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Die
vorliegende Erfindung betrifft Scheinwerfer mit variablem Lichtbündel, insbesondere
für Fahrzeuge.
Sie betrifft insbesondere Scheinwerfer, die mit Hilfe einer einzigen
Lichtquelle Fernlichtbündel
mit unterschiedlichen Lichtverteilungen erzeugen können.
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Scheinwerfer
dieser Art sind bereits vorgeschlagen worden, insbesondere in der
FR 2 727 497 A1 .
Die Hauptaufgabe derartiger Scheinwerfer besteht darin, daß die von
ihnen erzeugte Lichtverteilung an die Fahrbedingungen des Fahrzeugs
angepaßt
ist. Im allgemeinen variiert die Lichtverteilung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit,
um bei niedriger Geschwindigkeit die dem Fahrzeug nahen Bereiche zu
beleuchten (breites Lichtbündel)
und bei hoher Geschwindigkeit eine so weit wie möglich reichende Beleuchtung
der Straße
zu erreichen (gerichtetes, punktförmiges Lichtbündel).
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Aus
der
DE 11 62 307 B ist
ferner ein Autoscheinwerfer bekannt, dessen Reflektor aus zwei im Wesentlichen
parabolischen Teilen besteht, deren Brennpunkte in Richtung der
Reflektorachse bezüglich
einander verschoben sind und die mittels einer oder mehrerer meridionaler
Zonen ineinander übergehen.
Zwischen den Reflektorteilen ist ferner ein zusätzlicher, um die Reflektorachse
drehbarer parabolischer Hohlspiegel angeordnet, der in eine Ruhelage, in
der er optisch inaktiv ist, und in eine Arbeitsstellung, in der
er ein Lichtbündel
erzeugt, verstellbar ist. In seiner Ruhestellung ist der Hohlspiegel
von dem zweiten Reflektorteil verdeckt angeordnet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Scheinwerfer der vorgenannten
Art mit guten optischen Eigenschaften und zuverlässiger, robuster Funktionsweise
bereitzustellen.
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Hierzu
schlägt
die Erfindung einen Scheinwerfer vor, insbesondere für ein Fahrzeug,
mit einem im wesentlichen konkaven ersten Reflektor, der eine optische
Achse aufweist, einer Lampe, die fest in dem ersten Reflektor angebracht
ist und eine Lichtquelle trägt,
und einem zweiten Reflektor, der in der Höhlung des ersten Reflektors aufgenommen
ist, wobei der zweite Reflektor um die optische Achse des ersten
Reflektors zwischen zwei Stellungen drehbar ist. Der zweite Reflektor
ist dabei dazu ausgebildet, in jeder der beiden Stellungen ein Lichtbündel zu
erzeugen.
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Die
Erfindung schlägt
außerdem
die folgenden Merkmale vor:
- – Der zweite
Reflektor gelangt aus einer der beiden Stellungen in die andere
der beiden Stellungen durch Drehung um einen Winkel von 90°;
- – der
zweite Reflektor erstreckt sich in einer der beiden Stellungen rechtwinklig
zu der größten Erstreckung
des ersten Reflektors und in der anderen der beiden Stellungen entlang
der größten Erstreckung
des ersten Reflektors;
- – der
zweite Reflektor erzeugt in einer der beiden Stellungen ein unsymmetrisches
Lichtbündel
entlang der Horizontalen einer von der optischen Achse verschiedenen
mittleren Richtung;
- – der
zweite Reflektor erzeugt in einer der beiden Stellungen ein unsymmetrisches
Lichtbündel
entlang der Horizontalen einer von der optischen Achse verschiedenen
mittleren Richtung, und in der anderen der beiden Stellungen ein
Lichtbündel,
dessen mittlere Richtung nach oben gerichtet ist;
- – der
zweite Reflektor wird durch einen Kranz gehalten, der drehbar in
einem Lager angebracht ist, das sich um die Lampenöffnung des
ersten Reflektors erstreckt.
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Die
Erfindung schlägt
außerdem
eine Einheit aus zwei Scheinwerfern vor, die ergänzend zu Abblendlichtscheinwerfern
verwendet werden, in der das unsymmetrische Lichtbündel entlang
der Horizontalen einer von der jeweiligen optischen Achse verschiedenen
mittleren Richtung in Richtung des bzw. auf die Seite des Gegenverkehrs
gerichtet ist.
