DE102021116808A1

DE102021116808A1 - Dekoratives Abdeckelement für ein Kraftfahrzeug sowie Fahrzeug mit einem derartigen Abdeckelement

Info

Publication number: DE102021116808A1
Application number: DE102021116808.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Schneebauer; Bernhard Rother
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2023-01-05
Also published as: US20240288141A1; WO2023274703A1; CN117083201A; US12196384B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein dekoratives Abdeckelement (14) für einen Scheinwerfer (12) eines Fahrzeugs (10). Das Abdeckelement (14) umfasst ein lichtdurchlässiges Element (16), das im Einbauzustand eine Außenhaut des Fahrzeugs (10) und einen Schutz für den Scheinwerfer (12) bildet, ein teiltransparentes Element (18), das lichtdurchlässige Abschnitte (20) und lichtundurchlässige Abschnitte (22) aufweist, und ein lichtleitendes Element (24), das ausgebildet ist, eingekoppeltes Licht zumindest abschnittsweise in Richtung des lichtdurchlässigen Elementes (16) auszukoppeln. Das teiltransparente Element (18) ist zwischen dem lichtdurchlässigen Element (16) und dem lichtleitenden Element (24) angeordnet. Im Einbauzustand sind die lichtdurchlässigen Abschnitte (20) und die lichtundurchlässigen Abschnitte (22) des teiltransparenten Elements (18) zumindest teilweise neben dem Scheinwerfer (12) angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dekoratives Abdeckelement für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs, das ein lichtdurchlässiges Element umfasst, das im Einbauzustand eine Außenhaut des Fahrzeugs und einen Schutz für den Scheinwerfer bildet. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem derartigen dekorativen Abdeckelement.
Dekorative Abdeckelemente in Gestalt von Dekorelementen werden im Kraftfahrzeugbereich dazu verwendet, um einem Fahrzeug ein hochwertiges Erscheinungsbild und ein individuelles Aussehen zu verleihen. So werden Dekorelemente auch für das Exterieur eines Fahrzeugs eingesetzt. Beispielsweise werden metallisch beschichtete Dekorelemente eingesetzt, bei denen Leuchtmittel, wie beispielsweise LEDs direkt hinter der metallischen Beschichtung angeordnet sind. Die für das Exterieur ausgebildeten Dekorelemente werden zunehmend im Bereich des Kühlergrills des Fahrzeugs eingesetzt. Dabei besteht das Erfordernis, dass die Dekorelemente durchlässig für Radarstrahlen sind, um einen Radarsensor hinter dem Dekorelement anordnen zu können.
So wurde von der Anmelderin ein Dekorelement für ein Fahrzeug vorgeschlagen, das ein teiltransparentes Element, das lichtdurchlässige Abschnitte und lichtundurchlässige Abschnitte aufweist, und ein lichtleitendes Element, das ausgebildet ist, eingekoppeltes Licht zumindest abschnittsweise in Richtung des teiltransparenten Elementes auszukoppeln, umfasst. Das teiltransparente Element und das lichtleitende Element sind durchlässig für Radarstrahlen. Zwischen dem teiltransparenten Element und dem lichtleitenden Element ist eine Formmassenschicht angeordnet, die durchlässig für das aus dem lichtleitenden Element ausgekoppelte Licht und für Radarstrahlen ist, und die das teiltransparente Element und das das lichtleitende Element miteinander verbindet. Das von der Anmelderin beschriebene Dekorelement ersetzt dabei einen herkömmlichen Kühlergrill oder einen Teil davon.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dekoratives Abdeckelement zu schaffen, welches fugenlos und monolithisch die Funktion eines Scheinwerfers und einer Flächenbeleuchtung, insbesondere im Bereich eines Kühlergrills, ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Fahrzeug mit einem derartigen Abdeckelement zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein dekoratives Abdeckelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wird ein dekoratives Abdeckelement für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs vorgeschlagen, dass ein lichtdurchlässiges Element, das im Einbauzustand eine Außenhaut des Fahrzeugs und einen Schutz für den Scheinwerfer bildet, ein teiltransparentes Element, das lichtdurchlässige Abschnitte und lichtundurchlässige Abschnitte aufweist, und ein lichtleitendes Element umfasst, das ausgebildet ist, eingekoppeltes Licht zumindest abschnittsweise in Richtung des lichtdurchlässigen Elements auszukoppeln. Das teiltransparente Element ist zwischen dem lichtdurchlässigen Element und dem lichtleitenden Element angeordnet. Im Einbauzustand des Abdeckelements sind die lichtdurchlässigen Abschnitte und die lichtundurchlässigen Abschnitte des teiltransparenten Elements zumindest teilweise neben dem Scheinwerfer angeordnet.
Das dekorative Abdeckelement ermöglicht die Kombination einer Kontur- und Flächenbeleuchtung in fugenloser monolithischer Anmutung. So kann das Abdeckelement nicht nur den Scheinwerfer abdecken, sondern darüber hinaus Flächenbereiche bereitstellen, in denen, in Abhängigkeit der Ausbildung der lichtdurchlässigen Abschnitte und der lichtundurchlässigen Abschnitte, eine Lichtgrafik erzeugt ist. Diese Flächenbereiche befinden sich bevorzugt in einem Bereich des Fahrzeugs, in dem üblicherweise sein Kühlergrill angeordnet ist. Das Abdeckelement weist ein ansprechendes Erscheinungsbild sowohl in der Kalterscheinung als auch während der Beleuchtung auf. Dadurch, dass das Abdeckelement die vormals vorhandenen Elemente eines Kühlergrills vollständig ersetzen kann und eine fugenlose Verbindung zur Abdeckung des Scheinwerfers gegeben ist, ist darüber hinaus ein verbesserter Windwiderstand des Fahrzeugs ermöglicht, was die Energieeffizienz des Fahrzeugs verbessert. Darüber hinaus können durch das fugenlose Design aufgrund des Entfalls jeglicher Fugen und Spalten geringere Windgeräusche im Betrieb des Fahrzeugs erzielt werden.
