WO2020249591A1 - Verglasungseinheit und fahrzeug mit einer solchen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verglasungseinheit (2; 2') eines Fahrzeugs (5), umfassend eine Außenscheibe (2a) und eine Innenscheibe (2b), die über mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, und die in einem kantennahen Kameramontagebereich, in dem im montierten Zustand (1) der Verglasungseinheit auf der Innenseite der Innenscheibe (2b) eine nach außerhalb des Fahrzeuges gerichtete Kamera (6) angebracht ist, eine Krümmung aufweist, wobei im Kameramontagebereich ein Ausschnitt (4; 4.1; 4.2; 4.3) (i) nur in der Innenscheibe (2b) oder (ii) in der Innnenscheibe (2b) und in mindestens einer Zwischenschicht (2e) einer Mehrzahl von Zwischenschichten (2c; 2d, 2e), aber nicht in allen Zwischenschichten (2c; 2d, 2e), wobei der Ausschnitt (4; 4.2; 4.3) keine Einlegeteil aufweist, angeordnet ist, wobei die Abmessungen des Ausschnitts (4; 4.2; 4.3) größer als die Abmessungen des Blickfeldes (B) der Kamera in der Verglasungseinheit-Ebene sind.

Description

Verglasungseinheit und Fahrzeug mit einer solchen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Verglasungseinheit eines Fahrzeugs, umfassend eine Außenscheibe und eine I nnenscheibe, die über mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, und die in einem kantennahen Kameramontagebereich, in dem im montierten Zustand der Verglasungseinheit auf der I nnenseite der I nnenscheibe eine nach außerhalb des Fahrzeuges gerichtete Kamera angebracht ist, eine Krümmung aufweist. Sie betrifft des Weiteren ein Fahrzeug, in dem eine solche Verglasungseinheit montiert ist.

I n modernen Fahrzeugen, insbesondere Straßenfahrzeugen, werden zunehmend Kameras verbaut, um jedenfalls für bestimmte Fahrzustände die Umgebung zu erfassen und die gewonnenen Aufnahmen entweder dem Fahrer selbst oder Fahrerassistenzsystemen bereitzustellen. Je nach Einsatzzweck sind solche Kameras in die Karosseriestruktur integriert, oder sie sind auf der Innenseite von Fahrzeugscheiben, insbesondere der Frontscheibe oder der Rückscheibe, platziert. Auf der I nnenseite von Fahrzeugscheiben positionierten Kameras kommt vielfach eine besonders große Bedeutung bei der Erfassung der Fahrzeugumgebung zu.

Daher besteht die Forderung, dass diese Kameras Bilder mit hoher Auflösung und minimalen Bildverzerrungen liefern müssen. Derartige Verzerrungen können insbesondere in Systemen, die das autonome Fahren erlauben sollen, zu schwerwiegenden Fehlinterpretationen der Verkehrssituation führen und sind daher weitestgehend zu vermeiden.

Die Formgestaltung moderner Fahrzeuge, insbesondere auch von PKWs, schließt normalerweise mehrfach gekrümmte Front- und Heckscheiben, vielfach aber auch gekrümmte Seitenscheiben, ein. Jedenfalls die Front- und Heckscheiben weisen einen mehrschichtigen Aufbau der eingangs charakterisierten Art auf. Krümmungsbereiche in diesem Aufbau, der eine optische Kopplung zwischen Außen- und I nnenscheibe bewirkt, führen aufgrund der geringfügig unterschiedlichen Krümmung beider Scheiben nahezu zwangsläufig zu Verzerrungen in den Bildern einer Kamera, die die Umgebung durch eine solche Scheibe hindurch aufnimmt.

Im Sinne der obengenannten Anforderungen besteht mithin die Aufgabe der Bereitstellung einer gattungsgemäßen Verglasungseinheit, die es einer auf der Innenseite montierten Kamera ermöglicht, weitestgehend verzerrungsfreie Bilder der Fahrzeugumgebung zu liefern.

