 mm [Millimeter].
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Außerdem vorteilhaft ist es, wenn die mindestens zwei voneinander getrennten elektrischen Leitstrukturen zumindest bereichsweise einander greifende Kammstrukturen ausbilden.
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Bei Kammstrukturen existiert ein geringer Abstand zwischen den mindestens zwei voneinander getrennten elektrischen Leitstrukturen. Derartige Kammstrukturen eigenen sich insbesondere, wenn eine besonders gleichmäßige Verteilung von elektrischem Strom auf das Kunststoffmaterial gewünscht ist. Außerdem kann durch solche Kammstrukturen erreicht werden, dass nur relativ kurze Wege des elektrischen Stroms durch den Kunststoff auftreten und so kann die Betriebsspannung der Heizung in einem niedrigen Bereich gehalten werden.
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Besonders bevorzugt ist die die Abschirmwand aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial gefertigt ist.
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Ein solcher Kunststoff ermöglicht es, dass elektrischer Strom nicht aus dem Grundkörper in weitere Bereiche der Abschirmwand übertritt.
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Außerdem bevorzugt ist ein Elastizitätsmodul des Materials der Abschirmwand mindestens fünf mal so hoch wie ein Elastizitätsmodul des elektrisch leitfähigen Kunststoffs mit PTC-Eigenschaften bei Raumtemperatur. Als Raumtemperatur werden hier Temperaturen in der Größenordnung um ca. 20°C angenommen.
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Insbesondere ist das Elastizitätsmodul des Materials der Abschirmwand so hoch, dass darauf bzw. daran problemlos Rastnasen oder ähnliche Strukturen zur Befestigung der Streulichtblende an weiteren Komponenten aus demselben Material angeformt sein können. Durch diese Maßnahme können derartige Strukturen besonders effizient hergestellt werden.
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Bevorzugt ist an der Streulichtblende ein Stecker angespritzt. Besonders bevorzugt bilden die elektrischen Leitstrukturen elektrische Kontaktpinne des Steckers. In besonders bevorzugten Ausführungsvarianten enden die elektrischen Leitstrukturen unmittelbar in diesen Stecker. An den Stecker ist besonders bevorzugt ein Stromversorgungskabel zur Versorgung der Heizung mit elektrischer Energie einsteckbar. Die elektrischen Leitstrukturen können unmittelbar Pinne in einem Stecker bilden. So kann auf ein (separates) Kabel zur elektrischen Kontaktierung der elektrisch beheizbaren Streulichtblende verzichtet werden.
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Bevorzugt ist es, wenn der Stecker ein Steckergehäuse aufweist, welches aus dem Material der Abschirmwand gefertigt ist.
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Beispielsweise kann eine Ummantelung des Steckers als Steckergehäuse aus dem Material der Abschirmwand gebildet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die elektrischen Leitstrukturen an einer Verbindungsfläche der Abschirmwand und des Grundkörpers angeordnet.
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Außerdem vorteilhaft ist, wenn der Abschnitt eine Fläche bildet, die einen Winkel von maximal 20° zu einer Fläche der Windschutzscheibe ausbildet. Besonders bevorzugt ist der Winkel sogar kleiner als 18° und ggf. sogar kleiner als 16°.
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Durch einen kleinen Winkel existiert ein relativ großer Wandabschnitt der Streulichtblende, welcher gegenüberliegend zur Windschutzscheibe ausgebildet ist. An diesem Abschnitt ist der Grundkörper angeordnet und mit der Abschirmwand verbunden. So kann ein relativ großer Abschnitt der Windschutzscheibe beheizt werden. Durch diese Anordnung ist auch der Grundkörper in dem genannten Winkelbereich zu der Windschutzscheibe ausgerichtet. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Abschirmwand zumindest in dem Bereich des Abschnitts auf der hin zu dem Sichtbereich ausgerichteten Seite, eine Struktur aufweist.
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Die Struktur kann eine Wellenform aufweisen. Die Struktur ist besonders günstig für die beiden Zielvorgaben „Wärmeübertragung an die Windschutzscheibe“ und „Streulichtminimierung“.
