DE3041880A1

DE3041880A1 - Scheinwerfer

Info

Publication number: DE3041880A1
Application number: DE19803041880
Authority: DE
Inventors: James E. Millington N.J. Bair; Nickolas P. Cranford N.J. Demas; Robert A. Cranford N.J. Grunder
Original assignee: Wagner Electric Corp
Current assignee: Wagner Electric Corp
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1980-11-06
Publication date: 1981-06-04
Also published as: GB2063448B; GB2063448A; CA1139349A; FR2470332A1; IT1146999B; US4302697A; JPS5837666B2; JPS5684869A; IT8050158A0

Description

Dipl.-lng. A. Wasmeier

PATEN TANW ALTE

Dipl.-lng. H. Graf

Zugelassen beim Europäischen Patentamt · Professional Representatives before the European Patent Office Patentanwälte Postfach 382 8400 Regensburg 1

An das Deutsche Patentamt

8000 München

D-8400 REGENSBURG 1 GREFLINGER STRASSE 7 Telefon (09 41) 5 47 53 Telegramm Begpatent Rgb. Telex 6 5709 repat d

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W/p 10.405

Tag
Date

3. November 1980 Gr/Ja

Anmelder:

WAGNER ELEGTEIO CORPORATION

100 Misty Lane, Parsippany, N.J. 07054, USA

Titel: Erfinder:

Scheinwerfer

1. Nickolas P. Demas, Ingenieur

202 Scherrer Street, Oranford, N.J. O7OI6, USA

2. James E. Bair, Ingenieur

51 Brookside Road, Millington, N.J. 07946, USA

3· Robert A. Grunder, Ingenieur

6 Roselle Avenue, Oranford, N.J. O7OI6, USA

Priorität:

USA, Nr. 095.405 vom 19. November 1979

130022/0571

Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750 20073) 5 839 Postscheck München 893 69-801

Gerichtsstand Regensburg

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Scheinwerfer

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Scheinwerfer, insbesondere auf einen Frontscheinwerfer für Automobile, und dabei speziell auf solche Scheinwerfer, die nach außen abgedichtet sind. Ein Scheinwerfer bzw. eine Scheinwerferanordnung besteht normalerweise aus einem Reflektor, an welchem wenigstens ein Glühfaden, z.B. Wolframglühfaden oder wenigstens eine Lampe, z.B. Wolfram-Halogenlampe befestigt ist, sowie aus einer Linse oder einem Scheinwerferglas, der den austretenden und am Reflektor reflektierten Lichtstrahl in die gewünschte Form bringt.

In den Vereinigten Staaten ist nach der Spezifikation für Automobilfrontscheinwerfer FKVSS Nr. 108 die Verwendung von nach außen hin abgeschlossenen Scheinwerfern erforderlich. Es hat sich gezeigt, daß durch eine hermetische Abdichtung Beeinträchtigungen der optischen Eigenschaften vor allem am Reflektor stark reduziert werden können, und zwar dadurch, daß die Anlagerung von Staub, Schmutz oder Wasser an der Oberfläche des Reflektors bei solchen Scheinwerfern vermieden wird, so daß die Oberfläche des Reflektors sauber bleibt, Korrosionen am Reflektor bzw. an der Reflektorfläche vermieden werden und somit die notwendigen Reflexionseigenschaften erhalten bleiben.

Bei bisher bekannten Lampen bzw. Wolframlampen bildeten der Reflektor sowie_x das Scheinwerferglas den äußeren Kolben, der den Glühfaden bzw. Wolframdraht einschließt, und zwar in einer Edelgasatmosphäre, die eine Oxydation des Glühfadens vermeidet. Das Scheinwerferglas (Linse oder Kondensor) sowie der Reflektor sind miteinander durch Verschmelzen miteinander verbunden, um sowohl eine mechanische Verbindung als auch einen dichten Abschluß zwischen diesen beiden Teilen zu erreichen. Beim Verschmelzen des Scheinwerferglases und des Reflektors war es jedoch bei der Herstellung unvermeidlich, daß durch Bruch ein erheblicher Produktionsausschuß auftrat, und zwar aufgrund von Spannungen, die sowohl im Reflektor als auch im Scheinwerferglas durch die für das Verschmelzen erforderliche Hitze entstehen.

