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用于调节机动车前照灯的光模块的定向的电驱动装置、具有这种电驱动装置的光模块以及具有这种光模块的机动车前照灯

文献发布时间:2024-04-18 19:58:21


用于调节机动车前照灯的光模块的定向的电驱动装置、具有这种电驱动装置的光模块以及具有这种光模块的机动车前照灯

技术领域

本发明涉及一种用于调节机动车前照灯的光模块或调节光模块的光学有效部分围绕旋转轴线的定向的电驱动装置。电驱动装置具有:电动机;螺纹主轴(Gewindespindel),其可由电动机驱动以围绕其纵向轴线旋转;以及,执行元件,其在螺纹主轴上被引导。执行元件与螺纹主轴的螺纹啮合,当螺纹主轴围绕其纵向轴线旋转时,执行平行于螺纹主轴的纵向轴线的线性运动并且能以与旋转轴线有一定距离地铰接在光模块上或光模块的光学有效部分上。

本发明还涉及一种机动车前照灯的光模块。该光模块包括:用于发射光的光源;以及,用于在机动车前方的区域中对沿主发射方向发射的光进行整形和/或偏转并且用于在该区域中产生光模块的指定光分布的装置。光模块或光模块的光学有效部分可以借助于电驱动装置围绕旋转轴线进行调节。

最后,本发明还涉及一种设计用于安装在机动车中或用于附接至机动车上的机动车前照灯,其包括具有光出口的前照灯壳体,其中,在前照灯壳体中布置有光模块,该光模块通过光出口在机动车前方的区域中沿主发射方向发射光并且在该区域中产生机动车前照灯的指定光分布的至少一部分。光模块或光模块的光学有效部分可以借助于电驱动装置围绕旋转轴线进行调节。

背景技术

由现有技术的不同实施方式已知围绕旋转轴线用于调节机动车前照灯的光模块或光模块的光学有效部分的、开头所述类型的电驱动装置。在此,通常使用步进电机作为电动机。步进电机是一种同步电动机,其中一个整圈(360°)被分成许多大小相等的步(Schritt)。像所有的电动机一样,步进电机也有固定的定子和转子,转子可以相对于定子围绕电动机的旋转轴线旋转。然而,与普通直流电动机不同的是,步进电机的定子由多组独立的线圈组成。线圈的数量因步进电机的类型而异。在步进电机中,转子由金属磁极组成,其中,在步进电机运行期间,每个磁极都被定子的一组线圈吸引。

步进电机的每个整圈(360°)被分成离散的步数,例如几十或几百步。必须为每一步向步进电机提供单独的(电流)脉冲。步进电机每个脉冲只能执行一步。

步进电机的转子通过定子线圈的受控、逐步旋转的电磁场转动一个小角度(步)或转动该小角度(步)的倍数。步进电机精确地跟随外部施加的磁场,并且可以在没有用于位置反馈的传感器(编码器、旋转编码器或类似物)的情况下精确运行。因此,其行为类似于同步电动机,但通常具有明显更多的极对数。因此,其相比于例如必须被调节到所需位置的伺服电动机(通常是直流电动机或带位置编码器的同步电动机)更容易操作。

由于每个脉冲都会使步进电机转动一个精确指定的角度,只要不发生步进损失,理论上就可以在没有反馈机制(例如使用位置编码器)的情况下控制步进电机的位置。随着脉冲频率的增加,步进电机的步进运动可以转化为转子和紧固在其上的马达轴的几乎连续的旋转,其中,旋转速率与脉冲频率成正比。

如果步进电机在强加速或减速期间因外部负载扭矩或要驱动的质量(例如要调节的光模块)而过载(即负载扭矩>电动机扭矩),转子将无法再跟随旋转场(Drehfeld)。则跳过步,并且丢失有关转子当前位置的信息。通过这种所谓的步进损失,步进电机跳转到同一相位的前一个或下一个位置。由于机械动能(惯性),在快速移动的磁场中经常会发生一系列的丢步。发生的步进损失加总到一起将在随后导致不正确的定位。

这可以通过以下方式预防:

-位置编码器(增量编码器或绝对值编码器)在量化偏差范围内测量转子的精确旋转位置。步进电机的驱控器(或控制器)可以立即纠正。步进电机可以加载到性能极限。

-驱控器在每一步中测量电流。如果步进电机始终在略低于负载极限的情况下运行,则无需位置编码器。

-在步进电机循环旋转运动的情况下,转子的位置可以利用传感器的外部位置脉冲在每转或每个循环中与一基本位置进行调准。

-防止过载。

DE 10 2019 118 294 A1公开了一种用于机动车前照灯的光模块,其包括用于产生光的所谓光引擎和将光成像在机动车前部区域中的投影透镜。光引擎相对于前照灯壳体是可移动的,而投影透镜是固定的。光引擎可以围绕穿过透镜的旋转轴线相对于投影透镜竖直地调节,以便实现大灯范围调整。为此,可以在透镜区域提供径向轴承。可替代地,提出了在光模块的光引擎和前照灯壳体之间具有弯曲路径的弯曲引导件,其中,路径的曲率中心位于旋转轴线上。步进电机用于调节光引擎。

