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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung der Distanz
zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zur Einstellung von KFZ-Scheinwerfern gemäß der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
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Die
Einstellung von KFZ-Scheinwertern wird einerseits zur Einstellung
der Leuchtweite, bzw. zur Einstellung des Leuchtkegels auf ein vorgeschriebenes
Niveau verwendet, welche einer Nachregulierung bedarf. Zudem kann
die Scheinwerfereinstellung abhängig vom Beladezustand
eines Fahrzeugs verändert werden. Weitere Anwendungsgebiete
der Erfindung ergeben sich auch im Zusammenhang mit kurvenadaptiven
Scheinwerferleuchten. Neben einer manuellen Einstellung der Scheinwerfer
rückt auch immer mehr eine automatische bzw. dynamische Einstellung
mittels eines Antriebs in den Vordergrund. Um eine ordentliche Einstellung
zu gewährleisten, muss eine rotatorische Bewegung des Antriebs
in eine Axialbewegung zur Einstellung des Scheinwerfers gewandelt
werden.
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Nach
dem Stand der Technik ist aus der
DE 199 20 689 B4 eine Vorrichtung zur Einstellung
der Distanz zwischen zwei Bauteilen bekannt, welche eine Einstellschraube
aufweist, die fest gegenüber dem KFZ-Scheinwerfergehäuse
gelagert ist und über ein Kegelrad angetrieben wird. Der
Antrieb dreht die Schraube, welche einen mit einem Muttergewinde versehenen
Schlitten axial verfahren kann.
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Diese
Anordnung hat den Nachteil, dass sie relativ aufwändig
in den beschränkten Bauraum eines Scheinwerfers zu montieren
ist und eine relativ hohe Komplexität in ihrer Gestaltung
aufweist. Ein Achsversatz kann mit dieser Konstruktion nicht ausgeglichen
werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und schnell
zu montierende Vorrichtung zur Einstellung der Distanz zwischen
zwei Bauteilen anzugeben, welche auch einen Achsversatz am An triebsstrang
zulässt. Die Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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In
bekannter Weise weist die Vorrichtung zur Einstellung der Distanz
zwischen zwei Bauteilen eine Einstellschraube auf, die über
ein Muttergewinde mit einem ersten Bauteil verbunden ist, und diese
durch Drehung der Einstellschraube axial gegenüber dem ersten
Bauteil beweglich ist.
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Die
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Einstellschraube an
ihrem ersten Ende ein Verbindungselement aufweist, über
welches die Einstellschraube mit einem zweiten Bauteil verbunden werden
kann. An ihrem zweiten Ende ist die Einstellschraube mit einem Kugelgelenkteil
verbunden. Dieses Kugelgelenkteil bildet zusammen mit einem ersten
Adapterende eines Adapters ein Kugelgelenk, über das ein
Drehmoment übertragbar ist.
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Darüber
hinaus bildet der Adapter an seinem zweiten Ende ein zweites Gelenk,
indem ein Antriebsschaft in axialer Richtung beweglich und in Umfangsrichtung
formschlüssig in den Adapter eingreift. Dieser Antriebsschaft
kann beispielsweise von einem Antrieb angetrieben und das Drehmoment
des Antriebs über den Antriebsschaft an den Adapter und vom
Adapter über das Kugelgelenk an die Einstellschraube übertragen
werden. Da bekannter Weise die Einstellschraube in einem Muttergewinde
aufgenommen ist, wird die Drehbewegung zu einer Axialbewegung relativ
zum ersten Bauteil umgesetzt, wodurch die Einstellung eines an das
Verbindungselement angeschlossenen zweiten Bauteils gegenüber dem
ersten Bauteil bewirkt wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil,
dass durch die zweigelenkige Ausbildung nicht nur ein Achsversatz
zwischen Einstellschraube und Antriebsachse kompensiert wird, sondern
durch die spezielle Ausgestaltung des zweiten Gelenks, auch die
relative Axialbewegung der Einstellschraube gegenüber dem
Antriebsschaft ausgeglichen wird. Da die Antriebsverbindung eine
zweifache Winkelanpassung und einen Längenausgleich zulässt,
können auch Fertigungstoleranzen der zu verbindenden Bauteile
leicht ausgeglichen werden, was zu einer deutlich einfacheren und
schnelleren Montage führt. Dies spielt vor allem bei der
Einstellung von KFZ-Scheinwerfern eine große Rolle, da
dort das erste und zweite Bauteil bereits grundsätzlich
in einer vorgegebenen Position gegeneinander gelagert sind und über
die Axialeinstellung das erste Bauteil gegenüber dem zweiten
Bauteil in seiner Lage verändert wird.
