JP2022515426A - 統合されているセンサーモジュールを有している乗物ウインドウ - Google Patents
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Abstract
本発明は、統合されているセンサーモジュール（３）を有している乗物ウインドウ（１）に関し、－切欠き（４）を有しているペイン本体（２）、－中空スペース（２１）を形成しており、その中空スペース（２１）の中に、少なくとも一つのセンサー（２２）が収容されているモジュールハウジング（１８）を有している既製アセンブリーとして設計されているセンサーモジュール（３）、を備えており、前記中空スペース（２１）を形成している前記モジュールハウジング（１８）が、前記切欠き（４）に挿入されており、かつ前記前記ペイン本体（２）に取り付けされており、前記モジュールハウジング（１８）の外側表面（２５）と前記ペイン本体（２）の外側表面（Ｉ）が、ともに、前記乗物ウインドウ（１）の外側表面（４４）を形成している。【選択図】図１
Description
本発明は、ウインドウ製造の技術分野にあり、統合されているセンサーモジュールを有している乗物ウインドウ及びその製造方法に関する。
現代の乗物には、通常、交通監視用のためのセンサーが装備されており、センサーは、例えば、道路標識、又は乗物外の物体の位置及び速度を認識し、乗物外の物体は、例えば、他の道路利用者又は道路内の障害物である。現在、主に光学カメラ又はレーダーシステムが、この目的で使用されている。カメラの使用には、物体認識が外部環境の影響、特にそれぞれの場合で、周辺の光と気象条件に大きく影響するという欠点がある。交通監視のためのレーダーシステムの使用は、光及び気象条件の影響を実質的に受けないが、レーダーシステムの精度は、現在、適切な物体認識には不十分である。この点で、ＬｉＤａＲ（光検出及び測距）システムが有利であることが証明されており、ＬｉＤａＲシステムにおいては、赤外線範囲の波長のレーザーパルスを使用して周囲を点ごとにスキャンし、周囲の画像を作成する。物体までの距離は、ＬｉＤａＲセンサーによって放出され、物体によって反射されるレーザーパルスの経過時間の測定によって測定される。物体認識の精度が高く、光及び気象条件からの影響が低いため、ＬｉＤａＲシステムは、既存のセンサーシステムを補完するのに適している。
典型的には、交通監視のためのセンサーは、乗物の室内、通常はウインドシールドの後方に配置されている。あるいは、センサーを別のセンサーハウジングに収容し、それを外部から乗物に取り付けることも考えられる。しかし、ウインドシールドの後方での室内設置、及び別のセンサーハウジングでの室外取付けのいずれでも、重大な欠点を生じる。このことから、特にＬｉＤａＲセンサーでは、道路に対するフロントガラスの傾斜により、レーザーパルスは、非常に平坦な角度でウインドシールドを通過しなければならず、放出及び反射された光子の、比較的高い偏向、散乱、及び吸収をもたらす。無視できない割合の、測定のための光子が失われるため、ＬｉＤａＲシステムのパフォーマンス及び効率に悪影響が及ぶ。これは外付けのセンサーで回避できるが、乗物の設計に支障をきたす。それは、これまで、センサーハウジングをスムーズかつ目立たないように乗物の外観に統合することができなかったためである。
ＵＳ２０１７／０２７４８３２Ａ１は、切欠きにレーダーウインドウを有しているウインドシールドを開示している。センサーハウジングは、室内取り付けによってウインドシールドの後方に固定されている。ＵＳ２０１１／０２８５５７６Ａ１は、カバーで閉じられている切欠きを有しているウインドシールドを開示している。センサーは、ウインドシールドの後方のウインドシールド電子モジュールに収容されている。これらの文献は、既製アセンブリーのセンサーモジュールを開示していない。
したがって、本発明の目的は、従来技術の不利な点を回避し、センサー、特にＬｉＤａＲセンサーの使用を、それらの性能及び効率並びに乗物の設計に関して実質的な欠点なしに、可能にすることである。これら及び他の目的は、独立請求項の、統合されているセンサーモジュールを有している乗物ウインドウによる、本発明の提案に従って達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項から明らかである。
本発明によれば、統合されているセンサーモジュールを備えている乗物ウインドウが提示される。乗物ウインドウは、切欠きを有しているペイン本体を備えている。ペイン本体の切欠きは、エッジに実装されていてもよいし、エッジに実装されていなくても、すなわち、ペイン本体のエッジではないペイン本体の（内側の）領域に実装されていてもよい。乗物ウインドウは、モジュールハウジングを有しているセンサーモジュールをさらに備えており、これは、少なくとも一つのセンサーが収容されている中空スペースを形成している。好ましくは、モジュールハウジングは、閉じられているモジュールハウジングであり、それは、中空スペースを完全に取り囲んでいる。中空スペースを形成しているモジュールハウジングは、ペイン本体の切欠きに挿入されており、ペイン本体に固定されている。モジュールハウジングの外側表面とペイン本体の外側表面が、ともに、乗物ウインドウの外側表面を形成している。センサーモジュールは、中空スペース取り囲んでいるモジュールハウジングを有している既製アセンブリーであり、このアセンブリーはペイン本体に統合されていてよい。したがって、モジュールハウジングは、ペイン本体によっても、乗物ウインドウ以外の乗物の構成要素によっても形成されていない。モジュールハウジングは、中空スペースを直接取り囲んでいるか、中空スペースの境界を直接定めている。センサーモジュールは、既製アセンブリー（すなわち、モジュール）であるため、少なくとも一つのセンサーはまた、ペイン本体にモジュールハウジングを固定することによって、乗物ウインドウに固定されている。モジュールハウジングは、静的耐荷重機能を有しており、また、センサー信号の通過を可能にしている。センサーモジュールは、既製アセンブリーとして乗物ウインドウに独立して取り付けられていてもよく、センサーモジュールは、例えば、ペイン本体にのみ固定されていてよい。また、ペイン本体のみに固定されており、さらに乗物の支持構造、特に乗物のルーフに固定されていることも可能である。いずれの場合も、中空スペースを形成しているモジュールハウジングとモジュール中空スペース内の少なくとも一つのセンサーを備えているセンサーモジュールは、実際には乗物ウインドウに形成されておらず、その代わりに、乗物ウインドウに取り付ける前、あるいは、ペイン本体に取り付ける前に、独立したアセンブリーとして既に存在している。いずれの場合も、少なくとも一つのセンサーが、乗物又は乗物の他の部品に、個別に固定されておらず、その代わりに、乗物ウインドウに少なくとも一つのセンサーを固定することが、既製アセンブリーとして形成されているセンサーモジュールを、ペイン本体（及び、場合によっては、さらに、乗物の支持構造）に固定することによってのみ行われる。
