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Scheinwerfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge Bei der Beleuchtung
des Weges durch die Scheinwerfer der Kraftfahrzeuge ergibt sich der Übelstand, daß
entgegenkommende Fahrer durch das starke Licht geblendet werden. Es sind daher die
verschiedensten Vorschläge gemacht, nach welchen die Blendwirkung vermieden werden
soll. Üblicherweise wird das dadurch erreicht, daß die Scheinwerfer zeitweise verdunkelt
werden, so daß beim Begegnen zweier Kraftfahrzeuge beide mit sog. Stadtbeleuchtung
fahren. Das hat aber den Nachteil, daß dann die entfernteren Teile der Straße vor
beiden Kraftfahrzeugen dunkel sind und demgemäß beide Fahrer die Geschwindigkeit
herabsetzen müssen. Wünschenswert wäre es, den Lichtausfall der Scheinwerfer nur
nach obenhin abzudunkeln, so daß der Kopf des entgegenkommenden Fahrers im Dunkeln
ist, während unten die volle Beleuchtung der Straße auch auf große Entfernung erhalten
bleibt. Es besteht dabei noch der große Vorteil, daß bei Beleuchtung der Straßendecke
und der rechten Straßenseite eine Blendung durch mangelhafte Abblendung der Scheinwerfer
des Gegenfahrers ganz erheblich gemildert wird, weil sich dann das Auge nicht auf
absolute Dunkelheit einstellt. Das setzt aber voraus, daß eine Abblendung des Scheinwerferlichtes
mit scharfer Begrenzung durchgeführt werden kann. Das ist nun mit den üblichen Scheinwerfern
nicht erreichbar, weil die Lichtquelle nicht punktförmig ausgeführt werden kann.
Der Übergangswinkel vom hellsten Licht des Scheinwerfers zur vollen Dunkelheit ist
nämlich abhängig von der Ausdehnung der Lichtquelle und der kürzesten Brennweite
der sammelnden Optik, also des Parabolspiegels, der Sammellinse o. dgl. Bei der
üblichen Größe der Scheinwerfer hält sich dieser Winkel, wie das in Abb. i schematisch
dargestellt ist, in der Größenordnung von etwa i : io, selbst wenn man vorzüglich
geschliffene Spiegel voraussetzt. Der Aufgabe, eine scharf begrenzte Teilabblendung
zu ermöglichen, können an sich bekannte Scheinwerfer dienen, bei denen vor
die
Lichtquelle und deren Sammelspiegel eine Projektionslinse vorgeschaltet ist. Hier
wird die leuchtende Austrittsfläche des Sammelspiegels auf große Entfernung auf
die Straße hinausprojiziert, und die Schärfe der gewünschten Strahlenabgrenzungen
sind einerseits abhängig von dem Öffnungsverhältnis zier Projektionslinse (Durchmesser
zur Brennweite) in bezug auf Bildschärfe und andererseits von der Tragweite des
Scheinwerfers zum Objektiv durchmesser, so daß hier mit einem Übergangswinkel von
der GrÖßenordnung i : iooo gerechnet werden kann. Die Grenze zwischen Hell und Dunkel
beträgt also in ioo m Entfernung nur einige Zentimeter. Maßgebend für die Brennweite
der Projektionslinse ist außerdem das Verhältnis der kleinsten Brennweite in der
Sammeloptik zur Brennweite der Projektionslinse, da hierdurch die Lichtstärke des
Scheinwerfers quadratisch beeinflußt wird. Um ausreichende Lichtstärken zu erhalten,
wählt man dieses Verhältnis nicht unter i : 2o. Vorteilhaft ist es unter diesen
Umständen, die Brennweite der Scheinwerfer in der Größenordnung von o cm zu wählen.
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Derartige Scheinwerfer können natürlich nicht an den Stellen angebracht
werden, an denen sonst üblicherweise die Kraftwagenscheinwerfer angeordnet sind.
Daher wäre vorzuschlagen, einen derartigen Scheinwerfer allein oder als Zusatzbeleuchtung
zusammen mit den üblichen Scheinwerfern zu verwenden, ihn unter der Motorhaube anzuordnen
und durch eine Aussparung des Kühlers hindurchstrahlen zu lassen. Die Anordnung
an dieser Stelle hat den baulichen Vorteil, daß die Schaltleitungen oder Gestänge
sehr kurz werden und unmittelbar durch das Apparatebrett hindurchgeführt werden
können. Bei Begegnung mit einem entgegenkommenden Fahrzeug sollen dann die beiden
seitlichen Scheinwerfer entweder ausgeschaltet oder, wie üblich, abgedunkelt werden,
während bei dem langen mittleren Scheinwerfer lediglich ein Teil des ausströmenden
Lichtes abgeblendet wird, soweit dieses den entgegenkommenden Fahrer stören kann.
