RU2289754C1 - Способ регулирования положения светового пучка фары транспортного средства и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

Способ регулирования положения светового пучка фары транспортного средства включает в себя процесс концентрации излучения источника света осесимметричным эллипсоидным отражателем в области его второй фокальной плоскости на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения и виньетирующий элемент, при этом выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения имеет форму, зеркально совпадающую с формой создаваемого фарой светораспределения, и расположен в фокальной плоскости конденсорной линзы. Поворотом волоконно-оптического преобразователя изображения относительно второй фокальной точки эллипсоидного отражателя, расположенной на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения, в горизонтальной и/или вертикальной плоскостях, осуществляют процесс регулирования положения светового пучка фары относительно дорожного полотна. В устройстве, реализующем способ, волоконно-оптический преобразователь изображения с виньетирующим элементом размещен на шаровом шарнире, центр которого расположен на входном торце и совпадает с положением второй фокальной точки отражателя, при этом подвижная часть шарового шарнира снабжена поводком, упруго поджатым в двух плоскостях, горизонтальной и вертикальной, проходящих через оптическую ось отражателя, поводок через регулировочные винты подсоединен к корпусу фары, который жестко соединен с отражателем. Технический результат - уменьшение габаритов и массы фары, улучшение эргономических характеристик при ее регулировке в процессе технического обслуживания транспортного средства, улучшение аэродинамических характеристик транспортного средства и его дизайна, а также улучшение основных светотехнических характеристик основных режимов освещения. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 15 ил.

Description

Изобретение относится к области транспортной светотехники, а более конкретно к конструкциям световых приборов автотранспортных средств, методам и устройствам регулирования и корректирования положения их светового пучка.

Известны технические решения, реализованные в конструкциях фар прожекторного типа различного назначения (фары ближнего света, фары дальнего света, противотуманные фары) см. Скобелев В.М. Световые приборы автомобилей и тракторов. М.: Энергоиздат, 1981.

Все эти технические решения, направленные на реализацию процесса регулирования и корректирования светового пучка транспортных средств относительно направления движения (т.е. его кузова) и плоскости дорожного полотна, сводятся практически к двум известным методам.

В первом методе чаще всего используемом в блок-фарах (см. Скобелев В.М. Световые приборы автомобилей и тракторов. М.: Энергоиздат 1981, с.161...163), процесс регулирования (изменения) положения светового пучка фары относительно направления движения автомобиля включает операции концентрации светового потока источника света отражателем, изменения положения отражателя с установленным в нем источником света, в двух, а в ряде случаев в трех плоскостях, а именно: в вертикальной плоскости, в горизонтальной плоскости и вокруг оптической оси отражателя и трансформации отраженного и сконцентрированного отражателем светового пучка рассеивателем, формирующим окончательно заданное светораспределение. Реализуется этот способ регулирования, как правило, в конструкции фар, содержащих: корпус фары с неподвижно закрепленным на нем рассеивателе, отражатель с источником света, установленный в корпусе с возможностью поворота относительно корпуса фары и рассеивателя с помощью двух винтовых пар, размещенных на корпусе фары, концы которых выполнены в виде двух шаровых опор, шарнирно защемленных в соответствующих гнездах отражателя и одной неподвижной шаровой опоры, также смонтированной на корпусе и шарнирно защемленной в гнезде отражателя.

Для корректирования положения светового пучка от нагрузки в конструкцию отражателя входят дополнительный рычаг с тремя гнездами под шаровые опоры. В одно гнездо устанавливают шаровую опору отражателя, во второе - шаровую опору регулировочного винта, в третью - расположенную между двумя первыми шаровую опору дополнительного винта корректора.

Очевидно, что такой способ регулирования положения светового пучка предполагает достаточно сложный по конструктивному исполнению исполнительный механизм и приводит к существенному увеличению габаритов фары, так как перемещение отражателя в этом случае в вертикальной и горизонтальной плоскостях требует значительного объема занимаемого отражателем в крайних положениях регулирования.

Другим существенным недостатком этого способа регулирования положения светового пучка является его низкая надежность, обусловленная как не компенсируемым износом шарниров, а следовательно, возникновением люфтов, снижающих вибропрочность изделия, так и повышенной чувствительностью к резонансным частотам из-за большого количества шарнирных соединений.

