DE112010003508B4

DE112010003508B4 - Vielfarbenfahrzeuglinse mit wechselseitig verbundenen TIR-Reflexionsprismen und Spritzgussvorrichtung

Info

Publication number: DE112010003508B4
Application number: DE112010003508.3T
Authority: DE
Inventors: Bernard Caire; George Iatan
Original assignee: DBM Reflex Enterprises Inc
Current assignee: DBM Reflex Enterprises Inc
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2030-09-02
Also published as: DE112010003508T5; WO2011026237A1

Abstract

Spritzgegossene Vielfarbenlinse (20) für Fahrzeuge, umfassend:- einen im Wesentlichen planaren Träger (21), der unter Verwendung eines ersten gießbaren Harzes mit einer Menge von ersten chemischen und optischen Eigenschaften spritzgegossen ist, wobei der Träger (21) zwei entgegengesetzte bzw. gegenüberliegende Oberflächen aufweist, die keine optische Leistung aufweisen;-eine Mehrzahl von Ansammlungen (22a,22b) von TIR-Reflektorprismen (24,28), die unter Verwendung eines zweiten gießbaren Harzes mit einer Menge von zweiten chemischen und optischen Eigenschaften spritzgegossen ist, wobei jede Ansammlung (22a,22b) wenigstens zwei TIR-Reflektorprismen (24,28) beinhaltet;- ein Netzwerk von sichtbaren Verbindern (26,27), die unter Verwendung des zweiten gießbaren Harzes spritzgegossen sind, wobei die Verbinder (26,27) eine ununterbrochene Verbindung beziehungsweise einen ununterbrochenen Weg zwischen wenigstens zwei benachbarten TIR-Reflektorprismen (24,28) bereitstellen, wobei die TIR-Reflektorprismen (24,28) und Verbinder (26,27) beide auf einer der entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Oberflächen des planaren Trägers (21) spritzgegossen sind.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen, eine Spritzgussvorrichtung und ein spritzgegossenes Erzeugnis. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Fahrzeuglinsen, die unter Verwendung von zwei oder mehr verschiedenen Materialien gebildet werden und TIR-Reflexionsprismen beinhalten.
Beschreibung des Standes der Technik
Es ist bekannt, spritzgegossene Erzeugnisse unter Verwendung von wenigstens zwei verschiedenen Materialien herzustellen, wobei in diesem Zusammenhang auf die Druckschriften US 4 874 654 A , US 4 935 184 A , US 5 045 268 A , US 5 413 743 A , US 5 882 553 A und EP 0 783 948 A2 verwiesen wird.
Zudem ist bekannt, TIR-Reflexionsprismen beinhaltende retroreflektierende Komponenten für vielerlei Anwendungen unter Verwendung einer Vielzahl von Spritzgussverfahren und einer Vielzahl von Gussformen, Kaltkanalgeräten (cold runner equipment) und Heißkanalgeräten (hot runner equipment) herzustellen. Diese Retroreflektoren sind beispielsweise bei Kraftfahrzeugen von Nutzen.
Verwiesen wird in diesem Zusammenhang auf die Druckschriften US 3 363 875 A , US 5 657 169 A , US 5 759 468 A , US 6 171 095 B1 , US 6 257 860 B1 , US 6 540 202 B1 , US 2007 / 0 170 608 A1 und US 2008 / 0 088 926 A1 , wobei die US-Patente und die beiden US-Anmeldungen US 2007 / 0 170 608 A1 und US 2008 / 0 088 926 A1 an den vorliegenden Anmelder übertragen worden sind.
