CN104640688A - 光学单元及用于制造光学单元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其用于机动车的光学单元（2），该光学单元具有光学构件（15）以及固定构件（11），其中所述光学构件（15）和所述固定构件（11）形成双组分注塑单元。在此规定，所述固定构件（11）构造为具有至少一个至少部分地用塑料（10）挤压包封的织物幅面（8）的纤维复合材料构件，并且所述光学构件（15）由相同的塑料（10）制成。此外，本发明涉及一种制造方法。

Description

光学单元及用于制造光学单元的方法

技术领域

本发明涉及一种尤其用于机动车的光学单元，该光学单元具有一光学构件并且具有固定构件，其中所述光学构件和所述固定构件构造为一个双组分注塑f单元。

此外，本发明涉及一种用于制造这样的光学单元的方法，其中所述光学构件和所述固定构件通过双组分注塑方法来制造为所述双组分注塑单元。

背景技术

光学单元以及相应的制造方法从现有技术中为人所知。在汽车领域内，目前像比如为抬头显示器（HUD）所设置的那样的反射面或者投影面由玻璃或者无定形的热塑性的塑料制成。通过所述光学构件的、通常较小的尺寸，能够呈现的投影仅仅局限于少许的驾驶员信息上。为了将所述光学构件安装在所述HUD模块中并且能够在运行中改变其位置或者定向，此外将保持框架制造为固定构件要，在所述固定构件中要固定所述光学构件。在此知道，由强化的热塑性塑料通过注塑法来制造所述保持框架。因为所述光学构件经常同样由热塑性的塑料以注塑方法来制成，因此需要第二台注塑机以及第二个注塑模具，由此用于所述由光学构件和固定构件构成的光学单元的组件价格相应地较高。

除此以外，由于这样的光学单元的机械负荷及热负荷而必须遵守形状公差，所述形状公差同样导致成本的升高。此外，已经使用一种方法，在该方法中将由第一种塑料构成的固定构件和由其它第二种塑料构成的光学构件通过装配注塑（Montagespritzgießen）来组合为双组分注塑单元。但是，在此，由于所述材料而需要附加的形状配合连接，用于将所述构件固定在彼此上面，所述附加的形状配合连接由于在制造时的不同的收缩特性以及在后来使用中的不同的膨胀特性而可能在所述光学构件中并且由此在所述光学构件的在光学上起作用的表面中导致应力。

发明内容

所述按本发明的、具有权利要求1的特征的光学单元拥有以下优点：所述固定构件和所述光学构件也在没有附加的形状配合连接的情况下可靠地附着在彼此上面，并且基本上避免在所述光学单元中的、由于热负荷引起的应力。所述按本发明的光学单元的突出之处在于，所述固定构件构造为具有至少一个至少部分地用塑料挤压包封的织物幅面的纤维复合材料构件，并且所述光学构件由相同的塑料制成。所述固定构件能够通过以下方式来获得其较高的稳定性：它构造为具有用塑料挤压包封的织物幅面的纤维复合材料件。所述光学构件由与所述纤维复合材料件的塑料相同的塑料制成，由此所述光学构件最佳地附着在所述固定构件上，如果其如按照本发明所规定的那样构造为或者被制造为双组分注塑单元。除此以外，所述构件在经受热负荷时基本上表现相同，从而避免了所述构件之间的应力。

按照本发明的一种有利的改进方案来规定，所述光学构件设有金属涂层并且尤其构造为镜具。由此所述光学构件获得其光学的功能，从而能够使形成所述主要成分的塑料最佳地或者至少基本上最佳地与所述固定功能及所述形状稳定性相协调。用于塑料的种类的重要前提仅仅是，所述塑料能够设有涂层、尤其设有所提到的金属涂层。

特别优选所述塑料是热塑性塑料、尤其聚碳酸酯或者环烯共聚物。热塑性塑料、尤其聚碳酸酯和环烯共聚物突出地适用于所期望的应用情况。所述塑料或者热塑性塑料尤其在注塑法中允许固定构件和光学构件可靠地附着在彼此上面。

按照本发明的一种有利的改进方案来规定，所述织物幅面由玻璃纤维和/碳纤维制成。由此所述固定构件得到特别高的稳定性和强度。当然也能够设想，并排和/或上下设置多条织物幅面，所述织物幅面而后以注塑法由所述塑料挤压包封。