Во втором методе (см. Скобелев В.М. Световые приборы тракторов. М.: Энергоиздат, 1981, с.52...53) процесс изменения положения светового пучка фары относительно направления движения автомобиля включает те же, что и описанный выше способ операции, но осуществляемые в другой последовательности, а именно: концентрацию излучения источника света отражателем, трансформацию отраженного и сконцентрированного отражателем светового пучка рассеивателем, окончательно формирующим заданное светораспределение и изменение положения уже сформированного пучка относительно плоскости дорожного полотна, которое осуществляют путем изменения положения всего оптического элемента отражателя, рассеивателя, и источника света) в сборе в двух или трех плоскостях (горизонтальной, вертикальной и вокруг оптической оси).

Реализуется этот способ двумя распространенными типами устройств, обеспечивающих поворот оптического элемента либо относительно неподвижной рамки, устанавливаемой на транспортное средство с помощью смонтированных на ней винтовых пар с шарнирными опорами, размещенных в гнездах отражателя (см. Скобелев В.М. Световые приборы автомобилей и тракторов. М.: Энергоиздат 1981, с.161...163) подобно конструкции описанной выше, либо относительно корпуса, неподвижно закрепленного на кузове транспортного средства. В этом случае (см. Скобелев В.М. Световые приборы автомобилей и тракторов. М.: Энергоиздат, 1981, с.52...53) оптический элемент с помощью ободка закрепляется в опорном кольце, упруго подвешенном на трех пружинах с тремя регулировочными винтами на корпусе.

Анализ показывает, что и этот способ регулирования светового пучка, реализуемый с помощью двух описанных выше типов конструктивного исполнения, обладает уже перечисленными недостатками, а именно: значительными габаритами из-за относительно больших пространственных перемещений периферийных точек оптического элемента в двух плоскостях, низкой надежностью в силу достаточно сложной конструкции исполнительного механизма, низкой вибростойкостью и плохими эстетическими свойствами из-за наличия конструктивно заложенного зазора между кузовом (корпусом фары) и оптическим элементом, необходимого для его поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Известен также способ регулирования положения светового пучка в конструкции однорежимной фары транспортного средства проекторного типа (см. патент РФ №1820931, М.кл. F 21 М 3/00, 1991 г.), содержащей: эллипсоидный отражатель с установленными в одном его фокусе телом накала источника света, а в другом фокусе входного торца гибкого протяженного волоконно-оптического преобразователя изображения, выходной конец которого размещен с возможностью плоскопараллельного перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях в фокальной плоскости линзового рассеивателя, выполненного в виде конденсорной линзы.

В этом случае способ регулирования положения светового пучка относительно плоскости дорожного полотна и кузова транспортного средства включает процессы: концентрации излучения источника света эллипсоидным отражателем в области его второй фокальной плоскости на выходном неподвижном торце гибкого протяженного волоконно-оптического преобразователя изображения, трансформацию волоконно-оптическим преобразователем изображения сконцентрированного изображения тела накала в изображение на его выходном торце, зеркально соответствующее по форме создаваемому фарой светораспределению, проекцию выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения конденсорной линзой и изменение положения светового пучка путем плоскопараллельного перемещения выходного торца гибкого протяженного волоконно-оптического преобразователя изображения.

Анализ этого способа и такой конструкции однорежимной фары транспортного средства показывает, что и ей присущи, по меньшей мере, два существенных недостатка:

во-первых, реализация процесса регулирования светового пучка в такой фаре возможна только при использовании в качестве преобразователя изображения гибкого протяженного волоконно-оптического преобразователя изображения, что из-за необходимости для обеспечения перемещений выходного торца иметь запас длины преобразователя приводит к наличию петли в его конструкции, а следовательно, к дополнительному перегибу волокон, обуславливающему потери при передаче световой энергии и соответствующему снижению светотехнических характеристик фары;

во-вторых, процесс регулировки светового пучка в такой фаре осуществляется поворотом винтов, расположенных перпендикулярно ее оптической оси, что крайне неудобно или просто невозможно осуществить на встроенных в кузов транспортного средства фарах, например противотуманных, встроенных в спойлер автомобиля.

