ОКНО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА СО СВЕТОВОДНОЙ ДЕТАЛЬЮ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО ОКНА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ Российский патент 2020 года по МПК B60R1/00 G02B6/00 

Изобретение относится к окну транспортного средства, способу его производства и его использованию.

Современные транспортные средства оснащаются все увеличивающимся числом оптических датчиков, сигналы которых используются для помощи водителю. Примерами таких датчиков являются камеры, такие как камеры полос движения или камеры ночного видения, датчики дождя, датчики света или дальномеры. Ориентированные вперед датчики часто закрепляются на поверхности внутренней стороны ветрового стекла, типично по центру поблизости от верхней кромки. Датчики загораживаются непрозрачным маскирующим отпечатком на ветровом стекле. Для этого обычный периферийный рамочный маскирующий отпечаток, который служит, прежде всего, в качестве UV-защиты для клея для сборки ветрового стекла, значительно увеличивается в направлении центра панели в области датчиков.

Традиционные датчики, в частности, камеры, устанавливаются на ветровом стекле так, что их направление обнаружения проходит горизонтально. Поскольку ветровое стекло устанавливается в транспортном средстве сильно наклоненным, например, под углом установки 60° относительно вертикали, направление обнаружения датчика охватывает очень острый угол приблизительно 30° с ветровым стеклом. Это дает относительно большую, практически трапециевидную, так называемую "область датчика" (или "окно датчика") ветрового стекла. Область датчика является такой областью ветрового стекла, посредством которой излучение, проходящее насквозь, обнаруживается датчиком. Область датчика ветрового стекла является, таким образом, областью, которая лежит на пути луча обнаружения датчика.

Чем больше датчиков должно быть закреплено на оконном стекле, тем большая площадь ветрового окна суммарно занимается областями датчиков, и тем больше должен быть маскирующий отпечаток, предназначенный для загораживания датчиков. Однако, это уменьшает итоговое светопропускание через панель остекления и зачастую является менее привлекательным в эстетическом плане.

Область датчика ветрового стекла может быть уменьшена посредством выбора угла между датчиком и ветровым стеклом настолько большим, насколько возможно, в идеальном случае он составляет 90°. Однако, для того, чтобы направление обнаружения датчика оставалось ориентированным горизонтально вперед, путь луча обнаружения должен быть соответственно отклонен в панели остекления или за панелью остекления. Известны световодные детали, которые устанавливаются между датчиком и панелью остекления и, благодаря своему коэффициенту преломления, направляют излучение, горизонтально проходящее сквозь панель остекления, в датчик. EP 2181023 A1 описывает такую световодную деталь, выполненную из силикона, которая устанавливается на ветровом стекле. Световодная деталь, выполненная из стекла, известна, например, из US 2008/0284850 A1. Здесь, световодная деталь соединяется с ветровым стеклом, возможно приклеивается, через пластиковую пленку с обогревательными конструкциями.

DE102008020954A1 также описывает ветровое стекло со световодной деталью, выполненной из стекла, которая приклеивается на поверхность внутренней стороны.

Приклеенные световодные детали не являются устойчивыми и легко неумышленно отсоединяются от панели остекления, например, во время транспортировки. Следовательно, типично, до времени установки панели остекления в транспортном средстве они не устанавливаются вместе с датчиком. Поскольку датчик должен иметь ориентацию, точно приспособленную к типу панели остекления, этот вид установки усложняется.

Целью настоящего изобретения является предоставление дополнительно улучшенного окна транспортного средства, имеющего световодную деталь, при этом, в частности, соединение между окном транспортного средства и световодной деталью улучшается.

Цель настоящего изобретения достигается согласно изобретению посредством окна транспортного средства в соответствии с пунктом 1 формулы. Предпочтительные варианты осуществления являются очевидными из зависимых пунктов формулы изобретения.

Окно транспортного средства согласно изобретению предоставляется для отделения салона транспортного средства от внешней окружающей среды. Окно транспортного средства является, таким образом, панелью остекления, которая вставляется или предназначается для вставки в оконный проем кузова транспортного средства. Окно транспортного средства согласно изобретению является, в частности, ветровым стеклом моторного транспортного средства. Окно транспортного средства содержит, по меньшей мере, одну панель остекления. Та поверхность панели остекления или окна транспортного средства, которая обращена к внешней окружающей среде для транспортного средства в установленной позиции, называется "поверхностью внешней стороны". Та поверхность, которая обращена в салон транспортного средства в установленной позиции, называется "поверхностью внутренней стороны".

