CN102421639A - 车窗玻璃及其制造方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车窗玻璃，至少包括：a)至少一个透明板(1)，b)透明体(2)，c)位于两者间的至少一个透明聚合物层(3)，其中，该透明体(2)通过至少一个耦合面并经由该透明聚合物层(3)与该透明板(1)形状锁合地连接，透明体的最大宽度和最大长度小于该透明板(1)的最小宽度和最小长度，且透明体(2)的透射面A2-p和透明板(1)表面A1以小于10°的最大偏离角度平行延伸。该透明板(1)具有带有覆盖漆(10)的透射区的不透光边框。为了安装摄像机和减小光散射，透明体(2)具有光吸收部件(5)。

Description

车窗玻璃及其制造方法和用途
本发明涉及具有光学耦合元件的新型车窗玻璃(Fahrzeugverglasung)，该光学耦合元件用于传输电磁辐射、尤其是可见光波长范围的图像信息。
此外，本发明涉及制造具有光学耦合元件的车窗玻璃的新方法。
此外，本发明涉及所述车窗玻璃在带有驾驶员辅助***的车辆中的用途。
DE102007054047A1描述一种用于车辆的复合玻璃板，其中，复合玻璃板包括至少一个外玻璃板和一个内玻璃板，其特征是内玻璃板和外玻璃板具有不同的光学性能且内玻璃板有至少一个切口或缺口。该复合玻璃板因此可以在其表面的不同区域具有不同的光学传输性能。
DE102006027044A1公开一种光学器件(Mittel)，尤其是用于机动车内的摄像机的棱镜***或反射镜***，其中该光学器件将摄像机瞄准方向转至规定的空间角度范围。该光学器件优选安置在外后视镜(Auβenspiegel)的区域内。
DE10054307A1公开一种用于在光束耦合输入透光玻璃板时减少反射的光耦合元件，其中光束非垂直地透射到玻璃板上且光耦合元件近似具有玻璃板折射率并形状锁合地(formschlüssig)安置在玻璃板上。光耦合元件具有光入射面，光入射面至少在光束主轴的入射点处近似垂直。
DE102006039065A1公开了一种将光学传感器固定在车窗玻璃板上的紧固装置。
DE102007054047A1公开了一种在表面上有绝热层的车辆用复合玻璃板。绝热层在功能元件的区域内具有切口。
这些已知的光学耦合元件所传输的电磁辐射束因为光在光密体内的长短不同的行程而光学失真(vrezerren)，尤其在传输图像信息时。图像信息必须耗费相当大量计算工作地修正。此外，在内部空间传输图像需要相对大的窗玻璃表面，尤其在摄像机水平瞄准时和在车窗玻璃安装角度明显偏离垂向时。该表面于是无法再作为有用表面，例如用于根据ECE-R 43的视场B。
本发明基于以下任务，寻找一种车窗玻璃，其中发射器和/或接收器的电磁辐射束如此透过车窗玻璃传输，即，需要尽可能小的车窗玻璃表面并且尤其是图像信息的光学失真尽可能小。
此外，本发明基于以下任务，寻找一种新颖的车窗玻璃制造方法。
此外，本发明基于以下任务，寻找一种车窗玻璃的新用途。
该任务将通过一种车窗玻璃来完成，其至少包括：
a)透明板，
b)透明体，
c)位于两者间的至少一层透明聚合物层，
其中，所述透明体通过至少一个耦合面
Figure BPA00001448395900021
并经由所述透明聚合物层与所述透明板形状锁合(formschlüssig)连接，所述透明体的最大宽度和最大长度小于所述透明板的最小宽度和最小长度，所述透明体的透射面和透明板表面以小于10°的最大偏离角度平行延伸。
