DE60029163T2

DE60029163T2 - Scheinwerfer nach dem Projektionstyp für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE60029163T2
Application number: DE60029163T
Authority: DE
Inventors: Milan Cejnek; David Ostrava Poruba Vozenilek; Jaroslav Novy Jicin Purma
Original assignee: Autopal sro
Current assignee: Hanon Systems Autopal Services sro
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: EP1054210B1; EP1054210A2; CZ9901738A3; ES2277585T3; DE60029163D1; EP1054210A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge, die aufweisen: einen Innen- und einen Außenreflektor; eine Lichtquelle; einen Schirm; und ein Objektiv. Der Innenreflektor liegt in der Form einer freien Fläche vor, wobei sich ein Brennpunkt in der Nähe der Lichtquelle und der andere Brennpunkt im Raum zwischen dem Reflektor und dem Objektiv befindet. Der Außenreflektor nimmt ebenfalls die Form einer freien Fläche an, wobei sich ein Brennpunkt in der Nähe der Lichtquelle und der andere Brennpunkt entfernt vom optischen System des Scheinwerfers befindet. Im Scheinwerfer wird das Verfahren des Integrierens der Abblend- und der Fernlichtstrahlen mittels sich verändernder Schirmpositionen gelöst, was es möglich macht, die Lichtstrahlgeometrie und -Intensität als Folge der unterschiedlichen Bündelungseffekte des Innen- und des Außenreflektors zu verändern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die großtechnisch zur Anwendung kommenden doppelfunktionellen Projektionssysteme, die zwei Modelle von Reflektoren, einen inneren und einen äußeren, ein Objektiv, eine Lichtquelle und Schirmelemente aufweisen und zwei grundlegende Scheinwerferbetriebsarten bereitstellen, den Fernlicht- und Abblendlichtbetrieb, zeigen im Allgemeinen die folgende Konstruktion, den Aufbau und die Funktion der einzelnen Teile. Der Außen- und der Innenreflektor bilden eine Baugruppe, d.h., einen Körper, oder zumindest beginnt der Außenreflektor dort, wo der Innenreflektor endet. Eine Folge davon ist, dass die Schirmelemente nur begrenzte Möglichkeiten zur Bewegung während des Schaltens dieser zwischen dem Fernlicht- und dem Abblendlichtbetrieb haben. Daher müssen sie im Fall der beiden Betriebsarten innerhalb des optischen Systems gehalten werden. Der Innenreflektor ist von einer elliptischen Form und der Außenreflektor von einer parabolischen Form, wobei beide einen gemeinsamen Brennpunkt in der Nähe der Lichtquelle aufweisen. Ein Nachteil bleibt bestehen, dass es mittels der Reflektoren mit rein elliptischen oder parabolischen Reflexionsflächen sehr schwierig oder sogar unmöglich ist, eine zufriedenstellende Lichtverteilung vor einem Automobil zu erhalten.
Eine Vorrichtung, die ein Schalten zwischen dem Fernlicht- und dem Abblendlichtbetrieb bewirkt, ist am Reflexionskörper montiert, was vom Standpunkt der Konstruktion nicht zu bevorzugen ist, insoweit wie der Körper aus einem thermoplastischen Material besteht, da es zu unerwünschten Verformungen kommen könnte.
Das EP-A-0573994 offenbart einen Projektionsscheinwerfer in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorangehend erwähnten Nachteile werden durch einen Projektionsscheinwerfer entsprechend der vorliegenden Erfindung beseitigt, wie sie im Patentanspruch 1 definiert wird, der einen unabhängigen Innen- und einen Außenreflektor, die die Formen von freien Flächen aufweisen, ein Objektiv, eine Lichtquelle, einen Innenschirm und zwei Außenschirme aufweist. Der Innenreflektor integriert Licht, das von einer Lichtquelle emittiert wird und durch eine Brennpunktebene des Objektivs und weiter durch das Objektiv hindurchgeht, und der Außenreflektor reflektiert Licht, das von einer Lichtquelle in eine Richtung emittiert wird, die außerhalb des Objektivs verläuft. Für den Innenreflektor befindet sich der erste Brennpunkt in der Nähe der Lichtquelle, und der andere Brennpunkt befindet sich in der Nähe des Objektivbrennpunktes. Der erste Brennpunkt des Außenreflektors befindet sich in der Nähe der Lichtquelle, und der andere Brennpunkt befindet sich entfernt vom optischen System. Eine spiralförmige Wendel einer Halogenlampe oder eine Lichtbogenentladung kann als eine Lichtquelle dienen.
