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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere einen Frontscheinwerfer, umfassend wenigstens ein Leuchtmittel, insbesondere eine oder mehrere Leuchtdioden, und ein mit dem Leuchtmittel in wärmeleitender Verbindung stehendes Kühlelement, welches als ein selbsttragendes, das Leuchtmittel aufnehmendes Lichtmodul ausgeführt ist, wobei das Lichtmodul zum Schwenken um eine Querachse beidseitig jeweils ein Querachslager aufweist und die Beleuchtungseinrichtung einen zum Schwenken des Lichtmoduls um die Querachse mit dem Lichtmodul verbundenen Stellantrieb umfasst.
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Eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist aus der Druckschrift
DE 10 2009 033 909 A1 bekannt, wobei in einem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung ein Lichtmodul, umfassend ein Leuchtmittel und ein Kühlelement, relativ zu dem Gehäuse um eine Querachse drehbeweglich angeordnet ist.
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Eine Beleuchtungseinrichtung der genannten Art ist auch aus der Druckschrift
DE 10 2007 043 961 A1 bekannt. Bei der offenbarten Beleuchtungseinrichtung sind ein Leuchtmittel und ein Kühlelement zu einem Lichtmodul zusammengefasst. In einem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung ist ein Tragrahmen angeordnet, welcher das Lichtmodul aufnimmt. Der Tragrahmen ist um eine Querachse drehbeweglich.
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Es ist weiterhin durch die Druckschrift
DE 10 2006 001 711 B4 eine Beleuchtungseinrichtung bekannt, bei der in einem Gehäuse ein Lichtmodul um eine Querachse drehbar gelagert ist, wobei das Lichtmodul ein Leuchtmittel und ein Kühlelement umfasst.
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Die Druckschrift
DE 10 2008 061 526 A1 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung, bei der ein Leuchtmittel und ein Kühlelement zu einem Lichtmodul, welches relativ zu dem Gehäuse um eine Querachse drehbeweglich gelagert ist, verbunden sind, wobei das Lichtmodul, insbesondere das Kühlelement, das Gehäuse durchdringt und abschnittsweise außerhalb des Gehäuses positioniert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik alternative Ausführungsform für eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art aufzufinden, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Leuchtweitenregulierung aufweist und zugleich die Größe der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere die Bauraumhöhe, also die Erstreckung in Richtung der Hochachse, möglichst klein ausfallen soll.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Beleuchtungseinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, bei der das erste Querachslager zur starren, relativ zu dem Fahrzeug unbeweglichen mittelbaren oder unmittelbaren Fixierung an dem Fahrzeug, insbesondere an dessen Karosserie oder einem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung, vorgesehen ist. Durch die Ausgestaltung des Lichtmoduls mit einem sich selbst und das Leuchtmittel tragenden Kühlelement wird es möglich, das Lichtmodul sehr flach zu gestalten. Zugleich kann das Lichtmodul direkt und ohne Zwischenschaltung eines Tragrahmens mit den Querachslagern verbunden werden. Dabei ergibt sich eine kompakte Bauform. Hierbei hat es sich als günstig erwiesen, dass der Schwerpunkt der Querschnittsfläche des Lichtmoduls und/oder der Masse des Lichtmoduls auf der Drehachse liegt. Dies begünstigt die Gestaltung einer besonders flachen Beleuchtungseinrichtung, da so die weiteren Komponenten von ihren Maßen und ihrer Leistung klein gestaltet und Platz sparend in einem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung positioniert werden können.
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Der Stallantrieb zum Schwenken des Lichtmoduls kann beispielsweise eine manuelle Betätigungseinrichtung sein. Vorzugsweise ist als Stellantrieb ein Elektromotor vorgesehen, um die Leuchtweite der Beleuchtungseinrichtung automatisch, beispielsweise an den Fahrbetriebszustand, anzupassen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist es, dass der Stellantrieb von einem Träger gehalten ist, welcher mittels eines Drehlagers rotatorisch an einem zwischen einem Querachslager und dem Lichtmodul angeordneten Lagerwellenabschnitt anliegt. Hierdurch ist es möglich, eine translatorisch unveränderliche Lage relativ zu dem Lichtmodul herzustellen. Zugleich ist für eine sichere mittelbare oder unmittelbare Befestigung an dem Fahrzeug nur noch ein weiterer, einzelner Befestigungspunkt erforderlich. Der Träger ist so gestaltet, dass der Stellantrieb austauschbar an dem Träger festlegbar ist. So ist es möglich, auf Kundenwunsch einen anderen Stellantrieb einzusetzen, beispielsweise einen manuell betätigten oder einen für den Einsatz in extremen Klimazonen. Auch ist es möglich, durch das bloße Weglassen des Stellantriebs eine Beleuchtungseinrichtung ohne Regulierung der Leuchtweiten zu schaffen.