Das dekorative Abdeckelement für den Scheinwerfer des Fahrzeugs kann vorliegend auch als Flächenbeleuchtung mit individualisierbarem Leuchtmuster bezeichnet werden.
Zur Erzeugung einer Beleuchtungsfunktion in dem neben dem Scheinwerfer angeordneten Flächenbereich wird in das lichtleitende Element Licht eingespeist bzw. eingekoppelt, wobei das Licht an entsprechend vorgesehenen Stellen des lichtleitenden Elements in Richtung des teiltransparenten Elements ausgekoppelt wird. Anschließend tritt das ausgekoppelte Licht durch das teiltransparente Element und schließlich das lichtdurchlässige Element hindurch. Durch eine entsprechende Anordnung von lichtdurchlässigen Abschnitten und lichtundurchlässigen Abschnitten kann ein individuell leuchtendes Erscheinungsbild, wie beispielsweise die Nachbildung eines Kühlergrills oder eines Emblems, geschaffen werden.
Zum Einkoppeln von Licht kann das lichtleitende Element eine Einkoppelfläche aufweisen. Bevorzugt ist die Einkoppelfläche an einer Stirnseite des lichtleitenden Elements angeordnet.
Vorteilhaft sind das teiltransparente Element und das lichtleitende Element mehrschichtig aufgebaut. Zweckmäßigerweise liegen das lichtdurchlässige Element, das teiltransparente Element und das lichtleitende Element als unlösbarer Schichtenverbund vor, wobei die Schichten stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Weiter vorteilhaft sind das lichtdurchlässige Element, das teiltransparente Element und das lichtleitende Element durchlässig für Radarstrahlen. Sind das lichtdurchlässige Element, das teiltransparente Element und das lichtleitende Element als unlösbarer Schichtenverbund ausgebildet, weist das Abdeckelement aufgrund einer fehlenden Luftschicht eine verbesserte Durchlässigkeit für Radarstrahlung durch eine geringere Phasenverschiebung auf. Die fehlende Luftschicht sorgt darüber hinaus für eine verlustfreie Lichtauskopplung und damit eine verbesserte Lichtleitungsfunktion.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist das lichtdurchlässige Element eine erste transparente Schicht aus einem ersten Kunststoff auf. Der erste Kunststoff ist vorteilhaft aus Polycarbonat (PC). Die erste transparente Schicht stellt eine Trägerschicht des lichtdurchlässigen Elements dar. Vorteilhaft ist die erste transparente Schicht durchlässig für Radarstrahlen. Weiterhin vorteilhaft weist die erste transparente Schicht einen Brechungsindex von ca. 1,58 auf. Die erste transparente Schicht ist an die Formgebung der Karosserie angepasst und wird zum Beispiel durch einen Schnitt und/oder Pressvorgang erzeugt.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das lichtdurchlässige Element eine lichtdurchlässige erste Lackschicht auf, die auf einer dem teiltransparenten Element abgewandten Fläche des lichtdurchlässigen Elements angeordnet ist. Die erste Lackschicht bildet die Außenhaut des Abdeckelements. Vorteilhaft ist die erste Lackschicht eine transparente Schutzlackschicht (sog. Hart Coating für Scheinwerfer). Die erste Lackschicht kann somit auch als Schutzlackschicht bezeichnet werden. Weiterhin vorteilhaft weist die erste Lackschicht einen Brechungsindex auf, der kleiner als der Brechungsindex der ersten transparenten Schicht ist. Vorteilhaft ist die erste Lackschicht ein Mehrkomponentenlacksystem, insbesondere ein auf Polyurethan oder Siloxan basierendes Lacksystem. Weiterhin weist die erste Lackschicht eine Schichtdicke zwischen ca. 10 µm und ca. 0,7 mm auf. Vorteilhaft ist die erste Lackschicht durchlässig für Radarstrahlen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das teiltransparente Element eine zweite transparente Schicht aus einem zweiten Kunststoff auf. Der zweite Kunststoff ist vorteilhaft aus Polycarbonat (PC). Vorteilhaft ist die zweite transparente Schicht durchlässig für Radarstrahlen. Weiterhin vorteilhaft weist die zweite transparente Schicht einen Brechungsindex von ca. 1,58 auf. Die zweite transparente Schicht kann eine Schichtdicke zwischen 2,5 mm und 4,0 mm aufweisen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das teiltransparente Element eine lichtundurchlässige Schicht auf, die zumindest abschnittsweise auf einer dem lichtdurchlässigen Element zugewandten Fläche des teiltransparenten Elements angeordnet ist und die die lichtdurchlässigen Abschnitte bildet. Alternativ weist das teiltransparente Element eine lichtundurchlässige Schicht auf, die zumindest abschnittsweise auf einer dem lichtdurchlässigen Element abgewandten Fläche des teiltransparenten Elements angeordnet ist, an das lichtleitende Element angrenzt und die lichtundurchlässigen Abschnitte bildet. Die lichtundurchlässige Schicht sorgt dafür, dass kein Licht durch die erste transparente Schicht hindurchtreten kann. Bevorzugt enthält die lichtundurchlässige Schicht keine metallischen oder leitenden Anteile und weist vorteilhaft eine Schichtstärke von ≤ 12 µm auf. Die lichtundurchlässige Schicht kann durch Bedrucken, Folierung, Lackierung mit anschließender Laserbearbeitung aufgebracht bzw. aufgetragen werden. Vorteilhaft ist die lichtundurchlässige Schicht durchlässig für Radarstrahlen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das teiltransparente Element eine dritte transparente Schicht aus einem dritten Kunststoff auf, das auf einer dem lichtdurchlässigen Element abgewandten Fläche der zweiten transparenten Schicht des teiltransparenten Elements angeordnet ist. Der dritte Kunststoff ist vorteilhaft aus einem transparenten PMMA. Vorteilhaft ist die dritte transparente Schicht durchlässig für Radarstrahlen. Vorteilhaft weist die dritte transparente Schicht einen kleineren Brechungsindex als die zweite transparente Schicht auf. Vorteilhaft weiß die dritte transparente Schicht einen Brechungsindex von ca. 1,4 auf. Die dritte transparente Schicht kann durch Lamination auf die zweite transparente Schicht aufgebracht sein. Die Schichtdicke der dritten transparenten Schicht kann zwischen 0,01 mm und 0,2 mm betragen. Durch die dritte transparente Schicht wird, analog zu dem Prinzip eines Lichtwellenleiters, eine Totalreflexion an der Grenzfläche des Mehrschichtverbunds und damit eine verlustarme Lichtleitung erzeugt.