DE2738622C2

DE2738622C2 -

Info

Publication number: DE2738622C2
Application number: DE2738622A
Authority: DE
Inventors: Milan Cejnek; Josef Bolcek; Martin Novy Jicin Cs Mikulasek
Original assignee: Autopal Np Novy Jicin Cs
Current assignee: Autopal Np Novy Jicin Cs
Priority date: 1976-09-01
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1987-06-19
Also published as: FR2363758A1; IT1087363B; DD131539A1; FR2363758B1; SU752118A1; GB1570808A; CS188521B1; DE2738622A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Insbesondere bei rechteckfömigen Kraftfahrzeug-Scheinwerfern ist es mitunter schwierig, einen formgenauen Reflektor mit genügend großem Ausstrahlungswinkel herzustellen. An den Rändern des Reflektors kommt es häufig zu Deformationen, die eine unerwünschte Streuung des reflektierten Lichts und damit eine Blendgefahr verursachen können. Zur Minderung dieses Nachteils weisen herkömmliche Kraftfahrzeug-Scheinwerfer einen flachen Reflektor mit großer Brennweite und eine relativ tief geriffelte Streuscheibe auf, was jedoch den Lichtwirkungsgrad eines solchen Reflektors durch den verkleinerten Ausstrahlungswinkel und die Fertigungsgenauigkeit der Streuscheibe durch die tiefe Riffelung ungünstig beeinflußt.

Aus dem DE-GM 19 02 513 ist ein Nebelscheinwerfer kurzer Baulänge mit zwei koaxial zueinander angeordneten Parabolspiegeln von unterschiedlichen Brennweiten bekannt. Der eine Parabolspiegel bildet den Hauptabschnitt und der andere eine ringförmige Randzone, wobei letzterer einen größeren Krümmungshalbmesser als der Hauptspiegel hat. Durch diese Ausbildung soll eine möglichst geringe Bauhöhe des gesamten Scheinwerfers erreicht werden.

Aus der DE-OS 14 97 353 ist eine Leuchte für Kraftfahrzeuge mit einem paraboloidähnlichen Reflektor bekannt, die ein möglichst breit gestreut ausfallendes Licht liefern soll. Bei dieser Leuchte handelt es sich offensichtlich nicht um einen Scheinwerfer zur Fahrbahnausleuchtung, sondern um eine Signalleuchte.

Aus der DD-PS 63 347 ist ein Fahrzeugscheinwerfer bekannt, der mit einer Streuscheibe ohne Randriffel ein asymmetrisches Abblendlicht erzeugen soll. Zu diesem Zweck werden die unterhalb der horizontalen Mittelebene von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen in einem bestimmten Winkelbereich durch eine lichtablenkende Prismenscheibe zur vorderen Hohlspiegelöffnung hin gebeugt und innerhalb einer Ausleuchtungsstrecke von ca. 25 m konzentriert.

Schließlich ist aus der DE-OS 17 72 942 ein gattungsgemäßer Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge bekannt, der einen aus zwei koaxialen Paraboloiden mit unterschiedlichen Brennpunktlagen auf der gemeinsamen Achse gebildeten Reflektor aufwendet. Der Hauptparaboloid enthält die Reflektor-Scheitelöffnung und wird von dem ringförmigen zweiten Paraboloid umgeben. Beide Paraboloide stoßen in einer senkrecht zur Rotationsachse liegenden Ebene aneinander, so daß sich eine stufenförmige Übergangsstelle ergibt. Zur Vermeidung einer größeren Blendwirkung bei Abblendlicht aufgrund von am rohrförmigen Lampenkolben der eingesetzten Halogenglühlampe unkontrollierten reflektierten Lichtstrahlen ist die Form der beiden Paraboloide so gewählt, daß die beiden Brennpunkte mit gegenseitigem Zwischenabstand auf der optischen Achse liegen und die reflektierten Strahlen zur Fahrbahn hin geneigt austreten. Die an den Randbereichen des Reflektors reflektierten Lichtstrahlen werden durch diese Maßnahmen nicht beeinflußt und führen zu der auch bei anderen herkömmlichen Scheinwerfern unerwünschten Blendwirkung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer zu schaffen, der eine größere Lichtausbeute und eine verminderte Blendwirkung durch die vom Randparaboloid reflektierten Lichtstrahlen ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Die angestrebte größere Lichtausbeute ist auf den vergrößerten Ausstrahlungswinkel zurückzuführen, der sich durch die kleinere Brennweite des Randparaboloids gegenüber der des zentralen Hauptparaboloids ergibt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Reflektors wird ferner die angestrebte kleinere Blendwirkung insbesondere in den Paraboloid-Übergängen und den Schnittebenen des ovalen Scheinwerfers erreicht, weil die vom Randparaboloid reflektierten Lichtstrahlen nach der Reflexion zur optischen Achse des Reflektors hin konvergieren.

