EP3212995B1

EP3212995B1 - Projecteur automobile multi-modules à miroirs mobiles actionnés par un moteur unique

Info

Publication number: EP3212995B1
Application number: EP15791706.3A
Authority: EP
Inventors: Hassan Koulouh; Cyril Rivier; Alexandre Aubry
Original assignee: AML Systems SAS
Current assignee: AML Systems SAS
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2022-05-11
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: FR3028003A1; EP3212995A1; WO2016066928A1; CN107110474B; FR3028003B1; CN107110474A

Description

Le domaine de la présente invention est celui des équipements pour automobile et, plus particulièrement, celui des projecteurs de lumière pour ces véhicules automobiles.
Les projecteurs de véhicule automobile comprennent généralement un réflecteur dans lequel sont disposés, une source lumineuse et des moyens de contrôle de la forme du faisceau émis par ladite source pour adapter celui-ci aux circonstances de la conduite. Les réflecteurs prennent généralement la forme d'un paraboloïde ou d'un ellipsoïde de révolution, pour lesquels la source lumineuse est positionnée au niveau du ou d'un des foyers de ces surfaces. Dans le cas d'un ellipsoïde la source lumineuse est classiquement positionnée à un premier foyer et une lentille est positionnée sur l'axe optique de façon que son propre foyer soit confondu avec le second foyer de l'ellipsoïde. Afin de réduire l'encombrement du projecteur il a été imaginé de réduire son extension verticale et de ne conserver qu'une moitié d'ellipsoïde pour former le réflecteur. Dans certaines réalisations, un miroir est alors mis en place au niveau du second foyer, pour renvoyer vers le haut les rayons lumineux qui y aboutissent.
Il est connu, par ailleurs, d'utiliser une barrette de coupure permettant diverses phases d'occultation du faisceau lumineux. La barrette est actionnée électriquement pour se déplacer, sur commande, entre au moins deux positions angulaires dans lesquelles elle occulte plus ou moins le faisceau lumineux. Ceci permet de limiter la portée du projecteur, par exemple à celle des feux de croisement, dite position code, pour ne pas éblouir les conducteurs circulant en sens inverse, ou encore à celle des feux de route, dite position route, dans laquelle il n'y a pas d'occultation. Cette technologie est couramment utilisée avec des projecteurs comportant une source lumineuse de forte puissance, tels que des projecteurs à lampe halogène ou au xénon, pour lesquels la perte de puissance lumineuse due à l'interception du flux par la barrette n'est pas réellement préjudiciable. US
2012/140502 A1 et KR 2011 0115017 A divulguent des projecteurs multi-modules pour véhicule automobile connus de l'art antérieur.
Par ailleurs la technologie des projecteurs d'automobile tend actuellement à l'utilisation de sources lumineuses constituées par des diodes électroluminescente dites diodes LED (pour Light-Emitting Diode, pour diodes émettrices de lumière) pour leur coût réduit et leur meilleure durée de vie. En revanche la puissance lumineuse émise par ces dispositifs reste pour l'instant encore limitée et il est nécessaire d'utiliser celle-ci au mieux. Il est donc souhaitable de pouvoir se passer du cache de coupure qui absorbe, en position feux de croisement, sensiblement la moitié du flux lumineux émis. Pour répondre à ce besoin il est envisageable de rendre mobile, dans le cas d'un ellipsoïde, le miroir de renvoi du faisceau entre une position correspondant aux feux de croisement, où il renvoie tous les rayons vers le haut de la lentille de retournement, et une position correspondant aux feux de route, où il n'interfère pas avec les rayons lumineux et les laisse atteindre le bas de la lentille.
Enfin il peut être nécessaire de mettre en oeuvre plusieurs projecteurs, placés parallèlement les uns aux autres pour réaliser le faisceau de lumière recherché, que ce soit dans le but d'obtenir la puissance lumineuse recherchée, de donner une forme particulière au faisceau ou bien de moduler la distribution dans sa densité d'éclairement.
