DE102013212450A1 - Optisches Element mit Verbindungsmittel und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Element 14, das mindestens einen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Formkörper 6, welcher mindestens einen transparenten Kunststoff umfasst, und mindestens ein Verbindungsmittel 13 zum Befestigen des Formkörpers 6 an einer Trägervorrichtung 12 umfasst, wobei das Verbindungsmittel 13 mindestens ein mit dem Formkörper 6 verbundenes Verbindungselement 1 und mindestens ein Befestigungselement 10 umfasst, wobei zumindest das Verbindungselement 1 zumindest abschnittsweise vollständig von dem transparenten Kunststoff umschlossen und an mindestens einem freien Ende mit dem Befestigungselement 10 verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zur Herstellung des optischen Elements.

Description

  • Hintergrund
  • Die Erfindung betrifft ein optisches Element, das mindestens einen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Formkörper, welcher mindestens einen transparenten Kunststoff umfasst, und mindestens ein Verbindungsmittel zum Befestigen des Formkörpers an einer Trägervorrichtung umfasst. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zur Herstellung des optischen Elements.
  • Stand der Technik
  • In vielen optischen Systemen wie unter anderem auch in Head-up-Display(HUD)-Systemen werden transparente Kunststoffflächen (sog. „Combiner“) verwendet, um die Informationen aus dem System für den Fahrzeugbediener anzuzeigen. Combinersysteme haben gegenüber Windschutzscheiben-HUD-Systemen den Vorteil, dass die Position und der Abstand des Bildes an den Fahrer angepasst und auch bei Austausch der Windschutzscheibe und Kunststofffläche immer gleich bleiben. In Verbindung mit einem Gelenk, kann die Combinerscheibe je nach Fahrergröße durch einen automatischen Antrieb in ihrer Position geändert oder zum Schutz ganz eingeklappt werden.
  • Die Combiner werden als Freiformflächen in Spritzprägewerkzeugen auf Spritzgießmaschinen mit Prägefunktion gefertigt. Aktuelle Toleranzbereiche für die Form und Dicke der Flächen, die in der Serienfertigung eingehalten werden können, liegen bei 100 µm. Freiform-Flächengeometrien aus thermoplastischem Kunststoff mit Toleranzbereichangaben unterhalb dieses Wertes können mit den Standard-Spritzprägeverfahren weder serientauglich noch prozesssicher umgesetzt werden. Um trotzdem den hohen Anforderungen an die Bauteile, wie zum Beispiel die Doppelbildreduzierung, gerecht werden zu können, müssen spezielle Antireflexbeschichtungen aufgebracht werden. Diese erfordern zusätzliche Prozessschritte und einen größeren Zeit- und Kostenaufwand. Dabei steigt gleichzeitig das Risiko von Fehlerquellen.
  • Eine stabile Anbindung oder sogar eine stabile Gelenkanbindung an das Gehäuse zur Positionsänderung der Kunststofffläche wird bisher durch Einklemmen oder Einkleben der Scheibe erreicht, wodurch diese zusätzlich beansprucht wird. Dies sind ebenfalls zusätzliche Prozessschritte, die die Serienfertigung zeit- und kostenaufwendiger machen und das Fehlerpotential zusätzlich erhöhen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein optisches Element und ein Verfahren zu seiner Herstellung zur Verfügung zu stellen, das die genannten Nachteile vermeidet sowie eine stabile, und vorzugsweise lösbare, Befestigung eines zumindest teilweise lichtdurchlässigen Formkörper an einer Trägervorrichtung ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein optisches Element der eingangs genannten Art gelöst, bei dem das Verbindungsmittel mindestens ein mit dem Formkörper verbundenes Verbindungselement und mindestens ein Befestigungselement umfasst, wobei zumindest das Verbindungselement zumindest abschnittsweise vollständig von dem transparenten Kunststoff umschlossen und an mindestens einem freien Ende mit dem Befestigungselement verbunden ist. Das Verbindungselement wird bei der Herstellung vom Kunststoff des Formkörpers ohne Bindenähte umflossen und somit stabil mit diesem verbunden. Das Verbindungselement wird dabei ideal eingeschlossen und bei der anschließenden Polymerisation oder Vernetzung, beispielsweise durch Temperaturerhöhung, besonders stabil mit dem transparenten Formkörper verbunden. Das erfindungsgemäße optische Element kann somit ausgesprochen stabil an einer Trägervorrichtung, beispielsweise einem Gehäuse eines Head-up-Display-Systems, befestigt werden.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Elements ist vorgesehen, dass das Verbindungselement ein längliches, vorzugsweise stangenförmiges, Element ist, das an seinen beiden freien Enden jeweils mit mindestens einem Befestigungselement verbunden ist. Die vorteilhafte Kombination eines länglichen Verbindungselements, vorzugsweise einer Verbindungsstange, mit Befestigungselementen ermöglicht eine stabile Lagerung der Formkörper und optional den Anschluss eines Antriebs zur automatischen Positionsverstellung.
