DE10218820A1 - Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Kraftfahrzeugumgebungsbereichs - Google Patents

Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Kraftfahrzeugumgebungsbereichs

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Umgebungsbereichs eines Fahrzeugs, insbesondere ein Außenspiegel eines Automobils, insbesondere zur Sichtbarmachung oder zum Anzeigen eines toten Winkels des Fahrzeugs, mit mindestens einer Oberfläche mit optischer Funktion, wobei die Oberfläche der Umgebung des Fahrzeugs ausgesetzt ist und die Oberfläche mit einer selbstreinigenden Schicht (6, 7) versehen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Umgebungsbereichs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einen Außenspiegel eines Automobils.
  • Mittels einer oder mehreren Sammellinsen in beliebiger Formgestaltung der Außenkonturen - rund, oval, rechteckig, je nach technischen und konstruktiven Bedarf wird der gesamte Sichtbereich auf der linken Fahrerseite und auf der rechten Beifahrerseite von beiden Außenspiegeln nach hinten bis unendlich als Gesamtbild verkleinert und die Pixel über eine optoelektronische Platine in elektrische Impulse umgewandelt. (siehe Camcorder oder Digitalkamera). Die bisher bekannten und allgemein üblichen normale und asymmetrische Spiegelgläser in den Außenspiegeln und auch in den Innenspiegeln von Kraftfahrzeugen aller Fabrikate und aller Hersteller sowie aller KFZ-Bauarten, werden unter Verwendung aller bisher üblichen Spiegelgehäuseformen gegen ein Flachdisplay passender und gleicher Außenmaße und Außenform ausgewechselt. Im Flachglasdisplay werden die von der optoelektronischen, mittels Glasfaser- oder sontigen Stromimpulsleitern übertragenen Impulse wieder in ein für das Menschliche Auge sichtbares Schwarzweiss- oder Color-Bild umgewandelt.
  • Das in den Kraftfahrzeuginnen- und Außenspiegeln sichtbare Bild kann mittels Zoomobjektiv vom Fahrer des Fahrzeuges verstellbar sein. Die Sammellinse für das Displaybild kann im Display selbst, im Spiegelgehäuse oder an einer sonstigen günstigen beliebigen Stelle des Fahrzeuges oder der Karosserie, z. B. Lampen-Blinker-Rückleuchten- Bremslichter usw. montiert sein. Bei Verwendung dieser Erfindung bei Kraftfahrzeugen, ist der gesamte Sichtbereich rechts und Links seitlich, des Fahrers von Kraftfahrzeugen nach hinten bis unendlich, voll einsehbar und es existiert keinerlei - Toter Winkel - mehr. Bei der Montage von einer oder von mehreren Sammellinsen hinten am Kraftfahrzeug Bildrichtung und Blickrichtung nach hinten; ist auch der Bereich hinter dem Fahrzeug voll einsehbar auch für LKW, Autobusse - u. s. w.
  • Bei der Montage von Sammellinsen in den vorderen und hinteren rechten und linken Blinkergläsern, mit der Blickrichtung seitwärts des Kraftfahrzeuges ist auch das Ausparken aus Parkreihen in Parkhäusern aus Garagen, hinter Hauswänden und an allen sonstigen nicht einsehbaren Stellen voll einsehbar. Alle von den Sammellinsen übertragenen Bildbereiche können vor dem Fahrer des Fahrzeuges als Einzelbild, oder Panoramabild in einer Bildkonsole in einem beliebigen Bereich der Frontscheibe als Bild sichtbar sein. Bei Verwendung aller möglichweiten ist eine Rundumsicht um das gesamte Fahrzeug gewährleistet auch beim Rückwärtsfahren.
  • Die erforderliche Elektrische Energie Optik-Platine-Displaybild kann von beliebiger Stromquelle auch von der Autoelektronik geliefert werden. Im Spiegelgehäuse kann eine Heizung integriert sein, muss aber nicht.
  • Eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Umgebungsbereichs eines Kraftfahrzeugs ist zum Beispiel ein Außenspiegel, der dem Fahrer die Sicht vom Fahrersitz aus nach hinten links oder rechts des Fahrzeuges ermöglichen soll.
