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Bereich der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Kühler, insbesondere für Signal- oder Beleuchtungsanlagen für Kraftfahrzeuge, und die Form seiner Herstellung. Die Erfindung betrifft weiterhin den Bereich der Anordnung von optischen Signal- oder Beleuchtungsanlagen der Kraftfahrzeuge.
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Bisheriger Stand der Technik
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Aktuell hergestellte Signal- oder Beleuchtungsanlagen von Kraftfahrzeugen bedienen sich Lichtquellen in Form von lichtemittierenden Dioden (nachstehend „LED” genannt). Es handelt sich um Lichtstrahlung emittierender Halbleiterelemente, für die niedrige Leistungsaufnahme und konstante Lichtfarbe charakteristisch sind. Zu weiteren Vorteilen von LED zählt der nahezu sofortige Anlauf auf volle Lichtleistung. Niedrige energetische Ansprüche von LED, kleine Abmessungen, hoher energetischer Wirkungsgrad, nahezu sofortige volle Leistung und hohe Lebensdauer vergrößern die technische und Designvariabilität der Kfz-Beleuchtungstechnik. Auch wenn die LED eine niedrige Oberflächentemperatur aufweisen, erwärmen sie sich während des Betriebs und geben relativ viel Wärme ab. Eine der wichtigen Aufgaben ist es, eine ausreichende Kühlung für die LED zu gewährleisten, da die hohe Temperatur negativen Einfluss auf Eigenschaften der Halbleiter (insbesondere auf lichtemittierende Chips) hat, die den primären Bestandteil der LED darstellen. Die LED muss daher im Betrieb gekühlt werden, da mit einer höheren Betriebstemperatur die Standzeit von LED sinkt und die sofortige Lichtabgabe der Lichtquelle abnimmt.
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Eine intensive Kühlung von LED ist die wesentliche Voraussetzung für eine korrekte Funktion der Beleuchtungsanlagen. Verschiedene Kühlsysteme sind zum Beispiel aus den Akten
CZ 20140761 ,
EP 2053666 ,
KR 20140008142 ,
WO 2013133473 a
EP 1860707 bekannt. Die Kühlung der LED-Lichtquellen erfolgt üblicherweise über Halbleiterplatinen mit einem Metallkern, auf dem sie üblicherweise mit ihrer zur Wärmeableitung vorgesehenen Metallfläche installiert sind. Die Wärme geht von der LED auf die Halbleiterplatine über und anschließend zum Kühler. In der elektrotechnischen Industrie werden am häufigsten Aluminiumkühler verwendet, da sich Aluminium durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigen Preis auszeichnet, wodurch mit niedrigen Kosten eine schnelle Ableitung der Wärme vom erhitzten Bereich zu anderen, kühleren Teilen, gewährleistet ist. Zur Gewährleistung einer perfekten Funktion von Beleuchtungsanlagen, insbesondere der Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen, ist eine präzise Einstellung der lichtemittierenden optischen Systeme erforderlich, wobei jedes optische System eine andere Lichtfunktion erfüllt, wobei LED aller optischen Systeme auf mindestens einem kompakten Kühler installiert sind. Der Kühler wird als einheitliches Gussteil aus einem wärmeleitenden Material, am häufigsten Aluminium, hergestellt, der anschließend an bestimmten Stellen so bearbeitet ist, um eine präzise Bestückung mit einzelnen LED zu gewährleisten. Nachteilig beim gegenwärtigen Stand der Technik ist jener Sachverhalt, dass der hergestellte Kühler relativ robust und räumlich geformt ist, wobei bei dem mechanischen Entwurf des eigentlichen Kühlers und ebenfalls bei dem Entwurf der optischen Komponenten der technologische Vorgang der Herstellung des Kühlers zu berücksichtigen ist, wodurch das mechanische und optische Design der Beleuchtungsanlagen eingeschränkt wird. In einigen Fällen ist es sogar erforderlich, separate Kühler für einzelne optische Systeme oder für verschiedene Teile eines optischen Systems zu verwenden. Dies bringt hohe Anforderungen an eine präzise Position der