DE102013020874A1

DE102013020874A1 - Sonnenschutzblende an einer transparenten Scheibe, insbesondere an einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs

Info

Publication number: DE102013020874A1
Application number: DE102013020874.2A
Authority: DE
Inventors: Erwin Stiermann
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sonnenschutzblende (1) an einer transparenten Scheibe (5), insbesondere an einer Windschutzscheibe (16) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs (15). Die Sonnenschutzblende (1) weist erfindungsgemäß eine elektro-optisch schaltbare Flüssigkristall-Folie (LC-Folie 3) und wenigstens eine zugeordnete Solarzelle (2) auf, mit der bei Sonneneinstrahlung ein Schalt-Spannungspegel erzeugbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonnenschutzblende an einer transparenten Scheibe, insbesondere an einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Sonnenschutzblenden an Kraftfahrzeugen sind in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen bekannt: In Personenkraftwagen sind üblicherweise im Fahrzeuginnenraum oberhalb einer frontseitigen Windschutzscheibe plattenförmige, lichtundurchlässige (opake) Sonnenschutzblenden angeordnet, die bei Bedarf nach unten in das Blickfeld eines Fahrzeuginsassen zur Abschattung der Sonneneinstrahlung klappbar sind.
Bei Lastkraftwagen sind Sonnenschutzblenden allgemein bekannt, die im oberen Bereich des Fahrerhauses vor der Windschutzscheibe befestigt sind. Solche aus Kunststoff hergestellte Sonnenschutzblenden sind gegen Versprödung, Steinschlag und sonstige mechanische Einwirkungen wie Hagelschlag anfällig. Zudem sind solche Sonnenschutzblenden bei der Herstellung und gegebenenfalls als Nachrüstteil inkl. Montage relativ teuer.
Weiter ist seit langem der elektrooptische Effekt bei Flüssigkristallen bekannt, mit dem diese unterhalb eines zugeordneten bestimmten Schalt-Spannungspegels transparent, das heißt blick- und bilddurchlässig sind und bei einer Beaufschlagung mit dem Schalt-Spannungspegel und höheren Pegeln in eine opaken, das heißt lichtundurchlässigen Zustand schaltbar sind. Unter „opak” soll hier auch ein transluzenter Zustand verstanden werden, mit einer wesentlich verringerten Lichtdurchlässigkeit gegenüber dem transparenten Zustand. Beim Anlegen einer bestimmten Spannung reduziert sich somit die Lichtdurchlässigkeit bei Flüssigkristallen insbesondere durch eine Beeinflussung der Polarisation des Lichtes. Dieser Effekt wird beispielsweise in vielen Displays angewendet.
Weiter ist es bereits bekannt, mit Hilfe der Flüssigkristalltechnik Fenster an Gebäuden von durchsichtig auf undurchsichtig zu schalten.
Aufgabe der Erfindung ist es herkömmliche Sonnenschutzblenden je nach deren Ausführung, insbesondere bei Nutzfahrzeugen, weniger anfällig gegen mechanische Einflüsse auszubilden und zudem eine Handhabung durch eine automatisierte Sonnenblendenfunktion zu vereinfachen. Zudem soll eine bauraumgünstige Anbringung bei verhältnismäßige geringen Herstellungs- und Montagekosten möglich sein.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine Sonnenschutzblende durch eine elektro-optisch schaltbare Flüssigkristall-Folie (LC-Folie) und wenigstens eine zugeordnete Solarzelle gebildet, mit der bei Sonneneinstrahlung ein Schalt-Spannungspegel erzeugbar ist.
Dadurch ergibt sich ein elektrisch autarkes System, welches ohne zusätzliche Fremdspannung auskommt und das die Sonnenblendenfunktion automatisch beim Erreichen des Schaltspannungspegels, entsprechend einer ausreichenden Sonneinstrahlung auf die wenigstens eine Solarzelle schaltet. Die LC-Folie weist dabei unterhalb des zugeordneten Schalt-Spannungspegels einen Transparentzustand und ab dem Schalt-Spannungspegels einen Opakzustand als Sonnenblendenfunktion auf.
Die LC-Folie wird dazu in der Größe des abzuschattenden Bereichs an der Scheibe angebracht, vorzugsweise mittelbar innen an der Scheibe angebracht. Bei Verwendung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Nutzfahrzeug ist dies ein oberer Randstreifen an der Innenseite der Windschutzscheibe.
