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Die Erfindung betrifft ein Scheibenmodul, insbesondere ein feststehendes, transparentes Scheibenmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Scheibenmodul.
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Gattungsgemäße Scheibenmodule sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden oftmals auch mit dem Begriff feststehendes, transparentes Modul, kurz FTM (engl.: Fixed Transparent Module) bezeichnet. Die bekannten Scheibenmodule bilden vorzugsweise großflächige (Glas-)Dächer aus und sind beispielsweise an einem Randbereich eines Fahrzeugkarosseriedachrahmens angeordnet bzw. an diesem befestigt. Eine derartige Befestigung kann beispielsweise durch ein Verkleben des Scheibenmoduls, insbesondere der Scheibe mit der Fahrzeugkarosserie, erfolgen. Ebenfalls ist es bekannt, die Scheibe üblicherweise an ihrem Rand mit Polyurethan (PUR) zu umschäumen, um sie derart mit dem Fahrzeugrohbau zu verbinden. Dabei ist es auch bekannt, weitere Befestigungselemente zur Befestigung der Scheibe an dem Fahrzeugrohbau, insbesondere im Randbereich der Scheibe, einzuschäumen. Bekannt sind Polyurethan-basierte Einschäumverfahren für Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG), Teilvorgespanntes Glas (TVG) und/oder Verbund-Sicherheitsglas (VSG).
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Derartige Scheibenmodule weisen vorzugsweise mindestens eine transparente Glasscheibe auf, die eine vollständige Durchsicht für einen Fahrzeuginsassen bzw. Fondpassagiere in eine Fahrzeugumgebung ermöglicht. Bisher ist eine derartige Glasscheib so dimensioniert, dass die Fondpassagiere unter einem zumeist kaschierten Innenhimmel sitzen. Dabei besteht oftmals ein nur geringer Abstand zwischen dem Kopf eines Fondpassagiers und der Scheibe des Scheibenmoduls und/oder sonstigen Fahrzeugkarosserieteilen. Getrieben dadurch machen sicherheitstechnische Anforderungen es notwendig, einen Prallschutz vorzusehen, um bei einem Anstoßen beispielsweise mit dem Kopf eines Fondpassagiers den Stoß abzuschwächen, so dass Verletzungen vermieden werden. Durch einen derartigen Prallschutz, der zumeist als Seitenverkleidung einen randseitigen Bereich zwischen einem Dachrahmen der Fahrzeugkarosserie und der mindestens einen Scheibe verkleidet, kann geltenden Kopfaufprall-bestimmungen entsprochen werden.
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Im Zuge neuer Fahrzeugdesigns kann zunehmend auf den (Kopf-)Aufprallschutz verzichtet werden, da Fondpassagiere zwar weiterhin unmittelbar unterhalb der Glasscheibe platziert sind, jedoch zumindest bemessen an ihrem Kopf eine (aufprall-)sichere Entfernung zu dieser haben. Obgleich durch ein derartiges Design zwar auf einen Aufprallschutz verzichtet werden kann, bergen bekannte Scheibenmodule weiterhin ein erhebliches Verbrennungsrisiko. So kann sich beispielsweise die transparente (Glas-) Scheibe des Scheibenmoduls durch Solareinstrahlung bzw. Sonnenexposition an einem heißen Sommertag auf Temperaturen von über 100 °C, beispielsweise 105 °C erwärmen. Kommt nun ein Fondpassagier, beispielsweise während einer Aus- und/oder Einsteigbewegung mit seinem Kopf oder einem sonstigen Körperteil mit einer in den Fahrzeuginnenraum gerichteten Innenseite der Scheibe in Berührung, kann dies zum Teil zu schweren Verbrennungen führen. Eine derartige Gefahr von Verbrennungen gilt es zu vermeiden.
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Ein technischer Ansatzpunkt, um die Gefahr des Auftretens von berührungsbedingten Verbrennungen zu verhindern, besteht darin, die Scheibe auch an ihrer Innenseite mit einer entsprechenden Schutzbeschichtung auszustatten. Derartige Schutzbeschichtungen sind insbesondere für Teilvorgespanntes Glas (TVG) und/oder Verbund-Sicherheitsglas (VSG) bekannt. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass bekannt Beschichtungen nicht ausreichend sind, um die Verbrennungsgefahr nachhaltig zu vermindern.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist somit (darin zu sehen), ein Scheibenmodul vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermeidet und insbesondere eine Verbrennungsgefahr für einen Fahrzeuginsassen an einer aufgeheizten Scheibe vermindert.
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Die Aufgabe wird durch ein Scheibenmodul gemäß der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Scheibenmoduls gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Dachmodul mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Scheibenmoduls gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen zudem sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmale. Es versteht sich, dass sich die zu dem Scheibenmodul gemachten Ausführungen in äquivalenter Weise auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug beziehen, ohne für dieses separat genannt zu werden.