einzelnen LED an zwei gegenseitig orientierten Flächen eines Kühlers mit sich, da eine Multiplikation von unpräzisen Parametern oder Toleranzen stattfindet. Erste Abweichungen entstehen bereits bei der Herstellung des eigentlichen LED-Elementes, indem der lichtemittierende Chip auf den Anschlüssen für Anode und Katode installiert wird. Toleranzen der Herstellung betragen in diesem Falle ca. 0,1 mm. Weitere eventuelle Abweichungen entstehen bei der Installation des LED-Elementes auf dem Kühler oder einem anderen Träger, wobei die tolerierte Abweichung ca. 0,2 mm beträgt. Beide Abweichungen können durch Abweichungen einzelner Kühler multipliziert werden. Es ist sehr schwierig oder fast unmöglich, bei dem/der Zusammenbauen/Herstellung der Lichtanlage die Position einzelner LED bei der Nutzung von zwei separaten Kühlern zu gewährleisten. Das optische System ist dadurch in Bezug auf die räumliche Anordnung der einzelnen LED sensibel. Zusätzlich ist es nicht möglich, bei der Komplettierung einzelner Komponenten die Position einzelner Kühler gegeneinander so zu ändern, um die Einstellung optimaler Merkmale des emittierten Lichts zu erreichen, z. B. bei der Grenze des Abblendlichts oder der Position des Punktes mit der maximalen Lichtintensität in der Lichtspur.
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Von der Akte
US 4993134 ist eine Form der Herstellung eines Verbindungsstabs für den Anschluss an der Kurbelwelle bekannt, wobei der Verbindungstab aus einem Metallstück hergestellt ist. Der Stab ist mit einer ringförmigen Öffnung für die Kurbelwelle versehen. Die ringförmige Wand ist mit zwei Rillen versehen, die das Profil der ringförmigen Wand an einer vorab festgelegten Stelle der ringförmigen Wand so verjüngen, dass zwei Trennflächen gebildet werden, die einen trennenden Ringdeckel bilden. Einzelne Abschnitte des Stabs mit Deckel werden folglich mithilfe von Schrauben gegenseitig verbunden. In dieser Form entsteht eine sehr präzise und sichere Verbindung zwischen beiden Abschnitten des Verbindungsstabs, wobei die Maßabweichungen der getrennten Verbindungen über die sich mit ihrer Form gegenseitig entsprechenden Bruchflächen minimiert werden.
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Ziel der Erfindung ist es, die oben genannten Mängel im bisherigen Stand der Technik zu beheben und einen Kühler zum Erreichen der gewünschten Strahlparameter der abgegebenen Lichtstrahlung zu entwerfen, der konstruktiv einfach ist und gleichzeitig eine effektive Einstellung des optischen Systems, insbesondere Position der LED oder LED-Systeme ermöglicht. Die Anordnung des optischen Systems darf geometrisch nicht sensibel sein und es muss eine ausreichende Verschiebung der Lichteinheit im Raum bei der Komplettierung des finalen Produktes gewährleistet sein.
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Prinzip der Erfindung
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Nach der Erfindung erfüllt der Kühler oben angegebene Ziele, insbesondere für Signal- oder Beleuchtungsanlagen von Kraftfahrzeugen, in seinem Material angepasst zur Ableitung der von der Lichtquelle erzeugten Wärme, der zumindest zwei wärmeleitende Kühlplatten enthält, verbunden zumindest mit einem Steg, wobei die Kühlplatten ein flaches Gebilde mit abgerundeter oder gebrochener Form bilden, versehen mit Flächen zur Bestückung der Lichteinheiten mit Lichtquellen, dessen Prinzip darin besteht, dass der Steg zumindest eine Aushöhlung zur Verjüngung des Querprofils vom Steg enthält und an der Stelle der Verjüngung des Querprofils eine Rille enthält, die quer durch den Steg führt und den Kühler in zwei Segmente teilt, die in der Längsrichtung der entsprechenden Bruchflächen aneinander stoßen, wobei der Steg mit zumindest einem Verbindungselement zur festen Verbindung der Kühlersegmente entlang der Bruchflächen versehen ist.
