DE102020200561A1

DE102020200561A1 - Verbundscheibe für ein Kraftfahrzeug, Head-Up-Display

Info

Publication number: DE102020200561A1
Application number: DE102020200561.3A
Authority: DE
Inventors: Robert Szlag
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2021-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Windschutzscheibe für ein Head-Up-Display (2), mit einer durchsichtigen Trägerscheibe (4) und mit einer in oder an der Trägerscheibe (4) angeordneten und durchsichtig ausgebildeten Heizschicht (7), wobei die Heizschicht (4) Carbonfasern (8) aufweist, die zur Erzeugung von Wärmeenergie in der Heizschicht (4) elektrisch bestrombar sind. Es ist vorgesehen, dass alle Carbonfasern (4) in der Heizschicht (4) parallel zueinander angeordnet und geradlinig verlaufend ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Windschutzscheibe für ein Head-Up-Display, mit einer durchsichtigen Trägerscheibe und mit einer in oder an der Trägerscheibe angeordneten und durchsichtig ausgebildeten Heizschicht, wobei die Heizschicht Carbonfasern aufweist, die zur Erzeugung von Wärmeenergie in der Heizschicht elektrisch bestrombar sind.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Head-Up-Display mit einer solchen Verbundscheibe.
Verbundscheiben der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Um bei niedrigen Außentemperaturen ein schnelles Auftauen von auf einer Windschutzscheibe gefrorener Flüssigkeit zu ermöglichen, ist es bekannt, die Windschutzscheibe elektrisch beheizbar auszubilden. Aus der Offenlegungsschrift DE 195 09 153 A1 ist es beispielsweise bekannt, Carbonfasern in der Art eines Carbonfaservlies auszubilden und von einem Bindemittel, beispielsweise auf Zellulosebasis, zu umgeben. Durch die Vliesform der Carbonfasern liegen diese ungeordnet in mehreren Schichten einander über- und untergreifend vor.
Aus der Offenlegungsschrift WO 2008/041472 A1 ist eine Verbundscheibe für ein Head-Up-Display bekannt, bei welcher eine Verbundschicht aus einer ersten thermoplastischen Folie, einer Polyesterfolie und einer zweiten thermoplastischen Folie gefertigt ist, sowie aus einer elektrisch leitfähigen Beschichtung. Hierdurch soll erreicht werden, dass die Projektionsfläche für das Head-Up-Display durch die für die Erwärmung der Verbundschiebe notwendigen Schichten optimal realisiert wird, ohne dass das von einer Projektoreinrichtung des Head-Up-Displays gegen oder auf die Verbundscheibe projizierte Bild verzerrt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verbundscheibe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Head-Up-Display eines Kraftfahrzeugs, zu schaffen, die eine vorteilhafte Projektionsfläche für ein Head-Up-Display bietet sowie eine vorteilhafte Heizmöglichkeit.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Verbundscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese hat den Vorteil, dass durch eine kostengünstig realisierbare Heizschicht sowohl eine gleichmäßige und zeitnahe Erwärmung der Verbundscheibe als auch ein Vermeiden einer Verzerrung eines auf die Verbundschiebe projizierten Bildes gewährleistet sind. Die erfindungsgemäße Verbundscheibe sieht dazu vor, dass alle Carbonfasern in der Heizschicht parallel zueinander angeordnet und gradlinig verlaufend ausgebildet sind. Durch den gradlinigen und parallelen Verlauf der Carbonfasern wird erreicht, dass das projizierte Bild nicht an der oder durch die Verbundscheibe verzerrt wird. Durch den Einsatz von Carbonfasern ist eine vorteilhafte Wärmeentwicklung in der Heizschicht kostengünstig realisierbar, wobei die Carbonfasern selbst einen kleineren Durchmesser aufweisen als beispielsweise Kupferlitzen, wodurch die Transparenz der Verbundscheibe insgesamt durch die Heizschicht weniger als bisher beeinträchtigt wird, insbesondere im Vergleich zu der Verbundscheibe aus dem Stand der Technik, bei welcher die Carbonfasern in Form eines Carbonfaservlies vorhanden sind. Die Erfindung ermöglicht somit, dass sich die Carbonfasern über die gesamte Breite oder Höhe der Verbundscheibe erstrecken, sodass diese insgesamt mithilfe der Carbonfasern zeitnah gleichmäßig auftaubar beziehungsweise erwärmbar ist.
Vorzugsweise sind zumindest einige der Carbonfasern elektrisch miteinander verbunden, sodass die elektrische Energie von einer Carbonfaser zur nächsten übertragen werden kann. Dies führt zu dem Vorteil, dass nicht für jede Carbonfaser ein eigener Kontaktanschluss vorhanden sein muss, durch welchen die jeweilige Carbonfaser elektrisch kontaktiert werden müsste. Durch die Bündelung mehrerer Carbonfasern miteinander wird die Anzahl der Kontaktanschlüsse reduziert und dadurch auch die Montage und der Einsatz der Verbundscheibe erleichtert.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die zumindest einigen Carbonfasern, die miteinander elektrisch verbunden sind, innerhalb der Heizschicht miteinander verbunden sind. Die Verbindungen liegen somit ebenso wie die Carbonfasern innerhalb der Heizschicht und sind dadurch zum einen vor äußeren Einflüssen sicher geschützt und benötigen zum anderen dadurch nicht weiteren Bauraum.
Besonders bevorzugt sind die Carbonfasern in einem Randabschnitt der Verbundscheibe elektrisch miteinander verbunden, und somit in einem Bereich, in welchem die Transparenz der Verbundscheibe weniger relevant ist.
Besonders bevorzugt ist der Randbereich der Verbundscheibe undurchsichtig oder zumindest weniger transparent ausgebildet als die übrige Verbundscheibe, sodass zum einen insbesondere die Verbindungen der Carbonfasern nicht mehr erkennbar und auch vor Sonneneinstrahlung geschützt sind. Insbesondere liegen die Verbindungen in dem Randabschnitt der Verbundscheibe, der als Auflage für die Montage im Kraftfahrzeug dient.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in der Heizschicht zumindest ein elektrischer Anschluss integriert, der mit zumindest einer der Carbonfasern elektrisch verbunden und durch eine externe Steuereinheit elektrisch kontaktierbar ist. Durch den elektrischen Anschluss ist somit in vorteilhafter Weise eine elektrische Kontaktierung der zumindest einen Carbonfasern in der Heizschicht gewährleistet. Besonders bevorzugt sind mehrere, insbesondere alle der Carbonfasern elektrisch mit dem Anschluss direkt oder mithilfe der zuvor genannten Verbindungen indirekt verbunden. Wobei die genannten Verbindungen bevorzugt ebenfalls als Carbonfasern oder Carbonfaserabschnitte der Carbonfasern ausgebildet sind.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Anschluss als Berührungskontaktanschluss, beispielsweise als Kontaktstecker oder Kontaktdose, oder als berührungsfrei arbeitender Induktionskontaktanschluss ausgebildet ist. Durch die Ausbildung als Berührungskontaktanschluss ist eine mechanisch einfache und kostengünstige Kontaktierung der Carbonfasern gewährleistet. Durch die Ausbildung als Induktionskontaktanschluss wird der Vorteil erreicht, dass eine mechanische Kontaktierung der Carbonfasern beziehungsweise des Anschlusses nicht erfolgen muss, sodass die Energieübertragung berührungslos erfolgt, wodurch sich weitere Vorteile insbesondere bei der Montage ergeben.
Vorzugsweise erstrecken sich die Carbonfasern in ihrer Längserstreckung über die gesamte Breite oder Höhe der Verbundscheibe, sodass die Verbundscheibe insgesamt gleichmäßig mithilfe der vorteilhaft ausgebildeten Heizschicht auftaubar beziehungsweise erwärmbar ist.
Das erfindungsgemäße Head-Up-Display mit den Merkmalen des Anspruchs 8 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Verbundscheibe aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale sowie Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 eine Verbundscheibe in einer vorteilhaften Draufsicht und
2 eine vergrößerte Detailansicht der Verbundscheibe in einer Draufsicht.