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Das erfindungsgemäße Scheibenmodul beschreibt insbesondere ein feststehendes, transparentes (Scheiben-)Modul, das auch als Fixed Transparent Module (FTM) benannt ist. Das Scheibenmodul dient in seinem bestimmungsgemäßen Gebrauch zur Anbringung an einer Fahrzeugkarosserie. Die Fahrzeugkarosserie weist einen Karosserierahmen auf, durch den eine Dachöffnung zumindest abschnittsweise umgrenzt ist und an dem eine periphere, insbesondere randseitig umlaufende Stützaufnahme zur Aufnahme des Scheibenmoduls ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Scheibenmodul umfasst mindestens eine zumindest teilweise transparente Scheibe, die eine zu einer Fahrzeugumgebung zeigende bzw. gewandte Außenseite und eine dieser gegenüberliegende und in einen Fahrzeuginnenraum zeigende Innenseite aufweist. Das Scheibenmodul ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite mindestens eine Kunststoffstruktur angeordnet ist, die zumindest als ein Verbrennungsschutz für mindestens einen Fahrzeuginsassen ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist es möglich, durch das Vorsehen der mindestens einen Kunststoffstruktur einen direkten Kontakt, beispielsweise eines Kopfes und/oder einer Gliedmaße eines Fondpassagiers zu der Innenseite der mindestens einen (Glas-)Scheibe effektiv zu vermeiden. Hierdurch ist es wiederrum möglich, gegenüber dem Stand der Technik eine Verbrennungsgefahr, die bei einem Berühren der Innenseite der Scheibe potenziell bestehen würde, zu vermeiden. Anstelle dessen kommt der Fahrzeuginsasse ggf. „nur“ mit der Kunststoffstruktur in unmittelbaren Kontakt. Da diese jedoch konstruktiv und/ oder materialseitig als Verbrennungsschutz ausgelegt ist, werden bei einer direkten Berührung der Kunststoffstruktur keine Verbrennungen hervorgerufen. An einer Oberfläche der Kunststoffstruktur herrscht vielmehr eine Grenzschichttemperatur, die niedrig genug ist, bevorzugt < 60°, besonders bevorzugt < 45°. Die Kunststoffstruktur ist in ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch, d. h. zur Bereitstellung eines Verbrennungsschutzes vorzugsweise innerhalb eines Durchsichtsbereiches der mindestens einen Scheibe vorgesehen und/oder zumindest in einem Randbereich um die Scheibe herum angeordnet.
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Die Kunststoffstruktur ist insbesondere nicht mit sonstigen, in einem insbesondere dachseitigen Bereich der Fahrgastzelle (die auch als Fond bezeichnet wird) angeordneten Bauteilen, beispielsweise einer Sonnenblende oder einer Innenraumverkleidung oder ähnlichem zu verwechseln, da derartige Bauteile bzw. Komponenten in ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch nicht dazu verwendet werden, um die Gefahr einer (Haut-)Verbrennung eines Fahrzeuginsassen zu verhindern. Neben dem Schutz vor Verbrennungen ist erfindungsgemäß eine hohe Designflexibilität ermöglicht, da die mindestens eine Kunststoffstruktur in vielfältiger Art und Weise dimensioniert und/oder geformt sein kann. Zudem ist es erfindungsgemäß möglich, auf die aus dem Stand der Technik bekannte Beschichtung zur Reduzierung der Oberflächentemperatur der Innenseite der Scheibe zu verzichten. Grundsätzlich ist es allerdings auch denkbar, dass eine derartige Beschichtung zusätzlich insbesondere als Grundschutz vorgesehen ist. Auch ist es aufgrund der Designvielfalt bei der Herstellung der Kunststoffstruktur möglich, ein ästhetisches Erscheinungsbild des Dachbereiches in der Fahrgastzelle zu individualisieren und ggf. an Fahrzeuginhaber-spezifische Wünsche anzupassen. Auch zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung durch ein geringes Gewicht sowie eine lediglich kurze Fertigungszeit aus. Ebenfalls werden keine oder nur wenige Zusatzbauteile benötigt, um den Verbrennungsschutz bereitzustellen. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt möglich, in voneinander unabhängigen Bereichen der Innenseite der Scheibe eine oder mehrere Kunststoffstrukturen aufzubringen.
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Unter der Formulierung „mindestens ein/eine“ wird vorliegend verstanden, dass das erfindungsgemäße Scheibenmodul eine oder mehrere der betreffenden Komponenten umfassen kann. Auch versteht es sich, dass das Scheibenmodul gemäß weiteren Ausführungsformen mehrere Kunststoffstrukturen umfassen kann. Zudem versteht es sich, dass das Scheibenmodul mehrere voneinander getrennte oder einander benachbarte Scheiben umfassen kann. Die mindestens eine Scheibe ist vorzugsweise eine Glasscheibe, insbesondere aus einem Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG), einem Teilvorgespannten Glas (TVG) und/oder einem Verbund-Sicherheitsglas (VSG) und dient der Verscheibung des Kraftfahrzeuges gegenüber der Fahrzeugumgebung. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Scheibenmodul unabhängig von einer Fahrzeugkarosserie hergestellt und/oder bereitgestellt und vorzugsweise als Baueinheit geliefert werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die mindestens eine Kunststoffstruktur im Vergleich mit der mindestens einen Scheibe eine geringere thermische Leitfähigkeit auf. Grundsätzlich gilt hierbei, dass Kunststoffmaterialien eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Glas aufweisen. Durch die verringerte Wärmeleitfähigkeit erhitzt sich die mindestens eine Kunststoffstruktur im Vergleich zu der mindestens einen Scheibe, die zumeist aus Glas hergestellt ist, nicht so stark. Daraus resultiert, dass bei intensiver Solareinstrahlung an einer in die Fahrgastzelle weisenden Grenzschicht der Kunststoffstruktur gegenüber der Innenseite der Scheibe eine geringere Oberflächentemperatur entsteht, bei der ein Verbrennen beispielsweise eines Kopfes vermieden wird. Beispielsweise ist es erfindungsgemäß möglich, dass bei einer gemessenen Temperatur von 100°C an der Innenseite der Scheibe eine Oberflächentemperatur der mindestens einen Kunststoffstruktur bevorzugt < 60°C, besonders bevorzugt < 45°C beträgt. Bevorzugt beträgt ein Verhältnis zwischen einem Wärmeleitkoeffizienten der Scheibe und einem Wärmeleitkoeffizienten der Kunststoffstruktur > 1,66, besonders bevorzugt > 2,22.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Kunststoffstruktur mit der Innenseite der mindestens einen Scheibe verklebt und/oder durch Umschäumen und/oder durch Umspritzen an der Innenseite angeordnet, insbesondere mit dieser verbunden. Die Kunststoffstruktur kann dabei vorzugsweise unmittelbar, d.h. ohne weitere Zwischenbauteile oder mittelbar, d.h. über mindestens ein Zwischenbauteil, beispielsweise eine Montagehilfe mit der Innenseite verbunden sein. Besonders ein Umschäumen der Kunststoffstruktur zu deren Anbringung an der Innenseite bietet eine kostengünstige Lösung, da dieselbe Technik bereits verwendet wird, um das Scheibenmodul, insbesondere die mindestens eine Scheibe an der Fahrzeugkarosserie anzuordnen. Somit ist das Verfahren zum Umschäumen bereits in der Handhabung bekannt, so dass auf bereits vorhandenen Fertigungs-Knowhow zurückgegriffen werden kann. Auch ist bei dem Schäumprozess eine unterschiedliche Farbgebung umsetzbar, um somit beispielsweise Designvorlieben gerecht zu werden. Der Verbrennungsschutz kann im Zuge des Umschäumprozesses integriert werden. Beispielsweise kann die mindestens eine Kunststoffstruktur durch ein Verfahren, wie „RIM“ oder „Open RIM“, auf die Innenseite der Scheibe aufgebracht sein. Die Kunststoffstruktur, insbesondere eine Kunststoff- (Polyurethan-) Struktur, schützt somit einen Kopf oder sonstige Gliedmaßen des Fahrzeuginsassen durch Verhinderung eines direkten Kontaktes zu der Innenseite der Scheibe. RIM bedeutet „Reaction Injection Moulding“ und beschreibt die Herstellung von Kunststoff-Gussteilen aus Polyurethan. Das Verfahren ist auch als Niederdruck-Spritzguss bekannt. Über ein Mischsystem werden die A- und die B-Komponenten des PUR-Materials vermischt und unter Druck in die Gießform eingespritzt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Innenseite der mindestens einen Scheibe mindestens eine Fritte ausgebildet, an der die mindestens eine Kunststoffstruktur angeordnet ist. Die Kunststoffstruktur kann unmittelbar oder mittelbar an der mindestens einen Fritte angeordnet sein. Eine (Glas-)Fritte entsteht vorzugsweise durch oberflächliches Schmelzen von Glaspulver, wobei die Glaskörner zusammenbacken (Sintern). Die Fritte weist vorzugsweise eine poröse Oberflächenstruktur auf, die sich besonders als Untergrund für die Anbringung der mindestens einen Kunststoffstruktur eignet. Durch die Oberflächenbeschaffenheit ist insbesondere bei Adhäsion und/oder Kohäsion, jedoch auch beim Umspritzen und/oder Umschäumen, eine Anhaftfähigkeit aufgrund einer vergrößerten Oberfläche verbessert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Innenseite der mindestens einen Scheibe zumindest einen bereichsweise vorbehandelten, insbesondere oberflächenbehandelten (Oberflächen-)Abschnitt, an dem die mindestens eine Kunststoffstruktur angeordnet ist. Die Kunststoffstruktur kann unmittelbar oder mittelbar an dem mindestens einen oberflächenbehandelten Abschnitt angeordnet sein. Dies ist alternativ oder ergänzend zu dem Befestigen der Kunststoffstruktur an einer Fritte, eine effektive Möglichkeit, eine Anhaftfähigkeit beim Verkleben und/oder Umspritzen und/oder Umschäumen zu erhöhen, da beispielsweise die Oberfläche der Innenseite der Scheibe angeraut und/oder angekratzt und/oder oberflächlich geätzt werden kann. All diese Vorbehandlungsschritte dienen vorzugsweise dazu, die Oberfläche der Verbindungsstelle zwischen der Kunststoffstruktur und der Innenseite zu erhöhen. Dadurch erhöht sich die Festigkeit und Beständigkeit der Verbindung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die mindestens eine Kunststoffstruktur einen Recyclingkunststoff und/oder einen Naturkunststoff und/oder ein thermoplastisches Elastomere und/oder Polyurethan und/oder Silikon auf. Grundsätzlich kann die Kunststoffstruktur auch aus einem anderen Kunststoff hergestellt sein, so dass die oben genannte Auswahl nicht abschließend zu verstehen ist. Polyurethan ist besonders vorteilhaft, wenn die Kunststoffstruktur zumindest teiltransparent, insbesondere transparent sein soll. Die