DE102022111131A1

DE102022111131A1 - Verstelleinheit für eine Lichteinheit und Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022111131A1
Application number: DE102022111131.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Heitjohann; Martin Hunolt
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2022-05-05
Filing date: 2022-05-05
Publication date: 2023-11-09
Also published as: US20230356647A1; CN117006438A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Verstelleinheit (100) zur Verstellung der Pose einer Lichteinheit (200) eines Scheinwerfers (1000), wenigstens umfassend
- zwei zueinander beabstandete Aufnahmeeinheiten (1) mit jeweils einem axial verlagerbaren Aufnahmemittel (11) zur Aufnahme der einen Lichteinheit (200),
- zwei Welleneinheiten (2), die in Wirkverbindung mit jeweils einer Aufnahmeeinheit (1) stehen, derart, dass die Aufnahmemittel (11) mittels Drehbewegungen der Welleneinheiten (2) axial verlagerbar sind, wobei die Welleneinheiten (2) jeweils wenigstens zwei gelenkig miteinander verbundene Wellenkörper (21, 21') aufweisen, und
- ein Antriebsmittel (3), das in Wirkverbindung mit den Welleneinheiten (2) steht, derart, dass die Welleneinheiten (2) mittels einer Drehbewegung des Antriebsmittels (3) simultan drehbar sind.

Description

Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstelleinheit zur Verstellung der Pose einer Lichteinheit eines Scheinwerfers sowie einen damit bestückten Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug.
STAND DER TECHNIK
Um eine geforderte Lichtverteilung zu generieren, müssen die Lichteinheiten eines Kraftfahrzeugscheinwerfers eine Sollpose, d.h., eine Solllage und -orientierung innerhalb des Scheinwerfergehäuses einnehmen. Insbesondere weisen herkömmliche Scheinwerfer Verstelleinheiten zur Verstellung der Pose der Lichteinheiten auf, wobei die Verstelleinheiten üblicherweise von außerhalb des Scheinwerfergehäuses bedienbar sind. Damit besteht die Möglichkeit einer Justage der Lichteinheiten nach erfolgtem Einbau des Scheinwerfers in das zugehörige Kraftfahrzeug, insbesondere im Rahmen einer regelmäßigen Wartung zum Ausgleich von betriebsbedingten Abweichungen von der Sollpose, beispielsweise aufgrund von Bauteilverzug durch thermische und thermo-mechanische Belastungen des Scheinwerfers im Praxiseinsatz.
Hinsichtlich des Platzbedarfes konkurrieren derartige Verstelleinheiten mit den diversen, innerhalb des Scheinwerfergehäuses aufgenommen Lichteinheiten und sonstigen Komponenten, deren Dimensionen und Anordnungen sowohl von technischen als auch von designerischen Anforderungen festgelegt werden. Üblicherweise ist daher die Verwendung von starren Wellen zur Drehmomentübertragung von einer zentralen Bedienerschnittstelle zu Verstellmitteln an den einzelnen Lichteinheiten nicht möglich.
Beispielsweise offenbart die DE 102 28 947 A1 einen Scheinwerfer mit einer Verstelleinheit zur Justage von Reflektoren von Lichteinheiten, wobei die Verstelleinheit Biegewellen aufweist, mittels welcher mechanische Verbindungen zur Drehmomentübertragung zwischen einer Bedienerschnittstelle und Verstellmitteln an den einzelnen Reflektoren aufgebaut sind. Die Biegewellen können stark gekrümmte Verläufe aufweisen, sodass der zwischen den Lichteinheiten begrenzt zur Verfügung stehende Platz optimal nutzbar ist. Nachteilig an einer derartigen Verstelleinheit sind die hohen Fertigungskosten für die metallischen Biegewellen und deren Anbindung an Schnittstellenkomponenten, etwa im Spritzguss.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung einer Verstelleinheit zur Verstellung der Pose einer Lichteinheit eines Scheinwerfers sowie einen damit bestückten Kraftfahrzeugscheinwerfer vorzuschlagen, wobei die Verstelleinheit prinzipiell eine ausgeprägte Konfigurierbarkeit hinsichtlich ihres Platzbedarfs innerhalb des Scheinwerfergehäuses aufweisen und im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Konzept mit metallischen Biegewellen einfacher und kostengünstiger herstellbar sein soll.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Verstelleinheit gemäß Anspruch 1 und einem Scheinwerfer gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Verstelleinheit wenigstens umfasst:

- zwei zueinander beabstandete Aufnahmeeinheiten mit jeweils einem axial verlagerbaren Aufnahmemittel zur Aufnahme der einen Lichteinheit,
- zwei Welleneinheiten, die in Wirkverbindung mit jeweils einer Aufnahmeeinheit stehen, derart, dass die Aufnahmemittel mittels Drehbewegungen der Welleneinheiten axial verlagerbar sind, wobei die Welleneinheiten jeweils wenigstens zwei gelenkig miteinander verbundene Wellenkörper aufweisen, und
- ein Antriebsmittel, das in Wirkverbindung mit den Welleneinheiten steht, derart, dass die Welleneinheiten mittels einer Drehbewegung des Antriebsmittels simultan drehbar sind.

Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, die Verstelleinheit mit Welleneinheiten auszustatten, die aus abschnittsweise starren Wellenkörpern und dazwischen angeordneten, drehmomentübertragenden Gelenken aufgebaut sind, derart, dass die Wellenkörper zueinander gewinkelte Stellungen einnehmen können und der Verlauf der Welleneinheiten somit an den im Scheinwerfer vorhandenen Bauraum anpassbar ist. Durch die Gelenke sind die Wellenkörper miteinander verbunden, sodass die Anzahl an notwendigen Tragstrukturen zur Aufnahme der Welleneinheiten im Scheinwerfer gering ist. Die erfindungsgemäßen Welleneinheiten und/oder das Antriebsmittel können insbesondere als kostengünstige, im Spritzguss gefertigte Kunststoffbauteile ausgebildet sein.
Die Aktuierung des Antriebsmittels kann insbesondere mittels eines mechanischen Verstellglieds von einer Schnittstelle am Gehäuse des Scheinwerfers aus erfolgen. Alternativ kann das Antriebsmittel einen Elektromotor umfassen. Die Wirkverbindungen zwischen den Aufnahmeeinheiten, den Welleneinheiten und dem Antriebsmittel sind beispielsweise mittels zweckmäßiger Verzahnungen ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst jede Welleneinheit wenigstens ein Kugelgelenk zur gelenkigen Verbindung von zwei Wellenkörpern, und/oder wobei das Kugelgelenk zur Drehmomentübertragung ausgebildet ist, insbesondere indem die Gelenkkugel abragende Mitnehmerzapfen und die Gelenkpfanne korrespondierende Mitnehmerschlitze zur Aufnahme der Mitnehmerzapfen aufweisen. Die Mitnehmerzapfen liegen an den Rändern der Mitnehmerschlitze an, wodurch formschlüssige Verbindungen zur Drehmomentübernahme gebildet sind. Entlang der Mitnehmerschlitze sind die Mitnehmerzapfen verlagerbar, sodass eine dreiachsige Drehbarkeit des Kugelgelenks gegeben ist.
Insbesondere ist die Gelenkkugel des Kugelgelenks mittels einer Schnappverbindung in der Gelenkpfanne aufgenommen, und/oder wobei die Gelenkpfanne einen hohlzylindrischen Toleranzausgleichsabschnitt aufweist. Zum Aufbau der Schnappverbindung werden die Gelenkkugel und die Gelenkpfanne mittels federndem Einspreizen zusammengesetzt, d.h., die Gelenkpfanne wird beim Einschieben der Gelenkkugel zunächst elastisch verformt und anschließend erfolgt eine elastische Rückfederung. Die Innenkontur der Gelenkpfanne entspricht im Wesentlichen einem Abschnitt einer Kugeloberfläche mit einem eingeschobenen hohlzylindrischen Abschnitt. Die Achse dieses Toleranzausgleichsabschnitt ist dabei zweckmäßig entlang der Montagerichtung der Gelenkkugel orientiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstelleinheit ist mittels der simultanen Drehbewegungen der Welleneinheiten eine zueinander gegenläufige Verlagerung der Aufnahmemittel erzeugbar, derart, dass eine an den Aufnahmemitteln aufgenommene Lichteinheit um eine zwischen den Aufnahmemitteln verlaufende Drehachse drehbar ist. Die Verlagerungsrichtungen der beiden Aufnahmemittel sind zueinander im Wesentlichen parallel orientiert und bei der gegenläufigen Verlagerung wird das eine Aufnahmemittel vorwärts und das andere rückwärts verlagert. Dadurch wird eine entsprechende Drehung der Lichteinheit erzeugt. Beispielsweise ist die Drehachse in der vorgesehenen Einbaupose des zugehörigen Scheinwerfers am Kraftfahrzeug vertikal orientiert, sodass mittels der Verstelleinheit die Pose der Lichteinheit, und damit die abgestrahlte Lichtverteilung, in der Horizontalen verstellbar ist. Im Unterschied dazu ist bei einer Ausführungsform der Verstelleinheit mit zueinander gleichläufigen Aufnahmemitteln eine rein translatorische Verlagerung der daran aufgenommenen Lichteinheit erzeugbar.