  • Die DE 200 19 012.1 U1 beschreibt einen Außenspiegel für Kraftfahrzeuge, der mindestens eine Sammellinse zum optischen Erfassen einer Fahrzeugumgebung, einschließlich des toten Winkels, und einen Umlenkspiegel oder ein entsprechendes Prisma hat, der mit der Sammellinse optisch gekoppelt ist und ein Abbild bzw. die optische Strahlung der von der Sammellinse optisch erfassten Fahrzeugumgebung auf ein Sichtfeld, ein Glassegment bzw. eine Mattscheibe des Außenspiegels passiv optisch projiziert und somit dem Fahrer sichtbar macht.
  • Die DE 200 19 011.3 U1 beschreibt eine weitere optische Sichtbarmachungsvorrichtung zur Vermeidung des toten Winkels eines Kraftfahrzeugaußenspiegels, die einen Strahlengang aus dem Bereich des toten Winkels erfasst und auf einen Außenspiegel derart lenkt, dass ein Abbild des Bereichs des toten Winkels auf dem Außenspiegel sichtbar ist. Die bekannte Vorrichtung kann eine Sammellinse, ein Linsensystem, einen Umlenkspiegel und/oder ein Prisma haben, die den erfassten Strahlengang auf den Außenspiegel lenken.
  • Die DE 200 19 676.6 U1 beschreibt eine optische Rückfahrsichtvorrichtung für Kraftfahrzeuge, die mindestens eine Sammellinse zum Erfassen des für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs nicht einsehbaren Bereichs hinter dem Kraftfahrzeug und/oder rechts und/oder links des Kraftfahrzeugs nach hinten sich erstreckenden Bereichs, des toten Winkels, hat.
  • Die bekannten Vorrichtungen haben eine oder oft auch mehrere Oberflächen oder Außenflächen, die zur Umgebung des Fahrzeugs hin aufgrund ihrer optischen Funktion frei liegen und somit Witterungseinflüssen wie Regen, Schmutz und Staub ausgesetzt sind, die sich an die Oberflächen anlagern können und damit die Funktion der optischen Vorrichtungen und Einrichtungen beeinträchtigen können.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, die witterungsbedingten Funktionsbeeinträchtigungen der optischen Vorrichtungen zur Sichtbarmachung eines Kraftfahrzeugumgebungsbereichs zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach hat die Vorrichtung der Erfindung zur Sichtbarmachung eines Umgebungsbereichs eines Fahrzeugs, insbesondere ein Außenspiegel eines Automobils, insbesondere zur Sichtbarmachung oder zum Anzeigen eines toten Winkels des Fahrzeugs, mindestens eine Oberfläche mit optischer Funktion, wobei die Oberfläche der Umgebung des Fahrzeugs ausgesetzt ist und die Oberfläche mit einer selbstreinigenden Schicht versehen ist.
  • Die Vorrichtung der Erfindung hat somit den entscheidenden Vorteil, dass eine witterungsbedingte Funktionsbeeinträchtigungen der optischen Vorrichtung aufgrund des Selbstreinigungseffekts der freiliegenden Oberflächen der Vorrichtung mit optischer Funktion vermieden wird.
  • Eine selbstreinigende Schicht oder Oberfläche im Sinne der vorliegenden Erfindung liegt dann vor, wenn die Oberfläche durch Wasser, vorzugsweise aber auch durch andere Flüssigkeiten wenig benetzbar ist, so dass eine rasche Tropfenbildung ermöglicht wird und abgelagerte Schmutzpartikel in einfacher Weise mit den ablaufenden Tropfen abgespült werden. Die selbstreinigenden Oberflächen sind dann nach dem Ablaufen von Wasser von der Oberfläche im wesentlichen trocken. Dieser Selbstreinigungseffekt oder auch Lotuseffekt findet bei Oberflächen statt, die eine gute Hydrophobie und auch eine mikrorauhe Oberflächenstruktur haben.
