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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein
Kraftfahrzeug mit einer Streuscheibe und einer Schale, die ein ein
Leuchtmittel umschließendes Gehäuse bilden.
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Die
bekannten Scheinwerfer dieser Art bilden einen in sich steifen Block,
der, wie z. B. in
EP
1 702 794 A1 beschrieben, im Falle eines Zusammenstoßes
zumindest anfänglich ohne wesentlich verformt zu werden
ins Innere der Fahrzeugkarosserie zurückweichen kann. Indem
ein hinter dem Scheinwerfer liegender Hohlraum mit einem Schaum
ausgefüllt ist, der beim Zurückweichen des Scheinwerfers
zusammengestaucht wird, kann bei einem Unfall Energie dissipiert
und die beim Aufprall z. B. eines Fußgängers auf
den Scheinwerfer auftretenden Kräfte verringert werden.
Die Wirksamkeit dieser Lösung hängt davon ab,
dass hinter dem Scheinwerfer ausreichend Platz für den
Schaum bereit gestellt werden kann, was dem Bemühen, einen
kompakten Fahrzeugaufbau zu schaffen, zuwider läuft.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist, einen Scheinwerfer für
ein Kraftfahrzeug anzugeben, der in der Lage ist, den Aufprall eines
Fußgängers zu dämpfen und es gleichzeitig
erlaubt, einen kompakten Fahrzeugaufbau zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird zum einen dadurch gelöst, dass bei einem Scheinwerfer
der eingangs genannten Art die Schale wenigstens lokal durch aneinander angrenzende
Zonen von wechselnder Wandstärke gebildet ist. Dieser Aufbau
erleichtert es der Schale, unter einem auf den Scheinwerfer aufschlagenden Körper
zu kollabieren und dadurch die bei dem Aufprall zwischen dem Scheinwerfer
und dem Körper auftretenden Maximalkräfte zu reduzieren.
Um die diese Dissipationswirkung zu entfalten, ist es nicht erforderlich,
dass der Scheinwerfer als Ganzes zurückweichen kann. Es
ist allerdings durchaus zweckmäßig, beide Möglichkeiten
miteinander zu kombinieren. Der hinter dem Scheinwerfer benötigte
Zurückweichraum kann dann kleiner bemessen sein als im Falle
eines in sich steifen Scheinwerfers.
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Die
Zonen wechselnder Wandstärke haben vorzugsweise die Form
von Streifen.
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Um
die Nachgiebigkeit der Schale in Aufprallrichtung – die
meist mehr oder weniger mit der Strahlrichtung des Scheinwerfers
zusammenfällt – zu optimieren, sind die Streifen
vorzugsweise in Umfangsrichtung der Schale bzw. quer zu der Strahlrichtung
ausgerichtet. Diese Ausrichtung begünstigt ein ziehharmonikaähnliches
Zusammenfalten der Schale entlang der Streifen.
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Alternativ
ist auch eine Ausrichtung der Streifen im Wesentlichen parallel
zur Strahlrichtung des Scheinwerfers möglich. Diese Ausrichtung
begünstigt z. B. ein Aufreißen der Schale entlang
der Streifen.
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Zweckmäßigerweise
erstrecken sich die Streifen in einem zwischen einem Rand der Schale und
einem Verankerungsabschnitt liegenden Bereich der Schale; so kann
gewährleistet werden, dass bei einem Aufprall auf den Scheinwerfer
zunächst der durch die Streifen gebildete Bereich der Schale
kollabiert, bevor eventuell der Scheinwerfer als Ganzes zurückweicht.
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Die
Streifen können auf einen deutlich kleineren Teil der Schale
konzentriert sein als den, der bei einem Aufprall verformt wird,
denn ein von ihnen ausgehender Knick oder Riss kann sich in Schalenbereiche
von gleichbleibender Wandstärke leicht ausbreiten.
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Um
das Kollabieren zuverlässig zu erleichtern, muss die Wandstärkendifferenz
zwischen den Zonen groß genug sein. Vorzugsweise beträgt
die Wandstärke einer dickwandigen Zone wenigstens das 1,5-fache,
vorzugsweise das Doppelte der Wandstärke einer dünnwandigen
Zone.
