JP7018767B2 - ウインドシールド - Google Patents

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Description

本発明は、ウインドシールド及びその製造方法に関する。
ヘッドアップディスプレイ装置が用いられるウインドシールドは、二重像を防止するために、楔形に形成されているのが一般的である。このように、ウインドシールドを楔形にするためには種々の方法があるが、例えば、特許文献1には、中間膜と内側ガラス板の厚みを一定にし、外側ガラス板を楔形に形成したウインドシールドが開示されている。
特開2017-105665号公報
しかしながら、上記のような楔形のガラス板については、未だ改良の余地があり、強度の向上が要望されていた。本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、楔形のガラス板の強度を向上することができる、ウインドシールド及びその製造方法を提供することを目的とする。
項1.第1面及び第2面を有する第1ガラス板と、
第1面及び第2面を有し、当該第1面と前記第1ガラス板の第2面とが対向するように配置される、第2ガラス板と、
前記第1ガラス板と第2ガラス板との間に挟持される中間膜と、
を備え、
前記第1ガラス板は、第1端部及び当該第1端部と対向する第2端部を有し、前記第1端部から第2端部に向かって厚みが薄くなるように形成され、
前記第1ガラス板においては、前記第2端部側の表面圧縮応力が、前記第1端部側の表面圧縮応力よりも高い、ウインドシールド。
項2.前記第2ガラス板の厚みが略一定である平板により形成されている、項1に記載のウインドシールド。
項3.前記第1ガラス板及び前記第2ガラス板は、それぞれ、前記第1面及び前記第2面における酸化スズの濃度が相違しており、
前記第1ガラス板における前記酸化スズの濃度の低い面が前記第2面を構成し、
前記第2ガラス板における前記酸化スズの濃度が低い面が前記第1面を構成している、項1または2に記載のウインドシールド。
項4.前記第2ガラス板の前記第2面に、遮蔽層及びアンテナの少なくとも一方が積層されている、項1から3のいずれかに記載のウインドシールド。
項5.前記第1ガラス板には筋目が形成され、
前記第2ガラス板には、前記第1ガラス板の筋目と直交する筋目が形成されている、請求項1から4のいずれかに記載のウインドシールド。
項6.前記第1ガラス板及び前記第2ガラス板は、それぞれ、前記第1面及び前記第2面における酸化スズの濃度が相違しており、
前記第1ガラス板における前記酸化スズの濃度の低い面が前記第2面を構成し、
前記第2ガラス板における前記酸化スズの濃度が高い面が前記第1面を構成している、項1または2に記載のウインドシールド。
項7.前記第2ガラス板は、前記第1ガラス板の第1端部及び第2端部と対応する第1端部及び第2端部を有し、
前記第2ガラス板は、前記第1端部から第2端部に向かって厚みが薄くなるように形成されている、項1に記載のウインドシールド。
項8.前記第1ガラス板は風冷強化処理が施されていない、項1から7のいずれかに記載のウインドシールド。
項9.第1端部及び当該第1端部と対向する第2端部を有し、前記第1端部から第2端部に向かって厚みが薄くなるように形成され、湾曲した形状の第1ガラス板を成形するステップと、
湾曲した形状の第2ガラス板を成形するステップと、
前記第1ガラス板の第2面と前記第2ガラス板の第1面との間に中間膜を配置し、圧力を付与することで一体化するステップと、
を備え、
前記第1ガラス板の成形においては、前記第2端部側を前記第1端部側よりも高温になるように加熱した後、湾曲した形状に成形する、ウインドシールドの製造方法。
項10.第1端部及び当該第1端部と対向する第2端部を有し、前記第1端部から第2端部に向かって厚みが薄くなるように形成され、湾曲した形状の第1ガラス板を成形するステップと、
湾曲した形状の第2ガラス板を成形するステップと、
前記第1ガラス板の第2面と前記第2ガラス板の第1面との間に中間膜を配置し、圧力を付与することで一体化するステップと、
を備え、
前記第1ガラス板の成形においては、前記第2端部側に風冷強化処理を行う、ウインドシールドの製造方法。
本発明によれば、楔形のガラス板の強度を向上することができる。
本発明に係るウインドシールドの一実施形態を示す正面図である。 図1のA-A線断面図である。 フロートガラス板の製造方法の一例を説明する図である。 ガラス板の切り出し方法を説明する断面図である。 フロートガラス板の断面図である。 図1のウインドシールドの断面図である。 図1のウインドシールドの筋目を説明する正面図である。 図1のウインドシールドの断面図の他の例である。 ガラス板の成形装置の概略図である。 ガラス板の加熱炉の概略平面図である。 ヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。
