-
Asymmetrische Automobilischeinwerfelampe Die Erfindung bezieht sich
auf eine Automobischeinwerflampe, die einen zylindrischen oder kugelförmigen Kolben,
eine Haupt- und Nebenwendel /Leuchtkörper für Fernlicht und fü Abblendlicht/ und
eine den Leuchtkörper für Abblendlicht /Abblendwendel/ umgebende A335-272
Abblendkappe
besitzt, die ein Fernlicht und ein Abblendlicht mit scharf er Hell-Dunkel-Granze
und mit einer gegenseitig in vertikaler Richtung verschobenen waagerechten stufenfdrmige
Hell-Dunkel-Grenze ergeben.
-
Bekanntlich ist in Europa für Fahrzeuge die Benutzung von zwei Beleuchtungsarten,
d.h. ein Abblendlicht bei der Begegnung von Fahrzeugen und ein Fernlicht vorgeschrieben.
-
An die für Fahrzeuge benutzten Scheinwerfer wird einerseits die grundlegende
Anforderung gestellt, die Fahrbahn entsprechend so zu beleuchten, dass der Fahrer
die in einer den Bremsweg-Uberschreitenden Entfernung liegenden Hindernisse rechtzeitig
wahrnimmt, andererseits bei Begegnungen mit anderen Fahrzeugen deren Fahrer nicht
zu blenden. Bekanntlich wird diese doppelte Anforderung zur Zeit in der Weise erreicht,
dass man in den Scheinwerfern der Fahrzeuge Lampen benutzt, bei denen durch Umschalten
Fernlicht oder - Abblendlicht abgegeben werden kann. Die Benutzung des asymmetrischen
Abblendlichtes ist fast in ganz Europa verbindlich, die bezüglichen Anforderungen
wurden durch den guropAischen Wirtschaftsausschuss der UNO in der Vorschrift 1 und
2 der Anlage 1 des mehrseitigen internationalen Abkommens vom 20. März 1958 festgelegt.
-
Mit dem Anstieg der Geschwindigkeit der Fahrzeuge erhöhten sich auch
die an ihre Beleuchtungseinrich tungen gestellten Anforderungen. In dieser Hinsicht
traten' die Halogenlampen immer mehr in den Vordergrund.
-
Im Falle der Halogenscheinwerfer verändert sich der Charakter der
Lichtverteilung nicht, sondern nur die
Intensität des projizierten
Lichtes erhöht sich in einem gegebenen Winkelbereich, was in der Praxis soviel bedeutet,
dass die Oberfläche der Fahrbahn-stärkerbeleuchtct wird Nach Beginn der Benutzung
von Halogenlampen in Fahrzeugscheinwerfen, wurde vorgeschlagen, auch mit Zweifaden-Halogenlampen
Versuche anzustellen /Siehe: Electrical Review, Vol. 179. No. 6. p. 290./1966/ /.
Bei dieser Lösung gewährleistete eine entsprechende Ausbildung der auf die Aussenwand
des Lampenkolbens aufgetragenen licht undurchlässigen Schicht die Abgrenzung in
der gewünschten Form, wobei jedoch die lichtabsorbierende Schicht die Stärke des
projizierten Lichtes in starkem Masse verminderte.
-
Auch bei den Halogenlampen wurde das Prinzip der bekannten früheren
Zweifaden-Lampen verwirklicht, d.h.
-
zur Bildung der Hell-Dunkel-Zone wurde eine innere Abblendkappe vorgesehen
lang. Patent Reg. Nr. 155 665/.
-
Mit diesen Ausführungen konnte das gleiche Ergebnis erreicht werden,
wie mit den im BRD Patent Reg.Nr.
-
753 358 beschriebenen Scheinwerferlampen mit zwei Wendeln /Fernlicht-
und Abblendwendel/, d.h. bei Abblendlicht wird auf der der Fahrtrichtung entsprechenden
Seite Licht mit einem um 150 grösseren Ausstrahlwinkel projiziert.