Известен также способ формирования светового пучка фары транспортного средства, реализованный в конструкции однорежимной фары транспортного средства проекторного типа (см. патент Италии №1285998, М.кл. B 60 Q от 26.11.1996 г.). Этот способ формирования светового пучка включает процессы: концентрации излучения источника света эллипсоидным отражателем в области его второй фокальной плоскости на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения, трансформацию волоконно-оптическим преобразователем изображения сконцентрированного изображения тела накала в изображение на его выходном торце, зеркально соответствующее по форме создаваемому фарой светораспределению, проекцию выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения конденсорной линзой, а также процесс регулирования положения светового пучка относительно плоскости дорожного полотна и кузова транспортного средства, который в этом случае предполагает изменение положения оптического элемента в сборе относительно кузова транспортного средства в горизонтальной и вертикальной плоскости, что, по существу, является основным недостатком этой конструкции, поскольку реализация процесса регулирования положения светового пучка такой фары требует довольно мощных шарниров, из-за относительно большой длины ее оптического элемента по сравнению с традиционными, в силу чего основные недостатки, присущие традиционному устройству регулирования светового пучка в такой конструкции фары, усугубляются, т.е. увеличиваются относительные габариты фары и масса, снижая тем самым надежность ее работы; из-за наличия зазоров между кузовом автомобиля и фарой ухудшаются стилистические и аэродинамические характеристики транспортного средства, существенно усложняется обслуживание при выполнении регулировочных операций.

Конструкция этой фары содержит: эллипсоидный отражатель с установленными в одном его фокусе телом накала источника света, корректирующий экран, жесткий, короткий волоконно-оптический преобразователь изображения, выполненный в виде фокона, сопряженного с дополнительным преобразователем изображения, установленный неподвижно на монтажном фланце, и конденсорную линзу, причем - входной торец фокона волоконно-оптического преобразователя изображения, обращенный к отражателю, расположен за корректирующим экраном, в области второго фокуса отражателя и имеет форму кружка рассеяния изображения тела накала, сформированного отражателем в его второй фокальной плоскости, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, направленный к конденсорной линзе, имеет форму, совпадающую с конфигурацией создаваемого фарой светораспределения, и размещен в фокальной плоскости линзового рассеивателя, выполненного в виде конденсорной линзы, при этом тело накала источника света смещено вдоль оптической оси отражателя в направлении входного торца волоконно-оптического преобразователя, площадь которого (Sвых) связана с максимальной площадью фокона (Sф) соотношением Sф=(1...1,3)Sвых, а сам выходной торец волоконно-оптического преобразователя выполнен в виде вогнутого цилиндра.

Это техническое решение позволяет избавиться от ряда недостатков, присущих традиционным конструкциям световых приборов, рассмотренных ранее.

Оно позволяет: обеспечить контрастную светотеневую границу режимов «ближний свет» и «противотуманное освещение» без хроматической аберрации, повысить степень унификации при изготовлении фар различного назначения, в большей степени использовать световой поток источника света, снизить тепловую нагрузку на проецирующую оптику, улучшить светотехнические характеристики реализуемых режимов освещения.

Однако ряд недостатков присущ и этой конструкции, а именно:

- поскольку все элементы светооптической схемы в данной конструкции установлены неподвижно, регулирование светового пучка такой фары возможно только при изменении положения оптического элемента в сборе относительно кузова транспортного средства в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что приводит ко всем перечисленным выше недостаткам для других конструктивных исполнений - значительным габаритам из-за относительно больших пространственных перемещений периферийных точек оптического элемента в двух плоскостях, низкой надежности в силу достаточно сложной конструкции исполнительного механизма, низкой вибростойкости и плохим эстетическим свойствам из-за наличия конструктивно заложенного зазора между кузовом (корпусом фары) и оптическим элементом, необходимого для его поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также необходимости использования корпуса в конструкции фары;

- ограниченная эффективность создаваемого освещения, обусловленная двумя обстоятельствами,

первое из которых проявляется в необходимости иметь значительные размеры корректирующего экрана, так как в результате технологического процесса формовки выходного торца чаще всего волокна, входы которых расположены в центре кружка рассеяния изображения тела накала, сформированного осесимметричным эллипсоидом во втором фокусе, имеют выходы, расположенные в центральной зоне фигуры, определяющей форму выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения, что предопределяет центральное положение области с максимальными значениями светотехнической характеристики в ассиметричном светораспределении «ближний свет», где согласно требованиям область максимальной освещенности должна находится правее и выше центральной, т.е. ближе к светотеневой границе, что предопределяет необходимость увеличения размеров корректирующего форму границы экрана, а следовательно, и уменьшает величину используемого светового потока и снижает эффективность такой конструкции;

- второе - это снижение эффективности использования светового потока, вызванное выполнением входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения плоским, так как в этом случае углы падения излучения, отраженного отражателем, на периферические зоны выходного торца будут близки к предельным значениям аппертурных углов используемого волокна, приемлемое значение которых, из соображения оптимальности габаритных размеров фары, не должно превышать 36°.