<1.ウインドシールドの概要>
以下、本発明に係る自動車のウインドシールドの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るウインドシールドは、ヘッドアップディスプレイ装置により、照射される光が投影され、情報を表示するために用いられるものである。
図1は、本実施形態に係るウインドシールドの正面図、図2は図1のA-A線断面図である。図1及び図2に示すように、本実施形態に係るウインドシールドは、外側ガラス板1と、内側ガラス板2と、これらガラス板1,2の間に配置される中間膜3と、を備えている。そして、このウインドシールドには遮蔽層4が積層されている。以下、各部材について説明する。
<2.外側ガラス板及び内側ガラス板>
まず、外側ガラス板1及び内側ガラス板2から説明する。外側ガラス板1及び内側ガラス板2は、公知のガラス板を用いることができ、熱線吸収ガラス、一般的なクリアガラスやグリーンガラス、またはUVグリーンガラスで形成することもできる。但し、これらのガラス板1、2は、自動車が使用される国の安全規格に沿った可視光線透過率を実現する必要がある。例えば、外側ガラス板1により必要な日射吸収率を確保し、内側ガラス板2により可視光線透過率が安全規格を満たすように調整することができる。以下に、クリアガラス、熱線吸収ガラス、及びソーダ石灰系ガラスの一例を示す。
(クリアガラス)
SiO2:70~73質量%
Al23:0.6~2.4質量%
CaO:7~12質量%
MgO:1.0~4.5質量%
2O:13~15質量%(Rはアルカリ金属)
Fe23に換算した全酸化鉄(T-Fe23):0.08~0.14質量%
(熱線吸収ガラス)
熱線吸収ガラスの組成は、例えば、クリアガラスの組成を基準として、Fe23に換算した全酸化鉄(T-Fe23)の比率を0.4~1.3質量%とし、CeO2の比率を0~2質量%とし、TiO2の比率を0~0.5質量%とし、ガラスの骨格成分(主に、SiO2やAl23)をT-Fe23、CeO2およびTiO2の増加分だけ減じた組成とすることができる。
(ソーダ石灰系ガラス)
SiO2:65~80質量%
Al23:0~5質量%
CaO:5~15質量%
MgO:2質量%以上
NaO:10~18質量%
2O:0~5質量%
MgO+CaO:5~15質量%
Na2O+K2O:10~20質量%
SO3:0.05~0.3質量%
23:0~5質量%
Fe23に換算した全酸化鉄(T-Fe23):0.02~0.03質量%
外側ガラス板1は、台形状に形成され、上辺(第1端部)11、下辺(第2端部)12、右側辺13、及び左側辺14を有している。また、外側ガラス板は車外側を向く第1面101及び車内側を向く第2面102を有しており、これら第1面及び第2面を連結する端面を有している。また、外側ガラス板1は、上辺11から下辺12にいくにしたがって、厚みが小さくなるような楔形に形成されている。内側ガラス板2も、同様に、台形状に形成され、上辺21、下辺22、右側辺23、及び左側辺24を有している。また、内側ガラス板も車外側を向く第1面201及び車内側を向く第2面202を有しており、これら第1面201及び第2面202を連結する端面を有している。この内側ガラス板2は、外側ガラス板1と異なり、厚みが一定の平板により形成されている。
そして、外側ガラス板1の第2面102と、内側ガラス板2の第1面201との間に上述した中間膜3が配置されている。
本実施形態に係るウインドシールドの厚みは特には限定されないが、軽量化の観点からは、外側ガラス板1と内側ガラス板2の厚みの合計を、2.4~5.0mmとすることが好ましく、2.6~4.6mmとすることがさらに好ましく、2.7~3.2mmとすることが特に好ましい。このように、軽量化のためには、外側ガラス板1と内側ガラス板2との合計の厚みを小さくすることが必要であるので、各ガラス板1,2のそれぞれの厚みは、特には限定されないが、例えば、以下のように、外側ガラス板1と内側ガラス板2の厚みを決定することができる。なお、各ガラス板1,2の厚みは、マイクロメータで測定することができる。
外側ガラス板1は、主として、外部からの障害に対する耐久性、耐衝撃性が必要であり、小石などの飛来物に対する耐衝撃性能が必要である。他方、厚みが大きいほど重量が増し好ましくない。この観点から、外側ガラス板1の厚みは、1.8~2.3mmとすることが好ましく、1.9~2.1mmとすることがさらに好ましい。何れの厚みを採用するかは、ガラスの用途に応じて決定することができる。但し、上辺11が下辺12よりも厚いため、例えば、上辺11の厚みを2.5~5.0mm,下辺12の厚みを2.6~6.7mmとし、上辺11と下辺12との厚みの差を0.1~1.7mmとすることができる。