Окно транспортного средства, в частности, предназначается и подходит для закрепления датчика на своей поверхности внутренней стороны. Для этого, поверхность внутренней стороны панели остекления может быть оборудована подходящими держателями, например, кронштейном или корпусом. Область окна транспортного средства, которая размещается на пути луча обнаружения датчика или предназначается для этого, называется "областью датчика" или "окном датчика". Излучение, которое проходит через окно транспортного средства в области датчика, обнаруживается датчиком.

Окно транспортного средства согласно изобретению также включает в себя световодную деталь, которая размещается в области поверхности внутренней стороны панели остекления. Упомянутая область панели остекления соответствует, по меньшей мере, области датчика, но может также быть больше. Размер упомянутой области панели остекления составляет, по меньшей мере 4 см², например, от 10 см² до 100 см², предпочтительно от 25 см² до 50 см².

Световодная деталь содержит или выполнена из стекла. Световодная деталь предназначается, чтобы отклонять, в частности, преломлять от панели остекления излучение, которое проходит через окно транспортного средства снаружи и должно быть обнаружено датчиком, так что рабочий угол датчика увеличивается. Поскольку площадь сечения панели остекления через конус обнаружения датчика дает область датчика, больший рабочий угол приводит в результате к меньшей области датчика. Область окна транспортного средства, которая используется для обнаружения и обычно окружена непрозрачным маскирующим отпечатком, чтобы скрывать датчики, расположенные за ним, может, таким образом, быть уменьшена, улучшая общий коэффициент светопропускания и эстетический внешний вид окна транспортного средства. Изобретатели обнаружили, что с наклоном датчика 5° относительно горизонтали, может быть получено уменьшение размера области датчика более чем на 50%.

Световодная деталь имеет две поверхности, через которые излучение проходит по пути от панели остекления к датчику: первую поверхность, обращенную к панели остекления, через которую излучение входит в световодную деталь, и вторую поверхность, обращенную от панели остекления, через которую излучение выходит из световодной детали. Следовательно, первая поверхность может называться "входной поверхностью"; а вторая поверхность - "выходной поверхностью". Световодная деталь соединяется с панелью остекления через входную поверхность, обращенную к панели остекления, тогда как датчик ориентируется по направлению к выходной поверхности, обращенной от панели остекления.

Входная поверхность и выходная поверхность световодной детали должны вместе охватывать угол больше 0° для того, чтобы добиваться желаемого отклонения пути луча обнаружения. В контексте изобретения этот угол называется "углом клина". Световодная деталь размещается так, что толщина световодной детали уменьшается в направлении от нижней кромки к верхней кромке панели остекления. Верхняя кромка является такой боковой кромкой, которая предназначается, чтобы в позиции установки указывать вверх по направлению к крыше транспортного средства (кромка крыши). Нижняя кромка является такой боковой кромкой, которая предназначается, чтобы в позиции установки указывать вниз по направлению к отсеку двигателя (кромка двигателя).

Помимо угла клина не существует дополнительных требований для геометрического проектирования световодной детали. Световодная деталь может иметь простую форму клина с треугольным поперечным сечением, но также трапециевидным или даже более многоугольным поперечным сечением.

Чем больше угол клина, тем сильнее отклонение излучения и тем больше заявленный эффект изобретения. Однако, размер световодной детали между панелью остекления в датчике также увеличивается с углом клина. Следовательно, пространственное требование накладывает ограничения на размер угла клина. Угол клина должен составлять, по меньшей мере, 2°, предпочтительно, по меньшей мере, 10°, для того, чтобы производить благоприятное отклонение излучения. Угол клина составляет, например, от 2° до 30°, предпочтительно от 10° до 25°.

Согласно изобретению, световодная деталь прикрепляется к поверхности внутренней стороны панели остекления посредством лазерной сварки. Это гарантирует очень устойчивое соединение между панелью остекления и световодной деталью. Световодная деталь может быть прикреплена к панели остекления на ранней стадии и транспортироваться вместе с ней. Во время установки панели в транспортном средстве все, что остается сделать, это закрепить датчик позади световодной детали. Приклеивание световодной детали на участке использования и усложненная регулировка позиции камеры устраняются, таким образом, облегчая установку панели с датчиком в транспортном средстве.

Панель остекления согласно изобретению понимается как панель, в частности, панель окна, которая выполнена преимущественно из стекла. Панель остекления может быть единой монолитной панелью, выполненной из стекла; однако, термин также включает в себя панели, которые включают в себя другие материалы помимо стекла, такие как печатное или клееное стекло или многослойные стекла.

