DE19728956C1 - Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents
Beleuchtungseinrichtung für FahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung insbesondere für die
Frontbeleuchtung von Fahrzeugen, welche eine elektrische Lampe und eine
asphärische Linse aufweist, wobei zumindest ein Teil des von der Lampe erzeugten
Lichtes auf die Linse fällt und aus dieser als Lichtkeule zur Beleuchtung des vor dem
Fahrzeug liegenden Teils einer Fahrbahn wieder austritt.
Bei herkömmlichen Fahrzeugscheinwerfern wird die für einen möglichst blendfreien
Betrieb des Scheinwerfers erforderliche Bündelung der vom Scheinwerfer emittierten
Lichtstrahlung (Lichtkeule) dadurch erreicht, daß die als Lichtquelle benutzte Lampe
etwa im Brennpunkt eines parabolförmig ausgebildeten Reflektors angeordnet wird.
Zur Einstellung der Leuchtweite des Scheinwerfers wird der Reflektor mitsamt der
Lampe um eine Schwenkachse in die erforderliche Position geschwenkt und fixiert.
Zur Umschaltung zwischen Abblendlicht und Fernlicht werden üblicherweise an
unterschiedlichen Stellen im Reflektor positionierte Glühfäden der Lampe aktiviert, so
daß entsprechend unterschiedliche Leuchtweiten erzielt werden.
Aus der DE 34 46 983 A1 ist eine Verstelleinrichtung zum Einstellen der Leuchtweite
von Kraftfahrzeugscheinwerfern in Abhängigkeit von der Ausrichtung der
Fahrzeuglängsachse, d. h. vom Beladungszustand des Fahrzeugs bekannt. Diese
Verstelleinrichtung dient der automatischen Anpassung an derartig unterschiedliche
Zustände. Hierzu sind an der Vorder- und Hinterachse jeweils Meßwertgeber zum
Messen des Abstandes des Wagenkastens von der jeweiligen Achse vorgesehen. Die
von diesem Meßwertgebern erfaßten Werte werden über eine elektronische
Steuerung an druckmittelbetätigte Stellmotoren weitergegeben, die zum
Verschwenken des Reflektors der Fahrzeugscheinwerfer um eine Schwenkachse
dienen. Die Stellmotoren werden pneumatisch durch Beaufschlagung mit Unterdruck
betätigt.
Ferner ist aus der DE 44 39 556 A1 eine dynamische Leuchtweitenregelung für Fahrzeuge
bekannt, die bei optimaler Ausleuchtung der Fahrbahn für den Fahrer die Blendung
vorausfahrender und entgegenkommender Fahrzeuge vermeiden soll. Hierbei ermittelt ein
Reichweitesensor den Abstand des jeweiligen Fahrzeugs von dem vorausfahrenden oder
entgegenkommenden Fahrzeug und führt den Meßwert einer Regeleinrichtung zu, die über
eine Stelleinrichtung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs eine blendfreie Einstellung der
Leuchtweite vornimmt. Im Hinblick auf diese Stelleinrichtung ist lediglich eine mechanische
Schwenkeinrichtung zum Verschwenken des Scheinwerfers oder Scheinwerferreflektors
geoffenbart.
Eine Vorrichtung zum selbsttätigen Berichtigen der Ausrichtung eines Scheinwerferlichtbündels,
das sich aus der Schräglage eines Fahrzeugs, insbesondere eines Motorrads bei Kurvenfahrt,
ergibt, ist in der DE 37 43 137 C2 beschrieben. Diese Vorrichtung beinhaltet eine Sensorik zur
Erfassung der Fahrzeugschräglage sowie eine plattenförmige Blende, die zwischen der
Öffnungsebene des Reflektors und der Öffnungsebene des Scheinwerfergehäuses angeordnet
ist und einem Teil des von der Glühlampe ausgehenden Lichtbündels abschneidet. Die
plattenförmige Blende ist über einen Motorantrieb in Abhängigkeit von der Fahrzeugschräglage
in Querrichtung bezüglich des Scheinwerfergehäuses neigbar, so daß die Ausrichtung des
Scheinwerferlichtbündels entsprechend seiner Ausrichtung in der Normallage des Fahrzeugs
beeinflußt wird. Durch eine gesonderte Antriebseinrichtung kann die Blende auch in vertikaler
Richtung verschoben werden, um die Leuchtweite bei Nichtbewegungen der
Fahrzeugkarosserie um die Fahrzeugquerachse konstant zu halten.
