DE19747897A1 - Automatisch abblendendes Spiegelsystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf automatisch abblendende Spiegelsysteme für Kraftfahrzeuge auf der Basis einer elektrochromen Spiegelzelle.

Elektrochrome Spiegel, auch abgekürzt EC-Spiegel genannt, nutzen die umkehrbare Veränderung der Farbe und/oder der optischen Dichte in einem elektrochromen Medium aus, die durch eine elektrochemische Redox-Reaktion in diesem elektrochromen Material erhalten wird, bei dem der oxidierte Zustand und der reduzierte Zustand unterschiedliche Farben und/oder optische Dichten aufweisen.

Derartige elektrochrome Materialien ändern ihre optischen Eigenschaften aufgrund der Wirkung eines elektrischen Feldes; sie können in ihren Ausgangszustand durch Kurzschluß oder durch Anlegen eines gegenpoligen Feldes gebracht werden.

Elektrochrome Spiegel finden vorzugsweise Anwendung in der Automobilindustrie, insbesondere als automatisch abblendende Innen- sowie Außenspiegel bei Kraftfahrzeugen.

Derartige automatisch abblendende Spiegel erhöhen auf augenschonende Weise die Verkehrssicherheit bei Nachtfahrten und helfen Unfälle zu vermeiden. Zu diesem Zweck weisen das abblendbare Spiegelsystem mindestens einen fotoelektrischen Sensor zur Erfassung des Blendlichtes auf, der am Fahrzeug, ausgerichtet in die Richtung, aus der das Blendlicht auftrifft, angebracht ist, sowie Mittel zum Ausschalten der Einwirkung des Umgebungslichtes, z. B. einen weiteren fotoelektrischen Sensor. Diese Sensoren erkennen die Blendgefahr blitzschnell und entschärfen sie durch eine gleitende Verringerung der Spiegelreflexion auf etwa 10% innerhalb weniger Sekunden. Ist die Blendgefahr vorüber, erhöht sich die Spiegelreflexion sofort wieder auf den Ausgangswert. Dieses selbsttätige Wechselspiel von Verdunklung und Aufhellung des Spiegels wiederholt dich bei jedem Blendrisiko erneut und ermüdungsfrei während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs.

Das Herz des EC-Spiegels bildet die optisch wirksame Zelle, im folgenden Spiegelzelle genannt. Sie besteht typischerweise aus zwei, der Spiegelkonfiguration entsprechend geformten Scheiben, die vorzugsweise aus Glas bestehen, d. h. einem Frontglas und einem Rückglas, die beabstandet und entlang ihres Umfanges gegenüber der Umgebung abgedichtet miteinander verbunden sind. Zwischen den beiden Scheiben befindet sich das elektrochrom wirksame Medium, insbesondere eine Flüssigkeit mit Viologenen. Jede Scheibe ist jeweils auf der dem EC-Medium zugewandten Seite mit einer die gesamte Scheibenfläche überdeckenden transparenten bzw. reflektierenden elektrisch leitfähigen Elektrodenschicht versehen, an die jeweils ein Anschlußdraht angebracht ist. Auf dem Rückglas befindet sich dabei die eigentliche Spiegelschicht.

Wird an die beiden Anschlußdrähte der beiden Flächenelektroden eine Spannung angelegt, z. B. die von dem fotoelektrischen Sensor aufgrund des Lichtes eines rückwärtigen PKW erzeugte Spannung, dann ändert sich die Absorptionstiefe des vor der Spiegelscheibe angeordneten EC-Mediums und damit das Reflexionsvermögen der Spiegelzelle.

Diese Zusammenhänge sind Stand der Technik und durch zahlreiche Schriften bekanntgeworden, z. B. durch die US-A-4,917,477.

Die abblendbaren Spiegelsysteme besitzen ferner ein Steuerbauteil, welches die Signale der fotoelektrischen Sensoren in eine Steuergleichspannung für die Spiegelzelle umsetzt. Das System besitzt ferner eine Stromversorgungsstufe zur Versorgung der fotoelektrischen Sensoren und des Steuerbauteiles, die gemäß dem Stand der Technik mit dem Bordstromsystem des betroffenen Kraftfahrzeuges verbunden ist.

