DE69935700T2

DE69935700T2 - Reflektor für einen kfz-scheinwerfer mit mindestens einer seitenfläche

Info

Publication number: DE69935700T2
Application number: DE69935700T
Authority: DE
Inventors: Benoit Reiss
Original assignee: Valeo Vision SAS
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2019-03-04
Also published as: US6543919B2; FR2775640B1; DE69935700D1; US20020024817A1; EP1000294B1; FR2775640A1; EP1000294A1; ES2285853T3; WO1999045311A1; JP2001523387A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftfahrzeugscheinwerfer.
Ein Scheinwerfer umfasst herkömmlicherweise eine Glüh- oder Bogenlampe, deren Lichtquelle in einem Brennpunktbereich eines Reflektors angeordnet ist, bei dem es sich um einen Rotationsparaboloid oder jede andere Fläche handeln kann, die, eventuell in Kombination mit auf einer Scheibe vorgesehenen optischen Einrichtungen, ein Lichtbündel mit der gewünschten Lichtverteilung zu erzeugen vermag.
Seit einigen Jahren ist insbesondere mit den auf dem Gebiet der Aerodynamik erzielten Fortschritten bei den Karosserien ein Trend zu beobachten, Scheinwerfer mit geringer Höhe auszuführen, deren reflektierende Oberfläche in diesem Fall durch eine obere und untere Wandung begrenzt ist. Um zu verhindern, dass diese Wandungen störendes Licht zur Außenseite des Scheinwerfers reflektieren, wird üblicherweise, der Lampe eine Blende, eine Abdeckung oder ein Abschatter zugeordnet, wodurch verhindert wird, dass das von der Lichtquelle ausgesandte Licht diese Wandungen erreicht; bekannt ist ebenfalls, diese Wandungen mit einer Licht absorbierenden Substanz zu überziehen, etwa einer schwarzen, matten Farbe, wenngleich diese Lösung Probleme hinsichtlich des Erscheinungsbilds aufwerfen kann.
Ferner ist es bekannt, diese Wandungen so auszulegen, dass sie keine Strahlung verursachen, die die Fahrer entgegenkommender Fahrzeuge blenden könnte, oder auch so, dass sie die von der Lichtquelle zu den Wandungen emittierte Strahlung in zweckmäßiger Weise zu erfassen vermögen, um sie insbesondere zu dieser Lichtquelle zu reflektieren.
Manchmal kann der Reflektor eines Scheinwerfers auch seitliche Wandungen umfassen, insbesondere wenn der Reflektor in senkrechter Richtung eine lang gestreckte Form hat – wenngleich sich dieser Scheinwerfertyp nicht verbreitet hat, da eine derart längliche Form in senkrechter Richtung die Bildung eines Lichtbündels mit einer zufriedenstellenden Lichtverteilung und insbesondere einer geringeren Dicke nicht gerade begünstigt.
In diesem Fall ist es ebenfalls notwendig, nach dem Vorbild der bekannten Lösungen für waagerecht verlängerte Scheinwerfer, Mittel vorzusehen, damit diese seitlichen Wandungen kein störendes Licht zur Außenseite des Fahrzeugs reflektieren, wobei der gesamte von der Lichtquelle zu diesen Wandungen ausgesandte Lichtstrom in jedem Fall verloren geht.
Um die Lichtleistung bei einem derartigen Scheinwerfer zu verbessern, wurde in der Vergangenheit bereits versucht, einen Scheinwerfer auszuführen, dessen Reflektor von seitlichen Wandungen begrenzt ist und bei dem diese Wandungen das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zu reflektieren vermögen, damit es an dem Lichtbündel mitwirkt.
In diesem Fall waren diese Wandungen jedoch eben und nicht in der Lage, die Abbildungen der Lichtquelle im Lichtbündel korrekt zu positionieren. Es handelte sich eher darum, das Licht im gesamten Vorfeld des Fahrzeugs zu verteilen, ohne dass im Übrigen nachgewiesen ist, dass dadurch der Sichtkomfort erhöht wurde.
Aus dem Dokument FR-A-2 639 295 ist ferner ein Scheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, dessen Reflektor zwei seitliche Wandungen in Form parabolischer Zylinder aufweist, die dazu bestimmt sind, die von der Lichtquelle ausgesandte Strahlung zu reflektieren, um seitlich stark abgelenkte Lichtbündelteile zu erzeugen.
Da der Reflektorboden jedoch vorgegebenermaßen ein auf die Umgebung der Lichtquelle fokussiertes Rotationsparaboloid ist, wird dieser Boden somit einen ersten, stark konzentrierten Lichtbündelteil in der Straßenachse erzeugen und werden die Wandungen von dem ersten Lichtbündelteil seitlich sehr weit entfernte zweite und dritte Lichtbündelteile erzeugen, während die Zwischenräume zwischen dem ersten und dem zweiten und dritten Lichtbündelteil im Wesentlichen frei von Licht sein werden. Es muss also eine Scheibe mit Einrichtungen verwendet werden, die dazu bestimmt sind, ein homogenes Lichtbündel zu erzeugen. Es ist jedoch zu befürchten, dass diese der Scheibe übertragene Aufgabe praktisch nicht erfüllt werden kann, da die Winkelabweichung zwischen den einzelnen Lichtbündelteilen vor der Scheibe beträchtlich ist.
