DE10325330A1

DE10325330A1 - Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10325330A1
Application number: DE10325330A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr. Gebauer
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: DE10325330B4; US20040246739A1; FR2855866B1; FR2855866A1; US7195383B2

Abstract

Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, umfassend mindestens eine Lichtquelle sowie mindestens einen jeder Lichtquelle zugeordneten Lichtleiter, in den das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht über eine Lichteinkoppelfläche einkoppelbar ist, wobei jedem Lichtleiter ein Lichtabschlusskörper zugeordnet ist, in den das Licht aus dem Lichtleiter weitergeleitet wird, wobei der Lichtabschlusskörper eine Lichtauskoppelfläche besitzt und das ausgekoppelte Licht durch eine nachgeordnete Linse abbildbar ist, bei dem der mindestens eine Lichtabschlusskörper auf oder an einem Halter festgelegt ist und der Halter um mindestens eine Achse verschwenkbar und/oder in mindestens einer Ebene verschiebbar gegenüber der mindestens einen Linse ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, umfassend mindestens eine Lichtquelle sowie mindestens einen jeder Lichtquelle zugeordneten Lichtleiter, in den das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht über eine Lichteinkoppelfläche einkoppelbar ist, wobei jedem Lichtleiter ein Lichtabschlusskörper zugeordnet ist, in dem das Licht aus dem Lichtleiter weiterleitbar ist, wobei der Lichtabschlusskörper eine Lichtauskoppelfläche besitzt und das ausgekoppelte Licht durch eine nachgeordnete Linse abbildbar ist.

So ist beispielsweise aus der DE 41 39 267 A1 ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge bekannt, mit mindestens zwei Lichtquellen, die als Lichtaustrittsflächen mindestens eines Lichtleiters ausgebildet sind. Hierbei ist vorgesehen, dass das Licht von einer Lichtquelle durch den Lichtleiter an den Abstrahlungsort geleitet wird und dort über eine Lichtscheibe bzw. ein Prisma in der Streuung beeinflusst wird, um dann durch eine Linse abgebildet zu werden. Der Scheinwerfer ist hierbei durch eine transparente Abschlussscheibe verschlossen. Nachteilig ist, dass der Lichtabschlusskörper zwischen Glasfaser und Linse eine Lichtverteilung ausstrahlt, deren Beleuchtungsgradient von der Hell-/Dunkelgrenze zum Vorfeld klein ausfällt bzw. teilweise fleckig wirkt.

Des Weiteren ist nachteilig, dass keine Leuchtweitenregelung vorgesehen ist.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, bei herkömmlichen Projektionsmodulen, bei denen eine Linse im Strahlengang einer Lichtquelle angeordnet ist und das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht projiziert wird, eine Leuchtweitenregelung vorzusehen. Diese Leuchtweitenregelung wird durch die Verschwenkung des Projektions- (auch PES-)Moduls erreicht. Nachteilig ist bei derartigen Projektionssystemen, dass für die Leuchtweitenregelung das ganze Projektionsmodul um eine Schwenkachse verschwenkt werden muss und somit große Spalte um die Linse zur Bezel hin notwendig sind, damit das Projektionssystem seine Bewegung durchführen kann. Derartige Spalte sind jedoch aus designtechnischen Gründen unerwünscht.

Darüber hinaus besteht bei einer derartigen Ausgestaltung aufgrund der Vielzahl der Teile, die bewegt werden müssen, nämlich Reflektor sowie Linse, Halterung und Blende, eine erhöhte zu bewegende Teileanzahl und damit ein erhöhter Kostenfaktor. Schließlich ist es nachteilig, dass, sofern ein gesamtes Projektionsmodul bewegt werden muss, auf die Verschwenkeinrichtung nicht unerhebliche Kräfte wirken, die jedoch andererseits Erschütterungen im Fahrbetrieb standhalten muss.

Der Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, bei dem eine Leuchtweitenregelung realisiert werden kann, wobei gleichzeitig die Spaltbreite zwischen der Linse eines Projektionssystems und der Bezel, die designtechnisch unerwünscht ist, verringert oder sogar vermieden werden können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Scheinwerfer, bei dem der mindestens eine Lichtabschlusskörper an oder auf einem Halter festgelegt ist und der Halter um mindestens eine Achse verschwenkbar und/oder in mindestens einer Ebene verschiebbar gegenüber der Linse ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Linse ortsfest gegenüber der Bezel verbleiben kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Bezel und die Linse bzw. die mehreren Linsen in einem einzigen Teil hergestellt bzw. einstückig miteinander verbunden sein können, sodass die Spaltbreite auf Null reduziert ist.