Die Riffelung am Rand der Streuscheibe hat eine verringerte Tiefe, was verminderte mechanische Spannungen und höhere Fertigungsgenauigkeiten der Streuscheibe ermöglicht. Durch die Ablenkung am Randparaboloid werden die Lichtstrahlen an den oberen Eckbereichen des Reflektors auch bei Fernlichtbetrieb des Scheinwerfers zumindest teilweise konvergent und können daher die Fahrbahn breiter ausleuchten. Da in den kritischen Bereichen der oberen Ecken des Scheinwerfers der Vektor der tangentialen Ablenkung zur Horizontalen einen größeren Winkel α einschließt, kann ab einem bestimmten Winkel eine Lichtausstrahlung oberhalb der Hell- Dunkel-Grenze und damit die Blendwirkung wirksam vermindert werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Scheinwerfer im Horizontalschnitt H-H von Fig. 2,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Scheinwerfers in Pfeilrichtung P von Fig. 1,

Fig. 3 das Abblendlichtbündel des Scheinwerfers von dessen Randzone, und

Fig. 4 das Fernlichtbündel des Scheinwerfers von dessen Randzone.

In Fig. 1 ist ein Horizontalschnitt des Scheinwerfers dargestellt, der aus einem Reflektor 1 mit einem Hauptparaboloid und einem koaxialen Randparaboloid, einer Streuscheibe 2 sowie einer Glühlampe 3 mit einem Fernlichtfaden 6, einem Abblendlichtfaden 5 und einem Abdeckschirm (innere Blende) 4 der Glühlampe 3 besteht. Der Koordinatensystem-Ursprung ist in den Scheitel des Hauptparaboloides mit der x-Achse auf dessen Achse gelegt.

Die Entfernung der Scheitel der beiden Paraboloide beträgt:

Δ x = (y _p/2)² · (1/f₀ - 1/f _h) (1),

mit
y _p= Ordinate eines Punktes P(x _p, y _p) (vgl. Fig. 1) der Kreislinie, in der sich die beiden Paraboloide schneiden, f₀= Brennweite des Randparaboloids, und f _h= Brennweite des Hauptparaboloids.

Der ebene Ausstrahlungswinkel eines üblichen Scheinwerfers ist gegeben durch

Die Zunahme des ebenen Ausstrahlungswinkels, die den Lichtwirkungsgrad des Scheinwerfers bei demselben Ausgangsradius R erhöht, beträgt

Bei einer gegenseitigen Entfernung Δ x _F der Brennpunkte F₀ und F _h:

Δ x _F = f _h - f₀ + Δ x (4)

beträgt die Zunahme der Konvergenz a _f des Lichtbündels, das aus dem Brennpunkt F _h nach Reflexion am Randparaboloid austritt: mit x, y₀=Koordinaten des Reflexionspunkts.

Allgemein beträgt dann der Winkel der tangentialen Ablenkung α: mit a=Entfernung des betrachteten Achsenpunktes des Abblendlichtfadens vom Brennpunkt F _h.

