[0001] La présente invention concerne un projecteur de véhicule automobile destiné à former
un faisceau de croisement.
[0002] Un faisceau de croisement est caractérisé par une coupure, c'est-à-dire par une limite
d'orientation générale horizontale au-dessus de laquelle aucun rayon lumineux ne doit
être émis. Sur la figure 1 des dessins annexés est représentée, par une vue de face
d'un écran normalisé à 25 mètres, la coupure qui doit être spécifiquement adoptée
dans un certain nombre de pays, notamment en Europe. Cette coupure est constituée,
pour un sens de circulation à droite, par un demi-plan horizontal hʹH s'étendant
vers la gauche à partir de l'axe horizontal longitudinal du véhicule, et par un demi-plan
Hc s'étendant vers la droite de ce même axe en étant légèrement incliné vers le haut,
typiquement d'un angle α égal à 15 degrés. Bien entendu, cette configuration est inversée
pour une circulation à gauche.
[0003] Outre cette coupure, permettant de ne pas éblouir les conducteurs des véhicules venant
en sens inverse, il existe aussi un certain nombre d'exigences concernant l'intensité
lumineuse en divers points et régions au-dessous de la coupure. En particulier, la
"tache de concentration", c'est-à-dire la région du champ d'éclairement dans laquelle
la concentration lumineuse doit être maximale, doit être de préférence située légèrement
à droite par rapport à l'axe vertical central vʹ-v passant par le plan longitudinal
médian du véhicule, et juste au-dessous de la coupure, et ce afin d'éclairer correctement
le bas-côté. Cette concentration est déterminée notamment par la mesure du flux lumineux
aux points 75R et 50R, flux qui doit être supérieur à une valeur minimale autorisée.
[0004] Dans la technique conventionnelle des projecteurs de croisement comportant une lampe
à filament munie d'une coupelle d'occultation définissant la coupure mentionnée plus
haut, d'un réflecteur, et d'une glace de répartition fermant le projecteur, la concentration
souhaitée du faisceau telle que définie ci-dessus est aujourd'hui aisément obtenue
grâce à des caractéristiques optiques bien spécifiques du réflecteur et de la glace.
[0005] Cependant, la Demanderesse, par sa demande de brevet français N
o 2 536 502 du 19 novembre 1982, a proposé un projecteur de croisement sans coupelle
d'occultation. Plus précisément, la coupure "Européenne" du type défini ci-dessus
est obtenue uniquement par une conception spéciale du réflecteur et de la glace. Ce
projecteur comprend un réflecteur comportant deux secteurs en forme de paraboloïdes
de révolution d'axe commun, disposés symétriquement par rapport audit axe et délimités
par deux plans axiaux, l'un horizontal, et l'autre faisant avec ce dernier un angle
égal à l'angle de relèvement de coupure du faisceau de croisement ; une lampe à filament
axial décalé vers le haut en direction radiale par rapport audit axe ; et une glace
de répartition placée devant le réflecteur, dont les zones homologues aux deux secteurs
en forme de paraboloïdes sont faiblement déviatrices. Selon cette demande de brevet,
les deux secteurs en forme de paraboloïdes ont le même foyer, situé axialement à
l'aplomb du centre du filament, et même distance focale.
[0006] Un tel projecteur a pour principal avantage un accroissement considérable du flux
lumineux de sortie, en raison de la suppression de la coupelle d'occultation.
[0007] Cependant, en référence à la figure 2 des dessins annexés, qui représente les courbes
isocandéla C
i de l'éclairement produit par un tel projecteur de la technique antérieure sur en
écran normalisé à 25 mètres, la tache de concentration obtenue avec ce projecteur
(zone hachurée T) est essentiellement centrée sur l'axe longitudinal du véhicule.
Un tel positionnement présente deux inconvénients majeurs. D'une part, une telle tache
de concentration centrale est extrêmement sensible aux oscillations verticales du
véhicule. Ainsi, lors des variations d'assiette de ce dernier, il apparaît dans l'axe
de la route des différences d'éclairement très marquées, ce qui conduit à une gêne
visuelle, génératrice de fatigue, du conducteur. D'autre part, l'optimisation de la
distance de visibilité donnée par un projecteur de croisement conduit à superposer
la tache de concentration au point 75R de la réglementation européenne, soit un décalage
de ladite tache vers la droite et vers le haut. A cet égard, la solution qui consisterait
à décaler cette tache de concentration vers la droite et vers le haut à l'aide de
prismes déviateurs ou analogues sur la glace du projecteur est difficile à mettre
en oeuvre en pratique, car elle aboutit à une dégradation sensible de la coupure,
et à un risque certain d'augmentation des rayons montants, donc éblouissants pour
les véhicules venant en face, du fait des imprécisions inévitables dans la réalisation
de la glace de fermeture par moulage.
[0008] La présente invention vise à proposer un perfectionnement à un projecteur de croisement
sans coupelle, grâce auquel on obtienne, outre une coupure tout à fait satisfaisante,
une concentration du faisceau lumineux correctement décalée vers la droite par rapport
à l'axe longitudinal central du véhicule.
[0009] A cet effet, l'invention est caractérisée en ce que :
- les deux secteurs en forme de paraboloïdes ont des distances focales différentes,
leurs foyers étant respectivement situés axialement de part et d'autre du centre du
filament, et
- le réflecteur comporte des surfaces réfléchissantes, s'étendant au-delà desdits
plans axiaux et effectuant sans discontinuité la liaison entre les deux secteurs en
forme de paraboloïdes de foyers différents, qui amènent au-dessous de ladite coupure
les images du filament qu'elles réfléchissent.
[0010] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante
d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite
en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de face schématique du plan normalisé à 25 mètres qui dicte
l'éclairement d'un projecteur de croisement,