Es kann hierbei vorgesehen sein, dass der Scheinwerfer die Funktion eines Abblendlichts erfüllt, wobei der Scheinwerfer eine Lichtquelle umfasst, deren Licht in einen Lichtleiter eingeleitet wird. Über den Lichtleiter kann das Licht über Totalreflexion von einem beliebigen Ort zum Lichtauskoppel- bzw. Abstrahlort, also dem eigentlichen Scheinwerfer geleitet werden kann. Darüber hinaus ist ein Zwischenstück, nämlich ein Lichtabschlusskörper als Querschnittswandler vorgesehen, in den das Licht aus dem Lichtleiter eingeleitet wird, und der einen Lichtauskoppelquerschnitt besitzt, der von der Form her im Wesentlichen der zu erzeugenden Lichtverteilung entspricht. Dabei dient der Lichtabschlusskörper zum einen als Querschnittswandler und zum anderen auch als Lichtweiterleitungseinheit. Das durch den Lichtabschlusskörper abgestrahlte Licht trifft auf eine Linse als Projektionseinheit, die dann die endgültige Lichtverteilung erzeugt. Dies erfolgt, indem die Linsen die leuchtenden Endflächen oder Lichtauskoppelflächen der Lichtabschlusskörper so projizieren, dass die endgültig gewünschte Lichtverteilung entsteht. Grundsätzlich kann zusätzlich noch eine Abdeckscheibe mit optischen Mitteln vorgesehen sein. In den meisten Fällen ist dies jedoch nicht erwünscht bzw. notwendig.

Um nun eine Leuchtweitenregelung zu realisieren, werden die Zwischenstücke mit Hilfe des Halters in einer Brennebene, in der sie zur Linse angeordnet sind, bewegt. Aufgrund der zu erreichenden Lichtverteilung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Lichtabschlusskörper bzgl. ihrer Lichtaunkoppelfläche in der Brennebene der Linsen angeordnet sind.

Dabei kann vorgesehen sein, dass der Schweinwerfer einen Reflektor umfasst, der der Lichtquelle zugeordnet ist, zur Fokussierung des Lichts auf die Lichteinkoppelfläche des Lichtleiters. Hierbei kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Lichteinkoppelfläche des Lichtleiters im Brennpunkt des Reflektors liegt.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Lichtabschlusskörper mit separaten, jeweils ihnen zugeordneten Linsen korrespondieren, wobei mehrere Lichtabschlusskörper gemeinsam auf einem Halter festgelegt sind.

Es ist hierbei notwendig, dass die Brennweiten der Linsen gleich oder ähnlich groß sind, da dadurch gewährleistet ist, dass alle Zwischenstücke, also Lichtabschlusskörper, auf einem Halter montiert werden können, da durch die Bewegung die Lichtverteilungen aller Linsensysteme um den gleichen Winkel verändert werden. Dabei bedeutet die Veränderung der Position der Lichtabschlusskörper in der Brennebene der Linse eine Winkeldrehung der Lichtverteilung nach der Linse. Bei sehr unterschiedlichen Brennweiten ist es erforderlich, dass für jede Linse ein unabhängig von den anderen bewegbarer Halter vorgesehen ist.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass zu der ersten Achse bzw. zu der ersten Ebene in der der Halter verschoben bzw. verschwenkt werden kann, eine zweite Drehachse bzw. Verschiebeebene vorgesehen ist.

Innerhalb des ersten Halters kann ein zweiter Halter vorgesehen sein, wobei der erste Halter um eine erste Achse verschwenkt bzw. in einer ersten Ebene verschoben werden kann und der zweite Halter um diese erste Achse bzw. in der ersten Ebene zusammen mit dem ersten Halter bewegt wird und darüber hinaus eine Bewegung des zweiten Halters um eine zweite Achse bzw. in einer zweiten Ebene vorgesehen sein kann, wobei diese zweite Achse bzw. zweite Ebene insbesondere senkrecht zur ersten Achse bzw. ersten Ebene verlaufen kann.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste Achse oder Ebene mit der Oberfläche des Halters zusammenfällt bzw. parallel dazu verläuft. Die zweite Ebene kann im Wesentlichen senkrecht dazu angeordnet sein.