Beim Abblendlichtbetrieb wird der Innenschirm, wobei ein Teil von dessen horizontalem Rand in der Nähe der horizontalen Linie und des Objektivbrennpunktes liegt, auf die Fahrbahn mittels eines Objektivs auf hellem Hintergrund des Innenreflektors projiziert und erzeugt so eine Grenze zwischen hell und dunkel, und die Außenschirme behindern Strahlen, die von der Lichtquelle in der Richtung zum Außenreflektor emittiert werden.
Beim Fernlichtbetrieb verschiebt die Schaltvorrichtung, die am tragenden Rahmen montiert ist, alle Schirme in derartige Positionen, in denen keiner der Schirme den heller strahlenden Lichtstrahl behindert und auf einer Fahrbahn zwei Leuchtspuren hinzugefügt werden, d.h., die, die vom Innenreflektor, und die, die vom Außenreflektor erzeugt wird. Der Innenreflektor bündelt den gesamten Lichtstrahl und erzeugt eine Leuchtspur, die keine Grenze zwischen hell und dunkel aufweist, und der Außenreflektor strahlt in den Bereich der maximalen Intensität der Leuchtspur.
Um die Homogenität des Strahles zu verbessern, kann der Außen- und Innenreflektor mit einem Diffusionsmuster versehen werden. Das Objektiv kann von asphärischer Form sein, um die optischen Aberrationen zu verringern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein Beispiel für eine Ausführung eines Scheinwerfers entsprechend dieser Erfindung wird in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, die zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines Scheinwerfers in Draufsicht;
2 eine Schnittdarstellung eines Scheinwerfers längs der Ebene A-A;
3 eine Schnittdarstellung eines Scheinwerfers längs der Ebene B-B; und
4 eine schematische Veranschaulichung der Lichtstrahlspurenverteilung auf einer Fahrbahn.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1, 2 und 3 zeigen eine Ausführung eines doppelfunktionellen Projektionssystems, das aufweist: eine Lichtquelle 1; einen Innenreflektor 2; einen Außenreflektor 3; ein Objektiv 4; einen Innenschirm 51; Außenschirme 61 und 62; einen Rahmen 7; ein elektrisches Teil 8; und einen Verschiebemechanismus 9. Der Innenreflektor 2 liegt in der Form einer freien Fläche vor, die mit einem Diffusionsmuster versehen wurde, um die Strahlhomogenität zu verbessern, und er wurde aus einem Reflektor 19 hergestellt, indem er in den Positionen der Schnittkurven 17 und 18 geschnitten wurde. Ein Brennpunkt F1 dieses Innenreflektors 2 befindet sich in der Nähe der optischen x-Achse des Systems, und der andere Brennpunkt F2 befindet sich im Raum zwischen dem Innenreflektor 2 und dem Objektiv 4. Der Außenreflektor 3 ist vom Innenreflektor 2 getrennt, und er nimmt die Form einer freien Fläche an, wobei ein Brennpunkt F1 mit dem des Innenreflektors 2 gemeinsam ist und sich der andere Brennpunkt vom optischen System entfernt befindet. Die Lichtquelle befindet sich in der Nähe des Brennpunktes F1. Die Lichtquelle 1 kann beispielsweise eine spiralförmige Wendel einer Lampe oder ein Lichtbogen einer Entladungslampe sein. Beim Abblendlichtbetrieb wird ein Innenschirm 51 in vertikaler Position im Raum zwischen dem Innenreflektor 2 und dem Objektiv 4 angeordnet, so dass sich ein Teil des horizontalen Randes des Schirmes 51 in der Nähe des Brennpunktes F2 befindet, wobei der Brennpunkt F2 gleichzeitig der Brennpunkt des Objektives 4 ist. Dieses Objektiv 4 befindet sich vor dem gesamten optischen System, und es ist von asphärischer Form, um optische Aberrationen zu verringern. Schräg zur optischen x-Achse des Scheinwerfers sind die Außenschirme 61 und 62 angeordnet, und sie sind an Armen des Verschiebemechanismus 9 befestigt. Der Verschiebemechanismus 9 ist an einem tragenden Rahmen 7 befestigt, der sich auf der unteren Seite des Scheinwerfers befindet, und er wird vom elektrischen Teil 8 angetrieben.
