EP0251095A1 - Especially flat headlamp for motor vehicles - Google Patents

Abstract

The headlamp has at least one reflector, a light source and a transparent front pane through which pass the light beams emitted by the source and reflected by the reflector. The headlamp according to the invention is characterised in that the reflector comprises an upper sector (31, 32) and/or a lower sector (4) which is formed by a multiplicity of evolutes of at least the second degree which progressively merge from a small parameter corresponding to the available height (H) of the reflector in the headlamp to a large parameter corresponding to the curve which guarantees a reflection over the entire width (L) of the largest opening of the headlamp. <IMAGE>

Description

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.The development of motor vehicles with a good aerodynamic coefficient has led in particular to headlights of low height with a strongly inclined lens. In order to achieve such a low-height headlamp, which consequently also have low-height reflectors, which are required by the regulations and which also require the luminous fluxes required for using the vehicle under optimal safety conditions, it has been proposed to design the reflector by means of several reflecting sectors, each are generated by rotating curves of at least a second degree around the optical axis of the reflector. These curves are chosen in such a way that at least two optical quadric sections of large parameters and largest volume corresponding to the largest opening width of the headlamp and vertically at least two optical quadric sections of small parameters are obtained, which allow a maximum value of light volume that can be used in the reduced opening height of the headlamp.

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.These known reflectors mainly have the disadvantage of a limited optical efficiency because the connection areas between the offset sectors formed in this way are not used.

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.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of these known headlights with offset sectors with the aid of a novel headlight which has an optimal optical efficiency at a low height.

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.For this purpose, the invention relates to an extra-flat headlight for motor vehicles, which comprises at least one reflector, a light source and a transparent cover plate, through which the light rays emitted by the source and reflected by the reflector pass, characterized in that the reflector has an upper and / or or lower region, which is formed by a plurality of evolutes of at least second degree, which progressively change from a small parameter corresponding to the available height of the reflector in the headlight to a large parameter corresponding to the curve, which is a reflection over the entire width of the largest opening of the headlight guaranteed.

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.The use of evolutes, in particular conic sections, to produce the reflector enables all the connection areas and, as a result, the Preservation of an optimal optical efficiency, since such a headlight uses an effective angle of the emitted light which is equal to or even larger than that of a paraboloid of revolution, the surface line of which would be the conic section with a large parameter.

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.In a preferred embodiment, which enables the production of a shape based on flat surface elements and the practical preservation of a high-quality optical polish, the invention provides that the reflector comprises a plurality of surface elements lying next to one another, the normal of which at the center of curvature with the normal of a rotational cone therein Point coincides, which has the same parameter as the basic curve of the evolute base area passing through this point.

In einer Ausführungsform der Erfindung fallen die Brennpunkte der Evoluten zusammen.In one embodiment of the invention, the foci of the evolute coincide.

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.

The invention will be readily understood upon reading the following description with reference to the accompanying drawings, in which:

• - Figure 1 is a front view of a reflector according to an embodiment of the invention;
• - Figure 2 is a side view of the development of the basic shape of the reflector in Figure 1, clamped in the plane corresponding to the vertical focal plane, and
• - Figure 3 is a developed view of the section along the line hh in Figure 1.

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.In Figure 1, the reflector is divided into sectors 1, 2, 3₁, 3₂ and 4, which are generated by monotonous development of parabolas. In the upper square 3 ₁3₂ these parabolas progressively go from the small parameter of the function y² = 40x, adapted to the usable height H available in the vertical focal plane yʹy of the reflector, to the largest parameter of the function y² = nx (approx. 170x) in the outermost oblique longitudinal planes (Meridians) of the interfaces d₁ and d₂ to the side sectors 1 and 2 with optimal regular parabolic quadrilateral and the same size parameter y² = nx above, adapted to the largest usable light opening width (L) of the headlight reflector. As for the lower quadric sector 4, depending on the expected lighting function, this can follow a progressive evolute which is similar to or different from that of the upper sector or has a similar regular function to that of the lateral sectors 1 and 2 or another.

