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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Scheinwerfergehäuses
aus Kunststoff für Kraftfahrzeuge mittels eines Spritzgussverfahrens.
Bei dem Spritzgussverfahren wird eine erwärmte Kunststoffmasse
in mindestens ein Formwerkzeug gespritzt, das eine Negativform zumindest
eines Teils des Scheinwerfergehäuses darstellt. Das mindestens
eine Formwerkzeug ist dabei derart ausgestaltet, dass das herzustellende
Scheinwerfergehäuse zumindest hinsichtlich Form und Abmessungen
vorgegebenen Anforderungen genügt. Außerdem umfasst
die Erfindung ein Formwerkzeug zur Herstellung eines Scheinwerfergehäuses
aus Kunststoff.
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Ein
Kraftfahrzeugscheinwerfer umfasst üblicherweise ein Scheinwerfergehäuse,
das in aller Regel aus Kunststoff besteht und in einem Spritzgussverfahren
hergestellt wird. Bevorzugt verwendete Kunststoffe sind dabei bspw.
Polypropylen (PP) oder Polybutylenterephthalat (PBT), wahlweise
auch talkum-(PP TV) oder glasfaserverstärkt (PP GFV; PBT GFV).
In Lichtaustrittsrichtung weist das Scheinwerfergehäuse
eine Lichtaustrittsöffnung auf, die durch eine transparente
Abdeckscheibe aus Kunststoff oder Glas verschlossen ist. Die Abdeckscheibe
kann eine klare Scheibe ohne optisch wirksame Elemente oder als
eine Streuscheibe mit optisch wirksamen Elementen ausgebildet sein.
Im Scheinwerfergehäuse können Serviceöffnungen
ausgebildet sein, über welche man Zugriff zum Innenraum
des Gehäuses erhält. Die Serviceöffnungen
sind im Betriebszustand des Scheinwerfers durch Deckel oder Kappen
verschlossen. Das Scheinwerfergehäuse selbst ist üblicherweise
einteilig ausgebildet. Form und Abmessungen des Gehäuses
richten sich nach der Form und Größe der Einbauöffnung
in der Fahrzeugkarosserie.
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Im
Inneren des Scheinwerfergehäuses ist mindestens ein Lichtmodul
angeordnet, das als ein Reflexions- oder als ein Projektionsmodul
ausgebildet sein kann. Das Lichtmodul dient entweder alleine oder
gemeinsam mit weiteren Lichtmodulen des gleichen Scheinwerfers oder
anderer Scheinwerfer und Leuchten zur Erzeugung einer bestimmten
Lichtverteilung (z. B. Blinklicht, Begrenzungslicht, Positionslicht,
Standlicht, Blinklicht, Abblendlicht, Fernlicht, Tagfahrlicht, Stadtlicht,
Autobahnlicht, Schlechtwetterlicht etc.). Im Inneren des Scheinwerfergehäuses sind
außerdem noch Elemente (z. B. in Form von verspiegelten
Sichtschutzblenden) zum Auskleiden des Innenraums bei einer Sicht
durch die Abdeckscheibe von außen vorhanden.
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In
den letzten Jahren besteht bei Kraftfahrzeugen seitens des Gesetzgebers
und der Öffentlichkeit zunehmend die Forderung nach passivem
Fußgängerschutz, um das Verletzungsrisiko für
Fußgänger oder andere ungeschützte Verkehrsteilnehmer bei
einem Aufprall auf ein Kraftfahrzeug im Rahmen eines Unfalls zu
verringern. Für Insassen des Kraftfahrzeugs sind seit vielen
Jahren zahlreiche aktive und passive Sicherheitseinrichtungen wie
Sicherheitsgurte, Gurtstraffer, Airbags, flexible Lenksäulen, Knautschzonen,
etc. bekannt. Es werden jetzt aber auch zum Schutz für
Fußgänger oder Radfahrer, die vom Bug eines Kraftfahrzeugs
erfasst werden können, seit 2005 stufenweise europäische
Richtlinien eingeführt. In diesen Richtlinien spielt die
Wirkung der Scheinwerfer im Frontbereich des Kraftfahrzeugs eine
wichtige Rolle. Um bei einem Unfall das Verletzungsrisiko für
Fußgänger oder Radfahrer möglichst gering
zu halten, müssen besonders die Scheinwerfergehäuse
eine Aufprallenergie möglichst gut absorbieren. Das Unfallverhalten
kann bspw. in sog. ”Crash-Tests” ermittelt werden.