Ein zweiter Lichtabschlusskörper kann auf dem zweiten Halter angeordnet sein, wobei insbesondere der auf dem zweiten Halter angeordnete Lichtabschlusskörper bei einer Lichtverteilung für ein Abblendlicht den Lichtanteil für den 15° Anstieg und den Bereich am rechten Rand bis zur Fahrbahnmitte liefern kann.

Der Abschlusskörper auf dem zweiten Halter kann z. B. die Lichtverteilung im ersten Quadranten der Lichtverteilung auf einem Messschirm erzeugen, der vor einem derartigen Scheinwerfer zur Darstellung der Lichtverteilung desselben angeordnet ist, und der üblicherweise in Sektoren aufgeteilt wird, wobei eine vertikale Mittelebene und eine horizontale Mittelebene vorgesehen ist.

Insgesamt ist es möglich, dass neben reinen Linearbewegungen oder reinen Drehbewegungen auch Mischformen möglich sind.

Dabei kann zum einen vorgesehen werden, dass ein Halter sowohl gedreht als auch verschoben werden kann oder es kann vorgesehen sein, dass zwei ineinander angeordnete Halter vorgesehen sind, wobei der eine Halter eine Verschwenk- und der andere Halter eine Verschiebebewegung durchführen kann.

Sofern als Lichtleiter eine Glasfaser eingesetzt wird, können die Linsen, aber auch die Lichtabschlusskörper, aus einem beliebigen transparenten, lichtleitenden Material, insbesondere aus Kunststoff oder Plastik, z. B. PC oder PMMA hergestellt sein.