Damit das vorgenannte Spiegelsystem im ausgeschalteten Zustand des Kraftfahrzeuges nicht unnötigerweise mit Energie beaufschlagt wird, ist in der Regel das Bordstromsystem über das Zündschloß mit der Stromversorgungsstufe des abblendbaren Spiegelsystems verbunden.

Es gibt jedoch verschiedene Beweggründe, die Energieversorgung für abblendbare Rückspiegel vom Bordstromsystem unabhängig zu machen.

Automatisch abblendende Rückspiegel werden heute bis auf wenige Ausnahmen optional bei Fahrzeugen der gehobenen Leistungsklasse - z. B. ab 2,5 l Hubraum aufwärts - angeboten und eingebaut. Dazu sind vorsorglich aufwendige Verbindungsleitungen vorgesehen, die dem eventuellen, jedoch nicht immer genutzten Anschluß des automatisch abblendenden Innenspiegels an das Bordnetz und der Verbindung des steuernden Innenspiegels mit dem eventuellen Anschluß automatisch abblendender Außenspiegel dienen.

Bei einer eigenständigen Energieversorgung können die möglicherweise ungenutzten Zuleitungen bei diesen Fahrzeugen der gehobenen Leistungsklasse entfallen.

Eine eigene Energieversorgung erleichtert aus Kostengründen auch die nachträgliche Ausrüstung von Mittelklasse- oder Kleinwagen mit automatisch abblendenden Spiegelsystemen, weil bei diesen Fahrzeugen serienmäßig keinerlei Leistungsvorbereitungen für eine eventuelle Nachrüstung getroffen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, abblendbare Spiegelsysteme so auszubilden, daß ihre Stromversorgung nicht von dem Bordstromsystem des Kraftfahrzeuges abhängig ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem abblendbaren Spiegelsystem für Kraftfahrzeuge mit:

• - einer elektrochromen Spiegelzelle, deren Reflexionsgrad durch Anlegen einer Gleichspannung veränderbar ist,
• - mindestens einem fotoelektrischen Sensor zur Erfassung mindestens des Blendlichtes, ausgerichtet am Fahrzeug in die Richtung, aus der das Blendlicht auftritt,
• - Mitteln zum Ausschalten der Einwirkung des Umgebungslichtes,
• - einem Steuerbauteil, das die Signale des fotoelektrischen Sensors in eine Steuergleichspannung für die Spiegelzelle umsetzt, und
• - einer Stromversorgungsstufe zur Versorgung des fotoelektrischen Sensors und des Steuerbauteils, die einmal mit dem Bordstromsystem des Kraftfahrzeuges verbindbar ist und die zum anderen einen Akkumulator, der mit einer Solarzelleneinheit zum Nachladen verbunden ist, zum Betrieb des Spiegelsystems unabhängig von der Stromversorgung des Kraftfahrzeuges aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist bei dem zugehörigen abblendbaren Spiegelsystem durch das Vorsehen des Akkumulators, der von der Solarzelleneinheit ständig aufgeladen wird, wodurch die Anordnung sehr wartungsfrei ist, auf einfache Weise eine eigene Energieversorgung des abblendbaren Spiegelsystems geschaffen.

Die Mittel zum Ausschalten der Einwirkungen des Umgebungslichtes können prinzipiell aus einer mechanischen, das Licht abschirmenden Blende bestehen. Vorzugsweise ist jedoch gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ein zusätzlicher fotoelektrischer Sensor zur Erfassung des Umgebungslichtes vorgesehen, dessen Ausgangsspannung auf das Steuerbauteil geschaltet ist, wobei dieser zusätzliche fotoelektrische Sensor ebenfalls an die Stromversorgungsstufe angeschaltet ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerbauteil mit der Stromversorgungsstufe in einem Gehäuse, das einen Zugang zum Akkumulator aufweist, untergebracht. Dadurch wird einmal eine geschlossene Einheit erzielt mit einem Zugang zum Akkumulator im Falle seiner Auswechselung oder Nachladung, falls einmal das Sonnenlicht zu lange ausbleiben sollte.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Spiegelzelle in einem üblichen Spiegelhalter aufgenommen, der, ebenso wie die fotoelektrischen Sensoren, eine Vorrichtung zur Befestigung am Kraftfahrzeug aufweist.

