DE69513733T3

DE69513733T3 - Fahrzeugspiegel

Info

Publication number: DE69513733T3
Application number: DE69513733T
Authority: DE
Inventors: Toru Shimada-shi Shizuoka Komatsu
Original assignee: Murakami Kaimeido Co Ltd
Current assignee: Murakami Kaimeido Co Ltd
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2015-06-21
Also published as: US5594585A; DE69513733D1; US5594585B1; JPH0811631A; EP0689962B2; EP0689962A3; DE69513733T2; EP0689962A2; EP0689962B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugspiegel, beispielsweise einen Seitenspiegel oder einen Türspiegel, und insbesondere einen Fahrzeugspiegel mit verbesserter Tropfenbildungsverhinderungseigenschaft.
Wenn sich bei Fahrt im Regen Tropfen auf einem Außenspiegel, sei es auf einem Seitenspiegel oder einem Türspiegel bilden, ist die Sicht nach hinten eingeschränkt, mit dem Ergebnis, daß die Fahrsicherheit beeinträchtigt ist. In der Vergangenheit wurden daher die folgenden Verfahren zum Entfernen von Tropfen auf einem Fahrzeugspiegel vorgeschlagen:

(a) Ein Reinigungsmittel (oberflächenaktive Substanz oder Waschflüssigkeit) wird auf die Oberfläche eines Außenspiegels gesprüht oder anderweitig aufgebracht, um Wassertropfen und auf der Oberfläche des Außenspiegels abgelagerten Staub zu entfernen (z.B. Japanisches Gebrauchsmuster 47-43209).
(b) Ein Anti-Beschlag-Film (wasserabsorbierender Film) aus einem organischen Material wird auf der Oberfläche eines Außenspiegels angebracht.

Aus JP-A-61286802 ist bekannt, durch Wassertropfen verursachte unregelmäßige Reflexionen eines Spiegels zu kontrollieren, indem ein transparenter dünner Anti-Beschlag-Film aus einem hydrophilen plasma-polymerisierten Film auf der Vorderseite des Spiegelglases angebracht wird.
JP-A-04328701 offenbart ein Anti-Beschlag-Basismaterial, das durch Ausbilden eines hydrophilen monomolekularen Films über Siloxan-Bindungen auf der Oberfläche von Fahrzeugrückspiegeln aufgebracht wird.
JP-A-063008602 offenbart eine hydrophile Anti-Beschlagbehandlung durch Ausbilden eines Siliziumoxidfilms auf der Oberfläche eines Substrats.

(c) Eine Wärmeerzeugungseinrichtung ist auf der Rückseite eines Außenspiegels vorgesehen, um Tropfen auf der Oberfläche des Außenspiegels zu verdampfen (Japanisches Gebrauchsmuster 81-45803).
(d) Ein Ultraschallvibrator und ein Wärmeerzeugungsteil sind auf der Rückseite eines Außenspiegels angeordnet, um Tropfen auf dem Außenspiegel zu zerstreuen und zu verdampfen.

Das ein Reinigungsmittel verwendende vorgeschlagene Verfahren (a) ist ungeeignet, da die Zeitspanne, in der Tropfen entfernt werden relativ kurz ist und das Reinigungsmittel daher häufig aufgebracht werden muß. Das vorgeschlagene Verfahren (b), das einen Anti-Beschlagfilm verwendet, hat den Nachteil, daß der Anti-Beschlagfilm für Kratzer empfänglich ist und eine geringe Wärmebeständigkeit aufweist, da er aus organischem Film besteht. Ferner bewirkt der zum Befestigen des Films verwendete Kleber Lichtstreuung, mit dem Ergebnis, daß bei Nacht Blendungen und bei Tag eine Beeinträchtigung des Kontrasts des Bildes auftritt. Wenn ferner die Benetzungseigenschaften des Films auch nur geringfügig schlechter werden, ist es schwierig, eine ausreichende Sicht wiederzugewinnen.
