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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein adaptives Projektionssystem für
Kraftfahrzeugscheinwerfer, das dazu ausgelegt ist, um Änderungen
in der räumlichen Verteilung des Lichtes vor dem Fahrer
auf der Fahrbahn zu bewirken, indem es die Position und das Profil
der Blende im Innern des Projektionslichtsystems ändert,
dadurch dass die Streuscheibe dieses adaptiven Projektionssystems
den Helligkeitskontrast der Kontur dieser dunklen Blende auf den hellen
Hintergrund des Reflektors mit der Lichtquelle projiziert.
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Um
die Sicherheit im Autobahnverkehr zu erhöhen, wurden an
der durch die Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs erzeugten Beleuchtung
Verbesserungen vorgenommen. Die neue Regelung der Wirtschaftskommission
für Europa ECE R123 ermöglicht es,
völlig neue Beleuchtungsarten für bestimmte Bedingungen
anzuwenden, wie etwa Fernlicht, Beleuchtung im Stadtverkehr, Beleuchtung
im Regen, usw.
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Multifunktionale
Mechanismen für Projektionseinheiten, die in der Lage sind,
diese verschiedenen Beleuchtungsarten aus einer einzigen Quelle
zu erzielen, stehen in der Entwicklung, sind nahezu produktionsbereit
oder werden bereits produziert.
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Diese Änderungen
der Beleuchtungsart werden zum größten Teil durch
Drehen, Verschieben oder Ersetzen der Lichtstrahl-Trennblende erreicht.
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Ein
Beispiel einer derartigen Lösung ist das „Varilis”-Patent
von Hella (
DE 102 16 678 ,
DE 199 09 413 bzw.
EP 1 052 446 A2 ),
das Patent von Valeo (
FR
2 815 310 A2 ,
US
6,623,149 B2 ), das Patent von Koito (
US 5,339,226 ,
US 5,343,371 ) bzw. von Automotive
Lighting.
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Die
Hauptnachteile dieser Ausstattungen sind ihre übermäßige
Komplexität, Kostspieligkeit und ihre Langsamkeit.
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Die
oben genannten Nachteile wurden durch die Gestaltung eines einfachen
adaptiven Projektionssystems für die Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen
mit Direktantrieb durch einen Schrittmotor oder einen Gleichstrommotor
mit Getriebe behoben.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wurde ein adaptives Projektionssystem für
die Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen entwickelt, das aus einem Reflektor
mit einer Lichtquelle, einem Blendensystem, einer Streuscheibe und
einem Mechanismus zum Sicherstellen einer Änderung der
Position der Blendenkappe für verschiedene Beleuchtungsarten
und einem Elektromotor zum Antrieb dieses Mechanismus besteht.
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Der
drehbar bewegliche Teil des Blendensystems, bzw. die hyperboloid
geformte Blendenkappe, ist auf der Abtriebswelle des Motors, dessen
Achse im Verhältnis zur Querebene des Projektors abgelenkt
ist, wo die Querablenkung (Alpha) der Drehachse der Blendenkappe
vorteilhaft größer ist als die Längsablenkung
(Beta) der Achse der Blendenkappe im Verhältnis zur waagerechten
Ebene, fest überhängend gelagert (einseitig befestigt)
und die Blendenkappe ist an diversen definierten Positionen ihrer Drehung
befestigt.
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Der
Antrieb für die Blendenkappe wird vorteilhaft durch einen
Elektromotor ausgeführt, der ein Schrittmotor oder ein
Gleichstrommotor mit integriertem Getriebe ist.
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Der
feststehende Teil des Blendensystems wird vorteilhaft durch einen „Schlitten” gebildet,
der aus einer vorderen feststehenden Filterblende und einer hinteren
feststehenden Filterblende besteht, die sich ungefähr bis
zur Höhe der Drehachse der Blendenkappe erstrecken, wobei
die Höhe der hinteren feststehenden Filterblende gleich
oder größer ist als die Höhe der vorderen
feststehenden Filterblende.
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Für
ein präzises Anhalten der Blendenkappe in einer definierten
Position ist es von Vorteil, einen Anschlag für den Schrittmotor
oder einen Komparator für den Gleichstrommotor mit integriertem
Getriebe zu verwenden.
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Die überhängende
Lagerung der Blendenkappe auf der Motorwelle erfolgt bevorzugt auf
beiden Seiten des Motors, jedoch am Rand der Blendenkappe an dem
bilderzeugenden Teil vorbei.
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Das
adaptive Projektionssystem für die Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen
umfasst somit einen Reflektor, eine Lichtquelle, eine Streuscheibe und
ein Blendensystem, das aus einem feststehenden und einem beweglichen
Teil besteht, und einen Mechanismus, um eine Änderung der
Position des beweglichen Teils des Blendensystems durch eine Drehung
desselben sicherzustellen, um verschiedene Lichtstrahlarten zu erreichen.
