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Die
Erfindung betrifft eine Leuchteinheit für Fahrzeuge mit einem Leuchtengehäuse, mit
einer eine Öffnung
des Leuchtengehäuses
abschließenden
Abdeckscheibe und mit einem an dem Leuchtengehäuse angeordneten stoßenergieaufnehmenden Zusatzelement.
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Bei
der Kollision eines Kraftfahrzeugs beispielsweise mit einem Fußgänger muss
eine Leuchteinheit des Fahrzeuges in der Lage sein, die Energie eines
definierten Stoßes
nach gesetzlichen Vorgaben aufzunehmen.
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Aus
der
DE 34 42 902 C1 ist
beispielsweise eine Leuchteinheit für Fahrzeuge bekannt, bei der
ein Leuchtengehäuse
derart mit Befestigungsmitteln versehen ist, dass das Leuchtengehäuse bei
einer Stoßbeanspruchung
eine geführte
Ausweichbewegung durchführt.
Die geführte
Ausweichbewegung des Leuchtengehäuses
setzt voraus, dass im rückwärtigen Bereich
der Leuchteinheit ein ausreichender Freiraum zur Verfügung steht.
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Aus
der
DE 38 02 104 A1 ist
eine Leuchteinheit für
Fahrzeuge mit einem Leuchtengehäuse
bekannt, bei der im rückwärtigen Bereich
der Leuchteinheit ein Freiraum vorgesehen ist, so dass das Leuchtengehäuse bei
einer Stoßbeanspruchung
in den rückwärtigen Bereich
ausweichen kann und nach der Stoßbeanspruchung mittels einer
Rückstelleinrichtung
wieder in die vordere Normallage zurückverlagert werden kann.
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Aus
der
DE 31 08 059 A1 ist
eine Leuchteinheit für
Fahrzeuge mit einem Leuchtengehäuse
bekannt, das über
ein Zusatzelement an einem Rahmen des Fahrzeugs gehalten ist. Das
Zusatzelement ist elastisch ausgebildet und ermöglicht bei einer Stoßbeanspruchung,
dass das Leuchtengehäuse
um eine in einem stoßstangennahen
Bereich angeordnete horizontale Drehachse schwenkbar ist. Das elastische
Zusatzelement ermöglicht
eine geführte
Bewegung des Leuchtengehäuses
während
des Stoßes.
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Aus
der
DE 199 26 346
A1 ist eine Leuchteinheit für Fahrzeuge mit einem Leuchtengehäuse bekannt,
das in einem Träger über Sollbruchstellen gelagert
ist. Bei einer Stoßbeanspruchung
einer vorgegebenen Größe wird
die Verbindung des Leuchtengehäuses
zu dem Träger
an den Sollbruchstellen durch Trennen gelöst, so dass das Leuchtengehäuse eine
geführte
Ausweichbewegung in den rückwärtigen Raum
vollziehen kann. An einer Rückseite
des Leuchtengehäuses
ist ein Zusatzelement angeordnet, das durch plastische Verformung
desselben die in das Leuchtengehäuse
eingeleitete Stoßenergie aufnimmt.
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Nachteilig
an den bekannten Leuchteinheiten ist, dass zur Aufnahme der Stoßenergie
im rückwärtigen Bereich
der Leuchteinheit stets ein Freiraum erforderlich ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchteinheit für Fahrzeuge
derart weiterzubilden, dass bei einer Stoßbeanspruchung der Leuchteinheit
ein vorgegebener Betrag an Stoßenergie durch
Verformung umgewandelt wird, ohne dass ein vergrößerter Bauraum erforderlich
ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgestaltung
des Zusatzelements und/oder der Abstand desselben zu dem Leuchtengehäuse derart
ist, dass der sich während
des auf die Leuchteinheit wirkenden Stoßes einstellende Kraftverlauf
im Hinblick auf Kraftspitzen beeinflusst wird.
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Der
besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der sich im
Zuge des auf die Leuchteinheit wirkenden Stoßes sich einstellende Kraftverlauf derselben
in günstiger
Weise beeinflusst werden kann. Vorteilhaft kann eine Nivellierung
des Kraft-Wege-Diagramms erfolgen, wobei die relativen Kraftmaxima
und die relativen Kraftminima des Kraftverlaufes verringert bzw.
erhöht
werden. Auf diese Weise ergibt sich ein den Erfordernissen verbesserter
Kraftverlauf während
des Stoßvorganges.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist das Zusatzelement derart ausgebildet bzw. in einem
Abstand zu dem Leuchtengehäuse angeordnet,
dass der sich während des
Stoßes
einstellende Kraftverlauf homogenisiert wird. Vorteilhaft kann hierdurch
eine Glättung
des Kräfteverlaufs
erfolgen, wobei die Kraftspitzen (relative Kraftmaxima, relative
Kraftminima) verringert werden.