电磁辐射束的行程，尤其是图像信息的行程，在光密的透明板和光密的透明体中大致相同，这是因为透明板表面和作为光学耦合元件的透明体的透射面平行延伸。透过透明板和透明体看，图像看起来没有或几乎没有失真。同时，透明体的透射面和发射器和/或接收器的开口之间的距离缩短。辐射束可通过该短距离不那么强地拓宽。由此一来，发射器和/或接收器所需要的光束传输面积缩小，尤其当摄像机在车窗玻璃安装角度明显偏离垂向的情况下水平瞄准时。
在一个优选实施方案中，透明体的透射面和透明板表面以小于2°的偏离角度平行延伸。透射面和透明板表面的平行度越高，光束的光学失真越小。
在另一个优选实施方案中，透明体具有优选为5mm至100mm的最大宽度。
该透明体的耦合面和透射面优选为梯形。发射器和/或接收器对准透明板的瞄准方向越偏离透明板表面的垂向，则梯形形状越显著。靠近发射器和/或接收器的开口的若干区域可以狭窄地形成，因为光束在发射器和/或接收器的开口和透明体之间可能仅略微拓宽。在一个实施方案中，透明体的宽度相应地朝着透明板的上边缘递减。
在一个优选实施方案中，透明体的长度为10mm至200mm。
透明体的厚度优选为2mm至25mm。
透明体优选包括硅酸盐玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、环烯烃聚合物、聚砜、聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯和/或聚氯乙烯以及其共聚物和/或组合。总之可以考虑允许发射器和/或接收器的电磁辐射束透过的所有材料。优选摄像机对可见光范围(380nm至750nm)和/或近红外范围(750nm至1200nm)的电磁辐射具有高的透射性。
透明体具有优选大于70％的在380nm至750nm波长范围的光透射性。
透明体可以优选具有小于50％的红外线透射率，用于在接收器内最小化不含有用信息的入射光。
发射器包括用于发出电磁辐射尤其是辐射束的开口。电磁辐射，尤其是辐射束，可以在与材料相互作用后又被反射并通过接收器上的开口被检测。可以由该信号中结合相位位移和运行时间测量值计算出关于目标和车辆之间距离、目标表面状况和车辆环境温度的信息。在可见光或红外范围的摄像机中通常不需要发射器，而是只从环境中接收信号。电磁辐射源可以来自外部发射器。总之，考虑对驾驶员和驾驶员辅助***操控车辆有意义的所有电磁辐射的收发。
驾驶员辅助***优选需要来自环境的图像信息。可以了解其它的交通参与者、障碍物、交通指示牌和道路标志。通过计算机辅助分析***，在车辆操控时将主动或被动地支持驾驶员。在相应的扩展方案中，车辆也可通过这些信息来自动驾驶。
一部分电磁辐射是散射光，其没有由透明板、透明体或车窗玻璃的其它组件或者环境被直接透射或反射。所述散射光不包含或者仅包含少量的可用信息并且将在接收器中与可用信号重叠。散射光降低了接收器的灵敏度。通过在未直接位于光路中的透明体侧面上的光吸收涂层，可以吸收散射光。对于光吸收层，优选考虑使用着黑色的含聚合物漆(polymerhaltige Farbe)，其在溶剂的化学反应或蒸发后是机械和化学稳定的。
在一个实施方案中，透明体在至少一个侧面具有光吸收部件。该光吸收部件含有聚丙烯酸酯类、聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯以及其共聚物和/或组合。光吸收部件可以完全或部分包围透明体和在发射器和/或接收器之间的电磁辐射束直接路程之外的区域。在一个作用中，使得干扰的散射光最小化。光吸收部件可以被称为散射光光阑。
在另一个优选实施方案中，光吸收部件和/或透明体的形状具有用于定位和安装电磁发射***或接收***的倾斜平面、开口、凸起和/或螺纹。本发明的这个实施方案尤其有以下优点，发射器和/或接收器按规定相对透明板和透明体定位。
