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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit Karosserie-Oberflächen, beispielsweise Dach und Motorhaube, mit adaptiver Farbe, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Die Farbe eines Fahrzeugs beeinflusst, wie sehr das Fahrzeug sich in der Sonne aufheizt. Dunkle Fahrzeuge heizen sich durch Sonneneinstrahlung mehr auf als weiße Fahrzeuge. Durch die erforderliche zusätzliche Kühlleistung verbrauchen im Hochsommer schwarze Fahrzeuge 1-2% mehr Energie als weiße Fahrzeuge. Nicht jeder ist bereit, deswegen ein weißes Fahrzeug zu fahren.
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Auch wäre es in manchen Situationen wünschenswert, dass das Fahrzeug eine für andere Verkehrsteilnehmer besser sichtbare, auffällige Farbe hat, in anderen Situationen wäre es dagegen wünschenswert, dass das Fahrzeug eine unauffällige Farbgebung aufweist.
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Aus der
US 2018 / 373 109 A1 ist ein Anzeigefilm bekannt, der eine Grafikfilmschicht mit einer anzeigbaren Grafik und einer Hintergrundfarbe, eine umschaltbare Filmschicht und eine Farbfilmschicht umfasst. Die umschaltbare Filmschicht ist zwischen einem klaren Zustand und einem dunklen Zustand umschaltbar. Wenn die umschaltbare Filmschicht mit Strom versorgt wird, wird entweder die anzeigbare Grafik auf einer Oberseite des Anzeigefilms gegen die Hintergrundfarbe angezeigt oder es wird nur die Hintergrundfarbe auf der Oberseite des Anzeigefilms angezeigt.
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Die
DE 69 407 457 T2 betrifft eine Instrumententafel für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse, das ein Zifferblatt mit durchscheinenden Zonen trägt, wobei ein Teil durch eine flache Platte aus optisch transparentem Material gebildet wird, das hinter dem Zifferblatt angeordnet ist. Der Teil, der durch die flache Platte aus optisch transparentem Material gebildet wird, stellt einen optischen Teil dar, der als Lichtleiter verwendet wird und auf seiner Rückseite zumindest in bestimmten ausgewählten Bereichen ein Reflektor/ Diffusor-Element umfasst.
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Die
DE 10 2017 214 093 B3 offenbart eine flächige Lichtmodulations-Vorrichtung mit einem ersten flächigen, transparenten Substrat, einem zweiten flächigen, transparenten oder verspiegelten Substrat und je einer transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung auf den einander zugewandten Seiten der beiden Substrate, wobei die transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtungen mittels wenigstens je einem elektrischen Kontakt mit einer elektrischen Spannungsquelle verbindbar sind. In dem Raum zwischen den elektrisch leitfähigen Beschichtungen ist ein Lichtmodulations-Element angeordnet, aufweisend ein erstes dielektrisches Material mit einer vorgebbaren Konzentration an darin dispergierten Teilchen, die, sofern sie willkürlich in dem ersten dielektrischen Material angeordnet sind, das Lichtmodulations-Element für darauf auftreffendes Licht im Wesentlichen undurchlässig machen oder das Lichtmodulations-Element opak erscheinen lassen, wobei das erste dielektrische Material bis zu einer ersten Temperatur von 25°C oder höher bei Atmosphärendruck fest ist oder eine solch große Viskosität aufweist, dass die Teilchen ihre aktuelle Ausrichtung in dem ersten dielektrischen Material nicht aufgrund von Brownscher Bewegung verändern können. Die Lichtmodulations-Vorrichtung weist zudem eine Heizeinrichtung auf, mittels der das erste dielektrische Material auf eine zweite Temperatur erwärmt werden kann, die höher ist als die erste Temperatur und bei der das erste dielektrische Material eine niedrigere Viskosität als bei der ersten Temperatur aufweist, wodurch die Teilchen ihre Ausrichtung in dem ersten dielektrischen Material aufgrund von Brownscher Bewegung verändern können.
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Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, bei dem Außenflächen der Karosserie wahlweise eine von zwei unterschiedlichen Farbgebungen zeigen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Abbildungen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, bei dem Außenflächen der Karosserie eine farbige Schicht aufweisen, die sich reversibel umschalten lässt zwischen einem ersten Zustand, in dem die farbige Schicht weitgehend lichtundurchlässig ist, und einem zweiten Zustand, in dem die farbige Schicht transparent ist.