Gegebenenfalls sind mehrere Solarzellen zur Stromversorgung der LC-Folie bzw. zur Erzeugung des Schalt-Spannungspegels erforderlich und vorgesehen, die in Sonneneinstrahlungsrichtung weisend angeordnet sind. Bei Sonneneinstrahlung ist damit je nach der konkreten Ausgestaltung der LC-Folie elektrische Energie erzeugbar, sodass bei einer vorgebbaren Helligkeit, bzw. Sonnenlichteinstrahlung auf die Solarzellen der Schaltspannungspegel erreicht wird und die LC-Folie von ihrem Transparentzustand in ihren die Sonnenblendfunktion erfüllenden Opakzustand schaltet. Bei fehlender oder nicht mehr ausreichender Sonnen- bzw. Lichteinstrahlung ist die LC-Folie mangels ausreichender Versorgungsspannung wieder in ihren Transparentzustand selbsttätig rückführbar. Eine Bedienung, wie beispielsweise ein Abklappen und Rücklappen einer Blende, ist hier nicht erforderlich.
Für eine konkrete Ausführung der LC-Folie besteht diese aus einer vorderen und einer hinteren Kunststofffolie, jeweils als Transparentfolie mit auf den einander zugewandten Seiten angebrachten elektrisch leitenden und transparenten Beschichtungen als Elektroden, zwischen denen Flüssigkristalle eingebracht sind, und einem den Flüssigkristallbereich allseitig begrenzenden Randstreifen.
In einer weiteren vorteilhaften Konkretisierung ist als Systemträger eine transparente Trägerfolie vorgesehen, auf deren Rückseite die LC-Folie und außerdem die Solarzellen vorzugsweise als Solarzellenband oberhalb der LC-Folie am oberen Randbereich befestigt, vorzugsweise angeklebt sind. Die Trägerfolie mit der LC-Folie und den Solarzellen sowie deren elektrischen Verbindungs- sowie Schaltungskomponenten bilden damit eine vorproduzierbare Sonnenschutzsystemeinheit, welche flexibel ist und mit der Vorderseite der Trägerfolie an der Scheibe befestigt, vorzugsweise angeklebt werden kann.
Die Solarzellen werden zweckmäßig in einer für eine ausreichende Stromerzeugung geeigneten Anzahl als geschlossenes Solarzellenband im oberen Bereich der Trägerfolie und damit außerhalb des unmittelbaren Sichtbereichs angeordnet. Bei einer Quererstreckung der erfindungsgemäßen Sonnenschutzblende über den gesamten Windschutzscheibenbereich eignet sich besonders eine Anordnung des Solarzellenbandes in einem oberen Mittelfeldbereich der Trägerfolie.
Gegebenenfalls kann der Randstreifen zwischen vorderer und hinterer Transparentfolie undurchsichtig ausgeführt sein und solchermaßen sichtbar den abzuschattenden Bereich der LC-Folie begrenzen.
Zum Schutz vor Beschädigungen ist es vorteilhaft die vorgefertigte Sonnenschutzsystemeinheit auf ihrer der Trägerfolie gegenüberliegenden Seite durch eine transparente Schutzfolie zu versiegeln.
Für die Funktion der Sonnenschutzblende sind zudem zur Ankoppelung der Solarzellen an die LC-Folie fachübliche elektrische Verbindungen und Schalt- sowie Steuereinrichtungen vorzusehen. Diese können auch einen im Stromversorgungskreis liegenden Schalter enthalten, mit dem die Funktion der Sonnenschutzblende beispielsweise von einem Fahrer eines Fahrzeugs willkürlich aus- und einschaltbar ist. Zudem kann gegebenenfalls von den Solarzellen überschüssig erzeugte Energie anderen elektrischen Verbrauchern und/oder Energie speichern zugeführt werden.
Je nach den konkreten Gegebenheiten kann eventuell eine Direktsteuerung der LC-Folie nicht in allen Spannungszuständen möglich sein. Insbesondere in einem solchen Fall oder vorsorglich generell kann eine elektronische Schaltung für eine geeignete Steuerung der Schaltpegel zwischen den Solarzellen und der LC-Folie vorgesehen werden.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.
Es zeigen:
1. Eine Draufsicht auf eine Sonnenschutzblende mit einem über die gesamte Quererstreckung verlaufenden Solarzellenband;
2 eine Draufsicht auf eine Sonnenschutzblende mit einem geschlossenen Solarzellenband im mittleren Bereich;
3 eine Sonnenschutzblende entsprechend 1 mit einem zusätzlichen Display;
4 einen Querschnitt durch einen oberen Bereich einer an einer Windschutzscheibe befestigen Sonnenschutzblende,
5 einen Querschnitt entsprechend 4 mit einer zusätzlichen Schutzfolie, und
6 einen Lastkraftwagen mit einer Sonnenschutzblende entsprechend 1.
