FR2602305A1 - Projecteur antibrouillard a filament transversal pour vehicule automobile - Google Patents

Projecteur antibrouillard a filament transversal pour vehicule automobile Download PDF

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROJECTEUR ANTIBROUILLARD POUR VEHICULE AUTOMOBILE, DU TYPE COMPRENANT UNE LAMPE A FILAMENT HORIZONTAL TRANSVERSAL 10, UN REFLECTEUR 20 DONT L'AXE OX PASSE A L'APLOMB F DU CENTRE DU FILAMENT, ET UNE GLACE DE FERMETURE 30. SELON L'INVENTION, LA SURFACE DU REFLECTEUR EST UNE SURFACE SANS DISCONTINUITE FORMANT DES IMAGES DU FILAMENT DONT TOUS LES POINTS SONT SITUES AU-DESSOUS D'UNE COUPURE HORIZONTALE ET DANS UNE BANDE HORIZONTALE DE HAUTEUR ESSENTIELLEMENT CONSTANTE SITUEE SOUS LADITE COUPURE. APPLICATION AUX PROJECTEURS ANTIBROUILLARD SANS COUPELLE D'OCCULTATION.

Description

La présente invention concerne un projecteur pour véhicule automobile,
permettant de remplir la
fonction d'éclairement antibrouillard.
Le faisceau correspondant à un tel éclairement est un faisceau à courte portée, limité vers le haut par un plan de coupure sensiblement horizontal, très étalé latéralement et ne comportant pas de rayons montants susceptibles de donner lieu à des phénomènes optiques
indésirables avec les goutelettes d'eau en suspension du 10 brouillard.
Les projecteurs antibrouillard de la technique antérieure comportent pour la plupart-un filament orienté
axialement, c'est-à-dire dans l'axe du projecteur.
En ce qui concerne le réflecteur associé, plusieurs solutions ont déjà été proposées. La première consiste à prévoir un réflecteur en forme de paraboloide de révolution dont le foyer est situé à l'extrémité avant du filament (dans le sens de l'émission). On obtient
ainsi un faisceau légèrement divergent dont on rabat les 20 rayons de la moitié supérieure au moyen d'éléments déviateurs prévus sur la glace de fermeture.
Ceci entraîne cependant d'importantes surépaisseurs de la glace, et donc des difficultés de moulage,
notamment lorsque la glace est réalisée en verre.
On a également proposé de former un réflecteur à partir de deux demiparaboloides décalés axialement. Le demi-parabolotde supérieur est focalisé sur l'extrémité arrière du filament,pour former un faisceau coupé classique, et le demi-paraboloide inférieur est focalisé sur l'extré30 mité avant du filament, pour que toutes les images de ce
dernier soient situées au-dessous de la coupure.
Un tel projecteur présente deux inconvénients majeurs. Tout d'abord, le réflecteur présente une discontinuité de surface à l'endroit du raccordement entre les 35 deux demi-paraboloides: ceux-ci, focalisés en des points différents, ont nécessairement soit des sommets différents, soit des distances focales différentes, et par suite présentent des profils différents le long d'un plan de raccordement; en raison de cette caractéristique, un réflecteur fabriqué selon ces enseignements est, dans la pratique, imparfait au niveau du raccordement, ce qui se traduit par une émission de rayons lumineux parasites
au-dessus de la coupure.
En second lieu, et surtout, le faisceau engendré par le demi-paraboloide inférieur n'est étalé latéralement 10 de façon satisfaisante que dans la zone située juste en-dessous de la coupure. Cet étalement non uniforme du faisceau va à l'encontre du but recherché dans un faisceau antibrouillard, qui est d'obtenir un étalement latéral
relativement uniforme.
On a enfin proposé, dans la demande de brevet français publiée n 2 536 503 au nom de la Demanderesse, un projecteur antibrouillard dans lequel, le filament étant toujours orienté axialement, le réflecteur comporte une surface complexe sans discontinuité apte à former des 20 images du filament dont pratiquement tous les points sont situés au-dessous de la coupure. Une telle solution permet
d'obtenir un étalement latéral du faisceau tout à fait uniforme, ainsi qu'une bonne définition de la coupure.
Cependant, l'utilisation d'un filament axial avec 25 un réflecteur de ce type provoque nécessairement l'apparition d'images du filament qui sont de grande taille et orientées verticalement, ou avec une faible inclinaison par rapport à la verticale. De telles images doivent faire l'objet d'un étalement latéral important, et il faut pour 30 ce faire ménager sur la glace de fermeture des prismes ou stries appropriés. Un second inconvénient de ce type de projecteur est que, toujours du fait de l'existence de ces images verticales, le faisceau présente une épaisseur plus importante que celle qui est requise en pratique, la partie 35 inférieure de celui-ci ne contribuant pas au confort visuel, et pouvant même s'avérer gênante en éclairant la route à
trop grande proximité du véhicule.