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Es wurden mehrere Versuche unternommen, um zu einer wirtschaftlicheren Art der Verbindung bzw. Abdichtung zu kommen. Insbesondere bei Wolframlampen, bei denen die Anordnung die Punktion des Kolbens übernimmt, waren diese Methoden und deren Erfolg jedoch sehr beschränkt, und zwar vor allem durch die Tatsache, daß die Lebensdauer des Glühfadens sehr stark durch das Material der Dichtungen bzw. durch das vom Material der Dichtungen abgegebene G-as beeinträchtigt wird.

Als die Vorschrift I¹MVSS Nr. 108 geändert wurde, um höhere Lichtstärken zuzulassen, führte dies zur Verwendung von Wolfram-Halogen-Lampen. Die Verwendung anderer Methoden zum Abdichten der Reflektor-Scheinwerfergla s'-Anordnung wurde somit immer attraktiver. Durch die Tatsache, daß Wolfram-Halogen-Lampen einen Kolben mit einer in diesem Kolben eingeschlossenen Halogen-Atmosphäre verwenden, werden die Probleme, die mit dem Ausgasen des Dichtungsmaterials verbunden sind, an sich vermieden,

Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, um zum hermetischen Abdichten einer Halogenlampen-Scheinwerferanordnung Kunststoffe bzw. Kunstharz zu verwenden. Die Einkomponenten-Epoxydharze erscheinen in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, und zwar wegen ihrer Haltbarkeit, Beständigkeit und erprobten Eigenschaften. Diese Kunstharze erfordern jedoch eine Aushärtung unter Hitzeeinwirkung, um eine dauerhafte Verbindung herzustellen.

Während des Aushärtevorgangs von Epoxydharz erfährt die Atmosphäre innerhalb der Lampe eine Expansion und Kontraktion, wodurch sehr häufig das Harz aus dem Dichtungsbereich herausgedrückt wird, und zwar mit der Folge, daß ein hermetischer Abschluß nicht erreicht wird.

Nach einer der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnis kann dieser Nachteil dadurch vermieden werden, daß entsprechend der vorliegenden Erfindung die Anordnung und dabei insbesondere der Reflektor

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mit einer Druckausgleichsoffnung versehen ist, die das Problem einer Expansion und Kontraktion der Atmosphäre innerhalb der Lampe bzw. des Scheinwerfers vermeidet und damit auch die Ursachen vermeidet, die die Bildung einer hermetischen Dichtung zwischen dem Reflektor und dem Scheinwerferglas während des Aushärteprozesses des Epoxydharzes verhindern.

Die Druckausgleichöffnung wird hermetisch abgedichtet, nachdem die Hauptdichtung zwischen dem Eeflektor und dem Scheinwerferglas erzeugt ist. Auch hierbei können jedoch zahlreiche Fehler in der Dichtung noch auftreten, so daß die hergestellten Lampen nicht die angestrebte hermetische Abdichtung aufweisen, unizwar dann, wenn die Druckausgleichöffnung ebenfalls mit Epoxydharz abgedichtet wird. In jedem beobachteten Fall war der Dichtungsfehler darauf zurückzuführen, daß eine kleine porenartige Öffnung im Epoxydharz innerhalb der Druckausgleichsoffnung entsteht, und zwar entweder durch die Expansion oder Kontraktion, die die Atmosphäre innerhalb der Lampe bzw. innerhalb des Scheinwerfers während der Hitze-aushärtung des Epoxydharzes in der Druckausgleichöffnung erfährt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Scheinwerfer bzw. eine Scheinwerferanordnung aufzuzeigen, bei der die beschriebenen Dichtungprobleme nicht auftreten. Ausgehend von einem Scheinwerfer mit einem Lampenkolben, vorzugsweise einem Halogenlampenkolben, mit einem Eeflektor, mit einem Scheinwerferglas, welches entlang eines Randes oder einer Randlinie dicht mit dem Reflektor verbunden ist, sowie mit einer vorzugsweise am Reflektor vorgesehenen Druckausgleichsoffnung ist zur Lösung dieser Aufgabe in die Druckausgleichsoffnung ein verformbarer Körper eingedrückt, der eine zumindest vorübergehende Dichtung bildet.