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Gegebenenfalls kann neben einer ersten Struktur zur Minimierung des Streulichts noch eine zusätzliche (überlagerte) zweite Struktur existieren, die für einen besonders guten Wärmeübergang bzw. zur Übertragung von Wärme besonders geeignet ist. Bevorzugt ist diese zweite Struktur ohne signifikanten Effekt auf das Streulicht und bewirkt eine nochmalige Erhöhung der Oberfläche für den Wärmeübergang, beispielsweise durch eine Rauheit mit besonders kurzer Periode oder Ähnliches.
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Die Struktur ist also zwischen dem Grundkörper und dem Sichtbereich angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Abschirmwand im Bereich der Struktur und des Grundkörpers (in dem Abschnitt) dünn ausgeführt, insbesondere dünner als in anderen Wandbereichen wie z.B. sich seitlich nach oben erstreckende Wandabschnitte.
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Weiterhin bevorzugt ist, wenn eine Oberfläche der Struktur mindestens 20 Prozent größer ist als eine Oberfläche auf der vom Sichtbereich weg gerichteten Seite der Abschirmwand.
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Die von dem Sichtbereich weg gerichtete Seite der Abschirmwand ist bevorzugt glatt. Durch eine vergrößerte Oberfläche nach innen bzw. zur Windschutzscheibe hin kann ein bevorzugter Wärmeaustrag in Richtung hin zu der Windschutzscheibe hervorgerufen werden.
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Auch vorteilhaft ist es, wenn die Abschirmwand mit einem Boden und zwei sich seitlich an den Boden anschließenden Seitenwänden ausgebildet ist, wobei der Sichtbereich zwischen den zwei Seitenwänden angeordnet ist und der Abschnitt durch den Boden gebildet ist.
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Bevorzugt ist der Grundkörper im Bereich dieses Bodens mit der Abschirmwand verbunden.
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Gegebenenfalls kann die innere (hin zur Windschutzscheibe hin ausgerichtete) Seite der Abschirmwand bzw. der Streulichtblende eine Form mit abgerundeten Ecken aufweisen, die beispielsweise einen Innenradius von zwischen 1 mm [Millimeter] und 5 mm [Millimeter] aufweist.
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Hier auch beschrieben werden soll ein Verfahren zum Beheizen des Sichtbereichs eines Bilderfassungsgeräts mit einer oben stehend beschriebenen Streulichtblende, aufweisend die folgenden Schritte:
- A) Feststellen eines Beheizungsbedarfs und dauerhafte Bestromung der elektrischen Leitstrukturen, um einen Heizeffekt in dem elektrisch leitfähigen Kunststoff hervorzurufen,
- B) Feststellen, dass der Beheizungsbedarf endet und Deaktivierung der dauerhaften Bestromung,
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Alle oben stehenden Vorteile und Ausführungsvarianten der Streulichtblende sind auf das Verfahren anwendbar und übertragbar.
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Die Feststellung eines Beheizungsbedarfs in Schritt A) kann anhand verschiedener Maßnahmen erfolgen. Eine mögliche Maßnahme zur Feststellung eines Heizbedarfs ist die Erkennung von Feuchtigkeit mit einem Feuchtigkeitssensor, der beispielsweise in einer Aufnahme der Streulichtblende angeordnet sein kann. Ein derart angeordneter Feuchtigkeitssensor ist in der Lage, lokale Feuchtigkeit in dem Sichtbereich zwischen der Streulichtblende und der Windschutzscheibe zu erkennen. Ein Feuchtigkeitssensor, der zum Erkennen von Feuchtigkeit zur Feststellung eines Beheizungsbedarfs in Schritt A) verwendet wird, kann auch an einem anderen Ort angeordnet sein. Eine Variante ist, eine Feuchtigkeit an einer anderen Stelle im Innenraum des Fahrzeugs zu bestimmen. Eine weitere Variante ist ein Feuchtigkeitssensor, der Feuchtigkeit außerhalb des Fahrzeugs erkennt.
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Zur Feststellung eines Beheizungsbedarfs in Schritt A) kann auch ein Temperatursensor verwendet werden. Ein zur Feststellung des Beheizungsbedarfs verwendeter Temperatursensor kann beispielsweise eine Außentemperatur erkennen. Es können auch mehrere Temperatursensoren zur Feststellung des Beheizungsbedarfs in Schritt A) verwendet werden. Eine mögliche Kombination ist ein außen angeordneter Temperatursensor und ein innen angeordneter Temperatursensor, wobei zur Feststellung eines Beheizungsbedarfs eine kombinierte Temperaturinformation dieser beiden Sensoren verwendet wird.
