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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Projektionslichtmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solches Projektionslichtmodul ist per se bekannt und weist eine Lichtquelle, eine Primäroptik, eine Blende mit einem Stellantrieb und eine Sekundäroptik, auch Abbildungsoptik genannt, auf. Das Projektionslichtmodul ist durch die Ausgestaltung und Anordnung der Lichtquelle und der Primäroptik dazu eingerichtet, den Lichtstrom der Lichtquelle von der Primäroptik in eine erste Lichtverteilung zu bündeln, die in einer Blendenebene des Projektionslichtmoduls liegt. Die Blendenebene wird dabei durch die Lage einer optisch wirksamen Kante einer Blende definiert. Der Stellantrieb ist dazu eingerichtet, eine optisch wirksame Kante der Blende in die erste Lichtverteilung hinein zu bewegen und heraus zu bewegen. Die Sekundäroptik ist durch ihre Ausgestaltung und Anordnung dazu eingerichtet, die erste Lichtverteilung in eine im Vorfeld des Projektionslichtmoduls liegende zweite Lichtverteilung abzubilden.
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Solche Projektionslichtmodule werden in Kraftfahrzeugen zur Erzeugung verschiedener Lichtverteilungen auf einer Fahrbahn im Vorfeld des Kraftfahrzeugs verwendet. Je nach Stellung der optisch wirksamen Kante der Blende, die im Folgenden auch als Blendenkante bezeichnet wird, ist die resultierende zweite Lichtverteilung zum Beispiel eine Abblendlichtverteilung, nachfolgend „Abblendlicht” genannt, oder eine Fernlichtverteilung, nachfolgend „Fernlicht” genannt, ohne dass die Aufzählung dieser Alternativen hier abschließend gemeint ist. Fernlicht ergibt sich bei einer aus der ersten Lichtverteilung hinaus bewegten Blendenkante. Abblendlicht ergibt sich dagegen bei einer in die erste Lichtverteilung hinein bewegten Blendenkante, da diese dann als Hell-Dunkel-Grenze in die zweite Lichtverteilung abgebildet wird.
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Es sind bereits zahlreiche Möglichkeiten zur Realisierung einer beweglichen Blendenkante bekannt, die mit Hilfe einer Dreh-, Schwenk-, Schiebe- oder Klappmechanik arbeiten.
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Das Umschalten zwischen den Betriebszuständen Abblendlicht und Fernlicht muss im Straßenverkehr sehr schnell, das heißt, innerhalb von Sekundenbruchteilen erfolgen, deshalb werden die beweglichen Blenden in der Regel durch Stellantriebe, beispielsweise Zugmagnete beschleunigt. Die beschleunigte Blende wird dann mittels Festanschlag in einer Abblendlichtposition gestoppt, dabei prallt die Blende auf einen, an der Primäroptik angeordneten Positionierungsanschlag. Da in der Regel, um hohe Temperaturbeständigkeit und Festigkeitsanforderungen im Scheinwerfer zu gewährleisten, so wohl die Blende als auch die Primäroptik aus Metall bestehen, erzeugt der Aufprall der Blende an der Primäroptik ein metallisches Anschlaggeräusch.
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Das von Fahrzeugführern oft unerwünschte metallische Anschlaggeräusch der Blende ist auch außerhalb der Scheinwerfer vor dem Fahrzeug, insbesonders bei nicht laufendem Motor, hörbar. Die, in der Regel, trichterförmige Primäroptik verstärkt durch ihre hohlkörperartige Gestalt zusätzlich die Schallübertragung. Auch im Hinblick auf die zunehmende Verbreitung von geräuscharmen Elektromotorfahrzeugen gewinnen geräuscharme Scheinwerfer an Bedeutung.
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Eine technisch aufwändige und darum kostenintensive Möglichkeit stellt die Verwendung einer beweglichen Blendenmechanik dar, bei der eine Positionierung der Blende durch einen Schrittmotorantrieb erfolgt.
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Vor diesem voranstehend beschriebenen Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Projektionslichtmodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass unerwünschte Geräusche beim Umschalten zwischen den Stellpositionen, verursacht durch den Aufprall der Blende an der Primäroptik oder einem die Primäroptik umgebenden Halterahmen reduziert oder wenn möglich, sogar vollständig vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Projektionslichtmodul zeichnet sich dadurch aus, dass durch technisch einfache und kostengünstige Maßnahmen die aus der Fernlichtposition heraus beschleunigte Blende vor dem Aufprall auf die Primäroptik wirkungsvoll verzögert wird, somit reduziert sich die Aufprallgeschwindigkeit und damit auch die Geräuschentwicklung beim Aufprall.