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Die
Erfindung schlägt
außerdem
eine Einheit aus zwei Scheinwerfern vor, bei der die entlang der Horizontalen
unsymmetrischen Lichtbündel
jedes Scheinwerfers bezüglich
der die optische Achse enthaltenden vertikalen Ebene im wesentlichen
symmetrisch sind.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt:
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1 u. 2 ein
Vorderansicht der optischen Bauteile eines Scheinwerfers gemäß einer ersten
Ausführungsform der
Erfindung in den Stellungen ”breites
Lichtbündel” bzw. ”gerichtetes
Lichtbündel”,
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3 einen
horizontalen Schnitt durch die in 1 dargestellten
Bauteile,
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4 einen
horizontalen Schnitt durch die in 2 dargestellten
Bauteile,
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5 u. 6 eine
Vorderansicht der optischen Bauteile eines Scheinwerfers gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung in der Stellung ”gerichtetes
Lichtbündel” und ”breites
Lichtbündel”,
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7 einen
horizontalen Schnitt durch die in 5 dargestellten
Bauteile,
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8 einen
horizontalen Schnitt durch die in 6 dargestellten
Bauteile,
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9 einen
vertikalen Schnitt durch die in 5 dargestellten
Bauteile,
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10 einen
vertikalen Schnitt durch die in 6 gezeigten
Bauteile,
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11 ein
Beispiel des Mechanismus, der erfindungsgemäß die Drehung des zweiten Reflektors
erlaubt.
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In
der gesamten Beschreibung beziehen sich die Begriffe vertikal und
horizontal auf das Fahrzeug, an dem der erfindungsgemäße Scheinwerfer angebracht
ist.
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Die 1 stellt
die optischen Bauteile eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers dar, nämlich einen
ersten Reflektor 11, einen zweiten Reflektor 12 und
eine Lichtquelle 13. Die Lichtquelle 13 ist hier
der Glühfaden
einer H1-Halogenlampe. Die Lichtquelle könnte ebenfalls der Lichtbogen
einer Entladungslampe sein.
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In üblicher
Weise sind die optischen Bauteile in einem Gehäuse aufgenommen, das vorne
durch eine durchsichtige Abdeckscheibe geschlossen ist (nicht dargestellt).
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Bei
einer ersten Ausführungsform
(in 1 bis 4 dargestellt) ist der Scheinwerfer
von horizontaler Art, d. h. seine größte Ausdehnung erstreckt sich
längs der
Horizontalen. Der erste Reflektor 11 ist ebenfalls von
horizontaler Art. In üblicher
Weise verwendet man mit dieser Art Reflektor eine axiale Lichtquelle 13.
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Der
erste Reflektor 11 hat die Form eines Rotationsparaboloids,
dessen Brennpunkt mit der Lichtquelle 13 zusammenfällt, und
dessen Achse die Fahrtrichtungsachse (horizontal) ist. Das durch
den ersten Reflektor 11 erzeugte Lichtbündel ist somit ein längs der
Fahrtrichtungsachse (optische Achse X) gerichtetes Lichtbündel, dessen
Winkelauffächerung sich
direkt aus der räumlichen
Erstreckung der Lichtquelle 13 ergibt.
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Der
erste Reflektor
11 könnte
auch gemäß den Lehren
der Patentanmeldung
FR
2 664 677 A1 ausgeführt
sein, um selbst eine leichte horizontale Auffächerung des Lichtbündels hervorzurufen.
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Der
zweite Reflektor 12 befindet sich in der Höhlung des
ersten Reflektors 11. Der zweite Reflektor 12 hat
die Form eines Rotationsparaboloids um die Achse X (optische Achse),
dessen Brennpunkt mit der Lichtquelle 13 zusammenfällt. Die
Brennweite des zweiten Reflektors 12 ist somit kleiner
als die Brennweite des ersten Reflektors 11.
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Der
zweite Reflektor 12 ist aus zwei Teilen 12a und 12b zusammengesetzt,
die bezüglich
der optischen Achse X symmetrisch sind.
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Der
zweite Reflektor 12 ist in dem ersten Reflektor 11 um
die optische Achse X zwischen zwei Stellungen drehbar.
