DE102007009852A1

DE102007009852A1 - Stellvorrichtung mit Linearantrieb zum Verschwenken einer Scheinwerferkomponente

Info

Publication number: DE102007009852A1
Application number: DE200710009852
Authority: DE
Inventors: Yvan Bourqui
Original assignee: Johnson Electric Switzerland AG
Current assignee: Johnson Electric Switzerland AG
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2007-10-04

Abstract

Die Stellvorrichtung zum Verschwenken einer Scheinwerferkomponente (10) umfasst einen Linearantrieb (17) mit einer entlang der Linearachse (19) verschiebbaren Stellstange (18) und Lagermittel (21), mittels welchen der Linearantrieb (17) derart lagerbar ist, dass er in Bezug auf die Scheinwerferkomponente (10) um eine Drehachse (29) drehbar ist, die quer und beabstandet zur Linearachse (19) angeordnet ist. Die Kräfte, die beim Verschwenken quer auf die Stellstange (18) wirken, sind reduziert, so dass ebenfalls der Verschleiß reduziert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stellvorrichtung mit einem Linearantrieb zum Verschwenken einer Scheinwerferkomponente gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, den Scheinwerferreflektor eines Kraftfahrzeugs schwenkbar zu lagern, um ihn mittels einer Einstellschraube manuell einstellen zu können (vgl. beispielsweise die Patentschrift US 5,428,519 ). Im Zuge der Weiterentwicklung werden die Scheinwerfer immer mehr so ausgebildet, dass das von der Lampe erzeugte Lichtbündel gesteuert verschwenkbar ist. Dadurch wird u.a. beim Fahren einer Kurve eine bessere Ausleuchtung der Fahrbahn ermöglicht. Zum gesteuerten Verschwenken eines Lichtbündels werden oft Stellvorrichtungen mit einem Linearantrieb verwendet, dessen Stellstange mit einer verschwenkbaren Scheinwerferkomponente, z.B. einem Reflektor verbunden ist (vgl. beispielsweise die EP 1 125 791 A2 ).
Um die Linearbewegung der Stellstange in eine Drehbewegung der Scheinwerferkomponente umsetzen zu können, muss der Linearantrieb in geeigneter Weise mit der Scheinwerferkomponente verbunden sein.
Aus der EP 1 595 739 A1 der gleichen Anmelderin ist eine Stellvorrichtung bekannt, welche eine mit einem biegsamen Verbindungsteil versehene Stellstange umfasst. Das Verbindungsteil ist z.B. als streifenförmiges Metallstück ausgebildet, welches beim Schwenken der Scheinwerferkomponente umgelenkt wird. Diese Art der Kopplung des Linearantriebs an die Scheinwerferkomponente erlaubt es, auf einfache Weise die Linearbewegung in eine Drehbewegung umzusetzen, bedingt aber, dass das Ende der Stellstange in geeigneter Weise ausgebildet ist, um das Verbindungsteil anbringen zu können.
Aus der FR 2 727 497 A1 ist eine Stellvorrichtung bekannt, bei welcher die Stellstange des Linearantriebs mittels eines einzelnen Gelenks an einen beweglichen Abschnitt des Reflektors verbunden ist. Diese direkte Kopplung der Stellstange an den Reflektor hat den Nachteil, dass bei der Drehung des Reflektors relativ grosse Querkräfte auf die Stellstange wirken. Dies kann zu einem vorzeitigen Verschleiss der Führungen und Lager des Linearantriebs und somit zu einer Reduzierung seiner Lebensdauer führen.