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das lichtleidende Element eine lichtleitende Schicht auf. Bei Einkopplung von Licht in die lichtleitende Schicht werden die Lichtstrahlen an der Innenwandung der lichtleitenden Schicht reflektiert und an bestimmten Stellen aus der lichtleitenden Schicht ausgekoppelt. Die lichtleitende Schicht liegt vorteilhaft unmittelbar an dem teiltransparenten Element an. Vorteilhaft ist die lichtleitende Schicht durchlässig für Radarstrahlen. Weiterhin vorteilhaft weist die lichtleitende Schicht eine Dicke zwischen ca. 2 mm und ca. 3 mm auf. Die lichtleitende Schicht kann einen Brechungsindex von ca. 1,58 aufweisen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das lichtleitende Element auf einer dem teiltransparenten Element abgewandten Fläche eine Auskoppelstruktur auf. Die Auskoppelstruktur dient dazu, das Licht in Richtung des teiltransparenten Elements auszukoppeln. Die Auskoppelstruktur kann über die gesamte Länge des lichtleitenden Elements oder abschnittsweise vorgesehen sein. Vorteilhaft liegt die Auskoppelstruktur den lichtdurchlässigen Abschnitten des teiltransparenten Elements gegenüber, so dass das Licht nach vorne ausgekoppelt wird und damit diese Bereiche beleuchtet. Bei der Einkopplung von Licht in die lichtleitende Schicht werden die Lichtstrahlen an der Innenwandung des Lichtleiterelements reflektiert bis diese auf die Auskoppelstruktur treffen und aus der lichtleitenden Schicht austreten. Vorteilhaft sind die Auskoppelstrukturen als eine Lackschicht ausgebildet, die mittels Bedruckung auf die lichtleitende Schicht aufgebracht werden können. Weiterhin vorteilhaft weist die lichtleitende Schicht auf einer dem teiltransparenten Element abgewandten Fläche die Auskoppelstruktur auf. D. h., die Auskoppelstruktur ist mit der lichtleitenden Schicht verbunden, insbesondere ist die Auskoppelstruktur auf die lichtleitende Schicht aufgebracht.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das lichtleitende Element eine vierte transparente Schicht aus einem vierten Kunststoff auf, die sich an die Auskoppelstruktur anschließt. Die vierte transparente Schicht dient dazu, die Lichtleitung effizient zu halten, indem die vierte transparente Schicht einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als der Brechungsindex der lichtleitenden Schicht ist. Vorteilhaft beträgt der Brechungsindex der vierten transparenten Schicht ca. 1,35. Die vierte transparente Schicht kann vorliegend auch als Low Index Coating bezeichnet werden. Vorteilhaft beträgt die Schichtdicke der vierten transparenten Schicht zwischen 1 µm und ca. 5 µm. Vorteilhaft ist die vierte transparente Schicht durchlässig für Radarstrahlen. Die vierte transparente Schicht kann eine transparente Schutzlackschicht, beispielsweise ein Polyurethanlack oder ein Siloxanlack sein.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das lichtleitende Element eine zweite Lackschicht auf, die auf einer der lichtleitenden Schicht abgewandten Fläche der vierten transparenten Schicht angeordnet ist. Die zweite Lackschicht ist als lichtundurchlässiger Schutzlack ausgebildet. Vorteilhaft weist die zweite Lackschicht eine Schichtdicke von ca. 30 µm auf. Vorteilhaft ist die zweite Lackschicht aus Polypurethan oder Epoxid. Die zweite Lackschicht ist bevorzugt dem Fahrzeuginneren zugewandt. Weiterhin vorteilhaft ist die zweite Lackschicht durchlässig für Radarstrahlen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist auch die zweite transparente Schicht des teiltransparenten Elements oder die vierte transparente Schicht des lichtleitenden Elements eine elektrisch leitende und durch eine Steckverbindung kontaktierbare Heizschicht aufgebracht. Jedoch ist es möglich, das Abdeckelement im Bereich der Flächenbeleuchtung zu beheizen, beispielsweise, um bei widrigen Umgebungsbedingungen die Sichtbarkeit der Flächenbeleuchtung sicherzustellen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung grenzt im Einbauzustand der Scheinwerfer an die erste transparente Schicht des lichtdurchlässigen Elements. Alternativ grenzt im Einbauzustand des Abdeckelements der Scheinwerfer an die vierte transparente Schicht des lichtleitenden Elements an.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Leuchtmittel vorgesehen, das Licht in das lichtleitende Element einkoppelt. Vorteilhaft umfasst das Leuchtmittel wenigstens eine Leuchtdiode (LED) oder ein mit Licht gespeistes Lichtleiterelement. Durch die Verwendung einer Leuchtdiode kann eine energieeffiziente und platzsparende Beleuchtung erzeugt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Leuchtmittel mehrere Leuchtdioden auf. Vorteilhaft können die Leuchtdioden unterschiedliche Farben aufweisen, die einzeln angesteuert werden können. So kann die Leuchtdiode eine rote, grüne und blaue Leuchtdioden umfassen. Eine derartige Leuchtdiode wird als RGB-LED bezeichnet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Leuchtmittel eine organische Leuchtdiode (OLED) auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug mit zumindest einem derartigen dekorativen Abdeckelement vorgeschlagen. Das Fahrzeug weist durch den Einsatz des dekorativen Abdeckelements ein hochwertiges Erscheinungsbild auf, bei den ein Scheinwerfer und eine den Kühlergrill ersetzende Flächenbeleuchtung fugenlos und monolithisch in die Fahrzeugkarosserie integriert werden können.