Eigenschaft der Transparenz der Kunststoffstruktur kann jedoch auch durch andere Kunststoffe bereitgestellt sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die mindestens eine Kunststoffstruktur einen Kunststoffgrundkörper, der vorzugsweise zumindest teilweise transparent, besonders bevorzugt transparent ist. Der Kunststoffgrundkörper kann vorzugsweise der Formgebung der Kunststoffstruktur dienen. Der Kunststoffgrundkörper kann vorzugsweise beliebig geformt und an vorbestimmte Designvorgaben angepasst sein. Eine Formgebung des Kunststoffgrundkörpers kann beispielsweise durch die Bereitstellung einer entsprechenden Spritzgussform erfolgen. Der Kunststoffgrundkörper bildet vorzugsweise eine Auflagefläche aus, auf der zumindest eine weitere Schicht, die in der Kunststoffstruktur umfasst ist, aufgebracht sein kann. Eine derartige Schicht kann beispielsweise eine Kaschierung sein. Unter Kaschieren wird vorliegend das Verbinden mindestens zweier Lagen bzw. Schichten gleicher oder verschiedener Materialien mit Hilfe mindestens eines geeigneten Kaschiermittels verstanden. Ein Kaschieren des Kunststoffgrundkörpers bietet sich beispielsweise an, wenn dieser aus einem intransparenten Recycling- und/oder Naturkunststoff hergestellt ist, da dieser durch ein Kaschieren nicht mehr sichtbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kunststoffgrundkörper perforiert und/oder schaumgefüllt und/oder umfasst eine insbesondere strukturfeste, vorzugsweise mit Kunststoff umspritzte Führungsstruktur. Ein Schaumfüllen des Kunststoffgrundkörpers hat den Vorteil, dass hierdurch eine zusätzliche Isolationswirkung erreicht wird. Zudem dient ein derartiger, sanfter bzw. weicher Kunststoffgrundkörper zusätzlich als ein Aufprallschutz für einen Fahrzeuginsassen. Eine Perforation des Kunststoffgrundkörpers hat den Vorteil, dass hierdurch eine Luftzirkulation innerhalb des Kunststoffgrundkörpers ermöglicht ist, so dass eine bessere Wärmeausleitung aus diesem erfolgen kann. Dadurch kann ein Erhitzen des Kunststoffgrundkörpers verringert werden. Die Führungsstruktur dient vorzugsweise als Führungsgerüst, durch welches der Kunststoffgrundkörper seine Grundform erhält. Die Führungsstruktur ist vorzugsweise zumindest von einer Kunststoffschicht ummantelt oder aus Kunststoff gebildet. Die Führungsstruktur ist vorzugsweise aus einem strukturfesten Material, wie Stahldraht, Aluminiumdraht oder Kunststoff ausgebildet. Durch eine derartige Führungsstruktur ist auch eine komplexe Formgebung des Kunststoffgrundkörpers möglich. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Kunststoffgrundkörper mindestens eine Folie, die vorzugsweise durch einen Prozess der Folienhinterspritzung in diesen eingebracht ist. Durch eine derartige Folienhinterspritzung ist eine vielfältige Oberflächenausgestaltung und/oder Mustergebung des Kunststoffgrundkörpers durch eine entsprechende Auswahl der Folie möglich. Besonders bevorzugt hat die mindestens eine Folie eine Musterung und/oder eine Einfärbung und/oder weist eine optische Filtereigenschaft auf. Dabei ist es beispielsweise möglich, durch eine entsprechende Folie Solarstrahlung im Bereich der Kunststoffstruktur in Richtung einer Fahrzeugumgebung zu reflektieren, so dass ein Aufheizen der Kunststoffstruktur verringert ist. Ebenfalls ist es möglich eine Folie zu wählen, die UV-Strahlung hemmt bzw. filtert. Auch hierdurch wird ein Aufheizen der Kunststoffstruktur effektiv verhindert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist/sind auf dem Kunststoffgrundkörper eine Schaumschicht und/oder eine Textilschicht aufgebracht, insbesondere mit diesem verklebt. Besonders bevorzugt wird eine derartige Schicht durch eine, beispielsweise nachgelagerte Kaschierung, insbesondere über eine Presskaschierung mittels eines Umbugwerkzeuges aufgebracht. Eine äußere Schicht auf dem Kunststoffgrundkörper kann dabei vorzugsweise hinsichtlich ihrer Haptik und/oder optischen Erscheinung, insbesondere hinsichtlich ihrer Materialgebung, an eine sonstige Ausgestaltung der Fahrgastzelle, beispielsweise an eine Verkleidung eines Innenhimmels angeglichen sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kunststoffgrundkörper durch Spritzguss und/oder durch Tiefziehen, insbesondere Vakuumtiefziehen und/oder durch 3D-Druck hergestellt. Auch andere Herstellungsarten zur Herstellung des Kunststoffgrundkörpers sind denkbar. 