Enfin, il existe dans la technique antérieure des projecteurs antibrouillard comportant une lampe à filament horizontal transversal à l'axe du projecteur, associée à un réflecteur en forme de paraboloide de révo5 lution dont le foyer est situé au centre du filament. De cette manière, le faisceau ne comporte pas de grandes images du filament, mais il demeure nécessaire d'effectuer, par des prismes formés sur la glace de fermeture, un rabattement des images en direction verticale, avec un risque 10 d'émission de rayons parasites vers le haut au niveau des
dépouilles de ces prismes.
La présente invention vise à pallier les inconvénients de la technique antérieure et à proposer un projecteur antibrouillard dans lequel aucune, ou essentiellement 15 aucune déviation verticale des rayons lumineux n'ait à être effectuée par la glace de fermeture, et dans lequel le faisceau obtenu soit d'une bonne homogénéité dans sa largeur
comme dans sa hauteur.
A cet effet, l'invention concerne un projecteur antibrouillard pour véhicule automobile, du type comprenant une lampe à filament horizontal transversal, un réflecteur dont l'axe passe à l'aplomb du centre du filament, et une glace de fermeture, caractérisé en ce que la surface du réflecteur est une surface sans discontinuité formant des 25 images du filament dont tous les points sont situés audessous d'une coupure horizontale et dans une bande horizontale de hauteur essentiellement constante située sous ladite coupure.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de 30 la description détaillée suivante de modes de réalisation
préférés de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue des images du filament projetées par un projecteur antibrouillard de la technique 35 antérieure, à filament axial, sur un écran normalisé; - la figure 2 est une vue en coupe horizontale schématique d'un réalisation de base d'un projecteur antibrouillard selon l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe verticale longitudinale du projecteur de la figure 2; - les figures 4a et 4b représentent des images du filament projetées par deux zones déterminées du réflecteur du projecteur des figures 2 et 3; - la figure 5 représente, par une série de courbes 10 isocandéla de valeurs décroissantes de l'intérieur vers l'extérieur, l'éclairement fourni par le projecteur des figures 2 et 3; - les figures 6a et 6b illustrent, en vue de face, deux premières variantes de réalisation du projecteur de 15 l'invention; - la figure 7 représente des courbes flux lumineux/ inclinaison caractérisant les variantes des figures 6a et 6b; - les figures 8a et 8b illustrent, en vue de face, 20 deux autres variantes de réalisation du projecteur de l'invention; et - la figure a représente des courbes flux lumineux/ inclinaison caractérisant les variantes des figures 8a et 8b. La figure 1 représente, sur un écran de projection, les images du filament projetées par le réflecteur d'un projecteur conforme à la demande de brevet publiée n 2536503 au nom de la Demanderesse. Comme on l'a indiqué plus haut, on trouve un certain nombre d'images de grande taille et d'orientation se rapprochant de la verticale. La présence de ces images conduit à une épaisseur excessive du faisceau dans sa région centrale, qui nuit au confort visuel en éclairant la route à trop grande proximité du véhicule, et
qui nécessite sur la glace de fermeture des moyens pour 35 effectuer une déviation latérale relativement importante.
Le projecteur antibrouillard de l'invention, représenté schématiquement sur les figures 2 et 3, comprend une lampe (non représentée) munie d'un filament 10, un réflecteur 20 et une glace de répartition 30 fermant le projecteur. Le filament est disposé dans un plan horizontal et orienté transversalement à l'axe Ox du réflecteur, plus précisément, dans le présent exemple, le filament, modélisé sous la forme d'un cylindre de longeur 2 Z et 10 de rayon r, est décalé vers le haut par rapport au plan horizontal xOy d'une distance égale à son rayon, de telle
sorte que sa surface émissive est tangente audit plan.
Il est par ailleurs disposé, selon la direction y'Oy, de telle sorte que son centre soit à l'aplomb d'un point F o situé sur l'axe Ox. La distance du sommet du réflecteur à ce point F est notéef. Bien entendu, la position du o o filament pourra légèrement varier par rapport à la position indiquée ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre
de l'invention.
La surface du réflecteur est une surface sans discontinuité, choisie de manière à former les images du filament dont tous les points sont situés au-dessous d'une coupure horizontale passant par l'axe du projecteur (notée h'Hh sur les figures 4a, 4b, et 5), et dans une bande hori25 zontale de hauteur essentiellement constante délimitée
en haut par ladite coupure.
Avantageusement, toutes ces images ont leur point
le plus haut situé sur la coupure, ou au très proche voisinage de celleci.
