DE102007011263A1

DE102007011263A1 - Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102007011263A1
Application number: DE102007011263A
Authority: DE
Inventors: Bernd Mennen
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Scheinwerfer oder Heckleuchten für Kraftfahrzeuge. Mindestens eine Lichtquelle ist an einem ersten Träger und mindestens ein einer Lichtquelle zugeordnetes Optikelement an einem zweiten Träger angebracht. Der erste und/oder zweite Träger ist im Bereich der Lichtquelle bzw. des Optikelements mit mindestens einem geschwächten Trägerquerschnitt derart versehen ist, dass durch ein Werkzeug einer Justiereinrichtung ein die Lichtquelle und/oder das Optikelement tragender Trägerabschnitt unter Verformung bewegbar ist, bis die Lichtquelle und das Optikelement in Abhängigkeit von Justierdaten zueinander ausgerichtet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Scheinwerfer oder Heckleuchten für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer an einem ersten Träger angebrachten Lichtquelle und mindestens einem der Lichtquelle zugeordneten und an einem zweiten Träger angebrachten Optikelement, wobei die Lichtquelle und das Optikelement zueinander ausgerichtet sind.
Zur Grundeinstellung eines Scheinwerfers ist es bisher üblich, einen Tragrahmen, auf dem die Lichtquellen gehaltert sind, derart zu verstellen, dass auf einem Messschirm eine Hell-Dunkel-Grenze des Scheinwerfers in einem vorgesehenen Bereich verläuft. Diese Grundeinstellung kann mittels mechanischer oder elektrischer Einstellmittel bei der Montage des Scheinwerfers in der Karosserie erfolgen.
Aus der DE 40 25 392 C2 ist ein Scheinwerfereinstellgerät bekannt, mittels dessen im Rahmen einer Wartung des Scheinwerfers in Werkstätten der Scheinwerfer nacheingestellt werden kann. Dabei werden die Lichtquellen einer Lichtfunktion, wie beispielsweise der Abblendlichtfunktion, synchron um eine horizontale Achse verstellt.
Aus der DE 102 05 779 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, bei dem eine Mehrzahl von Lichtquellen an einem gemeinsamen Tragrahmen gehaltert sind. Die Lichtquellen sind gruppiert ein- und ausschaltbar angeordnet, so dass unterschiedliche Lichtfunktionen, wie beispielsweise Abblend-, Autobahn-, Fernlichtfunktionen einstellbar sind. Eine unabhängige räumliche Verstellung der Lichtquellen zueinander zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtcharakteristiken bzw. Lichtfunktionen ist bei dem bekannten Scheinwerfer nicht vorgesehen.
Aus der DE 198 41 584 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle, einen die Lichtquelle tragenden Lichtquellenträger sowie ein als Linse ausgebildetes optisches Bauteil und einen Träger für dieselbe aufweist. Zur Befestigung der Linse an dem Träger ist zusätzlich ein Ring vorgesehen. Dieser Ring weist einen Eintauchsteg auf, der in ein von einem Flansch des Trägers und einer Vorderseite der Linse gebildetes und mit einem Klebemittel gefülltes Klebebett eingreift. Dadurch, dass das Klebemittel zähflüssig ausgebildet ist, kann die Linse während der Befestigung zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen justiert werden. Nachteilig hieran ist jedoch, dass für die Befestigung bzw. Justierung zusätzlich ein Ring bzw. Kleber vorgesehen sein muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Justieren einer Beleuchtungsvorrichtung derart anzugeben, dass eine zuverlässige und in der Massenfertigung kostengünstige Justierung für mindestens ein Optikelement und mindestens eine Lichtquelle zueinander erzielt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Träger im Bereich der Lichtquelle bzw. des Optikelements mit mindestens einem geschwächten Trägerquerschnitt derart versehen ist, dass durch ein Werkzeug einer Justiereinrichtung ein die Lichtquelle und/oder das Optikelement tragender Trägerabschnitt unter Verformung bewegbar ist bis die Lichtquelle und das Optikelement in Abhängigkeit von Justierdaten zueinander ausgerichtet sind. Dadurch kann die Anzahl von Justierelementen deutlich kleiner und der Montageprozess vereinfacht sein. Die Lichtquelle und das Optikelement werden zuerst auf dem Trägerabschnitt montiert und anschießend durch die Justiereinrichtung zueinander automatisch ausgerichtet.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht für einen Scheinwerfer darin, dass bei mehreren von Lichtquellen und Optikelementen gebildeten Lichtmodulen, die jeweils zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtfunktion oder einer Teilcharakteristik einer Lichtfunktion dienen, unabhängig voneinander in einem Raum justierbar sind, so dass eine vorgegebene Hell-Dunkel-Grenze einer vorgegebenen Lichtfunktion in optimaler Weise einstellbar ist.