上述类型的电驱动装置例如从EP 2 918 447 A1中已知。在其中,电动机被设计为步进电机,正如在现有技术中已知的用于调节机动车前照灯的光模块的定向的电驱动装置中常见的那样。此外,从该出版物中获知的电驱动装置显然仅设计用于较短的调节路径和较小的调节力。在该出版物中提出,对于铰接式光模块或光模块的铰接部分的基本设置,不调节整个电驱动装置相对于前照灯的固定部分的位置,而仅调节电驱动装置的主轴齿轮的螺纹主轴与在螺纹主轴上引导的执行元件之间的啮合区域,其中,电动机的位置保持不变。

机动车制造商最近越来越希望机动车前照灯的光出射面特别窄。在此上下文中,“窄”意味着安装在机动车中的机动车前照灯的光出射表面的宽度明显大于高度。在此,光出射面的宽度在基本上水平的方向上横向于车辆纵向轴线延伸。在此,与水平方向的偏差可能是由于前照灯或其光出射面的流线型或箭头形状造成的,或者是出于设计原因。光出射面的高度也在基本上竖直的方向上横向于车辆纵向轴线延伸。

前照灯的窄的光出射面(从前照灯的外部观察)还需要光模块的位于光出射面后面的投影透镜的相应窄的设计。由光源发出的光在光模块中产生的中间光分布由一个或多个投影透镜成像,以便在车辆前面的区域中在主发射方向上产生光模块的指定光分布。此外,窄的光出射面要求投影透镜在光模块的调节期间的运动,特别是在垂直方向上(例如为了基本设置和/或为了实现大灯范围调整)的运动最小化以避免光损失。例如,这可以通过以下方式实现:光模块的(例如水平的或近似水平的)旋转轴线在投影透镜附近延伸或甚至穿过投影透镜。

然而,在光模块的投影透镜附近延伸的(例如水平的)旋转轴线也意味着光模块不再安装在其重心处,由此更大的力作用在电驱动装置上以调节光模块围绕旋转轴线或作用在其电动机上。这会导致电动机的非常高的机械负荷,例如在EP 2 918 447 A1中已知的光模块中就是这种情况。

此外,光模块上的连杆(Anlenkhebel),即在旋转轴线与光模块上(与电驱动装置连接)的接触点之间的距离,变得更长。对于电驱动装置,这意味着其必须实现更大的行程,例如从EP 2 918 447 A1中已知的光模块不能实现。

发明内容

从所描述的现有技术出发,本发明的目的是设计和开发一种电驱动装置,其能够吸收更大的致动力。此外,电驱动装置还应该能够实现更大的行程。

该目的通过具有权利要求1的特征的电驱动装置实现。从上述类型的电驱动装置出发,特别提出螺纹主轴具有法兰部分,该法兰部分在平行于螺纹主轴的纵向轴线的至少一个方向上相对于电动机的马达壳体被支撑。

法兰部分被设计用于吸收作用在螺纹主轴上的轴向力。其可以直接支撑在马达壳体上或间接支撑在电驱动装置的牢固连接到马达壳体的部件上。

通过法兰部分可以吸收轴向力并且转移到马达壳体上并从那里进一步转移到紧固有电动机或马达壳体的机动车前照灯的部件上,所述轴向力在没有光模块的法兰部分的情况下通过铰接在其上的执行元件和螺纹主轴作用在电动机或其转子上。以这种方式,光模块施加在电驱动装置上的力可以远离电动机的转子和相应的转子轴承等,从而减轻了电动机的负担。由于光模块的旋转轴线与执行元件在光模块上的作用点之间的距离特别大,即使光模块在电驱动装置上施加更大的力,电动机的转子也只承受非常小的轴向力。因此,电驱动装置特别适用于调节这样的光模块,其中旋转轴线穿过光模块的前投影透镜和/或光模块铰接在电驱动装置的光模块的后部区域中。

当安装了具有光模块的前照灯的机动车行驶在不平坦的道路上时,特别大的轴向力能够从光模块传递到电驱动装置上,尽管有车轮悬架,但碰撞和冲击可以被传递到车身、紧固在车身上的前照灯和布置在其中的光模块。在机动车行驶时车身的振动,例如由于发动机和/或车轮的不平衡,也会导致从光模块传递到电驱动装置的、增加的轴向力。

法兰部分可以与螺纹主轴一体式地设计。然而,也可以设想法兰部分与螺纹主轴分开设计并且紧固在螺纹主轴上。在此,在螺纹主轴上的紧固可以是不可旋转的或可围绕螺纹主轴的纵向轴线旋转。例如可以设想的是,螺纹主轴具有环绕的环形槽,法兰部分插入并紧固在该环形槽中。在此,环形槽中的紧固可以设计成不可旋转的或可旋转的。

螺纹主轴与执行元件一起形成主轴传动装置,该主轴传动装置将电动机的马达轴的旋转运动转换为执行元件的平行于螺纹主轴的纵向轴线的线性运动。根据螺纹主轴的螺纹的螺距的倾斜情况,线性运动的速度可以在给定的螺纹主轴转速下被调整得更快或更慢,并且可以通过执行元件将更小或更大的力传递到光模块。