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Die
Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, dass bei einem Scheinwerfer
der eingangs genannten Art, bei dem die Streuscheibe wenigstens
in einem Teilbereich durch Streifen von wechselnder Wandstärke gebildet
ist, dieser Teilbereich sich von einem oberen bis zu einem unteren
Rand der Streuscheibe erstreckt. Dies ermöglicht es der
Streuscheibe, bei einem Aufprall entlang einer im wesentlichen vertikal, entsprechend
der typischen Orientierung des Oberschenkels eines Fußgängers
bei einem Zusammenstoß, orientierten Knickzone nachzugeben.
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Der
gleichen Wirkung dient es, wenn die Streifen in einer vertikalen
Ebene ausgerichtet sind.
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Dabei
weist jeder beiderseits durch Stufen von einem benachbarten Streifen
abgegrenzte Streifen vorzugsweise entweder eine höhere
oder eine niedrigere Wandstärke auf als beide benachbarten Wandstreifen.
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Die
Wanddicke der Streifen ist vorzugsweise jeweils in ihrer Querrichtung
konstant, so dass die Streifen keinen wesentlichen Einfluss durch
Lichtbrechung auf die Form des Lichtkegels des Scheinwerfers haben.
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Um
eine ausreichende Nachgiebigkeit der Streuscheibe oder auch der
Schale in Aufprallrichtung mit einer ausreichenden Formbeständigkeit
in anderen Richtungen zu kombinieren, beträgt auch hier
die Wandstärke eines dickwandigen Streifens vorzugsweise
das 1,5-fache, besonders bevorzugt etwa das Doppelte der Wandstärke
eines dünnwandigen Streifens.
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Die
Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, dass bei einem Scheinwerfer
für ein Kraftfahrzeug mit einer Streuscheibe und einer
Schale, die ein ein Leuchtmittel umschließendes Gehäuse
bilden, wobei die Streuscheibe wenigstens in einem Teilbereich durch
Zonen von wechselnder Wandstärke gebildet ist, die Zonen
sich in einem nicht strahlformenden Randbereich der Streuscheibe
befinden. Bei dieser Lösung fungieren bei einem Aufprall
die Zonen geringer Wandstärke als Ausgangspunkte für
die Rissbildung und erleichtern so dem Scheinwerfer das Nachgeben.
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Es
ist für die Wirksamkeit dieser Lösung nicht erforderlich,
dass die Zonen wechselnder Wandstärke unmittelbar einem
Aufprall ausgesetzt sind. Sie können sogar einer bevorzugten
Ausgestaltung zufolge in einem Bereich der Streuscheibe angeordnet
sein, der im eingebauten Zustand durch Karosserieteile verdeckt
und dadurch nicht sichtbar sowie vor einem direkten Aufprall geschützt
ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Scheinwerfers gemäß einer ersten Ausgestaltung
der Erfindung;
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2 einen
Teilschnitt entlang der Ebene II-II der 1;
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3 eine
schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Scheinwerfers gemäß einer zweiten Ausgestaltung;
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4 einen
Teilschnitt entlang der Ebene IV-IV der 3;
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5 eine
Ansicht einer Streuscheibe mit Streifen von unterschiedlicher Wandstärke
und einem Fresnel-Muster gemäß einer dritten Ausgestaltung;
und
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6 einen
Schnitt durch die Streuscheibe der 5 entlang
der Ebene VI-VI der 5; und
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7 einen
Schnitt durch eine Streuscheibe gemäß einer vierten
Ausgestaltung.
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1 ist
eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugscheinwerfers
gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Gehäuse
des Scheinwerfers ist in an sich bekannter Weise zusammengesetzt
aus einer transparenten Streuscheibe 1 und einer entlang ihres
Randes mit der Streuscheibe 1 verbundenen Schale 2.