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In
der in den 1 und 3 dargestellten Stellung,
die als Stellung ”breites
Lichtbündel” bezeichnet
wird, erstreckt sich der zweite Reflektor 12 in der Horizontalen,
d. h., daß sich
jeder Teil 12a, 12b des zweiten Reflektors 12 insbesondere
auf Höhe der
horizontalen Ebene erstreckt, die die Lichtquelle 13 enthält.
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Diese
Stellung des zweiten Reflektors 12, in der er sich längs der
größten Erstreckung
des ersten Reflektors 11 erstreckt, hat optisch zwei Hauptfolgen:
- – Die
Zonen des ersten Reflektors 11, die an den horizontalen
Enden desselben liegen (Außenzonen,
die kleine Bilder der Lichtquelle 13 und somit ein gerichtetes
Lichtbündel
erzeugen), sind durch den zweiten Reflektor verdeckt;
- – der
zweite Reflektor 12 fängt
den Lichtfluß ab, der
den vorgenannten Zonen entspricht und reflektiert diesen Lichtfluß wegen
der Nähe
der Lichtquelle 13 zum zweiten Reflektor 12 mit
einer beträchtlichen
Auffächerung.
Diese Auffächerung vollzieht
sich aufgrund der horizontalen Stellung des zweiten Reflektors im
wesentlichen in der Horizontalen.
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Diese
beiden Folgen wirken zur Bildung eines breiten Lichtbündels zusammen.
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In
der in den 2 und 4 dargestellten Stellung ”gerichtetes
Lichtbündel” erstreckt
sich der zweite Reflektor 12 in der Vertikalen der Lichtquelle 13.
Der zweite Reflektor 12 erstreckt sich somit rechtwinklig
zu der größten Erstreckung
des ersten Reflektors 11.
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Daher
fängt der
zweite Reflektor 12 die von der Lichtquelle 13 ausgehenden
und zu dem ersten Reflektor 11 hin gerichteten Lichtstrahlen
nicht (oder in vernachlässigbarer
Weise) ab.
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Die
Zonen des ersten Reflektors 11, die sich an den horizontalen
Enden desselben (Außenzonen) befinden,
sind somit in der Stellung ”gerichtetes Lichtbündel” optisch
aktiv; die kleinen Bilder, die sie in der Achse bilden (klein wegen
des relativ großen Abstands,
der die Außenzonen
von der Lichtquelle 13 trennt) bilden ein gerichtetes Lichtbündel.
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Der
zweite Reflektor 12 gelangt von der Stellung ”breites
Lichtbündel” durch
Drehung um einen Winkel von 90° um
die optische Achse X in die Stellung ”gerichtetes Lichtbündel”.
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Das
durch den zweiten Reflektor 12 erzeugte Lichtbündel erfährt somit
eine Drehung um 90°;
in der Stellung ”gerichtetes
Lichtbündel” erzeugt
der zweite Reflektor 12 ein in vertikaler Richtung aufgefächertes Lichtbündel, das
jedoch in horizontaler Richtung schmal im Winkel ist.
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In
den 5 bis 10 ist eine zweite Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Wie zuvor sind nur die optisch aktiven Bauteile
in diesen Figuren dargestellt.
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Der
in den 5 und 6 dargestellte erste Reflektor 21 ist
von vertikaler Art, d. h., daß sich seine
größte Erstreckung
längs der
Vertikalen erstreckt. Die zweite Ausführungsform paßt also
insbesondere zu Scheinwerfern vertikaler Art oder vertikalisierten
Scheinwerfern.
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Mit
einem Reflektor dieser Art verwendet man vorzugsweise eine Lichtquelle 23,
die sich horizontal und rechtwinklig zur optischen Achse des Scheinwerfers
erstreckt (üblicherweise
als transversale Lichtquelle bezeichnet). Es kann sich beispielsweise
um den Glühfaden
einer H3-Lampe handeln, die in üblicher
Weise im Scheitelpunkt des ersten Reflektors 21 angeordnet
ist.
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Der
erste Reflektor
21 kann selbst ein gerichtetes Lichtbündel, das
heißt
ein im Winkel wenig aufgefächertes
Lichtbündel
erzeugen. Es kann sich beispielsweise um ein Rotationsparaboloid
handeln, dessen Brennpunkt mit der Lichtquelle
23 zusammenfällt, oder
um eine in der Patentanmeldung
FR 2 664 677 A1 eschriebene Oberfläche, die
konstruiert wurde, um eine geringfügige Winkelauffächerung
zu bewirken.
