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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugglastür mit integriertem Sensorschaltelement zum Öffnen und Schließen der Tür.
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Für Bauteile autonomer Fahrzeuge wird nach immer neuen Konzepten insbesondere im Hinblick auf mögliche Kombination verschiedener Funktionalitäten gesucht, die im Falle einer Schaltbarkeit, einfach bedienbar sind und unter Einhaltung der erforderlichen hohen Sicherheitsstandards realisiert werden können.
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Es ist bekannt Infrarot-Berührungssensoren zum Öffnen und Schließen von Fahrzeugglastüren einzusetzen, die gewöhnlich auf der Rückseite der Glastüren angebracht werden. Hierbei ist jedoch nachteilig, dass das verwendete Glas eine Lichttransmission von über 80 % aufweisen muss, damit der Sensor funktioniert. Hierdurch werden jedoch Tönungen oder Färbungen der Türverglasung, sowie der Einsatz von wünschenswerten Wärmeschutzbeschichtungen ausgeschlossen. Weiterhin ist ein solcher Berührungssensor gewöhnlich nur von einer Seite aus bedienbar. Zusätzlich müssen elektrische Anschlussleitungen in das Glas integriert oder extern auf dem Glas befestigt, beispielsweise aufgeklebt werden.
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Insbesondere werden aus Gründen der Energieeinsparung und des Komforts an Verglasungen jedoch hohe Anforderungen bezüglich ihrer wärmeisolierenden Eigenschaften gestellt. So ist es wünschenswert, einen hohen Wärmeeintrag durch Sonnenstrahlung zu vermeiden, was zu einem übermäßigen Aufheizen des Innenraums führt und wiederum hohe Energiekosten für die notwendige Klimatisierung zur Folge hat. Abhilfe schaffen Schichtensysteme, bei denen die Lichtdurchlässigkeit und damit der Wärmeeintrag aufgrund des Sonnenlichts durch Anlegen einer elektrischen Spannung gesteuert werden kann. Elektrochrome Schichtensysteme sind beispielsweise aus
EP 0867752 A1 ,
US 2007/0097481 A1 und
US 2008/0169185 A1 bekannt. Derartige Schichtensysteme werden üblicherweise durch externe Schalter geschaltet, die sich im Umfeld der Verglasung befinden.
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Es ist bekannt, Sensorschaltflächen durch eine Linien- oder Flächenelektrode oder durch eine Anordnung von zwei gekoppelten Elektroden auszubilden, beispielsweise als kapazitive Sensorschaltflächen. Beispiele finden sich in
US 2007/0194216 A1 . Nähert sich ein Objekt der Sensorschaltfläche, so ändert sich die Kapazität der Flächenelektrode gegen Erde oder die Kapazität des von den zwei gekoppelten Elektroden gebildeten Kondensators. Die Kapazitätsänderung wird über eine Schaltungsanordnung oder Sensorelektronik gemessen und bei Überschreiten eines Schwellwerts wird ein Schaltsignal ausgelöst. Schaltungsanordnungen für kapazitive Schalter sind beispielsweise aus
DE 20 2006 006 192 U1 ,
EP 0 899 882 A1 ,
US 6,452,514 B1 und
EP 1515211 A1 bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Fahrzeugglastür, die eine Schaltfunktion zum Öffnen und Schließen der Fahrzeugtür aufweist, die einfach bedienbar ist und mit anderen gewünschten oder erforderlichen Funktionalitäten, wie beispielsweise einer Wärmeschutzfunktion der Türverglasung kombiniert werden kann. Die Fahrzeugglastür soll dabei den hohen Sicherheitsstandards für Fahrzeugtüren genügen und ästhetisch ansprechend ausgestaltet werden können, sowie in der industriellen Serienfertigung einfach und kostengünstig herzustellen sein.
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Die Aufgaben werden durch eine Verbundscheiben-Fahrzeugtür gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den jeweiligen Unteransprüchen hervor.
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Erfindungsgemäß wird eine Verbundscheiben-Fahrzeugtür umfassend eine Verbundscheibe mit einer Außenscheibe mit einer Außenseite I und einer Innenseite II, und einer Innenscheibe mit einer Außenseite III und einer Innenseite IV, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, vorgeschlagen, wobei auf der Außenscheibe und/oder auf der Innenscheibe und/oder in der thermoplastischen Zwischenschicht mindestens eine elektrisch leitfähige Beschichtung angeordnet ist und in der mindestens einen elektrisch leitfähigen Beschichtung mindestens eine Trennlinie ausgebildet ist, durch welche eine elektrische Sensorschaltfläche in der elektrisch leitfähigen Beschichtung ausgebildet ist, und die elektrische Sensorschaltfläche als Schaltelement zum Öffnen und Schließen der Fahrzeugglastür eingerichtet ist.
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Die Verbundscheiben-Fahrzeugtür ist erfindungsgemäß bevorzugt im Wesentlichen ganzflächig aus der Verbundscheibe ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Verbundscheibe der Verbundscheiben-Fahrzeugtür umfasst mindestens eine Außenscheibe mit einer Außenseite I und einer Innenseite II und eine Innenscheibe mit einer Außenseite III und einer Innenseite IV, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Diese Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, als Fahrzeugtür oder zumindest als wesentlicher Teil einer Fahrzeugtür den (Fahrzeug-) Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum zugewandte Scheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die Zwischenschicht dient der Verbindung der beiden Scheiben, wie es bei Verbundscheiben üblich ist.