Par "absence de discontinuité", on entend une continuité assurée au premier ordre en tout point de la surface du réflecteur, et au second ordre en tout point de la surface à l'exception de deux défauts localisés comme expliqué plus loin, se manifestant par de très légères ruptures de courbe. On peut rappeler ici qu'une continuité au second ordre signifie qu'en tout point d'une ligne tracée sur la surface, les plans tangents sont les mêmes de part
et d'autre de cette ligne.
Une telle disposition permet en pratique de réaliser des surfaces réelles présentant une très bonne conformité avec les surfaces théoriques, que ce soit par emboutissage ou par moulage par injection, en évitant ainsi les défauts propres au système à demi-paraboloides
décalés discuté plus haut.
Le calcul théorique montre que la surface définie par l'équation suivante, dans le repère orthonormé (O,x, y,z) tel qu'illustré sur les figures 2 et 3, présente les 10 propriétés énoncées: X = f + o0 - (4 LLzI r + 2yú. Y-Z) | 4 f2 + y2 (1) avec r = rayon du filament t = demi-longueur du filament, f = distance du centre du filament au plan yOz O
(soit l'abscisse du point Fo).
Par ailleurs, si l'on considère le rayon r du filament comme très petit, l'équation ci-dessus devient en première approximation: x = Y + 4f O (2) 4f _ 2 yú. zy z L(4f42 + y2) YZIJ
et possède également les propriétés énoncées, avec toutefois une qualité très légèrement inférieure du résultat.
Ces surfaces présentent dans le plan xOy une trace parabolique de distance focal fo0, et définissent 5 des surfaces complexes qui "travaillent" les images du
filament comme on va le voir en détail plus loin.
Par ailleurs, on pourrait démontrer que les surfaces définies mathématiquement ci-dessus sont continues au second ordre, à l'exception de deux défauts localisés dans le 10 plan vertical xOz, o la continuité n'est assurée qu'au premier ordre. Ainsi, il subsiste dans ces régions un très léger coude, qui pourra en pratique être supprimé lors des étapes de polissage habituellement incluses dans les processus de fabrication des réflecteurs. En outre, ces défauts localisés n'engendrent sensiblement aucune anomalie dans le faisceau obtenu Les figures 4a et 4b montrent les images du filament projetées, sur un écran normalisé situé à 25 m du projecteur, par réflexion en des points situés sur un 20 même plan horizontal du réflecteur, respectivement de
cotes z = - 40 mm (figure 4a) et z = - 20 mm (figure 4b).
Ces deux figures sont à rapprocher de la figure 1, qui représente la répartition des images pour un projecteur à réflecteur à surface complexe sans discontinuité associée 25 à un filament axial. A la différence de cette dernière, la répartition des images au-dessous de la coupure, en particulier en direction horizontale, est ici d'une très bonne uniformité, plus précisément, on peut observer que les images du filament, au fur et à mesure qu'elles tour30 nent autour de leur centre de l'horizontale vers la verticale, voient leur longueur progressivement réduite. Ainsi, non seulement le point le plus haut de chaque image est situé au très proche voisinage de la coupure h'Hh, mais également le point le plus bas de ces images ne dépasse que très occasionnellement une coupure inférieure, notée b'b sur les figures 4a, 4b et 5, de telle sorte que l'on obtient un fai-sceau dont l'épaisseur est approximativement constante sur une grande largeur. On évite notamment d'éclairer la route à trop grande proximité du véhicule,
ce que contribuaient à faire les grandes images verticales représentées sur la figure 1 et ce qui n'est pas souhaitable en pratique.
Sur la figure 5, qui représente, par une série de courbes isocandéla C de valeurs décroissantes de l'intérieur vers l'extérieur, l'éclairement fourni par l'ensemble du réflecteur, on peut observer la netteté de la coupure horizontale supérieure h'Hh, la grande largeur du faisceau avec une épaisseur pratiquement constante, et la pointe de 15 concentration P située au-dessous de la coupure h'Hh
et centrée sur la verticale v'Hv.
La glace de fermeture peut éventuellement
procurer un étalement latéral supplémentaire du faisceau.
Mais un tel étalement est déjà obtenu par la nature même 20 du réflecteur, et il n'y aura pas lieu de prévoir des surépaisseurs importantes sur la glace de fermeture:
celle-ci sera donc facile à mouler, qu'elle soit réalisée en verre ou en matière plastique.
Par ailleurs, lorsque le réflecteur est tronqué 25 en haut et en bas par deux joues planes horizontales 21 et 22 (figure 3), il peut être avantageux de donner à ces joues un caractère non réfléchissant, de manière à éviter qu'une quantité importante de lumière ne soit
diffusée au-dessus de la coupure.