Schließlich ist aus der FR-A-2 639 294 ein Scheinwerfer bekannt, dessen Reflektor Wandungen aufweist, die über verhältnismäßig schmalen Lichtbündelteilen breitere Lichtbündelteile anzuordnen vermögen, die jedoch an dem Lichtbündel auf seiner gesamten seitlichen Erstreckung mitwirken.
So tragen diese Wandungen dazu bei, das Licht in der Straßenachse zu verstärken, auf Kosten der zu den Seiten emittierten Lichtmenge, während die Böden der modernen Reflektoren gerade in der Achse eine ausreichende Lichtmenge zu erzeugen vermögen und es im Gegenteil darum geht, das Licht in Richtung der Straßenränder zu verstärken.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, die Einschränkungen des Stands der Technik zu beheben. Sie zielt also darauf ab, die seitlichen Wandungen eines Scheinwerferreflektors zu nutzen, um das vom Reflektorboden erzeugte Lichtbündel auf sehr zweckmäßige Weise zu ergänzen, das heißt die photometrischen Eigenschaften dieses Lichtbündels zu verbessern und gleichzeitig eine glatte oder sehr gering lichtablenkende Scheibe verwenden zu können, ohne dass hierbei Probleme hinsichtlich der Homogenität des Lichtbündels auftreten. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die seitlichen Wandungen des Reflektors zu nutzen, um das Licht zu den Seiten hin zu verstärken, ohne die Lichtmenge in der Achse unnötigerweise zu erhöhen, und dabei gleichzeitig eine Blendung anderer Fahrzeuge zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung schlägt daher einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß Anspruch 1 vor. Er umfasst eine mit einem Reflektor zusammenwirkende Lichtquelle und eine Scheibe, wobei der Reflektor einen Boden und wenigstens eine seitliche Wandung umfasst, die der von der Lichtquelle ausgesandten Strahlung ausgesetzt ist, wobei wenigstens eine der Wandungen in wenigstens einem Bereich das Licht zu reflektieren vermag, um das durch den Reflektorboden erzeugte Lichtbündel in kontinuierlichem Verlauf seitlich zu verlängern, ohne dabei das Lichtbündel in der Strassenachse wesentlich zu verstärken, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe glatt oder sehr gering lichtablenkend ist, wobei die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen eine reflektierende Oberfläche aufweist, die alle Abbildungen der Lichtquelle so zu positionieren vermag, dass diese unterhalb einer vorbestimmten Hell-Dunkel-Grenze des vom Scheinwerfer ausgesandten Lichtbündels liegen.
Bevorzugte, aber nicht einschränkende Merkmale des erfindungsgemäßen Scheinwerfers sind die Folgenden:

– Die Abbildungen der Lichtquelle, die durch die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen erzeugt werden, haben ihre höchsten Punkte im Wesentlichen auf der Hell-Dunkel-Grenze aufgereiht.
– Die Lichtquelle ist länglich und im Wesentlichen waagerecht und quer zur optischen Achse des Reflektors ausgerichtet, und die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen weist ein vertikales Profil auf, das durch zwei Parabolhälften, ei ner oberen und einer unteren, gebildet ist, deren Brennweiten sich voneinander dahingehend unterscheiden, dass die jeweiligen Brennlinien in der Nähe des Endes der Lichtquelle nahe der seitlichen Wandung und des von der seitlichen Wandung entfernten Endes der Lichtquelle verlaufen.
– Die Lichtquelle ist länglich und im Wesentlichen entlang der optischen Achse des Reflektors ausgerichtet, und die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen weist ein Profil auf, derart, dass ein durch einen Rand der Lichtquelle tangential emittierter Lichtstrahl in eine im Wesentlichen horizontale Ebene reflektiert wird, wobei die durch den restlichen Teil der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen bezüglich der horizontalen Ebene nach unten geneigt reflektiert werden.
– Die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen weist ein allgemein parabolförmiges vertikales Profil auf, dessen Brennweite derart ist, dass die Brennlinie der seitlichen Wandung in der Nähe der Lichtquelle verläuft.
– Die Achse der genannten Parabel ist solchermaßen nach unten gekippt, dass das von der Wandung oder wenigstens einer der Wandungen erzeugte Licht nach unten abgelenkt wird.
– Die Wandung hat eine zylindrische Form.
– Die reflektierende Oberfläche der Wandung oder wenigstens einer der Wandungen ist durch eine Vielzahl versetzter Stufen gebildet, wobei die Wandung einen vertikalen Abschnitt allgemein in Form einer senkrechten Geraden aufweist.
– Die Höhe des Bodens des Reflektors ist größer als dessen Breite.
– Die oder jede Wandung des Reflektors ist separat vom Boden ausgeführt und auf den Boden aufgesetzt.
