-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchteinheit für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs, mit einem Leuchtmittel in Anordnung auf einer Leiterplatte, und mit einem optischen Element, in das das Leuchtmittel bei Inbetriebnahme emittiertes Licht einstrahlt, und wobei die Leiterplatte mittels wenigstens einem Verbindungsmittel zumindest mittelbar an dem optischen Element haltend angeordnet ist.
-
Aus der
EP 3 021 044 B1 ist eine Leuchteinheit für einen Scheinwerfer eines Fahrzeuges bekannt, und die Leuchteinheit weist ein Leuchtmittel in Anordnung auf einer Leiterplatte auf, weiterhin weist die Leuchteinheit ein optisches Element auf, in das das Leuchtmittel bei Inbetriebnahme Licht einstrahlt, und wobei die Leiterplatte mittels wenigstens einem Verbindungsmittel zumindest mittelbar auf dem optischen Element haltend angeordnet ist. Um eine verdrehungsfreie Herstellung einer Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem optischen Element einzurichten, beispielsweise um Schraubverbindungen zu vermeiden, wird vorgeschlagen, ein Federelement und ein Zugelement vorzusehen, das sich durch eine Öffnung der zu verbindenden Teile hindurch erstreckt, und das Federelement zieht die zu verbindenden Bauteile ausschließlich mit Zugkräften aufeinander. Die Herstellung der Vorspannkraft erfolgt mittels eines Zugelementes, sodass das Federelement die Bauteile ohne das Aufbringen eines Drehmomentes, also ohne die Einleitung einer Verdrehkraft, zwischen den Bauteilen dauerhaft aufeinander zieht und diese damit fügt.
-
Nachteilhafterweise ist die Ausführung des Verbindungsmittels mit dem Federelement, mit dem Zugelement sowie mit einem notwendigen Zugband recht aufwendig, auch wenn das Zugband vereinfachend nach Art eines Kabelbinders ausgeführt werden kann. Insbesondere bei einer noch weiteren Verkleinerung einer Leuchteinheit mit Aperturen von beispielsweise weniger als 30 mm, sollten Verbindungsmittel gefunden werden, die nach einer Positionierung der Leiterplatte mit dem Leuchtmittel relativ zum optischen Element auf einfache Weise hergestellt werden können, wobei die Leuchteinheit auch kleinere Gesamtabmessungen aufweisen sollte und wobei das Verbindungsmittel auf möglichst einfache Weise hergestellt werden sollte.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der weiteren Vereinfachung eines Verbindungsmittels zwischen einer Leiterplatte mit einem Leuchtmittel und einem optischen Element zur Bildung einer Leuchteinheit für einen Scheinwerfer eines Fahrzeuges, wobei das Verbindungsmittel insbesondere auch bei noch kleiner ausgeführten Leuchteinheiten mit geringeren Gesamtabmessungen geeignet sein soll. Das Verbindungsmittel soll vordergründig einfach herstellbar sein, und eine zuvor einjustierte Lage des optischen Elementes relativ zum Leuchtmittel sollte durch die Herstellung des Verbindungsmittels nicht negativ beeinflusst werden.
-
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Leuchteinheit für einen Scheinwerfer eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ausgehend von einem Verfahren gemäß den bekannten Merkmalen des Anspruches 8 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Verbindungsmittel mittels eines Nietelements gebildet ist.
-
Nietelemente zeichnen sich dadurch aus, dass je nach Ausführung eines Nietelementes ausschließlich Axialkräfte aufgebracht werden müssen, um beispielsweise zwei Bauteile miteinander zu verbinden, die später plan aneinander anliegen sollen. Dadurch kann eine zuvor justierte planare Lage der Leiterplatte mit dem Leuchtmittel relativ zum optischen Element beibehalten werden, wenn das Nietelement gesetzt wird, da ausschließlich axiale Kräfte aufgebracht werden, und ein Drehmoment zwischen Leiterplatte und optischem Element vermieden wird.