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Durch
das erfindungsgemäße Zusatzelement
ist eine optimale Beeinflussung des Kraft-Wege-Diagramms während des
Stoßes
an die gesetzlichen Vorgaben bzw. festgelegten Normen möglich. Dabei
kann insbesondere zur Erzielung eines optimalen Fußgängerschutzes
eine Glättung
des Kraftverlaufes erfolgen, ohne dass Änderungen hinsichtlich der
Konstruktion und des Materials des Leuchtengehäuses erforderlich sind.
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Vorteilhaft
ermöglicht
eine Ausführungsform der
Erfindung, dass durch das Vorsehen eines stoßenergieaufnehmenden Zusatzelementes
ein über den
durch die Verformung des Leuchtengehäuses umgewandelten Hauptstoßenergieanteil
hinausgehenden Reststoßenergieanteil
durch Verformung des Zusatzelementes umgewandelt werden kann. Das Stoßenergieaufnahmevermögen der
Leuchteinheit insgesamt wird damit vergrößert. Ein zusätzlicher Freiraum
im rückwärtigen Bereich
der Leuchteinheit ist nicht erforderlich.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung erfolgt eine Aufnahme des Reststoßenergieanteils bei einer Stoßbeanspruchung
der Leuchteinheit erst dann, wenn das Leuchtengehäuse an mindestens
einem Lagerpunkt von dem Träger getrennt
worden ist und/oder wenn das Leuchtengehäuse infolge der Stoßbeanspruchung
eine Drehbewegung um eine durch einen festen Lagerpunkt verlaufende
horizontale Drehachse durchführt.
Die Steifigkeit des Zusatzelementes ist derart groß gewählt, dass
ein möglichst
hoher Stoßenergiebetrag
aufgenommen werden kann. Es ist vorgesehen, dass nach Überschreitung
einer vorgegebenen Stoßkraft
das Leuchtengehäuse
von vorgegebenen Lagerpunkten abschert.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Zusatzelement an einer
Unterseite des Leuchtengehäuses
und in einem vorgegebenen horizontalen Abstand zu dem festen Lagerpunkt
des Leuchtengehäuses
angeordnet. Es ergibt sich hierdurch ein Hebelarm, der entgegen
der durch die Stoßbeanspruchung
hervorgerufenen Rotationsbewegung des Leuchtengehäuses wirkt.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Zusatzelement elastisch
ausgebildet, so dass insbesondere bei Stoßbeanspruchungen geringerer Größe eine
Wiederverwendbarkeit bzw. Weiterverwendbarkeit des Zusatzelementes
gegeben ist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Zusatzelement außerhalb
des Leuchtengehäuses
angeordnet. Vorzugsweise ist es einstückig mit einem das Leuchtegehäuse tragenden
Modulträger verbunden.
Das Zusatzelement ist Bestandteil des Modulträgers, dessen Geometrie so ausgeführt ist, dass
es den Reststoßenergieanteil
aufnehmen kann. Vorteilhaft kommt dem Modulträger damit eine Doppelfunktion
zu. Zum einen dient er zum Tragen des Leuchtengehäuses und
zum anderen dient ein Teilbereich desselben zur Aufnahme eines Stoßenergieteils.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Zusatzelement
und einer Unterseite des Leuchtengehäuses ein Distanzelement angeordnet,
das den Abstand des Zusatzelementes zu dem Leuchtegehäuse vorgibt.
Durch Veränderung
des Abstandes kann eine zeitliche Verschiebung der relativen Kraftmaxima
und/oder relativen Kraftminima des Zusatz elementes erfolgen, wobei
die resultierenden relativen Kraftmaxima bzw. relativen Kraftminima in
günstiger
Weise homogenisiert werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Vorderansicht einer Leuchteinheit und
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2 ein
Kraft/Weg-Diagramm bei einer Stoßbeanspruchung der Leuchteinheit.
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Eine
Leuchteinheit 1 für
Fahrzeuge besteht im Wesentlichen aus einem Leuchtengehäuse 2 und einer
die vordere Öffnung
des Leuchtengehäuses 2 abschließenden Abdeckscheibe 3.
Innerhalb des Leuchtengehäuses 2 sind
in Abhängigkeit
von der Lichtfunktion Lichtquellen sowie Reflektoren angeordnet.
Beispielsweise kann die Leuchteinheit 1 als Scheinwerfer
im vorderen Endbereich des Fahrzeugs angeordnet sein.
