Extraflacher Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf einen extraflachen Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem Reflektor, einer Lichtquelle und einer transparenten Abschlußscheibe, durch die hindurch die von der Quelle ausgesandten und vom Reflektor reflektierten Lichtstrahlen gehen.
Der erfindungsgemäße Scheinwerfer ist dadurch gekenn­zeichnet, daß der Reflektor einen oberen Sektor (3₁,3₂) und/oder einen unteren Sektor (4) umfaßt, der gebildet wird durch eine Vielzahl von Evoluten mindestens zwei­ten Grades, die progresssiv von einem kleinen Parameter entsprechend der verfügbaren Höhe (H) des Reflektors im Scheinwerfer zu einem großen Parameter entsprechend der Kurve übergehen, die eine Reflexion über die gesamte Breite (L) der größten Öffnung des Scheinwerfers ge­währleistet.

Beschreibung

[0001] Die Entwicklung von Kraftfahrzeugen mit gutem aerodyna­mischen Beiwert hat insbesondere zu Scheinwerfern ge­ringer Höhe mit stark geneigter Abschlußscheibe ge­führt. Um mit solchen Scheinwerfern geringer Höhe, die infolgedessen auch Reflektoren geringer Höhe haben, die von den Vorschriften verlangten und für eine Verwendung des Fahrzeugs unter optimalen Sicherheitsbedingungen auch notwendigen Lichtströme zu erzielen, ist vorge­schlagen worden, den Reflektor mittels mehrerer reflek­tierender Sektoren zu gestalten, die jeweils durch Rotation von Kurven mindestens zweiten Grades um die optische Achse des Reflektors erzeugt werden. Diese Kurven werden so gewählt, daß man seitlich mindestens zwei optische Quadrikabschnitte großen Parameters und größten Volumens entsprechend der größten Öffnungs­breite des Scheinwerfers und vertikal mindestens zwei optische Quadrikabschnitte kleinen Parameters erhält, die es ermöglichen, einen Höchstwert an Lichtvolumen einzufangen, das in der verkleinerten Öffnungshöhe des Scheinwerfers nutzbar ist.

[0002] Diese bekannten Reflektoren weisen hauptsächlich den Nachteil eines begrenzten optischen Wirkungsgrads auf, weil die Anschlußbereiche zwischen den auf diese Weise gebildeten versetzten Sektoren nicht genutzt werden.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile dieser bekann­ten Scheinwerfer mit versetzten Sektoren mit Hilfe eines neuartigen Scheinwerfers zu beseitigen, der bei geringer Höhe einen optimalen optischen Wirkungsgrad hat.

[0004] Zu diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung ein extra­flacher Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, der mindestens einen Reflektor, eine Lichtquelle und eine transparente Abschlußscheibe umfaßt, durch welche die von der Quelle ausgesandten und vom Reflektor reflektierten Licht­strahlen hindurchgehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor einen oberen und/oder unteren Bereich umfaßt, der gebildet wird durch eine Vielzahl von Evoluten mindestens zweiten Grades, die progressiv von einem kleinen Parameter entsprechend der verfugbaren Höhe des Reflektors im Scheinwerfer auf einen großen Parameter entsprechend der Kurve übergehen, die eine Reflexion auf der gesamten Breite der größten Öffnung des Schein­werfers gewährleistet.

[0005] Die Verwendung von Evoluten, insbesondere Kegelschnit­ten, zur Erzeugung des Reflektors ermöglicht ein Aus­schalten aller Anschlußbereiche und, infolgedessen, den Erhalt eines optimalen optischen Wirkungsgrads, da ein solcher Scheinwerfer einen Wirkwinkel des ausgestrahl­ten Lichtes nutzt, der gleich demjenigen eines Rotati­onsparaboloids, dessen Mantellinie der Kegelschnitt mit großem Parameter wäre, oder sogar größer als dieser ist.

[0006] In einer bevorzugten Ausführungsform, die die Herstel­lung einer Form aufgrund ebener Flächenelemente und den praktischen Erhalt einer optischen Politur hoher Güte ermöglicht, sieht die Erfindung vor, daß der Reflektor eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Flächenelemen­ten umfaßt, deren Normale im Krümmungsmittelpunkt mit der Normalen eines Rotationskegels in diesem Punkt zusammenfällt, der den gleichen Parameter wie die durch diesen Punkt gehende Grundkurve der Evolutengrundflä­che hat.