Nachfolgend werden ein dekoratives Abdeckelement, ein Fahrzeug sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit zwei symmetrisch ausgebildeten dekorativen Abdeckelementen im Bereich der Fahrzeugfront in einer ersten Betriebsart;
2 eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Fahrzeugs mit den erfindungsgemäßen Abdeckelementen in einer zweiten Betriebsart;
3 eine Querschnittsdarstellung durch den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Abdeckelements gemäß einer ersten Ausgestaltungsvariante;
4 eine Querschnittsdarstellung durch den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Abdeckelements gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante;
5 bis 7 die an einem Fahrzeug angeordneten Abdeckelemente in unterschiedlichen Betriebsarten; und
8 bis 11 die in einem Fahrzeug angeordneten Abdeckelemente, die in zeitlicher Abfolge die Inszenierung unterschiedlicher Flächenbeleuchtungen darstellen.

In den 1 und 2 ist jeweils ein Fahrzeug 10 in einer Frontansicht dargestellt, dessen Exterieur mit einem linken dekorativen Abdeckelement 14L und einem rechten dekorativen Abdeckelement 14R versehen ist. Das linke und das rechte dekorative Abdeckelement 14L, 14R sind bezüglich einer nicht näher dargestellten und in Blattrichtung von oben nach unten verlaufenden Fahrzeughochachse spiegelsymmetrisch ausgebildet.
In den folgenden Figuren bezeichnet das einem Bezugszeichen nachgestellte Suffix „L“ eine Komponente des linken dekorativen Abdeckelements 14L. Das einem Bezugszeichen nachgestellte Suffix „R“ bezeichnet eine Komponente des rechten dekorativen Abdeckelements 14R. Die Begriffe „links“ und „rechts“ beziehen sich auf eine Fahrzeugrichtung aus Sicht eines auf einem Sitz sitzenden Insassen, dessen Blick in Fahrtrichtung gerichtet ist.
Das linke dekorative Abdeckelement 14L umfasst einen Bereich 54L für ein linkes Positionslicht und einen Bereich 56L für ein linkes Flächenlicht. Analog dazu umfasst das rechte dekorative Abdeckelement 14R einen Bereich 54R für ein rechtes Positionslicht und einen Bereich 56R für ein rechtes Flächenlicht. Die Bereiche 54L, 54R für das linke bzw. rechte Positionslicht repräsentieren einen linken und rechten Scheinwerfer (Fahrlicht und/oder Abblendlicht und/oder Fernlicht) des Fahrzeugs. Die Bereiche 56L, 56R für das linke bzw. rechte Flächenlicht repräsentieren einen Kühlergrill des Fahrzeugs 10.
1 zeigt dabei eine Darstellung des Fahrzeugs 10, bei dem in dem jeweiligen Abdeckelement 14L, 14R enthaltene Leuchtmittel oder mit dem jeweiligen Abdeckelement 14L, 14R zusammenwirkende Leuchtmittel ausgeschaltet sind. Eine derartige Lichtsituation entspricht der Kalterscheinung und kann beispielsweise bei stehendem Fahrzeug oder einem Fahrzeug 10 mit ausgeschalteter Zündung vorliegen. In der Kalterscheinung können die Abdeckelemente 14L, 14R z.B. ein schwarzes Erscheinungsbild aufweisen. Demgegenüber zeigt 2 eine Situation des Fahrzeugs 10, bei der sowohl die Bereiche 54L, 54R für das linke und rechte Positionslicht als auch die Bereiche 56L, 56R für das linke und rechte Flächenlicht beleuchtet sind. Mittels der Positionslichter wird der Fahrtbereich bzw. die Umgebung in einer für den Fahrer geeigneten Weise beleuchtet. Mittels der Flächenlichter werden die Bereiche 56L, 56R zur Erzeugung eines dekorativen Effekts und insbesondere zur Nachbildung eines Emblems und/oder Kühlergrills beleuchtet.
Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich werden wird, kann die Beleuchtung oder Durchleuchtung der jeweiligen Bereiche 54L, 54R für das linke und rechte Positionslicht und die Bereiche 56L, 56R für das linke und rechte Flächenlicht durch ein Leuchtmittel des jeweiligen dekorativen Abdeckelements 14L, 14R oder ein mit dem jeweiligen Abdeckelement 14L, 14R zusammenwirkendes Leuchtmittel realisiert sein. Eine wie in 2 gezeigte Betriebssituation, bei der ein Positionslicht und ein Flächenlicht eingeschaltet ist, könnte beispielsweise in einem Fahrtzustand und/oder zur Begrüßung realisiert sein. Hier ergibt sich für den Betrachter die gewohnte Silhouette eines Kühlergrills bei eingeschalteten Positionslichtern.
Der Aufbau der Abdeckelemente 14L, 14R wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele in den 3 und 4 beschrieben. Da der prinzipielle Aufbau des linken dekorativen Abdeckelements 14L und des rechten dekorativen Abdeckelements 14R identisch ist, wird nachfolgend lediglich auf ein dekoratives Abdeckelement 14 Bezug genommen, wobei die hierfür gemachten Beschreibungen gleichermaßen für das linke dekorative Abdeckelement 14L und das rechte dekorative Abdeckelement 14R gelten.
Das dekorative Abdeckelement 14 (nachfolgend kurz: Abdeckelement) umfasst ein lichtdurchlässiges Element 16, das im Einbauzustand eine Außenhaut des Fahrzeugs 10 und einen Schutz für einen zum Fahrzeuginneren hin angeordneten Scheinwerfer 12 bildet, ein teiltransparentes Element 18 und ein lichtleitendes Element 24 auf, welche jeweils mehrschichtig aufgebaut und fest miteinander verbunden sind. Sämtliche Schichten sind durchlässig für Radarstrahlen. Dadurch kann das Abdeckelement 14 auch vor einem Radar 52 verbaut werden. Ein Radarstrahlbereich des Radars 52 ist mit dem Bezugszeichen 52RS gekennzeichnet.
Das lichtdurchlässige Element 16 weist eine erste transparente Schicht aus einem ersten Kunststoff auf, wobei auf einer dem Fahrzeug äußeren zugewandten Seite der transparenten Schicht 26 eine lichtdurchlässige erste Lackschicht 28 aufgebracht ist. Die erste transparente Schicht 26 und die lichtdurchlässige erste Lackschicht 28 sind stoffschlüssig miteinander verbunden.
Die erste Lackschicht 28 bildet die Außenhaut des Abdeckelements 14 und ist eine transparente Lackschicht. Die erste Lackschicht 28 ist ein Mehrkomponentenlacksystem, insbesondere ein auf Polyurethan oder Siloxan basierendes Lacksystem. Vorteilhaft ist die erste Lackschicht 28 ein sog. Hart Coating für Scheinwerfer. Die erste Lackschicht 28 weist eine Schichtdicke zwischen ca. 7 µm und ca. 0,7 mm auf. Die erste Lackschicht 28 weist einen Brechungsindex auf, der demjenigen der ersten transparenten Schicht 26 entspricht.
Die erste transparente Schicht 26 ist aus Polycarbonat (PC) und weist eine Schicht von ca. 3 mm auf. Der Brechungsindex der ersten transparenten Schicht 26 beträgt ca. 1,58. Die Form der ersten Trägerschicht 26 ist an die Formgebung der Karosserie angepasst.
Das lichtdurchlässige Element 16 ist auf einer dem Fahrzeuginneren zugewandten Seite stoffschlüssig mit dem teiltransparenten Element 18 verbunden. Das teiltransparente Element 18 weist lichtdurchlässige Abschnitte 20 und lichtundurchlässige Abschnitte 22 auf, wobei das teiltransparente Element 18 eine zweite transparente Schicht 30, eine lichtundurchlässige Schicht 32 und eine dritte transparente Schicht 34 aufweist. Alle Schichten des teiltransparenten Elements 18 sind stoffschlüssig miteinander verbunden.
Die lichtundurchlässige Schicht 32 ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in 3 auf einer dem Fahrzeuginneren zugewandten Seite der zweiten transparenten Schicht 30 aufgebracht. Die dritte transparente Schicht 34 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 3 auf einer dem Fahrzeugäußeren zugewandten Seite auf die zweite transparente Schicht 30 aufgebracht. In der in 4 dargestellten Variante ist die lichtundurchlässige Schicht 32 auf der dem Fahrzeugäußeren zugewandten Seite der zweiten transparenten Schicht 30 angeordnet. Demgegenüber ist die dritte transparente Schicht 34 auf der dem Fahrzeuginneren zugewandten Seite der zweiten transparenten Schicht 30 vorgesehen.
Die zweite transparente Schicht 30 stellt eine Trägerschicht aus Polycarbonat (PC) dar. Sie weist einen Brechungsindex auf, der dem Brechungsindex der ersten transparenten Schicht entspricht und somit ca. 1,58 beträgt. Die lichtundurchlässige Schicht 32 sorgt dafür, dass kein Licht durch die zweite und die erste transparente Schicht hindurchtreten kann. Bevorzugt enthält die lichtundurchlässige Schicht 32 keine metallischen oder leitenden Anteile und weist vorteilhaft eine Schichtstärke von ca. 12 µm auf. Die lichtundurchlässigen Anteile können durch Bedrucken, Folierung oder Lackierung mit anschließender Laserbearbeitung aufgebracht bzw. aufgetragen werden. Vorteilhaft ist die lichtundurchlässige Schicht 32 jedoch durchlässig für Radarstrahlen.
