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Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Lichtmodule können relativ zu einem Gehäuse eines Kraftfahrzeugscheinwerfers bewegbar sein. So können eines oder mehrere Lichtmodule in horizontaler Richtung verschwenkbar in einem Gehäuse angeordnet sein, damit eine dynamische Kurvenlichtfunktion realisiert werden kann. Ebenso ist es denkbar, eines oder mehrere Lichtmodule in vertikaler Richtung verschwenkbar in einem Gehäuse anzuordnen, damit eine Leuchtweitenverstellung realisiert werden kann. Die Verstellung erfolgt mit Hilfe von entsprechenden Aktoren z.B. Elektromotoren, insbesondere Schrittmotoren. Beispielhaft wird hierzu auf die
DE 10 2014 205 265 A1 verwiesen.
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Des Weiteren ist bekannt, dass die Anforderungen in Bezug auf elektromagnetische Verträglichkeit im Kraftfahrzeug hoch sind.
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EP 1 191 548 A1 offenbart ein geschirmtes Kabel, welches umfasst: eine innere leitfähige Abschirmung und eine äußere leitfähige Abschirmung, die die innere leitfähige Abschirmung umgibt. Ein ringförmiger Bereich ist vorgesehen, der zwischen dem inneren leitfähigen Schild und dem äußeren leitfähigen Schild definiert ist. Eine Mehrzahl von ungeschirmten verdrillten Drähten zur Signalübertragung sind jeweils durch Verdrehen von gepaarten leitfähigen Leitungen aufgebaut, die mit einem Isolator beschichtet sind. Eine Vielzahl von abgeschirmten Drainleitungen dienen zum Erden der inneren leitfähigen Abschirmung und der äußeren leitfähigen Abschirmung.
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Mithin ist es Aufgabe der Erfindung, einen Kraftfahrzeugscheinwerfer bereitzustellen, der als internen Aktor zumindest einen Schrittmotoraufweist und der für andere Komponenten keine wesentliche elektromagnetische Störquelle darstellt.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben und finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, dass einzelne Merkmale aus der Beschreibung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen für die Erfindung wichtig sein können.
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Es wird ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem mittels eines Schrittmotors verstellbaren Lichtmodul vorgeschlagen, wobei ein geschirmtes Kabel ein Steuergerät mit einer Schrittmotor-Einheit zu einer Ansteuerung des Schrittmotors verbindet. Das Kabel umfasst eine erste Ader, welche einen nicht-isolierten Leiter aufweist, und eine Anzahl zweite Adern, die jeweils isolierte Leiter aufweisen. Eine elektrische Abschirmung umgibt gemeinsam die erste Ader und die zweiten Adern. Der nicht-isolierte Leiter der ersten Ader kontaktiert elektrisch leitend die elektrische Abschirmung im Verlauf des Kabels zumindest abschnittsweise. Der nicht-isolierte Leiter ist steuergeräteseitig mit Masse verbunden. So kann auf einfache Art und Weise eine mit der Steuergerätemasse verbundene Abschirmung bereitgestellt werden, ohne dass die elektrische Abschirmung aufwendig am Kabelende mit einem Steckverbinderelement verbunden werden muss. Der Kontakt der elektrischen Abschirmung mit Masse wird somit über den Nicht-isolierten Leiter und dessen Verbindung mit Masse auf Seiten des Steuergeräts erreicht. Durch die einfach herzustellende Verbindung der Abschirmung des Kabels mit der steuergeräteseitigen Masse kann kostengünstig erreicht werden, dass Vorgaben hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit eingehalten werden können. Ebenso wird eine Reduktion von eingekoppelten Signalen durch die Abschirmung erreicht, was sich vorteilhaft auf die Ansteuerung des Schrittmotors auswirkt.
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Des Weiteren umfasst zumindest ein kabelseitiges Steckverbinderelement einen Masse-Kontakt, der den nicht-isolierten Leiter der ersten Ader kontaktiert. Vorteilhaft können so Steckverbinderelemente zur Kontaktierung der elektrischen Abschirmung mit Masse verwendet werden.
