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[QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG]
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Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 26. Dezember 2018 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-242746 , deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
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[TECHNISCHES GEBIET]
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Kunststoffteil und sein Herstellungsverfahren; das Kunststoffteil umfasst einen plattenförmigen geformten Hauptkörper, der aus einem Spritzgussprodukt gebildet ist.
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[TECHNISCHER HINTERGUND]
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Beispielsweise werden in einer Head-up-Display-Einheit im Fahrzeug optische Elemente wie eine Linse, die die Funktion hat, ein Bild unter Verwendung von Lichtstrahlen, die von einem LCD oder einem Laserabtastmodul projiziert werden, auszubilden bzw. zu erzeugen, und ein Spiegel verwendet. Darüber hinaus werden in einer in einem Fahrzeug installierten Laser-Bilderfassungs-/Entfernungsmesseinheit auch optische Elemente wie eine Linse, die eine Laserstrahl-Abbildungsfunktion und verschiedene Korrekturfunktionen hat, und ein Spiegel verwendet.
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In den letzten Jahren wurden diese optischen Elemente aus Gründen der Gewichtseinsparung und Kostenreduzierung von konventionellen Produkten aus Glas auf Produkte aus Kunststoff umgestellt. Um eine Vielzahl von Funktionen mit einer minimalen Anzahl von Elementen zu realisieren, wurden die Transkriptionsflächen dieser Elemente so verändert, dass sie einzigartige Formen aufweisen, wie z. B. komplizierte asphärische Formen und polyedrische Formen sowie sphärische Formen.
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Optische Teile, wie vorstehend beschrieben, werden im Allgemeinen durch ein Spritzgussverfahren oder ein Spritzprägeverfahren hergestellt (siehe z. B. Patentdokument 1). Das Spritzprägeverfahren ist ein Formgebungsverfahren, bei dem ein Einsatz zum Ausbilden eines Teils einer Transkriptionsfläche in einer Metallform als beweglicher Einsatz konfiguriert ist und der bewegliche Einsatz gegen die Volumenschrumpfung aufgrund der Abkühlung des in die Metallform eingefüllten Kunststoffes mit Druck nachrückt. Dadurch kann das Auftreten von sogenannten Einfallstellen unterdrückt und die Abbildungsgenauigkeit gesichert werden. Darüber hinaus ist gemäß Patentdokument 1 der bewegliche Einsatz an einer Stelle angeordnet, an der eine geringe Abbildungsgenauigkeit zulässig ist; bei fortschreitender Abkühlung des Kunststoffs wird der bewegliche Einsatz in der Richtung bewegt, dass er einen Spalt zwischen sich und dem Kunststoff ausbildet. Folglich werden Einfallstellen an der Stelle zugelassen, an der eine geringe Transkriptionsgenauigkeit zulässig ist, wodurch die Transkriptionsgenauigkeit an den anderen Stellen verbessert wird.
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[LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK]
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[PATENTLITERATUR]
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Patentdokument 1: Japanische Patenanmeldungsveröffentlichung Nr.
JP 2001 -
058335 A -
[KURZFASSUNG DER ERFINDUNG]
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Beim Formen optischer Teile durch das Spritzgussverfahren oder das Spritzprägeverfahren, wie vorstehend beschrieben, ist es wünschenswert, dass der Kunststoffdruck und die Kunststofftemperatur in der Metallform in einem Schritt, in dem ein durch Erhitzen geschmolzenes Reinmaterial in die Metallform eingespritzt und dann durch Abkühlen verfestigt wird, überall in der Metallform gleichmäßig sind. Dadurch kann die gewünschte Formgenauigkeit des Formprodukts sichergestellt werden. Abhängig von der Art und Weise, wie der Kunststoff in die Metallform fließt, können jedoch die Druckverteilung während des Füllens und die Füllzeit variieren, was es schwierig macht, die gewünschte Formgenauigkeit sicherzustellen. Aufgrund dieses Problems kann es im Formprodukt zu winzigen Verformungen der Figur kommen. Infolgedessen kann es bei einem Head-up-Display zu Verformungen im projizierten Bild kommen. Bei einer Laser-Bilderkennungseinheit kann es zu einer Fehleinschätzung bei der Hinderniserkennung kommen.