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Die Verzögerung der Blende wird dadurch erreicht, dass Magnetkräfte, die den Trägheitskräften der Blende entgegenwirken aufgebracht werden.
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Vorzugweise werden die Magnetkräfte durch mindestens ein Magnetpaar umfassend zwei, sich gegenseitig abstoßende, Magnete erzeugt. Die Verwendung von paarweise, sich abstoßende Magneten erlaubt eine flexible Auswahl der Wirkrichtung und des Wirkortes der Magnetkräfte, so dass die Erfindung auf eine Vielzahl der bekannten Blendenmechaniken, wie beispielsweise Dreh-, Schwenk-, Schiebe- oder Klappmechaniken anwendbar ist.
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Vorteilhaft ist, dass die Energiedichte und/oder die Anzahl der Magnetpaare so gewählt sind, dass sich in einer Abblendlichtposition der Blende ein Gleichgewicht zwischen der Magnetkraft und der Rückstellkraft einstellt. Die Stärke der Magnetkraft ist umgekehrt proportional zur dritten Potenz des Abstands zwischen zwei Magneten (Quelle: https://www.hkcm.de/magnet.php/?dnx=8&oh=1). Somit nimmt folglich die Magnetkraft zu je näher die Blende der Abblendlichtposition kommt. Außerdem ist die Stärke der Magnetkraft in einem bestimmten Abstand zwischen zwei Magneten unter anderem vom Material, dem Volumen und der Form, beziehungsweise dem Längen/Durchmesser-Verhältnis, der Magneten abhängig. Eine Kenngröße, die diese Abhängigkeiten der Magnetkraft zusammenfasst, ist die Energiedichte, auch Energieprodukt oder BH-Produkt genannt, Sie beschreibt die gesamte im Magneten gespeicherte Feldenergie und stellt damit die auf das Volumen des Magneten bezogene magnetische Energie dar. Folglich bestimmt sich die in der Abblendlichtposition insgesamt wirkende Magnetkraft über die Energiedichte der verwendeten Magnete sowie die Anzahl der Magnetpaare. Die Rückstellkraft hingegen nimmt linear mit dem Abstand der Blende von der Abblendlichtposition zu. Deshalb kann durch Abstimmung des verwendeten Materials und der Anzahl der Magnetpaare auf die Rückstellkraft der Blende erreicht werden, dass sich in der Abblendlichtposition ein Kräftegleichgewicht zwischen der Rückstellkraft der Blendenmechanik welche die Blende in die Abblendlichtposition bewegt und der in dieser Position wirksamen Magnetkraft einstellt. Magnetkraft und Federkraft wirken dabei in entgegengesetzte Richtungen. In der Gleichgewichtslage stellt sich ein Lageenergieminimum ein. Somit wird die Blende in dieser Position abgebremst und gehalten.
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Besonders vorteilhaft ist dabei, dass der erste Magnet und der zweiten Magnet des Magnetpaares in der Abblendlichtposition in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Der Abstand soll so bemessen sein, dass die, infolge ihrer Trägheitskraft mit abnehmender Amplitude um die Abblendposition schwingende, Blende die Primäroptik, beziehungsweise den Reflektor nicht berührt. Der Abstand ist abhängig vom Gewicht und der Beschleunigung der Blende. Bevorzugt wird ein Abstand von 2–3 mm.
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Somit wird in einfacher Weise eine berührungslose Endlage der Blende in der Abblendlichtstellung gewährleistet. Dieser „berührungslose Anschlag” bietet die Möglichkeit eines geräuschlosen Umschaltens des Scheinwerfers von einer ersten Stellposition, beispielsweise einer Fernlichtposition in eine zweite Stellposition, beispielsweise einer Abblendlichtposition.
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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Stellantrieb einen Zuganker und eine Rückstellfeder umfasst. Der Stellantrieb ist bevorzugt als elektromagnetischer Zugmagnet realisiert, der dazu eingerichtet ist, einen Zuganker bei einem Stromfluss durch eine Spule des Zugmagneten in eine durch einen Anschlag definierte Position zu bewegen und dort zu halten. Die Blende ist mit dem Zuganker des Stellantriebs so gekoppelt, dass eine in den Stellantrieb hineinführende Zugbewegung des Zugankers die Blende von der Abblendlichtposition in die Fernlichtposition zieht.
