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Scheinwerfer für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugscheinwerfer
und bezweckt die Schaffung eines Scheinwerfers, welcher sowohl für Fernbeleuchtung
als auch für Nahbeleuchtung gut geeignet ist.
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Erfindungsgemäß wird ein Scheinwerfer gemäß Patent 695 203
als ein mit einem Hauptscheinwerfer konstruktiv vereinigter Hilfsscheinwerfer für
Nahbeleuchtung verwendet.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der bei Kraftwagen gegebenen
Verhältnisse erläutert werden.
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An Scheinwerfer für Automobile und andere schnell fahrende Fahrzeuge
werden bekanntlich hinsichtlich der Reichweite der Beleuchtung sehr hohe Ansprüche
gestellt. Je größer die Geschwindigkeit des Automobils ist, desto weiter muß sich
die Beleuchtung über die davörliegende Fahrbahn ausbreiten. Bei schneller Fahrt
ist die Beleuchtung des unmittelbar vor dem Auto liegenden Teiles der Fahrbahn dagegen
von geringerer Bedeutung. Wenn sich die Fahrgeschwindigkeit verringert, z. B. bei
Begegnung mit anderen Fahrzeugen, erhöht sich jedoch die Notwendigkeit einer guten
Beleuchtung des zunächst liegenden Teiles der Fahrbahn. Bei Begegnungen werden außerdem
an die Blendungslosigkeit der Beleuchtung hohe Anforderungen gestellt. Während die
Lichtkegel der Scheinwerfer bei schneller Fahrt ohne Begegnung das Licht etwas über
der Horizontalebene in Scheinwerferhöhe ausstreuen sollen, um das Unterscheiden
entlang der Fahrbahn stehender Objekte von größerer Höhe, wie Bäume, Telegraphenmasten
o. dgl., zu erleichtern, welche etwaige Biegungen des Weges frühzeitig erkennen
lassen, muß bei Begegnung derjenige Teil des Scheinwerferlichtes, der über der erwähnten
Horizontalebene ausgestrahlt wird, im wesentlichen ganz abgeschirmt
werden,
um dem betreffenden Fahrzeug entgegenkommende Fahrer oder Fußgänger nicht zu blenden.
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Da die Ansprüche an eine gute Beleuchtung bei Begegnung mit anderen
Fahrern oder Fußgängern weitgehend von den Anforderungen abweichen, die bei schneller
Fahrt ohne Begegnungen gestellt werden, hat man die Automobilscheinwerfer in der
Regel für zwei verschiedene Streuungseinrichtungen ausgebildet, von denen die für
Begegnungen vorgesehene Streuungsrichtung schräg nach unten gerichtet ist. Gewöhnlich
sind die Autoscheinwerfer mit doppelten Lichtquellen versehen. Die eine dieser Lichtquellen
ist im Brennpunkt eines im wesentlichen paraboloi,dförmigen oder ähnlichen Reflektors
angebracht und die andere etwas oberhalb des Brennpunktes desselben Reflektors.
Die erstgenannte Lichtquelle erzeugt hierbei einen konzentrierten, geradeaus nach
vorn gerichteten Lichtkegel, während der Lichtkegel der anderen Lichtquelle etwas
weiter verbreitert und in der Hauptsache schräg nach unten gerichtet ist. Die Lichtquellen
sind abwechselnd einschaltbar angeordnet und sollen entsprechend den jeweils vorliegenden
Verkehrsverhältnissen eingeschaltet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, :daß die
Biendungslosigkeit, die mit diesen bekannten Vorrichtungen erzielt werden kann,
durchaus nicht zufriedenstellend ist, wenn gleichzeitig angemessene Ansprüche an
eine gute Nahbeleuchtung befriedigt werden sollen.
