DE4238274C2 - Mehrbereichreflektor als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrbereichreflektor als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers nach der Gattung des Anspruchs 1.

Ein solcher Mehrbereichreflektor ist durch die US-PS 2 277 685 bekannt. Dieser Mehrbereichreflektor weist zwei übereinander angeordnete Reflektoren auf, wobei jedem Reflektor eine Licht­ quelle zugeordnet ist. Der im oberen Reflektor gebildete Reflektorbereich ist zur Erzeugung eines Abblendlichtbündels ausgelegt und der im unteren Reflektor gebildete Reflektorbe­ reich ist zur Erzeugung eines Fernlichtbündels ausgelegt. Die insgesamt für den Kraftfahrzeugscheinwerfer im Kraftfahrzeug zur Verfügung stehende Fläche ist im allgemeinen begrenzt. Bei dem bekannten Kraftfahrzeugscheinwerfer ist die Größe des Fernlicht­ reflektors begrenzt, da ein möglichst großer Teil der zur Ver­ fügung stehenden Fläche für den Abblendlichtreflektor notwendig ist.

Ebenfalls zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen sind Nebelschein­ werfer bekannt, die als Zusatzscheinwerfer unabhängig von Ab­ blendlicht- und/oder Fernlichtscheinwerfern am Kraftfahrzeug angebracht werden. Durch die Nebelscheinwerfer wird bei beson­ deren Sichtbedingungen, wie beispielsweise Nebel, starkem Regen oder Schneefall, die Sicht für den Fahrzeuglenker aufgrund von deren besonderer Lichtverteilung verbessert. Die Anordnung der Nebelscheinwerfer als Zusatzscheinwerfer bedeutet jedoch einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand, da diese eigene Halte­ rungen und Aufnahmen an Karosserieteilen erfordern und oftmals eine Verschlechterung des Luftwiderstands verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Mehrbereichreflektor als Bestandteil eines Kraftfahrzeugschein­ werfers derart auszubilden, daß kein separater Nebelscheinwerfer erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Mehrbereichreflektors angegeben. Bei der Aus­ legung des Reflektorbereichs zur Erzeugung des Nebellichtbün­ dels gemäß Anspruch 2 wird durch diesen das von der Licht­ quelle ausgesandte Licht intensiv genutzt und für die Erzeugung des Nebellichts genutzt. Dadurch ist für die Erzeugung des Nebellichts nur eine relativ kleine Fläche erforderlich, die in einen Abblendlichtreflektor integriert werden kann, ohne daß die für das Abblendlicht zur Verfügung stehende Fläche zu stark verkleinert wird. Außerdem wird durch den unteren Reflektorbe­ reich das von der Lichtquelle ausgesandte Licht bereits im wesentlichen so reflektiert, daß das Nebellichtbündel entsteht, und somit die Lichtscheibe keine oder nur schwach optisch wirk­ same Elemente zur Beeinflußung des durchtretenden Lichts aufzu­ weisen braucht. Bei der im Anspruch 8 angegebenen Weiterbildung des Mehrbereichreflektors ist für den Kraftfahrzeugscheinwerfer lediglich ein Reflektor für die Realisierung der drei Lichtfunktionen Abblendlicht, Nebel­ licht und Fernlicht erforderlich, so daß dieser besonders kostengünstig herstellbar ist. Durch die Trennung der drei Lichtfunktionen in die drei Reflektorbereiche kann der Reflektorbereich für jede Lichtfunktion optimiert werden. Für den Fernlichtreflektorbe­ reich steht dabei eine relativ große Fläche zur Verfügung, so daß ein wirkungsvolles Fernlicht erreicht werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Scheinwerfer in der Vorderansicht, Fig. 2 den Scheinwerfer in einem vertikalen Schnitt entlang Linie II-II in Fig. 1 mit dem Strahlengang der vom Reflektor reflektierten Lichtstrahlen, Fig. 3 den Scheinwerfer in einem horizontalen Schnitt entlang Linie III-III in Fig. 1 mit dem Strahlengang der vom Reflektor reflektierten Lichtstrahlen und Fig. 4 vom Reflektor auf einen Meßschirm reflektierten Abbil­ dungen einer Lichtquelle.