Entsprechend der Druckschrift US 2008 / 0 088 926 A1 , die nunmehr das an den vorliegenden Anwender übertragene US-Patent US 7 722 196 B2 ist, sind mehrere TIR-Prismen auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet. Die TIR-Prismen aus der US 7 722 196 B2 , die auch Eckwürfel genannt werden, sind voneinander separiert, weshalb jedes TIR-Prisma während des Spritzgussprozesses mit geschmolzenem Material über einen unabhängigen Kalt- oder Heißkanal für jeden Hohlraum, der Teil ein einzelnes TIR-Prisma bildet, versorgt wird. Die TIR-Prismen aus der US 7 722 196 B2 müssen eine perfekte Oberflächengüte und perfekte Kanten aufweisen und weisen diese auch auf, um sich vom Standpunkt der optischen Reflexion aus optimal zu verhalten, was von dem Umstand herrührt, dass jedes TIR-Prisma unter Verwendung einer separaten und individuellen Kalt- oder Heißkanalvorrichtung und eines entsprechenden Verfahrens gegossen wird. Das fertiggegossene Teil aus der US 7 722 196 B2 beinhaltet separate TIR-Reflexionsprismen auf einem gemeinsamen Träger mit verschiedener Orientierung und verschiedener Größe, um mehr oder weniger Licht unter denselben Beleuchtungsbedingungen zu reflektieren.
Es besteht Bedarf an einer Verbesserung des Reflexionsvermögens der gegossenen Teile mit einer Mehrzahl von TIR-Reflexionsprismen mit verschiedenen Größen und Orientierungen.
Kurzzusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Spritzgussverfahren und eine Spritzgussvorrichtung bereit, die in der Lage sind, totalretroreflektierende Kraftfahrzeuglinsen oder Linsen anderen Typs herzustellen, die ein Substrat oder einen Träger beinhalten, das/der unter Verwendung eines ersten Materials gegossen ist, sowie mehrere Ansammlungen von TIR-Prismen (Total Internal Reflexion TIR, totale interne Reflexion), die unter Verwendung eines zweiten Materials oder eines zweiten und eines dritten Materials gegossen sind. Die TIR-Prismen sind durch ein Netzwerk von Verbindern verbunden, die gleichzeitig mit den TIR-Prismen unter Verwendung desselben zweiten Materials gegossen werden.
Die TIR-Prismen (oder Eckwürfel) entsprechend dieser Erfindung können eine verschiedene Größe innerhalb einer Ansammlung sowie verschiedene Orientierungen innerhalb der Ansammlung aufweisen.
Bei einer Spritzgussvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung kommt ein neues Guss- sowie ein neues Heißkanaldesign zum Einsatz, bei dem das geschmolzene Material für die TIR-Prismen unter Verwendung eines einzigen Gusseinlaufes zur jeweiligen Bildung einer jeden individuellen Ansammlung von TIR-Prismen gespritzt wird. Dies bedeutet, dass eine Ansammlung von TIR-Prismen beim Gießen über einen Gusseinlauf gegossen wird, und eine weitere Ansammlung von TIR-Prismen über einen separaten und entfernten Gusseinlauf gegossen wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind wenigstens zwei benachbarte TIR-Prismen, die zu jeder Ansammlung von TIR-Prismen gehören, durch ein sichtbares Verbinderelement verbunden, das einen Kanalgussweg bereitstellt, der das Füllen mit gegossenem Kunststoffmaterial aller TIR-Prismen ermöglicht, die zu einer Ansammlung gehören. Mit anderen Worten, die Anzahl von Gusseinläufen ist gleich der Anzahl von Ansammlungen von TIR-Prismen, die von jeder Anwendung benötigt werden. Zudem wird jeder Gusseinlauf verwendet, um ein einzelnes Netzwerk von sichtbaren Verbindern zu bilden, die eine spezifische Ansammlung von TIR-Prismen verbinden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Träger der Linse in einem ersten Schritt unter Verwendung eines ersten Materials gegossen, und es werden in einem zweiten Schritt die Ansammlungen von TIR-Prismen und die Verbinderelemente unter Verwendung eines zweiten Materials gegossen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung können die Träger und die TIR-Prismen und die Verbinderelemente in zwei separaten Schritten, jedoch unter Verwendung derselben Materialien gegossen werden. Dies erfolgt zur Verbesserung der Güte der TIR-Prismen und zur Verbesserung der Kühl- und Schrumpfeigenschaften des Gussprozesses.
Figurenliste