- la figure 2 représente, dans le plan normalisé à 25 mètres, les courbes isocandéla
d'un projecteur de croisement sans coupelle de l'art antérieur,
- la figure 3 est une vue en coupe verticale longitudinale schématique d'un projecteur
de croisement conforme à la présente invention.
- la figure 4 est une vue de dos du réflecteur du projecteur de la figure 3,
- la figure 5 est une vue à échelle agrandie, en coupe verticale longitudinale, d'un
détail du projecteur des figures 3 et 4,
- les figures 6 à 8 sont des vues de face des images réfléchies du filament sur un
écran normalisé à 25 mètres, pour trois zones différentes du réflecteur des figures
3 et 4, et
- la figure 9 représente, par un certain nombre de courbes isocandéla, l'éclairement
obtenu avec le projecteur des figures 4 et 5 sur l'écran normalisé.
[0011] Les figures 1 et 2 ont été décrites au cours de la discussion faite en introduction.
Il n'est pas nécessaire d'y revenir.
[0012] Sur les figures 3 et 4 est représenté un projecteur de croisement selon une forme
de réalisation préférée de l'invention.
[0013] Il comprend une lampe munie d'un filament axial 100, un réflecteur 200 et une glace
de répartition 300 fermant le projecteur à l'avant de celui-ci.
[0014] A la différence des projecteurs classiques à coupelle d'occultation, dans lesquels
le filament est disposé en avant du foyer du réflecteur parabolique et son axe est
le plus souvent confondu avec l'axe optique du réflecteur, le filament 100, qui peut
être schématisé par un cylindre de longueur 2ℓ et de rayon r, est ici décalé vers
le haut d'une distance égale à son rayon r par rapport à l'axe optique Ox du projecteur.
De cette manière, la surface émissive du filament est essentiellement tangente audit
axe Ox.
[0015] Le réflecteur ou miroir 200 est subdivisé en plusieurs secteurs 201 à 206. Ces six
secteurs sont séparés par des plans axiaux, à savoir le plan horizontal xOy, un plan
xOs qui fait avec le plan xOy un angle α égal à l'angle de relèvement à droite de
la coupure de faisceau de croisement telle que représentée sur la figure 1, de l'ordre
de 15 degrés, et un plan xOt qui fait avec la verticale zʹ-z un angle β =α/2, soit
de l'ordre de 7°30'.
[0016] Les plans xOy et xOs définissent entre eux deux secteurs 201 et 202 qui sont chacun
en forme de paraboloïde. Plus précisément, le foyer du premier secteur parabolique
201 est indiqué en F₁ sur les figures 3 et 5, et est situé à proximité de l'extrémité
axiale arrière du filament. Le foyer F₂ du second secteur parabolique 202 est quant
à lui situé à proximité de l'autre extrémité du filament. Les distances focales correspondantes
f₁ et f₂ sont déterminées pour que ces foyers F₁ et F₂ soient situés, de part et d'autre
du centre F
O du filament en direction axiale, à égale distance de celui-ci, comme on le verra
en détail plus loin.
[0017] Les images du filament 100 réfléchies par ces deux secteurs se placent sur l'écran
normalisé à 25 mètres comme indiqué sur la figure 6. Comme on peut l'observer, ces
images P₁₂ amorcent la coupure hʹHc, en étant situées juste au-dessous de celle-ci,
tout en apportant une concentration de lumière dans la région située à droite de la
référence verticale centrale vʹv, pour ainsi favoriser grandement l'obtention des
flux lumineux convenables aux points normalisés 50R et 75R de la réglementation européenne,
où l'éclairement minimal exigé par les règlements est le plus élevé.
[0018] On peut noter ici que, par rapport au feu de croisement sans coupelle de la demande
de brevet N
o 82 19382 de la Demanderesse, on obtient, grâce aux deux foyers F₁ et F₂ disposés
symétriquement autour du centre F
O du filament, un tel décalage à droite de la tache de concentration tout en conservant
l'avantage du doublement du flux lumineux dans la zone de concentration par rapport
à un feu de croisement classique avec coupelle d'occultation.
[0019] On peut noter également que, les images issues des zones 201 et 202 du réflecteur
étant convenablement positionnées pour créer en partie le faisceau recherché, tant
en ce qui concerne la tache de concentration que de la coupure inclinée, il n'est
pas nécessaire de faire intervenir des éléments optiques correcteurs importants sur
la glace de fermeture 300 du projecteur pour dévier les rayons lumineux. Les zones
de la glace homologues des zones 201 et 202 seront donc non déviatrices ou faiblement
déviatrices.
[0020] A partir de cette configuration de base, on utilise selon l'invention les autres
secteurs 203 à 206 du réflecteur, d'une part pour renforcer l'intensité du faisceau,
et d'autre part pour mieux définir la coupure hʹH dans le demi-plan de gauche. Comme
on le verra en détail plus loin, ces secteurs sont déterminés de manière à ce que
les images du filament qu'ils forment aient toutes leur point le plus haut situé sur
la coupure hʹHc, ou tout au moins au très proche voisinage de celle-ci.
[0021] Selon la présente invention, ces zones 203 à 206 sont constituées par des surfaces
déflectrices qui assurent avec une continuité au second ordre la transition entre
les secteurs 201 et 202 en forme de paraboloïdes de foyers différents, respectivement
dans la région supérieure et dans la région inférieure du réflecteur.
[0022] On peut rappeler ici que la continuité au second ordre d'une surface est assurée
par le fait qu'en tout point d'une ligne quelconque tracée sur la surface, les plans
tangents sont les mêmes de part et d'autre de cette ligne. En pratique cela se traduit
par l'absence de cassures dans la surface. Cette disposition permet, en pratique de
réaliser des surfaces réelles présentant une très bonne conformité avec les surfaces
théoriques qui vont être indiquées ci-dessous, et dans lesquelles aucune anomalie
optique n'est constatée.
[0023] Sous un aspect purement mathématique, l'invention peut être mise en oeuvre avec
les équations ci-dessous.
[0024] Les zones paraboloïdales 201 et 202 de foyers différents ont pour équation :

