包括带有压力元件的插件的玻璃窗、该玻璃窗的制造方法以及用于该玻璃窗的插件

摘要

本发明涉及一种玻璃窗（1），所述玻璃窗包括玻璃元件（2）、成型密封件部分（3）和至少一个插件（4），所述插件具有位于所述成型密封件部分（3）中的包覆成型部分和位于所述成型密封件部分（3）以外的凸出部分（5），所述插件（4）包括支撑基部（8）的基底（7），其中所述基部具有中心轴线（yy’）、自由表面（8’）、以及压力元件（9），所述压力元件在至少一个连接区域（L）处固定在所述插件（4）上，并在所述基底（7）和所述玻璃元件（2）之间延伸且支撑在所述玻璃元件上，所述玻璃窗的特征在于，所述压力元件（9）还在至少一个支撑区域（A）处抵靠在所述基底（7）或基部（8）上，其中所述支撑区域位于所述基部（8）下方，在所述基部（8）和所述玻璃元件（2）之间。

说明书

技术领域

本发明涉及包括玻璃元件、成型密封件部分以及至少一个插件的玻璃窗，该玻璃窗用于借助于至少一个插件被布置和/或固定在一结构上，尤其是机动车车身元件上。本发明还涉及该玻璃窗的制造方法，以及用于该目的的插件。

背景技术

实际上已知使用至少一个、优选地多个销钉或插件，来将玻璃窗定位和/或固定在结构、尤其是机动车车身上，其中所述销钉或插件通过在所谓的封装操作期间部分地嵌入塑料材料制成的包层中来预先固定在玻璃窗上。

为了实现该操作，将玻璃窗和插件以所期望的相对位置布置在模具中，然后在模具的模制空腔中注入合适的塑料材料（例如：聚丙烯），以将插件的一部分封装在玻璃窗上，以使插件固定在玻璃窗上。

所述插件通常包括三个部分，即：平的中央部分或者说基部；在该基部的两侧分别延伸有构成工作区域的、用于与车身元件协作的部分；以及包覆成型（surmouler）在构成成型带的材料中、包括如下所述的所谓压力元件的部分。

因此，插件可以包括基底以及压力元件，其中所述基底被包覆成型在所述成型密封件部分中，并支撑基部，该基部具有中心轴线以及位于所述成型密封件部分以外的自由表面，所述压力元件在至少一个连接区域中固定在插件上，并在基底和玻璃元件之间延伸，同时支撑在玻璃元件上。

在封装操作期间，用封装材料包裹插件的基部、基底和压力元件，并使得插件的工作部分远离该封装材料。为此，将插件布置在模具中，以使得其工作部分隔离在模具的闭合定位空腔中，并使得插件的基部以及玻璃元件待包裹的部分位于模具的所谓模制空腔的另一空腔中，在模制空腔中注入封装材料。

第一困难之处在于，通常，车辆的玻璃窗、尤其是机动车的玻璃窗具有复杂的形状，使得必须使用其压力元件的形状和尺寸随它在玻璃窗上的定位而变化的专门的插件。因此，对于一个玻璃窗模型（即一个玻璃窗系列），可能必须有多个不同形状的插件，这使得包覆成型操作的实施变得复杂，因为对于每个玻璃窗，每个插件都必须单独地定位和布置。

第二困难之处源于不能一直完美地确保模制空腔和隔离定位空腔之间的密封性，使得在注射时被注射的产品倾向于从模制空腔移动到定位空腔，其后果在于部分地包裹插件的工作部分，这导致造成此后的插件定位问题和/或固定困难，使得玻璃窗整体可能会被降级为次品。

为了解决所述缺陷，欧洲专利申请N° EP 0468713提出在封装操作之前围绕用于定位的工作部分布置由弹性体制成的密封件，在插件于模具中就位时该密封件施加在定位空腔的周边，使得其构成该空腔和模制空腔之间的密封，由此在注射时保护了插件的工作部分。除了该布置不总是有效以外，该布置还具有使制造过程变得复杂的缺陷。

国际专利申请N° WO 2008/145938提出使用一种插件，该插件包括布置在宽度更大的基底上的基部，在该基部的两个端部处分别布置有两个弹性爪，这些弹性爪在包覆成型操作时通过玻璃元件推力作用下的反作用力使支撑插件的工作部分的基部抵靠在定位空腔的入口上。

虽然在玻璃元件大致平行于基底（或基部）的布置中由爪施加的作用力确实有如下效果，即，均匀地使插件的基部抵靠在定位空腔的入口的周边上，但是当玻璃元件的表面相对于基底或基部倾斜的时候就不再是这样的了。