Darüber hinaus ist es bei Fahrzeugen bekannt, die Strahlrichtung der Fahrzeugscheinwerfer
entsprechend dem Einschlagwinkel der Fahrzeuglenkung um eine vertikale Achse zu
verschwenken, so daß die Strahlrichtung annähernd tangential zu der vom Fahrzeug
befahrenen Kurve verläuft. Hierzu wird in ähnlicher Weise wie bei der Leuchtweitenregulierung
eine mechanische Verschwenkung der Hauptfunktionsteile des jeweiligen
Fahrzeugscheinwerfers, d. h. des Reflektors mit der Lampe vorgenommen. Diese Technik hat
sich jedoch in der Fahrzeugbeleuchtung nicht durchgesetzt.
In der DE 195 20 926 A1 wird eine optische Linse beschrieben, die aus einem Elastomerteil
gebildet und im Winkelbereich eines Elektromagneten angeordnet ist. Im Randbereich ihres
Linsenumfanges ist sie magnetisch wirksam ausgebildet, so daß die optischen Eigenschaften
der Linse durch Verformung der optischen Fläche mittels Magnetfeldänderungen veränderbar
sind. Die Linse kann als Vollkörper aus einem lichtdurchlässigen Weichkunststoff oder auch als
flüssigkeitsgefüllter Hohlkörper ausgebildet sein.
Auch aus der DE 36 44 225 C2 ist eine optische Linse bekannt, die aus einem elastomeren
Körper gebildet ist, dessen optisch wirksame Fläche von einem Fassungsglied bestimmt wird.
Die Krümmung dieser optisch wirksamen Fläche kann mittels des Fassungsgliedes durch
Ausübung von positivem oder negativem Druck gesteuert verändert werden. Der elastomere
Körper besitzt einen Gradienten im Schermodul längs seiner optischen Achse, um bei
Veränderung der Brennweite durch Verformung der Linse eine sphärische oder eine
gewünschte asphärische Oberfläche beizubehalten.
Schließlich sind Fahrzeugscheinwerfer bekannt, bei denen zur besseren Bündelung der vom
Scheinwerfer abgegebenen Lichtstrahlung asphärische Linsen eingesetzt werden. Ein solcher
Scheinwerfer ist beispielsweise aus der DE 36 02 262 C2 bekannt. Ein Prinzipbild für einen
entsprechenden Scheinwerfer ist in Fig. 1 dargestellt. Eine vor einem parabolförmig
ausgebildeten Reflektor 3 angeordnete elektrische Lampe 1 erzeugt eine Lichtstrahlung, die
von dem Reflektor 3 in Richtung auf eine asphärische Linse 2 reflektiert wird. Die asphärische
Linse 2 kann je nach Formgebung des Reflektors 3 und Stellung der Lampe 1 mit ihrem
konvexen Teil oder mit ihrem üblicherweise im wesentlichen eben ausgebildeten Teil der
Oberfläche dem Reflektor zugewandt sein. Zur Erzielung eines möglichst blendfreien
Scheinwerferbetriebs ist in den Strahlengang zwischen Reflektor 3 und asphärischer Linse 2
eine z. B. rahmenförmig ausgebildete Blende 4 eingeschaltet, die durch die Linse 2 auf die
Straße vor dem Fahrzeug abgebildet wird, so daß sich dort ein entsprechendes Hell/Dunkel-
Feld zeigt. Durch Veränderung der Höhenposition der Blende 4 ist es grundsätzlich möglich, die
Leuchtweite eines solchen Scheinwerfers zu verändern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs
genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß mit möglichst geringem Aufwand eine
Verbesserung des ausgeleuchteten Sichtfeldes für den Fahrer eines Fahrzeugs quer zur
Fahrzeuglängsachse erzielt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen 2 bis 22 hervor.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung
besteht darin, die von einer Beleuchtungseinrichtung emittierte Lichtkeule in ihrer Form
und/oder in ihrer Strahlrichtung quer zur Fahrzeuglängsachse (in einer horizontalen
Ebene gesehen) zu verändern, ohne dabei die Hauptfunktionsteile der
Beleuchtungseinrichtung zu verschwenken. Vielmehr wird eine entsprechende
Beeinflussung der Lichtstrahlung selbst vorgenommen. Dies erfolgt durch die
Verwendung von Linsen, die zumindest in Teilbereichen ihrer optisch wirksamen
Oberfläche durch eine Aktorik formveränderbar sind, so daß sich ihre optischen
Ablenkeigenschaften im Sinne der gewünschten Beeinflussung der Lichtstrahlen
verändern. Für derartige Linsen kommen sogenannte flexible Linsen in Frage, die seit
vielen Jahren grundsätzlich bekannt sind.