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Zur
Verbesserung des Unfallverhaltens ist bspw. aus der
DE 10 2005 057 831 A1 ein
Scheinwerfer bekannt, bei dem eine Solldeformationslinie durch einen
Knick oder eine Sollbruchstelle im Scheinwerfergehäuse
vorgesehen ist. Bei einem Aufprall auf den Scheinwerfer von vorn
bricht das Scheinwerfergehäuse also gezielt an der Sollknick- oder
Sollbruchstelle des Scheinwerfergehäuses zusammen. Durch
den nachgiebigen Scheinwerfer wird das Verletzungsrisiko für
Fußgänger reduziert, da bei einer Krafteinwirkung
das Scheinwerfergehäuse gezielt deformiert wird und einen
größeren sog. ”Crashweg” ermöglicht,
auf dem die auftretende Energie zumindest teilweise absorbiert wird.
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Zu
weich ausgelegte Scheinwerfergehäuse führen zu
einem raschen Kollabieren des Gehäuses im Falle eines Unfalls
ohne dass das Gehäuse viel Energie absorbieren könnte.
Die Folge ist, dass im Crashfall bei einem Auftreffen auf den Scheinwerfer anfänglich
zwar nur eine relativ geringe Belastung auf die auftreffende Person
oder den auftreffenden Gegenstand wirkt, die jedoch abrupt stark
ansteigt, sobald das Scheinwerfergehäuse vollständig
kollabiert ist und bspw. die Rückwand der Einbauöffnung in
der Fahrzeugkarosserie erreicht. Diese abrupt stark ansteigende
Belastung kann zu erheblichen Verletzungen führen. Ein
zu hart ausgelegtes Scheinwerfergehäuse kann zwar relativ
viel Energie absorbieren, die im Crashfall auftretenden Belastungen sind
jedoch von Anfang an relativ hoch und können ebenfalls
zu erheblichen Verletzungen führen. Aus diesem Grund ist
eine auf den Einzelfall abgestimmte ausgewogene Auslegung der Stabilität
und des Crashverhaltens des Scheinwerfergehäuses von großer Bedeutung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein besonders
einfaches, schnelles und kostengünstiges Verfahren zur
Herstellung eines Scheinwerfergehäuses vorgeschlagen, das
ein ausgewogenes Crashverhalten aufweist.
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Heutzutage
kann zwar das Crashverhalten eines Kraftfahrzeugs oder einer Fahrzeugkomponente,
wie beispielsweise eines Scheinwerfergehäuses, simuliert
werden. Aufgrund der Komplexität der Komponenten und der
Berechnung (z. B. mittels einer sog. Finite-Elemente-Methode (FEM))
im Rahmen der Simulation, ist es jedoch nicht möglich,
allein aufgrund von Simulation ein neues Scheinwerfergehäuse
derart auszugestalten, dass es die Anforderungen an das Crashverhalten,
insbesondere an den Fußgängerschutz voll erfüllt.
Selbst wenn man sich bei der Konstruktion eines neuen Scheinwerfergehäuses auf
eine Simulation des Crashverhaltens des Gehäuses verlässt,
ist praktisch immer eine nachträgliche Optimierung des Crashverhaltens
durch Variation der Steifigkeit des Gehäuses und damit
ein aufwendiges und teures Nacharbeiten der Formwerkzeuge erforderlich.
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Aufgabe
der Erfindung ist deshalb, ein einfaches, schnelles und kostengünstiges
Verfahren zur Herstellung eines Scheinwerfergehäuses vorzuschlagen,
das ein ausgewogenes Crashverhalten aufweist.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren der
eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Formwerkzeug zur
Herstellung des Gehäuses zunächst so ausgebildet
ist, dass das Gehäuses bewusst weich ausgelegt wird. Es
werden also nicht die Ergebnisse einer Simulation zur anfänglichen
Auslegung des Gehäuses herangezogen, sondern das Gehäuse
wird weicher ausgebildet als gemäß Simulation
erforderlich wäre. Die weiche Ausgestaltung bezieht sich
insbesondere auf einen Crash-relevanten Bereich des Gehäuses.
