DE3518404C2

DE3518404C2 -

Info

Publication number: DE3518404C2
Application number: DE3518404A
Authority: DE
Inventors: Guy Boulogne Fr Dorleans
Original assignee: Cibie Projecteurs SA
Current assignee: Cibie Projecteurs SA
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1985-05-22
Publication date: 1987-07-09
Also published as: FR2564947A1; IT8520563A0; ES543370A0; DE3518404A1; FR2564947B1; IT1221756B; JPS60257002A; ES8700410A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Abblendlicht-Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiger Abblendlicht-Scheinwerfer sendet unterhalb einer Begrenzungslinie bzw. "Hell-Dunkel-Grenze" ein intensives Lichtbündel aus. Die Hell-Dunkel-Grenze ist z. B. entsprechend den Bestimmungen der französischen Straßenverkehrsordnung und den europäischen Normen (Genfer Vereinbarung) von zwei durch die optische Achse des Scheinwerfers gehenden Halbebenen gebildet, nämlich bei Rechtsverkehr von einer zumindest annähernd waagerechten linken Halbebene und einer gegen die Waagerechte leicht geneigten rechten Halbebene. In anderen Ländern, z. B. in den USA, kann die Hell-Dunkel-Grenze der Scheinwerfer des Typs "Sealed Beam" als von zwei waagerechten Halbebenen gebildet betrachtet werden, die sich beiderseits der optischen Achse erstrecken. Es sind auch Lichtbündel mit "Z-förmiger Hell- Dunkel-Grenze" bekannt.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Scheinwerfer mit Abblendlichtbündel mit einem um eine zentrale optische Achse angeordneten elliptischen Reflektor mit zwei Brennpunkten, einer in der Nähe des ersten Brennpunktes des Reflektors angeordneten Lichtquelle, einer sammelnden Linse, die vor der Lichtquelle angeordnet ist und einen Brennpunkt in der Nähe des zweiten Brennpunktes des Reflektors hat, und einem Abblendschirm, der in der Nähe desselben zweiten Brennpunktes der Linse angeordnet ist und einen den Verlauf der Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichtbündels bestimmenden Rand hat.

Ein derartiger Aufbau ist schon seit langem bekannt und beispielsweise in der GB-PS 4 50 348 und der GB-PS 12 84 491 beschrieben. Die bekannten Scheinwerfer haben ferner für den Reflektor, den Abblendschirm und die Sammellinse eine gemeinsame Halterung in Form eines gemeinsamen Gehäuses.

Bei Scheinwerfern für Kraftfahrzeuge sind derartige optische Systeme bisher sehr selten verwendet worden; sie sind von der Anmelderin vor kurzem neu entwickelt worden.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß die einfache Ausführung der Lehren des Standes der Technik es nicht ermöglichte, einen Scheinwerfer zu schaffen, der die heutigen Forderungen der Kraftfahrzeughersteller und die vorschriftsgemäßen Normen erfüllt.

Eine wesentliche Schwierigkeit besteht darin, den Abblendschirm so auszuführen und zu montieren, daß sein Rand das vom Reflektor zurückgestrahlte Lichtbündel stets in gleicher Weise abschattet.

Derartige Schirme sind auf herkömmliche Weise an Halterungen montiert, von denen sie im wesentlichen vertikal gehalten werden. Die von der Anmelderin durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß bei dem vorstehend beschriebenen Scheinwerfer die Nähe der Lichtquelle, also eine Wärmequelle, einen verborgenen Mangel aufweist: die unkontrollierte Wärmeausdehnung der Werkstoffe des Schirmes und seiner Halterung ruft eine Versetzung des oberen Schirmrandes gegenüber der optischen Achse des Reflektors hervor. Nach dem Einschalten erwärmt sich ein Scheinwerfer, und dieser Temperaturanstieg bewirkt die thermische Ausdehnung der verschiedenen, in ihm enthaltenen Werkstoffe nach einem Gesetz des Typs:

Δ l = l ₀ · α · Δ T

worin

Δ l = die Verformung ist, l ₀ = das Maß bei der Anfangstemperatur, α = der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient, Δ T = der Unterschied zwischen der im Betrieb erreichten und der anfänglichen Temperatur.