So wird etwa in der GB 12 09 234 eine Brille beschrieben, deren "Gläser" jeweils in
Form einer flexiblen Linse ausgebildet sind. Die Brennweite dieser flexiblen Linse ist
durch eine Einstellvorrichtung veränderbar. Die Linse selbst ist als flexibler Hohlkörper
ausgebildet, der mit einer Flüssigkeitsfüllung versehen ist. Die Hülle des Hohlkörpers
und die Flüssigkeitsfüllung sind aus einem Material mit sehr guter Lichtdurchlässigkeit.
Der Hohlraum der Linse ist durch eine flexible Schlauchleitung mit einem kleinen
Kolben-/Zylinder-System im Bügel der Brille untergebracht. Die Schlauchleitung und
der Zylinderraum des Kolben-/Zylinder-Systems sind ebenfalls flüssigkeitsgefüllt.
Durch Veränderung der Stellung des Kolbens mit Hilfe eines Schiebereglers kann
wahlweise Flüssigkeit in den Linsenhohlraum hineingefördert oder abgezogen
werden, so daß sich die Krümmung der Linse entweder stärker oder schwächer
einstellt.
Die Endung wird nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele in ihrem Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen herkömmlichen Fahrzeugscheinwerfer mit asphärischer Linse,
Fig. 2 eine flexible asphärische Linse mit zwei Kammern,
Fig. 3 eine flexible asphärische Linse mit vier Kammern,
Fig. 4 eine flexible asphärische Linse mit peripheren Druckkammern,
Fig. 5 eine flexible asphärische Linse mit flexiblem optischem Ablenkkörper,
Fig. 6 eine flexible asphärische Linse mit flexiblem optischem Ablenkkörper
und äußerer Glasscheibe und
Fig. 7 das Schema einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung an
einem Fahrzeug.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Form eine erste Ausführungsform einer flexiblen
Linse, wie sie bei einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zum Einsatz
kommen kann. Die aus einem gummiartig flexiblen Werkstoff bestehende flexible
Linse 2 ist durch Krafteinwirkung vergleichsweise leicht in ihrer äußeren Form
veränderbar. Sie ist als Hohlkörper aus einem lichtdurchlässigen und lichtbrechenden
Kunststoff (z. B. Silicongummi) hergestellt und weist zwei in horizontaler Richtung
nebeneinander angeordnete und durch eine Mittelwand voneinander getrennte
Kammern H1, H2 auf. Das linke Teilbild der Fig. 2 zeigt die Linse 2 in einer
perspektivischen Darstellung, während die rechte Darstellung eine frontale Ansicht
beinhaltet. Die Kammern H1, H2 sind mit einem flüssigen oder gelartigen
lichtdurchlässigen Material (z. B. Siliconöl) ausgefüllt, dessen Brechungsindex genau
oder zumindest annähernd so groß ist wie der Brechungsindex des für die äußere
Hülle der Linse 2 verwendeten Materials. Die Volumina der Kammerfüllungen sind
durch eine nicht dargestellte Aktorik einzeln veränderbar. Dies kann dadurch
geschehen, daß über eine entsprechende, ebenfalls nicht dargestellte
Pumpeinrichtung Flüssigkeit aus den Kammern H1 bzw. H2 abgezogen oder in diese
hineingefördert wird. Da die Kammerfüllungen der Kammern H1 und H2 unabhängig
