DE3127250A1

DE3127250A1 - Reflektor fuer scheinwerfer von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3127250A1
Application number: DE19813127250
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Phys.Dr. 7016 Gerlingen Grünwald; Norbert Dipl.-Ing. 7120 Mühlacker Leibbrand; Heinrich 7440 Nürtingen Schmid
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1983-01-20
Also published as: FR2509428B1; FR2509428A1; GB2106625B; GB2106625A; JPS5818801A

Description

ε. 710

21 .5. 1981 Hk/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Reflektor für Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Reflektor für Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen mit einer in einer Ebene divergierenden Lichtverteilung. Um eine derartige Lichtverteilung eines Lichtbündels zu erhalten, sind zumeist Zylinderlinsen als optisch wirksame Mittel an der Innenseite einer Streuscheibe angeordnet, die der Austrittsöffnung des Reflektors vorgesetzt ist. Bei einer starken Neigung der Streuscheibe bezüglich der optischen Achse des Scheinwerfers in einer oder in zwei Ebenen sind hierfür optische Mittel mit komplizierter Konfiguration erforderlich. Dies bedingt aufwendige Preßformen für die Herstellung der Streuscheiben.

•Vorteile der Erfindung

Der Reflektor für Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen nach der Erfindung bewirkt die in einer Ebene divergierende Licht-'verteilung, so daß hierfür optische wirksame Mittel und folglich die Streuscheibe nicht mehr erforderlich sind. Zweckmäßigerweise könnte das Reflektorinnere durch eine planparalle, optisch unwirksame Glasplatte geschützt werden, deren Neigung praktisch keinen Einfluß auf die Lichtverteilung hätte. Dadurch, daß diese Scheibe keine optischen Mittel aufweist, ergibt sich eine beachtliche Gewichtseinsparung des Scheinwerfers. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, daß nur noch eine geringe Anzahl von Reflektortypen erforderlich sind, um den Anforderungen der Kraftfahrzeughersteller zu genügen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und in folgender Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 und 2 je einen horizontalen Meridianschnitt durch eine Reflektorfläche, wobei in Figur 1 noch die entsprechenden Horizontalschnitte durch zwei erzeugende konfokale Paraboloide eingezeichnet sind; in Figur 3 ist der horizontale Meridian als eine beliebige Kurve vorgegeben; Figuren h und 5 zeigen für zwei verschiedene Randkurven den Verlauf der Höhenlinien eines Reflektors entsprechend einer Randkurve wie in Figur 1; Figur 6 zeigt die horizontalen Meridianschnitte duch eine Schar von erzeugenden Paraboloiden bei einer Geraden als Randkurve; Figur T zeigt den entsprechenden Höhenlinienverlauf eines Reflektors gemäß Figur 6; und Figur 8 zeigt

. S.

den Weg einzelner Lichtstrahlen des Reflektors in Figur T in Drauf- und Seitenansicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist der horizontale Meridansehnitt eines Reflektors mit einer als Hypberbel ausgebildeten Randkurve 10 dargestellt, wobei diese die horizontale Lichtverteilung bestimmt. An die Randkurve 10 ist eine Schar von Rotationsparaboloiden derart angelegt, daß diese einen gemeinsamen Brennpunkt 11 aufweisen und mit ihrem horizontalen Meridianschnitt die Randkurve 10 berühren. Die nicht dargestellte Reflexionsfläche des Reflektors ergibt sich als einhüllende Fläche der Schar von Rotationsparaboloiden, von denen der horizontale Meridianschnitt eines ersten und zweiten Rotationsparaboloids und 13 eingezeichnet ist. Hierbei gilt, daß der Brennpunkt der die Randkurve 10 bildenden Kegelschnittkurve identisch ist mit den Brennpunkten der erzeugenden Schar von homofokalen Rotationsparaboloiden.

Die Meridianschnitte 12 und 13 unterliegen folgenden Gesetzmäßigkeiten: Der Winkel zwischen der positiven x-Achse und dem Berührungspunkt, z.B. sei t. Dann läßt sich der Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel r <les zugehörigen Paraboloids gegen die x-Achse und dem Winkel t durch folgende Bezeichnung beschreiben:

2. £,. sin t ( 1+ £ . cos.'b)

N* (t) = t - arc tan

(1- £ ) + ² £· ^cost (^1+cos

£ bedeutet die numerische Exzentrizität der Kegelschnittrandkurve .

3Ϊ27|50

Die Brennweite des zugehörigen'Paraboloids wird beschrieben durch die Beziehung:

9 P₀ (1+ €) (1+ £.cos t) f (t) τ," ⁼ 2~ * (i+2-£«cos t +6²)

Po bedeutet den Abstand des Scheitels der Randkurve vom

Brennpunkt.

Die Höhenlinien der Reflexionsfläche des Reflektors ergeben sich als Einhüllende der Schnittkurven der Gesamtheit dieser Rotationsparaboloxde mit den Ebenen Έ. = konstant, wobei die z-Achs.e senkrecht zur Zeichnungsebene steht.

