DE102004025228A1

DE102004025228A1 - Scheinwerfer für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102004025228A1
Application number: DE102004025228A
Authority: DE
Inventors: Björn Abel
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2004-05-22
Filing date: 2004-05-22
Publication date: 2005-12-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem ellipsoidförmigen Reflektor, in dessem ersten Brennpunkt eine Lichtquelle und in dessem zweiten Brennpunkt eine Sammellinse angeordnet sind, mit einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Blendenwelle, die mittels eines elektrischen Aktuators in mindestens drei Positionen um eine koaxial zur Blendenwelle verlaufende Drehachse verstellbar ist, wobei der Aktuator als Rotor einen drehfest mit der Blendenwelle verbundenen Permanentmagneten und als Stator eine den Rotor umgebende Spule aufweist, wobei zum Verstellen des Rotors (18) in drei Drehpositionen (3, 8, 10) der Stator lediglich eine einzige Spule (16) aufweist, wobei zur Verstellung des Rotors (18) in eine erste Drehposition (8) ausschließlich ein Federorgan (12) auf die Blendenwelle (5) und/oder den Rotor (18) einwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem ellipsoidförmigen Reflektor, in dessen ersten Brennpunkt eine Lichtquelle und in dessen zweitem Brennpunkte eine Sammellinse angeordnet sind, mit einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Blendenwelle, die mittels eines elektrischen Aktuators in mindestens drei Positionen um eine koaxial zur Blendenwelle verlaufende Drehachse verstellbar ist, wobei der Aktuator als Rotor einen drehfest mit der Blendenwelle verbundenen Permanentmagneten und als Stator eine den Rotor den umgebende Spule aufweist.
Aus der DE 102 16 678 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem einen ellipsoidförmigen Reflektor, eine Lichtquelle, eine Blendenwelle und eine Sammellinse aufweisenden Projektionsmodul bekannt, der zur Einstellung von unterschiedlichen Drehpositionen der Blendenwelle zum einen einen elektrischen Aktuator und zum anderen eine Getriebeeinrichtung aufweist. Als Aktuator ist ein Hubmagnet mit zwei Spulen und einer Hubstange vorgesehen, wobei je nach Erregung der Spulen bzw. Nichterregung der Spulen die Hubstange in eine vorgegebene Axiallage verstellbar ist. Die Getriebeeinrichtung ist erforderlich, um die translatorische Axialbewegung der Hubstange in eine Drehbewegung der Blendenwelle umzuwandeln. Der elektrische Aktuator und das Erfordernis einer Getriebeeinrichtung macht die Verstellung der Blendenwelle in unterschiedliche Drehpositionen relativ aufwändig.
Aus der DE 102 13 954 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem ellipsoidförmigen Reflektor, einer Lichtquelle, einer Sammellinse und einer Blendewelle bekannt, der zur Verstellung der Blendenwelle einen elektrischen Aktuator bestehend aus zwei Spulen als Stator und einen Permanentmagneten als Rotor aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass der Aufwand zur Verstellung einer Blendenwelle in eine vorgegebene Anzahl von Drehpositionen weiter verringert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass zum Verstellen des Rotors in drei Drehpositionen der Stator lediglich eine einzige Spule aufweist, wobei zur Verstellung des Rotors in eine erste Drehposition ausschließlich ein Federorgan auf die Blendenwelle und/oder den Rotor einwirkt.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Verstellung eines Rotors bzw. einer Blendenwelle in drei vorgegebene Drehpositionen der Aktuator lediglich eine einzige Spule als Stator sowie einen Permanentmagneten als Rotor aufweisen muss. Hierdurch kann der Platzbedarf des Aktuators wesentlich reduziert werden. Grundgedanke der Erfindung ist es, ein Federorgan in die Verstellung der Blendenwelle in vorgegebene Drehpositionen derart zu integrieren, dass ausschließlich durch Einwirken des Federorgans die Blendenwelle in eine vorgegebene Betriebsposition verbringbar ist. Es handelt sich somit nicht um einen Störungsfall, sondern um einen gezielten Betriebszustand der Blendenwelle, der durch alleiniges Einwirken des Federorgans eingenommen wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Blendenwelle