voneinander verändert werden können, ist es möglich, die für die Beeinflussung des
Lichtstrahlengangs optisch wirksame Oberfläche der Linse 2 in den beiden Hälften
der Linse 2 unterschiedlich zu verändern. Das bedeutet, daß beispielsweise nur die
Strahlrichtung der ausgesendeten Lichtkeule unter im wesentlichen Beibehaltung ihrer
ursprünglichen Form um eine vertikale Achse, also quer zur Fahrzeuglängsachse
verschwenkt werden kann. Es ist aber grundsätzlich auch möglich, anstelle einer
Veränderung der Strahlrichtung der Lichtkeule nur eine Veränderung der Form der
Lichtkeule vorzunehmen, also deren Charakteristik zu ändern. Konkret bedeutet dies
bei der vorliegenden Erfindung, daß der von der Lichtkeule getroffene Bereich der vor
dem Fahrzeug liegenden Fahrbahn in Seitenrichtung, also quer zum Fahrzeug
veränderbar ist. Die in gerader Richtung vor dem Fahrzeug liegenden Teile der
Fahrbahn bleiben also weiterhin von der Lichtkeule bedeckt. Selbstverständlich ist es
auch möglich, sowohl die Strahlrichtung als auch die Charakteristik der Lichtkeule
durch eine entsprechende Beeinflussung der äußeren Form der flexiblen Linse 2 zu
verändern.
Aus Fig. 3 geht eine Abwandlung der Prinziplösung in Fig. 2 hervor. Diese
Abwandlung besteht darin, daß die Linse 2 insgesamt vier Kammern H1 bis H4
aufweist, die im Sinne der Quadranten eines rechtwinkligen Koordinatensystems
angeordnet sind, so daß die beiden Kammern H1 und H2 sowie die beiden Kammern
H3 und H4 in horizontaler Richtung gesehen nebeneinander und die beiden Kammern
H1 und H3 bzw. die beiden Kammern H2 und H4 jeweils übereinander angeordnet sind.
Diese vier Kammern H1 bis H4 sind einzeln oder in Gruppen hinsichtlich ihrer
Kammerfüllungen veränderbar. Dadurch ist es möglich, nicht nur, wie dies in der
Lösung in Fig. 2 der Fall ist, in bezug auf eine horizontale Ebene eine Beeinflussung
der Strahlrichtung und/oder der Strahlcharakteristik der Lichtkeule zu bewirken,
sondern auch eine entsprechende Änderung in Richtung der Fahrzeuglängsachse,
d. h. also in einer vertikalen Ebene gezielt einzustellen (Leuchtweite). Damit ist es im
Prinzip möglich, das Auf- und Abblenden eines Fahrzeugscheinwerfers durch eine
entsprechende Veränderung der optisch wirksamen Oberfläche der flexiblen Linse 2
zu realisieren. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht daher vor, die
Aktorik zur Beeinflussung der Volumina der Kammerfüllungen mit einer
Umschalteinrichtung für Abblend- und Fernlicht zu koppeln. Mit besonderem Vorteil
wird eine Umschalteinrichtung verwendet, bei der anstelle eines vom Fahrer manuell
zu betätigenden Schalters eine elektronische Steuerung vorgesehen ist, die
selbsttätig auf die Detektion von Licht entgegenkommender Fahrzeuge reagiert. In
diesem Fall könnte also das mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
ausgestattete Fahrzeug bei Bedarf regelmäßig mit Fernlicht fahren, das bei
entgegenkommenden Verkehr automatisch auf Abblendlicht umgeschaltet wird.