-
Die Verteilung des ausgestrahlten Lichtes kann günstiger gemacht
werden, wenn das Prismensystem der Scheinwerferstreuscheibe so ausgebildet wird,
dass' das Licht aus dem hellen Bereich unter der 150igen Hell-Dunkel-Grenze des
europäischen Normalabblendlichtes auf die Fahrbahn
gerichtet wird,
wodurch die Beleuchtung des in der Fahrtrichtung liegenden Randes der Fahrbahn erhöht
werden kann.
-
Die Aushildung des Prismensystems der Scheinwerfer wird z.B. durch
die BRD-Patente Reg. Nr. 1 071 621, 1 081 394, 1 093 304 und 1 113 672 behandelt.
Die in diesen Patenten beschriebenen Lösungen ergeben zweifellos bessere Beleuchtungsverhältnisse
dadurch, dass sie den der Fahrtrichtung entsprechenden Rand der Fahrbahn besser
beleuchten.
-
Die aufgezählten und bekannten Lösungen haben jedoch den Nachteil,
dass bei Benutzung des Abblendlichtes der 15°ige Lichtstrahl /LichtfingerX die der
Fahrt richtung des Fahrzeuges entsprechenden Fahrbahnseite nur an ihrem Rand genügend
weit beleuchtet und in der Achslinie des Fahrzeuges praktisch keine bzw. eine ausserordentlich
kurze, höchstens 75 m erreichende Sichtweite vorhanden ist, was bei Gegenverkehr
eine starke Verminderung, der Geschwindigkeit und eine erhöhte Aufmerksamkeit vom
Fahrer fordert.
-
Diese Nachteile können dadurch beseitigt werden, dass man ein Licht
benutzt, dessen flell-Dunkel-Grenze auf beides Seiten waagerecht in der Weise verläuft,
dass die waagerechte Hell-Dunkel-Grenze auf der der Fahtrichtung entsprechenden
Seite im Vergleich zu der auf der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Seite verlaufenden
waagerechten Hell-Dunkel-Grenze nach oben in vertikaler Richtung wie auf Fig. 1
ersichtlich verschoben ist.
-
Da die auf der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Seite vorgesehene
waagerechte Hell-Dunkel-Grenze unverändert bleibt, blendet ein so verteiltes Licht
den
Fahrer des im Gegenverkehr kommenden Fahrzeuges nicht, wobei
durch Auseinanderziehen der Lichtverteilung auf der der Fahrtrichtung entsprechenden
Seite eine grössere Fläche, das heisst nicht nur der Rand der Fahrbahn gut beleuchtet
wird, und zwar dadurch, da!s die 15°ige Hell--Dunkel-Grenze d.h. die Abgrenzung
E.seitigt wurde. In erster Linie wird die Intensittit des die höheren Teile der
am Rande der Fahrbahn stehenden Objekte beleuchtenden Strahlenbündels zu Gusten
der Beleuchtung der Fahrbahnoberfläche vermindert.
-
Untersuchungen zeigten, dass eine Lichtgestaltung mit gegenseitig
parallel verschobener Hell--Dunkel-Grenze die günstigste Lichtferteilung auf der
Fahrbahnoberfläche ergibt. Es wurden Untersuchungen und Messungen in der Richtung
unternommen, in welcher Weise sich die räumliche Verteilung des ausgestrahlten Lichtes
verändert, wenn an Stelle der 15°igen Hell-Dwkel-Grenze bzw. Begrenzung eine Lichtverteilung
mit stufenfdrmiger Begrenzung vorliegt. Die Ergebnisse werden durch die Lichtverteilungsdiagramme
in Fig. 2 veranschaulicht. In der Fig.
-
ist die Verteilung des europäischen Normallichtes und des eine stufenförmige
Hell-Dunkel-Grenze aufweisenden Lichtes nebeneinander dargestellt. Es ist zu ersehen,
daß die Isolux-Kurven der abgestuften Ljchtverteilung in starkerem Masse als bei
der normalen Lichtverteilung in die Län-' ge gezogen sind. Die hier gezeigten Isolux-Diagramme
sind eigentlich der Querschnitt der räumlichen Lichtverteilung der Scheinwerfer
in einer zur Fahrbahn senkrechten Ebene.