内側ガラス板2の厚みは、外側ガラス板1と同等にすることができるが、例えば、ウインドシールドの軽量化のため、外側ガラス板1よりも厚みを小さくすることができる。具体的には、ガラスの強度を考慮すると、0.6~2.3mmであることが好ましく、0.8~2.0mmであることが好ましく、1.0~1.4mmであることが特に好ましい。更には、0.8~1.3mmであることが好ましい。内側ガラス板2についても、何れの厚みを採用するかは、ガラスの用途に応じて決定することができる。
また、本実施形態に係る外側ガラス板1及び内側ガラス板2の形状は、湾曲形状である。ウインドシールドが湾曲形状である場合には、ダブリ量が大きくなると遮音性能が低下するとされている。ダブリ量とは、ウインドシールドの曲げを示す量であり、例えば、ウインドシールドの上辺11の中央と下辺12の中央とを結ぶ直線を設定したとき、この直線とウインドシールドとの距離のうち最も大きいものをダブリ量と定義する。
ここで、ウインドシールド1の厚みの測定方法の一例について説明する。まず、測定位置については、ウインドシールドの左右方向の中央を上下方向に延びる中央線上の上下2箇所である。測定機器は、特には限定されないが、例えば、株式会社テクロック製のSM-112のようなシックネスゲージを用いることができる。測定時には、平らな面にウインドシールドの湾曲面が載るように配置し、上記シックネスゲージでウインドシールドの端部を挟持して測定する。
<3.外側ガラス板及び内側ガラス板の製造方法>
次に、外側ガラス板1及び内側ガラス板2の製造方法の一例について、図3を参照しつつ説明する。一例として、これら外側ガラス板1及び内側ガラス板2は、フロート法により製造されるフロートガラス板とすることができる。
図3は、フロートガラス板の製造方法を示す図である。図3において、紙面垂直方向が溶融ガラス55の流動方向、左右方向が溶融ガラス55の幅方向である。図4においては、溶融ガラス55の厚さの変化を誇張して示している。
フロート法は、溶融スズなどの溶融金属54の上に溶融ガラス55を連続的に供給し、供給した溶融ガラス55を溶融金属54の上で流動させることにより帯板状に成形する。このように成形されたガラスをガラスリボン55と称する。
そして、ガラスリボン55の幅方向への収縮を抑制するために、ガラスリボン55の幅方向の両端部は、一対のローラ56によってそれぞれ押さえられている。これら一対のローラ56は、ガラスリボン55の流動方向に間隔をおいて複数設けられている。これら複数対のローラ16が回転することにより、ガラスリボン55が下流側に移動する。
ガラスリボン55は、下流側に向かうにつれて冷却され、冷却固化された上で溶融金属54から引き上げられる。そして、徐冷された後、切断される。こうして、フロートガラス板が得られる。ここで、フロートガラス板において、溶融金属54と接触していた面をボトム面と称し、それとは反対の面をトップ面と称することとする。ボトム面及びトップ面は、未研磨であってよい。なお、ボトム面は、溶融金属54と接していたため、溶融金属54がスズである場合には、ボトム面に含有される酸化スズの濃度が、トップ面に含有される酸化スズの濃度よりも大きくなる。
図3では、一対のローラ56がガラスリボン55を幅方向に引っ張ることで、ガラスリボン55の厚みが、幅方向の両端部から中央部に向かうほど、大きくなっている。こうして形成されたガラスリボン55が固化した後に切断すると、外側ガラス板1が得られる。このとき、外側ガラス板の切り出し方は、図4に示すように、2種類ある。まず、図4の右側のように、ガラスリボン55を、切断面K1,K2が鉛直方向に延びるように切断する。これら切断面K1,K2は、平行に延びており、こうして得られた外側ガラス板1Aは、切断面K1,K2とボトム面とが直交している。もう一つの方法では、図4の左側のように、ガラスリボン55を、トップ面に対して垂直な切断面K3,K4が形成されるように切断する。これら切断面K3,K4は、平行に延びており、こうして得られた外側ガラス板1Bは、切断面K3,K4とトップ面とが直交している。いずれの切断方法を採用するかは、後述するように得られるウインドシードに要求される性能による。いずれにしても、上辺11の厚みが大きく、下辺12の厚みが小さくなるような外側ガラス板1が切り出される。
一方、内側ガラス板2も外側ガラス板1と同様にフロート法により形成されるが、公知の方法を用いて内側ガラス板2の厚みは概ね一定に形成される。
また、ガラスリボン55は、溶融金属54上を流動するため、その表面には流動方向に延びる複数の筋目が形成される。そして、冷却されたフロートガラス板の表面にもこの筋目が形成される。そして、筋目によって内側ガラス板2の表面には、図5に示すように、筋目の方向に波状の凹凸が形成されている。なお、図5は図3と同様の断面であり、ガラス板の流動方向と直交する断面を示している。同様の凹凸は、外側ガラス板1にも形成される。但し、各ガラス板1,2においては、溶融金属54に接していたボトム面の凹凸が、トップ面の凹凸よりも小さくなっている。ここで、凹凸が小さいとは、凹凸の最深部と最上部との差が小さいことをいう。また、フロート法により形成されたガラス板の表面には、上記のような筋目に加え、これと直交する方向に延びるウネリも形成される。このウネリは、筋目のピッチよりも大きいピッチを有し、また大きさは筋目の凹凸よりも小さい。