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In einer Ausführungsform des Kraftfahrzeugs umfassen die Außenflächen eine Dachfläche des Fahrzeugs. In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Außenflächen eine Außenfläche einer Motorhaube des Fahrzeugs. In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Außenflächen eine Außenfläche einer Türe des Fahrzeugs. In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Außenflächen eine Außenfläche eines Kotflügels des Fahrzeugs. In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Außenflächen eine Außenfläche einer Heckklappe, einer Schrägheckklappe oder einer Kofferraumklappe des Fahrzeugs. In noch einer weiteren Ausführungsform umfassen die Außenflächen einen Stoßfänger des Fahrzeugs. In noch einer weiteren Ausführungsform umfassen die Außenflächen die gesamte Außenfläche der Karosserie, A-, B-, C und D-Säulen eingeschlossen. In einer Ausführungsform weisen neben den Außenflächen der Karosserie auch die Radkappen eine farbige Schicht auf, die sich reversibel umschalten lässt.
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In einer Ausführungsform des Kraftfahrzeugs lässt sich die farbige Schicht durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand umschalten.
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Erfindungsgemäß befindet sich auf Außenflächen der Karosserie eine schaltbare Schicht, die in einem Zustand farbig und im anderen Zustand transparent ist. In einer Ausführungsform wird die Schicht durch eine Folie gebildet. In einer weiteren Ausführungsform weist die Folie Elektroden zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die Schicht auf. In einer weiteren Ausführungsform ist an der Unterseite der Folie eine reflektierende Schicht angebracht.
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In einer Ausführungsform enthält die schaltbare Schicht in Polymer dispergierte Flüssigkristallteilchen (PDLC). PDLC-Schichten basieren auf einem Polymer-Flüssigkristall-Film. Innerhalb eines festen Matrixpolymers befinden sich willkürlich orientierte Flüssigkristall-Moleküle. Das einfallende Licht wird von ihnen gestreut und die Schicht ist opak, so dass die Farbe der in der Schicht enthaltenen Farbpigmente nach außen sichtbar ist. Mit dem Anlegen einer elektrischen Spannung ordnen sich die Flüssigkristallmoleküle im elektrischen Feld und die Schicht wird für das Auge transparent. Bei Wegfall der Spannung sind die Flüssigkristall-Moleküle wieder ungeordnet und die Schicht wird wieder opak und damit nahezu vollständig undurchsichtig.
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Die PDLC-Schichten gibt es in den Ausführungen „normally transparent“, die ohne Spannung transparent sind und bei Anlegen einer Spannung opak werden, und „normally opaque“, die ohne Spannung opak sind und bei Anlegen einer Spannung transparent werden. Man kann je nach Region einschätzen, ob das Fahrzeug häufiger eine transparente oder häufiger eine opake PDLC-Schicht brauchen wird und berechnen, was für den Energieverbrauch besser ist.
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In einer anderen Ausführungsform ist die schaltbare Schicht ein sogenanntes „Suspended Particle Device“ (SPD). Ein SPD enthält ein Dünnfilmlaminat stäbchenförmiger Nanopartikel, das in einer Flüssigkeit suspendiert ist, die sich zwischen zwei Kunststofffolien befindet. Liegt keine Spannung an, sind die Nanoteilchen zufällig orientiert und die Schicht ist opak. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung richten sich die Nanoteilchen im elektrischen Feld aus und die Schicht wird für das Auge transparent. Über die Höhe der angelegten Spannung lässt sich der Grad der Ausrichtung und damit der Grad der Transparenz regulieren. Es können so Zwischenstufen eingestellt werden zwischen einer völlig undurchsichtigen und einer völlig transparenten Schicht.
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Im Kontext der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „transparent“ auch Ausführungsformen, in denen die schaltbare farbige Schicht nur teilweise transparent ist, so dass die Eigenfarbe der schaltbaren Schicht sich mit der Farbe der darunter liegenden Oberfläche überlagert und von außen eine Mischfarbe sichtbar ist.
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In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Kraftfahrzeug bereit, das sich bei starker Sonneneinstrahlung weniger aufheizt und dadurch weniger Kühlleistung benötigt, auch wenn die Karosserie in einem dunklen Farbton lackiert ist.
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In einer Ausführungsform sind großflächige Karosserieteile, wie Dach und Motorhaube des Kraftfahrzeugs versehen mit einer schaltbaren farbigen Schicht, z.B. aus PDLC-Material, die bei unerwünschter Sonneneinstrahlung transparent wird, so dass eine darunter liegende reflektierende Oberfläche sichtbar wird, die Sonnenlicht zurückstrahlt.