Das deutsche Gebrauchsmuster DE 202019102137 U1 offenbart eine Fahrzeug- Verbundscheibe, bei welcher die thermoplastische Zwischenschicht im Bereich des Sichtraumwinkels eines Detektors eine Aussparung aufweist. Ergänzend kann die Innenscheibe im Bereich der Aussparung mit einem Loch versehen sein, um einen Druckausgleich zu ermöglichen.

Die internationale Patentanmeldung WO 2018/178883 A1 offenbart eine Verbundscheibe, bei welcher die Innenscheibe und die beiden plastischen Zwischenschichten im Bereich des Sichtraumwinkels einer Kamera mit einem Ausschnitt versehen sind. Innerhalb des Ausschnitts wird mittels einer plastischen Zwischenschicht ein Einlegeteil angebracht.

Die deutsche Patentanmeldung DE 102007042028 A1 offenbart eine Verbundscheibe, bei welcher die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht im Bereich des Sichtraumwinkels eines Detektors mit einer Aussparung versehen sind.

Diese Aufgabe wird durch eine Verglasungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Verglasungseinheit (Verbundscheibe) umfasst mindestens eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über mindestens eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung beispielsweise eines Fahrzeugs, den 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 thermoplastische Zwischenschicht dient der Verbindung der beiden Scheiben, wie es bei Verbundscheiben üblich ist.

Die Außenscheibe und die I nnenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt. Grundsätzlich können sie aber auch aus Kunststoff bestehen. Die Dicke der Außenscheibe und der I nnenscheibe kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die Außenscheibe und die I nnenscheibe haben üblicherweise eine Dicke von 1 mm bis 3 mm, bevorzugt von 1 ,5 mm bis 2,5 mm. Die Scheiben können klar sind, oder auch getönt oder gefärbt, solange die Windschutzscheibe im zentralen Sichtbereich eine ausreichende Lichttransmission aufweist, bevorzugt mindestens 70 % im Haupt-Durchsichtbereich A gemäß ECE- R43.

Die Außenscheibe, die Innenscheibe und/oder die Zwischenschicht können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtungen).

Die Erfindung schließt in ihren verschiedenen Ausprägungen den Gedanken ein, die durch die unterschiedliche Krümmung von Außen- und I nnenscheibe und die durch die thermoplastische Zwischenschicht bewirkte Kopplung zwischen diesen verursachten optischen Verzerrungen dadurch zu vermeiden, dass lokal in einem Blickfeld einer an der Scheibe angeordneten Kamera entweder keine Krümmungsunterschiede oder keine Kopplung vorhanden sind, oder beides.

In einer ersten Ausprägung führt dies zu dem Gedanken, bereichsweise (nämlich im Blickfeld der Kamera) ausschließlich die I nnenscheibe wegzulassen, d. h.nur die I nnenscheibe (und nicht die eine oder mehreren thermoplastischen Zwischenschichten) weist eine Aussparung auf. Denkbar wäre auch, die Außenscheibe mit einer Aussparung zu versehen, was jedoch aus praktischen Erwägungen nicht in Betracht kommt.

Moderne Verglasungseinheiten weisen vielfach mehrere Zwischenschichten bzw. einen Zwischenschicht-Stapel auf, um verschiedene Anforderungen der Fahrzeughersteller besser erfüllen zu können. Ein solcher Zwischenschicht-Stapel kann insbesondere elektrooptische Funktionselemente, wie eine elektrisch gesteuerte Sonnenblende, realisieren oder zur Abtönung von Bereichen der Verglasungseinheit dienen.

Gemäß einer zweiten Ausprägung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass, ergänzend zur Aussparung der I nnenscheibe, im Blickfeld der Kamera nur ein Teil des Zwischenschicht-Stapels, d.h. eine oder mehrere Zwischenschichten, jedoch nicht alle Zwischenschichten, einen entsprechend dimensionierten Ausschnitt aufweisen. Aus physikalischer Sicht, also zur Unterbindung der unerwünschten mechanischen und optischen Kopplung zwischen Außen- und I nnenscheibe, ist die Bildung eines Ausschnitts nur in einem Teil der Zwischenschichten ausreichend. Gegebenenfalls kann es auch ausreichen, eine Klebstoffbeschichtung auf der Zwischenschicht oder einer der Zwischenschichten im Blickfeld der Kamera partiell wegzulassen. I n diesem Fall befindet sich in der Aussparung der I nnenscheibe, sowie in der Aussparung der mindestens einen Zwischenschicht, kein Einlegeteil.

