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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen einer lichtdurchlässigen Abschlussscheibe an einem Tragelement einer Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der
US 4 761 871 A ist eine Befestigung von zwei zu verbindenden thermoplastischen Teilen bekannt, bei der beide zu verbindenden Teile erwärmt werden.
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Die
US 5 267 386 A eine Befestigungsart bekannt, bei der ein Draht erwärmt wird.
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Aus der
JP H03-207 635 A ist ein Verfahren zur Befestigung einer Lichtscheibe an einem Tragelement einer Beleuchtungseinrichtung bekannt, bei der ein Arretierungsmittel die Ränder des Tragelementes und der Scheibe mechanisch verbindet. Lediglich das Dichtungsmittel wird erwärmt.
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Aus der
DE 43 10 048 C2 ist es bereits bekannt, zur Befestigung einer lichtdurchlässigen Abschlussscheibe an einem gehäuseseitigen Tragelement ein stiftförmiges Arretierungsmittel einzusetzen, wobei das stiftförmige Arretierungsmittel in einer überlappenden Solllage eines Randes der Abschlussscheibe und des Tragelements quer zu denselben eingetrieben wird. Die Lage der Abschlussscheibe relativ zu dem Tragelement ist somit justiert, so dass ein unerwünschtes Wandern des Randes der Abschlussscheibe in einer mit einem Klebebett versehenen Aufnahme des Tragelementes weitgehend verringert wird. Durch das erwärmte Arretierungsmittel erfolgt beim Eintreiben eine partielle Plastifizierung der Eintreibstelle, so dass im Innern der Eintreibstelle keine Verspannungskräfte auftreten, die zu einer unerwünschten Rissbildung der Abschlussscheibe führen könnten. Für die Verbindung der lichtdurchlässigen Abschlussscheibe mit einem Tragelement aus einem teilkristallinen Kunststoffmaterial kann sich die Verwendung eines warmapplizierten Klebers zunutze gemacht werden, damit es an der Eintreibstelle nicht zu unerwünschten Brüchen kommt. Allerdings kommt es bei Verwendung eines kalten Klebers aufgrund der Sprödigkeit des teilkristallinen Materials zu unerwünschten Rissbildungen der Abschlussscheibe.
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Aus der
DE 203 08 451 U1 ist ein U-förmiges Arretierungsmittel bekannt, das zur Verbindung einer lichtdurchlässigen Abschlussscheibe an einem Tragelement bzw. Gehäuse quer zur Rändern der Abschlussscheibe bzw. des Tragelementes eingetrieben wird. Als Aufnahme für den Rand der Abschlussscheibe dient eine Aufnahmenut des Tragelementes, das mit einem Dichtungsmittel ausgefüllt ist, so dass die Abschlussscheibe relativ zu dem Tragelement ausgerichtet wird. In einem darauf folgenden Schritt erfolgt das Eintreiben bzw. Einschießen des Arretierungsmittels, wobei beide parallelen Arme des U-förmigen Arretierungsmittels den Rand des Tragelementes, die Dichtungsmittelschichten sowie den Rand der Abschlussscheibe durchsetzen. Bei Verwendung von teilkristallinen Kunststoffmaterialien für das Tragelement würden hierbei ebenfalls unerwünschte Sprödbrüche im Bereich der Eintreibstelle auftreten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Befestigen einer lichtdurchlässigen Abschlussscheibe an einem Tragelement einer Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass eine einfache und kostengünstige Befestigung ohne Bruchgefahr des Tragelementes gewährleistet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
