DE102010021896A1

DE102010021896A1 - Adaptives Kurvenlicht für Kraftfahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102010021896A1
Application number: DE102010021896A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit zum Ablenken eines gebündelten Lichtstrahls zur Realisierung eines Kurvenlichtes für Kraftfahrzeugscheinwerfer. Die Beleuchtungseinheit besteht im Wesentlichen aus einer Lichtquelle (1, 13, 14, 19, 24), die gebündeltes Licht ausstrahlt, welches über einen verformbaren Reflektor (2, 15, 17, 20, 22, 25) bzw. starren Reflektor (7, 25) so abgelenkt wird, dass ein Kurvenlicht realisiert wird. Die Verformung bzw. Bewegung des Reflektors erfolgt über Aktuatoren (5, 9, 16, 18, 21, 23, 26, 28). Zusätzlich kann über die Kombination der Varianten eine Leuchtweitenregulierung realisiert werden.

Description

Stand der Technik
Seit der Lockerung der ECE-Richtlinien (Verbot für das Schwenken von Abblendlichtern in Kfz-Fahrzeugen) im Jahr 2002 wurden unterschiedliche Methoden zur Veränderung des Fahrlichts von Kraftfahrzeugen entwickelt. Unterschieden wird dabei in statische und dynamische Kurvenlichter: Bei statischen Kurvenlichtern werden zusätzliche Lichtquellen zugeschaltet, die in einem definierten Winkel angeordnet sind. Die Lichtquellen sind dabei alle starr und können sich nicht in ihrer Lage oder Ausrichtung ändern. Dadurch können jedoch nur definierte Winkel erreicht werden.
Bei dynamischen Kurvenlichtern wird das Kurvenlicht durch die Drehung des Lichtkegels realisiert. Dabei durchläuft der Lichtkegel alle Winkel bis zur gewünschten Auslenkung. Die Umsetzung erfolgt vielfältig, meist aber über eine Drehung des Scheinwerfers.
Ein Leuchtsystem für statische Kurvenlichter enthält das Gebrauchsmuster AT 007 317 U1 . Es enthält ein Array aus Leuchtquellen, welche nacheinander zugeschaltet werden können, wodurch eine größere Anzahl an Winkeln umgesetzt werden kann. Auch DE 20 2004 010 950 U1 beschreibt ein derartiges System. Eine weitere Methode ist die Nutzung von Totalreflexion wie in der Patentschrift DE 10 2007 052 696 A1 beschrieben. Auch hier wird eine zweite Leuchtquelle hinzu geschaltet, die bei der Kurvenfahrt das Licht in einem definierten Winkel ausstrahlt. Statische Leuchtsysteme bieten den Vorteil der leichten Austauschbarkeit der Einheiten sowie eine hohe Stabilität gegenüber mechanischen Kräften und Stößen. Nachteilig ist eine geringe Winkelauflösung des Lichtkegels, da nur definierte Winkel ausgeleuchtet werden können. Um eine hohe Auflösung zu erreichen, bedarf es einer großen Anzahl an Leuchtquellen, wodurch die Austauschbarkeit wiederum verschlechtert wird, sowie einem größeren Steuerungsaufwand.
Dynamische Kurvenlichter sind bezüglich der Auflösung deutlich flexibler. Die ersten Systeme wurden durch Seilzüge, die mit dem Lenkrad gekoppelt sind, realisiert. Eine Weiterentwicklung in Deutschland stockte aufgrund einer Beschränkung durch den Gesetzgeber. Nach der Lockerung der ECE-Richtlinien wurden weitere Systeme entworfen. Die Patentschrift AT 502 161 B1 beschreibt in diesem Zusammenhang ein System, bei dem ein schwenkbares Linsensystem eingesetzt wird. Dabei ist die Leuchtquelle fest platziert, der Lichtkegel wird durch die Linsenbewegung verändert. Ein anderes System funktioniert mit Hilfe von Fliehkräften, siehe dazu Patentschrift DE 10 2008 006 594 A1 . Häufig werden jedoch Motoren verwendet, DE 20 2006 007 991 U1 beschreibt dazu ein System bestehend aus Linearmotoren.
Die meisten Systeme funktionieren nach einem mechanischen Prinzip, welche erhebliche Probleme wie beispielsweise Verschleiß und höheren Materialaufwand mit sich bringen.
