DE19830396C2 - Optische Ablenkanordnung mit gesteuert veränderbarer Ablenkung als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Ablenkanordnung mit gesteuert veränderbarer Ablenkung als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers, wobei der Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Lichtquelle, einen Reflektor und die senkrecht zu der optischen Achse des Reflektors angeordnete Ablenkanordnung umfaßt, wobei der Reflektor von der Lichtquelle ausgesandtes Licht über die Ablenkanordnung auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug reflektiert, und die Ablenkanordnung mindestens zwei senkrecht zu der optischen Achse, relativ zueinander verschiebbare und zueinander beabstandete Ablenkelemente aufweist.

Ein derartige Ablenkanordnung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers ist beispielsweise aus der DE 30 37 107 A1 bekannt. Der dort offenbarte Scheinwerfer weist zwei zueinander beabstandete Ablenkelemente auf, die als flächige Linsenelemente mit jeweils einer Seite mit einer planen Oberfläche und einer gegenüberliegenden Seite mit einer optisch wirksamen Oberfläche ausgebildet sind. Die optisch wirksamen Oberflächen sind bspw. als gewölbte Oberflächen mit einem zylindrischen Profil oder als Oberflächen mit einer Fresnel-Struktur ausgebildet. Die Struktur der optisch wirksamen Oberflächen der offenbarten Ablenkanordnung erstreckt sich in einer Längsrichtung auf den Ablenkelementen.

Bei der bekannten Ablenkanordnung liegen die optisch wirksamen Oberflächen der beiden Ablenkelemente einander gegenüber. Die Strukturen der wirksamen Oberflächen der beiden Ablenkelemente bilden eine Positivform und eine dieser entsprechende Negativform, so daß die beiden Ablenkelemente in einer Grundstellung äquidistant zueinander angeordnet sind.

Eines der beiden Ablenkelemente ist senkrecht zu der optischen Achse und relativ zu dem anderen Ablenkelement entlang einer imaginären Verschiebeachse verschiebbar. Die Verschiebeachse verläuft senkrecht zu der Erstreckung in Längsrichtung der Oberflächenstruktur des Ablenkelements.

In der DE 30 37 107 A1 wird vorgeschlagen, im Bereich des Kraftfahrzeugscheinwerfers einen in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gerichteten Lichtsensor anzuordnen, der Gegenverkehr anhand des Scheinwerferlichts des Gegenverkehrs erkennen kann. Um den Gegenverkehr nicht zu blenden, wird eines der Ablenkelemente derart verschoben, daß das Lichtbündel des Scheinwerfers insgesamt oder teilweise in Richtung des eigenen Fahrbahnrandes verlagert wird.

Bei der bekannten Ablenkanordnung hat sich jedoch die unzureichende Flexibilität bei der Variation der Lichtverteilung als nachteilig erwiesen. Lediglich eines der beiden Ablenkelemente ist verschiebbar, das andere Ablenkelement ist relativ zu dem Reflektor fest angeordnet. Deshalb kann die Lichtverteilung nur in einer Richtung, bspw. seitlich, variiert werden. Eine adaptive Lichtverteilung, d. h. eine Steuerung der Lichtverteilung anhand einer Vielzahl von Fahrzeug-Sensorsignalen, ist mit der bekannten Ablenkanordnung nicht möglich.

Daraus ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ablenkanordnung der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, daß eine adaptive Lichtverteilung ermöglicht und die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug stets optimal ausgeleuchtet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von der Ablenkanordnung der eingangs genannten Art vor, daß beide Ablenkelemente entlang imaginärer Verschiebeachsen verschiebbar sind, die senkrecht zueinander verlaufen, und daß die Ablenkelemente jeweils eine Seite mit einer planen Oberfläche und eine gegenüberliegende Seite mit einer optisch wirksamen Oberfläche aufweisen, wobei die plane Oberfläche des ersten Ablenkelements der optisch wirksamen Oberfläche des zweiten Ablenkelements gegenüberliegt.