センサーモジュールが乗物ウインドウに統合されているため、本発明の乗物ウインドウは、センサー、特にＬｉＤａＲセンサーを、乗物の外観に悪影響を与えることなく高効率で使用することができる。本発明の乗物ウインドウは、乗物内の任意の固定ウインドウであってよい。ウインドシールドとしての使用は特に有利である。
少なくとも一つのセンサー、特にＬｉＤａＲセンサーの、特に高い効率を達成するため、モジュールハウジングは、バルジを有しており、そのバルジ（すなわち、湾曲した非平面領域）は、ハウジングモジュールのハウジングセクションがセンサーの視野（ビーム経路）内に位置するように成形されており、センサー信号（例えば、レーザーパルス）が垂線から最大１０°の偏差で衝突する。好ましくは、センサー信号は、センサーの視野内で、モジュールハウジングのハウジングセクションに垂直に衝突する。これにより、冒頭で述べた不利な影響（光子の偏向、散乱、及び吸収）を大幅に低減することができる。モジュールハウジングは、例えば、ペイン本体の平面に垂直に、特にセンサーモジュールが挿入されている切欠きの領域においてペイン本体に接している平面に垂直に膨らんでいる。取り付けられた状態で、バルジは、乗物室内から離れる方向に向けられている。ペイン本体の下端（取り付け状態）からペイン本体の上端までの方向に対して、モジュールハウジングは、ハウジングセクションを有しており、ハウジングセクションは、ペイン本体の平面（可能な限り接平面）から離れる方向に変化しており、同様に、それに隣接して、ハウジングセクションは、ペイン本体の平面に近づく方向に変化している。バルジは、好ましくは、乗物ウインドウの取り付け状態において、センサーの視野（ビーム経路）が乗物の長手方向に平行に（すなわち、乗物の進行方向及び／又はその反対方向に平行に）向けられるように実装されている。バルジは、乗物ウインドウの外側面を形成しているモジュールハウジングのハウジングセクションによって形成されている。バルジの領域では、モジュールハウジングは湾曲しており、すなわち、モジュールハウジングが、複数の部品で構成されている場合、すべての部品は、バルジを形成しており、そのため、すべての部品は、湾曲している。有利には、センサーは、少なくとも部分的にバルジ内に配置されており、それによって、センサーで放出されたセンサー信号は、バルジを形成しているモジュールハウジングのハウジングセクションに直接衝突してもよいし、反射信号をセンサーによって受信してもよい。
モジュールハウジングは、一つ又は複数の部品で実装されていてよい。有利には、モジュールハウジングは、複数の部品で実装されており、モジュールハウジングの外側面を形成しているカバーと、カバーに取り付けられているベースを有しており、これらが一緒になって、センサーのための中空スペースの境界を直接定めている。好ましくは、ベースは、カバーにのみ固定されている。好ましくは、ベース及びカバーは、閉じられているモジュールハウジングを形成しており、モジュールハウジングは、中空スペースの境界を完全に（直接）定めている。ベースは、好ましくは、少なくとも一つのセンサーの耐荷重固定に役立っている。ペイン本体の平面、特に切欠きの領域でペイン本体の接平面を通して垂直に見た場合、ベースは、好ましくは、カバーの寸法内に位置しており、すなわち、カバーは、ベースに対して突出しており、したがって、カバーは、オーバーハングを有しており、オーバーハングは、モジュールハウジングをペイン本体に固定するために有利に使用することができる。モジュールハウジングのバルジは、カバーによって形成されている。有利には、カバーは、ワンピースで設計されており、単一の材料でできている。有利には、カバーは、二つの部品で構成され、二つの異なる材料でできている。有利には、ベースは、ワンピースで設計されており、単一の材料でできている。
ペイン本体は、有利にはガラスペイン本体である。一実施形態によれば、ペイン本体は、複合ペインの形態で実装されており、少なくとも一つの熱可塑性中間層を介して互いに固定的に結合されている、少なくとも一つの外側ペイン及び一つの内側ペインを備えている。ウインドシールドは、典型的には複合ペインである。あるいは、ペイン本体は、単一のペイン（単一ペインのセーフティガラス）であってよい。リアウインドウ、ルーフパネル、又はサイドウインドウは、典型的には、単一ペインのセーフティガラス（ＥＳＧ）として実装されている。乗物ウインドウの用途に応じて、ペイン本体を適切に設計することができる。
ペイン本体の一つまたは複数のペインは、ガラス、特に好ましくは板ガラス、フロートガラス、石英ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、ソーダライムガラス、又は透明プラスチック、好ましくは硬質透明プラスチック、特にポリエチレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルクロリド、及び／又はそれらの混合物を含有しているか、これらでできている。ペイン本体は、ガラスでできていることが好ましい。特に、乗物のウインドシールド又はリアウインドウとしての乗物ウインドウの使用、あるいは、高い光透過率が望まれる他の用途では、ペイン本体は、透明であることが好ましい。本発明の意味するところにおいて、「透明」とは、可視スペクトル範囲で、７０％を超える透過率を有していることを意味する。運転者の視野内に配置されていない乗物ウインドウ、例えばルーフパネルの場合、透過率は非常に低く、例えば５％超であってよい。ペイン本体は、無色であっても、着色されていてもよい。好ましくは、ペイン本体のペインは、熱強化されているソーダライムガラスでできている。