发明内容

本发明的目的在于通过提出一种玻璃窗来弥补这些缺陷，其中所述玻璃窗的至少一个插件、优选地所有插件的压力元件的形状使得无论插件在玻璃窗上的位置如何都能使用插件，允许实现如上所述类型的封装，并且在不设置密封件的情况下就能避免封装材料进入插件的定位空腔中。

因此，本发明的主题在于如权利要求1所述的玻璃窗。该玻璃窗包括玻璃元件、成型密封件部分、和至少一个插件，该插件具有位于所述成型密封件部分中的包覆成型部分、以及位于所述成型密封件部分以外的、用于所述玻璃窗在结构元件（尤其是车辆的车身元件）上的定位和/或固定的凸出部分，所述插件包括基底，该基底被包覆成型在所述成型密封件部分中，并支撑基部，该基部具有中心轴线、位于成型密封件部分以外的自由表面、以及压力元件，该压力元件在至少一个连接区域中固定在插件上，并在基底和玻璃元件之间延伸且支撑在玻璃元件上，所述玻璃窗的显著之处在于，压力元件还在至少一个（不同于连接区域的）支撑区域中抵靠在基底或基部上，其中所述支撑区域位于基部以下，在基部和玻璃元件之间。支撑区域不一定处于基部紧下方：基底优选地存在于支撑区域和基部之间，压力元件因此抵靠在基底上。无论连接区域的数量如何，支撑区域都是唯一的。

因此，与插件连接的压力元件支撑在玻璃元件上，并抵靠在基部或基底上；本发明意义上的“抵靠”指的是存在所产生的、带有力的传递的物理接触：在支撑区域中，压力元件与其接触的基部或基底是物理分开的，并分别在基部或基底上施加力。

优选地，压力元件的支撑区域大致位于基部的中心轴线的延长线上。因此，压力元件在支撑区域中施加在基部或基底上的力为大致沿基部的中心轴线取向的力。

还优选地，基底和基部每个都大致是平的；基部优选地为圆形的盘，而基底则优选地为圆形或椭圆形的盘。基底和基部优选地每个都具有中心轴线，并且这些中心轴线优选地是重合的。

一般地，基底超出基部的周边，以增强插件在封装中的锚固。为了进一步改善该锚固，该表面可以穿有至少一个开孔，通过该开孔实现锚固。当然，在本发明的一个变型中，基部和基底可以具有相同的形状和尺寸。

压力元件可以由单一弹性可变形爪构成，其中所述爪的第一端部在连接区域处与基底连接，第二端部则在支撑区域处被玻璃窗抵靠在基底或基部上。

因此，基底可以具有尺寸大于基部周边轮廓的周边轮廓，所述基底优选地包括至少一个穿过其厚度的开孔；在该情况下，所述基底可以不存于整个基部之下，而是仅存在于基部的一部分之下：例如仅存在于基部的周边。

然而，还可以的是，基底具有与基部相同的周边轮廓；基底和基部因此混同；否则：可以在基底和基部之间布置完整的或部分的周边肩部。

压力元件优选地由至少一个爪构成，更优选地由至少一对同平面的、关于基部中心轴线对称地布置的爪构成，其中所述每个爪都优选地相对于连接区域中的所述基底以与基部的中心轴线成包括在20°和80°之间、甚至30°和60°之间的角度的方向取向。

爪或每个爪是可以塑性变形的。当压力元件包括多个爪时，每个爪都具有与插件连接的区域，但是，无论如何都只产生一个支撑区域，即所有的爪都在相同位置处与基底（或必要时与基部）接触。

术语“塑性”在这里指的是荷载作用下的成形行为：一旦荷载被去除，所涉及的元件保持其变形，并不重新回到其初始构造。

在一个优选的变型中，每个爪都包括两个分支：倾斜的第一分支远离所述基底，而第二分支则延长第一分支并朝着基底的方向倾斜，一个爪的所述两个分支之间的角度优选地包括在80°和100°之间。

在该变型中，第二分支优选地具有小于第一分支的长度，第二分支还优选地具有大致等于第一分支一半的长度。

一对同平面爪的两个第二分支的端部优选地相互连接。

当自由表面和玻璃元件的相邻表面之间的角度包括在0°和40°之间并包括0°和40°、甚至包括在0°和40°之间但不包括0°时，尤其是当该角度包括在5°和40°之间并包括5°和40°、甚至在7°和30°之间并包括7°和30°时，本发明具有专门的应用。