Wo genau sich der Crash-relevante Bereich befindet, kann bspw. im
Rahmen einer Simulation ermittelt werden. Anhand des so hergestellten
Scheinwerfergehäuses wird dann das Unfallverhalten des
Scheinwerfergehäuses ermittelt und dann in Abhängigkeit
von dem Ergebnis der Ermittlung des Unfallverhaltens das mindestens
eine Formwerkzeug durch Abtragen von Material verändert.
An den Stellen der Materialabtragungen am Werkzeug bilden sich bei
der nachfolgenden Herstellung weiterer Scheinwerfergehäuse
Materialverstärkungen im Gehäuse aus, die zu einer
Erhöhung der Steifigkeit und Stabilität des ursprünglich besonders
weich ausgelegten Gehäuses führen. Die Erfindung
erlaubt es also, durch einfach, kostengünstig und genau
realisierbare Materialabtragungen am Formwerkzeug eine Versteifung
an gezielten Stellen der hergestellten Scheinwerfergehäuse
zu erzielen. Auf ein aufwendiges und teueres Aufbringen zusätzlichen
Materials auf das Formwerkzeug, um das damit hergestellte Scheinwerfergehäuse
dünner bzw. weicher auszubilden, kann verzichtet werden.
Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner
in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die
Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen
Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können,
ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird.
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Die
Entwicklung des in Kraftfahrzeugen einsatzfähigen Scheinwerfergehäuses
läuft erfindungsgemäß über mindestens
zwei Entwicklungsstufen. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde,
dass in einer ersten Entwicklungsstufe ein Scheinwerfergehäuse entworfen
wird, das für einen Einbau in einen individuellen Fahrzeugtyp
den vorgegebenen Anforderungen an eine Form und Abmessung entspricht.
Durch ein Realisieren von Sollbruchstellen oder Hohlräumen,
die bevorzugt als Hohlkehlen oder Nuten ausgestaltet sind, wird
das Formwerkzeug zunächst so ausgebildet, dass ein damit
hergestelltes Scheinwerfergehäuse eher weich ausgelegt
ist. Anschließend wird das Unfallverhalten eines Scheinwerfers
mit dem so hergestellten Scheinwerfergehäuse untersucht.
Falls sich beim Crashtest herausstellen sollte, dass das Gehäuse
zu weich ausgelegt ist, kann nun durch die anfangs weiche Auslegung
der Gehäusegeometrie durch Materialverstärkungen,
insbesondere durch zusätzliche Verstärkungsrippen
am Gehäuse, dann mögliche Unzulänglichkeiten
im Unfallverhalten des Scheinwerfergehäuses durch Erhöhung der
Stabilität erreicht werden. Solche Verstärkungsrippen
können auf einfache Art durch nachträgliche Variation
des Formwerkzeugs realisiert werden. Mit dem geänderten
Formwerkzeug hergestellte Scheinwerfergehäuse weisen dann
eine größere Stabilität auf als die zuvor
hergestellten Gehäuse und sind somit steifer und stabiler.
Während dieser mindestens zwei Entwicklungsstufen kann
ohne großen Aufwand ein Scheinwerfergehäuse geschaffen
werden, das die gesetzlichen oder kraftfahrzeugherstellerinternen Vorgaben
zum Schutz von Fußgängern oder anderen ungeschützten
Verkehrsteilnehmern bei einem Aufprall auf ein Kraftfahrzeug im
Rahmen eines Unfalls berücksichtigt.
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In
der ersten Entwicklungsstufe werden besonders die Form und die Abmessungen
des Scheinwerfergehäuses bzw. der entsprechenden Einbauöffnung
in der Fahrzeugkarosserie berücksichtigt. Das Ziel ist
hier, ein Scheinwerfergehäuse zu schaffen, das in den entsprechenden
Fahrzeugtyp leicht eingebaut und dort befestigt werden kann. Dabei
ist bspw. der zur Verfügung stehende Bauraum im Frontend des
Kraftfahrzeugs zu berücksichtigen. Weiterhin müssen
alle vorgesehenen Lichtmodule des Scheinwerfers in dem Scheinwerfergehäuse
platziert und befestigt werden können. Auch das Einsetzen
und Befestigen einer lichtdurchlässigen Abdeckscheibe und
von Elementen zum Auskleiden des Innenraums (Abdeckrahmen) und/oder
zur Reduzierung oder Vermeidung von Streulicht (Tuben) sollte in
der anfänglichen Formgestaltung des Gehäuses berücksichtigt
werden. Wird der Scheinwerfer von einem Steuergerät gesteuert,
das an oder in dem Scheinwerfergehäuse befestigt ist, muss
der entsprechende Platz bzw. eine entsprechende Aussparung dafür
am Gehäuse vorgesehen sein. Außerdem sollten Leitungsschächte
für die elektrischen Versorgungsleitungen an der Außenseite
des Scheinwerfergehäuse vorgesehen sein. Weiterhin müssen
von einem Benutzer möglichst einfach zugängliche
Serviceöffnungen im Scheinwerfergehäuse vorhanden
sein, um ein Auswechseln von Leuchtmitteln oder elektrischer Versorgungskabel
zu ermöglichen.