On peut imaginer de donner au réflecteur des formes différentes. Ainsi, la figure 6a représente, en vue de face schématique sans glace de fermeture, un projecteur dont le réflecteur a une largeur Y1 environ égale au double de sa hauteur z1. Sur la figure 6b, ces proportions ont été inversées, la hauteur z2 étant environ égale au double de la largeur Y2. Ces valeurs sont déterminées pour que les surfaces effectives totales des deux réflecteurs soient approximativement identiques. On peut 5 déterminer l'influence de la forme du contour du réflecteur sur les caractéristiques du faisceau obtenu. En particulier, on a mesuré pour ces deux projecteurs, dans le plan vertical longitudinal xOz, le flux lumineux (en lumens) obtenu en fonction de l'inclinaison (en degrés) 10 à laquelle on se place au dessous de la coupure. La
figure 7 représente les courbes 1 et 42 obtenues respectivement avec les projecteurs des figures 6a et 6b.
Comme on peut l'observer, on obtient avec le projecteur de la figure 6b un flux lumineux plus important 15 entre environ O et 2 au-dessous de la coupure; le rendement dans cette région est légèrement accru. En revanche, il se crée avec cette configuration un flux lumineux
résiduel de valeur très faible au-dessus de la coupure.
En pratique, celui-ci ne dégradera pas le confort visuel. 20 En conservant le contour du réflecteur de la figure 6b, on a également déterminé si le fait de varier la position du filament en direction verticale par rapport à ce contour (et non par rapport à la surface du réflecteur, qui est toujours déterminée par rapport à la position du filament) conduisait à des modifications des caractéristiques d'éclairement du faisceau. Sur la figure 8a, le filament est situé à une distance z3 audessous du bord supérieur du réflecteur, distance qui est d'environ un dixième de la hauteur totale Z2 du réflecteur, et sur la figure 8b, le filament est à une distance z4, sensiblement égale à z3, au- dessus du bord inférieur du réflecteur. Ici encore, les surfaces des
deux réflecteurs sont égales.
Les variations du flux lumineux (en lumens) en 35 fonction de l'inclinaison (en degrés) par rapport à la coupure pour ces deux projecteurs sont représentées par les courbes 3 et 4 sur la figure 9. Comme on peut l'observer, on obtient lorsque la lampe est décalée vers le haut non seulement un flux lumineux plus important entre environ 0,4 et 2 au-dessous de l'horizontale, mais également une coupure beaucoup plus nette au niveau de cette horizontale, netteté illustrée par la forte pente
de la courbe.
Ainsi, bien que l'invention puisse être mise en oeuvre avec des contours de réflecteurs-quelconques et des positions filament/réflecteur quelconques dans un contour 10 donné, on pourra avantageusement accroître dans la mesure du possible la hauteur du projecteur, au détriment de sa
largeur, et décaler la lampe vers le haut.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux diverses formes de réalisation décrites ci15 dessus, mais l'homme de l'art pourra y apporter toute
variante ou modification sans sortir de son cadre.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. Projecteur antibrouillard pour véhicule automobile, du type comprenant une lampe à filament horizontal transversal (10), un réflecteur (20) dont l'axe (Ox) passe à l'aplomb du centre du filament, et une glace de fermeture (30), caractérisé en ce que la surface du réflecteur est une surface sans discontinuité formant
des images du filament dont tous les points sont situés au-dessous d'une coupure horizontale (h'Hh) et dans une bande horizontale de hauteur essentiellement constante 10 située sous ladite coupure.
2. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les images du filament formées par le réflecteur (20) ont toutes leur point le plus haut aligné
avec ladite coupure horizontale (h'Hh).
3. Projecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filament est décalé vers le haut d'une distance telle que sa surface est essentiellement tangente au plan horizontal (xOy) passant par l'axe du réflecteur (Ox).
4. Projecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface du réflecteur (20) est définie par l'équation:
2 2
y z2 (1) x + x = 4fo fp (4f - r + 2Yyz)l 4f If 0Zy L 4fo 2 + y2 avec x,y, z = coordonnées cartésiennes, l'axe Ox étant l'axe du projecteur, r = rayon du filament (10), Z = demi-longueur du filament,
f = distance de l'axe du filament au plan yOz.
o
5. Projecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface du réflecteur (20) est définie par l'équation: y x = -z-- + o z (2) 4f (2 y. yZ 4f (4fq + y2) lyz avec l'axe du x,y,z, = coordonnées cartésiennes, l'axe Ox étant projecteur,
Z = demi-longueur du filament (10), f = distance de l'axe du filament au plan yOz.
o
6. Projecteur selon I'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la lampe est décalée
vers le haut par rapport au centre du projecteur.
7. Projecteur selon l'une quelconque des revendi20 cations précédentes, dans lequel le réflecteur est tronqué sur au moins deux de ses quatre côtés par des joues planes (21,22), caractérisé en ce que la surface de ces joues est
une surface non réfléchissante.
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