[0025] Dans cette équation :
-(x, y, z) sont les coordonnées cartésiennes selon les axes représentés sur les figures
3 et 4,
-f
o est une distance focale imaginaire, égale à la distance suivant Ox entre l'origine
O et le centre axial, appelé F
O, du filament 100,
-ℓ est la demi-longueur du filament,
-r est le rayon du filament, et
-n est un paramètre réel positif choisi dans l'intervalle [1, +∞].
[0026] Avec cette équation du type paraboloïde, on comprend que la zone 201, qui se distingue
entre autres de la zone 202 par y >0, a pour distance focale f₁ = f
o + ℓ/n, et que la zone 202 a pour distance focale f₂ = f
o - ℓ/n, distances qui correspondent respectivement aux foyers F₁ et F₂ sur les figures
3 et 5. f
o est donc la moyenne des focales des secteurs respectifs 201 et 202.
[0027] De cette manière, on comprend que les images du filament 100 vont être décalées vers
la droite aussi bien par le secteur 201 que par le secteur 202, pour amorcer la coupure
inclinée selon Hc, comme représenté sur la figure 6. A cet égard, et un tel décalage
étant fonction du paramètre n, on choisira la valeur de ce dernier de telle sorte
que la tache de concentration ainsi déterminée soit sensiblement superposée avec le
point "75R" de la réglementation européenne.
[0028] Les zones 203 et 204 sont déterminées par l'équation suivante :


