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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Projektionsmodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers
mit einer Lichtquelle, einer Primäroptik, einer Blende,
einer Linse und einem Linsenträger, der die Linse in einem vorgegebenen
Abstand zu der Lichtquelle, der Primäroptik und der Blende
festhält. Darüber hinaus betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum Herstellen eines solches Projektionsmoduls.
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Ein
solches Projektionsmodul ist zum Beispiel aus der
DE 10 2004 059 005 A1 der
Anmelderin bekannt. Der dort vorgestellte Linsenhalter ist ein einstückiges
Tiefziehteil aus Blech. Daneben sind auch Aluminium-Druckgussteile
und Kunststoff-Spritzgussteile als Linsenträger bekannt.
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Tiefziehteile
erfordern für ihre Verarbeitung sehr weiche Blechqualitäten,
was die Materialauswahl einschränkt. Die Eignung zum Tiefziehen
geht mit einer vergleichsweise geringen Festigkeit des Materials
einher. Um eine vorgegebene Bauteilfestigkeit zu erreichen, muss
dieses daher entsprechend große Materialstärken
und/oder breite Querschnitte aufweisen. Es gibt nur vergleichsweise
wenige Anbieter, die vergleichsweise große und komplizierte Teile
wie Linsenträger als Tiefziehteile herstellen können,
was den Wettbewerb einschränkt und damit für die
Nachfrageseite ungünstig ist.
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Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe
eines Projektionsmoduls und eines Verfahrens zur Herstellung eines
Projektionsmoduls, das diese Nachteile nicht aufweist.
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Diese
Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Die Erfindung sieht insbesondere
vor, dass der Linsenträger ein zu einem Rundteil verformtes,
mit einem Verschluss dauerhaft zu einem Rundteil verbundenes Bauteil
ist, dessen Abwicklung zunächst einstückig aus
einem ebenen Blech herausgetrennt wurde.
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Gegenüber
einem einstückigen Tiefziehteil als Linsenträger
hat der erfindungsgemäße Linsenträger
den Vorteil, dass er als aus einem ebenen Blech herausgetrenntes
Biegeteil hinsichtlich der Formgestaltung, der Materialauswahl und
der Lieferantenauswahl völlig neue Möglichkeiten
eröffnet.
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Hinsichtlich
der Formgestaltung ist hervorzuheben, dass mit Trennverfahren, wie
Stanzen oder Laserschneiden und anschließender Weiterverarbeitung
mit Biegewerkzeugen kompliziertere und filigranere Geometrien erzeugt
werden können als mit Tiefziehen. Darüber hinaus
lässt sich mit diesen Verfahren und Werkzeugen eine höhere
Maßgenauigkeit erzielen. Die bereits bei der Verwendung
von Tiefziehteilen aus Blech im Vergleich zu einer ebenfalls möglichen Verwendung
von Kunststoffspritzguss und Aluminiumdruckguss erzielten Vorteile,
die in jeweils geringeren Bauteilwandstärken und niedrigeren
Kosten bestehen, bleiben erhalten oder werden sogar noch vergrößert.
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In
Bezug auf die Materialauswahl wird darauf hingewiesen, dass Biegeteile
aus einem sehr breiten Spektrum an hochfesten Blechqualitäten
hergestellt werden können. Dadurch können die
Wandstärken und die Bauteilquerschnitte im Vergleich zu
Tiefziehteilen kleiner ausfallen, was die Bauteilkosten und das
Gewicht senkt.
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Mit
Blick auf die Lieferantenauswahl ergibt sich der Vorteil einer größeren
Anbietervielfalt, da am Markt wesentlich mehr Firmen vertreten sind,
die gleichwertige Biegeteile herstellen können, als dies im
Vergleich zu der Situation bei Tiefziehteilen der Fall ist. Durch
den verstärkten Wettbewerb ergeben sich Kostensenkungspotenziale.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung besteht der Linsenträger
aus Blech, das nicht zum Tiefziehen geeignet ist und daher eine
höhere Festigkeit aufweist als zum Tiefziehen geeignetes
Blech. Dadurch können das Gewicht und/oder die Abmessungen
des Linsenträgers verringert werden.