In 1 ist eine Draufsicht auf eine Sonnenschutzblende 1 dargestellt, die sich beispielsweise im montierten Zustand über die ganze Breite im oberen Bereich einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs erstreckt.
Die Sonnenschutzblende 1 besteht aus Solarzellen 2 und einer LC-Folie 3, wobei sich die Solarzellen 2 als geschlossenes Solarzellenband oberhalb der LC-Folie 3 durchgehend über deren gesamter Breite angeordnet sind.
Bei einer über die gesamte Breite der Windschutzscheibe sich erstreckenden Sonnenschutzblende 1 ist es entsprechend 2 vorteilhaft, die Solarzellen 2 als Solarzellenband mit geringerer Länge im oberen Mittelbereich oberhalb der LC-Folie 3 anzuordnen. Bei dieser Anordnung ist ersichtlich das Sichtfeld für einen Fahrer und Beifahrer durch die undurchsichtigen Solarzellen 2 weniger als bei 1 eingeschränkt.
Die LC-Folie 3 kann gemäß 3 an geeigneter Stelle, hier an ihrem unteren Rand, mit einem Display 4 ausgestattet sein, welches die Anzeige von Betriebszuständen oder Hinweisen auch Warnungen übernehmen kann.
In 4 ist ein Schnitt A-A durch einen oberen Bereich einer bereits auf eine Windschutzscheibe 5 geklebten Sonnenschutzblende 1 dargestellt.
Als Systemträger ist eine transparente Trägerfolie 6 vorgesehen, auf deren Rückseite die LC-Folie 3 sowie die (schematisch dargestellten) Solarzellen 2, bzw. das Solarzellenband oberhalb der LC-Folie 3 am oberen Randbereich befestigt, vorzugsweise angeklebt sind.
Die LC-Folie 3 besteht aus einer vorderen und hinteren Kunststofffolie jeweils als Transparentfolie 7, 11 mit auf den einander zugewandten Seiten angebrachten elektrisch leitenden und transparenten Beschichtungen als Elektroden 8, 10, zwischen denen Flüssigkristalle eingebracht sind. Der Flüssigkristallbereich ist zudem allseitig zwischen den Transparentfolien 7, 11 durch Randstreifen 12 begrenzt.
5 entspricht der Anordnung nach 4, wobei hier zusätzlich an der der Trägerfolie 6 gegenüberliegenden Innenseite der LC-Folie 3 und der Solarzellen 2 eine transparente Schutzfolie 13 angebracht ist.
Die Anordnung hat folgende Funktion: Bei Dunkelheit oder unzureichender Lichteinstrahlung bzw. Sonneneinstrahlung 14 in die Solarzellen ist die LC-Folie 3 transparent geschaltet. Bei Erreichen einer bestimmten Lichteinstrahlung bzw. einer Sonneneinstrahlung 14, die eine Blendwirkung erzeugen kann, wird in den Solarzellen 2 ein Solarstrom mit einem Spannungspegel als Schaltspannungspegel erzeugt, dergestalt dass die LC-Folie 3 durch den systemintern generierten Solarstrom in ihren Opakzustand geschaltet wird und in diesem Schaltzustand ihre Sonnenblendenfunktion erfüllt. Von den Solarzellen überschüssig erzeugte elektrische Energie kann zur Speisung anderer Verbraucher oder zur Ladung einer Batterie verwendet werden. Sobald die Sonneneinstrahlung 14 an den Solarzellen 2 abnimmt und dadurch der Schalt-Spannungspegel unterschritten wird, schaltet die LC-Folie wieder in ihren Transparentzustand zurück. Das System steuert sich somit autark in Abhängigkeit von der Intensität der Sonnen- bzw. Lichteinstrahlung. Zusätzlich kann im Versorgungsstromkreis ein betätigbarer Schalter angebracht werden, mit dem die Sonnenblendenfunktion willkürlich, zum Beispiel durch einen Fahrer eines Nutzfahrzeuges, ein- und ausgeschaltet werden kann.
In 6 ist in einer perspektivischen Frontansicht beispielhaft ein Lastkraftwagen 15 als Nutzfahrzeug gezeigt, an dessen vorderer Windschutzscheibe 16 in einem oberen Randbereich von innen eine Sonnenblende 1 entsprechend der Ausführungsform nach 1 angebracht ist.
