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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zum Montieren einer Windschutzscheibe an einem korrespondierenden Bauelement eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, mit Abbildungseinrichtungen zum Erzeugen eines auf ein Abbildungselement projizierten Bilds bekannt. Mit anderen Worten dient eine solche Abbildungseinrichtung zum Projizieren eines Bilds auf das Abbildungselement, wobei das Bild üblicherweise auch als „virtuelles Bild” bezeichnet wird. Eine solche Abbildungseinrichtung wird üblicherweise auch als „Head-Up-Display” bezeichnet und ist beispielsweise der
DE 1 978 396 A2 oder der
DE 10 2006 029 510 A1 als bekannt zu entnehmen.
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Das projizierte Bild weist beispielsweise einen Text und/oder wenigstens eine Grafik und/oder Zahlen auf und befindet sich in vorteilhafter Weise im Sichtfeld des Fahrers des Kraftwagens. Mittels des projizierten Bildes können dem Fahrer Informationen über den aktuellen Fahrzustand des Kraftwagens, beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit, kommuniziert werden, ohne dass der Fahrer seinen Blick von der Fahrbahn abwenden und zu einer Anzeigevorrichtung an einer Instrumententafel des Kraftwagens richten muss.
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Üblicherweise wird als das Abbildungselement die Windschutzscheibe des Kraftwagens verwendet. Dies bedeutet, dass das Bild auf die Windschutzscheibe mittels der Abbildungseinrichtung projiziert wird. Eine solche Windschutzscheibe wird üblicherweise auch als HUD-Windschutzscheibe bezeichnet, da die Abbildungseinrichtung beziehungsweise das Head-Up-Display mit „HUD” abgekürzt wird. Die Windschutzscheibe kann dabei wenigstens ein Abbildungselement umfassen, auf das das virtuelle Bild projiziert wird.
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Es hat sich gezeigt, dass die Ausrichtung der HUD-Windschutzscheibe relativ zur Abbildungseinrichtung eine wichtige Rolle spielt, damit im fertig hergestellten Zustand des Kraftwagens der Fahrer das auf die Windschutzscheibe projizierte Bild klar und deutlich in seinem Sichtfeld erkennen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Werkzeug und ein Verfahren zum Montieren einer solchen HUD-Windschutzscheibe bereitzustellen, mittels welcher sich eine zeit- und kostengünstige Montage sowie eine vorteilhafte Ausrichtung der HUD-Windschutzscheibe realisieren lassen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug dient zum Montieren einer Windschutzscheibe zum Anzeigen eines mittels einer Abbildungseinrichtung auf die Windschutzscheibe projizierten Bilds an einem korrespondierenden Bauelement eines Kraftwagens. Die Windschutzscheibe, die mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs montierbar ist, ist somit als HUD-Windschutzscheibe ausgebildet. Bei dem Bauelement, an dem die HUD-Windschutzscheibe montiert wird, handelt es sich beispielsweise um einen Windschutzscheibenrahmen, durch welchen eine Scheibenöffnung des Aufbaus, insbesondere der Karosserie, des Kraftwagens begrenzt ist. Im Rahmen der Montage wird die Windschutzscheibe beispielsweise in die Scheibenöffnung eingesetzt.
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Das Werkzeug umfasst wenigstens eine Aufnahme für die Windschutzscheibe. Dies bedeutet, dass die Windschutzscheibe über die Aufnahme am Werkzeug angeordnet und beispielsweise dort gehalten werden kann. Zum Halten der Windschutzscheibe an dem Werkzeug wird die Scheibe beispielsweise mit einem Unterdruck beaufschlagt, so dass sie gegen das Werkzeug angesaugt wird.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug umfasst darüber hinaus ein Handhabungsteil zum Handhaben des Werkzeugs. Mit anderen Worten kann das Werkzeug von einer die Montage der Windschutzscheibe durchführenden Person über das Handhabungsteil gehandhabt, das heißt bewegt werden. Im zumindest teilweise in der Aufnahme gehaltenen und somit am Werkzeug gehaltenen Zustand kann somit die die Montage durchführende Person die Windschutzscheibe über das Handhabungsteil handhaben.
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Das Werkzeug umfasst darüber hinaus eine Federeinrichtung, über welche das Handhabungsteil und die Aufnahme miteinander verbunden sind. Die Federeinrichtung ist elastisch verformbar und lässt dadurch Bewegungen der Aufnahme und somit der Windschutzscheibe relativ zum Handhabungsteil zu. Darüber hinaus sind Kräfte von dem Handhabungsteil auf die Aufnahme übertragbar. Dadurch kann die Windschutzscheibe beispielsweise über die Aufnahme, die Federeinrichtung und das Handhabungsteil von der die Montage durchführenden Person gegen das korrespondierende Bauelement gedrückt werden oder angepresst werden, wodurch beispielsweise eine Relativbewegung der Aufnahme zum Handhabungsteil bewirkt wird.