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Daher hat die vorliegende Offenbarung die Aufgabe, ein Kunststoffteil und sein Herstellungsverfahren bereitzustellen; das Kunststoffteil umfasst einen plattenförmigen geformten Hauptkörper, der aus einem Spritzgussprodukt besteht, und ist in der Lage, das Auftreten von Sinkmarken bzw. Einfallstellen auf einer Transkriptionsfläche des geformten Hauptkörpers zu unterdrücken und dadurch eine hohe Transkriptionsgenauigkeit sicherzustellen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Kunststoffteil bereitgestellt. Das Kunststoffteil umfasst einen plattenförmigen geformten Hauptkörper, der aus einem Spritzgussprodukt gebildet ist. Von den Plattenoberflächen des geformten Hauptkörpers bildet eine Oberfläche auf einer Seite, die einer Oberfläche gegenüberliegt, die Oberflächengenauigkeit erfordert, eine Druckaufbringungsoberfläche, auf die durch einen beweglichen Einsatz Druck ausgeübt wird. Auf der Druckaufbringungsoberfläche wird durch den beweglichen Einsatz eine Trennlinie ausgebildet, die der folgenden Beziehung entspricht: (t/4) ≤ x ≤ (3t/2), wobei x ein Abstand von einem Endrandteil des geformten Hauptkörpers zur Trennlinie ist und t eine Dicke des geformten Hauptkörpers ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils bereitgestellt. Das Kunststoffteil umfasst einen plattenförmigen geformten Hauptkörper, der aus einem Spritzgussprodukt besteht. Das Verfahren umfasst einen Spritzgussschritt, in dem der geformte Hauptkörper durch eine Formvorrichtung spritzgegossen wird. Die Formvorrichtung umfasst einen beweglichen Einsatz zum Ausüben von Druck in einer Metallform, die einen Hohlraum ausbildet, der mit dem geformten Hauptkörper korrespondiert. Darüber hinaus wird im Spritzgussschritt ein Vorgang des Bewegens des beweglichen Einsatzes zum Aufbringen von Druck auf eine Druckaufbringungsoberfläche des geformten Hauptkörpers durchgeführt. Der bewegliche Einsatz ist so vorgesehen, dass er die folgende Beziehung erfüllt: (t/4) ≤ x ≤ (3t/2), wobei x ein Abstand von einem Endrandteil des geformten Hauptkörpers zu einer Trennlinie ist, die auf der Druckaufbringungsoberfläche des geformten Hauptkörpers durch den beweglichen Einsatz ausgebildet ist, und t eine Dicke des geformten Hauptkörpers ist.
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Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben verschiedene Versuche und Untersuchungen zur Unterdrückung des Auftretens von Einfallstellen auf einer Beschriftungsfläche des geformten Hauptkörpers beim Formen eines Spritzgussprodukts, das als optisches Teil, wie z. B. ein Spiegel oder eine Linse, verwendet werden soll, durchgeführt und dadurch eine hohe Beschriftungsgenauigkeit der Beschriftungsfläche sichergestellt. Im Ergebnis haben die Erfinder festgestellt, dass vorteilhafte Effekte erzielt werden können durch: Festlegen einer Oberfläche von Plattenoberflächen des geformten Hauptkörpers auf der gegenüberliegenden Seite zu einer Oberfläche, die Oberflächengenauigkeit erfordert, als eine Druckaufbringungsoberfläche, auf die Druck durch einen beweglichen Einsatz aufgebracht wird; und Vorweisen einer Trennlinie, die auf der Druckaufbringungsoberfläche durch den beweglichen Einsatz ausgebildet ist, so dass die Beziehung von (t/4) ≤ x ≤ (3t/2) erfüllt wird, wobei x der Abstand von einem Endrandteil des geformten Hauptkörpers zu der Trennlinie ist und t die Dicke des geformten Hauptkörpers ist. Wenn der Wert des Abstands x entweder über oder unter den vorstehend genannten Bereich abwich, traten außerdem viele winzige Einfallstellen in Endbereichen des geformten Hauptkörpers auf.
