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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer,
der zum Erzeugen eines vorschriftsmäßigen Lichtbündels vorgesehen
ist, mit einer Lichtquelle, die allgemein am Schnittpunkt einer
optischen Längsachse
mit einer optischen Querachse angeordnet ist und die ein Lichtbündel erzeugt,
von dem wenigstens ein sogenannter seitlicher Teil allgemein quer
zu einer Seite hin emittiert wird, und einer Schutzscheibe, die
an der Vorderseite des Scheinwerfers angeordnet ist, wobei der Scheinwerfer
ein sammelndes dioptrisches Element umfasst, dessen optische Achse
im Wesentlichen quer zur Lichtquelle solchermaßen ausgerichtet ist, dass
der seitliche Teil des Lichtbündels
auf seiner Eintrittsseite auftrifft und der seitliche Teil in einer
zur Seite hin gerichteten allgemein quer verlaufenden Richtung kanalisiert
wird. Ein Scheinwerfer dieser Art ist zum Beispiel aus den Dokumenten
FR 35 133 E oder
EP 1 179 705 A1 bekannt.
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Die
Vorgaben hinsichtlich Design und Aerodynamik, denen die Ausführung von
Kraftfahrzeugkarosserien unterliegt, bestimmen die Form der Aufnahmen,
die die Scheinwerfer aufnehmen. Einige Automobilhersteller möchten daher
einen Scheinwerfer in einer Aufnahme anordnen, deren Vorderseite, durch
welche die Lichtstrahlen emittiert werden, eine sehr geringe Höhe in der
Vertikalen und eine sehr große
Breite entlang einer zur Längsachse
des Fahrzeugs lotrechten Querrichtung hat.
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Ziel
der Erfindung ist es, einen Scheinwerfer vorzuschlagen, der in einer
derartigen Aufnahme angeordnet werden kann und ein vorschriftsmäßiges Lichtbündel erzeugen
kann.
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Der
Scheinwerfer muss überdies
eine absolut einheitliche Leuchtfläche habe, das heißt die Leuchtdichte
muss über
seine gesamte Frontseite im Wesentlichen gleichmäßig sein.
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Die
Frontseite des Scheinwerfers muss insbesondere eine Höhe von 50
Millimetern und eine Breite von 300 Millimetern einhalten können.
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Zu
diesem Zweck schlägt
die Erfindung einen Scheinwerfer der vorstehend beschriebenen Art vor,
der sich dadurch auszeichnet, dass er ein zugehöriges reflektierendes Element
umfasst, mit einer streuenden optischen Oberfläche, die allgemein gegenüber der
Austrittsseite des sammelnden dioptrischen Elements angeordnet ist
und dazu vorgesehen ist, den kanalisierten seitlichen Teil des Lichtbündels allgemein
nach vorne zu reflektieren, um das Lichtbündel auf der Rückseite
der Schutzscheibe quer aufzufächern,
dass die Lichtquelle ein geradliniger Glühfaden ist, der allgemein entlang
der optischen Längsachse
solchermaßen
angeordnet ist, dass das vorschriftsmäßige Lichtbündel hauptsächlich durch die im Wesentlichen
quer ausgerichteten Abbildungen des Glühfadens gebildet wird, und
dass das reflektierende Element allgemein nach vorne konvex ist und
allgemein die Form eines Zylinderstücks hat, wobei der Zylinder
eine im Wesentlichen senkrechte Achse hat.
