DE3626828C2

DE3626828C2 -

Info

Publication number: DE3626828C2
Application number: DE3626828A
Authority: DE
Inventors: Hiroo Sagamihara Kanagawa Jp Oyama; Kouichi Tokio/Tokyo Jp Masuyama
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1985-08-10
Filing date: 1986-08-08
Publication date: 1991-04-25
Also published as: CA1280731C; JPS6258502A; GB8619356D0; DE3626828A1; US4779179A; GB2187834B; FR2586085A1; FR2586085B1; GB2187834A

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Reflektor für Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.

In einem Kraftfahrzeugscheinwerfer können die von einer Lichtquelle abgegebenen divergierenden Lichtstrahlen an einem Paraboloidreflektor reflektiert und dadurch nahezu vollständig nach vorne umgelenkt werden. Die Richtung der Lichtstrahlen kann durch eine Gruppe von Schliffen einer Frontlinse eingestellt werden, so daß eine vorgegebene Strahlenverteilung erzielt werden kann. Eine Korrektur der Richtung der Lichtstrahlen durch die Schliffe der Frontlinse ist unter Ausnutzung des Prismenprinzips möglich. Eine Abstrahlung nach rechts und links kann mit Hilfe eines Abschnitts eines zylindrischen Schliffs in Form einer zylindrischen konkaven gekrümmten Fläche erzielt werden. Ein Linsenteil a mit einem solchen Schliff ist in Fig. 17 dargestellt. Bei diesem Linsenteil a ist ein zylindrischer Schliff b an der Innenseite vorgesehen. Parallel Lichtstrahlen c, die an dem Paraboloidreflektor reflektiert werden, strahlen nach rechts und links ab, wenn sie durch den zylindrischen Schliff b hindurchtreten. In jüngerer Zeit wird dem Luftwiderstand von Kraftfahrzeugen besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Deshalb werden häufig Scheinwerfer mit einem großen Neigungswinkel R der dem Staudruck der Luft ausgesetzten Frontlinse verwendet. Wenn der Linsenteil a unter einem festen Winkel (R20°) geneigt ist, tritt der Effekt auf, daß die auf einen Schirm d projizierten Lichtstrahlen an den rechten und linken äußeren Enden des Lichtkegels weiter unten in bezug auf eine horizontale Linie e als die übrigen Lichtstrahlen auftreffen. Diese Erscheinung wird im folgenden auch als Durchhängen des Abblendlichts bezeichnet, ist für zylindrische Schliffe charakteristisch und beeinträchtigt die richtige Strahlenverteilung. Aus diesem Grund kann meist ein großer Neigungswinkel nicht verwirklicht werden. Das seitliche Fächern der Lichtstrahlen durch den zylindrischen Schliff der Frontlinie ist demnach begrenzt und sollte durch den Reflektor erzielt werden.

Ein Reflektor zum Auffächern von Lichtstrahlen in horizontaler Richtung ist aus der japanischen Offenlegungsschrift 58-1 45 002 bekannt. Hierzu wird auf die Fig. 18 (Vorderansicht) und Fig. 19 (Schnittdarstellung) verwiesen.

Bei diesem bekannten Reflektor werden die reflektierten Lichtstrahlen bei Anordnung einer Lichtquelle im Bereich einer Brennlinie eines Paraboloid-Säulenreflektors gemäß Fig. 20 nach rechts und links und nur unwesentlich in vertikaler Richtung gefächert. Diese Verteilung ergibt sich ohne Verwendung einer Linse vor dem Reflektor. Aus der vorgenannten Darstellung ist ersichtlich, daß der Auffächerungswinkel nach rechts und links innerhalb eines Bereichs von 20° liegt und daß ein Durchhängen der rechten und linken äußeren Lichtstrahlen verhindert ist.

Bei Kraftfahrzeugscheinwerfern ist jedoch eine besondere Lichtverteilung im Hinblick auf aneinander vorbeifahrende Fahrzeuge wichtig. Als Forderung ergab sich, das Licht möglichst unter einem Fächerungswinkel nach rechts und links zu verteilen, der normalerweise ±15° und vorzugsweise ±30° beträgt. Bei dem vorbekannten Reflektor werden die Lichtstrahlen zur Erzielung solcher Lichtverteilungen durch den Schliff der Frontlinse korrigiert, wozu in der vorstehenden Veröffentlichung eine möglichst große horizontale Breite einer Vertiefung beschrieben wird. Es hat sich aber gezeigt, daß die Verbreiterung einer solchen Vertiefung unvermeidlich die Anzahl reflektierender Abschnitte verringert, so daß die Fernhelligkeit stark nachläßt. Ein derartiger Scheinwerfer ist für den praktischen Einsatz nur bedingt geeignet. Die Abnahme der Fernhelligkeit kann sich möglicherweise durch Überlagerung an Vertiefungen reflektierter Lichtstrahlen bei symmetrischer Verteilung der Lichtstrahlen nach rechts und links relativ zur Frontfläche ergeben. Dies bedeutet, daß eine Kurve, bei der jede Brennweite F einer Paraboloidsäule eine Tangente an jedem ihrer Scheitel berührt, dieselbe Paraboloidlinse wie die Brennweite F enthält, so daß die Lichtverteilungseigenschaften nicht zu dem sogenannten Kern führen.

