DE2726951C2

DE2726951C2 - Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2726951C2
Application number: DE2726951A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Roland Lichfield Staffordshire Draper
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1977-06-15
Publication date: 1982-04-15
Also published as: AU2609777A; JPS5319692A; AU504905B2; FR2394744A1; JPS5654641B2; DE2726951A1; FR2394744B1; BR7703943A; US4149229A; IT1078917B

Description

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Fläche mindestens eines der beiden Teilreflektoren (13, 14) durch Rotation einer nichtkreisförmigen Kegelschnittkurve mit einem Brennpunkt um eine sich durch den Brennpunkt erstreckende Achse, die mit der optischen Achse einen spitzen Winkel bildet, gebildet ist.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelschnittkurve eine Parabel ist.

4. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelschnittkurve eine Ellipse und die reflektierende Fläche durch Rotation der Ellipse um eine so durch einen Brennpunkt verlaufende Achse gebildet ist, daß statt des anderen Brennpunktes eine kreisförmige Brennlinie entsteht.

5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühfaden (51) der Glühlampe (26) mit seinem der Reflektorfläche zugewandten Ende im oder vor dem Brennpunkt (16) der reflektierenden Fläche des oberen Teilreflektors (13) angeordnet ist.

6. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (15) aus zwei gegeneinander geneigten Absatzteilen (15a, 15b) besteht, die sich auf gegenüberliegenden Seiten einer vertikalen Ebene (P{) befinden, die sich durch einen Ort erstreckt, an dem sich der Glühfaden (51) der Glühlampe (26) befindet.

7. Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Absatzteile (15a, lSi^unter einem Winkel von bis zu 20° gegen eine horizontale Ebene (Pi) geneigt ist, die sich durch einen Ort erstreckt, an dem sich der Glühfaden (51) der Glühlampe (26) befindet.

Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, deren Reflektoren jeweils aus einem oberen und einem unteren paraboloidförmigen Teilreflektor mit unterschiedlichen Brennweiten bestehen, sind beispielsweise aus der US-PS 36 88 189 bekannt. Vergleichbare Scheinwerfer werden ,auch in der GB-PS 9 72 296 und in der BE-PS 6 49 401 beschrieben. Bei diesen Scheinwerfern sind die Teilreflektoren vielfach durch einen nach unten weisenden Absatz miteinander verbunden, der längs einer durch die beiden Brennpunkte gehenden horizontalen Ebene verläuft und ein scharfes horizontales Abschneiden der austretenden Lichtstrahlen bewirkt. Ferner ist am Rand des Reflektors eine kreisförmige Auflagefläche für einen mit der Streuscheibe verbundenen, im wesentlichen axial verlaufenden Kragen vorgesehen. Weitere Merkmale von Scheinwerfern dieser Art sind im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.
Obwohl diese Scheinwerfer ein gut gebündeltes Licht abstrahlen, sind sie nicht blendungsfrei. Die Blendung ist vor allem auf Lichtstrahlen zurückzuführen, die nach oben aus dem Reflektor und durch den mit der Streuscheibe einstückig verbundenen durchsichtigen Kragen austreten.

Es steüte sich daher die Aufgabe, einen Scheinwerfer der im Oberbegriff des Anspruchs t angegebenen Art derart zu verbessern, daß der Austritt von nach oben gerichteten Lichtstrahlen aus dem Reflektor oder den durchsichtigen Kragen der Streuscheibe, die eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer verursachen könnten, verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung

so sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die in den Ansprüchen und dieser Beschreibung verwendeten Begriffe »oben«, »unten«, »horizontal« und »vertikal« beziehen sich auf die Lage der Teile, die diese Teile einnehmen, wenn sich der Scheinwerfer in Gebrauchsstellung befindet.