Die besten Ergebnisse lassen sich bei der Erfindung dadurch erzielen, daß der verformbare Körper aus einem verformbaren Metall besteht, und daß Epoxydharz über der von dem verformbaren Körper

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gebildeten Dichtung aufgebracht und anschließend zur Bildung einer dauernden endgültigen Dichtung ausgehärtet wird. Beim Eindrücken des verformbaren Körpers, z.B. des verformbaren Körpers aus Metall in die DruckausgleichsÖffnung wird erreicht, daß das Material dieses verformbaren Körpers auch in sLle Unregelmäßigkeiten bzw. in alle Unebenheiten an der Umfangsfläche der Druckausgleichsöffnung hineinfließt, um so eine hermetische Abdichtung für die Lampe bzw. für den Scheinwerfer zu erreichen. Wenn dann im Anschluß daran Epoxydharz aufgebracht und ausgehärtet wird, bleibt an sich die von dem verformbaren Körper, insbesondere von dem verformbaren Körper aus Metall gebildete Dichtung voll wirksam und wird nach dem Aushärten des Epoxydharzes durch dieses zur Bildung eines vollständigen hermetischen Abschlusses noch unterstützt.

Die vorliegende Erfindung löst alle Probleme, die bei der Herstellung eirer zuverlässigen Dichtung aus Epoxydharz zwischen dem Scheinwerferglas und dem Reflektor auftreten können. Die Dichtung aus Epoxydharz zwischen dem Scheinwerferglas und dem Reflektor läßt sich wegen der vorzugsweise im Reflektor vorgesehenen Druckausgleichsöffnung bzw. wegen des hierdurch erzeugten Druckausgleichs ohne merkbare auf die Dichtung bzw. auf das Dichtungsmaterial ausgeübte Druckspannungen herstellen. Die Druckausgleichsöffnung wird dann zumindest vorläufig durch den verformbaren Körper abgedichtet, der dicht in die DrufcausgleichsÖffnung eingedrückt wird unddabei so verformt wird, daß er die Drukausgleichsöffnung zumindest teilweise ausfüllt und sich im Querschnitt der Druckausgleichsöffnung anpaßt. Sehr gute Ergebnisse lassen sich dadurch erreichen, daß für den verformbaren Körper ein verformbares Metall, beispielsweise Gold, Silber, Hei oder Zinn verwendet wird, und zwar entweder jeweils in reiner Form oder aber in einer Legierung mit einem anderen Metall, vorzugsweise mit einem anderen der voranstehend genannten Metalle. Vorzugsweise wird bei der Erfindung für den verformbaren Körper, der beispielsweise kugelförmig ausgebildet ist, Blei oder Zinn oder eine Legierung aus Blei und Zinn verwendet.

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Durch den verformbaren Körper bzw. durch die nach dem Eindrücken des verformbaren Körpers in die Druckausgleichsöffnung hergestellte Dichtung wird vor allem auch vermieden, daß Druckänderungen im Scheinwerfer beim Aushärten des auf bzw. in die Driakausgleichsöffnung eingebrachten Epoxydharzes in diesem Harz Kanäle auftreten können, da zumindest während des Aushärteprozesses Druckänderungen bzw. Druckdifferenzen von dem Epoxydharz-Dichtungsmaterial ferngehalten werden.

Diese und andere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren, die ein Ausführungsbeispiel zeigen, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht eine Frontscheinwerferanordnung. die durch eine aus Epoxydharz bestehende Dichtung abgedichtet ist;

Fig. 2 in vergrößerter Teildarstellung den Reflektor der Fig. 1, wobei der verformbare und als Kugel ausgebildete Körper in einer ersten Stellung innerhalb der Druckausgleichsöfffiung angeordnet ist;

Fig. 3 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, wobei jedoch der verformbare Körper in seiner endgültigen Stellung gezeigt ist;

Fig. 4 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, wobei jedoch die endgültige Epoxydharz-Dichtung in der Druckausgleichsöffnung gezeigt ist.

In der Fig. 1 isfc mit der Bezugsziffer 10 allgemein eine geschlossene bzw. nach außen hin abgedichtete Frontscheinwerferanordnung bezeichnet, bei der ein Reflektor 12 mit einer Dichtung 14 aus Epoxydharz dicht bzw. hermetisch mit einem Scheinwe?ferglas oder einer Linse 13 verbunden ist. Eine herkömmliche Wolframlampe oder Wolframhalogenlampe, die nicht näher dargestellt ist, ist in an sich bekannter Weise am Reflektor innerhalb des von dem Reflektor und dem Scheinwerferglas gebildeten Raumes angeordnet. Die Lampe ist mit Anschlußelementen 1? elektrisch verbunden, die an der Außenseite der Frontscheinwerferanordnung am.Reflektor 12

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vorgesehen sind.