  • In alternativer besonders vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Elements ist vorgesehen, dass zwei gegenüberliegend angeordnete Verbindungsmittel vorgesehen sind, wobei die Verbindungselemente mit ihren jeweiligen freien Enden einander zugewandt und mit ihren jeweiligen Längsachsen in einer Achse angeordnet sind. Dieser Aufbau ermöglicht ebenfalls eine stabile Lagerung der Formkörper und optional den Anschluss eines Antriebs zur automatischen Positionsverstellung.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Elements ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente zumindest teilweise, vorzugsweise in dem Abschnitt, in dem sie von dem transparenten Kunststoff umschlossen sind, einen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen, Querschnitt aufweisen. Auf diese Weise entsteht eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Verbindungsmittel, da bei dieser Ausführungsform praktisch eine kraftschlüssige mit einer formschlüssigen Verbindung kombiniert wird.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Elements ist vorgesehen, dass das/die Befestigungselement(e) derart ausgebildet ist/sind, dass die Befestigung des Formkörpers an der Trägervorrichtung eine lösbare Verbindung, vorzugsweise eine Schnapphakenverbindung, ist. Hierdurch wird ein stabiles Anbindungskonzept realisiert, bei dem das optische Element bzw. der transparente Formkörper im späteren Einsatz bei Bedarf ausgewechselt werden kann. Durch die optionale Schnapphakenverbindung können die Befestigungselemente wieder von der Trägervorrichtung gelöst und der Formkörper im späteren Einsatz, beispielsweise bei einem Defekt, besonders komfortabel ausgetauscht werden.
  • Vorzugsweise besteht das Verbindungsmittel aus zwei Komponenten, wobei eine Komponente das Verbindungselement und die andere Komponente das Befestigungselement umfasst.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Elements ist vorgesehen, dass das Verbindungselement und/oder das/die Befestigungselement(e) mit mindestens einem Kupplungselement zum Anschließen einer Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Elektromotor, verbunden sind. Hierdurch kann das optische Element automatisch verstellt oder zum Schutz ganz eingeklappt werden, ohne dass der Benutzer das empfindliche System anfassen muss.
  • Die Erfindung betrifft in vorteilhafter Weise ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen optischen Elements als Bestandteil eines Head-up-Display-Systems.