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Man hat daher vorgeschlagen, die für blendungsfreie Nahbeleuchtung
vorgesehenen Lichtquellen mit einem gesonderten Reflektor zu versehen, wodurch der
Strahlenweg dieser Lichtquelle in der zweckmäßigsten Weise geformt werden kann,
unabhängig von dem gewünschten Strahlenweg des für Fernbeleuchtung vorgesehenen
Hauptscheinwerfers. Die für blendungsfreie Nahbeleuchtung vorgesehene Beleuchtungsvorrichtung
ist hier oft als ein selbständiger, vom Hauptscheinwerfer getrennter Hilfsscheinwerfer
ausgebildet worden. Später hat man jedoch vorgeschlagen, Haupt- und Hilfsscheinwerfer
zu einer konstruktiven Einheit zusammenzubauen, wobei die Lichtquelle des Hilfsscheinwerfers
und dessen Reflektors zweckmäßigerweise schräg hinter und etwas unterhalb der Lichtquelle
des Hauptscheinwerfers angebracht wurde.
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Die Erfindung betrifft einen zusammengesetzten Scheinwerfer der letztgenannten
Art, in welchem jedoch der Hilfsscheinwerfer eine besondere Form hat, nämlich die
Form, ,welche der Hauptscheinwerfer nach Patent 695:203 hat. Danach hat der Hilfsscheinwerfer
einen derart ausgebildeten Reflektor, daß sein Vorderteil die Form eines Ellipsoids
oder einer ähnlichen Umdrehungsfläche mit im wesentlichen ellipsenförmigem vertikalem
Querschnitt längs der optischen Achse des Scheinwerfers aufweist, während sein Hinterteil
eine solche Form hat, daß durch ihn die Lichtstrahlen einer im oder in der Nähe
des hinteren Brennpunktes der ellipsenförmigen Schnittfläche des vorderen Reflektorteiles
angebrachten Lichtquelle im wesentlichen parallel gerichtet reflektiert wird, wobei
der Vorderteil des Reflektors einen stetigen Übergang zu dem hinteren Teil bildet
und die Vertikalschnittlinien des Übergangsteiles Ellipsen darstellen, während die
horizontalen Schnittlinien aus einer möglichst großen Anzahl sich vertikal aneinander
anschließender Segmente von Ellipsen mit verschiedenen Brennpunktabständen bilden.
In gewissen Fällen, in welchen es wünschenswert ist, das Lichtstrahlenbündel horizontal
zu konzentrieren, kann es vorteilhaft sein, den Reflektor derart abzuändern, daß
sein vorderer, im wesentlichen elliptischer Teil stetig oder unstetig in den parabolischen
Hinterteil übergeht, und zwar um so stärker, je mehr man sich dem Horizontalschnitt
längs der optischen Achse nähert.
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In seiner einfachsten Form besteht der Reflektor des erfindungsgemäß
mit einem Hauptscheinwerfer zusammengebauten Hilfsscheinwerfers nach vorliegender
Erfindung aus einem hinteren, im wesentlichen paraboloidförmigen Teil sowie aus
einem vorderen, im wesentlichen ellipsoidförmigen Teil. Die Paraboloidform des Reflektors
soll hierbei nach Möglichkeit stetig in die Ellipsoidform übergehen, und der -ganze
Reflektor soll als ein einziger zusammenhängender Körper gepreßt, gezogen oder in
anderer an und für sich bekannter Weise hergestellt werden. Die Achsen des Paraboloids
und des Ellipsoids können einander decken oder einen gewissen Winkel miteinander
bilden, wobei die Achse des Ellipsoids zweckmäßigerweise horizontal zu legen ist,
während die Achse des Paraboloids etwas in der Strahlenrichtung nach unten geneigt
wird. Der Brennpunkt des Paraboloids soll im wesentlichen mit dein. hinteren Brennpunkt
des Ellipsoids zusammenfallen, er kann aber in gewissen Fällen mit Vorteil etwas
unter und/oder etwas hinter dem hinteren Brennpunkt des Ellipsoids angeordnet werden.
Wenn man den Brennpunkt des Paraboloids mit dem hinteren Brennpunkt des Ellipsoids
zusammenfallen läßt, soll der Glühkörper der Lichtquelle in dem gemeinsamen Brennpunkt
angeordnet werden, wobei die gegen den paraboloidförmigen Reflektorteil reflektierten
Lichtstrahlen ein Strahlenbündel von im
wesentlichen parallelen
Lichtstrahlen bilden. Wenn der Brennpunkt des Paraboloids etwas unter und hinter
dem hinteren Brennpunkt des Ellipsoids liegt, soll der Glühkörper der Lichtquelle
in dem letztgenannten Brennpunkt angeordnet werden.