ペイン本体の厚さは、非常に様々な値をとることができ、個々のケースの要件に適合させることができる。好ましくは、１．０ｍｍ～２５ｍｍの標準厚さを有しているペイン本体が使用されている。ペイン本体のサイズは、非常に様々な値をとることができ、乗物ウインドウの適用サイズによって規定してよい。乗物ウインドウのサイズは、ペイン本体のサイズによって決まる。
ペイン本体は、任意の三次元形状を有していてよい。ペイン本体は、平面であるか、一つ以上の空間方向に僅かに又は強く湾曲していてもよい。
複合ペインとして実装されているペイン本体の場合、個々のペインは、少なくとも一つの中間層を介して互いに結合されており、中間層は少なくとも一つの熱可塑性材料、好ましくは、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、及び／又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含有しているか、それらでできている。しかし、熱可塑性中間層は、例えば、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアクリレート、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリアセテート樹脂、キャスティング樹脂、アクリレート、フッ素化物エチレン-プロピレン、ポリ塩化ビニル、及び／又はエチレンテトラフルオロエチレン、あるいは、それらのコポリマー又は混合物を含有していてもよい。熱可塑性中間層は、上下に配置されている一つ以上の熱可塑性フィルムによって形成されていてよい。
モジュールハウジングは、一つ以上のプラスチックを含むか、又はそれらでできている。モジュールハウジングは、好ましくは、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）、及び／又はそれらのコポリマー、ブロックコポリマー、又は混合物を含有しているか、それらでできている。したがって、ガラスペイン本体の場合、本発明の乗物ウインドウは、ガラス／プラスチック材料の組み合わせを有している。
本発明の有利な実施形態では、モジュールハウジングのカバーは二つの部分で形成されており、外側部と、外側部の内側ライニングの形態の内側部とを有しており、外側部及び内側部は、互いに異なる材料でできている。また、内側部は、センサーの視野内に位置している開口（アパチャー）を有しており、それは、センサーのセンサー信号のためのウインドウを構成している。この手段の結果、外側と内側の材料を選択することにより、カバーは、その一方では機械的に非常に安定しており、その他方ではセンサー信号に対して高い透過性を有しており、それによって、外側部は、センサー信号に対して高い透過性を有しており、内側部の材料は、カバーに高い機械的安定性を提供している。例えば、内側部と外側部は、それぞれ単一の材料でできている。
例えば、カバーの外側部は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、プロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリニトリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、好ましくは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレンアクリレスター（ＡＳＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレンポリカーボネート（ＡＢＳ＋ＰＣ）、ＰＥＴ＋ＰＣ、ＰＢＴ＋ＰＣ、及び／又はそれらのコポリマー、ブロックコポリマー、又は混合物を含有しているか、それらでできている。カバーの内側部は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリニトリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、好ましくは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレンアクリレスター（ＡＳＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレンポリカーボネート（ＡＢＳ＋ＰＣ）、ＰＥＴ＋ＰＣ、ＰＢＴ＋ＰＣ、及び／又はそれらのコポリマー、ブロックコポリマー、又は混合物を含有しているか、それらでできている。さらに、内側部は、無機又は有機フィラー、好ましくはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、粘土鉱物、ケイ酸塩、ゼオライト、ガラス繊維、炭素繊維、ガラスビーズ、有機繊維、及び／又はそれらの混合物を含有していてよい。フィラーは、カバーの安定性をさらに高めることができる。それに加えて、フィラーはポリマー材料の含有量を低減し、センサーモジュールの製造コストを削減することができる。
外側部の材料の厚さは、例えば、２～４ｍｍの範囲、好ましくは２．５～３．５ｍｍである。内側部の材料の厚さは、例えば、１～３ｍｍの範囲、好ましくは１．５～２．５ｍｍである。
例えば、モジュールハウジングはカバーを備えており、その外側部はポリカーボネート（ＰＣ）でできており、内側部はポリマー、例えばアクリロニトリルブタジエンスチレンポリカーボネート（ＡＢＳ＋ＰＣ）又はＰＥＴ＋ＰＣでできている。そのようなカバーは、一方で、機械的に非常に安定しており、他方で、センサーの視野領域では、内側部の材料が切り取られており、ＰＣでできている外側部のみが存在する（ウインドウ）ため、ＬｉＤａＲセンサーのＩＲレーザーパルスに対して非常に高い透過率を有している。本発明者らによる実験が明らかにしたように、ＰＣは、ＩＲレーザーパルスに対して少なくとも８０％の透過率を有している。カバーのＰＣ材料は黒／不透明であることが好ましく、それによって、ＬｉＤＡＲセンサーは、光学的に隠されているか、人間の目には見えないが、ＩＲレーザーパルスの波長範囲で動作可能である。