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Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt. Grundsätzlich können sie aber auch aus Kunststoff bestehen. Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden, so dass die im Fahrzeugbau erforderlichen Sicherheitsstandards erfüllt werden. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen bevorzugt Dicken von 0,4 mm bis 3,5 mm auf, besonders bevorzugt von 1 mm bis 2,5 mm. Die Scheiben können klar sein, oder auch getönt oder gefärbt.
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Die thermoplastische Zwischenschicht enthält oder besteht aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), thermoplastisches Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), ganz besonders bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB) und dem Fachmann bekannte Additive wie beispielsweise Weichmacher.
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Weiter bevorzugt enthält die thermoplastische Zwischenschicht mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-% und beispielsweise mindestens 97 Gew.-% Polyvinylbutyral.
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Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine oder mehrere übereinander angeordnete thermoplastische Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke einer thermoplastischen Folie bevorzugt von 0,25 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm.
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Die elektrische Sensorschaltfläche ist erfindungsgemäß durch eine Trennlinie in einer vorgesehenen elektrisch leitfähigen Beschichtung selbst ausgebildet. Hierbei wird mit anderen Worten die elektrisch leitfähige Beschichtung durch eine Trennlinie in eine Sensorschaltfläche und einen Umgebungsbereich elektrisch unterteilt. Flächenelektroden für die erfindungsgemäße Sensorschaltfläche können somit vorteilhafterweise ohne weitere Bauelemente in die Fahrzeugtürverglasung in die Verbundscheibe, integriert werden.
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Die elektrische Sensorschaltfläche ist erfindungsgemäß bevorzugt als Schaltelement zum Öffnen und Schließen der Fahrzeugglastür eingerichtet. Die Sensorschaltfläche ist mit üblichen elektrischen Verbindungen und Anschlüssen versehen und zweckmäßig mit einer entsprechenden Steuerelektronik funktionell verbunden. Das so ausgebildete Schaltelement kann bevorzugt als ein Berührungsschaltelement (Touch Button) ausgestaltet sein. Alternativ sind auch Ausführungen umfasst, die eine berührungslose Bedienung des Schaltelements ermöglichen.
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Die Trennlinie zur Ausbildung der Sensorschaltfläche kann beispielsweise durch eine Entschichtung der elektrisch leitfähigen Beschichtung mittels Laserstrahl ausgebildet werden. Ein geeignetes Verfahren zur Ausgestaltung eines Berührungsschaltelements mittels Laserstrukturierung ist beispielsweise in der
EP19197509.3 offenbart.
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Weiterhin offenbart die
WO2015/162107 beispielsweise eine elektrische Heizschicht für Verbundscheiben mit einer solchen, integrierten Sensorschaltfläche zu deren Steuerung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugglastür ist vorgesehen, dass die mindestens eine Trennline aus einem linienförmigen opaken Abdeckdruck aus einer Druckfarbe ausgebildet ist, welche zersetzende Eigenschaften gegenüber der elektrisch leitfähigen Beschichtung aufweist. Eine solche Ausgestaltung ist kostengünstiger als die Entschichtung mittels Laserstrahl zum Einbringen der strukturierenden Trennlinien. Vorteil der erfindungsgemäßen Fahrzeugglastür mit einer elektrischen Sensorschaltfläche ist, dass sich die durch den linienförmigen opaken Abdeckdruck ausgebildete mindestens eine Trennlinie flexibel an die jeweilige Einbausituation anpassen lässt, sodass der Ort und die Form einer elektrischen Sensorschaltfläche in der Fläche leicht variiert werden kann.
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Der linienförmige opake Abdeckdruck weist bevorzugt eine Dicke von 4 µm (Mikrometer) bis 40 µm, besonders bevorzugt von 5 µm bis 25 µm auf.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist durch den linienförmigen opaken Abdeckdruck mindestens eine weitere Trennlinie ausgebildet, welche die elektrische Sensorschaltfläche zumindest teilweise und insbesondere vollständig umrandet. Durch diese Maßnahme kann der Umgebungsbereich gezielt ausgebildet werden. Insbesondere kann ein elektrischer Kurzschluss mit der restlichen elektrisch leitfähigen Beschichtung unterbunden werden.
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Der linienförmige opake Abdeckdruck enthält bevorzugt zumindest ein Pigment und Glasfritten. Er kann weitere chemische Verbindungen enthalten. Die Glasfritten können an- oder aufgeschmolzen und der Abdeckdruck dadurch dauerhaft mit der Glasoberfläche verbunden (verschmolzen oder versintert) werden. Das Pigment sorgt für die Opazität des Abdeckdrucks. Solche Abdeckdrucke werden typischerweise als Emaille aufgebracht.
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Die Druckfarbe, aus der der linienförmige opake Abdeckdruck gebildet ist, enthält mindestens das Pigment und die Glasfritten, suspendiert in einer flüssigen Phase (Lösungsmittel), beispielsweise Wasser oder organische Lösungsmittel wie Alkohole. Das Pigment ist typischerweise ein Schwarzpigment, beispielsweise Pigmentruß (Carbon Black), Anilinschwarz, Beinschwarz, Eisenoxidschwarz, Spinellschwarz und/oder Graphit.