Im Gegensatz zu statischen Systemen ist die Anfälligkeit gegenüber mechanischen Einflüssen deutlich größer. Die Austauschbarkeit der einzelnen Elemente ist auf Grund großer Kopplungen zwischen den Elementen nur bedingt möglich. Oftmals wird dabei das ganze Modul gewechselt, was jedoch im Hinblick auf Material und Kosten sehr unwirtschaftlich ist.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit, die im Wesentlichen aus einer Lichtquelle (1) sowie einem verformbaren Reflektor (2) besteht, welcher an eine Trägerfläche (4) auf elektrostatischem bzw. elektromagnetischem Wege nach dem Wanderkeilprinzip angezogen wird. Die Lichtquelle (1) strahlt gebündeltes Licht aus. Der verformbare Reflektor (2) wird durch eine Einspannung (3) gehalten.
Die für das Wanderkeilprinzip notwendigen Felder zur Krafterzeugung werden durch ein Array aus geeigneten Aktuatoren (5) generiert. Neben dieser neuartigen Antriebsmöglichkeit des Wanderkeilprinzips können auch alle herkömmlichen Antriebe wie Elektromagneten, Linearmotoren mit Spindeln oder sonstige Einrichtungen zur Erzeugung einer linearen Bewegung, Wanderwellenmotoren auf Piezobasis, Piezoaktuatoren und Ähnliches verwendet werden, um das Ende des verformbaren Reflektors (2) so zu bewegen, dass sich dieser verformt. Mit jedem Aktuator sind Zwischenstellungen zur Realisierung eines adaptiven Kurvenlichtes möglich.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau. Der ausgelenkte Zustand wird durch 2 beschrieben.
Bei der Biegung des verformbaren Reflektors (2) wird der Strahlengang in der Nähe der Einspannung (3) kaum beeinflusst, auf der weiter entfernten Seite dafür so weit, dass der Auslenkwinkel von maximal 15° erreicht wird. Dabei spielt der Einfallswinkel des von der Lichtquelle (1) ausgesendeten Lichtes auf den Reflektor (2) keine Rolle, da sich durch die mechanische Deformation des Reflektors (2) immer eine Winkeländerung von maximal 15° ergibt. Die mechanische Deformation ist bei Anziehen des Reflektors (2) an den Träger (4) so gering, dass der Einsatz eines Wanderkeilantriebs favorisiert wird.
Das in Fahrtrichtung abgestrahlte Licht wird aufgeweitet und verliert aus diesem Grund an Intensität. Dies kann durch die Erhöhung der abgegebenen Lichtleistung kompensiert werden.
Um bestimmte Formen des Lichtkegels auf der Straße bei der Biegung des Reflektors zu erreichen, kann dem Träger (4), an den sich der verformbare Reflektor (2) bei der Biegung anlegt, eine bestimmte Form gegeben werden, die frei wählbar ist. Dabei ist es nicht von Belang, mit welcher Antriebsmöglichkeit die Verformung erreicht wird. Der verformte Reflektor (2) folgt dabei dem Profil des Trägers (4), solange der Anstieg des Trägerprofils betragsmäßig nicht größer ist als der Anstieg der Biegelinie des verformbaren Reflektors (2), die sich bei der Biegung durch Krafteinwirkung am freien Ende des Reflektors einstellt. Ist der Wanderkeilantrieb stark genug, sind solche Einschränkungen für ihn nicht zwingend gültig, sodass der verformbare Reflektor (2) theoretisch jede beliebige Form annehmen kann.
Es ist denkbar, den verformbaren Reflektor (2) bis zu seinem Ende an das Profil des Trägers (4) anlegen zu lassen und ihn anschließend in konkaven Bereichen wieder zu lösen. Auf diese Weise ist zusätzlich Einflussnahme auf die Lichtverteilung möglich ohne Lichtleistung vermindernde zusätzliche Streuscheiben im Gehäuse (6) einbringen zu müssen. Generell ist es aber notwendig, das abgestrahlte Licht durch geeignete Maßnahmen wie Blenden oder Streuscheiben so zu formen, dass ein asymmetrischer Lichtkegel mit scharfer Hell-Dunkel-Grenze entsteht, wie es in der gesetzlichen ECE-Richtlinien vorgeschrieben ist.
Als Leuchtmittel für die Lichtquelle (1) können beispielsweise Glühlampen bzw. Halogenlampen oder LEDs in Form eines LED-Arrays zum Einsatz kommen. Die unterschiedliche Lichtintensität des Abblend- und des Fernlichtes wird über die Ansteuerung der Lichtquelle (1) realisiert.
3 und 4 zeigt eine zweite Variante, bei welcher nicht der gesamte Reflektor verformt wird, sondern nur ein aktives Verbindungstück (8) welches fest mit dem starren Reflektor (7) verbunden ist.