カバーはまた、ワンピースで実装されていてよく、他の部品のために使用される材料を含有するか、又はそのような材料でできていてもよい。センサーが、センサー信号に対する良好な透過率を達成するため、センサーの視野外においてよりも、センサーの視野内において、カバーが、薄い壁厚を有していることが有利であってよい。
本発明の乗物ウインドウの別の実施形態では、モジュールハウジングのカバーは、取り付けられた状態で、乗物のルーフ内に延在しているルーフリムの形態で延長及び設計されている。ルーフリムは、例えば、乗物の長手方向の帯形状、又はＴ字形であってよい。これにより、ウインドウに統合されているセンサーモジュールを、視覚的に非常に好ましく、乗物に組み込むことができる。
複合ペインの形態で実装されているペイン本体の場合、外側ペインが、切欠きに隣接している内側ペインに対して後退しており、それによって、内側ペインが上からアクセス可能な支持面を形成しており、その支持面に、センサーモジュールのモジュールハウジングが固定されている。この方法によって、モジュールハウジングをペイン本体に特にしっかりと接着することができると同時に、センサーモジュールをペイン本体に美的／空気力学的に良好に統合することができる。
単一ペインの安全ガラスの形態で実装されているペイン本体の場合、モジュールハウジングが、切り欠きに隣接している単一ペインの安全ガラスの内側表面に固定されており、センサーモジュールが、しっかりと、かつ視覚的に好ましく統合することができ、有利である。
好ましくは、モジュールハウジングとペイン本体との間に形成されている中間スペースは、少なくとも部分的に、特に完全に、熱可塑性材料、例えば、熱可塑性エラストマーで満たされており、一方で、外部環境に対する良好なシールを達成しており、他方で、気流による望ましくない空気ノイズの大幅な削減を可能にしている。
センサーモジュールは、物体認識のための少なくとも一つのセンサーを含んでおり、これは、原則として、任意の方法で設計することができる。例えば、センサーは光学カメラ又はレーダーセンサーである。好ましくは、それは、センサーによって放出され、物体によって反射されるセンサー信号の通過時間を測定することによって、物体までの距離を決定することができるセンサーである。特に好ましくは、それはＬｉＤａＲセンサーであり、それによって、乗物の外部環境を、赤外線波長範囲のレーザーパルスを使用してスキャンすることができる。ＬｉＤａＲセンサーは、レーザーパルスを放射し、物体によって反射されたレーザーパルスを検出する。例えば、レーザーパルスは、８５０～１１００ｎｍの波長範囲の波長を有している。典型的には、ポリカーボネートは、これらの波長に対して８０％以上、特に約９０％の高い透過率を有している。
センサーモジュールのモジュールハウジング、特にカバー及びベースは、射出成形によって製造されている。
モジュールハウジング、特に乗物ウインドウの外側表面を形成している部分、特にカバーには、加熱装置が提供されていてよく、その加熱装置は、例えば、電気的に加熱可能な加熱ワイヤ又は電気的に加熱可能な加熱層を備えている。カバーを製造するため、加熱ワイヤが適用されたフィルムを射出成形金型に配置し、逆射出することができる。有利なことに、加熱ワイヤを有する側は、カバーの材料（例えば、ＰＣ）が射出される側である。したがって、加熱ワイヤは安全に埋め込まれる。あるいは、カバーのための成形部品を最初に製造し、続いて、例えば、超音波埋め込みにより、加熱ワイヤを成形部品の内側に適用してもよい。加熱ワイヤの代わりに、マグネトロン法などを用いて堆積することができる導電性透明層を使用することも可能である。加熱ワイヤは、例えば、対向しているバスバーによって電気的に接触していてもよい。バスバーは、フィルムの逆射出の前又は後に適用することができる。これには、はんだ付け、接着、プラズマアシスト微粉末コーティングを用いた蒸着、ステッチング等、様々な技術を利用することができる。
外部環境に面しているモジュールハウジング又はカバーの領域には、好ましくは、耐スクラッチ性及び耐候性コーティング（ハードコート）、例えば、単層又は二層の熱硬化ポリシロキサン系又はＵＶ硬化アクリレート系が提供されている。単層ポリシロキサンコーティングの層厚は、好ましくは５μｍ～２０μｍの範囲である。二層ポリシロキサンコーティングの層厚は、プライマー：０．５μｍ～５．０μｍ、ハードコート：３．５μｍ～１５．０μｍであることが好ましい。
本発明は、さらに、統合されたセンサーモジュールを有する、本発明の乗物ウインドウを製造方法に及び、下記の工程を含む：
－切欠きを有するペイン本体を提供すること、
－既製アセンブリーとして設計されているセンサーモジュールを前記切欠きに挿入し、前記センサーモジュールをペイン本体に取り付けること。
－切欠きを有するペイン本体を提供すること、
－既製アセンブリーとして設計されているセンサーモジュールを前記切欠きに挿入し、前記センサーモジュールをペイン本体に取り付けること。
本発明の方法は、乗物ウインドウの供給を可能にし、乗物ウインドウは乗物に設置されており、センサーモジュールが、乗物ウインドウに統合されており、センサーモジュールは、電気的に接続されるだけでよい。
本発明はさらに、陸上、空中、又は水上を移動するための輸送手段における、好ましくは、鉄道車両又は自動車のウインドウペインとしての、特に、乗用車のウインドシールド、リアウインドウ、サイドウインドウ、又はルーフパネルとしての本発明の乗物ウインドウの使用に及ぶ。
本発明の様々な実施形態は、個別に、あるいは任意の組み合わせで実施することができる。特に、上記及び以下に説明する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、示された組み合わせだけでなく、他の組み合わせ又は単独でも用いることができる。
以下、添付図面を参照して、例示的な実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。それらは、縮尺どおりではなく簡略化された表現で示す。
