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Vorrichtung zum Reflektieren flach zur Fahrbahn gerichteter Lichtstrahlen
in geringem Winkel zu den Lichtstrahlen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Reflektieren flach zurFahrbahn gerichteterLichtstrahlen in geringem Winkel zu
den Lichtstrahlen. Die Straßensignalisierung fordert reflektierende Elemente, die
fähig sind, das Licht der Fahrzeugscheinwerfer in die Augen des Wagenführers zurückzuwerfen,
derart, daß sie nachts als leuchtende Punkte auf der Straße erscheinen, und zwar
in einer Entfernung vom Fahrzeug, die genügt, um die erforderlichen Handlungen des
Führers rechtzeitig zu ermöglichen. Ein solches Problem wird mit lotrechten widerspiegelnden
Flächen leicht gelöst. Jedoch ist diese Lösung in den Fällen unbrauchbar, in denen
die spiegelnden Flächen auf der Straßenfläche angeordnet werden müssen, wie z. B.
zur Sicherung von Fußgängerübergängen. Aus dem Boden ragende Spiegel würden den
Verkehr behindern.
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Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung soll das Problem
dadurch lösen, daß sie ein einwandfreies Zurückwerfen des Lichtes gegen den Fahrzeugführer
sichert, ohne daß verkehrshindernde, aus dem Boden ragende Mittel verwendet werden.
Diesem Zweck dienen für den Fall, daß sie zweckentsprechend gegenüber dem Bekannten
abgewandelt werden, in die Fahrbahn einzubauende, als Rückstrahler ausgebildete,
glasartige Linsenkörper mit aus der Fahrbahn herausragender schwach konvexer Oberfläche
und unterhalb dieser beiderseits einer beim Einbau quer zur Fahrbahn liegenden Mittellinie
angeordneten Gruppe von Rückstrahlungswinkelflächen in der Bodenfläche des Linsenkörpers.
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Bei einer bekannten Linse dieser Art, bei der ein (Y -"enügender Abstand
zwischen der konvexen Ober fläche und der Bodenfläche durch Anordnung eines zylindrischen
Zwischenkörpers gesichert war, waren aber die im Boden der Linse angeordneten spiegelnden
Flächen derart in Sektoren, von der Mitte nach außen gerichtet, angeordnet, daß
die in Längsrichtung der Radien in den einzelnen Sektoren angeordneten spiegelnden
Flächen im Winkel zueinander standen, so daß die Rückstrahlung nicht in Richtung
auf den Fahrzeugführer, sondern nach allen Seiten erfolgte. Bei einer anderen Ausführungsform,
bei der aber die ,spiegelnden Flächen unmittelbar in einer flach gestalteten oberen
Fläche lagen, waren die Spiegel als Dreiflächner mit senkrecht aufeinanderstehenden
Achsen ausgebildet, die bekanntlich in der Hauptsache das Licht parallel zur Achsenrichtung
zurückspiegeln.
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Bei einer weiteren Vorrichtung sind mit ebener Oberfläche versehene
Glaskörper an ihrer Unterseite mit spiegelnden Flächen in Form von Zweiflächnern
versehen. Diese Glaskörper sollen derart in die Straßenfläche eingebaut werden,
daß die Längsrichtung der spiegelnden Flächen quer zur Straßenlängsrichtung gerichtet
ist. Sie dienen zur Markierung von die, Fahrbahn begrenzenden Seitenstreifen. In
ihnen sind chemische Stoffe #eingebettet, die bei Beleuchtung aufleuchten und nachleuchten.
Am unteren Ende dieser streifenförmigen Körper sind Spiegelflächen vorgesehen, welche
die in den Streifen auftretenden Lichterscheinungen nach oben lenken sollen.
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Weiterhin sind Rückstrahler mit Zweiffächnern bekannt, bei denen die
Rückstrahlffächen senkrecht zur Bodenffäche des Linsenkörpers und übereinander angeordnet
sind. Bei diesen Rückstrahlern bildet der Glaskörper lediglich einen mechanischen
Schutz, denn die Rückstrahlflächen befinden sich im oberen, über der Fahrbahn liegenden
Teil des Glaskörpers. Eine andere Vorrichtung wurde vorgeschlagen, mit dem Ziel,
in Längsrichtung der Straße auf sie flach auftreffende Strahlen im flachen Winkel
zu dem auftreffenden Strahl, also in Richtung auf das Auge des Fahrzeugführers zurückzuwerfen.