Ein in Fig. 1 dargestellter Kraftfahrzeugscheinwerfer weist einen Mehrbereichreflektor 10 auf, der zur Fahrzeugaußenseite hin einen oberen Reflektorbereich 12 auf­ weist, in den eine Lichtquelle 14 eingesetzt ist. Die Licht­ quelle 14 kann eine Glühlampe oder eine Gasentladungslampe sein. Die Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers ist mit einer Lichtscheibe 16 abgedeckt. Der obere Reflektorbereich 12 ist so ausgelegt, daß durch diesen das von der Lichtquelle 14 ausge­ sandte Licht zur Bildung eines Abblendlichtbündels reflektiert wird. Der Reflektorbereich 12 kann eine im wesentlichen para­ bolische Form aufweisen, wobei dann eine Strahlenblende 18 vorgesehen ist, durch die die erforderliche Helldunkelgrenze des Abblendlichtbündels erzeugt wird. Außerdem sind dann optische Elemente an der Lichtscheibe 16 erforderlich, durch die das vom Reflektorbereich 12 reflektierte Licht zur Bildung des Abblendlichtbündels abgelenkt und/oder gestreut wird. Der obere Reflektorbereich 12 ist jedoch vorzugsweise so ausgebil­ det, daß von diesem das von der Lichtquelle 14 ausgesandte Licht bereits so reflektiert wird, daß das Abblendlichtbündel in der erforderlichen Lichtverteilung und mit der Helldunkel­ grenze entsteht.

Unterhalb des Reflektorbereichs 12 weist der Reflektor 10 einen unteren Reflektorbereich 20 auf, in den eine Lichtquelle 22 eingesetzt ist und der eine optische Achse 23 aufweist. Die Lichtquelle 22 kann ebenfalls eine Glühlampe oder eine Gasent­ ladungslampe sein. Der untere Reflektorbereich 20 weist eine wesentlich kleinere Fläche auf als der obere Reflektorbereich 12, dient zur Erzeugung eines Nebellichtbündels und ist so aus­ gebildet, daß durch diesen das von der Lichtquelle 22 ausge­ sandte Licht horizontal gestreut reflektiert wird. Am Übergang zwischen dem oberen Reflektorbereich 12 und dem unteren Reflek­ torbereich 20 ist eine Stufe 21 gebildet. Der Übergang kann in einer horizontalen Ebene verlaufen oder, wie in Fig. 1 darge­ stellt, gekrümmt, wobei der untere Reflektorbereich 20 im mittleren Bereich ausgehend vom unteren Rand des Reflektors 10 seine größte vertikale Erstreckung aufweist und dessen Höhe zu den seitlichen Rändern des Reflektors hin abnimmt. Der untere Reflektorbereich 20 erscheint von vorn betrachtet, wie in Fig. 1 dargestellt, in Form eines umgekehrten U. Der obere Reflek­ torbereich 12 kann an den seitlichen Rändern bis zum unteren Rand des Reflektors 10 reichen.

Vom unteren Reflektorbereich 20 wird das von der Lichtquelle 22 ausgesandte Licht in vertikalen Längsebenen als ein im wesent­ lichen paralleles Lichtbündel reflektiert. In den vertikalen Längsebenen verlaufen die Strahlen 24 des Lichtbündels, wie in Fig. 2 dargestellt, zueinander im wesentlichen parallel und insgesamt horizontal oder in Lichtrichtung 26 leicht nach unten geneigt. Die Lichtquelle 22 weist hier einen sich quer zur op­ tischen Achse 23 erstreckenden Leuchtkörper 25 auf. Es kann jedoch auch eine Lichtquelle mit einem sich etwa parallel zur optischen Achse 23 erstreckenden Leuchtkörper verwendet werden. Der Scheitelbereich 28 des unteren Reflektorbereichs 20 ist so ausgebildet, daß durch diesen Abbildungen der Lichtquelle 22 in einem in horizontalen Längsebenen, wie in Fig. 3 dargestellt, konvergierenden Lichtbündel reflektiert werden. Die Konvergenz der Lichtstrahlen 24 nimmt mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse 23 stark zu, so daß die Lichtstrahlen 24 mit zunehmendem Abstand des diese reflektierenden Reflektorteils von der optischen Achse 23 zunehmend stärker zur optischen Achse 23 geneigt, diese kreu­ zend verlaufen und einen in Fig. 4 dargestellten Meßschirm 30 weiter in dessen seitlichem Randbereich beleuchten. Die von einem in Fig. 3 rechts der optischen Achse 23 liegenden Reflektorteil reflektierten Lichtstrahlen 24 beleuchten dabei den Meßschirm 30 links der optischen Achse 23 und umgekehrt. Vom Scheitelbereich 28 werden wegen dessen Nähe zur Lichtquelle 22 durch Reflexion in Fig. 4 dargestellte große Abbildungen 32 der Lichtquelle 22 erzeugt, die alle horizontal entlang einer Helldunkel­ grenze 34 angeordnet sind. Die Abbildungen 32 wandern von der Mitte des Meßschirms 30 zu dessen Rändern hin und deren Größe nimmt mit zunehmendem Abstand des diese reflektierenden Reflek­ torteils von der optischen Achse 23 ab.