Der untere Teil des Scheinwerfers bleibt jedoch offen und beleuchtet nach wie vor
die Straße mit großer Helligkeit auf große Entfernung. Dabei genügt es im allgemeinen,
aus dem Scheinwerferlichtbüschel nur den linken oberen Teil abzublenden, so daß
der entgegenkommende Fahrer in diesem Schattenwinkel ungeblendet vorüberfährt. Die
rechte Seite der Straße mit ihren Warnungstafeln, ebenso vorausfahrende, zu überholende
Fahrzeuge bleiben beleuchtet.
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Es hat sich nun aber herausgestellt, daß die Grenze zwischen dem abgeblendeten
und hellen Teil des Scheinwerfers bei den Nickbewegungen des Wagens stark schwankt
und daß daher auch bei scharf begrenzter Abblendung entgegenkommende Fahrer zeitweise
geblendet werden können. Außerdem ist die auf und nieder wippende Lichtgrenze für
den eigenen Fahrer sehr lästig und beunruhigt die Sicht. Daher muß der Scheinwerfer
von den Nickbewegungen des Wagens unabhängig gemacht werden. Ferner soll der Scheinwerfer
beim Beginn einerTalfahrt und kurz vor Ende einer Bergfahrt abwärts gerichtet werden
können, damit sein Licht auf die Straße und nicht schräg aufwärts fällt. Entgegengesetzt`
Bewegungen werden in einer Mulde zwischen Berg- und Talfahrt nötig. Aus diesem Grund
sind Einrichtungen zu treffen, mit denen die Lage des Scheinwerfers vom Fahrer willkürlich
verändert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Scheinwerfer
um eine durch seinen Schwerpunkt gehende waagerechte Achse schwingend gelagert und
mit Steuermitteln versehen ist, die unabhängig von den Nickbewegungen des Wagens
arbeiten. Ausgegangen wird dabei von der Tatsache, daß der Scheinwerfer selbst die
kurzen Bewegungen des Fahrzeuges nicht mitmacht, weil er reibungsarm gelagert ist
und wegen seiner großen Maße und Länge eine erhebliche Trägheit besitzt. Nötig ist
daher nur, zu verhindern, daß die Steuermittel bei kurzen Wagenstößen die Scheinwerferlage
beeinflussen. Beispielsweise sind vor und hinter der Tragachse des Gehäuses federnde
Stützen angeordnet, die mit entsprechenden Stützflächen des Scheinwerfers zusammenarbeiten.
Die Federkraft der Stützen ist so bemessen, daß einzelne kurze Stöße derselben,
wie sie bei Nickbewegungen des Wagens auftreten, die Trägheit des ausgewuchteten
Scheinwerferkörpers nicht überwinden, daß der Scheinwerfer aber, wenn eine mittlere
Keigungsänderung des ganzen Wagens eintritt, dieser langsam folgen muß. Das ist
z. B. bei Berg-oder Talfahrt der Fall. Diese Wirkung ergibt sich wie folgt: Bei
kurzen Nickbewegungen des Wagens, wie sie bei Bodenunebenheiten beispielsweise auftreten,
werden kurz hintereinander die vor und hinter der Tragachse liegenden federnden
Stützen gegen die Stützflächen des Scheinwerfers anschlagen, so daß sich ihre Wirkung
aufhebt. Erhält der Wagen jedoch eine dauernde Neigung, wie z. B. bei Berg- oder
Talfahrt, dann werden ausschließlich die vor bzw. hinter der Tragachse liegenden
Stützen zur Wirkung kommen und dadurch den Scheinwerfer allmählich in die Neigung
des Wagens überführen. Mit Hilfe der Stützen kann der Scheinwerfer auch nach dem
Belieben des Fahrers in eine von der Wagenlage abweichende Neigung gebracht
werden.
Hierzu sind Mittel, wie Gestänge, Bowdenzüge, biegsame Welleu./o. dgl., vorgesehen,
mit denen die Höhe der vor und hinter der Tragachse liegenden Stützen gegeneinander
verstellt werden kann. Diese Einstellmittel besitzen Selbsthemmung, damit keine
unbeabsichtigte Verstellung des Scheinwerfers erfolgt.