Die erfindungsgemäßen Ausführungen sind besonders vorteilhaft, wenn die Lichtquelle eine Leuchtdiode oder ein aus mehreren Lichtquellen bestehendes Leuchtdiodenarray ist.
Der geschwächte Trägerabschnitt ist einfach herstellbar, wenn dieser durch eine Durchgangsöffnung, Aushöhlung oder eine Vertiefung in dem Träger gebildet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Durchgangsöffnung, Vertiefung oder Aushöhlung als Eingriffsvorkehrung für das Werkzeug der Justiereinrichtung dient. Nachdem die Lichtquelle und das Optikelement an dem Träger angebracht sind, greift das Werkzeug eines Justierautomaten in die Durchgangsöffnung, Aushöhlung oder Vertiefung des Trägers ein und drückt die Lichtquelle und/oder das Optikelement in die Solllage. Bei einer besonders vorteilhaften Variante, ist die Durchgangsöffnung ein Längsschlitz und der bewegbare Trägerabschnitt ein freistehender Arm, der zumindest in einem Abschnitt an die Durchgangsöffnung angrenzt. Hierbei greift das Werkzeug, das beispielsweise eine ovalen Querschnitt aufweist, in den Längsschlitz ein. Das ovale Werkzeug wird so weit gedreht bis der Längsschlitz die richtige Breite aufweist bzw. der Trägerabschnitt in die Solllage bewegt ist und das ausgesendete Licht richtig ausgerichtet ist.
Bei einer Justagevariante verbleibt nach der Justage ein in der Durchgangsöffnung, der Vertiefung oder der Aushöhlung eingeklemmtes Justageelement des Werkzeugs und haltert den Trägerabschnitt in seiner Solllage. Hierbei kann das eingeklemmte Justageelement einen ovalen bzw. keilförmigen Querschnitt aufweisen. Nach einer anderen Justagevariante wird der bewegbare Trägerabschnitt in seiner Solllage durch eine Schweiß-, Löt- oder Klebestelle zum Träger hin gehalten ist. Der Trägerabschnitt bzw. der Träger kann aus einem elastischen und/oder bleibend verformbaren Werkstoff bestehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Träger aus Metall, insbesondere aus einem Metallblech besteht.
Bei einer Beleuchtungseinrichtung bei der auf einem ersten Träger mehrere Lichtquellen und auf einem zweiten Träger mehrere Optikelemente angeordnet sind, die Lichtquellen und Optikelemente jeweils zueinander und die Lichtquelle bzw. Optikelemente untereinander zur durch die Justiereinrichtung ausrichtbar sind. Dies ist besonders bei einem Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge notwendig, wenn die einzelnen von jeweils einer Lichtquelle und einem Optikelement erzeugten Lichtkegel eine gemeinsames abgeblendetes Lichtbündel mit einer Hell-Dunkel-Grenze bilden.
Bei der Justage ist der Trägerabschnitt in einer quer zur optischen Achse der Lichtquelle und des Optikelements und/oder parallel zur optischen Achse bewegbar.
Bei einem Verfahren für die Beleuchtungseinrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Justierdaten ausgewertete Daten von einem durch das Optikelement geleiteten Lichtstrom einer Lichtquelle sind und die Justierdaten mittels eines Justierprogramms berechnet werden, wobei aus mittels einer optischen Prüfeinrichtung ermittelten Lageabweichungen zu Vorgabedaten Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Erzeugung eines Korrektursignals für die Ansteuerung der Justiereinrichtung, mittels derer die Lichtquelle und/oder das Optikelement in die Solllage verbracht wird, dienen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
1 zeigt in einem Längsschnitt einen Scheinwerfer einer Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge mit einem ersten Träger für Lichtquellen und einem zweiten Träger für Optikelemente,
2 eine Vorderansicht auf den Träger mit den Optikelementen
3 einen Ausschnitt des ersten Trägers mit einer Lichtquelle,
4 eine Lichtverteilung einer Abblendlichtfunktion vor einer Justage der Lichtquellen und/oder Optikelemente und
5 eine Lichtverteilung der Abblendlichtfunktion nach der Justage der Lichtquellen und/oder Optikelemente.