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Dadurch,
dass der Linsenträger einen Aufnahmering für die
Aufnahme der Linse und wenigstens drei von dem Aufnahmering wegragende
Streben aufweist, wird der für die Abbildung der Blendenkante
erforderliche Abstand zwischen der Blendenanordnung und der Linse
fixiert.
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Die
Streben weisen in einer bevorzugten Ausgestaltung eingeprägte
Sicken auf, die zur Versteifung der Streben dienen und bei vorgegebener Steifigkeitsanforderung
eine gewichts- und kostenreduzierende Materialeinsparung gegenüber
Streben ohne Sicken erlauben. Ferner ist bevorzugt, dass die Streben
des Linsenträgers nicht parallel zur optischen Achse verlaufen.
Dies verleiht dem Linsenträger eine größere
Stabilität.
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Bevorzugt
ist auch, dass der Aufnahmering einen Verschluss aufweist, der die
zunächst freien Endbereiche der aus ebenem Blech herausgetrennten
Abwicklung des Linsenträgers miteinander verbindet.
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Um
eine möglichst exakte Rundform der zu einem dreidimensionalen
Linsenträger weiterverarbeiteten Abwicklung zu gewährleisten,
weist einer der beiden Endbereiche einen Absatz mit einer Stufenhöhe
auf, die der Blechstärke des Aufnahmerings entspricht.
Dadurch wird auf der radial auswärts weisenden Seite des
Aufnahmerings eine gleichmäßige Krümmung
auch im Bereich des Verschlusses erzielt, die dafür sorgt,
dass auch der später aufgesetzte Linsenhaltering keine
von der Kreisform abweichende Verformung erhält.
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Eine
oder mehrere Kodierungskonturen im Aufnahmering einer weiteren bevorzugten
Ausgestaltung erlauben eine formschlüssige Aufnahme und Halterung
einer mit einer komplementären Kodierungskontur versehenen
Linse in einer vorbestimmten Winkelposition, was bei in Bezug auf
die optische Achse nicht rotationssymmetrischen Linsen erforderlich
ist.
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Das
Heraustrennen der Abwicklung aus einem ebenen Blech erfolgt in einer
Ausgestaltung durch Stanzen. In einer alternativen Ausgestaltung wird
die Abwicklung mit einem Laserstrahl aus einem ebenen Blech herausgeschnitten.
Im Gegensatz zum Heraustrennen mit einem Scherwerkzeug hat das Stanzen
und auch das Laserschneiden jeweils den Vorteil einer von Verwerfungen
freien Schnittspur. Das Stanzen hat gegenüber dem Laserschneiden den
Vorteil geringerer Stückkosten. Das Laserschneiden hat
gegenüber dem Stanzen den Vorteil, dass beliebige Konturen
geschnitten werden können.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen,
der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 ein
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Projektionsmoduls; und
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2 eine
Ausgestaltung eines Linsenträgers des Gegenstands der 1.
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Im
Einzelnen zeigt die 1 eine Gesamtansicht eines Projektionsmoduls 10 mit
einem erfindungsgemäßen Linsenträger 12.
Das Projektionsmodul 10 weist eine Primäroptik
in Form eines Reflektors 14 auf. Der Reflektor 14 besitzt
einen Reflektorhals 16, der zur Aufnahme einer Lichtquelle 18 dient. Die
Lichtquelle 18 wird von einem Lampenhalter 20 im
Reflektorhals 16 gehalten. Bei der Lichtquelle 18 handelt
es sich zum Beispiel um eine Halogenlampe, eine Gasentladungslampe,
eine Leuchtdiode (LED) oder eine Anordnung von mehreren LEDs, wobei
Halogenlampen und Gasentladungslampen bei mit Blenden arbeitenden
Projektionsmodulen aufgrund ihres großen Lichtstroms bevorzugt
sind.
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Das
Projektionsmodul 10 weist in der dargestellten Ausgestaltung
ferner eine verstellbare Blendenanordnung 22 und eine Projektionslinse 24 auf. Die
Projektionslinse 24 wird von einem Linsenhaltering 26 in
Verbindung mit dem Linsenträger 12 in einer vorbestimmten
Lage und Entfernung relativ zum Reflektor 14 im Projektionsmodul 10 gehalten.