In Figur k sind solche Höhenlinien für den Fall dargestellt, daß die Randkurve 10 eine Hyperbel mit der Exzentrizität £= 1.2 ist, in Figur 5 für eine Ellipse als Randkurve mit £= 0,8. Der gemeinsame Brennpunkt der Randkurve und der homofokalen Paraboloiden liegt dabei jeweils im Koordinatenursprung·

In Figur 2 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die horizontale Meridianschnittkurve aus mehreren Kurventeilen zusammengesetzt ist. Die äußeren Bereiche bestehen jeweils aus Geraden 20 und im Bereich des Reflektorhalses gehen die Geraden 20 kontinuierlich, d.h. mit gleicher Tangente in einen Kreissektor 21 über. In gleicher Weise könnten statt des Kreissektors auch ein Sektor eines andersartigen Kegelschnittes wie Ellipse, Parabel oder Hyperbel verwendet werden. Ändern würde sich dadurch nur die von diesem Bereich vorgegebene horizontale Lichtverteilung des vom Reflektor ausgesendeten Lichts. Dieser mittlere Bereich um den Lampenhals entspricht damit dem in Figur 1 beschriebenen Beispiel.

Auch an dem äußeren geraden Teil der Randkurve kann wieder eine Schar von homofokalen Paraboloiden so gelegt werden, daß sie die Geraden 20 berühren.

3-1Z 725

Figur 6 zeigt - analog zu Figur 1 - die horizontalen Meri dianschnitte dieser Paraboloide. Daraus ist ersichtlich, •wie sich als Einhüllende dieser Kurvenschar gerade die ■vorgegebene Ggerade als Randkurve ergibt. Kennzeichnet ob den Winkel des Radiusreflektors, bei dem der Kreis in Figur 2 in die Gerade übergeht, so gilt im Bereich der Geraden zwischen dem Drehwinkel "ψ des Paraboloids gegen die x-Achse und dem Winkel des Radiusvektors zum Berührungspunkt des Paraboloids mit der Geraden der Zusammenhang :

γ =

Die Brennweite des zugehörigen Paraboloids beträgt:

= R . cos (t - eL) ·

1 ρ

Damit ist die Reflektorfläche festgelegt und die Höhenlinien des Reflektors können berechnet werden, wie das am Beispiel in Figur 7 gezeigt ist. Der Verlauf einiger Strahlen in einem solchen Reflektor ist in Figur 8 in Drauf- und Seitenansicht dargestellt. Die Horizontalstreuung reicht von -U 5 Grad bis +i+5 Grad, während die Vertikalstreuung 3JuIl ist, d.h. die Strahlen treten breitgefächert ohne Vertikalstreuung aus dem Reflektor aus. Eine solche Lichtverteilung ist z.B. für Nebelscheinwerfer wünschenswert.

Wie aus Figur 7 hervorgeht, verlaufen die Höhenlinie 71 des Reflektors im Bereich des geraden Teils 72 der Randlinien parallel zu dieser. Das bedeutet, daß die Schnittkurven der Reflektorfläche mit Ebenen senkrecht zur Randkurve Parabeln sind. Die Spur 73 einer solchen Schnitt-

'. ·- 31ΠΪ50

- tr-

.2-

ebene ist in Figur 7 eingezeichnet. Die Brennweite dieser Parabeln ist nach Figur 2 gegeben durch den Abstand R der Eandkurre vom gemeinsamen Brennpunkt der Schar der Rotationsparaboloide, der in Figur 2 mit dem Koordinatensystem zusammenfällt.

Ist der horizontale Meridianschnitt des Reflektors keine Gerade mehr, sondern eine beliebig geformte Randkurve 30

** = Ϊ* ( "t ) - wie in Figur 3 dargestellt - so kann man sich diese Randkurve aus differentiell kleinen Abschnitten 31 as zusammengesetzt denken und das eben beschriebene Prinzip auf jeden einzelnen Abschnitt c|$ anwenden.

Am Beispiel des Punktes P sieht das folgendermaßen aus: Im Punkt P wird die Hormalebene 32 zur Tangente an die Rundkurve 33 gelegt. Der Abständiger Tangente vom festgelegten Koordinatenursprung, (der gleichzeitig Ort der Lampenwendel ist), gibt die Brennweite der Parabel, die in P ihren Scheitel hat und in der iJOrmalebene 32 zur Tangente 33 in P liegt. Die Achse der Parabel liegt senkrecht zur Tangente in P j in der Horizontale' Parabel berührt die Reflektorfläche.

Tangente in P j in der Horizontalebene. Die so gewonnene

Eine ähnliche Parabel läßt sich auch für P benachbarte Punkte der Randkurve 30 konstruieren. Die innere Einhüllende all dieser Parabeln bildet dann die Reflektorfläche, die ohne Vertikalablenkung die horizontale Lichtverteilung bewirkt.

Claims

R. -'--.
21.5. 1981 Hk/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Ansprüche

nj Reflektor für Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen mit einer in einer Ebene streuenden Lichtverteilung, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche des Reflektors als einhüllende Fläche einer Schar von homofokalen Rotationsparaboloiden gebildet wird und daß jedes Rotationsparaboloid eine die Lichtverteilung des Reflektors bestimmende Randkürve berührt.
2. Insbesondere Reflektor mit einer horizontalen Streuung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Randkurve die Lichtverteilung in horizontaler Richtung bestimmt.
3. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Randkurve eben ist.
k. Reflektor nach, einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Randkurve wenigstens· teilweise eine Kegelschnittlinie ist.
5. Reflektor nach Anspruch k, dadurch gekennzexchnet, daß der Brennpunkt der die Randkurve "bildenden Kegelschnittlinien identisch ist mit den Brennpunkten der erzeugenden Schar Ton homofokalen Rotationsparaboloiden.
6. Reflektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkurve eine Ellipse ist.
7· Reflektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkurve eine Hyperbel ist.
8. Reflektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkurve ein Kreisabschnitt mit je einem
seitlichen geraden Ast

ist. j»