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Die
Zonen, die sich an den vertikalen Enden des ersten Reflektors 21 befinden
und somit die am weitesten von der Lichtquelle 23 entfernten
Zonen sind, erzeugen Lichtbündel
mit schwacher Winkelauffächerung
(d. h. kleine Bilder auf einem Projektionsschirm). Diese als Außenzonen
bezeichneten Zonen dienen zur Bildung eines gerichteten Lichtbündels.
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Der
zweite Reflektor 22 befindet sich in der Höhlung des
ersten Reflektors 21.
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Projiziert
auf eine zur optischen Achse X senkrechte Ebene hat der zweite Reflektor 22 die Form
eines Rechtecks; die Richtung des zweiten Reflektors 22 wird
mit der Richtung der größten Erstreckung
des Rechtecks gleichgesetzt.
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Somit
schreibt man, daß der
zweite Reflektor 22 horizontal (bzw. vertikal) ist, um
auszudrücken, daß die in
Projektion auf eine zur optischen Achse rechtwinklige Ebene größte Erstreckung
des zweiten Reflektors 22 horizontal (bzw. vertikal) ist.
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Der
zweite Reflektor 22 ist in dem ersten Reflektor 21 um
die optische Achse X zwischen zwei Stellungen drehbar. Vorteilhaft
sind die beiden Stellungen um einen Winkel von 90° voneinander
beabstandet.
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In
der als Stellung ”gerichtetes
Lichtbündel” bezeichneten
und in den 5, 7 und 9 dargestellten
Stellung ist der zweite Reflektor 22 horizontal. Der zweite
Reflektor 22 erstreckt sich also rechtwinklig zu der größten Erstreckung
des ersten Reflektors 21.
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In
der Stellung ”gerichtetes
Lichtbündel” verdeckt
der zweite Reflektor 22 nicht die Außenzonen des ersten Reflektors 21,
der somit ein gerichtetes Lichtbündel
erzeugt (s. o.).
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In
der Stellung ”breites
Lichtbündel” (6, 8 und 10)
ist der zweite Reflektor 22 vertikal und erstreckt sich
demnach längs
der größten Erstreckung
des ersten Reflektors 21.
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In
dieser Stellung sind die Außenzonen
des ersten Reflektors 21 verdeckt. Die mittleren Zonen des
ersten Reflektors 21, die ein im Winkel etwas breiteres
Lichtbündel
erzeugen, liegen im Gegensatz dazu frei und sind somit optisch aktiv.
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Die
von der Lichtquelle 23 in Richtung der Außenzonen
des ersten Reflektors 21 ausgehenden Lichtstrahlen werden
durch den zweiten Reflektor 22 abgefangen, der ein horizontal
aufgefächertes
Lichtbündel
erzeugt.
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All
dies trägt
zur Bildung eines breiten Lichtbündels
bei.
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Vorzugsweise
ist die horizontale Winkelauffächerung,
die in der Stellung ”breites
Lichtbündel” durch
den zweiten Reflektor 22 bewirkt wird, unsymmetrisch, wie
in 8 gut zu sehen ist. Das durch den zweiten Reflektor 22 in
dieser Stellung erzeugte Lichtbündel
hat also (projiziert auf eine horizontale Ebene) eine mittlere Richtung
M, die von der optischen Achse verschieden ist.
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Man
kann insbesondere auf die Patentanmeldung
FR 2 732 446 A1 zurückgreifen,
um einen Reflektor mit derartigen Eigenschaften zu schaffen.
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Die
mittlere Richtung M' des
durch den zweiten Reflektor 22 in der Stellung ”gerichtetes
Lichtbündel” erzeugten
Lichtbündels
ist somit nicht parallel zur optischen Achse X. Vorteilhaft ist
diese mittlere Richtung M' nach
oben gerichtet. Auf diese Weise vermeidet man es, auf der Straße vor dem
Fahrzeug einen den Fahrer störenden
Lichtfleck zu erzeugen.
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Es
ist klar, daß man
ausgehend von der Stellung ”breites
Lichtbündel” lediglich
den Drehsinn auswählen
muß (AH
in den Figuren), der es dem zweiten Reflektor 22 erlaubt,
ein aufsteigendes mittleres Lichtbündel zu erzeugen.