3D-Druck ist besonders vorteilhaft, da dreidimensional eine nahezu unbegrenzte Designvielfalt ermöglicht ist. So können beispielsweise rippenartige Strukturen mit innenliegenden Hohlräumen ausgebildet sein, was durch andere Herstellungsverfahren nahezu nicht möglich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kunststoffgrundkörper rippenförmig und/oder kanalförmig und/oder gitterförmig und/oder netzförmig ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da die Zuführung von natürlichem Licht nicht negativ beeinflusst bzw. beeinträchtigt wird. Eine derartige Formgebung ist optisch nicht auffällig, verhindert allerdings dennoch bei einem direkten Kontakt die Verbrennungsgefahr. Besonders hält ein geeignetes Rippen- und/oder Kanaldesign den Kopfbereich des Fahrzeuginsassen von der Innenseite der Scheibe, insbesondere der Glasoberfläche fern. Dabei ist eine möglichst dünne, feingliedrige Rippenstruktur bevorzugt, die besonders bevorzugt innenliegende, kanalförmige Hohlräume aufweist. Über diese Hohlräume kann eine Wärme an die Umgebung (in die Fahrgastzelle) abgegeben werden, wodurch ein Aufheizen der Kunststoffstruktur verhindert wird. Mit anderen Worten ist die Kunststoffstruktur vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Luftzirkulation, insbesondere ein Luftdurchleitung, zu ermöglichen. Als Materialen für die mindestens eine Kunststoffstruktur, insbesondere für deren Grundkörper, kommen bevorzugt Polyurethan und/oder Silikon oder ein thermoplastisches Elastomer (TPE) zum Einsatz. Auf bekannte Primer-Verfahren wird an dieser Stelle verwiesen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kunststoffstruktur mindestens ein Montagebauteil auf, das mit der Innenseite der mindestens einen Scheibe verklebt und/oder verschraubt ist und/oder durch Umschäumen und/oder durch Umspritzen an der Innenseite angeordnet, insbesondere mit dieser verbunden ist. Vorzugsweise ist das mindestens eine Montagebauteil dazu ausgebildet, den Kunststoffgrundkörper zumindest abschnittsweise, insbesondere unverlierbar aufzunehmen. Besonders bevorzugt ist an dem Kunststoffgrundkörper mindestens ein endseitiger Montageabschnitt vorgesehen, der mit dem Montagebauteil unverlierbar verbindbar ist. Über das Montagebauteil kann der Kunststoffgrundkörper mittelbar mit der Innenseite der Scheibe verbunden werden. Dies ist von Vorteil, da lediglich das mindestens eine Montagebauteil und nicht der gesamte Kunststoffgrundkörper an der Innenseite angeordnet werden muss. Dies ist eine kostengünstige, leicht in einen bereits durchzuführenden Schaumprozess und/oder Spritzprozess und/oder Klebeprozess zu integrierende Lösung. Ferner ist ein Design des Kunststoffgrundkörpers nahezu frei wählbar. Besonders bevorzugt ist der Kunststoffgrundkörper an dem Montagebauteil derart angeordnet, dass er nicht oder zumindest nicht ohne eine Zuhilfenahme eines Werkzeuges lösbar ist. Somit ist der Kunststoffgrundkörper in seinem bestimmungsgemäßen Gebrauch als Verbrennungsschutz nicht verlierbar an der Innenseite mittelbar angeordnet. Dennoch ist der Kunststoffgrundkörper bevorzugt derart an dem mindestens einen Montagebauteil angeordnet, dass er zum Zwecke der Reinigung herausnehmbar und/oder ausclipsbar und/oder verschwenkbar ist. Dadurch ist die Reinigung vereinfacht. Die Anordnung des Kunststoffgrundkörpers ist erfindungsgemäß insbesondere missbrauchssicher, so dass der Kunststoffgrundkörper beispielsweise nicht zur Ablage von Objekten genutzt oder unberechtigt von einem Fahrzeuginsassen entfernt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kunststoffgrundkörper mit dem mindestens einen Montagebauteil durch eine Clipsverbindung und/oder eine Gelenkverbindung, insbesondere unverlierbar verbunden. Bevorzugt ist an dem Montagebauteil ein scharnierartiger Montageabschnitt ausgebildet. Das Montagebauteil ist vorzugsweise derart an der Innenseite angeordnet, insbesondere an dieser angeschäumt, dass der Montageabschnitt freiliegend ist. Besonders bevorzugt weist der Montageabschnitt eine Gelenkpfanne auf. Ebenfalls bevorzugt ist an der Kunststoffgrundkörper ein komplementärer Montagebereich ausgebildet, der beispielsweise in den Montageabschnitt eingreift. Durch diese Ausbildung ist es bevorzugt möglich, insbesondere nach der Entnahme der Scheibe aus dem Schaumwerkzeug, den Kunststoffgrundkörper mit dem mindestens einen Montagebauteil zu verbinden, insbesondere in dieses hineinzudrehen und oder einzuschwenken und/oder einzuclipsen. Nach dem Verbinden schmiegt sich der Kunststoffgrundkörper vorzugsweise an die Innenseite an, ohne diese jedoch zu berühren.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Montagebauteil eine insbesondere hülsenartige Lagerstelle aus, mit der der Kunststoffgrundkörper verbunden ist. Dies ist von Vorteil, da lediglich eine derartige Lagerstelle an der Innenseite der Scheibe angeordnet werden muss. Das Montagebauteil kann beispielsweise als Lagerbuchse ausgebildet sein, die an der Innenseite der Scheibe angeschäumt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kunststoffgrundkörper durch seine Verbindung mit dem Montagebauteil beabstandet von der Innenseite angeordnet, so dass zwischen der Innenseite der Scheibe und dem Kunststoffgrundkörper ein Luftspalt ausgebildet ist. Der verbleibende Abstand zur Innenseite verhindert vorzugsweise einen direkten Kontakt zu selbiger und kann so effektiv Verbrennungen verhindern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kunststoffstruktur mindestens ein Vorspannelement auf, das an der Innenseite der Scheibe angeordnet, insbesondere mit dieser verklebt und/oder an dieser eingeschäumt und/oder mit dieser umspritzt ist und dazu eingerichtet ist, den Kunststoffgrundkörper gegenüber der Scheibe vorzuspannen. Mit anderen Worten können zur Vorspannung weitere Geometrien an der Innenseite angeschäumt sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kunststoffstruktur mindestens ein lichtemittierendes Element und/oder Antennenelement und/oder einen Messsensor und/oder eine Kommunikationseinrichtung. Alternativ oder ergänzend (d.h. und/oder) ist das mindestens eine lichtemittierende Element und/oder Antennenelement in einer Umschäumung und/oder Umspritzung zwischen der mindestens einen Scheibe und der mindestens einen Kunststoffstruktur angeordnet, insbesondere von dieser umschlossen. Beispielhaft kann durch das lichtemittierende Element eine Lichteinkopplung in die aufgeschäumte und/oder umspritzte Struktur und/oder in die Kunststoffstruktur, insbesondere den Kunststoffgrundkörper, erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann auch eine Antenne integriert sein. Bei der Antenne kann es sich um eine elektrische oder magnetische Antenne handeln. Bei dem Messsensor kann es sich beispielhaft um einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor, einen GPS-Sensor, einen Beschleunigungssensor und/oder um einen vergleichbaren Messsensor handeln. Bei der Kommunikationseinrichtung kann es sich um eine WLAN-Schnittstelle, um eine LTE-Schnittstelle oder um eine sonstige Nah-, Mittel- oder Langstrecken-Kommunikationsschnittstelle handeln. Durch die Kommunikationseinrichtung ist das Kraftfahrzeug dazu ausgebildet, mit einer Fahrzeugumgebung zu kommunizieren und insbesondere Daten zu senden und/oder zu empfangen. Das lichtemittierende Element kann ein oder mehrere Leuchtmittel umfassen. Die Leuchtmittel sind insbesondere dazu ausgebildet, einen teilautomatischen und/oder autonomen Fahrbetrieb und/oder verschiedene Fahrbetriebssituationen des Kraftfahrzeuges anzuzeigen.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Fahrzeugkarosserie, die einen Karosserierahmen aufweist, durch den eine Dachöffnung zumindest abschnittsweise umgrenzt ist und an dem eine periphere Stützaufnahme zur Aufnahme des Scheibenmoduls ausgebildet ist, und mindestens ein Scheibenmodul nach einer beliebigen Ausführungsform der Erfindung, das die Dachöffnung zumindest teilweise abdeckt und zumindest abschnittsweise durch die periphere Stützaufnahme aufgenommen ist. Der Karosserierahmen muss die Dachöffnung nicht vollständig umgrenzen. Die periphere Stützaufnahme ist vorzugsweise in einem Randbereich des Karosserierahmens vorgesehen. Die periphere Stützaufnahme umläuft vorzugsweise zumindest abschnittsweise die Dachöffnung. Die periphere Stützaufnahme dient vorzugsweise als Montagefläche für die mindestens eine Scheibe. Dabei kann je nach Fahrzeugdesign eine Montage von unten (Bottem-Load) oder von oben (Top-Load) oder seitlich erfolgen. In einer Ausführungsform ist zumindest ein Randbereich der mindestens einen Scheibe dazu ausgebildet, mit zumindest einem Abschnitt der peripheren Stützaufnahme verklebt und/oder umschäumt und/oder umspitzt. Dies dient der Befestigung des Scheibenmoduls an der Fahrzeugkarosserie.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug, umfassend ein Scheibenmodul nach einer beliebigen Ausführungsform der Erfindung, das zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls fungiert und zumindest einen Umfeldsensor der dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Signale zu senden und/oder zu empfangen, um derart eine Fahrzeugumgebung zu erfassen. Derartige Dachmodule werden als Dachsensormodule oder auch als Roof Sensor Modules (RSM) bezeichnet. Das Dachmodul gemäß der Erfindung kann eine Baueinheit bilden, in der Einrichtungen zum autonomen oder teilautonomen, durch Fahrassistenzsysteme unterstützten Fahren integriert sind und die auf Seiten eines Fahrzeugherstellers als Einheit auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar und/oder an diesem anordenbar ist. Ferner kann das Dachmodul nach der Erfindung als reines Festdach oder auch als Dach mit-samt Dachöffnungssystem ausgebildet sein. Zudem kann das Dachmodul zur Nutzung bei einem Personenkraftwagen oder bei einem Nutzfahrzeug ausgelegt sein. Alternativ oder ergänzend (d. h., und/oder) ist es bevorzugt, wenn das Dachmodul ein oder mehrere Durchsichtsbereiche, beispielsweise ein zumindest teilweise transparentes Festdachelement umfasst, um derart ein Tageslichtkonzept in einem Fahrzeuginneren zu optimieren. Bei einem derartigen Durchsichtsbereich kann es sich jedoch alternativ oder ergänzend auch um einen Durchsichtsbereich eines Umfeldsensors handeln, durch welchen der Umfeldsensor hindurchblickt, insbesondere elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, um derart ein Fahrzeugumfeld zu erfassen. Grundsätzlich kann der Umfeldsensor gemäß der Erfindung in vielfältiger Weise ausgebildet sein und einen Lidar-Sensor, einen Radarsensor, einen optischen Sensor wie eine Kamera oder eine Multikamera, einen Ultraschallsensor und/oder dergleichen umfassen. Lidar-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1550 nm. Ein Werkstoff in einem Durchsichtsbereich des Umfeldsensors ist vorzugsweise für einen von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent und materialseitig in Abhängigkeit von der/den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt.