Die Beeinflussung der Strahlrichtung und/oder der Strahlcharakteristik der Lichtkeule
in Richtung quer zur Fahrzeuglängsachse könnte grundsätzlich in entsprechender
Weise wie bei einem Schalter für das Fernlicht durch eine manuelle Betätigung
seitens des Fahrers eines Fahrzeugs erfolgen. Wesentlich zweckmäßiger ist es
jedoch, die Ansteuerung der Aktorik 14 mit einem Sensor 13 zur Erfassung der
Lenkradstellung oder des Einschlagwinkels α1 der lenkbaren Räder 12 des Fahrzeugs
signaltechnisch zu koppeln, wie dies in der schematischen Darstellung in Fig. 7
angedeutet ist. Die Fahrzeuglängsachse ist mit dem Bezugszeichen A versehen
worden. Die beiden Frontscheinwerfer 11a und 11b erzeugen bei Geradeausfahrt des
Fahrzeugs jeweils eine Lichtkeule La bzw. Lb, deren Strahlrichtung in Richtung der
Fahrzeuglängsachse A verläuft. Wenn nun das Fahrzeug, wie in Fig. 7 beispielhaft
angedeutet, durch Einschlagung des Lenkwinkels α1 in eine Rechtskurve geht, wird
die Aktorik 14 durch die Übermittlung des vom Sensor 13 erfaßten Lenkwinkels so
beeinflußt, daß die in den Fahrzeugscheinwerfern 11a, 11b enthaltenen (nicht
dargestellten) flexiblen Linsen so verformt werden, daß die Lichtkeulen La, Lb in der
Strahlrichtung nach rechts in die Position der gestrichelt eingezeichneten Lichtkeulen
La', Lb' umgelenkt werden.
Der Umlenkwinkel der Strahlung ist in Fig. 7 mit α2 bezeichnet worden und liegt
zweckmäßigerweise in einer ähnlichen Größe wie der Winkel α1.
In entsprechender Weise wie in Fig. 3 ist in Fig. 4 in zweifacher Darstellung eine
andere Variante der Erfindung dargestellt, bei der die flexible Linse 2 nicht als
gefüllter Hohlkörper ausgebildet ist, sondern bei dem ein optischer Kernkörper 5 aus
einem gummiartig flexiblen und lichtdurchlässigen Material vorgesehen ist, das dem
Material des Hohlkörpers von Fig. 2 oder Fig. 3 entspricht. Der einstückige Kernkörper
5 ist außerhalb des lichtbrechenden Bereichs der Linse 2 peripher von vier
Druckkammern P1 bis P4 umgeben, von denen jeweils die Druckkammern P1 und P2
bzw. P3 und P4 nebeneinander und die Druckkammern P1 und P3 bzw. P2 und P4 jeweils
übereinander angeordnet sind. Die Druckkammern berühren den Kernkörper 5 an
dessen äußerer Oberfläche. Anstelle der Anordnung der Druckkammern P1 bis P4, die
insoweit der Anordnung der Kammern H1 bis H4 in Fig. 3 entspricht, wäre es auch
möglich, in ähnlicher Weise wie in Fig. 2 lediglich zwei Druckkammern vorzusehen.
Das Volumen dieser Druckkammern P1 bis P4 ist durch die in Fig. 4 nicht dargestellte
Aktorik einzeln oder in Gruppen einstellbar, wobei es je nach Bemessung der
Volumenänderung durch Druckeinwirkung der Druckkammern P1 bis P4 auf den
Kernkörper 5 zu einer Verformung von dessen Oberfläche kommt. Diese
Oberflächenänderung wird gezielt so eingestellt, daß es zu der gewünschten
Beeinflussung der Lichtkeule, die von der Linse 2 ausgestrahlt wird, kommt. Während
bei der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 darauf geachtet werden muß, daß das
Material, mit dem die einzelnen Kammern H1 bis H4 gefüllt sind, einen Brechungsindex
aufweisen, der nahezu oder vollständig gleich dem Brechungsindex des
Hohlkörpermaterials ist, kommt es hierauf bei der Ausführung der Fig. 4 nicht an. Für
die Befüllung der Druckkammern P1 bis P4 können daher beliebige Flüssigkeiten oder
auch Gase eingesetzt werden, da die Druckkammern außerhalb des lichtbrechenden
Bereichs der Linse 2 angeordnet sind. Die Fluidfüllung der Druckkammern P1 bis P4
kann durch ein geeignetes Druckversorgungsaggregat erfolgen, das durch die in Fig.