-
Zudem sind Nietelemente kostengünstig verfügbar und in der Verarbeitung leicht handhabbar, und die Größe von Nietelementen kann der Größe der Leuchteinheit angepasst werden; insbesondere können sehr klein dimensionierte Nietelemente Verwendung finden, wenn auch die Leuchteinheit mit der Leiterplatte und dem optischen Element klein ausgeführt ist.
-
Ein besonderer Vorteil wird erreicht, wenn das Nietelement mittels eines Blindniets gebildet ist. Ein Blindniet wird auch als Zugdornniet oder Popniet bezeichnet und bildet eine Form eines Hohlniets, das nur Zugang zu einer Seite der zu verbindenden Bauteile erfordert und mit einer speziellen Werkzeugzange gesetzt werden kann. Der Blindniet besteht neben dem eigentlichen, hohlen Nietkörper mit dem Setzkopf aus einem Nietdorn mit einem Kopf, und der Nietdorn wird vor dem Setzen des Blindniets in den Setzkopf eingesetzt.
-
Ein weiterer Vorteil wird erreicht, wenn zwischen Leiterplatte und optischem Element genau zwei Nietelemente vorgesehen werden. Diese können mit Bezug auf eine Aufnahmefläche des optischen Elementes symmetrisch auf dieser angeordnet sein, beispielsweise mittensymmetrisch oder bilateralsymmetrisch. Denkbar ist allerdings auch die Verwendung von mehr als zwei Nietelemente, die bezüglich ihrer Setzpositionen mit Vorteil eine symmetrische Anordnung zueinander aufweisen.
-
Das Nietelement wird so gesetzt, dass sich dieses abschnittsweise durch das optische Element und abschnittsweise durch die Leiterplatte hindurch erstreckt, wenn die Leiterplatte an der Aufnahmefläche des optischen Elementes angeordnet wird und das wenigstens eine Nietelement gesetzt wird.
-
Zur unmittelbaren Anordnung der Leiterplatte auf der Aufnahmefläche des optischen Elementes kann alternativ vorgesehen sein, dass die Leiterplatte an einem Kühlkörper aufgenommen ist, wobei der Verbund aus dem Kühlkörper und der Leiterplatte mittels wenigstens eines Nietelementes mit dem optischen Element verbunden wird. Eine weitere Alternative wird gebildet, wenn auf einer ersten Seiten des optischen Elementes ein Kühlkörper und auf einer zweiten Seite des optischen Elementes die Leiterplatte unmittelbar angeordnet werden. Beispielsweise kann das optische Element einen Reflektor bilden, und der Reflektor kann einen Reflektorfuß aufweisen, an dem die Leiterplatte und sogar der Kühlkörper angeordnet werden.
-
Der Reflektorfuß kann vorteilhafterweise die Aufnahmefläche bilden, an der die Leiterplatte angeordnet wird, und an derselben Aufnahmefläche, also zwischen Leiterplatte und optischem Element, oder an einer weiteren, gegenüberliegenden Aufnahmefläche kann ein Kühlkörper angeordnet sein. Das wenigstens eine Nietelement durchsetzt dabei vorzugsweise die Leiterplatte, das optische Element, also beispielsweise den Reflektorfuß, und/oder den Kühlkörper, sodass beispielsweise alle drei Bauteile mit wenigstens einem Nietelement miteinander verbunden sind.
-
Ist das Nietelement aus einem Setzkopf und einem Nietdorn gebildet, so ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Nietdorn von der Seite der Leiterplatte ziehbar ist, wenn das Nietelement gesetzt wird.