Cette multiplicité de projecteurs, associés à des miroirs mobiles distincts et à des mécanismes de mise en mouvement de ces miroirs rend la réalisation des projecteurs à LED assez complexes et il est souhaitable de simplifier leur réalisation. La présente invention a, en conséquence, pour but de remédier à ces inconvénients en proposant, notamment pour les projecteurs multiples à réflecteur semi-elliptique, un dispositif d'actionnement simplifié.
A cet effet, l'invention a pour objet un projecteur multi-modules pour véhicule automobile, chaque module constituant ledit projecteur comportant au moins une source lumineuse et au moins un organe mobile d'interception du faisceau apte, selon sa position, à intercepter ou à laisser passer une partie du faisceau lumineux issu de ladite source, caractérisé en ce que les organes d'interception d'au moins deux modules sont communs ou actionnés par un moyen de mise en mouvement commun.
Cette mise en commun permet de réduire le nombre de pièces nécessaires à la commande du passage des feux de route aux feux de croisement, et inversement, et simplifie la réalisation du projecteur.
Selon l'invention, chaque module comprend un réflecteur, ladite source dudit module étant positionnée en un point, dit premier foyer, dudit réflecteur et ledit réflecteur ayant une forme telle que, au moins une partie des rayons issus de ladite source converge après réflexion vers un point, dit second foyer, dudit réflecteur.
Selon l'invention, les réflecteurs desdits deux modules sont des portions ouvertes d'ellipsoïdes ou de demi-ellipsoïdes s'étendant au dessus d'un plan de symétrie dudit ellipsoïde. Les foyers du réflecteur sont alors les foyers de l'ellipsoïde.
Préférentiellement lesdits deux modules sont positionnés côte à côte, leurs axes optiques étant parallèles, et leurs seconds foyers ont la même abscisse sur lesdits axes optiques. Cette proximité simplifie, quant à elle, la réalisation des moyens de commande du passage des feux de route aux feux de croisement, et inversement.
Dans un mode particulier de réalisation les réflecteurs desdits deux modules sont des demi-ellipsoïdes s'étendant au dessus d'un plan de symétrie dudit ellipsoïde et l'organe d'interception du faisceau dans lesdits deux modules est une surface réfléchissante orientée vers le haut par rapport au plan de symétrie dudit ellipsoïde. Cette configuration présente l'avantage d'être plus compacte et plus facilement logeable dans un véhicule automobile.
De façon préférentielle les surfaces réfléchissantes des deux modules sont des miroirs plans placés, longitudinalement, sensiblement au niveau du second foyer de leur réflecteur, lesdits modules comportant en outre un organe de retournement de son faisceau pour rediriger le flux lumineux issu du second foyer dans une direction parallèle à l'axe optique.
Avantageusement l'organe de retournement est, pour au moins un module, une lentille dont le foyer est positionné longitudinalement sensiblement au niveau dudit second foyer du réflecteur correspondant.
Avantageusement lesdits miroirs plans sont mobiles en rotation autour d'un même axe, orienté perpendiculairement à l'axe optique.
De façon plus avantageuse l'axe de rotation comprend un secteur denté s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale de l'axe de rotation. Préférentiellement l'axe de rotation est entraîné par un moteur unique engrenant sur ledit secteur denté.
De façon encore plus préférentielle le moteur fournit un couple à l'encontre d'un ressort de rappel en rotation. Ce dispositif garantit le retour du projecteur en feux de croisement dans le cas d'une panne du moteur d'actionnement des moyens d'interception du faisceau. Dans un autre mode de réalisation ladite surface réfléchissante est une surface complexe apte à générer directement la forme d'un faisceau de projecteur automobile à partir d'au moins une partie du faisceau lumineux issu dudit second foyer.
Dans un mode préférentiel de réalisation la source lumineuse d'un moins un module est une diode électroluminescente.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés.