Ein Boden der aus Kunstsoff spritzgeformten, innenseitig mit einer
reflektierenden Beschichtung versehenen Schale ist durch eine Leuchtmittelfassung 3 gebildet,
die zum Austauschen des darin gehaltenen Leuchtmittels abnehmbar
ist. Benachbart zu der Leuchtmittelfassung 3 von der Schale 2 abstehende
hohle Zapfen 4 dienen zur Verschraubung des Scheinwerfers
in einer nicht dargestellten Halterung der Kraftfahrzeugkarosserie.
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Ein
die Leuchtmittelfassung 3 und die Zapfen 4 umgebender
Wandbereich der Schale 2 ist in eine Vielzahl von im wesentlichen
parallel zum Rand der Schale umlaufenden Streifen 5, 6 von
jeweils alternierender Wandstärke gegliedert. Die Streifen 5 geringer
Wandstärke zeichnen sich außen an der Schale 2 als
Rillen ab; die als Reflektor für das Leuchtmittel dienende
Innenfläche der Schale 2 ist über die Grenzen
der Streifen 5, 6 hinweg kontinuierlich glatt. Die
dickwandigen Streifen 6 geben der Schale 2 eine ausreichende
Beständigkeit gegen im Wesentlichen quer zur Strahlrichtung
des Scheinwerfers einwirkende Kräfte, wo hingegen der Wechsel
der dünnen und dicken Streifen 5, 6 die
Stauchbarkeit der Schale 2 in Strahlrichtung begünstigt.
Indem unter einer bei einem Zusammenstoß auf die Streuscheibe 1 einwirkenden,
im Wesentlichen in Strahlrichtung orientierten Kraft die dünnen
Streifen 5 kollabieren, kann die Streuscheibe 1 mehrere
Zentimeter weit in Richtung der Leuchtmittelfassung 3 zurückgedrängt
werden, wobei durch die fortschreitende Stauchung der Streifen 5 kontinuierlich
Energie absorbiert wird.
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Die
Wandstärke beträgt typischerweise ca. 1 mm für
die Streifen 6 geringer Wandstärke und ca. 2 mm
für die Streifen 6 hoher Wandstärke und
den Rest der Schale 2. Während die Breite eines
einzelnen Streifens 5, 6 in der Größenordnung
von einigen Millimetern, typischerweise ca. 5 mm, liegt, kann die kumulierte
Breite der dünnwandigen Streifen 5 mehrere Zentimeter
betragen.
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Die 3 und 4 zeigen
jeweils zur 1 und 2 analoge
Ansichten eines Scheinwerfers gemäß einer zweiten
Ausgestaltung der Erfindung. Die Streuscheibe 1 des in
den 3 und 4 gezeigten Scheinwerfers ist
dieselbe wie bei der ersten Ausgestaltung. Die Schale 2 gemäß der zweiten
Ausgestaltung unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen durch
die Tatsache, dass in einem Bereich der Schale 2, die an
den die Streuscheibe 1 tragenden Flansch 9 angrenzt,
Streifen 5, 6, von alternierender Wandstärke
sich von den einen Rand der Schale bildenden Flansch 9 aus
zur Mitte der Schale 2 hin erstrecken. Im vorliegenden
Fall sind die Streifen 5, 6, auf einer sich in
Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden, ebenen Wand 11 der
Schale angeordnet; Denkbar wäre aber auch, sie auf einer
paraboloidförmigen Wandfläche, wie in 1 gezeigt,
jeweils zur Leuchtmittelfassung 3 hin zusammenlaufend anzuordnen.
Wie bei der Ausgestaltung der 1 und 2 sorgen
die dickwandigen Streifen 6 für eine im Normalbetrieb
ausreichende Festigkeit der Schale 2; im Falle eines Aufpralls
jedoch sind die Streifen 5, 6 einer erheblichen
Zugbelastung in Querrichtung ausgesetzt, die zum Aufreißen
der dünnwandigen Streifen 5 führt. Indem
diese aufreißen, kann die Schale einem Aufprall über
einen Weg von mehreren Zentimetern hinweg kontinuierlich nachgeben.