  • Für den Fall, dass das Verbindungselement ein längliches, vorzugsweise stangenförmiges Element ist, das an seinen beiden freien Enden jeweils mit mindestens einem Befestigungselement verbunden ist, wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen optischen Elements gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
    • a) Herstellen mindestens eines Verbindungselements, vorzugsweise mittels Spritzgießen in einem ersten Spritzgießwerkzeug;
    • b) Einlegen des Verbindungselements in eine Formvorrichtung, vorzugsweise ein zweites Spritzgießwerkzeug;
    • c) Einbringen eines transparenten Kunststoffs in die Formvorrichtung, wobei der transparente Kunststoff das Verbindungselement zumindest teilweise umfließt und dabei zumindest abschnittsweise vollständig umschließt;
    • d) Herstellen mindestens eines Befestigungselements, vorzugsweise mittels Spritzgießen in einem dritten Spritzgießwerkzeug; und
    • e) Verbinden des Befestigungselements mit mindestens einem freien Ende des Verbindungselements.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise ein Montagespritzgießverfahren, mit dem verzugs- und schwindungsfreie transparente Kunststoff-Formkörper (Freiformflächen) ohne innere Orientierungen mit Befestigungselementen, vorzugsweise in Form von Gelenkstücken, zu verbinden. Die Form- und Dickentoleranzbereiche der Flächen zueinander sind dabei kleiner als 50 µm. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden optischen Elemente erzeugt, die ohne zusätzliche Beschichtungen die hohen Anforderungen für optische Systeme erfüllen. Transparente Kunststoff-Formkörper können dabei mit hoher Genauigkeit hergestellt und mit Befestigungselementen (Gelenkstücken) verbunden werden. Beispielsweise wird ein in einem Parallelprozess aus Duroplast hergestelltes Verbindungselement (z.B. eine Gelenkstange) in einer Spritzgießform von einem niedrigviskosen Monomer oder Duroplast ohne Bindenähte umflossen. Das Verbindungselement wird dabei ideal eingeschlossen und vorzugsweise bei der anschließenden Polymerisation oder Vernetzung durch Temperaturerhöhung stabil mit dem Formkörper verbunden. Gleichzeitig entstehen bei der Verfestigung kaum Verzug, Schwindung oder innere Orientierungen, so dass die optischen Elemente serientauglich und prozesssicher mit einem Form- und Dickentoleranzbereich kleiner 50 µm hergestellt werden können. Ebenfalls können die Formkörper bei diesem Verfahren mit speziellen Winkeln zueinander so ausgelegt werden, dass spätere Antireflexbeschichtungen, zum Beispiel zur Doppelbildreduzierung, weggelassen und zusätzliche Beschichtungsprozesse eingespart werden. Bei der Verwendung von duroplastischem Harz entfällt zudem noch die Antikratzbeschichtung. Damit werden der Zeit- und Kostenaufwand sowie zusätzliche Fehlerquellen in der Serienfertigung reduziert. Gleichzeitig wird durch den geringeren Energiebedarf weniger CO2 ausgestoßen.
  • Für den Fall, dass zwei gegenüberliegend angeordnete Verbindungsmittel vorgesehen sind, wird die Aufgabe alternativ durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen optischen Elements gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
    • a) Herstellen mindestens eines Verbindungsmittels, welches ein Verbindungselement und mindestens ein Befestigungselement umfasst, vorzugsweise in einem 2-Komponenten-Spritzgießwerkzeug, wobei zunächst das Befestigungselement aus einem ersten Kunststoff gegossen und anschließend das Verbindungselement in das Befestigungselement eingespritzt wird;
    • b) Einlegen mindestens eines Verbindungsmittels in eine Formvorrichtung, vorzugsweise ein zweites Spritzgießwerkzeug; und
    • c) Einbringen eines transparenten Kunststoffs in die Formvorrichtung, wobei der transparente Kunststoff zumindest das Verbindungselement zumindest teilweise umfließt und dabei zumindest abschnittsweise vollständig umschließt.