-
Daraus folgt, dass die räumliche Lichtverteilung mit der mehr in die
Länge gezogenen Isolux-Kurve die Fahrbahn
in einer ähnlich in die
Länge gNogenen, d.h. breiteren Schnittlinie trifft.
-
Weiterhin wurde die Abhangigkeit der beleuchsete Fläche der Fahrbahn
von dem Winkel ß überprüft, den der den recht- und linksseitigen Teil der stufenförmigen
Hell--Dunkel-Grenze verbindende gerade Abschnitt mit der waagerechten einschliesst.
Die Berechnungen wurden für eine Hell-Dunkel-Grenze mit einer Stufenhöhe von 25
cm vorgenontmen, die so gerichtet ist, dass der untere gerade Teil der Hell-Dunkel-Grenze
die Oberfläche der Fahrbahn in eine Abstand von 75 m schneidet. Da der Scheinwerfer
bis zu einem Abstand von 75 m die ganze Oberfläche der Fahrbahn auch im Falle eines
Zwischenabschnittes mit beliebigem Neigungswinkel beleuchtet, genügte es,die weiter
liegende beleuchtete Oberfläche zu untersuchen bzw. als die Funktion des Neigungswinkels
des Zwischenabschnittes zu berechnen. Bei der Untersuchung bzw. bei den damit verbun-
-denen Berechnungen musste man davon ausgehen, dass der Scheinwerfer des Fahrzeuges
in einem Abstand von 75 cm über der Fahrbahn steht, die Breite der Fahrbahn 6 beträgt
und die vertikale Projektion des Scheinwerfers auf die Fahrbahn in einem Abstand
von 1,5 m von dem rechtsseitigen Fahrb-ahnrand liegt. Diese Annahme entspricht übrigens
genau den perspektivischen Abmessungen des europäischen Normalmesschirmes. Unter
Berücksichtigung dieses Umstandes ist die Grösse der weiter als 75 m beleuchteten
Fahrbahnfläche gemäss der Funktion T = 112,5 tg P /m2/ veränderlich.
-
Die Verwirklichung eines links- und rechtsseitig horizontal abgeschnittenen
- d.h. begrenzten - und gegenseitig in der vertikalen Richtung verschobenen /versetzten/
sogenannten stufenförmigen Lichtes mit einem ausserhalb oder innerhalb der Lampe
angeordneten Abblendsystem ist bisher nicht bekannt.
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Automobilschweinweferlampe, die,in
eine' mit rotationsparabelförmiger Reflexionsfläche versehenen Schweinwerfer eingebaut,
ein stufenförmiges proJiziertes Licht liefert, dadurch dass der zur Wendel parallele
Rand der die Abblendwendel einer herkömml lehen zwe iwendeligen Automobilscheinwerferlampe
umgebenden Abblendkappe, der die 15°ige Bell-Dunkel-Grenze ergibt, nicht mit einem
geraden, sondern einem der gewünschten Lichtverteilung entsprechenden krummen Profil
ausgebildet ist.
-
Die Grenzkurve des Randes der die stufenförmige Lichtverteilung ergebenden
Abblendkappe kann aus einer aus der elementaren geometrischen Optik ableitbaren
Beziehung bestimmt werden.