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In einer Ausführungsform des Kraftfahrzeugs ist die Licht reflektierende Oberfläche weiß. In einer anderen Ausführungsform ist die Licht reflektierende Oberfläche silberfarben. In einer Ausführungsform wird die reflektierende Oberfläche durch eine reflektierende Schicht gebildet, die auf das Karosserieteil aufgebracht ist. In einer anderen Ausführungsform wird die reflektierende Oberfläche durch eine Metalloberfläche der Karosserie gebildet. In einer weiteren Ausführungsform ist die Metalloberfläche verchromt.
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In Situationen, in denen sich das Fahrzeug durch Sonnenstrahlung unerwünscht aufheizen würde, wird die schaltbare farbige Schicht transparent geschaltet. Dann erscheint die darunter liegende reflektierende Oberfläche, die Sonnenlicht reflektiert, so dass sich das Fahrzeug sich weniger aufheizt. Ist die Aufwärmung nicht unerwünscht, bleibt die schaltbare Schicht farbig, so dass das Erscheinungsbild des Fahrzeugexterieurs unverändert bleibt.
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In einer Ausführungsform des Kraftfahrzeugs ist die farbige Schicht nicht weiß oder silberfarben. Die farbige Schicht weist in einer Ausführungsform dieselbe Farbe auf wie die übrigen Teile der Fahrzeugkarosserie, z.B. rot, schwarz, blau, grün etc.
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In einer weiteren Ausführungsform des Kraftfahrzeugs wird die schaltbare Schicht zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand umgeschaltet, wenn die Temperatur der schaltbaren Schicht einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Ist die Temperatur nicht größer als der Schwellenwert, befindet sich die schaltbare Schicht in dem lichtundurchlässigen farbigen ersten Zustand. Überschreitet die Temperatur den Schwellenwert, wird die schaltbare Schicht in den transparenten zweiten Zustand umgeschaltet. Oberhalb des Temperatur-Schwellenwerts wird daher einfallendes Sonnenlicht von der reflektierenden Oberfläche unter der schaltbaren Schicht reflektiert. Sinkt die Temperatur wieder unter den Schwellenwert, wird die schaltbare Schicht wieder in den lichtundurchlässigen ersten Zustand umgeschaltet.
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In einer anderen Ausführungsform stellt die Erfindung ein Kraftfahrzeug bereit, bei dem Außenflächen der Karosserie wahlweise eine von zwei Farbgebungen zeigen. Bei dieser Ausführungsform ist unter der schaltbaren farbigen Schicht eine Oberfläche angeordnet, die eine andere Farbe aufweist als die schaltbare farbige Schicht, und auf der gegebenenfalls Muster, Symbole oder Schriftzeichen angeordnet sind.
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In einer Ausführungsform sind großflächige Karosserieteile wie Türen und Motorhaube des Kraftfahrzeugs versehen mit einer schaltbaren farbigen Schicht, z.B. aus PDLC-Material, unter der sich eine Oberfläche befindet, die eine andere Farbe aufweist als die schaltbare farbige Schicht. In einer weiteren Ausführungsform ist die gesamte Außenfläche der Karosserie mit einer schaltbaren farbigen Schicht versehen, unter der sich eine Oberfläche befindet, die eine andere Farbe aufweist als die schaltbare farbige Schicht.
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In einer Variante weist die Oberfläche eine Farbe auf, die die Sichtbarkeit des Fahrzeugs für Dritte bei schlechten Witterungsverhältnissen erhöht. Wenn die Witterungsverhältnisse es erfordern, wird die schaltbare farbige Schicht in den transparenten zweiten Zustand umgeschaltet, und die darunter liegende Oberfläche in Signalfarbe wird sichtbar und erleichtert es anderen Verkehrsteilnehmern, das Fahrzeug wahrzunehmen.
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In einer anderen Variante ist das Fahrzeug ein Einsatzfahrzeug, z.B. von Polizei, Zollfahndung oder Militärpolizei. In dieser Variante ist die schaltbare farbige Schicht in einer neutralen Farbe gehalten, währen die darunter liegende Oberfläche die uniformierte Lackierung mit Aufschrift aufweist. Das Fahrzeug kann dann zwischen ziviler Ausstattung und uniformierter Ausstattung umgeschaltet werden, was beispielsweise verdeckte Einsätze ermöglicht. Ist die schaltbare Schicht im ersten lichtundurchlässigen Zustand, weist das Fahrzeug ein unauffälliges Aussehen auf, während es klar als Einsatzfahrzeug zu erkennen ist, wenn die schaltbare Schicht in den zweiten transparenten Zustand geschaltet ist.