Der Scheinwerfer nach Anspruch 1 strahlt ein Licht ab, bei dem der Anteil der nach oben gerichteten Streustrahlen erheblich vermindert ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die reflektierende Fläche mindestens eines der beiden Reflektoren durch Rotation einer nicht kreisförmigen Kegelschnittkurve um eine sich durch deren Brennpunkt erstreckende Achse, die mit der optischen Achse einen spitzen Winkel bildet, erzeugt sein. Die Kegelschnittkurve kann eine Parabel sein, doch ist eine Ellipse günstiger. Im Falle einer Ellipse hat die reflektierende Fläche keinen äußeren Brennpunkt, sondern eine kreisförmige äußere Brennlinie. Es hat sich

herausgestellt, daß bei einer reflektierenden Fläche dieser Art eine Abbildung projiziert wird, die mit Hilfe einer Streuscheibe viel leichter zu einem sogenannten Z-förmigen Strahlenbild gestaltet werden !.ann, als dies bei einem Reflektor möglich ist, dessen obere und untere reflektierende Teile eine paraboloide Form haben.

Falls die reflektierende Fläche nur eines der beiden Teilreflektoren auf einer Fläche der vorstehend beschriebenen Art liegt, ist dies am besten die reflektierende Fläche des oberen Teilreflektors.

Die Brennachsen des oberen und unteren Reflektorteils können zusammenfallen, doch ist eine Neigung der Brennachse des unteren reflektierenden Teils nach unten gegenüber eier Brennachse des oberen reflektierenden Teils vorteilhafter. Ein günstiger Winkel für die Abwärtsneigung ist '/2°. Eine solche Anordnung ist besonders dann von Vorteil, wenn die reflektierenden Flächen eine paraboloide Form haben. Die \bwärtsneigung der Brennachse des unteren Teilreflektors ermöglicht bei der Fertigung die Zulassung einer größeren Toleranz für die Lage der Brennachse. Durch die Abwärtsneigung der Brennachse können Lagefehler durch geeignete Gestaltung der Abdeckscheibe ausgeglichen werden.

Das Verbinden des oberen und unteren Teilreflektors in an sich bekannter Weise durch einen nach unten weisenden Absatz hat den Vorteil, daß Reflexionen nicht nach oben, sondern nach unten projiziert werden, was sich besonders bei einem Abblendscheinwerfer in günstig auswirkt. Dadurch, daß gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Breite des Absatzes vom Reflektorrand zur Scheitelöffnung hin abnimmt, der Absatz also in der Mitte des Reflektors die geringste Breite hat, wird das Einsetzen der Glühlampe J5 erleichtert. Bei einem in der Mitte des Reflektors breiten Absatz wäre es schwierig, eine geeignete Lampenfassung vorzusehen.

Falls der Scheinwerfer ein Abblendscheinwerfer ist und die Teilreflektoren paraboloidförmig ausgebildet sind, wird der Lampenglühfaden am besten hinter dem Brennpunkt des unteren Teilreflektors, aber vor dem Brennpunkt des oberen Teilreflektors angeordnet. Der Lampenglühfaden kann aber auch an einer anderen Stelle angeordnet werden, um bestimmte Teile des von dem Scheinwerfer abgestrahlten Lichtbündels zu verstärken. Ebenso kann das Lichtstrahlenbündel auch durch eine besondere Gestaltung der Abdeckscheibe modifiziert werden.

Dadurch, daß der obere Teilreflektor eine kürzere Brennweite als der untere Teilreflektor hat, wird eine maximale Bündelung des von dem Lampenglühfaden ausgesendeten Lichtes erreicht; es entsteht tin kleines Abbild am Rande des Reflektors, das seinerseits eine sehr erwünschte hohe Lichtstärke ergibt, und ein großes Abbild am Scheitel des gewölbten Reflektorteils.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines Scheinwerferreflektors gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine Draufsicht auf den in F i g. 1 dargestellten Reflektor;

F i g. 3 eine Vorderansicht des in F i g. 1 dargestellten Reflektors;

Fig.4 eine Axialschnittansicht eines Abblendscheinwerfers für ein Kraftfahrzeug, in den der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Reflektor eingebaut ist;

Fig. 5 eine schematische Darstellung des von dem Scheinwerfer nach Fig.4 erzeugten Lichtstrahlenbildes; und