Sur ces dessins :

la figure 1 est une vue schématique d'un projecteur elliptique de véhicule automobile,
la figure 2 est une vue schématique d'un projecteur semi-elliptique à miroir mobile, en position de feux de route,
la figure 3 est une vue du projecteur de la figure 2, en position de feux de croisement,
la figure 4 est une vue en perspective d'un projecteur mutimodules selon l'invention, à miroirs mobiles, dans la position des feux de route,
la figure 5 est une vue du projecteur de la figure 4, dans la position des feux de croisement, et
la figure 6 est une vue en coupe longitudinale du projecteur de la figure 4.

En se référant à la figure 1, on voit un projecteur 1 de véhicule automobile de l'art antérieur qui est constitué par un réflecteur 2, ayant sensiblement la forme d'une portion ouverte d'ellipsoïde, à l'intérieur duquel est placée une source lumineuse S, et par une lentille convergente 3 qui est positionnée en avant du réflecteur. La source lumineuse S est positionnée au premier foyer de cet ellipsoïde, du côté du fond du réflecteur 2, et elle émet sur tout l'angle solide formé par l'ellipsoïde. Tous les rayons lumineux émis se dirigent, après réflexion sur le réflecteur 2, en direction du second foyer F de l'ellipsoïde. La lentille 3 est positionnée longitudinalement sur l'axe optique x-x du projecteur 1 dans une position telle que son foyer se trouve approximativement au niveau du second foyer F de l'ellipsoïde. De la sorte les rayons lumineux en provenance du réflecteur 2 sont redressés pour être sensiblement parallèles à l'axe optique en sortie de la lentille 3. On obtient ainsi un faisceau lumineux qui éclaire la route au loin, dans une position de feux de route. Il est alors nécessaire de prévoir un mécanisme de coupure (non représenté) pour éliminer, avant sa traversée de la lentille, la partie inférieure du faisceau et assurer la fonction de feux de croisement.
Les figures 2 et 3 montrent un projecteur semi-elliptique à miroir mobile, respectivement en position feux de route et feux de croisement.
A la différence de la figure 1 le réflecteur 12 ne comporte, ici, que la moitié supérieure de la portion d'ellipsoïde du cas précédent. En conséquence la source lumineuse n'émet que sur un angle solide de 2π stéradians, soit, en coupe selon un plan vertical passant par l'axe optique, comme cela apparait sur les figures, sur un secteur de 180° dirigé vers le haut. Cette configuration est particulièrement bien adaptée à une source lumineuse formée par des diodes électroluminescentes LED, qui n'émettent que sur un angle solide de 21π stéradians.
De même que précédemment le flux lumineux se dirige, après réflexion sur le réflecteur 12 vers le second foyer F de l'ellipsoïde puis vers une lentille convergente 3. Du fait de cette émission sur 2π stéradians le faisceau lumineux ne se dirige que vers la moitié inférieure de la lentille 3. La forme de la lentille et/ou la position de son foyer par rapport au second foyer F de l'ellipsoïde, est telle qu'en absence de tout moyen de dérivation du faisceau, celui-ci soit redirigé vers l'avant.
Mais, comme cela est visible sur les figures 2 et 3, un miroir mobile 4 est positionné au niveau du second foyer F. Sa surface réfléchissante est dirigée vers le haut de façon à pouvoir intercepter le flux lumineux en provenance du réflecteur 12. Ce miroir 4 est mobile autour d'un axe horizontal de façon à positionner sa surface réfléchissante, soit dans un plan horizontal passant par l'axe optique x-x, soit, dans un plan incliné vers l'avant par rapport à l'horizontale, dans une position dite escamotée.
Sur la figure 2, le miroir 4 est incliné par rapport au plan horizontal et se trouve positionné en totalité en dehors du flux lumineux, laissant ainsi passer tous les rayons en direction de la lentille 3. Ceux-ci traversent la partie basse de la lentille et sont redressés vers le haut pour éclairer la route sur une grande distance. On se retrouve ainsi dans la position des feux de route, sans perte de la puissance lumineuse émise par la source S.