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Die zersetzenden Eigenschaften der Druckfarbe gegenüber der elektrisch leitfähigen Beschichtung können durch die geeignete Wahl der Glasfritten erreicht werden. Diese sind bevorzugt auf Basis von Wismut-Zink-Borat ausgebildet. Um die zersetzenden Eigenschaften zu erreichen, ist der Wismut-Anteil und/oder der Bor-Anteil bevorzugt höher als bei herkömmlichen Glasfritten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Druckfarbe zumindest ein Pigment und auf Basis von Wismut-Zink-Borat ausgebildete Glasfritten.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann auch der zersetzende Abdeckdruck verwendet werden, der aus
WO 2014/133929 A2 bekannt ist.
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Jede Trennlinie weist vorzugsweise eine Breite von 30 µm bis 200 µm und insbesondere von 70 µm bis 140 µm auf, so dass die Trennlinien optisch praktisch nicht wahrnehmbar sind.
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Die elektrisch leitfähige Beschichtung kann prinzipiell jede Beschichtung sein, die elektrisch kontaktiert werden kann. Die elektrisch leitfähige Beschichtung ist in einer Ausgestaltung der Erfindung eine Sonnenschutzbeschichtung, mit bevorzugt mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht auf Basis eines Metalls, insbesondere auf Basis von Silber. Eine solche Sonnenschutzbeschichtung hat insbesondere reflektierende Eigenschaften im nahen Infrarotbereich, beispielsweise im Bereich von 800 nm bis 1500 nm.
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Eine Sonnenschutzbeschichtung hat die Aufgabe, Anteile der Sonnenstrahlung insbesondere im Infrarotbereich herauszufiltern. Eine Sonnenschutzbeschichtung umfasst vorzugsweise mindestens eine dünne transparente metallische Schicht, die zwischen mindestens je einer dielektrischen Schicht eingebettet ist. Als bevorzugtes Metall für die metallische Schicht hat sich Silber durchgesetzt, da es sowohl eine relativ neutrale Farbwirkung besitzt als auch die Infrarotstrahlung außerhalb des sichtbaren Bereiches der Sonnenstrahlung selektiv reflektiert. Die dielektrischen Schichten haben die Aufgabe, über ihre Brechungsindices die optischen Eigenschaften der beschichteten Scheibe zu verbessern und die metallische Funktionsschicht vor Oxidation zu schützen. Solche Sonnenschutzschichten, die beispielsweise mit dem Verfahren des reaktiven Sputterns hergestellt werden können, werden in großem Umfang in Verglasungen für Gebäude, aber auch schon in Kraftfahrzeugen eingesetzt. In den meisten Fällen werden Schichtsysteme mit zwei Silberfunktionsschichten, aber auch drei oder vier Silberfunktionsschichten verwendet, da deren Wirkungsgrad, d.h. die Reflexion der Infrarotstrahlung außerhalb des sichtbaren Bereiches im Verhältnis zu Transmission der sichtbaren Strahlung, größer ist.
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Geeignete Sonnenschutzbeschichtungen sind beispielsweise aus der
WO2013/104439A1 sowie der
DE 19927683C1 bekannt.
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Die elektrisch leitfähige Beschichtung ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine emissivitätsmindernde Beschichtung. Die emissivitätsmindernde Beschichtung kann auch als Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung, Beschichtung niedriger Emissivität oder LowE-Beschichtung (low emissivity) bezeichnet werden. Solche Beschichtungen sind beispielsweise aus der
W02013/131667A1 bekannt. Mit Emissivität wird das Maß bezeichnet, welches angibt, wie viel Wärmestrahlung die Scheibe in Einbaulage im Vergleich zu einem idealen Wärmestrahler (einem schwarzen Körper) in einen Innenraum abgibt. Die emissivitätsmindernde Beschichtung hat die Funktion, die Einstrahlung von Wärme in den Innenraum zu vermeiden (IR-Anteile der Sonnenstrahlung und insbesondere die thermische Strahlung der Scheibe selbst) und ebenso die Abstrahlung von Wärme aus dem Innenraum heraus. Sie weist reflektierende Eigenschaften gegenüber infraroter Strahlung auf, insbesondere gegenüber Wärmestrahlung im Spektralbereich von 5 µm - 50 µm (vgl. auch
Norm DIN EN 12898:2019-06). Dadurch wird der thermische Komfort im Innenraum wirkungsvoll verbessert. Die emissivitätsmindernde Beschichtung kann dabei bei hohen Außentemperaturen und Sonneneinstrahlung besonders effektiv die von der gesamten Scheibe in Richtung des Innenraums abgestrahlte Wärmestrahlung zumindest teilweise reflektieren. Bei niedrigen Außentemperaturen kann die emissivitätsmindernde Beschichtung effektiv die aus dem Innenraum abgestrahlte Wärmestrahlung reflektieren und somit die Wirkung der kalten Scheibe als Wärmesenke verringern. Die emissivitätsmindernde Beschichtung enthält bevorzugt zumindest eine elektrisch leitfähige Schicht auf Basis eines transparenten leitfähigen Oxids, welche reflektierenden Eigenschaften gegenüber Wärmestrahlung bereitstellt. Die Schicht auf Basis des transparenten leitfähigen Oxids wird im Folgenden auch als TCO-Schicht bezeichnet. TCO-Schichten sind korrosionsbeständig und können auf exponierten Oberflächen eingesetzt werden. Die TCO-Schicht ist bevorzugt auf Basis von Indium-Zinnoxid (ITO, indium tin oxide) ausgebildet, kann aber beispielsweise alternativ auf Basis von Indium-Zink-Mischoxid (IZO), Aluminium-dotiertes Zinkoxid (AZO), Gallium-dotiertes Zinkoxid (GZO), Fluor-dotiertes Zinnoxid (FTO, SnO2:F) oder Antimon-dotiertes Zinnoxid (ATO, SnO2:Sb) ausgebildet sein.