即，当插件的总体中心轴线之间的角度在其与玻璃元件的相邻表面相交处垂直于玻璃元件时可以使用本发明，但当插件的总体中心轴线在其与玻璃元件的相邻表面相交处不垂直于玻璃元件时本发明特别有益。

优选地，如果玻璃窗包括多个插件，则该玻璃窗将包括至少两个根据本发明的插件，所述插件的凸出部分在空间中沿着不平行的轴线取向。

因此，至少两个插件各自的基部具有在空间中不平行的中心轴线。

本发明的主题还在于符合本发明的玻璃窗的制造方法，其中所述玻璃窗包括玻璃元件、成型密封件部分、以及至少一个插件，该插件具有位于所述成型密封件部分中的包覆成型部分、以及位于所述成型密封件部分以外的、用于所述玻璃窗在结构元件（尤其是车辆的车身元件）上的定位和/或固定的凸出部分，所述插件包括支撑基部的基底，其中所述基部具有中心轴线、自由表面、以及在至少一个连接区域处固定在插件上的压力元件，所述方法至少依次包括以下步骤：

- 将玻璃元件布置在模具的第一部分中；

- 将插件布置在模具的第二部分中，使得凸出部分位于布置在该模具第二部分中的定位空腔中，并且使得其基部的自由表面支撑在定位空腔的入口的周边上；

- 关闭模具的两个部分，使得形成模制空腔（以使得定位空腔和模制空腔隔离）；

- 在模制空腔中注射构成所述成型带的塑料材料，以在玻璃元件上包覆成型基底、基部及压力元件，所述压力元件在所述基底和所述玻璃元件之间延伸并支撑在所述玻璃元件上，自由表面和凸出部分位于所述成型密封件部分以外。

符合本发明的方法的显著之处在于，在模具关闭期间，压力元件变形，并在至少一个支撑区域处抵靠在基底或基部上，其中所述支撑区域位于基部下方，在基部和玻璃元件之间。

压力元件的支撑区域优选地大致位于基部中心轴线的延伸线上。

如果玻璃窗包括至少两个符合本发明的插件，那么所述插件的凸出部分就优选地在模制之前在模具的所述第二部分的定位空腔中沿不平行的轴线取向。

本发明的主题同样在于用于符合本发明的玻璃窗的插件，该插件用于玻璃窗在结构元件、尤其是车辆车身元件上的定位和/或固定，所述插件包括支撑基部的基底，其中所述基部具有中心轴线、自由表面、以及在至少一个连接区域处固定在插件上的压力元件。

如上所述，压力元件由至少一个爪构成，并优选地由至少一对同平面的、关于基部中心轴线对称地布置的爪构成，所述爪或每个爪都优选地相对于所述连接区域中的所述基底沿着与所述基部的中心轴线成一角度的方向取向，其中所述角度包括在20°和80°之间、甚至包括在30°和60°之间。爪或每个爪优选地可以塑性变形。

因此，如果符合本发明的玻璃窗的成型带被去除，可以观察到，成型带内部的压力元件的构造不同于压力元件在其被包含到成型带中之前的构造。

有利地，符合本发明的压力元件允许使插件支撑在玻璃元件的相邻表面上，并允许在基部（或基底）上施加反作用力，以有效地维持基部抵靠在定位空腔的入口上，并因此确保密封性。

该反作用力在基部中心轴线方向上的施加允许获得围绕基部和插件凸出部分的定位空腔的入口之间的整个接触处的完美密封性。

附图说明

以下将参照附图示例地而非限制性地描述本发明的多个实施形式。在这些附图中：

图1为符合本发明的插件的第一实施例的部分轴向剖视图；

图2为图1中示出的插件在其定位在模具部分中之后、在其布置到位之后、并在注射阶段之后的轴向剖视图；

图3为符合本发明的插件的另一实施变型的俯视图；

图4为符合本发明的插件的另一实施变型的平面图；

图5为示出了带有两个可变形爪的插件在模具关闭时的力的示意图；

图6为符合本发明的插件的另一实施例的正视图；

图7为图6中示出的、位于模具部分中的插件在玻璃元件布置到位之后并在注射阶段之后的轴向剖视图；

图8为符合本发明的玻璃窗的部分剖视图，其中所述玻璃窗借助于图6和图7中示出的类型的插件被固定在车身元件上；

图9和图10分别以正视图和仰视图示出了插件的另一实施变型。

在这些附图中遵循了各个元件之间的比例，并且一般没有示出背景元件，以方便阅读这些附图。

具体实施方式

在图1和图2中示出了符合本发明的插件4，该插件用于被安装在玻璃元件2上。该插件包括圆柱形的、具有中心轴线yy’的凸出部分5，该凸出部分构成插件的工作部分，并在其自由端部处终止于截头圆锥形部分，该截头圆锥形部分用于方便其定位在玻璃窗1应当安装在其上的部件（尤其是车身元件）的开孔中。凸出部分5包括用于确保与车身元件的夹固的侧翼。