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Gemäß einer
ersten vorteilhaften Ausführungsform ist das zweite Gelenk
am zweiten Adapterende derart ausgebildet, dass der Adapter eine
Ausnehmung in axialer Richtung mit eckigem, insbesondere sechseckigem
Querschnitt aufweist. Dadurch, dass das zweite Gelenk am Adapterende
in Form einer Ausnehmung gestaltet ist, wird das Eindringen von
Schmutz in die Gelenkverbindung erschwert. Ein sechseckiger Querschnitt
erlaubt einen sehr guten Kompromiss aus formschlüssiger
Drehmomentübertragung und axialer Beweglichkeit. Entsprechend
ist der Antriebsschaft derart gestaltet, dass dieser ein Fügeelement
aufweist, welches dem Querschnitt der Ausnehmung angepasst ist und
somit einen Formschluss in Umfangsrichtung herstellt.
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Dies
hat den Vorteil, dass der Adapter in axialer Richtung relativ zum
Antriebsschaft gut beweglich ist und aufgrund des eckigen Querschnitts
dennoch eine effiziente Drehmomentübertragung ermöglicht.
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Um
eine Winkelverstellung im zweiten Gelenk zu ermöglichen,
kann der Antriebsschaft derart ausgestaltet sein, dass die Länge
des Fügeelements bezogen auf die Gesamtlänge des
Antriebsschafts, respektive der axialen Ausnehmung im Adapter, relativ
kurz ausgebildet ist und zudem das Fügeelement in seinem
Umfangsbereich in axialer Richtung abgerundet ist. Es erweist sich
als besonders vorteilhaft, dass der übrige Antriebsschaft
im Vergleich zum Fügeelement nur einen sehr geringen Querschnitt
aufweist, da dies eine breite Winkelverstellung des Antriebsschafts
gegenüber der Adapterachse ermöglicht. Die Winkelverstellung
kann durch die Abrundung des Fügeelements im Umfangsbereich
in axialer Richtung noch verbessert werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ergibt sich dadurch,
dass in das Kugelgelenk am ersten Ende des Adapters eine Überlastkupplung
integriert ist. Diese Überlastkupplung beschränkt
die Drehmomentübertragung auf ein maximales Drehmoment.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste Kugelgelenkteil
ein kugelförmiges Ende auf, welches mit Rastmitteln versehen
ist. Das zweite Kugelgelenkteil, welches durch das erste Adapterende
gebildet wird, weist dazu komplementäre Rastmittel auf.
Dies erlaubt eine formschlüssige Drehmomentübertragung.
Insbesondere ist dazu das Adapterende, welches das erste Kugelgelenkteil
umgreift, federnd ausgebildet.
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Besonders
vorteilhaft ist hierbei die Federwirkung durch Längsschnitte
im Adapterende zu realisieren. Aufgrund der federnden Ausgestaltung
greifen die Rastmittel von Kugelgelenk und Adapter so lange ineinander
bis ein entsprechendes Drehmoment überschritten wird. Sobald
das Drehmoment über schritten wird, werden die durch Einschnitte
erzeugten Zungen derart gespreizt, dass die komplementären
Rastmittel aneinander vorbeirutschen, und die Drehmomentübertragung
verhindert wird. Durch diese Überlastkupplung wird eine
Beschädigung des Antriebs oder des einzustellenden Bauteils
vermieden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform ist insbesondere der Adapter aus
Kunststoff ausgebildet. Dies erlaubt eine flexible Geometriegestaltung mit
nur geringem Gewichtseintrag. Darüber hinaus können
auch der Antriebsschaft und das erste Kugelgelenkteil aus Kunststoff
ausgebildet sein.
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In
einer besonders vorteilhaften Weise bilden die Einstellschraube,
das Verbindungselement und das erste Kugelgelenkteil eine Baueinheit,
wobei das Verbindungselement als metallische Kugel ausgebildet ist
und auch die Einstellschraube aus Metall besteht, jedoch das erste
Kugelgelenkteil aus Kunststoff hergestellt ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform ist das Adapterteil lösbar
mit dem ersten Kugelgelenksteil und mit dem Antriebsschaft verbindbar.
Durch die lösbare Verbindung des Adapters wird die Montage der
entsprechenden Vorrichtung deutlich erleichtert. Dies wirkt sich
insbesondere bei einer Montage im engen Bauraum ausgesprochen positiv
aus. Zur Erleichterung der Montage können am zweiten Adapterende
zusätzlich Zentrierflächen angebracht werden, welche
die Aufnahme des Antriebsschafts mit seinem Fügeelement
erleichtern.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung
mit dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Es
zeigen:
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1 eine
teilgeschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
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2 einen
Adapter einer Vorrichtung zur Distanzeinstellung zwischen zwei Bauteilen
in isometrischer Ansicht; und
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3 eine
isometrische, teilgeschnittene Detailansicht gemäß 1.
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1 zeigt
eine isometrische, teilgeschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 10 zur Einstellung der Distanz zwischen einem
ersten Bauteil 12 und einem zweiten Bauteil 14.