在本发明的另一个扩展方案中，透明体可以在侧面完全或部分具有倾斜平面、凹形形状、凸形形状和/或光学元件，用于在侧面耦合输入R-e和耦合输出R-a额外的电磁传感器信号，例如用于下雨检测***。
在下雨检测***中，在透明板表面上的湿气经由该侧面被耦合输入的信号是变化的并作为输出信号被检测。从该输出信号，可以通过相应的计算推导出湿度大小。
为了最小化在透明体透射面上的电磁辐射光学反射损失，透明体在一个优选实施方案中具有至少一个消反射层。
消反射(Entspiegelung)是最小化在不同光密的介质界面处的电磁辐射反射损失。当物体或介质具有大于空气的折射率时，该物质或介质是光密的。空气折射率约等于1。
表面消反射可以通过不同的措施来实现。在干涉光学层系中，通过给玻璃表面涂覆两个至更多个有不同折射率的薄膜来借助破坏性干涉消除部分反射光。或者，当单层系的折射率约等于其下方材料的折射率的数学平方根数时，消反射可通过单层系实现。多个层尤其包含氮化硅和氧化硅以及所有常见的透明金属氮化物和/或其混合物。
在透明体的透射面或耦合面上的至少另一个涂层包括导电性透明层，导电性透明层含有银、氧化锡、氧化锌、铟锡氧化物和/或其混合物。通过电流流动，在本发明的一个实施方案中可以通过焦耳热来加热该透明体，以便尤其在外界温度低时最小化湿气在透明体上凝结成雾。湿气凝结成雾将因为吸收和/或加强分散而降低发射器功率和接收器的灵敏度。
该透明板优选包括硅酸盐玻璃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯、增塑聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、离聚物和/或聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物和/或组合。透明板尤其优选构造为复合玻璃板的形式。
在另一个优选实施方案中，透明板至少在局部区域包括带有覆盖漆(Abdeckfarbe)的不透光涂层。不透光的覆盖漆完全或部分界定出用于透射电磁辐射的表面，以例如用于遮盖发射器和/或接收器的有干扰作用的安装元件。
为了提高机械稳定性，该透明板在一个优选扩展方案中在纵向上和/或在横向上是弯曲的。
纵向是大致沿发射器和/或接收器的瞄准方向的方向。长度数据基于该方向。相应地，宽度数据基于横向。
在透明板显著弯曲时，透明体在纵向和/或横向也形状锁合地弯曲。
透明聚合物层优选包括聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-醋酸乙烯酯、经增塑的聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚丙烯酸酯、离聚物以及其共聚物和/或组合。作为聚合物层，使用例如3M Deutschland GmbH(Neuss)的基于丙烯酸酯类的粘合剂体系VHBTM。
在车窗玻璃的优选扩展方案中，透明聚合物层的厚度为0.5mm至2mm，优选为1.00mm至1.5mm。
在根据本发明的车窗玻璃制造方法中，透明板被局部涂上不透光的覆盖漆。透明体和施加于接触面上的透明聚合物层被预热，并且在真空罩下对带透明聚合物层的透明体施以真空。使带透明聚合物层的透明体在透明板上在不透光的覆盖漆处对准并被滚压粘合。预热优选在30℃至70℃的温度范围执行。
在该方法的一个实施方案中，在预先进行的方法步骤中，透明板在高压釜工艺中由两块透明板和聚合物结合得到。
不透光的覆盖漆可以通过丝网印刷方法在复合工艺前优选被施加到透明单玻璃的内表面上或者被施加在透明板的外表面上。
还不可预期且令人吃惊地发现，车窗玻璃用作用于透射电磁辐射和用于安装驾驶员辅助***的风挡玻璃的新用途。