4 nicht dargestellte Aktorik gesteuert wird und das gewählte Fluid entsprechend der
Beeinflussung des Strahlengangs ein- bzw. ausspeist.
In den Fig. 5 und 6 ist jeweils eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Lösung
dargestellt. In Fig. 5b ist im Ruhezustand, also im von der Aktorik unbeeinflußten
Zustand eine Linse 2 dargestellt, deren Lichtaustrittsfläche plan ausgebildet ist und
die Deckfläche 8 eines flexiblen, prismatischen und lichtdurchlässigen optischen
Ablenkkörpers 6 bildet, dessen Grundfläche 9 mit dem asphärischen Teil 7 der Linse
2 verbunden ist. Der asphärische Teil 7 der Linse 2 kann aus einem flexiblen Material
bestehen, kann aber alternativ auch in herkömmlicher Weise aus einem völlig starren
Material (z. B. gepreßtes Glas) bestehen. Wesentlich ist lediglich, daß der
Ablenkkörper 6 aus einem gummiartig flexiblen und lichtdurchlässigen Material
besteht, das sich unter Krafteinwirkung verformen läßt. Dies geschieht in der Weise,
daß durch die in Fig. 5 nicht näher dargestellte Aktorik die Deckfläche 8 in eine
gegenüber der Grundfläche 9 geneigte Stellung gebracht wird, wie dies in der
Teildarstellung Fig. 5a beispielhaft dargestellt ist. Da der Ablenkkörper aus einem
lichtbrechenden Material besteht, wird die aus der Deckfläche 8 austretende
Strahlung in einem Winkel abgelenkt, der der Neigung der Deckfläche 8 gegenüber
der Grundfläche 9 entspricht. Fig. 6 zeigt eine vorteilhafte Ausführung dieses Prinzips
der Erfindung, bei der die Deckfläche 8 des Ablenkkörpers 6 von einer starren,
lichtdurchlässigen Scheibe 10, vorzugsweise einer Scheibe aus Glas, gebildet wird.
Durch entsprechende Krafteinwirkung (Pfeile F und -F) auf die Scheibe 10 läßt sich
eine der Fig. 5a entsprechende Verformung des Ablenkkörpers 6 ohne weiteres
einstellen. Grundsätzlich können die für die Verformung erforderlichen Kräfte in
beliebiger Weise aufgebracht werden. Beispielsweise ist es möglich, hierfür
pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Systeme oder elektromotorisch
bewegte Spindelantriebe zu verwenden. Es ist aber auch eine Lösung möglich, die
dem Wirkprinzip für die Verformung der flexiblen Linsen 2 in den Fig. 2 bis 4
entspricht. Hierzu kann beispielsweise ähnlich wie in Fig. 3 der Ablenkkörper 6 als
Hohlkörper mit vier Teilkammern ausgebildet werden, die mit einer lichtdurchlässigen
Füllung versehen sind, deren Volumen einzeln oder in Gruppen durch die Aktorik
veränderbar ist. Voraussetzung ist, daß mindestens zwei in horizontaler Richtung
nebeneinanderliegende Teilkammern vorgesehen sind, um eine Beeinflussung der
Strahlrichtung bzw. Strahlcharakteristik der Lichtkeule quer zur Fahrzeuglängsachse
zu ermöglichen. Für die Befüllung der Teilkammern kommen sowohl Flüssigkeiten als
auch Gase in Frage. Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor,
die Kammern H1 bis H4 (Fig. 2, 3) bzw. die Druckkammern P1 bis P4 (Fig. 4) bzw. die
Teilkammern (Fig. 5, 6) mit einem Material zu füllen, das zu einer Werkstoffgruppe zu
rechnen ist, die als "smart gel" bezeichnet wird. Es handelt sich hierbei um Stoffe, die
durch Variation äußerer Einflüsse wie z. B. Temperatur, Druck, pH-Wert,
Lichteinstrahlung oder Stärke elektrischer oder magnetischer Felder ihr Volumen
deutlich verändern. Dadurch ist es möglich, das Füllvolumen in den Kammern H1 bis
H4, in den Druckkammern P1 bis P4 und in den Teilkammern gezielt zu beeinflussen,
ohne dabei im Sinne der Pneumatik oder Hydraulik ein Druckmedium zu- oder
abführen zu müssen. Die gewünschten Volumenveränderungen können vielfach allein
auf elektrischen Wege initiiert werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die
Formveränderungen der Linse 2 durch unmittelbare mechanische Krafteinwirkung von
elektromagnetischen oder elektrostriktiven Aktoren einzustellen.