Das aktive Verbindungsstück (8) wird durch eine Einspannung (11) gehalten und legt sich analog zur Variante 1 auf elektrostatischem bzw. elektromagnetischem Wege nach dem Wanderkeilprinzip an die Trägerfläche (10) an. Durch die damit verbundene Translation des starren Reflektors ändert sich der Winkel des starren Reflektors (7) im Bezug auf den einfallenden Lichtstrahl und das Licht auf maximal 15° abgelenkt.
Der starre Reflektor (7) ist eben ausgeführt, wodurch das Licht im Gegensatz zur Variante aus 1 und 2 nicht aufgeweitet wird.
Die für das Wanderkeilprinzip notwendigen Felder zur Krafterzeugung werden durch ein Array aus geeigneten Aktuatoren (9) generiert. Neben dieser neuartigen Antriebsmöglichkeit des Wanderkeilprinzips können auch alle herkömmlichen Antriebe wie Elektromagneten, Linearmotoren mit Spindeln oder sonstige Einrichtungen zur Erzeugung einer linearen Bewegung, Wanderwellenmotoren auf Piezobasis, Piezoaktuatoren und Ähnliches verwendet werden, um das Ende des Verbindungsstücks (8) so zu bewegen, dass sich dieses verformt.
3 zeigt die Betriebsstellung für die Geradeausfahrt und 4 die Betriebsstellung mit Kurvenlicht.
Eine leichte Modifikation der zweiten Variante nach 3 und 4 beinhaltet eine Anordnung der Komponenten nach 5 und 6. Dabei ist die Halterung des starren Reflektors (7) mit den Aktuatoren (5) im Scheinwerfergehäuse (6) gegenüber der Lichtquelle (1) angeordnet. Beim Ändern der Betriebsstellung von Geradeausfahrt ohne Kurvenlicht auf Kurvenfahrt mit Kurvenlicht entfernt sich der starre Reflektor (7) von der Lichtquelle (1). Dadurch verringert sich der Einfallswinkel ß des Lichtes von der Lichtquelle auf den starren Reflektor (7). Gleichzeitig entfernt sich der Reflexionspunkt (12), in dem der Lichtstrahl auf den starren Reflektor (7) auftrifft, von der Lichtquelle (1). Dadurch wird erreicht, dass der reflektierte Lichtstrahl bei jeder Betriebsstellung im gleichen Bereich aus dem Scheinwerfergehäuse (6) austritt, aber je nach Betriebsstellung mit unterschiedlicher Abstrahlrichtung. Diese Eigenschaft gibt mehr gestalterische Freiheit, da der transparente Teil des Scheinwerfergehäuses (6) deutlich kleiner gewählt werden kann.
7 zeigt die Vorderansicht einer Variante zur Leuchtweitenregulierung unter Verwendung zweier Lichtquellen (13)(14), wobei die Lichtquelle für das Kurvenlicht (13) die Strahlumlenkung in horizontaler Richtung und die Lichtquelle für die Leuchtweitenregulierung (14) in vertikaler Richtung realisiert. Die Strahlumlenkung erfolgt dabei durch die Aktuatoren (15)(18) sowie den daran angebrachten verformbaren Reflektoren (15)(17), welche im beschriebenen Beispiel 1 nach dem Wanderkeilprinzip realisiert sind.
Zwei weitere Varianten zeigen daher 8 und 9, die die Leuchtweitenregulierung des abgelenkten Kurvenlichtes mit berücksichtigen.
8 zeigt die Seitenansicht der Leuchtweitenregulierung mit einem weiteren im Strahlengang liegenden verformbaren oder starren Reflektor (22) mit zugehörigen Aktuatoren (23). Der Aufbau für das Kurvenlicht kann dabei nach 1 oder 3 erfolgen. Die Lichtquelle (19) strahlt gebündeltes Licht auf den vorgeschalteten verformbareren Reflektor (20) welche über die Aktuatoren (21) das Kurvenlicht realisiert. Mit dem zusätzlichen verformbaren oder starren Reflektor (22) kann dann die Richtung nach unten abgesenkt werden. Ist der starre oder verformbare Reflektor (22) so eingestellt, dass das Licht direkt nach vorn strahlt, kann durch Erhöhung der Ansteuerspannung der Lichtquelle (19) bzw. Zuschalten von zusätzlichen Lichtquellen das Fernlicht realisiert werden.