Der eingangs erwähnte mehrteilige Reflektor ist aus der DE-PS 3 76 744 bekannt. Bei diesem Reflektor wird eine Anzahl verschiedener Zonen geschaffen, die so in bezug auf die Lichtquelle angeordnet sind, daß Strahlen mit der gewünschten seitlichen Ablenkung reflektiert werden, während andererseits die gewünschte Konzentration der Lichtstrahlen in einer Ebene rechtwinklig zu der waagerechten Zerstreuungsebene herbeigeführt wird. Auch bei diesem Reflektor ist die ohne Verwendung einer Frontlinse erzielte seitliche Auffächerung begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reflektor der obengenannten Art so auszubilden, daß ein seitliches Auffächern der Lichtstrahlen bei hohem Lichtnutzungsgrad ohne eine zu starke Ablenkung gegen die Vertikale unter die Horizontalebene möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Reflektor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung ist ein mehrteiliger Reflektor für einen Scheinwerfer vorgesehen, der mehrere Paraboloidsäulen als Reflektionsflächenzonen hat. Die Brennpunkte dieser Reflektionsflächenzonen liegen auf einer horizontalen Mittelebene des Reflektors. Der Reflektor ist in seitlicher Richtung in drei Bereiche unterteilt, nämlich in einen linken und einen rechten äußeren sowie einen zentralen Reflektionsbereich, wobei der linke und der rechte Reflektionsbereich einen größeren Mittelwert der Brennweiten haben als der zentrale Reflektionsbereich. Die Brennweite beider äußerer Reflektionsbereiche ist also größer als diejenige des zentralen Reflektionsbereichs, wodurch die horizontale Lichtverteilung auf einen vorgegebenen Winkelbereich gefächert wird und sich die gewünschte Ausleuchtung ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil eines teilweise gebrochen dargestellten Scheinwerfers, in den ein mehrteiliger Reflektor eingebaut ist,

Fig. 3 den Schnitt III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Abstände, unter denen die Reflexionsflächenzonen zur Mittellinie angeordnet sind, und der Brennweite,

Fig. 5 bis 13 charakteristische Lichtverteilungen jeweils einer Reflexionsflächenzone,

Fig. 14 ein Beispiel der Herstellung einer Reflexionsflächenzone,

Fig. 15 eine schematische Darstellung der Lichtverteilung bei einem mehrteiligen Reflektor nach der Erfindung,

Fig. 16 ein Beispiel einer asymmetrischen Lichtverteilung durch geneigte Anordnung einer Glühlampe an dem Reflektor,

Fig. 17 eine schematische perspektivische Darstellung der Lichtbrechung in einem zylindrischen geschliffenen Linsenteil als Beispiel zur Korrektur der Lichtverteilung beim Stand der Technik,

Fig. 18 eine Vorderansicht eines Scheinwerfers nach der japanischen Patentveröffentlichung 58-1 45 002,

Fig. 19 den Schnitt XIX-XIX nach Fig. 18 und

Fig. 20 die Lichtverteilung bei einem Scheinwerfer nach Fig. 18 und 19.

In Fig. 1, 2 und 3 ist ein viereckiger zusammengesetzter Reflektor mit einer Paraboloidfläche dargestellt. Dieser Reflektor 1 befindet sich in einem Scheinwerfer, an dessen Vorderseite eine Frontlinse 2 vorgesehen ist.

Der zusammengesetzte Reflektor 1 hat eine Reflexionsfläche, die in mehrere Zonenflächen in Form von Paraboloiden in Längsrichtung (von vorn gesehen) unterteilt ist. Diese Unterteilung ist nach links und rechts symmetrisch bezüglich der Position 3 einer Glühlampe bzw. Lichtquelle. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind nach links und rechts je 12 Abschnitte vorgesehen, die Reflexionsflächenzonen A bis L in Form von Paraboloidsäulen von der Mitte bis zur Seite bilden. Diese Reflexionsflächenzonen A bis L werden im folgenden noch eingehender beschrieben. Wie aus Fig. 1 ferner ersichtlich, sind die Paraboloidsäulen (im folgenden auch als Reflexionsflächenzonen bezeichnet) so bemessen, daß im zentralen Reflexionsbereich eine große Breite und an den beiden Enden eine kleine Breite vorgesehen ist, wodurch sich unterschiedliche Brennweiten FA bis FL ergeben. Zum besseren Verständnis dieser Zusammenhänge wird auf die graphische Darstellung in Fig. 4 hingewiesen.