Es leuchtet ein, daß eine auf diese Weise durch die Ausdehnung hervorgerufene Höhenveränderung des Schirms die Begrenzungsbedingungen und somit die Lage der Hell-Dunkel-Grenze des Lichtbündels modifiziert. Dies ist für die Verwirklichung eines Scheinwerfers, der die Normen ständig erfüllen soll, nicht akzeptabel.

Die Schwierigkeit besteht also darin, ein abgeschnittenes Lichtbündel zu erzeugen, das bei allen Temperaturbedingungen, die während des Betriebes des Scheinwerfers eintreten können, zufriedenstellt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abblendlicht-Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge der betrachteten Art so weiter zu entwickeln, daß der Abblendschirm das vom Reflektor zurückgestrahlte Lichtbündel stets in gleicher Weise abschattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Abblendlicht-Scheinwerfer durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Abblendlicht-Scheinwerfer ist der Abdeckschirm über einen Hilfsträger in einem U-förmigen Träger gehalten, der einstückig mit der Halterung verbunden ist. Der Träger, der Hilfsträger und der Abblendschirm sind aus Werkstoffen mit derartigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt und haben solche vertikale Abmessungen, daß ungeachtet der zeitlichen Änderungen im Betrieb der Abstand der Oberkante des Abdeckschirms von der optischen Achse unabhängig von der Betriebstemperatur ist.

Zwar ist dieses Prinzip zur Kompensation thermischer Längenänderungen an sich aus dem Lexikon der Physik, 3. Auflage, 1969, Seite 1219, Nr. 31 bei sogenannten "Kompensationspendeln" für präzise Pendeluhren bekannt, bei denen gegeneinanderwirkende Stangen mit verschiedenem Ausdehnungsbeiwert benutzt werden. Das technische Sachgebiet der Pendeluhren liegt jedoch nicht im Blickfeld des Fachmanns für Kraftfahrzeugscheinwerfer.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht eines Scheinwerfers mit elliptischem Reflektor des Typs, auf den die Erfindung angewendet wird,

Fig. 2 in Draufsicht die Darstellung eines Montagebeispiels für die Bauteile des Scheinwerfers gemäß der Erfindung und

Fig. 3 den Querschnitt III-III in Fig. 2 durch den Abblendschirm, den Träger und den Hilfsträger.

In allen Figuren ist die Hauptrichtung des vom elliptischen Scheinwerfer ausgesandten Lichtbündels mit einem Pfeil L angegeben.

Der herkömmliche Aufbau eines elliptischen Scheinwerfers zum Erzeugen eines Abblendlichtbündels hat gemäß Fig. 1 einen elliptischen Reflektor 1 in Form einer Rotationskappe um eine optische Achse 2 mit zwei Brennpunkten, F ₁ in der Nähe der Reflektorrückwand und F ₂ in weiterer Entfernung. In der Nähe des ersten Brennpunktes F ₁ ist eine Lichtquelle 3 (Glühfaden) angeordnet. Die aus der Lichtquelle 3 austretenden Lichtstrahlen werden vom Reflektor 1 in Richtung auf den zweiten Brennpunkt F ₂ zurückgestrahlt.

In bezug auf den Brennpunkt F ₂ ist dem Reflektor 1 gegenüber eine sammelnde Linse 4 angeordnet, deren Achse mit der optischen Achse 2 des Reflektors 1 zusammenfällt und deren Brennpunkt in der Nähe von F ₂ angeordnet ist. Somit werden die aus der Lichtquelle 3 austretenden Lichtstrahlen vom Reflektor 1 zurückgestrahlt, in der Nähe von F ₂ vereinigt und von der Linse 4 zu einem nutzbaren Lichtbündel umgeformt.

Damit das auf diese Weise ausgesandte Lichtbündel ein Abblendlichtbündel wird, ist in der Nähe des Brennpunktes F ₂ eine Abblendevorrichtung, insbesondere ein Abblendschirm E angeordnet. Der Abblendschirm E hat einen oberen Rand, der die Begrenzungslinie oder Hell-Dunkel-Grenze des Lichtbündels definiert. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 1, bei dem der Abblendschirm E außerdem rechtwinklig zur Achse 2 angeordnet ist, ist der Begrenzungsrand von zwei aus der optischen Achse 2 heraustretenden Halbebenen gebildet. In einer Projektionsebene P ist zu erkennen, daß entsprechend dem Rand des Abblendschirms E eine Hell-Dunkel-Grenze erzeugt wird, die gemäß den französischen und europäischen Normen links waagerecht verläuft und rechts unter 15° ansteigt.