– Der horizontale Abschnitt der oder jeder Wandung ist bezüglich einer optischen Achse des Bodens des Reflektors nach außen geneigt.

Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angeführt ist, in denen:
1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Scheinwerferreflektors und der zugehörigen Lichtquelle ist,
2 ein horizontaler Axialschnitt des Reflektors und der Lichtquelle aus 1 ist,
3 ein vertikaler Axialschnitt des Reflektors und der Lichtquelle aus 1 und 2 ist,
4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV des Reflektors aus 2 ist,
5 eine Schnittansicht einer Ausführungsvariante des Reflektors entlang derselben Linie ist,
6 und 7 den Verlauf der von einem Wandungsbereich des Reflektors erzeugten Lichtbündelteile als Gruppen von Isocandelakurven zeigen,
8 und 9 den Verlauf von zwei gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltenen europäischen Abblendlichtbündeln in Form von Isocandelakurven zeigen,
10 ein vertikaler Axialschnitt ist, der ein Profil zeigt, das zum Ausführen des Bodens oder der Wandungen des Reflektors eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers verwendet werden kann, und
11 eine Vorderansicht ist, die eine mögliche Ausführung des Bodenbereichs des Reflektors eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers zeigt.
Unter Bezugnahme auf zunächst 1 bis 3 ist ein Teil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers dargestellt, der eine Lichtquelle 10, einen Reflektor 20 zum Bilden eines Lichtbündels und eine (nicht dargestellte) Abdeckscheibe sowie gegebenenfalls ein Gehäuse und verschiedene Befestigungs- und Stellorgane umfasst, mit denen ein derartiger Scheinwerfer üblicherweise ausgestattet ist.
Die Lichtquelle 10 ist vorzugsweise waagerecht und quer zur optischen Achse y-y des Reflektors ausgerichtet. Sie kann durch die Glühwendel einer am Grund des Reflektors angebrachten Lampe mit Transversalwendel, etwa einer genormten "H3"-Lampe, oder durch die Glühwendel einer Lampe mit Axialwendel, insbesondere vom Typ "H1" oder "H7", die parallel zur horizontalen Querrichtung x-x im Reflektor angebracht ist, gebildet sein. Es kann sich auch um den Lichtbogen einer Entladungslampe handeln.
Der Reflektor 20 weist vorzugsweise eine Höhe auf, die gleich oder größer als seine Breite ist, und umfasst einen Bodenbereich 21 und zwei seitliche Wandungen 22 und 23, die den Bodenbereich an seinen Seitenrändern begrenzen.
Die reflektierende Oberfläche des Bodenbereichs 21, für die im Folgenden mehrere Beispiele beschrieben werden, vermag eigenständig ein Lichtbündel zu erzeugen, das gegebenenfalls von einer oberen Hell-Dunkel-Grenze begrenzt ist. Es kann sich typischerweise um ein Nebellicht mit horizontaler Hell-Dunkel-Grenze, um ein "europäisches" Abblendlicht mit einer zur Hälfte horizontalen und zur Hälfte um ungefähr 15° angehobenen Hell-Dunkel-Grenze, um ein den Vorschriften der Vereinigten Staaten von Amerika entsprechendes Abblendlicht mit zwei höhenmäßig versetzten, horizontalen Hell-Dunkel-Grenzhälften etc. oder auch um ein Fernlicht handeln.
Das auf den Namen der Anmelderin lautende Dokument FR-A-2 602 305 beschreibt beispielsweise einen Nebelscheinwerfer mit Transversalwendel, dessen beschriebene Merkmale zum Ausführen des Bodenbereichs 21 bei einer solchen Anwendung genutzt werden können.
Die waagerechten und senkrechten Abmessungen des Reflektors können zusammen mit der Grundbrennweite des Bodenbereichs 21 dazu führen, dass ein solcher Reflektor durch zwei seitliche Wandungen 22 und 23 begrenzt ist, wobei diese Wandungen, die zum Beispiel einstückig mit dem Bodenbereich 21 ausgeführt und mit demselben reflektierenden Überzug wie dieser beschichtet sind, erfindungsgemäß dazu genutzt werden, an der Bildung des erzeugten Lichtbündels mitzuwirken.
So erhält jede dieser Wandungen eine solche Form, dass diese das von der Lichtquelle 10 ausgesandte Licht reflektieren, um den von dem Boden 21 erzeugten Lichtbündelteil in der Breite zu ergänzen und gleichzeitig zu erreichen, dass das reflektierte Licht in einer geeigneten Höhe bezüglich dieses Lichtbündelteils positioniert wird, wobei diese Höhe in Abhängigkeit von der Art des erzeugten Lichtbündels schwankt.
Bei einer ersten Ausführungsform, die in einem Fernlichtscheinwerfer verwendet werden kann, kann man den seitlichen Wandungen 22 und 23 die Form parabolischer Zylinder mit horizontalen Erzeugenden GH2 und GH3 geben, die zur optischen Achse y-y im Wesentlichen parallel sind oder eine leichte Öffnung bezüglich dieser Achse aufweisen, wie in 2 dargestellt, um insbesondere ein leichtes Entformen des Reflektors 20 zu ermöglichen, wenn dieser durch Spritzgießen hergestellt wird.