les constantes, paramètres et variables étant les mêmes que ci-dessus.
[0029] Les images P₃₄ du filament 100 engendrées par ces zones, comme le montre la figure
7, déterminent majoritairement la coupure horizontale de gauche du faisceau.
[0030] Les zones 205 et 206, selon la présente forme de réalisation préférée de l'invention,
ont pour équation :

les constantes, paramètres et variables étant comme ci-dessus, et l'angleα ayant
dans le présent exemple une valeur de 15°, soit l'angle du demi-plan Hc de la coupure
à droite par rapport à l'horizontale hʹ-h.
[0031] On peut observer que cette équation (3) est déduite de l'équation (2) indiquée plus
haut par un changement de coordonnées correspondant à une rotation de l'angle α autour
de l'axe Ox. Cette rotation permet en particulier d'assurer la continuité au second
ordre avec les surfaces en forme de paraboloïdes 201 et 202 au niveau des demi-plans
xOsʹ, xOs inclinés de l'angle α, ces deux demi-plans étant définis par l'équation
z/y = tg(α), soit zcosα - ysinα = 0.
[0032] Les images P₅₆ des surfaces réfléchissantes 205 et 206, comme le montre la figure
8, définissent principalement la coupure inclinée Hc de la partie droite du faisceau,
en prolongeant la coupure déjà amorcée au niveau de la tache de concentration par
les zones 201 et 202.
[0033] On peut démontrer, par un calcul qu'il n'est pas nécessaire de reproduire ici, que
les surfaces des six zones 201 à 206 présentent à leur transition une continuité au
second ordre, à l'exception de la transition selon les demi-plans xOtʹ et xOt, où
un léger défaut de continuité au second ordre est constaté dans la théorie, comme
on le démontrera plus loin.
[0034] En ce qui concerne la continuité des surfaces au premier ordre, on vérifie aisément
que les diverses surfaces 201 à 206 ont des traces identiques deux à deux lorsqu'on
les coupe par les plans qui assurent leur séparation.
[0035] Plus précisément, et comme on l'a déjà vu, la surface 201 est un paraboloïde de focale
f₁ = f
ο-

. Les traces de cette surface dans les demi-plans xOyʹ et xOsʹ sont donc des paraboles
de même foyer f₁ = f
o-

. Par un raisonnement identique, on démontre que les traces de la surface 202 dans
ses demi-plans de limite xOy et xOs sont des paraboles de focale f₂ = f
o +

.
[0036] En ce qui concerne la trace de la zone 203 dans le demi-plan xOyʹ, qui est défini
mathématiquement par y < o et z = o, l'équation (2) qui caractérise cette surface
devient :

soit une parabole de focale f
o -

= f₁, ce qui vérifie la continuité avec la surface 201.
[0037] De même, on démontre que la trace de la surface 204 dans le demi-plan xOy (y > o,
z = o) est une parabole de focale fo +