可以设想的是,螺纹主轴的法兰部分被设计用于在平行于螺纹主轴的纵向轴线的两个方向上支撑,即在朝向电动机的方向和远离电动机的方向上。以这种方式,电动机的转子在轴向压力和轴向拉力方面都得到释放。

电动机与螺纹主轴和执行元件一起使用具有这样的优点,即电驱动装置由此自我保护,防止由于光模块施加在电驱动装置上的力而自动调节。从光模块作用到电驱动装置的耦合到其上的执行元件上的任何类型的轴向力都不会导致螺纹主轴围绕其纵向轴线旋转并且因此也不会导致光模块被调整。

根据本发明的一个优选实施方式,提出螺纹主轴的法兰部分在电动机的方向上被支撑。可以设想的是,法兰部分仅在电动机的方向上被支撑,而不是在远离电动机的方向上被支撑。

根据本发明的一个有利的变型,提出将电动机设计为直流电动机或旋转电动机。

直流电动机优选是连续旋转的两线电动机(Zweidraht-Motor),其中,两线分别是电源线和地线(也称为接地线或参考电位)。当接通电源且有电流流动时,直流电动机开始转动,直到电流中断。大多数直流电动机以高转速(转/分钟)运行。可以借助脉冲宽度调制(PWM)控制直流电动机的转速。在此,电流快速打开和关闭,从而随时间推移产生电流的方波。

在一个周期内电流接通的持续时间(t1)与所述周期的持续时间(T)之间的比率定义了马达转速。如果例如持续时间t1=25ms并且周期持续时间T=100ms,则占空比或占空度(所谓的占空比)是t1/T=25/100=25%。因此直流电动机将在100%的工作电流下以其最大转速的25%旋转。

位置编码器(增量编码器或绝对值编码器)可用于确定光模块的当前位置,以便获得电动机的转子的旋转位置或螺纹主轴的旋转位置,或执行元件的轴向纵向位置或光模块围绕(例如水平的)旋转轴线的(例如竖直的)调节位置。当接近所需的终端位置时,可以改变电动机的驱控,使转速降低到较低值(>0转/分钟)。当到达终端位置时,可以改变电动机的驱控,使转速降至零。

特别优选地,螺纹主轴以抗扭的方式与马达轴联接,螺纹主轴的纵向轴线与电动机的马达轴的旋转轴线同轴。马达轴可以直接紧固到螺纹主轴上,例如借助于胶粘、借助于焊接、借助于卡扣连接或借助于螺纹连接。也可以设想将螺纹主轴与马达轴一体式地设计。最后,在马达轴和螺纹主轴之间也可以间接地进行紧固,例如通过将其中容纳螺纹主轴的主轴壳体在轴向方向上彼此紧固到电动机的马达壳体上,电动机的转子或马达轴在该马达壳体中可旋转地被引导,使得螺纹主轴在轴向方向上固定在马达轴上或与马达轴联接。在此,螺纹主轴尤其可以在垂直于螺纹主轴的纵向轴线或垂直于马达轴的旋转轴线的平面中以抗扭的方式与马达轴啮合,使得扭矩可以从马达轴传递到螺纹主轴。

优选地,螺纹主轴在平行于螺纹主轴的纵向轴线的轴向方向上相对于电动机的转子或马达轴具有间隙。还可以设想的是,由马达轴和螺纹主轴组成的一体式设计的单元相对于电动机的转子或定子具有轴向间隙。尤其可以设想的是,转子可旋转地安装在电动机中,相对于定子具有轴向间隙,从而使得转子轴承不会承受轴向载荷。以这种方式确保了法兰部分可以吸收和耗散从光模块引入执行元件并进一步引入螺纹主轴的几乎所有的轴向力,并且可以使其远离电动机的转子或转子轴承。

有利地,执行元件具有与螺纹主轴的螺纹啮合的啮合部分,其中,该啮合部分具有锁止保护。这种锁止保护防止从光模块作用到电驱动装置上的过大的轴向力导致电驱动装置(特别是执行元件和/或螺纹主轴)的损坏。相反,执行元件或执行元件与螺纹主轴之间的啮合连接跳过螺纹主轴上的一个或多个螺距。

锁止保护优选包括止动弹簧,其中,由于止动弹簧的弹簧力的作用,啮合部分与螺纹主轴的螺纹保持啮合。如果对执行元件施加过大的力,则止动弹簧克服其弹簧力移动,从而短时间释放执行元件的啮合部分与螺纹主轴的螺纹之间的啮合,并且执行元件可以在没有损坏(既不损坏执行元件也不损坏螺纹杆)的情况下跳过螺纹主轴的一个或多个螺距。测量止动弹簧的弹力,使得它可以承受在电驱动装置的正常运行期间出现的轴向力并且可以确保啮合部分与螺纹主轴之间的可靠啮合。另一方面,如果由光模块施加在执行元件上的轴向力超过可指定的极限值或阈值,止动弹簧应该能够可靠地、短时间地释放啮合部分与螺纹主轴之间的啮合。

