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Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein derartiger Fahrzeugscheinwerfer ist aus der DE-AS 21 23 844 bekannt. Bei dem hier erzeugten Z-Strahlenmuster, welches aus einer Hell-Dunkel-Grenzlinie mit einem oberen horizontalen Abschnitt, einem unteren horizontalen Abschnitt und einem dazwischen befindlichen schrägen Verbindungsabschnitt besteht, werden die strengen Anforderungen der ECE-Richtlinien 20 nicht erfüllt, insbesondere nicht am sogenanten 75L- bzw. 75R-Punkt. Die Erzeugung des Z-Strahlenmusters erfolgt unter Verwendung eines parabolischen Reflektors und einer Abschirmung, wobei das Grundmuster ohne Einsatz einer Streuscheibe eine Hell-Dunkel-Grenzlinie aufweist, die aus zwei horizontalen Abschnitten und einem dazwischen befindlichen halbkreisförmigen Abschnitt besteht.
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Aus der GB-PS 14 09 904 und der DE-OS 27 26 951 ist es bekannt, einen Reflektor zu verwenden, der eine reflektierende Innenfläche aufweist, die durch Drehung eines Halbellipsenabschnitts um eine Achse gebildet ist, die durch den inneren Brennpunkt der Ellipse verläuft und mit der Hauptachse der Ellipse einen kleinen spitzen Winkel bildet. Dieser Reflektor wird dazu verwendet, ein Z-Strahlenmuster entstehen zu lassen. auch hier wird ein Z-Strahlenmuster erzeugt, das den vorgenannten Anforderungen der ECE-Richtlinien 20 nicht genügt. Aus der DD- PS 24 627 ist eine besondere Linsenkonstruktion bekannt, die auf die Herstellung eines Strahlenmusters mit einer eine geneigte und eine horizontale Fläche aufweisenden Hell-Dunkel-Grenzlinie gerichtet ist, allerdings nicht im Zusammenhang mit der Erzeugung eines Z-Strahlenmusters.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher ein Z- Strahlenmuster erzeugt und dabei die Ziff. 20 der ECE- Richtlinien für ein solches Strahlenmuster erfüllt. Dies soll mit möglichst einfachen Mitteln erfolgen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Bei dieser Lösung ist darauf zu achten, daß die Begriffe "rechts" und "links" sich im Anspruch auf einen Fahrzeugscheinwerfer beziehen, der für den Linksverkehr bestimmt ist. Bei einem Fahrzeugscheinwerfer für den Rechtsverkehr wären diese Begriffe entsprechend durch den entgegengesetzten Begriff zu ersetzen.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung und insbesondere durch die besondere Ausbildung des Reflektors ist es möglich, eine herkömmliche Glühlampe zu verwenden. Das im Anspruch erwähnte Grundstrahlenmuster wird ohne Einsatz der Streuscheibe durch die Kombination des Reflektors und der abgeschirmten Glühlampe erzeugt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Glühlampe mit der Abschirmung innerhalb des Reflektors im entgegengesetzten Sinne zum Normalzustand ausgerichtet, d. h. die Glühlampe ist beispielsweise in einem Fahrzeugscheinwerfer für Linksverkehr so eingesetzt, wie sie ansonsten für Rechtsverkehr eingesetzt wird und umgekehrt, so daß dadurch für Linksverkehr vor der Streuscheibe ein Grundstrahlenmuster erzeugt wird, welches an sich für Rechtsverkehr bestimmt wäre. Dieses besondere Grundstrahlenmuster wird dann durch die besonders ausgebildete Streuscheibe so verformt, daß ein Z-Strahlenmuster erzeugt wird, das für die gewünschte Verkehrsausrichtung geeignet ist und dabei den ECE-Richtlinien 20 gerecht wird, und zwar insbesondere hinsichtlich des 75L- bzw. 75R-Punktes, soweit es die Lichtintensität anbetrifft.
