DE4206881A1

DE4206881A1 - Abblendlichtscheinwerfer fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4206881A1
Application number: DE4206881A
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl Ing Lietar; Rainer Dipl Phys Dr Neumann; Henning Dipl Phys Dr Hogrefe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1993-09-09
Also published as: DE59305013D1; JP3565875B2; EP0558949A2; US5461549A; EP0558949A3; EP0558949B1; JPH0628905A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Abblendlichtscheinwerfer für Kraftfahrzeuge nach der Gattung des Anspruchs 1.

Ein solcher Abblendlichtscheinwerfer ist durch die EP 02 50 284 A1 bekannt. Dieser Abblendlichtscheinwerfer weist einen Reflektor, einen Leuchtkörper und eine die Lichtaustritts öffnung des Reflektors abdeckende Lichtscheibe auf. Der Leucht körper ist bezüglich der optischen Achse des Reflektors so nach oben versetzt, daß dessen untere Begrenzung etwa auf der opti schen Achse liegt. Der Reflektor ist in mehrere unterhalb und oberhalb einer horizontalen Axialebene liegende Sektoren mit unterschiedlichen Reflexionsflächen unterteilt. Auf einer Seite des Reflektors erstreckt sich ausgehend von der horizontalen Axialebene bis unter einem Winkel α zu dieser nach oben geneigt ein erster Sektor und auf der anderen Seite des Reflektors erstreckt sich ausgehend von der horizontalen Axialebene bis unter einem Winkel α zu dieser nach unten geneigt ein zweiter Sektor, wobei beide Sektoren jeweils Reflexionsflächen in Form von Rotationsparaboloiden aufweisen. Diese beiden Sektoren sind durch jeweils zwei aneinandergrenzende, oberhalb bzw. unterhalb der horizontalen Axialebene liegende Sektoren verbunden, die Reflexionsflächen in Form von allgemeinen Paraboloiden auf weisen. Ein allgemeines Paraboloid enthält in allen axialen Längsschnitten Parabeln, jedoch mit unterschiedlichen Brenn weiten.

Durch diesen bekannten Abblendlichtscheinwerfer wird eine Lichtverteilung mit einer Helldunkelgrenze erzeugt, die einen im wesentlichen horizontalen Abschnitt auf der Gegenverkehr seite und einen bezüglich der Horizontalen unter dem Winkel α zum Fahrbahnrand der eigenen Fahrbahn hin nach oben ansteigenden Abschnitt aufweist. Die Lichtscheibe braucht dabei nur schwach wirksame optische Mittel zur Formung der Lichtver teilung aufzuweisen. Dicht unterhalb der Helldunkelgrenze wird eine hohe Lichtstärke angestrebt, um eine große Reichweite und eine möglichst scharfe Ausbildung der Helldunkelgrenze zu er halten. Bei der von dem bekannten Reflektor erzeugten Licht verteilung ist dies jedoch nicht in dem erwünschten Maße erreicht.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Abblendlichtscheinwerfer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß dicht unterhalb der Helldunkelgrenze eine hohe Lichtstärke vorhanden und somit eine große Reichweite des Lichts erreicht und die Helldunkelgrenze deutlich ausgeprägt ist.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Abblendlichtscheinwerfer im vertikalen Längsschnitt, Fig. 2 den Reflektor des Scheinwerfers in der Rückansicht, Fig. 3 die obere Teilfläche des Reflektors in einem Querschnitt senkrecht zur optischen Achse, Fig. 4 von der oberen linken Teilfläche des Reflektors reflektierte Abbil dungen eines Leuchtkörpers, Fig. 5 von der unteren linken Teilfläche des Reflektors reflektierte Abbildungen des Leucht körpers und Fig. 6 die vom Scheinwerfer erzeugte Lichtver teilung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in Fig. 1 dargestellter Abblendlichtscheinwerfer für Kraftfahrzeuge weist einen Reflektor 10 auf, dessen Lichtaus trittsöffnung mittels einer Lichtscheibe 11 abgedeckt ist, die optisch wirksame Elemente aufweisen kann. Ferner ist ein Leucht körper 13 vorhanden, der die Glühwendel einer Glühlampe oder der Lichtbogen einer Gasentladungslampe sein kann. Der Leucht körper erstreckt sich etwa parallel zur optischen Achse 14 des Reflektors 10, ist jedoch bezüglich dieser so nach oben ver setzt, daß dessen untere Begrenzung etwa auf der optischen Achse 14 liegt.