  • Die Vorrichtung kann mindestens eine optische Linse oder Sammellinse haben, deren freiliegende Außenoberfläche mit der selbstreinigenden Schicht versehen ist. Die Vorrichtung kann ein Sichtfeld oder eine Spiegelfläche haben, die mit einer selbstreinigenden Oberflächenschicht versehen ist. Die Vorrichtung kann ein Prisma mit einer Oberfläche haben, die mit der selbstreinigenden Schicht versehen ist. Die Vorrichtung kann einen Umlenkspiegel mit einer Oberfläche haben, die mit einer selbstreinigenden Schicht versehen ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die Vorrichtung der Erfindung eine Anzeigeeinrichtung mit einer Bildschirmoberfläche, die mit einer selbstreinigenden Schicht versehen ist. Dabei kann die Anzeigeeinrichtung eine Flüssigkristallanzeige (LCD) sein, deren sichtbare Bildschirmoberfläche mit der selbstreinigenden Schicht versehen ist.
  • Die selbstreinigende Schicht kann zumindest eine teilweise hydrophobierte Schicht sein. Die hydrophobierte Schicht kann eine mikrorauhe Oberflächenstruktur hat.
  • Die Vorrichtung hat bevorzugt eine selbstreinigende Schicht, die einen Glasfluss und strukturbildende Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 bis 50 µm aufweist, wobei der Glasfluss und die strukturbildenden Partikel in einem Volumenverhältnis im Bereich von 0,1 bis 5 anwesend sind und die mikrorauhe Oberflächenstruktur ein Verhältnis von mittlerer Profilhöhe zu mittlerem Abstand benachbarter Profilspitzen im Bereich von 0,3 bis 10 aufweist. Bevorzugt liegt das Volumenverhältnis von Glasfluss zu strukturbildenden Partikeln im Bereich von 0,2 bis 2, insbesondere von 0,5 bis 1.
  • Die hydrophobierende Schicht kann auf einem Fluoralkylalkoxysilan, einem Fluoralkylsilan, einem Fluoralkylsiloxan oder einem Fluoralkylalkoxysiloxan basieren.
  • Die Vorrichtung kann eine selbstreinigende Schicht mit einer Suspension oder einem Gemisch aus Glaskugeln, insbesondere mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 0,1 bis 12 µm, und aus einem Fluorkohlenstoffwachs auf der Basis eines Fluoralkylethoxymethacrylat-Polmers aufweisen.
  • Die hydrophobierende Schicht der selbstreinigenden Schicht kann ein hydrophobes Polymer aufweisen. Die hydrophobe Schicht kann aus einem auf die Oberfläche aufgetragenen polymeren Lack bestehen. Der polymere Lack kann aus einer Lösung oder einer Dispersion von Polyvinylidenfluorid bestehen.
  • Die selbstreinigende Schicht kann eine strukturgebende Schicht aus Titanoxid oder aus Titanoxid-Partikeln aufweisen.
  • Die Vorrichtung der Erfindung kann ein Außenspiegel für ein Kraftfahrzeug sein, der ein Gehäuse, eine Sammellinse oder ein Objektiv, eine elektronische Videoeinrichtung und eine Anzeigeeinrichtung hat, wobei die nach außen weisende Oberfläche der Sammellinse oder des Objektivs und/oder die nach außen weisende Oberfläche der Anzeigeeinrichtung mit einer selbstreinigenden Schicht versehen sind.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Weitere Vorteile, vorteilhafte Weiterbildungen und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich. Es zeigt:
  • Fig. 1 eine schematische, seitliche Schnittansicht eines Außenspiegels, der eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ist.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische, seitliche Schnittansicht eines Außenspiegels, der eine beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Umgebungsbereichs eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung darstellt.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Außenspiegel hat eine bewegliche Befestigung 1 zum Anbringen des Außenspiegels an einem Kraftfahrzeug, ein Gehäuse 2, eine Sammellinse 4 oder ein Objektiv, eine elektronische Videoeinrichtung 3 und eine Anzeigeeinrichtung S. Die Sammellinse 4, die Videoeinrichtung 3 und die Anzeigeeinrichtung 5 sind im Gehäuse 2 untergebracht.
