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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Scheibeneinheit zum Einsetzen in eine vorgegebene Öffnung in einer Karosserie eines Fahrzeugs.
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Aus der
EP 0 857 116 B1 ist eine Scheibeneinheit bekannt, die durch eine Glasscheibe sowie einen die Glasscheibe umgebenden Rahmen gebildet ist. Eine solche Scheibeneinheit ist mit Hilfe des Rahmens in eine vorbestimmte Öffnung eines Kraftfahrzeugs einsetzbar. Der Rahmen dient dabei sowohl als Ausgleich zwischen der Scheibe und der angrenzenden Karosserie des Kraftfahrzeugs als auch zur Abdichtung der Scheibeneinheit gegenüber der Karosserie. Der Rahmen ist durch eine Umspritzung mit einer Hart- und einer Weichkomponente an einem Randbereich der Scheibe ausgebildet, wobei diese Komponenten zum Umspritzen in einem Spritzgusswerkzeug auf eine Temperatur von circa 200°C erwärmt werden. Dadurch wird eine ausreichende Fließfähigkeit der Komponenten erreicht, um die Kavität der Spritzgussform beim Umspritzen der Scheibe vollständig auszufüllen. Trotzdem sind bei der Herstellung einer solchen Umspritzung Einspritzdrücke zwischen 50 - 60 MPa, d.h. 500 - 600 bar, erforderlich, um ein vollständiges Ausfüllen der Kavität mit den Komponenten sicherzustellen. Bis die eingespritzte Hart- und Weichkomponente abgekühlt sind, wird die Glasscheibe diesen hohen Einspritzdrücken und Temperaturen ausgesetzt, weshalb aufgrund der hohen Belastungen ausschließlich Scheiben aus Einscheibensicherheitsglas (ESG) mit diesem Verfahren umspritzt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung einer Scheibeneinheit vorzuschlagen, durch das Scheiben mit einem geringeren Materialeinsatz umspritzt werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Scheibeneinheit zum Einsetzen in eine vorgegebene Öffnung in einer Karosserie eines Fahrzeugs, durch eine Spritzgussform, umfassend ein erstes Formteil und zumindest ein weiteres Formteil, wobei die Spritzgussform mehrere Angüsse zum Einbringen einer Kunststoffkomponente in wenigstens eine Kavität der Spritzgussform aufweist, bei dem vor oder nach dem Auf- oder Einlegen der Scheibe zumindest ein Versteifungselement für das nachfolgende, zumindest teilweise Umspritzen mit einer Kunststoffkomponente zur Scheibe positioniert oder fixiert wird und das erste Formteil und das zumindest eine weitere Formteil geschlossen werden, sodass die wenigstens eine Kavität zwischen der Scheibe und den Formteilen ausgebildet wird, gelöst, wobei als Scheibe eine Verbundglasscheibe in das erste Formteil auf- oder eingelegt wird und die Angüsse zum Einbringen der Kunststoffkomponente in die wenigstens eine Kavität mit einem Druck beaufschlagt werden, sodass der Randbereich der Verbundglasscheibe mit einem Oberflächendruck durch die eingespritzte Kunststoffkomponente von weniger als 50 MPa beaufschlagt wird. Dadurch ist es ermöglicht, eine Verbundglasscheibe sowie ein an die Verbundglasscheibe positioniertes oder fixiertes Versteifungselement mit einer Kunststoffkomponente gemeinsam zu umspritzen und eine Beschädigung der Verbundglasscheibe durch den geringen Einspritzdruck der Kunststoffmasse in die Kavität während des Spritzvorgang zu vermeiden. Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass trotz der Reduktion des Oberflächendruckes auf den Randbereich der Verbundglasscheibe die Kavität der Spritzgussform vollständig mit der Kunststoffkomponente ausgefüllt wird. Dadurch kann eine umspritzte Scheibeneinheit ausgebildet werden, mit welcher durch die Vorteile einer Verbundglasscheibe und denen eines Versteifungselementes den steigenden Anforderungen beim Einsatz in Kraftfahrzeugen nachgekommen wird. Durch die Verbundglasscheibe können sowohl eine verbesserte Schall- und/oder Wärmedämmung für das Kraftfahrzeug ermöglicht sein als auch zusätzliche Funktionen vorgesehen werden, wie zum Beispiel das Vorsehen eines UV-Schutzes und/oder eine Einfärbung oder auch eine integrierte Scheibenheizung. Durch