Für die Reflexionsflächenzonen A bis L sind die Lichtverteilungseigenschaften für die in Fahrtrichtung rechte Hälfte der Beleuchtung dargestellt. Die Lichtverteilungseigenschaften der Reflexionsflächenzonen A, B, C, D, E, F, H, J und L sind in Fig. 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13 gezeigt.

Es wird nun die Lichtverteilung der Reflexionsflächenzone A betrachtet, die in Fig. 5 dargestellt ist. Bei bekannten Scheinwerfern verteilt sich das Licht natürlich im Bereich einer vertikalen Mittellinie (im folgenden auch als V-Linie bezeichnet) des Lichtverteilungsmusters. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Lichtmitte jedoch um 15° nach rechts verlagert. Dies ergibt sich dadurch, daß gemäß Fig. 14 die Brennweite einer Rotationsparaboloidfläche, die mit der Reflexionsflächenzone A in Berührung steht, verringert ist und die Berührungsposition 5 mm nach links verschoben ist. Auf ähnliche Weise sind auch die Lichtverteilungen der Reflexionsflächenzone B in Fig. 6 und der Reflexionsflächenzone C in Fig. 7 nach rechts verlagert. Die Lichtverteilung der Reflexionsflächenzone D in Fig. 8 ist weitgehend gemäß bekannter Technik ausgebildet und schneidet die V-Linie. Die Lichtverteilungen der Reflexionsflächenzonen E bis L gemäß Fig. 9 bis 13 schneiden gleichfalls die V-Linie ähnlich wie die Reflexionsflächenzone D gemäß Fig. 8. Wie jedoch aus Fig. 1 hervorgeht, sind diese Reflexionsflächenzonen schmaler, wodurch ihre Lichtverteilung mehr punktförmig ist. Die Lichtverteilungseigenschaften der rechten Reflexionsflächenzonen sind natürlich symmetrisch zur V-Linie wie die der linken Reflexionsflächenzonen ausgebildet. Die Lichtverteilung, die sich durch Synthese aller einzelnen Lichtverteilungen bei Überlagerung ergibt, ist in Fig. 15 dargestellt. Es handelt sich um eine Teildarstellung, da die Lichtverteilung symmetrisch ist. Es ist leicht zu erkennen, daß sich eine ideale Lichtverteilung ohne Ausnutzung der Frontlinse ergibt. Die ideale synthetisierte Lichtverteilung erhält man durch Verlagerung der Lichtverteilung des zentralen Reflexionsbereichs mit geeigneter Breite und durch eine relative kurze Brennweite sowie durch schmale Reflexionsflächenzonen an den beiden Enden der Anordnung bei relativ großer Brennweite. Dabei ergibt sich eine mehr punktförmige Lichtverteilungseigenschaft, die zu dem sogenannten Kern der Lichtverteilung führt. Die auf beiden Seiten symmetrische Lichtverteilung wurde erläutert. Sie kann bei einem Scheinwerfer für ein Zweirad genutzt werden. Außerdem kann die beschriebene Anordnung auch für solche Fälle genutzt werden, bei denen die Lichtverteilung asymmetrisch sein muß, beispielsweise bei Linksverkehr eines Vierradfahrzeuges. Dazu wird eine nur geringfügige Änderung entsprechend der Lehre der Erfindung erforderlich. Ferner kann die asymmetrische Lichtverteilung bei dem vorstehend beschriebenen Reflektor auch durch Neigen der Glühlampe erreicht werden. Ein solches Beispiel ist in Fig. 16 dargestellt. Es handelt sich um die Lichtverteilungseigenschaften bei einer Halogen-4- Lampe, die unter einem Winkel von etwa 2° geneigt ist. Die Position der maximalen Beleuchtungsstärke für die Abblendlichtstrahlen ist um ca. 15° nach links verlagert (Schalten des linken und unteren Teils = Linksverkehr).

Die vorstehende Beschreibung nimmt nicht auf die Wirkung der Frontlinse 2 Bezug. Selbstverständlich kann der Effekt eines Prismenschliffs der Frontlinse 2 in Kombination mit einem Reflektor nach der Erfindung genutzt werden. Es ist dann möglich, die Lichtverteilungseigenschaften genauer einzustellen, um einen vorgegebenen geometrischen Effekt zu erzielen.