En revanche, sur la figure 3, le miroir 4 est dans une position horizontale et son envergure longitudinale est suffisante pour intercepter tous les rayons qui proviennent du réflecteur 12. Tous ces rayons sont réfléchis vers le haut par le miroir 4 et sont redirigés par celui-ci vers la partie haute de la lentille 3. En sortie de la lentille les rayons lumineux sont renvoyés vers l'avant, mais avec une inflexion vers le bas, ce qui permet d'éclairer la route sur une distance donnée. La déviation vers le bas est obtenue par la forme donnée à la lentille 3 et/ou par un décalage du foyer de celle-ci par rapport au second foyer de l'ellipsoïde. On se retrouve alors dans la position des feux de croisement, cette fois encore sans perte de la puissance lumineuse émise par la source S.
Les figures 4 et 5 montrent, respectivement en configuration feux de route et feux de croisement, un projecteur 11 qui est constitué par deux modules semi-elliptique à LED 11a et 11b, juxtaposés l'un à côté de l'autre, dont les axes de symétrie sont parallèles. On entend par module d'un projecteur un système lumineux dans lequel tout ou partie des rayons issus d'une source lumineuse sont renvoyés par une surface réfléchissante en direction d'un point de focalisation dénommé foyer.
Tel que représenté sur les figures, chaque module comprend un réflecteur, respectivement 12a et 12b, dans lequel est placée une source lumineuse (non visible), et comporte un miroir mobile, respectivement 4a et 4b, qui peut se déplacer en rotation autour d'un axe horizontal, transverse par rapport à la direction de l'axe optique des modules. Comme cela est exposé pour un module unique en référence aux figures 2 et 3, les sources lumineuses sont positionnées au premier foyer de chacun des réflecteurs, et les miroirs mobiles le sont au niveau du deuxième foyer de ces mêmes modules. De ce fait la rotation de chacun des miroirs permet la réalisation d'un faisceau soit en configuration de feux de route (miroir abaissé), soit en configuration de feux de croisement (miroir relevé).
L'apport d'une multiplicité de modules permet, par exemple, de fournir une puissance lumineuse supérieure, d'obtenir une largeur de faisceau plus grande ou bien encore, de générer une densité de lumière plus élevée dans une partie du faisceau, notamment en son centre. Il importe néanmoins que ces deux (ou plus) modules fonctionnent en symbiose et passent simultanément de la position des feux de route aux feux de croisement, et inversement.
Pour garantir cette simultanéité, l'invention préconise, par exemple, de monter les miroirs mobiles sur un axe commun 5 qui est orienté perpendiculairement à l'axe optique. Cet axe est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un moteur 6 et rappelé vers une position de repos, correspondant à la position des feux de croisement, par un moyen de rappel, tel par exemple qu'un ressort en torsion 7. Tel qu'illustré sur les figures, le ressort de rappel 7 est monté sur l'axe 5, et prend appui, d'une part sur la structure du projecteur 11 et, d'autre part, sur une butée 51 portée par l'axe 5. Quant au moteur 6, il est positionné à une extrémité de l'axe 5, par exemple sous un des deux modules comme cela est illustré sur les figures 4 ou 5, et est fixé sur la structure du module de projecteur 11a correspondant.
La figure 6 montre, en coupe vue de côté, le plan de coupe se situant dans le plan vertical de symétrie de l'ellipsoïde du premier module 11a, le détail des divers équipements et leur positionnement relatif. A la différence des figures précédentes, le positionnement de la lentille 3 (non visible) est, ici, matérialisé par son support 8, qui est placé sur l'axe optique x-x, en aval du second foyer F du réflecteur 12a. Le miroir mobile 4a est représenté dans sa position escamotée, correspondant à la position des feux de route, et il dispose d'espace libre au-dessus de lui, pour pouvoir venir se positionner le long de l'axe optique et prendre ainsi la position correspondant aux feux de croisement.
L'axe de rotation 5, porteur du miroir 4a, tourne dans des paliers portés par la structure du projecteur 11a et s'étend horizontalement sous l'axe optique. Il a globalement une forme cylindrique de révolution avec toutefois, de part et d'autre de chacun des miroirs 4a et 4b qu'il porte, des formes à facettes sur lesquelles viennent se caler des pièces de support 52 desdits miroirs. Ces formes à facettes permettent l'entraînement en rotation des miroirs quand l'axe 5 est, lui-même, entraîné en rotation par le moteur 6.