Beim Abblendlichtbetrieb des Scheinwerfers werden die Strahlen, die von der Lichtquelle 1 emittiert werden, durch den Innenreflektor 2 in den Raum des Brennpunktes F2 des Objektivs 4 gebündelt, und dieses Objektiv 4 projiziert den Innenschirm 51 auf den hellen Hintergrund des Reflektors 2 auf der Fahrbahn und erzeugt so die Leuchtspur 12, siehe 4, wobei sich die Spur 12 unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze 15 befindet. Gleichzeitig behindern die Außenschirme 61 und 62 den Weg der Strahlen, die von der Lichtquelle in der Richtung zum Außenreflektor 3 emittiert werden. Um diese Funktion bereitzustellen, bilden die Arme des Verschiebemechanismus 9, an denen die Außenschirme 61 und 62 befestigt sind, einen Winkel β von 10° bis 180°.
Beim Fernlichtscheinwerferbetrieb bewirkt der Mechanismus 9 ein Schalten des Schirmes 51 in die Position 52 und ein Schalten der Schirme 61 und 62 in die Positionen 63 und 64, so dass keiner der Schirme für diese Betriebsart irgendeinen der Lichtstrahlen behindert, die eine Summe der Spuren 12 und 13, die vom Reflektor 2 erzeugt werden, und die Spur 14 erzeugen, die vom Reflektor 3 erzeugt wird, die nicht durch das Objektiv 4 auf der Fahrbahn gebündelt wird. Wohingegen die Spuren 12 und 13 eine Querdiffusion zeigen, wird die Spur 14 in den Bereich der maximalen Lichtstrahlintensität gebündelt. Bei diesem Fernlichtbetrieb führen die Arme des Verschiebemechanismus 9 mit den daran befestigten Außenschirmen 61 und 62 eine Rotationsbewegung um die Drehachse 16 in die Position aus, wo die Öffnung der beiden Arme des Verschiebemechanismus 9 einen Winkel γ von 30° bis 360° bildet und sich gleichzeitig der Innenschirm 51 um die Drehachse 11 um einen Winkel α von 0° bis 180° dreht oder eine Translations- oder Rotationsbewegung oder eine Kombination der grundlegenden Bewegungen ausführen kann. Ebenfalls können die Außenschirme 61 und 62 jeweils ihre eigene Drehachse aufweisen, oder sie können eine Translations- oder Rotationsbewegung oder eine Kombination derartiger Bewegungen ausführen.
Im Fall eines Scheinwerfers ist D kleiner oder gleich V, wobei D der Durchmesser des Objektivs 4 und V die maximale Abmessung des Außenreflektors 3 sind.
Die Scheinwerferanordnung in Übereinstimmung mit dieser Erfindung macht es möglich, die Verteilung der Leuchtspuren 12, 13 und 14 dank des Außenreflektors 3 und des Innenreflektors 2 zu verbessern, die die Form einer freien Fläche aufweisen. Außerdem ist es möglich, die Homogenität der Lichtstrahlen durch Bereitstellen von Diffusionsmustern auf beiden Reflektoren zu erhöhen und das Gewicht des Verschiebemechanismus 9 von den Reflektoren auf den tragenden Rahmen 7 zu übertragen. Nicht zu vergessen, sie gestattet eine größere Bewegungsfreiheit der Außenschirme 61, 62 infolge der Trennung des Außenreflektors 3 und des Innenreflektors 2.
INDUSTRIELLE ANWENDUNG
Die vorliegende Erfindung wird bei Fahrzeugen eine Anwendung finden, die auf Verkehrsverbindungen auf der Erdoberfläche betrieben werden.

