DE2923316C2

DE2923316C2 - Kraftfahrzeug-Scheinwerfer mit gerippter Streuscheibe und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2923316C2
Application number: DE2923316A
Authority: DE
Inventors: Hector Boulogne Fratty
Original assignee: Cibie Projecteurs SA
Current assignee: Cibie Projecteurs SA
Priority date: 1978-06-09
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1983-11-10
Also published as: FR2428204B1; IT7923389A0; DE2923316A1; JPS6057642B2; BR7903652A; JPS54164378A; US4272801A; GB2024395B; GB2024395A; FR2428204A1; AR220394A1; IT1120948B

Description

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Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I sowie ein Verfahren zur Herstellung der bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer verwendeten Streuscheibe.

Mit einer Streuscheibe werden die vom Reflektor zurückgeworfenen Lichtstrahlen je nach dem, ob Fernlicht oder Abblendlicht eingeschaltet ist. in entsprechender Weise abgelenkt. Hierfür ist die Streuscheibe mit Rippen versehen, von denen jede als Streu- oder Sammellinse wirkt.

Bei Kraftfahrzeug-Scheinwerfern sind folgende Rippen üblich:

— Bei einer im wesentlichen ebenen Streuscheibe sind die Rippen von je einem zylindrischen Profilelement gebildet, wobei sich die Erzeugenden der zylindrischen Flächen parallel zur Hauptebene der Streuscheibe erstrecken: der Querschnitt (Leitkurve der zylindrischen Fläche) einer solchen Rippe ist von einem Kreis gebildet, desses Radius von einem zum anderen Ende der Rippe unveränderlich bleibt.

— Bei einer gewölbten Streuscheibe ist die vorstehend definierte zylindrische Rippe entsprechend der Wölbung der Streuscheibe gekrümmt, jedoch bleibt ihr Querschnitt ein Kreis von konstantem Radius. Ihre Erzeugenden sind keine parallelen Geraden mehr, sondern gekrümmte Linien, die der Krümmung der Streuscheibe folgen. Um die Beschreibung zu vereinfachen, werden im folgenden derartige Rippen an einer gewölbten Streuscheibe als pseudozylindrisch bezeichnet.

Die zylindrischen Rippen der Streuscheiben haben bei Kraftfahrzeug-Scheinwerfern mehrere Funktionen:

— Beispielsweise können derartige Rippen an einer Scheinwerfer-Streuscheibe vertikal angeordnet werden, um die Verbreiterung und Verteilung des durch die Streuscheibe durchtretenden Lichtstnihlenbündels zu regulieren:

— es ist auch möglich, an einer Scheinwerfer-Streuscheibe mehrere Rippenzonen auszubilden, von denen jede eine verschiedene Ablenkaufgabe erfüllt. Bei einer solchen Anwendung treten dort, wo die verschiedenen Zonen aneinanderstoßen, wegen des unstetigen Überganges zwischen den Zonen unvermeidlich Preßfehler auf.

Die GB-PS 8 I54&3 zeigt einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer mit Streuscheibe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Streuscheibe besitzt eine Zone mit im wesentlichen vertikalen Rippen, bei denen sowohl die Breite, der Abstand als auch der Krümmungsradius konstant sind, so daß sich die zuvor genannten Nachteile ergeben.

Aus der US-PS 1842878 ist ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit Streuscheibe bekannt, bei der die annähernd vertikalen Rippen eine konstante Breite, einen konstanten Abstand und einen konstanten Krümmungsradius aufweisen. Lediglich in einer eng beschränkten Zone sind schräg verlaufende Rippen a/igeoni xt, deren Breite sich von einem Ende zum anderen verändert. Auch hier treten die vorgenannten Nachteile, insbesondere Unstetigkeitsstcllen an den Übergängen von einer Rippenzone zur anderen auf.