В предпочтительном варианте осуществления панель остекления является таким многослойным стеклом, а именно, композитным стеклом, которое является обычным в отрасли транспортных средств, в частности, для ветровых стекол. Композитное стекло содержит внешнюю панель, выполненную из стекла, и внутреннюю панель, выполненную из стекла, которые соединяются друг с другом через термопластичный промежуточный слой. Термин "внутренняя панель" ссылается на такую панель, которая должна быть обращена в салон транспортного средства в установленной позиции. Термин "внешняя панель" ссылается на такую панель, которая должна быть обращена во внешнюю окружающую среду для транспортного средства в установленной позиции. Если панель остекления не является монолитной панелью, а, вместо этого, многослойным стеклом, возникают значительные различия коэффициента преломления в многослойном стекле. Это обеспечивается типичными композитными стеклами транспортного средства. Максимальное различие в коэффициентах преломления компонентов многослойного стекла на пути луча датчика должно составлять, самое большее, 0,05.

В преимущественном варианте осуществления коэффициент преломления световодной детали соответствует практически коэффициенту преломления панели остекления. В контексте изобретения это означает, что различие в коэффициентах преломления световодной детали и панели остекления или их индивидуальных компонентов в случае многослойного стекла) не должно превышать 0,05. Согласование коэффициентов преломления, конечно, не является обязательным для эффекта отклонения излучения световодной детали согласно изобретению; однако, таким образом может быть устранена, в частности, хроматическая аберрация. Главное преимущество лазерной сварки по сравнению с другими способами крепления, например, посредством клея, состоит в том, что различия коэффициентов преломления могут быть устранены. В контексте изобретения коэффициент преломления измеряется при длине волны 550 нм.

В предпочтительном варианте осуществления световодная деталь состоит или изготавливается из кальциево-натриевого стекла, боросиликатного стекла, алюминосиликатного стекла или кварцевого стекла, особенно предпочтительно кальциево-натриевого стекла. Что касается лазерной сварки, особенно благоприятным для световодной детали является содержание того же типа стекла, что и у панели остекления.

Панель остекления типично содержит кальциево-натриевое стекло, боросиликатное стекло, алюминосиликатное стекло или кварцевое стекло, особенно предпочтительно кальциево-натриевое стекло, которое является обычным для оконных стекол. Кальциево-натриевое стекло типично имеет коэффициенты преломления от 1,5 до 1,55, в частности, 1,52. Однако, в принципе, также могут быть использованы другие типы стекла, такие как боросиликатное стекло (коэффициент преломления, например, 1,47), алюминосиликатное стекло (коэффициент преломления, например, 1,5) или кварцевое стекло (коэффициент преломления, например, 1,46).

Если оконное стекло является композитным стеклом, термопластичный промежуточный слой предпочтительно содержит этиленвинилацетат (EVA), поливинилбутираль (PVB) или полиуретан (PU) или смеси или сополимеры или их производные, особенно предпочтительно PVB. Промежуточный слой может быть сформирован из пленки, имеющей толщину предпочтительно 0,2-2 мм, особенно предпочтительно от 0,3 мм до 1 мм, например, 0,38 мм или 0,76 мм. Промежуточный слой может также быть сформирован из множества наложенных пленок или сформирован из слоев различных материалов, как, например, в случае для пленок с шумоподавляющими свойствами. Толщина внешней панели и внутренней панели типично составляет от 0,5 мм до 5 мм, предпочтительно от 1 мм до 3 мм.

Вся поверхность световодной детали, обращенная к панели остекления, и область поверхности внутренней стороны панели остекления, на которой световодная деталь закрепляется, преимущественно являются параллельными, так что обеспечивается оптимальное соединение. Поскольку окна транспортного средства типично являются изогнутыми, вся поверхность световодной детали предпочтительно также имеет изгиб. Изгиб всей поверхности световодной детали является стыкующимся с изгибом области поверхности внутренней стороны панели остекления, на котором световодная деталь устанавливается. Термин "стыкующиеся изгибы" означает изгибы практически идентичного радиуса изгиба и противоположную выпуклость/вогнутость. Поскольку поверхности внутренней стороны окон транспортного средства типично являются вогнутыми, вся боковая поверхность световодной детали предпочтительно является выгнутой.