und/oder der Rotor derart mit dem Federorgan gekoppelt, dass in einem nichtbestromten Zustand der Spule die Blendenwelle bzw. der Rotor in die erste Drehposition bewegt und in derselben gehalten wird. Hierdurch ergibt sich eine eindeutige und definierte Betriebsposition, die allein durch das Federorgan bestimmt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Blendenwelle bzw. der Rotor über ein Anwendungsteil mit dem Federorgan verbunden, so dass sich der Ro tor in der ersten Drehposition in einer senkrecht zur Achse der Spule verlaufenden Magnetrichtung befindet. Somit befindet sich der Rotor in einer Art Mittelstellung gegenüber den weiteren einzustellenden zweiten und dritten Drehpositionen, die jeweils durch Aufbieten einer gleichen Trägkraft in unterschiedlicher Richtung eingenommen werden können. Vorteilhaft ergibt sich somit eine symmetrische Einstellung der zweiten und dritten Drehpositionen bezüglich der mittleren ersten Drehposition.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Federorgan durch zwei Federelemente gebildet, an deren zueinander gekehrten Enden das Anbindungsteil der Blendenwelle angreift. Vorzugsweise sind die Federelemente gleichartig bzw. gleich ausgebildet, wobei von denselben in der ersten Drehposition auf das Anbindungsteil die gleiche Stellkraft wirkt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Federkraft der Federelemente derart vorgegeben, dass bei Bestromung der Spule der Rotor bzw. die Blendenwelle um einen spitzen Winkel aus der ersten Drehposition in einer zweite Drehposition bzw. dritte Drehposition gehalten wird. Aufgrund der gleichen Stellkraft der Spule bzw. der Rückstellkräfte der Federelemente wird die Blendenwelle zwischen den Drehpositionen jeweils um den gleichen Drehwinkel, vorzugsweise einen spitzen Drehwinkel, verstellt. Hierdurch lässt sich eine einfache und eindeutige Einstellung von Blendenkanten erreichen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Aktuator auf der einen Seite und das Federorgan auf der anderen Seite der Blendenwelle angeordnet, so dass die Blendenwelle Platz sparend und wenig ausladend ausgebildet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Vorderansicht einer Blende und eines Reflektors eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers,
2 eine schematische Darstellung eines Aktuators und eines Federorgans in einer ersten Drehposition der Blendenwelle,
3 eine schematische Darstellung des Aktuators und des Federorgans gemäß 1 in einer zweiten Drehposition der Blendenwelle und
4 eine schematische Darstellung des Aktuators und des Federorgans gemäß 1 in einer dritten Drehposition der Blendenwelle.
Ein Scheinwerfer für Fahrzeuge besteht im Wesentlichen aus einem ellipsoidförmigen Reflektor 1, einer Blende 2, einer nicht dargestellten Sammellinse sowie einer nicht dargestellten Lichtquelle. Die Lichtquelle ist in der Nähe des ersten Brennpunktes des Reflektors angeordnet. Die Sammellinse ist in dem zweiten Brennpunkt des Reflektors 1 angeordnet.
In 1 ist die Blende 2 in einer zweiten Drehposition 3 mit einer senkrecht nach oben gerichteten Blendkante 4 zur Abbildung eines Lichtbündels entsprechend eines Fernlichtes dargestellt. Die Blendkante 4 ragt von einer Blendenwelle 5 ab, die mittels Lager 6 in horizontaler Richtung und senkrecht zu einer optischen Achse des Scheinwerfers drehbar um eine Drehachse 15 gelagert ist. Von der Blendenwelle 5 ragt in einem spitzen Winkel versetzt zu der Blendkante 4 eine weitere Blendkante 7 ab zur Abbildung eines Lichtbündels entsprechend eines symmetrischen Abblendlichtes. Diese Blendenkante 7 korrespondiert zu einer ersten Drehposition 8 der Blendenwelle 5, die in 1 dargestellt ist. Um einen weiteren spitzen Winkel versetzt zu der Blendenkante 7 erstreckt sich eine weitere Blendenkante 9, die bei Verstellung derselben in eine aufrechte obere dritte Drehposition 10 zur Abbildung eines Lichtbündels entsprechend eines asymmetrischen Abblendlichtes dient. Da sich die Blendenwelle 5 gemäß 1 in der zweiten Drehposition 3 befindet, erstreckt sich die Blendenkante 9 für die dritte Drehposition 10 von der Blendenwelle 5 nach unten hin.
