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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Eine derartige Fahrzeugscheibe ist aus der Praxis bekannt und kann insbesondere ein verstellbares oder festes Dachelement eines Kraftfahrzeuges sein. Eine solche Fahrzeugscheibe umfasst einen Scheibenkörper, der ein Fahrzeugaußenhautelement bildet und transparent ausgebildet ist. An seiner Innenseite, das heißt an seiner der Fahrzeugumgebung abgewandten Seite ist an dem Scheibenkörper als Beschattungseinrichtung beispielsweise eine Flüssigkristallanordnung angeordnet, welche durch eine elektrische Ansteuerung zwischen einem Transmissionszustand, in dem Licht über die Fahrzeugscheibe in einen Fahrzeuginnenraum eindringen kann, und einem Sperrzustand schaltbar, in dem eine zumindest weitgehende Lichtundurchlässigkeit der Fahrzeugscheibe und damit eine Beschattung des Fahrzeuginnenraums realisiert ist. In zumindest einem der Schaltzustände der Flüssigkristallanordnung muss eine elektrische Spannung anliegen, was wiederum energieintensiv ist. Die Spannungsversorgung erfolgt über das Stromnetz des betreffenden Fahrzeugs.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gemäß der einleitend genannten Art ausgebildete Fahrzeugscheibe zu schaffen, die eine elektrisch schaltbare Beschattungseinrichtung aufweist, die mit geringem Energieaufwand betreibbar ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung wird also eine Fahrzeugscheibe vorgeschlagen, die einen transparenten, insbesondere plattenartig und gegebenenfalls gewölbt ausgebildeten Scheibenkörper umfasst, der mit einer elektrisch schaltbaren Beschattungseinrichtung versehen ist. Die elektrisch schaltbare Beschattungseinrichtung umfasst eine elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung, die auf den Scheibenkörper aufgebracht ist, die sich zumindest weitgehend über eine definierte Fläche des Scheibenkörpers erstreckt und die zwischen einem spannungsfrei stabilen Transmissionszustand und einem spannungsfrei stabilen Sperrzustand schaltbar ist.
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Bei der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung wird somit in Form der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung ein System eingesetzt, bei dem lediglich zum Umschalten zwischen dem Transmissionszustand und dem Sperrzustand eine elektrische Spannung angelegt werden muss. Der Transmissionszustand, in dem Licht durch die Fahrzeugscheibe in einen Fahrzeuginnenraum eintreten kann, und der Sperrzustand, in dem ein Lichteinfall durch die Fahrzeugscheibe in den Fahrzeuginnenraum zumindest weitgehend verhindert ist, sind jeweils ohne Anlegen einer elektrischen Spannung stabil. Damit ist die Fahrzeugscheibe nach der Erfindung bzw. deren Beschattungseinrichtung mit einem geringen Energieaufwand betreibbar.
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Unter der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung ist ein Träger- oder Folienaufbau zu verstehen, bei dem eingefärbte Teilchen durch Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Orientierung ändern. Die Teilchen sind geladen und in einem transparenten zähflüssigen Polymer enthalten. Die Darstellung bzw. Einfärbung der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung wird durch kurzzeitiges Anlegen der elektrischen Spannung verändert. Alternativ kann die elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung auch auf Basis von bistabilen LCDs hergestellt sein.
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Damit die Beschattungseinrichtung nach der Erfindung unabhängig von der Fahrzeugstromversorgung bzw. unabhängig von dem Fahrzeugnetz betreibbar ist, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Spannungsquelle an den Scheibenkörper angebunden. Somit ist es möglich, die Fahrzeugscheibe unabhängig vom Fahrzeugnetz zu schalten.