Задачей заявляемого технического решения является уменьшение габаритов и массы фары, улучшение эргономических характеристик при ее регулировке в процессе технического обслуживания транспортного средства, улучшение аэродинамических характеристик транспортного средства и его дизайна, а также улучшение основных светотехнических характеристик основных режимов освещения.

Поставленная задача реализуется за счет того, что в способе регулирования положения светового пучка фары транспортного средства, включающем процессы: концентрации излучения источника света эллипсоидным отражателем во второй фокальной плоскости на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения, трансформацию волоконно-оптическим преобразователем сконцентрированного изображения тела накала в изображение на его входном торце, зеркально соответствующее по форме создаваемому фарой светораспределению, проекцию выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения конденсорной линзой, изменение положения светового пучка фары относительно дорожного полотна осуществляют поворотом в горизонтальной и вертикальной плоскостях волоконно-оптического преобразователя изображения совместно с корректирующим экраном вокруг второй фокальной точки эллипсоидного отражателя, расположенной на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения.

Конструктивно поставленная задача обеспечивается за счет того, что в однорежимной фаре транспортного средства, содержащей эллипсоидный отражатель, источник света с протяженным вдоль оптической оси отражателя телом накала, установленным в области первого фокуса отражателя, корректирующий экран, волоконно-оптический преобразователь изображения, входной торец которого имеет конфигурацию изображения тела накала, сформированного отражателем во второй фокальной плоскости и установлен в этой плоскости, а его выходной торец, имеющий конфигурацию, зеркально соответствующую форме создаваемого фарой светораспределения, и расположенный в фокальной плоскости конденсорной линзы, размещен на шаровом шарнире, центр которого расположен на входном торце и совпадает с положением второй фокальной точки отражателя, при этом подвижная часть шарового шарнира снабжена поводком, упруго поджатым в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (горизонтальной и вертикальной), проходящих через оптическую ось отражателя, через регулировочные элементы к корпусу фары, жестко соединенному с корпусом фары.

В другом конструктивном варианте улучшенные светотехнические характеристики достигаются за счет выполнения входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения со сферическим профилем.

Еще в одном варианте улучшенные светотехнические характеристики достигаются за счет такого положения отражателя, при котором его оптическая ось пересекает поверхность входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности, создаваемого фарой светораспределения.

Упрощение конструкции за счет устранения общего корпуса фары, а следовательно, и снижение ее массы и уменьшение габаритов достигаются в варианте исполнения, где корпус выполнен в виде монтажной панели, имеющей, кроме того, функцию декоративной маски, на одной стороне которой смонтированы отражатели всех необходимых световых приборов, а на другой проецирующие линзовые рассеиватели, рассеивающие элементы и защитное стекло.

Предлагаемая конструкция фары транспортного средства позволяет за счет изменения положения светового пучка фары транспортного средства относительно направления движения транспортного средства и плоскости дорожного полотна путем поворота выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения вокруг второй фокальной точки эллипсоидного отражателя обеспечить уменьшение габаритов и массы фары, поскольку в данном случае происходит замена пространственного перемещения фары в сборе перемещением ее отдельного элемента с незначительной массой, установленного внутри фары, а также повысить надежность ее работы вследствие уменьшения нагрузки на исполнительный механизм.

Кроме того, установка волоконно-оптического преобразователя изображения с возможностью поворота вокруг второй фокальной точки эллипсоидного отражателя обеспечивает возможность размещения внутри оптического элемента и исполнительного механизма, что в свою очередь позволяет устанавливать фару на транспортном средстве без значительных зазоров с кузовом, улучшая тем самым не только дизайн транспортного средства, но снижая потери от встречного воздушного потока, возникающие из-за значительных габаритов и формы выступающих частей навесной фары либо вследствие турбулентности воздушного потока прошедшего через зазор с кузовом транспортного средства, т.е. улучшает аэродинамические характеристики автомобиля.