Pur die Dichtung 14 wurde Epoxydharz gewählt, so daß der Ausdehnungskoeffizient dieser Dichtung im wesaatlichen an die Ausdehnung "bzw. an den Ausdehnungskoeffizienten des Materials angepaßt ist, aus welchem der Reflektor 12 und das Scheinwerferglas 13 hergestellt sind. Bei der vorliegenden Erfindung wird vorzi^weise ein durch Wärmeeinwirkung aushärtbares und außerdem vorzugsweise aus einer Komponente "bestehendes Epoxydharz, welches eine derartige Charakteristik aufweist, am Hand des Scheinwerferglases sowie des Heflektors verwendet, um sowohl eine mechanische Verbindung als auch eine hermetische Dichtung 14 zwischen dem Heflektor 12 und dem Scheinwerferglas 13 zu erhalten.

Eine Druckausgleichsöffnung 18, die bei dieser Ausführunjgform gezeigt ist. ist in etwa in der Mitte bzw. an der Basis des Heflektors im Bereich der Anschlußelemente 17 vorgesehen. Diese Druckausgleichs öffnung 18 ist notwendig, um. beim Aushärten der Di htung 14 aus Epoxydharz Druckänderungen in der eingeschlossenen Atmosphäre zu vermeiden, die (Druckänderungen) sonst das Epoxydharz aus dem Dichtungsbereich herausdrücken.und dadurch die Bildung einer hermetischen Dichtung 14 zwischen dem Reflektor und dem Scheinwerferglas verhindern könnten.

In der .Fig. 2 ist ein verformbarer Körper 20, z.B. Kugel, gezeigt, der wenigstens in einer Richtung eine Abmessung bzw. einen Querschnitt aufweist, welcher größer ist als der Querschnitt wenigstens eines Teils der Druckausgleichsöffnung 18, Dieser Köi'per 20 ist bei der für die Pig. 2 gewählten Darstellung über der mit vergrößertem Querschnitt gezeigten Druckausgleichsöffnung angeordnet.

Durch Anwendung eines ausreichenden, begrenzten Druckes läßt sich der Körper 20 unter Verformung in die Druckausgleichsöffnung hineindrücken, so daß dieser Körper dann eine Position sowie eine !formgebung annimmt, wie sie in dfer Pig. 3 bei 22 gezeigt sind. Der verformte und sich in der Position 22 befindliche Körper 3sb

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genügend dicht, um eine zumindest zeitweise hermetische Dichtung innerhalb der Druckausgleichsöffnung 18 zu bilden. Die Fig. 4 zeigt den verformbaren Körper 22 nach dem Eindrücken in die Druckausgleichsöffnung 18 sowie eine Epoxydharzschicht oder einen Epoxydharzabschluß 24, der eine endgültige Dichtung für die ir'rcutscheinwerferanordnung bildet. Das für den Abschluß 24 verwendete Epoxydharz kann das gleiche sein, welches auch für die Abdichtung zwischen dem Reflektor und dem Scheinwerferglas gewählt wird, oder aber das für den Abschluß 24 verwendete Epoxydharz kann so ausgewählt werden, daß sein Ausdehnungskoeffizient gleich oder ähnlich dem Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Reflektors ist. Das erhärtete und vorzugsweise durch Wärmeeinwirkung getrocknete Epoxydharz bildet einen festen und dichten Abschluß 24, der sich um den gleichen Betrag wie das Material des Reflektors ausdehnt und dadurch keine Spannungen erzeugt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird beispielsweise ein Epoxydharz verwende, welches von der Firma Amicon Corporation unter der Handelsnummer 927-68-3 angeboten wird. Die Temperatur zum Aushärten des Epoxydharzes beträgt dabei etwa 250⁰F (etwa 12O⁰C ).