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Zudem ist ein schrittmotorseitiges Steckverbinderelement, welches einen zu dem Masse-Kontakt des kabelseitigen Steckverbinderelements korrespondierenden Masse-Gegenkontakt umfasst, mit dem kabelseitigen Steckverbinderelement verbunden, wobei ausgehend von dem Masse-Gegenkontakt des schrittmotorseitigen Steckverbinderelements ein Gehäuse des Schrittmotors elektrisch kontaktiert wird. Durch das Vorsehen des Masse-Gegenkontakt ergeben sich auf der Seite des Schrittmotors Freiheitsgrade bei der Anordnung der Masseverbindung, womit beispielsweise ausgehend von dem Masse-Gegenkontakt das Gehäuse des Schrittmotors elektrisch kontaktiert und mit der Steuergerätemasse verbunden werden kann. Damit wird eine zumindest abschnittsweise metallisch ausgebildete Hülle des Schrittmotors in eine elektromagnetische Abschirmung miteinbezogen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das zumindest eine kabelseitige Steckverbinderelement neben dem Masse-Kontakt eine Anzahl weiterer Kontakte, welche jeweils einen der isolierten Leiter der zweiten Adern kontaktieren. So führt das gemeinsame Steckverbinderelement für den Masse-Kontakt und die weiteren Kontakte zu einer Kostenreduktion des gesamten Kraftfahrzeugscheinwerfers.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein steuergeräteseitiges Steckverbinderelement, welches einen zu dem Masse-Kontakt des kabelseitigen Steckverbinderelements korrespondierenden Masse-Gegenkontakt umfasst, mit dem kabelseitigen Steckverbinderelement verbunden. So wird auch steuergeräteseitig eine kostengünstige Verbindung ermöglicht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Steuergerät eine Leistungselektronik zur Ansteuerung des Schrittmotors. Durch die Abschirmung ist es nunmehr möglich, die Leistungselektronik für den Schrittmotor durch das Kabel beabstandet von dem Schrittmotor selbst anzuordnen und gleichzeitig die elektromagnetische Störstrahlung des gesamten Kraftfahrzeugscheinwerfers stark zu reduzieren.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Für funktionsäquivalente Größen und Merkmale werden in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematisch dargestellte Beleuchtungseinrichtung;
- 2 ein schematisches Blockschaltbild mit einem Steuergerät, einer Schrittmotor-Einheit und einem Lichtmodul; und
- 3 eine schematische Seitenansicht eines Kabels.
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In 1 ist eine schematisch dargestellte Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnet. Die Beleuchtungseinrichtung 101 ist als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgebildet. Der Scheinwerfer 101 umfasst ein Gehäuse 102, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. In einer Lichtaustrittsrichtung 103 weist das Scheinwerfergehäuse 102 eine Lichtaustrittsöffnung auf, die durch eine transparente Abdeckscheibe 104 verschlossen ist.
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Im Inneren des Scheinwerfergehäuses 102 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Lichtmodule 105, 106 angeordnet. Die Lichtmodule 105, 106 sind fest oder relativ zu dem Gehäuse 102 bewegbar angeordnet. Durch eine Relativbewegung der Lichtmodule 105, 106 zum Gehäuse 102 in horizontaler Richtung kann beispielsweise eine dynamische Kurvenlichtfunktion realisiert werden. Bei einer Bewegung der Lichtmodule 105, 106 um eine horizontale Achse, also in vertikaler Richtung, kann eine Leuchtweitenregelung realisiert werden. Die Lichtmodule 105, 106 sind zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung, beispielsweise einer Abblendlicht-, einer Fernlicht-, einer Stadtlicht-, einer Landstraßenlicht-, einer Autobahnlicht-, einer Nebellicht-, einer statischen oder dynamischen Kurvenlicht- oder einer beliebig anderen statischen oder adaptiven Lichtverteilung ausgebildet. Die Lichtmodule 105, 106 erzeugen die gewünschte Lichtfunktion entweder alleine oder in Kombination miteinander, indem die von jedem einzelnen Lichtmodul 105; 107 gelieferten Teillichtverteilungen zu der gewünschten Gesamtlichtverteilung überlagert werden. Selbstverständlich können in dem Scheinwerfergehäuse 102 auch mehr oder weniger als die dargestellten zwei Lichtmodule 105, 106 vorgesehen sein.
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An der Außenseite des Scheinwerfergehäuses 102 ist ein Steuergerät 107 in einem Steuergerätegehäuse 108 angeordnet. Selbstverständlich kann das Steuergerät 107 auch an einer beliebigen anderen Stelle des Scheinwerfers 101 oder des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Befindet sich das Steuergerät 107 z.B. im Fahrzeuginnenraum unter dem Armaturenbrett und ist über lange Leitungen mit den Schrittmotoren in dem Scheinwerfer 101 verbunden, so wird durch die in dieser Beschreibung erläuterten Maßnahmen die elektromagnetische Abstrahlung vorteilhaft stark reduziert. Insbesondere kann für jedes der Lichtmodule 105, 106 ein eigenes Steuergerät vorgesehen sein, wobei die Steuergeräte integraler Bestandteil der Lichtmodule 105, 106 sein können. Selbstverständlich kann das Steuergerät 107 auch entfernt vom dem Scheinwerfer 101 angeordnet sein. Das Steuergerät 107 dient zur Steuerung und/oder Regelung der Lichtmodule 105, 106 bzw. von Teilkomponenten der Lichtmodule 105, 106, wie beispielsweise von Lichtquellen der Lichtmodule 105, 106. Die Ansteuerung der Lichtmodule 105, 106 bzw. der Teilkomponenten durch das Steuergerät 107 erfolgt über Kabel 110, die in 1 durch eine gestrichelte Linie lediglich symbolisch dargestellt sind. Über die Kabel 110 erfolgt eine Versorgung der Lichtmodule 105, 106 mit elektrischer Energie. Die Kabel 110 sind durch eine Öffnung im Scheinwerfergehäuse 102 in das Steuergerätegehäuse 108 geführt und dort an die Schaltung des Steuergerätes 107 angeschlossen. Falls mehrere Steuergeräte als integraler Bestandteil der Lichtmodule 105, 106 vorgesehen sind, können die Kabel 110 und kann die Öffnung in dem Scheinwerfergehäuse 102 entfallen.