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Das
Leuchtengehäuse 2 ist
an mehreren Lagerpunkten lösbar
an einem Modulträger 4 gehalten. Beispielhaft
ist in der 1 ein unterer fester Lagerpunkt 5 schematisch
dargestellt. An einen Rand 6 der Abdeckscheibe 3 schließen sich
unter Fugenbildung nicht dargestellte Bauteile der Karosserie des
Fahrzeugs an. Bei den Bauteilen kann es sich beispielsweise um einen
Kotflügel,
ein Frontendmodul etc. handeln.
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Auf
einer Rückseite
sind dem Leuchtengehäuse 2 Versteifungselemente
zugeordnet, so dass bei einer Stoßbeanspruchung der Leuchteinheit 1 eine
gezielte Umwandlung der Stoßenergie
in eine Verformungsarbeit des Leuchtengehäuses 2 erfolgen kann.
In der 1 ist schematisch ein Stoßkraftstempel 7 dargestellt,
der eine Fußgängerkollision
simulieren soll. Dabei drückt
der Stoßkraftstempel 7 mit
einer vorgegebenen Stoßkraft
schräg
seitlich von oben auf die Leuchteinheit 1.
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Der
Modulträger 4 weist
auf einer der Fahrzeuglängsmittelachse
abgewandten Seite einen Fortsatz 14 auf, der als Zusatzelement 8 zur
Aufnahme eines Reststoßenergieanteils
der Leuchteinheit 1 dient. Der Fortsatz 14 ist,
wie der restliche Teil des Modulträgers 4, als Rahmenstruktur
ausgebildet. Es kann auch als eine elastische Unterstützungsfläche ausgebildet
sein, die auf einer Unterseite mit einer Verrippung versehen ist.
Das Zusatzelement 8 ist im Vergleich zum Leuchtengehäuse 2 relativ
nachgiebig ausgebildet. Zwischen dem Zusatzelement 8 und
einer Unterseite 9 des Leuchtengehäuses 2 ist als Distanzelement 12 ein
Vorschaltgerät
der Leuchteinheit 1 angeordnet, mittels dessen der Betrieb
der innerhalb des Leuchtengehäuses 2 untergebrachten
lichttechnischen Komponenten ermöglicht
wird. Durch die Dimensionierung des Distanzelementes 12 kann ein
Abstand 13 zwischen dem Zusatzelement 8 und der
Unterseite 9 des Leuchtengehäuses 2 voreingestellt
werden. Alternativ kann das Distanzelement 12 auch statt
aus einem Metallmaterial auch aus einem Kunststoffschaummaterial
ausgebildet sein.
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Durch
optimale Einstellung des Abstandes 13 kann ein Kräfteverlauf
der Leuchteinheit 1 über den
Weg während
eines durch den Stoßkraftstempel 7 bewirkten
Stoßes
in günstiger
Weise beeinflusst werden. Wie aus 2 zu ersehen
ist, stellt sich bei nicht angepasster Beabstandung des Zusatzelementes 8 zu
dem Leuchtengehäuse 2 ein
Kräfteverlauf
A ein. Der Kräfteverlauf
A weist am Anfang des Stoßes ein
erstes Maximum AMA1 und nach einer weiteren Wegstrecke
des Stoßkraftstempels 7 ein
Minimum AMI1 auf. Es folgen weitere relative
Kraftmaxima und Kraftminima über
die weitere Wegstrecke des Stoßes.
Der Kräfteverlauf
A ist relativ ungünstig,
da das Maximum AMA1 an eine vorgegebene
und nicht zu überschreitende
Grenzkraft G heranreicht. Durch Einstellung des Abstandes 13 in
Abhängigkeit
von den Materialeigenschaften des Leuchtengehäuses 2 und/oder des
Zusatzelementes 8 entsprechend 1 lässt sich
ein vergleichsweise homogenisierter oder geglätteter Kräfteverlauf B erzeugen. Obwohl die
gleiche Stoßenergie
aufgenommen wird, sind die Kraftspitzenausschläge vergleichsweise geringer. Somit
fällt zu
Beginn des Stoßes
ein Maximum BMA1 kleiner aus als das Maximum
AMA1. Die in diesem Teilbereich des Stoßes weniger
aufgenommene Verformungsarbeit, die durch die schraffierte Fläche dargestellt
ist, wird in einem nachfolgenden Abschnitt des Stoßes umgewandelt.