先ず、図１及び図２を参照すると、これらは、統合されたセンサーモジュールを有している本発明の乗物ウインドウの例示的な実施形態を示す。図１は、全体として符号１で参照される乗物ウインドウ１の上面図を示す。図２は、図１の乗物ウインドウ１の切断線Ａ－Ａでの断面図であり、自動車における乗物ウインドウ１のルーフ側への取り付けを示している。乗物ウインドウ１と乗物ルーフ９は、ともに、乗物ウインドウアセンブリー１０を形成している。
ここで、例えば、乗物ウインドウ１は、自動車のウインドシールドの形態で実施されている。図１に示すように、乗物ウインドウ１は、ペイン本体２を備えており、ペイン本体２には、センサーモジュール３が固定設置によって統合されている。センサーモジュール３は、乗物ウインドウ１のエッジの切欠き４に挿入されている。切欠き４は、乗物ウインドウ１のルーフ側ウインドシールドエッジ６のほぼ中央で、中央視野５の外側に配置されており、切欠き４は、乗物ウインドウ１の取り付け状態で、その上部に配置されている。本実施形態では、切欠き４は長方形であるが、センサーモジュール３の外形に応じて、切欠き４は他の形状であってもよく、例えば半円形の切欠きでもよい。ボトムウインドシールドエッジ７は、ルーフ側ウインドシールドエッジ６の反対側に位置している。二つの側部乗物ウインドウエッジ８は、取り付け状態で、典型的には自動車のＡピラーに配置されており、ルーフ側ウインドシールドエッジ６とボトムウインドシールドエッジ７の間に配置されている。乗物ウインドウ１のルーフ側ウインドシールドエッジ６は、ペイン本体２のルーフ側ウインドシールドエッジ６'と、センサーモジュール３のルーフ側ウインドシールドエッジ６''とからなっている。ペイン本体２とセンサーモジュール３は、ともに、乗物ウインドウ１を形成している。センサーモジュール３は、既製アセンブリーとしてペイン本体２に固定されていてよい。
図２は、断面図を用いて図１の乗物ウインドウ１を示しており、乗物ウインドウ１のルーフ側の取り付けを描かれており、図１を補足し、自動車（さらに図示せず）の乗物ルーフ９が示されている。破線から分かるように、ペイン本体２及び乗物ルーフ９は、いずれも部分的にしか示されていない。
ここで、ペイン本体２は複合ペインであり、熱可塑性中間層１３を介して、互いに固着（積層）されている内側ペイン１１及び外側ペイン１２を備えている。外側ペイン１２及び内側ペイン１１は、それぞれ、ガラス、好ましくは熱強化ソーダライムガラスでできており、可視光に対して透明である。熱可塑性中間層１３は、熱可塑性材料、好ましくはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、及び／又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）でできている。
外側ペイン１２の外側表面Ｉは、外部環境に面していると同時に、ペイン本体２の外側表面である。外側ペイン１２の内側表面ＩＩ及び内側ペイン１１の外側表面ＩＩＩは、それぞれ中間層１３に面している。内側ペイン１１の内側表面ＩＶは、乗物室内に面していると同時に、ペイン本体２の内側表面である。
図２から分かるように、切欠き４の領域では、外側ペイン１２は内側ペイン１３に対して後退しており、それによって、内側ペイン１１の外側表面ＩＩＩは、上からアクセス可能である。外側ペイン１２のバックオフセット領域では、内側ペイン１３の外側表面ＩＩＩは、センサーモジュール３の支持面１４として機能している。
図２で部分的に示されている乗物ルーフ９は、互いに離間した二つの板金部品１５を備えており、これらは、例えば溶接又はリベット止めによって、ペインサイドエッジ１６で互いに固定されており、ともに、乗物ウインドウ１を支持するためのルーフフランジ１７を形成している。センサーモジュールは、ルーフ側エッジ６、６''に隣接している領域で、ルーフフランジ１７に当接しており、そこに固定されている。当然のことながら、ペイン本体２は、同様に、ルーフ側エッジ６、６'に隣接している領域で、ルーフフランジ１７に当接しており、これに固定されている。
センサーモジュール３は、ベース１９と、ベース１９に接続されているカバー２０とからなるモジュールハウジング１８を備えている。ベース１９及びカバー２０は、ともに、少なくとも一つのセンサー２２を収容するための、好ましくは閉鎖されている、中空スペース２１を形成している。ベース１９及びカバー２０は、中空スペース２１を完全に取り囲んでおり、それによって、中空スペース２１を形成するために、さらなる構成要素、特に、乗物ヘッドライナー又は室内ルーフライニング等の、自動車の構成要素を必要としない。ベース１９は、ペイン本体２及び乗物ルーフ９のいずれにも延在しておらず、乗物ウインドウ１を通して直角に見たときに、ベース１９は、完全にカバー２０の寸法内に配置されている。上記の観察では、例えば、ビューは、ペイン本体２の平面（例えば、切欠き４の領域でペイン本体２に接する平面）に対して直角である。その結果、カバー２０は、ベース１９を越えて（例えば、切欠き４の領域でペイン本体に接する上記平面に対して）延在しており、それによって、カバー２０は、ベース１９に対して突出しており、センサーモジュール３の固定設置に用いることができるオーバーハング４１を形成している。ベース１９はカバー２０のみに固定（好ましくは取外し可能に）接続されており、ベース１９は、乗物ウインドウ１又は自動車の他の構成要素に、それ以上接続されていない。
ここで、カバー２０は、例えば、二つの部分で組み込まれており、例えば、外側部２３及び内側部２４からなっており、これらは、例えば、二成分射出成形／ダイレクトゲートによって、互いに固定接続されている。内側部２４は、外側部２３の内側ライニングの形態であり、センサー２２のためのウインドウ３１として機能する開口２７が設けられている。本実施形態では、内側部２４は、突出支持部２８を備えており、その上にベース１９が固定されている。