Mit weiterem Vorteil können die Wirkverbindungen zwischen den Aufnahmeeinheiten und den Welleneinheiten jeweils mittels eines Kegelradgetriebes ausgebildet sein, wobei insbesondere die Wellenkörper ein endseitiges Kegelritzel und die Aufnahmeeinheiten ein Tellerrad aufweisen. In einer solchen Ausführungsform ist eine zueinander gegenläufige Verlagerung der Aufnahmemittel mittels zueinander gegensinniger Drehbewegungen der Tellerräder erzeugbar.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, wenigstens umfassend eine Verstelleinheit nach einer der vorgenannten Ausführungsformen, eine daran aufgenommene Lichteinheit und ein Gehäuse, wobei die Aufnahmeeinheiten und das Antriebsmittel wenigstens mittelbar an dem Gehäuse aufgenommen sind, sodass die Verstelleinheit an wenigstens drei Punkten im Gehäuse gehalten ist.
Beispielsweise kann die Verstelleinheit an den drei genannten Punkten an einem mit dem Gehäuse verbundenen Tragrahmen aufgenommen sein.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Scheinwerfer ein von außerhalb des Gehäuses zugängliches Verstellglied auf, das in Wirkverbindung mit dem Antriebsmittel steht, derart, dass das Antriebsmittel mittels einer Drehbewegung des Verstellglieds drehbar ist. Beispielsweise ist das Verstellglied als eine starre Welle ausgebildet, welche über eine zweckmäßige Verzahnung mit dem Antriebsmittel wechselwirkt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit,
2a, 2b perspektivische Ansichten eines Teils eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers ohne bzw. mit Lichteinheit, und
3a - c perspektivische Ansichten einer Welleneinheit einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit 100, umfassend die zwei zueinander beabstandeten Aufnahmeeinheiten 1 mit den axial verlagerbaren Aufnahmemitteln 11 für eine Lichteinheit, die zwei Welleneinheiten 2, die in Wirkverbindung mit jeweils einer Aufnahmeeinheit 1 stehen, derart, dass die Aufnahmemittel 11 mittels Drehbewegungen der Welleneinheiten 2 axial verlagerbar sind, wobei die Welleneinheiten 2 jeweils zwei gelenkig miteinander verbundene Wellenkörper 21, 21' aufweisen, sowie das Antriebsmittel 3, das in Wirkverbindung mit den Welleneinheiten 2 steht, derart, dass die Welleneinheiten 2 mittels einer Drehbewegung des Antriebsmittels 3 simultan drehbar sind. Der Großteil der Komponenten der Verstelleinheit 100 besteht beispielhaft aus kostengünstig zu fertigenden Spritzgussbauteilen.
Die Aufnahmeeinheiten 1 umfassen die Schraubenschäfte 12, welche die Aufnahmemittel 11 tragen. Die Aufnahmemittel 11 weisen Innengewinde auf, die in Eingriff mit den Gewinden der Schraubenschäfte 12 stehen, sodass bei einer Drehbewegung der Schraubenschäfte 12 eine axiale Verlagerung der Aufnahmemittel 11 erfolgt. Eine Drehbewegung ist über die Tellerräder 13 in die Schraubenschäfte 12 einleitbar, wobei die Tellerräder 13 mit den Kegelritzeln 26 der Welleneinheiten 2 unter Bildung von Kegelradgetrieben verzahnt sind.
Die starren Wellenkörper 21, 21' der Welleneinheiten 2 sind mittels der drehmomentübertragenden Kugelgelenke 20 gelenkig miteinander verbunden. Dieser Aufbau ermöglicht eine zueinander gewinkelte Stellung der Wellenkörper 21, 21', wodurch erfindungsgemäß der Vorteil einer Anpassbarkeit der Welleneinheiten 2 an den in einem Scheinwerfer konkret zur Verfügung stehenden Bauraum erwächst.