そして、本実施形態に係るウインドシールドでは、図6に示すように、外側ガラス板1の第2面102及び内側ガラス板2の第1面201を、ともにトップ面としている。これにより、外側ガラス板1の第1面101、内側ガラス板2の第2面202、つまりウインドシールドにおいて外部を向く面の凹凸がともに小さくなるようにしている。これにより、ウインドシールドにおいて、外側を向く面がともに凹凸の小さい面になるため、透視歪みを低減することができる。
また、本実施形態では、図7に示すように、外側ガラス板1の筋目と、内側ガラス板2の筋目が直交するようにしている。すなわち、外側ガラス板1の筋目150は、上述した方法により、上辺11及び下辺12と平行に筋目が延びる。一方、内側ガラス板2は、厚みが一定であるため、筋目の方向を調整することができるため、上辺21から下辺22に向かって筋目250が延びるように、ガラスリボンから切り出す。こうして、外側ガラス板1の筋目150と内側ガラス板2の筋目250が直交するように、ウインドシールドが形成される。
なお、外側ガラス板1の製造においては、成形条件を調整すれば、幅方向の両端部から中央部に向かうほど厚さが大きくなるようにしたり、あるいは幅方向の一端部から他端部に向かうほど厚さが大きくなるようにすることもできる。このようなガラスリボン55の厚さは、ローラ56による張力のほか、ローラ56の周速度などで調整できる。
<4.中間膜>
中間膜3は、厚みが概ね一定であり、少なくとも一層で形成されている。一例として、図2の拡大図に示すように、軟質のコア層31を、これよりも硬質のアウター層32で挟持した3層で構成することができる。但し、この構成に限定されるものではなく、コア層31と、外側ガラス板1側に配置される少なくとも1つのアウター層32とを有する複数層で形成されていればよい。例えば、コア層31と、外側ガラス板1側に配置される1つのアウター層32を含む2層の中間膜3、またはコア層31を中心に両側にそれぞれ2層以上の偶数のアウター層32を配置した中間膜3、あるいはコア層31を挟んで一方に奇数のアウター層32、他方の側に偶数のアウター層32を配置した中間膜3とすることもできる。なお、アウター層32を1つだけ設ける場合には、上記のように外側ガラス板1側に設けているが、これは、車外や屋外からの外力に対する耐破損性能を向上するためである。また、アウター層32の数が多いと、遮音性能も高くなる。
コア層31はアウター層32よりも軟質であるかぎり、その硬さは特には限定されない。各層31,32を構成する材料は、特には限定されないが、例えば、アウター層32は、例えば、ポリビニルブチラール樹脂(PVB)によって構成することができる。ポリビニルブチラール樹脂は、各ガラス板との接着性や耐貫通性に優れるので好ましい。一方、コア層31は、例えば、エチレンビニルアセテート樹脂(EVA)、またはアウター層を構成するポリビニルブチラール樹脂よりも軟質なポリビニルアセタール樹脂によって構成することができる。軟質なコア層を間に挟むことにより、単層の樹脂中間膜と同等の接着性や耐貫通性を保持しながら、遮音性能を大きく向上させることができる。
一般に、ポリビニルアセタール樹脂の硬度は、(a)出発物質であるポリビニルアルコールの重合度、(b)アセタール化度、(c)可塑剤の種類、(d)可塑剤の添加割合などにより制御することができる。したがって、それらの条件から選ばれる少なくとも1つを適切に調整することにより、同じポリビニルブチラール樹脂であっても、アウター層32に用いる硬質なポリビニルブチラール樹脂と、コア層31に用いる軟質なポリビニルブチラール樹脂との作り分けが可能である。さらに、アセタール化に用いるアルデヒドの種類、複数種類のアルデヒドによる共アセタール化か単種のアルデヒドによる純アセタール化によっても、ポリビニルアセタール樹脂の硬度を制御することができる。一概には言えないが、炭素数の多いアルデヒドを用いて得られるポリビニルアセタール樹脂ほど、軟質となる傾向がある。したがって、例えば、アウター層32がポリビニルブチラール樹脂で構成されている場合、コア層31には、炭素数が5以上のアルデヒド(例えばn-ヘキシルアルデヒド、2-エチルブチルアルデヒド、n-へプチルアルデヒド、n-オクチルアルデヒド)、をポリビニルアルコールでアセタール化して得られるポリビニルアセタール樹脂を用いることができる。なお、所定のヤング率が得られる場合は、上記樹脂等に限定されることはい。
また、中間膜3の総厚は、特に規定されないが、0.3~6.0mmであることが好ましく、0.5~4.0mmであることがさらに好ましく、0.6~2.0mmであることが特に好ましい。また、コア層31の厚みは、0.1~2.0mmであることが好ましく、0.1~0.6mmであることがさらに好ましい。一方、各アウター層32の厚みは、0.1~2.0mmであることが好ましく、0.1~1.0mmであることがさらに好ましい。その他、中間膜3の総厚を一定とし、この中でコア層31の厚みを調整することもできる。