センサーモジュール３は、モジュールハウジング１８によって（特にカバー２０によって）、接着で、ペイン本体２と乗物ルーフ９の両方に（排他的に）固定されている。この目的のため、接着剤ビード３２が、内側ペイン１１の外側表面ＩＩＩの支持面１４と、外側ペイン１２のバックオフセット領域における乗物ルーフ９のルーフフランジ１７とに塗布されている。カバー２０のオーバーハング４１は、周方向に形成されている接着剤ビード３２上に配置されており、その結果、モジュールハウジング１８は、一方ではペイン本体２に、他方では乗物ルーフに固着されている。ペイン本体２は、同様に、グルービード（図２には示されていない）でルーフフランジ１７に接着されており、それによって、ペイン本体２とカバー２０の材質（ガラス／プラスチック）に対応して、異なる接着材を選択することができる。
カバー２０とガラス本体２の間、又はカバー２０と乗物ルーフ９の間の中間スペースは、熱可塑性材料（例えば、熱可塑性エラストマー）のオーバーモールド３３で満たされており、外部環境に対して良好なシールをもたらしている。
外部環境に面しているカバー２０の外側表面（以下「カバーの外側表面２５」という）は、ペイン本体２の外側表面１２の外面Ｉとともに、乗物ウインドウ１の外側表面４４を形成している。外側ペイン１２の外側表面Ｉは、カバーの外側表面２５に、少なくとも実質的に、段差なく移行している。同様に、カバーの外側表面２５は、乗物ルーフ９の外側表面（以下、「乗物ルーフの外側表面３４」という）に段差なく移行している。オーバーモールド３３は、カバー２０と外側ペイン１２との間、又はカバー２０と乗物ルーフ９との間の中間スペースを、段差なく充填している。したがって、非常に優れた空力特性、特に気流による空気騒音を低減するとともに、好ましい外観を得られる。
カバー２０の内側部２４と外側部２３は、同じ材料でできていてよい。好ましくは、内側部２４と外側部２３は、互いに異なる材料でできており、外側部２３の材料は、センサー２２のセンサー信号に対する良好な透過性を考慮して選択されており、内側部２４の材料は、モジュールハウジング１８の高い強度を考慮して選択されていることが有利である。例えば、外側部２３は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）、及び／又はそれらのコポリマー、ブロックコポリマー、若しくは混合物でできている。内側部２４は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリニトリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、好ましくは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレンアクリルエステル（ＡＳＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレンポリカーボネート（ＡＢＳ＋ＰＣ）、ＰＥＴ＋ＰＣ、ＰＢＴ＋ＰＣ、及び又はそれらのコポリマー、ブロックコポリマー、若しくは混合物でできている。内側部２４は、無機又は有機充填剤、好ましくはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２ 、粘土鉱物、ケイ酸塩、ゼオライト、ガラス繊維、炭素繊維、ガラスビーズ、有機繊維、及び／又はそれらの混合物をさらに含有していてよい。充填剤は、カバー２０の安定性をさらに高めることができる。また、充填剤は、ポリマー材料の含有量を低減し、センサーモジュール３の製造コストを低減することができる。外側部２３の材料厚さは、例えば、２～４ｍｍ、好ましくは２．５～３．５ｍｍの範囲である。内側部２４の材料厚さは、例えば、１～３ｍｍ、好ましくは１．５～２．５ｍｍの範囲である。
ここで、ベース１９は、例えば、センサー２２のためのキャリアとして機能しており、センサー２２は、ベース１９に固定的に接続されている。図２は、典型的な取り付け位置での乗物ウインドウ１を示しており、典型的な取り付け位置では、センサー２２が、位置合わせされており、視野３０（ビーム経路）が、ここでは円錐形で、例えば、進行方向の前方に向けられており、視野３０（ビーム経路）の中央ビーム２９は、乗物の長手方向又は乗物の長手方向の平面に平行である。
図２に示すように、カバー２０は、ペイン本体２の平面（例えば、切欠き４の領域でペイン本体２に接している平面）に垂直で、外部環境に向かっているドーム状のバルジ３５を有しており、カバー２０は、ウインドウ３１の領域で、乗物の長手方向に垂直なカバーセクション３６を有している。視野３０の中央ビーム２９は、カバーセクション３６に垂直に衝突する。
原則として、センサー２２は、外部環境中の物体を検出する任意のセンサー（例えば、カメラ、レーダーセンサー）であってよく、センサー信号の通過時間測定を伴っても、伴わなくてもよい。好ましくは、センサー２２は、ＬｉＤａＲセンサーであり、レーザービームパルスを発し、反射されたレーザービームパルスを受け取ることができる。これは、図２では、視野３０の領域で、反対方向を指している二つの矢印によって示されている。外側部２３がポリカーボネート（ＰＣ）でできている場合、ＩＲレーザービームパルスに対して非常に良好な透過率（少なくとも８０％）を得ることができる。カバーセクション３６で、放出され反射されたレーザーパルスが、垂直に衝突することによって、カバー２０において、光の望ましくない反射／散乱及び吸収が大幅に低減されており、センサー測定の効率が大幅に改善されている。好ましくは、外側部２３は、黒色ＰＣ又は可視範囲で不透明なＰＣでできており、内側部２４は、ＰＣ＋ＡＢＳ又はＰＣ＋ＰＥＴでできている。
図１及び図２に示されている乗物ウインドウ１では、センサーモジュール３を既製アセンブリーとしてペイン本体２に有利に統合されていてよく、それによって、電気的接続を除いて、センサーモジュール３のための取り付け具を乗物側に必要とせずに、自動車に取り付けるための統合されているセンサーモジュール３を、乗物ウインドウ１に提供することができる。
図２の実施形態では、ベース１９の乗物室内側に、バックミラー３７が取り付けられている。
以下、図３～図１２を参照して、乗物ウインドウ１又は乗物ウインドウアセンブリー１０の様々な他の実施形態について説明する。不必要な繰り返しを避けるために、参照する実施形態との相違点のみを説明し、それ以外の場合は、そこの記述を参照する。