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Zur Vermeidung der Übertragung drehender Momente auf den Scheinwerfer
werden die Steuermittel der durch Gegengewichte ausgewuchteten Blendklappen in axialer
Richtung durch die Tragachse hindurchgeführt. Zur Erhöhung der Trägheit des Scheinwerferkörpers
kann ein Stabilisierungskreisel mit senkrechter Drehachse eingebaut werden, der
seinen Antriebsstrom vom Stromkreis der Glühlampen erhalten kann.
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Ein Ausführungsbeispiel des Scheinwerfers nach der Erfindung ist in
den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen, abgesehen von der bereits erwähnten Abb.
i, Abb. 2 einen senkrechten Längsschnitt, Abb.3 einen waagerechten Längsschnitt
durch die Mitte des Scheinwerferkörpers, Abb. 4 einen Querschnitt durch den Scheinwerfer
nach Linie IV-IV in Abb. 2 in Richtung des Pfeiles gesehen, Abb. 5 einen senkrechten
Schnitt durch die Sammeloptik des Scheinwerfers in vergrößertem Maßstab.
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Wie bei Scheinwerfern dieser Art üblich, ist in dem Sammelspiegel
i von paraboloid-oder ellipsoidförmiger Gestalt die Lichtquelle :2 angordnet. Diese
liegt gleichzeitig im Brennpunkt einer Sammellinse 3, die so bemessen ist, daß die
ihren Rand streifenden Strahlen 4 der Lichtquelle den Rand des Sammelspiegels eben
noch treffen, so. daß der Lichtstrom der Lampe voll ausgenutzt wird. Die Projektionseinrichtung
wird durch eine Sammellinse 5 ergänzt, deren Brennpunkt 6 in der Mitte der Ebene
der Klappblenden liegt. Auf diese Weise werden auf der Landstraße die Konturen der
Klappblenden scharf abgebildet, so daß die gewünschten scharfen Schattengrenzen
entstehen. Der Scheinwerfer ist in seiner Schwerpunktachse 7 gelagert, und erfindungsgemäß
sind an-seinem Gehäuse zwei Stützflächen 8 und 9 angeordnet, denen zwei federnde
Stützen io und ii gegenüberstehen. Diese federnden Stützen werden von einem drehbaren
Waagebalken i2 getragen. Seine Lage wird durch einen dritten Arm 13 bestimmt, dessen
Ende in einer Schraubennut 14 geführt ist. Durch Drehung der Schraube, die über
eine biegsame Welle 15 vom Führersitz aus erfolgt, wird die Lage des Waagebalkens
und damit auch die Scheinwerferrichtung geregelt. Der Fahrer kann also die scharfe
Schattengrenze seines abgeblendeten Scheinwerfers so hoch legen, wie es das Gelände
erfordert. Beispielsweise wird bei überfahren eines Berges der Schein so gelegt,
daß er die Bergkuppe nicht überstrahlt. Beim Durchfahren eines Tales kann der Schein
etwas höher gelegt werden, damit sich eine weitere Sicht ergibt.
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Die Rückstellkraft der Stützen io und ii ist so bemessen, daß sie
die Trägheit des ausgewuchteten Scheinwerferkörpers nicht überwindet. Macht der
Wagen also eine Nickbewegung, bei der sich beispielsweise sein Vorderende zunächst
hebt und dann senkt, dann wird .zwar zunächst die Federstütze io gegen den Anschlag
8 drücken. Aber dieser Druck wird unmittelbar darauf durch den Gegendruck der Federstütze
i i gegen den Anschlag 9 wieder ausgeglichen. Führt dagegen der Wagen eine Bergfahrt
aus, bei der er in emporgerichteter Stellung verbleibt, dann wird her Scheinwerfer
dem Dauerdruck der Stütze io allmählich folgen und auch eine aufwärts gerichtete
Lage annehmen. Ebenso wird er seine Lage ändern, wenn der Fahrer mittels der Welle
15 und der Schraube 14 einen Dauerdruck der einen oder anderen Federstütze erzeugt.
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Zur Erzielung einer besonders ruhigen Lage des Scheinwerfers kann
ein Kreisel 16 vorgesehen sein, der durch den Lichtstrom angetrieben werden kann.
Er kann am Ende oder über der Mitte des Scheinwerfers angeordnet werden, je nachdem
dies der zur Verfügung stehende Platz zuläßt.