  • Mit diesem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren, das vorzugsweise ein spezielles Montagespritzprägeverfahren ist, können transparente Kunststoff-Formkörper (Freiformflächen), beispielsweise aus thermoplastischem Kunststoff, mit hoher Genauigkeit hergestellt und mit 2-Komponenten-Befestigungsmitteln (Gelenkstücken) verbunden werden. Beispielsweise werden zu diesem Zweck in einem vorgeschalteten Montagespritzgießprozess aus zwei weiteren, vorzugsweise ebenfalls thermoplastischen, Kunststoffen Befestigungsmittel, vorzugsweise Gelenkstücke mit Schnapphaken, hergestellt. Die Baugruppe wird anschließend in ein Spritzprägewerkzeug eingelegt. Beim nachfolgenden Spritzprägeprozess der Formkörper werden die, vorzugsweise quadratischen, Verbindungselemente (Gelenkstangen) mit umflossen. Die Verbindungelemente werden dabei ideal eingeschlossen und während der anschließenden Kühlzeit durch die Schwindung kraftschlüssig mit dem Formkörper verbunden. Gleichzeitig entstehen bei der Verfestigung der Formkörper kaum Verzug, Schwindung oder innere Orientierungen. Durch die Verringerung der Montageprozesse werden Zeit- und Kostenaufwand sowie zusätzliche Fehlerquellen in der Serienfertigung reduziert. Dies hat zur Folge, dass durch geringere Ausschussquoten und den geringeren Energiebedarf CO2 eingespart wird.
  • Die Erfindung wird im Weiteren anhand der folgenden Figuren beispielhaft näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Verbindungselements mit Kupplungselement, a) Seitenansicht, b) Querschnitt;
  • 2 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Formkörpers mit Verbindungselement in einer Spritzgießform;
  • 3 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Elements mit Formkörper, Verbindungselement und Befestigungselementen, das an einer Trägervorrichtung befestigt ist;
  • 4 eine schematische Darstellung a) der erfindungsgemäßen Herstellung eines Befestigungselements aus zwei Komponenten und b) einer Schnapphakenverbindung;
  • 5 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Werkzeugs zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Elements mit zwei gegenüberliegend angeordneten Verbindungsmitteln; und
  • 6 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Elements mit Formkörper und zwei gegenüberliegend angeordneten Verbindungsmitteln, das an einer Trägervorrichtung befestigt ist.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Verbindungselements 1 in Form eines länglichen, stangenförmigen Elements (Gelenkstange). Das Verbindungselement 1 umfasst an seinen beiden freien Enden jeweils einen kurzen Abschnitt 2 mit rundem Querschnitt (Gelenkbereich), wobei die beiden runden Abschnitte 2 über eine quadratische Stange 3 miteinander verbunden sind. An einem freien Ende (hier links dargestellt) ist der runde Abschnitt 2 des Verbindungselements 1 mit einem Kupplungselement 4 versehen, über das ein Antrieb, beispielsweise ein Elektromotor, angeschlossen werden kann. Mittels des Antriebs kann das Verbindungselement 1 um seine Längsachse geschwenkt werden.
  • Zum Montagespritzgießen der erfindungsgemäßen optischen Elemente, d. h. der Formkörper (Freiformflächen) aus transparentem Kunststoff und der Verbindungsmittel (Gelenkstücke), wird eine Spritzgießmaschine mit Spritzgießwerkzeug, eine Niederdruck-Gießanlage, eine Spritzgießform und ein Wärmeschrank benötigt, der ein gleichmäßiges lineares Aufheizen und Abkühlen ermöglicht. Im ersten Schritt wird auf der Spritzgießmaschine in einem Duroplast-Spritzgießwerkzeug das Verbindungselement 1 (die Gelenkstange) gemäß 1 aus faserverstärktem Duroplast, zum Beispiel BMC (Buk Molding Compound) oder PF (Phenolharz), gefertigt. Ein temperaturstabiles Material ist