図３は、類似の断面図を用いて、図２の乗物ウインドウアセンブリー１０の変形を示している。図３の実施形態では、カバー２０と支持面１４との間の領域にオーバーモールド３３が配置されておらず、それにより、中間スペース３８がそこに残存している。この方法で材料を節約している。
図４は、類似の断面図を用いて、図３の乗物ウインドウアセンブリー１０の変形を示している。図４の実施形態では、ペイン本体２は複合ペインではなく、自動車のリアウインドウとして使用されるような単独ペインの安全ガラスである。切欠き４の領域において、モジュールハウジング１８は、ペイン本体２の内側表面４２に固定されている。ペイン本体側において、カバー２０の内側部２４は、外側部２３を超えてオーバーハング４１の領域内に延在している（例えば、切欠き４の領域におけるペイン本体に接する平面に関して）。内側部２４は、ペイン本体２の内側に重なっており、接着剤ビード３２によって、そこに接着されている。ペイン本体側には、オーバーモールド３３がない。ベース１９には、バックミラー３３が取り付けられていない。
図５は、類似の断面図を用いて、図４の乗物ウインドウアセンブリー１０の変形を示している。図５の実施形態では、ペイン本体側に、ペイン本体２とカバー２０との間の中間スペースにオーバーモールド３３が提供されている。
図６は、類似の断面図を用いて、図５の乗物ウインドウアセンブリー１０の変形を示している。図６の実施形態では、乗物ルーフ９はルーフフランジ１７を有していないが、モジュールハウジング１８又はカバー２０（及びペイン本体２）は、乗物ルーフ９の下側４３に接着剤ビード３２で接着されている。この目的のために、カバー２０又はカバー２０の外側部２３は、乗物ルーフ９と重なっているカバーフランジ３９を有している。カバー２０と乗物ルーフ９との間の中間スペースは、オーバーモールド３３によって満たされており、外部環境に対して良好なシールを形成しているとともに、カバー２０と乗物ルーフ９との間で段差のない移行を形成している
図７は、類似の断面図を用いて、図５の乗物ウインドウアセンブリー１０の変形を示している。図７の実施形態では、カバー２０が延長されており、カバー２０がルーフリム４０を形成しており、ルーフリム４０は、乗物の長手方向に、乗物ルーフ９へ延在しており、ルーフリム４０は乗物ルーフ９（図７に示されていない）に取り付けられている。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、それぞれは図７の乗物ウインドウアセンブリー１０の実施形態の上面図を示し、ルーフリム４０は、例えば、ストリップ形状（図８Ａ）又はＴ形状で実装されていてよい。
図９は、類似の断面図を用いて、図２の乗物ウインドウアセンブリー１０の変形を示している。図９の実施形態では、カバー２０はワンピースでできている。ベース１９を外側部２３に固定するために、外側部２３は周支持部２８を有している。
図１０は、類似の断面図を用いて、図９の乗物ウインドウアセンブリー１０の変形を示している。図１０の実施形態では、カバー２０は、センサー２２の視野３０の領域において、カバー２０の残りの部分よりも薄い材料厚さを有しており、センサー２２の信号に対する透過率が改善されたウインドウ３１を形成している。
図１１及び図１２は、図１及び図２に示したように、乗物ウインドウ１又は乗物ウインドウアセンブリー１０の別の変形を、それぞれ、上面図（図１１）及び断面図（図１２）で示している。図１１の上面図から分かるように、センサーモジュール３は、ペイン本体２のエッジの切欠き４に挿入されているのではなく、ペイン本体２の非エッジ内側領域４５に形成されている切欠き４に挿入されており、その切欠き４は、例えば、フライス加工又はレーザー加工によって形成されている。切欠き４は、もっぱらペイン本体２によって境界が定められており、すなわち、切欠き４を取り囲んでいるエッジは、ペイン本体２によって形成されている。切欠き４は、乗物ウインドウ１のエッジ６、７、８に隣接していない。
図１２の断面図に示すように、ペイン本体２は、周方向に、外側ペイン１２のバックオフセットを有しており、それによって、切欠き４を取り囲むモジュールハウジング１８のための支持面１４が形成されている。接着剤ビード３２が、支持面１４上で周方向に適用されており、それによって、カバー２０又はその内側部２４が、内側ペイン１１に接着されている。乗物ウインドウ１のこの実施形態は、ペイン本体２での応力発生の点で有利であり得る。また、自動車の乗物ウインドウ１を接着する際に、まったく同じ接着剤又はプライマーを使用することができる。プラスチック専用に設計された材料を使用する必要はない。
これまでの記述から、本発明は、統合されているセンサーモジュールを有している改良された乗物ウインドウを可能にする。センサーモジュールは、ペイン本体の切欠きに既製のアセンブリーとして取り付けることができ、それによって、統合されているセンサー モジュールを有している乗物ウインドウは、自動車に取り付けることができる。センサーモジュール、特に、センサーのビーム経路領域でのモジュールハウジングの材料及び形状は、センサーの効率に関し、特別に設計することができ、放出され、そして反射されたセンサー信号の垂直衝突と、センサー信号の高い透過率が可能である。本発明は、ＬｉＤａＲセンサーの使用により、特に有利に用いることができる。
１ 乗物ウインドウ
２ ペイン本体
３ センサーモジュール
４ 切欠き
５ 視野
６、６’、６’’ ルーフ側乗物ウインドウエッジ
７ ボトムウインドウエッジ
８ 側部乗物ウインドウエッジ
９ 乗物ルーフ
１０ 乗物ウインドウアセンブリー
１１ 内側ペイン
１２ 外側ペイン
１３ 中間層
１４ 支持面
１５ 板金部品
１６ ペインサイドエッジ
１７ ルーフフランジ
１８ モジュールハウジング
１９ ベース
２０ カバー
２１ 中空スペース
２２ センサー
２３ 外側部
２４ 内側部
２５ カバーの外側表面
２６ カバーの内側表面
２７ 開口
２８ 支持部
２９ 中央ビーム
３０ 視野
３１ ウインドウ
３２ 接着剤ビード
３３ オーバーモールド
３４ 乗物ルーフの外側表面
３５ バルジ
３６ カバーセクション
３７ バックミラー
３８ 中間スペース
３９ カバーフランジ
４０ ルーフリム
４１ オーバーハング
４２ 内側表面