[0007] In einer Ausführungsform der Erfindung fallen die Brennpunkte der Evoluten zusammen.

[0008] Die Erfindung wird gut verständlich beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beige­hefteten Zeichnungen, in denen:

- Figur 1 eine Vorderansicht eines Reflektors nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

- Figur 2 ist die Seitenansicht der Entwicklung der Grundform des Reflektors in Figur 1, eingespannt in die der vertikalen Brennpunktebene entsprechenden Ebene, und

- Figur 3 ist eine abgewickelte Ansicht des Schnitts entlang der Linie hʹh in Figur 1.

[0009] In Figur 1 ist der Reflektor aufgeteilt in Sektoren 1, 2, 3₁, 3₂ und 4, die durch monotone Entwicklung von Parabeln erzeugt werden. In der oberen Quadrik 3₁3₂ gehen diese Parabeln progressiv vom kleinen Parameter der Funktion y²=40x, angepaßt an die in der vertikalen Brennpunktebene yʹy des Reflektors verfügbare Nutzhöhe H, zum größten Parameter der Funktion y²=nx (ca. 170x) in den äußersten schrägen Längsebenen (Meridiane) der Schnittstellen d₁ und d₂ zu den seitlichen Sektoren 1 und 2 mit optimaler regelmäßiger Parabelquadrik und gleich großem Parameter y²=nx über, angepaßt an die größte nutzbare Lichtöffnungsbreite (L) des Scheinwer­ferreflektors. Was den unteren Quadriksektor 4 anlangt, so kann dieser, je nach erwarteter Leuchtfunktion, einer progressiven Evolute folgen, die ähnlich wie die des oberen Sektors oder anders ist oder eine ähnliche regelmäßige Funktion wie die der seitlichen Sektoren 1 und 2 oder eine andere hat.

[0010] In dieser Figur sind zum besseren Verständnis ebenfalls skizziert:

- im oberen rechten Sektor 3₂ die Entwicklung einer Evolute der progressiven parabolischen Grundbezugssy­steme, die von der vertikalen optischen Diametralebene yʹy in monotoner Weise alle Evolutionsgrade der Meri­dianebene zur Diagonalebene der Schnittstelle d₁ zum regelmäßigen seitlichen Parabelsektor 2 mit großem Parameter y²=nx durchlaufen;

- im oberen linken Sektor 3₁ ein grober Verlauf der Entwicklung der gesamten Reflexionsrichtungsfacetten, die die innere Reflexionsfläche des Scheinwerferreflek­tors bilden sollen;

- außerhalb des in dicken Linien gezeigtern Umrisses der vorderen Lichtöffnung des Reflektors die angenäher­te Entwicklung der progressiven Transformation des Wirkvolumens, beschrieben durch den Schnittpnkt der Verlängerung jeder parabolischen Meridian-Grundbezugs­systemkurve des entsprechenden oberen Sektors des Re­flektors mit dessen vorderer Öffnungsebene.

[0011] In Figur 2 sind dargestellt:

- eine Mehrzahl parabolischer Meridian-Bezugssysteme des Parameters y²=40x bis y²=nx, die die allgemeine Form der Evolutengrundfläche des Reflektors erzeugen, auf der die Lagen und Ausrichtungen der verschiedenen Facetten der Reflexionsfläche zu bestimmen sind;

- vergleichsweise an den Grenzen der nutzbaren Aufnah­me-/Reflexionsflächen, die bestimmt werden durch den Durchmesser der Lampenöffnung 5 zur Ausrüstung des Reflektors und die oberen und unteren Abbruchebenen P₁P₂ welche die Höhe der Reflexionsquadrik des Pro­jektors mindern, eine schematische Funktionsanordnung von Teilen der Facetten, die nach ihrer dargestellten charakteristischen Lage und Ausrichtung in der gleichen Richtung R, im wesentlichen parallel zur optischen Achse xʹx, alle Strahlen reflektieren, die vom Glühfa­den der Lampe ausgesandt werden, die im gemeinsamen Brennpunkt F der realisierten sich ergebenden reflek­tierenden Evolutenquadrik angeordnet ist, und in diesen Punkten alle Rotationspababel-Bezugssysteme eingefangen und zurückgeworfen haben würden, die äquivalent sind den entsprechenden Elementarevoluten der Grunddefini­tion, die durch die orthogonale Medianebene einer jeden Facette in bezug auf die dargestellte Lage/Ausrichtung gehen;