Das erste Bauteil 12 ist über eine Einstellschraube 16,
welche an ihrem Ende ein Verbindungselement 18 aufweist, mit
dem zweiten Bauteil 14 verbunden.
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Durch
die Drehung der Einstellschraube 16 erfolgt eine axiale
Bewegung der Einstellschraube 16 relativ zum Bauteil 12,
mit welchem es über ein Muttergewinde 20 verbunden
ist. Am antriebsseitigen Ende der Einstellschraube 16 ist
ein kugelförmiges Gelenkteil 22 angeordnet. Dieses
steht über Rastmittel 24, welche flügelartig
ausgebildet sind, mit komplementären Rastmitteln, die an
einem Adapter 26 angeordnet sind, in Eingriff. Der Adapter 26 umgreift an
seinem ersten Ende das kugelartige Gelenkteil 22. Somit
wird durch das kugelförmige Gelenkteil 22 und den
umgreifenden Adapter 26 ein Kugelgelenk 23 gebildet. Über
die komplementären Rastmittel 24 wird das Drehmoment
vom Adapter 26 auf die Einstellschraube 16 übertragen.
An seinem dem Kugelgelenk 23 abgewandten Ende weist der
Adapter 26 ein antriebseitiges Gelenk 28 auf,
welches ebenfalls ein Drehmoment übertragen kann. Dieses
antriebsseitige Gelenk 28 wird dadurch gebildet, dass in
den Adapter 26 eine axiale Ausnehmung 30 sechseckigen Querschnitts
eingebracht ist. In dieser Ausnehmung 30 ist ein Antriebsschaft 32 angeordnet,
der mit einem Fügeelement 34 versehen ist, welches
mit dem Adapter 26 in Eingriff steht. Da das Fügeelement 34 der
Ausnehmung 30 angepasst ist, kann das Drehmoment vom Antriebsschaft 32 an
den Adapter übertragen werden. Die Geometrie der Ausnehmung 30 als
auch des Antriebsschafts 32 ist so gewählt, dass eine
axiale Relativbewegung zwischen Antriebsschaft 32 und Adapter 26 ermöglicht
ist.
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Der
Antriebsschaft 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel
mit einem Antrieb 36 verbunden, wobei der Antrieb 36 ortsfest
mit dem ersten Bauteil 12 verbunden ist. Dies hat zur Folge,
dass bei axialer Einstellung der Einstellschraube 16 der
Abstand zwischen Antrieb 36 und Adapter 26 zwangsläufig
verändert wird, da der Adapter 26 über
das Kugelgelenk 23 axial unbeweglich mit der Einstellschraube 16 verbunden
ist. Diese axiale Wegänderung wird dadurch ausgeglichen,
dass der Antriebsschaft 32 mit seinem Fügeelement 34 axial
beweglich in der Ausnehmung 30 des Adapters 26 gelagert
ist.
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Diese
Vorrichtung hat den Vorteil, dass nicht nur achsversetzter Antrieb
zur Einstellung zweier Bauteile 12, 14 gegeneinander
möglich ist, sondern auch der durch die Axialbewegung entstehende
Längenunterschied kompensiert wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist eine besonders einfache Vorrichtung zur Distanzeinstellung zweier
Bauteile 12, 14 angegeben.
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2 zeigt
einen Adapter 26 einer Vorrichtung zur Distanzeinstellung
zweier Bauteile in einer isometrischen Seitenansicht. Der erfindungsgemäße Adapter 26 weist
ein erstes Ende 38 und ein zweites Ende 40 auf.
An seinem ersten Ende 38 ist der Adapter 26 mit
Einschnitten 46 versehen, welche in axialer Richtung ausgeführt
sind. Durch diese Einschnitte 46 ergeben sich zwischen
den Einschnitten federnd wirkende Zungen 48, die an ihrer
Innenseite Rastmittel 50 aufweisen. Diese Rastmittel 50 sind
komplementär zu einem passenden, nicht dargestellten Kugelgelenkteil
mit Rastmitteln ausgebildet. Durch die federnde Ausgestaltung des
ersten Adapterendes 38 wird eine Kupplung erreicht, die
eine Winkelverstellung zulässt und darüber hinaus
die Übertragung des Drehmoments auf ein definiertes Maximum
beschränkt. Durch die federnde Ausbildung weichen bei Überschreiten
des zulässigen maximalen Drehmoments die Zungen 48 den
am Kugelgelenkteil angebrachten Rastmitteln aus, wodurch eine Drehmomentübertragung
unterbunden wird, die über das Maximum hinausgeht. Das
zweite Adapterende 40 weist eine sechseckige Wandung 44 auf.
Die Wandung 44 bildet einen sich in axialer Richtung erstreckenden
Hohlraum mit der gleichen Querschnittsform. Der Hohlraum erstreckt
sich etwa über die halbe Länge des Adapters 26.