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In einer anderen Variante ist das Fahrzeug ein Taxi. In dieser Variante ist die schaltbare farbige Schicht in einer neutralen Farbe gehalten, während die darunter liegende Oberfläche die typische Taxifarbe und gegebenenfalls eine Aufschrift „Taxi“ aufweist. Ist das Fahrzeug im Dienst, wird die schaltbare Schicht in den zweiten transparenten Zustand geschaltet, und das Fahrzeug ist klar als Taxi zu erkennen. Außer Dienst wird die schaltbare Schicht in den ersten lichtundurchlässigen Zustand geschaltet, und das Fahrzeug weist ein neutrales Aussehen auf. Denkbar ist, dass die schaltbare Schicht auch in den ersten lichtundurchlässigen Zustand geschaltet wird, wenn das Taxi einen Fahrgast befördert.
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In einer anderen Variante ist das Fahrzeug ein Omnibus. In dieser Variante ist die schaltbare farbige Schicht in einer neutralen Farbe gehalten, während die darunter liegende Oberfläche die typische Lackierung des entsprechenden Verkehrsbetriebs, und gegebenenfalls zusätzlich Werbeaufdrucke aufweist. Ist das Fahrzeug im Dienst, wird die schaltbare Schicht in den zweiten transparenten Zustand geschaltet. Außer Dienst und beispielsweise für Betriebsfahrten kann die schaltbare Schicht in den ersten lichtundurchlässigen Zustand geschaltet werden.
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In einer anderen Variante ist das Fahrzeug ein Firmenfahrzeug. In dieser Variante ist die schaltbare farbige Schicht in einer einheitlichen Farbe gehalten, während die darunter liegende Oberfläche die Firmenlackierung und gegebenenfalls zusätzlich einen Firmennamen und/oder ein Firmenlogo und/oder Kontaktinformationen und/oder Werbeaufdrucke aufweist. Als Standard ist die schaltbare Schicht in den zweiten transparenten Zustand geschaltet. Bei privater Nutzung des Fahrzeugs, oder beispielsweise am Wochenende oder im Urlaub, kann die schaltbare Schicht in den ersten lichtundurchlässigen Zustand geschaltet werden und die Firmenlackierung und Aufdrucke sind nicht mehr sichtbar.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, bei dem mindestens ein eine schaltbare Folie enthaltendes Paneel auf mindestens eine Außenfläche der Karosserie des Kraftfahrzeugs aufgebracht wird. Das Paneel enthält mindestens eine schaltbare Folie, deren Oberflächen transparente leitfähige Schichten mit angeschlossenen Elektroden aufweisen. In einer Ausführungsform ist das Paneel flexibel und passt sich der Karosserieform an. In einer Ausführungsform ist eine reflektierende Schicht an der Unterseite der schaltbaren Folie des Paneels angebracht und bildet eine reflektierende Oberfläche. In einer weiteren Ausführungsform weist das Paneel an seiner Unterseite eine Klebeschicht auf, mit der es sich an der Fahrzeugkarosserie befestigen lässt. In einer Ausführungsform ist die schaltbare Folie eine PDLC-Folie. In einer anderen Ausführungsform ist die schaltbare Folie ein Suspended-Particle Device (SPD).
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Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Lösung zählt, dass weniger Energie zur Kühlung des Fahrzeugs verbraucht wird. Die schaltbare Schicht kann in allen Karosseriefarben eingefärbt werden. Die Erfindung ermöglicht auch neuartige schaltbare Farbeffekte, bei denen sich die Farbe einzelner Karosserieteile oder der gesamten Karosserie durch einen Schaltvorgang reversibel verändern lässt. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vor anstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Dachfläche eines Kraftfahrzeugs mit einer reflektierenden Schicht und einer schaltbaren Schicht;
- 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Dachfläche 11 eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer reflektierenden Schicht 15 und einer schaltbaren farbigen Schicht 16. In einer Ausführungsform enthält die schaltbare Schicht 16 in Polymer dispergierte Flüssigkristallteilchen (PDLC). In einem ersten Zustand ist die schaltbare Schicht 16 weitgehend undurchlässig für sichtbares Licht, in einem zweiten Zustand ist die schaltbare Schicht 16 transparent. In einer Ausführungsform ist die reflektierende Schicht 15 silberfarben. In einer anderen Ausführungsform ist die reflektierende Schicht 15 weiß.