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Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch das Erwärmen eines mit einer Abschlussscheibe zu verbindenden Tragelementes in einem Befestigungsbereich desselben die Duktilität des teilkristallinen Kunststoffmaterials des Tragelementes so weit erhöht wird, dass es nicht zu Materialbrüchen infolge des Eintreibens des Arretierungsmittels kommt. Vorteilhaft kann somit eine an sich bewährte einfache und kostengünstige Befestigungsart auch für aus einem teilkristallinen Kunststoffmaterial bestehende Bauteile verwendet werden. Nach der Erfindung kann die Vorerwärmung des Tragelementes in dem Befestigungsbereich (Eintreibbereich) in einem Prozessschritt vor dem Eintreiben des Arretierungsmittels erfolgen, während gleichzeitig ein Klebemittel an die Aufnahme des Tragelementes aufgebracht wird. Hierdurch kann das Montageverfahren weiter vereinfacht bzw. verkürzt werden. Alternativ kann die Vorerwärmung bereits auch vor oder nach dem Einbringen des Klebemittels auf die Aufnahme des Tragelementes erfolgen, wobei hierbei die partielle Erwärmung des Tragelementes höher sein muss als in den vorgenannten Fällen, da zum Zeitpunkt des Eintreibens des Arretierungsmittels die vorgesehene Arretierungstemperatur vorliegen muss. Nach der Erfindung wird der Rand der Abschlussscheibe in eine Aufnahmenut des Tragelementes eingebracht, wobei die Aufnahmenut mit einem Klebebett (Klebemittel) versehen ist. Durch die Fixierung der Abschlussscheibe in der Aufnahmenut mittels des Arretierungsmittels und des Klebemittels wird eine sichere, feste und dichte umlaufende Verbindung zwischen der Abschlussscheibe und dem Tragelement (Gehäuserand) gewährleistet.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zumindest das Tragelement partiell in dem Eintreibbereich (Befestigungsbereich) auf eine solche Arretierungstemperatur vorerwärmt, die gleich oder höher ist als eine vorgegebene Glasübergangstemperatur bzw. Erweichungstemperatur des Tragelementematerials, so dass das Material des Tragrahmens im Eintreibbereich beim Eintreiben des Arretierungsmittels ein entropieelastisches (duktiles) Materialverhalten aufweist. Vorteilhaft können hierdurch unerwünschte Sprödbrüche des Tragelementes im Befestigungsbereich nach Abschluss des Arretiervorgangs vermieden werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird zumindest ein im Befestigungsbereich liegender Rand des Tragelementes durch Laserstrahlung oder durch Infrarotstrahlung oder durch Heißluft vorerwärmt, so dass nachfolgend das Arretierungsmittel unter einer ausreichend hohen Arretierungstemperatur in den Rand des Tragelementes eingetrieben werden kann. Vorteilhaft kann die Vorerwärmung durch Laserstrahlung oder durch Infrarotstrahlung oder durch Heißluft auf einfache Weise in einem vorherigen Prozessschritt erfolgen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 einen Querschnitt durch eine umlaufende Aufnahmenut eines Tragelementes eines Scheinwerfers, die mit einem Klebebett versehen ist und in der ein Rand einer Abschlussscheibe unter Arretierung derselben mittels eines stiftförmigen Arretierungsmittels eingefasst ist, und
- 2 einen Schnitt durch den Randbereich des Scheinwerfers entlang der Linie II-II gemäß 1.
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Eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge, beispielsweise ein Scheinwerfer, weist ein als kalottenförmiges Gehäuse ausgebildetes Tragelement 1 auf, in dessen Innenraum als optische Bauelemente mindestens eine nicht dargestellte Lichtquelle und als Lichtführungsmittel ein Reflektor angeordnet sind. Zur Abdeckung einer in Lichtabstrahlrichtung vorderen Öffnung des Tragelementes 1 ist eine lichtdurchlässige Abschlussscheibe 2 vorgesehen, die mit einem umlaufenden Rand 3 mit einem Rand 4 des Tragelementes 1 fest verbunden ist. Die Abschlussscheibe 2 ist vorzugsweise aus einem glasklaren Material, beispielsweise einem amorphen Kunststoffmaterial (Polycarbonat) hergestellt.