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Zur besseren EMV-Abschirmung und/oder zur besseren Wärmeabfuhr besteht das Steuergerätegehäuse 108 aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium-Druckguss. In dem Steuergerätegehäuse 108 ist des Weiteren eine Öffnung vorgesehen, in der ein Stecker-/Buchsenelement 109 angeordnet ist. Über das Stecker-/Buchsenelement 109 ist das Steuergerät 107 mit einem übergeordneten Steuergerät (zum Beispiel einen sogenannten Body-Controller) und/oder einer Energieversorgung des Kraftfahrzeugs (zum Beispiel einer Fahrzeugbatterie) verbunden.
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Die Lichtmodule 105, 106 der Beleuchtungseinrichtung 101 nutzen als Lichtquellen beispielsweise eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden (LEDs). LED-Scheinwerfer 101, die eine Vielzahl von LEDs aufweisen, finden verstärkt Einsatz. Üblicherweise sind jeweils mehrere LEDs in einer Reihenschaltung (auch Zweig oder Kette) geschaltet.
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2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild 1 mit dem Steuergerät 107, einer Schrittmotor-Einheit 2 und dem Lichtmodul 106. Das Steuergerät 107 umfasst eine Leistungselektronik 4 und ein Steckverbinderelement 6. Die Schrittmotor-Einheit 2 umfasst einen Schrittmotor 8, ein Steckverbinderelement 10 sowie ein Gehäuse 11. Das Gehäuse 11 kann zumindest teilweise elektrisch leitend ausgebildet sein. Das Kabel 110 ist in Richtung des Steuergeräts 107 mit einem Steckverbinderelement 12 abgeschlossen. Das Kabel 110 ist in Richtung der Schrittmotor-Einheit 2 mit einem Steckverbinderelement 14 abgeschlossen. Der Schrittmotor 8 wird mittels der mit dem Schrittmotor 8 über zumindest vier Steuerleitungen verbundenen Leistungselektronik 4 betrieben und bewegt das Lichtmodul 106 bzw. Teile des Lichtmoduls 106 über eine mechanische Verbindung 16 zur Realisierung einer Leuchtweiteneinstellung oder einer Kurvenlichtfunktion.
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Das Steckverbinderelement 6 umfasst einen Masse-Gegenkontakt 18, der im Steuergerät 107 über eine Masseleitung 20 mit der Steuergerätemasse verbunden ist. Weitere vier Gegenkontakte des Steckverbinderelements 6, von denen einer mit einem Bezugszeichen 22 versehen ist, sind mit der Leistungselektronik 4 verbunden.
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Das Steckverbinderelement 12 umfasst einen Masse-Kontakt 24 und eine weitere Anzahl von vier Kontakten, von denen einer mit dem Bezugszeichen 26 versehen ist. Sämtliche Kontakte 24, 26 sind in einem Kunststoffgehäuse aufgenommen. Die Kontakte des Steckverbinderelements 12 sind zur jeweiligen elektrischen Kontaktierung mit den Gegenkontakten des Steckverbinderelements 6 vorgesehen. Insbesondere der Masse-Kontakt 24 ist zur elektrischen Kontaktierung mit dem Masse-Gegenkontakt 18 vorgesehen.
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Das Kabel 110 umfasst vier isolierte Leiter 28-34 und einen nicht-isolierten Leiter 36, wobei der nicht-isolierte Leiter 36 elektrisch leitend mit dem Masse-Kontakt 24 verbunden ist. Die isolierten Leiter 28-34 sind mit den jeweiligen Kontakten des Steckverbinderelements 12 verbunden.
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Des Weiteren sind die isolierten Leiter 28-34 mit jeweiligen Kontakten des Steckverbinderelements 14, von denen einer mit einem Bezugszeichen 37 versehen ist, verbunden. Des Weiteren umfasst das Steckverbinderelement 14 einen Masse-Kontakt 38, der mit dem nicht isolierten Leiter 36 verbunden ist.