В преимущественном варианте осуществления выходная поверхность световодной детали, обращенная от панели остекления, реализуется как оптическая линза. Выходная поверхность, таким образом, имеет выпуклый или вогнутый изгиб. В частности, выходная поверхность выпукло изгибается для того, чтобы выполнять фокусировку излучения, проходящего через световодную деталь. Преимущество состоит в том, что типично современная оптическая система датчика может быть сконфигурирована упрощенным образом, поскольку одна из линз объединяется непосредственно в световодную деталь.

Лазерная сварка является технологией, в которой лазерный луч фокусируется на границе двух деталей, которые должны быть соединены, в результате чего, она, так сказать, локально плавится, приводя в результате к прочному устойчивому соединению. В предпочтительном варианте осуществления не вся граница между световодной деталью и панелью остекления, которая подвергается воздействию лазера, а, скорее, только круговой шов создается вокруг области кромки границы, предпочтительно вдоль боковых кромок границы. Это является достаточным для устойчивого соединения и упрощает операцию сварки. Кроме того, оптическое качество стеклянных элементов на пути луча обнаружения сохраняется. Предпочтительно, вся поверхность световодной детали, таким образом, позиционируется полной своей поверхностью вплотную к области поверхности внутренней стороны панели остекления и соединяется посредством круговой периферийной сварки с поверхностью внутренней стороны.

Активатор склеивания, в частности, стеклокристаллические припои, может быть размещен вдоль сварного шва между панелью остекления и световодной деталью. Это облегчает соединение двух деталей и упрощает операцию сварки.

Дополнительным аспектом изобретения является компоновка, содержащая окно транспортного средства согласно изобретению и оптический датчик, установленный на нем, который прикрепляется к поверхности внутренней стороны и ориентируется по направлению к световодной детали, в частности, выходной поверхности световодной детали. Путь луча обнаружения датчика, таким образом, проходит через световодную деталь. Оптический датчик предпочтительно является датчиком оптической камеры, другими словами, камерой с чувствительностью в видимом спектральном диапазоне. Датчик может, например, быть CCD или CMOS-датчиком. Камера может, например, быть камерой полосы движения или камерой для индикации дополненной реальности на ветровом стекле.

В традиционной композитной панели остекления транспортного средства, которая типично состоит из двух панелей, выполненных из кальциево-натриевого стекла и промежуточного PVB-слоя, значительные изменения коэффициента преломления не возникают в композитной панели остекления. Луч, проходящий горизонтально через панель остекления, смещается параллельно, но остается горизонтальным после прохождения через панель остекления, так что датчик должен быть выровнен параллельно горизонтали для того, чтобы обнаруживать луч. Посредством световодной детали согласно изобретению датчик может быть размещен под большим углом относительно окна транспортного средства, в результате чего, область датчика окна транспортного средства становится меньше. Этот эффект можно понять исходя из простых геометрических принципов: область датчика соответствует площади поперечного сечения через конус обнаружения датчика в позиции окна транспортного средства. Эта площадь является минимальной под углом 90° и увеличивается с уменьшением угла. Типично, ветровые стекла размещаются с углом установки приблизительно 60° относительно вертикали. В случае изогнутых панелей остекления касательная плоскость в геометрическом центре панели остекления используется для определения угла установки. Традиционный ориентированный вперед датчик с горизонтальной ориентацией, таким образом, охватывает угол приблизительно 30° относительно ветрового стекла. Путем отклонения пути луча обнаружения посредством световодной детали согласно изобретению угол может быть преимущественно увеличен. Таким образом, область датчика занимает меньшую площадь окна транспортного средства; следовательно, маскирующий отпечаток для сокрытия датчика может быть сделан меньшим по размеру. В частности, когда множество датчиков находятся рядом друг с другом, изобретение является особенно полезным, поскольку может быть устранен чрезмерно большой маскирующий отпечаток для сокрытия совокупности областей датчиков. В предпочтительном варианте осуществления датчик размещается под углом от 45° до 90° относительно панели остекления. Для точного определения, даже в случае изогнутых панелей остекления, должен быть использован угол между центральным направлением обнаружения датчика (центром конуса обнаружения) и касательной плоскостью в геометрическом центре области датчика на поверхности внутренней стороны внутренней панели.

Панель остекления может быть прозрачной и бесцветной, но также тонированной, матовой или цветной. Итоговый коэффициент пропускания через панель остекления, в предпочтительном варианте осуществления, больше 70%, в частности, когда она является ветровым стеклом. Термин "итоговый коэффициент пропускания" основывается на процессе тестирования светопроницаемости окон моторных транспортных средств, точно определенном в ECE-R 43, приложение 3, 9.1. Панель остекления может быть незакаленной, частично закаленной или закаленной.