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In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst das Werkzeug wenigstens eine Erfassungseinrichtung, mittels welcher die Lage der Aufnahme insbesondere relativ zum Handhabungsteil erfassbar ist. Das erfindungsgemäße Werkzeug gewährleistet somit einen kraftgesteuerten Verbau der als HUD-Windschutzscheibe ausgebildeten Windschutzscheibe, wobei die von der die Montage durchführenden Person auf das Handhabungsteil ausgeübte Kraft über die Federeinrichtung in die Aufnahme eingeleitet werden kann. Durch diese Krafteinleitung kommt es zu einer Relativbewegung der Aufnahme zum Handhabungsteil, wobei diese Relativbewegung mittels der Erfassungseinrichtung erfasst wird. Beispielsweise über eine optische Darstellung und/oder über ein Messsystem kann der die Montage durchführenden Person die erfasste Lage der Aufnahme und somit die damit einhergehende Lage der Windschutzscheibe insbesondere relativ zum Handhabungsteil angezeigt werden. Weicht beispielsweise die erfasste und angezeigte Lage als Ist-Lage von einer vorgebbaren Soll-Lage ab, so kann die die Montage durchführende Person etwaige Korrekturmaßnahmen ergreifen, um die Ist-Lage an die Soll-Lage anzugleichen.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Federeinrichtung dazu ausgelegt ist, die Windschutzscheibe über die Aufnahme in der Soll-Lage zu positionieren. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der E-Modul eines Klebers, mit dem die Windschutzscheibe mit dem korrespondierenden Bauelement verklebt wird, bekannt ist.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug ermöglicht die Darstellung eines serientauglichen und reproduzierbaren Verfahrens für die Montage von HUD-Windschutzscheiben, insbesondere im Rahmen einer Massenproduktion von Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen. Insbesondere ist es möglich, die mittels der Abbildungseinrichtung zu bewirkende Projektion des Bilds auf die Windschutzscheibe sowie die als HUD-Windschutzscheibe ausgebildete Windschutzscheibe selbst unter seriennahen Bedingungen auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise zu testen. Ferner ist es auf zeit- und kostengünstige Weise möglich, die Windschutzscheibe in der gewünschten Soll-Lage zu montieren, so dass der Fahrer des Kraftwagens im fertig hergestellten Zustand das auf die Windschutzscheibe projizierte Bild klar und deutlich erkennen kann.
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Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Montieren einer HUD-Windschutzscheibe an einem korrespondierenden Bauelement eines Kraftwagens. Zur Realisierung einer zeit- und kostengünstigen Montage sowie einer vorteilhaften Ausrichtung der Windschutzscheibe insbesondere relativ zur Abbildungseinrichtung, ist es bei dem Verfahren erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Windschutzscheibe mittels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs montiert wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen;
diese zeigen in:
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1 eine schematische Seitenansicht auf ein Werkzeug zum Montieren einer Windschutzscheibe zum Anzeigen eines mittels einer Abbildungseinrichtung auf die Windschutzscheibe projizierten Bilds an einem korrespondierenden Bauelement, mit einem Handhabungsteil, einer Aufnahme und einer Federeinrichtung, über die das Handhabungsteil mit der Aufnahme verbunden ist und die Relativbewegungen der Aufnahme zum Handhabungsteil zulässt, wobei die Federeinrichtung in einem unverformten Zustand gezeigt ist; und
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2 eine schematische Seitenansicht auf das Werkzeug, wobei die Federeinrichtung elastisch verformt ist.
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1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Werkzeug zum Montieren einer als HUD-ausgebildeten Windschutzscheibe an einem korrespondierenden Bauelement eines Kraftwagens, insbesondere Personenkraftwagens. Die in 1 nicht dargestellte Windschutzscheibe dient zum Abbilden beziehungsweise Anzeigen eines virtuellen Bilds, welches mittels einer Abbildungseinrichtung des Kraftwagens auf die Windschutzscheibe projiziert wird. Das Bauelement, an dem die Windschutzscheibe montiert wird, ist beispielsweise ein Windschutzscheibenrahmen der Karosserie des Kraftwagens. Die Abbildungseinrichtung wird üblicherweise auch als Head-Up-Display (HUD) bezeichnet. Mittels der Abbildungseinrichtung wird das Bild auf die Windschutzscheibe in das Sichtfeld des Fahrers des Personenkraftwagens projiziert, wobei das Bild Zahlen und/oder Grafiken und/oder Buchstaben umfassen kann, mittels welchen dem Fahrer beispielsweise Informationen über den aktuellen Fahrzustand angezeigt werden. Somit kann der Fahrer diese Informationen erhalten, ohne seinen Blick von der Windschutzscheibe und der Fahrbahn abwenden zu müssen.