1 zeigt in einer vereinfachten Draufsicht eine vorteilhafte Verbundscheibe 1, die als Windschutzscheibe für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Insbesondere ist die Verbundscheibe 1 als Projektionsfläche für ein in 1 nur angedeutetes Head-Up-Display 2 des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das Head-Up-Display 2 weist dazu eine Projektoreinrichtung 3 auf, die dazu ausgebildet ist, ein Bild auf die Verbundscheibe 1 derart zu projizieren, dass das projizierte Bild für den Fahrer als in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug über der Fahrbahn schwebend erscheint.
Die Verbundscheibe 1 weist eine transparente beziehungsweise durchsichtige Trägerscheibe 4 auf. Die Trägerscheibe 4 weist dabei bevorzugt an ihrem außenliegenden Randabschnitt 5 einen verdunkelten Streifen 6 auf, der sich über den gesamten Randabschnitt 5 der Trägerscheibe 4 erstreckt. Im Bereich des Streifens 6 ist die Verbundscheibe 1 auf Karosserieelementen des Kraftfahrzeugs ablegbar und beispielsweise durch Verkleben befestigbar. Damit tritt der Streifen 6 für einen Fahrzeuginsassen nicht in Erscheinung.
Die Trägerscheibe 4 ist mit einer Heizschicht 7, insbesondere auf der dem Fahrzeugraum zugewandten Innenseite der Verbundscheibe 1 versehen. Optional ist die Heizschicht innerhalb der Verbundscheibe 1 ausgebildet.
Die Heizschicht 7 weist eine Vielzahl von Carbonfasern 8 auf, wie sie in einem Abschnitt 9 der Verbundscheibe 1 in 2 stark vergrößert eingezeichnet sind. 2 zeigt die Verbundscheibe 1 in einer vergrößerten Detailansicht im Bereich des Randabschnitts 6.
Die Carbonfasern 8 sind parallel zueinander verlaufend angeordnet und jeweils gradlinig ausgebildet. Dadurch erstrecken sich die Carbonfasern 8 streifenförmig über die Verbundscheibe 1. Insbesondere, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, erstrecken sich die Carbonfasern dabei in ihrer Längserstreckung über die gesamte Höhe H der Verbundscheibe 1, sodass sie jeweils in dem Streifen 5 beziehungsweise im Bereich des Streifens 5 enden. Dabei sind die Carbonfasern 8 derart verteilt, dass über die gesamte Breite B der Verbundscheibe 1 Carbonfasern 8, insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Durch die vorteilhaften Carbonfasern 8, die in der Heizschicht 7 bevorzugt in das Glasmaterial oder Kunststoffmaterial der Verbundscheibe 1 selbst eingebettet sind, ergibt sich der Vorteil, dass ein durch die Projektoreinrichtung 3 in die Verbundscheibe 1 projiziertes Bild durch die Heizschicht 7 nicht verzerrt, sondern optimal dargestellt wird. Gleichzeitig gewährleisten die Carbonfasern 8, dass die Transparenz der Verbundscheibe 1 kaum beeinträchtigt wird. Im Vergleich zu Kupferlitzen, die im Stand der Technik zur Beheizung von Windschutzscheiben genutzt werden, sind die Carbonfasern 8 wesentlich dünner ausgebildet und beeinträchtigen die Transparenz der Verbundscheibe 1 dadurch weniger. Dadurch, dass die Carbonfasern 8 parallel zueinander und gradlinig ausgerichtet sind, ergibt sich eine klar strukturierte Verbundscheibe 1, die eine vorteilhafte Reflektion des von dem Projektor 3 projizierten Bildes erlaubt.
Vorteilhafterweise sind einige der Carbonfasern 8 im Bereich des Streifens 5 elektrisch miteinander verbunden, sodass nur wenige, vorzugsweise nur ein elektrischer Anschluss 9 zur elektrischen Kontaktierung der Heizschicht an der Verbundscheibe 1 notwendig ist. Insbesondere sind die Carbonfasern 8 im Bereich des Streifens 5 miteinander verbunden, sodass die Verbindungsstellen für den Benutzer nicht erkennbar sind.
In 1 ist der Anschluss 9 beispielhaft gezeigt. Insbesondere ist der Anschluss 9 als Induktionskontaktanschluss ausgebildet, der also eine berührungsfreie elektrische Energieübertragung erlaubt. Der Anschluss 9 ist dabei elektrisch mit einer oder mit mehreren der Carbonfasern 8 direkt verbunden.
Alternativ zu einer berührungsfreien Ausbildung des Anschlusses 9 ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, hier nicht dargestellt, vorgesehen, dass der Anschluss 9 als Berührungskontaktanschluss ausgebildet ist und dazu beispielsweise eine Steckdose oder ein Kontaktstecker für eine Steckdose aufweist, wodurch ebenfalls eine einfache und insbesondere kostengünstige elektrische Kontaktierung der Heizschicht 7 ermöglicht ist.
Bezugszeichenliste