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Neben der mindestens einen elektrisch leitfähigen Schicht weisen die Sonnenschutzbeschichtung beziehungsweise die emissivitätsmindernde Beschichtung üblicherweise dielektrische Schichten auf, die beispielsweise als Entspiegelungsschichten die Lichttransmission erhöhen sollen, als Anpassungsschichten die Kristallinität der elektrisch leitfähigen Schicht verbessern sollen, als Glättungsschichten die Oberflächenstruktur für die darüber liegenden Schichten verbessern sollen oder als Blocker- oder Barriereschichten Diffusionsprozesse während Temperaturbehandlungen verhindern sollen. Übliche Materialien für die dielektrischen Schichten umfassen Siliziumnitrid, Titanoxid, Aluminiumnitrid, Zinnoxid, Zinkoxid, Zinn-Zink-Mischoxid und Siliziumoxid.
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Der thermische Komfort ist im Fahrzeugbereich eine hohe Kundenanforderung. Die vorstehend beschriebenen Sonnenschutzbeschichtungen und Low-E- Beschichtungen ermöglichen vorteilhafterweise eine verbesserte Temperaturkontrolle, insbesondere bei intensiver Sonneneinstrahlung. Vorteilhafterweise kann dies mit der Erfindung in Kombination mit der Sensorschaltfläche realisiert werden und die Fertigung beider Funktionselemente kann gegebenenfalls zusammen in einem Schritt erfolgen.
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In einer Ausgestaltung handelt es sich bei der elektrisch leitfähigen Beschichtung um eine transparente elektrisch leitfähige Beschichtung.
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Eine Beschichtung gilt im Sinne der Erfindung als transparent, wenn sie eine mittlere Transmission im sichtbaren Spektralbereich von mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 75 % aufweist und dadurch die Durchsicht durch die Verglasung nicht wesentlich einschränkt.
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Die elektrisch leitfähige Beschichtung weist bevorzugt eine Dicke von 80 nm bis 1000 nm, besonders bevorzugt von 140 nm bis 400 nm oder von 700 nm bis 900 nm, auf.
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Neben dem thermischen Komfort ist auch der visuelle Komfort ein wichtiger Aspekt bei Fahrzeugbauteilen aus Verbundglas. Ein hoher Lichteinfall und/oder eine gute Durchsicht werden gewöhnlich als angenehm und auch als optisch und ästhetisch ansprechend empfunden. Dies kann erfindungsgemäß bereitgestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Sensorschaltfläche eine kapazitive Sensorschaltfläche.
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Die Sensorschaltfläche ist mit einer Sensorelektronik elektrisch verbunden. Bei der Sensorelektronik handelt es sich beispielsweise um eine kapazitive Sensorelektronik.
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Eine Sensorelektronik für eine kapazitive Sensorschaltfläche ist beispielsweise aus
DE 20 2005 010 379 U1 bekannt. In einer einfachen Ausführung wird die Kapazität der Sensorschaltfläche durch einen Kapazitäts-/Spannungswandler gemessen. Die Sensorschaltfläche wird durch die Sensorelektronik auf eine vorgegebene Spannung geladen. Der zum Aufladen benötigte Stromfluss wird gemessen und in ein Spannungssignal gewandelt. Anschließend wird die Sensorschaltfläche entladen und erneut auf die vorgegebene Spannung geladen. Eine Änderung der Kapazität der Sensorschaltfläche kann durch die Änderung des Spannungssignals gemessen werden. Die Kapazität der Sensorschaltfläche gegen Erde ändert sich, wenn ein geerdeter Körper, beispielsweise ein Mensch, in ihre Nähe kommt oder sie berührt. Alternativ kann die Sensorschaltfläche zwei Bereiche enthalten und die Kapazität zwischen beiden Bereichen gemessen werden.
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In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Lage der Sensorschaltfläche, bzw. des Schaltelements durch eine Markierung und/oder mindestens ein in die Verbundscheibe integriertes Leuchtmittel angezeigt ist.
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Die Lage des Sensorschaltelementes kann für den Nutzer beispielsweise durch Vorsehen eines Schwarzdrucks als geeignete Markierungen optisch leicht erkennbar gemacht werden, am Berührungsschaltelement oder um dieses herum. Ein derartiger Schwarzdruck ist beispielsweise bei PKW-Scheiben in deren Randbereich beispielsweise zur Abdeckung von Leitungen ohnehin vorgesehen, sodass eine entsprechende Markierung des Sensorschaltelementes praktisch keinen zusätzlichen technologischen Aufwand erfordert und die Verbundscheiben-Fahrzeugtür in der Fertigung nicht verteuert.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheiben-Fahrzeugtür umfasst die Verbundscheibe ein Beleuchtungsmittel, mit dem die Sensorschaltfläche markierbar ist. Dies ist insbesondere bei transparenten, nicht oder kaum sichtbaren Schaltflächen besonders vorteilhaft, da dies es ermöglicht, die Schaltfläche sicher und intuitiv zu berühren und den Schaltvorgang für das Öffnen und Schließen der Fahrzeugtür sicher auszulösen. Die Beleuchtung ist insbesondere auch bei Nacht oder Dunkelheit vorteilhaft, da sie ein schnelles Auffinden der Schaltfläche ermöglicht.