Der vorbestimmte Abstand ergibt sich im Wesentlichen durch die Länge
von Streben 28 des Linsenträgers 12,
die sich zwischen einem Reflektorflansch 30 und der Linse 24 erstrecken.
Die Linse 24 hat bevorzugt eine plan-konvexe Form. Ihre
Brennebene liegt in der Nähe einer Abblendlichtstellung
der verstellbaren Blendenanordnung 22. Die optische Achse
der Linse 24 liegt auf der optischen Achse des Reflektors 14 und
bildet damit die optische Achse 32 des Projektionsmoduls 10.
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Die
Lichtquelle 18 wird so im Reflektorhals 16 gehalten,
dass ihr Licht erzeugender Bereich, beispielsweise das leuchtende
Gas einer Gasentladungslampe, in der Nähe eines ersten
Brennpunkts des Reflektors 14 angeordnet ist. Der Reflektor 14 ist bevorzugt
ein Polyellipsoid- oder ein Polyellipsoid-ähnlicher Freiform-Reflektor,
der das Licht der Lichtquelle 18 in einen Bereich fokussiert,
in dem die verstellbare Blendenanordnung 22 lokalisiert
ist. Da die Blendenanordnung 22 in ihrer Abblendlichtstellung
in der Nähe der Brennebene der Projektionslinse 24 liegt,
wird die obere Blendenkante der Blendenanordnung 22 als
Hell-Dunkelgrenze höhen- und seitenverkehrt in das Vorfeld
vor das Projektionsmodul 10 projiziert.
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Die
Hell-Dunkelgrenze trennt also einen hellen Bereich von einem dunklen
Bereich der Lichtverteilung des Projektionsmoduls 10 ab.
Der Abstand der Linse 24 von der Blendenanordnung 22 und
die Winkellage der Linse 24 relativ zur optischen Achse 32 beeinflussen
die Qualität der Abbildung der Blendenkante als Hell-Dunkelgrenze
der Lichtverteilung. Bei unkorrekter Lage kann es insbesondere zu
unerwünschten Farbsäumen an der Hell-Dunkelgrenze kommen.
Zur Vermeidung dieser Farbsäume ist eine maßgenaue
Fertigung und eine stabile Ausführung des Linsenträgers 12 hilfreich.
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Die
verstellbare Blendenanordnung 22 ist in einem Blendenträger 34 um
eine horizontal und quer zur optischen Achse 32 des Projektionsmoduls 10 ausgerichtete
Schwenkachse schwenkbar gelagert. Dabei wird die Schwenkbewegung
durch ein Stellglied 36 angetrieben, bei dem es sich bevorzugt
um einen Elektromagnet oder einen Elektromotor handelt. Das Stellglied 36 wird
vom Fahrer mit einem Lichtschalter und/oder von einem zur Steuerung
der Lichtverteilung eingerichteten Steuergerät angesteuert.
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Das
Projektionsmodul 10 ist dazu eingerichtet, entweder alleine
oder zusammen mit weiteren Lichtmodulen, die ebenfalls als Projektionsmodule oder
beispielsweise als Reflexionsmodule ausgebildet sein können,
in einem nicht dargestellten Scheinwerfergehäuse angeordnet
zu werden. Zur Realisierung einer Leuchtweitenregelung ist das gesamte Projektionsmodul 10 in
einer bevorzugten Ausgestaltung um eine horizontale, im Wesentlichen
quer zur optischen Achse 32 verlaufende Schwenkachse verschwenkbar
ausgebildet. Darüber hinaus ist das Projektionsmodul 10 in
einer Ausgestaltung zur Realisierung einer dynamischen Kurvenlichtfunktion
um eine im Wesentlichen vertikale und quer zur optischen Achse 32 verlaufende
Drehachse drehbar in dem Scheinwerfergehäuse gelagert.