代替止动弹簧作为锁止保护,也可以使用内螺纹,其被设计成如果由光模块施加在执行元件上的轴向力超过可指定的极限值或阈值,则跳过螺纹主轴的一个或多个螺纹主轴的螺距。与弹簧元件相比,内螺纹的使用具有以下优点:在电驱动装置的正常运行期间,如果由光模块施加在执行元件上的轴向力没有超过可指定的极限值或阈值,则电动机的较小扭矩足以致动主轴齿轮并调节光模块或光模块的光学有效部分。

根据本发明的另一个有利的变型,提出了螺纹主轴和执行元件被容纳在主轴壳体中,其中,螺纹主轴被布置(优选地安装)在主轴壳体中,以便可围绕该螺纹主轴的纵向轴线旋转,并且执行元件被布置成(优选安装成)不可围绕螺纹主轴的纵向轴线旋转,但以相对于主轴壳体可纵向移动的方式平行于螺纹主轴的纵向轴线。

优选地,在电驱动装置处于运行状态时,主轴壳体几乎完全包围螺纹主轴和执行元件。只有执行元件的联接部分在一侧从主轴壳体突出,执行元件可以通过其远端铰接到光模块或光模块的光学有效部分。特别地,执行元件的联接部分可以在主轴壳体的背离电动机的一侧上从主轴壳体突出。在此,该侧具有通孔,该通孔的横截面大致对应于执行元件的联接部分的横截面,使得联接部分在通孔中以可纵向移动的方式被引导。通孔和联接部分的横截面优选具有相互对应的、非旋转对称的形状,从而执行元件围绕螺纹主轴的纵向轴线相对于主轴壳体的旋转被通孔中的引导件阻止。

此外,执行元件优选地在内部沿着螺纹主轴的纵向轴线具有留空部或凹部或孔(例如以钻孔的形式),螺纹主轴可以可旋转地容纳在其中。通过留空部或凹部或孔的横截面的形状和尺寸至少部分地选择为,使得螺纹主轴间接地通过执行元件以可围绕其纵向轴线旋转的方式安装在主轴壳体中。

联接部分的远端可以具有球窝关节的球头或球窝,电驱动装置可以通过其铰接在光模块或光模块的光学有效部分上。

根据本发明的一个优选实施方式提出,其中容纳有螺纹主轴和执行元件的主轴壳体相对于螺纹主轴的纵向轴线抗扭地紧固在电动机的马达壳体上或与马达壳体一体式地设计。电动机优选抗扭地布置在马达壳体中或紧固在马达壳体中。以这种方式防止电动机和主轴齿轮在电驱动装置的正常运行期间相对于彼此扭转。

特别优选的是,在螺纹主轴上引导的执行元件设计为通过球窝关节铰接到光模块或光模块的光学有效部分上。可替代地或附加地,有利的是,电动机的马达壳体或其中容纳有螺纹主轴和执行元件的主轴壳体被设计为通过球窝关节铰接至机动车前照灯的前照灯壳体或与前照灯壳体连接的部件。以这种方式,可以减少——理想情况下甚至完全防止——从外部作用于电驱动装置或在其正常运行期间形成的机械应力。

为了实现本发明的目的,还提出了一种具有权利要求12的特征的光模块。特别地,基于上述类型的光模块,提出将电驱动装置设计为根据本发明的电驱动装置,光模块或光模块的光学有效部分可以利用电驱动装置围绕旋转轴线进行调节。

根据本发明的一个有利变型,提出将光模块设计为投影模块,并且用于对由光源发出的光进行整形和/或偏转的装置包括投影透镜。光模块或光模块的光学有效部分可围绕其调节的旋转轴线优选在投影透镜附近延伸或穿过投影透镜延伸。以这种方式,在调节光模块或包括投影透镜的光模块的光学有效部分时,投影透镜相对于前照灯的光出射面的移动可以保持得尽可能小。

利用水平或近似水平的旋转轴线,光模块或光模块的光学有效部分可以在竖直或近似竖直的方向上调节。通过这种方式,可以借助于电驱动装置实现例如前照灯调节。当光模块或光模块的光学有效部分在水平或近似水平的方向上围绕竖直或近似竖直的旋转轴线被调节时,例如可以借助于电驱动装置实现动态的转弯指示灯。

当机动车前照灯安装在机动车中时,投影透镜优选地在水平方向上比在竖直方向上具有更大的范围。尤其提出,当机动车前照灯安装在机动车中时,投影透镜在水平方向上的范围比投影透镜在竖直方向上的范围大至少三倍,优选大五倍。以这种方式,连同投影透镜在光模块或光模块的光学有效部分的竖直调节期间的特别小的移动,可以实现非常小的结构高度,从而实现机动车前照灯的非常窄的光出射面。

特别优选地,投影透镜在逆着光模块的主发射方向观察时具有基本上矩形的形状。本文中的“基本矩形”是指矩形的一个或多个角可以是圆角的。这也包括一个或多个边向内或向外弯曲的矩形。此外还包括以下的矩形,其中矩形的相对置的边不完全等长和/或彼此不完全平行,因此“矩形”被设计为所谓的梯形,该梯形与实际的矩形略有偏差。