Das vorgeschlagene Verfahren (c), das eine Wärmeerzeugungseinrichtung zum Verdampfen von Tropfen verwendet, benötigt im allgemeinen sieben bis zehn Minuten für das Verdampfen von Tropfen auf dem Außenspiegel und ist daher nicht praktisch. Das vorgeschlagene Verfahren (d), das einen Ultraschallvibrator und ein Wärmeerzeugungsteil verwendet, erfordert eine komplexe Vorrichtung und eine große Zahl von Bauteilen, was unausweichlich zu hohen Herstellungskosten führt.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugspiegel zu schaffen, der bei einfachem Aufbau einen ausreichenden und anhaltenden Tropfenentfernungseffekt erzielt.
Die zuvor beschriebene Aufgabe der Erfindung wird durch einen Fahrzeugspiegel mit einem permanent auf der Vorderseite desselben ausgebildeten hydrophilen Film gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß breitet sich ein Tropfen auf der Spiegelfläche in Form eines dünnen Films aus, und daher wird der Linseneffekt des Tropfens abgemildert, und die Verschlechterung der Sicht wird ebenfalls abgemildert, obwohl Wasser auf der Spiegelfläche bleibt. Da sich Wasser als dünner Wasserfilm verteilt, vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen Wasser und Luft, wodurch auf der Spiegelfläche befindliches Wasser schnell verdampft. Da kein Auswaschen eines Reinigungsmittels erfolgt, ist der Wasserentfernungseffekt anhaltend. Ferner ist der zum Erzielen dieses Effekts erforderliche Aufbau einfach und kostengünstig.
Da der hydrophile Film eine poröse Oberfläche hat, wird die auf einem Kapillarphänomen basierende Benetzungseigenschaft verbessert, wodurch auch die hydrophile Eigenschaft und somit die Tropfenentfernungseigenschaft verbessert ist.
Da ein aus einem Oxid bestehender Film leicht eine OH-Gruppe erzeugen kann, bei der es sich um eine hydrophile Gruppe handelt, ist nach diesem Aspekt der Erfindung eine ausgezeichnete hydrophile Eigenschaft erzielbar.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist der Oxidfilm ein aus SiO₂ bestehender Film.
Nach diesem Aspekt der Erfindung weist ein dünner SiO₂-Film generell eine geringere Lichtbrechung als ein Glassubstrat und eine Lichtbrechung ähnlich derjenigen von Wasser oder Luft auf, so daß die Oberflächenreflexion gering ist und ein Doppelbild selten auftritt. Daher findet auch kaum eine Streureflexion statt, wenn sich ein Regentropfen auf dem Spiegel befindet, so daß eine gute Sicht gegeben ist. Da ferner der Film aus anorganischem Material besteht, weist der Film eine hohe Kratzfestigkeit und hohe Hitzebeständigkeit auf und ist ferner haltbar und wettertest.
Der hydrophile anorganische Oxidfilm kann auch ein Film aus TiO₂ oder Al₂O₃ sein. Dieses Material hat eine hohe Lichtdurchlässigkeit in einem sichtbaren Bereich, in dem der Absorptionskoeffizient gering ist.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der hydrophile Film eine Dicke von 0,1 μm (1000 Å) oder mehr auf.
Nach diesem Aspekt der Erfindung kann ein ausreichend poröser Film gebildet werden, und auf diese Weise ist eine verbesserte hydrophile Eigenschaft erreichbar.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Spiegel ein Glassubstrat mit einem auf der Rückseite ausgebildeten reflektierenden Film auf, und der hydrophile Film ist auf der Vorderseite des Glassubstrats ausgebildet.
Nach diesem Aspekt: der Erfindung ist ein Tropfenentfernungseffekt mittels eines einfachen und kostengünstigen Aufbaus zu erreichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat der hydrophile Film eine geringere Refraktivitat als das Glassubstrat.