Наряду с перечисленными преимуществами, достижение возможности регулирования положения светового пучка фары путем поворота волоконно-оптического преобразователя изображения, размещенного внутри оптического элемента противотуманной фары, установленной в спойлере автомобиля, обеспечивает удобство выполнения этой операции при обслуживании транспортного средства, поскольку она осуществляется плавно одним инструментом (отверткой) одной рукой спереди транспортного средства, в отличие от фар с навесным монтажом, регулировка которых крайне не удобна, так как обеспечивается, как правило, двумя инструментами (отверткой и ключом) обеими руками механика сзади или сбоку от фары, а в случае реализации конструкции головных фар позволяет отказаться от использования общего корпуса, уменьшая тем самым габариты и массу фары.

Кроме того, выполнение поверхности входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения со сферическим профилем способствует улучшению светотехнических характеристик фары за счет уменьшения углов падения излучения, отраженного отражателем.

Улучшение светотехнических характеристик достигается также оптимизацией положения отражателя, при котором оптическая ось отражателя пересекает поверхность входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности, создаваемой фарой светораспределения, что обеспечивает возможность уменьшения перекрываемой корректирующим экраном поверхности входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения, а следовательно, увеличивает проходящий через него световой поток.

Сущность заявляемого технического решения иллюстрируется чертежами, показанными на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14.

На фиг.1 показано сечение конструкции однорежимной фары транспортного средства вертикально-проецирующей плоскостью.

На фиг.2 показано сечение конструкции однорежимной фары транспортного средства горизонтально-проецирующей плоскостью.

На фиг.3 показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения при его выполнении плоским.

На фиг.4 показано сечение конструкции однорежимной фары транспортного средства вертикально-проецирующей плоскостью в положении регулировки в вертикальной плоскости.

На фиг.5 показано сечение конструкции однорежимной фары транспортного средства горизонтально-проецирующей плоскостью в положении регулировки в горизонтальной плоскости.

На фиг.6 показана схема входа отраженного отражателем излучения в фокон волоконно-оптического преобразователя изображения с плоским входным торцом в его номинальном положении.

На фиг.7 показана схема входа отраженного отражателем излучения в фокон волоконно-оптического преобразователя изображения с плоским входным торцом в положении регулировки в вертикальной плоскости.

На фиг.8 показана схема входа отраженного отражателем излучения в фокон волоконно-оптического преобразователя изображения со сферической поверхностью входного торца в его номинальном положении.

На фиг.9 показана схема входа отраженного отражателем излучения в фокон волоконно-оптического преобразователя изображения со сферическим профилем входного торца в положении регулировки в вертикальной плоскости.

На фиг.10 показано сечение конструкции фары транспортного средства с отражателем, наклоненным к оптической оси волоконно-оптического преобразователя изображения вертикально-проецирующей плоскостью.

На фиг.11 показано сечение конструкции фары транспортного средства с отражателем, наклоненным к оптической оси волоконно-оптического преобразователя изображения горизонтально-проецирующей плоскостью.

На фиг.12 показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения при его выполнении со сферическим профилем.

На фиг.13, 15 - конструкция фары с корпусом, выполняющим функции несущего элемента для всех световых приборов и защитного стекла (сечение вертикально-проецирующей плоскостью).

На фиг.14, 15 - конструкция фары с корпусом, выполняющим функции несущего элемента для всех световых приборов и защитного стекла (сечение вертикально-проецирующей плоскостью).