Окно транспортного средства предпочтительно является изогнутым в одном или множестве пространственных направлений, что является обычным для окон моторных транспортных средств, с типичными радиусами изгиба в диапазоне от приблизительно 10 см до приблизительно 40 м. Окно транспортного средства может, однако, также быть плоским, например, когда предусматривается как панель остекления для автобусов, поездов или тракторов.

Окно транспортного средства предпочтительно имеет маскирующий отпечаток. Маскирующие отпечатки являются обычными для окон транспортных средств, снаружи от центральной области обзора, чтобы скрывать части крепления или защищать клей, с помощью которого окно транспортного средства соединяется с кузовом автомобиля, от UV-излучения. Маскирующий отпечаток типично состоит из черной или темной эмали, нанесенной и обожженной методом трафаретной печати. Предпочтительно, маскирующий отпечаток обрамляет область датчика окна транспортного средства по окружности, для того, чтобы скрывать датчик, расположенный за ним.

Изобретение также включает в себя способ изготовления композитной панели остекления транспортного средства, в котором

(a) световодная деталь, выполненная из стекла, размещается в области поверхности внутренней стороны панели остекления, при этом поверхность, обращенная к панели остекления, и поверхность световодной детали, обращенная от панели остекления, охватывают угол клина, и толщина световодной детали уменьшается в направлении от нижней кромки к верхней кромке панели остекления,

(b) световодная деталь закрепляется на панели остекления посредством лазерной сварки.

При лазерной сварке излучение лазера фокусируется на границе между панелью остекления и световодной деталью, посредством чего две стеклянные поверхности прочно устойчиво соединяются друг с другом. Лазерное излучение перемещается предпочтительно по кругу вдоль боковых кромок границы, или в области кромки границы поблизости и практически параллельно боковым кромкам, чтобы формировать круговой, периферийный сварной шов. Лазерное излучение может проходить сквозь панель остекления, сквозь световодную деталь или даже быть нацелено поперечно на границе.

Лазерная сварка может быть облегчена посредством предварительного нагрева панели остекления, например, до 200-300°C. Способ согласно изобретению, однако, предпочтительно выполняется при комнатной температуре. Прежде всего, это устраняет занимающий время и энергоемкий предварительный нагрев. Во-вторых, с законченным изогнутым и возможно многослойным окном транспортного средства при нагреве будет возникать риск оптических дефектов или расслоения. Сварка при комнатной температуре может быть упрощена посредством подходящих активаторов склеивания.

В полезном варианте осуществления, перед лазерной сваркой, такой активатор склеивания размещается между световодной деталью и панелью остекления в области сварного шва, который должен быть создан. Стеклокристаллические припои, которые помогают связыванию двух стеклянных поверхностей, являются особенно подходящими в качестве активаторов склеивания.

Стеклокристаллические припои могут быть нанесены исключительно в форме порошка. Однако, с пастой, которая может включать в себя связующие вещества, растворители, диспергирующие вещества, поверхностно-активные вещества или другие компоненты помимо стеклокристаллических припоев, проще обращаться. Такая паста может также быть хорошо нанесена посредством автоматики, например, посредством трафаретной печати, нанесения ракелем или экструдирования с помощью управляемого роботизированного сопла. В зависимости от состава пасты предварительный нагрев, чтобы удалять органические компоненты, может быть полезным или необходимым.

Что касается лазерной сварки, предпочтительно используется лазер с излучением в инфракрасном диапазоне. Длина волны равна более 800 нм, например, от 800 нм до 20 мкм. Особенно хорошие результаты достигаются с помощью Nd:YAG лазера (1064 нм). Альтернативно, особенно подходящими являются диодные лазеры.

Лазер может быть задействован в непрерывном волновом или импульсном режиме. С помощью импульсной работы могут быть достигнуты более высокие удельные мощности, что является благоприятным для лазерной сварки.

Выходная мощность лазера составляет предпочтительно от 20 Вт до 1 кВт, например, от 50 Вт до 500 Вт. С такими мощностями может быть произведено хорошее сварное соединение. При этом достигаются особенно хорошие результаты.

Перед сваркой световодная деталь может быть обработана, например, посредством шлифовки. Таким образом, например, выходная поверхность может быть зачищена, чтобы формировать линзу, или входная поверхность может быть снабжена изгибом, чтобы она соответствовала панели остекления.