Zur weiteren Verbesserung der Strahlcharakteristik der von der
Beleuchtungseinrichtung erzeugten Lichtkeule kann es im Einzelfall sinnvoll sein, in
an sich bekannter Weise eine motorisch bewegbare rahmenartige Blende in den
Strahlengang zwischen Lampe und flexibler Linse einzuschalten, so daß nur der
optisch günstige Bereich der flexiblen Linse jeweils für die Lichtstrahlung freigebbar
ist. Für den Motorantrieb einer solchen Blende kommen beliebige elektrische,
hydraulische oder pneumatische Antriebe einschließlich der zuvor bereits erwähnten
"Verformungsantriebe" auf der Basis von "smart gels" in Frage. Der Motorantrieb der
Blende ist signaltechnisch mit der Steuerung der Aktorik für die flexible Linse
gekoppelt.
Selbstverständlich kann die Aktorik der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
mit einer an sich bekannten Sensorik für eine Leuchtweitenregelung signaltechnisch
gekoppelt sein. Die Einstellung der Leuchtweite erfolgt dabei im Wege einer
entsprechenden Verformung der flexiblen Linse.
Die Erfindung ermöglicht es, eine hochleistungsfähige Beleuchtungseinrichtung für
Fahrzeuge zu schaffen, wobei zum Betrieb der Einrichtung wenig oder sogar keine
Mechanik mehr benötigt wird. Die Verwendung von Silicongummi als Werkstoff für
flexible Linsen hat den großen Vorteil, daß es sich hierbei um einen Stoff handelt,
dessen elastische und optische Eigenschaften in einem sehr großen
Temperaturbereich erhalten bleiben.
Claims (22)
1. Beleuchtungseinrichtung insbesondere für die Frontbeleuchtung von
Fahrzeugen mit einer elektrischen Lampe (1) und einer asphärischen Linse (2),
wobei zumindest ein Teil des von der Lampe (1) erzeugten Lichtes auf die Linse
(2) fällt und aus dieser als Lichtkeule (La, Lb) zur Beleuchtung des vor dem
Fahrzeug liegenden Teils einer Fahrbahn wieder austritt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Linse (2) zumindest in Teilbereichen ihrer optisch wirksamen Oberfläche
durch eine Aktorik (14) formveränderbar ist dergestalt, daß die Lichtkeule (La, Lb)
ihre Form und/oder ihre Strahlrichtung (in einer horizontalen Ebene gesehen)
quer zur Fahrzeuglängsachse (A) verändert.
2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Linse (2) dergestalt ausgebildet ist, daß die Form und/oder die
Strahlrichtung der Lichtkeule (La, Lb) durch die Aktorik (14) auch in Richtung der
Fahrzeuglängsachse veränderbar ist.
3. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuerung der Aktorik (14) in an sich bekannter Weise mit einem Sensor (13) zur Erfassung der
Lenkradstellung oder des Einschlagwinkels (α1) der lenkbaren Räder (12) des
Fahrzeugs signaltechnisch gekoppelt ist.
4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aktorik (14) in an sich bekannter Weise mit einer Umschalteinrichtung für Abblend- und Fernlicht
gekoppelt ist.
5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umschalteinrichtung in an sich bekannter Weise eine elektronische Steuerung beinhaltet, die
selbsttätig auf die Detektion von Licht entgegenkommender Fahrzeuge reagiert.
6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Linse (2) als Hohlkörper aus einem gummiartig flexiblen und
lichtdurchlässigen Material gebildet ist und der Hohlkörper mindestens zwei in
horizontaler Richtung nebeneinander angeordneter Kammern (H1, H2) aufweist,
die mit einem flüssigen oder gelartigen lichtdurchlässigen Material ausgefüllt
sind, dessen Brechungsindex im wesentlichen gleich groß ist wie der
Brechungsindex des flexiblen Materials, wobei die Volumina der
Kammerfüllungen durch die Aktorik (14) einzeln oder in Gruppen veränderbar
sind.