在其另一端部处，凸出部分5与圆形的平基部8连接，该基部在本发明的该实施例中位于同样是圆形且平的基底7之上，其中所述基底具有比基部更大的直径。基底的厚度在这里为2 mm，而基部的厚度则为1 mm。

在示出了在其使用之前的插件的图1中，基底7的下表面支撑压力元件，该压力元件由爪19构成，其中所述爪的第一分支19a在与插件连接的区域L中沿轴线xx’取向，所述轴线xx’相对于基底7的平面倾斜大约为30°的角度α，所述爪的由其自由端部构成的第二分支19b在第一部分之后，大致与第一分支垂直。

因此，在图1中，爪相对于在连接区域L中的所述基底7沿着与基部8的中心轴线yy’成角度δ的方向取向，其中所述角度δ相对于90°与角度α互补，并且大约为60°。

中心轴线yy’也是插件的总体中心轴线。

因此，如图2中所示，为了将插件4封装在玻璃元件2上，依次如下所述地实施：

- 将玻璃元件2布置在模具的下部分11a中；

- 将插件（或各个插件）4布置在设置在模具的上部分11b中的空腔13中。优选地，如在图2中所示，该空腔的入口具有对应于基部8尺寸的圆形凹槽15，以使得基部配合在该凹槽中，由此产生了允许改善空腔13密封性的隔挡；

- 关闭模具。在该操作过程中，爪19被玻璃元件2推开并变形，以至于爪的自由端部与基底7接触，并在基底7上施加力，该力的效果在于使得插件4的基部8的周边、即自由表面8’抵靠在凹槽15的底部。确定爪19的第一部分的长度，以使得爪的自由端部抵靠在基底7上，更具体地在其位于基部下方的抵靠或支撑区域A中、即在图1中介于点划线BB’和CC’之间的区域中抵靠在基底的朝向玻璃元件2的表面上。优选地，赋予爪19的该第一部分的长度使得支撑区域A位于基部8的中心O附近，沿着轴线yy’偏离于基底7的下端部。

当然，赋予插件的爪19合适的尺寸以允许该爪在所述变形期间以力F（由双箭头示出）使得基部8的上表面抵靠圆形凹槽15的底部，其中所述力的取向由此被控制，并且其数值也同样被爪的材料选择及其尺寸所控制。因此，优选地，可以调整爪19的直的第一分支19a，以及构成插件、更特别地构成爪19的材料的弹性模量，来使得玻璃元件2在爪上施加的变形力小于使玻璃元件破裂或损坏的力，同时又足以确保定位空腔13的良好密封性以防止注射材料流入该空腔内部；

- 在模制空腔17中注射塑料材料。

当然，尽管构成插件4的元件（即其工作部分3、其基底7、其基部8，以及其爪19）大多数时候都由单一部件构成，但这些元件在本发明的一个变型中还可以由多个组装在一起的部件构成，这些部件可以根据插件可能会遭受的特定受力条件由塑料材料或金属制成。

基部8一般具有圆形的形状，但基底7可以具有任何适于所涉及的玻璃窗的类型的形状。如在图3中所示，基底7例如可以具有椭圆形的形状，其中心可以不同于基部8的中心O。此外，为了改善插件4在包裹的塑料材料中的锚固，基底7可以穿有开孔20，该开孔的形状和尺寸取决于其在基底7上的布置。

本发明的特别有意义之处在于，本发明不仅适用于插件4的基部8与其平行的玻璃窗，而且还适用于如图所示基部8、甚至基底7也不与玻璃元件2平行的玻璃窗。

当然，插件4可以包括多个爪，尤其是成对地以关于插件的中心轴线yy’对称的方式布置在同一平面中的爪19。

在本发明的在图4以及图5中示意地示出的一个变型中，压力元件9包括两个爪19，并且基底7和基部8具有相同的形状和相同的周边尺寸，并因此而混同。

使得构成这些爪的分支19a和19b具有这样的长度，以至于在这些爪在玻璃元件2施加的力F’的作用下变形时，它们在基底7下方（并间接地位于基部8下方）的支撑区域A位于基部8下方，并优选地位于基部8的中心O的附近。由此，在该支撑区域A中的合力F（由双箭头示出）沿中心轴线yy’取向。