notwendig, damit das Verbindungselement die Form im anschließenden Montagespritzgießprozess bei hoher Formtemperatur beibehält. Das Verbindungselement kann auch aus Metall zerspant werden, was aber die Kosten für das Bauteil erhöht. Wie im Schnitt b) zu erkennen, ist der Mittelbereich des Verbindungselements 1 eine vierkantige Stange 3 und die Abschnitte 2 (Gelenkbereiche) sind rund ausgebildet. An den Außenseiten werden einseitig oder beidseitig Kupplungselemente 4 für Antriebe angeformt, damit später die Position des transparenten Formkörpers (der Scheibe) an den jeweiligen Fahrer automatisch angepasst werden kann. Nachfolgend wird das fertige Verbindungselement 1 mit einem Handling in die zweite Spritzgießform eingelegt und fixiert (2). Am Übergangsbereich zum Bauteil werden Dichtelemente 5 aus zum Beispiel spritzgießbarem Teflon® (Perfluoralkoxy-Copolymer) eingesetzt, damit die Kunststoffmasse nicht austreten kann. Anschließend wird das niedrigviskose Monomer (zum Beispiel Methacrylsäuremethylester) oder duroplastische Vergussmasse (zum Beispiel auf Acryl- oder Polyurethanbasis) in die zweite Spritzgießform gefüllt, um den Formkörper 6 herzustellen. Dabei umfließt die Kunststoff-Masse das Verbindungselement 1, insbesondere die quadratische Stange 3, ohne Bindenähte. Durch die nachfolgende Temperaturerhöhung polymerisiert das Monomer (ca. 130°C) oder vernetzt das duroplastische Harz (abhängig von der Komponentenzusammensetzung) und schließt das Verbindungselement 1 stabil ein. Der Unterschied der hier beispielhaft genannten Kunststoffe besteht darin, dass nach der Verfestigung das Monomer auf ca. 8°C abgekühlt wird, während das duroplastische Harz nach der Vernetzung bei ca. 120°C getempert wird. Mit dieser schonenden Verarbeitung wird ein transparenter Formkörper 6 mit sehr wenig Schwindung, Verzug und inneren Spannungen erzeugt. Es entsteht beispielsweise eine hoch präzise Combinerscheibe mit sehr kleinen Form- und Dickentoleranzbereichen (kleiner 50 µm), die sehr stabil mit einem Gelenk (Verbindungselement 1) verbunden ist.
  • Die in 3 sichtbaren Befestigungselemente 10 (Gelenkhalterungen) werden in einem Parallel-Spritzgießprozess beispielsweise aus faserverstärktem Thermoplast-Kunststoff, zum Beispiel Polyamid, Polybutylenterephthalat oder Polyoxymethylen, hergestellt. Die Befestigungselemente 10 werden an den freien Enden des Verbindungselements 1 befestigt und bilden mit diesem ein vorteilhaftes Verbindungsmittel 13 zum Befestigen des Formkörpers 6 an einer Trägervorrichtung 12, beispielsweise einem Systemgehäuse. Das erfindungsgemäße optische Element 14 umfasst also den Formkörper 6 und das aus dem Verbindungselement 1 und den Befestigungselementen 10 gebildete Verbindungsmittel 13. Durch die angeformten Schnapphaken 11 der Befestigungselemente 10 kann der Formkörper 6 (Combinerscheibe) stabil an der Trägervorrichtung 12 angebunden werden. Dabei ist in vorteilhafter Weise ein nachträgliches Lösen der Befestigungselemente 10 möglich, so dass ein einfacher Austausch der defekten Scheibe im späteren Einsatz ermöglicht wird.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Herstellung eines Befestigungselements aus zwei Komponenten und einer Schnapphakenverbindung. Zum Montagespritzprägen der transparenten Formkörper (Freiformflächen) aus beispielsweise thermoplastischem Kunststoff mit Verbindungsmitteln 20 (Gelenken) wird eine 2-Komponenten-Spritzgießmaschine und eine Spritzgießmaschine mit Prägefunktion und Handling benötigt. Auf der 2-Komponenten-Spritzgießmaschine befindet sich ein 2-Komponenten-Spritzgießwerkzeug, mit dem die Verbindungsmittel 20 gefertigt werden. Auf der zweiten Spritzgießmaschine befindet sich ein Montage-Spritzprägewerkzeug, mit