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Mit einer dauerhaften Bestromung in Schritt A) ist insbesondere gemeint, dass die Bestromung für ein Zeitintervall, in welcher die Beheizung notwendig ist, nicht unterbrochen wird, um die Heizleistung zu regeln. Die Regelung der Heizleistung erfolgt in Schritt A) insbesondere ausschließlich über den PTC-Effekt des Kunststoffmaterials und damit innerhalb der Streulichtblende. Die Streulichtblendenbeheizung nach dem beschriebenen Verfahren ist damit rein passiv geregelt.
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Eine Deaktivierung aus anderen Gründen als zur Regelung der Heizleistung ist im Rahmen von Schritt A) möglich, aber nicht üblich. Eine Deaktivierung kann zeitweilig beispielsweise zur Durchführung einer Temperaturmessung erfolgen.
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Besonders bevorzugt ist, wenn während Schritt A) keine zeitweise Unterbrechung der dauerhaften Bestromung erfolgt. Dies bedeutet insbesondere, das mit der Erkennung eines Beheizungsbedarfs die Streulichtblende mit einer konstanten Betriebsspannung versorgt wird, die dauerhaft zu einem Heizstrom führt, der dann durch das Erreichen der Betriebstemperatur automatisch so weit herunter geregelt wird, dass kein weiterer Anstieg der Temperatur stattfindet. Erst wenn final festgestellt wurde, dass kein Beheizungsbedarf mehr vorliegt, erfolgt eine Deaktivierung, das heißt eine Unterbrechung der konstanten Betriebsspannung. Die Feststellung, dass kein Beheizungsbedarf mehr besteht (Schritt B)) erfolgt bevorzugt mit derselben Sensorik mit der gemäß Schritt A) auch ein Beheizungsbedarf bestimmt wurde.
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Durch diese Verfahrensführung in Kombination mit der beschriebenen Streulichtblende kann insbesondere eine besonders einfach zu regelnde Beheizung der Streulichtblende erreicht werden.
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Das Verfahren wird dabei besonders bevorzugt derart ausgeführt, dass eine besonders geringe EMV (EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit) und damit auch eine EMV-Entlastung auftritt. Insbesondere findet eine besonders geringe Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern von der Streulichtblende statt. Dies kann insbesondere durch die beschriebene Dauerbestromung in Schritt A) erreicht werden. Diese Dauerbestromung kann mit einem Gleichstrom erfolgen. Bei sonst üblichen elektrischen Beheizungskonzepten treten demgegenüber häufig Wechselfelder bzw. Wechselspannungen auf, die insbesondere auch dadurch hervorgerufen werden, dass für die Regelung der Heiztemperatur ein wiederholtes Anschalten und Abschalten der Heizung erforderlich ist. Diese Art der Dauerbestromung ist als Option zur EMV-Entlastung insbesondere vorteilhaft, weil die Streulichtblende in direkter Umgebung des Bilderfassungsgerätes angeordnet ist, welches für EMV-Belastungen besonders kritisch ist.
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Darüber hinaus soll hier ein Verfahren zur Herstellung einer beschriebenen Streulichtblende beschrieben werden, welches zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- a) Bereitstellen einer Spritzgussform,
- b) Einlegen von elektrischen Leitstrukturen in die Spritzgussform, derart, dass die elektrischen Leitstrukturen von der Spritzgussform beabstandet und/oder fixiert sind,
- c) Spritzgießen von elektrisch leitfähigem Kunststoff mit PTC-Eigenschaften in die Spritzgussorm, so dass ein Grundkörper mit daran angeordneten elektrischen Leitstrukturen entsteht,
- d) Durchführen eines zweiten Spritzgussprozesses zur Herstellung der Abschirmwand derart, dass diese in einem Abschnitt flächig mit dem Grundkörper verbunden ist.