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Wie besser aus 1 zu ersehen ist, weist der umlaufende Rand 4 des Tragelementes 1 als Aufnahme für eine Randlasche 5 der Abschlussscheibe 2 eine Aufnahmenut 6 mit einem äußeren Schenkel 7 und einem inneren Schenkel 8 auf, die parallel zueinander.und im Wesentlichen parallel zu einer sich an die Aufnahmenut 6 anschließenden Wandung 9 des Tragelementes 1 erstrecken. Der äußere Schenkel 7 und der innere Schenkel 8 sind über einen Scheitel 10 miteinander verbunden. Der lichte Abstand zwischen dem äußeren Schenkel 7 und dem inneren Schenkel 8 ist derart bemessen, dass zwischen der Randlasche 5 und dem äußeren Schenkel 7 einerseits und der Randlasche 5 und dem inneren Schenkel 8 andererseits ein Spalt zur Aufnahme einer Klebeschicht 11 vorliegt. Die Klebeschichten 11 sind aus einem Klebemittel gebildet, wie beispielsweise aus einem einkomponentigen feuchtigkeitsaushärtenden Kleber oder einem 2-Komponentenkleber oder aus einem aushärtbaren Hotmelt-Kleber, gebildet.
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Das Tragelement 1 ist aus einem teilkristallinen Kunststoffmaterial, wie beispielsweise aus einem teilkristallinen Polypropylen (PP) oder aus einem teilkristallinen Polybutylentereththalat (PBT) oder teilkristallinen PBT-ASA-Kunststoff-Material hergestellt. Insbesondere kann das Tragelement 1 aus einem glasfaserverstärkten oder mineralisch verstärkten Kunststoffmaterial PP-T40, PPT-GF20, PPT-GF30, PPT-ASA-GF20 bestehen.
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Zur Herstellung der Verbindung zwischen der Abschlussscheibe 2 und dem Tragelement 1 wird in einem ersten Schritt der äußere Schenkel 7 der Aufnahmenut 6 erwärmt. In einem zweiten Schritt wird danach das Klebemittel 11 in die Aufnahmenut 6 eingebracht. Die Vorerwärmung des äußeren Schenkels 7 erfolgt auf eine solche Temperatur, dass beim späteren Eintreiben eines stiftförmigen Arretierungsmittels 12 in den äußeren Schenkel 7 derselbe eine Arretierungstemperatur aufweist, die größer oder gleich einer Glasübergangstemperatur bzw. Erweichungstemperatur des Tragelementmaterials 1 ist. Vorzugsweise ist die partielle Vorerwärmung des Schenkels 7 vor Einbringen des Klebemittels 11 in die Aufnahmenut 6 abgeschlossen. Vorteilhaft ist hierbei die konvektive Auskühlung geringer, da kein Wärmeabfluss in das Klebemittel 11 erfolgt. Die Luft in der Aufnahmenut 6 wirkt hierbei.
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Alternativ kann in einem ersten Schritt das Klebemittel 11 in die Aufnahmenut 6 des Tragelementes eingebracht werden. In einem weiteren Schritt erfolgt eine partielle Vorerwärmung des äußeren Schenkels 7 der Aufnahmenut 6 auf die Arretierungstemperatur.
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Wesentlich ist, dass zum Zeitpunkt des Eintreibens des Arretierungsmittels 12 in den äußeren Schenkel 7 eine vorgegebene Arretierungstemperatur vorliegt, die in Abhängigkeit von dem Tragelement-Material 1 oberhalb der Glasübergangstemperatur liegt.
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Die Vorerwärmung des äußeren Schenkels 7 erfolgt durch Infrarotstrahlung eines Infrarotstrahlers oder durch Laserstrahlung eines Laserstrahlers oder durch Heißluft.