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Mit der obigen Konfiguration ist es möglich, durch die Druckanmeldung durch den beweglichen Einsatz einen partiellen Druckabfall in den Bereichen des geschmolzenen Kunststoffs zu unterdrücken, in denen die Aushärtung früher als in den anderen Bereichen fortgeschritten ist; dadurch ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Kunststoffdruckabweichung in der gesamten Metallform sicherzustellen. Außerdem erfolgt zu diesem Zeitpunkt die direkte Druckanmeldung durch den beweglichen Einsatz an anderen Abschnitten der Metallform als den außenumfangseitigen Endabschnitten. An den außenumfangseitigen Endabschnitten der Metallform erfolgt die Abkühlung des geschmolzenen Kunststoffs früher als an den anderen Abschnitten, so dass ein partieller Druckabfall auftreten kann. Da jedoch die Druckbeaufschlagung durch den beweglichen Einsatz an den anderen Abschnitten als den außenumfangseitigen Endabschnitten erfolgt, wird es schwierig, dass durch die Druckbeaufschlagung innere Spannungen in den außenumfangseitigen Endabschnitten induziert werden; dadurch wird es möglich, das Auftreten von Einfallstellen in den Endabschnitten zu unterdrücken. Im Ergebnis wird es möglich, die vorteilhaften Effekte des Unterdrückens des Auftretens von Einfallstellen auf der Transkriptionsoberfläche des geformten Hauptkörpers zu erreichen, der plattenförmig ist und aus einem Spritzgussprodukt besteht, und dadurch eine hohe Transkriptionsgenauigkeit sicherzustellen.
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Figurenliste
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Die vorstehend beschriebenen Aufgaben, andere Aufgaben, Merkmale und vorteilhaften Eigenschaften gemäß der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung deutlicher werden.
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In der beiliegenden Zeichnung ist:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines optischen Teils gemäß einer Ausführungsform;
- 2 eine perspektivische Ansicht des optischen Teils gemäß der Ausführungsform von der Seite der Rückseite;
- 3 eine Vorderansicht des optischen Teils gemäß der Ausführungsform;
- 4 eine Draufsicht auf das optische Teil gemäß der Ausführungsform; und
- 5 ein Diagramm, das einen Vergleich in Bezug auf die Abbildungsgenauigkeit und außenumfangseitige Einfallstellen zwischen einem Produkt gemäß der Ausführungsform und einem konventionellen Produkt zeigt.
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[AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG]
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform für optische Teile, wie z. B. einen Spiegel und eine Linse, unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. 1 bis 4 zeigen das Aussehen eines geformten Hauptkörpers 1, der ein optisches Teil als Kunststoffteil gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet. Der aus dem geformten Hauptkörper 1 gebildete optische Teil ist zur Verwendung als Spiegel, beispielsweise in einer fahrzeuginternen Head-up-Display-Einheit, in diesem Fall insbesondere als Hohlspiegel, vorgesehen. Der geformte Hauptkörper 1 ist aus einem Spritzgussprodukt aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet. Wie später beschrieben wird, wird der geformte Hauptkörper 1 durch ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt. Als Kunststoffmaterial kann z. B. ein Cycloolefinharz, ein Polyesterharz, ein Acrylharz, ein Polycarbonatharz oder Ähnliches verwendet werden.