Die dritte transparente Schicht 34 besteht vorzugsweise aus PMMA oder einem Lack und ist niedrigbrechend. Dies bedeutet, der Brechungsindex ist kleiner als der Brechungsindex der zweiten transparenten Schicht und beträgt vorzugsweise ca. 1,4. Das teiltransparente Element 18 mit seinen Schichten kann als Halbzeug, insbesondere in vorgeformter und an die Form des lichtdurchlässigen Elements 16 angepasst, bereitgestellt sein.
Wie ferner in den 3 und 4 ersichtlich ist, weist das lichtleitende Element 24 eine lichtleitende Schicht 36, eine Auskoppelstruktur 38, eine vierte transparente Schicht 40 und eine zweite Lackschicht 42 auf. Darüber hinaus sind eine optionale eine Heizschicht 48 und ein Steckverbinder 50 auf einer dem Fahrzeuginneren zugewandten Seite der vierten transparenten Schicht 40 vorgesehen. Alle Schichten und die Auskoppelstruktur sowie die Heizschicht 48 sind stoffschlüssig miteinander verbunden.
Die lichtleitende Schicht 36 dient dazu, eingekoppeltes Licht in Richtung des teiltransparenten Elements 18, insbesondere in Richtung der lichtdurchlässigen Abschnitte 20 auszukoppeln. Die lichtleitende Schicht 36 weist eine Dicke von ca. 2 mm und ca. 3 mm und einen Brechungsindex von ca. 1,58 auf.
Die Einkopplung von Licht in die lichtleitende Schicht 36 erfolgt mittels eines Leuchtmittels 44, das Licht über eine Einkoppelfläche 46 in die lichtleitende Schicht 36 einkoppelt. Das Leuchtmittel 44 ist vorliegend eine Leuchtdiode (LED).
Die Auskoppelstruktur 38 ist dem lichtdurchlässigen Abschnitt 20 gegenüberliegend angeordnet, wobei die Auskoppelstruktur 38 eine punktierte Lackschicht, die beispielsweise weiße Lackpunkte umfasst, ist, die auf einer dem teiltransparenten Element 18 abgewandten Fläche der lichtleitenden Schicht aufgebracht ist. Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, ist die Auskoppelstruktur 38 in den Bereichen, die den lichtdurchlässigen Abschnitten 20 gegenüberliegen, auf die vierte transparente Schicht 40 aufgebracht. Dadurch wird das in die lichtleitende Schicht 36 eingekoppelte Licht zunächst an den Innenwandungen der vierten transparenten Schicht 40 reflektiert, und sobald das Licht auf die Auskoppelstruktur 38 trifft, wird das Licht in Richtung des teiltransparenten Elements 18, insbesondere in Richtung der lichtdurchlässigen Abschnitte 20 ausgekoppelt und beleuchtet damit diese Bereiche.
Die lichtleitende Schicht 36 liegt vorteilhaft unmittelbar an dem teiltransparenten Element 18 an. Vorteilhaft ist die lichtleitende Schicht 36 durchlässig für Radarstrahlen.
Die vierte transparente Schicht 40 dient dazu, die Lichtleitung effizient zu halten, indem die transparente Schicht 40 einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als der Brechungsindex der lichtleitenden Schicht 36 ist. Vorteilhaft beträgt der Brechungsindex der vierten transparenten Schicht 40 ca. 1,35. Die vierte transparente Schicht kann als Low Index Coating bezeichnet werden. Vorteilhaft beträgt die Schichtdicke der vierten transparenten Schicht 40 zwischen ca. 1 µm und ca. 5 µm. Vorteilhaft ist die vierte transparente Schicht 40 durchlässig für Radarstrahlen. Die vierte transparente Schicht 40 kann eine transparente Schutzlackschicht, beispielsweise ein Polyurethan- oder Siloxanlack, sein.
Die zweite Lackschicht 42 ist als undurchlässiger Schutzlack ausgebildet, der dem Fahrzeuginneren zugewandt ist. Vorteilhaft weist die zweite Lackschicht eine Schichtdicke von ca. 30 µm auf. Die zweite Lackschicht 42 ist aus Polyurethan oder einem Epoxid. Sie ist bevorzugt im Fahrzeuginneren zugewandt. Auch die zweite Lackschicht 42 ist vorzugsweise durchlässig für Radarstrahlen.
Das Abdeckelement 14 zeichnet sich dadurch aus, dass das lichtdurchlässige Element 16, das teiltransparente Element 18 und das lichtleitende Element 24 stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei deren Brechungsindex geringer als die Brechungsindizes der dritten transparenten Schicht 34 und der vierten transparenten Schicht 40 sind. Dadurch wird ein verlustfreies Auskoppeln des Lichts ermöglicht. Darüber hinaus sind sämtliche Schichten und verwendeten Materialien durchlässig für Radarstrahlen, so dass das Abdeckelement 14 vor dem Radar 52 des Fahrzeugs 10 eingesetzt werden kann.