Beim Einstellen der Brennpunktlagen der Reflexionsflächenzonen A bis L, wenn ein Fernlicht-Glühfaden und ein Abblendlicht- Glühfaden seitlich verlagert sind, wie es beispielsweise bei einer Halogen-H-Lampe der Fall ist, können die Brennpunktlagen der Reflexionsflächenzonen auf der oberen Halbfläche im zentralen Reflexionsbereich (im dargestellten Ausführungsbeispiel die Reflexionsflächenzonen A und B) vorverlegt werden, so daß sie dem Abblendlicht-Glühfaden näher kommen, wodurch die Lichtverteilungseigenschaften des Abblendlicht-Glühfadens so verbessert werden können, daß kein schärfer ausgeprägtes Licht nach oben abgestrahlt wird.

Bei einem zusammengesetzten Reflektor nach der Erfindung sind die Brennweiten der in Längsrichtung einander gegenüberliegenden Paraboloidsäulen (Reflexionsflächenzonen) weitgehend an den beiden gegenüberliegenden Enden von der Lichtquelle weg verlagert, wodurch das reflektierte Licht auf ± 30° oder ähnliche Werte in seitlicher Richtung gefächert wird. Dies ist der ideale Fächerungswinkel für einen Scheinwerfer, wodurch eine Korrektur der Lichtstrahlen durch die Frontlinse kaum erforderlich ist. Eine Variationsbreite von ±5° ist ausreichend und ergibt einen ausgezeichneten Effekt, so daß sich umständliche Linsenschliffe erübrigen.

Die Brennweiten werden weitgehend an den einander gegenüberliegenden Enden eingestellt, so daß der gesamte Reflektor als eine in seitlicher Richtung längliche Reflexionsfläche ausgebildete werden kann, die einen hohen Lichtnutzungsgrad und einen hohen Reflexionswirkungsgrad hat. Außerdem ergibt sich gegenüber vorbekannten Reflektoren ein Reflektor geringerer Tiefe bei gleicher Lichtausnutzung. Die Lichtverteilung der Reflexionsfläche im zentralen Reflexionsbereich geeigneter Breite und relativ kurzer Brennweite ist einseitig, und die Reflexionsflächenzonen an den einander gegenüberliegenden Enden mit geringer Breite und relativ großer Brennweite sind so ausgebildet, daß sich eine punktförmige Lichtverteilungseigenschaft ergibt, die den sogenannten Kern der Lichtverteilung bildet. Dadurch ergibt sich das ideale Lichtverteilungsmuster für einen Scheinwerfer. Da die Korrektur der Fächerung mit der Frontlinse nicht erforderlich ist, auch wenn diese unter einem Winkel von 40 bis 60° geneigt ist, tritt kein Durchhängen der Lichtverteilung auf. Es ergibt sich also ein Scheinwerfer, der einen geringen Luftwiderstand hat.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Reflektors ergibt sich, wenn die durchschnittliche Brennweite in jedem der drei Reflexionsbereiche größer als 15 mm ist. Gleichzeitig sollte dann die Differenz der durchschnittlichen Brennweiten zweier jeweils benachbarter Reflexionsbereiche größer als 2,5 mm sein. Dies bedeutet, daß die durchschnittliche Brennweite eines der äußeren Reflexionsbereiche um mindestens 2,5 mm größer als die durchschnittliche Brennweite des zentralen Reflexionsbereiches ist. Diese Verhältnisse liegen auch der Darstellung in Fig. 4 zugrunde.

Claims

1. Mehrteiliger Reflektor für Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Reflexionsfläche, die aus mehreren, beiderseits der vertikalen Längsmittelebene des Reflektors aneinander anschließenden, beiderseits einer Lichtquelle symmetrisch angeordneten, vertikal verlaufenden Reflexionsflächenzonen besteht, deren Brennpunkte auf einer horizontalen Mittelebene des Reflektors liegen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reflexionsflächenzonen (A bis L) durch Zonenflächen von Paraboloiden gebildet sind,
daß die Reflexionsflächenzonen (A bis L) einen linken und einen rechten äußeren sowie einen zentralen Reflexionsbereich bilden und
daß der Mittelwert der Brennweiten der beiden äußeren Reflexionsbereiche größer ist als derjenige des zentralen Reflexionsbereichs.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Reflexionsflächenzonen (E bis L) im linken und rechten äußeren Reflexionsbereich eine kleinere horizontale Breite als diejenigen des zentralen Reflexionsbereichs (A bis D) aufweisen.

3. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Brennweite aller Reflexionsbereiche jeweils größer als 15 mm ist, wobei die durchschnittliche Brennweite der äußeren Reflexionsbereiche um mindestens 2,5 mm größer ist als diejenige des zentralen Reflexionsbereichs.

4. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunkte der Reflexionsflächenzonen (A, B) für die obere Hälfte des zentralen Reflexionsbereichs vor denen anderer Reflexionsflächenzonen (C bis L) liegen.