DE102020204343B4

DE102020204343B4 - Funktionsfläche zur Ausübung einer Funktion bei einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020204343B4
Application number: DE102020204343.4A
Authority: DE
Inventors: Klaus Meierling
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2040-04-04
Also published as: DE102020204343A1

Abstract

Funktionsfläche (10, 30) zur Ausübung einer Funktion in einem Fahrzeuginnenraum oder an einer Fahrzeugaußenfläche eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche (10, 30) mindestens ein durch ein Bimetallelement (32, 43, 52) konvex oder konkav verformbares Flächenelement (11, 31, 40, 50) aufweist, wobei das Flächenelement (11, 31, 40, 50) eine verformbare optische Linse oder ein Schallwellenreflektor ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Funktionsfläche zur Ausübung einer Funktion in einem Fahrzeuginnenraum oder an einer Fahrzeugaußenfläche eines Kraftfahrzeugs.
Die DE 11 2009 000 796 T5 beschreibt eine selbsttätige Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei der funktionale Komponenten, wie beispielsweise Kleiderhaken oder Griffe durch einen Aktuator angetrieben im Bedarfsfall aus der Oberfläche des Kraftfahrzeugs hervortreten. Zu diesem Zweck werden die funktionalen Komponenten durch den Aktuator verformt.
Ein Fahrzeugbauteil für ein Kraftfahrzeug zeigt die DE 20 2010 001 153 U1 . Das Fahrzeugbauteil ist aus einem textilen Gewebe hergestellt, welches die Oberfläche des Fahrzeugteils bilden kann. Sich kreuzende Breitfäden und/oder Schmalfäden können als Funktionsträger ausgebildet sein, die für eine Heizung und/oder Leuchten und/oder eine mechanische Verstärkung dienen.
Die DE 10 2013 103 059 A1 offenbart eine optische Linsenanordnung mit einem verformbaren Linsenkörper. Die Linse wird mittels eines Aktuatorelements in Ihrem Randbereich verformt. Das Aktuatorelement kann rahmenförmig oder ringförmig ausgebildet sein.
Eine Handhabe, insbesondere einen Türgriff eines Kraftfahrzeugs für ein schlüsselloses Zugangskontrollsystem erwähnt die DE 10 2007 044 280 A1 . Die Handhabe weist eine Informationseinheit mit einem relativ zu einem Gehäuse der Handhabe beweglichen Informationselement auf. Das Informationselement kann in Abhängigkeit von einem aktuellen Sicherungszustand des Zugangskontrollsystems seine Position mittels eines Antriebs verändern.
In der EP 2 592 614 A1 wird ein flexibles Anzeigegerät beschrieben mit einer flexiblen Anzeigetafel, die mittels mehrerer Tafelverformungselemente verformbar ist. Die Tafelverformungselemente sind an der Rückseite des flexiblen Anzeigegerätes angebracht und mittels einer Heizung und eine Kühlungseinheit verformbar.
Ein Anzeigesystemen für ein Kraftfahrzeug zeigt die DE 10 2014 010 663 A1 . Das Anzeigesystemen umfasst eine Anzeigeeinrichtung, ein Trägerelement zur Aufnahme der Anzeigeeinrichtung und eine Deckschicht zur wenigstens teilweisen Bedeckung der Oberfläche der Anzeigeeinrichtung. Ferner weist das Anzeigesystemen eine Gestenerkennungseinrichtung zwischen der Deckschicht und dem Trägerelement auf.
Die EP 2 993 870 A1 beschreibt ein tragbares elektronisches Gerät mit einer flexiblen Anzeigeeinheit, die sich in einem bestimmten Bereich verformen kann, sobald eine neue Information in dem bestimmten Bereich angezeigt wird. Auf diese Weise erkennt ein Nutzer anhand des verformten Bereiches, wo er die eingegangene Information findet.
Eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem blind bedienbarbarem Touchscreen offenbart die DE 10 2015 008 184 A1 . Die Bedienvorrichtung weist ein Oberflächenelement mit mindestens einem elastischen Bereich auf und eine Verstelleinrichtung. Mit der Verstelleinrichtung kann der mindestens eine elastische Bereich derart gehalten werden, dass in einem ersten Fahrzustand ein Randbereich des elastischen Bereichs mit dem Oberflächenelement in einer ersten Stellung bündig abschließt und in einem zweiten Fahrzustand der elastische Bereich relativ zum Randbereich eine erhabene oder versenkte zweite Stellung einnimmt.
In der DE 10 2006 016 376 A1 wird eine Linsenverstelleinrichtung gezeigt um eine elastisch verformbare optische Linse mit einer Verformeinrichtung zu verformen. Auf diese Weise können die optischen Eigenschaften der Linse gezielt verändert werden.