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Nach dem Vorerwärmen zumindest des äußeren Schenkels 7 wird die Randlasche 5 der Abschlussscheibe 2 in die Aufnahmenut 6 eingetaucht, wobei sie durch Anlage einer Randkante 13 derselben an dem Scheitel 10 der Aufnahmenut 6 sowie unter Anlage eines Seitenabsatzes 14 der Abschlussscheibe 2 an einer freien Randkante des äußeren Schenkels 7 eine definierte Arretierposition einnimmt. Durch Aufnahme der Randlasche 5 in der Aufnahmenut 6 wird ein Überlappungsbereich zwischen dem Rand 3 der Abschlussscheibe 2 und dem Rand 4 des Tragelementes 1 gebildet.
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Nach dem Einsetzen der Randlasche 5 in die Aufnahmenut 6 wird nun das stiftförmige Arretierungsmittel 12 von außen zuerst durch den äußeren Schenkel 7, dann durch die eine Klebeschicht 11, dann durch die Randlasche 5, dann durch die andere Klebeschicht 11 und zuletzt in den inneren Schenkel 8 mit Presssitz eingetrieben. Hierbei werden der äußere Schenkel 7, die Klebeschichten 11 sowie die Randlasche 5 vollständig durchstoßen. Der innere Schenkel 8 wird nur teilweise durchsetzt, so dass Dichtigkeitsanforderungen nicht geschmälert sind. Das Arretierungsmittel 12 wird quer zur Erstreckung der Schenkel 7, 8 bzw. der Randlasche 5 eingetrieben.
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Dadurch, dass der äußere Schenkel 7 und gegebenenfalls auch der innere Schenkel 8 auf eine vorgegebene Arretierungstemperatur erwärmt worden sind, weist das Tragelement 1 in dem Befestigungsbereich bzw. im Eintreibbereich ein entropieelastisches (duktiles) Materialverhalten auf, so dass spätere Undichtigkeiten infolge einer Rissbildung bzw. eines Bruches verhindert werden.
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Das Arretierungsmittel 12 ist als ein Arretierungsbügel ausgebildet, der über zwei Arme 15, 16 verfügt, die jeweils parallel zueinander angeordnet sind und den äußeren Schenkel 7, die Klebeschichten 11 und die Randlasche 5 vollständig durchsetzen und den inneren Schenkel 8 nur teilweise durchsetzen. Ein die Arme 15 und 16 verbindender Verbindungsabschnitt 17 schließt an einer Außenseite des äußeren Schenkels 7 ab, so dass die Eintreibstelle von außen erkennbar ist. Der Arretierungsbügel 12 ist aus einem temperaturbeständigen harten Metall, insbesondere Metallmaterial, gebildet.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Arretierungsmittel auch als ein Arretierungsbolzen ausgebildet sein.
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Durch das Eintreiben des Arretierungsmittels 12 ist die Abschlussscheibe 2 in der Aufnahmenut des Tragelementes 1 vorfixiert. Nachfolgend kann eine endgültige Fixierung durch Aushärten des Klebemittels 11 erfolgen. Das Klebemittel 11 kann als ein einkomponentiger feuchtigkeitsaushärtender Kleber oder als ein 2-Komponentenkleber oder als ein aushärtbarer Hotmelt-Kleber ausgebildet sein.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Aufnahme des Randes 4 des Tragelementes 1 auch anders ausgestaltet sein. Wesentlich ist, dass der Rand 3 der Abschlussscheibe 2 mit dem Rand 4 des Tragelementes 1 zum einen mittels des Arretierungsmittels 12 miteinander fixiert sind und zum anderen über ein Klebemittel oder Dichtungsmittel aneinander liegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tragelement
- 2
- Abschlussscheibe
- 3
- Rand
- 4
- Rand
- 5
- Randlasche
- 6
- Aufnahmenut
- 7
- äußerer Schenkel
- 8
- innerer Schenkel
- 9
- Wandung
- 10
- Scheitel
- 11
- Klebeschicht
- 12
- Arretierungsmittel
- 13
- Randkante
- 14
- Seitenabsatz
- 15
- Arme
- 16
- Arme
- 17
- Verbindungsabschnitt