In diesen Hohlraum wird ein Antriebsschaft mit seinem Fügeelement,
wie in 1 beschrieben, eingebracht. Der Antriebsschaft mit
Fügeelement ist aus Gründen der Übersicht
in dieser Figur nicht dargestellt.
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Zur
leichteren Aufnahme des Antriebsschafts 32 sind am zweiten
Ende zusätzlich Zentrierflächen 52 angeordnet.
Die Zentrierflächen 52 spielen insbesondere daher
eine große Rolle, da der Adapter 26 sowohl mit
dem ersten Kugelgelenkteil 22 als auch mit dem Antriebsschaft 32 lösbar
verbunden ist. Die lösbare Verbindung erlaubt eine einfache Montage,
insbesondere da in einer Scheinwerferanordnung das erste Kugelgelenkteil 22 mehr
oder weniger unlösbar mit einem Gehäuse verbunden
ist. Auch der Antriebsschaft 32 kann fest mit einem Antrieb 36 verbunden
sein. Eine entsprechende Ausgestaltung des Adapters 26 erlaubt
es, das erste Kugelgelenkteil 22 und den Antriebsschaft 32 nachträglich durch
Einfügen das Adapters 26 zu verbinden und somit
die für die Übertragung der Drehbewegung notwendige
Gelenkwelle herzustellen. Durch die Zentrierflächen 52 wird
diese Prozedur vor allem bei engem Bauraum deutlich vereinfacht
und beschleunigt. Auch ein leichter Austausch bei Verschleiß des
Adapters 26 wird durch eine lösbare Verbindung
ermöglicht und durch die Zentrierflächen 52 vereinfacht.
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Durch
die Ausformung des Adapters aus Kunststoff wird zudem Gewicht eingespart,
was vor allem im Fahrzeugbau eine wichtige Rolle spielt.
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3 zeigt
eine vergrößerte Detaildarstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. Dargestellt ist ein Adapter 26 mit seinem
ersten Ende 38 und seinem zweiten Ende 40.
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Am
zweiten Adapterende 40 sind Zentrierflächen 52 angelenkt,
die eine Art Trichter bilden, um einen Antriebsschaft 32 besser
aufnehmen zu können.
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Das
erste Ende 38 des Adapters umgreift ein kugelförmiges
Kugelgelenkteil 22. Das Kugelgelenkteil 22 weist
flügelartige Rastmittel 24 auf, die in komplementäre
Rastmittel 50 des Adapters 26 eingreifen. Durch
den Eingriff der Rastmittel 24 in die Rastmittel 50 kann
eine Drehbewegung an die Einstellschraube 16 überfragen
werden. In diesem Ausführungsbeispiel schließt
die Einstellschraube 16 direkt an das Kugelgelenkteil 22 an.
Die Einstellschraube 16 ist von einem ein Muttergewinde
umfassenden Einsatz 54 umgriffen. Dieser Einsatz 54 ist
dazu geeignet, drehfest in einem Gehäuse aufgenommen zu
werden. Somit erfolgt durch Drehung der Einstellschraube 16 eine
Axialbewegung der Einstellschraube 16 relativ zum Einsatz 54,
was wiederum die Einstellung eines Scheinwerfers zur Folge hat.
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Besonders
gut ist in dieser Darstellung das antriebsseitige Gelenk 28 erkennbar,
wobei der erste Gelenkteil im Wesentlichen durch den Adapter 26 mit einer
Ausnehmung 30 gebildet wird und der zweite Gelenkteil das
Fügeelement 34 und den Antriebsschaft 32 umfasst.
Das Fügeelement 34 ist in axialer Richtung an
seinem Umfang abgerundet. Die abgerundeten Seitenflächen
erleichtern eine Kippbewegung des Antriebsschafts 32 gegenüber
der Adapterachse. Die Winkelbewegung wird noch verbessert, indem
der Antriebsschaft 32 anschließend an das Fügeelement 34 im
Querschnitt deutlich geringer ausgestaltet ist, als das Fügeelement 34 selbst.
Auch gut zu sehen ist die in Axialrichtung eingebrachte Ausnehmung 30,
in welcher der Antriebsschaft 32 in axialer Richtung beweglich
gelagert ist.
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Neben
dem Ausgleich der Axialbewegung der Einstellschraube 16 ermöglicht
eine entsprechende Dimensionierung der Ausnehmung in axialer Richtung
auch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
für unterschiedliche Scheinwerferausführungen
und Fahrzeugtypen. Zudem können Fertigungstoleranzen mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung problemlos ausgeglichen
werden.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine einfache
und kostengünstige Form einer Einstelleinrichtung bereitgestellt,
welche auch auf engem Bauraum eine schnelle, modulare Montage ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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