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2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 10. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Dachfläche 11 und die Motorhaube 12 mit schaltbaren farbigen Schichten 16 ausgestattet. In einer Ausführungsform enthalten die schaltbaren Schichten 16 in einem Polymer dispergierte Flüssigkristallteilchen (PDLC). In einer anderen Variante enthalten die schaltbaren farbigen Schichten 16 stäbchenförmige Nanoteilchen, die in einer zwischen zwei Folien angeordneten Flüssigkeitsschicht suspendiert sind (SPD).
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In anderen Ausführungsformen sind Türen 13 und/oder Kotflügel 14 und/oder Heckklappe/Schrägheckklappe bzw. Kofferraumdeckel 17 mit derartigen Schichten ausgestattet. Durch die enthaltenen Flüssigkristall- oder Nanoteilchen sind die farbigen Schichten 16 umschaltbar zwischen einem ersten Zustand, in dem die Schicht lichtundurchlässig ist, und einem zweiten Zustand, in dem die Schicht transparent ist. Unter den farbigen Schichten 16 befinden sich lichtreflektierende Oberflächen (nicht dargestellt), die beispielsweise weiß oder silberfarben sein können. Die Oberflächen können metallische Oberflächen sein oder beschichtete, z.B. lackierte, Oberflächen. Die farbigen Schichten 16 sind bevorzugt nicht weiß oder silberfarben, sondern weisen eine Farbe auf, die Infrarot- bzw. Wärmestrahlung absorbiert. In einer Ausführungsform handelt es sich dabei um dunkle Farbtöne wie schwarz, dunkelblau, dunkelrot, dunkelgrün etc.
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Wenn sich die schaltbare Schicht 16 im ersten, lichtundurchlässigen Zustand befindet, zeigt die entsprechende Oberfläche 11, 12 des Kraftfahrzeugs 10 die Grundfarbe der Schicht 16, die darunter liegende reflektierende Oberfläche ist nicht sichtbar. Auf die Oberfläche 11, 12 einfallendes Licht wird teilweise absorbiert und in Wärme umgewandelt, die zum Teil an den Innenraum des Kraftfahrzeugs 10 weitergeleitet wird und diesen aufheizt. Befindet sich die schaltbare Schicht 16 dagegen im zweiten, transparenten Zustand, passiert auf die entsprechende Oberfläche 11, 12 des Kraftfahrzeugs 10 einfallendes Licht die Schicht 16 und wird von der darunter liegenden reflektierenden Oberfläche reflektiert. Dadurch heizt sich der Innenraum des Kraftfahrzeugs 10 weniger stark auf.
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In einer anderen Ausführungsform, in der das Kraftfahrzeug 10 ein Taxi ist, sind die Türen 13 des Kraftfahrzeugs mit schaltbaren farbigen Schichten 16 ausgestattet. Unter den schaltbaren farbigen Schichten 16 befinden sich lackierte Oberflächen (nicht dargestellt). Die Türen 13 tragen auf der lackierten Oberfläche die Aufschrift „TAXI“.
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Wenn sich die schaltbare Schicht 16 im ersten, lichtundurchlässigen Zustand befindet, zeigt die entsprechende Oberfläche 13 des Kraftfahrzeugs 10 die Grundfarbe der Schicht 16, die darunter liegende Oberfläche ist nicht sichtbar. Diese Einstellung wird gewählt, wenn das Taxi außer Dienst ist. Befindet sich die schaltbare Schicht 16 dagegen im zweiten, transparenten Zustand, ist die unter der Schicht 16 liegende lackierte Oberfläche mit der Beschriftung sichtbar. Diese Einstellung wird gewählt, wenn das Taxi im Dienst ist, so dass es für potentielle Fahrgäste klar als Taxi erkennbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- Dachfläche
- 12
- Motorhaube
- 13
- Tür
- 14
- Kotflügel
- 15
- reflektierende Oberfläche
- 16
- schaltbare farbige Schicht
- 17
- Heckklappe/Kofferraumdeckel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2018/373109 A1 [0004]
- DE 69407457 T2 [0005]
- DE 102017214093 B3 [0006]