Tel que représenté, l'axe 5 comporte en arrière du plan de coupe, c'est-à-dire entre les deux modules 11a et 12b des figures précédentes, un secteur denté 9 qui lui est rigidement fixé et qui s'étend dans un plan vertical, en direction du bas. Ce secteur denté coopère avec les dents (non visibles) d'un axe d'entraînement sortant du moteur 6. De la sorte une rotation du moteur; dans un sens ou dans l'autre, fait tourner le secteur denté qui entraîne l'axe 5 et, par suite, le miroir 4a par l'intermédiaire des formes à facettes de l'axe 5 et des pièces de support 52. Une rotation du moteur dans le sens horaire fait tourner l'axe 5 dans le sens antihoraire en comprimant le ressort de rappel 7. Elle amène le miroir 4a en position escamotée (comme illustré sur la figure 6), ce qui correspond aux feux de route. A l'inverse une rotation du moteur dans le sens antihoraire relâche la pression sur le ressort 7 et laisse le miroir revenir dans la position horizontale, ce qui correspond aux feux de croisement.
Comme cela est illustré sur les figures 4 ou 5, le secteur denté 9 est unique et l'axe de rotation 5 est commun à tous les miroirs des modules 11a, 11b, ..., que peut posséder le projecteur 11. Alors que dans l'art antérieur chaque module de projecteur possède son propre moteur d'actionnement de son miroir, l'invention permet ainsi avec un minimum de moyens de réaliser le passage de tous les modules d'une position (code ou route) vers l'autre position et de faire effectuer cette bascule de façon simultanée à tous les modules du projecteur 11.
L'axe 5 a été représenté sous la forme d'un cylindre de révolution, avec des modules positionnés côte à côte dans l'alignement de cet axe mais l'invention peut tout aussi bien être réalisée avec des modules qui sont décalés longitudinalement ou verticalement l'un par rapport à l'autre, pour autant qu'existe un moyen unique qui soit capable d'actionner les miroirs des différents modules.
L'invention a été décrite avec une combinaison d'un miroir plan 4 et d'une lentille 3 qui renverse les rayons lumineux et qui donne la forme voulue au faisceau. Pas selon l'invention, elle pourrait tout aussi bien être réalisée par un organe unique de retournement du faisceau, tel qu'un miroir présentant une forme complexe qui renvoie le faisceau lumineux vers l'avant en lui donnant la forme voulue. Le passage de la configuration des feux de route aux feux de croisement reste, dans ce cas, assuré par un déplacement du miroir à forme complexe, qui est ainsi mobile comme l'est le miroir plan de la configuration décrite.
De même, le moyen d'interception du faisceau pour passer des feux de route aux feux de croisement a été décrit sous la forme d'un miroir mobile en rotation autour d'un axe transversal par rapport à l'axe optique. Pas selon l'invention, il pourrait tout aussi bien être réalisé sous la forme d'un cache mobile qui serait mobile en translation verticale ou par tout autre moyen mobile, pour autant qu'il soit apte à prendre plusieurs positions dans lesquelles, soit il intercepte une partie du faisceau et le réfléchit, soit il le laisser passer.
Enfin le projecteur décrit a la forme d'un demi-ellipsoïde, mais le principe d'un moyen commun pour actionner le dispositif d'interception du faisceau dans plusieurs modules pourrait aussi s'appliquer dans le cas d'un ellipsoïde complet.
Enfin, l'invention a été décrite, à titre d'exemple, dans le cas d'un projecteur qui comporte un réflecteur, que celui-ci soit un ellipsoïde ou un semi-ellipsoïde. Pas selon l'invention, elle peut tout aussi bien être mise en oeuvre sur un projecteur ne présentant pas de réflecteur, la lumière émise par la source lumineuse, telle par exemple que des LEDs, étant alors dirigée directement sur le moyen mobile d'interception qui fait passer le faisceau des feux de route aux feux de croisement, et inversement des feux de croisement aux feux de route.