Die DE Patentanmeldung P 29 08 891.3 befaßt sich mit einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer mit Streuscheibe, bei der die zylindrische oder pseudozylindrische Gestalt der Rippen und somit der Krümmungsradius beibehalten und die Höhe sowie der Abstand zwischen den Rippen veränderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer mit Streuscheibe die Rippen derart zu gestalten, daß sich die Ablenkung der Lichtstrahlen je nach Erfordernis ausbilden läßt, wobei unstetige Übergänge zwischen verschiedenen Rippenzonen ausgeglichen werden. Ferner soll ein Verfahren genannt werden, bei dem die Streuscheiben des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Scheinwerfers in einfacher Weise exakt hergestellt werden können.

Der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer mit Streuscheibe besitzt die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1.

Verfahren zum Herstellen einer Streuscheibe gemäß der Erfindung sind in den Patentansprüchen 4 und 5 gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßen Streuscheibe ergeben sich folgende Vorteile:
1. Der sich von einem Ende der Rippen zum anderen

ändernde Rippenquerschnitt bewirkt eine sich über die Länge der Rippe ändernde Streuung.

2. Eine erfindungsgemäß ausgebildete Rippenzone kann als Übergangszone zwischen zwei herkömmlichen Rippenzonen dienen, so daß Unstetigkeiten im Übergang vermieden werden können.

3. Die Rippenzone als Ganzes ruft durch die Prismenwirkung eine vertikale Verlagerung des Lichtes hervor.

Die Streuschf iben gemäß der Erfindung kennen sowohl zylindrische Rippen an ebenen Glasscheiben wie auch pseudozylindrische Rippen an gewölbten Glasscheiben aufweisen.

Ausfuhrungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Scheinwerfers mit Streuscheibe werden nachstehend anhand der Zeichnungen beschriebene. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer herkömmlichen Scheinwerfer-Glasscheibe mit einem System von vertikalen Rippen im oberen Teil der Glasscheibe.

Fig. la den Schnitt A-A in Fig. I.

Fig. Ib den Schnitt B-B in Fig. 1 und

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch die Mitte eines Scheinwerfers mit der senkrecht angeordneten -Jjlasscheibe gemäß Fig. 1.

Gemäß Fig. 1. la und 1 b weist eine Glasscheibe G, die an einem Scheinwerfer angeordnet ist, eine Zone mit Rippen 1,2,3,4,... auf. Die Zone erstreckt sich über die beiden waagerechten Ebenen A-A und B-B hinaus, und die Rippen 1, 2, 3, 4, ... sind vertikal angeordnet und von herkömmlich zylindrischer Gestalt. Dies bedeutet, daß die Rippe 1 einen Querschnitt mit dem Radius R_x über ihre gesamte Erstreckung, insbesondere zwischen der Ebene A-A und der Ebene B-B. beibehält, desgleichen die Rippe 2 ihren Radius R₂. die Rippe 3 ihren Radius R₃ usw. Mit anderen Worten, die Darstellungen in Fig. 1 a und 1 b sind miteinander gleich, ebenso wie mit ihnen die Darstellung jedes anderen waagerechten Schnittes durch die Rippen 1, 2, 3, 4, ... gleich wäre.

Die dargestellten Rippen 1,2,3,4,... sind Rippen mit seitlicher Streuwirkung, wie sie in herkömmlicher Weise bei einem Scheinwerfer/" verwendet werden, der einen parabolischen Reflektorr mit einem Brennpunkt F hat und mit einem Glühfaden Fr für Fernlicht hinter dem Brennpunkt Fund einem Glühfaden Fc für Abblendlicht vor demselben Brennpunkt F versehen ist.

Bei der gemäß Fig. 2 vertikal, d.h. rechtwinklig zur Achse des Reflektorsr angeordneten Glasscheibe G dienen die herkömmlichen zylindrischen Rippen 1, 2, 3, 4, ... dazu, das Abblendlicht-Strahlenbündel zur Se^;te hin zu verteilen. Da die Rippen 1,2,3,4, ... zylindrisch sind (Radius konstant), ist di-· seitliche Verteilwirkung von einem zum anderen Ende der Rippen 1, 2, 3, 4, ... unverändeilich. und eine vertikale Absenkung oder Anhebung des Lichtstrahlenbündels wird im allgemeinen nicht bewirkt.