dem der transparente Formkörper (die Scheibe) geprägt und die Verbindungsmittel 20 (Gelenke) angebunden werden. Im ersten Spritzgießprozess wird das Befestigungselement 21 (der Gelenkhalter) mit Schnapphaken 22 beispielsweise aus einem verstärkten Thermoplast (zum Beispiel Polyamid (PA) oder Polybutylenterephthalat (PBT) mit Glasfasern oder Kohlefasern) über den Spitzkanal 24 spritzgegossen (a). Nach einer vorgegebenen Kühlzeit werden im 2K-Spritzgießwerkzeug die Kerne gezogen, sodass zur Herstellung eines Verbindungselements 23 (Gelenkstange) beispielsweise ein zweiter, tribologisch optimierter Thermoplast (zum Beispiel Polyamid (PA) mit Teflon®-Füllstoff oder Polyoxymethylen (POM)) über den Spritzkanal 25 in das Befestigungselement 21 eingespritzt werden kann (a). Mittels der Schnapphaken 22 kann das Verbindungsmittel 20 sicher und lösbar an einer Trägervorrichtung 27 angebracht werden (b). Die Materialien müssen so abgestimmt und verarbeitet werden, dass durch die Schwindung das optimale Spiel für das Verbindungsmittel 20 eingestellt wird. An den Außenseiten des Verbindungselements 23 kann zusätzlich ein Kupplungselement 26 für einen Elektromotor angeformt werden, damit die Combinerscheibe im späteren Einsatz in ihrer Position angepasst werden kann. Nach einer vorgegebenen Kühlzeit wird das komplette Verbindungsmittel 20 ausgeworfen und der zweiten Spritzgießmaschine zugeführt.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Werkzeugs 30 zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. An der Spritzgießmaschine mit Prägefunktion nimmt das Handling zwei Verbindungsmittel 20 (Gelenkstücke) gemäß 4 und legt sie entsprechend in das Montage-Spritzprägewerkzeug 30 ein. Dabei werden die Verbindungsmittel 20 gegenüberliegend angeordnet, wobei die Verbindungselemente 23 mit ihren jeweiligen freien Enden einander zugewandt und mit ihren jeweiligen Längsachsen in einer Achse angeordnet sind. Nach dem Schließen des Werkzeugs 30 wird über einen Anguss 31 zwischen den Verbindungsmittel 20 beispielsweise ein transparenter Thermoplast (zum Beispiel PC (Polycarbonat), COC (Cyclo-Olefin-Copolymer), COP (Cyclo-Olefin-Polymer) oder PMMA (Polymethylmethacrylat)) in die Kavität gespritzt. Durch den dickeren Gelenkbereich kann das Material mit geringerer Scherung ins Werkzeug 30 fließen und wird somit schonender verarbeitet. Sobald die Kavität ausreichend gefüllt ist, prägt der Stempel den Formkörper 32. Gleichzeitig werden die stangenförmigen Abschnitte der Verbindungselemente 23 vom Kunststoff umflossen und so sehr stabil mit dem Formkörper 32 verbunden (5). Nach einer vorgegebenen Kühlzeit kann die komplette Baugruppe (das fertige optische Element) entnommen werden und mit einer Trägervorrichtung bzw. einem Gehäuse verbunden werden (siehe 6).
  • 6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Elements 40, das wie bereits in 4b) dargestellt an einer Trägervorrichtung 27 befestigt ist. Das optische Element 40 wurde wie in Bezug auf die 4 und 5 beschrieben hergestellt und umfasst die bereits genannten Bestandteile, d. h. den Formkörper 32 und die beiden jeweils aus den Verbindungselementen 23 und den Befestigungselementen 21 gebildeten Verbindungsmittel 20. Ein transparenter Formkörper 32, beispielsweise ein Combiner, ist über die Verbindungsmittel 20 mittels der in 4b) gezeigten Schnapphaken 22 mit der Trägervorrichtung 27, beispielsweise einem Gehäuse, stabil und lösbar verbunden. Das erfindungsgemäße optische Element 40 kann also beispielsweise in optischen Systemen wie z.B. Head-up-Displays eingesetzt werden, wobei es nicht nur die hohen optischen Anforderungen erfüllt, sondern auch stabil und vorzugsweise lösbar mit dem Gehäuse verbunden ist.