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Damit die Spannungsquelle optisch harmonisch in die Fahrzeugscheibe integriert ist, ist sie bei einer bevorzugten Ausführungsform an einem Formabschnitt angeordnet, mit dem der Scheibenkörper versehen ist. Der Formabschnitt ist beispielsweise eine Randumschämung bzw. -anschäumung, mit der der Scheibenkörper versehen ist und der aus einem Polymerwerkstoff, insbesondere einem Polyurethanwerkstoff geformt ist. Die Ausbildung des Formabschnitts erfolgt insbesondere nach einem Spritzgieß- oder Schäumprozess in einem entsprechenden Formwerkzeug, in das der Scheibenkörper eingelegt wird. Vorzugsweise ist die Spannungsquelle nach Art eines Einlegeteils von dem Formabschnitt aufgenommen, so dass sie optisch nicht als separates Bauelement wahrnehmbar ist.
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Die Spannungsquelle ist beispielsweise ein wiederaufladbarer Akkumulator, der in dem Formabschnitt eingebettet sein kann und damit von außen unsichtbar in die Fahrzeugscheibe integriert ist.
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Die Spannung, die zum Schalten der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung erforderlich ist, beträgt beispielsweise etwa 110 V Wechselstrom.
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Die Spannung an der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung wird bei der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung vorzugsweise mittels eines so genannten Sperrschwingers erzeugt, der der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung vorgeschaltet ist und der zum Schalten der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung zwischen dem Transmissionszustand und dem Sperrzustand auf Basis der von der Spannungsquelle bereitgestellten Spannung die Schaltspannung erzeugt. Unter einem Sperrschwinger ist eine elektronische Schaltung eines rückgekoppelten Kippschwingungsgenerators zu verstehen, der als eine mit einem Übertrager ausgestattete elektrische Oszillatorschaltung zur Erzeugung von Impulsen verwendet wird.
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Um die Spannungsquelle bzw. den wiederaufladbaren Akkumulator stets betriebsbereit halten zu können, ist diese bzw. dieser mit einer Ladeeinrichtung verbunden, welche beispielsweise mindestens eine Photovoltaikeinrichtung umfasst, die vorzugsweise mit dem Scheibenkörper starr verbunden ist, das heißt an diesen angebracht ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung ist zudem eine Steuereinrichtung für die elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung an dem Scheibenkörper angeordnet. Die Steuereinrichtung, welche insbesondere die erforderliche Elektronik für die elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung umfasst, kann mit geringem Platzbedarf in die Fahrzeugscheibe, insbesondere nach Art eines Einlegeteils in den Formabschnitt bzw. die Umschäumung des Scheibenkörpers integriert sein.
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Des Weiteren ist der Scheibenkörper, auf den die elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung aufgebracht ist, insbesondere aus Glas und/oder Kunststoff gefertigt. Der Scheibenkörper ist vorzugsweise ein Verbundsicherheitsglas (VSG) oder auch ein Einscheibensicherheitsglas (ESG).
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Vorzugsweise ist an der Fahrzeugscheibe auch ein Schalter angeordnet, mittels dessen die elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung zwischen dem Transmissionszustand und dem Sperrzustand geschalten werden kann. Der Schalter ist insbesondere an der Innenseite der Fahrzeugscheibe angeordnet und so für einen Nutzer vom Fahrzeuginnenraum aus gut erreichbar.
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Bei einer weiteren speziellen Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung ist die elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung so ausgestaltet, dass sie auch eine Splitterschutzfolie bildet, die bei einer Beschädigung des Scheibenkörpers ein Eindringen von Glaspartikeln bzw. Glassplittern in den Fahrzeuginnenraum verhindert. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Rand der elektronische bistabil schaltbaren Folienanordnung von einer Randumschäumung des Scheibenkörpers aufgenommen ist, so dass die Randumschäumung die bistabil schaltbare Folie in Position hält. Die Randumschäumung kann den oben bereits erwähnten Formabschnitt bilden.
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Die Fahrzeugscheibe nach der Erfindung ist insbesondere ein Element eines Fahrzeugdachs und kann ein Deckelelement einer Schiebedachanordnung oder auch ein Festdachelement des Fahrzeugdachs sein. Insbesondere im Falle eines Deckelelements einer Schiebedachanordnung eignet sich die Fahrzeugscheibe auch als so genannte Aftermarket-Lösung, welche an einem bereits ausgelieferten Fahrzeug durch Austausch des vorhandenen Deckelelements in einfacher Weise integrierbar ist, da bei einer Integration der Spannungsquelle und der Steuereinrichtung in die Fahrzeugscheibe keine zusätzliche Anbindung an ein Fahrzeugnetz erforderlich ist.