在本发明的在图6至图8中示出的一个变型中，插件4包括圆柱形凸出部分5，该凸出部分包括螺纹，这允许如图8中所示，一旦实现插件4的包覆成型就借助于螺母18将玻璃窗1固定在车辆的车身6上。在本发明的该实施例中，压力元件由布置在同一轴向平面中的两个爪构成，其中所述两个爪关于中心轴线yy’是对称的，如在图4和图5中那样。

每个爪19都由第一分支19a构成，其中所述第一分支在连接区域L处固定在基底7上，并沿着与中心轴线yy’形成大约30°的角度δ的轴线xx’向内部倾斜，所述连接区域大约位于基底直径一半处。这两个第一分支被两个长度更短的第二分支19b来延长，其中所述第二分支向基底7回升，并在第一分支的中距离处相连接，以构成W形。

第二分支19b在它们的连接部19c处相互成大约90°角。

如图6和图7中所示，第一分支19可以具有大致恒定的截面，而第二分支19b从第一分支向着两个第二分支19b之间的连接部19c行进时逐渐变细。

可以观察到的是，对于由表面12与自由表面8’构成角度β的玻璃元件施加在压力元件上的力，插件的压力元件9这样的W形几何构造允许造成压力元件的变形，使得让压力元件抵靠在基底（或基部）上的支撑区域位于基底（或基部）的中心O附近。由此实现基部8的上表面均匀地抵靠在凹槽15的底部上，这确保了良好的密封性。

该角度β优选地包括在0°和40°之间并包括0°和40°，甚至包括在0°和40°之间但不包括0°，尤其是包括在5°和40°之间并包括5°和40°，甚至包括在7°和30°之间并包括7°和30°。

本发明由此允许沿着玻璃窗的整个周边并甚至在玻璃窗是弯曲的时候使用相同的插件。

因此，与现有技术插件（需要根据玻璃窗元件与插件基底形成的角度实现不同的专门的模型）相反地，本发明允许在不对称的玻璃窗区域处布置相同的插件，或在不对称的玻璃窗（例如：后侧玻璃窗）上布置相同的插件。

符合本发明的插件优选地由填充有或没有填充有玻璃纤维的各种塑料材料制成，并且特别地使用弹性模量包括在200 MPa和20 GPa之间、并优选地包括在1至10 GPa之间的塑料材料。

特别地，可以使用聚丙烯（弹性模量为1.8 GPa）、聚酰胺（弹性模量为2.5 GPa）、填充有30%玻璃纤维的聚丙烯（弹性模量为6 GPa）、填充有30%玻璃纤维的聚酰胺（弹性模量为9.5 GPa）、聚甲醛（弹性模量为3.1 GPa）等。

符合本发明的插件4因此通过模制来制造。

示例地，符合本发明的由弹性模量大约为3 GPa并且基部8在模具上的接触面积为100 mm²的材料构成的插件在模具关闭时在玻璃元件2的作用下经历变形，产生大约为100 N的力，以至于插件以1 MPa的压力抵靠在模具上。所进行的测量显示，该应力均匀地分布在基部8与插件的定位空腔入口接触的周边上。此外，已知在这样的应力下，防止模制材料进入该定位空腔的密封性被视为是得到确保的。

如图9和图10所示，根据本发明，还可以实现由多个轮廓呈如上所述的W形的元件构成的压力元件，所述多个元件将交叉地布置，并特别地沿着垂直的平面成对地布置。

在一个未示出的特别的变型中，基底7朝向玻璃元件2的表面不是平的，而是具有向所述凸出部分5方向凹陷的表面部分。由此相对于基底7朝向玻璃元件2的表面的剩余表面是凹陷的该表面部分可以用于产生特殊的支撑区域A。

因此，可以在图2、图7或图10的点A处产生小的凹陷，以引导第二分支19b，使得准确地在所期望的点处实现与基底表面的接触。

该凹陷的形式可以是表面为圆形的镂空或是细长的凹槽；其剖面的形状可以是直的或锥形的；凹陷的深度可以为至少0.1 mm，并可以深至基底7的整个厚度（即从基底一侧通向另一侧的孔）。