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Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Reflektors eines Fahrzeugscheinwerfers mit der Darstellung der Bündelung der durch den Reflektor von einem Abblendlichtfaden erhaltenen Bilder,
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Fig. 2 eine schematische Darstellung des Reflektors gemäß Fig. 1 mit der Darstellung der Relativstellungen des Abblendlichtfadens und des Fernlichtfadens im Reflektor,
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Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Grundstrahlenmusters, welches durch den Reflektor gemäß Fig. 1 und 2 mit dem Abblendlichtfaden und der Abschirmung erzielt wird,
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Fig. 4 eine Vorderansicht eines Fahrzeugscheinwerfers mit dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Reflektor und der Streuscheibe zur Modifizierung des vom Reflektor erzeugten Grundstrahlenmusters,
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Fig. 5 eine schematische Ansicht des zu erzeugenden Z- Strahlenmusters,
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Fig. 6 eine schematische Ansicht des Grundstrahlenmusters gemäß Fig. 3,
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Fig. 7 eine schematische Darstellung der Verlagerung von zwei Teilen des Grundstrahlenmusters,
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Fig. 8 eine schematische Darstellung der Fadenbildverteilung in einem anderen Teil des Grundstrahlenmusters entsprechend Fig. 6, und
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Fig. 9 eine schematische Darstellung der in Fig. 8 dargestellten Fadenbilder nach dem Durchgang durch die Streuscheibe.
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Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 und 2 ist der Reflektor 10 schalenförmig und ist mit einer inneren Reflexionsfläche versehen, die durch die Rotation eines Abschnittes des inneren Astes einer Ellipse um eine Y-Y- Achse gebildet ist, welche durch den Innenbrennpunkt A der Ellipse läuft und um einen Winkel α (in dieser Ausführungsform 1°) relativ zur Hauptachse der Ellipse geneigt ist. Die Drehung der Ellipse auf diese Weise schafft eine unbegrenzte Zahl von äußeren Brennpunkten A 1, A 2, die auf einem Ring liegen. So besteht der Reflektor 10 aus einer unbegrenzten Zahl von Ellipsenabschnitten, welche um die Achse Y-Y angeordnet sind, wobei deren Hauptachsen in einem Winkel α zur Achse Y-Y liegen und einen gemeinsamen Brennpunkt A haben. In Fig. 1 ist ein horizontaler Abschnitt des Reflektors 10 dargestellt. Die Reflektorfläche verläuft auf jeder Seite der Achse Y-Y vom Punkt P 1 zum P 2. Im hinteren Abschnitt des Reflektors 10 ist zur Aufnahme einer Glühlampe (nicht dargestellt) eine Scheitelöffnung 11 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform wird eine übliche Quartz-Halogen-Lampe verwendet, die als H4-Lampe bekannt ist. Die Quartz-Halogen-Lampe ist mit einem Abblendlichtfaden 12 (Fig. 1 und 2) und einem Fernlichtfaden 13 (nur Fig. 2) versehen. Der Abblendlichtfaden 12 fällt mit seinem inneren Ende mit dem inneren Brennpunkt A zusammen. Der Abblendlichtfaden 12 ist mit einer darunter befindlichen Abschirmung 14 versehen. Die Abschirmung 14 bildet einen Teil des H4-Kolbens. Das vordere Ende des Fernlichtfadens 13 befindet sich hinter dem inneren Brennpunkt A. Die Fäden 12 und 13 liegen auf der Achse Y-Y. Eine Lichtaustrittsöffnung des Reflektors 10 ist durch eine Streuscheibe 15 (Fig. 4) verschlossen.
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Die äußeren Brennpunkte A 1 und A 2 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Y-Y-Achse in einem Abstand voneinander angeordnet, welcher vom Winkel α und dem Brennpunktabstand der Ellipsen abhängt. Die in Fig. 1 dargestellten Ellipsen haben jeweilige Hauptachsen X-X und X&min;-X&min;.