Die vertikalen Abschnitte dieser parabolischen Zylinder 22 und 23 sind in diesem Fall Parabeln, deren Brennweiten derart sind, dass die Brennlinien der Zylinder in der Nähe oder vorzugsweise in der Mitte der Lichtquelle 10 verlaufen.
In diesem Fall erzeugen die Wandungen 22 und 23 Abbildungen der Lichtquelle 10, die im Wesentlichen beidseitig in der durch den Scheinwerfer verlaufenden horizontalen Ebene angeordnet sind, um den vorderen Bereich des Fahrzeugs sowohl in der Ferne als auch winkelversetzt nach außen zu beleuchten.
So zeigt 2, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Winkelüberdeckung CA des Bereichs 22 im linken Teil des Beleuchtungsfelds von ungefähr 22° bis ungefähr 43° reicht, während die Winkelüberdeckung der Wandung 23 vorzugsweise ähnlich, jedoch im rechten Teil des Beleuchtungsfelds angeordnet ist.
Wenn der Bereich 21 gleichzeitig ein Fernlicht zu erzeugen vermag, das eine Konzentrationsspitze in der Straßenachse und eine gewisse Breitenausdehnung, beispielsweise von ungefähr 25° bis 30° nach links und nach rechts aufweist, so wird das daraus resultierende, von den Bereichen 21, 22 und 23 erzeugte Lichtbündel sowohl die oben genannte Konzentrationsspitze als auch eine größere Breite aufweisen, und dies ohne nennenswerte Beteiligung der Abdeckscheibe, was einen ausgezeichneten Sichtkomfort gewährleistet.
Für einen Scheinwerfer, der dazu bestimmt ist, ein Lichtbündel mit Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen, ist die oben genannte Lösung nicht unbedingt geeignet, zumindest nicht auf der Straßenseite, auf der die entgegenkommenden Fahrzeuge fahren (das heißt bei Rechtsverkehr links), und dies insofern als die betreffende Wandung Licht oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze erzeugt.
In diesem Fall führt man die Wandungen 22 und 23 vorzugsweise immer noch in Form von Zylindern aus, gibt ihnen jedoch ein vertikales Profil, so dass die daraus resultierenden Flächen in der Lage sind, sämtliche Abbildungen der Lichtquelle unterhalb der angestrebten Hell-Dunkel-Grenze zu positionieren.
Im Fall eines Nebelscheinwerfers mit einfacher horizontaler Hell-Dunkel-Grenze ist dieses vertikale Profil durch eine obere Parabolhälfte mit einer ersten Brennweite und durch eine untere Parabolhälfte mit einer zweiten Brennweite, die größer als die erste ist, gebildet.
Diese Ausführungsform ist in 4 dargestellt. Die erste und die zweite Brennweite sind derart gewählt, dass die daraus resultierenden Brennlinien, deren Verlauf in 4 durch Fh bzw. Fb dargestellt ist, jeweils hinter und vor der in derselben Figur dar gestellten Projektion der Lichtquelle 10 und vorzugsweise in der Nähe des hinteren und vorderen Endes dieser Projektion verlaufen (das heißt der Enden der Lichtquelle, die nahe der betreffenden seitlichen Wandung bzw. von dieser Wandung entfernt sind).
Auf diese Weise sind in Analogie zu den Lehren des Dokuments FR-A-2 536 503 bezüglich einer reflektierenden Oberfläche, die selbst ein Lichtbündel mit horizontaler Hell-Dunkel-Grenze erzeugt, alle von den Wandungen 22 und 23 erzeugten Abbildungen der Lichtquelle 10 unterhalb einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze angeordnet, wobei ihre höchsten Punkte im Wesentlichen entlang dieser Hell-Dunkel-Grenze aufgereiht sind und sie die oben genannte Winkelabdeckung CA aufweisen, um auf diese Weise das von dem Bereich 21 erzeugte Nebellicht seitlich zu verlängern.
Insbesondere in 1 ist zu erkennen, dass derartige Wandungen mit geschlossenem, vertikalem Profil recht deutlich in die vier Ecken der reflektierenden Oberfläche des Bodens 21 hineinreichen und auf diese Weise die von diesem Boden ermöglichte Lichtstromaufnahme verringern. Soll dies verhindert werden, können die Wandungen 22 und 23 in Form reflektierender Stufen mit konstanter oder variabler vertikaler Steigung ausgeführt werden, wobei ein Beispiel ihres vertikalen Profils in 5 dargestellt ist. Die Nutzflächen dieser Stufen 231 werden ausgehend von Parabeln mit schrittweise zunehmenden Brennweiten derart bestimmt, dass in diesem Fall dasselbe optische Verhalten wie bei dem glatten Profil aus 4 erreicht wird. Man erhält nun Wandungen 22 und 23, die sich insgesamt in vertikalen Ebenen erstrecken, wodurch dem Bodenbereich 21 ein Umriss mit einer allgemein rechteckigen Form verliehen wird.