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Als vorteilhaft erwiesen hat sich auch, dass der Träger einen radial zur Querachse orientierten Tragarm umfasst, wobei dieser mittels eines Verbindungselements in Richtung einer Hochachse zur starren Verbindung vorgesehen ist. Das Verbindungselement ist an dem Tragarm an einem weit von der Querachse entfernten Ende angeordnet. Durch den Abstand zwischen Querachse und Verbindungselement hat der Träger eine große Lagerbreite und sorgt so für eine schwingungsarme Lagerung des Stellantriebs, die darüber hinaus bei geringem Eigengewicht große Drehmomente übertragen kann. Die starre, insbesondere in Richtung der Hochachse wirksame Verbindung mit dem Fahrzeug beziehungsweise mit dessen Karosserie oder dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung fixiert den Träger relativ zu dem Lichtmodul zumindest gegen eine translatorische Bewegung in Richtung der Hochachse. Um eine Verstellung in Richtung der Längsachse realisieren zu können, erlaubt das Verbindungselement zumindest eine elastische oder freie Drehbeweglichkeit um die Längsachse. Auch kann eine translatorische Beweglichkeit senkrecht zur Hochachse realisiert sein. Die um die Hochachse bewegliche und/oder elastische Verbindung mit dem Fahrzeug, der Karosserie und/oder dem Gehäuse dient ebenso wie das weiter unten beschriebene Langloch in dem Tragarm einem Toleranzausgleich für eine Drehbewegung bei einer Horizontaljustierung in Richtung der Längsachse.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Verbindungselement eine Halterung, ein Stellglied und ein Tragarmlager auf. Dabei ist die Halterung zur starren Verbindung mit dem Fahrzeug vorgesehen. Das Tragarmlager ist mittels des Stellglieds relativ zu der Halterung translatorisch in Richtung der Hochachse verstellbar mit der Halterung verbunden. Dies ermöglicht eine Vertikaljustierung der Beleuchtungseinrichtung bei der Fabrikation im Werk oder auch bei der Wartung und Reparatur in einer Werkstatt. Der Tragarm und das Verbindungselement sind durch das Tragarmlager um eine zur Querachse parallele Lagerachse zueinander drehbeweglich verbunden. Das Tragarmlager umfasst auf der Seite des Verbindungselements einen Bolzen oder Stift mit einem vorzugsweise kreisrunden Querschnitt und auf der Seite des Tragarms eine Ausnehmung. Der Stift ist in der als Langloch ausgeführten Ausnehmung des Tragarms angeordnet.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung dient das Verbindungselement nur als Drehmomentlager für den Stellantrieb. Die Vertikalverstellung ist dann mittels eines an einer Seite des Lichtmoduls angeordneten Stellglieds, beispielsweise der Rückseite, realisiert. Die Vertikalverstellung kann alternativ über eine translatorische Verlagerung des Stellantriebs parallel zur Längsachse beziehungsweise über eine translatorische Verlagerung des Schneckentriebs parallel zu dessen Rotationsachse erfolgen. Weiterhin ist eine Vertikalverstellung auch durch eine elektronische Sollwertvorgabe für den Stellantrieb möglich. Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist das Drehlager mit einem Querachslager und/oder dem Schlittenwagen einteilig ausgeführt.
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Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, dass das zweite Querachslager mittels eines Schlittenwagens für eine in Richtung einer Längsachse verschiebliche Verbindung mit dem Fahrzeug vorgesehen ist. Die weitestgehend translatorische Bewegung des Schlittenwagens dient der Horizontaljustierung des Lichtmoduls. Um eine Horizontaljustierung nicht zu behindern, ist die Ausnahme in dem Tragarm als Langloch gestaltet, wobei die längste Erstreckung des Langlochs parallel zu einer Schiene des Schlittenwagens orientiert ist.