４３ 下側
４４ 乗物ウインドウの外側表面
４５ 内側領域
２ ペイン本体
３ センサーモジュール
４ 切欠き
５ 視野
６、６’、６’’ ルーフ側乗物ウインドウエッジ
７ ボトムウインドウエッジ
８ 側部乗物ウインドウエッジ
９ 乗物ルーフ
１０ 乗物ウインドウアセンブリー
１１ 内側ペイン
１２ 外側ペイン
１３ 中間層
１４ 支持面
１５ 板金部品
１６ ペインサイドエッジ
１７ ルーフフランジ
１８ モジュールハウジング
１９ ベース
２０ カバー
２１ 中空スペース
２２ センサー
２３ 外側部
２４ 内側部
２５ カバーの外側表面
２６ カバーの内側表面
２７ 開口
２８ 支持部
２９ 中央ビーム
３０ 視野
３１ ウインドウ
３２ 接着剤ビード
３３ オーバーモールド
３４ 乗物ルーフの外側表面
３５ バルジ
３６ カバーセクション
３７ バックミラー
３８ 中間スペース
３９ カバーフランジ
４０ ルーフリム
４１ オーバーハング
４２ 内側表面
４３ 下側
４４ 乗物ウインドウの外側表面
４５ 内側領域
Claims (13)
- 統合されているセンサーモジュール（３）を有している乗物ウインドウ（１）であって、
－切欠き（４）を有しているペイン本体（２）
－中空スペース（２１）を形成しており、その中空スペース（２１）の中に、少なくとも一つのセンサー（２２）が収容されているモジュールハウジング（１８）を有している既製アセンブリーとして設計されているセンサーモジュール（３）、
を備えており、
前記中空スペース（２１）を形成している前記モジュールハウジング（１８）が、前記切欠き（４）に挿入されており、かつ前記前記ペイン本体（２）に取り付けされており、前記モジュールハウジング（１８）の外側表面（２５）と前記ペイン本体（２）の外側表面（Ｉ）が、ともに、前記乗物ウインドウ（１）の外側表面（４４）を形成している、
乗物ウインドウ（１）。 - 前記切欠き（４）が、前記ペイン本体（２）のエッジに形成されている、請求項１に記載の乗物ウインドウ（１）。
- 前記切欠き（４）が、前記ペイン本体（２）の内側領域（４５）に形成されている、請求項１に記載の乗物ウインドウ（１）。
- 前記モジュールハウジング（１８）が、バルジ（３５）を有しており、前記バルジ（３５）は、ハウジングセクション（３３）が前記センサー（２２）の視野（３０）に位置するように成形されており、前記ハウジングセクション（３３）に、前記センサーによって放出された信号が、垂線から最大１０°の偏差で衝突する、請求項１～３のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ（１）。
- 前記モジュールハウジング（１８）が、カバー（２０）及び前記カバー（２０）に取り付けられているベース（１９）を有しており、前記カバー及び前記ベースが、ともに、前記センサー（２２）のための前記中空スペース（２１）を形成している、請求項１～４のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ（１）。
- 前記カバー（２０）が、外側部（２３）及び前記外側部（２３）の内側ライニングの形態で設計されている内側部（２４）を備えており、前記外側部（２３）及び前記内側部（２４）が、異なる材料でできており、かつ、前記内側部が、前記センサー（２２）の視野（３０）に位置している開口（２７）を有している、請求項５に記載の乗物ウインドウ（１）。
- 前記カバー（２０）が、ワンピースで形成されており、前記カバー（２０）が、前記センサー（２２）の視野（３０）において、前記センサー（２０）の視野の外側よりも、薄い壁厚を有している、請求項５に記載の乗物ウインドウ（１）。
- 前記カバー（２０）が、ルーフリム（４０）の形態で設計されている、請求項３に従属しない請求項５～７のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ（１）。
- 前記ペイン本体（２）が、少なくとも一つの外側ペイン（１２）及び一つの内側ペイン（１１）を備えており、前記外側ペイン（１２）及び前記内側ペイン（１１）が、少なくとも一つの熱可塑性中間層（１３）を介して結合されており、前記切欠き（４）に隣接して、前記外側ペイン（１２）が、前記内側ペイン（１１）に対して後退しており、その結果、支持面（１４）が、前記内側ペイン（１１）によって形成されており、前記モジュールハウジング（１８）が、前記支持面（１４）において前記ペイン本体（２）に取り付けられている、請求項１～８のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ（１）。
- 前記ペイン本体（２）が、単一のペインからなり、前記モジュールハウジング（１８）が、前記切欠き（４）に隣接している前記単一のペインの内側表面（４２）に取り付けられている、請求項１～８のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ（１）。
- 前記モジュールハウジング（１８）と前記ペイン本体（２）の間に形成されている中間スペース（３８）が、少なくとも部分的に熱可塑性材料（３３）で満たされている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ（１）。
- 下記工程を含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ（１）の製造方法：
－切欠き（４）を有するペイン本体（２）を提供すること、
－前記センサーモジュール（３）を前記切欠き（４）に挿入し、前記センサーモジュール（３）を前記ペイン本体（２）に取り付けること。 - 請求項１～１１のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ（１）の、陸上、空中、又は水上を移動するための輸送手段の乗物ウインドウとしての、好ましくは、鉄道車両又は自動車のウインドウペインとしての、特に、乗用車の、ウインドシールド、リアウインドウ、サイドウインドウ、又はルーフパネルとしての使用。
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