在附图中示出了本发明的工作实施例并且以下将详加说明，其中：
图1示出了穿过根据现有技术的车窗玻璃和摄像机的横截面；
图2示出了穿过根据本发明的车窗玻璃和摄像机的横截面；
图3示出了根据本发明的车窗玻璃的俯视图；
图4示出了按照图3的线A-A的横截面；
图5示出了根据本发明的车窗玻璃的横截面；
图6是透明体的俯视图，
图7以流程图示出了根据本发明的用于制造本发明车窗玻璃的方法的工作实施例。
图1至图6是用于表示发明原理的示意图。因此，这些示意图无需按照正确比例。
在图1所示的根据现有技术的对比例中，在复合风挡玻璃(1)的内部空间侧上安装有大致水平地瞄准复合风挡玻璃(1)方向的摄像机(9)。示出了在经复合风挡玻璃(1)透射时的电磁辐射束(B)的最终行程。复合风挡玻璃(1)具有带有覆盖漆(10)的透射区的不透光边框。
弯曲的透明板(1)的长度L1为1m，最大宽度B1为1.5m。复合风挡玻璃(1)具有在透明板和水平面之间23°的在车辆中的安装角度。
透过透明板(1)和透明体(2)的电磁辐射束(B)没有失真或几乎没有失真地被成像。传输完整图像所需要的透过透明板(1)的表面F-L的长度为67mm。
根据图2至图4的工作实施例由作为透明板(1)的复合风挡玻璃和含有聚碳酸酯的透明体(2)组成。在图2中示出了在经过透明板(1)、透明聚合物层(3)和透明体(2)透射时的电磁辐射束(B)的最终行程。图2示出了在本发明窗玻璃中用于透射电磁辐射F-L′的表面的长度。还示出了辐射束(B)和透明体的透射面A2-p。如图2、图3和图4所示的透明板(1)表面A1和透明体(2)透射面A2-p以小于2°的偏离角度通过耦合面A2形状锁合地平行结合。透明的复合风挡玻璃(1)和相应透明体(2)在透明板(1)和水平面之间具有23°安装角度。弯曲的透明板(1)的长度L1为1m，宽度B1为1.5m。复合风挡玻璃(1)具有带覆盖漆(10)的透射区的不透光边框(Umrahmung)。透明体(2)的长度L2为5cm，最大宽度B2为5cm，厚度D2为7.5mm。聚合物层(3)为含丙烯酸酯的自粘型高度透明膜3M VHBTM4905，其厚度D3为0.5mm。为了进行表征，在乘员舱侧安装有具有大致水平的瞄准方向的摄像机(9)。为了安装摄像机和最小化光散射，使用含有聚碳酸酯的光吸收部件(5)。
透过透明板(1)和透明体(2)的电磁辐射束(B)没有或几乎没有失真地成像。传输整个图像所需要的穿过透明板(1)的表面F-L′的长度为37mm。
图5示出了穿过本发明车窗玻璃的横截面，其包括透明板(1)、用于发射和/或接收***(9)的定位和安装装置(5)、光吸收涂层(4)、在透射面A2-p上的导电性透明层(6)、(7)以及耦合面A2和在透射面A2-p上的消反射涂层(8)。
图6示出了在考虑在透明体(2)局部区域内整合有包括耦合输入信号R-e和耦合输出信号R-a的下雨检测***的透明体(2)的俯视图。
图7以流程图示出了用于制造本发明车窗玻璃的本发明方法的工作实施例。所示的5个方法步骤是本发明方法的优选实施方案。
表1示出了由对比例(图1)和工作实施例(图2)得到的结果。
表1
Figure BPA00001448395900071
传输完整图像B所需要的、透过透明板(1)的表面F-L′的长度仅为37mm，与对比例相比少了30mm。优点在于，需要尽可能小的车窗玻璃表面并且其被用于不失真地传输驾驶员辅助***的发射器和接收器的电磁辐射束。
附图标记
(1)透明板，
(2)透明体，
(3)聚合物层，
(4)光吸收涂层，
(5)光吸收部件，
(6)导电性透明涂层，
(7)导电性透明涂层，
(8)消反射涂层，
(9)发射和/或接收***，
(10)不透光的覆盖漆，