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Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ebenfalls versteht es sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sich in äquivalenter oder zumindest ähnlicher Art und Weise auf das erfindungsgemäße Scheibenmodul beziehen, ohne für dieses separat genannt zu werden.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeuges mit einer Fahrzeugkarosserie und einem Ausführungsbeispiel eines Scheibenmoduls;
- 2 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 3 eine Schnittansicht des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 4 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 5 eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 6 eine schematische Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 7 eine schematische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 8 eine zweite schematische Ansicht des fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 9 eine schematische Unteransicht des fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 10 eine Detailansicht des fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 11 eine Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 12 eine Seitenansicht eines siebten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 13 eine Frontansicht eines achten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 14 eine Schnittansicht eines neunten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 15 eine Detailansicht eines zehnten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls;
- 16 eine Detailansicht eines elften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls; und
- 17 eine Detailansicht eines zwölften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Scheibenmoduls.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1000 mit einem Fahrzeugdach 100 gezeigt. Das Fahrzeugdach 100 ist vorliegend durch ein Scheibenmodul 10 ausgebildet. Das Scheibenmodul 10 ist als Baueinheit beispielsweise über seinen Randbereich 106 auf eine periphere Stützaufnahme 101 eines Karosserierahmens 102 einer Fahrzeugkarosserie 103 aufgesetzt, insbesondere mit diesem umschäumt und/oder verklebt und/oder verspritzt.
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Das Scheibenmodul 10 kann vorliegend auch in einem Dachmodul 11 umfasst sein, das zur Unterstützung eines teilautonomen oder autonomen Fahrens mit dem Kraftfahrzeug 1000 ausgebildet ist. Das Scheibenmodul 10 bzw. das Dachmodul 11 überdeckt eine Dachöffnung 105 gegenüber einer Fahrzeugumgebung, so dass beispielsweise ein Eindringen von Regenwasser verhindert ist. Das Scheibenmodul 10 ist als feststehendes, transparentes Scheibenmodul, welches auch als Fixed Transparent Module, kurz FTM, bezeichnet wird, ausgebildet. Das Scheibenmodul 10 bzw. das Dachmodul 11 bildet zumindest bereichsweise eine Dachhaut 12 des Fahrzeugdachs 100, die als eine äußere Dichtfläche fungiert.
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Das Scheibenmodul 10 umfasst mindestens eine zumindest teilweise transparente Scheibe 14, die vorliegend ein feststehendes Panoramadach ausbildet. Die Scheibe 14 hat eine zu einer Fahrzeugumgebung weisende Außenseite und eine der Außenseite gegenüberliegende und in einen Fahrzeuginnenraum weisende Innenseite. Auf der Außenseite ist vorliegend beispielhaft zumindest ein Umfeldsensor 16 angeordnet, der dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Signale zu senden und/oder zu empfangen, um derart eine Fahrzeugumgebung zu erfassen. Der Umfeldsensor 16 ist in einem Sensorgehäuse 18 umfasst, das einen Durchsichtsbereich 19 aufweist, durch den der Umfeldsensor 16 hindurchblickt, um die Fahrzeugumgebung zu erfassen.
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Gemäß der Erfindung ist an der Innenseite der Scheibe 14 mindestens eine Kunststoffstruktur 20 angeordnet, die zumindest als ein Verbrennungsschutz für mindestens einen Fahrzeuginsassen ausgebildet ist. Die Kunststoffstruktur 20 weist im Vergleich mit der mindestens einen Scheibe eine geringere thermische Leitfähigkeit auf. Die Kunststoffstruktur 20 ist mit der Innenseite der mindestens einen Scheibe 14 verklebt (vgl. 5 und 6) und/oder durch Umschäumen (vgl. 2 und 3) und/oder durch Umspritzen an der Innenseite angeordnet, insbesondere mit dieser verbunden. Die Kunststoffstruktur 20 weist einen Kunststoffgrundkörper 22 auf.
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Der Kunststoffgrundkörper 22 kann grundsätzlich in vielfältiger Art und Weise dimensioniert und/oder geformt sein. Bevorzugt weist der Kunststoffgrundkörper 22 einen kanalförmigen und/oder rippenförmigen Verlauf auf, wie dies bspw. aus 2 in schematischer Ansicht erkennbar ist. Die kanalförmige Ausbildung, d.h. das Vorsehen eines Hohlraumes 24 innerhalb des Kunststoffgrundkörpers 22 geht schematisch aus 3 hervor. Die Kunststoffstruktur 20 kann beispielsweise wabenartig ausgebildet sein, wie dies in 2 dargestellt ist, so dass ein optimaler ergonomischer Berührungsschutz bereitgestellt ist.
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Der Kunststoffgrundkörper 22 kann vorzugsweise mit einer an der Scheibe 14 ausgebildeten Fritte 26 über ein Klebemittel verklebt sein. Durch das Klebemittel ist vorzugsweise eine Klebeschicht 28 zwischen der Fritte 26 und dem Kunststoffgrundkörper 22 ausgebildet, wie dies in den 5 und 6 erkennbar ist. An dem bzw. auf dem Kunststoffgrundkörper 22 kann vorzugsweise auch eine Schaumschicht 30 und/oder eine Textilschicht 32 aufgebracht (vgl. 5 und 6), insbesondere mit diesem verklebt sein. Diese zusätzlichen Schichten sind vorzugsweise über jeweils eine Klebeschicht, die insbesondere mittels eines Sprühklebers aufgebracht sein kann auf den Kunststoffgrundkörper 22 kaschiert. Hierdurch, insbesondere durch eine zusätzliche Schaumschicht 30, kann der Kunststoffgrundkörper 22 auch als Prallschutz fungieren. Grundsätzlich ist es hinsichtlich einer Farb-, Struktur-, Muster- und/oder Funktionswirkung des Kunststoffgrundkörpers auch möglich mindestens eine Folie, die vorzugsweise durch einen Prozess der Folienhinterspritzung in den Kunststoffgrundkörper 22 eingebracht ist, vorzusehen (nicht dargestellt).
