Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lichttechnischen Moduls für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Modul eine metallische Stützkomponente und eine Lichtauskopplungskomponente aufweist.

STAND DER TECHNIK

Lichttechnische Module zur Lichtauskopplung in Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtun gen umfassen üblicherweise eine Stützkomponente, insbesondere in Form eines Rah mens, und eine daran aufgenommene Lichtauskopplungskomponente wie beispiels weise eine Linse oder ein Linsen-Array oder ein Lichtleitelement. Bei Modulen zur Lichtauskopplung wird im Stand der Technik zwischen der Lichtauskopplungskompo nente und der Stützkomponente eine haltende Verbindung üblicherweise mittels Kle ben oder mittels Laserschweißen hergestellt. Bei geklebten Modulen besteht die Stützkomponente vorzugsweise aus Metall oder duroplastischen Kunststoffwerkstof fen, für lasergeschweißte Module werden abweichend thermoplastische Kunststoffe verwendet, welche im Vergleich zu Metallen bzw. auch vielen Duroplastwerkstoffen allerdings schlechtere thermo-mechanische Eigenschaften aufweisen. Die Lichtaus kopplungskomponente ist üblicherweise aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoff gefertigt. Eine wesentliche verfahrenstechnische Herausforderung beim Aufbau einer modernen Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung, insbesondere im Falle eines Frontscheinwerfers, ist die präzise Ausrichtung sämtlicher lichttechnischer Mo dule, beispielsweise Lichtquelle, Reflektor, Lichtführung und Lichtauskopplung, zuei nander und in Bezug auf eine fahrzeugfeste Aufnahmevorrichtung. Aufgrund von Fer tigungstoleranzen der Einzelkomponenten sowie der Toleranzen beim Fügen der Ein zelkomponenten zu Modulen entsteht eine lange Toleranzkette, so dass bei der Mon tage der diversen Module sehr häufig keine direkte Referenzierung zur Lichtquelle möglich ist. Im Stand der Technik wird daher ein Teil der Verbindungs- und Montage schritte unter aktiver Ausrichtung vollzogen, d.h. dass der erzeugte Lichteindruck der Beleuchtungseinrichtung in situ auf einer Projektionsfläche beobachtet und im Zuge der Justage der Komponenten oder Module vorgabegemäß optimiert wird. Ein solch sequentieller, aufwändiger Montage- und Justageprozess ist nachteiligerweise lang wierig und mit hohem Personaleinsatz und Investitionen in Montagevorrichtungen ver bunden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Fierstellung ei nes lichttechnischen Moduls für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, mittels welchem ein lichttechnisches Modul von hoher Toleranzgüte und insbesondere mit einer toleranzarmen Verbindung zwischen einer Stützkompo nente und einer Lichtauskopplungskomponente hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des An spruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Verbindungskörper zur Her stellung einer haltenden Verbindung zwischen der Stützkomponente und der Lichtaus kopplungskomponente mittels eines Spritzgussverfahrens wenigstens an die Stütz komponente angespritzt wird.

Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, den im Stand der Technik ge bräuchlichen Klebe- oder Laserschweißprozess zum Fügen von Stütz- und Lichtaus kopplungskomponente durch einen wesentlich toleranzärmeren Spritzgussprozess zu ersetzen. Dadurch ist es möglich beim Aufbau des Moduls auf einen separaten Justa geschritt zu verzichten, in welchem gegebenenfalls gar unter Beleuchtung eine aktive Ausrichtung der Lichtauskopplungskomponente an der Stützkomponente erfolgt. Viel mehr ist durch die hohe Präzision des Spritzgießens eine Sollpositionierung der bei den Komponenten zueinander gewährleistet, welche durch den gespritzten Verbin dungskörper unter Bildung einer haltenden Verbindung fixiert wird. In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Stützkomponente und die Lichtauskopplungskomponente bereitgestellt und in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, wobei anschließend der Verbindungskörper unter Bil dung der haltenden Verbindung an die Stützkomponente und an die Lichtauskopp lungskomponente angespritzt wird. Die beiden zu verbindenden Komponenten werden einzeln bereitgestellt, die Stützkomponente beispielsweise als ein zweckmäßig ge formtes metallisches Blechteil und die Lichtauskopplungskomponente aus Glas oder insbesondere aus einem transparenten Kunststoff, und in dem Spritzgusswerkzeug in ihrer relativen Sollpositionierung aufgenommen. Das Spritzgießen resultiert in einer haltenden Verbindung der beiden Komponenten mittels des angespritzten Verbin dungskörpers, welcher insbesondere jeweils formschlüssige Verbindungen zu den beiden Komponenten aufbaut.