das wenigstens einen Versteifungselement kann zudem eine erhöhte Verwindungssteifigkeit der Scheibeneinheit erreicht werden. Dadurch kann die Scheibeneinheit höheren Belastungen ausgesetzt werden, sodass insbesondere bei einer Verwendung zum Verschließen einer Dachöffnung, beispielsweise zum Ausbilden eines Glasdaches, ermöglicht sein kann oder die Scheibeneinheit als Windschutz-, Heck- oder Seitenscheibe eingesetzt werden kann. Darüberhinaus kann durch das Versteifungselement ein reduzierter Materialeinsatz der Kunststoffkomponente, also der Umspritzung, erreicht werden. Dies ermöglicht zudem eine hohe Maßhaltigkeit der Umspritzung sowie eine hohe Formbeständigkeit der Ku nststoffkom ponente.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Kunststoffkomponente durch eine Mehrzahl von Angüssen an jeder der umlaufenden Seiten der Verbundglasscheibe in die Kavität der Spritzgussform eingebracht wird, sodass der Randbereich der Verbundglasscheibe an jedem Anguss mit einem Oberflächendruck von weniger als 50 MPa beaufschlagt wird. Insbesondere wird der Randbereich der Verbundglasscheibe an jedem Anguss mit einem Oberflächendruck von 40 bis 50 MPa oder von weniger als 40 MPa beaufschlagt. Dadurch kann die Kunststoffkomponente über eine Vielzahl von Angüssen in die Kavität der Spritzgussform eingebracht werden. Da sich dadurch der Einspritzdruck auf die einzelnen Angüsse verteilt und/oder verschiedene Größen beziehungsweise Querschnitte der Kavitäten berücksichtigt werden können, kann der Einspritzdruck abgesenkt werden. Der Oberflächendruck auf den Randbereich der zu umspritzenden Verbundglasscheibe kann somit reduziert werden, um die Gefahr eines Glasbuches durch das Umspritzen deutlich zu verringern.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass eine Kunststoffkomponente aus einem thermoplastischen Elastomer durch die Angüsse in die Kavität eingebracht wird. Durch die Verwendung eines thermoplastischen Elastomers zum Umspritzen der Verbundglasscheibe ist eine gute Verarbeitbarkeit des Spritzmaterials erreicht.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass vor dem Umspritzen ein Versteifungselement aus einem Faserverbundwerkstoff zur Verbundglasscheibe positioniert oder fixiert wird. Faserverbundwerkstoffe bieten ein optimales Verhältnis zwischen Gewichts- und Steifigkeitseigenschaften, sodass durch den Einsatz von Faserverbundwerkstoffen dem zunehmenden Leichtbau im Fahrzeugbau nachgekommen werden kann.
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Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass das vor dem Umspritzen an der Verbundglasscheibe positionierte oder fixierte Versteifungselement aus einem Fasergewebe ausgebildet wird, welches in einer thermoplastischen Kunststoffmatrix eingebettet ist, vorzugsweise einer Kunststoffmatrix aus Polypropylen. Insbesondere kann der zum Ausbilden der Matrix verwendete Kunststoff auf den Kunststoff der Umspritzung angepasst sein, wodurch eine verbesserte Haftung zwischen dem Versteifungselement und der Umspritzung ausgebildet werden kann. Diese kann durch eine stoffliche Direktverbindung zwischen dem Versteifungselement und der Umspritzung ausgebildet sein. Eine solche stoffliche Direktverbindung kann insbesondere durch den Einsatz von Polypropylen zur Ausbildung der Matrix für das Versteifungselement in Kombination mit der Verwendung eines thermoplastischen Elastomers für die Umspritzung ausgebildet werden.