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Die Abbildungseinrichtung ist beispielsweise an der Karosserie des Personenkraftwagens befestigt, an welcher auch die Windschutzscheibe montiert wird. Die Karosserie umfasst beispielsweise den Windschutzscheibenrahmen, durch welchen eine Scheibenöffnung begrenzt ist. In diese Scheibenöffnung wird die Windschutzscheibe eingesetzt, wobei die Windschutzscheibe mit dem Scheibenrahmen mittels eines Klebers verklebt wird.
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Im Rahmen der Montage der Windschutzscheibe ist eine präzise Ausrichtung der Windschutzscheibe relativ zur Abbildungseinrichtung vorteilhaft, damit der Fahrer das auf die Windschutzscheibe projizierte Bild im fertig hergestellten Zustand des Kraftwagens klar und deutlich in seinem Sichtfeld erkennen kann. Hierzu ist die Windschutzscheibe in einer vorgebbaren Soll-Lage an der Karosserie zu montieren.
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Das Werkzeug 10 ermöglicht nun, eine zeit- und kostengünstige, serientaugliche und reproduzierbare Montage der Windschutzscheibe am Windschutzscheibenrahmen insbesondere im Zuge einer Massenproduktion von Personenkraftwagen. Gleichzeitig ermöglicht das Werkzeug 10 – wie noch erläutert wird – eine genaue Ausrichtung der Windschutzscheibe, so dass diese in der Soll-Lage positioniert werden kann.
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Die Montage der Scheibe wird von einer Person manuell unter Zuhilfenahme des Werkzeugs 10 durchgeführt. Das Werkzeug 10 umfasst eine Aufnahme in Form einer Formgebungskontur 12. Die Formgebungskontur 12 weist eine vorliegend konkav ausgebildete Ausnehmung 14 auf, in der die Windschutzscheibe zumindest teilweise anordenbar ist. Hierbei handelt es sich um eine Freiformfläche, die eine Aufnahmekontur 16 aufweist, wobei die Aufnahmekontur 16 zumindest an einen Teilbereich einer Außenkontur der Windschutzscheibe angepasst ist. Die Formgebungskontur 12 ist zumindest in einem Teilbereich mit einem Abstützelement versehen. Das Abstützelement ist gegenüber der Formgebungskontur 12 weicher. Vorliegend ist das Abstützelement als textiles Abstützelement in Form eines Filzes 18 ausgebildet. Über den Filz 18 kann die Windschutzscheibe an der Formgebungskontur 12 abgestützt werden, ohne dass die Windschutzscheibe verkratzt.
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Das Werkzeug 10 umfasst auch ein Handhabungsteil in Form eines Anpresskörpers 20, über welchen das Werkzeug 10 von der die Montage durchführenden Person gehandhabt werden kann. Hierzu sind am Anpresskörper 20 zwei Griffe 22 befestigt, die die Montage durchführende Person mit deren Händen umgreifen kann. Mit anderen Worten kann die die Montage durchführende Person das Werkzeug 10 über die Griffe 22 bewegen.
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Das Werkzeug 10 umfasst ferner eine Federeinrichtung 24, welche eine Mehrzahl von Druckfedern 26 umfasst. Darüber ist eine Mehrzahl von Linear-Führungen in Form von Führungsstangen 28 vorgesehen. Die Führungsstangen 28 sind in jeweiligen, sich zumindest im Wesentlichen gerade erstreckenden Führungen 30 des Anpresskörpers 20 sowie in jeweiligen, sich zumindest im Wesentlichen gerade erstreckenden Aufnahmen 32 der Formgebungskontur 12 aufgenommen, wobei die Führungsstangen 28 in den Führungen 30 relativ zum Anpresskörper 20 linear verschoben werden können.
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Die Formgebungskontur 12 und der Anpresskörper 20 sind über die Federeinrichtung 24 miteinander verbunden, wobei die Federeinrichtung 24 Relativbewegungen der Formgebungskontur 12 zum Anpresskörper 20 zulässt. Mit anderen Worten ist die Formgebungskontur 12 relativ zum Anpresskörper 20 bewegbar.