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Spritzgussvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Linse, die ein Trägerelement, Ansammlungen von TIR-Prismen und Netzwerke von Verbindungselementen beinhaltet, entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
3a und 3b zeigen Ansammlungen von TIR-Prismen und Netzwerke von Verbindungselementen entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4a und 4b zeigen eine Linse, die ein Trägerelement, Ansammlungen von TIR-Prismen und Netzwerke von Verbindungselementen beinhaltet, entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt Ansammlungen von TIR-Prismen und Netzwerke von Verbindungselementen entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt Ansammlungen von TIR-Prismen und Netzwerke von Verbindungselementen entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt Ansammlungen von TIR-Prismen und Netzwerke von Verbindungselementen entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Verbindung.

Detailbeschreibung der Erfindung
1a und 1b zeigen eine Spritzgussvorrichtung (2) entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung gemäß 1a und 1b wird verwendet, um Linsen (20) mit TIR-Prismen für Fahrzeuge gemäß 2 herzustellen. Die TIR-Prismen können zwei oder mehr gewinkelte Facetten bzw. Kristallflächen (facets) aufweisen. Bei dieser Anwendung sind lediglich beispielhalber TIR-Prismen mit zwei gewinkelten Facetten bzw. Kristallflächen und drei gewinkelten Facetten bzw. Kristallflächen (Eckwürfel) gezeigt. Eckwürfel-TIR-Prismen werden am häufigsten verwendet, da sie die meistverwendeten Reflexionseigenschaften aufweisen.
Im Gegensatz zu der Druckschrift US 2008 / 0 088 926 A1 , die nunmehr das an den vorliegenden Anmelder übertragene US-Patent US 7 722 196 B2 ist, wo nur TIR-Eckwürfel gezeigt sind, offenbart die vorliegende Anmeldung TIR-Prismen mit zwei und mehr als drei gewinkelten Facetten bzw. Kristallflächen.
Bei der Druckschrift US 2008 / 0 088 926 A1 , die nunmehr das an den vorliegenden Anmelder übertragene US-Patent US 7 722 196 B2 ist, sind die TIR-Eckwürfel vollständig voneinander separiert, und sie werden unter Verwendung eines einzigen Einlaufes für jeden TIR-Eckwürfel hergestellt. Dieser Einlauf kann in einer Kalt- oder Heißkanalspritzgussform sein.
In der vorliegenden Anmeldung werden TIR-Prismen mit zwei und mehr als drei gewinkelten Facetten bzw. Kristallflächen offenbart, die verbunden sind und Ansammlungen von TIR-Prismen bilden, die verschiedene Formen, Größen, Orientierungen und Anzahlen von Facetten bzw. Kristallflächen aufweisen. Die TIR-Prismen können auch durch optische Elemente, die eine Facette bzw. Kristallfläche sind, verbunden werden.
1a zeigt eine erste Gussstation, die eine Spritzgussform (3) mit zwei Gussplatten (7) und (5) aufweist, um einen ersten Spritzhohlraum (16) zu bilden, der ein erstes geschmolzenes Kunststoffmaterial beziehungsweise Harz durch einen Gusseinlauf (11) aufnimmt. Der Hohlraum (16) wird verwendet, um ein Substrat oder Trägerelement (21) der Linse (20) unter Verwendung eines Direkteinlaufes oder von Kalt- oder Heißkanälen (nicht gezeigt) zu gießen.
Nachdem das Trägerelement (21) in der Gussform (3) abgekühlt ist, wird das Trägerelement (21), das in einer der Gussformplatten (5) oder (7) gehalten wird, zu einer in 1b gezeigten zweiten Gussstation überführt, die dazu verwendet wird, Ansammlungen (22a und 22b) von TIR-Prismen (24 und 28) und Verbinderelemente (26) unter Verwendung eines zweiten gießbaren Materials zu gießen und damit den Gussprozess zu Ende zu bringen.
Die zweite Gussstation (2) ist in 1b gezeigt. Ein Einspritzrohrverteiler (4) liefert ein zweites geschmolzenes Kunststoffmaterial an eine Mehrzahl von Heißkanaldüsen (6). Die Düsen (6) können thermisch einlaufgesteuert oder ventileinlaufgesteuert sein. Eine zweite Gussform (13), die zwei Gussplatten (10) und (12) beinhaltet, wird verwendet, um eine Mehrzahl von Gusshohlräumen (18) und (19) zu bilden. Das Trägerelement (21) ist weiterhin in dem ersten Spritzhohlraum (16) befindlich und verbleibt in der zweiten Gussstation während des Einspritzens des zweiten Materials. Die Gusshohlräume (18) werden verwendet, um einen Strömungsweg des zweiten geschmolzenen Materials zu bilden, sodass das zweite geschmolzene Material Spritzhohlräume (19) erreicht, die eine prismenartige Form aufweisen. Die Gusshohlräume (19) werden verwendet, um Ansammlungen (22a) und (22b) von TIR-Prismen (24) und (28) zu bilden, während die Gusshohlräume (18) verwendet werden, um das Netzwerk von Verbinderelementen (26) und (27) zu bilden. Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung werden ein einzelner Einlauf (8) oder eine Düse (6) verwendet, um eine Mehrzahl von TIR-Reflektoren zu gießen, die voneinander entfernt beziehungsweise beabstandet sind und Ansammlungen von TIR-Prismen bilden, wobei diese Ansammlungen durch die Verbinderelemente (26) und (27) verbunden sind. Dies bedeutet, dass weniger Einläufe und weniger Düsen verwendet werden, um gleichzeitig TIR-Prismen gleicher oder verschiedener Größen unter Verwendung der Verbinderelemente als Strömungsweg zu gießen, sowie auch aus Gründen des optischen Designs.