Es muss daher nicht erst eine hohe Kraftspitze aufgebaut werden,
unter der die Schale 20 schließlich zusammenbricht,
sondern die Schale kann bereits bei einer relativ niedrigen Kraft
beginnen, nachzugeben, und diese Kraft dem aufschlagenden Körper über
einen Weg von mehreren Zentimetern kontinuierlich entgegensetzen.
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Wie
der Schnitt der 4 zeigt, ist an dem von der
Streuscheibe 1 abgewandten Rand der Wand 11 eine
Schulter 12 gebildet, die als ein Anschlag für
den Scheinwerfer tragende Teile der Karosserie dienen kann. Eine
Befestigung dieser tragenden Teile an der Schulter 12 kann
daher die in 3 gezeigten Zapfen 4 ersetzen.
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Die
Gliederung der Schale 2 in die Streifen 5, 6,
wie oben anhand der 1 und 2 bzw. 3 und 4 beschrieben
ist zwar für sich allein bereits nützlich, um
die Stauchbarkeit des Scheinwerfers bei kontinuierlicher Energiedissipation
zu verbessern; zweckmäßigerweise ist sie jedoch
mit einer Gliederung auch der Streuscheibe 1 in Streifen 7, 8 alternierender
Wandstärke kombiniert, wie im Schnitt der 2 bzw. 4 dargestellt.
Da die Streuscheibe 1 im Wesentlichen quer zur Strahlrichtung
ausgerichtet ist, ist die Wirkung der Streifen 7, 8 hier
eine andere als die der Streifen 5, 6 der Schale 2.
Indem sich die Streifen 7, 8 über im
Wesentlichen die gesamte Höhe der Streuscheibe 1 – aus
Gründen der Abdichtbarkeit eventuell mit Ausnahme eines
von einem umlaufenden Flansch 9 der Schale 2 berührten
Randes – jeweils in einer vertikalen Ebene erstrecken,
begünstigen sie ein Einknicken der Streuscheibe 1 entlang
einer im Wesentlichen vertikalen Linie. Dies ermöglicht es
der Streuscheibe 1, bei einem Zusammenstoß mit einem
in der Regel ebenfalls vertikal orientierten Oberschenkel eines
Fußgängers nachzugeben, ohne dass ein hoher Anfangswiderstand überwunden
werden muss, der zu hohen Aufprallkräften und einem dementsprechend
hohen Verletzungsrisiko für den Fußgänger
führen würde.
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Die
Gliederung der Streuscheibe 1 in die Streifen 7, 8 dient,
anders als eine Gliederung in Fresnel-Zonen, nicht der Formung des
von dem Scheinwerfer emittierten Strahls. Daher haben die Streifen 7, 8 in
dem Schnitt der 2 jeweils eine über
ihre gesamte Breite hinweg konstante Wandstärke, und ein
dickwandiger Streifen 8 ist jeweils von zwei dünnwandigen
Streifen 7 begrenzt, und umgekehrt, während Fresnel-Zonen
eine über ihre Breite hinweg veränderliche Wandstärke
aufweisen und jeweils an einen dünnwandigen Rand einer
Fresnel-Zone ein dickwandiger Rand der benachbarten Fresnel-Zone
anschließt.
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Die
vorliegende Erfindung ist allerdings auf einer Streuscheibe mit
Fresnel-Zonen ohne weiteres anwendbar, wie in 5 und 6 dargestellt,
die eine Ansicht einer Streuscheibe 1' mit Streifen 7, 8 unterschiedlicher
Wandstärke und einem überlagerten Muster von Fresnel-Zonen 10 bzw.
