FR2789474A1 - Projecteur du genre elliptique pour vehicule automobile, susceptible d'engendrer selectivement l'un parmi deux types de faisceaux - Google Patents
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Abstract
Un projecteur de véhicule automobile comprend une source lumineuse (10), un miroir (20) possédant des première et seconde régions focales (F1, F2), et une lentille convergente (30), la source étant placée dans la première région focale et la lentille étant focalisée dans la seconde région focale, et le miroir et la lentille ayant des axes optiques essentiellement confondus (x-x).Selon l'invention, le projecteur est apte à recevoir sélectivement soit un cache placé dans ladite seconde région focale et destiné à occulter une partie de la tache lumineuse en cette région pour que la lentille projette un faisceau à coupure, soit un élément optique correcteur (50) apte à être placé entre la seconde région focale et la lentille, pour que l'ensemble constitué de l'élément optique correcteur et de la lentille projette un faisceau sans coupure à largeur corrigée.Dans une forme de réalisation, un projecteur comprend à la fois le cache et l'élément optique correcteur, et des moyens actionneurs pour sélectivement amener chacun de ceux-ci en position active.
Description
La présente invention a trait d'une façon générale aux projecteurs du
genre
elliptique pour véhicules automobiles.
Un projecteur elliptique comprend classiquement une source lumineuse telle qu'un filament incandescent ou l'arc luminescent d'une lampe -à décharge, cette source étant placée dans une première région focale d'un miroir pour que la lumière réfléchie par celui-ci se dirige vers une seconde région focale située en avant de la première. Une lentille en général plan-convexe est focalisée sur cette seconde région focale, de manière à projeter sur la route la tache lumineuse formée
1 0 dans ladite seconde région focale.
Cette tache lumineuse peut être modelée, par exemple avec un cache, pour former à volonté un faisceau à coupure tel qu'un faisceau de croisement, une arête
supérieure de ce cache définissant le profil de cette coupure.
De par cette possibilité de former une coupure nette, et de par l'excellente récupération par le miroir du flux lumineux émis par la source, de tels projecteurs ont été utilisés avec succès depuis de nombreuses années pour former des faisceaux
de croisement européens à coupure en " V ".
Pour réaliser la fonction route, il est usuel de prévoir un autre projecteur, dédié à cette fonction et comportant en général un miroir parabolique focalisé sur une autre source. Les projecteurs du genre elliptique sont en effet assez inadaptés à réaliser un faisceau de route, car il est difficile d'obtenir, dans l'axe de la route, les maxima d'éclairement souhaités par les règlements ou les cahiers des charges. En particulier, la tache de concentration formée par le miroir du genre elliptique présente une intensité assez régulière, sans pointe marquée en son centre. Au contraire, un miroir parabolique permet de disposer d'une quantité de lumière
extrêmement importante dans l'axe.
Ainsi un véhicule équipé de projecteurs de croisement elliptique possède des projecteurs de route séparés et dédiés, ce qui accroît naturellement le coût de
revient de l'ensemble des projecteurs et leur encombrement à l'avant du véhicule.
En particulier, la nécessité de prévoir des projecteurs code et route de principes fondamentalement différents amène à recourir à des jeux d'outillages (moules, presses, etc.) tout à fait spécifiques, ce qui contribue à ce coût de revient global délevé. En outre, lorsqu'ils sont éteints, l'aspect extdricur d'un projecteur elliptique éteint est très différent de celui d'un projecteur parabolique, ce qui peut nuire à l'esthétique de la région frontale du véhicule. La présente invention vise à pallier ces limitations de l'état de la technique, et à proposer un projecteur du genre elliptique pour faisceau de croisement qui, avec des moyens simples et un surcodt modéré, puisse engendrer
un faisceau de route.