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Versteifungselement vor dem Umspritzen mit wenigstens einem Haftelement an der Verbundglasscheibe befestigt, insbesondere angeklebt, wird. Dadurch kann eine einfach ausbildbare Verbindung zwischen dem Versteifungselement und der Scheibe geschaffen werden. Außerdem kann das Versteifungselement durch die Verwendung eines solchen Haftelements, welches beispielsweise als Klebestreifen ausgebildet ist, bei der Montage auf einfache Weise exakt zur Scheibe ausgerichtet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass ein Spaltbereich zwischen dem Versteifungselement und der Verbundglasscheibe zumindest teilweise mit einer Füllmasse und/oder einer Klebemasse und/oder einer Dichtmasse ausgefüllt wird. Durch das Vorsehen einer Füllmasse und/oder Klebemasse und/oder Dichtmasse kann ein Abstandhalter ausgebildet sein, der zwischen dem Versteifungselement und der Verbundglasscheibe als Distanzausgleich dient. Zudem kann dadurch ein Schutz des Haftelements vorgesehen werden. Dadurch kann beim Umspritzen ein unmittelbarer Kontakt zwischen der Kunststoffkomponente und dem Haftelement verhindert werden, welches aufgrund der hohen Temperaturen und Drücke beschädigt werden könnte. Zudem können durch den Einsatz der Füllmasse und/oder Klebemasse und/oder Dichtmasse Öffnungen am Versteifungsprofil verschlossen werden, sodass ein Eindringen der Kunststoffkomponente in einen Hohlraum des Versteifungselements unterbunden wird.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass in das erste Formteil eine Verbundglasscheibe auf- oder eingelegt wird, bei der zumindest eine Glasscheibe der Verbundglasscheibe, insbesondere beide Glasscheiben der Verbundglasscheibe, als Dünnglas ausgebildet wird. Dadurch ist es ermöglicht, trotz des Einsatzes einer mehrschichtigen Verbundglasscheibe eine vergleichsweise geringe Gesamtscheibendicke auszubilden. Als Dünnglas werden Glasscheiben bezeichnet, die üblicherweise eine Glasstärke von weniger als 1,1 mm, insbesondere eine Glasstärke zwischen 0,2 mm und 1,1 mm, aufweisen. Dünngläser ermöglichen durch ihre geringe Glasstärke eine vorteilhafte Flexibilität, sodass diese zur Herstellung von gebogenen Glasscheiben vorgespannt werden können. Dadurch können diese beispielsweise als Frontscheibe oder als Glasdach in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Durch die geringe Glasstärke kann zudem das Gewicht der Verbundglasscheibe und folglich der gesamten Scheibeneinheit reduziert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in das erste Formteil eine Verbundglasscheibe mit einer Dicke gleich oder kleiner als 3,0 mm, insbesondere gleich oder kleiner als 2,1 mm, auf- oder eingelegt wird, wobei zwischen den Glasscheiben der Verbundglasscheibe eine Zwischenschicht mit einer Dicke von 0,38 mm oder 0,76 mm vorgesehen wird. Durch diese Gesamtdicke der Verbundglasscheibe kann eine signifikante Reduzierung des Gesamtgewichts der Scheibeneinheit ermöglicht werden, wobei die Gesamtdicke der Verbundglasscheibe sowohl durch die Dicke der jeweiligen Einzelscheiben als auch durch die Eingesetzte Kunststofffolie als Zwischenschicht bestimmt werden kann. Durch die Anpassung der Materialstärke der Kunststofffolie können zudem die Eigenschaften der Verbundglasscheibe an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise kann durch eine größere Materialstärke die Widerstandsfähigkeit der Scheibe erhöht werden. Darüber hinaus können auch eine verbesserte Schall- und Wärmeisolierung erreicht werden. Eine dünnere Kunststofffolie ermöglicht hingegen, die Gesamtdicke der Verbundglasscheibe zu reduzieren und trotzdem eine hohe Bruchsicherheit der Scheibe beizubehalten.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Scheibeneinheit in einer Dachöffnung eines Fahrzeugs,
- 2 eine Schnittansicht eines Randbereichs der Scheibeneinheit gemäß dem Schnitt I-I in 1 und
- 3 eine Schnittansicht des Randbereichs der Scheibeneinheit in einer Spritzgussform.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Scheibeneinheit 11 in einer Öffnung 12, welche in einer festen Dachfläche 14 eines Fahrzeugs vorgesehen ist. Diese Scheibeneinheit 11 kann als feststehende Scheibeneinheit in der Dachfläche 14 vorgesehen sein. Ebenso kann diese öffenbar sein. Eine solche Scheibeneinheit 11 in einer Dachöffnung wird auch als Deckel oder Glasdach bezeichnet. Ist die Scheibeneinheit 11 offenbar, kann durch diese ein Schiebedach ausgebildet werden. Alternativ kann diese Scheibeneinheit 11 auch als Windschutzscheibe, Heckscheibe oder als Seitenscheibe vorgesehen sein.