Die beiden Ablenkelemente sind jeweils nur in eine Richtung verschiebbar. Eine solche einfache translatorische Bewegung kann durch einfach aufgebaute und zuverlässig arbeitende Verschiebeeinheiten problemlos ausgeführt werden. Obwohl die einzelnen Ablenkelemente nur translatorisch verschoben werden, kann mit der gesamten Ablenkanordnung dennoch die Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug nahezu beliebig variiert werden. So kann das Lichtbündel des Kraftfahrzeugscheinwerfers nicht nur seitlich verlagert, sondern auch in der Höhe variiert werden, so daß sich unterschiedliche Reichweiten ergeben. Mit einer geeigneten Auslegung der optisch wirksamen Oberflächen der Ablenkelemente können selektiv bestimmte Raumrichtungen ausgeleuchtet werden. Dadurch kann eine stufenlose Verlagerung des Lichtbündels in horizontaler und vertikaler Richtung erfolgen und die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug situationsgerecht ausgeleuchtet werden.

Die beiden Ablenkelemente sind derart zueinander angeordnet, daß sie bei Bedarf eine reine Ablenkung des Lichtbündels und keine unerwünschte Streuung oder andere Verluste bewirken.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die optisch wirksame Oberfläche als gewölbte Oberfläche mit zylindrischem Profil ausgebildet ist und die imaginären Zylinderachsen der zylindrisch gewölbten Oberflächen senkrecht zueinander verlaufen und jeweils senkrecht zu der Verschiebachse des entsprechenden Ablenkelements verlaufen.

Vorteilhafterweise besteht die optisch wirksame Oberfläche zumindest eines der Ablenkelemente aus mehreren länglichen Teilsegmenten, wobei die imaginären Längsachsen der Teilsegmente senkrecht zu der Verschiebeachse des Ablenkelements verlaufen. Vorteilhafterweise weisen die Teilsegmente unterschiedliche optische Eigenschaften auf. Durch eine geeignete Auslegung der Teilsegmente können selektiv bestimmte Fahrbahnbereiche vor dem Kraftfahrzeug ausgeleuchtet werden.

Vorteilhafterweise weist die optisch wirksame Oberfläche zumindest eines der Ablenkelemente eine Fresnel-Struktur auf. Dadurch kann das Gewicht und die Baugröße der Ablenkelemente gering gehalten werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Steuereinheit aufweist, die die Ablenkanordnung abhängig von Fahrzeug-Sensorsignalen ansteuert und die Ablenkelemente in der Weise verschiebt, daß in Abhängigkeit der Einflußfaktoren der Fahrzeugsituation eine optimierte Lichtverteilung gegeben ist.

Als Fahrzeug-Sensorsignale, die von der Steuereinheit zur Ansteuerung der Ablenkanordnung genutzt werden, kommen bspw. die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl, der eingelegte Gang, der Lenkwinkel, die Kraftfahrzeugneigung, die Gierrate, die Federwege, die Stellung des Gaspedals, die Stellung der Bremse, die Außentemperatur und/oder die Luftfeuchtigkeit in Betracht. Grundsätzlich können alle physikalischen Einflüsse auf den Fahrzeugzustand mittels eines Sensors ermittelt und an die Steuereinheit weitergeleitet werden. Aus dem Lenkwinkelverlauf kann bspw. der Fahrbahnverlauf ermittelt werden, insbesondere können Kurven erkannt werden und der Kraftfahrzeugscheinwerfer kann die Kurven entsprechend ausleuchten. Aus den Federwegen kann bspw. die Fahrbahnbeschaffenheit ermittelt und die Lichtverteilung entsprechend gesteuert werden.

Aus den Fahrzeug-Sensorsignalen ermittelt die Steuereinheit die Fahrzeug-Situation und steuert die Ablenkanordnung entsprechend an. So deuten bspw. niedrige Geschwindigkeiten, häufiges abwechselndes Betätigen des Gas- und des Bremspedals und häufige Kurven auf eine Stadtfahrt hin. Hohe Geschwindigkeiten über einen längeren Zeitraum hinweg mit gelegentlichem geringfügigem Lenkradeinschlag deuten auf Autobahnfahrt hin, mit gelegentlichem stärkerem Lenkradeinschlag auf Landstraßenfahrt hin. Weitere Fahrzeug-Situationen sind bspw. die Fahrzeugneigung um die Längsachse bei Kurvenfahrt oder um die Querachse beim Beschleunigen oder Abbremsen. Außerdem sind Kurvenfahrten eine Fahrzeug-Situation, die eine besondere Lichtverteilung erfordert. Schließlich kann sich auch durch die Umgebungsbedingungen, Wetter- und Umweltbedingungen, eine Fahrzeugsituation ergeben, die eine besondere Lichtverteilung erfordert.

Eine optimale Lichtverteilung bedeutet, daß abhängig von der jeweiligen Fahrzeug-Situation die gesetzlichen und normativen Anforderungen einerseits erfüllt werden, aber andererseits bezüglich der Lichtverteilung auch voll ausgeschöpft werden.