Nach diesem Aspekt der Erfindung ist die Oberflächenreflexion verringert, wodurch die Häufigkeit des Auftretens eines Doppelbildes verringert werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Spiegel ein Substrat mit einem auf der Vorderseite desselben ausgebildeten reflektierenden Film auf, wobei der hydrophile Film auf der Oberfläche des reflektierenden Films ausgebildet ist.
Nach diesem Aspekt der Erfindung kann der Abstand zwischen dem reflektierenden Film und dem hydrophilen Film verringert werden und Doppelbilder können so beinahe eliminiert werden. Da der reflektierende Film vom hydrophilen Film geschützt wird, können Beschädigungen des reflektierenden Films verhindert werden, trotzdem der reflektierende Film auf der Vorderseite des Substrats angebracht ist.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Wärmeerzeugungselement auf die Oberfläche des reflektierenden Films laminiert.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird der Spiegel mittels des Wärmeerzeugungselements in einen Zustand erwärmt, in dem sich der Wassertropfen aufgrund des hydrophilen Films zu einem dünnen Wasserfilm ausbreitet, so daß die Effizienz der Wärmeübertragung an dem auf der Spiegeloberfläche befindlichen Wasser verbessert ist und Wasser in kurzer Zeit verdampft werden kann, wodurch die Tropfenentfernungseigenschaft durch das Wärmeerzeugungselement verbessert werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht der reflektierende Film aus einem Wärmeerzeugungselement.
Nach diesem Aspekt der Erfindung kann der Aufbau des Spiegels vereinfacht werden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 – eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
2 – eine Schnittdarstellung eines porösen hydrophilen Films;
3A und 3B – Darstellungen des Unterschieds in der Verhaltensweise eines Wassertropfens je nach Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines hydrophilen Films;
4 – eine Ansicht zur Erläuterung eine Reflexionsverhinderungseffekts, der erzielbar ist, wenn die Refraktivität des hydrophilen Films geringer als die Refraktivität des Glassubstrats ist;
5 – eine Kurve zur Darstellung des Unterschieds zwischen den durch ein Wärmeerzeugungselement bewirkten Wassertropfenentfernungseffekten in Abhängigkeit von den Unterschieden in der hydrophilen Eigenschaft;
6 – eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
7 – eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Fahrzeugspiegel 10 ist als Außenspiegel ausgebildet (beispielsweise als Seitenspiegel oder Türspiegel) eines Automobils. Der Fahrzeugspiegel 10 weist ein Spiegelgehäuse 12 und eine in dem Spiegelgehäuse 12 angeordnete Spiegelanordnung 14 auf. Die Spiegelanordnung 14 weist ein Glassubstrat 16 und einen reflektierenden Film 18 auf, der auf der Rückseite des Glassubstrats 16 ausgebildet ist und aus Chrom oder Aluminium besteht. Auf im wesentlichen der gesamten Fläche des reflektierenden Films 18 ist ein Flächenheizkörper 20 durch Kleber 21 befestigte welcher ein Wärmeerzeugungselement bildet. Als Flächenheizkörper 20 kann beispielsweise ein PTC (positive temperature coefficient thermistor) Flächenheizkörper verwendet werden, und in diesem Fall kann der Flächenheizkörper direkt über eine Automobilbatteriestromquelle betrieben werden, so daß keine Temperaturregelschaltung erforderlich ist. Der PTC-Flächenheizkörper ist beispielsweise ein Hochpolymer-Flächenheizkörper mit PTC-Eigenschaft (d.h. ein elektrisch leitfähiges Harz mit einer Silber oder Kupferelektrode, das mit einem PET-Film laminiert ist).