-
Zum Setzen des Nietelementes besteht die Möglichkeit, dass sowohl die Leiterplatte als auch der Reflektorfuß, beispielsweise auch der Kühlkörper, einen vorbereiteten Durchgang aufweisen. Jedoch besteht beispielsweise die Möglichkeit, lediglich im Reflektorfuß und beispielsweise im Kühlkörper einen Durchgang vorzubereiten, wenn diese Bauteile aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind, und das Nietelement kann je nach Ausgestaltung die Leiterplatte aktiv durchstoßen, wenn das Nietelement gesetzt wird. Letztere Variante ist dann vorzusehen, wenn das Nietelement entsprechend vorbereitet ist, und die Leiterplatte auch ohne die Vorbereitung eines Durchganges durchstoßen kann, insbesondere ohne dass die zuvor hergestellte Einjustierung zwischen der Leiterplatte und dem optischen Element, also beispielsweise dem Reflektor, gestört wird.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer haltenden Anordnung einer Leiterplatte an einem optischen Element zur Bildung einer Leuchteinheit für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst: wenigstens mittelbares Anordnen der Leiterplatte an das optische Element, planares Ausrichten der Leiterplatte zum optischen Element, Festsetzen der Leiterplatte relativ zum optischen Element und Herstellen einer Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem optischen Element mittels wenigstens eines Nietelementes.
-
Vorteilhafterweise werden zwei Nietelemente zur Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem optischen Element vorgesehen, die zur Herstellung der Nietverbindung zeitgleich aktiviert werden. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Nietelement mittels eines Blindniets aus einem Setzkopf und einem Nietdorn gebildet wird, wobei der jeweilige Nietdorn der Nietelemente mit einer Nietsetzvorrichtung zeitgleich gezogen wird. Das Ziehen mehrerer Nietdorne der mehreren Nietelemente kann beispielsweise durch ein Vakuumsystem erfolgen oder es wird ein mechanisch wirkendes Klinkensystem verwendet, ähnlich einem Klinkensystem, das zum Ausformen eines Spritzgussbauteils aus einem Spritzgusswerkzeug dienen kann, bei dem gleichzeitig und in gleicher Höhe Kräfte an verschiedenen Stellen aufgebracht werden können.
-
Die planare Ausrichtung der Leiterplatte zum optischen Element kann geometrisch mit einem entsprechenden Handhabungssystem erfolgen; auch besteht die Möglichkeit, das Leuchtmittel in Betrieb zu nehmen und Licht in das optische Element einzustrahlen, sodass mit einer Auswertung des Lichtergebnisses während der Justierung über einen Manipulator die planare Anordnung der Leiterplatte auf dem optischen Element einjustiert werden kann. Auch können ein mechanisches Grobjustieren und ein anschließendes optisches Feinjustieren aufeinander folgen.
-
Das Festsetzen der Leiterplatte relativ zum optischen Element erfolgt beispielsweise mit einem Spannsystem, das so ausgestaltet ist, dass das Herstellen der Nietverbindung zwischen der Leiterplatte und dem optischen Element nicht zu einer Veränderung der planaren Lage der Leiterplatte relativ zum optischen Element führt. Das optische Element bildet beispielsweise einen Reflektor mit einem Reflektorfuß, an dem eine Aufnahmefläche zur Aufnahme der Leiterplatte ausgebildet ist. Dabei kann beispielsweise der Reflektor in eine Aufnahme einer Vorrichtung eingespannt werden, und die Leiterplatte kann mit einem Manipulator entsprechend einjustiert werden. Anschließend wird mit einem Spannsystem die Leiterplatte so auf die Aufnahmefläche am optischen Element angeordnet, beispielsweise am Fuß des Reflektors, dass anschließend die Nietverbindung hergestellt werden kann.
-
Figurenliste
-
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Leuchteinheit mit einer Leiterplatte in unmittelbarer Anordnung auf einem Reflektor und
- 2 eine Leuchteinheit mit einer Leiterplatte, die über eine Klebeverbindung mit einem Kühlkörper verbunden ist, und der Verbund aus der Leiterplatte und dem Kühlkörper ist über zwei Nietelemente mit dem optischen Element, also dem Reflektor, verbunden.
-
1 zeigt eine schematisierte Ansicht eines optischen Elementes 12 in Form eines Reflektors 18, und der Reflektor 18 weist einen Reflektorfuß 19 mit einer Aufnahmefläche 16 auf.
-
Anliegend an der Aufnahmefläche 16 befindet sich eine Leiterplatte 11, und auf der Leiterplatte 11 ist beispielhaft ein Leuchtmittel 10 an einem auskragenden Ende angeordnet, das bei Inbetriebnahme Licht 13 in den Reflektor 18 einstrahlt.