3a-b zeigen weitere Abwandlungen der Linse 20 mit anderen Formen und Größen der Ansammlungen von TIR-Prismen und Verbinderelemente. In 3a sind drei TIR-Eckwürfelprismen vorhanden, die durch Ein-Facetten- bzw. Kristallflächenoptikelemente verbunden sind, die gleichzeitig aus demselben geschmolzenen Material hergestellt sind. Die TIR-Eckwürfelprismen weisen dieselbe Größe und Form, jedoch verschiedene Orientierungen auf.
4a-b zeigen andere Abwandlungen der Linse 20 mit anderen Formen und Größen von Ansammlungen von TIR-Prismen und Verbinderelemente. In 3a bzw. 4a sind sieben TIR-Eckwürfelprismen vorhanden, die durch Zwei-Facetten- bzw. Kristallflächen-TIR-Optikprismen (Elemente) verbunden sind, die alle gleichzeitig aus demselben geschmolzenen Material gefertigt sind. Die TIR-Eckwürfelprismen weisen unterschiedliche Größe und dieselben oder unterschiedliche Orientierungen auf. Die Zwei-Facetten- bzw. Kristallflächenverbindungsprismen spielen ebenfalls eine nützliche Rolle bei der Reflexion, die von derjenigen der TIR-Drei-Facetten- bzw. Kristallflächeneckwürfel verschieden ist. Die Zwei-Facetten- bzw. Kristallflächenverbindungsprismen weisen unterschiedliche Form in 4a-4b auf.
In 5a ist die Kraftfahrzeuglinse mit der Ansammlung von TIR-Prismen von der Vorderseite her gezeigt, wobei zehn Ansammlungen von TIR-Prismen gegeben sind. Jede Ansammlung verfügt in Kombination über TIR-Prismen des Eckwürfels (drei Facetten- bzw. Kristallflächen), die durch Prismen mit zwei Facetten bzw. Kristallflächen verbunden sind.
5b zeigt den Weg D-D einer einzelnen Ansammlung, wobei in 5a und 5c die Ansammlung von 5b im Querschnitt gezeigt ist. Wie in 5c gezeigt ist, ist ein Einlauf, der als sich verjüngender Kanal auf einer Drei-Platten-Einspritzeinlage gezeigt ist, zur Erläuterung dessen gezeigt, wie während eines Einspritzzyklus ein erstes Material durch diesen Einlauf gespritzt wird, um Gusshohlräume zu füllen, die alle TIR-Eckwürfel in einer Ansammlung festlegen, die durch Hohlräume verbunden sind, die die Zwei-Facetten- bzw. Kristallflächenprismen festlegen, die die TIR-Eckwürfel verbinden.
5d und 5e zeigen eine Ansicht und einen Querschnitt durch die beiden Ansammlungen von TIR-Prismen von 5a. Wie in 5e gezeigt ist, wird jede Ansammlung von TIR-Prismen von 5a durch Einspritzen von geschmolzenem Material durch separate Einläufe gegossen, das heißt ein Einlauf pro Ansammlung zum in einem einzigen Durchgang erfolgenden Gießen aller TIR-Prismen einer Ansammlung.
In einem zweiten Einspritzschritt werden, nachdem das Material zur Bildung der TIR-Ansammlungen erkaltet ist, die TIR-Ansammlungen in dem Kern oder Hohlraum gehalten, und es wird die Gussplatte durch Verschieben oder Drehen zu einer nächsten Spritzgussform bewegt, um die Basis oder den Träger der Linse zu bilden, der sämtliche TIR-Prismen in Form von TIR-Prismen-Ansammlungen hält.
Erfindungsgemäß können durch Verbinden der TIR-Prismen mit geschmolzenem Material, das Verbindungselemente bildet, die TIR-Prismen, die eine Ansammlung bilden, mit einer einzigen Kalt- oder Heißkanaldüse oder einem solchen Einlauf gespritzt werden. Dies verringert nicht nur die Anzahl von Düsen im Vergleich zu der bekannten Druckschrift US 2008 / 0 088 926 A1 , die nunmehr das an den vorliegenden Anmelder übertragene US-Patent US 7 722 196 B2 ist, sondern stellt auch eine Linse mit TIR-Prismen bereit, die verschiedene Erscheinungen, Ausgestaltungen und optische Reflexionsmuster aufweisen, was eine Kombination aus TIR-Prismen mit drei und zwei Facetten bzw. Kristallflächen oder TIR-Eckwürfelprismen und Einzel-Facetten- bzw. Kristallflächenelementen, die die TIR-Eckwürfel verbinden, darstellt.
Im 6 und 7 ist eine weitere Linse mit angesammelten TIR-Prismen gezeigt. In 7b sind eine einzelne Heißkanaldüse und ein zugehöriger Einlauf gezeigt, die eine Ansammlung von fünf TIR-Eckwürfeln, die durch vier Zwei-Facetten- bzw. Kristallflächen-Prismen verbunden sind, gießen.
Erfindungsgemäß können die TIR-Ansammlungen unter Verwendung von rotem oder transparentem Kunststoffharz gegossen werden, und zwar mit einem in einem zweiten Durchlauf gegossenen Träger, der transparent oder jeweils rot ist. Zudem können sowohl der Träger der Linse wie auch die TIR-Prismen in zwei aufeinanderfolgenden Durchgängen des gleichen Materials, also beispielsweise rot oder transparent, eingespritzt werden.