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Gemäß weiterer
Merkmale der Erfindung:
- – ist die Lichtquelle zwischen
dem Brennpunkt des sammelnden dioptrischen Elements und der Eintrittsseite
des dioptrischen Elements angeordnet;
- – ist
das sammelnde dioptrische Element eine Linse;
- – ist
die Linse asphärisch;
- – ist
die Linse halbzylindrisch, wobei der Zylinder eine im Wesentlichen
längsgerichtete
Achse hat;
- – weist
die Linse ein oberes abgestumpftes Stück und/oder ein unteres abgestumpftes
Stück auf, um
die Höhe
der Linse für
eine gegebene Brennweite zu verringern;
- – ist
das reflektierende Element ein senkrechter Planspiegel, der bezüglich der
Längsrichtung
und bezüglich
der Querrichtung geneigt ist;
- – weist
die reflektierende Vorrichtung senkrechte Rippen auf, die dazu vorgesehen
sind, den reflektierten Teil des Lichtbündels quer aufzufächern;
- – umfasst
der Scheinwerfer einen Reflektor mit einer optischen Längsachse,
die im Wesentlichen längs
mit der Lichtquelle ausgerichtet ist, der an der Rückseite
der Lichtquelle angeordnet ist, um die allgemein längs nach
hinten emittierten Lichtstrahlen auf die Rückseite der Schutzscheibe zu verteilen;
- – hat
der Reflektor eine komplexe Oberfläche und ist vorne allgemein
konkav parabolförmig;
- – weist
das durch die Lichtquelle erzeugte Lichtbündel einen rechten Seitenteil,
der allgemein quer zur rechten Seite hin emittiert wird, und einen linken
Seitenteil auf, der allgemein quer zur linken Seite hin emittiert
wird, und umfasst der Scheinwerfer zwei sammelnde dioptrische Elemente
und zwei zugehörige
reflektierende optische Elemente, die auf beiden Seiten der Lichtquelle
quer angeordnet sind;
- – weist
die Schutzscheibe senkrechte Rippen auf, die dazu vorgesehen sind,
das vorschriftsmäßige Lichtbündel quer
aufzufächern.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung, zu deren besseren Verständnis auf
die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
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1 eine
perspektivische Explosionszeichnung ist, die schematisch einen Scheinwerfer
darstellt, der entsprechend den Lehren der Erfindung gemäß einer
ersten Ausführungsform
ausgeführt
ist;
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2 eine
Draufsicht ist, die schematisch den Scheinwerfer aus 1 vereinfacht
darstellt;
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3 eine
Draufsicht ist, die schematisch die Positionierung des Glühfadens
bezüglich
der rechten Linse zum Erzeugen eines vorschriftsmäßigen Nebellichts
zeigt;
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4 eine ähnliche
Ansicht wie in 3 ist, die schematisch die Positionierung
des Glühfadens bezüglich der
rechten Linse zum Erzeugen eines vorschriftsmäßigen Fernlichts zeigt;
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5 den
Glühfaden
und die Linse aus 4 von hinten zeigt;
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6 eine ähnliche
Ansicht wie die aus 2 ist, die schematisch eine
zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Scheinwerfers
zeigt, mit einer senkrecht gerippten Schutzscheibe;
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7 eine ähnliche
Ansicht wie die aus 3 ist, die schematisch eine
dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Scheinwerfers
zeigt, mit vertikal gerippten Planspiegeln.
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Für die Beschreibung
der Erfindung werden in nicht einschränkender Weise die Ausrichtungen vertikal,
längs und
quer gemäß dem in
den Figuren angegebenen Bezugssystem V, L, T verwendet.
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In
der nachfolgenden Beschreibung sind identische, ähnliche oder analoge Elemente
mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt
schematisch einen Scheinwerfer 10 für Kraftfahrzeuge, der entsprechend
den Lehren der Erfindung ausgeführt
ist.
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Der
Scheinwerfer 10 ist dazu vorgesehen, ein nach vorne gerichtetes
vorschriftsmäßiges Lichtbündel allgemein
entlang einer optischen Längsachse
A-A zu erzeugen, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse
des Fahrzeugs ist.
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Die
Ausrichtung nach vorne entspricht bei Betrachtung von 1 allgemein
einer Ausrichtung von links nach rechts entlang der Längsachse
A-A.
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Das
vorschriftsmäßige Lichtbündel ist
zum Beispiel ein Lichtbündel
mit flacher Hell-Dunkel-Grenze,
etwa ein Nebellicht oder ein Fernlicht.
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Der
Scheinwerfer 10 hat hier ein Gehäuse 12, das von einer
oberen horizontalen Wand 14, einer unteren horizontalen
Wand 16, einer vertikalen Rückwand 18 und einer
vorderen Schutzscheibe 20 umgrenzt ist.
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In 1 ist
die obere horizontale Wand 14 bezüglich des übrigen Teils des Gehäuses 12 auseinandergezogen
dargestellt.
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Der
Scheinwerfer 10 umfasst eine Lichtquelle 22, die
im Innenraum des Gehäuses 12 angeordnet
ist.