An den Scheitelbereich 28 anschließend ist der untere Reflek­ torbereich 20 in einem mittleren Bereich 36 so ausgebildet, daß durch diesen Lichtstrahlen 38 mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse 23 in horizontalen Längsebenen weniger stark konvergierend reflektiert werden, die in vertikalen Längsebenen wie die Lichtstrahlen 24 des Scheitelbereichs 28 im wesentli­ chen parallel zueinander sind und horizontal oder in Lichtrich­ tung 26 leicht nach unten geneigt verlaufen. Dabei nimmt die Neigung der Lichtstrahlen 38 zur optischen Achse 23 mit zu­ nehmendem Abstand des diese reflektierenden Reflektorteils von der optischen Achse 23 ab. Vom mittleren Bereich 36 werden mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse 23 durch Reflexion Abbildungen 40 der Lichtquelle 22 erzeugt, die vom Rand des Meßschirms 30 zu dessen Mitte hin wandern und zunehmend kleiner werden.

Im seitlichen Randbereich 42 ist der untere Reflektorbereich 20 so ausgebildet, daß durch diesen Lichtstrahlen 44 sowohl in ho­ rizontalen als auch in vertikalen Längsebenen zueinander etwa parallel verlaufend reflektiert werden. Dadurch werden vom Randbereich 42 durch Reflexion kleine Abbildungen 46 der Lichtquelle 22 in der Mitte des Meßschirms 30 erzeugt. Diese kleinen Abbildungen 46 können zur Erzielung hoher Beleuchtungsstärken unterhalb der Helldunkelgrenze 34 im Bereich der optischen Achse 23 genutzt werden. Bei einer Variante kann der Randbereich 42 auch so ausgebildet sein, daß durch diesen Lichtstrahlen in horizon­ talen Längsebenen divergierend verlaufend reflektiert werden und in vertikalen Längsebenen etwa parallel zueinander ver­ laufend reflektiert werden. Bei dieser Ausbildung des Rand­ bereichs 42 ist gegenüber der parallelen Ausrichtung der Licht­ strahlen in horizontalen Längsebenen eine homogene und beson­ ders starke Ausleuchtung im Bereich der optischen Achse 23 er­ reicht.

Der Übergang zwischen dem Scheitelbereich 28, dem mittleren Be­ reich 36 und dem Randbereich 42 des unteren Reflektorbereichs 20 ist stetig, also stufenlos und ohne Knick, so daß eine ein­ fache Herstellung des Reflektors 10 ermöglicht ist. Außerdem ist dadurch sichergestellt, daß keine Störungen des vom unteren Reflektorbereich 20 reflektierten Lichtbündels auftreten, die durch Unstetigkeiten der Reflektorform verursacht werden.