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Der geformte Hauptkörper 1 ist in Form einer rechteckigen Platte ausgebildet, die in den Figuren in Links-Rechts-Richtung länger ist, d. h. eine Längsrichtung aufweist. Darüber hinaus ist der geformte Hauptkörper 1 in Längsrichtung leicht gekrümmt, so dass er eine konkave obere Oberfläche aufweist. Darüber hinaus ist der geformte Hauptkörper 1 so konfiguriert, dass er an seinem linken und rechten Teil asymmetrische Krümmungen aufweist, entsprechend den Krümmungen einer Windschutzscheibenoberfläche, auf die Bilder projiziert werden. Die Oberfläche des geformten Hauptkörpers 1, die in den Figuren nach oben gerichtet ist, stellt eine Spiegelfläche dar, die eine hochgenaue Transkriptionsfläche ist. Zusätzlich befinden sich an der linken und rechten Seite des geformten Hauptkörpers 1 integral bzw. einstückig ausgebildete Laschen 2. Das heißt, die konkave obere Oberfläche des geformten Hauptkörpers 1 ist eine Oberfläche, die Oberflächengenauigkeit erfordert; die untere Oberfläche auf der Rückseite ist eine Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite der Oberfläche, die Oberflächengenauigkeit erfordert.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform, die in 1 der Anschaulichkeit halber schraffiert dargestellt ist, weist der geformte Hauptkörper 1 einen Angussabschnitt 1a auf, der ein Überbleibsel eines Einspritzangusses aus Kunststoff ist. Der Angussabschnitt 1a liegt in einem Endflächenteil des geformten Hauptkörpers 1, um eine Stelle zu kreuzen, die mit dem Schwerpunkt G des geformten Hauptkörpers 1 korrespondiert; der Endflächenteil des geformten Hauptkörpers 1 erstreckt sich in der Längsrichtung des geformten Hauptkörpers 1. Insbesondere in einem Randteil an einer der längeren Seiten des geformten Hauptkörpers 1, der in 1 auf der Vorderseite liegt, d.h. in dem Endflächenteil auf der Vorderseite, ist der Angussabschnitt 1a leicht außermittig nach links angeordnet und weist eine relativ große Breite Wg auf. Außerdem befindet sich der Schwerpunkt G des geformten Hauptkörpers 1, wie in 3 und 4 gezeigt, an einer Stelle, die in den Figuren von der Mittellinie C (siehe 4) in Längsrichtung des geformten Hauptkörpers 1 leicht nach links versetzt ist.
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In diesem Fall ist die Position, die mit dem Schwerpunkt G des geformten Hauptkörpers 1 korrespondiert, diejenige Position im Endflächenteil, durch die eine Schwerpunktslinie L verläuft; die Schwerpunktslinie L ist so definiert, dass sie durch den Schwerpunkt G des geformten Hauptkörpers 1 und senkrecht zur Längsrichtung des geformten Hauptkörpers 1 verläuft. Außerdem ist in dem Fall, in dem die Schwerpunktslinie L oberhalb der oberen Oberfläche des geformten Hauptkörpers 1 liegt, die Stelle, die mit dem Schwerpunkt G korrespondiert, die Stelle, an der eine Normale von der Schwerpunktslinie L zur oberen Oberfläche des geformten Hauptkörpers 1 gezogen wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Breite Wg des Angussabschnitts 1a so eingestellt, dass sie kleiner oder gleich 1/2 einer maximalen Länge W des geformten Hauptkörpers 1 in Längsrichtung ist, insbesondere im Bereich von (W/4) ≤ Wg ≤ (W/3) liegt.
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Als nächstes wird eine Formungsvorrichtung beschrieben, die zur Herstellung des geformten Hauptkörpers 1 verwendet wird. Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, umfasst die Formungsvorrichtung: eine Metallform mit einem Hohlraum, der mit dem geformten Hauptkörper 1 korrespondiert; einen Öffnungs-/Schließmechanismus zum Öffnen und Schließen der Metallform; einen Kunststoffeinspritzmechanismus zum Einspritzen von geschmolzenem Kunststoff in den Hohlraum; und einen Produktentformungsmechanismus zum Entformen des geformten Hauptkörpers 1, der ein Produkt ist, das durch Abkühlen verfestigt wurde. Darüber hinaus umfasst die Formungsvorrichtung: Temperatursensoren zum Erfassen der Temperaturen der jeweiligen Abschnitte des Hohlraums; Drucksensoren zum Erfassen der Drücke der jeweiligen Abschnitte des Hohlraums; einen Temperaturregler zum Regulieren der Temperatur der Metallform; und einen Controller zum Steuern der gesamten Formungsvorrichtung. Ein Einspritzanguss in dem Kunststoffinjektionsmechanismus, durch den der geschmolzene Kunststoff in den Hohlraum der Metallform eingespritzt wird, korrespondiert mit der Position des Angussabschnitts 1a. Darüber hinaus ist in der Formungsvorrichtung auch ein Mechanismus zum Öffnen/Schließen des Einspritzangusses vorgesehen, der den Einspritzanguss zu einem beliebigen Zeitpunkt öffnen/schließen kann.