Aus der Gleichung (5) ist ersichtlich, daß zum Unterschied von den bekannten Scheinwerfern die Seitenstreuung schon durch den Rand des Reflektors gegeben ist. Dies kann mit Vorteil bei rechteckförmigen Scheinwerfern ausgenutzt werden, bei denen es dank der horizontalen Schnittebenen zu keinem unerwünschten Lichtabfall durch vertikale Ablenkung kommt.

Gemäß Fig. 2 ist die Randzone des Reflektors durch zwei horizontale Schnittebenen, durch einen Austrittskreis mit einem Radius R und einen Schnittkreis zwischen den beiden Paraboloiden mit einem Radius y _p begrenzt. Ein Winkel ϕ, den in der Frontalprojektion der Ablenkungs-Vektor α mit der Horizontalen bildet, ermöglicht, die Ablenkung in eine horizontale Komponente α _h und eine vertikale Komponente α _v zu zerlegen:

α _h = α cos ϕ; α _v = α sin ϕ (7).

Die gesamte Lichtablenkung wird durch den Rand des Reflektors 1 und auch durch die Riffelung der Randzone der Streuscheibe 2 beeinflußt, die unterteilt ist in:

Bereiche I und II zwischen der Horizontalen H-H und der oberen Schnittebene,
einen Bereich III zwischen der Horizontalen H-H und der unterhalb dieser um einen Winkel von 15° um die Achse x auf der Seite des asymmetrischen Ausschnitts des Abdeckschirms 4 der Glühlampe 3 verdrehten Halbebene,
einen Bereich IV zwischen dem Bereich III und der unteren Schnittebene, und
einen Bereich V zwischen der Horizontalen H-H und der unteren Schnittebene des Scheinwerfers.

In den Bereichen I und II sind vertikale Zylinderlinsen oder langgestreckte Prismen ausgebildet, die das Licht waagerecht streuen.

Der Bereich III ist klar ohne lichtablenkende Riffeln, die Bereich IV und V enthalten lichtablenkende langgestreckte gerade Riffeln mit der Grundfläche auf der Seite des Scheinwerferrands.

Fig. 3 stellt Abblendlichtbündel von der Randzone dar, und zwar in Strichlinie ohne Lichtablenkung durch das Randparaboloid und in Voll-Linie gemäß der Erfindung. Das Lichtbündel aus dem klaren Bereich III verstärkt die Beleuchtung des näheren Fahrbahnrandes, was zu einer Steigerung der Fahrsicherheit in Kurve in Richtung des Lichtbündels und bei Fahrt mit verschlechterter Sicht führt. Die Lichtbündel aus den Bereichen I und II werden durch die Streuscheibe in Pfeilrichtung waagerecht gestreut, wobei die vertikale Ablenkungs-Komponente α _v nach Gleichung (7) in der Nähe der Horizontalen minimal ist, so daß die Reichweite des Scheinwerfers nicht verschlechtert wird, sondern in der Nähe der Übergänger des Paraboloids in die obere Schnittebene, wo es zu Deformationen des Reflektors kommt, maximal ist, so daß hier der Unterschied der Konvergenz Δα _vmax zwischen der Stirnfläche des Abblendlichtfadens und dem näheren Brennpunkt F _h des Scheinwerfers gemäß der Erfindung und des Scheinwerfers ohne Ablenkung eine genügende Reserve für deren Kompensation bildet. Dadurch wird eine Lichtabstrahlung oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze und damit auch eine Lichtblendung verhindert.