コア層31及びアウター層32の厚みは、例えば、以下のように測定することができる。まず、マイクロスコープ(例えば、キーエンス社製VH-5500)によってウインドシールドの断面を175倍に拡大して表示する。そして、コア層31及びアウター層32の厚みを目視により特定し、これを測定する。このとき、目視によるばらつきを排除するため、測定回数を5回とし、その平均値をコア層31、アウター層32の厚みとする。
また、中間膜3の総厚は、特に規定されないが、0.3~6.0mmであることが好ましく、0.5~4.0mmであることがさらに好ましく、0.6~2.0mmであることが特に好ましい。また、コア層31の厚みは、0.1~2.0mmであることが好ましく、0.1~0.6mmであることがさらに好ましい。一方、各アウター層32の厚みは、コア層31の厚みよりも大きいことが好ましく、具体的には、0.1~2.0mmであることが好ましく、0.1~1.0mmであることがさらに好ましい。その他、中間膜3の総厚を一定とし、この中でコア層31の厚みを調整することもできる。
コア層31及びアウター層32の厚みは、例えば、以下のように測定することができる。まず、マイクロスコープ(例えば、キーエンス社製VH-5500)によってウインドシールドの断面を175倍に拡大して表示する。そして、コア層31及びアウター層32の厚みを目視により特定し、これを測定する。このとき、目視によるばらつきを排除するため、測定回数を5回とし、その平均値をコア層31、アウター層32の厚みとする。例えば、ウインドシールドの拡大写真を撮影し、このなかでコア層やアウター層32を特定して厚みを測定する。
中間膜3の製造方法は特には限定されないが、例えば、上述したポリビニルアセタール樹脂等の樹脂成分、可塑剤及び必要に応じて他の添加剤を配合し、均一に混練りした後、各層を一括で押出し成型する方法、この方法により作成した2つ以上の樹脂膜をプレス法、ラミネート法等により積層する方法が挙げられる。プレス法、ラミネート法等により積層する方法に用いる積層前の樹脂膜は単層構造でも多層構造でもよい。また、中間膜3は、上記のような複数の層で形成する以外に、1層で形成することもできる。
<5.遮蔽層>
図1に示すように、このウインドシールドの周縁には、黒などの濃色のセラミックに遮蔽層2が積層されている。この遮蔽層4は、車内また車外からの視野を遮蔽するのであり、ウインドシールドの4つの辺に沿って積層されている。
遮蔽層4は、例えば、外側ガラス板1の内面のみ、内側ガラス板2の内面のみ、あるいは外側ガラス板1の内面と内側ガラス板2の内面、など種々の態様が可能である。また、セラミック、種々の材料で形成することができるが、例えば、以下の組成とすることができる。
Figure 0007018767000001
*1,主成分:酸化銅、酸化クロム、酸化鉄及び酸化マンガン
*2,主成分:ホウケイ酸ビスマス、ホウケイ酸亜鉛
セラミックは、スクリーン印刷法により形成することができるが、これ以外に、焼成用転写フィルムをガラス板に転写し焼成することにより作製することも可能である。スクリーン印刷を採用する場合、例えば、ポリエステルスクリーン:355メッシュ,コート厚み:20μm,テンション:20Nm,スキージ硬度:80度,取り付け角度:75°,印刷速度:300mm/sとすることができ、乾燥炉にて150℃、10分の乾燥により、セラミックを形成することができる。
なお、セラミックは、上述したガラスリボン55のボトム面と密着しやすい。これは、ボトム面における酸化スズの濃度が高いからである。したがって、遮蔽層4をセラミックで形成する場合には、ボトム面に形成することが好ましい。そのため、例えば、図6に示すようなウインドシールドを形成する場合には、遮蔽層4は、内側ガラス板2の第2面202に形成することができる。あるいは、図8に示すように、内側ガラス板2の第1面201をボトム面とし、この第1面201に遮蔽層4を積層することもできる。但し、図8は説明をわかりやすくするため、両ガラス板1,2の筋目を平行にした例を示している。なお、遮蔽層4は、セラミックを積層するほか、濃色の樹脂製の遮蔽フィルムを貼り付けることで形成することもできる。
<6.ウインドシールドの製造方法>
次に、ウインドシールドの製造方法について説明する。まず、ガラス板の製造ラインについて説明する。
図9に示すように、この製造ラインには、上流から下流へ、加熱炉901、成形装置902がこの順で配置されている。そして、加熱炉901から成形装置902、及びその下流側に亘ってはローラコンベア903が配置されており、加工対象となるガラス板1、2は、このローラコンベア903により搬送される。ガラス板1、2は、加熱炉901に搬入される前には、平板状に形成されており、このガラス板1,2に上述した遮蔽層4が積層された後、加熱炉901に搬入される。