Damit die Stromversorgungsstufe auf einfache Weise vom Bordstromnetz des Kraftfahrzeuges trennbar ist, weist die Stromversorgungsstufe zweckmäßig einen Steckkontakt mit einer nachgeschalteten Elektronik zum Anschluß des Spiegelsystems an das Bordnetz des Kraftfahrzeuges auf. Durch diese Steckverbindung kann auf einfache Weise der Kontakt hergestellt bzw. unterbrochen werden.

Zur einfachen Überwachung der Funktionsfähigkeit der eigenen Energieversorgung des abblendbaren Spiegelsystems ist eine vom Akkumulator der Stromversorgungsstufe verbundene Vorrichtung zum Anzeigen der verfügbaren Kapazität des Akkumulators vorgesehen.

Durch die EP 0 967 335 B1 (= US-A-4,443,057) ist ein automatisch abblendender Innenspiegel eines PKW's bekanntgeworden, der einen üblichen, die Spiegeleinheit, z. B. ein Prisma, mechanisch zwischen zwei Zuständen, nämlich einem vollreflektierenden und einem teilweise reflektierenden Zustand mittels eines Gleichstrommotors umschaltbaren Spiegel besitzt, wobei die Umschaltung durch zugeordnete fotoelektrische Sensoren über eine Steuerstufe erfolgt.

Die Steuerstufe ist dabei entweder an das Bordnetz angeschaltet oder wird von einer unabhängigen Batterie mit elektrischer Energie versorgt.

In diesem bekannten Fall liegt jedoch einmal kein EC-Spiegelsystem vor, und zum anderen besteht der Nachteil, daß die Batterie häufig gewechselt werden muß, da insbesondere der Gleichstrommotor eine relativ hohe elektrische Leistung verbraucht. Dadurch ist das bekannte System mit Nachteil sehr wartungsintensiv.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie Vorteile ergeben sich anhand der Beschreibung eines in der einzigen Figur der Patentzeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles.

Das in der Zeichnung dargestellte abblendbare Spiegelsystem für Kraftfahrzeuge weist zunächst eine elektrochrome Spiegelzelle 1 auf, deren Reflexionsgrad durch Anlegung einer Gleichspannung veränderbar ist. Diese optisch wirksame Spiegelzelle besteht aus zwei, der Spiegelkonfiguration - hier der eines PKW-Außenspiegels - entsprechend geformten transparenten flachen Scheiben, die im Ausführungsbeispiel aus Glas, vorzugsweise Floatglas besteht, nämlich dem Frontglas 2, welches der Lichteinfallrichtung zugeordnet ist, und dem Rückglas 3.

Grundsätzlich ist es möglich, die Scheiben auch aus einem transparenten Kunststoffmaterial herzustellen.

Das Frontglas 2 ist auf der dem Lichteinfall abgewandten Seite mit einer elektrisch leitfähigen Flächenelektrode 4 versehen, die sich über die gesamte Fläche des Frontglases 2 erstreckt. In gleicher Weise ist das Rückglas 3 auf der dem Licht zugewandten Seite mit einer elektrisch leitfähigen Flächenelektrode 5 versehen, die sich ebenfalls über die gesamte Fläche des Rückglases 3 erstreckt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die elektrisch leitende Flächenelektrode 4 durch eine ITO-Schicht (Indium-Tin- Oxid) gebildet, die transparent ist, wogegen die Flächenelektrode 5 durch eine Chrom-/Rhodium-Schicht gebildet wird, die eine spiegelnde Fläche vorgibt.