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Nach einer der vorteilhaften Konzeptionen enthält zumindest ein Verbindungselement zwei Befestigungselemente, wobei jedes von ihnen mit einem der gegenseitig zu verbindenden Segmente verbunden ist.
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Nach einer der vorteilhaften Konzeptionen nutzt zumindest ein Verbindungselement eine Schraubverbindung für wiederholte Verbindung der Segmente.
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Das Verbindungselement enthält in vorteilhafter Konzeption eine Schraube, die durch Öffnungen in den Befestigungselementen verläuft.
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Die besagten Öffnungen in den Befestigungselementen können mit Innengewinden für die Schraubverbindung mit einer Schraube enthalten.
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Das Verbindungselement kann eine Mutter für die Schraubverbindung mit der Schraube und Festziehen der Verbindungssegmente zueinander enthalten.
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Nach einer der vorteilhaften Konzeptionen enthält zumindest ein Verbindungselement einen Bolzen, der durch die in den Befestigungselementen erstellten Öffnungen verläuft.
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Nach einer der vorteilhaften Konzeptionen enthält der Kühler zwei Verbindungselemente, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des gleichen Steges befinden.
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Ziele der Erfindung werden ebenfalls durch die Form der Herstellung des Kühlers gem. der Erfindung erfüllt, wobei sie einen Schritt enthalten, bei dem im Gießprozess der wärmeleitenden Metalle oder Legierungen ein einheitliches Gussteil entsteht, das zumindest zwei wärmeleitende Kühlerplatten enthält, verbunden mit zumindest einem Steg, wobei das Prinzip der Konzeption darin besteht, dass im Laufe der Herstellung des einheitlichen Teiles im Gießprozess oder in separaten Schritten auf dem Steg ein Verbindungselement und eine Aushöhlung entstehen, die das Querprofil des Stegs verjüngt und der Steg anschließend im Bereich der Aushöhlung unter Entstehung von zwei getrennten Segmenten sowie Bruchflächen auf beiden Segmenten in zwei Teile gebrochen wird, wobei in dem genannten Schritt der Herstellung des Verbindungselements dieses so entsteht, um zu gewährleisten, dass nach der Verbindung der Segmente, entstanden durch das besagte Brechen des Stegs entlang der Bruchflächen mithilfe des Verbindungselements die Segmente im Prinzip die gleiche gegenseitige Position wie vor dem Brechen aufweisen.
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Nach einer der vorteilhaften Konzeptionen werden nach dem Brechen des Stegs unter Entstehung von zwei separaten Segmenten diese Segmente gegenseitig entlang der Bruchflächen mithilfe eines Verbindungselements verbunden, wobei zwischen dem genannten Schritt der Brechung des Steges und dem Schritt der Verbindung von Segmenten auf zumindest einem der Segmente zumindest eine Bestückungsfläche entsteht, die zur Installation der Beleuchtungseinheit vorgesehen ist.
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Der besagte Schritt der Herstellung des Verbindungselements schließt vorteilhaft die Herstellung von zwei Befestigungselementen ein, wobei jedes von ihnen mit einem der künftigen Segmente verbunden ist, die in dem künftigen Schritt durch das Brechen des Steges entstehen.
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Nach einer der vorteilhaften Konzeptionen entstehen anschließend in den Befestigungselementen parallele Öffnungen mit Innengewinden, bestimmt zum Einschrauben einer Schraube zur Verbindung der Segmente. Eine andere Möglichkeit bietet sich durch anschließende Ausbildung von parallelen Öffnungen in den Befestigungselementen zum Einlegen eines Bolzens zur Verbindung der Segmente.