Die Wahl zwischen der glatten Oberfläche aus 4 und der Oberfläche mit Stufen aus 5 kann auch in Abhängigkeit von stilistischen Kriterien erfolgen, wobei der in 4 dargestellte Fall einen Scheinwerferumriss des in 1 dargestellten Typs mit einer insbesondere abgerundeten Form zeigt, die interessant sein kann, während der in 5 dargestellte Fall einen im Wesentlichen rechteckigen Umriss zeigt, der ebenfalls interessant sein kann. Ferner können dazwischenliegende Krümmungen der Wandungen 22 und 23 erzielt werden, wenn man die Lösungen aus 4 und 5 miteinander kreuzt.
Natürlich kann diese Abstufung der reflektierenden Oberflächen der Wandungen 22 und 23 bei jedem erfindungsgemäßen Scheinwerfertyp und insbesondere auch im Fall des Fernlichtscheinwerfers mit zylindrisch-parabolischen Wandungen, wie weiter oben beschrieben, ausgeführt werden.
Ferner kann man je nach gewünschter Lichtbündelart und insbesondere im Fall eines Abblendlichtscheinwerfers mit asymmetrischer Hell-Dunkel-Grenze auf eine linke und rechte Wandung mit unterschiedlichen Formen zurückgreifen.
Im Fall eines europäischen Abblendlichtscheinwerfers für Rechtsverkehr, dessen Lichtbündel in der Regel zur Hälfte von einer linken horizontalen Hell-Dunkel-Grenze und zur Hälfte von einer auf ungefähr 15° angehobenen, rechten Hell-Dunkel-Grenze begrenzt ist, kann beispielsweise vorgesehen werden, dass die rechte Wandung 22, die die linke Seite beleuchtet, so ausgeführt wird, wie oben mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben, um den unter der linken Hälfte der Hell-Dunkel-Grenze angeordneten Lichtbündelteil nach links zu verlängern.
Hingegen kann die linke Wandung 23, die die rechte Seite beleuchtet, problemlos oder sogar in wünschenswerter Weise die Abbildungen der Lichtquelle 10 höher positionieren, sofern diese natürlich unterhalb der schräg verlaufenden Hälfte der Hell-Dunkel-Grenze angeordnet bleiben. So kann für diese Wandung der parabolische Zylinder verwendet werden, wie weiter oben im Fall eines Fernlichtscheinwerfers beschrieben, oder sogar eine zylindrische oder nicht zylindrische Fläche, die die Abbildungen der Lichtquelle unterhalb der angehobenen Hälfte der Hell-Dunkel-Grenze des Lichtbündels aufreiht.
Auch hier wird wieder ein wesentlich verbreitertes Lichtbündel realisiert, das somit einen ausgezeichneten Sichtkomfort bietet.
Gemäß einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen werden, dass die reflektierenden Oberflächen der Wandungen 22 und 23 keine zylindrischen Flächen sind, sondern gebogene, horizontale Erzeugende aufweisen. Dies ermöglicht insbesondere eine feine Anpassung der horizontalen Winkelüberdeckung CA des von diesen Wandungen erzeugten Lichts sowie die Gewährleistung eines homogenen Übergangs zwischen dem von dem Boden 21 erzeugten Licht und dem von den Wandungen erzeugten Licht.
Um die von den Wandungen gebildeten Lichtbündelteile zu verdicken, kann man fallweise auch auf eine mehr oder weniger starke Defokussierung der Brennlinien dieser Wandungen bezüglich der Mitte der Lichtquelle 10 oder bezüglich dem vorderen und hinteren Ende der Projektion dieser Lichtquelle zurückgreifen.
Gemäß einer weiteren Variante kann man im Fall eines Lichtbündels mit Hell-Dunkel-Grenze zylindrisch-parabolische Wandungen vorsehen, die den weiter oben im Fall eines Fernlichts beschriebenen Wandungen entsprechen, deren parabolische vertikale Profile jedoch leicht nach unten gekippte Parabelachsen aufweisen, so dass die Abbildungen der Lichtquelle nach unten abgelenkt werden und somit unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze bzw., je nach Fall, unter den Grenzhälften liegen.
Es wird nun ein konkretes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers mit Hell-Dunkel-Grenze beschrieben.
Der Bodenbereich 21 des Reflektors weist eine Höhe von 150 mm und eine Breite von 80 mm auf, wobei die Lichtquelle 10 von einer Transversalwendel mit einer (in der Richtung x-x gemessenen) Länge von ungefähr 4 mm gebildet ist, die auf halber Höhe und halber Breite des Reflektors 20 angeordnet ist.
In diesem Fall werden vorteilhafterweise zylindrische Wandungen 22, 23 verwendet, deren obere vertikale Profilhälfte die Form einer Parabel mit einer Brennweite von 38 mm aufweist und deren untere vertikale Profilhälfte die Form einer Parabel mit einer Brennweite von 42 mm aufweist.
Um das Entformen zu erleichtern, weist die horizontale Erzeugende jeder Wandung eine Öffnung auf, die einen Winkel von ungefähr 1,5 ° bezüglich der Achse y-y bildet.