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Da das Lichtmodul jedoch nur einseitig eine derartige Horizontaljustierung aufweist, wird das Lichtmodul zusammen mit dem Träger und dem Antrieb bei einer Verschiebung des Schlittenwagens auch leicht um eine Vertikalachse gedreht. Diese Vertikalachse ist parallel zur Hochachse orientiert und in dem ersten Querachslager positioniert. Um eine Bewegung des Schlittenwagens zu ermöglichen, umfasst dieser einen Lineargleitkörper, welcher in Richtung einer Längsachse erstreckt ist und in einer ihn umgreifenden Schiene geführt wird, wobei die Schiene zur starren Verbindung mittelbar oder unmittelbar mit dem Fahrzeug verbunden ist. Um eine Aufnahme der geringfügigen Drehbewegung um die Lagerachse zu ermöglichen und ein Verkanten des Lineargleitkörpers in der Schiene zu kompensieren, ist an zumindest einer Längskante wenigstens ein quer zur Längsachse und parallel zur Querachse wirkender elastischer Vorsprung angeordnet. Die Elastizität des Vorsprungs lässt eine geringfügige Rotation um die Lagerachse durch elastische Verformung zu.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung ein Gehäuse aufweist, welches zur starren Verbindung mit dem Fahrzeug vorgesehen ist und in dem das Lichtmodul, der Stellantrieb, der Träger, das Verbindungselement und der Schlittenwagen positioniert sind. Die Anordnung der Komponenten der Beleuchtungseinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse ermöglicht es, die Beleuchtungseinrichtung als eine Baugruppe der Montage oder der Instandsetzung zuzuführen. Als besonders günstig erwiesen hat sich dabei, dass das erste Querachslager und/oder die Halterung und/oder die Schiene starr mit dem Gehäuse verbunden ist. Es ist aber auch möglich, dass das erste Querachslager und/oder die Halterung und/oder die Schiene einteilig mit dem Gehäuse ausgeführt ist.
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Auch hat es sich als brauchbar gezeigt, dass beidseitig des Lichtmoduls, insbesondere am Ende eines Lagerwellenabschnitts, jeweils eine mit dem Querachslager zusammenwirkende Kugelkalotte angeordnet ist. Die Verwendung eines Kugelgelenks mit einer kugelkalotte ermöglicht es, die Horizontaljustierung und auch die Vertikaljustierung des Lichtmoduls nur einseitig durchzuführen. Da eine nur einseitige Justierung des Lichtmoduls möglich ist, verringert sich der erforderliche Bauraum der Beleuchtungseinrichtung durch den Verzicht auf weitere Justiereinrichtungen. Der Lagerwellenabschnitt ist koaxial zu der Querachse orientiert, wobei der Masseschwerpunkt des Lichtmoduls auf der Querachse liegt. Die Kugelkalotte kann an einem Ende eines Lagerwellenabschnitts oder direkt an dem Lichtmodul angeordnet sein. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind zumindest eine Kugelkalotte und das Lichtmodul, insbesondere dessen Kühlelement, einteilig ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, eine besonders kompakte Bauform zu realisieren.
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Als vorteilhaft erwiesen hat sich außerdem, dass der Stellantrieb mittels eines Getriebes mit dem Lichtmodul verbunden ist, wobei das Getriebe zumindest einen Zahnradabschnitt aufweist, welcher starr an einem Lagerwellenabschnitt befestigt ist. Der Zahnradabschnitt kann auch starr an dem Lichtmodul befestigt oder mit diesem einteilig ausgebildet sein, beispielsweise an einer Querseite oder an der Rückseite des Lichtmoduls. Bei der Anordnung an einer Querseite sind die Zähne des Zahnradabschnitts vorzugsweise zur Dachseite oder Bodenseite des Lichtmoduls orientiert, während bei einer Anordnung an der Rückseite die Zähne des Zahnradabschnitts vorzugsweise von der Rückseite weg orientiert sind.
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Bei einem als Linearmotor ausgeführten Stellantrieb oder einer mechanischen Übertragung von einer manuellen Stellhandhabe kann mittels des Zahnradabschnitts die Linearbewegung auf kleinem Raum in eine Drehbewegung umgesetzt werden. Der Stellantrieb kann auch ein Motor mit rotierender Antriebswelle sein. Bei dieser Ausführung ist es günstig, dass das Getriebe einen mit dem Stellantrieb gekoppelten Schneckentrieb umfasst. Der große Durchmesser des Zahnradabschnitts ermöglicht eine Momentenabstützung des Lichtmoduls bei abgeschaltetem Stellantrieb, wobei insbesondere der Schneckentrieb selbsthemmend ist. Hierdurch wird eine ungewollte Bewegung des Lichtmoduls, beispielsweise verursacht durch von außen einwirkende Kräfte und Beschleunigungen bei bestimmten Fahrsituationen, verhindert.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Beleuchtungseinrichtung;
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2 eine schematische Darstellung der Beleuchtungseinrichtung;
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3 eine schematische Darstellung der Beleuchtungseinrichtung in einer weiteren Ansicht;
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4 eine schematische Darstellung der Beleuchtungseinrichtung in einer weiteren Ansicht;
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5 eine schematische Darstellung der Beleuchtungseinrichtung in einer weiteren Ansicht;
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6 in einem Ausschnitt der Beleuchtungseinrichtung eine schematische Darstellung eines Schlittenwagens;
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6 in einem Ausschnitt der Beleuchtungseinrichtung eine schematische Darstellung eines Verbindungselements.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit vier Beleuchtungseinrichtungen 2, nämlich zwei Frontscheinwerfern und zwei Heckleuchten.