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Übersicht der Bilder in Zeichnungen
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Die Erfindung wird näher mithilfe von Ausführungsbeispielen mit Verweisen auf die beigefügten Zeichnungen erklärt, die folgende Situationen darstellen:
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perspektivische Darstellung des Kühlers nach der ersten vorteilhaften Konzeption mit verbundenen Segmenten,
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vertikaler Schnitt durch den Kühler nach der Darstellung 1,
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perspektivische Darstellung von zwei Segmenten des Kühlers nach der zweiten vorteilhaften Konzeption, die sich im nicht verbundenen Zustand befinden,
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seitliche Ansicht der dritten Konzeption des Kühlers nach der Erfindung mit verbundenen Segmenten,
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seitliche Ansicht der vierten Konzeption des Kühlers nach der Erfindung mit verbundenen Segmenten, und
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perspektivische Darstellung der fünften Konzeption des Kühlers nach der Erfindung mit verbundenen Segmenten.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Nach den 1 bis 6 schließt die Signal- oder Beleuchtungsanlage für Kraftfahrzeuge auch den Kühler 1 ein, in seinem Material angepasst zur Ableitung der durch die Lichtquelle 3 erzeugten Wärme, wobei auf dem Kühler 1 die Beleuchtungseinheiten 2 angeordnet sind, ausgestattet insbesondere durch punktuelle Lichtquellen 3, z. B. mit LED. Die Lichteinheiten 2 sind an die wärmeleitende Kühlplatten 11 des Kühlers 1 angeschlossen, wobei die Kühlplatten 11 mit den Bestückungsflächen 12 gegeneinander angeordnet sind und auf den den Lichtquellen 3 abgewandten Flächen die Kühlelemente 13 angeordnet sind, gebildet durch Systeme von Kühlrippen. Die Kühlplatten 11 bilden ein flaches Gebilde mit einer ebenen, gekrümmten oder gebrochenen Form, verbunden mit einem oder mehreren Stegen 14, versehen mit zwei gegeneinander orientierten Aushöhlungen 15. Die Aushöhlungen 15 verjüngen das Profil des Steges 14 und bestimmen die Trennebene 4 für die Bildung der Trennrille 16. Die Trennrille 16 teilt den Kühler 1 in separate Segmente 1a, 1b auf, wobei auf dem Steg 14 einzelner Segmente 1a, 1b des Kühlers 1 zwei separate, mit ihrer Form entsprechende Bruchflächen 17a, 17b entstehen. Der Steg 14 ist ferner mit Verbindungselementen 5 zur Verbindung einzelner Segmente 1a, 1b des Kühlers 1 versehen. In diesem Falle wird die Verbindung in lösbarer Form konzipiert, wobei das Verbindungselement 5 aus der Schraube 51 und den Befestigungselementen 52 besteht, versehen mit Innengewinde 53, wobei die Verbindungselemente 52 auf beiden Segmenten 1a, 1b des Kühlers 1 angeordnet sind und die Schraube 51 durch beide Gewinde 53 der Befestigungselemente 52 verläuft.
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Nach der sind die Kühlplatten 11 des Kühlers 1 mit drei separaten Stegen 14 verbunden, versehen mit einseitiger Aushöhlung 15, die das Profil des Steges 14 zur Herstellung der Rille 16 verjüngt. Drei Rillen 16 teilen den Kühler 1 in zwei separate Segmente 1a, 1b. Auf einzelnen Segmenten 1a, 1b des Kühlers 1 sind drei Paare mit entsprechenden Bruchflächen 17a, 17b ausgebildet, wobei jeder Steg 14 mit Befestigungselementen 52 für wiederholte feste Verbindung einzelner Segmente 1a, 1b des Kühlers 1 versehen ist, wobei die Verbindung mit Hilfe einer Schraubverbindung entsteht.
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Einzelne Konzeptionen des Kühlers, dargestellt in den eingefügten Figuren, können sich z. B. durch die Anzahl und Anordnung der Verbindungselemente 5, Anzahl der Stege 14 dadurch unterscheiden, dass einige Ausführungen eine einseitige Aushöhlung 15 auf dem Steg 14 (siehe z. B. ) haben können, andere jeweils zwei Aushöhlungen 15 jedem Steg 14, durch Form der Anordnung und Anzahl der Beleuchtungseinheiten 2 und der auf diesen installierten Lichtquellen 3.