Die vom Scheitelbereich 28 des unteren Reflektorbereichs 20 durch Reflexion erzeugten großen Abbildungen 32 der Lichtquelle 22 bilden ein Band der Lichtverteilung mit größerer vertikaler Ausdehnung, aber relativ geringer Beleuchtungsstärke. Die vom mittleren Bereich 36 durch Reflexion erzeugten kleineren Abbildungen 40 der Lichtquelle 22 bilden ein dicht unterhalb der Helldunkelgrenze 34 angeordnetes hori­ zontales Band der Lichtverteilung, das gegenüber dem vom Scheitelbereich 28 reflektierten Lichtband eine kleinere vertikale Ausdehnung be­ sitzt. Vom Randbereich 42 werden durch Reflexion kleine Abbildungen 46 der Lichtquelle 22 im mittleren Bereich des Meßschirms 30 erzeugt, die so eine große Beleuchtungsstärke dicht unter­ halb der Helldunkelgrenze 34 ermöglichen. Mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung des unteren Reflektorbereichs 20 kann auch bei einer kleinen Fläche des Reflektorbereichs 20 eine wirksame Nebelbeleuchtung erzeugt werden. Wegen der kleinen er­ forderlichen Fläche des unteren Reflektorbereichs 20 kann die­ ser gut in einen Abblendlichtreflektor integriert werden, da durch diesen die für die Erzeugung des Abblendlichts zur Ver­ fügung stehende Fläche nur wenig verkleinert wird. Die Auf­ teilung einer maximal für den Mehrbereichreflektor 10 zur Verfügung stehenden Fläche zur Erzeugung des Abblendlichts und des Nebel­ lichts richtet sich danach, wie groß die Fläche des Nebellicht­ reflektorbereichs 20 mindestens sein muß, um eine wirkungs­ volle Nebelbeleuchtung zu erreichen und danach, wie groß die Fläche des Abblendlichtreflektorbereichs 12 zur Erzielung eines wirkungsvollen Abblendlichts sein muß.

Bei der Auslegung des unteren Reflektorbereichs 20 wird zu­ nächst für das Lichtbündel, wie es vom Reflektorbereich 20 re­ flektiert werden soll, eine gewünschte Lichtverteilung auf dem Meßschirm 30 vorgegeben. Die Lichtverteilung gibt dabei in den verschiedenen Bereichen des Meßschirms 30 erforderliche Beleuchtungs­ stärkewerte vor. Die Beleuchtungsstärkewerte werden durch die in die jeweiligen Bereiche des Meßschirms 30 reflektierten Abbildungen der Lichtquelle 22 bestimmt. Ausgehend von den für die Errei­ chung der vorgegebenen Beleuchtungsstärkewerte in den verschiedenen Bereichen des Meßschirms 30 erforderlichen Abbildungen der Lichtquelle 22 kann über Reflexionsgesetze die erforderliche Reflektorform bestimmt werden. Zum Beginn der Berechnung der Reflektorform wird der Abstand des auf der optischen Achse 23 liegenden Scheitelpunkts 48 des Reflektorbereichs 20 von der Lichtquelle 22 vorgegeben. Ausgehend vom Scheitelpunkt 48 wird die Reflektorform schrittweise berechnet, indem für jeden Bereich des Reflektors 20 aus der Lage der von diesem zu re­ flektierenden Abbildung der Lichtquelle 22 über geometrische Reflexionsgesetze, Auftreffwinkel α der von der Lichtquelle 22 ausgesandten Lichtstrahlen bezüglich der Normalen 50 auf den betreffenden Reflektorbereich gleich Ausfallwinkel β, die Aus­ richtung der Normalen 50 für den betreffenden Reflektorbereich bestimmt wird. Aus der Ausrichtung der Normalen 50 wird die senkrecht zu dieser angeordnete Tangentialebene 52 an den be­ treffenden Reflektorbereich und damit dessen Ausrichtung be­ stimmt. Die Aneinanderreihung der so nacheinander bestimmten Reflektorbereiche ergibt eine kontinuierliche Reflektorform ohne Stufe und Knick. Die Auslegung des zur Erzeugung des Ab­ blendlichts dienenden oberen Reflektorbereichs 12 kann wie vorstehend für den unteren Reflektorbereich 20 beschrieben erfolgen, wobei jedoch bei der Lichtverteilung die Vorschriften für das Abblendlicht hinsichtlich des Verlaufs der Helldunkel­ grenze und der Beleuchtungsstärkeverteilung zu berücksichtigen sind.

Der Mehrbereichreflektor 10 kann zusätzlich noch einen weiteren Reflektor­ bereich 54 aufweisen, der zur Fahrzeugmitte hin neben den Re­ flektorbereichen 12, 20 angeordnet ist und zur Erzeugung eines Fernlichtbündels ausgelegt ist. Dem Reflektorbereich 54 ist eine eigene Lichtquelle 56 zugeordnet. Der Reflektorbereich 54 kann im wesentlichen parabolisch ausgebildet sein, wobei dann zur Erzeugung des Fernlichtbündels aus dem vom Reflektorbereich 54 reflektierten Licht die Lichtscheibe 16 in ihrem den Reflek­ torbereich 54 überdeckenden Bereich mit optischen Elementen versehen ist. Vorteilhafterweise ist der Reflektorbereich 54 so ausgelegt, daß durch diesen das von der Lichtquelle 56 ausge­ sandte Licht bereits in einer für einen Fernlichtscheinwerfer geeigneten Lichtverteilung reflektiert wird. Die Auslegung des Reflektorbereichs 54 kann dabei wie vorstehend für den Reflek­ torbereich 20 beschrieben erfolgen.