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Das
Projektionsmodul 10 ist insgesamt bevorzugt kardanisch
aufgehängt. Dabei ist bevorzugt, dass der Schnittpunkt
der Schwenkachsen im Mittelpunkt der Hüllkurven der Außenkontur
der Linse 24 liegt.
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2 zeigt
eine Ausgestaltung des Linsenträgers 12. Der Linsenträger 12 besteht
bevorzugt aus Blech, das nicht zum Tiefziehen geeignet ist und daher
eine höhere Festigkeit aufweist als zum Tiefziehen geeignetes
Blech.
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Der
Linsenträger 12 weist einen Aufnahmering 38 für
die Aufnahme der Linse 24 und wenigstens drei von dem Aufnahmering 38 wegragende Streben 28 auf,
die zur Herstellung des für die Abbildung der Blendenkante
erforderlichen Abstands zwischen der Blendenanordnung 22 und
der Linse 24 dienen. Der Aufnahmering 38 weist
einen Verschluss 40 auf, der die zunächst freien
Endbereiche 42 und 44 der zunächst aus
ebenem Blech herausgetrennten Abwicklung des Linsenträgers 12 miteinander verbindet.
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Um
eine möglichst exakte Rundform der zu einem dreidimensionalen
Linsenträger 12 weiterverarbeiteten Abwicklung
zu gewährleisten, weist einer der beiden Endbereiche 42, 44 einen
Absatz mit einer Stufenhöhe auf, die der Blechstärke
des Aufnahmerings 38 entspricht. In der Ausgestaltung,
die in der 2 dargestellt ist, weist der
Endbereich 42 einen radial einwärts versetzten
Absatz auf. Dadurch wird auf der radial auswärts weisenden
Seite des Aufnahmerings 38 eine gleichmäßige
Krümmung auch im Bereich des Verschlusses 40 erzielt.
Die gleichmäßige Krümmung sorgt dafür,
dass auch der später aufgesetzte Linsenhaltering 26 keine
von der Kreisform abweichende Verformung erhält. Da der Linsenhaltering 26 bei
Projektionsmodulen 10 in der Regel sichtbar bleibt, wäre
eine solche Verformung für das optische Erscheinungsbild
nachteilig.
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Jede
Strebe 28 weist eine Lasche 46 auf, die zur Befestigung
der Strebe 28 an dem übrigen Projektionsmodul 10,
insbesondere an dem Reflektor 14 und/oder dem Reflektorflansch 30 dient.
Die Streben 28 weisen in einer bevorzugten Ausgestaltung
eingeprägte Sicken 48 auf. Diese Sicken 48 dienen
zur Versteifung der Streben 28 und erlauben bei vorgegebener
Steifigkeitsanforderung eine gewichts- und kostenreduzierende Materialeinsparung
gegenüber Streben ohne Sicken. Versteifend wirkt auch,
dass die Streben 28 nicht parallel zur optischen Achse 32 verlaufen,
sondern ihren Abstand mit zunehmendem Abstand vom Reflektorflansch 30 verringern.
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Der
Aufnahmering 38 weist eine oder mehrere Kodierungskonturen 50 auf,
die dazu eingerichtet sind, eine mit einer komplementären
Kodierungskontur versehene Linse 24 formschlüssig
aufzunehmen und in einer vorbestimmten Winkelposition zu halten, was
bei in Bezug auf die optische Achse nicht rotationssymmetrischen
Linsen 24 erforderlich sein kann.
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Der
Aufnahmering 38 ist dazu eingerichtet, mit einem Linsenhaltering 26 verbunden
zu werden, der die Linse 24 in axialer Richtung in dem
Aufnahmering 38 festhält.
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Dazu
weist der Aufnahmering 38 über seinen Umfang verteilt
Ausnehmungen 52 auf. Bei der Herstellung des Projektionsmoduls 10 wird
die Linse 24 in die Kodierungskonturen 50 des
Aufnahmerings 38 eingesetzt.