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Bevorzugt ist auch, dass der Stellantrieb die Spannung in der Rückstellfeder beim Übergang von der Abblendlichtstellung in die Fernlichtstellung weiter erhöht. Das hat den Vorteil, dass beim Übergang von der Abblendlichtstellung in die Fernlichtstellung Rückstellkräfte aufgebaut werden, die eine automatische Rückkehr in die Abblendlichtposition auslösen, wenn der Stellantrieb keine Verstellung in die andere Richtung bewirkt. Dies ist vorteilhaft, weil dann ein einfacher Stellantrieb, zum Beispiel ein Zugmagnet, verwendet werden kann, der seine Stellkraft nur in eine Richtung aufbringen kann. Die Rückstellbewegung wird dann von elastischen Rückstellkräften angetrieben.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die elastischen Rückstellkräfte eine Rückkehr in die Abblendlichtposition auslösen, wenn der Stellantrieb keine Antriebskraft aufbringen kann, was zum Beispiel bei einem Defekt des Stellantriebs der Fall sein kann. Fällt zum Beispiel die Stromversorgung eines als Stellantriebs verwendeten Zugmagnets aus, wird automatisch eine Abblendlichtposition angefahren und eine Blendung des Gegenverkehrs vermieden.
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Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass ein erster Magnet des Magnetpaares an einem vorderen Rand der Primäroptik angeordnet ist und ein zweiter Magnet des Magnetpaares an der Blende angeordnet ist. In dieser Anordnung lasst sich die Erfindung für die aus dem Stand der Technik bekannten Klappenmechanismus der Blende besonders leicht realisieren. Dazu wird der erste Magnet des Magnetpaares einer geeigneten Stelle der Blende beispielsweise durch Kleben befestigt. Der zweite Magnet wird an einer der Position des ersten Magneten in der Abblendposition der Blende gegenüberliegenden Stelle der Primäroptik befestigt. Eine einfache Befestigungsmöglichkeit ist beispielsweise Kleben, es sind aber auch andere Befestigungsarten denkbar.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass an der Blende und/oder der Primäroptik Ausnehmungen zur Aufnahme der Magnete angeordnet sind. Diese Ausnehmungen sind so gestaltet, dass die Magnete in diese eingepresst werden können. Dadurch wird eine kostengünstige, robuste und temperaturbeständige Lösung zur Befestigung der Magnete erzielt.
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Vorteilhaft ist außerdem, dass das Magnetpaar mindestens einen Permanentmagneten umfasst. Permanentmagnete sind kostengünstig in großer Stückzahl verfügbar und somit lassen sich durch die Verwendung von Permanentmagneten die erfindungsgemäß erforderlichen Magnetkräfte technisch einfach und kostengünstig erzeugen.
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Weiterhin vorteilhaft ist, dass der Permanentmagnet durch Pressen und/oder Sintern hergestellt ist. Permanentmagnete werden aus entsprechenden Pulvern gepresst und/oder gesintert. Dadurch lassen sich Magnete in vielen, nahezu beliebigen Formen herstellen, die bestens geeignet sind, in die dafür vorgesehenen Ausnehmungen eingepasst zu werden.
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Bevorzugt ist auch, dass das Material des Permanentmagneten in Abhängigkeit der, beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Projektionslichtmoduls an der Blende auftretende, Temperaturen ausgewählt wird. Permanentmagnete besitzen abhängig vom Material aus dem sie bestehen eine sogenannte Curie-Temperatur, bei deren Überschreiten die magnetischen Eigenschaften irreversibel verloren gehen. Generell ist eine Magnetisierung bei Temperaturen oberhalb des absoluten Nullpunkts instabil, im praktischen Gebrauch kann allerdings für die relevanten Materialien ein Temperaturbereich angegeben werden, in dem die unvermeidliche Demagnetisierung unmerklich langsam verläuft. Somit ist gewährleistet, dass die erforderlichen Magnetkräfte über die gesamte Lebensdauer des Scheinwerfers erhalten bleiben.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Projektionslichtmodul über mindestens ein zusätzliches Magnetpaar verfügt, wobei das zusätzliche Magnetpaar eine anziehende Magnetkraft aufweist, deren Wirkrichtung senkrecht zur Wirkrichtung der Trägheitskraft der Blende steht. Die anziehenden Magnetkräfte des zusätzlichen Magnetpaares, die senkrecht zu den abstoßenden Magnetkräften und senkrecht zu den Trägheitskräften der Blende stehen, wirken dämpfend auf die Schwingungen der Blende um die Abblendlichtposition. Dadurch bewirkt diese Anordnung eine Stabilisierung der Abblendlichtposition auch ohne festen mechanischen Anschlag.