In einer alternativen Ausführungsform wird nur die Stützkomponente bereitgestellt und in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, wobei anschließend der Verbindungskörper un ter Bildung der haltenden Verbindung an die Stützkomponente angespritzt wird, und wobei die Lichtauskopplungskomponente als ein Abschnitt des Verbindungskörpers gespritzt wird. In diesem Fall wird die Lichtauskopplungskomponente also erst im Zuge des Spritzgießens als ein Spritzgussbauteil hergestellt, nämlich insbesondere gemeinsam mit dem Verbindungskörper und als ein Abschnitt desselben. Der Verbin dungskörper und die Lichtauskopplungskomponente sind vorzugsweise einstückig und materialeinheitlich ausgebildet.

Dabei kann das Spritzgießen des Verbindungskörpers und/oder der Lichtauskopp lungskomponente in einem Takt oder in mehreren Takten durchgeführt werden. Bei spielsweise kann es notwendig sein, zumindest zwei Spritztakte durchzuführen, wenn es sich bei der Lichtauskopplungskomponente etwa um eine dickwandige Linse mit hohen Anforderungen an die optische Qualität handelt.

Vorzugsweise werden die Stützkomponente und/oder die Lichtauskopplungskompo nente mit jeweils wenigstens einem Verbindungsabschnitt bereitgestellt, wobei die Verbindungsabschnitte unter Bildung der haltenden Verbindung von dem Verbindungskörper unter Bildung eines Formschlusses umspritzt werden. Bevorzugt ist die haltende Verbindung der beiden Komponenten nahe der lichttechnischen Pri märfunktion, d.h. nahe der Lichtauskopplung, vorzusehen, um relative Lageverände rungen der Komponenten im Falle von thermischer Ausdehnung im Betrieb der Be leuchtungseinrichtung durch sehr kurze Hebel klein zu halten. Der Verbindungsab schnitt an der Lichtauskopplungskomponente kann beispielsweise als ein umlaufender Kragen ausgebildet sein.

Mit besonderem Vorteil werden die Verbindungsabschnitte der Stützkomponente und/oder der Lichtauskopplungskomponente mit wenigstens einer Flinterschneidung und/oder mit wenigstens einer Öffnung bereitgestellt. Dies dient der Bildung von form schlüssigen Verbindungen mit dem angespritzten Verbindungskörper. Insbesondere bei Verwendung einer metallischen Stützkomponente ist dies erforderlich, um eine be lastbare und dauerhafte Verbindung mit dem aus einem Kunststoff gespritzten Verbin dungskörper zu gewährleisten. Beispielsweise können auf der Metalloberfläche der Stützkomponente hinterschnittige Mikrostrukturen mittels Laserbearbeitung, elektro chemischer, nass-chemischer oder mechanischer Behandlung erzeugt werden.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass begleitend zum Spritzgießen des Verbindungs körpers wenigstens ein Referenzelement zur Referenzierung an der Beleuchtungsein richtung an dem Modul angespritzt wird. Aufgrund der hohen Präzision und Reprodu zierbarkeit des Spritzgussverfahrens kann somit eine hohe Toleranzgüte der Bau gruppe zu den Referenzen eines zu kontaktierenden Bauteils, beispielsweise eines Tragrahmens der Beleuchtungseinrichtung, erzeugt werden. Insbesondere wird dadurch die Möglichkeit einer direkten Referenzierung des Lichtauskopplungsmoduls zur Lichtquelle eröffnet, wodurch sich der aufwändige Prozess der aktiven Ausrichtung der Baugruppen zueinander vermeiden lässt.

Beispielsweise wird die Stützkomponente mit wenigstens einer Bohrung bereitgestellt, wobei die Bohrung unter Bildung des Referenzelements umspritzt wird. Die dadurch verbleibende Öffnung ist in Durchmesser und Lage präzise definiert und beispielsweise zur Aufnahme von Schrauben oder Zapfen geeignet. Alternativ oder zusätzlich kann ein Referenzelement in Form eines Zapfens angespritzt werden.

In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lichtauskopplungskomponente in Form einer Linse bereitgestellt oder gespritzt.