Das Antriebsmittel 3 steht über ein Kegelradgetriebe in Eingriff mit dem als Bedienerschnittstelle vorgesehenen Verstellglied 4 und ist drehfest mit den innenliegenden Wellenkörpern 21 verbunden. Das Antriebsmittel 3 wird in dem zugehörigen Scheinwerfer drehbar gelagert und kann beispielsweise eine Sicherheits-Überrastkupplung aufweisen. Bei einer Drehbewegung des Antriebsmittels 3 werden über die Welleneinheiten 2 simultane und zueinander gegensinnige Drehbewegungen der Tellerräder 13 und damit gegenläufige Verlagerungen der Aufnahmemittel 11 erzeugt. Die Gewinde der Schraubenschäfte 12 beider Aufnahmeeinheiten 1 sind zu diesem Zweck gleichsinnig ausgebildet.
2a und 2b zeigen perspektivische Ansichten eines Teils eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers 1000 ohne bzw. mit einer an den Aufnahmeeinheiten 1 der Verstelleinheit 100 aufgenommenen Lichteinheit 200, beispielsweise eine Tagfahrlichteinheit. Zwecks Übersichtlichkeit der Darstellung ist in 2b als ein Bestandteil der Lichteinheit 200 lediglich eine Hälfte eines an den Aufnahmeeinheiten 1 aufgenommenen Tragrahmens abgebildet. Die Verstelleinheit 100 ist an drei Punkten am Gehäuse 300 des Scheinwerfers 1000 aufgenommen, nämlich an den beiden
Aufnahmeeinheiten 1 und dem Antriebsmittel 3, wobei die Aufnahmen derartige Lagerungen vorsehen, dass sowohl die Schraubenschäfte 12 und die Tellerräder 13 (siehe 1) der Aufnahmeeinheiten 1 als auch das Antriebsmittel 3 drehbar sind.
Mittels Einleitung einer Drehbewegung in das Verstellglied 4 ist eine gegenläufige Verlagerung der an den Aufnahmeeinheiten 1 aufgenommenen Abschnitte der Lichteinheit 200 erzeugbar, sodass die Lichteinheit 200 zwecks Verstellung ihrer Pose in eine Drehung um die Drehachse D versetzbar ist. Um dabei ein Verklemmen zu vermeiden, muss die Anbindung der Lichteinheit 200 an die Aufnahmeeinheiten 1 eine zweckmäßige Nachgiebigkeit aufweisen. In der vorgesehenen Einbaupose des Scheinwerfers 1000 an einem Kraftfahrzeug ist die Drehachse D vertikal orientiert, sodass mittels der Verstelleinheit 100 eine Justage der Lichteinheit 200 in der Horizontalen durchführbar ist.
3a - 3c zeigen perspektivische Ansichten einer Welleneinheit 2 als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit. In 3a sind die beiden Wellenkörper 21, 21' vereinzelt dargestellt. Im Zuge der Montage werden die Wellenkörper 21, 21' zusammengesetzt, derart, dass mittels federndem Einspreizen eine Schnappverbindung zwischen dem Kugelkopf 22 am Wellenkörper 21 und der Gelenkpfanne 24 am Wellenkörper 21' gebildet wird. Dadurch wird das Kugelgelenk 20 gebildet, welcher mittels der in die Mitnehmerschlitze 25 eingreifenden Mitnehmerzapfen 23 zur Übertragung von Drehmomenten zwischen den Wellenkörpern 21, 21' ausgebildet ist. Die Mitnehmerzapfen 23 liegen formschlüssig an den Rändern der Mitnehmerschlitze 25 an und sind längs der Mitnehmerschlitze 25 verlagerbar.
Der hohlzylindrische Toleranzausgleichsabschnitt 24' bildet eine Streckung der Gelenkpfanne 24 in der Montagerichtung des Kugelkopfes 22 und ermöglicht somit eine reibungsarme Verdrehbarkeit des Kugelkopfes 22 in der Gelenkpfanne 24 auch bei Vorliegen von maßlichem Verzug der einzelnen Komponenten der Welleneinheit 2.
Die endseitigen Kegelritzel 26 dienen zum Eingriff in die Tellerräder der Aufnahmeeinheiten unter Bildung von Kegelradgetrieben.