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Bei Schritt b) kann es erforderlich sein, dass das Einlegen von Leitstrukturen in die Spritzgussform derart erfolgt, dass die elektrischen Leitstrukturen von der Spritzgussform entweder beabstandet oder mindestens einseitig fixiert sind. Dies kann beispielsweise durch Dome erfolgen, die an der Spritzgussform ausgebildet sind und die elektrischen Leitstrukturen beabstandet oder fixiert von den die Wandflächen der Streulichtblende definierenden Bereichen der Spritzgussform halten. Durch derartige Dome entstehenden gegebenenfalls fertigungsbedingte Löcher in dem Grundkörper, die nachträglich umspritzt werden können. Mit einem „beabstandeten“ Einlegen der elektrischen Leitstrukturen ist insbesondere gemeint, dass die Leitstrukturen beispielsweise auf Domen in der Spritzgussform aufliegen, so dass das Spritzgussmaterial (bis auf den Bereich der Dome) vollständig um die elektrischen Leitstrukturen herum positioniert werden kann. Mit einem „fixierten“ Einlegen ist beispielsweise gemeint, dass die Leitstrukturen in der Spritzgussform flächig aufliegen und sich damit nach der Fertigstellung der Streulichtblende an der Verbindungsfläche zwischen dem Grundkörper und der Abschirmwand befinden.
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Bevorzugt werden die elektrischen Leitstrukturen in Form eines einzigen Metallteils bereitgestellt, welches vorgesehene Trennabschnitte aufweist. Dadurch, dass die vorgesehenen Trennabschnitte unterbrochen werden, entstehen aus dem Metallteil zwei voneinander getrennte elektrische Leitstrukturen. Bevorzugt bildet das einzelne Metallteil auch Kontaktpinne eines Steckers mit aus, über welchen die Streulichtblende mit Strom zur Beheizung versorgt werden kann. Die Trennung der Trennabschnitte erfolgt bevorzugt zwischen Schritt c) und Schritt d) oder sogar nach Schritt d).
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Schritt c) erfolgt bevorzugt mit einem ersten Spritzgusswerkzeug oder einer Spritzgussform, in welche/s die elektrischen Leitstrukturen eingelegt werden, bevor der elektrisch leitfähige Kunststoff gespritzt wird.
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Schritt d) erfolgt bevorzugt mit einem zweiten Spritzgusswerkzeug oder Spritzgussform, in welche/s der Grundkörper eingelegt wird, bevor das Material der Abschirmwand gespritzt wird. Der flächige Kontakt entsteht bevorzugt während Schritt d).
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Das Unterbrechen oder Entfernen der Trennabschnitte kann in Ausführungsvarianten des Verfahrens auch bereits vor Schritt b) oder zwischen den Schritten b) und c) erfolgen. Im Falle des Trennens vor Schritt b) werden zwei getrennte Leitstrukturen eingelegt und die Trennabschnitte dienen zur gemeinsamen Bereitstellung zweier zueinander gehörender Leitstrukturen. Im Falle des Trennens zwischen Schritt b) und Schritt c), kann durch die Trennabschnitte noch die Positionierung der Leitstrukturen zueinander sichergestellt werden. Eine Trennung kann dann beispielsweise durch einen Stanzprozess bereits in der Spritzgussform erfolgen.
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Wenn das Unterbrechen oder Entfernen der Trennabschnitte zwischen Schritt c) und d) erfolgt, kann dies auch in einem der Spritzgusswerkzeuge/Spritzgussformen erfolgen. So können zusätzliche Arbeitsgänge reduziert werden.
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Die in Schritt c) verwendete Spritzgussform und die in Schritt d) für den zweiten Spritzgussprozess verwendete (weitere) Spritzgussform können auch durch ein gemeinsames Spritzgusswerkzeug gebildet sein, wobei der elektrisch leitfähige Kunststoff mit PTC-Eigenschaften und das Material zur Herstellung der Abschirmwand nacheinander in ein in seiner Form veränderliches Werkzeug gespritzt werden.