Die zu diesem Zweck dienenden Linsen hatten zwar eine konkave Oberfläche, waren
aber an der Unterseite mit konzentrisch angeordneten, im wesentlichen domförmigen
Rückstrahlflächen versehen, die die auftreffenden Strahlen im wesentlichen nach
oben, und soweit die zurückgestrahlten Strahlen von der senkrechten abwichen, nach
allen Richtungen zurückstrahlten. Eine konzentrierte
Zurückstrahlung
in Richtung des Fahrzeugführers war also nicht möglich.
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Der Erfindung gemäß ist bei Anwendung eines Linsenkörpers, wie er
oben allgemein beschrieben wurde, die Bodenfläche desselben an beiden Seiten seiner
quer zur Fahrt##ichfung-'verlaufende'n- -Mittellinie mit je einer Gruppe
von durchgehenden Rückstrahlungsflächen in-Form von Winkelspiegeln ausgestattet,
deren dine Fläche in einem kleinen Winkel zur Bodenfläche gegen die lvÜttellinie
ansteigt und deren andere Fläche senkrecht zur ersten steht. Zwischen der Bodenfläche
und der konkaven Oberfläche ist, wie an sich bekannt, ein zylindrischer Glasteil
eingefügt. Die.-Krümmung der- Oberfläche-und-die Höhe des zylindrischen Teiles sind
derart bemessen, daß mit gering,,e.r Neigung gegen die Bodenfläche.einf#Re,ndelichtstrählen
in die hinter der Mitte liegenden- zur Bodehflg#h6 nahezu senkrechten Spiegelflächen
gebrochen werden. Die annähernd horizontalen Spiegelflächen -steigen vorteilhaft
gegen die Mittellinie unter einem Winkel von etwa 5' zur Bodenfläche an.
Die annähernd vertikal verlaufenden Spiegelflächen sind vorteilhaft , in
ihren seitlichen Enden,etwas auf die mittlere"-Linie zu gekrümmt, zu dem Zweck,
daß durch die spiegelnden Flächen die Lichtstrahlen nicht nur von Fahrzeugen, die
in Richtaäg der Siraßenmittällinie fahren, also senkrecht zur Längsrichtung der
- spiegelnden - Flächen-, zurückgeworfen werden, sondern auch solche
Strahlen von Fahrzeugen, die schräg - zur - Straßenmittellinie
und damit schräg zur Längsrichtung der spiegeln-den Flächen fahren. Zu demselben
Zweck -können die annähernd vertikal krIaufenden Spiegelflächen zickzackförmig oder
wellenförmig ausgebildet sein.
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Die Zeichnung dient zur"Erklärung der beim . Erfindungsgegenstand
auftretenden Rückstrahlvorgänge und zeigt beispielgweise Ausführungsformen der der
C im
Erfindung entsprechenden Linsen. Die F i g. 1 ist ein Querschnitt
durch ein Ausführungsbeispiel; F i g. 2 ist eine halbe Draufsicht gemäß F
i g. 1;
F i g. 3 ist eine halbe Draufsicht auf eine, zweite Ausführungsform;
F i g. 4 ist eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform; F i
g. 5 ist ein Querschnitt gemäß F i g. 4; F i g. 6 zeigt
einige der widerspiegelnden Elemente dieser Ausführungsform in einem größeren Maßstab
im Querschnitt.
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Der Weg eines auftreffenden Lichtstrahles ist in .F i g. 1
gezeigt. 1 ist ei Glaselement, welches oben durch die Kalotte 0 begrenzt
ist und unten durch eine .Fläche, in welcher Rillen H, T7 treppenförmig eingeschnitten
sind, derart, daß eine Folge von rechteckigen Flächenwinkeln entsteht, deren Seiten
poliert oder versilbert sind und Spiegel bilden. Die Kalotte 0
soll aus dem
Boden- ragen, während der übrige Teil der-Linse- darin eingebettet ist.