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Die 2, 3, 4 und 5 zeigen eine der in 1 angedeuteten Beleuchtungseinrichtungen 2 in unterschiedlichen Ansichten.
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Die Beleuchtungseinrichtung 2 hat ein Gehäuse 3, in dem alle weiteren Komponenten der Beleuchtungseinrichtung 2 angeordnet sind. Das Gehäuse 3 ist starr, im Sinne von relativ zueinander unbeweglich, mit dem in 1 gezeigten Fahrzeug 1 verbunden. Die Beleuchtungseinrichtung 2 umfasst ein Lichtmodul 4, welches in dem Gehäuse 3 relativ zu diesem um eine Querachse 5 drehbar gelagert ist. Das Lichtmodul 4 hat eine Vorderseite 31, welche dem Lichtaustritt dient. Weiterhin hat das Lichtmodul 4 Querseiten 32 – eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite 33, eine Bodenseite 34 und eine Dachseite 35.
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Die Querachse 5 ist an dem Lichtmodul 4 derart positioniert, dass der Schwerpunkt des Lichtmoduls 4 auf der Querachse 5 liegt. An dem Lichtmodul 4 ist konzentrisch zu der Querachse 5 an zwei gegenüberliegenden Außenflächen jeweils ein Lagerwellenabschnitt 6, 7 angeordnet. Die Lagerwellenabschnitte 6, 7 sind starr mit dem Lichtmodul 4 verbunden. Jeder Lagerwellenabschnitt 6, 7 hat an seinem dem Lichtmodul 4 abgewandten Ende eine Kugelkalotte. Jede Kugelkalotte wird von einem Querachslager 8, 9 aufgenommen. Das eine Querachslager 9 ist starr mit dem Gehäuse 3 verbunden. Das andere Querachslager 8 ist an einem Schlittenwagen 10 befestigt. Der Schlittenwagen 10 hat einen Lineargleitkörper 11 in T-Form. Der Lineargleitkörper 11 wird in einer ihn umgreifenden, in 6 dargestellten Schiene 12 geführt. Die Schiene 12 ist starr mit dem Gehäuse 3 verbunden und in Richtung einer Längsachse 14 orientiert. Eine Bewegung 15 des Lineargleitkörpers 11 in der Schiene 12 für eine Horizontaljustierung des Lichtmoduls 4 ist durch einen Doppelpfeil angedeutet.
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Der Stellantrieb 13 der Beleuchtungseinrichtung 2 ist von einem Träger 16 gehalten. Der Träger 16 umfasst ein Drehlager 17 und einen Tragarm 18. Das Drehlager 17 liegt rotatorisch frei beweglich an einem Lagerwellenabschnitt 6 an. Der Tragarm 18 ist radial zur Querachse 5 orientiert. Mittels eines Verbindungselements 20 ist der Tragarm 18 mit dem Gehäuse 3 insbesondere translatorisch in Richtung einer Hochachse 19 verbunden. Der Stellantrieb 13 ist mittels eines Getriebes 21 mit dem Lichtmodul 4 verbunden. Das Getriebe 21 weist zumindest einen Zahnradabschnitt 22 auf, welcher starr an einem Lagerwellenabschnitt 6 befestigt ist. Weiterhin weist das Getriebe 21 einen Schneckentrieb 23 auf, welcher mit dem Stellantrieb 13 gekoppelt ist. Der Stellantrieb 13 ist ein Elektromotor und dient dem Schwenken des Lichtmoduls 4 um die Querachse 5 zur Verstellung der Leuchtweite der Beleuchtungseinrichtung 2. Durch ein Drehen des Schneckentriebs 23 wird das Lichtmodul 4 relativ zu dem Gehäuse 8 geneigt, da eine Kraftübertragung über den mit dem Lichtmodul 4 fest verbundenen Zahnradabschnitt 22 stattfindet. Die Drehung 30 des Lichtmoduls 4 um die Querachse 5 zur Regulierung der Leuchtweite ist durch einen Doppelpfeil angedeutet.