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Das
Scheinwerfergehäuse ist anfänglich insbesondere
durch im Scheinwerfergehäuse vorgesehene Sollbruchstellen
oder Hohlräume, die vorzugsweise als Hohlkehlen ausgebildet
sind, weich ausgelegt. Weich bedeutet in diesem Zusammenhang, dass
das Gehäuse keinesfalls so steif ausgelegt wird, dass Materialeinsparungen
am Gehäuse erforderlich sind, um das Gehäuse weicher
zu machen und ein ausgewogenes Crashverhalten zu erzielen. Die Hohlkehlen
können (an geeigneter Position) über die gesamte
Gehäuseoberfläche verteilt sein. Die Gehäusegeometrie
soll dabei eher zu weich als zu hart ausgelegt sein. Eine anfängliche
Auslegung des Scheinwerfergehäuses kann dabei bspw. mittels
einer FEM(Finite-Elemente-Methode)-Crash-Simulation ermittelt werden.
Die FEM ist ein weit verbreitetes numerisches Verfahren mit einer
näherungsweisen Lösung von Differenzialgleichungen
unter Einbeziehung von Randbedingungen, die gerade zu Crash-Simulationen
bei Kraftfahrzeugen oft angewandt wird.
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An
die erste Entwicklungsphase schließt sich eine Untersuchung
des Unfallverhaltens des Scheinwerfergehäuses an, wobei
insbesondere der Fußgängerschutz bei einem Aufprall
eines Fußgängers (oder einer anderen im Wesentlichen
ungeschützten Person) auf das Kraftfahrzeug im Rahmen eines
Unfalls untersucht wird. Diese Untersuchungen können an
dem Scheinwerfer separat und/oder an dem in ein Fahrzeug eingebauten
Scheinwerfer durchgeführt werden. Das Ergebnis der Untersuchung
fliest in die zweite Entwicklungsphase des Scheinwerfers ein. So kann
sich bspw. herausstellen, dass an bestimmten Stellen des Scheinwerfergehäuses
ein höheres Maß an Steifigkeit und Energieabsorption
oder im Crashfall ein schnellerer Anstieg der auf eine autreffende Person
wirkenden Kraft erforderlich ist, um bestimmte Vorgaben zu erfüllen.
Da in der ersten Entwicklungsphase die Gehäusegeometrie
eher zu weich ausgelegt war, können die Unzulänglichkeiten
im Crashverhalten jetzt durch Verstärkungen am Scheinwerfergehäuse
kompensiert werden. Die Verstärkungen können Materialverstärkungen
bspw. in oder an Absätzen, Hohlkehlen, Nuten o. ä.
des Scheinwerfergehäuses sein. Insbesondere sind die Verstärkungen
in die Hohlkehlen eingesetzte Verstärkungsrippen sein.
Durch das Einbringen von Rippen wird das gesamte Scheinwerfergehäuse
härter ausgelegt, eine auf das Scheinwerfergehäuse
wirkende Kraft (bspw. bei einem Aufprall während eines
Unfalls) wird dabei besonders gut absorbiert, ohne zu hohe Beschleunigungswerte
zur Folge zu haben. Dies gewährleistet den verbesserten
Fußgängerschutz.
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Das
Einbringen von Verstärkungen oder Rippen an das Scheinwerfergehäuse
verlangt einerseits zusätzliches Kunststoffmaterial, das
während des Spritzgussverfahrens verarbeitet werden muss,
andererseits muss das Formwerkzeug, das ein Negativ des Scheinwerfergehäuses
darstellt, modifiziert werden. Das bedeutet, dass für die
Verstärkungen am Scheinwerfergehäuse im Formwerkzeug
Freiraum geschaffen werden muss. Es muss Material vom Formwerkzeug
abgetragen werden. Dies ist mit einfachen Mitteln, wie bspw. Schleifen,
Sägen, Fräsen etc. leicht möglich. Die
Kosten für die Werkzeugänderung werden dadurch
drastisch reduziert und es wird eine große Zeitersparnis
für die Änderung erreicht.