einen Schnitt durch diese Streuscheibe entlang der in 3 mit IV-IV
bezeichneten Ebene zeigen. Die Fresnel-Zonen 10 sind hier
kreisrund und bilden ein als Sammellinse fungierendes Dickenprofil;
selbstverständlich sind je nach Anordnung des Leuchtmittels
im Scheinwerfer und gewünschter Strahlform andere Gestaltungen
möglich. Wenn man annimmt, dass F(x, y) die für
ein gewünschtes Fresnel-Zonenmuster erforderliche Stärke
F der Streuscheibe als Funktion zweier Ortskoordinaten x, y beschreibt,
so kann die Wandstärke der Streuscheibe 1', die
das Fresnel-Zonenmuster 10 mit der Gliederung in die abwechselnd dünn-
und dickwandigen Streifen 7, 8 kombiniert, beschrieben
werden durch F(x, y) + D(x), wobei D = 0 für 0 ≤ x
mod(b7 + b8) < b7
und D(x) = d für b7 ≤ x mod(b7 + b8) < (b7 + b8), wobei
b7 die Breite der dünnwandigen Streifen 7 und
b8 die Breite der dickwandigen Streifen 8 bezeichnet und
mod() für den Rest einer ganzzahligen Division durch ()
steht.
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Der
Dickenunterschied d zwischen den Streifen 7, 8 kann
hier genauso wie im in 2 dargestellten Fall und bei
den Streifen 5, 6 der Schale 1 typischerweise
ca. 1 mm betragen. Damit das Muster der Streifen 7, 8 das
Verformungsverhalten der Streuscheibe 1 bestimmt und nicht
etwa das Fresnel-Zonenmuster, gilt d > Max(F(x, y) – Min(F(x,
y)),wobei Max(F(x, y) für das Maximum der Funktion
F(x, y) und Min(F(x, y)) für ihr Minimum steht.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Streuscheibe 1 für
einen Kraftfahrzeugscheinwerfer ist in 7 in einem
Schnitt dargestellt. Die Streuscheibe 1 gemäß dieser
Ausgestaltung hat eine im eingebauten Zustand mit umgebenden Teilen
der Kraftfahrzeugkarosserie bündige Frontscheibe 12 sowie
eine entlang der Ränder der Frontscheibe 12 umlaufende,
von angrenzenden Karosserieteilen wie etwa einer Haube 14 oder
einem Stoßfänger 15 verdeckte Schürze 13.
Eine in 7 nicht dargestellte Schale,
die einen herkömmlichen Aufbau haben kann oder vorzugsweise
der Schale 2 gemäß 1 oder 3 entspricht,
ist an einem rückwärtigen Rand der Schürze 13 oder,
in die Schürze eingreifend, an der Rückseite der
Frontscheibe 12 befestigt. Streifen 7, 8 von
alternierender Wandstärke wechseln sich entlang des Umfangs
der Schürze ab und erstrecken sich im Wesentlichen in Längsrichtung des
Fahrzeugs. Die Streifen 7, 8 unterschiedlicher
Dicke wirken bei einem Aufschlag eines Körpers als Ausgangspunkte
für die Bildung von Rissen in der Streuscheibe 1;
daher genügt eine relativ geringe Aufschlagkraft, um die
Streuscheibe 1 zum Bersten zu bringen. Um sicherzustellen,
dass die Streuscheibe 1 nicht durch Aufschläge
beschädigt wird, die während des normalen Betriebs,
außerhalb einer Unfallsituation, auftreten können,
sind die Streifen 7 geringer Wandstärke am hinteren
Rand der Schürze durch einen umlaufenden schmalen Wulst 16 verstärkt.
Die Wandstärken können typischerweise bei einem
Millimeter in den Streifen 7 und zwei Millimeter in den
Streifen 8 liegen, wobei die Decke des Wulstes 16 zwischen
diesen beiden Werten liegt. Je nach für die Streuscheibe 1 verwendetem
Werkstoff können höhere oder niedrigere Wandstärken
angemessen sein; ein geeigneter Wert kann ohne Schwierigkeiten in
Aufschlagversuchen mit Hilfe eines bekannten Impaktors ermittelt
werden.
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- 1
- Streuscheibe
- 2
- Schale
- 3
- Leuchtmittelfassung
- 4
- Zapfen
- 5,
6, 7, 8
- Streifen
- 9
- Flansch
- 10
- Fresnel-Zone
- 11
- Wand
- 12
- Frontscheibe
- 13
- Schürze
- 14
- Haube
- 15
- Stoßfänger
- 16
- Wulst
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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