9 zeigt die Draufsicht einer weiteren Variante der Leuchtweitenregulierung. Die Lichtquelle (24) strahlt gebündeltes Licht aus. Das Kurvenlicht wird analog zu 3 mittels aktiven Verbinungsteil (27) und den zugehörigen Aktuatoren (28) realisiert. Der verformbare bzw. starre Reflektor (25) analog 1 bzw. 3 wird über die Aktuatoren (26) bewegt, um den Lichtstrahl in vertikaler Richtung abzulenken wodurch die Leuchtweite reguliert wird.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der ersten Variante.
2 zeigt den ausgelenkten Zustand der ersten Variante.
3 zeigt den prinzipiellen Aufbau der zweiten Variante.
4 zeigt den ausgelenkten Zustand der zweiten Variante.
5 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Modifikation der zweiten Variante.
6 zeigt den ausgelenkten Zustand der Modifikation der zweiten Variante.
7 zeigt die Vorderansicht der ersten Variante zur Leuchtweitenregulierung.
8 zeigt die Seitenansicht der zweiten Variante der Leuchtweitenregulierung.
9 zeigt die Draufsicht der dritten Variante der Leuchtweitenregulierung.
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

AT 007317 U1 [0003]
DE 202004010950 U1 [0003]
DE 102007052696 A1 [0003]
AT 502161 B1 [0004]
DE 102008006594 A1 [0004]
DE 202006007991 U1 [0004]

Claims

Adaptives Kurvenlicht für Kraftfahrzeugscheinwerfer, dadurch gekennzeichnet, dass gebündeltes, parallel ausgerichtetes Licht einer Lichtquelle (1) in einem Gehäuse (6) einen Reflektor (2) bzw. (7) anstrahlt und die Bewegung oder Verformung des Reflektors zur Änderung des Winkels des abstrahlenden Lichtes führt, sodass vorzugsweise ein Kurven- bzw. Abbiegelicht realisiert werden kann.
Adaptives Kurvenlicht für Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Formänderung der spiegelnden Oberfläche (2) eine Aufweitung des Lichtkegels und eine daraus resultierende Änderung des Winkels des abstrahlenden Lichtes erfolgt, wobei die Formänderung der spiegelnden Oberfläche (2), die über eine Einspannung (3) mit dem Träger (4) verbunden ist, mit Hilfe von auf dem Träger (4) sitzenden entsprechenden Aktuatoren (5) realisiert wird und sich eine seitliche Abstrahlung zur Realisierung eines Kurven- oder Abbiegelichtes ergibt.
Adaptives Kurvenlicht für Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (7) biegesteif ausgeführt und mit einem flexiblen Verbindungsstück (8) verbunden ist, welches durch eine Einspannung (11) auf einem Träger (10) gehalten wird, und durch entsprechende Aktuatoren (9) verformt und dadurch der Reflektor (7) derart verstellt wird, dass sich eine seitliche Abstrahlung zur Realisierung eines Kurven- oder Abbiegelichtes ergibt.
Adaptives Kurvenlicht für Kraftfahrzeugscheinwerfer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuator ein Antrieb nach dem grundlegenden Prinzip eines sogenannten Wanderkeils angewendet wird und sich nach Anspruch 1 und 2 die spiegelnde Oberfläche (2) und nach Anspruch 1 und 3 das flexible Verbindungsstück (8) an das Trägerprofil anschmiegt.
Adaptives Kurvenlicht für Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuator eine matrixartige Anordnung von Elektromagneten eingesetzt wird, die im oder auf dem Träger (4) bzw. (10) sitzen.
Adaptives Kurvenlicht für Kraftfahrzeugscheinwerfer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine matrixartige Anordnung von Lichtquellen verwendet wird.
Adaptives Kurvenlicht für Kraftfahrzeugscheinwerfer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Leuchtweitenregulierung die Möglichkeit besteht, die Beleuchtungseinheit mit zwei Lichtquellen (13), (14) auszustatten, wobei die Lichtquelle für das Kurvenlicht (14) die Strahlumlenkung in horizontaler Richtung und die Lichtquelle für die Leuchtweitenregulierung (13) in vertikaler Richtung realisiert.
Adaptives Kurvenlicht für Kraftfahrzeugscheinwerfer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Anordnungen (20, 21) und (22, 23) bzw. (25, 26) und (27, 28) zur Strahlumlenkung wie in Anspruch 2 bzw. 3 näher beschrieben, hintereinander im Verlauf des Lichtstrahls angeordnet werden, sodass eine Anordnung (20, 21) bzw. (25, 26) die Strahlumlenkung für das Kurvenlicht in horizontaler Richtung und die zweite Anordnung (22, 23) bzw. (27, 28) eine Leuchtweitenregulierung in vertikaler Richtung realisiert.