Для реализации способа регулирования положения светового пучка относительно дорожного полотна фара транспортного средства (см. фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) содержит следующие элементы: эллипсоидный отражатель 1, источник света 2 с телом накала 3, размещенным в области первого фокуса 4 отражателя 1 и смещенный вперед по его оптической оси 5 в пределах длины (L) тела накала 3, волоконно-оптический преобразователь изображения 6, установленный на монтажной оправе 7 с корректирующим экраном 8, конденсорную проекционную линзу 9, элементы 10 и 11 шарового шарнира 12, один из которых подвижный, например 10, снабжен тягами 13 и 14 и замкнут на неподвижный, выполняющий и функцию корпуса 11, элемент 11¹ шарового шарнира 12 через шаровые опоры 15 и 16 с регулировочными винтами 17 и 18. При этом входной торец 19 волоконно-оптического преобразователя изображения 6, имеющий форму кружка рассеяния тела накала 3, сформированного отражателем 1 в его второй фокальной плоскости 20 вокруг второго фокуса 21, расположен в этой плоскости отражателя 1, выходной торец 22, имеющий форму, зеркально совпадающую с формой границ создаваемого фарой светораспределения, расположен в области фокальной плоскости конденсорной линзы 9, а монтажная оправа 7 с корректирующим экраном 8 закреплена на подвижном элементе 10 шарового шарнира 12, центр 23 которого совпадает с положением второго фокуса 21 отражателя 1.

В другом варианте конструкции (см. фиг.9) входной торец 19 волоконно-оптического преобразователя изображения 6 имеет сферический профиль 23.

В другом варианте конструкции (см. фиг.10, 11) отражатель 1 установлен относительно волоконно-оптического преобразователя изображения 6, например, с наклоном под углами (γ - в вертикальной плоскости, λ - в горизонтальной плоскости) так, что его оптическая ось 5 пересекает поверхность входного торца 19 волоконно-оптического преобразователя изображения 6 в области 24, у которой входы 25 отдельных световых волокон 26 имеют выходы 27 на выходном торце 22 волоконно-оптического преобразователя изображения 6 в области 28, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны 29 максимальной освещенности, создаваемого фарой светораспределения.

В другом варианте конструкции, показанном на фиг.13 и 14, корпус 10 выполнен в виде единой несущей монтажной панели, на одной стороне которой смонтированы отражатели 1 (ближнего света), 31- дальнего света, 32 - фонаря указателя поворотов и т.п., всех необходимых световых приборов, а на другой - проецирующие линзовые рассеиватели соответствующих режимов освещения 9 - ближнего света, 33 - дальнего света, и т.п. рассеивающие элементы 34, например, фонаря указателя поворотов и защитное стекло 35, замкнутое на корпус 10.

Осуществляется способ регулирования положения светового пучка фары транспортного средства относительно дорожного полотна следующим образом.

Излучение от тела накала 3 источника света 2 концентрируется эллипсоидным отражателем 1 в области его второй фокальной плоскости 20 на входном торце 19 волоконно-оптического преобразователя изображения 6, имеющего конфигурацию изображения тела накала 3, сформированного отражателем 1 во второй фокальной плоскости 20 вокруг его второго фокуса 21, далее сконцентрированное изображение тела накала 3, полученное на входном торце 19, частично виньетируется на корректирующем экране 8 и трансформируется в волоконно-оптическим преобразователем изображения 6 в изображение на его выходном торце 22, имеющее форму, зеркально совпадающую с формой границ создаваемого фарой светораспределения, затем выходной торец 22 волоконно-оптического преобразователя изображения 6 проецируется на дорожное полотно конденсорной линзой 9, после чего проводится процесс регулирования сформированного таким образом пучка, который осуществляется поворотом волоконно-оптического преобразователя изображения 6 вокруг точки 23 второго фокуса 21 отражателя 1 в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Работает однорежимная фара транспортного средства следующим образом (см. фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15).