Sofern darüber hinaus ein Infrarotfilter bzw. als Lichtquelle LEDs eingesetzt werden, kann auch ein entsprechendes Material für den Lichtleiter selbst verwendet werden, da dann die thermische Belastung des Lichtleiters ausreichend gering ist. Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Lichtabschlusskörper fest, insbesondere materialschlüssig mit dem Lichtleiter verbunden ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Lichtabschlusskörper durch einen optischen Kleber mit dem Lichtleiter verbunden ist oder einstückiger Bestandteil desselben ist. Auf diese Weise kann eine designtechnisch ansprechende Scheinwerferanlage bereitgestellt werden. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den übrigen Anspruchsunterlagen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Darstellung eines Scheinwerfers nach dem Stand der Technik,
2 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Scheinwerfer in der erfindungsgemäßen Form,
3a,b Bewegung der Halter gemäß der Erfindung,
4a,b Bewegung der Halter gemäß der Erfindung.
1 zeigt einen Ausschnitt bzw. einen Teil eines Scheinwerfers gemäß dem Stand der Technik umfassend eine Lichtquelle 10 sowie einen Reflektor 12, der das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht auf eine Lichteinkoppelfläche 13 eines Lichtleiters 14 bündelt, der sich in zwei Lichtleitstränge 14' und 14'' aufteilt. Beide Lichtleitstränge 14' und 14'' führen zu je einem Lichtabschlusskörper 15 bzw. 16, der fest mit einer Linse 18 bzw. 20 verbunden ist. Die Linsen 18, 20 können hierbei je nach der zu erzeugenden Lichtverteilung, die durch die Abbildung des Lichtabschlusskörpers 15 bzw. 16 entsteht, verschieden ausgebildet sein. Dabei wird Licht von der Lichtquelle 10 über den Reflektor 12 in die Lichteinkoppelfläche 13 der Lichtleiterarme 14' bzw. 14'' eingespeist und dort durch Totalreflexion bis in die Lichtabschlusskörper 15 bzw. 16 weitergeleitet. Die Lichtabschlusskörper 15 und 16 weisen Lichtauskoppelflächen auf, die nicht dargestellt sind, deren Querschnitt so gestaltet ist, dass er bereits im Wesentlichen die gewünschte Lichtverteilung abstrahlt, d. h. der späteren Lichtverteilung entspricht.
Die Lichtverteilung, die aus den nicht dargestellten Lichtauskoppelflächen austritt, wird dann durch die Linsen 18 und 20 so projiziert, dass die gewünschte Lichtverteilung auf der Straße bzw. auf einem Messschirm vor dem Scheinwerfer erzeugt wird.
Nachteilig hierbei ist, dass zur Realisierung einer Leuchtweitenregelung die Linsen 18, 20, die fest mit dem Lichtabschlusskörper 15, 16 und den Lichtleiterarmen 14' bzw. 14'' verbunden sind, mitbewegt werden müssen, wodurch verhältnismäßig große Spalte zwischen einer Linse 15, 16 und einer nicht gezeigten Bezel erforderlich sind, um eine Bewegung des gesamten Moduls möglich zu machen.
Ausgehend hiervon und erfindungsgemäß ist nun gemäß 2 vorgesehen, die Lichtabschlusskörper 16 und 15, wobei hier gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen sind, auf einem Halter 22 festzulegen. Die Lichteinkoppelflächen 16' bzw. 15' der Lichtabschlusskörper 15, 16 sind mit nicht dargestellten Lichtleitern bzw. Lichtleiterarmen verbunden, über die das Licht in die Lichtabschlusskörper 15 und 16 eingeleitet wird. Dabei kann der Übergang zwischen Lichtleiter und Lichtabschlusskörper einstöckig bzw. materialschlüssig vorteilhafterweise gestaltet sein, beispielsweise über einen optischen Kleber, um die Grenzflächen und damit die Lichtverluste möglichst gering zu halten.
Über die Lichtauskoppelflächen 15'' bzw. 16'' der Lichtabschlusskörper 15, 16 wird dann das Licht der nicht dargestellten Lichtquelle in Richtung der Linsen 18 bzw. 20 aus dem System ausgekoppelt und durch die Linsen 18 und 20 z. B. auf die Straße projiziert. Dabei sind die Lichtabschlusskörper aus einem Kunststoff- bzw. Plastikmaterial. Je nach eingesetzter Lichtquelle wird entweder durch die Lichtquelle selber, beispielsweise durch eine LED, eine verhältnismäßig thermisch unkritische Strahlung erzeugt, oder es wird eine Glasfaser als Lichtleiter zwischengeschaltet.
Die Linsen sind hierbei ebenfalls aus einem Plastikmaterial wie PMMA oder PC hergestellt und sind fest mit der nicht dargestellten Bezel verbunden, sodass kein Spalt zwischen Bezel und Linse besteht.
Dabei ist der Lichtabschlusskörper 16 fest auf dem Halter 22 angeordnet und mit diesem um die Drehachse 24, die in der Halterebene 22 verläuft, verschwenkbar.
Innerhalb des Halters 22 ist ein zweiter Halter 26 angeordnet, der in derselben Ebene wie der Halter 22 verläuft und mit diesem zusammen um die Achse 24 verschwenkt werden kann. Auf diesem zweiten Halter 26 ist der Lichtabschlusskörper 15 montiert, der ebenfalls mit dem ersten Halter 22 um die Achse 24 verschwenkt wird. Durch die Veränderung der Zwischenstücke in der Brennebene der Linsen 18, 20 wird eine Winkeldrehung der Lichtverteilung nach den Linsen 18, 20 erzeugt. Dabei besitzen die Linsen 18 und 20 annähernd die gleiche Brennweite, um eine gemeinsame Verschwenkung beider Lichtabschlusskörper 16 und 15 zu ermöglichen. Darüber hinaus kann der zweite Halter 26 um eine zweite Drehachse 28, die senkrecht zur ersten Drehachse 24 verläuft, innerhalb der Ebene des ersten Halters 22 verdreht werden. Hierdurch wird eine horizontale Positionsveränderung des Lichtabschlusskörpers 15 in der Brennebene der Linse 18 und damit eine horizontale Schwenkung dieser Lichtverteilung erzeugt. Auf diese Weise kann eine adaptive Lichtverteilung realisiert werden. Es kann vorgesehen sein, dass durch den Lichtabschlusskörper 16 der Bereich eines Abblendlichtes erzeugt wird, der unterhalb der horizontalen Hell-/Dunkelgrenze auf einem vor dem Scheinwerfer angeordneten Messschirm liegt. Durch den Lichtabschlusskörper 15 kann demgegenüber der Bereich des 15° Anstiegs am rechten Fahrbahnrand sowie der im ersten Quadranten liegende Teil der Lichtverteilung eines Abblendlichtes mit einer Hell-/Dunkelgrenze, die im Wesentlichen 1° unterhalb der horizontalen Mittelebene auf einem vor dem Scheinwerfer angeordneten Messschirm verläuft und am rechten Fahrbahnrand einen 15° Anstieg besitzt, erzielt werden.
Die verschiedenen Lichtverteilungen können dabei über die verschiedene Gestaltung der Lichtauskoppelflächen 16'' und 15'' der Lichtabschlusskörper 15 und 16 erzielt werden.
3 zeigt nun in den Darstellungen a und b die möglichen Verschwenkungen bzw. rotatorischen Bewegungen um die Verschwenkachsen 24 sowie 28.
Alternativ ist in 4 eine Ausgestaltung gezeigt, bei der in 4a die Bewegung des Halters 22 durch translatorische Verschiebung in einer ersten Ebene und in Darstellung b durch translatorische Verschiebung in einer Ebene senkrecht zur ersten Ebene, dargestellt ist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass zusätzlich eine Drehung des zweiten Halters 26 um die Achse 28 vorgesehen ist.
Auf die zuvor beschriebene Weise kann besonders einfach eine Leuchtweitenregulierung geschaffen werden sowie eine adaptive Lichtverteilung, bei der gleichzeitig die Anzahl der beweglichen Teile reduziert wird und durch das feste Anordnen der Linsen zur Bezel Spalte, die designtechnisch unerwünscht sind, verringert bzw. vermieden werden können. Darüber hinaus kann durch einstückiges Herstellen von Bezel und Linse eine Kostenreduzierung erreicht werden.