Der bewegliche Teil des Blendensystems ist eine leichtgewichtige
Blendenkappe, die annähernd die Form eines Teils eines Hyperboloids
aufweist, das sich mit der Motorwelle in einer Achse drehen kann,
die von der Querachse des Projektors sowohl in der Quer- als auch
in der Längsebene abgelenkt ist. Die Blendenkappe ist auf der
Motorwelle überhängend gelagert (an ihrem Ende
befestigt) und diese Befestigung kann auf einer oder auf beiden
Seiten des Motors erfolgen.
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Um
den Durchgang unerwünschten Lichtes unterhalb der Blendenkappe
auszufiltern, verwendet man den feststehenden Teil des Blendensystems, nämlich
die vorderen und hinteren Filterblenden, die zusammen das Streulicht
wirksam ausfiltern, das unterhalb der Blendenkappe aus allen Richtungen
eindringt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen derartigen vielseitigen,
jedoch einfachen und sehr zuverlässigen Mechanismus zu
schaffen.
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Die
Erfindung wird nachstehend ausführlicher mit Beispielen
ihrer spezifischen Ausführungsform erläutert,
die mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wird,
in denen der Übersichtlichkeit halber bestimmte Abschnitte
des Blendenmechanismus in 2 bis 5 vereinfacht
in senkrechter Projektion zur Querebene des Scheinwerfers eingezeichnet
sind. Die Achse des Blendenmechanismus ist bei einer hyperboloiden
Blende eigentlich in einem Winkel Beta zur Querebene geneigt. Es
zeigen:
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1 eine
mögliche Ausführungsform der Projektionseinheit,
die mit dem beschriebenen Mechanismus ausgestattet ist, in einer
räumlichen Ansicht.
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2 den
Mechanismus in Vorderansicht, wobei die Blende um eine (ebene) Abschneidung
des Nebellichts zur Brennebene gedreht ist, wobei der Neigungswinkel
der Drehachse der Blendenkappe im Verhältnis zur Waagerechten
mit Alpha bezeichnet ist.
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3 in
Vorderansicht eine Variante mit Positionssensor, wobei die Blende
an ihrem Schlitz zur Brennebene gedreht ist und fast ungefiltertes (Fern-)Licht
durchlässt.
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4 in
Vorderansicht eine Variante mit einem Anschlag zum Rückstellen
des Motors, wobei die Blende durch die Abschneidung des abgeblendeten
Strahls zur Brennebene gedreht ist.
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5 in
Vorderansicht eine Variante mit einer Befestigung des Randes der
Blendenkappe auf beiden Seiten des Motors, wobei die Blende durch die
Abschneidung des abgeblendeten Strahls zur Brennebene gedreht ist.
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6 die
grundlegende Anordnung des Mechanismus als hyperboloide Blendenkappe,
deren Drehachse zur Querebene hin geneigt ist.
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7 die
Anordnung des Mechanismus in der Projektionseinheit in einer speziellen
Anordnung mit einer konischen Blendenkappe in Draufsicht.
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8 die
Anordnung des Blendensystems – eine drehbare Blendenkappe
und einen „Schlitten” aus feststehenden Blenden
in einem Schnitt, der zur Drehachse der Blendenkappe senkrecht steht.
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Es
handelt sich um das adaptive Projektionssystem für die
Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen, das in der Projektionseinheit
der Scheinwerfer nach 1 installiert ist, für
das die vorteilhafteste Variante im Hinblick auf Funktionalität
und Zuverlässigkeit eine Blendenkappe 1 ist, die
nur mit der Welle des Motors 3 in Berührung steht
(sie ist an der Welle des Motors 3 überhängend
gelagert).
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Diese
Ausführungsform ist vorteilhaft im Hinblick auf geringe
Komplexität und definierte Reibung, die nur in den Lagern
des Motors 3 auftreten kann. Dies ist von einer hochwertigen
Gestaltung der Lager des Motors 3 und von einem geringen
Gewicht der Blendenkappe 1 abhängig.
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Die
hyperboloide Blendenkappe 1 ist mit diversen Schlitzen
und Vorsprüngen (siehe 2, 3, 4, 5, 6 und 7)
versehen, die ähnlich wie die Zähne von hyperbolischen
Zahnrädern angeordnet sind, so dass ihre Drehung zu Abschneidungen
der jeweiligen Lichtstrahlen führt.
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Die
Blendenkappe 1 dreht sich somit um die Achse 9,
die von der Querachse des Scheinwerfers abgelenkt wird, und zwar
mit Bezug auf die waagerechte und quergerichtete Ebene. Es ergibt
sich aus der Anforderung einer möglichst guten Platznutzung und
optischen Funktion, dass die Ablenkung der Drehachse 9 der
Blendenkappe 1 im Verhältnis zu der waagerechten
Ebene 12 im Allgemeinen größer ist als
im Verhältnis zu der quergerichteten Ebene 13.
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Es
ist von Vorteil, die Blendenkappe 1, mit Ausnahme ihrer
Befestigungsstelle (siehe 8), nur
als eine dünne Schale zu gestalten, welche die optische
Funktion erfüllt ansonsten jedoch ein Minimum an Gewicht
und Trägheitsmoment aufweist. Die Gestaltung der Blendenkappe 1 kann
vorteilhaft aus Pressblech oder Spezialkunststoff erfolgen.