Излучение от нити накала 3 источника света 2, расположенной в области первого фокуса 4 эллипсоидного отражателя 1 и смещенной вдоль оптической оси 5 в пределах его длины (L), излучаемое им в пределах угла охвата j, попадает на поверхность эллипсоидного отражателя 1, отражаясь от которого, концентрируется в области его второго фокуса 21, а точнее во второй фокальной плоскости 20, формируя, тем самым, на входном торце 19 волоконно-оптического преобразователя изображения 6, совпадающим по положению со второй фокальной плоскостью 20 отражателя 1 изображение тела накала 3 источника света 2. Причем, (см. фиг.6) поскольку передняя часть волоконно-оптического преобразователя изображения 6 выполнена в виде фокона, выходной торец которого совпадает с плоскостью входного торца 19 волоконно-оптического преобразователя 6, а его площадь (Sвх) существенно меньше площади выходного сечения фокона (Sф), то, очевидно, что приемный угол 2ω фокона будет увеличиваться от центра к периферии в диапазоне от 2 со в центре до 2(ω+ν+χ) на крайних волокнах, где ν - угол поворота оси волокон при формировании входного торца 19, χ - дополнительный угол входа излучения, обусловленный изменением угловой ориентации плоскости входного торца 19, ω - апертурный угол используемого волокна; поэтому большая часть излучения за исключением части, виньетируемой корректирующим форму светотеневой границы, отраженного отражателем 1 излучения, падающая на входной торец 19 под углами от β₀ до β₁, пройдет через волоконно-оптический преобразователь изображения 6. Пройдя через волоконно-оптический преобразователь изображения 6, излучение выйдет через его выходной торец 22. При этом в силу того, что максимальная площадь сечения фокона (Sф) волоконно-оптического преобразователя 6 равна площади сечения выходного торца 22 (Sвых), коэффициент его заполнения (К) при укладке волокна будет максимальным, т.е. обеспечивающим выход излучения с минимальными потерями. Кроме того, поскольку изображение тела накала 3 сформировано отражателем 1 вокруг его второго фокуса 21, совпадающего по положению с центром 23 шарового шарнира 12 и входного торца 19 волоконно-оптического преобразователя изображения 6, то и зона с максимальным значением освещенности в изображении тела накала 3 также окажется в центральной области входного торца 19 волоконно-оптического преобразователя изображения 6, пройдя через который излучение создает на выходном торце 22 светлую светящуюся поверхность площадью равной (Sвых) с формой, зеркально совпадающей с конфигурацией границ создаваемого фарой светораспределения. При этом изображение корректирующего экрана 8 на выходном торце 22 определяет положение зоны 30 максимальной освещенности относительно положения светотеневой границы. Проекция выходного торца 22 волоконно-оптического преобразователя изображения 6 линзой 8 окончательно сформирует на дорожном полотне заданное светораспределение.

Регулировка положения светового пучка фары в вертикальной и горизонтальной плоскостях осуществляется следующим образом (см. фиг.3, 4, 5).

Для регулировки положения светового пучка фары в вертикальной плоскости в зависимости от направления регулировки (вверх, вниз) заворачивают или отворачивают винт 16, что вызывает перемещение тяги 12, при этом, поскольку один ее конец закреплен на внутренней подвижной обойме 10 шарового шарнира 12 с установленными на нем монтажной оправкой 7 с волоконно-оптическим преобразователем изображения 6, последний поворачивается в вертикальной плоскости вокруг центра 23 шарового шарнира 12 на угол, пропорциональный перемещению винта 17, а так как центр шарового шарнира 12 совпадает по положению со вторым фокусом 21 отражателя 1 и центром входного торца 19 волоконно-оптического преобразователя изображения 6, его поворот осуществляется без изменения расстояния между изображением центральной зоны тела накала и положением центральных волокон входного торца 19, обеспечивая тем самым сохранение светотехнических характеристик центральной зоны в картине светораспределения. Изменение периферийных участков входного торца 19 при изменении его положения также не вызывает существенных изменений светораспределения, поскольку некоторое виньетирование светового пучка, формируемого отражателем 1 (см. фиг.7), нижним краем входного торца 19 волоконно-оптического преобразователя 6, компенсируется уменьшением угла падения (β) излучения от верхней части отражателя 1 на величину угла регулировки (α), а следовательно, увеличением освещенности в соответствующей зоне на выходном торце 22.

Регулировка светового пучка фары в горизонтальной плоскости осуществляется (см. фиг.3, 5) аналогично с той лишь разницей, что ее осуществляют поворотом винта 18.

При выполнении входного торца волоконно-оптического преобразователя со сферическим профилем, как это показано на фиг.8 и 9, принцип работы светооптической схемы остается таким же, как это показано ранее. Однако в силу того, что расположение волокон в теле волоконно-оптического преобразователя изображения имеет угловое смещение (ν), при выполнении входного торца 19 со сферическим профилем изменится и положение нормали к элементам поверхности, образованной входными торцами волокон, что в результате приведет к уменьшению углов падения β₁ падающего на него излучения, а следовательно, и к уменьшению френелевского отражения. Оба этих эффекта предопределяют возможность использования волокна с меньшей числовой апертурой, что в свою очередь позволит уменьшить углы отклонения выходящего с выходного торца излучения.