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Ebenfalls kann es bevorzugt sein, dass mindestens ein lichtemittierendes Element und/oder Antennenelement und/oder einen Messsensor und/oder eine Kommunikationseinrichtung in einer Umschäumung und/oder Umspritzung zwischen der mindestens einen Scheibe 14 und der mindestens einen Kunststoffstruktur 20 angeordnet, insbesondere von dieser umschlossen ist. Besonders bevorzugt umfasst die Kunststoffstruktur 20 mindestens ein derartiges lichtemittierendes Element und/oder Antennenelement und/oder einen Messsensor und/oder eine Kommunikationseinrichtung (siehe 6). In 6 ist beispielhaft ein lichtemittierendes Element 34 angezeigt. Bei dem lichtemittierenden Element 34 kann es sich beispielsweise um einen LED-Kreis handeln. Das lichtemittierende Element 34 kann beispielsweise durch eine an der Kunststoffstruktur 20 vorgesehene Verscheibung 36 elektromagnetische Strahlung in Form von insbesondere sichtbarem Licht in eine Umgebung senden.
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In einer alternativen oder ergänzenden Ausführung kann es auch bevorzugt sein, wenn der Kunststoffgrundkörper 22 durch ein Montagebauteil 38 an der Innenseite der Scheibe 14 angeordnet ist. Derartige Ausführungsbeispiele sind in den 7 bis 17 dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. In derartiger Anordnung ist der Kunststoffgrundkörper 22 aufgrund der Zwischenschaltung des Montagebauteils im montierten Zustand von der Innenseite der Scheibe 14 beabstandet (siehe 11, 16 und 17).
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Das Montagebauteil 38 ist mit der Innenseite der mindestens einen Scheibe 14 verklebt (siehe beispielsweise Klebeschicht 39 in 15) und/oder verschraubt und/oder durch Umschäumen und/oder durch Umspritzen an der Innenseite angeordnet, insbesondere mit dieser verbunden. Das Montagebauteil 38 ist dazu ausgebildet, den Kunststoffgrundkörper 22 zumindest abschnittsweise, insbesondere unverlierbar aufzunehmen (siehe 10, 11 und 15 bis 17). Der Kunststoffgrundkörper 22 kann, wie aus 16 hervorgehen auch durch eine Schraubverbindung 40 mit dem Montagebauteil 38 verbunden sein. Der Kunststoffgrundkörper 22 ist vorzugsweise derart in dem Montagebauteil 38 aufgenommen, dass er vorzugsweise zumindest einseitig um einen Schwenkachse 42 schwenkbar ist, um derart leichter montierbar zu sein. So kann der Kunststoffgrundkörper 22, der gemäß der 7 bis 17 insbesondere gitterartig ausgebildet ist, beispielsweise über jeweils ein freistehendes Ende bzw. einen Montageendabschnitt 44 mit dem Montagebauteil 38 verbunden sein. Beispielsweise ist eine Gelenkverbindung möglich, bei der an dem Montagebauteil 38 eine Gelenkpfanne ausgebildet ist, und der Montageendabschnitt 44 einen dazu komplementären Gelenkabschnitt aufweist. Vorzugsweise kann der Kunststoffgrundkörper 22 an mehreren Endbereichen über jeweils ein Montagebauteil 38 mit der Innenseite der Scheibe 14 verbunden sein. Der Kunststoffgrundkörper 22 ist mit dem mindestens einen Montagebauteil 38 vorzugsweise durch eine Clipsverbindung und/oder eine Gelenkverbindung und oder die Schraubverbindung 40 unverlierbar verbunden.
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Auch kann das Montagebauteil 38 eine insbesondere hülsenartige Lagerstelle 46 ausbilden, mit der der Kunststoffgrundkörper 22 verbunden ist (siehe 17). Dadurch ist eine einfache Steckverbindung zwischen dem Kunststoffgrundkörper 22 und dem Montagebauteil 38 realisierbar. Ferner muss nur die Lagerstelle 46 an der Innenseite der Scheibe 14 angeordnet sein. Die Lagerstelle 46 ist beispielsweise von einem Kunststoffmaterial, insbesondere Polyurethan, umspritzt. Durch die Umspritzung 48 ist also die Lagerstelle 46 mit der Innenseite der Scheibe 14 verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Scheibenmodul
- 11
- Dachmodul
- 12
- Dachhaut
- 14
- Scheibe
- 16
- Umfeldsensor
- 18
- Sensorgehäuse
- 19
- Durchsichtsbereich
- 20
- Kunststoffstruktur
- 22
- Kunststoffgrundkörper
- 24
- Hohlraum
- 26
- Fritte
- 28
- Klebeschicht
- 30
- Schaumschicht
- 32
- Textilschicht
- 34
- lichtemittierendes Element
- 36
- Verscheibung
- 38
- Montagebauteil
- 39
- Klebeschicht
- 40
- Schraubverbindung
- 42
- Schwenkachse
- 44
- Montageendabschnitt
- 46
- Lagerstelle
- 48
- Umspritzung
- 100
- Fahrzeugdach
- 101
- periphere Stützaufnahme
- 102
- Karosserierahmen
- 103
- Fahrzeugkarosserie
- 105
- Dachöffnung
- 106
- Randbereich
- 1000
- Kraftfahrzeug