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In Ausführungsvarianten des Verfahrens können die Verfahrensschritte c) und d) auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Die elektrischen Leitstrukturen werden dann bevorzugt von dem Material der Abschirmwand bereits fixiert, wenn der (zweite) Spritzgussprozess als Erstes ausgeführt wurde. Anschließend wird dann danach das elektrisch leitfähige PTC-Polymermaterial des Grundkörpers in einem nachfolgenden Schritt (erster Spritzgussprozess) angespritzt. Das Material des Grundkörpers wird dann auf einer dem Sichtbereich abgewandten Außenseite der Abschirmwand angespritzt. Das Material der Abschirmwand verdeckt die Oberfläche der elektrischen Leitstrukturen dann bevorzugt nur abschnittsweise zur Fixierung, damit die nach dem Herstellen der Abschirmwand verbleibende freie Oberfläche der elektrischen Leitstrukturen in Kontakt mit dem PTC-Polymermaterial des Grundkörpers gelangen kann.
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Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:
- 1: ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Ausführungsvariante einer beschriebenen Streulichtblende;
- 2: ein Kraftfahrzeug mit einer zweiten Ausführungsvariante einer beschriebenen Streulichtblende;
- 3: eine beschriebene Streulichtblende in einer Ansicht von oben mit einem Bilderfassungsgerät;
- 4 eine beschriebene Streulichtblende in einer Ansicht von unten mit einem Bilderfassungsgerät;
- 5: einen Querschnitt durch einen Abschnitt einer Abschirmwand mit dem Grundkörper einer beschriebenen Streulichtblende;
- 6: ein Beispiel für Leiterstrukturen einer beschriebenen Streulichtblende;
- 7: ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens;
- 8a bis 8c: den Grundkörper bzw. dessen Vorprodukte in verschiedenen Stationen der Herstellung; und
- 9: einen Querschnitt durch einen Abschnitt der Abschirmwand mit dem Grundkörper einer beschriebenen Streulichtblende in speziellen Details.
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Die 1 und die 2 zeigen jeweils ein Kraftfahrzeug 18 in welchem hinter der Windschutzscheibe 3 ein Bilderfassungsgerät 4 (beispielsweise eine Kamera) verbaut ist. Ein Sichtbereich 6 des Bilderfassungsgerätes 4 zwischen der Windschutzscheibe 3 und dem Bilderfassungsgerät 4 ist von einer Streulichtblende 1 umgeben und insbesondere von der Streulichtblende 1 gegenüber einem weiteren Innenraum des Kraftfahrzeugs 18 abgetrennt. Die Streulichtblende 1 hat dafür eine Abschirmwand 5. Bevorzugt ist der Sichtbereich 6 jedoch nicht luftdicht von dem weiteren Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 abgetrennt. Durch die Streulichtblende 1 wird einfallendes Streulicht 7 (seitlich einfallendes Licht) nicht reflektiert und bevorzugt adsorbiert, um einen negativen Effekt auf eine Bilderfassung mit dem Bilderfassungsgerät zu verhindern. Die Streulichtblende 1 bzw. die Abschirmwand 5 hat insbesondere einen Abschnitt 8, der zumindest teilweise gegenüberliegend zu der Windschutzscheibe 3 ausgebildet ist. Bevorzugt ist zumindest dieser Abschnitt 8 zumindest teilweise beheizt. Der Abschnitt 8 ist bevorzugt in einem Winkel 14 zu der Windschutzscheibe 3 ausgerichtet, welcher bevorzugt kleiner ist als 20 Winkelgrad.
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Bei der Ausführungsvariante gemäß 1 ist die Streulichtblende 1 mit einer abgerundeten Form ausgeführt, die den Sichtbereich 6 zumindest bereichsweise umfänglich umgibt. Hier dargestellt ist ein vollumfängliches Umgeben des Sichtbereichs durch die Streulichtblende 1.
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Bei der Ausführungsvariante gemäß 2 hat die Streulichtblende einen Boden 16 und zwei seitlich auf dem Boden 16 angeordnete Seitenwände 17. Der Sichtbereich 6 befindet sich zwischen dem Boden 16 und der Windschutzscheibe 3 sowie zwischen den Seitenwänden 17. Sowohl der Boden 16 als auch die Seitenwände 17 bilden Teile der Abschirmwand 5.
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Die Streulichtblende 1, wie sie in der 2 dargestellt ist, ist in den Detailansichten der 3 von oben und in 4 von unten dargestellt. Zu erkennen ist jeweils das Bilderfassungsgerät 4 und die daran bzw. zur nicht dargestellten Windschutzscheibe davor hin ausgerichtete Streulichtblende 1.