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Ferner können die Verbindungselemente 5 auch in verschiedenen Formen ausgebildet werden, z. B. können anstelle der Schraube 51, eingeschraubt in den Öffnungen mit Gewinden in den Befestigungselementen 52, die Befestigungselemente 5 glatte durchgehende Öffnungen enthalten, in die die Bolzen oder Schrauben mit Muttern eingeführt sind, mit deren Hilfe die entsprechenden Segmente des Kühlers verbunden werden. Es sind auch zahlreiche andere Konzeptionen der Befestigungselemente möglich, soweit diese jene Anforderung erfüllen, dass nach der Verbindung der Segmente mithilfe der Befestigungselemente nach dem Brechen des Steges oder der Stege die gegenseitige Position der Segmente im Prinzip gleich ist, wie die gegenseitige Position dieser Segmente vor der Brechung der Stege wäre.
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Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls die Form der Herstellung des Kühlers 1. Die Konzeption nach der Erfindung schließt jenen Schritt ein, bei dem durch Gießen der wärmeleitenden Metalle oder Legierungen ein einheitlicher Teil entsteht, der zumindest zwei wärmeleitende Kühlplatten 11 einschließt, die mit zumindest einem Steg 14 verbunden sind. Während der besagten Ausbildung des einheitlichen Teils durch Gießen oder in separaten Schritten wird auf dem Steg 14 das Verbindungselement 5 und die Aushöhlung 15 entstehen (die das Querprofil des Stegs 14 verjüngt) und anschließend entlang der Aushöhlung 15 der Steg 14 bricht unter Entstehung von zwei separaten Segmenten 1a, 1b und der Bruchflächen 17a, 17b, wobei in dem genannten Schritt der Ausbildung des Verbindungselements 5 das Verbindungselement 5 so entsteht, damit gewährleistet ist, dass nach der Verbindung der Segmente 1a und 1b (entstanden durch die besagte Brechung des Stegs 14) entlang der Bruchflächen 17a, 17b mithilfe des Verbindungselements 5 Segmente 1a und 1b im Prinzip die gleiche gegenseitige Position wie vor der Brechung aufweisen.
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Nach einer der vorteilhaften Konzeptionen ist das Verbindungselement 5 so ausgeführt, dass mithilfe eines Gewindeschneiders in den Befestigungselementen 52 das Innengewinde 53 für das Einschrauben der Schraube 51 erzeugt wird. Anschließend wird der Kühler auf zwei separate Segmente 1a, 1b gebrochen, wobei jedes Segment auf der Oberfläche für präzise Positionierung und Befestigung von Lichtquellen 3 in der gewünschten Position ausgebildet ist. Nachdem die Lichtquellen 3 in der gewünschten Position installiert sind, werden die einzelnen Segmente 1a, 1b des Kühlers 1 zueinander im Bereich ihrer Bruchflächen 17a, 17b gelegt, die eine einzigartige Grenzfläche in Form eines Flächenschlosses bilden, das eine identische oder nahezu identische Position der einzelnen Segmente 1a, 1b des Kühlers 1 nach der erneuten Verbindung wie vor der Teilung gewährleisten. Die gegenseitige Verbindung der einzelnen Segmente 1a, 1b entsteht mithilfe einer Schraubverbindung, wobei die Schraube 51 die Funktion eines Stellglieds für das gegenseitige Anlegen der Bruchflächen 17a, 17b zueinander erfüllt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühler
- 1a
- Segment
- 1b
- Segment
- 11
- Kühlplatte
- 12
- Bestückungsfläche
- 13
- Kühlelemente
- 14
- Steg
- 15
- Aushöhlung
- 16
- Trennrille
- 17a
- Bruchfläche
- 17a
- Bruchfläche
- 2
- Beleuchtungseinheit
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Trennebene
- 5
- Verbindungselement
- 51
- Schraube
- 52
- Befestigungselement
- 53
- Gewinde
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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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- CZ 20140761 [0003]
- EP 2053666 [0003]
- KR 20140008142 [0003]
- WO 2013133473 [0003]
- EP 1860707 [0003]
- US 4993134 [0004]