Claims (10)

  1. Optisches Element (14, 40), das mindestens einen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Formkörper (6, 32), welcher mindestens einen transparenten Kunststoff umfasst, und mindestens ein Verbindungsmittel (13, 20) zum Befestigen des Formkörpers (6, 32) an einer Trägervorrichtung (12, 27) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (13, 20) mindestens ein mit dem Formkörper (6, 32) verbundenes Verbindungselement (1, 23) und mindestens ein Befestigungselement (10, 21) umfasst, wobei zumindest das Verbindungselement (1, 23) zumindest abschnittsweise vollständig von dem transparenten Kunststoff umschlossen und an mindestens einem freien Ende mit dem Befestigungselement (10, 21) verbunden ist.
  2. Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (1) ein längliches, vorzugsweise stangenförmiges, Element ist, das an seinen beiden freien Enden jeweils mit mindestens einem Befestigungselement (10) verbunden ist.
  3. Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüberliegend angeordnete Verbindungsmittel (20) vorgesehen sind, wobei die Verbindungselemente (23) mit ihren jeweiligen freien Enden einander zugewandt und mit ihren jeweiligen Längsachsen in einer Achse angeordnet sind.
  4. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (1, 23) zumindest teilweise, vorzugsweise in dem Abschnitt, in dem sie von dem transparenten Kunststoff umschlossen sind, einen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen, Querschnitt aufweisen.
  5. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Befestigungselement(e) (10, 21) derart ausgebildet ist/sind, dass die Befestigung des Formkörpers (6, 32) an der Trägervorrichtung (12, 27) eine lösbare Verbindung, vorzugsweise eine Schnapphakenverbindung, ist.
  6. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (13, 20) aus zwei Komponenten besteht, wobei eine Komponente das Verbindungselement (1, 23) und die andere Komponente das Befestigungselement (10, 23) umfasst.
  7. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (1, 23) und/oder das/die Befestigungselement(e) (10, 23) mit mindestens einem Kupplungselement (4, 26) zum Anschließen einer Antriebseinrichtung verbunden sind.
  8. Verwendung des optischen Elements nach einem der vorherigen Ansprüche als Bestandteil eines Head-up-Display-Systems.
  9. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements nach Anspruch 2, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Herstellen mindestens eines Verbindungselements (1), vorzugsweise mittels Spritzgießen in einem ersten Spritzgießwerkzeug; b) Einlegen des Verbindungselements (1) in eine Formvorrichtung, vorzugsweise ein zweites Spritzgießwerkzeug; c) Einbringen eines transparenten Kunststoffs in die Formvorrichtung, wobei der transparente Kunststoff das Verbindungselement (1) zumindest teilweise umfließt und dabei zumindest abschnittsweise vollständig umschließt; d) Herstellen mindestens eines Befestigungselements (10), vorzugsweise mittels Spritzgießen in einem dritten Spritzgießwerkzeug; und e) Verbinden des Befestigungselements (10) mit mindestens einem freien Ende des Verbindungselements (1).
  10. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements nach Anspruch 3, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Herstellen mindestens eines Verbindungsmittels (20), welches ein Verbindungselement (23) und mindestens ein Befestigungselement (21) umfasst, vorzugsweise in einem 2-Komponenten-Spritzgießwerkzeug, wobei zunächst das Befestigungselement (21) aus einem ersten Kunststoff gegossen und anschließend das Verbindungselement (23) in das Befestigungselement (21) eingespritzt wird; b) Einlegen mindestens eines Verbindungsmittels (20) in eine Formvorrichtung, vorzugsweise ein zweites Spritzgießwerkzeug; und c) Einbringen eines transparenten Kunststoffs in die Formvorrichtung, wobei der transparente Kunststoff zumindest das Verbindungselement (23) zumindest teilweise umfließt und dabei zumindest abschnittsweise vollständig umschließt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102017217776A1 (de) 2017-10-06 2019-04-11 Robert Bosch Gmbh Formkörper mit mindestens einem Halteelement

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