Der Mehrbereichreflektor 10 besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist als ein Teil durch Spritzgießen hergestellt, kann jedoch auch aus Metall hergestellt werden. Durch die einteilige Ausführung des Mehrbereichreflektors 10 können bei dessen Einstellung alle Reflek­ torbereiche 12, 20 und 54 gleichzeitig justiert werden.

Claims (8)

1. Mehrbereichreflektor als Bestandteil eines Kraftfahrzeug­ scheinwerfers, wobei der Mehrbereichreflektor (10) einen oberen Reflektorbereich (12) mit einer Lichtquelle (14) zur Erzeugung eines Abblendlichts aufweist, sowie einen unteren Reflektor­ bereich (20) mit einer Lichtquelle (22) zur Erzeugung eines weiteren Lichtbündels, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Reflektorbereich (20) zur Erzeugung eines Nebellichtbündels ausgebildet ist und die beiden Reflektorbereiche (12, 20) an einem einstückigen Reflektor (10) ausgebildet sind.

2. Mehrbereichreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Reflektorbereich (20) ein in horizontalen Längs­ ebenen gestreutes, jedoch in vertikalen Längsebenen zumindest annähernd paralleles Lichtbündel mit einer oberen Helldunkel­ grenze (34) erzeugt, daß der Scheitelbereich (28) des unteren Reflektorbereichs (20) das von der Lichtquelle (22) ausgesandte Licht als in horizontalen Längsebenen konvergierend verlaufende Lichtstrahlen (24) reflektiert und daß außerhalb des Scheitel­ bereichs (28) liegende Bereiche (36; 42) des unteren Reflektor­ bereichs (20) das von der Lichtquelle (22) ausgesandte Licht als mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse (23) als in horizontalen Längsebenen zumindest weniger stark konvergierend verlaufende Lichtstrahlen (38; 44) reflektieren.

3. Mehrbereichreflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Randbereich (42) des unteren Reflektorbereichs (20) das von der Lichtquelle (22) ausgesandte Licht als in hori­ zontalen Längsebenen zumindest annähernd parallele Lichtstrahlen (44) reflektiert.

4. Mehrbereichreflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Randbereich (42) des unteren Reflektorbereichs (20) das von der Lichtquelle (22) ausgesandte Licht als in hori­ zontalen Längsebenen divergierend verlaufende Lichtstrahlen reflektiert.

5. Mehrbereichreflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelbereich (28) des unteren Reflektorbereichs (20) so ausgebildet ist, daß dieser mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse (23) das von der Lichtquelle (22) ausgesandte Licht als in horizontalen Längsebenen zunehmend stärker konver­ gierend verlaufende Lichtstrahlen reflektiert.

6. Mehrbereichreflektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvergenz der vom Scheitelbereich (28) reflektierten Lichtstrahlen (24) mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse (23) zunächst stark zunimmt und danach weniger stark zunimmt oder konstant bleibt.

7. Mehrbereichreflektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelbereich (28) des unteren Reflektorbereichs (20) durch Reflexion große Abbildungen (32) der Lichtquelle (22) in einem unterhalb einer Helldunkelgrenze (34) verlaufenden Band der Lichtverteilung erzeugt und daß die außerhalb des Scheitelbereichs (28) liegenden Bereiche (36; 42) des unteren Reflektorbereichs (20) kleinere Abbildungen (40; 46) der Lichtquelle (22) im mittleren Bereich der Lichtverteilung erzeugen.

8. Mehrbereichreflektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich neben dem oberen und unteren Reflektorbereich (12; 20) ein weiterer Reflektorbereich (54) mit einer Lichtquelle (56) angeordnet ist, der zur Erzeugung eines Fernlichts dient, wobei sämtliche Reflektor­ bereiche (12, 20, 54) an einem einstückigen Reflektor (10) ausgebildet sind.