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Die Erfindung hat auch ein Fahrzeugdach zum Gegenstand, welches eine Fahrzeugscheibe der oben geschriebenen Art umfasst.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugscheibe nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeugdach mit Fahrzeugscheiben nach der Erfindung;
- 2 eine Innenansicht einer der Fahrzeugscheiben; und
- 3 einen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach 2 entlang der Linie III-III in 2.
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In 1 ist ein Fahrzeugdach 10 eines ansonsten nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs gezeigt. Das Fahrzeugdach 10 ist mit einem verstellbaren Deckelelement 12 eines Dachöffnungssystems und mit einem Festdachelement 14 versehen, das starr gegenüber einem Fahrzeugrohbau an den Fahrzeugaufbau angebunden ist. Sowohl das Deckelelement 12 als auch das Festdachelement 14 ist als Fahrzeugscheibe ausgebildet, die mit einer Beschattungseinrichtung versehen ist, welche anhand der 2 und 3 näher beschrieben ist.
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Die beiden von dem Deckelelement 12 und dem Festdachelement 14 gebildeten Dachelemente umfassen jeweils einen Scheibenkörper 16, der vorliegend aus einem Einscheibensicherheitsglas (ESG) gebildet ist und dem Dachverlauf folgend gewölbt ist. Der Scheibenkörper 16 ist an seiner dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Innenseite vollflächig mit einer elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung 18 versehen, die aus einem Folienaufbau gebildet ist, welcher nach einem Laminierprozess an die Innenseite des Scheibenkörpers 16 angebracht ist. Die elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung 18 bildet eine elektrisch schaltbare Beschattungseinrichtung, welche zwischen einem spannungsfrei stabilen Transmissionszustand, in dem es lichtdurchlässig ist, und einem spannungsfrei stabilen Sperrzustand schaltbar ist, in dem es für Licht weitgehend undurchlässig ist.
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Wie insbesondere den 2 und 3 zu entnehmen ist, weist die Fahrzeugscheibe eine umlaufende Randumschäumung 20 auf, welche umlaufend einen Randbereich der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung 18 aufnimmt und die einen Formabschnitt bildet, der aus einem Polyurethanschaumwerkstoff gebildet ist. Die Fertigung der Randumschäumung 20 erfolgt nach einem RIM (Reaction Injection Molding)-Prozess.
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Eingebettet in die Randumschämung 20 sind eine Steuereinrichtung 22, die elektrisch mit der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung 18 verbunden ist, und ein Akkumulator 24, der eine Spannungsquelle für die elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung 18 bildet. Als Ladeeinrichtung umfasst das Dachelement 12 bzw. 14 eine Photovoltaikanordnung 26, welche an der der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung 18 abgewandten Außenseite des Scheibenkörpers 16 angeordnet ist und als sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckender Streifen ausgebildet ist.
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Des Weiteren umfasst der in der Zeichnung dargestellte Aufbau einen manuell betätigbaren Schalter 28, der mit der Steuereinrichtung 22 verbunden ist und durch dessen Betätigung die elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung 18 zwischen ihrem Sperrzustand und ihrem Transmissionszustand schaltbar ist.
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Die Steuereinrichtung 22 für die elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung 18 umfasst einen Sperrschwinger, der zum Schalten der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung zwischen dem Transmissionszustand und dem Sperrzustand bei Betätigung des Schalters 28 auf Basis der von dem Akkumulator 24 bereitgestellten Spannung ein Wechselspannungssignal an der elektronisch bistabil schaltbaren Folienanordnung 18 bereitstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeugdach
- 12
- Deckelelement
- 14
- Festdachelement
- 16
- Scheibenkörper
- 18
- elektronisch bistabil schaltbare Folienanordnung
- 20
- Randumschäumung
- 22
- Steuereinrichtung
- 24
- Akkumulator
- 26
- Photovoltaikanordnung
- 28
- Schalter