加熱炉901は、種々の構成が可能であるが、例えば、電気加熱炉とすることができる。この加熱炉901は、上流側及び下流側の端部が開放する角筒状の炉本体を備えており、その内部に上流から下流へ向かってローラコンベア903が配置されている。炉本体の内壁面の上面、下面、及び一対の側面には、それぞれヒータ(図示省略)が配置されており、加熱炉901を通過するガラス板10を成形可能な温度、例えば、ガラスの軟化点付近まで加熱する。
成形装置902は、上型921及び下型922によりガラス板1,2をプレスし、所定の形状に成形するように構成されている。上型921はガラス板1、2の上面全体を覆うような下に凸の曲面形状を有し、上下動可能に構成されている。また、下型922はガラス板1、2の周縁部に対応するような枠状に形成されており、その上面は上型921と対応するように曲面形状を有している。この構成により、ガラス板1、2は、上型921と下型922との間でプレス成形され、最終的な曲面形状に成形される。また、下型922の枠内には、ローラコンベア903が配置されており、このローラコンベア903は、下型922の枠内を通過するように、上下動可能となっている。そして、図示を省略するが、成形装置902の下流側には、徐冷装置(図示省略)が配置されており、成形されたガラス板が冷却される。
上記のようなローラコンベア903は公知のものであり、両端部を回転自在に支持された複数のローラ931が、所定間隔をあけて配置されている。各ローラ931の駆動には種々の方法があるが、例えば、各ローラ931の端部にスプロケットを取り付け、各スプロケットにチェーンを巻回して駆動することができる。そして、各ローラ931の回転速度を調整することで、ガラス板10の搬送速度も調整することができる。なお、成形装置902の下型922はガラス板1、2の全面に亘って接するような形態でもよい。このほか、成形装置902は、ガラス板を成形するものであれば、上型及び下型の形態は特には限定されない。
ところで、外側ガラス板は楔形に成形されているため、加熱炉901において、次のように加熱を行う。すなわち、図10に示すように、加熱炉内では、上辺11及び下辺12の延びる方向と直交する方向に外側ガラス板1を移動させる。そして、外側ガラス板1における下辺12側の温度を、上辺11側よりも高くする。このような温度調整は種々の方法があるが、例えば、加熱炉の進行方向に沿って複数の追加のヒータを設けておき、搬送されるガラス板の下辺のみを追加のヒータで加熱し、上辺が通過するときにはこのヒータをオフにして(または出力を下げて)加熱しないようにすることができる。但し、これ以外の方法でも下辺側の加熱温度を高くできるのであれば、適宜採用することができる。そして、このように加熱した後、図9で示したのと同様に、プレス成形及び徐冷を行う。
なお、厚みが一定である内側ガラス板では、このような加熱を行わず、内側ガラス板の全体に亘って概ね均一な加熱を行う。
こうして、外側ガラス板1及び内側ガラス板2が成形されると、これに続いて、中間膜3を外側ガラス板1及び内側ガラス板2の間に挟む。中間膜3は、外側ガラス板1及び内側ガラス板2より、やや大きい形状とする。これにより、中間層3の外縁は、外側ガラス板1及び内側ガラス板2からはみ出した状態となる。
次に、両ガラス板1,2、及び中間膜3が積層された積層体を、ゴムバッグに入れ、減圧吸引しながら約70~110℃で予備接着する。予備接着の方法は、これ以外でも可能であり、次の方法を採ることもできる。例えば、上記積層体をオーブンにより45~65℃で加熱する。次に、この積層体を0.45~0.55MPaでロールにより押圧する。続いて、この積層体を、再度オーブンにより80~105℃で加熱した後、0.45~0.55MPaでロールにより再度押圧する。こうして、予備接着が完了する。
次に、本接着を行う。予備接着がなされた積層体を、オートクレーブにより、例えば、8~15気圧で、100~150℃によって、本接着を行う。具体的には、例えば、14気圧で135℃の条件で本接着を行うことができる。以上の予備接着及び本接着を通して、中間膜3が、各ガラス板1,2に接着される。最後に、外側ガラス板1及び内側ガラス板2からはみ出した中間膜3を切断すれば、ウインドシールドが完成する。なお、これ以外の方法、例えば、自重による湾曲成形も行うことができる。
<7.ヘッドアップディスプレイ装置>
次に、ヘッドアップディスプレイ装置について説明する。ヘッドアップディスプレイ装置(HUD装置という)は、ウインドシールドに、車速等の情報を投射するものである。しかしながら、このHUD装置を用いると、ウインドシールドに投影された光により、二重像が形成されることが知られている。すなわち、ウインドシールドの内面で反射することで視認される像と、ウインドシールドの外面で反射することで視認される像とが別々に視認されるため、像が二重になっていた。