Zur Verstellung der Blendenwelle 5 in die unterschiedlichen Drehposition 3, 8, 10 ist zum einen ein elektrischer Aktuator 11 und zum anderen ein Federorgan 12 vorgesehen. Der elektrische Aktuator 11 erstreckt sich in einem ersten Endbereich 13 der Blendenwelle 5 und das Federorgan 12 erstreckt sich in einem gegenüberliegenden zweiten Endbereich 14 der Blendenwelle 5.
Erfindungsgemäß weist der Aktuator 11 als Stator lediglich eine einzige Spule 16 auf, die sich zwischen zwei Statorblechen 17 erstreckt. Ferner weist der Aktuator 11 innerhalb der Spule 16 einen drehfest mit der Blendenwelle 5 verbundenen Permanentmagneten 18 als Rotor auf.
Zur Verdeutlichung der Funktionsweise ist die Spule 16 in den 2, 3 und 4 räumlich in axialer Richtung getrennt dargestellt. Die tatsächliche körperliche Formgestaltung ergibt sich jedoch aus 1.
In 2 ist schematisch die erste Drehposition 8 der Blendenwelle 5 bzw. des Rotors 18 dargestellt, in der die Blendenkante 7 zur Erzeugung des symmetrischen Abblendlichtes in vertikaler Richtung nach oben von der Blendenwelle 5 abragt. Die beiden weiteren Blendenkanten 4 und 9 erstrecken sich in einem gleichen spitzen Winkel α von der Blendenkante 7 der ersten Drehposition 8 in entgegengesetzter Richtung in Umfangsrichtung der Blendenwelle 5.
Auf einer gegenüberliegenden Seite der Blendenkante 7 ist ein Anbindungsteil 19 vorgesehen, das von der Blendenwelle 5 abragt und fest mit dem Federorgan 12 verbunden ist. Das Anbindungsteil 19 ragt in Richtung einer Magnetisierungsachse (Nord-Süd-Richtung) des Permanentmagneten 18 ab. Das Anbindungsteil 19 dient zur Kopplung der Blendenwelle 5 mit dem Federorgan 12.
Wie aus 2 besonders gut zu ersehen ist, greift das Anbindungsteil 19 in einem mittleren Bereich des Federorgans 12 an, wobei das Federorgan 12 durch zwei Federelemente 12', 12'' gebildet ist. An zueinander gekehrten Enden dieser Federelemente 12', 12'' greift das Anbindungsteil 19 an, wobei die gegenüberliegenden Enden der Federelemente 12', 12'' an dem Lager 6 oder an dem nicht dargestelltem Gehäuse befestigt sind. Die Federelemente 12', 12'' sind derart vorgespannt eingestellt, dass sie mit gleicher Federkraft auf das Anbindungsteil 19 wirken, so dass das Anbindungsteil 19 in einer mittleren Stellung zwischen den Federelementen 12', 12'' positioniert ist, in der die Blendenkante 7 entsprechend der ersten Drehposition 8 wirksam sein kann. In der ersten Drehposition 8 wird die Blendenkante 9 ausschließlich durch die Federkraft der Federelemente 12', 12'' gehalten, während die Spule 16 unbestromt ist. In dieser ersten Drehposition 8 befindet sich die Magnetisierungsachse des Permanentmagneten 18 in einer senkrecht zur Magnetisierungsachse der Spule 16 gerichteten Lage.
Durch Bestromung der Spule 16 in einer ersten Richtung entsprechend 2 wirkt auf den Permanentmagneten 18 eine Magnetkraft, die den Permanentmagneten 18 bzw. die Blendenwelle 5 um den Verstellwinkel α in die zweite Drehposition 3 verdreht, in der die Blendkante 4 für das Fernlicht wirksam ist. In 2 sind die Magnetfeldlinien 20 der Spule 16 eingezeichnet, so dass der Nordpol des Permanentmagneten 18 in Richtung der Magnetfeldlinien 20 bewegt wird. Dieser Drehbewegung wirkt die Federkraft der Federelemente 12', 12'' entgegen, die mit zunehmender Verdrehung ansteigt. Bei Erreichen der zweiten Drehposition ist das entgegenwirkende Moment des Federorgans 12 gleichgroß zu dem durch die Spule 16 bewirkten Verstellmoment.