Claims

Spritzgegossene Vielfarbenlinse (20) für Fahrzeuge, umfassend: - einen im Wesentlichen planaren Träger (21), der unter Verwendung eines ersten gießbaren Harzes mit einer Menge von ersten chemischen und optischen Eigenschaften spritzgegossen ist, wobei der Träger (21) zwei entgegengesetzte bzw. gegenüberliegende Oberflächen aufweist, die keine optische Leistung aufweisen; -eine Mehrzahl von Ansammlungen (22a,22b) von TIR-Reflektorprismen (24,28), die unter Verwendung eines zweiten gießbaren Harzes mit einer Menge von zweiten chemischen und optischen Eigenschaften spritzgegossen ist, wobei jede Ansammlung (22a,22b) wenigstens zwei TIR-Reflektorprismen (24,28) beinhaltet; - ein Netzwerk von sichtbaren Verbindern (26,27), die unter Verwendung des zweiten gießbaren Harzes spritzgegossen sind, wobei die Verbinder (26,27) eine ununterbrochene Verbindung beziehungsweise einen ununterbrochenen Weg zwischen wenigstens zwei benachbarten TIR-Reflektorprismen (24,28) bereitstellen, wobei die TIR-Reflektorprismen (24,28) und Verbinder (26,27) beide auf einer der entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Oberflächen des planaren Trägers (21) spritzgegossen sind.
Spritzgegossene Vielfarbenrücklichtlinse (20) für Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei der planare Träger (21) einen Krümmungsradius aufweist.
Spritzgegossene Vielfarbenrücklichtlinse (20) für Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei das erste Harz transparent beziehungsweise klar ohne Farbzusatz ist.
Spritzgegossene Vielfarbenrücklichtlinse (20) für Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei das zweite Harz bei Tageslichtaußenbeleuchtungsbedingungen rot ist.
Spritzgegossene Vielfarbenrücklichtlinse (20) für Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei der Verbinder (26,27) eine minimale Länge aufweist, die ermöglicht, dass die beiden benachbarten TIR-Reflektoren (24,28) einander im Wesentlichen berühren.
Spritzgegossene Vielfarbenrücklichtlinse (20) für Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei die TIR-Reflektoren (24,28) eine Höhe H und die Verbinder (26,27) eine Höhe h aufweisen, wobei H > h gilt.
Spritzgussvorrichtung zum Bilden einer Zwei-Materialien-Linse (20), die Ansammlungen (22a,22b) von TIR-Reflektoren (24,28) beinhaltet, umfassend: - einen primären Spritzgusshohlraum (16) zum Gießen eines Linsenträgerelementes (21) unter Verwendung eines ersten Materials; - eine sekundäre Spritzgussform (13) mit einer Mehrzahl von prismenförmigen Gusshohlräumen (19) zum Gießen einer Mehrzahl von TIR-Prismen (24,28), die eine Ansammlung (22a,22b) von TIR-Prismen (24,28) bilden, wobei die sekundäre Gussform (13) des Weiteren ein Netzwerk von Gusshohlräumen (18) beinhaltet, die mit wenigstens zwei benachbarten prismenförmigen Gusshohlräumen (19) kommunizieren, die sichtbare Verbinderelemente (26,27) bilden, wobei diese Verbinderelemente (26,27) wenigstens zwei benachbarte TIR-Prismen (24,28) verbinden.