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Darüber hinaus ist, obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, ein beweglicher Einsatz in einem hohlraumbildenden Abschnitt der Metallform vorgesehen; der bewegliche Einsatz ist so konfiguriert, dass er durch einen in der Formungsvorrichtung vorgesehenen Antriebsmechanismus für den beweglichen Einsatz angetrieben wird. Insbesondere ist der bewegliche Einsatz in einem Abschnitt der Metallform zum Ausbilden der Oberfläche des geformten Hauptkörpers 1 auf der der Oberfläche des geformten Hauptkörpers 1, die Oberflächengenauigkeit erfordert, gegenüberliegenden Seite vorgesehen, und insbesondere in einem Abschnitt der Metallform zum Ausbilden der unteren Oberfläche (d.h. der hinteren Oberfläche) des geformten Hauptkörpers 1, um fast die gesamte untere Oberfläche des geformten Hauptkörpers 1 mit Ausnahme von Außenumfangsabschnitten auszubilden. Außerdem wird der bewegliche Einsatz in einer Vorschub- und Rückzugsrichtung in der Kavität bewegt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Positionen, die mit einer Trennlinie korrespondieren, in den 2 und 4 durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Trennlinie P wird auf der Druckaufbringungsoberfläche des geformten Hauptkörpers 1 durch den vorstehend beschriebenen beweglichen Einsatz so ausgebildet, dass die Beziehung (t/4) ≤ x ≤ (3t/2) erfüllt ist, wobei x der Abstand von einem Endrandteil des geformten Hauptkörpers 1 zur Trennlinie P und t die Dicke des geformten Hauptkörpers 1 ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Abstand x beispielsweise so eingestellt, dass x = t/2 ist. Außerdem wird die Dicke t, genauer gesagt die mittlere Dicke t des geformten Hauptkörpers 1 auf beispielsweise 2 mm eingestellt; entsprechend wird der Abstand x auf beispielsweise 1 mm eingestellt.
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Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des geformten Hauptkörpers 1 unter Verwendung der vorstehend konfigurierten Formungsvorrichtung erläutert. Beim Formen des geformten Hauptkörpers 1 mit der vorstehend beschriebenen Formungsvorrichtung wird ein Spritzgussschritt durchgeführt, so dass: geschmolzener Kunststoff durch den Kunststoffinjektionsmechanismus in den Hohlraum injiziert wird, wobei sich die Metallform in einem eingespannten Zustand befindet; und dann wird der geschmolzene Kunststoff durch Kühlen verfestigt, um den geformten Hauptkörper 1 auszubilden. Im Spritzgussschritt wird die Temperatur der Metallform auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten, zum Beispiel auf einer Temperatur, die um 20-30 Grad niedriger ist als die Glasübergangstemperatur des Kunststoffmaterials. Darüber hinaus befindet sich der bewegliche Einsatz der Metallform in einem Anfangszustand des Spritzgussschritts an einer Stelle, an der sich der bewegliche Einsatz in einem Zustand befindet, in dem er kontinuierlich mit anderen Hohlraumbereichen der Metallform ist.
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Im Spritzgussschritt wird der geschmolzene Kunststoff vom Einspritzanguss der Metallform in die Kavität eingespritzt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich der Einspritzanguss der Metallform und damit der Angussabschnitt 1a des resultierenden geformten Hauptkörpers 1 an einer Stelle kreuzt, die die mit dem Schwerpunkt G des geformten Hauptkörpers 1 korrespondiert. Folglich kann der geschmolzene Kunststoff gleichmäßig auf beiden Seiten in Längsrichtung in den Hohlraum eingefüllt werden; dadurch können die Druckverteilung und die Temperaturverteilung im Hohlraum zufriedenstellend, d. h. gleichmäßig mit geringen Abweichungen, gestaltet werden.
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Außerdem ist der Einspritzanguss und damit der Angussabschnitt 1a so ausgebildet, dass er eine relativ große Breite aufweist, die die Position kreuzt, die mit dem Schwerpunkt G korrespondiert. Dadurch wird es möglich, den Reibungswiderstand zu verringern, wenn der geschmolzene Kunststoff durch den Einspritzanguss fließt, und den Fluss des geschmolzenen Kunststoffs in der Kavität gleichmäßig und somit zufriedenstellend zu gestalten. Insbesondere, wenn die Breite Wg des Einspritzangusses kleiner oder gleich 1/2 der maximalen Länge W des geformten Hauptkörpers 1 in Längsrichtung ist, kann der Fluss des geschmolzenen Kunststoffs sehr zufriedenstellend gestaltet werden. Vorzugsweise sollte die Breite Wg im Bereich von (W/4) ≤ Wg ≤ (W/3) liegen.