Der Reflektor 10 ist in einer unter einem Winkel α/2 zur Horizontalen 16 geneigten, in Fig. 2 dargestellten Ebene 17 in einen oberen Teil 19 und einen unteren Teil 20 geteilt, die beide Reflexionsflächen in Form von allgemeinen Paraboloiden aufweisen. Die beiden Teile 19 und 20 gehen in der Berührungs ebene 17 in zweiter Ordnung stetig ineinander über, das heißt, daß beide Teile in der Berührungsebene 17 gemeinsame Tangenten aufweisen.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den oberen Teil 19 des Reflektors 10 dargestellt. Der obere Teil 19 weist eine Reflexionsfläche in Form eines allgemeinen Paraboloids auf. Das allgemeine Paraboloid enthält in allen axialen Längsschnitten, das sind Längsschnitte, die die optische Achse 14 enthalten, Parabeln. Die Parabeln weisen dabei jedoch verschiedene Brenn weiten und einen gemeinsamen Scheitel auf, so daß sich unter schiedliche Brennpunktslagen fuhr die verschiedenen Parabeln ergeben. Der Brennpunkt Foh, der in der Berührungsebene 17 liegenden Parabel liegt dabei etwa auf Höhe der Mitte des Leuchtkörpers 13 auf der optischen Achse 14. Der Brennpunkt Fov, der in der zur Berührungsebene 17 senkrecht stehenden Axialebene 22 liegenden Parabel liegt etwa auf Höhe des zum Reflektorscheitel weisenden Endbereichs des Leuchtkörpers 13 auf der optischen Achse 14. Beim Übergang von der Berührungs ebene 17 zur senkrechten Axialebene 22 "wandert" der Brennpunkt der sich im jeweiligen axialen Längsschnitt ergebenden Parabel aus der Mitte des Leuchtkörpers 13 zu dessen zum Reflektor scheitel weisenden Endbereich des Leuchtkörpers 13. Im Quer schnitt durch den oberen Teil 19 des Reflektors 10 ergibt sich eine ellipsenahnliche Schnittkurve 23. Die numerische Exzentri zität der Schnittkurve 23 ist dabei ausgehend von der Berührungsebene 17 zur senkrechten Axialebene 22 veränderlich. Die numerische Exzentrizität e der Schnittkurve 23 ist definiert als das Verhältnis des Abstands c des Brennpunkts F der Schnittkurve 23 von der optischen Achse 14 zur großen Halbachse a der Schnittkurve 23, e = c/a. Dabei ist vorzugs weise die Exzentrizität e der Schnittkurve 23 im Bereich der Berührungsebene 17 nahezu Null, so daß die Normale auf die Schnittkurve 23 die optische Achse 14 schneidet und die Schnittkurve 23 in diesem Bereich näherungsweise ein Kreis ist. Zur senkrechten Axialebene 22, also mit zunehmendem Winkel β zwischen einer einen Reflektorpunkt P mit der optischen Achse 14 verbindenden Geraden OP und der Berührungs ebene 17, nimmt dabei die Exzentrizität e der Schnittkurve 23 zu. Bis zu einem Winkel β von etwa 45° nimmt der Abstand zwischen der Normalen 24 auf die Schnittkurve 23 und der optischen Achse 14 ebenfalls zu. Von einem Winkel β von etwa 45° bis zur senkrechten Axialebene 22 mit dem Winkel β = 90° nimmt der Abstand zwischen Normalen 24 auf die Schnittkurve 23 und der optischen Achse 14 wieder bis auf etwa Null ab. Die Exzentrizität e der Schnittkurve 23 erreicht in der senkrechten Axialebene 22 ihren Höchstwert.

In Fig. 4 sind Abbildungen des Leuchtkörpers 13 dargestellt, die vom oberen Teil 19 des Reflektors 10 reflektiert werden. Die Abbildungen 25 bis 27 des Leuchtkörpers 13 werden von ver schiedenen Bereichen des Reflektorteils 19 reflektiert, deren Normalen der sich im Querschnitt ergebenden Schnittkurve wie vorstehend beschrieben jeweils unterschiedliche Abstände von der optischen Achse 14 aufweisen. Durch die vorstehend beschriebene Ausbildung der Schnittkurve grenzt die am höchsten liegende Abbildung 25 des Leuchtkörpers 13 mit ihrer Oberkante direkt an einen horizontalen Abschnitt 28 der Helldunkelgrenze 30. Die weiteren Abbildungen 26 und 27 liegen unterhalb der Helldunkelgrenze und sind entsprechend der Lage des jeweiligen Reflektorbereichs relativ zum Leuchtkörper 13 bezüglich der Horizontalen geneigt. Die Abbildungen 27a bis c werden von Reflektorbereichen reflektiert, die alle auf einer gemeinsamen Parabel liegen, jedoch unterschiedliche Abstände von der optischen Achse 14 aufweisen und daher verschieden große Abbildungen reflektieren. Dabei stammen die Abbildungen 25 bis 27 nur von Bereichen der in Lichtaustrittsrichtung gesehen linken Hälfte des oberen Reflektorteils 19 um die Übersicht lichkeit der Fig. 4 zu wahren.