Claims

Projecteur multi-modules pour véhicule automobile, chaque module (11a, 11b) constituant ledit projecteur (11) comportant au moins une source lumineuse (S) et au moins un organe mobile d'interception du faisceau (4a, 4b) apte, selon sa position, à intercepter ou à laisser passer une partie du faisceau lumineux issu de ladite source, les organes d'interception (4a, 4b) d'au moins deux modules étant actionnés par un moyen de mise en mouvement commun, lesdits organes d'interception du faisceau ont des surfaces réfléchissantes , les surfaces réfléchissantes
de chacun des deux modules étant des miroirs plans (4a, 4b), lesdits miroirs plans (4a, 4b) étant montés sur un axe (5) commun et étant mobiles en rotation autour dudit axe (5) commun, orienté perpendiculairement à un axe optique dudit projecteur (11), chacun des deux modules (11a, 11b) comprenant un réflecteur (12a, 12b) et une lentille convergente (3), la source (S) dudit module étant positionnée en un point, dit premier foyer, dudit réflecteur (12a, 12b) et ledit réflecteur (12a, 12b) ayant une forme telle que, au moins une partie des rayons issus de ladite source converge après réflexion vers un point, dit second foyer (F), dudit réflecteur, les réflecteurs (12a, 12b) desdits deux modules étant des portions ouvertes d'ellipsoïdes ou de demi-ellipsoïdes s'étendant au-dessus d'un plan de symétrie dudit ellipsoïde, caractérisé en ce que le flux lumineux se dirige, après réflexion sur ledit réflecteur (12a, 12b) vers le second foyer (F) de l'ellipsoïde puis vers la lentille convergente (3), en ce que chacun desdits au moins deux modules se trouve dans une position de feux de route lorsque les miroirs (4a, 4b) sont inclinés par rapport au plan horizontal et se trouvent positionnés en totalité en dehors du flux lumineux permettant de laisser passer tous les rayons en direction de la lentille convergente (3) traversant une partie basse de la lentille (3) et étant redressés vers le haut, et en ce que chacun desdits au moins deux modules se trouve dans un position de feux de croisement lorsque les miroirs (4a, 4b) sont dans une position horizontale et leur envergure est suffisante pour intercepter tous les rayons provenant du réflecteur (12a, 12b), tous lesdits rayons étant réfléchis vers le haut par les miroirs (4a, 4b) et étant redirigés par les miroirs (4a, 4b) vers une partie haute de la lentille convergente (3), les rayons lumineux étant renvoyés vers l'avant, avec une inflexion vers le bas, en sortie de ladite lentille convergente (3).
Projecteur selon la revendication 1, dans lequel lesdits deux modules sont positionnés côte à côte, leurs axes optiques étant parallèles et dans lequel leurs seconds foyers ont la même abscisse sur lesdits axes optiques.
Projecteur selon la revendication 2, dans lequel les surfaces réfléchissantes orientées vers le haut par rapport au plan de symétrie dudit ellipsoïde.
Projecteur selon la revendication 3, dans lequel les miroirs plans (4a, 4b) sont placés, longitudinalement, sensiblement au niveau du second foyer de leur réflecteur (12a, 12b), lesdits modules comportant en outre un organe de retournement de son faisceau pour rediriger le flux lumineux issu du second foyer dans une direction parallèle à l'axe optique.
Projecteur selon la revendication précédente, dans lequel l'organe de retournement est, pour au moins un module, une lentille (3) dont le foyer est positionné longitudinalement sensiblement au niveau dudit second foyer du réflecteur correspondant.
Projecteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'axe de rotation (5) comprend un secteur denté (9) s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale de l'axe de rotation.
Projecteur selon la revendication 6, dans lequel l'axe de rotation est entraîné par un moteur unique (6) engrenant sur ledit secteur denté (9).
Projecteur selon la revendication 7, dans lequel le moteur (6) fournit un couple à l'encontre d'un ressort de rappel en rotation (7).
Projecteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la source lumineuse d'au moins un module est une diode électroluminescente (S).