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Außerdem wird bei der vorliegenden Ausführungsform im Spritzgussschritt ein Angussschnittvorgang nach Abschluss der Injektion des Kunststoffs in den Hohlraum der Metallform durch den Kunststoffinjektionsmechanismus durchgeführt, d.h. nach Abschluss der Füllung des Kunststoffs in den gesamten Hohlraum; der Angussschnittvorgang ist ein Vorgang des Schließens des Einspritzangusses durch den Angussöffnungs-/-schließmechanismus. Folglich wird der Einspritzanguss unmittelbar nach dem Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffs in einem Zustand geschlossen, in dem die Viskosität des Kunststoffs niedrig ist, d. h. in einem Zustand, in dem die Schrumpfung beim Aushärten noch nicht eingesetzt hat. Im Ergebnis kann der Druck in der Kavität im Wesentlichen in der gesamten Kavität gleichmäßig gemacht werden, und in diesem Zustand schreitet die Aushärtung des geschmolzenen Kunststoffs durch Kühlung voran.
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Darüber hinaus wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Druckaufbringungsvorgang unmittelbar nach dem Angussschnittvorgang durchgeführt; der Druckaufbringungsvorgang ist ein Vorgang, der den beweglichen Einsatz dazu veranlasst, in einer Richtung zu arbeiten, in der eine Druckaufbringungskraft auf den Kunststoff im Hohlraum ausgeübt wird. Insbesondere wird der Druckaufbringungsvorgang durch Bewegen des beweglichen Einsatzes durch den Antriebsmechanismus des beweglichen Einsatzes mit einem eingestellten Hub in Richtung des Vorrückens aus der Ausgangsposition durchgeführt. Folglich kann der Kunststoff in der Kavität so gesteuert werden, dass es sich in einem Hochdruckzustand befindet, wodurch das Schrumpfungsverhältnis des Kunststoffs niedrig gehalten wird. Im Ergebnis ist es möglich, das Auftreten von partiellem Druckabfall in denjenigen Abschnitten des Kunststoffs in der Kavität zu unterdrücken, in denen die partielle Aushärtung fortgeschritten ist; somit ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der gesamten Druckabweichung sicherzustellen, wodurch das Auftreten von sogenannten Einfallstellen unterdrückt wird.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird von den Plattenoberflächen des geformten Hauptkörpers 1 die untere Oberfläche auf der der oberen Oberfläche gegenüberliegenden Seite, die Oberflächengenauigkeit erfordert, als Druckaufbringungsoberfläche festgelegt, auf die der Druck durch den beweglichen Einsatz aufgebracht wird. Außerdem wird die Trennlinie P auf der Druckaufbringungsoberfläche durch den beweglichen Einsatz so ausgebildet, dass sie die Beziehung (t/4) ≤ x ≤ (3t/2) erfüllt, wobei x der Abstand von einem Endrandteil des geformten Hauptkörpers 1 zur Trennlinie P und t die Dicke des geformten Hauptkörpers 1 ist. Durch Versuche und Untersuchungen, die von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung durchgeführt wurden, wurde festgestellt, dass es möglich ist, die vorteilhaften Effekte des Unterdrückens des Auftretens von Einfallstellen in den außenumfangseitigen Endabschnitten und des Sicherstellens einer hohen Formgenauigkeit zu erreichen, wenn die Beziehung (t/4) ≤ x ≤ (3t/2) erfüllt ist. Der Grund dafür kann wie folgt angegeben werden.