Der untere Teil 20 des Reflektors 10 weist ebenfalls eine Reflexionsfläche in Form eines allgemeinen Paraboloids auf, wobei der Brennpunkt Fuh, der in der Berührungsebene 17 liegenden Parabel wie beim oberen Teil 19 etwa auf Höhe der Mitte des Leuchtkörpers 13 auf der optischen Achse 14 liegt. Der Brennpunkt Fuv, der in der senkrechten Axialebene 22 liegenden Parabel liegt auf Höhe des vom Reflektorscheitel wegweisenden Endbereichs des Leuchtkörpers 13 auf der optischen Achse 14. Beim Übergang von der in der Berührungsebene 17 liegenden Parabel zu der in der senkrechten Axialebene 22 liegenden Parabel "wandert" dabei der Brennpunkt von der Mitte des Leuchtkörpers 13 zu dessen vom Reflektorscheitel weg weisendem Endbereich. Auch beim unteren Teil 20 ergibt sich beim Querschnitt senkrecht zur optischen Achse 14 eine ellipsenähnliche Schnittkurve, deren Exzentrizität ausgehend von der Berührungsebene 17, wo diese etwa Null ist, in der senkrechten Axialebene 22 ihren Höchstwert erreicht.

In Fig. 5 sind Abbildungen des Leuchtkörpers 13 dargestellt, die von dem unteren Reflektorteil 20 reflektiert werden. Die Abbildungen 32 bis 34 des Leuchtkörpers 13 werden von ver schiedenen Bereichen des Reflektorteils 20 reflektiert, deren Normalen der sich im Querschnitt ergebenden Schnittkurve wie vorstehend beschrieben jeweils unterschiedliche Abstände von der optischen Achse 14 aufweisen. Durch die vorstehend beschriebene Ausbildung der Schnittkurve grenzt die am höchsten liegende Abbildung 32 des Leuchtkörpers 13 mit ihrer Oberkante direkt an einen um einen Winkel α bezüglich der Horizontalen ansteigenden Abschnitt 36 der Helldunkelgrenze 30. Die weiteren Abbildungen 33 und 34 liegen unterhalb der Helldunkelgrenze und sind entsprechend der Lage des jeweiligen Reflektorbereichs relativ zum Leuchtkörper 13 bezüglich der Horizontalen geneigt. Dabei stammen die Abbildungen 32 bis 34 nur von Bereichen der in Lichtaustrittsrichtung gesehen linken Hälfte des Reflektor teils 20, um die Übersichtlichkeit der Fig. 5 zu wahren.

Die Reflexionsflächen des oberen und unteren Reflektorteils 19 und 20 können mit der nachfolgend angegebenen mathematischen Gleichung berechnet werden. Hierbei wird zunächst ein Koordi natensystem mit dem Ursprung O im Reflektorscheitel und der optischen Achse 14 als z-Achse vorgegeben. Die x-Achse des Koordinatensystems steht senkrecht auf der z-Achse und liegt in der Berührungsebene 17. Die y-Achse des Koordinatensystems steht sowohl auf der z-Achse als auch auf der x-Achse senkrecht und liegt somit in der senkrechten Axialebene 22. Die mathema tische Gleichung zur Bestimmung der Reflexionsflächen lautet wie folgt:

wobei

a² = 4 · f_x · z

und

Dabei sind:
x, y, z die Koordinaten eines Reflektorpunkts
f_x, f_y die Brennweiten der in der Berührungsebene 17 bzw. der in der senkrechten Axialebene 22 liegenden Para beln
c = ein Koeffizient, der zur Anpassung des oberen Be leuchtungsrands an die geforderte Helldunkelgrenze dient.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Mitte des Leuchtkörpers 13 in etwa 24 mm Abstand vom Reflektorscheitel angeordnet. Die Werte der Parameter für den oberen Reflektorteil 19 sind:
f_x = 23,8 mm, f_y = 21,2 mm und C = 1,37.

Die Werte für den unteren Reflektorteil 20 sind:
f_x = 23,8 mm, f_y = 27,6 mm und C = 0.

Vom Reflektor 10 wird durch Überlagerung sämtlicher Abbildungen des Leuchtkörpers 13 eine in Fig. 6 dargestellte Lichtver teilung erzeugt, die die gesetzlich vorgeschriebene Helldunkel grenze 30 mit dem auf der Gegenverkehrseite liegenden horizon talen Abschnitt 28 und dem auf der eigenen Fahrbahnseite liegenden, zum Fahrbahnrand hin unter dem Winkel α anstei genden geneigten Abschnitt 36 aufweist. Die Lichtverteilung ist mittels mehrerer Isolux-Linien 38 dargestellt, das sind Linien gleicher Beleuchtungsstärke.