最后,为了实现本发明的目的,提出了一种具有权利要求16的特征的机动车前照灯。特别地,基于开头所述类型的机动车前照灯,提出了布置在前照灯壳体中的光模块设计为根据本发明的光模块,其通过出光口在机动车前方的前部区域中沿主发射方向发射光并且产生机动车前照灯的指定光分布的至少一部分。

附图说明

下面参考附图更详细地阐述本发明的其他特征和优点。其示出:

图1以示意图示出了根据一个优选的实施方式的根据本发明的机动车前照灯;

图2以从前方和斜左上方观察的立体图示出了根据一个优选的实施方式的根据本发明的图1的机动车前照灯的光模块;

图3以从左上方观察的立体图示出了图2的光模块;

图4以剖面图示出了根据一个优选的实施方式的图2的光模块的电驱动装置;

图5以部分剖视图的视图示出了图4的电驱动装置;

图6示出了图4的电驱动装置的细节;和

图7示出了图5的电驱动装置的细节。

具体实施方式

在图2和图3中以示意图示出根据本发明的光模块10的示例。光模块10被设计为具有光源(未示出)的所谓的投影模块。光源可以包括一个或多个半导体光源,例如发光二极管(LED)或激光二极管。多个半导体光源能以矩阵的方式并排布置和/或重叠布置并且形成所谓的复合光源。当然,光模块10也可以具有任何其他光源。投影模块10包括至少一个投影透镜12。在所示示例中,光模块10具有投影透镜12,当相对于主发射方向103观察时,该投影透镜12具有基本上矩形的周边形状。当然,投影透镜12也可以有不同的设计。在图2和图3中,投影透镜12遮住了布置在其后面的光源。光源发射出光,该光被装置偏转,用于在机动车前方的前部区域中沿主发射方向103对所发射的光进行整形和/或偏转并且用于在前部区域中产生光模块10的指定光分布。用于对发射的光进行整形和/或偏转的装置可以包括例如附加光学器件、反射器、透镜、光导体等。投影透镜12是用于对发射的光进行整形和/或偏转的装置的一部分。投影透镜12在机动车前方的前部区域中沿主发射方向103对中间光分布成像,该中间光分布由光源发射的光在光模块10中产生,以便产生光模块10的指定光分布。

以光模块105和/或106的形式,光模块10可以是机动车的根据本发明的前照灯101的组成部分,如图1中示例性地示出并且在下面更详细地解释的。光模块10或光模块10的光学有效部分可以借助电驱动装置20(参见图4至图7)围绕旋转轴线22进行调节。调节优选地相对于前照灯101的壳体102进行。在所示的示例中,整个光模块10可以围绕水平旋转轴线22在竖直方向上调节。通过该竖直调节例如可以实现动态的前照灯调节,其中,根据车辆状况(例如车辆的负载状况),或根据车辆周围区域的交通情况(例如在高速公路或城市街道上在车辆的前部区域或行驶中存在其他交通参与者),可以升高和/或降低光出射方向103。

当然,也可以设想不设计整个光模块10,而是仅设计光模块10的一部分(例如包括光源和用于对所发射的光进行整形和/或偏转的装置的光引擎)以可调节的方式围绕旋转轴线22,其中投影透镜12被布置为固定的。光模块10的其他部分也可以通过电驱动装置20围绕旋转轴线22进行调节,例如用于产生光分布的明暗边界的遮光件或投影透镜12。

当然,作为竖直调节的替代或补充,也可以在水平方向上围绕竖直的旋转轴线来调节光模块10或其光学有效部分。原则上,可以围绕一个或多个任意的旋转轴线进行调节,其中,优选地设置单独的电驱动装置20用于围绕每个旋转轴线的调节。

用于机动车的前照灯在图1中整体以附图标记101表示。前照灯101包括优选地由塑料制成的壳体102。在光出射方向103上,前照灯壳体102具有出光口,其由透明的盖板104封闭。盖板104由无色的塑料或玻璃制成。盖板104可以设计为没有光学有效轮廓的所谓透明的盖板。可替代地,盖板104可以至少局部地设置有光学有效轮廓(例如柱面透镜或棱镜),这使得穿过的光优选地在水平方向上被散射。

在所示的示例中,在前照灯壳体102的内部布置了两个光模块105、106。光模块105、106被布置成固定的或相对于壳体102可移动的。通过在水平方向上相对于壳体102移动光模块105、106可以来实现动态的转弯灯功能。当光模块105、106围绕水平的旋转轴线22(也就是说在竖直方向上)移动时,可以实现前照灯调节。当然,也可以在前照灯壳体102中设置多于或少于所示的两个光模块105、106。光模块105、106中的至少一个被设计为根据本发明的光模块10。光模块105、106也可以安装在共同的支撑架中。可以设想的是,光模块105、106可以在支撑架中一起移动。

在前照灯壳体102的外侧上,控制器107可以布置在控制器壳体108中。当然,控制器107也可以布置在照明设备101的任何其他位置。特别地,对于光模块105、106中的每一个都可以设置其自己的控制器,其中,控制器可以是光模块105、106的组成部分。当然,控制器107也可以布置在距离照明设备101一定距离处,例如在机动车的发动机舱中。控制器107用于控制和/或调节光模块105、106或光模块105、106的子组件,例如光模块105、106的光源或用于光模块105、106的水平和/或竖直调节的致动器或光模块的遮光元件,特别是用于改变遮光元件的遮光口的尺寸的致动器。