特别优选所述织物幅面具有平纹织物或者立体织物（Körpergewebe）。这些织物特别稳定并且由此保证了所述固定构件的强度和形状稳定性。

所述按本发明的、具有权利要求6的特征的方法实现上面所提到的优点，尤其实现以下结果：固定构件和光学构件可靠地附着在彼此上面，而不需要形状配合连接。为此，所述方法按照本发明来规定，将所述固定构件制造为纤维复合材料构件，其中至少一个织物幅面至少部分地用塑料来挤压包封，并且所述光学构件由相同的塑料制成。将相同的塑料用于所述纤维复合材料构件和所述光学构件并且在总体上用双组分注塑法来制造所述光学单元，由此所述光学构件和所述纤维复合材料通过注塑方法来可靠地附着在彼此上面。

尤其为此规定，在制作后来制造的构件时首先制造的或者制作的构件的塑料还没有完全冷却，使得所述另一个构件的新输入的塑料通过所述塑料的余热与首先制作的构件进行材料融合的连接，由此使所述构件最佳地附着或者固定在彼此上面。

按照本发明的一种有利的改进方案来规定，首先制作所述固定构件并且随后将所述光学构件注塑（anspritzen）到所述固定构件上。所述固定构件由此在所述双组分注塑法的第二步骤中用作基座，将所述光学构件施加到所述基座上。由此避免：对所述光学单元的光学的功能负责的表面或者所述负责的构件没有由于通过注塑来施加另一元件这种情况而在其形状或者表面状态方面发生变化/受到影响。

优选规定，所述光学构件设有金属涂层。优选如此施加所述金属涂层，使得所述光学构件形成一镜具。

此外优选规定，作为塑料来使用热塑性塑料、尤其聚碳酸酯或者环烯共聚物。这一点实现了上面已经提到的优点。

按照本发明的一种特别优选的实施方式来规定，所述光学构件在注塑时借助于冲头朝所述固定构件冲压。所述冲头在此比如能够由注塑模（Mold-Form）构成。通过对于所述光学构件的冲压，能够给其配设所期望的压花，所述压花赋予所述光学构件以另外的光学的特性。除此以外，通过所述冲压模来无扭曲地并且无应力地将所述光学构件的光学的表面来压印（spritzprägen）到所述纤维复合材料构件上。

附图说明

下面要借助于附图对本发明进行详细解释。为此附图示出：

图1是用于制造光学单元的注塑装置；

图2是平纹织物；

图3是立体织物；并且

图4是处于不同的制造阶段中的光学单元。

具体实施方式

图1以简化的剖面图示出了一种用于制造光学单元2的注塑装置1。所述注塑装置1构造为双组分模具，并且具有两个模具件3和4，这两个模具件一起形成第一腔室5和第二腔室6。

在所述注塑装置1的模具件3、4打开或者彼此分开的情况下，按照箭头7从第一侧将连续织物幅面8从所述第一腔室5中穿过。所述模具件3和4如此构成，从而在所述注塑装置1闭合时或者在所述模具件3和4汇合或者放在彼此上面时将所述连续幅面适当地切割或者冲裁到连续的织物幅面区段上，其中将所切割的织物幅面同时优选在其侧面边缘上夹紧在两个模具半体3、4之间。

图2和3为此示出了用于所述织物幅面8的实施例，所述织物幅面优选要么具有按照图2的平纹织物要么具有按照图3的立体织物。图2A和3A在此分别示出了所述织物的一个截取部分的俯视图，而图2B和3B则分别示出了所述织物的示意性的剖面图。

所述织物幅面8的纤维优选构造为碳纤维或者构造为玻璃纤维，并且对于玻璃纤维来说具有至少12μm的纤维厚度或者对于碳纤维来说具有至少2μm的纤维厚度。根据所述织物幅面8或者织物的密度来确定所述固定构件11的机械特性。所述纤维越细，所述特性就越好。使所述刚度与有待制造的光学单元2的收缩和扭曲相适应，以便始终保持预先给定的、外观的形状。

在紧随此后的步骤中，借助于当前垂直的、在这里仅仅通过箭头勾画出来的喷射单元9来将透明的、热塑性的塑料10、比如聚碳酸酯（PC）或者环烯共聚物（COC）通过薄膜浇口（Filmanschnitt）来喷射到所述第一腔室5中。从所述腔室5中穿过的织物幅面8由此被所述塑料10挤压包封，并且基本上被其包住。如此选择所述腔室5的形状，使得所喷射的塑料10与所述织物幅面8一起作为纤维复合材料构件形成一个固定构件11，该固定构件如在图4中示出的那样设有固定圈环12。

此外，所述注塑装置1具有冲压模13，该冲压模在所述喷射过程之后将浇口（Anguss）与所述固定构件11分开。在预先给定的/能够预先给定的冷却时间之后将所述注塑装置1打开并且将所述固定构件11从所述第一腔室5移到所述第二腔室6中，其中在所述冷却时间之后处于所述腔室5中的塑料10至少基本上时效硬化。同时，将所述浇口从所述注塑装置1上移走，并且如此移动或者转动所述喷射机构9的喷嘴侧，使得其被分配给所述第二腔室6。