7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Linse (2) vier Kammern (H1 bis H4) aufweist, von denen jeweils zwei (H1
und H2 bzw. H3 und H4) nebeneinander und jeweils zwei übereinander (H1 und
H3 bzw. H2 und H4) angeordnet sind.
8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Linse (2) einen Kernkörper (5) aus einem gummiartig flexiblen und
lichtdurchlässigen Material aufweist und der Kernkörper (5) außerhalb des
lichtbrechenden Bereichs der Linse (2) peripher um mindestens zwei in
horizontaler Richtung nebeneinander angeordneten Druckkammern (P1 und P2
bzw. P3 und P4) berührend eingeschlossen ist, wobei durch
Volumenänderungen, die durch die Aktorik (14) in den Druckkammern (P1 bis
P4) einzeln oder in Gruppen einstellbar sind, die Form des Kernkörpers (5)
veränderbar ist.
9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens vier Druckkammern (P1 bis P4) vorgesehen sind, von denen
jeweils zwei (P1 und P2 bzw. P3 und P4) nebeneinander und jeweils zwei
übereinander (P1 und P3 bzw. P2 und P4) angeordnet sind.
10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckkammern (P1 bis P4) mit einem Fluid gefüllt sind, das von einem
durch die Aktorik (14) gesteuerten Druckversorgungsaggregat ein- und
ausspeisbar ist.
11. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die plan ausgebildete Lichtaustrittsfläche der Linse (2) die Deckfläche (8)
eines flexiblen, im Ruhezustand prismatischen und lichtdurchlässigen optischen
Ablenkkörpers (6) ist, dessen Grundfläche (9) mit dem asphärischen Teil (7) der
Linse (2) verbunden ist, wobei die Deckfläche (8) durch die Aktorik (14) in eine
gegenüber der Grundfläche (9) geneigte Stellung bringbar ist.
12. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckfläche (8) des Ablenkkörpers (6) von einer starren,
lichtdurchlässigen Scheibe (10), insbesondere einer Glasscheibe, gebildet wird.
13. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckfläche (8) durch die Aktorik (14) mittels Krafteinwirkung auf die
starre Scheibe (10) in die geneigte Stellung bringbar ist.
14. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aktorik (14) ein auf die starre Scheibe (10) einwirkendes pneumatisches
oder hydraulisches Kolben-Zylinder-System umfaßt.
15. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ablenkkörper (6) als Hohlkörper in mindestens zwei in horizontaler
Richtung nebeneinanderliegende Teilkammern unterteilt ist, wobei die
Teilkammern mit einem Druckgas oder einem flüssigen oder gelartigen
lichtdurchlässigen Material ausgefüllt sind und in ihrem Füllvolumen einzeln oder
in Gruppen durch die Aktorik (14) veränderbar sind.
16. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ablenkkörper (6) vier Teilkammern aufweist, von denen jeweils zwei
nebeneinander und jeweils zwei übereinander angeordnet sind.
17. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammern (H1 bis H4) mit einem "smart gel" gefüllt sind.
18. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckkammern (P1 bis P4) mit einem "smart gel" gefüllt sind.
19. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilkammern mit einem "smart gel" gefüllt sind.
20. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formveränderung der Linse (2) in an sich bekannter Weise durch unmittelbare mechanische
Krafteinwirkung elektromagnetischer oder elektrostriktiver Aktoren einstellbar ist.
21. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß in an sich bekannter Weise eine motorisch bewegliche rahmenartige Blende (4) in den Strahlengang
der Lichtstrahlung zwischen Lampe (1) und Linse (2) eingeschaltet ist und der
Motorantrieb der Blende (4) signaltechnisch mit der Steuerung der Aktorik (14)
gekoppelt ist.
22. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß in an sich bekannter Weise die Steuerung der Aktorik (14) mit einer Sensorik für eine
Leuchtweitenregelung signaltechnisch gekoppelt ist.
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