-
Das Leuchtmittel 10 muss positionsgenau zur optisch aktiven Fläche des Reflektors 18 ausgerichtet werden, was mit einer planaren Ausrichtung der Leiterplatte 11 in Anordnung an der Aufnahmefläche 16 des Reflektors 18 erfolgt. Ist die Leiterplatte 11 an der Aufnahmefläche 16 ausgerichtet, werden anschließend zwei Verbindungsmittel 14 erfindungsgemäß in Form von Nietelementen 15 bereitgestellt, und durch ein Festsetzen der Nietelemente 15 erfolgt eine irreversible, mechanisch fest ausgeführte Verbindung der Leiterplatte 11 mit dem optischen Element 12 in Form des Reflektors 18.
-
Die die Verbindungsmittel 14 bildenden Nietelemente 15 sind beispielhaft als Blindniete ausgeführt, und sowohl in der Leiterplatte 11 als auch im Reflektorfuß 19 befinden sich Durchgänge 20 und 21, die lediglich beispielhaft gezeigt sind und die Durchgänge 20 in der Leiterplatte 11 können auch entfallen, sodass die Nietelemente 15 die Leiterplatte 11 erst während des Setzprozesses durchstoßen, wenn diese gesetzt werden.
-
2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Leuchteinheit 1 zu 1. Zwischen der Leiterplatte 11 mit dem Leuchtmittel 10 zur Aussendung des Lichtes 13 und dem optischen Element 12 in Ausführung als Reflektor 18 mit dem Reflektorfuß 19 befindet sich ein Kühlkörper 17. Der Kühlkörper 17 liegt mit einer Anlageseite an der Aufnahmefläche 16 des Reflektorfußes 19 auf, und zwischen dem Kühlkörper 17 und der Leiterplatte 11 ist eine Klebeverbindung 24 hergestellt worden, beispielsweise mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Die Leiterplatte 11 ist lediglich schematisch gezeigt und kann alternativ oder zusätzlich eine Entwärmungsschicht beispielsweise aus einer Kupferplatte umfassen, die über die Klebeverbindung 24 Wärme aus dem Betrieb des Leuchtmittels 10 vorteilhaft in den Kühlkörper 17 ableiten kann. Der Kühlkörper 17 weist einen direkten Kontakt mit der Aufnahmefläche 16 des Reflektorfußes 19 auf, sodass die Wärme des Leuchtmittels 10 sowohl über den Kühlkörper 17 als auch zusätzlich oder weiterführend über den Reflektor 18 abgeleitet werden kann.
-
Die dargestellten Verbindungsmittel 14 in Form der Nietelemente 15 durchwandern Durchgänge 21 und 22 im Kühlkörper 17 und im Reflektorfuß 19. Zur Anordnung der Nietelemente 15 befinden sich in der Leiterplatte 11 Aussparungen 23, die lediglich schematisch gezeigt sind.
-
Die Erfindung dient dem Zweck, einfach ausgeführte Verbindungsmittel in Form von Nietelementen 15 auch für ein breites Spektrum von Leuchteinheiten 1 als Verbindungslösung mit geringen Kosten vorzuschlagen. Die Verwendung von Nietelementen 15 ermöglicht die Vermeidung von klebstofftechnischen Schnittstellen oder Schrauben-Verbindungssysteme mit drehmomentneutralen Ausführungen, und die Anlagentechnik zur Herstellung von Nietverbindungen ist vergleichsweise einfach.
-
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumlichen Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Leuchteinheit
- 10
- Leuchtmittel
- 11
- Leiterplatte
- 12
- optischen Element
- 13
- Licht
- 14
- Verbindungsmittel
- 15
- Nietelement
- 16
- Aufnahmefläche
- 17
- Kühlkörper
- 18
- Reflektor
- 19
- Reflektorfuß
- 20
- Durchgang durch Leiterplatte
- 21
- Durchgang durch Reflektorfuß
- 22
- Durchgang durch Kühlkörper
- 23
- Aussparung
- 24
- Klebeverbindung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-