Изобретение дополнительно включает в себя применение окна транспортного средства согласно изобретению в качестве ветрового стекла транспортного средства, предпочтительно моторного транспортного средства. Оптический датчик, который ориентируется по направлению к поверхности световодной детали, обращенной от окна транспортного средства, предпочтительно закрепляется на поверхности внутренней стороны панели остекления. Датчик является предпочтительно CCD или CMOS-микросхемой оптической камеры, т.е., камеры, чувствительной в видимом спектральном диапазоне, которая представляет собой, например, камеру полосы движения или камеру для индикации дополненной реальности на ветровом стекле.

В последующем, изобретение объясняется подробно со ссылкой на чертежи и примерные варианты осуществления. Чертежи являются схематичным представлением и не начерчены в масштабе. Чертежи никоим образом не ограничивают изобретение.

Они изображают:

Фиг. 1 - поперечное сечение через вариант осуществления окна транспортного средства согласно изобретению,

Фиг. 2 - блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа согласно изобретению, и

Фиг. 3 - поперечное сечение через окно транспортного средства во время установки световодной детали 4.

Фиг. 1 изображает поперечное сечение окна транспортного средства согласно изобретению. Окно транспортного средства функционирует в качестве ветрового стекла пассажирского автомобиля и содержит панель 10 остекления, которая реализуется как композитное стекло. Композитная панель остекления состоит из внешней панели 1 и внутренней панели 2, которые соединяются по площади друг с другом посредством термопластичного промежуточного слоя 3. В установленной позиции внутренняя панель 2 обращена внутрь транспортного средства. В установленной позиции внешняя панель 1 обращена во внешнюю окружающую среду. Внешняя панель 1 и внутренняя панель 2 выполнены из кальциево-натриевого стекла и имеют, например, толщину 2,1 мм. Промежуточный слой 3 формируется из PVB-пленки толщиной 0,76 мм. Панель 10 остекления имеет верхнюю кромку O и нижнюю кромку U. В установленной позиции верхняя кромка O указывает вверх по направлению к крыше транспортного средства; в установленной позиции нижняя кромка U указывает вниз по направлению к отсеку двигателя.

Датчик 7 размещается на поверхности I внутренней стороны панели 10 остекления или внутренней панели 2. Датчик 7 является, например, камерой полосы движения. Направление обнаружения датчика 7 ориентировано вперед наружу от окна транспортного средства приблизительно горизонтально. Излучение, которое проходит горизонтально сквозь панель 10 остекления в так называемой "области датчика", обнаруживается камерой.

Окно транспортного средства, что является обычным для ветровых стекол, устанавливается в транспортном средстве под углом α установки, равным 60° относительно вертикали. В окне транспортного средства предшествующего уровня техники датчик 7, следовательно, должен быть ориентирован горизонтально, что приводит в результате к острому углу β, равному приблизительно 30° относительно поверхности I внутренней стороны.

В окне транспортного средства согласно изобретению световодная деталь 4, которая отклоняет излучение, которое должно быть обнаружено, размещается на поверхности I внутренней стороны панели 10 остекления в области датчика. Световодная деталь 4 имеет поверхность e (входную поверхность), обращенную к панели 10 остекления, через которую излучение входит в нее, и поверхность a (выходную поверхность), обращенную от панели 10 остекления, через которую излучение покидает ее. Световодная деталь 4 соединяется с панелью 10 остекления по всей своей поверхности e; датчик 7 ориентируется по направлению к выходной поверхности a световодной детали 4. Входная поверхность e и выходная поверхность a размещаются с углом γ клина, равным, например, 25° относительно друг друга. Световодная деталь 4 действует, так сказать, как оптическая призма. Излучение, проходящее горизонтально снаружи через панель 10 остекления, преломляется световодной деталью 4, и датчик 7 может быть размещен под менее острым углом β, равным, например, 60° относительно поверхности I внутренней стороны панели 10 остекления. В результате, пространственное требование для области датчика на окне транспортного средства может быть благоприятным образом уменьшено. Область датчика получается, фактически, в результате из площади сечения, получающегося в результате сечения панели 10 остекления конусом обнаружения датчика 7. Размер этой площади сечения является минимальным под углом β, равным 90°, и увеличивается с уменьшением значения β.

В изображенном варианте осуществления световодная деталь 4 реализуется как простая призма с треугольным поперечным сечением. Однако, также возможны другие формы; например, призма с трапециевидной поверхностью основания, пока угол γ клина присутствует между входной поверхностью e и выходной поверхностью a. Световодная деталь 4 размещается на панели 10 остекления так, что ее толщина уменьшается в направлении от нижней кромки U до верхней кромки O.