Bei der aus der FR 2 760 069 A1 bekannten Stellvorrichtung ist die Stellstange des Linearantriebs über zwei Kugelgelenke und eine dazwischen angeordnete starre Achse mit dem Reflektor verbunden. Diese Anordnung hat bei Verwendung von herkömmlichen Kugelgelenken den Nachteil, dass die beweglichen Teile mit einem gewissen Spiel gelagert sind und so die Scheinwerferkomponente nicht präzise verschwenkbar bzw. in einer bestimmten Lage gehalten ist. Stellvorrichtungen mit Lagerspiel sind jedoch insbesondere bei Scheinwerfern in Fahrzeugen ungeeignet, da während der Fahrt das ausgesendete Lichtbündel andauernd vibriert. Dies vermag den Fahrer so zu irritieren, dass eine sichere Lenkung des Fahrzeugs nicht mehr gewährleistet ist. Um eine möglichst spielfreie Lagerung zu erzielen, müssten bei der Stellvorrichtung gemäss FR 2 760 069 A1 mehrere präzise hergestellte und somit teure Kugelgelenke verwendet werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Stellvorrichtung anzugeben, die eine möglichst einfache und verschleissreduzierte Umsetzung der Linearbewegung des Linearantriebs in eine rotative Bewegung erlaubt.
Eine Stellvorrichtung, die diese Aufgabe löst, ist im Anspruch 1 angegeben. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungen sowie einen Scheinwerfer mit einer erfindungsgemässen Stellvorrichtung an.
Die erfindungsgemässe Stellvorrichtung hat den Vorteil, dass der Linearantrieb mit relativ einfachen Mitteln so am Scheinwerfer anbringbar ist, dass er in Bezug auf die Scheinwerferkomponente drehbar ist. Die Kräfte, die beim Verschwenken quer auf die Stellstange wirken, sind reduziert, sodass ebenfalls der Verschleiss reduziert ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Figuren erläutert. Es zeigen
1 eine perspektivische Ansicht eines Scheinwerfers mit einer erfindungsgemässen Stellvorrichtung;
2 der Scheinwerfer gemäss 1 in einem teilweise demontierten Zustand; und
3 eine perspektivische Ansicht der Stellvorrichtung aus 1 vor der Montage.
1 und 2 zeigen einen Scheinwerfer mit einem um die Rotationsachse 9 verschwenkbaren Reflektor 10 sowie eine angekoppelte Stellvorrichtung. Diese umfasst einen Linearantrieb 17 mit einer Stellstange 18, die in Richtung der Linearachse 19 axial verschiebbar ist und ein Ende in Form eines Kugelkopfes 20 aufweist. Als Linearantrieb 17 ist ein Elektroantrieb geeignet, wie er aus der EP-A1-1 363 382 der gleichen Anmelderin bekannt ist, und ist z.B. als bürstenloser Motor, wie Schrittmotor oder bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet.
Die Stellvorrichtung ist mittels Lagermittel drehbar um die Rotationsachse 9 am Reflektor 10 angebracht. Die Lagermittel umfassen ein Befestigungsteil 21, welches in 3 genauer dargestellt ist. Das eine Ende des Befestigungsteils 21 umfasst ein Hülsenelement 21a, welches einen Durchgang zur Lagerung des Linearantriebs 17 um eine Drehachse 29 aufweist. Das andere Ende des Befestigungsteils 21 umfasst einen Halter 21b in Form eines U, welches einen Fortsatz 22 des Linearantriebs 17 umgreift. Anstelle einer U-form kann der Halter 21b auch ringförmig ausgebildet sein. Der Halter 21b ist mit Schlitzen 21c versehen ist, in welche Befestigungsnocken 17a des Linearantriebs 17 greifen können. Die Befestigungsnocken 17a sind z.B. einteilig mit den Statorteilen des Linearantriebs 17 ausgebildet.
Nach der Montage ist der Halter 21b formschlüssig mit dem Fortsatz 22 verbunden, wobei zur Drehsicherung die Innenseite des Halters 21b mit einer Stufe 21d versehen ist, die in eine komplementäre Stufe im Fortsatz 22 zu liegen kommt. Zur festen Verbindung des Linearantriebs 17 mit dem Halter 21b werden die Befestigungsnocken 17a nach dem Anbringen des Halters 21b verdreht und/oder verpresst.