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.For better understanding, this figure also shows the following:

- In the upper right sector 3₂ the development of an evolution of the progressive parabolic basic reference systems, from the vertical optical diametrical plane yʹy in a monotonous manner all degrees of evolution of the meridian plane to the diagonal plane of the interface d₁ to the regular lateral parabolic sector 2 with large Run through parameter y² = nx;

- In the upper left sector 3 ₁ a rough course of the development of the entire reflection direction facets, which are to form the inner reflection surface of the headlight reflector;

- outside the outline of the front light opening of the reflector shown in thick lines, the approximate development of the progressive transformation of the effective volume, described by the intersection of the extension of each parabolic meridian basic reference system curve of the corresponding upper sector of the reflector with its front opening plane.

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.FIG. 2 shows:

a plurality of parabolic meridian reference systems of the parameter y² = 40x to y² = nx, which produce the general shape of the evolute base of the reflector on which the positions and orientations of the various facets of the reflection surface are to be determined;

- Comparatively at the limits of the usable recording / reflection surfaces, which are determined by the diameter of the lamp opening 5 for equipping the reflector and the upper and lower termination levels P₁P₂ which reduce the height of the reflection quadrice of the projector, a schematic functional arrangement of parts of the facets according to their characteristic position and orientation shown in the same direction R, substantially parallel to the optical Axis xʹx, reflect all rays emitted by the filament of the lamp located at the common focal point F of the resulting reflective evolute quadrant, and at which points would have captured and reflected all of the rotation Babylonian reference systems that are equivalent to the corresponding elementary evolutes of the Basic definition that go through the orthogonal median plane of each facet with respect to the position / orientation shown;

- The angular gain of the effective volume, which can be achieved with a reflective upper sector, which is determined by a facetization arranged after the progressive generation of parabolic reference systems taken as an example and which is simply limited to that achieved in the vertical focal plane y'y of the reflector Gain compared to the angle of the initial volume that would be obtained in a paraboloid with a large parameter y² = nx by the rear boundary beam C₁ (which runs directly above the opening contour 5 of the lamp) and the front boundary beam C₂, which is to the front edge of the same paraboloid with a large Parameter y² = nx is sufficient, cut through the upper demolition plane P₁, with the angle β of the volume that is effectively illuminated by the boundary beam C₃ (runs directly over the opening contour 5 of the lamp and is captured by the outermost rear facet of the vertical focal plane yʹy ) and through the front border beam C₄, the for Facet of the front end corresponding to the same parabola reference system with a small parameter of the vertical focal plane yʹy, y² = 40x, arrives at the edge of the upper termination plane P₁.

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.In each of the meridian planes, which run for connection to the reflecting side sectors with large parameters 1 and 2, the evolute-shaped facetization brings a different angle gain, which we have not tried to show here in order not to overload the figure.

Im dargestellten Beispiel betragen die Winkel α und β im wesentlichen 35° bzw. 54°.In the example shown, the angles α and β are essentially 35 ° and 54 °, respectively.

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.The view in FIG. 3 is designed such that from one side it represents approximately the development of a non-limited example of a basic network with a monotonously running parabolic surface, on which, as shown from the other side, the entirety of the facets with a small optical polishing surface is based, which finally form the reflective inner surface of at least the upper sector 3 of the reflector. It is obvious that the outer surface of the refector, which has no optical function, preferably essentially follows a different thread construction than the monotonically running surface of the basic definition and that it differs from this in particular by the thickness of the wall, taking into account the different positions / orientations of the inner facets, the inherent processing errors of the molded part and the various profiles of the fasteners - assembly and adjustment according to the requirements of the installation and the adaptation of the reflector in the headlight to be manufactured.

Claims (3)

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.1. - Extra-flat headlights for motor vehicles, with at least one reflector, a light source and a transparent lens through which the light rays emitted by the light source and reflected by the reflector go, characterized in that the reflector has an upper sector (3₁, 3₂) and / or comprises a lower sector (4), which is formed by a plurality of evolutes of at least second degree, which progressively change from a small parameter corresponding to the available height (H) of the reflector in the headlight to a large parameter corresponding to the curve, the one Reflection over the entire width (L) of the largest opening of the headlight ensures. 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.2. - Headlight according to claim 1, characterized in that the reflector comprises a reflection surface which is formed by a plurality of adjacent flat base surfaces, the normal of which coincides with the normal of a rota in the center of curvature cone reference system in this point with the same parameter as the elementary volute of the basic definition that goes through this point. 3. - Scheinwerfer nach einem der voraufgehenden Anspru­che, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunkte der Evoluten zusammenfallen.3. - Headlight according to one of the preceding claims, characterized in that the focal points of the evolute coincide.

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