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Sowohl der Reflektor des Hauptscheinwerfers als auch derjenige des
Nebenscheinwerfers kann teilweise wegigesahnitten werden, ohne daß dadurch die Wirkung
der Scheinwerfer beeinträchtigt werden würde. Bei gewissen Ausführungen wird es
sogar notwendig sein, Teile des einen Reflektors wegzuschneiden, um den ungehinderten
Austritt der Lichtstrahlen des anderen Reflektors zu ermöglichen.
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Der Reflektor des Hilfsscheinwerfers kann als eine Kappe geformt,
d. h. unten durch eine durch seine optische Achse oder eine zu dieser Achse im wesentlichen
parallele Linie ge egte, im wesentlichen horizontale Ebene begrenzt sein. Zur Erzielung
einer besseren Lichtausbeute kann jedoch die untere Hälfte des hinteren, beispielsweise
paraboloidförmigen Teiles des Reflektors ganz oder teilweise beibehalten werden.
Bei den meisten Konstruktionen erzielt man jedoch allein mit der oberen Reflektorhälfte
eine vollkommen zufriedenstellende Lichtausbeute, wenn unter der Lichtquelle ein
konkaver Spiegel angeordnet wird.
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Ein moderner Kraftwagenscheinwerfer hat bekanntlich in der Regel sogenannte
Stromlinienform. Der vordere Teil des Raumes der den Scheinwerfer umgebenden Hülle
umschließt den Reflektor, die Lichtquelle sowie das Schutzglas oder eine Linse,
während der hintere Teil dieses Raumes in der Regel nicht ausgenutzt ist. Es ist
jedoch bereits früher vorgeschlagen worden, Lichtquelle und Reflektor des Hilfsscheinwerfers
innerhalb der Umhüllung des Hauptscheinwerfers unterzubringen und auf diese Weise
den leeren Raum hinter dem Reflektor des Hauptscheinwerfers auszunutzen. Hülle und
Reflektor des Hauptscheinwerfers haben hierbei als Abschattungshaube für den Hilfsscheinwerfer
gedient. Bei den bisher bekannten Ausführungsformen derartiger kombinierter Haupt-
und Hilfsscheinwerfer ist der Reflektor des Hilfsscheinwerfers paraboloidförmig.
Abgesehen davon, daß der paraboloidförmige Reflektor eine sehr schlechte Beleuchtung
des unmittelbar vor dem Kraftwagen liegenden Teiles der Fahrbahn gibt, führt ein
derartiger Reflektor gerade bei diesem Kombinationsscheinwerfer zu weiteren Nachteilen.
Bei einem Scheinwerfer mit paraboloidförmigem Reflektor muß nämlich, wie zuvor erwähnt,
der vordere Rand der Abschattüngshaube, in diesem Falle also des Reflektors des
Hauptscheinwerfers, ein gutes Stück oberhalb der durch die Lichtquelle des Hilfsscheinwerfers
gehenden Horizontalebene aufhören, und zwar muß der paraboloidförmige Reflektor
um so höher angebracht werden, je größer er ist, d. h. je besser man den Lichtstrom
der Lichtquelle ausnutzt. Bei paraboloidförmiger Ausbildung des Reflektors !des
Hilfsscheinwerfers muß daher ein erheblicher Teil des Reflektors des Hauptscheinwerfers
abgeschnitten werden, damit das Strahlenbündel des Hilfsscheinwerfers nicht allzusehr
abgeblendet wird. Bei den bekannten kombinierten Haupt- und Hilfsscheinwerfern dieser
Art sind bis zu 5o'/, des Reflektors des Hauptscheinwerfers fortgeschnitten worden.
Hierdurch verschlechtert sieh natürlich die Lichtausbeute der Lichtquelle des Hauptscheinwerfers
ganz erheblich.