-
Beabsichtigt man, in einem Abstand "l" vom Scheinwerfer eine Stufe
mit der flöhe Vo mit einen Scheinwerfer mit einer Brennweite f zu bilden, so ist
für den auf der Rotationsparaboloid-Achse vom Brennpunkt in einem Abstand "a" angeordneten
Leuchtenden Punkt "A" der nachstehende Winkelbereich #/#/ im Inneren des Scheinwerfers
Rbzuschirmen: V0f 1 # = -arcsin /1/ la sin# cos#/2 wobei ein Wertpaar # #, # die
Winkelkoordinaten einer aus
dem Punkt "A" in einem Abstand "a" vom
Brennpunkt ausgchenden richtung; # der durch die in Paraboloid-Tangentialebene liegenden
Projektion der Geraden der betrfen den Richtung mit der Geraden h-h eingeschlossene
positi ve Winkel; # der durch die Gerade und die Paraboloid-Rotationsachse eingeschlossene
negative Winkel ist. Die Scdeutung der Buchstaben kann auch aus Fig. 3 abgelesen
werden.
-
Wünscht man den Winkelbereich # / # / mit einer zur Paraboloid-Rotationsachse
koaxialen Zylinderfläche mit den Radius Ç abzuschirmen, so wird die Schnittlinie
des Winkelbereichs # / # / und der Zylinderfläche in dem auf dem Zylindermantel
aufgenommenen x-y Korrdinatensystem durch die nachstehende Funktion y/x/ beschrieben:
Die hier aufgeschriebene Funktion ist, wie ersichtlich eine Areus-Sinus-Funktion.
Da der Absolutwert der Sinus-Funktion max. 1 sein kann, folgt daraus, da das Argument
der Areus-Sinus-Funktion nur einen Wert zizisehen -1 und +1 annehmen kann. Bei Untersuchung
der einzelnen Faktoren kann festgestellt werden, dass in der Praxis auch unter Berücksichtigung
der internationalen Vorschriften die Funktion y/x/ für den Bereich a = von 2,7 mm
bis 8,2 mm und vO = von 250 mm bis 2000 mm ausgelegt werden kann. Das Beispiel zeigt,
dass die Höhe der Parallelenverschiebung stufenförmigen
Hell-Dunkel-Grenze
zwischen weiten Grenzen verändert werden kann.
-
Das Bezugskoordinatensystem ist in Fig. 4 dargestellt. Die Funktion
y/x/ gibt die Randkontur der zur Ausbildung des oberen versetzten /verschobenen/
Teiles der Liehtverteilung mit stfenföriniger Hell-Dunkel--Grenze der Höhe v0 erforderlichen,
mit der Paraboloidachse koaxialen, auf der Zylinderfläche mit dem Radius F aufsitzenden
Abblenkkappe nur für einen leuchtenden Punkt an. Der unterhalb des durch die elementare
Kappenkontur begrenzten Winkelbereiches liegende Raumteil ist durch ein licht'undurchlässiges
Material abzuschirmen, d.h.
-
die Wendel ist mit einer Abblendkappe zu umgeben. Der an-. dere Rand
der Abblendkappe, der die untere Hell-Dunkel--Grenze der stufenförmig begrenzten
Lichtverteilung waagerecht gestaltet, ist die Schnittlinie der durch die Achse x
laufenden horizontalen Ebene und des Zylinders mit dem Radius p, d.h. die zur Achse
parallele und dem Kappenrand y/x/ gegenüber liegende Gerade. Dieser Kappenrand unterscheidet
sich von der Ausbildung des herkömmlichen Kappenrandes in keiner Weise, da in der
Gestalt der-Hell-Dunkel-Grenze der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Seite keine
Änderung vorgenommen wurde.
-
Bei einer endlich grossen Wendel kann jedem -Punkt derselben eine
durch die Funktion y/x/ beschreibbare Kappenkontur zugeordnet werden. Wird die Wendel
so angeordnet, dass der auf die Kappe von aussen aufziehbare 2 imaginäre Zylinder
/Einhüllzylinder/ die Paraboloid--Rotationsachse von unten berührt, so liegenden
sämtliche leuchtenden Punkten unter der Achse entsprechenden Kurven
ylxl
unterhalb der den die Rotationsachse berührenden Wendelpunkten entsprechenden Kurve
ylx/. Dies bedeutet, dass es genügt; bei der Berechnung der resultierenden Kappenkontur
nur die die Rotationsachse berilhrenden Wendelpunkte zu berücksichtigen, da deren
Abschirmungsbereich auch den Abschirmungsbereich sämtlicher anderer Wendelpunkte
enthalt.