控制器107对光模块105、106或子组件的驱控经由连接线110实现,连接线110在图1中仅由虚线象征性地表示。经由线路110还可以为光模块105、106供应电能。线路110从照明设备101内部穿过前照灯壳体102中的开口被引入控制器壳体108,并且在那里连接到控制器107的电路。如果将控制器设置为光模块105、106的组成部分,则可以省略前照灯壳体102中的开口和线路110。最后,控制器107可以包括插头元件109,用于将连接电缆连接到更高级别的控制单元(例如以所谓的车身控制器单元的形式)和/或能量源(例如以汽车电池的形式)。

在图2中绘制了笛卡尔坐标系,在以下解释中将参考该坐标系。x轴对应于来自光模块10的光的光出射方向103。当光模块10在水平方向上直线对齐时,这可以对应于安装了前照灯101的机动车的行驶方向。y轴水平延伸并且垂直于x轴。z轴竖直延伸并且垂直于x轴和y轴。因此,光模块10的水平调节对应于围绕平行于z轴的旋转轴线在y轴方向上的移动,而竖直调节对应于围绕平行于y轴的旋转轴线22在z轴方向上的移动。

根据本发明的用于调节机动车前照灯101的光模块10或光模块10的光学有效部分围绕旋转轴线22的定向的电驱动装置20具有电动机24、螺纹主轴26以及在螺纹主轴26上被引导的执行元件30,螺纹主轴26可由电动机24驱动以围绕其纵向轴线28旋转。执行元件30与螺纹主轴26的外螺纹32啮合。当螺纹主轴26围绕其纵向轴线28旋转时,执行元件30执行平行于螺纹主轴26的纵向轴线28的线性运动34。执行元件30铰接在光模块10上或光模块10的光学有效部分上,与旋转轴线22相距一定距离。铰接点36在图3中示例性地显示为保持框架38的后部。

可以看出,优选地在透镜12附近延伸或穿过透镜12延伸的旋转轴线22与铰接点36之间的距离40非常大。电驱动装置20设计成能够吸收更大的致动力并且能够实现更大的致动行程。此外,电驱动装置20被设计成使得由光模块10或光模块10的铰接部分作用在电驱动装置20上的力远离电动机24。

这可以通过以下方式实现,即螺纹主轴26具有法兰部分44,该法兰部分44在平行于螺纹主轴26的纵向轴线28的至少一个方向上相对于电动机24的马达壳体42被支撑。在没有法兰部分44的情况下,由光模块10通过铰接在其上的执行元件30和螺纹主轴26作用在电动机24或其转子和转子轴承上的轴向力可以通过法兰部分44被吸收并转移到电动机24的马达壳体42,并且从那里进一步转移到机动车前照灯101或前照灯壳体102的部件上,电动机24或马达壳体42固定到这些部件上。以这种方式,光模块10施加在电驱动装置20上的力可以远离电动机24的转子和相应的转子轴承等,由此减轻电动机24的负担。

由于光模块10的旋转轴线22与光模块10上的执行元件30的啮合点36之间的特别大的距离40,即使光模块10在电驱动装置20上施加更大的力时,电动机24也仅承受非常小的轴向力。因此,电驱动装置20特别适用于调节这样的光模块10,其中旋转轴线22穿过光模块10的前投影透镜12延伸和/或光模块10在电驱动装置20的后部区域36中被铰接。

法兰部分44可以与螺纹主轴26一体式地设计。然而也可以设想的是,法兰部分44与螺纹主轴26分开设计并且紧固在螺纹主轴26上。在此,在螺纹主轴26上的紧固可以实施为不可旋转的或可围绕螺纹主轴26的纵向轴线28旋转的。例如可以设想,螺纹主轴26具有环绕的环形槽(未示出),法兰部分26被容纳和紧固在该环形槽中。在此,环形槽中的紧固可以设计成不可旋转的或可旋转的。

螺纹主轴26与执行元件30一起形成主轴齿轮46,其将电动机24的马达轴48(参见图6)的旋转运动转换为执行元件30的平行于螺纹主轴26的纵向轴线28的直线运动34。根据螺纹主轴26的螺纹32的螺距的倾斜情况,线性运动34的速度可以在螺纹主轴26的给定转速下调整得更快或更慢,并且可以通过执行元件30将更小或更大的致动力传递到光模块10。

可以设想的是,螺纹主轴26的法兰部分44被设计用于在平行于螺纹主轴26的纵向轴线28的两个方向上支撑,即在朝向电动机24的方向和远离电动机24的方向上。以这种方式,电动机24的转子在轴向压力和轴向拉力方面都得以减轻。相应的保持部分在图6中用附图标记50和52表示。两个保持部分50、52在轴向方向上彼此间隔开并且在平行于螺纹主轴26的纵向轴线28的方向上界定容纳部分54。法兰部分44优选地布置在容纳部分54中并且因此在平行于纵向轴线28的两个方向上被支撑。特别地,相对于马达壳体42或布置在其中的电动机24,法兰部分44在远离电动机24的方向(+z方向)上由保持部分50支撑并且在电动机24的方向(-z方向)上由保持部分52支撑。