Bezugszeichenliste

1: Sonnenschutzblende
2: Solarzellen als Solarzellenband
3: Flüssigkristall-Folie, LC-Folie
4: Display
5: Scheibe, Windschutzscheibe
6: Trägerfolie
7: vordere Transparentfolie
8: Elektrode an 7
9: Flüssigkristalle
10: Elektrode an 11
11: hintere Transparentfolie
12: Randstreifen
13: Schutzfolie
14: Sonneneinstrahlung
15: Lastkraftwagen
16: Windschutzscheibe

Claims

Sonnenschutzblende (1) an einer transparenten Scheibe (5), insbesondere an einer Windschutzscheibe (16) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs (15), gekennzeichnet durch – eine elektro-optisch schaltbare Flüssigkristall-Folie (LC-Folie 3), und – wenigstens eine zugeordnete Solarzelle (2), mit der bei Sonneneinstrahlung ein Schalt-Spannungspegel erzeugbar ist.
Sonnenschutzblende nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenschutzblende (1) durch ein elektrisch autarkes System bestehend aus der LC-Folie (3) und der wenigstens einen Solarzelle (2) gebildet ist, und dass die LC-Folie (3) in der Größe des abzuschattenden Bereichs an der Scheibe (5), insbesondere an einem oberen Randstreifen einer Windschutzscheibe, angebracht ist, wobei die LC-Folie (3) unterhalb eines zugeordneten Schalt-Spannungspegels einen Transparentzustand und ab dem Schalt-Spannungspegel einen Opakzustand als Sonnenblendenfunktion aufweist.
Sonnenschutzblende nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenschutzblende (1) mittelbar innen an der Scheibe (5) angebracht ist.
Sonnenschutzblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Solarzellen (2) zur Stromversorgung der LC-Folie (3) und/oder zur Erzeugung des Schalt-Spannungspegels vorgesehen sind, die in Sonneneinstrahlungsrichtung weisend angeordnet sind, womit bei Sonneinstrahlung elektrische Energie erzeugbar ist, sodass bei Erreichen des Schalt-Spannungspegels die LC-Folie (3) von ihrem Transparentzustand in ihren die Sonnenblendfunktion erfüllenden Opakzustand schaltbar ist und die LC-Folie 3 bei fehlender oder nicht mehr ausreichender Sonnen- bzw. Lichteinstrahlung mangels ausreichender Versorgungsspannung in ihren Transparentzustand rückführbar ist.
Sonnenschutzblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LC-Folie (3) eine vordere und hintere Kunststofffolie, jeweils als Transparentfolie (7, 11) mit auf den einander zugewandten Seiten angebrachten elektrisch leitenden und transparenten Beschichtungen (Elektroden 8, 10), zwischen denen Flüssigkristalle (9) angeordnet sind, und einen den Flüssigkristallbereich allseitig begrenzenden Randstreifen (12) aufweist.
Sonnenschutzblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Systemträger eine transparente Trägerfolie (6) vorgesehen ist, auf deren Rückseite die LC-Folie (3) und außerdem die Solarzellen (2), vorzugsweise als Solarzellenband, oberhalb der LC-Folie (3) am oberen Randbereich befestigt, vorzugsweise angeklebt, sind, und dass die Trägerfolie (6) mit der LC-Folie (1), den Solarzellen (2) und deren elektrischen Verbindungs- sowie Schaltungskomponenten zwischen diesen eine vorproduzierte Sonnenschutzsystemeinheit bildet, die mit der Vorderseite der Trägerfolie (6) an der Scheibe (5) befestigbar ist, vorzugsweise anklebbar, ist.
Sonnenschutzblende nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle (2) in einer für eine ausreichende Stromerzeugung ausreichenden Anzahl als geschlossenes Solarzellenband im oberen Mittelbreich der Trägerfolie (6) angeordnet ist.
Sonnenschutzblende nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Randstreifen (12) zwischen vorderer und hinterer Transparentfolie (7, 11) undurchsichtig ist und solchermaßen sichtbar den abzuschattenden Bereich der LC-Folie (3) begrenzt.
Sonnenschutzblende nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigte Sonnenschutzsystemeinheit auf ihrer der Trägerfolie (6) gegenüber liegenden Seite durch eine transparente Schutzfolie (13) versiegelt ist.
Sonnenschutzblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Verbindungen und/oder Schalt- und Steuereinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Funktion der Sonnenschutzblende (1) willkürlich aus- und einschaltbar und/oder von den Solarzellen (2) überschüssig erzeugte Energie anderen elektrischen Verbrauchern und/oder Energiespeichern zuführbar ist.
Sonnenschutzblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Schaltung für eine Steuerung der Schaltpegel zwischen den Solarzellen (2) und der LC-Folie (3) vorgesehen ist.
Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug (15), mit einer Sonnenschutzblende (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.