Der Ausschnitt in der I nnenscheibe und gegebenenfalls in mindestens einer der Zwischenschichten kann in der Draufsicht trapezförmig oder auch rechteckförmig sein. I n dieser Form entspricht er der üblichen Form des Blickfeldes von in Fahrzeugen hinter den Scheiben eingesetzten Kameras. Jedoch kann auch ein kreis- oder ellipsenförmiger Ausschnitt vorgesehen sein, dessen Außenkontur natürlich das vollständige Blickfeld der Kamera in der Verglasungseinheit-Ebene einschließen sollte. Eine solche Kontur des Ausschnitts ohne Ecken kann insofern vorteilhaft sein, als damit Spannungsspitzen und somit eine zusätzliche mögliche Quelle von Verzerrungen im Kamerabild vermieden werden.

I n einer besonders wichtigen Ausgestaltung handelt es sich bei der Verglasungseinheit um eine Frontscheibeneinheit (Windschutzscheibe) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines PKW.

Eine Windschutzscheibe weist eine Oberkante und eine Unterkante auf sowie zwei zwischen Oberkante und Unterkante verlaufende Seitenkanten auf. Mit Oberkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach oben zu weisen. Mit Unterkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach unten zu weisen. Die Oberkante wird häufig auch als Dachkante und die Unterkante als Motorkante bezeichnet.

Die Erfindung ist dann insbesondere derart ausgeführt, dass - entsprechend der gewünschten Anbringungsposition einer oder mehrerer Kameras - der Ausschnitt nahe der Oberkante oder einer der Seitenkanten vorgesehen ist, und zwar außerhalb des oben spezifizierten Sichtfeldes B. Dies sind zugleich diejenigen Bereiche der Windschutzscheibe, wo aufgrund der bei aktuellen Formgestaltungen relativ ausgeprägten Krümmung die Anwendung der Erfindung besonders wirkungsvoll ist.

Falls die Frontscheibe mit mehreren Kameras ausgestattet werden soll, können entsprechend auch mehrere Ausschnitte vorgesehen sein, oder es wird - bei nahe benachbarten Kameras - ein zusammenhängender größerer Ausschnitt gebildet, der die Blickfelder der benachbarten Kameras einschließt. Ein solcher größerer Ausschnitt kann insbesondere im zentralen Bereich der Windschutzscheibe nahe deren Oberkante (oder auch analog in einem zentralen Bereich einer Rückscheibe nahe deren Oberkante) vorgesehen sein, um zu gewährleisten, dass mehrere dort angeordnete Kameras mit unterschiedlichen Blickrichtungen verzerrungsfreie Bilder liefern. Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung kommt dann noch ausgeprägter zum Tragen, wenn die Blickrichtung (Mittenachse des Blickfeldes) einer Kamera nicht senkrecht auf der entsprechenden Verglasungseinheit, also z. B. Frontscheibe oder Rückscheibe, steht.

Die Erfindung wird anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Figuren schränken die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen

Verbundscheibe als Windschutzscheibe eines PKW;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Windschutzscheibe aus Figur 1 nahe deren Oberkante, gemäß einer Ausführung, welche nicht Teil der Erfindung ist; Fig. 3 einen Querschnitt durch die Windschutzscheibe aus Figur 1 nahe deren Oberkante, gemäß einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Windschutzscheibe aus Figur 1 nahe deren Oberkante, gemäß einer Ausführung, welche nicht Teil der Erfindung ist; ,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Windschutzscheibe aus Figur 1 nahe deren Oberkante, gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung und