Es wird nun für den gleichen Anwendungsfall die Verwendung von erfindungsgemäßen Rippen mit veränderlichem Profil anhand der nachstehend genannten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 3 eine Scheinwerfer-Glasscheibe mit zwei Zonen oder Fenstern / und S.

Fig. 4 die Projektion des Abblendiicht-Strahlenbündels eines Scheinwerfers auf einen Schirm, welche die Ergebnisse erkennen läßt, die mit Rippen mit veränderlichem Profil erzielt werden. b5

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Scheinwerfer-Glasscheibe mit einer Zone mit vertikalen Rippen von veränderlichem Profil.

Fig. 5a und 5b den Schnitt A-A bzw. B-B durch die Rippenzone gemäß Fig. 5, und

Fig. 6 eine Schrägansicht, welche die Anfertigung eines Werkzeuges zum Pressen einer erhabenen kegeistumpfiormigen Rippe verdeutlicht.

Fig. 4 zeigt die AbbildungC, die an einem in einer Entfernung von 25 m aufgestellten Schirm von den Abblerjdlichtstrahlen gebildet wird, die bei Fehlen der Glasscheibe G (oder, was auf dasselbe hinausgeht, bei Verwendung einer glatten Glasscheibe G ohne Rippen) vom Glühfaden Fc ausgesandt und vom Reflektor r eines Scheinwerfers der in Fig. 2 dargestellten Art reflektiert werden. Begrenzungshilfsmitte!, wie z. B. eine Abblendkappe, die in an sich bekannter Weise in der Nähe des Glühfadens Fc angeordnet ist, schneiden das Lichtstrahlenbündel an der oberen Schnitt- bzw. Helldunkelgrenze L ab. Die aus dem Reflektor r ausgetretenden und durch das untere Fenster/ und das obere FensterS der Glasscheibe G hindurchtretenden Strahlen erzeugen bei Fehlen von Rippen an der Glasscheibe G am Schirm Bilder R₁ und R₅.

An der Glasscheibe G sind Rippen von veränderlichem Krümmungsprofil ausgebildet, die sieh vertikal erstrecken und so ausgelegt sind, daß sie eine starke Vergrößerung des Bildes R_s auf R'_s, jedoch nur eine schwache Vergrößerung des Bildes R₁ auf R', hervorrufen (Fig. 4).

Um diese Wirkung zu erzielen, müssen die Rippen

— in der Zone bzw. im Fenster S der Glasscheibe G einen kleinen Querschnittsradius,

— im Fenster/ einen großen Queruchnittsradius und

— ein vom Fenster/zum Fenster S ohne Sprung übergehendes Profil haben. Außerdem wird der Radius der Rippe nach einem Gesetz geändert, das ein genau bestimmtes vertikales Ausrichten des Lichtes nach unten zuläßt.

Fig. 5. 5a und 5b zeigen derartige Anordnungen für eine als Beispiel gegebene bevorzugte Ausführungsform. An der Glasscheibe G sind vertikale Rippen von veränderlichem Profil angeordnet und erstrecken sich zwischen der waagerechten Ebene A-A (oberhalb des Fensters 5) und der waagerechten Ebene B-B (unterhalb halb des Fensters /).

Die Rippen 1, 2, 3, 4, ... sind, wie die zunächst beschriebenen, von zur Glasscheibe G rechtwinkligen vertikalen Ebenen begrenzt. Die Teilung/; der Rippen 1, 2,3, 4, ..., das ist der Abstand zwischen den genannten vertikalen Ebenen, ist bei allen Rippen 1, 2, 3, 4, ... von einem Ende zum anderen konstant.

Beim gezeigten Beispiel hat die Gesamtdicke im Zentrum bei allen Rippen 1, 2, 3, 4, ... den gleichen Betrag und entspricht dem Abstand zwischen der Grundfläche B der Glasscheibe G und der durch die Scheitelpunkte der Rippen 1, 2, 3, 4, ... gehenden Linie O).