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2 zeigt eine Schnittansicht eines Randbereichs 18 der Scheibeneinheit 11 gemäß dem Schnitt I-I in 1. Die Scheibeneinheit 10 umfasst eine Scheibe 16, welche als eine Verbundglasscheibe 16 ausgebildet ist, sowie eine an den Randbereich 18 der Verbundglasscheibe 16 angespritzte Kunststoffkomponente 17. Dabei kann die Umspritzung durch die Kunststoffkomponente 17 bereichsweise an einer oder mehreren umlaufenden Seitenflächen vorgesehen sein und/oder kann an einer Stirnfläche der Scheibe 16 oder kann die Scheibe 16 ringförmig in sich geschlossen umgeben. Die Kunststoffkomponente 17 kann an einer Innenseite 21 und Stirnseite 22 der Verbundglasscheibe 16 angespritzt sein, wie in 2 dargestellt. Ebenso kann die Kunststoffkomponente 17 nur an der Innenseite 21 oder nur an einer Außenseite 23 der Verbundglasscheibe 16 angespritzt sein oder an der Außenseite 23 und der Stirnseite 22 oder sowohl an der Innenseite 21 als auch an der Außenseite 23 und der Stirnseite 22 der Verbundglasscheibe 16.
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Die Verbundglasscheibe 16 umfasst eine erste Scheibe 26 und eine zweite Scheibe 27 sowie eine zwischen den beiden Scheiben 26, 27 vorgesehene Zwischenschicht 28. Diese Zwischenschicht 28 ist insbesondere als Kunststofffolie ausgebildet. Die Zwischenschicht 28 kann auch mehrere Folien aus gleichem oder ähnlichen Material und/oder Eigenschaften umfassen. Die Scheiben 26, 27 sind insbesondere als Dünnglas ausgebildet und können jeweils eine Dicke von beispielsweise 0,7 mm oder 1,1 mm aufweisen.
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Die zwischen den Scheiben 26, 27 vorgesehene Kunststofffolie 28 kann eine Dicke von 0,38 mm oder 0,76 mm aufweisen. Dabei ist die Kunststofffolie 28 insbesondere aus Polyvinylbutyral (PVB) ausgebildet. Darüber hinaus kann die Kunststofffolie 28 weitere Eigenschaften aufweisen, beispielsweise kann diese eingefärbt sein oder auch einen UV-Schutz bilden.
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An der Verbundglasscheibe 16 ist wenigstens ein Versteifungselement 31 vorgesehen, welches von der Kunststoffkomponente 17 zumindest teilweise umspritzt ist. Durch ein solches Versteifungselement 31 wird eine größere Stabilität der Umspritzung erzielt, sodass eine höhere Verwindungssteifigkeit der Scheibeneinheit 11 erreicht ist. Das Versteifungselement 31 ist als ein Profilkörper ausgebildet. Dieser Profilkörper kann einen beliebigen Profilquerschnitt aufweisen, beispielsweise einen L-förmigen Profilquerschnitt, wie in 2 dargestellt, oder auch einen C-förmigen Profilquerschnitt.
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Das Versteifungselement 31 weist eine Profilöffnung 32 auf, die sich in Längserstreckungsrichtung des Versteifungselements 31 erstreckt. Diese Profilöffnung 32 ist zur Verbundglasscheibe 16 weisend vorgesehen. Dabei ist die Profilöffnung 32 von einem Haftelement 33 überdeckt. Durch dieses Haftelement 33, welches insbesondere als Klebetape ausgebildet ist, ist eine Haftverbindung zwischen der Verbundglasscheibe 16 und dem Versteifungselement 31 gebildet. Das Versteifungselement 31 wird im Randbereich 18 der Verbundglasscheibe 16 bereichsweise an einer oder an mehreren umlaufenden Seiten vorgesehen. Insbesondere wird das Versteifungselement 31 quer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Das Versteifungselement 31 ist aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet. Ein solcher Faserverbundwerkstoff kann ein Organoblech sein. Organobleche bestehen aus einem Fasergelege, welches in einer Kunststoffmatrix eingebettet ist. Zur Bildung der Kunststoffmatrix können thermoplastische Kunststoffe zum Einsatz kommen. Durch diese ist eine gute Warmumformfähigkeit ermöglicht. Als Faserwerkstoffe können Glas-, Aramid- und/oder Kohlenstofffasern in die Kunststoffmatrix eingebettet sein.