Fig. 6 eine Gesamt-Schnittansicht der Windschutzscheibe aus Fig. 1 mit einer dahinter angebrachten Kameraeinheit, montiert in einem PKW.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Frontscheibenanordnung 1 eines PKW, die eine Verglasungseinheit (Verbundscheibe) 2 und eine auf deren I nnenseite montierte Kamerabaugruppe 3 umfasst. Im Bereich der Kamerabaugruppe 3, nahe der Oberkante der Verglasungseinheit 2, ist ein trapezförmiger Ausschnitt 4 in deren I nnenscheibe und/oder einer oder mehreren thermoplastischen Zwischenschichten vorgesehen; siehe dazu die Figuren 2-6 und die nachfolgenden Erläuterungen. Der Ausschnitt 4 hat in der dargestellten Ausführung die Gestalt eines Trapezes und stimmt mit der Gestalt des Blickfeldes einer Kamera in der Kamerabaugruppe 3 (bezogen auf die Ebene der Verglasungseinheit) überein.

Fig. 2 zeigt, in einer Schnittdarstellung längs der Schnittlinie A-A in Fig. 1 , eine erste Ausführung der Verglasungseinheit 2 nach Fig. 1 , welche nicht Teil der Erfindung ist. Diese umfasst eine Außenscheibe 2a, eine Innenscheibe 2b und eine einzelne thermoplastische Zwischenschicht 2c. I n der schematischen Darstellung ist der Bereich der Frontscheibe 2 eben dargestellt; in der Praxis handelt es sich jedoch um einen Krümmungsbereich. Die Außenscheibe hat beispielhaft eine Dicke von 2, 1 mm und besteht aus einem üblicherweise eingefärbten Kalk-Natron-Glas, und die ebenfalls aus einem Kalk-Natron-Glas bestehende I nnenscheibe 2b hat eine Dicke von 1 ,6 mm. Die thermoplastische Zwischenschicht besteht insbesondere aus PVB und kann beispielhaft eine Dicke im Bereich zwischen 0,3 und 1 mm haben. Ein Ausschnitt 4.1 mit einer beispielhaften Höhe d von 10 cm ist hier sowohl in der I nnenscheibe 2b als auch in der thermoplastischen Zwischenschicht 2c gebildet.

Fig. 3 zeigt, in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellungsweise, eine Realisierungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausschnitts in der Frontscheibe 2, nämlich einen Ausschnitt 4.2 lediglich in der Innenscheibe 2b. Im Übrigen entsprechen die Details der Frontscheibe 2 den oben in Bezug auf Fig. 2 genannten. Die thermoplastische Zwischenschicht 2c weist keinen Ausschnitt auf. I m Ausschnitt 4.3 befindet sich kein Ei nlegetei I .

Fig. 4 zeigt eine Frontscheibe 2‘ mit komplexerem Aufbau, der neben der Außenscheibe 2a und der I nnenscheibe 2b eine Mehrzahl von Zwischenschichten einschließt, und zwar eine erste PVB-Schicht 2c, eine partiell dunkel eingefärbte PET-Folie 2d und eine zweite PVB-Schicht 2e. Die Dicken der einzelnen Polymerfolien können insbesondere im Bereich zwischen 0,2 und 0,5 mm, noch spezieller zwischen 0,3 und 0,4 mm, liegen. Analog zur Ausführung nach Fig. 2 ist hier ein Ausschnitt 4.1 sowohl in der I nnenscheibe 2b als auch in der gesamten Zwischenschicht, also sämtlichen Schichten 2c-2e, gebildet. Diese Ausführung ist nicht Teil der Erfindung.

Fig. 5 zeigt, basierend auf dem in Fig. 4 gezeigten und oben beschrieben Aufbau der Verglasungseinheit 2‘, eine weitere Realisierungsmöglichkeit der Erfindung. Hier ist ein Ausschnitt 4.3 sowohl in der I nnenscheibe 2b als auch in der inneren PVB-Schicht 2e, nicht aber in den weiteren Zwischenschichten 2c und 2d, ausgebildet. I m Ausschnitt 4.3 befindet sich kein Einlegeteil .

Obgleich in Figur 5der Ausschnitt 4.3 in der I nnenscheibe 2b und der Zwischenschicht 2e kantengleich dargestellt ist, ist dies nicht erfindungswesentlich. Stattdessen kann ein Ausschnitt in der Zwischenschicht größer als in der I nnenscheibe gewählt sein. Ausführungen mit ausgeschnittener Innenscheibe erreichen nach derzeitigem Erkenntnisstand gute optische und Zuverlässigkeits-Eigenschaften.