Falls erwünscht, kann dieser Winkel vergrößert werden, einerseits um die seitliche Ablenkung des von den Wandungen reflektierten Lichts zu verringern – was die Anpassung der Breite des Lichtbündels ermöglicht -, und andererseits um zu verhindern, dass die vom Reflektorboden ausgesandte Strahlung, die eine beträchtliche seitliche Neigung bezüglich der Achse y-y aufweisen kann, von den Wandungen abgeschattet wird.
Die 6 zeigt anhand einer Gruppe von Isocandelakurven den Verlauf des in diesem Fall von der oberen Hälfte der rechten Wandung 22 erzeugten Lichtbündelteils. Es ist ein seitlicher Versatz des Lichts zwischen ungefähr 25° und ungefähr 60° nach links festzustellen sowie vor allem auch die Tatsache, dass das Licht von einer scharfen horizontalen Hell-Dunkel-Grenze begrenzt ist.
Alternativ werden die Wandungen 22 und 23 in Form von Stufen ausgeführt, beispielsweise mit 15 Stufen mit einer Höhe von jeweils 5 mm in jeder oberen und unteren Wandungshälfte und mit Brennweiten, die bei jeder der Stufen schrittweise variieren, zum Beispiel zwischen 38 mm bei den in Höhe der Lichtquelle liegenden Stufen und 50 mm bei den äußeren Stufen.
Der Verlauf des von der oberen Hälfte der rechten Wandung 22 erzeugten Lichtbündelteils ist in der 7 dargestellt, wo eine große Ähnlichkeit mit der 6 festzustellen ist.
Die 8 zeigt den Verlauf eines europäischen Abblendlichts für Rechtsverkehr, das mit einem Boden 21 erzielt wird, der, wie nachstehend noch näher beschrieben wird, zum Beispiel ohne Einwirkung der Wandungen ausgeführt ist. Es handelt sich um ein herkömmliches Abblendlicht mit einer mäßigen Breite.
Die 9 zeigt das Lichtbündel, das man erhält, wenn die Lichtbündelteile übereinandergelegt werden, die von demselben Boden 21 und von der rechten Wandung 22 des oben mit Bezug auf die 4 beschriebenen Typs erzeugt werden. Bezüglich des Basislichtbündels aus 8 ist eine deutliche Verlängerung dieses Lichtbündels nach links zu beobachten, wobei diese Verlängerung kontinuierlich in Fortsetzung des Lichtbündels aus der 8 erfolgt. Dabei ist unter einer "kontinuierlichen" Verlängerung des Basislichtbündels hier eine Verlängerung zu verstehen, die in Höhe der Verbindung keinerlei Lichtlöcher oder allenfalls eine Abschwächung der Ausleuchtung hervorruft, die den Sichtkomfort nicht beeinträchtigt.
Unter Bezugnahme auf zunächst die 10 und 11 wird nun eine besondere Ausführungsform des Bodenbereichs 21 beschrieben, die eigenständig einen von einer V-förmigen europäischen Hell-Dunkel-Grenze begrenzten Lichtbündelteil, wie in der 8 dargestellt, zu erzeugen vermag.
Unter Bezugnahme auf zunächst die 10 sind die obere und die untere vertikale Erzeugende 21h bzw. 21b des Bereichs 21 derart ausgelegt, dass sämtliche Abbildungen der Glühwendel 10 unterhalb und im Wesentlichen dicht bei der Horizontalebene positioniert werden, so dass ein Lichtbündel mit scharfer Hell-Dunkel-Grenze von guter Qualität erzeugt werden kann, wie nachstehend noch näher erläutert wird.
Vorzugsweise werden diese vertikalen Erzeugenden mit Hilfe von Geraden D1 konstruiert, die die Oberfläche der Glühwendel 10 tangieren und sich im Fall der oberen Erzeugenden 21h auf der Rückseite der Glühwendel und im Fall der Erzeugenden 21b auf der Vorderseite der Glühwendel befinden.
Jeder dieser Geraden D1, die einem von einem Rand der Glühwendel 10 ausgesandten Lichtstrahl entsprechen, sind jeweils zur optischen Achse y-y des Reflektors parallele Geraden D2 zugeordnet, die ihrerseits im Wesentlichen parallel zur Achse des Fahrzeugs ist.
Für jedes Geradenpaar (D1, D2) wird die zugehörige Winkelhalbierende BS und die zu dieser Winkelhalbierenden senkrechte Gerade TG bestimmt.
Jede Erzeugende wird ausgehend vom Boden des Teils 21 des Reflektors, der in einem vorbestimmten Abstand bezüglich der Glühwendel festgelegt wird, anhand der verschiedenen erzielten Geraden TG schrittweise konstruiert, um eine gekrümmte Linie zu bilden, die im Folgenden als "evolutorische Erzeugende" bezeichnet wird, da sie nicht einen feststehenden Brennpunkt, sondern eine Gesamtheit von Brennpunkten aufweist, die sich mit dem Verlauf dieser Erzeugenden schrittweise verlagern. Diese Erzeugenden unterscheiden sich also diesbezüglich von den üblicherweise verwendeten parabolischen Erzeugenden mit festem Brennpunkt.