Ein Scheinwerfer für Fahrzeuge weist eine Mehrzahl von Lichtmodulen 9 auf, die aus Lichtquellen 2 und Optikelementen 4 bestehen. Die Lichtquellen 2 sind gemeinsam auf einem ersten Träger 1 und die Optikelemente 4 gemeinsam auf einem zweiten Träger 3 befestigt. Die erste Träger 1 besteht aus Metall und dient für die Lichtquellen 2, die Leuchtdioden sind, als Kühlkörper. Auf einer Breitseite des Kühlkörpers sind die Lichtquellen 2 angeordnet. Den Lichtquellen 2 sind jeweils in Hauptabstrahlrichtung die Optikelemente 2 vorgelagert, die an einem zweiten Träger 3 befestigt sind. Der erste und zweite Träger 1 bzw. 3 können aus mehreren einzelnen Abschnitten bestehen, die jeweils mindestens eine Lichtquelle 2 bzw. mindestens ein Optikelement 2 tragen. Die Optikelemente 2 weisen konvexförmige Lichtauskoppelflächen auf. Der erste und zweite Träger 1 bzw. 3 sind über mindestens ein Verbindungselement 10 starr und fest miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 10 können auch in einer Richtung wie beispielsweise in Hauptabstrahlrichtung justierbar sein.
Der in 3 dargestellte erste Träger 1 besteht aus einem Metallblech, in das zwei Durchgangsöffnungen 7 eingestanzt sind. Die beiden Durchgangsöffnungen 7 sind Längsschlitze, die beide winkelförmig verlaufen an einem Ende ineinander übergehen. Die beiden Durchgangsöffnungen 7 begrenzen einen winkelförmigen, freistehenden und armförmigen Trägerabschnitt 6 des ersten Trägers 1. Der Trägerabschnitt 6 ist mittels eines Werkzeugs 5 einer Justiereinrichtung (nicht dargestellt) jeweils quer zu den Schenkeln des winkelförmigen Trägerabschnitts unter bleibender Verformung verstellbar. In jeder Durchgangsöffnung 7 ist jeweils ein Werkzeug 5 mit einem ovalen Querschnitt angeordnet, wobei die beiden Werkzeuge 5 jeweils an unterschiedlichen Schenkeln des abgewinkelten Trägerabschnitts 6 angrenzen. Durch Drehen der Werkzeuge ist der freie Endschnitt des Trägerabschnitts 6 der eine Lichtquelle 2 trägt in alle Richtungen in einer Fläche 11 ausrichtbar. Weiterhin ist der armförmige Trägerabschnitt 6 durch ein weiteres Werkzeug (nicht dargestellt) der Justiereinrichtung quer zu der Fläche 11 unter bleibender Vorformung ausrichtbar. Dabei ist der armförmige Trägerabschnitt 6 zumindest mit einem freistehenden Endabschnitt aus der Fläche 11 herausgedrückt. Somit ist die Lichtquelle 2 in alle Richtungen ausrichtbar. Durch die Verstellung der Trägerabschnitte 6 bzw. der Lichtquellen 2 in ihre Solllage sind die durch die Lichtquellen 2 und die den Lichtquellen 2 zugeordneten Optikelemente 4 erzeugen Lichtkegel 12 auf einem in den 4 und 5 dargestellten Messschirm verschiebbar angeordnet. Durch die Verstellung der Lichtquelle 2 kann der durch dieselbe erzeugte Lichtkegel 12 soweit angehoben werden, dass die von ihm erzeugte Hell-Dunkel-Grenze HDG in der geforderten Höhe eingestellt ist (siehe 5). Diese eine Lichtquelle 2 erzeugt dabei zusammen mit dem ihr zugeordneten unjustierbaren Optikelement 4 eine Teilcharakteristik einer Abblendlichtfunktion, die in 4 und 5 dargestellt ist. Nach der Erfindung ist es auch vorgesehen, dass die Lichtquelle 2 unabhängig von einer benachbarten Lichtquelle 2 justierbar ist, so dass die durch die Lichtquellen 2 unterschiedlichen Lichtkegel 12 zumindest abschnittsweise überlagerbar sind zur Bildung einer gemeinsamen geforderten Hell-Dunkel-Grenze HDG. Um eine gemeinsame Hell-Dunkel-Grenze HDG der vier Lichtkegel 12 zu erhalten sind zwei der in 4 dargestellten Lichtkegel 12 zu justieren. Wie aus der 5 zu ersehen ist, ist die justierte gemeinsame Hell-Dunkel-Grenze HDG der Abblendlichtfunktion durch Überlagerung von beispielsweise vier Lichtkegeln 12 erzeugt.