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In der 3 zu erkennen ist der Boden 16 von oben, welcher eine Struktur 15 aufweist. Darüber hinaus sind die jeweils sichtlich des Bodens 16 auf diesen aufgesetzten Seitenwände 17 zu erkennen. Zur besseren Orientierung ist hier auch das Bilderfassungsgerät 4 mit eingezeichnet, welches kein Bestandteil der Streulichtblende 1 ist. In einer der Seitenwände 17 befindet sich hier (beispielhaft ausgebildet) eine Aufnahme 20, in welche ein Feuchtigkeitssensor 19 eingreift.
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In der 4 zu erkennen ist ebenfalls der Boden 16 jedoch von unten mit den seitlich daran angesetzten bzw. aufgesetzten Seitenwänden 17. Hier zu erkennen ist der Grundkörper 23, der in dem Abschnitt 8 angeordnet ist bzw. in dem Abschnitt 8 flächig mit der Abschirmwand 5 verbunden ist Auch hier ist an einer der Seitenwände schematisch die Aufnahme 20 gezeigt, in welche der Feuchtigkeitssensor 19 eingreift. An dem Boden ist hier ein Stecker 21 mit angespritzt. Der Stecker 21 kann durch eine Spritzgussform zur Herstellung der Streulichtblende 1 mit vorgegeben sein. Bevorzugt bildet der Stecker 21 ein an die Streulichtblende 1 angesetztes Gehäuse aus in welchem das Gehäuse eines korrespondierenden anderen Steckers eingreifen kann. Bevorzugt ist der Stecker 21 aus dem selben Material gebildet, wie die gesamte Streulichtblende 1 (insbesondere aus dem Material der Abschirmwand 5). Gegebenenfalls. kann der Stecker 21 auch (teilweise) aus dem Material des Grundkörpers 23 gebildet sein.
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5 zeigt einen abschnittsweisen Querschnitt durch die Abschirmwand 5 der Streulichtblende in dem beheizbaren Abschnitt 8. Zu erkennen sind die Abschirmwand 5 mit dem Grundkörper 23, die an einer Verbindungsfläche 26 flächig aneinander angrenzen. In den Grundkörper 23 sind elektrische Leitstrukturen 9 integriert, die einen ersten Abstand 11 zueinander und einen zweiten Abstand 12 zu einer Oberfläche 13 der Abschirmwand 5 aufweisen. Ebenfalls dargestellt ist die Struktur 15 der Abschirmwand 5, die hin zu dem (hier nicht dargestellten) Sichtbereich ausgerichtet ist. Die 5 zeigt außerdem, dass ein Stecker 21 mit Kontaktpinnen 22, die in Verbindung mit den elektrischen Leitstrukturen 9 stehen, an der Streulichtblende 15 angespritzt ist. Der Stecker 21 kann aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial des Grundkörpers 23 und/oder aus dem Kunststoffmaterial der Abschirmwand 5 geformt sein. In bevorzugten Varianten ist der Stecker 21 aus beiden Materialien gebildet, beispielsweise mit einem inneren Material aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial des Grundkörpers 23 und darüber hinaus mit Abschnitten aus dem Kunststoffmaterial der Abschirmwand 5, bzw. in Form von einer Ummantelung, die ein Steckergehäuse 29 bildet.
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6 zeigt beispielhaft elektrische Leitstrukturen 9, die nach Art einer Kammstruktur 10 ineinandergreifen und so eine gleichmäßige Bestromung eines größeren Wandabschnitts gewährleisten können.
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7 ist ein provisorisches Ablaufdiagramm der relevanten Verfahrensschritte a), b), c) und d) des Herstellungsverfahrens zur Herstellung der beschriebenen Streulichtblenden.
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8a zeigt ein Metallteil 30 zur Ausbildung der elektrischen Leitstrukturen 9 in dem Grundkörper der Streulichtblende. Zu erkennen ist, dass das Metallteil 30 dazu eingerichtet ist Kammstrukturen 10 mit zwei ineinandergreifenden Kämmen von elektrischen Leitstrukturen 9 so wie auch Kontaktpinne 22 eines Streckers zu bilden. Die beiden elektrischen Leitstrukturen 9 sind an Trennabschnitten 24 miteinander verbunden. An diesen Trennabschnitten 24 können die Leitstrukturen 9 voneinander getrennt werden. Nach der Trennung muss elektrischer Strom von einer Leitstruktur 9 zu der anderen Leitstruktur 9 durch den elektrisch leitfähigen Kunststoff fließen.