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Wenn der paraboloidförmige Reflektor gegen einen Reflektor von Ellipsoidform
ausgetauscht wird, ergeben sich etwas bessere Verhältnisse insofern, als man auch
mit einem Reflektor, der den Raum hinter dem Reflektor des Hauptscheinwerfers ganz
ausfüllt, das ganze, durch den Reflektor des Hilfsscheinwerfers reflektierte Strahlenbündel
unter der Unterkante des Hauptscheinwerfers passieren lassen kann, indem man den
vorderen Brennpunkt des ellipsoidförmigen Reflektors unter und zweckmäßigerweise
etwas hinter die erwähnte Kante legt. Wie zuvor angegeben, hat jedoch der ellipsoidförmige
Reflektor andere Nachteile, auf Grund deren er sich weniger zur Verwendung für den
hier in Rede stehenden kombinierten Scheinwerfer eignet. Der kombinierte ellipsoid-
und paraboloidförmige Reflektor für den mit dem Hauptscheinwerfer konstruktiv vereinigten
Hilfsscheinwerfer nach vorliegender Erfindung bietet dagegen alle Vorteile des Ellipsoids
und des Paraholoids, ohne mit deren Nachteilen behaftet zu sein. Da der paraboloidförmige
Teil des Reflektors nach vorn zu in einen ellipsoidförmigen Teil übergeht, welch
letzterer unter allen Umständen eine genügende Lichtausbeute gewährleistet, kann
die Fläche des paraboloidförmigen Teils ohne Verlust an Lichtausbeute so weit beschränkt
werden, daß das durch diese Fläche reflektierte Strahlenbündel unter der Vorderkante
des Hauptscheinwerfers frei hindurchgehen kann. Hierbei muß jedoch die Lichtquelle
etwas vor dem und;'oder oberhalb des Brennpunktes des Paraboloids angebracht sein,
so daß das Strahlenbündel konvergiert -oder etwas schräg nach unten gerichtet ist.
Es ist jedoch zweckmäßig, das Strahlenbündel des Hilfsscheinwerfers durch den unteren
Teil des Reflektors des Hauptscheinwerfers und
durch dessen Schutzglas
durchtreten zu lassen und zu diesem Zwecke einen dem O_uerschnitt des Strahlenbündels
entsprechenden Ausschnitt im letztgenannten Reflektor anzubringen. Dieser Ausschnitt
fällt jedoch verhältnismäßig klein aus und verschlechtert die Lichtausbeute der
Lichtquelle des Hauptscheinwerfers nicht erheblich.
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Der kombinierte Scheinwerfer gemäß der Erfindung ergibt eine sehr
gute Beleuchtung der Fahrbahn, indem der Hauptscheinwerfer die entfernten Teile
der Fahrbahn beleuchtet und der Hilfsscheinwerfer die unmittelbar vordem Fahrzeug
gelegenen Teilederselben. Wenn man abgeblendet fährt, also nur den Hilfsscheinwerfer
benutzt, erhält man dieselbe gute Beleuchtung der unmittelbar vor dem Fahrzeug gelegenen
Teile der Fahrbahn, und der parabolische oder paraboloidische Hinterteil des Reflektors
des Hilfsscheinwerfers gewährt überdies eine ausreichende Beleuchtung der entfernten
Teile der Fahrbahn, ohne begegnende Fahrer zu blenden.
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Versuche haben gezeigt, daß man mittels eines Scheinwerfers nach der
Erfindung eine im wesentlichen gleichförmige Beleuchtung der Fahrbahn von der unmittelbaren
Nähe des Wagens an bis zu einer Entfernung von etwa i 5o bis -2oo m von ihm erhält.
Hierbei war der Scheinwerfer in normaler Höhe -etwa o,9 in - angebracht und mit
einer die Blendung wirksam verhindernden :@bscliattungshaube versehen. Dieses Resultat
muß restlos dem kombinierten paraboloid- und ellipsoidförmigen Reflektor zugeschrieben
werden. Der Beleuchtungsbereich des ellipsoidförmigen Reflektorteils reicht von
der unmittelbaren Nähe des Kraftwagens bis über eine Entfernung von etwa 15
bis 2o in vom Kraftwagen, während die Beleuchtung jenseits dieses Abstandes in der
Hauptsache ganz von dem paraboloidförinigen Reflektorteil und vom Reflektor des
Hauptscheinwerfers erzeugt wird.
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Die Erfindung soll nachstehend näher beschrieben werden unter Hinweis
auf beiliegende Zeichnung, die einige Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht.