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Unter Beleuchtungsmittel sei dabei eine Lichtquelle oder ein Lichtablenkmittel verstanden, das in der Umgebung der Sensorschaltfläche oder eines Teilbereichs der Schaltfläche wie einem Schaltelement angeordnet ist und diese markiert. Das Lichtablenkmittel kann dabei durch eine Lichtquelle, die entfernt vom Lichtablenkmittel in oder an der Scheibe angeordnet ist, beleuchtet werden. Zur Verstärkung des Effekts können Lichtquelle und Lichtablenkmittel auch an derselben Stelle oder in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet werden.
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In einer vorteilhaften und bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugglastür umfasst das Beleuchtungsmittel eine Lichtquelle, bevorzugt eine Leuchtdiode (LED), eine organische Leuchtdiode (OLED) oder andere aktive Leuchtkörper, wie ein lumineszentes Material, bevorzugt ein fluoreszierendes oder phosphoreszierendes Material.
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Insbesondere ist die Lichtquelle in der unmittelbaren Umgebung der Sensorschaltfläche derart angeordnet, dass die Schaltfläche dadurch für den Benutzer erkennbar wird. Unmittelbare Umgebung bedeutet hier bevorzugt mit einem Abstand von 0°cm bis zu 10 cm, besonders bevorzugt von 0 cm bis 3 cm.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheiben-Fahrzeugtür ist die Lichtquelle in der thermoplastischen Zwischenschicht der Verbundscheibe, beispielsweise in oder auf einer Polyethylenfolie, angeordnet. Die Lichtquelle kann durch dünne Drähte, insbesondere durch dünne metallische Drähte mit elektrisch isolierender Ummantelung elektrisch kontaktiert werden. Alternativ kann die Leuchtquelle über aufgedruckte Strukturen aus einem elektrisch leitfähigen Material wie einer Silberdruckpaste, elektrisch kontaktiert werden.
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Die Außenscheibe, die Innenscheibe und/oder die Zwischenschicht der Verbundscheiben-Fahrzeugtür können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder sog. Low-E-Beschichtungen.
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Vorteilhafterweise kann zur Fertigung der erfindungsgemäßen Verbundscheiben-Fahrzeugtür auf bekannte Techniken und Verfahrensschritte zur Fertigung von Verbundglas-Fahrzeugteilen zurückgegriffen werden und sämtliche Schritte können in einer industriellen Serienfertigung problemlos ausgeführt und integriert werden.
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Für die Fertigung einer erfindungsgemäßen Verbundscheiben-Fahrzeugtür wird in einem ersten Schritt zumindest eine Außenscheibe und eine Innenscheibe und eine thermoplastische Zwischenschicht bereitgestellt. In einem zweiten Schritt wird eine elektrisch leitfähige Beschichtung auf einer Oberfläche der Außenscheibe und/ oder Innenscheibe abgeschieden. Bevorzugt wird die elektrisch leitfähige Beschichtung auf der Innenseite II der Außenscheibe oder auf der Außenseite III der Innenscheibe abgeschieden, so dass die Sensorfläche geschützt innerhalb des fertigen Verbundscheibenaufbaus liegt. In einem dritten Schritt wird bevorzugt eine Druckfarbe mit zersetzenden Eigenschaften gegenüber der elektrisch leitfähigen Beschichtung linienförmig auf die elektrisch leitfähige Beschichtung aufgedruckt und in einem vierten Schritt die linienförmig aufgedruckte Druckfarbe zu einem linienförmigen opaken Abdeckdruck eingebrannt, wobei die Druckfarbe den unter ihr befindlichen Bereich der elektrisch leitfähigen Beschichtung zersetzt und mindestens eine Trennlinie ausbildet, durch welche eine elektrische Sensorschaltfläche in der elektrisch leitfähigen Beschichtung ausgebildet wird. Alternativ ist eine Laserstrukturierung der elektrisch leitfähigen Beschichtung möglich, die jedoch kostenintensiver ist.
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Das Abscheiden der elektrisch leitfähigen Beschichtung im zweiten Schritt erfolgt bevorzugt in einem vakuumbasierten Beschichtungsverfahren. Geeignete vakuumbasierte Beschichtungsverfahren sind zum Beispiel CVD (chemical vapour deposition) oder PVD (physical vapour deposition) und dem Fachmann bekannt. Das Abscheiden der elektrisch leitfähigen Beschichtung erfolgt üblicherweise vollflächig auf der ersten Oberfläche der ersten Scheibe.
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Das Aufdrucken der Druckfarbe mit zersetzenden Eigenschaften gegenüber der elektrisch leitfähigen Beschichtung im dritten Schritt des Verfahrens erfolgt bevorzugt im Siebdruckverfahren. Dabei wird die Druckfarbe durch ein feinmaschiges Gewebe hindurch auf die erste Oberfläche der ersten Scheibe gedruckt. Die Druckfarbe wird dabei beispielsweise mit einer Gummirakel durch das Gewebe hindurchgepresst. Das Gewebe weist Bereiche auf, welche für die Druckfarbe durchlässig sind, neben Bereichen, welche für die Druckfarbe undurchlässig sind, wodurch die geometrische Form des Drucks festgelegt wird. Das Gewebe fungiert somit als Schablone für den Druck.
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Nach dem Aufdrucken der Druckfarbe wird diese im vierten Schritt zu einem linienförmigen opaken Abdeckdruck eingebrannt. Das Einbrennen erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur von 500°C bis 700°C, insbesondere von 550°C bis 650°C.