En premier lieu, l'objectif est de pouvoir équiper un véhicule d'une paire de projecteurs de croisement dédiés et d'une paire de projecteurs de route dédiés qui partagent une partie substantielle de l'outillage nécessaire, pour ainsi réaliser les projecteurs avec un investissement de départ sensiblement réduit, et pour obtenir des projecteurs de croisement et de route qui, éteints, présentent des aspects
très voisins et des dimensions très voisines.
En second lieu, un objectif de l'invention est de proposer un projecteur bi-
fonction, c'est-à-dire qui puisse à l'aide de moyens de déplacement appropriés de certains organes internes du projecteur, engendrer sélectivement un faisceau de croisement et un faisceau de route en partageant en particulier le même miroir et la même lentille, pour ainsi réaliser les deux fonctions d'une façon économique et compacte. Ainsi la présente invention concerne, selon un premier aspect, un projecteur de véhicule automobile, comprenant une source lumineuse, un miroir possédant des première et seconde régions focales, et une lentille convergente, la source étant placée dans la première région focale et la lentille étant focalisée dans la seconde région focale, et le miroir et la lentille ayant des axes optiques essentiellement confondus, caractérisé en ce qu'il est apte à recevoir sélectivement soit un cache placé dans ladite seconde région focale et destiné à occulter une partie de la tache lumineuse en cette région pour que la lentille projette un faisceau à coupure, soit un élément optique correcteur apte à être placé entre la seconde région focale et la lentille, pour que l'ensemble constitué de l'élément optique
correctcur et de la lentille projette un faisceau sans coupure à largeur corrigée.
Ainsi la présente invention propose, selon un deuxième aspect, un projecteur de véhicule automobile, comprenant une source lumineuse, un miroir possédant des première et seconde régions focales, et une lentille convergente, la source étant placée dans la première région focale et la lentille étant focalisée dans la seconde région focale, et le miroir et la lentille ayant des axes optiques essentiellement confondus, et le projecteur possédant également un cache destiné à occulter une partie de la tache lumineuse dans la seconde région focale pour que la 1 O lentille projette un faisceau à coupure, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément optique correcteur mobile apte à être placé entre la seconde région focale et la face d'entrée de la lentille, en ce que ledit cache est mobile, et en ce qu'il est prévu des moyens actionneurs auxquels le cache et l'élément optique correcteur sont assujettis, pour sélectivement mettre le projecteur dans un premier état o le cache est en position active et l'élément optique correcteur en position inactive, pour engendrer ledit faisceau à coupure, et dans un second état o le cache est en position inactive et l'élément optique correcteur en position active, pour engendrer
un faisceau sans coupure à largeur corrigée.
Des aspects préférés, mais non limitatifs, des projecteurs selon l'invention sont les suivants: - le cache et l'élément optique correcteur sont montés pivotants autour de
deux axes respectifs.
- lesdits axes sont parallèles entre eux.
- lesdits axes sont essentiellement horizontaux.
- les moyens actionneurs sont aptes à faire basculer le cache et l'élément
optique correcteur de façon simultanée et dans le même sens.
- l'élément optique correcteur est un élément réfringent généralement plan
possédant au moins une face non plane.
- ladite face non plane est une face d'entrée.
- ladite face non plane présente une forme cylindrique à directrice verticale. - ladite face non plane est essentiellement symétrique par rapport à un plan
vertical médian.
- ladite face non plane possède deux stries cylindriques concaves situées de
part et d'autre dudit plan vertical médian.
- lesdites stries concaves sont séparées l'une de l'autre par un méplat.
- ledit élément réfringent possède une face de sortie généralement plane
apte à s'étendre le long et à proximité de la face d'entrée de la lentille.
- le faisceau à coupure est un faisceau de croisement, en particulier un
faisceau de croisement à coupure asymétrique en " V ".
- le faisceau à largeur corrigée est un faisceau de route, dont la largeur est
réduite par rapport à celle du faisceau à coupure.