- der Winkelgewinn des Wirkvolumens, der erzielt werden kann mit einem reflektierenden oberen Sektor, der bes­timmt wird durch eine nach der progressiven Erzeugung von als Beispiel genommenen Parabelbezugssystemen ange­ordnete Facettisierung und der sich hier einfach be­grenzt auf den in der vertikalen Brennpunktebene y'y des Reflektors erzielten Gewinn gegenüber dem Winkel des Anfangsvolumens, das erhalten werden würde in einem Paraboloid mit großem Parameter y²=nx durch den hinte­ren Grenzstrahl C₁ (der unmittelbar über der Öffnungs­kontur 5 der Lampe verläuft) und den vorderen Grenz­strahl C₂, der zum vorderen Rand desselben Paraboloids mit großem Parameter y²=nx reicht, geschnitten durch die obere Abbruchebene P₁ , mit dem Winkel β des ein­gerichteten Volumens, das wirksam erleuchtet wird durch den Grenzstrahl C₃ (verläuft unmittelbar über der Öff­nungskontur 5 der Lampe und wird eingefangen durch die äußerste hintere Facette der vertikalen Brennpunktebene yʹy) und durch den vorderen Grenzstrahl C₄, der zur Facette des vorderen Endes entsprechend demselben Para­belbezugssystem mit kleinem Parameter der vertikalen Brennpunktebene yʹy, y²=40x, am Rande der oberen Ab­bruchebene P₁ gelangt.

[0012] In jeder der Meridianebenen, die zum Anschluß an die reflektierenden seitlichen Sektoren mit großem Parame­ter 1 und 2 verlaufen, bringt die evolutenförmige Fa­cettisierung einen anderen Winkelgewinn, den wir hier nicht darzustellen versucht haben, um die Figur nicht zu überlasten.

[0013] Im dargestellten Beispiel betragen die Winkel α und β im wesentlichen 35° bzw. 54°.

[0014] Die Ansicht der Figur 3 ist so angelegt, daß sie von einer Seite in etwa die Entwicklung eines nichtbegrenz­ten Beispiels eines Grundnetzwerks mit monoton verlau­fender Parabelfläche darstellt, auf die sich, wie von der anderen Seite dargestellt, die Gesamtheit der Fa­cetten mit kleiner optischer Politurfläche abstützt, die schließlich die reflektierende Innenfläche minde­stens des oberen Sektors 3 des Reflektors bilden. Es liegt auf der Hand, daß die Außenfläche des Refektors, die keinerlei optische Funktion hat, vorzugsweise im wesentlich einer anderen Fadenkonstruktion folgt als die monoton verlaufende Fläche der Grunddefinition und daß sie sich von dieser insbesondere durch die Dicke der Wand unterscheidet, wobei zu berücksichtigen sind die unterschiedlichen Lagen/Ausrichtungen der Innenfa­cetten, die von Natur aus gegebenen Bearbeitungsfehler des Formteils sowie die verschiedenen Profile der Befe­stigungsmittel - Montage und Einstellung nach den Er­fordernissen des Einbaus und der Anpassung des Reflek­tors in den herzustellenden Scheinwerfer.

Ansprüche

1. - Extraflacher Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem Reflektor, einer Lichtquelle und einer transparenten Abschlußscheibe, durch die hindurch die von der Lichtquelle ausgesandten und vom Reflektor reflektierten Lichtstrahlen gehen, dadurch gekennzeich­net, daß der Reflektor einen oberen Sektor (3₁,3₂) und/oder einen unteren Sektor (4) umfaßt, der durch eine Vielzahl von Evoluten mindestens zweiten Grades gebildet wird, die progressiv von einem kleinen Parameter entsprechend der verfügbaren Höhe (H) des Reflektors im Scheinwerfer auf einen großen Parameter entsprechend der Kurve übergehen, die eine Reflexion über die gesam­te Breite (L) der größten Öffnung des Scheinwerfers gewährleistet.

2. - Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß der Reflektor eine Reflexionsfläche umfaßt, die gebildet wird durch eine Vielzahl nebeneinanderlie­gender ebener Grundflächen, deren Normale im Krümmungs­mittelpunkt zusammenfällt mit der Normalen eines Rota­ tionskegelbezugssystems in diesem Punkt mit gleichem Parameter wie die Elementarevolute der Grunddefinition, die durch diesen Punkt geht.

3. - Scheinwerfer nach einem der voraufgehenden Anspru­che, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunkte der Evoluten zusammenfallen.

Zeichnung