Mit einem solchen Scheinwerferaufbau lassen sich, je nach Randform des undurchlässigen Abblendschirms E, verschiedene Typen einer Hell-Dunkel-Grenze erzeugen. Im Vorstehenden wurde als Beispiel die aus zwei Halbebenen zusammengesetzte Form angegeben, die der durch die französischen und europäischen Normen definierten Hell-Dunkel-Grenze entspricht. Um eine Hell-Dunkel-Grenze des Typs "Sealed Beam" zu erzeugen, muß der Rand des lichtundurchlässigen Abblendschirms E zumindest annähernd waagerecht sein.

Die Anmelderin hat aber festgestellt, daß sich die Bauteile nach einer Betriebszeit von einigen Minuten verformen und dabei die Eigenschaften des Scheinwerfers merklich modifiziert werden. Diese Verformungen entstehen aus den Wärmeausdehnungen der verwendeten verschiedenen Baustoffe, bedingt durch das Vorhandensein einer großen Wärmequelle, in diesem Falle der Lichtquelle 3.

Es erscheint äußerst wünschenswert, diesem Nachteil abzuhelfen.

Die Lösung besteht darin, den Abblendschirm E so zu montieren, daß er mittels wenigstens eines Hilfsträgers in einem Träger aufgehängt ist, wobei der Träger, der Abblendschirm E und der Hilfsträger relative Abmessungen und lineare Wärmeausdehnungskoeffizienten solcher Art haben, daß, ungeachtet der Änderungen der Betriebstemperatur, der obere Begrenzungsrand des Abblendschirms E eine unveränderliche Lage in bezug auf die optische Achse 2 beibehält.

Das Merkmal der Erfindung besteht somit in der Aufhängung des Abblendschirms E, wogegen alle übrigen Bauteile des Scheinwerfers unverändert bleiben.

Gemäß Fig. 2 sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Reflektor 1, die sammelnde Linse 4 und der Abblendschirm E fest mit einer Halterung 5 verbunden, die einen Fuß 6 und mehrere Pfosten 7 aufweist, an denen die verschiedenen, den Scheinwerfer bildenden Bauteile befestigt sind.

Die Halterung 5 hat eine durch die optische Achse 2 und die vertikale Achse definierte Symmetrieebene, die rechtwinklig zur Zeichnungsebene der Fig. 2 angeordnet ist. Gemäß dieser Symmetrieebene sind der Reflektor 1, die Linse 4 und der Abblendschirm E entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau angeordnet.

In Fig. 3 ist im Querschnitt und in größerem Maßstab die Befestigung des Abblendschirms E an der Halterung 5 mittels eines mit ihr fest bzw. einstückig verbundenen Trägers 8 dargestellt. Der Träger 8 hat zumindest annähernd die Gestalt eines U mit parallelen Schenkeln 7 a und einem horizontalen Joch 6.

Der Hilfsträger 9 hat ebenfalls die Form eines U von kleineren, ins Innere des Trägers 8 passenden Abmessungen. Die Schenkel 12 des Hilfsträgers 9 weisen an ihren Enden divergierende hakenförmige Fortsätze 10 auf, die auf den Schenkeln 7 a des Trägers 8, mit denen sie fest bzw. einstückig verbunden sind, aufruhen.

Der in Fig. 3 schematisch durch ein Rechteck dargestellte Abblendschirm E liegt auf dem Joch 13 des Hilfsträgers 9 auf und ist folglich im Innern dieses U- förmigen Hilfsträgers 9 angeordnet.

Es wird nun ein Rechenbeispiel bezüglich der für die Wahl der verwendeten Werkstoffe, insbesondere für den Hilfsträger 9, bestimmenden linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten beschrieben.

Im anfänglichen Zustand, also in Ruhe, haben der Abblendschirm E, der Träger 8 und der Hilfsträger 9 die gleiche Temperatur T ₀. Nach einigen Minuten des Betriebes, d. h. der Erwärmung, hat sich der Abblendschirm E um Δ T _E , der Träger 8 um Δ T ₈ und der Hilfsträger 9 um Δ T ₉ erwärmt.

Andererseits haben diese Bauteile im Ruhezustand die folgenden, in einer vertikalen Achse V ermittelten Abmessungen: der Abblendschirm E das Maß l _E , der Träger 8 das Maß l ₈ und der Hilfsträger 9 das Maß l ₉.