Eine Möglichkeit zur Herstellung besteht darin, die zweite transparente Schicht 30 mit der dritten transparenten Schicht 34 (Low Index Coating) und der lichtundurchlässigen Schicht 32 zu versehen. Optional können die Heizschicht 48 und der Steckverbinder 50 auch auf der zweiten transparenten Schicht 30 vorgesehen werden. Hierzu werden die genannten Schichten in ein Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeug eingelegt und mit der ersten transparenten Schicht 26 überspritzt. Anschließend wird das so erzeugte Halbzeug in eine weitere Kavität des Spritzgießwerkzeugs bewegt und auf der, dem gespritzten Halbzeug gegenüberliegenden Werkzeugwand die in Folienform vorliegende vierte transparente Schicht 40 mit der zweiten Lackschicht 42 (Low Index Coating) und der Auskoppelstruktur 38 eingelegt. Anschließend wird das lichtleitende Element durch Erzeugen der lichtleitenden Schicht 36 gespritzt.
Für die Tauglichkeit als Exterieurelement wird das so erzeugte Bauteil anschließend mit einem Hart Coating (erste Lackschicht 28 auf der dem Fahrzeugäußeren zugewandten Seite der ersten transparenten Schicht 26) beschichtet. Zum Schutz mechanischer Einwirkung von hinten ist eine mechanische Beschichtung 43 möglich, die jedoch optional ist. Der Verbau des Abdeckelements 14 am Fahrzeug erfolgt an der Stelle der bislang vorgesehen Scheinwerfer und des Kühlergrills.
Wie den 3 und 4 entnehmbar ist, ist der Scheinwerfer 12 neben der Schichtenabfolge des teiltransparenten Elements 18 und des lichtleitenden Elements 24 vorgesehen. Aus Platzgründen erfolgt die Einkopplung des von dem Leuchtmittel 44 abgegebenen Lichts in die Einkoppelfläche 46 auf der dem Scheinwerfer 12 gegenüberliegenden Stirnseite der lichtleitenden Schicht 36.
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltung könnte der Scheinwerfer auch hinter dem teiltransparenten Element 18 angeordnet sein, wobei im Bereich des Scheinwerferstrahlbereichs 12 RS dann keine lichtundurchlässigen Abschnitte 22 vorgesehen sind.
Die 5 bis 7 zeigen verschiedene Funktionszustände des erfindungsgemäßen, an einem Fahrzeug (nicht dargestellten) angeordneten linken und rechten Abdeckelements 14L, 14R. In 5 ist dabei ein erster Betriebszustand 58 („OFF“) dargestellt, in dem die Zündung des Fahrzeugs aus ist und sowohl die in den Bereichen 54L und 54R für das Positionslicht angeordneten Scheinwerfer 12 ausgeschaltet sind, ebenso wie die eine Flächenbeleuchtung erzeugende Lichtstruktur in den Bereichen 56L, 56R für das linke und rechte Flächenlicht.
In 6 ist eine zweite Betriebsart 60 („ON 1“) dargestellt, in der die Scheinwerfer 12 eingeschaltet sind, wodurch die Bereiche 54L, 54R erleuchtet sind. Demgegenüber sind die Bereiche 56L, 56R für das linke und das rechte Flächenlicht ausgeschaltet, d.h. die Leuchtmittel 44 sind ausgeschaltet.
In 7 ist eine dritte Betriebsart 62 („ON 2“) dargestellt, in der zusätzlich zu den Bereichen 54L, 54R für die Positionslichter auch die Bereiche 56L, 56R für das linke und das rechte Flächenlicht beleuchtet sind. Dabei ist durch die Ausgestaltung der lichtdurchlässigen Abschnitte 20 und die lichtundurchlässigen Abschnitte 22 eine streifenförmige Struktur erzeugt.
Dies kann, wie dies nachfolgend unter Bezugnahme auf die 8 bis 11 beschrieben wird, zur Inszenierung, z.B. eines Begrüßungslichts genutzt werden. Hierzu sind die Bereiche für das linke und rechte Flächenlicht 56L, 56R jeweils in einen ersten bis dritten linken Flächenbereich 64L, 66L, 68L und einen ersten bis dritten rechten Flächenbereich 64R, 66R, 68R aufgeteilt, die von einem jeweiligen umlaufenden Konturlicht 70L, 70R umgeben sind. Jedem der genannten Flächenbereiche 64L, 66L, 68L und 64R, 66R, 68R sind vorzugsweise jeweils separat ansteuerbare lichtleitende Elemente 24 und Leuchtmittel 44 zugeordnet. In den 8 bis 11 sind erleuchtete Flächenbereiche ohne Mustereinfärbung, und nicht oder schwächer erleuchtete Flächenbereiche mit Schraffur dargestellt. Je geringer der Abstand zwischen zwei benachbarten Schraffurlinien ist, desto geringer die Lichtabgabe des betreffenden Flächenbereichs.