Es ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der die Flächenelektrode 5 ebenfalls durch eine ITO-Schicht gebildet wird, wobei dann auf der Rückseite des Rückglases 3 eine zusätzliche Spiegelschicht aufgebracht ist. Zwischen den beiden Scheiben 2 und 3 mit ihren zugehörigen Flächenelektroden 4 und 5 befindet sich das elektrochrome Medium 6, vorzugsweise in Form einer elektrochromen Lösung der eingangs bezeichneten Art. Zu diesem Zweck sind die beiden Scheiben 2 und 3 mit den Seiten, auf denen sich die Flächenelektroden 4 und 5 befinden, am Rand umlaufend miteinander verklebt, um so eine abgeschlossene Zelle zu bilden, in die Flüssigkeit eingefüllt werden kann. Der entsprechende Verbundkleber, der aus einem elektrisch isolierenden Klebstoff bestehen muß, damit kein innerer Kurzschluß der beiden Flächenelektroden entsteht, bildet eine Kleber-Raupe 7 aus. Damit diese Kleber-Raupe gleichzeitig auch als Abstandshalter zwischen den beiden Flächenelektroden 4 und 5 dient, enthält der Verbundkleber vorzugsweise kleine Glaskugeln, die den Abstand der beiden Zellenwandungen vorgeben, der typischerweise im Bereich von 0,1 bis 0,2 mm liegt.

Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Glasscheiben 2 und 3 etwas versetzt zueinander angeordnet sind, liegt ein Randstreifen der Flächenelektroden jeweils frei, an dem jeweils ein elektrischer Kontakt 8 anbringbar ist.

Der Aufbau der Spiegelzelle, insbesondere die Kontaktierung der Flächenelektroden, kann jedoch alternativ dazu auch entsprechend der Ausführung in der eigenen älteren Patentanmeldung 197 37 978.8-51 getroffen werden.

Ist die Spiegelzelle 1 mit der EC-Lösung 6 gefüllt, so läßt sich deren Lichtdurchlässigkeit durch Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen den Flächenelektroden 4 und 5 verändern. Dazu werden die beiden Flächenelektroden, voneinander elektrisch isoliert, mit ihren Anschlußleitungen 8a und 8b an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen, die von einem Steuerbauteil 9 vorgegeben wird.

Neben der Spiegelzelle 1 und dem Steuerbauteil 9 weist das in der Zeichnung dargestellte abblendbare Spiegelsystem für Kraftfahrzeuge einen fotoelektrischen Sensor 10 zur Erfassung des Umgebungslichtes, z. B. der Straßenbeleuchtung, sowie einen fotoelektrischen Sensor 11 zur Erfassung des Blendlichtes auf. Der Sensor 10 ist an dem Kraftfahrzeug angebracht und auf das Umgebungslicht 12 ausgerichtet, wogegen der Sensor 11, der ebenfalls am Kraftfahrzeug befestigt ist, in die Richtung ausgerichtet ist, aus der das Blendlicht 13 auftrifft, z. B. das Licht eines rückwärtigen zweiten Kraftfahrzeuges.

Das Steuerbauteil 9 setzt die Signale der fotoelektrischen Sensoren 10 und 11 in eine Steuergleichspannung für die Spiegelzelle 1 um. Die entsprechenden elektronischen Schaltungen sind Stand der Technik, und werden z. B. in der eingangs zitierten US-A 4,917,477 beschrieben.

Das automatisch abblendende Spiegelsystem nach der Patentzeichnung weist ferner eine Stromversorgungsstufe 14 auf, die auch integraler Bestandteil des Steuerbauteils 9 sein kann. Diese Stromversorgungsstufe 14 versorgt die fotoelektrischen Sensoren 10 und 11 und die elektronischen Schaltungen des Steuerbauteils 9 mit der notwendigen elektrischen Energie. Diese Stromversorgungsstufe 14 kann einmal über den oberen Anschluß 15 mit dem Bordstromsystem des Kraftfahrzeuges verbunden werden. Dazu kann die Stromversorgungsstufe einen Steckkontakt mit einer nachgeschalteten Elektronik besitzen, um so auf einfache Weise den Anschluß je nach Wahl herzustellen oder zu trennen.