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront
mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation
préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue schématique en coupe horizontale axiale d'un projecteur selon l'invention dans sa version croisement, la figure la est une vue en plan schématique d'un cache équipant le projecteur de la figure 1, la figure 2 est une vue schématique en coupe horizontale axiale d'un projecteur selon l'invention dans sa version route, la figure 3 est une vue en projection dans le plan horizontal axial illustrant la conception d'un élément optique correcteur du projecteur dans sa version route, la figure 4 est une vue schématique en coupe verticale illustrant un projecteur bi-fonction réalisé selon les principes de l'invention, la figure 5 illustre plus en détail un exemple d'élément optique correcteur pouvant équiper les projecteurs des figures 3 et 4, et les figures 6a à 6c illustrent par des ensembles de courbes isocandela les
faisceaux obtenus avec des projecteurs selon l'invention.
En référence tout d'abord à la figure 1, on a représenté partiellement et schématiquement un projecteur qui comprend une source lumineuse 10, telle que le filament d'une lampe à incandescence ou l'arc d'une lampe à décharge, un miroir
, une lentille 30 et un cache 40.
Le miroir 20 d'axe x-x est du genre ellipsoiïdal, et possède une première région focale (foyer F1) dans laquelle est située la source 10, et une seconde région focale (zone F2 en tiretés), située plus en avant que le foyer F1 sur l'axe x-x, dans laquelle se concentre le rayonnement issu de la source 10 après réflexion sur le miroir. Dans le cas o le miroir est parfaitement ellipsoiïdal, cette région focale F2 est essentiellement ponctuelle. On utilise toutefois de préférence un miroir tel que décrit par exemple dans le document FR-A-2 704 044 au nom de la Demanderesse, de manière à avoir une tache de lumière élargie, pour projeter vers la route un
faisceau présentant en direction latérale la largeur requise.
La lentille 30 est une lentille plan-convexe focalisée sur un point FL situé sur l'axe optique x-x, ce point étant essentiellement confondu avec le foyer avant
du miroir dans le cas o celui-ci est un pur ellipsoïde de révolution.
La lentille 30 est donc apte à projeter sur la route l'image de la tache
lumineuse formée dans la région focale F2.
Pour engendrer un faisceau à coupure tel qu'un faisceau de croisement, on place au niveau de la région focale F2 un cache opaque 40 (voir également figure la) dont le bord supérieur 41 définit un arrêt net de la lumière et donc une coupure dans le faisceau lumineux projeté. Il s'agit en l'espèce d'une coupure en " V "
2 5 propre aux faisceaux de croisement européens normalisés.
Selon un aspect de la présente invention, et maintenant en référence à la figure 2, on réalise, avec le même miroir 20 et avec la même lentille 30 un faisceau non coupé présentant une concentration de lumière importante dans l'axe de la route, et en l'espèce un faisceau de route. Tout d'abord, ce projecteur de route est dépourvu du cache 40 équipant le projecteur de croisement, ceci afin de supprimer la coupure. Ensuite, on interpose entre la région focale F2 et la lentille 30 une lentille correctrice 50 apte à corriger la trajectoire de la lumière arrivant sur la face d'entrée de la lentille 30 dc manière à obtenir la photométrie souhaitée du faisceau
de route.
De préférence, cette lentille présente une face d'entrée 51 dont le profil est choisi pour effectuer cette correction, et une face de sortie 52 généralement plane,
qui peut s'étendre avantageusement le long de la face d'entrée de la lentille plan-
convexe 30.
La conception de la face d'entrée 51 de la lentille 50 est réalisée soit 1 0 empiriquement, par approches successives, soit par des moyens de conception assistée par ordinateur, dont on va maintenant décrire le principe opératoire en référence plus particulière à la figure 3, qui est une projection normale dans le plan horizontal. On notera ici que le miroir 20 est conçu ici selon les principes décrits dans le document FR-A-2 704 044 précité, qui a notamment pour caractéristique de posséder une ligne courbe de foyers de convergence verticale qui est bien
déterminée. Cette courbe de foyers est désignée par la référence CF.