可替代地,也可以设想螺纹主轴26的法兰部分44仅在电动机24的方向上而不是在远离电动机24的方向上被支撑。由此,至少保护电动机24免受压力的影响。还可以设想的是,螺纹主轴26的法兰部分44仅在远离电动机24的方向上而不是在电动机24的方向上被支撑。由此,至少保护电动机24免受拉力的影响。

保持部分50、52优选地设计或布置在马达壳体42上或与其连接的部件上。在所示的示例中,保持部分50设计在主轴壳体56上并且保持部分52设计在马达壳体42上,其中,主轴壳体56紧固到马达壳体42上或与马达壳体42一体式地设计。图7示出电动机42抗扭地紧固在马达壳体42中。借助于在马达24和马达壳体42上的紧固法兰58和60以及相应的紧固装置62(例如以螺钉、铆钉等形式)进行紧固。

如果主轴壳体56与马达壳体42分开设计,则电动机24在马达壳体42中的紧固可同时用于将主轴壳体56也紧固至马达壳体42。其他的紧固类型也是可以设想的,例如借助于粘合剂、焊接、夹子或卡扣连接。也可以设想,马达壳体42和主轴壳体56经由另一部件间接地紧固至彼此。

提出将电动机24设计为直流电动机或旋转电动机。与现有技术相比,这种电驱动装置20的电动机24通常被设计成步进电机,特别长的致动行程可以通过直流电动机或旋转电动机与足够长的螺纹主轴26相结合来实现。当在旋转轴线22与电驱动装置20的铰接点36之间的距离40特别大时,就会得出这些。

在所示的示例中,螺纹主轴26以其纵向轴线28与电动机24的马达轴48的旋转轴线64同轴(参见图4和图5)抗扭地紧固在马达轴48上。紧固可以直接在马达轴48和螺纹主轴26之间进行,例如借助于胶粘、借助于焊接、借助于卡扣连接或借助于螺纹连接。也可以设想的是,螺纹主轴26与马达轴48成一体式地设计。最后,也可以间接地进行马达轴48与螺纹主轴26之间的紧固,例如通过将容纳螺纹主轴26的主轴壳体56沿轴向方向在电动机24的马达壳体42上彼此紧固,电动机24的转子或马达轴48在其中以可旋转的方式被引导,从而螺纹主轴26在轴向方向上也紧固到马达轴48。特别地,螺纹主轴26在此可以在垂直于其纵向轴线28或旋转轴线64的平面中抗扭地联接到马达轴48,使得转矩可以从马达轴48传递到螺纹主轴26。

此外,在所示的示例中,螺纹主轴26在平行于螺纹主轴26的纵向轴线28的轴向方向上相对于电动机24的转子或马达轴48具有间隙。以这种方式确保了法兰部分44可以吸收和耗散从光模块10或与电驱动装置20联接的光模块10的光学有效部分引入执行元件30并进一步引入螺纹主轴26的几乎所有的轴向力,并且可以远离电动机24的转子或转子轴承。

此外,在所示的示例中,执行元件30具有啮合部分66,其与螺纹主轴26的螺纹32啮合。啮合部分66可以具有锁止保护装置68。该锁止保护装置68防止由光模块10作用在电驱动装置20上的、过大的轴向力导致电驱动装置20的损坏,特别是主轴齿轮46(执行元件30和/或螺纹主轴26)的损坏。相反,执行元件30或在执行元件30与螺纹主轴26的螺纹32之间的啮合连接跳过螺纹主轴26上的一个或多个螺距。

锁止保护装置68可以包括止动弹簧,其中,啮合部分66由于止动弹簧的弹簧力的作用而保持与螺纹主轴26的螺纹32啮合。当在轴向方向上对执行元件30施加过大的力时,止动弹簧克服其弹簧力移动,由此在执行元件30的啮合部分66与螺纹主轴26的螺纹32之间的啮合解除,直到轴向施加的力减弱,并且在不损坏主轴齿轮46的情况下,执行元件30可以跳过螺纹主轴26的螺纹32的一个或多个螺距。测量止动弹簧的弹力,使得主轴齿轮46可以承受在电驱动装置20的正常运行期间出现的轴向力(轴向力不超过可指定的极限值或阈值),并且可以确保在执行元件30的啮合部分66与螺纹主轴26的螺纹32之间的可靠啮合。另一方面,如果由光模块10施加在执行元件30上的轴向力超过可指定的极限值或阈值,止动弹簧应该能够可靠地暂时解除在啮合部分66和螺纹主轴26之间的啮合。

也可以使用内螺纹代替止动弹簧作为锁止保护装置68,该内螺纹被设计成如果由光模块10施加在执行元件30上的轴向力超过可指定的极限值或阈值,则跳过螺纹主轴26的螺纹32的一个或多个螺距。