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Ein weiterer Vorteil der seitlich aufgeprägten, anziehenden Magnetkräfte ist, dass sie über eine seitliche Flächenpressung die Haftreibung in den Lagern der Drehachse der Blende erzeugen und dadurch ebenfalls stabilisierend auf die Lage der Blende wirken.
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Außerdem behindern die einseitig längs der Drehachse wirkenden anziehenden Magnetkräfte ein Verschieben der Blende entlang der Drehachse und bewirken somit eine Toleranzminimierung bei der Positionierung der Blende in Längsrichtung der Drehachse
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Bevorzugt ist, dass der erste Magnet und der zweiten Magnet des zusätzlichen Magnetpaares in der Abblendlichtposition in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Dadurch wird in einfacher Weise eine berührungslose Endlage der Blende in der Abblendlichtfunktion gewährleistet. Diese berührungslose Endlage bietet die Möglichkeit eines nahezu geräuschlosen Umschaltens des Scheinwerfers von der Fernlichtposition in die Abblendlichtposition.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Blende aus paramagnetischem Material gefertigt ist. In paramagnetischem Material besitzen die Atome, Ionen oder Moleküle ein magnetisches Moment. Wird das paramagnetische Material in ein Magnetfeld gebracht, so richten sich Atome, Ionen oder Moleküle, kurz: seine Elementarmagnete, parallel zum äußeren Magnetfeld aus. Dies bewirkt eine Verstärkung des Magnetfeldes im Material. Das paramagnetische Material kann in diesem Punkt, wenn alle seine Elementarmagnete ausgerichtet sind, als zweiter Magnet, eines Magnetpaares betrachtet werden. Bei einem idealen Paramagneten sind die einzelnen magnetischen Momente voneinander isoliert. Darum bricht das innere Magnetfeld nach Entfernen des äußeren Magnetfelds wegen der Wärmebewegung der Teilchen zusammen. Somit können die erfindungsgemäß erforderlichen anziehenden Magnetkräfte erzeugt werden, ohne dass für das zusätzliche Magnetpaar ein zweiter Magnet erforderlich ist. Es ist ausreichend, einen, möglichst starken, Magneten an der Primäroptik anzuordnen, der in der Lage ist, ein Magnetfeld in der paramagnetischen Blende zu induzieren, wenn sich diese in ausreichender Nähe zum zusätzlichen Magneten befindet.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 Wirkprinzip eines Projektionsscheinwerfer als technisches Umfeld der Erfindung
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2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Projektionsscheinwerfers
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3 eine Blende in einer Fernlichtposition und in einer Abblendlichtposition
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4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei in den verschiedenen Figuren jeweils auf gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach gleiche Elemente.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Projektionsscheinwerfer 10 für ein Kraftfahrzeug mit einer Lichtquelle 12, einem Licht 14 der Lichtquelle 12 sammelndes Element 18, eine Blende 20, die eine Blendenkante 22 aufweist, und eine Abbildungsoptik 24. Die genannten Elemente 12, 18, 20 und 24 sind längs einer optischen Achse 26 des Scheinwerfers 10 so angeordnet, dass das Element 18 von der Lichtquelle 12 stammendes Licht 14 bündelt und auf die Blendenkante 22 richtet, so dass sich an der Blendenkante 22 eine von der Blendenkante 22 begrenzte erste Lichtverteilung einstellt.
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Die Abbildungsoptik 24 ist dazu eingerichtet und so angeordnet, dass sie die erste Lichtverteilung als zweite Lichtverteilung 28 in ein Vorfeld des Scheinwerfers 10 abbildet, wobei die Blendenkante 22 in der zweiten Lichtverteilung 28 als Hell-Dunkel-Grenze 30 zwischen einem vergleichsweise helleren Bereich 32 und einem vergleichsweise dunkleren Bereich 34 der zweiten Lichtverteilung 28 abgebildet wird.