Für die Rippe Nr. 1 ist charakteristisch, daß der Rippenradius von R₁ in der Ebene A-A gleichmäßig auf R\ = .v- Λ, in der Ebene B-B zunimmt (wobei v> 1). Gleiches gilt für die Rippe Nr. 2. deren Rippenradius von der Ebene A-A bis zur Ebene B-B von R₂ auf Λ'₂=.ν· R₂ zunimmt, für die Rippe Nr. 3. bei der sich /?, auf R₂ =.v · /?j vergrößert usw. Als allgemeine Regel gilt somit, daß sich die Rippe Nr. η (also die Rippe in der Reihen) von einem Radius R_n auf einen Radius R'„ = x- R„ in der Ebene B-B vergrößert.

Daraus ergibt sich, daß die Dicke der Rippe am Ende, also in den vertikalen Trennebenen der Rippen, am unteren Teil der Rippe (F. g. 5 b) größer ist als am oberen Teil der Rippe (Fig. 5a).

Es sei angenommen, daß die Rippe Nr. // einen Radius

R_n in der Ebene A-A und einen größeren, χ ■ R_n entsprechenden Radius in der Ebene B-B hat (wobei .v> 1).

In einem Punkt M im Abstand Ii von der Ebene A-A entspricht der Radius der Rippe Nr.η

worin i/der vertikale Abstand zwischen den Ebenen A-A und B-B ist, und F(Ii) eine Funktion ist. welche die Änderung des Rippenprofils darstellt. F(Zj) = O gilt für eine zylindrische Rippe vom Radius R_n, F(Ii) = Ii für eine Rippe, deren Radius sich linear mit dem Absland Ii vom Wert R„ in der Ebene A-A bis zum Wert ν · R_n in der Ebene B-B ändert.

LIm die Beschreibung zu vereinfachen, wird nun als !■> Beispiel die Rippe Nr. I betrachtet, die in der Ebene A-A einen Radius R₁ und in der Ebene B-B einen Radius R\ hat.

In der Ebene .-!-.I entspricht die Pfeilhöhe der Rippe (Abstand vom Rippcnlückengrund zur durch die Schei- » telpunkte der Rippen gehenden LinieO. gemäß Fig. 5a) /, und in der Ebene B-Bf, wobei /> der Rippenbreile (Teilung) entspricht. Also

'■■-*■ L¹-V

V 4R\^:

Für einen Punkt Λ/ zwischen den Ebenen A-A und B-B im Abstand h von der Ebene .1-.-I entspricht die Pfeilhöhe/

I = RW- /I-

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I = R₁+^ (XR₁-R₁).

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Die Pfeilhöhenänderung zwischen den Ebenen A-A und B-B führt zu einer vertikalen Neigung des Lichtes nach unten um den Winkel ι mit

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Daraus ergibt sich, daß der Neigungswert a zugleich von R₁. R₁. p. d und F(Ii) abhängig ist. In der Praxis werden die Parameter so gewählt, daß die angestrebte veränderliche Seitenablenkung und zugleich die gewählte mittlere Neigung nach unten erzielt wird.

Zahlenbeispiei für Rippen von der Teilung/» und linearer Radiusänderung, für die F(h) = h:
Gewünschte Ablenkung am oberen Teil der Rippe 0.6 rad

Gewünschte Ablenkung am unteren Teil der Rippe
0.1 rad

Daraus folgt:

Sel/t man /> = 5mm. folgt:
/, = 1.2 mm und K₁= 3.2 mm.
/',' = 0.24 mm und R\ =12 mm.

oder eine Dicken- und Pfeilhöhenänderung /^ I mm.

Wird eine mittlere Neigung nach unten von I Mi (also etwa 0,025 rad) auf großer Breite angestrebt, folgt:

0.025= ' oder </= 20mm.

Sieht eine Höhet/ν on 40 mm zur Verfügung, sind zwei Lösungen möglich: entweder zwei gleiche Händer von je 20 mm auszubilden oder eine ungefähr doppell so große Teilung zu wählen, also 10mm.