Tout d'abord, la forme du miroir 20 étant connue, on connaît, pour tout angle 0 selon lequel un rayon est émis à partir du foyer F1, les deux composantes du vecteur RM du rayon réfléchi par le miroir. De même, les coordonnées du point FM auquel le rayon réfléchi par le miroir coupe la courbe CF sont également connues. De là, on détermine une loi qui est destinée à faire correspondre à chaque point d'intersection FM un point d'intersection fictif noté C(FM), qui est choisi de telle sorte qu'un rayon lumineux fictif émis par ce point (selon un vecteur de rayon projeté RP) soit projeté par la lentille principale 30 en un endroit approprié de la route. Typiquement, comme on l'observe sur la figure 3, le point fictif C(FM) est préférentiellement déplacé par rapport au point FM de manière à se rapprocher de l'axe optique x-x, et donc du foyer FL de la lentille 30, ceci de manière à ce que le rayon, après projection effective par la lentille, présente par rapport à l'axe x-x un
angle plus faible que celui qui serait projeté à partir du point FM.
Cette loi de transformation FM => C(FM) est utilisée pour concevoir, de façon continue ou point par point, l'inclinaison du dioptre d'entrée de la lentille correctrice 50 au niveau o le rayon se propageant selon le vecteur RM et passant par le point FM rencontre ce dioptre d'entrée. Ce calcul met en jeu bien entendu l'indice de réfraction du matériau de la lentille correctrice 50, et est précisément destiné à trouver la surface d'entrée 51 - de préférence lisse et continue - de la
lentille 50 qui permette d'assurer la correspondance entre FM et C(FM).
Afin de simplifier la conception de la lentille 50, il peut être avantageux, compte-tenu de la symétrie d'ensemble du faisceau de croisement (sans le cache 40) et du faisceau de route par rapport au plan vertical passant par l'axe optique x-x, de calculer la face d'entrée de la lentille 51 pour l'une de ses moitiés latérales
seulement, et de dupliquer le résultat, par symétrie, sur l'autre moitié.
En outre, il est à observer que si les épaisseurs respectives recherchées pour le faisceau de croisement (ici encore sans le cache 40) et pour le faisceau de route sont voisines, alors la lentille correctrice 50 peut être conçue pour laisser intacte la projection des rayons dans le plan horizontal axial. On comprend que ceci revient à donner à la lentille 50 une face d'entrée cylindrique de directrice
2 0 verticale.
La figure 5 illustre plus en détail le profil en section horizontale d'un exemple d'une telle lentille cylindrique à symétrie gauche/ droite. Ce profil est à
considérer comme faisant partie de la présente invention.
Dans le présent exemple, le choix du miroir 20 et de la loi de transformation FM => C(FM) ont été tels que la lentille 50 comporte au niveau de sa face d'entrée 51 deux grandes stries concaves 51g, 51d, se raccordant l'une à l'autre dans la région du milieu de la lentille par un méplat 51c parallèle à la face
de sortie 52.
On observera ici que le profil effectif de la face d'entrée peut largement varier en fonction du choix de la forme du miroir 20 et de la loi de transformation FM = C(FM). Il peut en particulier être convexe, ou présenter des points
d'inflexion ou des ruptures de pente.
Comme on l'a indiqué plus haut, la présente invention permet en premier lieu d'utiliser un miroir 20 et une lentille 30 conçus pour un projecteur à coupure (tel qu'un projecteur de croisement) pour réaliser, par simple suppression du cache et adjonction de la lentille correctrice 50, un faisceau de route. Ceci contribue grandement à conserver des coûts de développement modérés pour le projecteur de route, car le miroir 20 et la lentille 30 n'ont pas à faire l'objet d'une conception spéficique. Ceci permet en outre de doter un véhicule de projecteurs de croisement et de projecteurs de route présentant des aspects extrêmement similaires, ce qui
peut être apprécié par les stylistes.