  • Das Objektiv oder die Sammellinse 4 des Außenspiegels erfasst optisch Lichtstrahlen aus einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs, und zwar vom Außenspiegel aus nach hinten gesehen mit einem großen Winkelbereich von bis zu 110 Grad, einschließlich des toten Winkels, und projiziert den erfassten Umgebungsbereich als optisches Signal auf eine elektronische Videoeinrichtung 3, die das optische Signal von der Sammellinse 4 bzw. dem Objektiv verarbeitet und in zugehörige, elektronische Bildsignale umsetzt. Die Videoeinrichtung 3 ist ausgangsseitig mit der Anzeigeeinrichtung 5 gekoppelt, die das von der Videoeinrichtung 3 ausgegebene Bildsignal auf einem Bildschirm anzeigt, wodurch der erfasste Umgebungsbereich des Fahrzeugs einem Fahrer des Fahrzeugs sichtbar gemacht wird.
  • Die Videoeinrichtung 3 hat eine Festkörper-Bilderfassungseinrichtung, wie z. B. eine CCD-Vorrichtung (CCD = Charge Coupled Device), die das optische Signal von der Sammellinse 4 in ein elektrisches Signal umwandelt, und eine Kameraschaltung, die das elektrische Signal von der Festkörper-Bilderfassungseinrichtung in ein analoges Videosignal umsetzt. Das analoge Videosignal wird der Anzeigeeinrichtung 5 zur Anzeige zugeführt. Die Anzeigeeinrichtung 5 ist zum Beispiel eine Flüssigkristall-Anzeige oder LCD-Anzeige, die eine elektronische LCD-Ansteuereinrichtung hat, die das analoge Videosignal von der Kameraschaltung erhält und in Steuersignale für eine LCD- Anzeigeeinheit umsetzt. Die LCD-Anzeigeeinheit umfasst eine erste Glasplatte 5.1, eine zweite äußere Glasplatte 5.3 und eine elektrisch ansteuerbare Flüssigkristallschicht 5.2, die zwischen der ersten Glasplatte S. 1 und der zweiten Glasplatte 5.3 angeordnet ist. Es kann eine farbige LCD-Anzeige oder eine monochromatische Anzeige, z. B. eine Schwarz/Weiß-LCD-Anzeige, verwendet werden.
  • Die äußere, zur Umgebung des Fahrzeugs freiliegende Oberfläche der Sammellinse 4 ist mit einer selbstreinigenden, transparenten Schicht 6 versehen und/oder die äußere Oberfläche der Glasplatte 5.3 ist mit einer selbstreinigenden, transparenten Schicht 7 versehen. Die selbstreinigende Schichten 6 bzw. 7 umfassen jeweils eine strukturgebende, untere Schicht, die auf die Oberfläche der Sammellinse 4 bzw. die freiliegende, nach außen gerichtete Oberfläche der Glasplatte 5.3 aufgebracht ist und diese abdeckt, und eine auf die strukturgebende Schicht aufgebrachte hydrophobierende oder hydrophobe Schicht, die zusammen mit der strukturgebenden Schicht einen Selbstreinigungseffekt der jeweiligen Außenoberflächen bewirkt.
  • Die strukturgebende und mikrorauhe Schicht der selbstreinigenden Schichten 6 und 7 besteht aus Glasfluss und strukturbildende Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 bis 50 µm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 3 µm, wobei Glasfluss und strukturbildende Partikel in einem Volumenverhältnis im Bereich von 0,1 bis 5 anwesend sind und die mikrorauhe Oberflächenstruktur ein Verhältnis von mittlerer Profilhöhe zu mittlerem Abstand benachbarter Profilspitzen im Bereich von 0,3 bis 10 aufweist. Der Glasfluss dient als Bindemittel für die strukturbildenden Partikel, wodurch eine hohe Abriebsfestigkeit der selbstreinigenden Schicht erreicht wird. Die strukturbildenden Partikel ragen aus dem Glasfluss heraus. Als strukturbildende Partikel können z. B. Partikel aus Oxiden und Silikaten, wie Zirkonsilikaten, SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2 und/oder Al2O3 verwendet werden, die bevorzugt eine idiomorphe Struktur haben. Die gesamte Dicke der mikrorauhen Schicht beträgt bevorzugt 10 bis 20 µm.