Claims

Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge umfassend mindestens eine Lichtquelle (10) sowie mindestens einen jeder Lichtquelle zugeordneten Lichtleiter (14), in den das von der Lichtquelle (10) abgestrahlte Licht über eine Lichteinkoppelfläche (13) einkoppelbar ist, wobei jedem Lichtleiter (14) ein Lichtabschlusskörper (15, 16) zugeordnet ist, in den das Licht aus dem Lichtleiter (14) weitergeleitet wird, wobei der Lichtabschlusskörper (15, 16) eine Lichtauskoppelfläche (15'', 16'') besitzt und das ausgekoppelte Licht durch eine nachgeordnete Linse (18, 20) abbildbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtabschlusskörper (15, 16) auf oder an einem Halter (22, 26) festgelegt ist und der Halter (22, 26) um mindestens eine Achse (24, 28) verschwenkbar und/oder in mindestens einer Ebene verschiebbar gegenüber der mindestens einen Linse (18, 20) ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lichtabschlusskörper (15, 16), die separaten Linsen (18, 20) zugeordnet sind, gemeinsam auf einem Halter (22) festgelegt sind.
Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweiten der Linsen (18, 20) gleich oder ähnlich sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an einem ersten Halter (22), der in mindestens einer ersten Ebene verschiebbar und/oder um mindestens eine erste Achse (24) verschwenkbar ist, ein zweiter Halter (26) angeordnet ist, der einen oder mehrere Lichtabschlusskörper (15) trägt, der zusammen mit dem ersten Halter (22) verschwenk- und/oder verschiebbar ist und innerhalb des ersten Halters (22) um eine bzw. in einer weiteren insbesondere senkrecht zur ersten Achse (24) oder Ebene stehenden Achse (28) oder Ebene verschwenk- und/oder verschiebbar ist.
Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (24) oder Ebene in der Ebene einer Oberfläche des ersten Halters (22) oder parallel dazu verläuft.
Scheinwerfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite oder weitere Schwenkachse (28) bzw, die zweite oder weitere Verschiebeebene senkrecht zur ersten Schwenkachse (24) bzw. Verschiebeebene verläuft.
Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (14) aus einer Glasfaser oder einem PC- oder PMMA-Material besteht.
Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtabschlusskörper (15, 16) und/oder die Linsen (18, 20) aus einem transparenten Material, insbesondere Glas, PMMA oder PC, bestehen.
Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtabschlusskörper (15, 16) fest, insbesondere materialschlüssig mit dem Lichtleiter (14) verbunden ist.
Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle (10) ein Reflektor (12) zur Fokussierung des Lichtes auf die Lichteinkoppelfläche (13) des Lichtleiters (14) zugeordnet ist.
Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle (10) eine oder mehrere LEDs eingesetzt sind.
Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (18, 20) sowie eine die Linse (18, 20) umgebende Bezel fest miteinander verbunden sind, insbesondere einstöckig sind.