Selon un autre aspect, l'invention permet de réaliser un projecteur unique capable d'engendrer sélectivement un faisceau à coupure tel qu'un faisceau de croisement (ou encore un faisceau antibrouillard) et un faisceau de route (ou encore un faisceau longue portée). Ainsi la figure 5 montre un projecteur qui comporte un miroir 20 coopérant avec une source lumineuse 10, une lentille principale 30, un
cache 40 et une lentille correctrice 50.
Il est prévu par ailleurs un ensemble de déplacement de la lentille 50 et du cache 40. A cet effet, la lentille 50 est montée à son extrémité inférieure de façon articulée autour d'un axe horizontal 66; de même, le cache 40 est monté à son
extrémité inférieure de façon articulée autour d'un autre axe horizontal 64.
Un actionneur 60, tel qu'un électro-aimant, commandé depuis l'habitacle du véhicule, est capable d'entraîner en déplacement une tringle 61 qui porte un premier axe d'articulation 65 et un second axe d'articulation 67. Une première biellette 62 est montée entre les axes 64 et 65, tandis qu'une second biellette 63 est
montée entre les axes 66 et 67.
L'agencement de la tringle, des axes d'articulation et des biellettes est tel que, dans une première position de l'actionneur 60, le cache 40 et la lentille 50 occupent les positions illustrés en traits pleins. Le projecteur est dans un état correspondant à celui de la figure 2, et engendre le faisceau de route ou longue portée. Lorsque maintenant l'actionneur 60 est commandé pour faire avancer la tringle 61, alors le cache 40 bascule dans le sens anti-horairc pour venir dans la position active illustrée en tiretés, tandis que la lentille 50 bascule, également dans le sens anti-horaire, pour venir dans la position inactive, escamotée, illustrée
également en tiretés.
Le projecteur est alors dans un état correspondant à celui de la figure 1, et
engendre grâce en particulier au cache 40 un faisceau délimité par une coupure.
On observera ici qu'il est possible de réduire la taille de la lentille correctrice 50, et donc son poids et son inertie, en la reculant (vers la gauche sur la figure 4) par rapport à la lentille principale 30. En effet, elle devra dans ce cas intercepter un faisceau dont la section transversale est réduite, pour ainsi présenter une surface utile réduite en correspondance. En réduisant l'inertie de la lentille 50, on peut utiliser un électro-aimant 60 moins puissant et plus économique, et on peut également diminuer la durée de transition entre les deux modes de travail du projecteur. On va maintenant décrire en référence aux figures 6a à 6c le comportement d'un projecteur selon l'invention en termes de photométrie. Ces figures illustre l'allure de différents faisceaux projetés sur la route par des ensembles de courbes isocandela. La figure 6a illustre le projecteur en mode croisement, mais sans l'intervention du cache 40. Grâce à la conception du miroir (par exemple conformément à FR-A-2 704 044), la tache lumineuse obtenue
présente une largeur substantielle, et une épaisseur bien contrôlée.
La figure 6b illustre le même faisceau, partiellement occulté par le cache , pour engendrer ainsi un faisceau de croisement européen normalisé, avec une
coupure asymétrique en " V " et la même largeur que dans le cas de la figure 6a.
Enfin la figure 6c illustre le cas o le cache 40 est à nouveau absent, mais o une lentille correctrice 50 telle que définie plus haut a été mise en place. Le rayonnement incident sur la lentille 30 ayant été refocalisé par la lentille correctrice , on observe un faisceau extrêmement concentré dans l'axe de la route, et bien
entendu dépourvu de coupure.
Naturellement, la largeur du faisceau de la figure 6c peut être modulée à
souhait en particulier si l'on joue sur la loi de transformation FM => C(FM).
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, mais l'homme du métier saura y apporter toute
variante ou modification conforme à son esprit.
En particulier, si l'on souhaite agir avec la lentille correctrice 50 seulement sur une partie du faisceau, on peut concevoir cette lentille 50 de manière à ce qu'elle n'intercepte que cette partie du faisceau, en laissant le reste du faisceau
atteindre directement la lentille principale 30.