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Die Abbildung erfolgt dabei so, dass die Blende 20 auf dem Kopf stehend und seitenverkehrt in das Vorfeld des Kraftfahrzeugs abgebildet wird. Der hellere Bereich 32 liegt daher bei einem Projektionsscheinwerfer 10, der eine Abblendlichtfunktion erfüllen soll, unter dem Horizont. Dadurch, dass der dunklere Bereich 34 über dem Horizont liegt, wird eine Blendung des Gegenverkehrs vermieden oder zumindest verringert. Die Blendenkante 22 ist in der Regel asymmetrisch ausgeführt und besitzt zum Beispiel einen, von der optischen Achse 26 aus zur Seite um einen Winkel von 15° abfallenden, Abschnitt, der als ansteigende Kante in der zweiten Lichtverteilung 28 abgebildet wird. Dadurch kann bekanntlich die dem Gegenverkehr nicht zugewandte Seite des Fahrzeugs weitreichender ausgeleuchtet werden.
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Die Lichtquelle 12 ist in einer ersten Ausgestaltung eine Glühlampe oder eine Gasentladungslampe. Bei dieser Ausgestaltung ist das Licht sammelnde optische Element 18 bevorzugt ein Polyellipsoid-Reflektor, der eine ellipsoide Grundform besitzt. Die Lichtquelle 12 ist bevorzugt in dem einen Brennpunkt des ellipsoiden Reflektors angeordnet. In dem anderen Brennpunkt des ellipsoiden Reflektors ist die Blendenkante 22 angeordnet. Das von der Lichtquelle 12 isotrop abgestrahlte Licht wird von dem Reflektor 18 in den zweiten Brennpunkt gerichtet, so dass dort eine stark gebündelte erste Lichtverteilung entsteht, die von der Blendenkante 22 begrenzt wird.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist die Lichtquelle 12 eine Halbleiterlichtquelle oder eine Anordnung von Halbleiterlichtquellen. Halbleiterlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden, sind in der Regel Halbraumstrahler und unterscheiden sich insofern von Glühlampen und Gasentladungslampen, die näherungsweise als isotrop abstrahlende Lichtquellen 12 betrachtet werden können. Aus diesem Grund wird für die Ausgestaltung mit Halbleiterlichtquellen als Lichtquelle 12 ein anderes Licht sammelndes Element 18 verwendet.
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Im Unterschied zu einem Polyellipsoid-Reflektor, der die Lichtquelle 12 mehr oder weniger umgibt, ist für den Fall von Halbleiterlichtquellen als Lichtquellen 12 nur ein halbseitig geschlossener Reflektor 18 erforderlich, der auch eine ellipsoide Grundform besitzen sollte. Übertragen auf die Darstellung der 1 bedeutet dies, dass die untere Hälfte des dort dargestellten Reflektors 14 weggelassen werden könnte.
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Alternativ zu einem solchen Halbschalenreflektor als Licht sammelndes optischen Element 18 könnte für eine als Halbleiterlichtquelle oder als Anordnung von Halbleiterlichtquellen realisierte Lichtquelle 12 auch eine Vorsatzoptik aus Licht leitendem Material verwendet werden, die das Licht 14 der Lichtquellen 12 aufnimmt und durch Brechung an der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche sowie durch im Inneren des Licht leitenden Materials erfolgende interne Totalreflexionen an seitlichem Grenzflächen bündelt und auf die Blendenkante 22 richtet.
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Die Abbildungsoptik 24 ist in einer Ausgestaltung eine Sammellinse, die so angeordnet ist, dass ihr reflektorseitiger Brennpunkt im Bereich der erster Lichtverteilung an der Blendenkante 22 liegt. Die Blendenkante 22 wird dann als scharfe Hell-Dunkel-Grenze 30 in der zweiten Lichtverteilung 28 in das Vorfeld des Kraftfahrzeugs abgebildet.
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2 zeigt eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Projektionsscheinwerfers 10. Ein kartesisches Koordinatensystem symbolisiert die Einbaulage des Projektionsmoduls bei bestimmungsgemäßer Verwendung im Kraftfahrzeug, wobei die x-Achse in Abstrahlrichtung beziehungsweise Fahrtrichtung zeigt. Die Y-Achse liegt parallel zur Querachse des Fahrzeugs und die z-Achse symbolisiert die Hochachse des Fahrzeugs.
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In dieser ersten Ausgestaltung handelt es sich um eine Gasentladungslampe umfassend einen Glaskolben 35 und ein Zündgerät 37. Die Abbildungsoptik 24, wird von einem Linsenhalter 36 gehalten. Der Linsenhalter 36 ist an einem in Fahrtrichtung gesehen, vorderen Rand 38 des Reflektors 18 befestigt. Der vordere Rand 38 des Reflektors 18 kann auch durch einen Halterahmen gebildet sein, an welchem der Reflektor 18 befestigt ist.