Fig. 6 eine schematische perspektivische Ansicht eines auf die Straße geworfenen Lichtstrahlenbündels zur Veranschaulichung der Lichtverteilung in einem von dem Scheinwerfer nach F ig. 4 mit aufgesetzter Abdeckscheibe abgestrahlten Lichtbündels.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Reflektor ist ein aus einem warmhärtenden ungesättigten Polyesterharz hergestelltes Spritzpreßteil und besteht aus einem gewölbten Körper 10 mit kreisförmiger Vorderansicht und einer Öffnung 11 in der Mitte der Rückwand zur Aufnahme einer Glühlampe 12 (F i g. 4). Der Körper 10 hat eine Innenfläche, die aus einem oberen paraboloiden Teil 13, einem unteren paraboloiden Teil 14 und einem Absatz 15 besteht, der die beiden Teile 13 und 14 miteinander verbindet. Die Innenfläche des Körpers 10 ist lackiert, durch Vakuumaufdampfen mit einer spiegelnden Metallschicht überzogen und ebenfalls durch Vakuumaufdampfen mit einer Siliciummonoxid-Schicht bedeckt, die die Metallschicht schützt. Der untere paraboloide Teil 13 hat eine Brennweite von

20 mm, und in Fi ζ. 1 ist der Brennpunkt 16 dargestellt. Der untere paraboloide Teil 14 hat eine Brennweite von 30mm; sein Brennpunkt 17 ist ebenfalls in Fig. 1 dargestellt. Die beiden paraboloiden Teile 13, 14 sind zueinander so angeordnet, daß der Absatz 15 nach unten, also zum pa-aboloiden Teil 14 hin, weist. Außerdem nimmi die Breite des Absatzes 15 (d. h. die Abmessung, die sich in axialer Richtung des Körpers 10 erstreckt) vom Rande des Reflektors 10 zu der Öffnung 11 in seiner Mitte hin ab, so daß die Breite des Absatzes

15 an der Scheitelöffnung 11 des Körpers 10 am geringsten ist. wie aus Fig. 2 ersichtlich. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Brennpunkt 17 des unteren paraboloiden Teils 14 vor dem Brennpunkt 16 des oberen paraboloiden Teils 15 liegt. Der Reflektorkörper 10 ist se geformt, daß die Brennachse XXdes paraboloiden Teils 13 in einer horizontalen Ebene P₂ liegt, während die Brennachse yV'des paraboloiden Teils 14 in einer Ebene liegt, die zu der horizontalen Ebene nach unten um einen Winkel von V₂" und nach vorn zu dem Körper 10 hin geneigt ist. Die Brennpunkte

16 und 17 liegen jedoch beide auf der Achse X-X. Der Körper 10 ist mit einem einstückigen, ihn umgebenden Befestigungskragen 18 mit einer ebenen Auflagefläche 19 versehen. Der obere paraboloide Teil 13 steht von dem rückwärtigen Ende des Körpers 10 nach vorn etwas mehr als der untere Teil 14 vor und bildet einen Schirm 20 um den oberen Teil des Reflektors. Dieser Schirm 20 hat deshalb eine paraboloid geformte Innenfläche, eine Fläche, die sich auf der dem Kragen 18 gegenüberliegenden Seite zur Rückseite des Körpers 10 erstreckt. Der Kragen 18 ist mit einstückigen Ansätzen

21 versehen, die eine verstellbare Befestigung des Reflektors in einem (nicht dargestellten) Gehäuse ermöglichen, wie bei Reflektoren von Abblendscheinwerfern für Kraftfahrzeuge üblich.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der Absatz 15 von zwei zueinander geneigten Absatzteilen 15<7, \5b gebildet, die auf beiden Seiten einer vertikalen Ebene P_x liegen, die durch die Achsen Λ'-Λ' und V-V geht. Die Absatzteile 15a, 156 sind radial zu der Ebene P₂, die sich durch die Mitte des Reflektors erstreckt, um einen Winkel von 0° bzw. 15° geneigt (Fig. 3). Der Absatz 15 ist in Fig. 3 als in axialer Richtung des Körpers 10 horizontal dargestellt; in der Praxis aber ist er normalerweise mit einem ausreichenden Abhebewinkel