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Die Druckfedern 26 sind dabei zwischen dem Anpresskörper 20 und der Formgebungskontur 12 angeordnet. Wird beispielsweise der Anpresskörper 20 in Richtung der Formgebungskontur 12 bewegt, so werden die Druckfedern 26 komprimiert, das heißt elastisch verformt und dadurch gespannt. Über die Federeinrichtung 24 können somit auch Kräfte von dem Anpresskörper 20 auf die Formgebungskontur 12 übertragen werden. Diese Kräfte werden beispielsweise von der die Montage durchführenden Person auf den Anpresskörper 20 ausgeübt.
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In 1 sind die Druckfedern 26 in einem unverformten Zustand gezeigt, wobei der Anpresskörper 20 einen Abstand A von der Formgebungskontur 12 aufweist. Die Druckfedern 26 weisen jeweils eine Federkonstante R in der Einheit [n/mm] auf. Eine jeweilige Federkraft F der Druckfedern 26 ergibt sich somit zu: F = s1 × R
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Dabei bezeichnet s1 den Weg, um den die jeweiligen Druckfedern 26 komprimiert sind. Dieser Weg beträgt beispielsweise im in 1 gezeigten unverformten Zustand der Federeinrichtung 24 null, so dass im unverformten Zustand keine Federkräfte von den Druckfedern 26 auf den Anpresskörper 20 und die Formgebungskontur 12 wirken.
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Das Werkzeug 10 umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung 34 beispielsweise in Form einer Messuhr. Mittels der Erfassungseinrichtung 34 ist die Lage der Formgebungskontur 12 relativ zum Anpresskörper 20 erfassbar. Da im Rahmen der Montage die Windschutzscheibe an der Formgebungskontur 12, das heißt in der Ausnehmung 14, angeordnet ist, kann mittels der Erfassungseinrichtung 34 die Lage der Windschutzscheibe als Ist-Lage relativ zum Anpresskörper 20 erfasst werden.
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2 zeigt das Werkzeug 10, wobei die Federeinrichtung 24, das heißt die Druckfedern 26 elastisch verformt sind. Aus 2 ist erkennbar, dass der Anpresskörper 20 im Gegensatz zum unverformten Zustand auf die Formgebungskontur 12 zubewegt wurde, so dass zwischen dem Anpresskörper 20 und der Formgebungskontur 12 ein Abstand 6 herrscht, welcher wesentlich geringer als der Abstand A ist. Im Gegensatz zum unverformten Zustand sind die jeweiligen Druckfedern 26 um den Weg s2 komprimiert, so dass sich die Federkraft F zu F = s2 × R ergibt.
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Aus 2 ist ferner erkennbar, dass die Führungsstangen 28 wesentlich weiter in die Führungen 30 eingeschoben sind als im unverformten Zustand und sogar aus dem Anpresskörper 20 herausragen. Somit sind die Führungsstangen 28 beispielsweise von der die Montage durchführenden Person optisch wahrnehmbar, so dass eine sichtbare lineare Führung geschaffen ist. Diese sichtbare lineare Führung stellt eine optische Darstellung dar, mittels welcher die die Montage durchführenden Person die Lage der Formgebungskontur 12 und somit die Ist-Lage der Windschutzscheibe angezeigt werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann der die Montage durchführenden Person die Ist-Lage der Windschutzscheibe über die Erfassungseinrichtung 34 angezeigt werden, da mittels dieser die Lage der Formgebungskontur 12 relativ zum Anpresskörper und somit die Ist-Lage der Windschutzscheibe erfasst und anzeigt.
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Somit stellt auch die optional vorgesehene Erfassungseinrichtung 34 eine optische Anzeige beziehungsweise eine optische Darstellmöglichkeit dar, mittels welcher der die Montage durchführenden Person die Ist-Lage der Windschutzscheibe angezeigt werden kann. Weicht die Ist-Lage von einer vorgebbaren Soll-Lage ab, so kann die Person Korrekturen vornehmen und in der Folge die Windschutzscheibe auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige Weise in die Soll-Lage bringen.
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Das Werkzeug 10 ermöglicht somit eine kraftgesteuerte Montage der Windschutzscheibe, bei welcher die Windschutzscheibe mit einer definierten Kraft gegen den Windschutzscheibenrahmen angedrückt werden kann. Hierdurch kann vermieden werden, dass die Windschutzscheibe zu schwach oder zu stark angedrückt wird, was eine falsche Positionierung mit sich ziehen könnte. Die Druckfedern 26 sind dazu ausgelegt, die Windschutzscheibe in der Soll-Lage zu positionieren. Hierzu ist vorteilhafterweise der E-Modul des Klebers bekannt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1978396 A2 [0002]
- DE 102006029510 A1 [0002]