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Soll die Verglasung für die Fahrzeugtür gebogen sein, so werden die Außenscheibe und die Innenscheibe vor der Lamination einem Biegeprozess unterzogen. Bevorzugt werden beiden Scheiben gemeinsam (d.h. zeitgleich und durch dasselbe Werkzeug) kongruent gebogen, weil dadurch die Form der Scheiben für die später erfolgende Laminierung optimal aufeinander abgestimmt sind. Typische Temperaturen für Glasbiegeprozesse betragen beispielsweise 500°C bis 700°C.
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Das Einbrennen kann zur Herstellung gebogener erfindungsgemäßer Fahrzeugtürverglasungen auch während des Biegeprozesses der Scheibe im Biegeofen erfolgen. Alternativ kann aber auch bei der Herstellung gebogener erfindungsgemäßer Verglasungen das Einbrennen in einem vorgelagerten Prozess vor dem Biegeschritt erfolgen. Ein vorgelagerter Einbrennschritt ist insbesondere im Falle des kongruenten Biegens der ersten und der zweiten Scheibe dann von Vorteil, wenn die erste Oberfläche der ersten Scheibe und somit auch der Abdeckdruck in der fertigen Verbundscheibe innenliegend angeordnet sind und somit ohne einen vorgelagerten Einbrennschritt die noch nicht eingebrannte Druckfarbe auf der ersten Oberfläche der ersten Scheibe mit der ersten Oberfläche der zweiten Scheibe während des kongruenten Biegens in Berührung kommen würde.
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Ein weiterer Schritt umfasst das Bilden einer Stapelfolge aus Außenscheibe, ggf. mit darauf aufgebrachter elektrisch leitfähiger Beschichtung und linienförmigem opaken Abdeckdruck, thermoplastischer Zwischenschicht und der Innenscheibe, ggf. mit darauf aufgebrachter leitfähiger Beschichtung und den Schritt der Lamination der gebildeten Stapelfolge.
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Die Lamination der Stapelfolge kann mittels geläufiger Laminationsverfahren erfolgen. Es können beispielsweise sogenannte Autoklavverfahren bei einem erhöhten Druck von etwa 10 bar bis 15 bar und Temperaturen von 130 °C bis 145 °C über etwa 2 Stunden durchgeführt werden. Alternativ sind auch autoklavfreie Verfahren möglich. An sich bekannte Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren arbeiten beispielsweise bei etwa 200 mbar und 80 °C bis 110 °C. Die Stapelfolge kann auch in einem Kalander zwischen mindestens einem Walzenpaar zu einer Verbundscheibe verpresst werden. Anlagen dieser Art sind zur Herstellung von Scheiben bekannt und verfügen normalerweise über mindestens einen Heiztunnel vor einem Presswerk. Die Temperatur während des Pressvorgangs beträgt beispielsweise von 40 °C bis 150 °C. Kombinationen von Kalander- und Autoklavverfahren haben sich in der Praxis besonders bewährt. Alternativ können Vakuumlaminatoren eingesetzt werden. Diese bestehen aus einer oder mehreren beheizbaren und evakuierbaren Kammern, in denen die Außenscheibe und die Innenscheibe innerhalb von beispielsweise etwa 60 Minuten bei verminderten Drücken von 0,01 mbar bis 800 mbar und Temperaturen von 80 °C bis 170 °C laminiert werden.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in exemplarischer Weise mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugglastür mit einer Sensorschaltfläche in der Draufsicht;
- 2 eine schematische Schnittansicht einer Stapelfolge des Verbundscheibenaufbaus für eine erfindungsgemäße Fahrzeugglastür;
- 3a-f verschiedene schematische Schnittdarstellungen verschiedener Ausführungen eines Verbundscheibenaufbaus für eine erfindungsgemäße Fahrzeugglastür;
- 3f-1 bis 3f-4 schematische Schnittdarstellungen des Verbundscheibenlaminats aus 3f mit zusätzlich gezeigten Abdeckdruck in verschiedenen Lagen des Laminats.
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Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
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Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter „ein“, „eine“ und „eines“ nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
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Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1% bis zu +/- 10 %.
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Bezugnahme auf Standards oder Spezifikationen oder Normen sind als Bezugnahme auf Standards bzw. Spezifikationen bzw. Normen, die zum Zeitpunkt der Anmeldung und/odersoweit eine Priorität beansprucht wird - auch zum Zeitpunkt der Prioritätsanmeldung gelten / galten zu verstehen. Hiermit ist jedoch kein genereller Ausschluss der Anwendbarkeit auf nachfolgende oder ersetzende Standards oder Spezifikationen oder Normen zu verstehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verbundscheiben-Fahrzeugtür 100 in einer Draufsicht. Die Fahrzeugglastür 100 weist erfindungsgemäß einen Verbundscheibenaufbau 1 auf, mit einer Außenscheibe 2, einer Innenscheibe 3, die über eine Zwischenschicht 4 miteinander verbunden sind, wie er beispielhaft in einer Schnittdarstellung einer möglichen Stapelfolge in 2 wiedergegeben ist. Die Fahrzeugglastür 100 weist eine Sensorschaltfläche 5 auf die über elektrische Verbindungen 6 unter anderem mit einer Sensorelektronik (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Sensorschaltfläche 5 ist vorzugsweise eine kapazitive Sensorschaltfläche. Die Sensorschaltfläche kann alternativ auch anders ausgeführt sein, wie zum Beispiel durch Aufkleben eines Infrarotsensors oder eines TOF-Sensors (Time of flight-Sensor als Kombination von Kamera und Laser), der jeweils auf die Innenfläche IV der Innenscheibe 3 aufgeklebt wird oder in Form eines innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht einlaminierten resistiven Sensors.