Claims

Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge, der für den Betrieb mit Fernlicht- und Abblendlichtstrahlen bereitgestellt wird, bestehend aus einer Lichtquelle (1), einem Innenreflektor (2), einem Objektiv (4), einem Innenschirm (51), einem Rahmen (7), einem elektrischen Teil (8) und einem Verschiebemechanismus (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer außerdem einen Außenreflektor (3) und Außenschirme (61, 62) umfasst, wobei für den Abblendlichtbetrieb das Objektiv (4) den Innenschirm (51) auf hellem Hintergrund des Innenreflektors (2) auf eine Fahrbahn projiziert, wo er eine Leuchtspur (12) erzeugt, und die Außenschirme (61, 62) Strahlen blockieren, die von der Lichtquelle (1) in der Richtung zu dem Außenreflektor (3) abgestrahlt werden, der von dem Innenreflektor (2) abgetrennt ist, und wobei für den Fernlichtbetrieb der Verschiebemechanismus (9), der am Rahmen (7) befestigt ist, für das Umschalten des Innenschirms (51) von einer Abblendlicht-Betriebsposition zu einer Fernlicht-Betriebsposition (52) und für das Umschalten der Außenschirme (61, 62) von den Abblendlicht-Betriebspositionen zu den Fernlicht-Betriebspositionen (63, 64) sorgt, wobei die Fernlicht-Betriebspositionen der Innen- und Außenschirme außerhalb der Lichtstrahlen liegen, die die Leuchtspuren (12, 13), die vom Innenreflektor (21) erzeugt werden, und die Leuchtspur (14), die vom Außenreflektor (3) ohne Kollimation durch das Objektiv (4) erzeugt wird, auf einer Fahrbahn bilden.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, in der Abblendlicht-Betriebsposition des Innenschirms (51), ein Teil des Innenschirms (51) horizontal und in der Nähe der horizontalen Linie des Scheinwerfers und außerdem in der Nähe des Brennpunktes (F2) des Objektivs (4) angeordnet ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenschirm (51) eine Drehachse (11) aufweist und der Drehwinkel (α) zwischen der Abblendlicht-Betriebsposition und der Fernlicht-Betriebsposition (52) im Bereich von 0° bis 180° liegt.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abblendlicht- und der Fernlicht-Betriebsposition der Innenschirm (51) eine Translationsbewegung oder eine Rotationsbewegung oder eine Kombination aus beiden Bewegungen ausführt.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschirme (61, 62) eine gemeinsame Drehachse (16) aufweisen und der Winkel (β) zwischen den Abblendlicht-Betriebspositionen im Bereich von 10° bis 180° liegt und der Winkel (γ) zwischen den Fernlicht-Betiebspositionen (63, 64) im Bereich von 30° bis 360° liegt.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Außenschirme (61, 62) eine Drehachse aufweist oder eine Translationsbewegung oder eine Bewegung ausführt, die aus einer Drehung und einer Translation zwischen der Abblendlicht-Betriebsposition und der Fernlicht-Betriebsposition (63, 64) besteht.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) des Objektivs (4) gleich der größten horizontalen oder kleiner als die größte horizontale Abmessung (V) des Außenreflektors (3) ist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenreflektor (2) eine freie Fläche mit einem Brennpunkt (F1) in der Nähe der Lichtquelle (1) und einem weiteren Brennpunkt (F2) zwischen der Lichtquelle (1) und dem Objektiv (4) ist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenreflektor (2) zur Verbesserung der Leuchtspurhomogenität mit optischen Streustrukturen versehen ist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenreflektor (3) die Form einer freien Fläche hat, die einen Brennpunkt (F1) in der Nähe der Lichtquelle (1) und einen weiteren Brennpunkt außerhalb des optischen Systems aufweist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenreflektor (3) zur Verbesserung der Strahlhomogenität mit einer Streustruktur versehen ist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenreflektor (3) in zwei Teile unterteilt ist, vorzugsweise einen linken und einen rechten, oder in eine Vielzahl von unabhängigen Teilen.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) eine seitlich oder axial positionierte, spiralförmig gedrehte Wendel einer Halogenlampe ist, wobei die Wendel in der Nähe eines Brennpunktes (F1) des Innenreflektors (2) angeordnet ist.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) eine seitlich oder axial positionierte Lichtbogen-Gasentladung ist, wobei der Lichtbogen in der Nähe eines Brennpunktes (F1) des Innenreflektors (2) angeordnet ist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (4) zur Minimierung von optischen Aberrationen eine asphärische Form hat.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenreflektor (3) die Form eines Reflektors (19) im gesamten Raum um die Achse (X) herum in einem Winkelbereich von 0° bis 360° annimmt oder durch etwaige Schnittkurven (17, 18) begrenzt wird.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl einer ersten Leuchtspur (12) unterhalb einer Hell-Dunkel-Grenze (15) gebündelt wird, der Lichtstrahl einer zweiten Spur (13) oberhalb einer Hell-Dunkel-Grenze (15) gebündelt wird und der Lichtstrahl einer dritten Spur (14) in einem Bereich von maximaler Lichtstrahlintensität gebündelt wird.