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Ein
Sonderfall ist die Nullablenkung der Achse im Verhältnis
zur Querebene 13. Hier wird die grundlegende hyperboloide
Form der Blendenkappe 1 zu einer konischen Form (siehe 7).
Die Vereinfachung der Form der Blendenkappe 1 macht es
notwendig, den angrenzenden Teil des Reflektors 2 zu Gunsten
der Installation des Motors 3 und des feststehenden Teils
des Blendensystems, d. h. der Blenden 4 und 5,
zu entfernen.
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Das
Blendensystem (siehe 8) erfüllt die Funktion
des Abschneidens des Lichtstrahls und des Ausfilterns von Streulicht,
um unerwünschtes Blendlicht zu vermeiden. Dies wird durch
eine Gestaltung ermöglicht, bei der die Höhe des
oberen Randes der feststehenden Filterblenden 4 und 5 sich
in jedem Punkt ungefähr auf der Drehachse 9 der
Blendenkappe 1 befindet, und da an diesen Stellen etwas
mehr Licht in der Richtung von oberhalb des oberen Teils des Reflektors 2 eindringt,
ist im Idealfall die Höhe 11 der hinten befestigten
Filterblende 5 gleich oder geringfügig größer
als die Höhe 10 der vorne befestigten Filterblende 4.
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Wenn
der nahezu ebene Abschneidungsrand der Blendenkappe 1 verwendet
wird, siehe 2, wird ein gleichmäßig
zugeschnittener Lichtstrahl hervorgebracht, der z. B. für
Nebellicht, Fahrtlicht oder Stadtlicht.
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Der
maximal reduzierte Teil der Blendenkappe 1 ermöglicht
es, die Fernstrahlen auszustrahlen, siehe 3.
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Die
Z-Abschneidung aus 4 und 5 ermöglicht
es je nach Orientierung, d. h. mit verschiedenen Strahlen für
Links- oder Rechtsverkehr, entweder europäisches oder britisches
Abblendlicht auszustrahlen.
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Im
Hinblick auf Schnelligkeit und Einfachheit ist es vorteilhaft, die
Blendenkappe 1 direkt über einen mehrpoligen Schrittmotor 3 zu
drehen. Für höhere Präzision und Motorleistung
kann ein Schrittmotor oder ein Gleichstrommotor mit Getriebe verwendet werden.
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Für
den Antrieb durch einen Schrittmotor 3 wird das adaptive
Projektionssystem mit mindestens einem Anschlag 7 an dem
Ende des Bereichs der Arbeitspositionen versehen, um den Motor 3 zurückzustellen.
Das Rückstellen des Motors 3 nach Erreichen des
Anschlags 7 ist notwendig, um eine präzise Position
sicherzustellen, die sonst nur mit einem teuren Positionssensor
sichergestellt werden kann.
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Wenn
ein Gleichstrommotor 3 mit integriertem Getriebe verwendet
wird, wird er mit einem Potentiometer (Komparator 8) ausgestattet,
das die Position der Blendenkappe 1 erfasst. Dies stellt
zu jeder Zeit während des Betriebs für die Blendenkappe 1 eine
genaue Position sowie ihre Beleuchtungsfunktion sicher.
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Ein
Vorteil der Gestaltung ist ihre wesentliche Einfachheit (die Blendenkappe 1 dreht
sich einfach um die Welle des Motors 3) bei absoluter Gestaltungsvielseitigkeit
(auf der Oberfläche der Blendenkappe 1 können
zahlreiche praktisch beliebige Abschneidungsvorrichtungen für
den Lichtstrahl platziert werden). Dieser Mechanismus ist im Hinblick
auf die Bauweise optisch und funktional optimiert, wobei die Blendenkappe 1 sich
um eine im Allgemeinen räumlich orientierte Drehachse 9 dreht.
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- 1
- Blendenkappe
- 2
- Reflektor 2 mit
Lichtquelle
- 3
- Elektromotor
- 4
- vorne
befestige Filterblende
- 5
- hinten
befestige Filterblende
- 6
- Streuscheibe 6 der
Projektionseinheit
- 7
- Anschlag 7 zum
Rückstellen des Schrittmotors
- 8
- Komparator 8 zum
Bestimmen der Position des Gleichstrommotors
- 9
- Drehachse 9 der
Elektromotorwelle
- 10
- Höhe 10 der
vorne befestigten Filterblende
- 11
- Höhe 11 der
hinten befestigten Filterblende
- 12
- Ablenkwinkel
der Drehachse im Verhältnis zur Längsebene
- 13
- Ablenkwinkel
der Drehachse im Verhältnis zur Querebene
- 14
- Befestigungsvariante
auf beiden Seiten des Motors
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10216678 [0005]
- - DE 19909413 [0005]
- - EP 1052446 A2 [0005]
- - FR 2815310 A2 [0005]
- - US 6623149 B2 [0005]
- - US 5339226 [0005]
- - US 5343371 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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