Zur Verstellung der Blendenwelle 5 in die dritte Drehposition 10 gemäß 3 wird die Spule 16 mit einer entgegengesetzten Polarität bestromt, so dass der Permanentmagnet 18 mit seinem Nordpol in Richtung der Magnetlinien 20 weist und bei voreingestellter zweiter Drehposition einen Winkel von 2α überstreicht. In der dritten Drehposition ragt die Blendenkante 9 zur Abbildung eines nicht symmetrischen Abblendlichtes vertikal nach oben. In gleicher Weise, bloß in entgegengesetzter Richtung, zu der zweiten Drehposition 3 gemäß 2 wirken nun die Federelemente 12', 12'' auf das Anbindungsteil 19 bzw. die Blendenwelle 5 ein. Wie aus den Figuren zu ersehen ist, wird die Blendenwelle 5 zwischen den Drehpositionen 3, 8, 10 jeweils um einen spitzen Winkel α, der maximal 90° sein kann, verdreht. Die Blendenwelle 5 ist insoweit rotationssymmetrisch aufgebaut als die Drehwinkelabstände der benachbarten Blendkanten 5, 7, 9 zueinander gleich sind. Im unbestromten Zustand der Spule 16 ist die mittlere Blendenkante 9 wirksam, von der sich in unterschiedliche Drehrichtungen die beiden weiteren Blendenkanten 4, 9 in den gleichen Winkel erstrecken.

Claims

Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einem ellipsoidförmigen Reflektor, in dessen ersten Brennpunkt eine Lichtquelle und in dessen zweitem Brennpunkte eine Sammellinse angeordnet sind, mit einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Blendenwelle, die mittels eines elektrischen Aktuators in mindestens drei Positionen um eine koaxial zur Blendenwelle verlaufende Drehachse verstellbar ist, wobei der Aktuator als Rotor einen drehfest mit der Blendenwelle verbundenen Permanentmagneten und als Stator eine den Rotor den umgebende Spule aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verstellen des Rotors (18) in drei Drehpositionen (3, 8, 10) der Stator lediglich eine einzige Spule (16) aufweist, wobei zur Verstellung des Rotors (18) in eine erste Drehposition (8) ausschließlich ein Federorgan (12) auf die Blendenwelle (5) und/oder den Rotor (18) einwirkt.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenwelle (5) und/oder der Rotor (18) derart mit dem Federorgan (12) gekoppelt ist, dass in einem nichtbestromten Zustand der Spule (16) die Blendenwelle (5) bzw. der Rotor (18) in die erste Drehposition (8) bewegt und in derselben gehalten wird.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenwelle (5) und/oder der Rotor (18) über ein Anbindungsteil (19) mit dem Federorgan (12) verbunden ist, derart, dass sich der Rotor (18) in der ersten Drehposition (8) senkrecht zur Achse der Spule (16) verläuft.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federorgan (12) zwei Federelemente (12', 12'') aufweist, zwischen den das Anbindungsteil (19) angekoppelt ist und die derart vor gespannt sind, dass die Blendenwelle (5) und/oder der Rotor (18) in der vorgegebenen ersten Drehposition (8) gehalten ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (12', 12'') gleichartig ausgebildet sind und das Anbindungsteil (19) an zueinander gekehrten Enden der Federelemente (12', 12'') angreift.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehposition (3) und die dritte Drehposition (10) der Blendenwelle (5) durch Bestromung der Spule (16) einstellbar sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft der Federelemente (12', 12'') bzw. die Höhe des elektrischen Stromes der Spule (16) derart aufeinander abgestimmt sind, dass die zweite Drehposition (3) der Blendenwelle (5) durch Verdrehung des Rotors (18) bezogen auf die erste Drehposition (8) um einen spitzen Winkel (α) in einer Drehrichtung einerseits und die dritte Drehposition (10) der Blendenwelle (5) durch Verdrehung des Rotors (18) bezogen auf die erste Drehposition (8) um den spitzen Winkel
in einer zu der Drehrichtung entgegengesetzten weiteren Drehrichtung der Blendenwelle (5) erzeugt wird.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Federelemente (12', 12'') bewirkte Rückstellmoment auf den Rotor (18) mit der Verdrehung der Blendenwelle (5) aus der ersten Drehposition (8) steigt.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (11) auf einer Seite der Blendenwelle (5) und das Federorgan (12) auf einer gegenüberliegenden Seite der Blendenwelle (5) angeordnet sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Drehposition (8) der Blendenwelle (5) eine Blendenkante (9) zur Abbildung eines Abblendlichtes von der Blendenwelle (5) in vertikaler Richtung abragt.