Zudem wird der der Verbindungskörper in einer weiteren vorteilhaften Ausführungs form mit wenigstens einem Verkleidungsabschnitt gespritzt, wobei der Verkleidungs abschnitt die Stützkomponente wenigstens abschnittsweise umhüllt. Dadurch erfüllt der Verbindungskörper eine zusätzliche Designfunktion und verdeckt solche Ab schnitte der insbesondere metallischen Stützkomponente, welche von außerhalb der vorgesehenen Beleuchtungseinrichtung sichtbar sind. Insbesondere kann durch Wahl eines farbigen Kunststoffs ein gewünschter Farbeindruck erzielt werden. Vorzugs weise weist der Verkleidungsabschnitt keine zusätzlichen formschlüssigen Verbin dungsstellen mit der Stützkomponente auf, um die jeweiligen Wärmeausdehnungsbe wegungen möglichst voneinander zu entkoppeln.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein lichttechnisches Modul für eine Beleuchtungs einrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Modul eine Stützkomponente und eine Lichtauskopplungskomponente aufweist, und wobei das Modul mittels des erfindungs gemäßen Verfahrens in einer der vorgenannten Ausführungsformen hergestellt ist.

Vorzugsweise weist die Stützkomponente des Moduls ein Metall und/oder eine Metall legierung auf. Metalle zeichnen sich gegenüber Kunststoffen durch ihre überlegenen mechanischen und thermo-mechanischen Eigenschaften aus. Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine haltende Verbindung zwischen einer metalli schen Stützkomponente und der Lichtauskopplungskomponente mittels des Verbin dungskörpers unter Formschlussbildung gewährleistet. Insbesondere kann die Stütz komponente vorteilhaft eine Aluminiumlegierung aufweisen, beispielsweise eine Alu minium-Magnesium Legierung. Aluminiumlegierungen sind durch ein geringes spezifi sches Gewicht sowie durch einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausge zeichnet. Mit weiterem Vorteil weisen der Verbindungskörper und/oder die Lichtauskopplungs komponente einen thermoplastischen Kunststoff auf. Thermoplastische Kunststoffe sind kostengünstig, gut spritzbar und in transparenter Beschaffenheit für optische An wendungen geeignet. Vorzugsweise weisen der Verbindungskörper und/oder die Lichtauskopplungskomponente ein Polycarbonat und/oder ein Polymethylmethacrylat auf.

BEVORZUGTE AUSFUHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 a eine Querschnittsansicht eines ersten erfindungsgemäßen Moduls, und Fig. 1 b eine Querschnittsansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Moduls Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines dritten erfindungsgemäßen Moduls.

Die Figuren 1 a, 1 b und 2 zeigen Querschnittsansichten von drei unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen lichttechnischen Moduls 100. Das Modul 100 umfasst jeweils die Stützkomponente 1 mit dem am Verbindungsabschnitt 11 an gespritzten Verbindungskörper 3, welcher die haltende Verbindung zwischen der Stützkomponente 1 und der Lichtauskopplungskomponente 2 bildet. Die dreidimensio nale Gestalt der Stützkomponente 1 ist dabei im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Längsachse und die Lichtauskopplungskomponente ist jeweils als eine Linse 20 ausgebildet. Die Stützkomponente 1 ist vorzugsweise aus einer leichten Alumini umlegierung gefertigt.

Die in den Figuren 1 a und 1 b dargestellten Module 100 sind gemäß einer Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden, bei welcher sowohl die Stützkomponente 1 als auch die Lichtauskopplungskomponente 2 als vorgefertigte Bauteile bereitgestellt und in das verwendete Spritzgusswerkzeug in einer Sollpositionierung zueinander eingelegt werden. In dem nachfolgenden Spritzgussvor gang wird dann der Verbindungskörper 3, beispielsweise aus einem thermoplasti schen Kunststoff, zur Herstellung der haltenden Verbindung zwischen der Stützkom ponente 1 und der Lichtauskopplungskomponente 2 angespritzt.

Der Verbindungskörper 3 bildet dabei formschlüssige Verbindungen mit den jeweiligen Verbindungsabschnitten 11 , 21 aus. Der Verbindungsabschnitt 11 erstreckt sich, ins besondere vollumfänglich, entlang des in den Figuren oben dargestellten Endab schnitts der Stützkomponente 1 und weist umfänglich voneinander beabstandete Öff nungen 12 auf, welche von dem Verbindungskörper 3 formschlüssig umspritzt wer den. Zusätzlich oder alternativ kann die Oberfläche des Verbindungsabschnitts 11 we nigstens teilweise mit hinterschnittigen Oberflächenstrukturen versehen sein, um die Verbindung zwischen Stützkomponente 1 und Verbindungskörper 3 weiter zu verstär ken. Auf Seiten der Lichtauskopplungskomponente 2 ist der Verbindungsabschnitt 21 in Form eines, insbesondere vollumfänglich, umlaufenden Kragens zur Bildung einer Feder-Nut-Verbindung mit dem Verbindungskörper 3 ausgebildet. Die Lichtauskopp lungskomponente 2 ist beispielsweise aus einem optischem Glas gebildet, gewöhnlich aber aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoff, wobei der Verbindungs körper 3 vorzugsweise aus demselben Kunststoff gebildet wird, um die thermo-me- chanischen Eigenschaften der Verbindung zu optimieren.