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Das heißt, bei der obigen Konfiguration erfolgt die direkte Druckbeaufschlagung durch den beweglichen Einsatz an anderen Bereichen der Metallform als den außenumfangseitigen Endbereichen. An den außenumfangseitigen Endabschnitten der Metallform erfolgt die Abkühlung des geschmolzenen Kunststoffs früher als an den anderen Abschnitten und daher kann ein partieller Druckabfall auftreten. Da jedoch die Druckbeaufschlagung durch den beweglichen Einsatz an den anderen Abschnitten als den außenumfangseitigen Endabschnitten erfolgt, wird es schwierig, dass durch die Druckbeaufschlagung innere Spannungen in den außenumfangseitigen Endabschnitten induziert werden; dadurch wird es möglich, das Auftreten von Einfallstellen in den Endabschnitten des geformten Hauptkörpers 1 zu unterdrücken. Bei den Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung wurden insbesondere bei x = t/2 die besten Ergebnisse erzielt. Außerdem traten bei einer Abweichung des Wertes des Abstandes x über oder unter dem vorstehend beschriebenen Bereich viele winzige Einfallstellen in den Endabschnitten des geformten Hauptkörpers 1 auf.
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Da der Druckaufbringungsvorgang durch den beweglichen Einsatz beim eingestellten Hub durchgeführt wird, kann außerdem verhindert werden, dass der Druck des Kunststoffs in der Kavität übermäßig erhöht oder insgesamt unzureichend erhöht wird; somit ist es möglich, einen geeigneten Druck auf den Kunststoff in der Kavität aufzubringen. Danach schreitet die Aushärtung des Kunststoffs in der Kavität durch Abkühlung voran. Nach dem Aushärten des Kunststoffs in der Kavität wird die Metallform geöffnet und der so entstandene geformte Hauptkörper 1 entformt. In dem entstandenen geformten Hauptkörper 1 verbleibt ein Rest des beweglichen Einsatzes. Diese Reste verbleiben jedoch auf der unteren Oberfläche des geformten Hauptkörpers 1, die der Oberfläche des geformten Hauptkörpers 1 gegenüberliegt, die eine Oberflächengenauigkeit erfordert; daher ist es immer noch möglich, eine hochgenaue Form des geformten Hauptkörpers 1 als optisches Teil zu erhalten, wodurch die Anforderungen in Bezug auf die physikalischen Eigenschaften erfüllt werden.
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5 zeigt die Ergebnisse der von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung durchgeführten Tests zur Bewertung des Kunststoffteils gemäß der vorliegenden Ausführungsform und eines konventionellen Kunststoffteils in Bezug auf die Gesamtabbildungsgenauigkeit und außenumfangseitige Einfallstellen. In 5 stellt die horizontale Achse den PV (Peak-Valley)-Wert dar, der die Gesamtabbildungsgenauigkeit angibt; die vertikale Achse stellt die Abbildungsgenauigkeit in den außenumfangseitigen Endbereichen der Produkte dar (in 5 durch „außenumfangseitige Einfallstellen“ bezeichnet). Für optische Teile zur Verwendung in Head-up-Displays wird der Zielwert der Gesamtabbildungsgenauigkeit auf kleiner oder gleich 100 µm und der Zielwert der außenumfangseitigen Einfallstellen auf kleiner oder gleich 500nm festgelegt. Zusätzlich wird der zulässige Wert der außenumfangseitigen Einfallstellen kleiner oder gleich 1000nm eingestellt. Wie aus 5 ersichtlich ist, wird die Abbildungsgenauigkeit des Kunststoffteils bei der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu der des konventionellen Kunststoffteils erheblich gesteigert. Außerdem ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, dass das Kunststoffteil sowohl den Zielwert für die Gesamtabbildungsgenauigkeit als auch den Zielwert für die außenumfangseitigen Einfallstellen übertrifft. Zusätzlich sind in 5 die Testergebnisse von zwei Konkurrenzprodukten A und B dargestellt. Wie aus 5 ersichtlich ist, sind sowohl die Konkurrenzprodukte A als auch B relativ gut in der Gesamtbildgenauigkeit; sie konnten jedoch den Zielwert der außenumfangseitigen Einfallstellen nicht erreichen.