Ein hydrophiler Film 22 wird durch Aufdampfen auf der gesamten Vorderfläche des Glassubstrats 16 ausgebildet. Der hydrophile Film 22 besteht aus hydrophilem Oxidfilm, wie beispielsweise SiO₂. Der hydrophile Film besteht aus einem Film aus einem hydrophilen Material mit einem Wassertropfenkontaktwinkel von beispielsweise 40° oder weniger und hat die Funktion, einen auf der Filmoberfläche befindlichen Wassertropfen (beispielsweise einen Regentropfen) zu einem dünnen Wasserfilm auszubreiten. Durch Herstellen des hydrophilen Films 22 aus einem hydrophilen Oxidfilm wird eine OH-Gruppe, bei der es sich um eine hydrophile Gruppe handelt, erzeugt, und dieses OH-Gruppe verleiht dem hydrophilen Film 22 die hydrophile Eigenschaft.
Durch Ausbilden des Oberflächenbereichs des hydrophilen Films 22 mit einer porösen Struktur, wie in 2 dargestellt, wird die Benetzungseigenschaft der Oberfläche des Films 22 aufgrund der Kapillarwirkung verbessert, wodurch auch die hydrophile Eigenschaft des Films 22 verbessert wird. Durch Bilden eines Films aus SiO₂, durch ein PVD-Verfahren, beispielsweise Ionenplattieren oder -Sputtern, kann ein derartiger hydrophiler Film 22 mit poröser Struktur leicht hergestellt werden. Durch Ausbilden des Films mit einer Dicke von 0,1 pm (1000 Å) oder mehr kann in diesem Fall eine ausreichend poröse Struktur erreicht werden.
In den 3A und 3B ist der Unterschied im Verhalten eines auf einer Spiegelfläche befindlichen Wassertropfens bei auf der Fläche ausgebildetem hydrophilem Film und bei nicht vorhandenem derartigem Film. 3A zeigt den Fall, daß kein hydrophiler Film ausgebildet ist. Der Wassertropfen 24 befindet sich in Kugelform auf der wasserabweisenden Spiegelfläche (d.h. der Oberflä che des Glassubstrats 16). In diesem Zustand ist der Wassertropfen eine kleine Halbkugel mit geringer Krümmung, so daß ein Bild hinter dem Spiegel durch den Linseneffekt umgekehrt wird. Hierdurch wird ein helles Bild, beispielsweise der Himmel oder Straßenlampen, in der unteren Hälfte des Wassertropfens 24 reflektierte so daß ein solches helles Bild schlecht anzusehen ist.
Wenn jedoch der hydrophile Film 22, wie in 3B dargestellt, vorgesehen ist, breitet sich der auf der Spiegelfläche (d.h. auf der Oberfläche des hydrophilen Films 22) befindliche Wassertropfen 24 als dünner Film aus. Hierdurch kann ein Linseneffekt nur schwerlich auftreten, so daß eine Verschlechterung der Sicht trotz des auf der Spiegelfläche vorhandenen Wassertropfens 24 verhindert wird. Durch eine derartige Ausbreitung des Wassertropfens 24 als dünner Film nimmt die Kontaktfläche zwischen dem Wassertropfen 24 und der Luft zu, wodurch das Verdampfen des Wassers begünstigt wird. Diese Effekte sind permanent, da der hydrophile Film 22 auf der Spiegelfläche durch Aufdampfen fest aufgebracht ist.