Im Hinblick auf eine optimale Beleuchtung läUi sich somit ohne Schwierigkeiten Rippe für Rippe eine Gruppe von Rippen ausbilden, welche den gesamten gerippien Bereich der Glasscheibe O einnimmt

Das Problem der praktischen Verwirklichung einer Rippe von veränderlichem Profil wird auf die folgende Weise gelöst. Es sei eine Rippe wie die vorstehend als Rippe Nr. I bezeichnete Rippe auszubilden.

Es wird die herkömmliche Technik für die Herstellung von Glasscheiben durch Pressen von schmelzflüssigem Glas zwischen einer glatten Fläche und einem Prelistempel angewandt, in den die Rippenprägungen eingraviert sind. Die Schwierigkeit besteht in der Herstellung des Preßstempels. Für eine Rippe von der Art der Rippe Nr. 1 (Hochprofilrippe) wird gemäß Fig. 6 in Graphit eine Rotationsfläche mit der Höhe (/eingearbeitet, deren Radius sich von R, am oberen Teil nach R\ an der Basis nach dem gewünschten Änderungsgesetz ändert. Daraus wird in einer Ebene, welche die verschiedenen Erzeugungskici>c ύπ einer Sehne/; schneide!, cm Element weggeschnitten. Es ergibt sich somit eine Elektroerosions-Elektrode. mit der sich in einen metallischen Block die angestrebte Rippcnhohlprägung einarbeiten läßt. Ein solcher metallischer Block dient dann selbst als Preßstempel.

Für die Herstellung von Hohlrippen dient das im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebene Bearbeitungsverfahren unmittelbar zur Ausbildung der Prägung am Preßstempel.

Die in Fig. 5. 5a und 5b dargestellte bevorzugte Ausführungsform, bei der die Rippen die geneigten Bilder (wie z. B. R_s) stärker verteilen bzw. vergrößern, ist nur ein Beispiel für die sehr zahlreichen Anwendungsmo^lichkeiten für die Rippen mit veränderlichem Profil bei Glasscheiben für Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, insbesondere zum Regulieren der seitlichen Lichtverteilung und der mittleren Neigung der Lichtstrahlenbündel nach unten, in dem meisten Fällen sind diese Rippen mit Vorteil anstelle der zylindrischen oder pseudozylindrischen Rippen verwendbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

IO Patentansprüche:

1. Scheinwerfer fur Kraftfahrzeuge mit einem parabolischen Reflektor, wenigstens einer Lichtquelle in der Nähe des Brennpunktes des Reflektors und einer im wesentlichen vertikalen Streuscheibe, die wenigstens eine Zone mit im wesentlichen vertikalen Rippen von kreisförmigem Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rippen (1, 2, 3, 4, ...) einen veränderlichen Kreisprofil-Radius hat, wobei die Breite der Rippen (1,2, 3,4, ...) von einem Ende zum anderen jeder Rippe (1, 2, 3, 4, ...) konstant bleibt.

2. Schweinwerfer nach Anspruch 1, dadurch ge- '.5 kennzeichnet, daß sich der Radius (Ä) jeder vertikalen Rippe (1,2,3,4,...) von oben nach unten linear ändert.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (Glühfaden Fc) für Abblendlicht etwas vor dem Brennpunk: (F) des Rreftektors (r) angeordnet ist, und dsß cmc Vielzahl von konvexen vertikalen Rippen in der oberen Hälfte der Streuscheibe (G) angeordnet ist und der Radius (R) der Rippen von unten nach oben abnimmt.

4. Verfahren zum Herstellen einer Streuscheibe mit profilveränderlichcn konvexen Rippen für einen Scheinwerfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Rippe durch maschinelles Bearbeiten ein Modell aus Graphit hergestellt und die entsprechende Prägung an einem metallischen Sti'-npel durch Elektroerodieren unter Verwendung dieses Modells als Elektrode ausgebildet wird.

5. Verfahren zum Herstellen einer Streuscheibe mit provilveränderlichen konka.en Rippen für einen Scheinwerfer gemäß einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch maschinelles Bearbeiten das erhabene Modell der Rippe hergestellt und dieses Modell in den Preßstempel für die Streuglasscheibe (G) eingegliedert wird.

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