在紧随此后的步骤中，又将所述注塑装置1闭合，并且借助于所述喷射机构9用相同的塑料10来装填所述第二腔室6，用于制造光学构件15。除此以外，为所述第二腔室6分配了一个冲压模14，该冲压模将重新装入的塑料10无扭曲地并且无应力地冲压或者压印（festprägen bzw. spritzprägen）到所述固定构件上。

因为重又使用相同的塑料10并且由此所述固定构件11的和现在所制造的光学构件15的材料相同，所以产生一种在所述固定构件11与所述光学构件15之间具有最佳的附着状态的双组分注塑单元。尤其如果所述固定构件11的塑料10还没有完全冷却，则实施所述第二步骤，从而通过存在的余热来改进在固定构件11与光学构件15之间的连接并且尤其产生材料融合的连接。

所述冲压模14的表面比如通过切屑加工而有利地设有较小的粗糙度或者设有微结构。通过这种表面，所述光学构件15的、具有较低的粘度的热塑性塑料熔化液很好地成型，并且产生一种具有高光泽的或者理想的微结构化的表面的、面状的、光学构件15。

因为所述固定圈环12直接成形在所述固定构件11上，所以也能够在预先给定的冷却时间之后将如此制造的光学单元2从所述第二腔室6中取出并且比如将其固定在金属化设备中，借助于所述金属化设备如在图1中所勾画的那样将金属的涂层16施加到至少所述光学构件15的表面上，用于将其构造为镜具。

图4不过从另一视线示出了光学单元2的、两个如关于图1所解释的那样的制造步骤，其中如在下方示出的那样所述织物幅面8还作为连续织物幅面而存在，并且用所述塑料10来填充所述腔室5，用于形成所述固定构件11。在上方示出了在所述腔室6中的第二步骤，在所述第二步骤中由相同的塑料10来制造所述光学构件15，并且通过注塑来将其施加到所述固定构件11上。

所述光学单元2由此在总体上形成一个双组分注塑单元，该双组分注塑单元不仅经得住热负荷而且经得住机械负荷，而没有影响所述光学构件15的光学的特性。在紧接着的步骤中，比如能够通过冲裁来除去所述织物幅面8的或者所述塑料10的、可能依然超出的剩余部分。

作为移动所述喷射机构9或者其喷嘴/喷射口的做法的替代方案，按照一种作为替代方案的、这里未示出的实施例来规定，在相应的位置上设置了第二喷射机构，但是所述第二喷射机构和所述喷射机构9一样将相同的塑料10压装到所述第二腔室6中。

按照另一种这里未示出的实施例来规定，在放入所述固定构件11之前首先用所述塑料10来预装填所述第二腔室6。然后，通过随后的冲压过程并且通过必要时补充塑料10的过程来制成所述光学单元2。

Claims (10)

1. 光学单元（2），尤其用于机动车，具有光学构件（15）和固定构件（11），其中所述光学构件（15）和所述固定构件（11）形成双组分注塑单元，其特征在于，所述固定构件（11）构造为具有至少一个至少部分地用塑料（10）挤压包封的织物幅面（8）的纤维复合材料构件，并且所述光学构件（15）由相同的塑料（10）制成。

2. 按权利要求1所述的光学单元，其特征在于，所述光学构件（15）设有金属涂层（16）并且尤其构造为镜具。

3. 按前述权利要求中任一项所述的光学单元，其特征在于，所述塑料（10）是热塑性塑料、尤其聚碳酸酯或者环烯共聚物。

4. 按前述权利要求中任一项所述的光学单元，其特征在于，所述织物幅面（8）由玻璃纤维和/或碳纤维制成。

5. 按前述权利要求中任一项所述的光学单元，其特征在于，所述织物幅面（8）具有平纹织物或者立体织物。

6. 用于制造尤其按前述权利要求中一项或者多项所述的光学单元（2）的方法，所述光学单元具有光学构件（15）和固定构件（11），其中所述光学构件（15）和所述固定构件（11）通过双组分注塑法制造为双组分注塑单元，其特征在于，所述固定构件（11）制造为纤维复合材料构件，其中至少一个织物幅面（8）至少部分地用塑料（10）挤压包封而成，并且由相同的塑料（10）来制造所述光学构件（15）。

7. 按权利要求6所述的方法，其特征在于，首先制造所述固定构件（11）并且随后将所述光学构件（15）注塑到所述固定构件（11）上。

8. 按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述光学构件（15）设有金属涂层（16）。

9. 按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为塑料（10）使用热塑性塑料、尤其聚碳酸酯或者环烯共聚物。

10. 按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在注塑时借助于冲压模（14）将所述光学构件（15）冲压到所述固定构件上。