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6 zeigt in einem Ausschnitt der Beleuchtungseinrichtung 2 den Schlittenwagen 10. An dem Schlittenwagen 10 ist das Querachslager 8 befestigt, welches den Lagerwellenabschnitt 6 aufnimmt. Der Schlittenwagen 10 hat zwei Lineargleitkörper 11, von denen nur einer dargestellt ist. Die Lineargleitkörper 11 sind parallel zueinander ausgerichtet und auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerwellenabschnitts 8 zu diesem beabstandet positioniert. Jeder der Lineargleitkörper 11 ist in einer Schiene 12 angeordnet. Die Schiene 12 ist einteilig mit dem Gehäuse 3 ausgebildet. In der Schiene 12 ist der Lineargleitkörper 11 in Richtung parallel zur Längsachse 14 verschieblich gelagert. Durch diese Verschiebung ist eine manuelle Horizontaljustierung des Lichtmoduls 4 möglich. An jeder der Längskanten 24 des Lineargleitkörpers 11 sind elastische Vorsprünge 25 vorgesehen. Die Vorsprünge 25 wirken quer zur Längsachse 14 und parallel zur Querachse 5. Da ein Schlittenwagen 10 zur Horizontaljustierung des Lichtmoduls 4 nur einseitig des Lichtmoduls 4 vorhanden ist, findet die Verschiebung auf einer Kreisbahn statt, wobei der Drehpunkt das gegenüberliegende Querachslager 9 ist. Durch die elastischen Vorsprünge 25 kann die Rotation von den Lineargleitkörpern 11 aufgenommen werden, ohne dass diese in der Schiene 12 verkanten.
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7 zeigt in einem Ausschnitt der Beleuchtungseinrichtung 2 das Verbindungselement 20. Mittels des Verbindungselements 20 wird eine Vertikaljustierung des Lichtmoduls 4 realisiert. Das Verbindungselement 20 weist eine Halterung 26, ein Stellglied 27 und ein Tragarmlager 28 auf. Die Halterung 26 ist einteilig mit dem Gehäuse 3 ausgebildet. Der Tragarm 18 und das Verbindungselement 20 sind durch das Tragarmlager 28 verbunden. Mittels des Stellglieds 27 ist das Tragarmlager 28 relativ zu der Halterung 26 translatorisch in Richtung der Hochachse 19 zur Vertikaljustierung verstellbar. Die Bewegung 29 des Tragarmlagers 28 bei einer Vertikaljustierung ist durch einen Doppelpfeil angedeutet. Das Stellglied 27 ist als Einstellschraube ausgeführt. Durch ein Verstellen des Stellglieds 27 wird das Lichtmodul 4 relativ zu dem Gehäuse 3 geneigt, da eine Kraftübertragung über den mit dem Lichtmodul 4 fest verbundenen Zahnradabschnitt 22 stattfindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Beleuchtungseinrichtung
- 3
- Gehäuse
- 4
- Lichtmodul
- 5
- Querachse
- 6
- Lagerwellenabschnitt
- 7
- Lagerwellenabschnitt
- 8
- Querachslager
- 9
- Querachslager
- 10
- Schlittenwagen
- 11
- Lineargleitkörper
- 12
- Schiene
- 13
- Stellantrieb
- 14
- Längsachse
- 15
- Bewegung (Horizontaljustierung)
- 16
- Träger
- 17
- Drehlager
- 18
- Tragarm
- 19
- Hochachse
- 20
- Verbindungselement
- 21
- Getriebe
- 22
- Zahnradabschnitt
- 23
- Schneckentrieb
- 24
- Längskante
- 25
- Vorsprung
- 26
- Halterung
- 27
- Stellglied
- 28
- Tragarmlager
- 29
- Bewegung (Vertikaljustierung)
- 30
- Drehung (Leuchtweitenverstellung)
- 31
- Vorderseite
- 32
- Querseite
- 33
- Rückseite
- 34
- Bodenseite
- 35
- Dachseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009033909 A1 [0002]
- DE 102007043961 A1 [0003]
- DE 102006001711 B4 [0004]
- DE 102008061526 A1 [0005]