В другом варианте конструкции, при установке отражателя 1 под углами (γ, λ) к оптической оси волоконно-оптического преобразователя изображения 6 (см. фиг.10, 11, 12), где γ - угол наклона оптической оси 5 отражателя 1 к оптической оси волоконно-оптического преобразователя изображения 6 в вертикальной плоскости, a λ - угол наклона оптической оси 5 отражателя 1 к оптической оси волоконно-оптического преобразователя изображения 6 в горизонтальной плоскости так, чтобы вторая фокальная точка 21 отражателя 1 была расположена в области 24 входного торца 19, в которой размещены входные торцы 25 отдельных волокон 26, имеющие выходные торцы 27 на выходном торце 22 волоконно-оптического преобразователя изображения 6 в области 28, соответствующей положению зоны 29 максимальной освещенности. В этом случае при включении источника света 2 ход лучей, формирующих изображение на выходном торце 22 волоконно-оптического преобразователя изображения 6, будет аналогичен показанному ранее с той лишь разницей, что для обеспечения высоких значений светотехнических характеристик в контрольных точках экрана зона виньетирования корректирующим экраном 8 будет существенно меньше, чем при соосном расположении отражателя 1 и волоконно-оптического преобразователя изображения 6. В результате такое выполнение конструкции позволит в большей мере использовать световой поток источника света и улучшить тем самым светотехнические характеристики фары.

Учитывая, что согласно предлагаемому техническому решению регулировка положения светового пучка в вертикальной и горизонтальной плоскости, а также его корректировка может осуществляться без изменения положения оптических элементов, конструкция фар, выполненная по этому техническому решению, обеспечивает работоспособность по всем функциям при отсутствии общего корпуса (см. фиг.13, 14), роль которого как несущего элемента для размещения отражателей 1, 31, 32 и соответствующих им рассеивателей 9, 33, 34 выполняет маска-блендер 10, замкнутая защитным стеклом 35.

Таким образом, реализация предлагаемого способа и конструкции фары позволяет существенно уменьшить ее габариты, снизить массу, в значительной мере упростить монтаж на автомобиле и процесс регулировки при эксплуатации.

Claims (5)

1. Способ регулирования положения светового пучка фары транспортного средства, включающий процессы концентрации излучения источника света осесимметричным эллипсоидным отражателем в области его второй фокальной плоскости на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения, частичное виньетирование сконцентрированного изображения тела накала источника света, трансформацию волоконно-оптическим преобразователем изображения сконцентрированного изображения тела накала в изображение на его выходном торце, зеркально соответствующее по форме создаваемому фарой светораспределению, проекцию выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения конденсорной линзой, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют процесс регулирования положения светового пучка фары относительно дорожного полотна, который осуществляют поворотом волоконно-оптического преобразователя изображения относительно второй фокальной точки эллипсоидного отражателя, расположенной на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения, в горизонтальной и/или вертикальной плоскостях.

2. Фара транспортного средства, содержащая эллипсоидный осесимметричный отражатель, источник света с протяженным вдоль оптической оси телом накала, установленным в области первого фокуса отражателя, волоконно-оптический преобразователь изображения, входной торец которого размещен в области второго фокуса отражателя, и виньетирующий элемент, при этом выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения имеет форму, зеркально совпадающую с формой создаваемого фарой светораспределения, и расположен в фокальной плоскости конденсорной линзы, отличающаяся тем, что волоконно-оптический преобразователь изображения с виньетирующим элементом размещен на шаровом шарнире, центр которого расположен на входном торце и совпадает с положением второй фокальной точки отражателя, при этом подвижная часть шарового шарнира снабжена поводком, упруго поджатым в двух плоскостях, горизонтальной и вертикальной, проходящих через оптическую ось отражателя, поводок через регулировочные винты подсоединен к корпусу фары, который жестко соединен с отражателем.

3. Фара транспортного средства по п.2, отличающаяся тем, что входной торец волоконно-оптического преобразователя имеет сферический профиль.

4. Фара транспортного средства по п.2, отличающаяся тем, что отражатель установлен в положение, при котором его оптическая ось пересекает поверхность входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого фарой светораспределения.

5. Фара транспортного средства по п.2, отличающаяся тем, что корпус фары выполнен в виде монтажной панели, на одной стороне которой смонтированы отражатели всех необходимых световых приборов, а на другой - проецирующие линзовые рассеиватели, рассеивающие элементы и защитное стекло.

Images