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Bei der zuvor beschriebenen Konstruktion des Reflektors 10 und der Anordnung des Abblendlichtfadens 12 wird ein Grundstrahlenmuster erzeugt, bei dem Bilder I 2 und I 3 von jedem elliptischen Abschnitt des Reflektors 10 erzeugt werden, und zwar mit Enden, die dem inneren Ende des Fadens 12 entspricht, das mit dem jeweiligen äußeren Brennpunkt A 1, A 2 etc. zusammenfällt. Ohne die Verwendung einer Linse oder einer Abschirmung wird durch den Reflektor 10 ein ringförmiges bzw. wulstförmiges Strahlenmuster projiziert, bei dem die maximale Lichtentensität sich am inneren Umfang um ein Loch 6 bildet. Um das Loch 6 befindet sich somit eine scharfe Trennlinie des Lichtbündels. Das Vorsehen der Abschirmung 14 ermöglicht die Ausbildung eines Grundstrahlenmusters der in Fig. 3 dargestellten Art mit einer Hell-Dunkel-Grenzlinie, die aus einem im wesentlichen horizontalen geraden Abschnitt 7 und einem nach oben geneigt verlaufenden geraden Abschnitt 8 besteht, welcher zum horizontalen Abschnitt 7 in einem Winkel von 15° liegt. Weiterhin besteht diese Grenzlinie aus einem teilkreisförmigen Abschnitt 9, welcher die Abschnitte 7 und 8 verbindet und einen Teil des Loches 6 begrenzt. Die Form dieses Grundstrahlenmusters ist identisch dem, welches bei der herkömmlichen Anordnung eines parabolischen Reflektors und einer H4-Lampe, allerdings mit der Ausnahme erhalten wird, daß die Anordnung der Fadenbilder I 1, I 2 und I 3 innerhalb des Grundstrahlenmustes bei der hier beschriebenen Ausführungsform dahingehend unterschiedlich ist, daß ihre inneren Enden mit dem teilskreisförmigen Abschnitt 9 der Grenzlinie zusammenfallen. Bei einem herkömmlichen parabolischen Reflektor wird ein Strahlenmuster erzielt, dessen Fadenbilder nicht mit den inneren Enden mit dem teilkreisförmigen Abschnitt 9 der Grenzlinie zusammenfallen. Die Art und Weise, wie das Grundstrahlenmuster entsprechend Fig. 3 zur Herstellung eines Z-Strahlenmusters (Fig. 5) umgeformt werden kann, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 9 beschrieben.
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Entsprechend Fig. 4 besteht die Streuscheibe 15 aus verschiedenen Abschnitten 16 bis 41. Das vom Abblendlichtfaden 12 kommende und von einem nicht mit einer Streuscheibe versehenen Reflektor 10 projizierte Grundstrahlenmuster ist in drei Grundabschnitte 51, 52 und 53 aufgeteilt (Fig. 6), von denen der Abschnitt 51 in die Abschnitte 51 a und 51 b unterteilt ist. Den Grundabschnitten ist eine schematische Darstellung der Straße überlagert, wobei die Linie NS den fahrzeugnahen Straßenrand, die Linie OS den fahrzeugfernen Straßenrand und die Linie CL die Mitte der Straße kennzeichnet. O präsentiert die optische Achse des Reflektors und entspricht der Achse Y-Y in Fig. 1. HV entspricht dem photometrischen Punkt eines spezifischen Standardstrahles niedriger Intensität. Der Abschnitt 51 a des Grundabschnitts 51 ist ein Teil, welcher das kleinere Fadenbild I 3 enthält, wogegen der Abschnitt 51 b das größere Fadenbild I 1 enthält, und wird durch einen Abschnitt des Reflektors 10 erzeugt, welcher innerhalb des peripheren Abschnitts liegt, der das kleinere Fadenbild I 3 im Abschnitt 51 a erzeugt. Im Betriebszustand gelangen die Fadenbilder im Abschnitt 51 a durch den Abschnitt 16 der Streuscheibe. Dieser Abschnitt 16 ist so angeordnet, daß er die durch diesen Abschnitt gelangenden Bilder um 1/2° nach rechts und aus der in Fig. 6 dargestellten Stellung um 1/2° nach oben verlagert. Die sich dann ergebende Lage des Abschnitts 51 a ist in Fig. 7 dargestellt. Vom Abschnitt 51 b kommendes Licht gelangt durch den Abschnitt 17 der Streuscheibe 15 und verlagert den Abschnitt 51 b um 5° nach rechts und spreizt das Fadenbild in horizontaler Richtung.