versehen, um das Spritzpressen des Körpers 10 zu erleichtern. Aus optischen Gründen ist es besser, daß der Absatz 15 sich horizontal erstreckt oder sogar einen leicht negativen Abhebewinkel in axialer Richtung des Körpers 10 hat (um das Risiko nach oben gerichteter Reflexionen am Absatz zu verringern). Eine solche Formgebung ist möglich, erfordert jedoch die Verwendung verhältnismäßig komplizierter Formwerkzeuge.

An den Körper 10 ist eine die Öffnung 11 umgebende einstückige Außenhülse 22 mit einer weiteren Öffnung 23 unterhalb der Öffnung 11 angeformt.

In Fig.4 ist ein Scheinwerfer dargestellt, der einen Reflektor der vorstehend beschriebenen Art enthält. Der Scheinwerfer besteht aus dem Reflektorkörper 10, einer Abdeck- oder Streuscheibe 24, einer Glühlampen-Fassung 25 und einer Glühlampe 26. Die Abdeck- oder Streuscheibe 24 ist mit einem Befestigungskragen versehen, der auf der ebenen Fläche 19 des Kragens 18 des Reflektorkörpers 10 aufliegt und darauf festgeklebt ist. Die Abdeckscheibe weist ein Streumusler auf, das, wie nachstehend erläutert wird, die Wirkung der konstruktiven Maßnahmen bei der Ausbildung des Reflektors unterstützt.

Der Schirm 20 blendet den oberen Teil 24a des Randes 24£> der Streuscheibe 24 ab.

Die Glühlampe 26 ist so angeordnet, daß ihr Glühfaden 51 mit seiner Achse unmittelbar über der Achse X-X liegt, der untere Teil des Glühfadens sich also unterhalb der Achse X-X befindet. Der Glühfaden 51 ist vor dem Brennpunkt 16, aber hinter dem Brennpunkt 17 angeordnet

Da der Glühfaden sich zwischen den Brennpunkten 16 und 17 befindet, wird das von ihm abgestrahlte Licht von den beiden Reflektorteilen 13, 14 nach unten reflektiert. Das von dem Reflektor erzeugte Lichtstrahlenbild ist in Fig. 5 dargestellt, wobei der Einfluß der Streuscheibe nicht berücksichtigt ist. Der Bereich 60 des Lichtstrahls wird durch Reflexion des Lichtes von dem oberen paraboloiden Teilreflektor 13, der Bereich 61 durch Reflexion des Lichtes von dem unteren paraboloiden Teilreflektor 14 erzeugt: Das in Fig. 5 dargestellte winklige Abschneiden ist natürlich für einen Scheinwerfer vorgesehen, der an einem Kraftfahrzeug für Rechtsverkehr verwendet wird. Bei einem einteiligen paraboloiden Standardreflektor wird nur der Bereich 60 projiziert und der übrige Bereich abgeschirmt, da er sich nicht an der Stelle des Bereichs 61 befindet, sondern über dem Bereich 60 liegt: dies führt zum Bienden anderer Verkehrsteilnehmer. Der von dem Reflektor gemäß der Erfindung emittierte Strahl hat also in einem Teilbereich eine viel höhere Lichtstärke als ein von einem einteiligen paraboloiden Reflektor projizierter Strahl. Um das Ausleuchten bestimmter gewünschter Bereiche weiter zu verbessern, kann die Streuscheibe mit einem Streumuster versehen werden, das die gewünschte Lichtkonzentration z. B. am benachbarten Fahrbahnrand erzeugt. In F i g. 6 sind der benachbarte Fahrbahnrand durch die Linie 62, die Fahrbahnmitte durch die gestrichelte Linie 63 und der gegenüberliegende Fahrbahnrand durch die Linie 64 veranschaulicht. Die obere Abblendung des von dem oberen paraboloiden Teil 13 projizierten Strahls ist durch die Linie B\ angedeutet. Die Abblendlinie B₁ ist scharf ausgeprägt, da sie wegen des nach unten weisenden Absatzes 15 von der Vorderkante dieses Absatzes und nicht von der Hinterkante bei nach oben weisendem Absatz gebildet wird. Die Vorderkante des Absatzes kann schärfer als die Hinterkante geformt werden und dürfte beim Beschichten der Innenfläche des Reflektors weniger verdunkelt werden als die Hinterkante.