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Wie vorstehend beschrieben, wird bei der vorliegenden Ausführungsform von den Plattenoberflächen des geformten Hauptkörpers 1 die untere Oberfläche auf der der oberen Oberfläche gegenüberliegenden Seite, die Oberflächengenauigkeit erfordert, als Druckaufbringungsoberfläche festgelegt, auf die der Druck durch den beweglichen Einsatz aufgebracht wird. Außerdem wird die Trennlinie P auf der Druckaufbringungsoberfläche durch den beweglichen Einsatz so ausgebildet, dass sie die Beziehung (t/4) ≤ x ≤ (3t/2) erfüllt, wobei x der Abstand von einem Endrandteil des geformten Hauptkörpers 1 zur Trennlinie P und t die Dicke des geformten Hauptkörpers 1 ist. Folglich wird es möglich, die vorteilhaften Effekte des Unterdrückens des Auftretens von Einfallstellen auf der Transkriptionsoberfläche des geformten Hauptkörpers 1, der plattenförmig ist und aus einem Spritzgussprodukt besteht, zu erreichen und dadurch eine hohe Transkriptionsgenauigkeit sicherzustellen. Außerdem kann bei dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Zykluszeit verkürzt und die Produktivität verbessert werden.
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Darüber hinaus haben weitere Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung ergeben, dass die Restspannung des Kunststoffmaterials bei der vorliegenden Ausführungsform des geformten Hauptkörpers 1 äußerst gering ist. Folglich neigt die Doppelbrechung im geformten Hauptkörper 1 auf radialen Linien von der Mitte des Angussabschnitts 1a dazu, unabhängig vom Abstand von der Mitte des Angussabschnitts 1a konstant zu sein oder mit zunehmendem Abstand von der Mitte des Angussabschnitts 1a linear zuzunehmen. Im Ergebnis wird es möglich, die Doppelbrechungseigenschaften des geformten Hauptkörpers 1 zu verbessern. Im Gegensatz dazu neigt die Doppelbrechung bei Kunststoffteilen, die mit konventionellen Fertigungsmethoden hergestellt werden, dazu, mit zunehmendem Abstand von der Mitte des Angussabschnitts quadratisch zuzunehmen.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird ein Kunststoffteil gemäß der vorliegenden Offenbarung auf einen Spiegel einer Head-up-Display-Einheit im Fahrzeug aufgebracht. Ein Kunststoffteil gemäß der vorliegenden Offenbarung kann jedoch auch auf optische Teile aufgebracht werden, die in anderen Fahrzeuggeräten verwendet werden, z. B. auf eine Linse einer Laser-Bilderfassungs-/Entfernungsmesseinheit. Darüber hinaus kann ein Kunststoffteil gemäß der vorliegenden Offenbarung auch auf Teile verschiedener anderer Vorrichtungen als Fahrzeugvorrichtungen angewendet werden. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist der geformte Hauptkörper 1 die Form einer rechteckigen Platte mit einer konkaven Oberfläche (oder Freiformfläche) auf. Der geformte Hauptkörper 1 kann aber auch die Form eines Viereckstrapezes, eines Fünfecktrapezes, eines Kreises oder einer Ellipse aufweisen. Außerdem kann der geformte Hauptkörper 1 alternativ eine konvexe Oberfläche oder eine konkav-konvexe Oberfläche aufweisen. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist der geformte Hauptkörper 1 die integral bzw. einstückig mit ihm ausgebildeten Laschen 2 auf. Alternativ kann der geformte Hauptkörper 1 keine einstückig mit ihm ausgebildeten Laschen aufweisen. Darüber hinaus kann ein Kunststoffteil oder ein optisches Teil gemäß der vorliegenden Offenbarung durch weitere Durchführung eines bestimmten Verfahrens an dem geformten Hauptkörper 1 oder durch weitere Montage eines zusätzlichen Teils an dem geformten Hauptkörper 1 erhalten werden.
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Darüber hinaus können verschiedene Änderungen an der Konfiguration der Formungsvorrichtung und des Herstellungsverfahrens gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung anhand der beispielhaften Ausführungsform beschrieben wurde, ist festzuhalten, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsform und den Aufbau beschränkt ist. Stattdessen umfasst die vorliegende Offenbarung verschiedene Modifikationen und verschiedene Änderungen innerhalb des Äquivalenzbereichs der Ansprüche. Darüber hinaus sind verschiedene Kombinationen und verschiedene Modi auch in der Kategorie und dem Umfang der technischen Grundidee der vorliegenden Offenbarung enthalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018242746 [0001]
- JP 2001 [0006]
- JP 058335 A [0006]