Die Stromversorgungsstufe 14 weist ferner einen Akkumulator 16 auf, der mit einer Solarzelleneinheit 17 zum Nachladen verbunden ist, damit das abblendbare Spiegelsystem unabhängig von der Stromversorgung des Fahrzeuges betrieben werden kann. Auf diese Weise besitzt das abblendbare Spiegelsystem gemäß der Erfindung mit einfachen Mitteln eine sehr wartungsarme eigene Energieversorgung.

Die Energieversorgungsstufe 14 ist dabei mit den üblichen elektronischen Mitteln ausgestattet, um wahlweise das auf dem oberen Anschluß 15 anstehende Bordnetz des Kraftfahrzeuges oder die Spannung des Akkumulators 16 als Versorgungsspannung durchzuschalten. Derartige Weichen sind z. B. durch Tischrechner, die sowohl eine Batterie als auch eine Solarzelle aufweisen, im Prinzip bekannt.

Vorzugsweise sind das Steuerbauteil 9 mit der Stromversorgungsstufe 14 in einem Gehäuse, welches einen Zugang zum Akkumulator 16 aufweist, untergebracht. Dadurch ist eine kompakte Unterbringung der Funktions- und Betriebsteile des Spiegelsystems gewährleistet.

Die Spiegelzelle ist in bekannter Weise in einem Spiegelhalter aufgenommen, wie er beispielsweise in der US-A-5,151,824 dargestellt ist. Dieser Spiegelhalter weist ebenso wie die fotoelektrischen Sensoren Vorrichtungen zur Befestigung der zugehörigen Teile am Kraftfahrzeug auf.

Vorzugsweise weist das automatisch abblendende Spiegelsystem eine (nicht dargestellte) Vorrichtung zum Anzeigen der Kapazität des Akkumulators an, die mit der Stromversorgungsstufe gekoppelt ist. Dadurch ist auf einfache Weise zu erkennen, welcher Spielraum noch für die eigene Energieversorgung gegeben ist.

Claims (6)

1. Automatisch abblendendes Spiegelsystem für Kraftfahrzeuge, mit:

• - einer elektrochromen Spiegelzelle (1), deren Reflexionsgrad durch Anlegen einer Gleichspannung veränderbar ist,
• - mindestens einem fotoelektrischen Sensor (11) zur Erfassung mindestens des Blendlichtes (13), ausgerichtet am Fahrzeug in die Richtung, aus der das Blendlicht auftrifft,
• - Mitteln (10) zum Ausschalten der Einwirkung des Umgebungslichtes,
• - einem Steuerbauteil (9), das die Signale des fotoelektrischen Sensors (11) in eine Steuergleichspannung für die Spiegelzelle (1) umsetzt, und
• - einer Stromversorgungsstufe (14) zur Versorgung des fotoelektrischen Sensors (11) und des Steuerbauteiles (9), die einmal mit dem Bordstromsystem des Kraftfahrzeuges verbindbar ist und die zum anderen einen Akkumulator (16), der mit einer Solarzelleneinheit (17) zum Nachladen verbunden ist, zum Betrieb des Spiegelsystems unabhängig von der Stromversorgung des Fahrzeuges aufweist.

2. Spiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher fotoelektrischer Sensor (10) zur Erfassung des Umgebungslichtes (12) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal auf das Steuerbauteil (9) aufgeschaltet ist, und der ebenfalls an die Stromversorgungsstufe (14) angeschaltet ist.

3. Spiegelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerbauteil (9) mit der Stromversorgungsstufe (14) in einem Gehäuse, welches einen Zugang zum Akkumulator (16) aufweist, untergebracht ist.

4. Spiegelsystem nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelzelle (1) in einem Spiegelhalter aufgenommen ist, der, ebenso wie die fotoelektrischen Sensoren (10, 11), eine Vorrichtung zur Befestigung am Kraftfahrzeug aufweist.

5. Spiegelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsstufe (14) einen Steckkontakt mit einer nachgeschalteten Elektronik zum Anschluß des Spiegelsystems an die Stromversorgung des Kraftfahrzeuges aufweist.

6. Spiegelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsstufe (14) mit einer Vorrichtung zum Anzeigen der Kapazität des Akkumulators (16) verbunden ist.