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Es
ist des weiteren denkbar, dass das Formwerkzeug zumindest teilweise
modular aufgebaut ist. So wäre es bspw. denkbar, das Werkzeug
zumindest in den Teilen modular aufzubauen, welche für
die Herstellung des Crash-relevanten Bereichs des Gehäuses
zuständig sind. Der modulare Aufbau kann bspw. mittels
sog. Wechseleinsätze realisiert werden. Um die Form des
Werkzeugs zu verändern muss dann kein Material abgetragen
werden, sondern es müssen lediglich Einsätze entfernt
oder gegen andere Einsätze ausgewechselt werden. Dadurch
kann die Form des Werkzeugs nachträglich auf besonders einfache
und schnelle Weise derart verändert werden, dass in dem
Crash-relevanten Bereich des Gehäuses zusätzliche
Versteifungen eingebracht werden.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Nachfolgend
wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
beispielhaft erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers im Vertikalschnitt
und eine Kraftverteilungskurve während eines Aufpralls auf
das Scheinwerfergehäuse;
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2 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers im Vertikalschnitt
mit einer Veränderung eines Scheinwerfergehäuses
zum Fußgängerschutz und einer Kraftverteilungskurve während
eines Aufpralls auf das Scheinwerfergehäuse; und
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3 eine
perspektivische und vergrößerte Darstellung einer
Verstärkungsrippe in einer Hohlkehle in dem Scheinwerfergehäuse
aus 2, hergestellt durch das erfindungsgemäße
Verfahren.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt
in einem oberen Teil von 1 eine schematische Darstellung
eines Kraftfahrzeugscheinwerfers, der in seiner Gesamtheit mit dem
Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 umfasst
dabei ein Gehäuse 12, in dem ein Lichtmodul 14 angeordnet
ist. Das Lichtmodul 14 ist bspw. als ein Reflexionsmodul
oder als ein Projektionsmodul ausgebildet. Es können auch
mehrere Lichtmodule 14 in dem Gehäuse 12 angeordnet sein.
Das Gehäuse 12 ist aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens
hergestellt. Das Gehäuse 12 weist in 1 an
einer Oberseite einen Absatz 16 auf, der durch eine keilförmige
Aussparung 17 auf der Oberseite des Gehäuses 12 gebildet
wird. Außerdem umfasst der Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 eine vor
einer Lichtaustrittsöffnung angeordnete und diese verschließende
lichtdurchlässige Abdeckscheibe 18.
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Bei
einem Unfall wirkt bspw. durch einen Aufprall von Teilen eines menschlichen
Körpers eine Kraft F auf den Scheinwerfer 10.
Die Kraft F bewirkt, dass der Absatz 16 in 1 nach
unten gedrückt wird. Der Absatz 16 wird dabei
derart verformt, dass zumindest ein freies Ende 20 des
Absatzes 16 einen bestimmten Verformungsweg 22 zurücklegt
und dabei zumindest einen Teil der Aufprallenergie absorbiert. Bei
flachen oder stark gepfeilten Scheinwerfern müssen die
Lichtmodule und/oder andere im Inneren des Scheinwerfergehäuses
angeordnete Elemente so positioniert werden, dass ein ausreichend
großer Deformationsraum für den Verformungsweg 22 zur Verfügung
steht.
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Eine
mögliche Verteilung der im Crashfall auf einen Fußgänger
wirkenden Kraft F ist über der Zeit t in einem unteren
Teil von 1 dargestellt. Man erkennt einen
zunächst langsamen Anstieg 24 der Kraft F, die
dann über einen Bereich 26 nahezu konstant bleibt.