Der Kraftfahrzeugscheinwerfer mit der erfindungsgemäßen optischen Ablenkanordnung kann die Lichtverteilung situationsgerecht in Abhängigkeit von Straßen-, Fahrer- und Fahrzeug-Situation steuern und somit einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit leisten. Bei geringen Geschwindigkeiten sollte der Seitenbereich der Fahrbahn und ggf. auch der Nahbereich vor dem Fahrzeug besser ausgeleuchtet werden, während bei hohen Geschwindigkeiten die Streubreite zurückgenommen und dafür die Sichtweite entlang der Fahrbahn erhöht werden sollte. Ein verstärktes Seitenlicht ist auch bei Abbiegevorgängen an Kreuzungen sowie bei einer Fahrt auf kurviger Strecke vorteilhaft.

Die erfindungsgemäße optische Ablenkanordnung wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Projektionslinse in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet, der eine in Lichtaustrittsrichtung gesehen nach dem Reflektor angeordnete Blende aufweist. Auf diese Weise können bei einem Kraftfahrzeugscheinwerfer Bauteile eingespart werden, da Ablenkanordnung und Projektionslinse ein Bauteil sind. Die Ablenkanordnung hat eine doppelte Aufgabe. Einmal muß sie das Lichtbündel des Scheinwerfers horizontal oder vertikal verlagern und zum anderen muß sie das von der Lichtquelle ausgesandte und/oder von dem Reflektor reflektierte Licht auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug projizieren.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer erfindungsgemäßen optischen Ablenkanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht und

Fig. 2 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer erfindungsgemäßen optischen Ablenkanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeugscheinwerfer in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 weist eine Lichtquelle 2, einen Reflektor 3 und eine senkrecht zu der optischen Achse 4 des Reflektors 3 angeordnete Ablenkanordnung 5 auf. Die Lichtquelle 2 ist als eine Gasentladungslampe mit einer hohen Leuchtdichte ausgebildet. Der Reflektor 3 reflektiert von der Lichtquelle 2 ausgesandtes Licht über die Ablenkanordnung 5 auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug. Die Ablenkung der Ablenkanordnung 5 ist gesteuert veränderbar. Die Ablenkanordnung 5 weist zwei im wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse 4 angeordnete und zueinander beabstandete Ablenkelemente 5a, 5b auf. Die Ablenkelemente 5a, 5b sind senkrecht zu der optischen Achse 4 relativ zueinander entlang imaginären Verschiebeachsen 6a, 6b verschiebbar. Die Verschiebeachsen 6a, 6b verlaufen im wesentlichen senkrecht zueinander. Die Ablenkelemente 5a, 5b weisen jeweils eine Seite mit einer planen Oberfläche 5c und eine gegenüberliegende Seite mit einer optisch wirksamen Oberfläche 5d auf. Die plane Oberfläche 5c des ersten Ablenkelements 5a liegt gegenüber der optisch wirksamen Oberfläche 5d des zweiten Ablenkelements 5b.

Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 weist zwischen dem Reflektor 3 und der Ablenkanordnung 5 eine Blende 7 auf, über die von der Lichtquelle 2 ausgesandtes und/oder von dem Reflektor 3 reflektiertes Licht zu einer Linse gelangt, die das Licht auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug projiziert. Die Linse wird durch die Ablenkanordnung 5 gebildet.

Die optisch wirksamen Oberflächen 5d der Ablenkanordnung 5 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 sind als gewölbte Oberflächen mit zylindrischem Profil ausgebildet. Die imaginären Zylinderachsen der zylindrisch gewölbten Oberflächen 5d verlaufen im wesentlichen senkrecht zueinander. Die imaginären Zylinderachsen verlaufen außerdem jeweils im wesentlichen senkrecht zu der Verschiebeachse 6a, 6b des entsprechenden Ablenkelements 5a, 5b.