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Zur Abdeckung des den entgegenkommenden Fahrer störenden Anteils des
Scheinwerferlichtes dienen Klappen, die in Abb. 4 mit 17 bzw. 18 bezeichnet sind.
Sie liegen, da durch die Objektivlinse 5 das Bild der gedachten, durch den Brennpunkt6
laufenden Ebene nach allen Achsrichtungen umgekehrt wird, vor dem unteren Teil des
Hohlspiegels. Diese Klappen sind um eine Achse 19 drehbar durch Gegengewichte 22,
23 ausgewuchtet und werden durch Bowdenzüge 2o, 2i vom Führersitz aus gesteuert.
Erfindungsgemäß war Vorsorge zu treffen, daß ihre Steuerung nicht die ruhige Lage
des Scheinwerferkörpers beeinträchtigt. Aus diesem Grunde laufen die Steuermittel
durch die Tragachse des Scheinwerfergehäuses. Die Bowdenzüge 2o und 21 liegen an
Winkelhebeln 24 und 25. Diese drücken auf die in der Tragachse liegenden Bolzen
26 und 27 und mittels dieser auf die Winkelhebel 28 und 29, die durch Verbindungsstangen
oder Bowdenzüge 30 und 31 die Blendklappen 17 und 18 steuern. Da die Teilabblendung
des Scheinwerfers stets zusammen mit der zeitweisen Abdunklung der üblichen Wagenscheinwerfer
erfolgen muß, ist es vorteilhaft, die Bowdenzüge 21, 22, die
der
Betätigung der klappen 17, 18 dienen, mit der Vorrichtung zur Verdunklung der seitlichen
Scheinwerfer zu kuppeln.
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Notwendig zu erwähnen sind auch die im folgenden beschriebenen Einrichtungen,
die die erfindungsgemäßen Vorteile des Scheinwerfers zur vollen Auswirkung kommen
lassen. Zur Vermeidung krasser Lichtgrenzen o. dgl., die dein Fahrer Hindernisse
vortäuschen können, soll die leuchtende Fläche der kleinen Sammellinse 3 sich lückenlos
'in die Leuchtfläche des Hohlspiegels einfügen und soll auch der Halter der Linse
keinen Schlagschatten erzeugen. Aus diesem Grunde wird schon beider Herstellung
der kleinen Sammellinse 3 an diese ein Haltearm 32 aus Glas mit angepreßt. Vermöge
seiner Durchsichtigkeit behindert dieser nicht den Durchtritt der vom Hohlspiegel
geworfenen Strahlen. Seine Außenflächen müssen jedoch so ausgebildet sein, daß sie
keine unerwünschten Strahlenbilder hervorrufen. Der Arm 32 ist in einem Halter
33 befestigt, der durch eine Durchbrechung des Hohlspiegels geführt ist. Dieser
Halter ist undurchsichtig. Das ist ohne Bedeutung, da der Teil der Strahlen, der
durch ihn abgefangen wird, auf Grund der Umkehrung der Gesamtstrahlung durch die
Sammellinse 5 gegen den Himmel fallen würde, wo sein Fehlen nicht auffällt.
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Ein genaues Einfügen der leuchtenden Fläche der kleinen Sammellinse
in die Leuchtfläche des Hohlspiegels könnte dadurch erreicht werden, daß die plane
und gewölbte Fläche der Linse scharf aneinanderstoßen. Der sich dadurch ergebende
scharfe Linsenrand wird jedoch aus praktischen Gründen besser vermieden. Daher erhält
die Linse eine Abphasung 34 (Abb. 5), deren Winkel folgendermaßen gewählt ist: Die
Phasenkante 34 liegt innerhalb des Winkels, der einerseits von dem gebrochenen Strahl
35 eingeschlossen wird. welcher von der Lichtquelle ausgeht und die J,inse 3 an
ihrem Rand verläßt, und andererwits von dem Strahl 36, der von dem Hohlspiegel reflektiert
wird und genau am Rande der Sammellinse 3 vorüberläuft.
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Zur Erzielung eines verwaschenen Außenrandes des Scheinwerferlichtkegels
ist etwa in der Mitte des Schein-,verferkörpers eine Ringblende 37 angeordnet.
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Soweit im vorstehenden notwendigerweise Einrichtungen zu beschreiben
waren, die nicht in den Ansprüchen einen Niederschlag finden. sind diese Gegenstände
nicht Gegenstand der Erfindung.