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Die
Lichtquelle 22 ist hier von einer Lampe 24 mit
Glühfaden 26 gebildet,
die sich durch eine in der Rückwand 18 des
Gehäuses 12 ausgeführte Montageöffnung 28 hindurch
im Wesentlichen längs in
den Innenraum des Gehäuses
erstreckt.
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Der
Glühfaden 26 ist
allgemein auf der Längsachse
A-A am Schnittpunkt der Längsachse A-A
mit einer Querrichtung B-B angeordnet.
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Entsprechend
den Lehren der Erfindung umfasst der Scheinwerfer 10 zwei
sammelnde dioptrische Elemente, ein linkes 30 bzw. ein
rechtes 32, die beiderseits des Glühfadens 26 angeordnet
und quer zum Glühfaden 26 ausgerichtet
sind.
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Bei
den sammelnden dioptrischen Elementen 30, 32 handelt
es sich hier um Linsen, zum Beispiel asphärische Linsen, deren optische
Achsen im Wesentlichen mit der Querrichtung B-B zusammenfallen.
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Die
Eintrittsseite 34 jeder Linse 30, 32 ist dem
Glühfaden 26 zugewandt
angeordnet.
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Die
Austrittsseite 36 der linken Linse 30 ist nach
links gerichtet, und die Austrittsseite 36 der rechten
Linse 32 nach rechts.
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Der
Scheinwerfer 10 weist auch ein linkes reflektierendes Element 38 und
ein rechtes reflektierendes Element 40 auf, die jeweils
einer der beiden Linsen 30, 32 zugeordnet sind.
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Die
reflektierenden Elemente 38, 40 sind hier senkrechte
Spiegel in Form von im Wesentlichen Zylinderteilen mit vertikaler
Achse. Jeder Spiegel 38, 40 weist eine streuende
Reflexionsfläche 42 auf,
die nach vorne allgemein konvex ist und der Austrittsseite 36 der
zugeordneten Linse 30, 32 zugewandt quer angeordnet
ist.
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Die
Spiegel 38, 40 bilden hier zwei seitliche Endstücke der
Rückwand 18 des
Gehäuses 12.
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Die
Spiegel 38, 40 können demnach durch Auftragen
eines reflektierenden Materials, wie etwa Aluminium, auf die Innenseite
der zugeordneten Stücke
des Gehäuses 12 gebildet
sein.
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Jeder
Spiegel 38, 40 begrenzt hier in einer Horizontalebene
ein gekrümmtes
Profil, dessen Enden solchermaßen
quer versetzt sind, dass jeder Spiegel 38, 40 eine
hintere senkrechte Kante 44, die in der Nähe der zugeordneten
Linse 30, 32 liegt, und eine vordere senkrechte
Kante 46 aufweist, die von der zugeordneten Linse 30, 32 entfernt
ist.
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Vorteilhafterweise
umfasst der Scheinwerfer 10 einen Reflektor 48 mit
einer optischen Längsachse
A-A, die im Wesentlichen längs
mit dem Glühfaden 26 ausgerichtet
ist und der hinter dem Glühfaden 26 angeordnet
ist.
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Der
Reflektor 48 hat hier eine komplexe Oberfläche. Er
weist eine vordere, allgemein konkave, parabolförmige Reflexionsfläche 50 auf.
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Der
Reflektor 48 ist hier in einem Mittelstück der Rückwand 18 des Gehäuses 12 ausgebildet.
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Nachstehend
wird nun die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Scheinwerfers 10 insbesondere
unter Bezugnahme auf 2 erläutert.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung sind in 2 nur die optischen Hauptteile
des Scheinwerfers 10 dargestellt, und der Glühfaden 26 ist
einer punktförmigen
Lichtquelle gleichgesetzt.
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Die
Lichtquelle 22 ist in Gestalt eines Rechtecks dargestellt,
das den Glühfaden 26 der
Lampe 24 aus 1 symbolisiert.
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Der
Glühfäden 26 erzeugt
ein Lichtbündel, das
aus Lichtstrahlen gebildet ist, die allgemein in sämtliche
Richtungen emittiert werden.
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Ein
rechter Seitenteil des Lichtbündels
trifft auf die Eintrittsseite 34 der rechten Linse 32 auf,
die diesen Teil des Lichtbündels
in einer nach rechts gerichteten allgemein quer verlaufenden Richtung
kanalisiert.