-
Die zu den auf der Paraboloid-Rotationsachse liegenden, der Länge
und der Lage der Wendel entsprechen den Be,rührungspunkten gehörenden Funktion y/x/
ergeben eine Kurvenschar. Die resultierende Kappenkontur ergibt sich durch die Einhüllkurve
der Kurvenschar y/x/. Der andere Rand der Kappe ist für jeden die Achse berührenden
Wendelpunkt eine durch den Zylindermantel mit dem Radius p und die durch die Paraboloid-Rotationsachse
laufende waagerechte Ebene ausgeschnittene Gerade.
-
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der zur Ausgestaltung der oberen
versetzten /verschobenen/ Hell-Dunkkel-Grenze einer Lichtvetteilung mit 50 cm hoher
stufenförmiger Abgrenzung auf einem 25 m entfernt gelegenen Schirm geeigneten /
sich aus den Einhüllkurven ergebenden/ Kappenkontur für einen Einhüllzylinder mit
einem Radius #= = 5 mnl dieser Einhüllzylinder bedeutet eigentlich den Abstand des
Kappenrandes von der Achse/ und für einen Paraboloid-Reflektor mit der Brennweite
x = 27 mm.
-
Da hinsichtlich der Abschirmung nur die Randkonturen des Abschirmungssystems
bestimmend sind, gehören zu ein und derselben Abschirmung viele unterschiedliche
Abblendkappenformen.
-
Die Erzielung des bei den herkömmlichen Lampen
verwirklichten
165°igen dunklen Bereiches in der Weise, dass die Abblendwendel in einem Winkelbereich
von 165° abgeschirmt wird, ist eine auf der Hand liegende Lösung.
-
Im Gegensatz dazu ist die stufenförmige Abgrenzung, weitaus nicht
so einfach, da der abzulebende dunkle Bereich keine Kreis sektorform aufweist.
-
Eine derartig anschauliche Methode der Ausgestaltung der Abblendkappe
kann in diesem Falle nicht verwirklicht werden. Deshalb wird die Anwendung eines
weniger anschaulichen /bildhaften/ mathematischen Formalismus erforderlich. Dieser
Formalismus kann, wie leicht nachzuweisen ist, auch für das herkömmliche Abschirmsystem
angewendet werden. Die Berechnung des 1650-igen sektorförmigen Bereiches ist ein
Spezialfall der allgemein ableiten Formel.
-
Zwei Varianten der Ausgestaltung der Abblendkappe zeigen di) Fig.
6 und 7; Bei beiden Lösungen wurde die vorhandene Abblendkappe der asymmetrischen
Zweiwendel-Lampe verändert.
-
Gemäss der in Fig, 6 dargestellten Lösung wurde auf dem mit 3 bezeichneten
aufgebogenen Teil der Abblendkappe der mit 5 bezeichnete Rand entsprechend der Kurve
nach Funktion 121 ausgebildet; bei der in Fig. 7 dargestellten Lösung wurde hingegen
die mit 3 bezeichnete Fläche der Abblendkappe ebenfalls auf eine der Funktion /2/
entsprechende Form gebogen. Bei beiden Lösungen berührt die in den Fig. 6 und 7
mit 1 bezeichnete Wendel die durch die Rotationsachse x-x des Paraboloid-Reflektors
laufende horizontale Ebene entlang der Rotationsachse x-x.
-
Der unverändert gelassene und in. Fig. 6 und 7 mit 2 bezeichnete
Rand der Abblendkappe liegt, und dies ist eine Grundforderung, bei allen Kappen
in der horizontalen Ebene, wie in der mit 1 bezeichneten Ansicht der Fig. 6 und
7zu sehen ist.
-
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die angeführten Ausfthrungsformen
und Beispiele beschränkt.
-
Patentansprüche