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Der nicht elektrisch isolierte Leiter 36 ist mit den Kontakten 24 und 38 verbunden. Das Schirmgeflecht 72 hingegen wird nicht in den Steckverbinderelementen 12 und 14 elektrisch kontaktiert. Vielmehr findet eine elektrische Kontaktierung mit der Steuergeräte-Masse lediglich innerhalb des Kabels 110 durch elektrische Kontaktierung des nicht-isolierten Leiters 36 mit dem Schirmgeflecht 72 statt.
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Das Steckverbinderelement 10 umfasst vier Gegenkontakte, von denen einer mit dem Bezugszeichen 40 versehen ist, und welche jeweils zu einem entsprechenden der Kontakte des Steckverbinderelements 14 korrespondieren. Des Weiteren umfasst das Steckverbinderelement 10 einen Masse-Gegenkontakt 42, der zur elektrischen Verbindung mit dem Kontakt 38 des Steckverbinderelements 14 vorgesehen ist. Der Masse-Gegenkontakt 42 ist beispielsweise zu einer Verbindung mit Masse mit dem Gehäuse 11 verbunden. Selbstverständlich kann der Masse-Gegenkontakt 42 im Bereich der Schrittmotor-Einheit 2 auch mit weiteren Komponenten verbunden sein.
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Die Steckverbinderelemente 6 und 12 sowie 14 und 10 können beispielsweise als ein Steckerelement und ein korrespondierendes Buchsenelement ausgebildet sein. Insbesondere werden die Steckverbinderelemente 6, 12, 14 und 10 aus Kunststoff hergestellt und umfassen ein Kunststoff-Steckverbindergehäuse. Eine bevorzugte Ausführungsform sind Steckverbinderelemente mit Kunststoffgehäuse, bei denen die Kontakte in einer Reihe angeordnet sind.
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3 zeigt eine schematische Seitenansicht des Kabels 110 und dessen Aufbau. Das Kabel 110 umfasst den nicht-isolierten Leiter 36 einer ersten Ader 50. Das Kabel 110 umfasst die isolierten Leiter 28-34 zweiter Adern 58-64. Die zweiten Adern 58-64 sind gemeinsam auch als an Steueradern 66 für den Schrittmotor 8 bezeichenbar. Die zweiten Adern 58-64 und die ersten Ader 50 sind von einer elektrisch leitfähigen Folie 70 umgeben. Der nicht-isolierte Leiter 36 berührt zumindest in einem Abschnitt im Längsverlauf des Kabels 110 die elektrisch leitende Folie 70. Die elektrisch leitende Folie 70 ist von dem bevorzugt elektrisch leitfähigen Schirmgeflecht 72 umgeben. Das Schirmgeflecht 72 wiederum ist von einer isolierenden Außenschicht 74 umgeben. Die Folie 70 und das Schirmgeflecht 72 sind gemeinsam als elektrische Abschirmung bezeichenbar. Die elektrische Abschirmung kann abweichend von der Folie 70 und dem Schirmgeflecht 72 selbstverständlich auch anders ausgestaltet sein. Die Adern 58-64 können im Verlauf des Kabels 110 parallel geführt sein. In einer anderen Ausführungsform des Kabels 110 sind die Adern 58-64 teilweise miteinander verseilt, wobei der nicht-isolierte Leiter 36 an einer Außenseite des Anderbündels umfassend die zweiten Adern 58-64 geführt wird, um zu vermeiden, dass der nicht-isolierte Leiter von den übrigen Adern umschlossen wird. In einer anderen Ausführungsform ist der nicht-isolierte Leiter 36 um das Aderbündel umfassend die zweiten Adern 58-64 gewickelt.
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Bei der Verwendung von linearen Kunststoffsteckverbindern wird die Masse auf einem der äußeren Pins gelegt, damit der nicht-isolierte Leiter 36 bei der Montage zur Abschirmung gezogen wird, um damit die elektrische Verbindung zur Abschirmung zu gewährleisten.
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Der nicht-isolierte Leiter 36 wird auf der Seite des Steuergeräts 107 mittels der Steckverbinderelemente 6 und 12 auf Masse geschaltet. Durch die zumindest abschnittsweise Kontaktierung zwischen dem nicht-isolierten Leiter 36 und der Folie 70 ergibt sich eine mit Steuergerätemasse verbundene, elektrische Abschirmung des Kabels 110. Darüber hinaus kann auf Seiten der Schrittmotor-Einheit 2 die Masse mittels der Steckverbinderelemente 14 und 10 der Schrittmotor-Einheit 2 zugeführt werden.