= f₂ ; la continuité est encore vérifiée.
[0038] Le raccordement entre les surfaces 201 et 205 s'effectue dans le demi-plan xOsʹ,
d'équation zcosα-ysinα=o, avec ycosα + zsinα < o. L'équation (3) devient donc :

[0039] Enfin, le raccordement entre les surfaces 202 et 206 s'effectuant dans le demi-plan
xOs, d'équation zcosα - ysinα = o avec ycosα + zsinα > o, l'équation (3)

[0040] Dans ces deux derniers cas, la continuité (au premier ordre tout au moins) est encore
démontrée.
[0041] Il faut maintenant aborder les caractéristiques du raccordement entre les surfaces
203 et 206 et les surfaces 204 et 205, dans les demi-plans xOt et xOtʹ, respectivement.
[0042] En première approximation, on va tout d'abord déterminer les traces fictives des
surfaces 203 et 204 dans le plan vertical en les prolongeant fictivement jusqu'audit
plan.
[0043] Le demi-plan vertical supérieur xOz est déterminé par y = o et z > o. L'équation
(2) devient ainsi :

[0044] La trace fictive de la surface 203 dans le demi-plan vertical supérieur est donc
une parabole de focale f₃ = f
o - ℓ - r, correspondant à un foyer F₃ dont la position en arrière du filament 100
est représentée sur la figure 5.
[0045] On détermine de la même manière la trace fictive de la surface 206 prolongée au-delà
du plan de séparation xOt, jusqu'au plan xOu perpendiculaire au plan xOs. Le demi-plan
supérieur xOu a pour équation ycosα + zsinα =o, avec zcosα - ysinα > o.. L'équation
(3) devient :

soit une parabole de focale f₆ = f
o - ℓ - r, égale à f₃. (voir figure 5).
[0046] Ainsi, et du fait de la symétrie qui existe entre les surfaces 203 et 206 par rapport
au plan xOt déterminant la transition entre celles-ci, on peut affirmer que lesdites
surfaces ont même trace dans ce plan de transition et que cette trace est relativement
proche de la trace parabolique de focale f₃ = f₆ = f
o - ℓ - r existant de part et d'autre du raccordement.
[0047] On constate qu'en théorie, la continuité au second ordre n'est localement pas réalisée,
mais qu'il existe dans le demi-plan de raccordement xOt un très léger coude.
[0048] Cependant, dans la pratique, ce défaut sera atténué lors des étapes d'usinage et
de polissage du réflecteur ou de son moule, jusqu'à disparaître et n'engendrer aucun
défaut apparent dans la lumière projetée.
[0049] D'une manière analogue, la trace fictive de la surface 204, prolongée au-delà du
raccordement xOtʹ, lorsqu'elle est coupée par le demi-plan vertical inférieur xOzʹ,
d'équation y = o et z < o, est fournie par l'équation(2)

[0050] On obtient ainsi une trace parabolique fictive de focale f₄ = f
o + ℓ+

, correspondant à un foyer F₄ dont la position en avant du filament est représentée
sur la figure 5.
[0051] En correspondance, la trace fictive de la surface 205 d'équation (3) prolongée jusqu'au
demi-plan inférieur xOuʹ, d'équation ycosα + zsinα = o avec zcosα - ysinα < o, est
déterminée par :

[0052] Par un raisonnement analogue à celui qui précède, les surfaces 204 et 205 ont même
trace dans le demi-plan de raccordement xOtʹ, trace qui peut être considérée comme
relativement proche d'une parabole de focale f₄=f₅=f
o+ℓ +