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Abb. i a bis c, 2 a bis c, 3 a bis c zeigen verschiedene Ausführungen
des erfindungsgemäßen kombinierten Scheinwerfers. In Abb. i a bis c bezeichnet 26
die spulenförmige Schutzhülle eines Hauptscheinwerfers bekannter Art. Der Reflektor
des Hauptscheinwerfers ist mit 27 bezeichnet, seine Lichtquelle mit 28 und ein vor
der Lichtquelle angebrachtes bauchiges Schutzglas mit 29. Wie aus der Abbildung
hervorgeht, ist zwischen der Umhüllung 26 und dem Reflektor 27 ein sehr großer,
mit Rücksicht auf die für die Lichtstrahlung vorgesehenen Elemente des Hauptscheinwerfers
unausgenutzter Raum vorhanden. Dieser Raum wird zweckmäßigerweise für den blendungsfreien
Zehenscheinwerfer ausgenutzt.
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In Abb. i a bezeichnet i die vertikale Schnittfläche eines Reflektors,
dessen hinterer, durch eine stärkere Linie bezeichneter Teil i" paraboloidförmig
und dessen vorderer Teil ib ellipsoidförmig ist. Die. Achsen des Paraboloids und
des Ellipsoids fallen längs einer in der Hauptsache horizontalen Linie zusammen.
Der Brennpunkt des Paraboloids ist mit 2, und die beiden Brennpunkte des Ellipsoids
sind mit 3 und q. bezeichnet. Wie aus der Abbildung hervorgeht, fallen der Brennpunkt
2 des Parabolaids und der Brennpunkt 3 des Ellipsoids zusammen. 30 bezeichnet eine
Lichtquelle in Form einer Glühlampe. Die erwähnte Lichtquelle 30 fällt finit
dem hinteren Brennpunkt 3 des ellipsenförmigen Reflektorteils zusammen, kann also
etwas vor dem Brennpunkt des Paraboloids angeordnet sein.
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Wie die Abbildung zeigt, muß man einen sphärischen Spiegel 31 unter
der Glühlampe 3o anordnen, damit die nach unten gerichteten Lichtstrahlen nach oben
reflektiert und auf diese Weise ausgenutzt werden.
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Sowohl der paraboloid- wie der ellipsoidförmige Teil des Reflektors
ist nach unten zu von der durch die Punkte 2, 3, .I geheliden Horizontalebene begrenzt.
Der ellipsoidförinige Teil des Reflektors ist ferner nach vorn zu von einer hinter
dem vorderen Brennpunkt dieses Reflektorteils liegenden Vertikalebene begrenzt.
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Ein Teil der von der Lichtquelle 3o ausgehenden Lichtstrahlen fällt
gegen den ellipsoidförmigen Teil ib des Reflektors i und bildet nach Reflexion durch
diesen Reflektorteil ein konvergierendes Strahlenbündel, das gegen den vorderen
Brennpunkt q des in Rede stehenden Reflektorteils gerichtet ist, um von hier aus
in Form eines schräg nach unten gerichteten divergierenden Strahlenbündels weiterzugehen.
Die beiden, im Vertikalschnitt am weitesten nach außen zu liegenden Randstrahlen
dieses Strahlenbündels sind mit 6 und 7 bezeichnet. Es ist jedoch zu bemerken, dali
diese Randstrahlen vom zentralen Teil des Glühdrahtes ausgehen, also die sogenatinten
Zentralstrahlen des Glühdrahtes darstellen, und daß man infolge der Länge des Glühdrahtes
und auch infolge von Ungleichheiten in der Reflektorfläche in der Praxis nicht die
scharfe Begrenzung der Strahlenbündel erzielt, die mittels der Linien 6 und 7 angedeutet
ist. Um den Brennpunkt .I herum entsteht aus diesem Grunde eine sogenannte Kaustika,
die sich um so weiter ausbreitet, je größer die Abmessungen des Gliih(iralites
sind
und je mehr der Reflektor von seiner mathematischen Form abweicht.