Hierbei ist beispielhaft zu erkennen, dass, zu einem ersten, in 8 gezeigten Zeitpunkt zunächst lediglich die ersten linken und rechten Flächenbereiche 64L, 64R beleuchtet werden. In 9 werden in auf einem auf 8 folgenden Zeitpunkt zusätzlich der zweite linke und rechte Flächenbereich 66L, 66R beleuchtet. Dabei kann die Leuchtintensität der ersten linken und rechten Flächenbereiche weiter erhöht werden. In 10 werden in auf einem auf 9 folgenden Zeitpunkt die Lichtintensitäten der zweiten linken und rechten Flächenbereiche 66L, 66R erhöht. In 11 werden in auf einem auf 10 folgenden Zeitpunkt schließlich auch der dritte linke und rechte Flächenbereich 68L, 68R illuminiert, wobei die Leuchtkraft aller Flächenbereiche am Ende der Inszenierung schließlich identisch ist.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12: Scheinwerfer
12RS: Scheinwerferstrahlbereich
14: dekoratives Abdeckelement
16: lichtdurchlässiges Element
18: teiltransparentes Element
20: lichtdurchlässige Abschnitte
22: lichtundurchlässige Abschnitte
24: lichtleitendes Element
26: erste transparente Schicht
28: erste Lackschicht
30: zweite transparente Schicht
32: lichtundurchlässige Schicht
34: dritte transparente Schicht
36: lichtleitende Schicht
38: Auskoppelstruktur
40: vierte transparente Schicht
42: zweite Lackschicht
43: schwarze Beschichtung
44: Leuchtmittel
46: Einkoppelfläche
48: Heizschicht
50: Steckerverbinder
52: Radar
52RS: Radarstrahlbereich
54L: Bereich für linkes Positionslicht
54R: Bereich für rechtes Positionslicht
56L: Bereich für linkes Flächenlicht
56R: Bereich für rechtes Flächenlicht
58: erste Betriebsart (OFF)
60: zweite Betriebsart (ON 1)
62: dritte Betriebsart (ON 2)
64L: erster, linker Flächenbereich
66L: zweiter, linker Flächenbereich
68L: dritter, linker Flächenbereich
64R: erster, rechter Flächenbereich
66R: zweiter, rechter Flächenbereich
68R: dritter, rechter Flächenbereich
70L: umlaufendes Konturlicht des linken Flächenlichts
70R: umlaufendes Konturlicht des rechten Flächenlichts

Claims

Dekoratives Abdeckelement (14) für einen Scheinwerfer (12) eines Fahrzeugs (10), umfassend ein lichtdurchlässiges Element (16), das im Einbauzustand eine Außenhaut des Fahrzeugs (10) und einen Schutz für den Scheinwerfer (12) bildet, ein teiltransparentes Element (18), das lichtdurchlässige Abschnitte (20) und lichtundurchlässige Abschnitte (22) aufweist, und ein lichtleitendes Element (24), das ausgebildet ist, eingekoppeltes Licht zumindest abschnittsweise in Richtung des lichtdurchlässigen Elementes (16) auszukoppeln, wobei das teiltransparente Element (18) zwischen dem lichtdurchlässigen Element (16) und dem lichtleitenden Element (24) angeordnet ist und wobei im Einbauzustand die lichtdurchlässigen Abschnitte (20) und die lichtundurchlässigen Abschnitte (22) des teiltransparenten Elements (18) zumindest teilweise neben dem Scheinwerfer (12) angeordnet sind.
Abdeckelement (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Element (16), das teiltransparente Element (18) und das lichtleitende Element (24) als unlösbarer Schichtenverbund vorliegen.
Abdeckelement (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Element (16), das teiltransparente Element (18) und das lichtleitende Element (24) durchlässig für Radarstrahlen sind.
Abdeckelement (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Element (16) eine erste transparente Schicht (26) aus einem ersten Kunststoff aufweist.
Abdeckelement (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Element (16) eine lichtdurchlässige erste Lackschicht (28) aufweist, die auf einer dem teiltransparenten Element (18) abgewandten Fläche des lichtdurchlässigen Elementes (16) angeordnet ist.
Abdeckelement (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das teiltransparente Element (18) eine zweite transparente Schicht (30) aus einem zweiten Kunststoff aufweist.
Abdeckelement (14) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das teiltransparente Element (18) eine lichtundurchlässige Schicht (32) aufweist, die zumindest abschnittsweise auf einer dem lichtdurchlässigen Element (16) zugewandten Fläche des teiltransparenten Elementes (18) angeordnet ist und die die lichtundurchlässigen Abschnitte (22) bildet.
Abdeckelement (14) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das teiltransparente Element (18) eine lichtundurchlässige Schicht (32) aufweist, die zumindest abschnittsweise auf einer dem lichtdurchlässigen Element (16) abgewandten Fläche des teiltransparenten Elements (18) angeordnet ist, an das lichtleitende Element angrenzt und die die lichtundurchlässigen Abschnitte (22) bildet.
Abdeckelement (14) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das teiltransparente Element (18) eine dritte transparente Schicht (34) aus einem dritten Kunststoff aufweist, das auf einer dem lichtdurchlässigen Element (16) abgewandten Fläche der zweiten transparenten Schicht (30) des teiltransparenten Elements (18) angeordnet ist.
Abdeckelement (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtleitende Element (24) eine lichtleitende Schicht (36) aufweist.
Abdeckelement (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtleitende Element (24) auf einer dem teiltransparenten Element (18) abgewandten Fläche eine Auskoppelstruktur (38) aufweist.
Abdeckelement (14) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtleitende Element (24) eine vierte transparente Schicht (40) aus einem vierten Kunststoff aufweist, die sich an die Auskoppelstruktur (36) anschließt.
Abdeckelement (14) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtleitende Element (24) eine zweite Lackschicht (42) aufweist, die auf einer der lichtleitenden Schicht (36) abgewandten Fläche der vierten transparenten Schicht (40) angeordnet ist.
Abdeckelement (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die zweite transparente Schicht (30) des teiltransparenten Elements (18) oder auf die die vierte transparente Schicht (40) des lichtleitenden Elements (24) eine elektrisch leitende und durch eine Steckverbindung (50) kontaktierbare Heizschicht (48) aufgebracht ist.
Abdeckelement (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Einbauzustand der Scheinwerfer (12) an die erste transparente Schicht (26) des lichtdurchlässigen Elements (16) angrenzt.
Abdeckelement (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Einbauzustand der Scheinwerfer (12) an die vierte transparente Schicht (40) des lichtleitenden Elements (24) angrenzt.
Fahrzeug mit einem Abdeckelement (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.