. (foyers F₄ = F₅ sur la figure 5) caractérisant deux traces fictives des surfaces
raccordées, à faible distance angulaire de part et d'autre du raccordement.
[0053] On va indiquer ci-dessous des valeurs numériques possibles pour les différentes variables
et constantes des équations (1) à (3), ces valeurs étant particulièrement bien adaptées
à l'emploi dans le projecteur de croisement d'une lampe du type HlA :
ℓ = 2,75 mm
r = 0,6 mm
f
o = 22,5 mm, et
n = 1,375
[0054] Ces valeurs conduisent aux distances focales suivantes :
- f₁ = 20,5 mm pour le paraboloïde 201,
- f₂ = 24,5 mm pour le paraboloïde 202,
- f₃ = f₆ = 19,15 mm environ pour la pseudo-parabole de transition entre les zones
203 et 206) et
- f₄ = f₅ = 25,55 mm environ pour la pseudo-parabole de transition entre les zones
204 et 205).
[0055] Bien entendu, un tel réflecteur sera utilisé avec une glace destinée à améliorer
la répartition du faisceau, et notamment à effectuer un étalement horizontal. De préférence,
les zones de la glace homologues des secteurs 201 et 202 du réflecteur, qui participent
majoritairement à la création et au positionnement bien déterminé de la tache de concentration,
seront lisses ou faiblement déviatrices. Mais dans tous les cas, la glace 300 fermant
le projecteur sera conçue pour n'effectuer sensiblement aucune déviation verticale,
afin de ne pas dégrader la coupure satisfaisante obtenue par la conception spécifique
du réflecteur, et en particulier de ne pas augmenter l'éclairement éblouissant au
point normalisé B50 (voir figure 1).
[0056] Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation
décrite ci-dessus, mais inclut toute variante conforme à son esprit. En particulier,
on pourra déterminer d'autres surfaces que celles définies par les équations (2) et
(3) pour assurer la transition continue entre les surfaces 201 et 202 tout en rabattant
les images du filament au-dessous de la coupure.
[0057] Enfin, la description ci-dessus se réfère à un sens de circulation à droite. Il est
bien entendu que, pour un sens de circulation à gauche, l'homme de l'art sera effectuer
la symétrie appropriée par rapport au plan vertical.
1.- Projecteur de croisement pour véhicule automobile, comprenant :
- un réflecteur (200) comportant deux secteurs (201,102) en forme de paraboloïdes
de révolution d'axe commun, disposés symétriquement par rapport audit axe et délimités
par deux plans axiaux, l'un horizontal, et l'autre faisant avec ce dernier un angle
égal à l'angle de relèvement (α) de la coupure (hʹHc) du faisceau de croisement,
- une lampe à filament axial (100) décalé vers le haut en direction radiale par rapport
audit axe, et
- une glace de répartition (300) placée devant le réflecteur, dont les zones homologues
aux deux secteurs en forme de paraboloïdes sont non déviatrices ou faiblement déviatrices,
caractérisé en ce que :
- les deux secteurs (201,202) en forme de paraboloïdes ont des distances focales
(f₁,f₂) différentes, leurs foyers étant respectivement situés axialement de part et
d'autre du centre du filament, et
- le réflecteur comporte des surfaces réfléchissantes (203,204,205,206), s'étendant
au-delà desdits plans axiaux et effectuant sans discontinuité la liaison entre les
deux secteurs en forme de paraboloïdes de foyers différents, qui amènent au-dessous
de ladite coupure les images du filament qu'elles réfléchissent.
2.- Projecteur de croisement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les
foyers (F₁,F₂) des deux secteurs en forme de paraboloïdes (201,202) sont disposés,
en direction axiale, à égale distance du centre (FO) du filament, de part et d'autre de celui-ci.
3.- Projecteur de croisement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les
foyers (F₁,F₂) des deux secteurs en forme de paraboloïdes (201,202) sont disposés,
en direction axiale, à une distance du centre (FO) du filament inférieure à la moitié de la longueur (2ℓ) du filament (100).
4.- Projecteur de croisement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les
secteurs (201,202) en forme de paraboloïdes sont définis par l'équation :

et en ce que les surfaces réfléchissantes sont définies par les équations :

où f
o est une distance focale imaginaire correspondant à un foyer situé axialement au centre
du filament,
ℓ est la demi-longueur du filament,
r est le rayon du filament, et
n est une constante choisie dans l'intervalle (1,+∞).
5.- projecteur de croisement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé
en ce que l'angle (α) qui sépare les deux plans axiaux délimitant les secteurs (201,202)
en forme de paraboloïdes est d'environ 15°.
6.- Projecteur de croisement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé
en ce que le filament (100) est décalé vers le haut d'une distance égale à son rayon
(r) par rapport audit axe.