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Im Folgenden wird die bevorzugte Ausführungsform mit einer kapazitiven Sensorschaltfläche beschrieben. Die Sensorschaltfläche 5 ist in dieser Ausgestaltung als runde Fläche ausgebildet, kann jedoch auch jegliche andere geometrische Fläche wie eine quadratische Ausgestaltung haben. Eine kapazitive Sensorelektronik kann die Kapazitätsänderungen der Sensorschaltfläche 5 gegenüber „Erde“ messen und gibt in Abhängigkeit eines Schwellwerts ein Schaltsignal, beispielsweise an den CAN-Bus eines Fahrzeugs, weiter. Über das Schaltsignal kann dann erfindungsgemäß bevorzugt das Öffnen und Schließen der Fahrzeugglastür 100 geschaltet werden. Die Sensorschaltfläche 5 ist in einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 7 (siehe 2) durch zwei Trennlinien 8, 8' ausgebildet. Die Trennlinien 8, 8' können beispielsweise mittels Laserstrukturierung oder mittels linienförmigem Aufdrucken einer Druckfarbe, welche zersetzende Eigenschaften gegenüber der elektrisch leitfähigen Beschichtung 7 aufweist und nachfolgendes Einbrennen zu einem linienförmigen Abdeckdruck ausgebildet werden. Die elektrischen Verbindungen 6 können gleichsam durch einen üblichen peripheren Abdeckdruck 9 sowie alternativ oder zusätzlich durch einen Kantenschutz 10 vorteilhaft verdeckt werden. Hierdurch kann die Fahrzeugglastür durch die Verdeckung von Anschlüssen und Verbindungen 6 optisch ansprechender gestaltet werden. Durch den Kantenschutz 10, der beispielsweise als U-förmiges Kantenprofil aus Kunststoff oder Gummi ausgebildet sein kann, kann vorteilhaft die Fahrzeugglastür 100 an den Kanten geschont und abgedichtet werden und gleichzeitig eine zusätzliche optische Abdeckung bieten. Die Sensorschaltfläche 5 ist in der gezeigten Ausgestaltung zusätzlich mit Leuchtmitteln 11, beispielsweise mit LED oder OLED, markiert, die die Auffindbarkeit und die intuitive Bedienbarkeit verbessern.
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2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer möglichen Stapelfolge eines Verbundscheibenaufbaus 1 in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugglastür 100. Die Fahrzeugglastür umfasst eine Stapelfolge mit einer Außenscheibe 2 einer Innenscheibe 3, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 4 miteinander verbunden sind. Die Zwischenschicht 4 kann dabei aus mehreren thermoplastischen Folien 4a, 4b ausgebildet sein. Zudem kann erfindungsgemäß noch eine Polyethylenschicht 12 mit eingebetteten Leuchtmitteln 11 in der thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordnet sein. Auf der Außenseite III der Innenscheibe 3 ist eine elektrisch leitfähige Beschichtung 7 angeordnet. Die elektrisch-leitfähige Beschichtung 7 kann erfindungsgemäß bevorzugt eine Sonnenschutzbeschichtung 7a oder eine Low-E-Beschichtung 7b sein. In die elektrisch leitfähige Beschichtung 7 kann die Sensorschaltfläche 5 durch ein oder zwei Trennlinien 8, 8' (nicht gezeigt/ siehe 1) ausgebildet sein. Die Trennlinien 8, 8' können beispielsweise mittels Laserstrukturierung oder mittels linienförmigem Aufdrucken einer Druckfarbe, welche zersetzende Eigenschaften gegenüber der elektrisch leitfähigen Beschichtung 7 aufweist und nachfolgendes Einbrennen zu einem linienförmigen Abdeckdruck ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Sensorschaltfläche von der Fahrzeugaußenseite und von der Fahrzeuginnenseite bedienbar. Die vorgesehenen Leuchtmittel 12 können die Sensorschaltfläche 5 vorteilhaft markieren und so zu einer leichteren Auffindbarkeit und Bedienbarkeit beitragen. Zusätzlich weist die dargestellte Ausführungsform noch einen Abdeckdruck 9 auf der Innenseite IV der Innenscheibe 3, sowie auf der Innenseite II der Außenscheibe 2 auf. Die Sensorschaltfläche 5 kann auch durch einen solchen Abdeckdruck markiert sein. Im Weiteren dienen solche Abdeckdrucke zur Abdeckung von Anschlüssen und Zuleitungen und tragen so zu einem verbesserten äußeren Erscheinungsbild der gefertigten Fahrzeugglastür 100 bei.
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Die 3a-f zeigen schematische Schnittdarstellungen verschiedener Ausgestaltungen des Verbundscheibenaufbaus 1 für eine erfindungsgemäße Fahrzeugglastür 100 mit angezeigter möglicher Lage der Sensorschaltfläche 5, erzeugt mit verschiedenen Methoden. Die möglichen Bereiche der Positionierung der Sensorschaltfläche 5 (Touch Button) im Verbundscheibenaufbau ist dabei jeweils als gestrichelter Bereich hervorgehoben.