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Zwischen der Abbildungsoptik 24 und dem Reflektor 18 ist die Blende 20 angeordnet. In der 2 ist die Blende 20 in zwei, nachfolgend erläuterten, Stellpositionen dargestellt. Ein Stellantrieb 40 ist unterhalb des Projektionsmoduls angeordnet und fest mit dem Halterahmen 36 verbunden. Der Stellantrieb 40 verfügt über ein bewegliches Element, das mit der Blende 20 gekoppelt ist.
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Der Stellantrieb 40 ist bevorzugt als elektromagnetischer Zugmagnet realisiert, der dazu eingerichtet ist, einen das bewegliche Element, beispielsweise einen Zuganker bei einem Stromfluss durch eine Spule des Zugmagneten in eine durch einen Anschlag definierte Position zu bewegen und dort zu halten.
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Unabhängig von der Ausgestaltung des Stellantriebs 40 ist bevorzugt, dass die verschiedenen Positionen der Blendenkante 22 jeweils durch die Endlagen des Stellantriebs 40 definiert sind. Dadurch werden insbesondere die Lagen von Hell-Dunkel-Grenzen durch mechanische Anschläge des Stellantriebs 40 definiert, was eine genaue und reproduzierbare Einstellung der Lage von Hell-Dunkel-Grenzen erlaubt. Bei einem einfachen Zuganker weist dieser bevorzugt einen ersten Anschlag für eine ausgefahrene Stellung und einen zweiten Anschlag für eine eingefahrene Stellung des Zugankers auf. Die eingefahrene Stellung entspricht bevorzugt einer Fernlichtposition oder ersten Stellposition 42 der Blendenkante 22, während die ausgefahrene Position bevorzugt einer Abblendlichtposition oder zweiten Stellposition 44 der Blendenkante 22 entspricht.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass der Stellantrieb 40 die Spannung einer vorgespannten Feder, beim Übergang von der Abblendlichtstellung 44 in die Fernlichtstellung 42 weiter erhöht. Das hat den Vorteil, dass beim Übergang von der Abblendlichtstellung 44 in die Fernlichtstellung 42 Rückstellkräfte erhöht werden, die eine automatische Rückkehr in die Abblendlichtposition 44 auslösen, wenn der Stellantrieb 40 keine Verstellung in die andere Richtung bewirkt. Dies ist vorteilhaft, weil dann ein einfacher Stellantrieb 40, zum Beispiel ein Zugmagnet, verwendet werden kann, der seine Stellkraft nur in eine Richtung aufbringen kann. Die Rückstellbewegung wird dann von elastischen Rückstellkräften angetrieben.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die elastischen Rückstellkräfte eine Rückkehr in die Abblendlichtposition 44 auslösen, wenn der Stellantrieb 40 keine Antriebskraft aufbringen kann, was zum Beispiel bei einem Defekt des Stellantriebs 40 der Fall sein kann. Fällt zum Beispiel die Stromversorgung eines als Stellantriebs 40 verwendeten Zugmagnets aus, wird automatisch eine Abblendlichtposition 44 angefahren und eine Blendung des Gegenverkehrs vermieden.
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Für den Straßenverkehr ist es erforderlich, dass ein Wechsel zwischen Abblendlichtposition 44 und Fernlichtposition 42 sehr schnell, das heißt, innerhalb von Sekundenbruchteilen realisiert wird. Folglich ist es erforderlich, die Blende 20 mittels der Rückstellkräfte stark zu beschleunigen. Um die beschleunigte Blende 20 vor einem harten Aufprall auf den Reflektor 18 zu verzögern und das damit einhergehende, als metallisches Klacken hörbare, Geräusch zu dämpfen, verfügt die Blende 20 über einen ersten Magneten 46. Der erste Magnet 46 bildet mit einem zweiten Magneten 48 ein Magnetpaar 50. Der zweite Magnet 48 ist am vorderen Rand 40 des Reflektors 18 angeordnet, dass er in der Abblendlichtposition 44 dem ersten Magneten 46 genau gegenüber liegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist für die Funktionsweise zwingend erforderlich, dass die beiden Magnete 46 und 48 so orientiert sind, dass sie sich mit ihren gleichnamigen Polen gegenüberliegen.
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Es sind jedoch auch Ausführungsvarianten denkbar, bei denen die Aufgabe des geräuscharmen Wechsels der Blende 20 von der Abblendlichtposition 44 in die Fernlichtposition 42 und/oder zurück durch zwei Magnete 46 und 48 gelöst wird, die sich mit ungleichnamigen Polen gegenüberliegen und folglich anziehende Magnetkräfte ausüben.