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Anschließend
wird die genaue Position der Linse 24 in dem Aufnahmering 38 zum
Zweck der Farbsaumkorrektur eingestellt und die Linse 24 in
der eingestellten Position fixiert. Anschließend wird der Linsenhaltering 26 über
den Rand der im Aufnahmering 38 des Linsenträgers 12 sitzenden
Linse 24 geschoben. In der Endlage des Linsenhalterings 26 wird
dieser im Bereich der darunter liegenden Ausnehmungen im Aufnahmering
radial einwärts eingedrückt und damit kraft- und
formschlüssig mit dem Aufnahmering 38 verbunden.
Die Linse 24 wird im Ergebnis zwischen dem Aufnahmering 38 und
dem damit verpressten Linsenhaltering 26 festgehalten.
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Für
die Herstellung eines Projektionsmoduls 10 mit einem solchen
Linsenträger 12 wird eine einstückige
Abwicklung des Linsenträgers 12 aus einem ebenen
Blech herausgetrennt. Anschließend wird die Abwicklung
zu einem Rundteil verformt und mit dem Verschluss 40 dauerhaft
zu einem Rundteil verbunden.
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Das
Heraustrennen der Abwicklung aus dem ebenen Blech erfolgt in einer
Ausgestaltung durch Stanzen. In einer alternativen Ausgestaltung
wird die Abwicklung mit einem Laserstrahl aus einem ebenen Blech
herausgeschnitten. Im Gegensatz zum Heraustrennen mit einem Scherwerkzeug
hat das Stanzen und auch das Laserschneiden jeweils den Vorteil einer
von Verwerfungen freien Schnittspur. Das Stanzen hat gegenüber
dem Laserschneiden den Vorteil geringerer Stückkosten.
Das Laserschneiden hat gegenüber dem Stanzen den Vorteil,
dass beliebige Konturen geschnitten werden können. Das
Verformen zu einem Rundteil erfolgt bevorzugt durch Rollen. Beim
Rollen erfolgt die Umformung der ebenen Abwicklung zu einem dreidimensionalen
Linsenträger 12 durch geeignetes Verfahren des
Bleches zwischen zwei Stahlrollen.
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Die
Verbindung zu einem Rundteil erfolgt in einer Ausgestaltung durch
den Verschluss 40 unter Verwendung von Blechdurchzügen
in den Endbereichen 42, 44 des Aufnahmerings 38.
Dabei werden zwei Endbereiche 42, 44 des Aufnahmerings 38 miteinander
verbunden. Zumindest einer der Endbereiche 42, 44 wird
in einer bevorzugten Ausgestaltung abgesetzt. Das heißt,
er wird durch einen als Absetzen bezeichneten Umformschritt von
der Ebene des übrigen Aufnahmerings 38 stufenförmig
abgesetzt. In einem der Endbereiche 42, 44 werden
Durchgangslöcher an vorbestimmten Verbindungsstellen erzeugt,
an denen die Endbereiche 42, 44 miteinander zu
verbinden sind. Der andere Endbereich 44, 42 wird
an zugeordneten Verbindungsstellen durchstochen, wobei sich Blechdurchzüge
in der Form von Blechkragen ausbilden, die jeweils einen Durchstich begrenzen.
Zur Montage werden die Blechdurchzüge des einen Endbereichs 42, 44 in
die zugeordneten Durchgangslöcher des anderen Endbereichs 44, 42 gesteckt.
Beide Endbereiche 42, 44 werden spielfrei zusammengepresst
und die Blechdurchzüge werden zu Hohlnieten verprägt.
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In
einer alternativen Ausgestaltung erfolgt die Verbindung der Endbereiche 42, 44 der
Abwicklung des Aufnahmerings 38 zu einem Rundteil mit Hilfe
separater Nieten oder durch eine stoffschlüssige Verbindung
wie Schweißen, insbesondere Punktschweißen oder
Laserschweißen oder Kleben. Bevorzugt ist auch, dass nach
dem Heraustrennen der einstückigen Abwicklung zunächst
Sicken 48 in die Streben 28 eingeprägt
werden und Biegungen zur Erzeugung radial abstehender Laschen 46 und
zur Herstellung passgenauer Winkellagen der Streben 28 eingebracht
werden, bevor die Abwicklung zu einem Rundteil gerollt und unter
Verwendung der Blechdurchzüge dauerhaft zu einem Rundteil
verbunden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004059005
A1 [0002]