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Die von der Lichtquelle ausgehenden und auf den paraboloidförmigen
Reflektorteil i, fallenden Lichtstrahlen bilden ein Strahlenbündel, das, weil die
Lichtquelle etwas vor dem Brennpunkt des Reflektorteils angebracht ist, schwach
konvergiert. Die im Vertikalschnitt am höchsten gelegene Begrenzungslinie dieses
Strahlenbündels ist mit 8 bezeichnet. Infolge der abschattenden Wirkung der Lichtquelle
30 verläuft die untere Begrenzungs.linie dieses Sitrahlenbündels @in der
Hauptsache so, wie mittels der Linie 9 angegeben. Für diese Begrenzungslinien oder
Randstrahlen gilt jedoch ebenfalls das zuvor in Verbindung mit dem ellipsoidförmigen
Reflektorteil Angeführte, nämlich daß sie sogenannte Zentralstrahlen darstellen,
und daß man in der Praxis nicht die scharfe Begrenzung des Strahlenbündels erzielt,
wie sie die Linien 8 und 9 andeuten.
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Der Reflektor i ist nach Abb. i a bis c dergestalt in einen auf dem
Kraftwagen o. dgl. angebrachten Scheinwerfer eingebaut, daß sich die Linie durch
die Punkte 2, 3, q, d. h. also die gemeinsame optische Achse der Reflektorteile
in und ib, von der Fahrbahn in einem geeigneten Abstand befindet. Hierbei breitet
sich das vom ellipsoidförmigen Reflektorteil reflektierte Strahlenbündel über eine
Wegfläche aus, deren Ausdehnung in der Längsrichtung der Fahrbahn in der Nähe des
Kraftwagens liegt. Das: vom paraboloidförmigen Reflektorteil reflektierte Strahlenbündel
beleuchtet gleichzeitig eine weitere vor dem Kraftwagen liegende Wegstrecke. Die
letztgenannte Wegfläche soll im wesentlichen vor der erstgenannten liegen, woraus
sich ergibt, daß der paraboloidförmige Reflektorteil eine bessere Beleuchtung auf
größere Entfernung vom Kraftwagen gibt als der ellipsoi,dförmige Reflek .torteil,
und umgekehrt.
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Damit das gegen den Reflektor i reflektierte Strahlenbündel den Reflektor
27 frei passieren kann, muß dieser Reflektor bei der in Abb. i a bis c veranschaulichten
Vorrichtung mit einer Aussparung oder einem Ausschnitt 32 versehen werden, wie es
die Abbildung zeigt. Die Form des Ausschnittes 32 ist der Form des Strahlenbündels
anzupassen, in der dieses den Reflektor passiert, und erhält daher die gezeigte,
im wesentlichen dreieckige Gestalt.
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Die in Abb. 2 a bis c angegebene Ausführungsform des kombinierten
Haupt- und Nebenscheinwerfers unterscheidet sich von der in Abb. i a bis c angegebenen
Ausführungsform nur insofern, als das Schutzglas als eine Fresnellinse 33 mit außen
angeordneten, vertikalen Streuungswülsten ausgebildet ist. Ferner ist hier der Reflektor
als ein hinter der Lichtquelle 28 angebrachter Hilfsspiegel 3q. ausgebildet.
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Da das von dem Nebenscheinwerfer ausgehende Strahlenbündel bei der
in Abb. 2 a bis c angegebenen Konstruktion den unteren Teil der Linse 33 passieren
muß, muß dieser Teil der Linse als einfacher Toric 35 ausgebildet werden, um die
in dem erwähnten Strahlenbündel enthaltenen Lichtstrahlen nicht zu streuen. Um eine
weitere Sicherheit gegen Lichtstreuung in der Linse zu haben, muß der Krümmungsmittelpunkt
des erwähnten bauchigen Toric in das Innere der Reflektorkappe i verlegt werden.
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Abb. 3 a bis c zeigen eine Kombination eines Hilfsscheinwerfers einer
abweichenden Art und eines Hauptscheinwerfers der in Abb. i a bis c und 2 a bis
c angegebenen Art. Dieser Kombinationsscheinwerfer dürfte keine nähere Beschreibung
erfordern; es genügt zu bemerken, daß auf der Unterseite der Umhüllung des Hauptscheinwerfers
ein Fenster 36 angeordnet ist.