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Die
beschriebenen Scheinwerfer (mit unsymmetrischem Lichtbündel) können je
nach Anwendungsfall unterschiedlich verwendet werden.
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In
einem ersten Fall verwendet man die Fernlichtscheinwerfer ergänzend zu
Abblendlichtscheinwerfern mit unsymmetrischer Hell-Dunkel-Grenze,
beispielsweise gemäß der Patentanmeldung
FR 2 750 375 A1 .
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In
diesem Fall verwendet man vorteilhaft einen oder mehrere erfindungsgemäße Scheinwerfer, deren
zweiter Reflektor 22 in der Stellung ”breites Lichtbündel” ein Lichtbündel erzeugt,
dessen mittlere Richtung M in Richtung des Gegenverkehrs gerichtet ist.
So wird das (asymmetrische) Lichtbündel der Abblendlichtscheinwerfer
in natürlicher
Weise ergänzt.
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Eine
andere Lösung
besteht darin, nur zwei erfindungsgemäße Scheinwerfer zu verwenden,
wobei in jedem der zweite Reflektor 22 in der Stellung ”breites
Lichtbündel” ein unsymmetrisches
Lichtbündel
erzeugt.
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In
diesem Fall konstruiert man den zweiten Reflektor 22 jedes
Scheinwerfers derart, daß die
beiden durch diese gebildeten Lichtbündel in der Stellung ”breites
Lichtbündel” im wesentlichen
symmetrisch bezüglich
einer die optische Achse enthaltenden vertikalen Ebene sind.
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Wie
zuvor wählt
man in jedem Scheinwerfer den Drehsinn des zweiten Reflektors 22 so,
daß man in
der Stellung ”gerichtetes
Lichtbündel” ein nach oben
gerichtetes Lichtbündel
erhält.
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Man
erhält
auf diese Weise sowohl in der Stellung ”gerichtetes Lichtbündel” wie auch
in der Stellung ”breites
Lichtbündel” ein Lichtbündel guter Lichtstärke und
-verteilung, mit dem man angenehm fahren kann.
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Es
sei bemerkt, daß die
Dicke (vertikale Auffächerung)
des Lichtbündels
mit einer transversalen Quelle vorteilhaft in der Stellung ”gerichtetes
Lichtbündel” minimiert
ist, und daß man
in der Stellung ”breites
Lichtbündel” eine wesentlich
größere horizontale
Auffächerung
erhält,
weil die zu berücksichtigende
Lichtquelle der Glühfaden
in seiner Länge
ist, die wesentlich größer als
sein Durchmesser ist.
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11 stellt
eine Lösung
zur Ausführung des
Mechanismus dar, der den zweiten Reflektor 32 zur Drehung
bringt.
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Der
erste in dieser Figur dargestellte Reflektor 31 nimmt eine
Lampe 33 in einem Lampenträger 41 auf. Die Lampe 33 trägt eine
Lichtquelle.
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In
der Nähe
des Lampenträgers 41 und
vorzugsweise einstückig
mit diesem erstreckt sich ein Lager 40, das einen um die
optische Achse X drehbaren Kranz 35 hält. Das Lager 40 erstreckt
sich um die Aussparung 43 des ersten Reflektors 31,
die die Lampe 33 aufnimmt und im allgemeinen als Lampenöffnung bezeichnet
wird. Arme 34 erstrecken sich von dem Kranz 35 weg
und tragen an ihrem dem Kranz 35 entgegengesetzten Ende
den zweiten Reflektor 32.
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Ein
Motor 36 mit drehbarem Ausgang ist an der Rückseite
des ersten Reflektors 31 befestigt. Der Motor 36 versetzt über ein
Mitnahmesystem 37 den Kranz 35 in Drehung.
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Genauer
gesagt versetzt der Motor 36 ein Zahnrad 38 in
Drehung, welches seinerseits ein Transmissionsteil 39 in
Drehung versetzt. Die Drehung des Transmissionsteils 39,
das den ersten Reflektor 31 durchquert, führt zur
Drehung eines Zahnrads 42, das mit dem gezahnten äußeren Umfang des
Kranzes 35 kämmt.
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Die
Erfindung ist nicht auf die obigen Beispiele beschränkt, die
nur bevorzugte Ausführungsformen
derselben darstellen.