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Das in der 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel verfügt über zwei Magnetpaare 50, von denen der jeweils zweite Magnet 48 am, in der Zeichnung rechten beziehungsweise linken vorderen Rand 40 des Reflektors 18 angeordnet ist. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung von nur einem Magnetpaar 50 oder mehr als zwei Magnetpaaren 50. Eine sinnvolle Position der Magnetpaare 50 am vorderen Rand 40 ergibt sich aus der Form der Blende 20 und der Form des Reflektors 18. Die Funktionsweise des Magnetpaars 50 wird nachfolgend anhand von 3 erläutert.
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3 zeigt in einem Ausschnitt A die Fernlichtposition 42 des Projektionsscheinwerfers 10 als Seitenansicht. Dargestellt sind in 3 nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile, umfassend den vorderen Rand 38 des Reflektors, die Blende 20 und das Magnetpaar 50. In einer Ausnehmung der Blende 20 ist der erste Magnet 46 angeordnet. Der erste Magnet 46 kann in die Ausnehmung eingepresst oder geklebt sein. Denkbar ist auch eine Befestigung, beispielsweise durch Kleben, des ersten Magneten 46 an der, dem vorderen Rand 38 zugewandten, Oberfläche der Blende 20. Der zweite Magnet 48 ist in einer Ausnehmung im vorderen Rand 38 des Reflektors 18 befestigt. In Frage kommende Befestigungsmöglichkeiten sind dabei, wie voranstehend erläutert, Einpressen oder Kleben. Bevorzugt ist die Verwendung von Permanentmagneten, die aus Pulver gepresst und eventuell gesintert werden.
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In der Fernlichtposition der Blende 20 (Ausschnitt A) sind der erste Magnet 46 und der zweite Magnet 48 so weit voneinander entfernt, das sie nur eine geringe Wechselwirkung aufeinander ausüben. Beschleunigt die Blende 20, angetrieben beispielsweise durch die elastischen Rückstellkräfte einer vorgespannte Feder, bei abgeschaltetem Zugmagneten, führt die Blende 20 eine Drehung um eine, senkrecht zur Zeichnungsebene stehende, Drehachse 52 aus. Dadurch nähert sich der erste Magnet 46 dem zweiten Magnet 48. Die Annäherung ist in der 3 durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 54 repräsentiert. Die Magnete 46 und 48 sind so angeordnet, dass sich ihre gleichnamigen Pole gegenüberliegen. Mit abnehmendem Abstand zwischen dem ersten Magnet 46 und dem zweiten Magnet 48 steigt die abstoßende Magnetkraft F überproportional an. Magnetkräfte sind umgekehrt proportional zur dritten Potenz des Abstandes zwischen den Magneten. Weil die Wirkrichtung der abstoßenden Magnetkraft F entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung 54 der Blende 20 ist, wird die Blende 20 durch die Magnetkraft F verzögert. Zunächst nur relativ wenig, aber aufgrund der Nichtlinearität der Magnetkraft bezüglich des Abstandes, mit abnehmendem Abstand der Blende 20 von der Abblendlichtposition 44 immer stärker. Dadurch verringert sich die Kraft beim Aufprall auf den Reflektor 18 beziehungsweise den Halterahmen und das Aufprallgeräusch wird wirksam reduziert.
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Der Ausschnitt B zeigt die Blende 20 in der Abblendlichtstellung 44. Durch Anzahl und/oder Energiedichte der Magnetpaare 50 kann die abstoßende Magnetkraft F so auf die kinetischen Energie der beschleunigten Blende 20 abgestimmt werden, dass in der Abblendlichtposition 44 ein Kräftegleichgewicht zwischen der Magnetkraft F und der Rückstellkraft des Stellantriebs 40 einstellt. Aufgrund ihrer Massenträgheit schwingt die Blende 20, dann mit abnehmender Amplitude bis zum Stillstand um Abblendlichtstellung 44.
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Ein Ausschnitt C zeigt in einer Vergrößerung das Magnetpaar 50 in der Abblendlichtposition 44. Wird dabei ein Abstand 55 zwischen den Magneten 46 und 48 so festgelegt, dass er größer ist als der Weg, den die Blende 20 beim Überschwingen ihrer Endlage in der Abblendlichtposition 44, zurücklegt, wird ein Aufprall der Blende 20 am Reflektor 18 vollständig verhindert und das Umschalten zwischen der Fernlichtposition 42 und der Abblendposition 44 erfolgt nahezu geräuschlos.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers 10. Im Ausschnitt A dargestellt sind der Reflektor 18 und die, in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise paramagnetischem Material, gefertigte, Blende 20 in Fernlichtposition 42. Das heißt, das Blendenmaterial weist ein magnetisches verhalten auf, wenn es in ein Magnetfeld gebracht wird.