  • Auf die mikrorauhe, strukturgebende Schicht wird die hydrophobierende Schicht z. B. als Lack aufgebracht, die eine dünne Schichtdicke z. B. im Bereich zwischen 1 bis 10 nm hat und fest auf der darunter liegenden, mikrorauhen Oberfläche haftet. Als polymerer, hydrophobierender Lack wird eine Lösung oder Dispersion von z. B. Polyvinylidenfluorid verwendet.
  • Auf die Oberflächen der separierten Sammellinse 4 bzw. der separierten Glasplatte 5.3 der LCD-Anzeige oder der separierten LCD-Anzeige wird zunächst eine Zusammensetzung aus einer glasflussbildenden Glasfritte und den strukturbildenden Partikeln zur Ausbildung der mikrorauhen Oberflächenschicht aufgebracht, wobei ein Druckverfahren oder ein elektrostatisches Beschichtungsverfahren verwendet werden können. Die aufgetragene Schicht wird dann bei der Schmelztemperatur der Glasfritte oder etwas darüber eingebrannt, wodurch die mikrorauhe, strukturgebende Schicht der selbstreinigenden Schichten 6 bzw. 7 entsteht. Auf die strukturgebende Schicht wird dann der hydrophobierende Lack mit Polyvinylidenfluorid aufgetragen, um die selbstreinigenden Schichten zu erzeugen.
  • In einem alternativen Verfahren wird auf die Oberflächen der separierten Sammellinse 4 bzw. der separierten Glasplatte 5.3 der LCD-Anzeige oder der separierten LCD-Anzeige zunächst die glasflussbildende Glasfritte in einer Druckpaste aufgebracht, wobei ein Druckverfahren verwendet wird. Die strukturbildenden Partikel werden dann auf die noch feuchte Druckfläche z. B. durch Aufstäuben oder Berieseln mit gegebenenfalls anschließendem Eindrücken der Partikel in die Druckfläche aufgetragen. Dann wird die so erzeugte Schicht eingebrannt und schließlich mit dem hydrophobierenden Lack mit Polyvinylidenfluorid versehen.
  • Weitere in der Erfindung verwendbare, selbstreinigende Schichten und zugehörige Herstellungsverfahren sind in der DE 100 16 485 A1 und in der DE 100 18 458 A1 erläutert, auf die diesbezüglich verwiesen wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung gemäß Fig. 1 für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass der nach dem bisherigen Stand der Technik als Toter Winkel bekannte, nicht einsehbare Sichtbereich vom Spiegel in Richtung nach hinten, voll für den Fahrer von Kraftfahrzeugen einsehbar wird. Es gibt keinen Toten Winkel mehr.
2. Spiegel für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Umwandlung eines optisch sichtbaren Bildes in elektrische Energie, dieselbe über Glasfaserkabel oder sonstigen Leiterbahnen zu einem Display transportiert wird und auf der vom Fahrer sichtbaren Seite als Bild wieder voll sichtbar wird.
3. Spiegel für Kraftfahrzeuge nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das sichtbare Bild in schwarz-weiß, oder in Color, sichtbar ist.
4. Spiegel für Kraftfahrzeuge nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Montage von einer bis mehrere Sammellinsen hinten am Fahrzeug mit Blickrichtung rückwärts der bisher nicht einsehbare Bereich hinter dem Fahrzeug für den Fahrer voll einsehbar wird.
5. Spiegel für Kraftfahrzeuge nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das für den Fahrer sichtbare Bild vor dem Fahrer auf einer Einzelbildkonsole oder auf einer Panoramabildkonsole sichtbar ist.
6. Spiegel für Kraftfahrzeuge nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das für den Fahrer sichtbare Bild auf dem Glas der Frontscheibe an entsprechender möglicher Plazierung als Einzelbild oder als Panoramabild sichtbar ist.
7. Spiegel für Kraftfahrzeuge nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an allen sich in Betrieb befindlichen Kraftfahrzeugen gleich welcher Bauart und welchen Fabrikates die Nachrüstung mittels eines Bausatzes möglich ist.
8. Spiegel für Kraftfahrzeuge nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Nutzung des Lotuseffektes (beschichten der Sammellinsenaußenflächen und der Displayaußenflächen, Spiegelaußenflächen) das abweisen von Wasser und Schmutz erreicht wird.
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