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Nach diesem Ablenkvorgang durch die Streuscheibe 51 bildet die Oberkante des Abschnitts 51 a den gewünschten oberen horizontalen Abschnitt der Hell-Dunkel-Grenzlinie des Z- Strahlenmusters. Dieser obere horizontale Abschnitt ist in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 60 versehen. Nach dem Durchgang des Lichts durch eine solche Streuscheibe bildet das innere Ende des Abschnitts 51 a (d. h. ein Teil, welcher einen Teil des teilkreisförmigen Abschnittes 9 der Grenzlinie des Grundstrahlenmusters bildet) den schräg verlaufenden Verbindungsabschnitt der Grenzlinie des Z-Strahlenmusters. Dieser schräge Verbindungsabschnitt ist in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 61 versehen. Der Abschnitt 51 b bildet nach der zuvor beschriebenen Beeinflussung durch die Streuscheibe den unteren horizontalen Abschnitt ds Z- Strahlenmusters. Dieser untere horizontale Abschnitt ist in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 62 versehen. Diese Abschnitte 60 und 62 entsprechen in großer Annäherung dem oberen horizontalen Grenzlinienabschnitt 63 und dem unteren horizontalen Grenzlinienabschnitt 64 des in Fig. 5 dargestellten gewünschten Z-Strahlenmusters, während der Abschnitt 61 im erzielten Z-Strahlenmuster dem in Fig. 5 dargestellten gewünschten und erzielten schrägen Verbindungsabschnitt 65 entspricht.
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Der Grundabschnitt 52 des Grundstrahlenmusters rührt von dem oberen Abschnitt des Reflektors her. Die entsprechenden Strahlen verlaufen durch die Streuscheibenabschnitte 24, 38, 39, 40 und 41 . Grundsätzlich schaffen die Streuscheibenabschnitte 24, 38, 39, 40 und 41 eine weitere Spreizung des Abschnittes 52 des Grundstrahlenmusters zur Erzeugung der gespreizten Außenlinie 52, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist dieser Abschnitt 52 unterhalb dem horizontalen Abschnitt 62 der Grenzlinie angeordnet.
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Die Art und Weise, in der die Bilder im Abschnitt 53 des Grundstrahlenmusters beeinflußt werden, ist in Fig. 8 und 9 dargestellt. Die Fadenbilder 54 im Abschnitt 53, die horizontal angeordnet sind, werden durch den Streuscheibenabschnitt 20 um 4° nach links und 1/4° nach unten abgelenkt. Der Abschnitt 20 verformt und verlagert nur relativ kleine, von der Peripherie des Reflektors 10 ausgehende Fadenbilder, die denen im Abschnitt 51 a des Grundstrahlenmusters entgegengesetzt angeordnet sind. Die Fadenbilder 54 werden durch den Abschnitt 20 so verlagert, daß der Musterbereich 55 (Fig. 9) entsteht. Der Bereich 55 umfaßt entsprechend der Darstellung den photometrischen Punkt des Standardstrahles, welche in Fig. 5 mit 75 l bezeichnet ist. Die größeren horizonal angeordneten Bilder im Abschnitt 53 verlaufen durch den Streuscheibenabschnitt 19, um dabei um 1/2° nach unten verlagert und sowohl horizontal als auch vertikal gespreizt zu werden. Die Fadenbilder 56 im Abschnitt 53 liegen schräg nach oben und befinden sich unmittelbar unterhalb des geneigten Abschnitts 8 der Grenzlinie des Grundstrahlenmusters. Die kleineren Fadenbilder 56 gelangen durch den Streuscheibenabschnitt 22, während die größeren Fadenbilder 56 durch den Streuscheibenabschnitt 21 gelangen. Dieser Abschnitt 21 ist so ausgebildet, daß er eine Bildumkehrung und eine horizontale und vertikale Spreizung erzeugt. Zur Bewirkung der Bildumkehrung wird das Bild um 1/2 ° mit der Spitze nach unten verlagert und am Boden um 1/2° nach unten verlagert. Der Streuscheibenabschnitt 22 ist auf gleiche Weise ausgebildet, allerdings mit der Ausnahme, daß er eine Verlagerung von der Spitze um 1/4° nach unten und am Boden um 1° nach unten vornimmt. Die Fadenbilder 57 im Abschnitt 53 sind nach unten schräg verlaufend angeordnet und werden durch die Streuscheibenabschnitte 40 und 41 sowohl