In der in der Fig. 1b dargestellten Ausführungsform des Moduls 100 weist der Verbin dungskörper 3 zusätzlich den Verkleidungsabschnitt 31 auf, welche eine Designfunk tion des Verbindungskörpers 3 als eine äußerliche Abdeckung der Stützkomponente 1 erfüllt. Dies kann insbesondere der Erzielung eines bestimmten Farbeindrucks durch Verwendung eines entsprechend gefärbten Kunststoffs für die Herstellung des Verbin dungskörpers 3 dienen und ist zweckmäßig, wenn die Stützkomponente 1 in der vor gesehenen Beleuchtungseinrichtung von außen sichtbar ist. Dabei wird vorzugsweise keine formschlüssige Verbindung zwischen der Stützkomponente 1 und dem Verklei dungsabschnitt 31 aufgebaut, so dass keine unerwünschten Wechselwirkungen im Zuge von thermischer Ausdehnung auftreten können. Das in der Fig. 2 dargestellte Modul 100 ist gemäß einer zweiten Variante des erfin dungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden, bei welchem lediglich die Stützkompo nente 1 als vorgefertigtes Bauteil bereitgestellt und in das verwendete Spritzgusswerk zeug eingelegt wird. Erst beim anschließenden Spritzgießen wird die Lichtauskopp- lungskomponente 2 als ein Abschnitt des Verbindungskörpers 3 gebildet, wobei der Verbindungskörper 3 eine formschlüssige, haltende Verbindung der vorbeschriebenen Art mit der Stützkomponente 1 ausbildet. Die Lichtauskopplungskomponente 2 ist hier materialeinheitlich mit dem restlichen Verbindungskörper 3 ausgebildet und kann je nach Dicke der Linse 20 bzw. je nach erforderlicher optischer Qualität in einem oder mehreren Takten gespritzt werden. Beim mehrtaktigen Spritzgießen kann beispiels weise ein im Spritzgusswerkzeug verschiebbarer Stempel eingesetzt werden.

Sämtliche in den drei Figuren dargestellten Module umfassen Referenzelemente 4, welche zur Referenzierung an der Beleuchtungseinrichtung dienen und begleitend zum Spritzgießen des Verbindungskörpers 3 an die Stützkomponente 1 angespritzt werden. Zu diesem Zwecke wird die Stützkomponente 1 mit den Bohrungen 14 bereit gestellt und diese werden entweder wie in der Fig. 2 dargestellt unter Bildung der Re ferenzelemente 4 maßhaltig umspritzt oder wie in den Figuren 1 a und 1 b dargestellt zum Anspritzen eines Zapfens 40 genutzt. Die Referenzelemente 4 werden im Monta geprozess des Moduls 100 in der zugehörigen Beleuchtungseinrichtung zur Referen zierung beispielsweise an einem Tragrahmen oder direkt an der Lichtquelle verwen det.

Aufgrund der Präzision und Reproduzierbarkeit des verwendeten Spritzgussverfah rens sowohl für die Fierstellung der haltenden Verbindung zwischen der Stützkompo nente 1 und der Lichtauskopplungskomponente 2 als auch für die Anformung der Re ferenzelemente 4 weisen die erfindungsgemäßen lichttechnischen Module 100 eine hohe Toleranzgüte auf und ermöglichen dadurch eine signifikante Vereinfachung des Montage- und Justageprozesses beim Aufbau der zugehörigen Kraftfahrzeugbeleuch tungseinrichtung. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angege bene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denk bar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung o- der den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

100 Modul

1 Stützkomponente

11 Verbindungsabschnitt

12 Öffnung

14 Bohrung

2 Lichtauskopplungskomponente

20 Linse

21 Verbindungsabschnitt

3 Verbindungskörper

31 Verkleidungsabschnitt

4 Referenzelement

40 Zapfen