Световодная деталь 4 выполняется из кальциево-натриевого стекла и, таким образом, оптимально соответствует панели 10 остекления в отношении его оптических и механических свойств. Она присоединяется к панели 10 остекления посредством кругового, периферийного лазерного сварного шва.

Панель 10 остекления изображается плоской на чертежах ради простоты. В реальности, однако, ветровые стекла типично имеют изгиб. Поверхность I внутренней стороны панели 10 остекления в области датчика и входная поверхность e световодной детали соответствуют друг другу и реализуются стыкующимися друг с другом, так что поверхности, которые должны быть соединены, являются параллельными друг другу и могут быть приведены в прилегающее соприкосновение друг с другом.

Поверхность a световодной детали может необязательно быть зачищена, чтобы формировать линзу, так что световодная деталь одновременно является частью оптической системы датчика 7.

Фиг. 2 изображает блок-схему последовательности операций примерного варианта осуществления способа согласно изобретению для производства композитной панели остекления транспортного средства. Сначала, предоставляется панель 10 остекления. Панель 10 остекления может быть композитной панелью остекления, выполненной из двух единых панелей из кальциево-натриевого стекла, которые связываются друг с другом через промежуточный PVB-слой. Такая композитная панель остекления производится стандартными способами под действием тепла, вакуума и/или давления, например, с помощью автоклавных способов, способов вакуумного мешка или вакуумного кольца или способов каландрования. Поверхность I внутренней стороны панели 10 остекления затем подготавливается заранее посредством нанесения активатора 5 склеивания на область датчика. Активатор 5 склеивания может быть пастой со стеклокристаллическими припоями. Достаточно нанести активатор 5 склеивания рамочным образом вдоль планируемого шва. Затем, световодная деталь 4 помещается в область датчика с активатором 5 склеивания. Для последующей сварки инфракрасное лазерное излучение L фокусируется на входной поверхности 2 световодного элемента 4, что может быть выполнено сквозь панель 10 остекления или световодный элемент 4. Лазерное излучение L затем перемещается вдоль боковой кромки входной поверхности e световодного элемента. Панель 10 остекления и световодный элемент 4, таким образом, привариваются друг к другу с помощью активатора 5 склеивания.

Фиг. 3 изображает поперечное сечение окна транспортного средства во время лазерной сварки. Активатор 5 склеивания размещается между панелью 10 остекления и световодной деталью 4 в области кромки. Активатор 5 склеивания является пастой, содержащей стеклокристаллические припои. Излучение L импульсного лазера Nd:YAG фокусируется сквозь световодную деталь 4 на входной поверхности e световодной детали 4. Лазерное излучение L затем перемещается вдоль боковой кромки входной поверхности e, так что круговой сварной шов формируется с помощью активатора 5 склеивания.

Пример:

Результат согласно изобретению иллюстрируется ветровым стеклом с углом α установки, равным 60°. Камера устанавливается за ветровым стеклом. Без световодной детали 4 согласно изобретению получаются размер окна камеры ветрового стекла, составляющий 40 см², и необходимая суммарная площадь черного отпечатка в области камеры, составляющая 190 см². Со световодной деталью согласно изобретению с углом γ клина, равным 25°, и оптимизацией угла β установки, размер окна камеры уменьшается до 1 см², а необходимая суммарная площадь черного отпечатка уменьшается до 130 см².

Список условных обозначений:

(10) панель остекления

(1) внешняя панель

(2) внутренняя панель

(3) термопластичный промежуточный слой

(4) световодная деталь

(5) активатор склеивания

(7) датчик

(α) угол установки окна 10 транспортного средства

(β) угол установки датчика/камеры 7

(γ) угол клина световодной детали 4

O верхняя кромка/кромка крыши окна 10 транспортного средства

U нижняя кромка/кромка двигателя окна 10 транспортного средства

I поверхность внутренней стороны окна 10 транспортного средства

L лазерное излучение

e: поверхность световодной детали 4, обращенная к окну 10 транспортного средства (входная поверхность)

a: поверхность световодной детали 4, обращенная от окна 10 транспортного средства (выходная поверхность)