Ein Kraftfahrzeug mit einem Schallwellenreflektor beschreibt die EP 2 599 332 B1 . In die Fahrzeugdecke sind zwei Schallwellenreflexionsabschnitte mit unterschiedlichen Reflexionscharakteristiken vorgesehen. Ferner sind im Fahrzeug mehrere Lautsprecher angeordnet. Durch das Zusammenwirken der Schallwellenreflexionsabschnitte und der Lautsprecher kann eine diffuse Schallwelle erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe eine Funktionsfläche der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass sie mit möglichst wenigen beweglichen Bauteilen verformbar ist.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer gattungsgemäßen Funktionsfläche, gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Zur Erzeugung einer Mulde kann die Funktionsfläche durch das Bimetallelement konkav und zur Erzeugung einer aus der Funktionsfläche hervortretenden Wölbung konvex verformt werden. Durch die Verwendung des Bimetallelements wird eine sehr einfache und dennoch äußerst wirkungsvolle Konstruktion realisiert. Stellmotoren, Hebel, Federn oder andere Antriebselemente, durch welche die Konstruktion aufwändiger, störanfälliger und auch kostspieliger würde, entfallen.
Vorzugsweise kann die Oberfläche der Funktionsfläche geschlossen sein, also keine Öffnungen oder Spalten aufweisen. Somit wird vermieden, dass Schmutz oder Feuchtigkeit unter die Funktionsfläche gelangen und somit Betriebsstörungen verursachen kann. Aus diesem Grund ist die erfindungsgemäße Funktionsfläche nicht nur für einen Einsatz in einem Fahrzeuginnenraum, sondern auch an einer Fahrzeugaußenfläche prädestiniert.
Abhängig von bestimmten Design- und Funktionsanforderungen kann das mindestens eine Flächenelement eine Oberfläche aufweisen, die aus einem Kunststoff, aus Glas, aus Holz oder aus Metall hergestellt ist. Die Oberfläche des mindestens einen Flächenelements kann zwecks guter Verformbarkeit aus einer Kunststoff- oder Metallfolie oder einem Glas mit einer maximalen Glasdicke von 0,3 Millimetern hergestellt sein. Hinsichtlich eines ansprechenden Designs kann die Funktionsfläche vollständig aus den genannten Materialien gefertigt sein.
Um mit der Funktionsfläche eine optische Funktion ausüben zu können, ist das mindestens eine Flächenelement eine verformbare optische Linse. Die Linse kann aus Kunststoff gefertigt sein und beispielsweise für ein Leselicht in einem Dachhimmel verwendet werden. Bedarfsabhängig können durch eine konkave Verformung die Lichtstrahlen fokussiert oder durch eine konvexe Wölbung im Fahrzeuginnenraum gestreut werden. Eine LED-Lichtquelle, eine Lichtleiterfolie, eine OLED-Folie, eine Mikro-LED-Folie und dergleichen können für eine platzsparende Lichtquelle verwendet werden.
Mit der Funktionsfläche können auch akustische Funktionen realisiert werden. Deshalb ist das mindestens eine Flächenelement alternativ ein Schallwellenreflektor. Dieser kann die Ausbreitungsrichtung von Schallwellen abhängig von der Verformung des mindestens einen Flächenelements gezielt im Fahrzeuginnenraum steuern.
Um einen konstruktiv einfachen Aufbau zu verwirklichen, kann das Bimetallelement unterhalb des mindestens einen Flächenelements angeordnet sein. Zu diesem Zweck kann das Bimetallelement mit Kunststoff umspritzt sein oder beispielsweise im Falle der berührungsempfindlichen Tastfläche der Anzeige- und Bedientafel hinter einer transparenten und verformbaren Oberfläche platziert sein.
Um die Verformung des mindestens einen Flächenelements, ihren Zeitpunkt und ihre Zeitdauer zu steuern, kann das Bimetallelement beheizt und/oder gekühlt werden. Zur Beheizung kann das Bimetallelement bestromt und/oder oder mit einem Heizelement erwärmt werden. Zur Kühlung eignet sich ein Kühlelement, beispielsweise ein Peltier-Element.
Die Funktionsfläche kann mehrere durch Bimetallelemente verformbare Flächenelemente aufweisen, die linienförmig oder flächenförmig angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Funktionsfläche mehrere Mulden oder hervorstehende Wölbungen aufweisen, so dass die Funktionsfläche abhängig von der jeweiligen Funktion und Betriebssituation eine Vielzahl unterschiedlicher Oberflächenverformungen aufweisen kann.
Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, welches erfindungsgemäß eine Funktionsfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Funktionsfläche anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:

1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Funktionsfläche;
2 eine perspektivische Seitenansicht auf die Funktionsfläche aus 1;
3 eine Schnittansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Funktionsfläche;
4 eine Schnittansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Flächenelements;
5 eine Schnittansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel des Flächenelements.

1 zeigt eine Funktionsfläche 10 mit mehreren flächenförmig angeordneten Flächenelementen 11. Die Flächenelemente 11 sind jeweils durch ein hier nicht sichtbares unterhalb des jeweiligen Flächenelements 11 angeordnetes Bimetallelement konvex und konkav verformbar, so dass sie auf diese Weise die Funktionsfläche 10 verformen können (siehe 2). Die Funktionsfläche 10 weist eine geschlossene Oberfläche auf, die also frei von Öffnungen oder Spalten ist. Folglich können weder Schmutz noch Feuchtigkeit unter die Funktionsfläche 10 gelangen, so dass die durch die Funktionsfläche 10 ausgeübten Funktionen zuverlässig und störungsfrei ausgeführt werden können.
3 zeigt eine Funktionsfläche 30 mit einem Flächenelement 31. Unterhalb des Flächenelements 31 befindet sich ein Bimetallelement 32, durch welches das Flächenelement 31 verformt wird. Das Bimetallelement 32 weist eine konkave Wölbung auf, der sich das Flächenelement 31 anpasst, so dass es eine konkav gewölbte Mulde zeigt. Wenn mehrere konkav gewölbte Flächenelemente 31, senkrecht zur Zeichnungsebene betrachtet, hintereinander angeordnet sind, so bilden sie eine linienförmige Rille.
4 zeigt ein Flächenelement 40, an dessen Oberseite sich eine transparente Oberfläche 41 befindet. Darunter ist eine Folie 42 angeordnet. Die Folie 42 kann beispielsweise eine Beleuchtungsfolie, also eine Lichtleiterfolie, eine OLED-Folie oder eine Mikro-LED-Folie sein.
Unterhalb der Folie 42 befindet sich ein Bimetallelement 43 mit zwei unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisenden Schichten 44 und 45. Zur Steuerung der Verformung des Bimetallelements 43 befinden sich unterhalb davon eine Heizeinrichtung 46 und eine mehrere Peltier-Elemente 47 aufweisende Kühleinrichtung 48. Die kühlende Seite der Peltier-Elemente 47 ist dem Bimetallelement 43 zugewandt. Unterhalb der Peltier-Elemente 47 sind Kühlelemente 49 vorgesehen, um die von der wärmenden Seite der Peltier-Elemente 47 abgegebene Wärme abzuleiten. Abhängig davon, ob das Bimetallelement 43 erwärmt oder gekühlt wird, kann sich das Bimetallelement 43 konkav oder konvex wölben und dadurch die Oberfläche des Flächenelements 40 verformen.
5 zeigt ein Flächenelement 50, welches als eine verformbare optische Linse ausgeführt ist. Unterhalb des Flächenelements 50 befindet sich eine LED-Lichtquelle 51. Unterhalb der LED-Lichtquelle 51 ist ein Bimetallelement 52 vorgesehen, welches ebenfalls zwei unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisende Schichten 53 und 54 aufweist. Die-Lichtquelle 51 emittiert Lichtstrahlen 55, 56, 57 und 58, die einen Lichtkegel mit einem Öffnungswinkel α oder β bilden. Der Öffnungswinkel α oder β wird durch die Verformung des Bimetallelements 52 gesteuert. Im dargestellten Fall ist das Flächenelement 50 eine konvex gewölbte Linse, durch welche die Lichtstrahlen gestreut werden. Durch eine konkave Wölbung der dem Flächenelement 50 zugewandten Seite des Bimetallelements 52 können der Öffnungswinkel α oder β verändert werden, so dass die Lichtstrahlen parallel verlaufen oder fokussiert werden.
Bezugszeichenliste

10: Funktionsfläche
11: Flächenelement
30: Funktionsfläche
31: Flächenelement
32: Bimetallelement
40: Flächenelement
41: Oberfläche
42: Folie
43: Bimetallelement
44: Schicht
45: Schicht
46: Heizeinrichtung
47: Peltier-Element
48: Kühleinrichtung
49: Kühlelement
50: Flächenelement
51: LED-Lichtquelle
52: Bimetallelement
53: Schicht
54: Schicht
55: Lichtstrahl
56: Lichtstrahl
57: Lichtstrahl
58: Lichtstrahl
α: Öffnungswinkel
β: Öffnungswinkel

Claims

Funktionsfläche (10, 30) zur Ausübung einer Funktion in einem Fahrzeuginnenraum oder an einer Fahrzeugaußenfläche eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche (10, 30) mindestens ein durch ein Bimetallelement (32, 43, 52) konvex oder konkav verformbares Flächenelement (11, 31, 40, 50) aufweist, wobei das Flächenelement (11, 31, 40, 50) eine verformbare optische Linse oder ein Schallwellenreflektor ist.
Funktionsfläche (10, 30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Flächenelement (11, 31, 40, 50) eine Oberfläche aufweist, die aus einem Kunststoff, aus Glas, aus Holz oder aus Metall hergestellt ist.
Funktionsfläche (10, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des mindestens einen Flächenelements (11, 31, 40, 50) das Bimetallelement (32, 43, 52) angeordnet ist.
Funktionsfläche (10, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetallelement (43) beheizbar und/oder kühlbar ist.
Funktionsfläche (10, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche (10, 30) mehrere durch Bimetallelemente verformbare Flächenelemente (11, 31) aufweist, die linienförmig oder flächenförmig angeordnet sind.
Funktionsfläche (10, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Funktionsfläche (10, 30) geschlossen ist.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Funktionsfläche (10, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.