Wenn der hydrophile Film 22 aus SiO₂ hergestellt wird, das generell eine niedrigere Refraktivität aufweist als das Glassubstrat (die Brechungsindizes von Glas, SiO₂ und Wasser sind 1,5, 1,4 und 1,3) dient das SiO₂ als Film zum Verhindern von Reflexion, so daß Reflexionen eines Bildes auf der Oberfläche des Glassubstrats 16 verringert sind, wie in 4 dargestellt, und die Sicht somit verbessert ist. Da der SiO₂-Film ein dünner Film aus einem anorganischen Material ist, ist er in hohem Maße kratzfest, beständig und wetterfest, so daß er als hydrophiler Film der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
Durch das Ausbilden des hydrophilen Films 22 auf der Spiegelfläche, kann der Wassertropfenentfernungseffekt des Wärmeerzeugungselements 20 verbessert werden. 5 zeigt Ergebnisse der Messung der Differenz in der Wassertropfenentfernungszeit in Abhängigkeit von Unterschieden in der hydrophilen Eigenschaft der Spiegeloberfläche, unter der Bedingung, daß die Heizeingangsleistung auf 40 W (13,5 V, 3 A) eingestellt ist. Diese Ergebnisse wurden bei ma ximaler Wassermenge auf der Spiegeloberfläche ermittelt. Wenn die Spiegeloberfläche wasserabweisend ist, ist die Kontaktfläche zwischen der Spiegeloberfläche und dem Wassertropfen verringert, weshalb die Effizienz der Wärmeübertragung von der Spiegeloberfläche zum Wassertropfen verringert ist und eine relativ lange Zeit zum Entfernen des Wassertropfens erforderlich ist. Bei einer hydrophilen Spiegeloberfläche nimmt die Kontaktfläche zwischen der Spiegeloberfläche und dem Wassertropfen zu, so daß auch die Wärmeübertragungseffizienz steigt und das Wasser in relativ kurzer Zeit entfernt (verdampft) wird. Unter dem Gesichtspunkt eines kombinierten Effekts des hydrophilen Films und des Wärmeerzeugungselements, kann der hydrophile Film 22 den maximalen Effekt erzielen, wenn der Wassertropfenkontaktwinkel 40° oder weniger beträgt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in 6 dargestellt. Ein Fahrzeugspiegel 26 ist mit einem reflektierenden Film 18 auf der Vorderseite eines Glassubstrats 16 versehen. Der Fahrzeugspiegel 26 weist ein Spiegelgehäuse 12 und eine in dem Spiegelgehäuse 12 angeordnete Spiegelanordnung 28 auf. Die Spiegelanordnung 28 weist ein Flächenheizelement 20 auf, das mittels Kleber an fast der gesamten Rückseite des Glassubstrats 16 angebracht ist. Das Flächenheizelement 20 besteht beispielsweise aus einem Hochpolymer-Wärmeerzeugungselement.
Auf der gesamten Vorderseite des Glassubstrats 16 ist ein reflektierender Film 18 aus Chrom oder Aluminium ausgebildet und auf dem reflektierenden Film 18 ist ein hydrophiler Film 22 vorgesehen. Der hydrophile Film 22 besteht beispielsweise aus einem hydrophilen Oxidfilm wie SiO₂.
Bei diesem Aufbau kann, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, ein ausgezeichneter Wasserentfernungseffekt durch die Funktion des hydrophilen Films 22 und ferner durch die kombinierte Funktion des hydrophilen Films 22 und des Flächenheizelements 20 erreicht werden. Da ferner der reflektierende Film 18 auf der Vorderseite des Glassubstrats 16 ausgebildet ist, kann der Abstand zwischen dem reflektierenden Film 18 und dem hydrophilen Film 22 verringert werden so daß ein aufgrund der Oberfläche des hydrophilen Films 22 und des reflektierenden Films 18 auftretendes Doppelbild unauffällig wird. Da ferner der reflektierende Film 18 mit dem hydrophilen Film 22 versehen ist, kann eine Beschädigung des reflektierenden Films 18 verhindert werden, trotzdem der reflektierende Film 18 auf der Vorderseite des Glassubstrats 16 aufgebracht ist. Da Licht das Substrat 16 nicht erreicht, muß das Substrat 16 nicht notwendigerweise aus Glas bestehen, sondern kann aus Metall, Kunststoff oder anderem Material bestehen.
7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der reflektierende Film die Funktion eines Wärmeerzeugungselements. Der Fahrzeugspiegel 30 hat ein Spiegelgehäuse 12 und eine in dem Spiegelgehäuse 12 vorgesehene Spiegelanordnung 32. Die Spiegelanordnung 32 weist ein Glassubstrat 16 und einen reflektierenden Film und Wärmeerzeuger (Dünnfilmheizelement) 34 aus Ni-Cr-Legierung oder Titan auf, der auf der gesamten Rückseite des Glassubstrats 16 ausgebildet ist. Im oberen und unteren Endbereich des reflektierenden Films und Wärmeerzeugers 34 sind Elektroden 36 und 38 vorgesehen.
