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DE102004044035A1 - Bauteil aus Kunststoff, insbesondere Verkleidungsteil für den KFZ-Innenraum - Google Patents

Bauteil aus Kunststoff, insbesondere Verkleidungsteil für den KFZ-Innenraum Download PDF

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Abstract

Durch die Erfindung soll insbesondere eine Bauteil für den Kraftfahrzeug-Innenraumbereich geschaffen werden, das eine kostengünstige Leuchtfunktion aufweist und eine gleichmäßige ambiente Beleuchtung, d. h. mit einem angenehmen Erscheingungsbild bzw. einer angenehmen Hintergrundbeleuchtung, erzeugt. DOLLAR A Das einteilig hergestellte Bauteil weist einen inneren und einen äußeren Bereich auf, wobei der äußere Bereich den inneren Bereich weitgehend umschließt. In dem inneren Bereich ist ein Lichtleiter eingeführt bzw. fungiert der innere Bereich selbst als Lichtleiter. DOLLAR A Das Bauteil kann zumindest teilweise aus einem transparenten oder transluzenten Material bestehen und mit einem zumindest teilweise durchleuchtbaren Dekor versehen sein.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bauteil aus Kunststoff, insbesondere ein Verkleidungsteil für den KFZ-Innenraum mit einem inneren und einem äußeren Bereich.
  • In zunehmendem Maße werden in jüngerer Zeit Bauteile, insbesondere Verkleidungsteile und vor allem Verkleidungsteile für den KFZ-Innenraum mit Beleuchtungsfunktionen ausgestattet. Es geht dabei nicht mehr nur darum, dass ein Bauteil als Träger oder Fassung für eine Leuchte fungiert, wie man es schon seit langem von KFZ-Innenraumleuchten beispielsweise als Leseleuchte unter dem Dachhimmel kennt. Vielmehr soll statt oder zusätzlich zu einer funktionellen Beleuchtung eine ambiente Beleuchtung erfolgen. Eine funktionelle Beleuchtung ist in diesem Sinne eine Beleuchtung mit für bestimmte Funktionen ausreichender Beleuchtungsstärke, die also beispielsweise das Erkennen von Gegenständen oder Bedienelementen ermöglicht (in diese Kategorie fallen z.B. herkömmliche Leuchten im Handschuhkasten sowie Tastaturbeleuchtungen) oder zum Lesen ausreicht (z.B. die Leseleuchte im Dachhimmel). Bei einer ambienten Beleuchtung dagegen soll vor nehmlich ein angenehmes Erscheinungsbild bzw. eine angenehme Atmosphäre/Hintergrundbeleuchtung erzeugt werden; die Funktion, z.B. das Erkennen oder Bedienen, ist dem in der Regel untergeordnet. Ambiente Beleuchtungen sind daher oft – aber nicht zwingend – von geringerer Beleuchtungsstärke. Ein Beispiel für eine ambiente Beleuchtung sind beleuchtete Einstiegsleisten. Die Übergänge zwischen ambienter und funktioneller Beleuchtung können fließend sein (wie z.B. bei einer Türeinstiegsleuchte, die sowohl eine angenehme Optik im Einstiegsbereich bewirkt als auch funktionell den unmittelbaren Einstiegsbereich beleuchtet, um ein sicheres Ein- und Aussteigen zu ermöglichen).
  • Ein Bauteil als Lichtquelle mit ambienter Beleuchtungsfunktion kann eine direkte (indem das Bauteil selbst leuchtet) oder indirekte (indem das Bauteil von einer anderen Lichtquelle beleuchtet wird) Lichtquelle sein. Bei direkter Beleuchtung ist es erforderlich, die eigentliche Lichtquelle entweder an oder in dem Bauteil zu integrieren oder das Licht von der eigentlichen Lichtquelle mittels eines Lichtleiters an das Bauteil heranzuführen. Durch Kombination der eigentlichen Lichtquelle mit einem durchleuchtbaren Bauteil wird das Bauteil dann selber leuchtend. Bei direkter ambienter Beleuchtung ist es oft erwünscht, eine Fläche gleichmäßig leuchten zu lassen.