Claims (15)
1. Projecteur de véhicule automobile, comprenant une source lumineuse (10), un miroir (20) possédant des première et seconde régions focalcs (FI, F2), et une lentille convergente (30), la source étant placée dans la première région focale et la lentille étant focalisée dans la seconde région focale, et le miroir et la lentille ayant des axes optiques essentiellement confondus (x-x), caractérisé en ce qu'il est apte à recevoir sélectivement soit un cache (40) placé dans ladite seconde région focale et destiné à occulter une partie de la tache lumineuse en cette 1i0 région pour que la lentille (30) projette un faisceau à coupure, soit un élément optique correcteur (50) apte à être placé entre la seconde région focale et la lentille, pour que l'ensemble constitué de l'élément optique correcteur et de la lentille
projette un faisceau sans coupure à largeur corrigée.
2. Projecteur de véhicule automobile, comprenant une source lumineuse (10), un miroir (20) possédant des première et seconde régions focales (F1, F2), et une lentille convergente (30), la source étant placée dans la première région focale et la lentille étant focalisée dans la seconde région focale, et le miroir et la lentille ayant des axes optiques essentiellement confondus (x-x), et le projecteur possédant également un cache (40) destiné à occulter une partie de la tache lumineuse dans la seconde région focale pour que la lentille projette un faisceau à coupure, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément optique correcteur mobile (50) apte à être placé entre la seconde région focale (F2) et la face d'entrée de la lentille (30), en ce que ledit cache est mobile, et en ce qu'il est prévu des moyens actionneurs (60-67) auxquels le cache et l'élément optique correcteur sont assujettis, pour sélectivement mettre le projecteur dans un premier état o le cache est en position active et l'élément optique correcteur en position inactive, pour engendrer ledit faisceau à coupure, et dans un second état o le cache est en position inactive et l'élément optique correcteur en position active,
pour engendrer un faisceau sans coupure à largeur corrigée.
3. Projecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le cache (40) et l'élément optique correcteur (50) sont montés pivotants autour de deux axes
respectifs (64, 66).
4. Projecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits
axes (64, 66) sont parallèles entre eux.
5. Projecteur selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce
que lesdits axes (64, 66) sont essentiellement horizontaux.
6. Projecteur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce
que les moyens actionneurs (60-67) sont aptes à faire basculer le cache (40) et
l'élément optique correcteur (50) de façon simultanée et dans le même sens.
7. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce
que l'élément optique correcteur (50) est un élément réfringent généralement plan
possédant au moins une face non plane (51).
8. Projecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite
face non plane est une face d'entrée (51).
9. Projecteur selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce
que ladite face non plane (51) présente une forme cylindrique à directrice verticale.
10. Projecteur selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce
que ladite face non plane (51) est essentiellement symétrique par rapport à un plan
vertical médian.
11. Projecteur selon les revendications 8, 9 et 10 prises en
combinaison, caractérisé en ce que ladite face non plane (51) possède deux stries cylindriques concaves (51g, 51d) situées de part et d'autre dudit plan vertical médian.
12. Projecteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites
stries concaves (51g, 51d) sont séparées l'une de l'autre par un méplat (51c).
13. Projecteur selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce
que ledit élément réfringent possède une face de sortie (52) généralement plane apte
à s'étendre le long et à proximité de la face d'entrée de la lentille (30).
14. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce
que le faisceau à coupure est un faisceau de croisement, en particulier un faisceau
de croisement à coupure asymétrique en " V ".
15. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce
que le faisceau à largeur corrigée est un faisceau de route, dont la largeur est
réduite par rapport à celle du faisceau à coupure.
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|---|---|---|---|
| FR9901494A FR2789474B1 (fr) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | Projecteur du genre elliptique pour vehicule automobile, susceptible d'engendrer selectivement l'un parmi deux types de faisceaux |
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