これを防止するためには、本実施形態のような外側ガラス板1が楔形のウインドシールドを用いる。すなわち、図11に示すように、ウインドシールドにおいて、少なくともHUD装置500から光が投影される表示領域においては、厚みが下方にいくにしたがって、小さくなるように形成する。これにより、ウインドシールドの内面(内側ガラス板2の第2面202)で反射して車内に入射する光と、ウインドシールドの外面(外側ガラス板1の第1面101)で反射した後、車内に入射する光とが、概ね一致するため、二重像が解消される。なお、このときのウインドシールド1の楔角α、つまり外側ガラス板1の第1面101と第2面101とのなす角は、ウインドシールド1の設置角度にもよるが、例えば、0.01~0.04度(0.2~0.7mrad)とすることができる。
<8.特徴>
本実施形態に係るウインドシールドによれば、次のような効果を得ることができる。
(1)外側ガラス板1のように楔形のガラス板は、均一な加熱を行った後、プレス成形を行うと、次のような問題が生じることを本発明者は見出した。つまり、外側ガラス板1の下辺側は厚みが薄いため、加熱炉901から搬出されて冷やされると、ガラス板1の内部も表面と同様に冷えやすく、その結果、表面と内部との温度差は小さくなる。一方、上辺11側は厚みが大きいため、加熱炉から搬出されて冷やされると、ガラス板1の表面は内部よりも冷えやすいため、表面と内部との温度差は大きくなる。
以上のような温度差が生じた状態でプレス成形が施されると、外側ガラス板1の下辺12側の表面圧縮応力は、上辺11側よりも小さくなると考えられる。すなわち、外側ガラス板1の下辺12側は、厚みが薄く、且つ表面圧縮応力も低いため、強度が低くなる可能性があることを本発明者は見出した。
そこで、本実施形態においては、図10に示すように、加熱炉901において、外側ガラス板1の下辺12側の温度を高くしている。これにより、下辺12側の熱容量が大きくなり、加熱炉901から搬出されて冷やされたとき、厚みが薄くても、ガラス板1の表面が内部よりも冷えやすくなる。その結果、表面と内部と温度差を高くすることができ、表面圧縮応力を高くすることができる。したがって、外側ガラス板1の下辺12側は、厚みが薄くても、表面圧縮応力が高くなるため、強度を高くすることができる。すなわち、外側ガラス板1の下辺12側は、風冷強化などの強化処理を行わなくても、表面圧縮応力を高くすることができる。
なお、上辺11側の表面圧縮応力は、例えば、4~6MPaにすることができ、下辺12側の表面圧縮応力は、例えば、5~7MPaにすることができる。このような下限値を下回ると、ガラス板としての強度が低下するおそれがある。一方、上限値について、強度の観点からは、炉内温度を高くして、さらに強化する方法もあるが、表面圧縮応力が高すぎると、歪が発生するおそれがある。また、次のような問題もある。つまり、中間膜3を挟む前には、外側ガラス板1と内側ガラス板2の寸法精度は必ずしも一致せず、どちらかに引張・圧縮応力が作用した状態で中間膜3が挟まれる。このとき、表面圧縮応力が大きすぎる場合、ラミネート前に大きな値の表面圧縮応力が加わると、ガラス板がラミネート時に破損したり、破損するまでの許容値が小さくなり適切でない。よって、上限値については上記の値が好ましい。
(2)上記実施形態では、筋目による凹凸が小さいボトム面を、ウインドシールドの外面としている。すなわち、ウインドシールドの2つの外面は、いずれも凹凸が小さいため、車内からウインドシールドを通して車外の対象物を見たときの透視歪みを小さくすることができる。
(3)上記実施形態では、外側ガラス板1の筋目150と内側ガラス板2の筋目250とが直交するように、両ガラス板1,2を配置している。これに対して、例えば、両ガラス板1,2の筋目150,250が同じ方向に延びていると、ウインドシールドの車外側の面の筋目と車外側の面の筋目が組み合わさり、ウインドシールド全体としての厚みの変化が大きくなる可能性がある。これにより、透視歪みが増大するおそれがある。そこで、本実施形態では、両ガラス板1,2の筋目150,250が直交するようにしているため、凹凸が増大するのを防止し、これによって透視歪みを抑制することができる。
<9.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。そして、以下に示す複数の変形例は適宜組合わせることが可能である。
<9-1>
上記実施形態では、図9及び図10のような加熱炉901以外であってもよい。すなわち、下辺12側の温度を上辺11側よりも高くすることができればよい。例えば、下辺12側の温度を高くするほか、上辺11側から下辺12側に向かって温度が高くなるように加熱炉の温度分布を設定することもできる。
<9-2>
また、外側ガラス板1の下辺12側のみを空冷強化することもできる。例えば、加熱炉901においては、外側ガラス板1の全体を概ね均一に加熱し、プレス後に、下辺12側にのみ空気を吹き付けて表面温度を低下させることができる。これにより、下辺12側の表面と内部との温度差を大きくすることができ、表面圧縮応力を高くすることができる。