Der zweite Träger 3 nach 2 besteht ebenfalls aus einem Metallblech, auf dem die eine Mehrzahl von Optikelementen 4 befestigt ist. Den Optikelementen 4 sind in den Träger 3 eingestanzte Lichtdurchlassöffnungen (nicht dargestellt) zugeordnet. Angrenzend an jedes Optikelement 4 ist mindestens eine Durchgangsöffnung 7, die von Längsschlitzen gebildet sind, eingestanzt. Dadurch weist der Träger 3 einen geschwächten Trägerquerschnitt auf und somit gebildete bewegbare Trägerabschnitte 6 auf. Die Trägerabschnitte 6 können prinzipiell wie die Trägerabschnitte 6 nach 3 mittels mindestens eines Werkzeugs 5 einer Justiereinrichtung zu unjustierbar an einem ersten metallischen starren Träger 1 angeordneten Lichtquellen 2 justiert werden.
Es ist auch möglich, dass die Lichtquellen 2 in einer bestimmten Richtung und die Optikelemente 4 in einer anderen Richtung justierbar sind.

1: erste Träger
2: Lichtquelle
3: zweite Träger
4: Optikelement
5: Werkzeug einer Justiereinrichtung
6: bewegbare Trägerabschnitt
7: Durchgangsöffnung
8: optische Achse
9: Lichtmodul
10: Verbindungselement
11: Fläche
12: Lichtkegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4025392 C2 [0003]
- DE 10205779 A1 [0004]
- DE 19841584 A1 [0005]

Claims

Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Scheinwerfer oder Heckleuchten für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer an einem ersten Träger (1) angebrachten Lichtquelle (2) und mindestens einem der Lichtquelle (2) zugeordneten und an einem zweiten Träger (3) angebrachten Optikelement (4), wobei die Lichtquelle (2) und das Optikelement (4) zueinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Träger (1 bzw. 3) im Bereich der Lichtquelle (2) bzw. des Optikelements (4) mit mindestens einem geschwächten Trägerquerschnitt derart versehen ist, dass durch ein Werkzeug (5) einer Justiereinrichtung ein die Lichtquelle (2) und/oder das Optikelement (4) tragender Trägerabschnitt (6) unter Verformung bewegbar ist bis die Lichtquelle (2) und das Optikelement (4) in Abhängigkeit von Justierdaten zueinander ausgerichtet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geschwächte Trägerquerschnitt durch eine Durchgangsöffnung (7), Aushöhlung oder eine Vertiefung in dem Träger (1 bzw. 3) gebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (7) ein Längsschlitz ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Trägerabschnitt (6) eine freistehender Arm ist, der zumindest in einem Abschnitt an die Durchgangsöffnung (7) angrenzt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (7), die Aushöhlung oder Vertiefung als Eingriffsvorkehrung für das Werkzeug (5) der Justiereinrichtung dient.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Justage mindestens ein in der Durchgangsöffnung (7), Vertiefung oder Aushöhlung eingeklemmtes Justageelement des Werkzeugs (5) verbleibt und den Trägerabschnitt (6) in seiner Solllage haltert.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (6) in seiner Solllage durch eine Schweiß-, Löt- oder Klebestelle zum Träger hin gehalten ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (6) in einer quer zur optischen Achse (8) der Lichtquelle (2) und des Optikelements (4) und/oder parallel zur optischen Achse (8) bewegbar ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Trägerabschnitt (6) des Trägers (1 bzw. 3) aus einem aus einem elastisch und/oder bleibend verformbaren Werkstoff besteht.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Träger (1 bzw. 3) aus Metall, insbesondere aus einem Metallblech besteht.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2) eine Leuchtdiode ist.
Verfahren für eine Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierdaten ausgewertete Daten von einem durch das Optikelement (4) geleiteten Lichtstrom einer Lichtquelle (2) sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren auf einem ersten Träger (1) angeordneten Lichtquellen (2) und mehreren auf einem zweiten Träger (3) angeordneten Optikelementen (4) die Lichtquellen (2) und Optikelemente (4) jeweils zueinander und die Lichtquelle (2) bzw. Optikelemente (4) untereinander durch die Justiereinrichtung ausrichtbar sind.
Verfahren für eine Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierdaten mittels eines Justierprogramms berechnet werden, wobei aus mittels einer optischen Prüfeinrichtung ermittelten Lageabweichungen zu Vorgabedaten Korrekturdaten ermittelt werden, die zur Erzeugung eines Korrektursignals für die Ansteuerung der Justiereinrichtung, mittels derer die Lichtquelle (2) und/oder das Optikelement (4) in die Solllage verbracht wird, dienen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerabschnitt (6) in einem Plastifizierungsvorgang erweicht wird und danach in seine Solllage bewegt wird.