Ein lichtstarker Teil des von dem oberen Teilreflektor 13 ausgehenden Lichtstrahls ist durch den geschlossenen Bereich A] dargestellt, der von dem Muster der Streuscheibe 24 erzeugt wird. Das von dem unteren paraboloiden Teilreflektor 14 erzeugte Beleuchtungsbild ist in Fig.6 gestrichelt dargestellt. Durch die größere 3rennweite des unteren paraboloiden Teilreflektors 14 entstehen kleinere, aber lichtstärkere Abbilder des Glühfadens als bei dem oberen paraboloiden Teilreflektor 13 mit der kürzeren Brennweite. Der untere paraboloide Teilreflektor 14 erzeugt somit Abbilder, die leicht gerichtet werden können und einen »Lichtfleck« an der gewünschten Stelle und mit der erforderlichen liefern, während der obere paraboloide Teilreflektor 13 eine maximale Sammlung des von dem Glühfaden 51 emittierten Lichts ergibt und eine gute Gesamtausleuchtung des angestrahlten Bereiches gewährleistet. Dadurch, daß der Absatz 15 nach unten weist, werden Nebenreflexionen von Glühfadenbildern vom Lampenkolben, die zu dem Absatz 15 gelangen, innerhalb des Strahlenbildes weiter nach unten und nicht nach oben aus dem Strahl hinaus reflektiert

Der untere paraboloide Teilreflektor 14 dürfte die Weitwinkel- und Straßenflächenausleuchtung um einen Faktor von 50 bis 100% bzw. 50% verbessern. Die Stärke des »Lichtflecks« dürfte um 20 bis 30% höher als bei der Beleuchtung mit einem einteiligen paraboloiden Reflektor sein, bei dem nur die Hälfte der Reflektorfläehe wirklich genutzt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, mit einem Reflektor, einer Streuscheibe und einer Glühlampe, wobei

— der Reflektor aus einem oberen und einem unteren paraboloidförmigen Teilreflektor mit unterschiedlichen Brennweiten besteht,

— die beiden Teilreflektoren durch einen nach unten weisenden Absatz, der längs einer durch die beiden Brennpunkte gehenden horizontalen Ebene verläuft und ein scharfes horizontales Abschneiden austretender Lichtstrahlen bewirkt, miteinander verbunden sind,

— der untere Teilreflektor eine größere Brennweite und eine kleinere axiale Höhe als der obere Teilreflektor hat,

— die optische Achse des oberen Teilreflektors sich horizontal erstreckt und diejenige des unteren Teilreflektors mit derjenigen des oberen Teilreflektors zusammenfällt oder geringfügig nach unten geneigt ist,

— der Glühfaden der Glühlampe zwischen den beiden Brennpunkten der Teilreflektoren angeordnet ist und

— am Rand des Reflektors eine kreisförmige Auflagefläche für einen mit der Streuscheibe einstückig verbundenen, im wesentlichen axial verlaufenden Kragen vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

— die gedachten Scheitel der beiden Teilreflektoren (13, 14) zusammenfallen;

— der obere Teilreflektor (13) gegenüber der kreisförmigen Auflagefläche (19) so weit vorsteht, daß sein Rand (20) in den durchsichtigen Kragen (24a) der Streuscheibe (24) hineinragt und diesen abschirmt; und

— der die beiden Teilreflektoren (13, 14) verbindende Absatz (15) eine vom äußeren Reflektorrand bis zu einer zentralen Scheitelöffnung (11) abnehmende Breite aufweist.