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Von links herkommend sendet der Scheinwerfer eines Kraftwagens einen
Lichtstrahl 4 gegen die Kalotte 0 aus. Der Winkel dieses Lichtstrahles in
bezug auf die Straßenfläche ist sehr klein. Im vorliegenden Fall mißt er
3', -Was der Richtung eines von einem Kraftwagen ausgesandten Lichtbündels
entspricht, wenn derselbe etwa 200-Meter von der Glaslinie entfernt ist. Dieser
Strahl schließt hier mit der Senkrechten, zur Kalotte 0 am Treffpunkt einen
Winkel von 710 ein. W.e,nn,die-Brechungszahl.des Glases 1,5
ist, ergibt
sich durch Berechnung, daß der -entsprechende gebrochene Lichtstrahl 5 mit
der Senkrechten nun einen Winkel von 391 einschließen wird. In der abgebildeten
Lage trifft er nun auf einen im Boden der Linse angeordneten Spiegel V,
d. h. -auf die hintere widerspiegelnde, Fläche -eines Flächenwinkels V-H.
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Den Gesetzen der Widerspiegelung folgend wird der Strahl auf V gebrochen
und auf H zurückgeworfen, dann nochmals in Richtung 8, die zum Strahl
5
parallel liegt. Dieses Parallellaufen rührt davon her, daß die beiden Spiegelflächen
im rechten Winkel zueinander stehen. Die konvexe Kalotte verlassend, verfolgt
der Strahl die Richtung 9 nach -dem Kraftwagen, von welchem er herstammt.
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Bemerkenswert ist, daß der Ausgangspunkt 10 des Strahles
(8, 9) in Richtung des Fahrzeuges dem Rand 11 der Linse näher liegt
als der Punkt 12 seines Auftreffens. Dank der Krümmung der Kalotte wird eine Tängentialebene
in Punkt 10 dem Horizont gegen-.über -eine größere Neigung aufweisen als
eine durch 12 geführte Tangentialebene, so daß der Winkel von 39' nun
37' wird und der Strahl 9 mit -der Senkrechten zum Austrittspunkt
in 10 einen Winkel von 66' einschließt gegenüber 711 im Punkt
12. Der austretende Strahl 9 hat sich also mit Bezug auf den eintretenden
Strahl 4 um 51 gehoben. Dieser Wert ist aber keine absolute Größe, weil die
beiden genannten Senkrechten nicht parallel zueinander sind. Die im Punkt 12 schließt
mit der Lotrechten einen Winkel von 161' ein und die bei 10 einen
Winkel von 181. Der Unterschied von 21 muß von den berechneten
5' abgezogen werden, so daß sich der heraustretende Strahl 9 dem eintretenden
Strahl 4 gegenüber um 31
gehoben hat und somit mit dem Boden einen Winkel
von 6' einschließt.
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Der vom Scheinwerfer des Fahrzeuges herrührende Strahl schloß mit
dem Boden einen Winkel von 31
ein, und die Linse wirft diesen Strahl unter
einem verdoppelten Winkel von 6' zurück, was praktisch genügt, damit dieser
zurückgeworfene Strahl die Augen des Wagenführers trifft, die höher stehen als die
Scheinwerfer.
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Die erforderliche Neigung der Flächen H, F wird man entsprechend
dem Krümraungsradius der Glaskalotte praktisch bestimmen. Auf jeden Fall gestattet
es die der Erfindung entsprechende Anordnung, Strahlen, die den Erdboden fast berühren,
auf einem Punkt, der höher als die Quelle liegt, welcher sie entstammen, zurüdkzuwerfen
ohne Verwendung eines Spiegels, welcher in gefährlicher Weise über die Straßenoberfläche
hinausragt.
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Alle hiernach beschriebenen Ausführungsformen entsprechen der beschriebenen
Theorie..
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Bei derersten Ausführungsform nach dem Querschnitt gemäß F i
g. 1 und der halben Draufsicht der F i g. 2 besitzt die -dargestellte
Linse 1 sägezahnförmige Spiegel V-H, die sich parallel zu einem Durchmesser
M quer über den Linsenboden erstrekken. In der Mitte verbleibt ein Feld, in welchem
die widerspiegelnden Elemente die Gestalt von kleinen Näpfen aufweisen.