Aufgrund der weichen Auslegung des Gehäuses 12 wird
im Bereich 26 über den Verformungsweg 22 des
Gehäuses 12 bzw. des Absatzes 16 eine
relativ geringe Menge an Energie absorbiert. Aus diesem Grund wirken über
den Bereich 26 verteilt auch nur relativ geringe Kräfte
F. Gegen Ende des Verformungswegs 22 des Gehäuses 12 bzw.
des Absatzes 16 erhöht sich die Kraft F drastisch
und bewirkt einen sprunghaften Anstieg 28. Dabei wird sogar
eine maximal zulässiger Grenzwert Fmax für die
Kraft überschritten. Dieser Peak 28 der Kraft
F kann bspw. durch ein vollständiges Kollabieren des Gehäuses 12 und
ein abruptes Auftreffen des kollabierten Gehäuses 12 auf
einer stabilen Rückwand einer Einbauöffnung der
Fahrzeugkarosserie verursacht sein. Alternativ kann der sprunghafte
Anstieg 28 auch durch ein Auftreffen des freien Endes 20 des
Absatzes 16 auf dem stabileren übrigen Teil des
Gehäuses 12 des Scheinwerfers 10 verursacht
sein. Im Bereich des sprunghaften Anstiegs 28 wirken so
große Kräfte F, dass es zu gefährlichen
Verletzungen eines Unfallopfers kommen kann. Der gezeigte Kraftverlauf
kann bspw. in einem ”Crash-Test” ermittelt werden. Ähnliche
Verläufe lassen sich auch durch Simulation, insbesondere
durch eine Berechnung mittels FEM, ermitteln, wobei allerdings die
Simulationsergebnisse nur bedingt mit dem realen Crash-Verhalten übereinstimmen.
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2 zeigt
eine Möglichkeit zur Verbesserung des Unfallverhaltens
des Gehäuses 12. Dazu zeigt 2 einen
Kraftfahrzeugscheinwerfer 10, der im Bereich des Absatzes 16 modifiziert
wurde. Ansonsten ist der Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 aus 2 identisch
mit dem Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 aus 1.
In die keilförmige Aussparung 17 des Absatzes 16 ist
nun eine Verstärkungsrippe 32 eingebracht, um
das Gehäuse 12 im Bereich des Absatzes 16 stabiler
bzw. steifer auszubilden. Die Verstärkungsrippe 32 kann
nur abschnittsweise in der keilförmigen Aussparung 17 angeordnet
sein, sie kann jedoch auch durchgängig über die
gesamte Längserstreckung des Absatzes 16 verlaufen
(in die Zeichenebene hinein).
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Die
Folge ist, dass der Verlauf der Energieabsorption durch das Gehäuse 12 im
Falle eines Umfalls günstiger verläuft, so dass
eine größere Kraft F auf ein Unfallopfer wirkt,
was im unteren Teil der 2 dargestellt ist. Dabei kann über
den gesamten Kraftverlauf die Aufprallenergie vollständig
absorbiert werden, bevor das Gehäuse 12 auf die
Rückwand einer Einbauöffnung der Fahrzeugkarosserie
oder der Absatz 16 auf den restlichen Teil des Gehäuses 12 auftrifft.
Der untere Teil der 2 zeigt, dass zunächst
ein Anstieg 36 der im Crashfall auf das Gehäuse 12 wirkenden
Kraft F vorliegt. Der Verlauf ist dann aber über annähernd
den gesamten Verformungsweg 22 nahezu konstant (vgl. Bezugszeichen 38).
Durch die zusätzlich eingebrachte Rippe 32 wird die
Geometriesteifigkeit des Gehäuses 12 geändert, es
ergibt sich ein anderes Energieabsorptionsverhalten und damit ein
anderes Crashverhalten. Durch die zusätzlich eingebrachte
Rippe 32 bildet sich im Kraftverlauf F der Sattelbereich 38 aus,
so dass gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus 1 die
Aufprallenergie auf eine für die aufprallende Person besser ertragbare
Weise absorbiert werden kann. Insbesondere wird die maximal zulässige
Kraft Fmax nicht überschritten, so dass eine Verletzungsgefahr
für die aufprallende Person deutlich reduziert ist.
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Die
Entwicklung und Herstellung eines wie in 2 dargestellten
Scheinwerfergehäuses 12 erfolgt in zwei Stufen.
In einer ersten Entwicklungsstufe wird ein Formwerkzeug zur Herstellung
des Gehäuses 12 derart ausgelegt und ausgebildet,
dass es ein Gehäuse erzeugt, das zwar die für
einen Einbau in einen individuellen Fahrzeugtyp vorgegebenen Anforderungen
an Form und Abmessungen erfüllt. Allerdings ist das Formwerkzeug
bewusst so ausgebildet, dass das hergestellte Gehäuse 12 bezüglich
des Crashverhaltens eher zu weich ausgebildet ist (vgl. den Scheinwerfer 10 aus 1).