Indem der horizontale Abstand zwischen dem Boden des Teils 21 des Reflektors 20 und der Glühwendel 10 verändert wird, können somit Erzeugende 21h, 21b konstruiert werden, die um die Lichtquelle herum mehr oder weniger geöffnet oder geschlossen sind, und somit einerseits die Größe der erzeugten Abbildungen der Glühwendel und andererseits die vom Reflektor in einer gegebenen Höhe aufgenommene Lichtstrommenge verändert werden.
Die Differentialgleichung der Erzeugenden 21h und 21b, die sich mit computergestützten Berechnungsmitteln leicht lösen lässt, kann wie folgt lauten: Δz = Δb·(z·sinβ – y·cosβ) Δy = Δz·tg(β/2)wobei die Ausgangsbedingungen lauten: z = –Rfil y = –F mit:
(y, z): orthonormiertem Achsenkreuz, dessen Ursprung in der Mitte der Glühwendel 10 angeordnet ist, wobei y die horizontale optische Achse und z vertikal ist;
Rfil: Radius der Glühwendel und
F: zwischen dem Mittelpunkt der Glühwendel und dem Reflektorboden längs y gemessener Abstand.
Verständlicherweise wird durch eine solche Auslegung der Erzeugenden 21h, 21b erreicht, dass jede von ihr erzeugte Abbildung der Glühwendel 10 unmittelbar unterhalb und dicht bei einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze liegt, die durch die Achse x-x verläuft.
Unter Bezugnahme nunmehr auf die 11 erhält man einen Reflektor, der durch die weiter oben unter Bezugnahme auf die 10 beschriebene vertikale Erzeugenden festgelegt ist und eigenständig, das heißt ohne Beteiligung der Abdeckscheibe, ein europäisches Abblendlicht mit der erforderlichen horizontalen Breite zu erzeugen vermag, indem der Teil 21 des Reflektors in verschiedene Bereiche unterteilt wird.
In dieser Figur hat der Reflektorboden 21 eine obere Hälfte 211 und eine untere Hälfte 212, die jeweils neun Bereiche, 2111 bis 2119 bzw. 2121 bis 2129, aufweisen.
Bei dem dargestellten Beispiel haben die verschiedenen Bereiche ungefähr vergleichbare Breiten, typischerweise zwischen 6 und 13 mm, und sind im Wesentlichen durch unterschiedliche horizontale Erzeugende gekennzeichnet, die in Abhängigkeit vom seitlichen Versatz und der gewünschten Auffächerung des Lichts festgelegt sind.
So sind die mittleren Bereiche 2115 und 2125, die horizontale oder bezüglich der Horizontalen nur gering geneigte Abbildungen der Lichtquelle 10 erzeugen, dazu bestimmt, die horizontale Hell-Dunkel-Grenze auf einer großen Erstreckung auszuführen. Ihre horizontale Erzeugende ist vorteilhafterweise eine Gerade.
Die Bereiche 2114 und 2126 erzeugen Abbildungen der Glühwendel, die bezüglich der für ein europäisches Abblendlicht typischen Hälfte von 15° der Hell-Dunkel-Grenze parallel oder leicht geneigt sind.
Die Positionierung der Abbildungen der Glühwendel, die von diesen beiden Bereichen unmittelbar unterhalb der geneigten Hälfte der Hell-Dunkel-Grenze erzeugt werden, erfolgt vorzugsweise, indem für diese Bereiche 2114, 2126 Parabelabschnitte verwendet werden, die entweder horizontale und vertikale Erzeugende mit unterschiedlichen Brennpunkten aufweisen (wobei die Position des Brennpunkts der horizontalen Erzeugenden insbesondere die symmetrische oder, im Gegenteil, asymmetrische Positionierung der Abbildungen bezüglich der durch den Bezugsmittelpunkt des Projektionsschirms verlaufenden axialen vertikalen Ebene bestimmt) oder aber, und dies vorzugsweise, eine parabolische horizontale Erzeugende und eine evolutorische vertikale Erzeugende aufweisen, wie sie oben unter Bezugnahme auf die 10 beschrieben wurde.
Die übrigen Bereiche des Reflektors, die vorteilhafterweise ebenfalls ausgehend von der vertikalen Erzeugenden der 10 erzeugt werden, ermöglichen es, durch Veränderung ihrer horizontalen Erzeugenden verschiedene Auffächerungen des Lichts zu gewährleisten und gleichzeitig die angestrebte Hell-Dunkel-Grenze einzuhalten.
Die einem solchen Bodenbereich 21 zugeordneten Wandungen sind vorteilhafterweise wie oben beschrieben ausgeführt und ermöglichen die Erzeugung eines zufriedenstellenden Lichtbündels, ohne dass der Scheibe eine Aufgabe hinsichtlich der Homogenisierung oder Korrektur des Lichts zukommt. Die Scheibe kann daher glatt oder sehr gering lichtablenkend sein.
Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann vom Fachmann sinngemäßen Varianten oder Änderungen unterzogen werden.