In diesem zweiten Abschnitt ist ein Minimum BMI1 größer als
das Minimum AMU1 des ersten Kraftverlaufs
A. Auch die weiteren relativen Maxima BMA2,
BMA3 weisen einen geringeren Ausschlag auf
als die korrespondierenden relativen Maxima AMA2,
AMA3 des Kräfteverlaufs A. Vorteilhaft
ermöglicht
die Erfindung somit, dass zum einen die dem Stoß entgegenstehende Kraft B
unter einer vorgegebenen Grenzkraft G verbleibt. Zum anderen erfolgt
eine Homogenisierung bzw. Glättung
des Kräfteverlaufs
B, so dass eine verbesserte Krafteinleitung gegeben ist. Durch die
veränderte
Einstellung des Abstandes 13 kann eine zeitliche Verschiebung
des durch das Zusatzelement 8 aufgenommenen Reststoßenergieanteils
erfolgen, so dass der durch Schraffur kenntlich gemachte Differenzenergiebetrag nicht
am Anfang des Stoßes,
sondern in einem folgenden Abschnitt in Verformungsarbeit umgewandelt wird.
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Die
Stoßkraft
des Stoßkraftstempels 7 wird zum
einen durch kontrollierte Verformung des Leuchtengehäuses 2 aufgenommen.
Zum anderen wird die Stoßkraft
durch das Stoßenergie
aufnehmende Zusatzelement 8 aufgenommen, das einen über einen durch
Verformung des Leuchtengehäuses 2 umgewandelten
Hauptstoßenergieanteil übersteigenden Reststoßenergieanteil
in Verformung umwandelt. Der Reststoßenergieanteil kann kleiner
aus der Hauptstoßenergieanteil
sein.
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Das
Distanzelement 12 ist quaderförmig ausgebildet und in einem
horizontalen Abstand zu dem festen Lagerpunkt 5 angeordnet.
Durch den festen Lagerpunkt 5 erstreckt sich parallel zur
Fahrzeuglängsachse
liegend eine Schwenkachse, um die das Leuchtengehäuse 2 bei Überschreitung
einer vorgegebenen Stoßkraft
eine geführte
Rotationsbewegung ausführen
kann. Einer solchen Rotationsbewegung würde ein Brechen der weiteren
Lagerpunkte des Leuchtengehäuses 2 vorausgehen,
wobei der feste untere Lagerpunkt 5 als Auflagepunkt dient.
Zur Vermeidung einer solchen Rotationsbewegung stellt das Zusatzelement 8 einen
mechanischen Widerstand dar, der den Reststoßenergieanteil aufnimmt. Bei
einer extrem hohen Stoßbeanspruchung,
die größer ist
als die von dem Leuchtengehäuse 2 und
dem Zusatzelement 8 aufnehmbaren Hauptstoß- und Reststoßenergieanteilen,
erfolgt eine Rotationsbewegung 10, die zu einer Beschädigung der
benachbarten Bauteile führt.
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Das
Zusatzelement 8 kann als elastisches Unterstützungselement
ausgebildet sein, das sich in seine Ausgangslage zurückverformt,
wenn die eingeleitete Stoßenergie
kleiner ist als die Summe aus dem aufnehmbaren Haupt- und Reststoßenergieanteil
des Leuchtengehäuses 2 bzw.
des Zusatzelementes 8.
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Das
Zusatzelement 8 weist keine feste Verbindung zu dem Leuchtengehäuse 2 auf.
Es ist in einem vorderen Bereich des Modulträgers 4 unterhalb des
Leuchtengehäuses 2 angeordnet.
Das Zusatzelement 8 kann aus einem Stahlmaterial oder einem Kunststoffmaterial
hergestellt sein mit einem solchen Dehnverhalten, dass es bei Aufnahme
des Reststoßenergieanteils
nicht bricht. Es kann elastisch und/oder plastisch in einem vorgegebenen
Beanspruchungsbereich ausgebildet sein.
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Nach
einer alternativen Ausführungsform können die
Versteifungsmittel des Leuchtengehäuses 2 bzw. die Befestigungsmittel
desselben derart ausgebildet sein, dass in einem ersten Abschnitt
der Stoßbeanspruchung
das Leuchtengehäuse 2 verformt
wird. Nach Erreichen einer vorgegebenen Stoßkraft brechen die weiteren
Lagerpunkte des Leuchtengehäuses 2,
so dass dann eine weitere Verformung des Leuchtengehäuses 2 in
Verbindung mit einer Verformung des Zusatzelementes 8 erfolgt. Erst
wenn eine weitere Verformung des Leuchtengehäuses 2 und des Zusatzelementes 8 nicht
mehr eintritt, erfährt
das Leuchtegehäuse 2 eine
vorgegebene Rotationsbewegung 10, die zu einer Beschädigung benachbarter
Bauteile führen
würde.