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Gemäß der hier
dargestellten Ausführungsform
ist der Glühfaden 26 im
Brennpunkt der rechten Linse 32 solchermaßen angeordnet,
dass die rechte Linse 32 somit wie ein Kollimator funktioniert,
der die auf seiner Eintrittsseite 34 auftreffenden Lichtstrahlen
nach rechts in einer zur Querrichtung B-B parallelen Richtung überträgt.
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Das
kanalisierte Lichtbündel
wird an der reflektierenden Wand 42 des rechten Spiegels 40 reflektiert,
welche die Lichtstrahlen nach vorne zurückstrahlt und hierbei das Lichtbündel auf
der Rückseite 52 der
Schutzscheibe 20 quer auffächert.
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In ähnlicher
Weise wird der linke Seitenteil des Lichtbündels, der auf die Eintrittsseite 34 der
linken Linse 30 auftrifft, durch den linken Spiegel 38 nach
vorne auf die Rückseite 52 der
Schutzscheibe 20 reflektiert.
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Vorzugsweise
weist die Reflexionsfläche 42 eines
jeden Spiegels 38, 40 mehrere kreisförmige Stücke oder
senkrechte Rippen 54 mit unterschiedlichem Profil auf,
um das Lichtbündel
so weit wie möglich
quer aufzufächern
und hierbei die Lichtstrahlen im Wesentlichen gleichmäßig auf
der Rückseite 52 der
Schutzscheibe 20 zu verteilen.
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Der
hintere Reflektor 48 ermöglicht es, die Lichtstrahlen,
die durch den Glühfaden 26 nach
hinten emittiert werden, nach vorne zu reflektieren. Er trägt dazu
bei, die Lichtstrahlen auf der Rückseite 52 der
Schutzscheibe 20 gleichmäßig zu verteilen.
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Die
Reflexionsfläche 50 des
hinteren Reflektors 48 kann zum Bilden eines Lichtbündels mit Hell-Dunkel-Grenze
optimiert werden.
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Die
auf der Rückseite 52 der
Schutzscheibe 20 auftreffenden Lichtstrahlen werden durch
die Schutzscheibe 20 hindurch nach vorne gebrochen und
erzeugen vorne ein vorschriftsmäßiges Lichtbündel F.
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Durch
die Anordnung des Glühfadens 26 auf der
optischen Längsachse
A-A werden die Abbildungen des Glühfadens 26, die durch
die seitlichen optischen Systeme, das heißt die zugeordneten Linsen-Spiegel-Systeme,
nach vorne emittiert werden, auf einem vor dem Scheinwerfer 10 platzierten Schirm
im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Es ist demnach einfach,
ein vorschriftsmäßiges Lichtbündel mit
flacher Hell-Dunkel-Grenze,
etwa ein Nebellicht, zu erzeugen, indem die Abbildungen des Glühfadens 26 entlang
und unterhalb einer die flache Hell-Dunkel-Grenze bildenden Querlinie
ausgerichtet werden.
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Die
Ausrichtung der Abbildungen kann in geeigneter Weise erfolgen, zum
Beispiel durch Optimieren des senkrechten Profils der Spiegel 38, 40 und der
senkrechten Rippen 54.
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Die
Form des durch den Scheinwerfer 10 erzeugten Lichtbündels, insbesondere
die quer gerichtete Auffächerung
des Lichtbündels,
kann dadurch optimiert werden, dass der Wert der Brennweite einer jeden
Linse 30, 32 und die Lage des Glühfadens 26 auf
der Querachse B-B bezüglich
des Brennpunkts einer jeden Linse 30, 32 in geeigneter
Weise gewählt werden.
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3 zeigt
schematisch die Lage des Glühfadens 26 bezüglich der
rechten Linse 32 zum Erzeugen eines vorschriftsmäßigen Lichtbündels vom
Typ Nebellicht.
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Der
Winkel α1
gibt die numerische Apertur der Linse in Bezug auf den Glühfaden 26 wieder,
wodurch die Menge des Lichtstroms bestimmt ist, der auf der Linse 32 auf
ihrer Eintrittsseite 34 auftrifft.
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Der
Abstand T1 gibt den quer verlaufenden Abstand bzw. die Entfernung
zwischen dem Glühfaden 26 und
der Eintrittsseite 34 der Linse 32 wieder.