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- Unter dem Strahl- 4 erscheint in F i g. 1 ein anderer
Strahl und seine Widerspiegelung (dickerer Strich), welcher zeigt, daß das gleiche
Gesetz für alle auf die Linse treffenden Strahlen gilt.
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Einzig Strahlen wie 19, die die Linse, ganz nahe ihrem Rand
erreichen, erfahren eine Änderung. Sie
treffen auf die mittleren
Näpfe 15 und werden praktisch senkrecht nach oben in Richtung 20 zurück-,geworfen.
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Zweck dieser Anordnung ist, daß die im Straßenboden eingebetteten
Linsen nicht nur das Licht den Fahrzeugführern zurückwerfen, sondern beim Nahen
eines leuchtenden Fahrzeuges aufleuchten und die Fußgänger dadurch aufmerksam machen,
daß sämtliche Linsen als selbstleuchtende Punkte auf dem Boden erscheinen.
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Bei geradliniger Anordnung der als Flächenwinkel gestalteten sägezahnartigen
Spiegel ergibt sich nur dann eine volle Widerspiegelung, wenn das ankommende Licht
senkrecht zur Längserstreckung der Spiegelfläche einfällt. Deswegen ist es angebracht,
die seitlichen Enden der Spiegelflächen, wie in F ig. 2 und 3 gezeigt, etwas
auf die mittlere Linie zu krümmen (14), um auch das von seitlich gegen die spiegelnde
Linse anfahrenden Fahrzeugen ausgehende Licht gut zurückzuwerfen.
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F i g. 3 ist eine halbe Draufsicht wie F i g. 2 und
zeigt eine zweite Ausführungsform. Unterschiedlich ist hier, daß die kleinen napfförmigen
Spiegel fehlen und nur -sich im wesentlichen geradlinig durch den Linsenboden erstreckende
Spiegel H, V vorgesehen sind,die zur Mittellinie M parallel liegen und an
den Enden in 14' eine Krümmung aufweisen.
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Die dritte Ausführungsform gemäß F i g. 4 bis 6
benutzt,
wiederum im rechten Winkel rechtwinklig zueinander angeordnet, Winkelspiegel H und
V, die im Boden der Linse 1 entsprechend geneigt eingearbeitet sind.
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In der Beschreibung der Ausführungsformen ge-mäß den F ig.
2 und 3 ist bemerkt worden, daß es von Vorteil ist, die widerspiegelnden
Flächen nicht auf ihrer ganzen Länge genau parallel zur Mittellinie M zu halten,
und zwar um eine gute Rückstrahlung auch dann zu sichern, wenn das Fahrzeug nicht
genau senkrecht zur Mittellinie M fährt.
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Bei dieser dritten Ausführungsform sind die Spiegel H,
Y wohl im Prinzip parallel zur Richtung der Mittellinie M angeordnet, jedoch
sind sie nicht geradlinig, sondern weisen eine Zickzackform auf. F i g. 6
zeigt
denBoden derLinse in einem größerenMaßstab.
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Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß sie die auftreffenden Strahlen,
auch wenn sie von links oder von.rechts kommen, widerspiegeln, so daß immer die
ganze Linse aufgehellt erscheint und leuchtet.
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Selbstverständlich lassen sich die der Erfindung entsprechenden Linsen
allen Problemen der Signalisierung anpassen. Man kann sie, außer an Straßenübergängen
für Fußgänger, noch so im Boden einbetten, daß sie Linien, Pfeile oder sonstige
Figuren bilden, das Wort »Stopp« darstellen, oder man kann sie noch seitlich in
der Fahrbahn am Straßenrand anbringen.
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Man kann sie auch zur Anzeige von Parkierungsplätzen benutzen.
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Das Glas soll selbstverständlich eine solche Qualität aufweisen, daß
es den Beanspruchungen des Straßenbodens widerstehen kann. Insbesondere kann dieses
Glas gehärtet sein.