vertikal als auch horizontal gespreizt. Das Gesamtergebnis der Fadenbilder 56 und 57 ist die Herstellung der breiten Lichtspreizung im Bereich 58 (Fig. 9). Idealerweise fallen die Oberkanten der Bereiche 55 und 58 jeweils mit dem oberen horizonalen Abschnitt 60 und dem unteren horizonalen Abschnitt 62 zusammen. Jedoch infolge der zulässigen Toleranzen der H4-Lampe liegen die Oberkanten der Bereiche 55 und 58 unterhalb der Linien 60 bzw. 62, um ein Durchbrechen der Fadenbilder über die Abschnitte 60 und 62 zu verhindern. Die verbleibenden Abschnitte der Streuscheibe 15, bestehend aus dem Abschnitt 23, dem unteren Teil des Abschnitts 24 und den Abschnitten 25 bis 37, werden nicht weiter im einzelnen beschrieben, mit Ausnahme der Feststellung, daß die Abschnitte 23 und 27 nur stilistischen Zwecken dienen und die Abschnitte 24, 25, 26 und 28 bis 37 nur für die Verwendung unter Fernlichtbedingungen vorgesehen sind. Bei Fernlichtbedingungen geht das Licht vom Faden 13 und vom Faden 12 aus. Außerdem ist der Faden 13 nicht abgeschirmt, so daß der gesamte Reflektor angestrahlt wird. In diesem Fall werden die Streuscheibenabschnitte 24, 25, 26 und 28 bis 37 verwendet, um das vom Scheinwerfer ausgestrahlte Lichtbündel so abzulenken, daß es die Bereiche des gewünschten Lichtbündels ausfüllt, welche eine unzureichende Intensität haben. In allen Fällen, in denen ein Scheinwerfer unter Abblend- und Fernlichtbedingungen betrieben wird, ist das Strahlenmuster unter Fernlichtbedingungen ein Kompromiß, wenn die verwendete Streuscheibe für den Betrieb unter Abblendbedingungen vorgesehen ist.
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Aus dem Vergleich der Fig. 3 mit der Fig. 5 wird verständlich, daß das in Fig. 3 dargestellte Grundstrahlenmuster beim Durchgang durch eine herkömmliche Streuscheibe für die Verwendung dann bei Rechtsverkehr angemessener ist. Das Z-Strahlenmuster gemäß Fig. 7 ist für Linksverkehr bestimmt und geeignet.
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Obwohl der zuvor unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebene Scheinwerfer ein solcher mit einer kreisförmigen Austrittsöffnung ist, ist es verständlich, daß das System auf Scheinwerfer anwendbar ist, welche eine im wesentlichen rechteckige Vorderöffnung haben. In einem solchen Fall wird es bevorzugt, den Winkel α auf nahe 1,5° festzulegen. Natürlich wird dann die Streuscheibe für einen Reflektor mit einer im wesentlichen rechteckigen Austrittsöffnung ebenso eine andere Form haben wie die individuellen Abschnitte, die unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wurden. Jedoch die Grundprinzipien hinsichtlich der Gestaltung der Streuscheibe sind für einen rechteckigen Scheinwerfer dieselben wie für einen kreisförmig gestalteten Scheinwerfer, indem nämlich die verschiedenen Abschnitte des vom Reflektor projizierten Grundstrahlenmusters auf die zuvor beschriebene Weise dahingehend abgelenkt werden, daß das erforderliche Z-Strahlenmuster erzeugt wird.
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Der Winkel α kann jedoch von 1° bis 2° variieren, und zwar in Abhängigkeit von der Form und der Größe des gewählten Reflektors. Bei ungefähr 2° ergibt sich eine Tendenz einer verringerten Intensität der Fadenbilder, wogegen bei einem Winkel α von unten 1° sich Probleme hinsichtlich der Lichtstreuung über die Hell-Dunkel-Grenzlinie ergeben. Das hintere Ende des Abblendlichtfadens wird gewöhnlich im inneren Brennpunkt des Reflektors angeordnet, da die Bewegung des Fadens näher zur Scheitelöffnung 11 an der Hinterseite des Reflektors eine Lichtstreuung oberhalb der Grenzlinie verursacht, obwohl durch diese Bewegung die Lichtintensität erhöht wird. Andererseits erhöht die Bewegung des Fadens weiter weg von der Scheitelöffnung 11 an der Hinterseite des Reflektors die Schärfe der Grenzlinie, allerdings unter Reduzierung der Intensität.