Hülsenelement 21a und Halter 21b sind über ein Distanzelement 21e miteinander verbunden, welches im Wesentlichen rechtwinklig zum Halter 21b angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Befestigungsteil 21 einstückig ausgebildet und aus Kunststoff hergestellt.
Die Stellstange 18 ist mit einem Aussenelement 18a versehen, welches z.B. durch Umspritzen mit Kunststoff angebracht ist. Zur Positionserfassung der Stellstange 18 ist im Aussenelement 18a ein Magnet eingelassen, welcher auf einen im Fortsatz 22 angeordneten Sensor, z.B. einen Hall-Sensor, wirkt. Der Fortsatz 22 dient zur Führung der Stellstange 18 bzw. des Aussenelements 18a und ist z.B. aus Kunststoff hergestellt.
Wie 1 und 2 zeigen, umfasst der Scheinwerfer einen Träger in Form eines Rahmens 31, welcher fest im Scheinwerfergehäuse montierbar ist. Der Reflektor 10 und eine damit drehfest verbundene Linse 32 sind am Rahmen 31 drehbar um die Rotationsachse 9 gelagert. Der Rahmen 31 ist mit einem Arm 33 versehen, der eine Kugelpfanne 34 aufweist, in welche der Kugelkopf 20 greift. Die Ausnehmung im Arm 33, welche die Kugelpfanne 34 bildet, weist an der gemäss 2 oberen Seite des Arms 33 einen genügend grossen Querschnitt auf, sodass zur Montage der Kugelkopf 20 von oben in die Ausnehmung eingeführt werden kann.
Der Reflektor 10 umfasst eine Bohrung 37 auf, in welche das Ende eines Lagerstiftes 38 aufgenommen ist, welcher durch den Durchgang im Hülsenelement 21a des Befestigungsteils 21 hindurchgeführt ist. Die Bohrung 37 ist nicht durchgehend ausgebildet und kann zusätzlich mit einem Gewinde versehen sein. Im montierten Zustand ist der Linearantrieb 17 mittels der Lagermittel 21, 38 in Bezug auf den Reflektor 10 um die Drehachse 29 rotierbar gelagert. Wie 1 zeigt, ist die Drehachse 29 quer und beabstandet zur Linearachse 19 angeordnet. Diese Relation wird beibehalten, wenn der Linearantrieb 17 zusammen mit dem Reflektor 10 verschwenkt wird.
Vorzugsweise steht die Drehachse 29 im Wesentlichen senkrecht auf der Linearachse 19 und ist im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 9 angeordnet. Die Drehachse 29 ist möglichst nahe zur Linearachse 19 angeordnet, sodass die Kräfte, welche beim Verschwenken quer auf die Stellstange 18 wirken, gering sind. Der minimal erreichbare Abstand zwischen den Achsen 19 und 29 ist durch die Ausdehnung der Stellstange 18 bzw. des Fortsatzes 22 sowie des Hülsenelements 21a bzw. des Lagerstiftes 38 gegeben.
Zum gesteuerten Verschwenken steht die Stellvorrichtung mit einer geeigneten Steuereinheit und gegebenenfalls Sensoren in Wirkverbindung, sodass der Reflektor 10 in Abhängigkeit von erfassten Sensordaten verschwenkbar ist.
Die Stellvorrichtung arbeitet auf folgende Weise: Wird die Stellstange 18 bewegt, so stösst sich der Linearantrieb 17 vom fest montierten Arm 33 ab. Dies bewirkt ein Verschwenken des Reflektors 10, wobei der Linearantrieb 17 ebenfalls mitgeschwenkt wird. Die durch die Lagermittel 21, 38 gebildete Drehlagerung sowie das gelenkige Anbringen der Stellstange 18 am Rahmen 31 gewährleisten, dass der Linearantrieb 17 der Bewegung des Reflektors 10 folgen kann.
Der erfindungsgemässe Stellvorrichtung bietet u.a. folgende Vorteile:

– Im Gegensatz zu den bisherigen Stellvorrichtungen, die fest im Raum angebracht und über geeignete Gelenkmittel an die Scheinwerferkomponente angekoppelt sind, ist der Linearantrieb nicht fest, sondern sozusagen schwimmend eingebaut, sodass er der Bewegung der Scheinwerferkomponente folgen kann. Dieser Einbau ist mit einfachen Mitteln erzielbar.
– Der bewegliche Einbau des Linearantriebs hat ebenfalls den Vorteil, dass die Kräfte, welche beim Verschwenken quer auf die Stellstange wirken, reduziert sind, sodass der Verschleiss reduziert und die Lebensdauer der Stellvorrichtung erhöht ist.
– Durch die direkte Kopplung der Stellstange an den Rahmen ist das Spiel in der Kopplung zwischen Linearantrieb und Scheinwerferkomponente gering. Dadurch ist z.B. sichergestellt, dass bei einer Verwendung der Stellvorrichtung in einem Fahrzeugscheinwerfer das Lichtbündel während der Fahrt ruhig bleibt und nicht andauernd wackelt.

Aus der vorangehenden Beschreibung sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen zugänglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert ist.
Anstelle einer Lagerung an der Scheinwerferkomponente ist es denkbar, den Linearantrieb 17 mittels Lagermittel drehbar am ortsfesten Träger 31 zu lagern und die Stellstange 18 über geeignete Gelenkmittel, z.B. einem Kugelgelenk, an die verschwenkbare Scheinwerferkomponente zu koppeln, wobei die Drehachse, um welche der Linearantrieb 17 drehbar ist, quer und beabstandet zur Linearachse 19 angeordnet ist. Auch bei dieser Anordnung kann sich der Linearantrieb 17 in Bezug auf die Scheinwerferkomponente drehen, wenn die Stellstange 18 verschoben wird, sodass sich ebenfalls die oben erwähnten Vorteile ergeben (reduzierter Verschleiss, Kopplung mit geringem Spiel, etc.).
Die Stellvorrichtung kann ganz allgemein zum gesteuerten Verschwenken von rotierbaren Scheinwerferkomponenten verwendet werden, um ein vom Scheinwerfer erzeugtes Lichtbündel zu verschwenken. Beispiele von solchen Komponenten sind: Reflektor, Blende oder eine andere strahlenbeeinflussende Scheinwerferkomponente, etc.
Die Lagerung mittels Hülsenelement 21a und Lagerstift 38 kann natürlich auch umgekehrt ausgebildet sein, indem das Ende des Befestigungsteils 21 als Lagerstift ausgebildet ist, der in eine Öffnung in der Scheinwerferkomponente eintaucht. Ebenso können zur Bildung eines Kugelgelenkes Kugelkopf 20 und Kugelpfanne 34 miteinander vertauscht sein.
Der Träger braucht nicht unbedingt ein Rahmen 31 zu sein, sondern kann auch ein anders geformtes, fest im Scheinwerfer montiertes Teil sein, das geeignet ist, um daran die Scheinwerferkomponente 10 und/oder den Linearantrieb 17 drehbar befestigen zu können.

Claims

Stellvorrichtung zum Verschwenken einer Scheinwerferkomponente (10), mit einem Linearantrieb (17), der eine entlang der Linearachse (19) verschiebbare Stellstange (18) umfasst, gekennzeichnet durch Lagermittel (21, 38), mittels welchen der Linearantrieb (17) derart lagerbar ist, dass er in Bezug auf die Scheinwerferkomponente um eine Drehachse (29) drehbar ist, die quer und beabstandet zur Linearachse (19) angeordnet ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermittel (21, 38) ein Befestigungsteil (21) mit einem ringförmigen oder U-förmigen Halter (21b) umfassen, welcher am Linearantrieb (17) befestigt ist.
Stellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (17) zur Befestigung an den Lagermitteln (21, 38) Befestigungsnocken (17a) umfasst.
Stellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermittel (21, 38) einen Durchgang umfassen, durch welchen ein Lagerstift (38) hindurchführbar ist.
Stellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellstange (18) einen Kugelkopf (20) oder eine Kugelpfanne umfasst.
Scheinwerfer mit einer Scheinwerferkomponente (10), die an einem Träger (31, 33) um eine Rotationsachse (9) verschwenkbar gelagert ist, und einer an die Scheinwerferkomponente gekoppelte Stellvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (17) der Stellvorrichtung mittels der Lagermittel (21, 38) drehbar an der Scheinwerferkomponente (10) oder drehbar am Träger (31, 33) gelagert ist, wobei vorzugsweise die Drehachse (29), um welche der Linearantrieb drehbar ist, im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse (9) angeordnet ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellstange (18) derart an den Träger (31, 33) gekoppelt ist, dass ein Verschieben der Stellstange (18) ein Verschwenken des Linearantriebs (17) zusammen mit der Scheinwerferkomponente bewirkt.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (31, 33) einen Arm (33) aufweist, an welchem die Stellstange (18) gelenkig angebracht ist.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (31, 33) oder die Scheinwerferkomponente (10) eine Kugelpfanne (34) oder einen Kugelkopf umfasst, welche bzw. welcher mit dem Ende (20) der Stellstange (18) ein Kugelgelenk bildet.