In Fig. 4 ist ein Fernlichtbündel vom Fernlichtfaden 6 abgebildet. Das ursprünglich divergente Bündel wird durch die Ablenkung α in ein zumindest teilweise konvergentes Bündel geändert. Die Lichtbündel aus den Bereichen I und II werden durch die Ablenkung auf dem Randparaboloid aus dem Raum oberhalb der Horizontalen auf die Fahrbahn verlagert, und nach der breitwinkligen Streuung durch die Streuscheibe 2 in horizontaler Richtung gewährleisten sie eine gute Beleuchtung der Fahrbahnränder bei Fernlichtbetrieb des Scheinwerfers, was bei den bekannten Scheinwerfern nicht möglich ist. Das Lichtbündel aus dem Bereich III beleuchtet den rechten Rand der Fahrbahn oberhalb der Horizontalen, und mit herabgesetzter Lichtstärke auf der Seite des Gegenverkehrs wird so dessen mögliche Blendung bei zu spätem Umschalten von Fern- auf Abblendlicht verringert. Die Lichtbündel aus den Bereichen IV und V werden durch die geraden Riffeln der Streuscheibe 2 auf die optische Achse x des Scheinwerfers und unterhalb dieser konzentriert, was eine Steigerung der Achslichtstärke des Scheinwerfers, eine Verbesserung des Verhältnisses dieser Achslichtstärke zur maximalen Lichtstärke und eine Steigerung der Beleuchtungsstärke der Fahrbahn auf eine Entfernung von 100 m und mehr zur Folge hat.

Claims

Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, bestehend aus einem Spiegelreflektor (1) mit einem die Reflektorscheitelöffnung enthaltenden Hauptparaboloid sowie einem zu diesem koaxialen Randparaboloid, dessen Brennpunkt von der Lichtaustrittsseite her gesehen hinter dem des Hauptparaboloids auf der den beiden Paraboloiden gemeinsamen Achse (X) liegt, einer in die Reflektorscheitelöffnung eingesetzten Glühlampe (3) mit einer Wendel für Fernlicht (6) sowie einer nach unten durch einen Schirm abgedeckten Wendel für asymmetrisches Abblendlicht (5) und einer den Reflektor auf seiner offenen Seite verschließenden Streuscheibe (2), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- a) die Brennweite (f₀) des Randparaboloids ist kleiner als die Brennweite (f _h) des Hauptparaboloids;
- b) die beiden oben und unten parallel zur waagrechten Mittelebene des Reflektors (1) abgeflachten Paraboloide schneiden bzw. durchdringen einander stufenlos entlang eines Kreisbogens mit einem Abstand (y _p) von der Rotationsachse (X) des Reflektors;
- c) die Streuscheibe (2) weist in kreisringabschnittförmigen Randbereichen, die außen durch einen Kreisbogen mit dem Außenradius (R) des Reflektors (1) und innen durch einen Kreisbogen mit einem dem Abstand (yTp) der Schnitt- bzw. Durchdringungslinie der beiden Paraboloide von der Rotationsachse (X) des Reflektors (1) entsprechenden Radius begrenzt sind, folgende Abschnitte auf:
  - c₁) auf der der Fahrbahnmitte zugekehrten Seite des Scheinwerfers einen durch eine in der waagrechten Mittelebene des Scheinwerfers verlaufende und eine 15° schräg nach unten gerichtete Gerade begrenzten klaren Kreisringabschnitt (III) ohne lichtablenkende bzw. lichtstreuende Riffeln und einen sich an diesen nach unten anschließenden Abschnitt (IV) mit lichtablenkenden langgestreckten geraden Riffeln,
  - c₂) auf der der Fahrbahnmitte abgekehrten Seite des Scheinwerfers einen durch eine in der waagrechten Mittelebene des Scheinwerfers verlaufende Gerade nach oben begrenzten Kreisringabschnitt (V) mit lichtablenkenden langgestreckten geraden Riffeln und
  - c₃) auf beiden Seiten der senkrechten Mittelebene des Scheinwerfers je einen durch eine in dessen waagrechter Mittelebene verlaufende Gerade nach unten begrenzten Kreisringabschnitt (I, II) mit parallel zur senkrechten Mittelebene des Scheinwerfers verlaufenden Riffeln für eine weitwinklige Streuung der von dem Randparaboloid reflektierten Strahlen, wobei
  - c₄) die lichtablenkenden Riffeln der unterhalb der waagrechten Mittelebene des Scheinwerfers angeordneten geriffelten Abschnitte (IV, V) zur senkrechten Mittelebene des Scheinwerfers hin nach unten geneigt verlaufen und die Form von Prismen haben, deren von der Rotationsachse (X) des Reflektors (1) abgekehrten Flächen parallel zu dieser Achse verlaufen.