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In diesem zweiten Ausführungsbeispiel verfügt der Projektionsscheinwerfer 10 über ein Magnetpaar 50 angeordnet auf der in Abstrahlrichtung gesehen rechten Seite des Reflektors 18. An der gegenüberliegenden Seite, in Abstrahlrichtung gesehen links, ist am vorderen Rand 38 ein dritter Magnet 56 angeordnet. In einem Ausschnitt B befindet sich die Blende 20 in der Abblendlichtposition 44 befindet.
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Ein Ausschnitt C in der Draufsicht die Blende 20 in der Abblendlichtposition 44. Dargestellt sind im Ausschnitt C Teile des Stellantriebs 40 umfassend einen Zuganker 58 und eine Rückstellfeder 60. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Rückstellfeder 60 als Schenkelfeder ausgeführt. Innerhalb der Windungen der Schenkelfeder ist die Drehachse 52 angeordnet. Das Magnetpaar 50, umfassend den ersten Magnet 46 und den zweiten Magnet 48, findet sich im Ausschnitt C auf der linken Seite der Blende 20. Der dritte Magnet 56 ist in der Zeichnung rechts angeordnet. Der Reflektor 18 und weiterer Teile des Projektionsscheinwerfers 10 der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
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Die Funktionsweise des in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiels ist folgendermaßen: Durch Lösen des Zugankers 58 beschleunigt die vorgespannten Rückstellfeder 60 Blende 20. Die Blende 20 dreht sich um die Drehachse 52 in die Abblendlichtposition 44. Durch die abstoßende Magnetkraft F des Magnetpaars 50, wird die Blende 20, wie anhand von 3 erläutert, verzögert. Der dritte Magnet 56, ist so angeordnet, dass die von ihm erzeugte anziehende Magnetkraft senkrecht zur Bewegungsrichtung der Blende 20 wirkt. Die anziehende Magnetkraft F des dritten Magneten 56 wird symbolisiert durch die Pfeile mit dem Bezugszeichen 62. Das Magnetfeld des dritten Magneten 56 bewirkt, dass sich im paramagnetischen Material der Blende 20 die Elementarmagnete, also die Atome, Ionen oder Moleküle des Materials entsprechend dem Magnetfeld des dritten Magneten 56 ausrichten, wenn die Blende 20 in das Magnetfeld des dritten Magnete gelangt. Somit ist das paramagnetische Material der Blende 20 in diesem Punkt als Magnet zu sehen, der mit dem dritten Magneten 56 ein zusätzliches Magnetpaar 63 bildet. Durch die Anziehungskräfte 62 des dritten Magneten 56 werden die Schwingungen der Blende 20 um die Abblendstellung 44 wesentlich gedämpft. Ein Abstand 64 zwischen der Blende 20 und dem dritten Magneten 56 gewährleistet dass kein Kontakt zwischen der Blende und dem dritten Magneten 56 besteht und in folgedessen die Geräusche die bei einem Aufprall entstehen verhindert werden.
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Es ist leicht ersichtlich, dass die seitlichen auf die Blende 20 wirkenden Anziehungskräfte 62, die der dritte Magnet 56 ausübt, zu einer Flächenpressung in den Lagern der Drehachse 52 führen. Die dadurch erzeugte seitliche Haftreibung erhöht die Lagestabilität Blende 20. Außerdem behindern die einseitig längs der Drehachse 52 wirkenden anziehenden Magnetkräfte 62 ein Verschieben der Blende 20 entlang der Drehachse 52 und bewirken somit eine Toleranzminimierung bei der Positionierung der Blende 20 längs der Drehachse 52.
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Es ist evident, dass für Blenden 20, die nicht aus magnetisierbarem Material gefertigt sind, anstelle des dritten Magneten 56 ein zusätzliches Magnetpaar 63 angeordnet werden muss, dessen erster Magnet 46 und zweiter Magnet 48 mit ungleichnamigen Polen zueinander stehen, so somit die erforderlichen anziehenden Magnetkräfte 62 entstehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- https://www.hkcm.de/magnet.php/?dnx=8&oh=1 [0012]