Anschließend wird das Unfallverhalten des so hergestellten
Gehäuses 12 untersucht. Dies kann bspw. durch
Ermittlung des Verlaufs der im Crashfall auf ein Unfallopfer wirkenden
Kraft F oder der absorbierten Energie erfolgen. Dabei werden unter
Umständen Unzulänglichkeiten des Gehäuses 12 erkennbar
(z. B. Überschreiten von Fmax). Durch die anfangs weiche
Auslegung der Gehäusegeometrie kann jetzt durch gezieltes
Vorsehen von Verstärkungen 32 am Gehäuse 12 eine
Kompensation dieser Unzulänglichkeiten im Unfallverhalten des
Gehäuses 12 erreicht werden.
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Die
Verstärkungen 32 des Gehäuses 12 können
durch einfache und kostengünstige Materialabtragungen am
Formwerkzeug erzielt werden. Diese können problemlos und
besonders genau in das bestehende Formwerkzeug eingebracht werden.
Es müssen keine zusätzlichen Materialanhäufungen
am Formwerkzeug vorgesehen oder gar ein ganz neues Formwerkzeug
gefertigt werden.
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3 zeigt
beispielhaft in einer vergrößerten Darstellung
eine bevorzugte Realisierungsart der Materialverstärkung 32 am
Gehäuse 12. 3 zeigt eine
Hohlkehle 40, wie sie in der zunächst weichen Ausgestaltung
des Gehäuses 12 an einer oder mehreren, unterschiedlichen Stellen
im Gehäuse 12 vorgesehen sein kann. In der Praxis
sind die Hohlkehlen im Gehäuse 12, wie bspw. die
Hohlkehle 40, im Querschnitt möglichst scharfkantig
ausgebildet, damit die Kerbspannung höher ist und das Gehäuse 12 schneller
kollabiert. Selbstverständlich können die Hohlkehlen
auch mit einem beliebig anderen Querschnitt (z. B. parabelförmig)
ausgebildet sein. In der Hohlkehle 40 ist quer zu ihrer
Längserstreckung eine Rippe 42 zur Stabilisierung
im Falle einer seitlich wirkenden Kraft F eingesetzt. Die Rippe 42 füllt
dabei die gesamte Hohlkehle 40 in einem bestimmten Bereich 44 aus.
Die Rippe 42 könnte auch nur einen Teil der Hohlkehle 42 ausfüllen
(gestrichelte Linie). Selbstverständlich kann die durch
das Gehäuse 12 absorbierte Energie und damit auch
die auf ein Unfallopfer wirkende Kraft F durch Variation der Anzahl,
Position, Größe und Form der Rippe(n) 42 auf
einen den Anforderungen entsprechenden Wert genau eingestellt werden.
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Die
in 3 nach oben offene Hohlkehle 40 gewährleistet
zunächst (ohne die Rippe 42) eine hohe Elastizität
und Flexibilität des gesamten Gehäuses 12.
Das Gehäuse 12 ist also welch ausgelegt. Wird
durch eine Ermittlung des Unfallverhaltens des Gehäuses 12 festgestellt,
dass eine Materialverstärkung bspw. zur Aufnahme zusätzlicher
Aufprallenergie während des Unfalls in der Hohlkehle 40 vorteilhaft
bzw. notwendig ist, kann dies durch eine Modifikation des Formwerkzeugs
für das Spritzgussverfahren zur Herstellung des Gehäuses 12 leicht
umgesetzt werden. Da das Formwerkzeug eine Negativform eines herzustellenden
Gegenstandes darstellt, weist das Formwerkzeug zur Gestaltung der
Hohlkehle 40 ein scharfkantiges (dreieckiges) oder parabelähnliches
Formteil auf, das die Form der Hohlkehle 40 vorgibt. In
dieses parabelähnliche Formteil muss zur Realisierung der
Rippe 42 lediglich eine Nut eingefräst werden.
Dabei legt die Länge und die Dicke der eingefrästen
Nut die Größe der Rippe 42 fest. Nach
dem gleichen Verfahren können bei Bedarf auch an anderen
Stellen Stützstreben, Materialauffüllungen oder
Materialverdickungen am Gehäuse 12 erzeugt werden,
die alle durch einfaches mechanisches Bearbeiten (Materialabtragen)
des Formwerkzeugs realisiert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0005]