A1透明板(1)的外表面，
A2透明体(2)的耦合面，
A2-p平行于透明板(1)外表面A1的透明体(2)透射面，
A2-q透明体(2)的侧面，
L1透明板(1)的长度，
B1透明板(1)的宽度，
L2透明体(2)的长度，
B2透明体(2)的最大宽度，
D2透明体(2)的厚度，
D3聚合物层(3)的厚度，
B透过窗玻璃的辐射束，
F-L用于传输电磁辐射的表面的长度，
F-L′在本发明窗玻璃中用于传输电磁辐射的表面的长度，
R-e耦合输入信号
R-a耦合输出信号。

Claims (15)

1.车窗玻璃，至少包括：
a)至少一个透明板(1)，
b)透明体(2)，
c)位于两者间的至少一个透明聚合物层(3)，
其中，该透明体(2)通过至少一个耦合面A2并经由该透明聚合物层(3)与该透明板(1)形状锁合地连接，且该透明体(2)的最大宽度B2和最大长度L2小于该透明板(1)的最小宽度B1和最小长度L1，该透明体(2)的透射面A2-p和该透明板(1)的表面A1以小于10°的最大偏离角度平行延伸。
2.根据权利要求1所述的车窗玻璃，其中，该透明体(2)的透射面A2-p和该透明板(1)的表面A1以小于2°的最大偏离角度平行延伸。
3.根据权利要求1或2所述的车窗玻璃，其中，该透明体(2)具有5mm至100mm的最大宽度B2。
4.根据权利要求1至3之一所述的车窗玻璃，其中，该透明体的耦合面A2和透射面A2-p为梯形。
5.根据权利要求1至4之一所述的车窗玻璃，其中，该透明体(2)的长度L2为10mm至200mm和/或厚度D2为2mm至25mm。
6.根据权利要求1至5之一所述的车窗玻璃，其中，该透明体(2)的至少一个侧面A2-q具有光吸收层(4)。
7.根据权利要求1至6之一所述的车窗玻璃，其中，光吸收部件(5)包括用于定位和安装电磁发射或接收***的倾斜平面、开口、凸起和/或螺纹。
8.根据权利要求1至7之一所述的车窗玻璃，其中，该透明体(2)在侧面A2-q的局部区域具有用于耦合输入R-e和耦合输出R-a电磁传感器信号的倾斜平面、凹形曲面和/或凸形曲面。
9.根据权利要求1至8之一所述的车窗玻璃，其中，该透明体(2)的透射面A2-p具有至少一个消反射涂层(8)，该消反射涂层优选包含二氧化硅、硅酸盐、氮化硅、金属氮化物和/或其混合物。
10.根据权利要求1至9之一所述的车窗玻璃，其中，在表面A2-p上的至少一个涂层(6)和/或在该透明体(2)的耦合面A2上的至少一个涂层(7)具有导电性透明涂层，该导电性透明涂层含有银、氧化锡、氧化锌、铟锡氧化物和/或其混合物。
11.根据权利要求1至10之一所述的车窗玻璃，其中，该透明板(1)包括至少一个带有覆盖漆(10)的局部涂层并且完全或部分界定出用于传输电磁辐射的表面。
12.根据权利要求1至11之一所述的车窗玻璃，其中，该透明板(1)在纵向和/或横向上弯曲，优选对应于透明板(1)的曲率弯曲。
13.制造车窗玻璃的方法，其中
a)用覆盖漆(10)局部涂覆透明板(1)，
b)将透明体(2)和施加到耦合面A2上的透明聚合物层(3)预热，
c)在真空罩下在带透明聚合物层(3)的透明体(2)上施以真空，
d)带透明聚合物层(3)的透明体(2)在透明板(1)上在带覆盖漆(10)的涂层处对准，
e)将带透明聚合物层(3)的透明体(2)滚压粘结在透明板(1)上。
14.根据权利要求13所述的制造透明板的方法，其中，该透明板(1)由两块透明板在高压釜工艺中结合获得。
15.根据权利要求1至12之一所述的车窗玻璃用作用于传输电磁辐射和安装驾驶员辅助***的风挡玻璃的用途。
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