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In 3a ist eine Sonnenschutzbeschichtung (IRR Coating) 7a auf der Innenseite II der Außenscheibe 2 aufgebracht. Die Sensorschaltfläche 5 ist durch einen opaken Abdeckdruck 8 aus einer Druckfarbe, welche zersetzende Eigenschaften gegenüber dieser elektrisch leitfähigen Beschichtung 7 (7a) aufweist, ausgebildet.
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In 3b ist eine emissivitätsmindernde-Beschichtung (Low-E) 7b auf der Innenseite IV der Innenscheibe 3 aufgebracht. Die Sensorschaltfläche 5 ist durch einen opaken Abdeckdruck 8 aus einer Druckfarbe, welche zersetzende Eigenschaften gegenüber dieser elektrisch leitfähigen Beschichtung 7 (7b) aufweist, ausgebildet. In dieser Ausführungsform sind die elektrisch leitfähige Beschichtung 7 und der linienförmige opake Abdeckdruck 8 somit außenliegend an der Verbundscheibe zum Fahrzeuginnenraum hin angeordnet.
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In 3c ist eine Sonnenschutzbeschichtung (IRR Coating) 7a auf der Innenseite II der Außenscheibe 2 aufgebracht. Die Sensorschaltfläche 5 ist durch Laserstrukturierung in dieser elektrisch leitfähigen Beschichtung 7 (7a), ausgebildet.
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In 3d ist eine emissivitätsmindernde-Beschichtung (Low-E) 7b auf der Innenseite IV der Innenscheibe 3 aufgebracht. Die Sensorschaltfläche 5 ist durch eine Laserstrukturierung in die elektrisch leitfähige Beschichtung 7 (7b) eingebracht. Die Sensorfläche 5 liegt in diesem Fall also auf der zum Fahrzeuginnenraum gerichteten Oberfläche IV der Fahrzeugglastür 100
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In 3e ist die Sensorschaltfläche 5 ist durch Laserstrukturierung in einer Sonnenschutzbeschichtung 7a innerhalb des Laminats in der leitfähigen Beschichtung 7 (nicht gezeigt), ausgebildet. Diese kann beispielsweise auf einer PET Folie 12 ausgebildet sein. Die Sensorschaltfläche 5 kann weiterhin mit Leuchtmitteln 11, beispielsweise LED oder OLED, markiert sein. Die PET- Folie ist in dieser Ausgestaltung nicht ganzflächig in den Verbundscheibenaufbau eingesetzt, sondern im Wesentlichen nur im Bereich der Sensorfläche 5. Zusätzlich ist auf der Seite II in dieser Ausführungsform ein Abdeckdruck 9 ausgebildet, der ebenfalls zur Markierung der Sensorfläche 5 dienen kann.
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In 3f ist die Sensorschaltfläche 5 durch Laserstrukturierung in einer Low-E-Beschichtung 7b innerhalb des Laminats (nicht gezeigt), ausgebildet. Diese kann beispielsweise auf einer PET Folie 12 ausgebildet sein. Die PET-Folie ist in dieser Ausgestaltung ganzflächig in den Verbundscheibenaufbau eingesetzt. Die thermoplastische Zwischenschicht 4 ist durch mehrere thermoplastische Folien 4a, 4b ausgebildet.
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Die 3f-1, 3f-2, 3f-3, 3f-4 entsprechen dem in 3f gezeigten Aufbau, jedoch ist zusätzlich ein Abdeckdruck 9 im Bereich der Sensorschaltfläche 5 ausgebildet:
- In 3f-1 ist der Abdeckdruck 9 auf der Innenseite II der Außenscheibe 2 aufgebracht.
- In 3f-2 ist der Abdeckdruck 9 auf der Außenseite III der Innenscheibe 3 aufgebracht.
- In 3f-3 ist der Abdeckdruck 9 auf der zur Außenscheibe 2 gerichteten Oberfläche der PET-Folie 12 aufgebracht.
- In 3f-4 ist der Abdeckdruck 9 auf der zur Innenscheibe 3 gerichteten Oberfläche der PET-Folie 12 aufgebracht.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeugglastür, Verbundscheiben-Fahrzeugtür
- 1
- Verbundscheibenaufbau der Fahrzeugglastür
- 2
- Außenscheibe
- 3
- Innenscheibe
- 4
- thermoplastische Zwischenschicht
- 4a, 4b
- thermoplastische Folien (4)
- 5
- Sensorschaltfläche
- 6
- Elektrische Verbindung/Anschluss
- 7
- Elektrisch leitfähige Beschichtung
- 7a
- Sonnenschutzbeschichtung
- 7b
- Low-E-Beschichtung
- 8, 8'
- Trennlinie
- 9
- Abdeckdruck
- 10
- Kantenschutz
- 11
- Leuchtmittel (LED)
- 12
- PET-Schicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0867752 A1 [0004]
- US 2007/0097481 A1 [0004]
- US 2008/0169185 A1 [0004]
- US 2007/0194216 A1 [0005]
- DE 202006006192 U1 [0005]
- EP 0899882 A1 [0005]
- US 6452514 B1 [0005]
- EP 1515211 A1 [0005]
- EP 19197509 [0017]
- WO 2015/162107 [0018]
- WO 2014/133929 A2 [0026]
- WO 2013/104439 A1 [0030]
- DE 19927683 C1 [0030]
- WO 2013/131667 A1 [0031]
- DE 202005010379 U1 [0040]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm DIN EN 12898:2019-06 [0031]