<9-3>
上述したように、ボトム面がウインドシールドの外面になると透視歪みを抑制できるという利点があるが、セラミックの遮蔽層4を積層するのはボトム面が有利である。したがって、用途に応じて、いずれの面を対向させるかを検討すればよい。すなわち、上記のように外側ガラス板1と内側ガラス板2のトップ面同士が対向するように配置するほか、例えば、ボトム面同士が対向するように配置することもできる。あるいは、トップ面とボトム面とが対向するように配置することもできる。また、このようなボトム面は、遮蔽層4以外にも、例えば、銅や銀などのアンテナ素子を印刷などで積層するのにも適している。なお、銀については、酸化スズの濃度が高いボトム面に設けると、スズと銀との発色性が高い。
<9-4>
上記実施形態では、内側ガラス板2を平板にしているが、内側ガラス板2も外側ガラス板1と同様に楔形に形成することもできる。これにより、ウインドシールドの楔角を、両ガラス板1,2の楔角の合計とすることができるため、各ガラス板1,2における楔角を小さくすることができる。そのため、ガラス板の成形が容易になる。
また、内側ガラス板2を楔形にした場合には、外側ガラス板1と同様に下辺12側の表面圧縮応力が大きくなるように成形を行うことができる。
<9-5>
上記実施形態では、外側ガラス板1と内側ガラス板2の筋目同士が直交するようにしているが、平行にすることもできる。
<9-6>
遮蔽層4の形状は特には限定されず、種々の形状が可能である。例えば、センサによる光の照射やカメラによる外部の撮影が可能なように、窓を設けた遮蔽層を形成することもできる。
<9-7>
外側ガラス板1や内側ガラス板2を楔形状に形成する方法は、特には限定されず、上述した方法以外でも可能である。
1 外側ガラス板(第1ガラス板)
2 内側ガラス板(第2ガラス板)
3 中間膜

Claims (9)

  1. 第1面及び第2面を有する第1ガラス板と、
    第1面及び第2面を有し、当該第1面と前記第1ガラス板の第2面とが対向するように配置される、第2ガラス板と、
    前記第1ガラス板と第2ガラス板との間に挟持される中間膜と、
    を備え、
    前記第1ガラス板は、第1端部及び当該第1端部と対向する第2端部を有し、前記第1端部から第2端部に向かって厚みが薄くなるように形成され、
    前記第1ガラス板においては、前記第2端部側の表面圧縮応力が、前記第1端部側の表面圧縮応力よりも高い、ウインドシールド。
  2. 前記第2ガラス板の厚みが略一定である平板により形成されている、請求項1に記載のウインドシールド。
  3. 前記第1ガラス板及び前記第2ガラス板は、それぞれ、前記第1面及び前記第2面における酸化スズの濃度が相違しており、
    前記第1ガラス板における前記酸化スズの濃度の低い面が前記第2面を構成し、
    前記第2ガラス板における前記酸化スズの濃度が低い面が前記第1面を構成している、請求項1または2に記載のウインドシールド。
  4. 前記第2ガラス板の前記第2面に、遮蔽層及びアンテナの少なくとも一方が積層されている、請求項1から3のいずれかに記載のウインドシールド。
  5. 前記第1ガラス板には筋目が形成され、
    前記第2ガラス板には、前記第1ガラス板の筋目と直交する筋目が形成されている、請求項1から4のいずれかに記載のウインドシールド。
  6. 前記第1ガラス板及び前記第2ガラス板は、それぞれ、前記第1面及び前記第2面における酸化スズの濃度が相違しており、
    前記第1ガラス板における前記酸化スズの濃度の低い面が前記第2面を構成し、
    前記第2ガラス板における前記酸化スズの濃度が高い面が前記第1面を構成している、請求項1または2に記載のウインドシールド。
  7. 前記第2ガラス板は、前記第1ガラス板の第1端部及び第2端部と対応する第1端部及び第2端部を有し、
    前記第2ガラス板は、前記第1端部から第2端部に向かって厚みが薄くなるように形成されている、請求項1に記載のウインドシールド。
  8. 前記第1ガラス板は風冷強化処理が施されていない、請求項1から7のいずれかに記載のウインドシールド。
  9. 第1端部及び当該第1端部と対向する第2端部を有し、前記第1端部から第2端部に向かって厚みが薄くなるように形成され、湾曲した形状の第1ガラス板を成形するステップと、
    湾曲した形状の第2ガラス板を成形するステップと、
    前記第1ガラス板の第2面と前記第2ガラス板の第1面との間に中間膜を配置し、圧力を付与することで一体化するステップと、
    を備え、
    前記第1ガラス板の成形においては、前記第2端部側を前記第1端部側よりも高温になるように加熱した後、湾曲した形状に成形する、ウインドシールドの製造方法。
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