In der Grundstellung der Ablenkelemente 5a, 5b wird von der Lichtquelle 2 ausgesandtes Licht entweder unmittelbar oder über den Reflektor 3 über die Blende 7 von der Ablenkanordnung 5 auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug projiziert. Um nun in besonderen Fahrzeug-Situationen die Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug zu variieren, so daß eine optimierte Lichtverteilung gegeben ist, werden die Ablenkelemente 5a, 5b entlang der Verschiebeachsen 6a, 6b verschoben. Durch Verschieben des Ablenkelements 5a entlang der Verschiebeachse 6a wird die Lichtverteilung in vertikaler Richtung verändert, d. h. die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug kann seitlich mehr oder weniger stark ausgeleuchtet werden. Durch Verschieben des Ablenkelements 5b entlang der Verschiebeachse 6b kann die Lichtverteilung in horizontaler Richtung variiert werden, d. h. die Vorfeldausleuchtung kann erhöht oder vermindert oder die Reichweite des Kraftfahrzeugscheinwerfers 1 erhöht oder vermindert werden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ablenkanordnung 5 werden für übereinstimmende Bauteile die gleichen Bezugsziffern verwendet. Die optisch wirksamen Oberflächen 5d der Ablenkelemente 5a, 5b bestehen aus mehreren länglichen Teilsegmenten 5e. Die imaginären Längsachsen der Teilsegmente 5e verlaufen im wesentlichen senkrecht zu den Verschiebeachsen 6a, 6b des entsprechenden Ablenkelements 5a, 5b. Es ist denkbar, daß die einzelnen Teilsegmente 5e einer optisch wirksamen Oberfläche 5d unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen. Mit einer geeigneten Auslegung der Teilsegmente 5e können selektiv bestimmte Raumrichtungen ausgeleuchtet werden. Dadurch kann eine stufenlose Lichtablenkung in horizontaler und vertikaler Richtung erfolgen und die Fahrbahn situationsgerecht ausgeleuchtet werden. In dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 ist die optisch wirksame Oberfläche 5d der Ablenkelemente 5a, 5b als eine Fresnel-Struktur ausgebildet.

Claims (7)

1. Optische Ablenkanordnung (5) mit gesteuert veränderbarer Ablenkung als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers (1), wobei der Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) eine Lichtquelle (2), einen Reflektor (3) und die senkrecht zu der optischen Achse (4) des Reflektors (3) angeordnete Ablenkanordnung (5) umfaßt, wobei der Reflektor (3) von der Lichtquelle (2) ausgesandtes Licht über die Ablenkanordnung (5) auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug reflektiert, und die Ablenkanordnung (5) mindestens zwei senkrecht zu der optischen Achse (4), relativ zueinander verschiebbare und zueinander beabstandete Ablenkelemente (5a, 5b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ablenkelemente (5a, 5b) entlang imaginärer Verschiebeachsen (6a, 6b) verschiebbar sind, die senkrecht zueinander verlaufen, und daß die Ablenkelemente (5a, 5b) jeweils eine Seite mit einer planen Oberfläche (5c) und eine gegenüberliegende Seite mit einer optisch wirksamen Oberfläche (5d) aufweisen, wobei die plane Oberfläche (5c) des ersten Ablenkelements (5a) der optisch wirksamen Oberfläche (5d) des zweiten Ablenkelements (5b) gegenüberliegt.

2. Ablenkanordnung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch wirksamen Oberflächen (5d) als gewölbte Oberflächen mit zylindrischem Profil ausgebildet sind und die imaginären Zylinderachsen der zylindrisch gewölbten Oberflächen (5d) senkrecht zueinander und jeweils senkrecht zu der Verschiebeachse (6a; 6b) des entsprechenden Ablenkelements (5a; 5b) verlaufen.

3. Ablenkanordnung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch wirksame Oberfläche (5d) zumindest eines der Ablenkelemente (5a; 5b) aus mehreren länglichen Teilsegmenten (5e) besteht, wobei die imaginären Längsachsen der Teilsegmente (5e) senkrecht zu der Verschiebeachse (6a; 6b) des entsprechenden Ablenkelements (5a; 5b) verlaufen.

4. Ablenkanordnung (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilsegmente (5e) unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen.

5. Ablenkanordnung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch wirksame Oberfläche (5d) zumindest eines der Ablenkelemente (5a; 5b) eine Fresnel- Struktur aufweist.

6. Ablenkanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) eine Steuereinheit aufweist, die die Ablenkanordnung (5) abhängig von Fahrzeug-Sensorsignalen ansteuert und die Ablenkelemente (5a, 5b) in der Weise verschiebt, daß in Abhängigkeit der Einflußfaktoren der Fahrzeugsituation eine optimierte Lichtverteilung gegeben ist.

7. Verwendung der Ablenkanordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Projektionslinse in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer (1), der eine in Lichtaustrittsrichtung gesehen, nach dem Reflektor (3) angeordnete Blende (7) aufweist.