在所示的示例中,螺纹主轴26和执行元件30容纳在主轴壳体56中。在此,螺纹主轴26以可围绕其纵向轴线28旋转的方式布置(优选地安装)在主轴壳体56中。执行元件30被布置成(优选安装成)不可围绕螺纹主轴26的纵向轴线28旋转,但以相对于主轴壳体56可纵向移动的方式平行于纵向轴线28。在图4中,主轴壳体56的一部分显示为面向观察者开放。主轴齿轮46可通过该开口进行组装和安装。主轴壳体56包括用于封闭开口的盖或砧座70(参见图5)。盖70能以可拆卸或不可拆卸的方式紧固到主轴壳体56的其余部分。特别地,盖70可以通过胶粘、焊接、夹子或闩锁连接74和/或借助于螺钉72紧固至主轴壳体56的其余部分。

在所示的示例中,在电驱动装置20处于运行准备就绪的状态下,主轴壳体56几乎完全包围螺纹主轴26和执行元件30。只有执行元件30的联接部分76在一侧从主轴壳体56突出,执行元件30可以经由其远端78铰接到光模块10或光模块10的光学有效部分。联接部分76优选地具有平行于螺纹主轴26的纵向轴线28的纵向延伸。特别地,执行元件30的联接部分76在主轴壳体56的背离电动机24的一侧上从主轴壳体56突出。主轴壳体56在这一侧具有通孔80,其横截面大致对应于执行元件30的联接部分76的横截面,使得执行元件30的联接部分76在通孔80中以可纵向移动的方式被引导。通孔80和执行元件30的连接部分76的横截面优选具有相互对应的、非旋转对称的形状,使得执行元件30围绕螺纹主轴26的纵向轴线28相对于主轴壳体56的旋转被通孔80中的引导件阻止。

此外,执行元件30优选地在内部沿着螺纹主轴26的纵向轴线28具有留空部或凹部82或孔(例如以钻孔的形式),螺纹主轴26可以可旋转的方式并且相对于执行元件30可纵向移动的方式容纳在其中。通过留空部或凹部82或孔的横截面的形状和尺寸至少部分地选择为,使得螺纹主轴26间接地通过执行元件30以可围绕其纵向轴线28旋转的方式安装在主轴壳体56中。

在所示的示例中,执行元件30的远端78具有球窝关节的球头,电驱动装置20通过该球头铰接在光模块10或光模块10的光学有效部分上。可替代地,远端78也能以具有球窝关节的球窝。远端78的任何其他设计也是可设想的。

可替代地或附加地,电动机24的马达壳体42可以通过另一球窝关节铰接至机动车前照灯101的前照灯壳体102或铰接至与前照灯壳体102固定连接的部件。为此,球窝关节的球头可以布置在电驱动装置20或马达壳体42的与执行元件30的远端78相对置的端部84上(参见图4和图5)。可替代地,远端84也可以具有球窝关节的球窝。远端84的任何其他设计也是可以设想的。以这种方式,可以减少——理想情况下甚至完全防止——从外部作用于电驱动装置20或在其正常运行期间形成的机械应力。此外,由于电驱动装置20经由球窝关节悬挂在远端78、84处,所以光模块10围绕竖直旋转轴线的附加水平调节实际上对光模块10的此处描述的竖直调节没有影响。

主轴壳体56优选地相对于螺纹主轴26的纵向轴线28抗扭地紧固在电动机24的马达壳体42上或者与马达外壳42一体式地设计。电动机24优选抗扭地布置或紧固在马达壳体42中。以这种方式防止电动机24和主轴齿轮46在电驱动装置20的正常运行期间相对于彼此扭转。

在图2和图3中示出的光模块10中,旋转轴线22通过光模块10在旋转轴线22的区域中的机械安装来限定。为此,固定轴承的轴承元件88横向设计在透镜支架86的相对置的侧上,其与在前照灯101的固定部分(例如前照灯壳体102)上相应设计的轴承元件相互作用。投影透镜12通过透镜支架86定位且紧固在光模块10的保持框架38上。在保持框架38上还布置有散热器90,其设计用于散发光源运行时产生的废热。光源优选地直接布置在散热器90上或者与其导热连接。沿光出射方向103在透镜12的下游是盖板104,其在该示例中与透镜12类似也具有矩形形状。盖板104形成前照灯101的光出射面。

作为具有轴承元件88的固定轴承的替代方案,光模块10也可以通过布置成距旋转轴线22一定距离的圆形导轨以可旋转的方式安装。在此,圆形导轨的中心点位于旋转轴线22上。

由此,旋转轴线22在投影透镜12附近延伸或穿过投影透镜12延伸,在光模块10或光模块10的光学有效部分的调节包括投影透镜12时,投影透镜12相对于前照灯101的光出射面的移动保持尽可能小。

当机动车前照灯101安装在机动车中时,投影透镜12优选地在水平方向(宽度)上比在竖直方向(高度H)上具有更大的范围。当机动车前照灯101安装在机动车中时,优选地,投影透镜12的宽度比高度H大至少三倍,优选大五倍。以这种方式,连同投影透镜12在光模块10或光模块10的光学有效部分的竖直调节期间的特别小的移动,可以实现非常小的结构高度,从而实现机动车前照灯101的非常窄的光出射面。

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