Insbesondere kann der Scheinwerfer eine axial ausgerichtete Lichtquelle aufweisen, wobei es hier im Fall eines Lichtbündels mit Hell-Dunkel-Grenze vorteilhaft sein kann, für die Wandungen 22, 23 das weiter oben unter Bezugnahme auf die 10 beschriebene vertikale Profil zu verwenden, da im Gegensatz zum Boden 21 diese Wandungen die Lichtquelle 10 entsprechend dem in der 10 dargestellten Fall nun als quer angeordnete Lichtquelle "sehen".
Obwohl hier Reflektoren mit zwei seitlichen Wandungen beschrieben und dargestellt sind, bezieht sich die Erfindung ferner natürlich auf Reflektoren, die mit einer einzigen Wandung oder zwei Wandungen unterschiedlicher Größe ausgestattet sind.
Ebenso können die Wandungen 22 und 23 des Reflektors entweder einstückig mit dem Boden 21 ausgeführt oder aus angesetzten Teilen gebildet sein, um auf diese Weise eventuelle Schwierigkeiten beim Entformen einer einteiligen Einheit aus Boden/Wandungen zu vermeiden.
Abschließend sei erwähnt, dass die obige Beschreibung zwar vorsieht, die gesamte Erstreckung der Wandungen zum Bilden des Lichtbündels dafür zu nutzen, das das vom Boden ausgestrahlte Lichtbündel zu ergänzen, dass aber zu diesem Zweck natürlich auch nur ein Teil der Erstreckung dieser Wandungen genutzt werden kann, während der restliche Teil der Wandungen durch eine Abschattung oder in sonstiger Weise optisch inaktiviert ist.

Claims

Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer mit einem Reflektor (20) zusammenwirkenden Lichtquelle (10) und einer Scheibe, wobei der Reflektor einen Boden (21) und wenigstens eine seitliche Wandung (22, 23) umfasst, die der von der Lichtquelle ausgesandten Strahlung ausgesetzt ist, wobei wenigstens eine der Wandungen (22, 23) in wenigstens einem Bereich das Licht zu reflektieren vermag, um das durch den Reflektorboden erzeugte Lichtbündel in kontinuierlichem Verlauf seitlich zu verlängern, ohne hierbei das Lichtbündel in der Straßenachse im Wesentlichen zu verstärken, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe glatt oder sehr gering lichtablenkend ist, und dass die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen (22, 23) eine reflektierende Oberfläche aufweist, die alle Abbildungen der Lichtquelle so zu positionieren vermag, dass diese unterhalb einer vorbestimmten Hell-Dunkel-Grenze des vom Scheinwerfer ausgesandten Lichtbündels liegen.
Scheinwerfer nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungen der Lichtquelle, die durch die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen (22, 23) erzeugt werden, ihre höchsten Punkte im Wesentlichen auf der Hell-Dunkel-Grenze aufgereiht haben.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10) länglich und im Wesentlichen waagerecht und quer zur optischen Achse (y-y) des Reflektors ausgerichtet ist, und dass die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen (22, 23) ein vertikales Profil aufweist, das durch zwei Parabolhälften, einer oberen und einer unteren, gebildet ist, deren Brennweiten sich voneinander dahingehend unterscheiden, dass die jeweiligen Brennlinien (Fh, Fb) in der Nähe des Endes der Lichtquelle (10) nahe der seitlichen Wandung und des von der seitlichen Wandung entfernten Endes der Lichtquelle verlaufen.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10) länglich und im Wesentlichen entlang der optischen Achse (y-y) des Reflektors ausgerichtet ist, und dass die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen (22, 23) ein Profil (21h, 21b) derart aufweist, dass ein durch einen Rand der Lichtquelle tangential emittierter Lichtstrahl in eine im Wesentlichen horizontale Ebene reflektiert wird, wobei die durch den restlichen Teil der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen bezüglich der horizontalen Ebene nach unten geneigt reflektiert werden.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen (22, 23) ein allgemein parabolförmiges vertikales Profil aufweist, dessen Brennweite derart ist, dass die Brennlinie der seitlichen Wandung in der Nähe der Lichtquelle (10) verläuft.
Scheinwerfer nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der genannten Parabel solchermaßen nach unten gekippt ist, dass das von der Wandung oder wenigstens einer der Wandungen erzeugte Licht nach unten abgelenkt wird.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung oder wenigstens eine der Wandungen (22, 23) eine zylindrische Form hat.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Oberfläche der Wandung oder wenigstens einer der Wandungen (22, 23) durch eine Vielzahl versetzter Stufen (231) gebildet ist, wobei die seitliche Wandung einen vertikalen Abschnitt allgemein in Form einer senkrechten Geraden aufweist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Bodens (21) des Reflektors größer ist als dessen Breite.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Wandung (22, 23) des Reflektors separat vom Boden (21) ausgeführt und auf den Boden aufgesetzt ist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Abschnitt der oder jeder Wandung (22, 23) bezüglich einer optischen Achse (y-y) des Bodens (21) des Reflektors (20) nach außen geneigt ist.