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Der zur Ausbildung der Kunststoffmatrix eingesetzte Kunststoff sowie die zum Umspritzen verwendete Kunststoffkomponente 17 können aufeinander angepasst sein. Dadurch können die Hafteigenschaften zwischen dem Versteifungselement 31 und der Kunststoffkomponente 17 verbessert werden. Zwischen dem Versteifungselement 31 und er Kunststoffkomponente 17 kann auf diese Weise eine stoffliche Direktverbindung ausgebildet werden. Der Einsatz eines Primers oder Haftvermittlers ist dadurch nicht erforderlich. Eine besonders gut stoffliche Direktverbindung wird durch die Kombination von Polypropylen zur Bildung der Kunststoffmatrix für das Versteifungselement 31 und der Verwendung eines thermoplastischen Elastomers für die Kunststoffkomponente 17 zum Umspritzen erreicht.
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In einem Spaltbereich 29 zwischen dem Versteifungselement 31 und der Verbundglasscheibe 16 kann eine Füllmasse 34 vorgesehen werden. Diese wird vorzugsweise vor dem Anbringen des Versteifungselements 31 an der Verbundglasscheibe 16 auf eine zur Verbundglasscheibe 16 weisende Fläche des Versteifungselements 31 und/oder unmittelbar auf die Verbundglasscheibe 16 aufgebracht. Diese Füllmasse 34 kann ebenso eine Klebemasse und/oder eine Dichtmasse sein. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Füllmasse 34 nach dem Ankleben des Versteifungselements 31 in den Spaltbereich 29 eingebracht wird.
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Die Füllmasse kann als ein Abstandshalter für einen Distanzausgleich zwischen dem Versteifungselement 31 und der Verbundglasscheibe 16 vorgesehen sein und/oder eine Klebeverbindung zwischen dem Versteifungselement 31 und der Verbundglasscheibe 16 bilden und/oder auch einen Schutz des Haftelements bilden, durch den ein unmittelbarer Kontakt zwischen der Kunststoffkomponente und dem Haftelement beim Umspritzen verhindert ist.
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In 3 ist eine Schnittansicht des Randbereichs 18 der Scheibeneinheit 11 in einer Spritzgussform 36 dargestellt. Die Spritzgussform 36 ist durch ein erstes Formteil 37 und ein zweites Formteil 38 gebildet. Diese können auch als Unter- und Oberwerkzeug bezeichnet werden. Durch das Zusammensetzen der beiden Formteile 37, 38 ist eine geschlossene Kavität 39 der Spritzgussform 36 gebildet. In diese Kavität 39 wird über mehrere Angüsse 41 die Kunststoffkomponente 17 zum Anspritzen an den Randbereich 18 der Verbundglasscheibe 16 sowie an das Versteifungselement 31 oder zum Umspritzen des Randbereiches 18 und des Versteifungselements 31 eingebracht.
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Zum Ausbilden der Umspritzung werden die Angüsse 41 zum Einbringen der Kunststoffkomponente 17 mit einem Einspritzdruck beaufschlagt, sodass im Randbereich 18 der Verbundglasscheibe 16 oder auf den Randbereich 18 der Verbundglasscheibe 16 ein Oberflächendruck von weniger als 50 MPa wirkt. Insbesondere wirkt ein Oberflächendruck auf den Randbereich 18 der Scheibe 16 von 40 MPa oder weniger, also 400 bar oder weniger.
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Die Spritzgussform 36 gemäß 3 weist eine Mehrzahl von Angüssen 41 auf. Dadurch kann der Einspritzdruck beim Umspritzen der Verbundglasscheibe 16 auf weniger als 50 MPa, insbesondere weniger als 40 MPa, abgesenkt werden. Trotzdem ist durch die Anzahl der Angüsse 41 sichergestellt, dass die Kunststoffkomponente 17 die Kavität 39 vollständig ausfüllt. Bei der Spritzgussform 36 sind an jeder der umlaufenden Seiten der Scheibe 16 jeweils zwei oder mehr Angüsse 41 vorgesehen. Die Anzahl der vorgesehenen Angüsse 41 ist dabei abhängig von der Größe der zu umspritzenden Verbundglasscheibe 16. Somit kann die Spritzgussform 36 bei kleinen Verbundglasscheiben 16 an jeder der umlaufenden Seiten der Verbundglasscheibe 16 auch nur jeweils einen Anguss 41 aufweisen. Bei größeren Verbundglasscheibe 16 können dagegen an der Spritzgussform 36 ebenso mehr als zwei Angüsse 41 an jeder der umlaufenden Seiten der Verbundglasscheibe 16 vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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