Bei einer nicht dargestellten Variante des Scheinwerfers können der obere und untere Reflektorteil 19 und 20 aus mehreren Sektoren aufgebaut sein, die sich jeweils in einer Axialebene berühren und dort wenigstens in erster Ordnung stetig sind, also stufenlos ineinander übergehen.

Claims

1. Abblendlichtscheinwerfer für Kraftfahrzeuge mit einem Reflektor (10), einem Leuchtkörper (13) und einer die Licht austrittsöffnung des Reflektors abdeckenden Lichtscheibe (11), wobei der Reflektor (10) in seinem oberen Bereich (19) und in seinem unteren Bereich (20) unterschiedliche Reflexionsflächen aufweist, die zumindest bereichsweise Teil eines wenigstens näherungsweise allgemeinen Paraboloids sind und durch die Ab bildungen des Leuchtkörpers (13) zur Bildung einer Lichtver teilung mit einer einen etwa horizontalen Abschnitt (28) und einen unter einem Winkel α zur Horizontalen geneigten Abschnitt (36) aufweisenden Helldunkelgrenze (30) reflektiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Schnitten durch den Reflektor (10) senkrecht zu dessen optischer Achse (14) Schnittkurven (23) ergeben, deren Exzentrizität über deren Umfang derart veränderlich ist, daß die am höchsten liegende, vom oberen Reflektorbereich (19) reflektierte Abbildung (25) des Leuchtkörpers (13) mit ihrer Oberkante an den horizontalen Abschnitt (28) der Helldunkelgrenze (30) grenzt und daß die am höchsten liegende, vom unteren Reflektorbereich (20) reflek tierte Abbildung (32) des Leuchtkörpers (13) mit ihrer Oberkante an den geneigten Abschnitt (36) der Helldunkelgrenze (30) grenzt.

2. Abblendlichtscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Exzentrizität der Schnittkurven (23) ausgehend von der Berührungsebene (17) von etwa Null bis zur zur Berührungsebene (17) senkrechten Axialebene (22) zunimmt.

3. Abblendlichtscheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Reflektorbereich (19) und der untere Reflektorbereich (20) sich in einer Axialebene (17) berühren, die bezuglich der Horizontalen (16) um den halben Neigungswinkel α des geneigten Abschnitts (36) der Helldunkelgrenze (30) und gleichsinnig wie diese geneigt an geordnet ist.

4. Abblendlichtscheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Reflektorbereich (19) und der untere Reflektorbereich (20) eine in deren Berührungsebene (17) liegende gleiche Schnittkurve aufweisen, deren Brennpunkt etwa auf Höhe der Mitte des Leuchtkörpers (13) liegt.

5. Abblendlichtscheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Brennpunkt Fov, der in der senkrechten Axial ebene (22) liegenden Schnittkurve des oberen Reflektorbereichs (19) etwa auf Höhe des zum Reflektorscheitel weisenden Endbe reichs des Leuchtkörpers (13) liegt und daß der Brennpunkt Fuv, der in der senkrechten Axialebene (22) liegenden Schnittkurve des unteren Reflektorbereichs (20) etwa auf Höhe des vom Re flektorscheitel wegweisenden Endbereichs des Leuchtkörpers (13) liegt.

6. Abblendlichtscheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Reflektorbereich (19) und/oder der untere Reflektorbereich (20) aus mehreren unterschiedlichen Sektoren besteht, die wenigstens in erster Ordnung stetig miteinander verbunden sind.

7. Abblendlichtscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte obere Reflektorbereich (19) und/oder der gesamte untere Reflektorbereich (20) eine Reflexionsfläche in Form eines allgemeinen Paraboloids aufweist.

8. Abblendlichtscheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche des oberen Reflektorbereichs (19) und/oder des unteren Reflektor bereichs (20) durch folgende Gleichung in einem kartesischen Koordinatensystem definiert ist: wobeia² = 4 · f_x · zund wobei: die z-Achse die optische Achse ist,
die x-Achse in der Berührungsebene (17) liegt,
die y-Achse sowohl auf der x- als auch auf der z-Achse senkrecht steht
x, y, z die Koordinaten eines Reflektorpunkts sind die Brennweiten der in der Berührungsebene (17) bzw. der dazu senkrechten Axialebene (22) liegenden Schnittkurve sind
C ein Koeffizient ist, der zur Anpassung des oberen Beleuchtungsrands an die geforderte Helldunkelgrenze dient.