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Окно транспортного средства для отделения салона транспортного средства от внешней окружающей среды содержит панель остекления со световодной деталью. Поверхности световодной детали охватывают угол (γ) клина, так что толщина световодной детали уменьшается в направлении от нижней кромки к верхней кромке панели остекления. Поверхность световодной детали позиционируется своей поверхностью вплотную к поверхности внутренней стороны панели остекления и соединяется с ней посредством кругового периферийного сварного шва. Активатор склеивания вдоль сварного шва содержит стеклокристаллические припои. Способ изготовления окна транспортного средства, по которому световодную деталь выполняют из стекла и размещают в области внутренней стороны панели остекления. Световодную деталь закрепляют на панели остекления посредством лазерной сварки. Применение упомянутого окна транспортного средства в качестве ветрового стекла транспортного средства. Достигается повышение надежности соединения световодной детали с окном транспортного средства. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Окно транспортного средства для отделения салона транспортного средства от внешней окружающей среды, содержащее панель (10) остекления со световодной деталью (4), выполненной из стекла, в области поверхности (I) внутренней стороны панели (10) остекления,

при этом поверхность (e) световодной детали (4), обращенная к панели (10) остекления, и поверхность (a), обращенная от панели (10) остекления, охватывают угол (γ) клина, так что толщина световодной детали (4) уменьшается в направлении от нижней кромки (U) к верхней кромке (O) панели (10) остекления,

при этом световодная деталь (4) прикрепляется к поверхности (I) внутренней стороны панели (10) остекления посредством лазерной сварки,

при этом поверхность (e) световодной детали (4), обращенная к панели (10) остекления, позиционируется полной своей поверхностью вплотную к области поверхности (I) внутренней стороны панели (10) остекления и соединяется с поверхностью (I) внутренней стороны посредством кругового периферийного сварного шва,

и при этом вдоль сварного шва активатор склеивания, который содержит стеклокристаллические припои, размещается между панелью (10) остекления и световодной деталью (4).

2. Окно транспортного средства по п.1, при этом коэффициент преломления световодной детали (4), по существу, соответствует коэффициенту преломления панели (10) остекления.

3. Окно транспортного средства по п.1 или 2, в котором световодная деталь (4) содержит кальциево-натриевое стекло, боросиликатное стекло, алюминосиликатное стекло или кварцевое стекло, предпочтительно кальциево-натриевое стекло.

4. Окно транспортного средства по одному из пп.1-3, при этом изгиб поверхности (e) световодной детали (4), обращенной к панели (10) остекления, является стыкующимся с изгибом области поверхности (I) внутренней стороны панели (10) остекления, на которой устанавливается световодная деталь (4).

5. Окно транспортного средства по одному из пп.1-4, при этом угол (γ) клина световодной детали (4) равен по меньшей мере 2°, предпочтительно по меньшей мере 10°.

6. Окно транспортного средства по одному из пп.1-5, при этом поверхность (a) световодной детали (4), обращенная от панели (10) остекления, реализуется как линза.

7. Окно транспортного средства по одному из пп.1-6, при этом оптический датчик (7), который ориентируется по направлению к поверхности (a) световодной детали (4), обращенной от панели (10) остекления, закрепляется на панели (10) остекления.

8. Способ изготовления окна транспортного средства, в котором

(a) световодная деталь (4), выполненная из стекла, размещается в области поверхности (I) внутренней стороны панели (10) остекления, при этом поверхность (e), обращенная к панели (10) остекления, и поверхность (a) световодной детали (4), обращенная от панели (10) остекления, охватывают угол (γ) клина, и толщина световодной детали (4) уменьшается в направлении от нижней кромки (U) к верхней кромке (O) панели (10) остекления,

(b) световодная деталь (4) закрепляется на панели (I) остекления посредством лазерной сварки,

при этом стеклокристаллические припои размещаются между световодной деталью (4) и панелью (10) остекления.

9. Способ по п.8, в котором на этапе (b) лазерное излучение перемещается по кругу вдоль или параллельно боковой кромке поверхности (e) световодной детали (4), обращенной к панели (10) остекления.

10. Способ по п.8 или 9, в котором лазерная сварка выполняется при комнатной температуре.

11. Способ по одному из пп.8-10, в котором в лазерной сварке используется лазер с выходной мощностью от 20 Вт до 1 кВт, предпочтительно от 50 Вт до 500 Вт.

12. Применение окна транспортного средства согласно одному из пп.1-7 в качестве ветрового стекла транспортного средства, предпочтительно моторного транспортного средства, при этом оптический датчик (7), который ориентируется в направлении поверхности (a) световодной детали (4), обращенной от окна (10) транспортного средства, прикрепляется к поверхности (I) внутренней стороны панели (10) остекления.