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Gemäß einer
in 4 und 5 dargestellten Ausführungsvariante,
die hier einem Scheinwerfer 10 entspricht, der zum Erzeugen
eines vorschriftsmäßigen Lichtbündels vom
Typ Fernlicht vorgesehen ist, wird der Abstand (T2 > T1) vorteilhafterweise
gegenüber
der vorstehend genannten Ausführungsform für Nebellicht
vergrößert.
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Die
Vergrößerung des
Abstands erlaubt es, am Ausgang der Linse 32 kleinere Abbildungen
des Glühfadens 26 zu
erhalten, was die Konzentration des Lichtstroms entlang der optischen
Achse A-A zum Bilden des Fernlichtbündels erleichtert.
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Bleibt
der Durchmesser der Linse 32 gegenüber der Ausführungsform
aus 3 unverändert, bewirkt
die Vergrößerung des
Abstands T2 eine Verkleinerung der numerischen Apertur und somit
eine Verringerung des auf die Linse 32 auftreffenden Lichtstroms.
Deshalb entscheidet man sich hier für die Vergrößerung des Durchmessers der
Linse 32, damit die numerische Apertur α2 zum Beispiel der der Ausführungsform
aus 3 entspricht (α2
= α1).
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Wie
in 5 dargestellt, ist die Linse 32 vorteilhafterweise
in ihrem oberen und ihrem unteren Teil abgestumpft, wodurch es möglich ist,
trotz der Vergrößerung des
Durchmessers der Linse 32 ihren vertikalen Platzbedarf
zu verringern, um einen Scheinwerfer 10 mit geringer Höhe auszuführen.
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Der
Wert der numerischen Apertur α3
ist somit gegenüber
der in 3 dargestellten Ausführungsform in der vertikalen
Querebene kleiner als der Wert der numerischen Apertur α1, der Wert
der numerischen Apertur α2
bleibt in der horizontalen Querebene jedoch unverändert.
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6 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Scheinwerfers 10,
bei dem die senkrechten Rippen 56 nicht auf den Spiegeln 38, 40,
sondern auf der Rückseite 52 der
Schutzscheibe 20 angeordnet sind, um das die Scheibe 20 durchquerende
Lichtbündel
quer aufzufächern.
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Gemäß einer
(nicht dargestellten) Variante der zweiten Ausführungsform können die
senkechten Rippen 56 nur in einem mittleren Bereich der
Rückseite 52 der
Schutzscheibe 20 angeordnet sein, die allgemein dem Reflektor 48 gegenüber liegt.
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7 zeigt
eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Scheinwerfers 10,
bei dem die Spiegel 38, 40 Planspiegel sind, die
auf ihrer inneren Reflexionsseite 42 senkrechte Rippen 54 aufweisen. Diese
Ausführungsform
unterschiedet sich von der in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform
dadurch, dass die zylindrischen Spiegel 38, 40 durch Planspiegel
ersetzt sind.
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Jeder
Planspiegel 38, 40 ist im Wesentlichen vertikal
und ist bezüglich
der Längsrichtung
A-A und bezüglich
der Querrichtung B-B geneigt.
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Gemäß einer
(nicht dargestellten) Ausführungsvariante
der Erfindung können
die asphärischen
Linsen 30, 32 durch andere Linsentypen ersetzt
werden, zum Beispiel durch halbzylindrische Linsen, bei denen die
Achse eines jeden Halbzylinders zur Längsachse A-A parallel ist.
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Gemäß einer
(nicht dargestellten) Ausführungsvariante
können
die Innenseiten der oberen 14 und der unteren 16 Wand
Reflexionsfacetten aufweisen, welche die von dem Glühfaden 26 nach
oben bzw. nach unten emittierten Lichtstrahlen erfassen und diese
zur Rückseite 52 der
Schutzscheibe 20 reflektieren.
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Diese
Reflexionsfacetten können
auch auf der Innenseite nur einer einzigen Wand, oben 14 oder
unten 16, angeordnet sein, zum Beispiel auf der Innenseite
der oberen Wand 14 bei einem ein Nebellicht erzeugenden
Scheinwerfer 10.
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Mit
derartigen Reflexionsfacetten lässt
sich die Lichtleistung des Scheinwerfers 10 erhöhen.