Unter Vernachlässigung der Dicke des Hilfsträgers 9 ergibt sich für den oberen Begrenzungsrand 11 des Abblendschirms E eine vertikale Versetzung h von

h = l _E · a _E ·Δ T _E + l ₈ · α ₈ · Δ T _-8 - l ₉ · α ₉ · Δ T ₉,

worin a _E , α ₈ und α ₉ die zugehörigen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Abblendschirms E, des Trägers 8 und des Hilfsträgers 9 sind; bei allen bisher bekannten Ausführungsformen sind diese Koeffizienten alle positiv.

Die Ausdehnung des Hilfsträgers 9 gleicht die Ausdehnungen des Abblendschirms E und des Trägers 8 aus. Für eine vertikale Versetzung null des oberen Begrenzungsrandes 11 des Abblendschirms E ergibt sich:

l ₉ · α ₉ · Δ T ₉ = l _E · α _E · Δ T _E + l ₈ · α ₈ · Δ T ₈.

Eine sorgfältige Wahl dieser Parameter ermöglicht es, eine vertikale Versetzung h = 0 für den oberen Begrenzungsrand 11 des Abblendschirms E zu erzielen, wobei dieses Merkmal angestrebt wird, wenn der Reflektor 1 und die Linse 4 keine Wärmeausdehnung erleiden, um eine unveränderliche Lage des Begrenzungsrandes 11 in bezug auf die optische Achse 2 zu gewährleisten.

In dem Falle, wo der Reflektor 1 oder die Linse 4 unterschiedliche Ausdehnungen zu erleiden haben, werden verschiedene Parameter gewählt, damit die vertikale Versetzung h diese Ausdehnungen ausgleicht und der Begrenzungsrand 11 des Abblendschirms E der optischen Achse 2 folgt.

Der angegebene Aufbau des Hilfsträgers 9 stellt keine Beschränkung dar; es können andere Arten des Aufbaus in Betracht gezogen werden. Insbesondere können zwei Hilfsträger, die innerhalb der Schenkel 7 a des im wesentlichen U-förmigen Trägers 8 und parallel zu ihnen angeordnet sind und je auf einem Ende der Schenkel 7 a aufruhen, den Abblendschirm E abstützen, der mit seinem unteren Ende auf den unteren Enden der Hilfsträger aufliegt.

Claims

Abblendlicht-Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, mit einem ellipsoidförmigen Reflektor (1) mit einer optischen Achse (2), an dessen innerem Brennpunkt (F ₁) eine Lichtquelle (3) angeordnet ist und dessen äußerer Brennpunkt (F₂) mit dem inneren Brennpunkt einer in einem Abstand vor dem Reflektor (1) angeordneten Sammellinse (4) zusammenfällt, und mit einem dazwischen angeordneten Abblendschirm (E) mit einer das Abblendlichtbündel begrenzenden Oberkante (11), die in der Nähe des äußeren Brennpunkts (F ₂) des Reflektors (1) liegt, wobei der Reflektor (1), der Abblendschirm (E) und die Sammellinse (4) an einer gemeinsamen Halterung (5) befestigt sind, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- a) an der Halterung (5) ist ein einstückig verbundener U-förmiger Träger (8) ausgebildet, der ein horizontales Joch (6) und zwei nach oben gerichtete parallele Schenkel (7 a) aufweist;
- b) innerhalb des U-förmigen Trägers (8) ist ein U-förmiger Hilfsträger (9) angeordnet, der mit zwei hakenförmigen Fortsätzen (10) auf den Stirnflächen der beiden Schenkel (7 a) des Trägers (8) aufliegt und zwei sich nach unten erstreckende parallele Schenkel (12) aufweist, die durch ein horizontales Joch (13) miteinander verbunden sind;
- c) auf der Oberseite des horizontalen Jochs (13) des Hilfsträgers (9) ist der Abblendschirm (E) mit seiner Unterkante befestigt;
- d) der Träger (8), der Hilfsträger (9) und der Abblendschirm (E) sind aus Werkstoffen mit derartigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt und mit derartigen vertikalen Abmessungen (l ₈, l ₉, l _E ) ausgebildet, daß der Abstand (14) der Oberkante (11) des Abblendschirms (E) von der optischen Achse (2) unabhängig von der Betriebstemperatur ist.