Die Wellenkörper 21, 21 ` sind vorteilhafterweise samt ihrer funktionalen Endabschnitte, d.h., des Kugelkopfes 22 bzw. der Gelenkpfanne 24 und des Kegelritzels 26 jeweils einteilig und materialeinheitlich im Spritzguss ausgebildet.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1000: Scheinwerfer
100: Verstelleinheit
200: Lichteinheit
300: Gehäuse
1: Aufnahmeeinheit
11: Aufnahmemittel
12: Schraubenschaft
13: Tellerrad
2: Welleneinheit
20: Kugelgelenk
21, 21': Wellenkörper
22: Gelenkkugel
23: Mitnehmerzapfen
24: Gelenkpfanne
24': Toleranzausgleichsabschnitt
25: Mitnehmerschlitz
26: Kegelritzel
3: Antriebsmittel
4: Verstellglied
D: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10228947 A1 [0004]

Claims

Verstelleinheit (100) zur Verstellung der Pose einer Lichteinheit (200) eines Scheinwerfers (1000), wenigstens umfassend - zwei zueinander beabstandete Aufnahmeeinheiten (1) mit jeweils einem axial verlagerbaren Aufnahmemittel (11) zur Aufnahme der einen Lichteinheit (200), - zwei Welleneinheiten (2), die in Wirkverbindung mit jeweils einer Aufnahmeeinheit (1) stehen, derart, dass die Aufnahmemittel (11) mittels Drehbewegungen der Welleneinheiten (2) axial verlagerbar sind, wobei die Welleneinheiten (2) jeweils wenigstens zwei gelenkig miteinander verbundene Wellenkörper (21, 21') aufweisen, und - ein Antriebsmittel (3), das in Wirkverbindung mit den Welleneinheiten (2) steht, derart, dass die Welleneinheiten (2) mittels einer Drehbewegung des Antriebsmittels (3) simultan drehbar sind.
Verstelleinheit (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Welleneinheit (2) wenigstens ein Kugelgelenk (20) zur gelenkigen Verbindung von zwei Wellenkörpern (21, 21') umfasst, und/oder wobei das Kugelgelenk (20) zur Drehmomentübertragung ausgebildet ist, insbesondere indem die Gelenkkugel (22) abragende Mitnehmerzapfen (23) und die Gelenkpfanne (24) korrespondierende Mitnehmerschlitze (25) zur Aufnahme der Mitnehmerzapfen (23) aufweisen.
Verstelleinheit (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkkugel (22) mittels einer Schnappverbindung in der Gelenkpfanne (24) aufgenommen ist, und/oder wobei die Gelenkpfanne (24) einen hohlzylindrischen Toleranzausgleichsabschnitt (24') aufweist.
Verstelleinheit (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der simultanen Drehbewegungen der Welleneinheiten (2) eine zueinander gegenläufige Verlagerung der Aufnahmemittel (11) erzeugbar ist, derart, dass eine an den Aufnahmemitteln (11) aufgenommene Lichteinheit (200) um eine zwischen den Aufnahmemitteln (11) verlaufende Drehachse (D) drehbar ist.
Verstelleinheit (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindungen zwischen den Aufnahmeeinheiten (1) und den Welleneinheiten (2) jeweils mittels eines Kegelradgetriebes ausgebildet ist, wobei insbesondere die Wellenkörper (21') ein endseitiges Kegelritzel (26) und die Aufnahmeeinheiten (1) ein Tellerrad (13) aufweisen.
Verstelleinheit (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zueinander gegenläufige Verlagerung der Aufnahmemittel (11) mittels zueinander gegensinniger Drehbewegungen der Tellerräder (13) erzeugbar ist.
Verstelleinheit (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welleneinheiten (2) und/oder das Antriebsmittel (3) als im Spritzguss gefertigte Kunststoffbauteile ausgebildet sind.
Scheinwerfer (1000) für ein Kraftfahrzeug, wenigstens umfassend eine Verstelleinheit (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, eine daran aufgenommene Lichteinheit (200) und ein Gehäuse (300), wobei die Aufnahmeeinheiten (1) und das Antriebsmittel (3) wenigstens mittelbar an dem Gehäuse (300) aufgenommen sind, sodass die Verstelleinheit (100) an wenigstens drei Punkten im Gehäuse (300) gehalten ist.
Scheinwerfer (1000) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer (1000) ein von außerhalb des Gehäuses (300) zugängliches Verstellglied (4) aufweist, das in Wirkverbindung mit dem Antriebsmittel (3) steht, derart, dass das Antriebsmittel (3) mittels einer Drehbewegung des Verstellglieds (4) drehbar ist.