Bei einem bevorzugten Verfahren wird die Ancodnung auf eine Temperatur von ungefähr 32O°F ( etwa 160 C ) erhitzt. Diese Temperatur aktiviert den Härter im Epoxydharz, um so die aus Epoxydharz bestehende Dichtung 14 zu bilden. Nach dem Entfernen der Anordnung von der Hitzequelle beginnt die Anordnung abzukühlen, wobei dann nach dem Anbringen des deformierten Körpers zur Erzeugung einer vorübergehenden Dichtung eine Epoxydharzschicht 24 in die Druckausgloichsöffnung 18 einbracht bzw. eingedrückt wird, und zwar an der Oberseite des deformierten MetaUkÖrpers, um so die endgültige Dauerdichtung zu erzeugen, während sich die Anordnung auf Raumtemperatur abkühlt. Obwohl die Erfindung besondere Vorteile im Hinblick auf die Herstellung von Lampen besitzt, bei denen die hermetische Dichtung zwischen Glas und Reflektor durch ein unter Verwendung von Hitze aushärtendes Epoxydharz hergestellt wird, kann die Erfindung auch bei Lampen verwendet werden, bei denen der Reflektor auf andere Weise, beispielsweise durch einen Schmelzvorgang, z.B. unter Verblendung; einer Flamme usw., hermetisch abgedichtet wird.

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Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwandlungen vor allem auch an dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

1, Scheinwerfer mit einem Lampenkorben, vorzugsweise Hulogenlampenkolben, mit einem Reflektor, mit einem Scheinwerferglas, welches mit dem .Reflektor entlang eines Eandes bzw. einer Randlinie durch eine Dichtung dicht bzw. hermetisch verbunden ist. sowie mit einer vorzugsweise am Heflektor vorgesehenen Druckausgleichsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß ein verformbarer Körper(20, 22),vorzugsweise ein verformbarer Metallkörper in der Druckausgleichsöffnung (18) derart angeordnet ist. daß dieser Körper in Unebenheiten a ο ler Uinfangsf lache der Druckausgleichs öffnung (ίο) hineinreicnt und diese abdichtet.
2. Scheinwerf er nach Anspruch 1, -dadurch gekennzeichnet, daß über dem verformbaren Körper (20, 22) eine Schicht oder Kappe (24) aus Kunststoff oder Kunstharz angeordnet ist.
J. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2- dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Körper (20, 22) aus einem Metall aus der Gruppe Zinn und/oder Blei oder aus einer Legierung aus Zinn und Blei besteht.
4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (14) bzw. düite Verbindung zwischen Scheinwerferglas (13) und Reflektor (12) von einem unter Wärme- bzw. Hitzeeinwirkung aushärtendem Kunststoff bzw. Kunstharz gebildet ist.
5· Verfahren zum Herstellen eines abgedichteten Scheinwerfers bzw. einer abgedichteten Scheinwerferanordnung mit einem Scheinwerferglas und einem Reflektor sowie mit einer Druckijusgleichsöfinung vorzugsweise im Reflektor, dadurch gekennzeichnet, daß Scheinwerferglas und Reflektor entlang einer Randlinie dadurch miteinander verbunden werden, daß Epoxydharz in iorm einer durchgehenden Schicht auf einen Randbereich des Scheinwerferglases und/oder des Reflektors aufgebracht wird, an welchen (Rftndbereich) sieb bcheinwerferglas und Reflektor berühren, daß nach dem 'jus-jinmenfügen von Schei· -

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BAD ORIGINAL

werferglas und Reflektor diese erhitzt rerden, um das Epoxydharz auszuhärten, daß dann über der Druckausgleichsoffnung ein Metallkörper angeordnet wird, der wenigstens in einer Sichtung eine Abmessung aufweist, die größer ist als die kleinste Abmessung oder der kleinste Dushmesser der Druckausgleichsoffnung, und daß eine Kraft auf den Metallkörper ausgeübt wird, um diesen zu verformen und in die Druckausgleichsoffnung zu drücken.
6. Verfahren nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß auf den in die Druckausgleichsoffnung eingebrachten Metallkörper eine Schicht bzw. eine Kappe aus Epoxydharz aufgebracht wird und anschließend unter Hitzeeinwirkung ausgehärtet wird.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht bzw. Kappe aus Epoxydharz aufgebracht wird, während sich der Scheinwerfer nach der Hitzebehandlung zum Aushärten der Epoxydharz-Verbindung zwischen Reflektor und Scheinwa*ferglas abkühlt.

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