Ein hydrophiler Film 22 ist auf der gesamten Vorderseite des Glassubstrats 16 ausgebildet Der hydrophile Film 22 besteht aus einem hydrophilen Oxidfilm wie SiO₂.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, ein ausgezeichneter Wassertropfenentfernungseffekt durch die Funktion des hydrophilen Films 22 und ferner durch die kombinierte Funktion des hydrophilen Films 22 und des Dünnfilmheizelements 34 erreicht werden. Da ferner der reflektierende Film 34 als Dünnfilmheizelement: dient, kann der Aufbau des Spiegels vereinfacht werden.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht der hydrophile Film aus SiO₂. Der hydrophile Film kann auch aus anderem Material bestehen. Ein anderes Material kann ein Material mit hoher Lichtdurchlässigkeit im sicht baren Bereich (beispielsweise ein hartes anorganisches Material und ein Dielektrikum) verwendet werden, in dem der Absorptionskoeffizient klein ist. Metalloxide wie TiO₂ und Al₂O₃ sind bevorzugte Materialien, welche diese Bedingung erfüllen.
Die Erfindung ist nicht nur auf Automobilspiegel, sondern auch auf Spiegel von Motorrädern und Fahrrädern anwendbar.

Claims

Fahrzeugspiegel (10; 26; 30) mit einem auf der Vorderseite ausgebildeten hydrophilen Film (22), dadurch gekennzeichnet, daß der hydrophile Film (22) aus einem anorganischen Oxidfilm mit poröser Struktur besteht, der durch ein PVD-Verfahren erhalten ist, wobei der hydrophile Film (22) eine durch das PVD-Verfahren erhaltene poröse Oberfläche aufweist.
Fahrzeugspiegel (10; 26; 30) nach Anspruch 1, bei dem der hydrophile anorganische Oxidfilm (22) ein TiO₂-Film ist.
Fahrzeugspiegel (10; 26; 30) nach Anspruch 1, bei dem der hydrophile anorganische Oxidfilm (22) ein SiO₂-Film ist.
Fahrzeugspiegel (10; 26; 30) nach Anspruch 1, bei dem der hydrophile anorganische Oxidfilm (22) ein Al₂O₃-Film ist.
Fahrzeugspiegel (10; 26) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der hydrophile Film (22) eine Dicke von 0,1 μm (1000 Å) oder mehr aufweist.
Fahrzeugspiegel (10; 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Spiegel (10; 26) ein Glassubstrat (16) mit einem auf der Rückseite ausgebildeten reflektierenden Film (18) versehen ist und der hydrophile Film (22) auf der Vorderseite des Glassubstrats (16) ausgebildet ist.
Fahrzeugspiegel (10; 26) nach Anspruch 6, bei dem der hydrophile anorganische Oxidfilm (22) eine geringere Refraktivität als das Glassubstrat (16) hat.
Fahrzeugspiegel (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Spiegel (26) ein Substrat (16) mit einem auf der Vorderseite ausgebildeten reflektierenden Film (18) aufweist, und der hydrophile anorganische Film (22) auf der Oberfläche des reflektierenden Films (18) ausgebildet ist.
Fahrzeugspiegel (26) nach Anspruch 8, bei dem ein Wärmeerzeugungselement (20) auf die Rückseite des Substrats (16) laminiert ist.
Fahrzeugspiegel (26) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem ein Wärmeerzeugungselement (20) auf die Oberfläche des reflektierenden Films (18) laminiert ist.
Fahrzeugspiegel (30) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem der reflektierende Film aus einem Wärmeerzeugungselement (34) gebildet ist.