Fig. 6 verdeutlicht schematisch, in einer Schnittansicht des Frontscheibenbereichs eines PKW 5, den üblichen Aufbau der Frontscheibenbaugruppe 1 . Hier ist einerseits zu erkennen, dass der Ausschnitt 4 in der Verglasungseinheit (Frontscheibe) 2 in seinen Abmessungen mindestens dem Blickfeld F einer in der Kamerabaugruppe 3 verbauten Kamera 6 in der Erstreckungsebene der Verglasungseinheit 2 entspricht. Der Ausschnitt 4 kann auch etwas größer gewählt sein, sollte aber im Hinblick auf die mögliche Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften der Verglasungseinheit andererseits nicht unnötig groß sein. Die Figur verdeutlicht weiterhin, dass die an der Innenseite der Frontscheibe montierte Kamerabaugruppe 3 den Ausschnitt 4 im montierten Zustand vollständig überdeckt, so dass der Ausschnitt für den Nutzer des PKW nicht sichtbar und auch nicht in sonstiger Weise nachteilig wahrnehmbar ist.

Die Ausführung der Erfindung ist insgesamt nicht auf die oben hervorgehobenen Aspekte und oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen der anhängenden Ansprüche liegen.

Bezugszeichen

1 Frontscheibenbaugruppe

2 2 Verglasungseinheit (Frontscheibe)

2a Außenscheibe

2b Innenscheibe

2c, 2e thermoplastische Zwischenschicht (PVB-Schicht)

2d Polymer-Zwischenschicht (PET-Folie)

3 Kamerabaugruppe

4, 4.1 , 4.2, 4.3 Ausschnitt der Verglasungseinheit (Frontscheibe)

5 PKW

6 Kamera

A-A Schnittlinie

d Höhe des Ausschnitts

F Blickfeld der Kamera

Claims

Ansprüche

1. Verglasungseinheit (2; 2‘) eines Fahrzeugs (5), umfassend eine

Außenscheibe (2a) und eine Innenscheibe (2b), die über mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, und die in einem kantennahen Kameramontagebereich, in dem im montierten Zustand (1) der Verglasungseinheit auf der Innenseite der Innenscheibe (2b) eine nach außerhalb des Fahrzeuges gerichtete Kamera (6) angebracht ist, eine Krümmung aufweist, wobei im Kameramontagebereich ein Ausschnitt (4; 4.2; 4.3)

(i) nur in der Innenscheibe (2b) oder

(ii) in der Innnenscheibe (2b) und in mindestens einer Zwischenschicht (2e) einer

Mehrzahl von Zwischenschichten (2c; 2d, 2e), aber nicht in allen

Zwischenschichten (2c; 2d, 2e), wobei der Ausschnitt (4; 4.2; 4.3) keine Einlegeteil aufweist, angeordnet ist, wobei die Abmessungen des Ausschnitts (4; 4.2; 4.3) größer als die Abmessungen des Blickfeldes (F) der Kamera in der Verglasungseinheit-Ebene sind.

2. Verglasungseinheit nach Anspruch 1 , wobei der Ausschnitt (4) in der Draufsicht der Verglasungseinheit trapezförmig oder rechteckig ist.

3. Verglasungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ausschnitt (4) in der Draufsicht der Verglasungseinheit kreis- oder ellipsenförmig ist.

4. Verglasungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, geformt als Frontscheibe (2; 2‘) eines Straßenfahrzeugs (5), wobei der Ausschnitt (4; 4.1 ; 4.2; 4.3), bezogen auf den montierten Zustand, nahe der Oberkante oder einer Seitenkante platziert ist.

5. Fahrzeug (5) mit einer Verglasungseinheit (2; 2‘) nach einem der vorangehenden Ansprüche.

6. Fahrzeug nach Anspruch 6, ausgebildet als Straßenfahrzeug (5), wobei eine Verglasungseinheit (2; 2‘) nach Anspruch 6 als Frontscheibe montiert ist.