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In 8b ist dargestellt, dass der Grundkörper 23 aus elektrisch leitfähigem Kunststoff um das Metallteil herumgespritzt ist. Bevorzugt ist der Grundkörper 23 hier so ausgebildet, dass noch Fenster 25 existieren, durch welche die Trennabschnitte 24 zugänglich sind, damit die elektrischen Leitstrukturen voneinander getrennt werden können. Die Fenster 25 können auch dazu dienen, das Metallteil an den Trennabschnitten 24 oder im Bereich der Trennabschnitte 24 während des Spritzgussprozesses zur Herstellung des Grundkörpers 23 zu fixieren. Ggf. können die Fenster 25 in einem weiteren Bearbeitungsschritt noch geschlossen werden, bspw. indem das Material der Abschirmwand in die Fenster 25 eingespritzt wird, nachdem die Trennung der Trennabschnitte 24 erfolgt.
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8c zeigt eine mögliche Ausführungsvariantes des in 8b dargestellten Grundkörpers 23 von der anderen Seite aus. Dies ist die Seite, die auch die Verbindungsfläche 26 zur Abschirmwand hin ausbildet. Es ist möglich, dass die elektrischen Leitstrukturen 9 hier blank offen liegen und anschließend von der (hier noch nicht dargestellten) Abschirmwand verdeckt werden. Ggf. existieren Stützbalken 27, die aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoff gespritzt sind und die Leitstrukturen 9 fest fixieren.
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9 zeigt eine weitere Ausführungsvariante in einem Querschnitt durch die Abschirmwand 5. Die Darstellung in 9 entspricht im Wesentlichen der Darstellung in 5, so dass hier auch auf die Erläuterungen zur 5 verwiesen wird. Zu erkennen ist, dass die elektrischen Leitstrukturen 9 hier (anders als gemäß 5) nicht vollständig von dem elektrisch leitfähigen Kunststoff umschlossen sind, sondem an der Verbindungsfläche 26 hin zu dem Material der Abschirmwand 5 anliegen. Es existieren somit metallische Isolationsflächen 28 an welchen das Material der elektrischen Leitstrukturen 9 mit dem Material der Abschirmwand 5 elektrisch isoliert ist. Hier auch gezeigt ist, dass die Verbindungsfläche 26 keine plane Fläche sein muss, sondern sie Erhebungen und Vertiefungen aufweisen kann. Hier ebenfalls gezeigt ist, dass abschnittsweise Stützbalken 27 aus elektrisch leitfähigem Kunststoff existieren können, die die elektrischen Leitstrukturen 9 am Grundkörper 23 halten bevor in dem weiteren Verfahrensschritt (Schritt d) des beschriebenen Verfahrens das Material der Abschirmwand 5 aufgebracht wird. Alle hier aufgeführten besonderen Merkmale sind auf mögliche Ausführungsvarianten der Streulichtblende übertragbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Streulichtblende
- 2
- Rückseite
- 3
- Windschutzscheibe
- 4
- Bilderfassungsgerät
- 5
- Abschirmwand
- 6
- Sichtbereich
- 7
- Streulicht
- 8
- Abschnitt
- 9
- elektrische Leitstrukturen
- 10
- Kammstrukturen
- 11
- erster Abstand
- 12
- zweiter Abstand
- 13
- Oberfläche
- 14
- Winkel
- 15
- Struktur
- 16
- Boden
- 17
- Seitenwand
- 18
- Kraftfahrzeug
- 19
- Feuchtigkeitssensor
- 20
- Aufnahme
- 21
- Stecker
- 22
- Kontaktpinne
- 23
- Grundkörper
- 24
- Trennabschnitte
- 25
- Fenster
- 26
- Verbindungsfläche
- 27
- Stützbalken
- 28
- metallische Isolationsfläche
- 29
- Steckergehäuse
- 30
- Metallteil