1: Verbundscheibe
2: Head-Up-Display
3: Projektoreinrichtung
4: Trägerscheibe
5: Randabschnitt
6: Streifen
7: Heizschicht
8: Carbonfaser
9: Anschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19509153 A1 [0003]
WO 2008/041472 A1 [0004]

Claims

Verbundscheibe (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Windschutzscheibe für ein Head-Up-Display (2), mit einer durchsichtigen Trägerscheibe (4) und mit einer in oder an der Trägerscheibe (4) angeordneten und durchsichtig ausgebildeten Heizschicht (7), wobei die Heizschicht (4) Carbonfasern (8) aufweist, die zur Erzeugung von Wärmeenergie in der Heizschicht (4) elektrisch bestrombar sind, dadurch gekennzeichnet, dass alle Carbonfasern (4) in der Heizschicht (4) parallel zueinander angeordnet und geradlinig verlaufend ausgebildet sind.
Verbundscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Carbonfasern (8) elektrisch miteinander verbunden sind.
Verbundscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest einigen Carbonfasern (8) innerhalb der Heizschicht (4), insbesondere in einem Randabschnitt (6) der Verbundscheibe (1), elektrisch miteinander verbunden sind.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt (6) der Verbundscheibe (1) undurchsichtig ausgebildet ist.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizschicht (4) zumindest ein elektrischer Anschluss (9) integriert ist, der mit zumindest einer der Carbonfasern (8) elektrisch verbunden und durch eine externe Steuereinheit elektrisch kontaktierbar ist.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (9) als Berührungskontaktanschluss oder als berührungsfrei arbeitender Induktionskontaktanschluss ausgebildet ist.
Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Carbonfasern (8) in ihrer Längserstreckung über die gesamte oder nahezu die gesamte Breite (B) oder Höhe (H) der Verbundscheibe (1) erstrecken.
Head-Up-Display (2) für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer Verbundscheibe (1) und mit zumindest einer Projektoreinrichtung (3) zum Projizieren eines Bildes an die Verbundscheibe (1), gekennzeichnet durch die Ausbildung der Verbundscheibe (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7.