  • Herkömmliche Lichtquellen sind punktförmige bzw. räumlich eng begrenzte Quellen wie Glühlampen oder LED. Vorteile herkömmlicher Lichtquellen sind die einfache Verfügbarkeit, die große Vielfalt an Farben und Formen sowie der günstige Preis. Das Licht einer solchen Quelle wird häufig mittels Lichtleitern, das sind in der Regel längliche oder flächenartige, dreidimensional geformte Strukturen, von der eigentlichen Lichtquelle zu dem Ort herangeführt, der leuchten soll. Ein Lichtleiter ist in diesem Sinne ein Medium, welches von der Lichtquelle eingekoppeltes Licht entlang seiner länglichen oder flächenartigen Ausdehnung führt. Dies wird erreicht, indem eingekoppeltes Licht an der Grenze des Lichtleiters zum umgebenden Medium reflektiert wird (in der Regel durch Totalreflexion infolge eines hohen Brechungsindexes zur umgebenden Luft). Um gezielt Licht aus dem Lichtleiter auszukoppeln, werden Störstellen an der Oberfläche (z.B. durch Strukturierung, Anbringung optischer Flächen o.ä.) oder im Material (z.B. Hohlstellen, Fremdkörper) eingefügt. Typische Aufgaben der Lichtleiter sind es, mehrere Lichtquellen zu kombinieren, das Licht auf mehrere Orte zu verteilen oder eine gleichmäßige Verteilung von Licht an verschiedenen Orten oder entlang einer Fläche zu bewirken.
  • Bei einem Bauteil mit direkter ambienter Leuchtfunktion ist es – wie bereits erwähnt – oft erwünscht, eine Fläche gleichmäßig leuchten zu lassen. Aus diesem Grund sind bei Verwendung von weitgehend punktförmigen Lichtquellen in der Regel Lichtleiter notwendig, um eine gleichmäßige Verteilung des Lichtes in der Fläche zu erreichen. Ein Nachteil dieser herkömmlichen Lichtquellen ist daher oft eine aufwendige Konstruktion und Befestigung der Lichtleiter mit den Lichtquellen an dem Bauteil.
  • Als neuartige Lichtquellen kommen in jüngerer Zeit verstärkt leuchtende flächenartige Strukturen wie Elektro-Lumineszenzfolien zum Einsatz. Solche Lichtquellen haben den Vorteil, eine Fläche gleichmäßig ausleuchten zu können, eine geringe Wärmeentwicklung zu besitzen und einen geringen eigenen Bauraum zu benötigen. Nachteilig ist der (noch) hohe bis sehr hohe Preis.
  • Kunststoff-Verkleidungsteile für den KFZ-Innenraumbereich haben in der Regel erhöhte mechanische Anforderungen wie ausreichende Steifigkeit und Stabilität zu erfüllen. Aus diesem Grund werden solche Bauteile typischerweise mit versteifenden Elementen wie Rippen oder Kanälen ausgeführt. Eine besondere Art dieser Ausführung entsteht bei dem bekannten Verfahren der Injektionstechnik im Spritzguss, bei der in einen Bereich höherer Wandstärke des Bauteils vor der Erstarrungsphase im Formwerkzeug ein Medium eingespritzt wird, das einen Teil der Kunststoffschmelze aus diesem Bereich verdrängt. Je nach Art des verwendeten Mediums unterscheidet man die z.Zt. bekannte Gas-, bzw. Wasserinjektionstechnik. In beiden Fällen entsteht nach der Herstellung und der Entfernung des Mediums ein hohler Kanal in dem Bauteil. Ein solcher Injektionskanal bringt eine große Erhöhung der Steifigkeit und Stabilität bei nur geringem Gewicht.
  • Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, ein Bauteil, insbesondere ein Verkleidungsteil für den KFZ-Innenraumbereich, mit einer kostengünstigen Leuchtfunktion auszustatten, welche insbesondere eine gleichmäßige ambiente Beleuchtung ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Bauteil aus einem inneren Bereich und einem äußeren Bereich besteht welche einteilig miteinander verbunden sind wobei der äußere den inneren Bereich zumindest weitgehend umschließt und in dem inneren Bereich ein Lichtleiter eingeführt ist bzw. der innere Bereich selbst als Lichtleiter fungiert, so dass eine Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter im inneren Bereich des Bauteils zu einer Einkopplung von Licht in den äußeren Bereich des Bauteils führt, da der äußere Bereich den inneren zumindest weitgehend umschließt. „Einteilig miteinander verbunden" meint im Sinne dieser Erfindung, dass äußerer und innerer Bereich des Bauteils während der Formgebung des Bauteils (z.B. durch Spritzgießen, Blasformen, Extrudieren, Pressen oder Strangablegeverfahren und ggf. die entsprechenden Sonderverfahren wie Gasinjektionstechnik) entstehen, gemeinsam das Bauteil bilden und nicht etwa durch nachträgliche Befestigung oder Fügeprozesse miteinander verbunden werden.
    •
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der einzigen Figur der Erfindung ist das zumindest teilweise aus einem transluzenten (also durchscheinenden, lichtdurchlässigen aber nicht notwendigerweise klaren) Kunststoff gefertigte Bauteil 1, welches beispielsweise mittels Gasinnendruckverfahren im Spritzgießen hergestellt wurde, mit einem entsprechenden Injektionskanal 2 versehen. Dieser Injektionskanal (Hohlkanal) ist der erfindungsgemäß innere Bereich des Bauteils, in dem ein Lichtleiter 3 untergebracht ist. Dabei können an dem Bauteil auch mehrere, getrennte oder miteinander verbundene Kanäle mit gleichen oder unterschiedlichen Querschnitten und beliebig ausgebildeten Konturen vorhanden sein, von denen einer, mehrere oder alle Kanäle Lichtleiter aufnehmen.
  • Das aus einer herkömmlichen, im wesentlichen punktförmigen, preisgünstigen Lichtquelle (z.B. einer LED) in den Lichtleiter 3 eingespeiste Licht wird durch an geeigneten Stellen der Oberfläche des Lichtleiters eingebrachte Strukturen 4 zumindest teilweise aus dem Lichtleiter aus- und in das Bauteil eingekoppelt. Dies führt in den entsprechenden Bereichen des transluzenten Bauteils zu einer ambienten Beleuchtung mit gleichmäßiger Leuchtdichte. Ferner kann das Bauteil mit einem zumindest teilweise durchleuchtbaren Dekor, z.B. einem geeigneten Textil, einer Folie oder Pergament, bedeckt sein (beispielsweise durch Hinterspritzen oder Kaschierung), wodurch sowohl bei eingeschalteter als auch bei ausgeschalteter Beleuchtung u.U. unterschiedliche zusätzliche Gestaltungseffekte der Bauteiloberfläche möglich sind. Weiterhin kann das Bauteil nur in Teilbereichen, z.B. dem beleuchteten Bereich, aus dem transluzenten Material gefertigt sein und mittels Mehrkomponententechnik in anderen Bereichen aus anderen Materialien bestehen, die entweder lichtundurchlässig, transluzent oder transparent sind und ggf. verschiedene Farben besitzen. Auch der beleuchtete Bereich kann mittels Mehrkomponententechnik aus mehreren transluzenten Materialien bestehen, die unterschiedliche Farben haben können. Durch Beimischung von Additiven, Pigmenten oder Fremdkörpern (z.B. metallisch oder mineralisch glitzernde Pigmente oder Naturfasern) können optische Effekte in dem durchleuchtbaren Material erzeugt werden.
  • Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass ein solcher Kanal dann sowohl eine Funktion als mechanische Versteifung als auch zur Lichtleitung besitzt. Da der Injektionskanal ein Bestandteil des eigentlichen Verkleidungsteils ist, führt ferner jede Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter zwangsläufig zu einer Ein kopplung des Lichts in das Bauteil selbst, da ja der Lichtleiter vom Injektionskanal umgeben ist bzw. der Injektionskanal selbst als Lichtleiter fungiert. Dies gestattet es auf einfache Weise Licht an einer oder mehreren Stellen bzw. flächig in das Verkleidungsteil einzukoppeln und dieses damit zum Leuchten zu bringen. Die sonst notwendige aufwendige Gestaltung und Befestigung des Lichtleiters entfällt.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt.
    • 1
    Bauteil
    2
    Injektionskanal (Hohlkanal)
    3
    Lichtleiter
    4
    Strukturen zur Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter
    5
    Textildekor

Claims (43)

  1. Bauteil aus Kunststoff, insbesondere Verkleidungsteil für den KFZ-Innenraum, mit einem inneren und einem äußeren Bereich, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und der äußere Bereich einteilig miteinander verbunden sind, der äußere Bereich den inneren weitgehend umschließt und der innere Bereich zumindest teilweise als Lichtleiter fungiert oder einen Lichtleiter beinhaltet.
  2. Bauteil nach Anspruch 1, hergestellt Injektionstechnik im Spritzgieß-, Preß- oder Strangablegeverfahrenverfahren (z.B. durch Gas- oder Wasserinjektionstechnik) mit einem entsprechenden Injektionskanal (Hohlkanal) als innerem Bereich und einem Lichtleiter, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter in dem Injektionskanal verläuft.
  3. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil zumindest teilweise aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoff besteht.
  4. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil zumindest teilweise aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoff besteht und mit einem zumindest teilweise durchleuchtbaren Dekor versehen ist.
  5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil zumindest teilweise aus einem transluzenten Kunststoff besteht und mit einem (einer) zumindest teilweise durchleuchtbaren Textil, Folie oder Pergament als Dekor hinterspritzt wird.
  6. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter aus einem transparenten Kunststoff besteht.
  7. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter an einer oder mehreren Stellen durch Strukturierung der Oberfläche oder durch Einbringen von Fremdkörpern oder Hohlräumen im Innern Störstellen aufweist, welche dazu geeignet sind, Licht aus dem Lichtleiter aus- und in das Bauteil einzukoppeln.
  8. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter an einer oder mehreren Stellen an dem Innern des Injektionskanals befestigt ist und die Befestigungsstellen der Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter und der Einkopplung dieses Lichts in das eigentliche Bauteil dienen.
  9. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Lichtleiters im Injektionskanal durch einen Fügevorgang, insbesondere mittels Ultraschallschweißen oder Warmnieten, erfolgt.
  10. Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter aus einem Faserbündel besteht.
  11. Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Faserbündels unterschiedlich lang sind.
  12. Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich langen Fasern genutzt werden, um gezielt das an den Faserenden austretende Licht in das Bauteil einzukoppeln und damit eine oder mehrere Stellen oder eine Fläche des Bauteils möglichst gleichmäßig zum Leuchten zu bringen.
  13. Bauteil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Faserbündels an einer oder mehreren Stellen mittels eines Fügevorgangs, insbesondere mittels Ultraschallschweißen oder Warmnieten, mit dem Injektionskanal verbunden werden.
  14. Bauteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügestellen zwischen Fasern und Injektionskanal so ausgeführt sind, dass an den Fügestellen Licht aus den Fasern in das Bauteil eingekoppelt wird.
  15. Bauteil nach Anspruch 1, hergestellt Injektionstechnik im Spritzgieß-, Preß- oder Strangablegeverfahrenverfahren (z.B. durch Gas- oder Wasserinjektionstechnik) mit einem entsprechenden Injektionskanal (Hohlkanal) als innerem Bereich, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionskanal als Lichtleiter fungiert.
  16. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil zumindest teilweise aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoff gefertigt ist.
  17. Bauteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil zumindest teilweise aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoff besteht und mit einem zumindest teilweise durchleuchtbaren Dekor versehen ist.
  18. Bauteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil zumindest teilweise aus einem transluzenten Kunststoff besteht und mit einem (einer) zumindest teilweise durchleuchtbaren Textil, Folie oder Pergament als Dekor hinterspritzt wird.
  19. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektionsmedium nach der Herstellung im Injektionskanal verbleibt und als Lichtleiter verwendet wird.
  20. Bauteil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektionsmedium ein transparenter Kunststoff ist.
  21. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in den Injektionskanal nach der Herstellung ein transparentes Material gefüllt wird, das als Lichtleiter dient.
  22. Bauteil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Material ein flüssiges, aushärtendes Gießharz ist.
  23. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Injektionskanals teilweise oder ganz mit einer zumindest teilweise reflektierenden Schicht überzogen wird.
  24. Bauteil nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht eine Metallschicht ist.
  25. Bauteil nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht durch Aufdampfen oder chemisches bzw. elektrolytisches Abscheiden erzeugt wird.
  26. Bauteil nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Injektionskanal an einer oder mehreren Stellen mittels Bohrungen gezielt Störstellen eingebracht werden, welche auch die reflektierende Schicht partiell zerstören und geeignet sind, Licht aus dem Lichtleiter auszukoppeln.
  27. Bauteil nach Anspruch 1, hergestellt im Sandwich-, Monosandwich, 2K-, Mehrkomponenten- oder Mehrfarben-Spritzgussverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein (bei Monosandwich: das erste) eingespritztes Material den erfindungsgemäß äußeren Bereich und zumindest ein anderes (bei Monosandwich: das zuletzt) eingespritztes Material den erfindungsgemäß inneren Bereich bildet und der innere Bereich als Lichtleiter fungiert.
  28. Bauteil nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für den äußeren Bereich transparent oder transluzent ist.
  29. Bauteil nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für den inneren Bereich transparent oder transluzent ist.
  30. Bauteil nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit einem zumindest teilweise durchleuchtbaren Dekor versehen ist.
  31. Bauteil nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit einem (einer) zumindest teilweise durchleuchtbaren Textil, Folie oder Pergament als Dekor hinterspritzt wird.
  32. Bauteil nach Anspruch 1, hergestellt mittels Coextrusion im Blasformen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der mehreren extrudierten Schichten den erfindungsgemäß inneren Bereich bildet und zumindest eine andere den erfindungsgemäß äußeren Bereich bildet und der innere Bereich als Lichtleiter fungiert.
  33. Bauteil nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für den äußeren Bereich transparent oder transluzent ist.
  34. Bauteil nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für den inneren Bereich transparent oder transluzent ist.
  35. Bauteil nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit einem zumindest teilweise durchleuchtbaren Dekor versehen ist.
  36. Bauteil nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit einem (einer) zumindest teilweise durchleuchtbaren Textil, Folie oder Pergament als Dekor hinterblasen wird.
  37. Bauteil nach Anspruch 1, hergestellt mittels Coextrusionstechnik, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der mehreren gemeinsam extrudierten Stränge den erfindungsgemäß inneren und zumindest ein anderer den erfindungsgemäß äußeren Bereich bildet und der innere Bereich als Lichtleiter fungiert.
  38. Bauteil nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für den äußeren Bereich transparent oder transluzent ist.
  39. Bauteil nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für den inneren Bereich transparent oder transluzent ist.
  40. Bauteil nach Anspruch 1, hergestellt mittels Einlegetechnik im Spritzguss, Press- oder Strangablegeverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtleiter in das Formgebungs-Werkzeug eingelegt und von dem Kunstoff umspritzt, umpresst oder umschlossen wird und so den erfindungsgemäß inneren Bereich bildet, und das umspritzte, umpresste oder umschlossene Material den erfindungsgemäß äußeren Bereich bildet.
  41. Bauteil nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für den äußeren Bereich transparent oder transluzent ist.
  42. Bauteil nach einem der Ansprüche 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit einem zumindest teilweise durchleuchtbaren Dekor versehen ist.
  43. Bauteil nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit einem (einer) zumindest teilweise durchleuchtbaren Textil, Folie oder Pergament als Dekor hinterspritzt, hinterpresst bzw. verbunden wird.
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