Brevet FR2542422A1 — publié le 19840914

i La présente invention concerne les projecteurs d'automobiles munis d'une glace inclinée. On sait que, dans les constructions automobiles modernes, la plupart des projecteurs sopt incorporés à la carrosserie des véhicules, Un projecteur comporte classi- quement au moins une source lumineuse, au moins un réflec- teur le plus souvent paraboliqcue renvoyant vers l'avant les rayons de la source selon un,ail,lceau le payons sensible- ment parallèles à une direction d'émi Ssion, et une glace de diffusion et de dispersion située en avant Au réflecteur et de la source L'incorporation d'un projecteur à la carros- serie d'un véhicule fait que la glace, qu'elle soit ou non liée à la carrosserie du véhicule, doit en suivre la forme et en épouser la ligne Pour les véhicules dont la carros- serie comporte, à l'emplacement des projecteurs, une forme aérodynamique fuyante, l'intégration du projecteur conduit à plus ou moins incliner sa glace qui, en fonctionnement, ne se trouve plus verticale, mais bien inclinée par rapport à la verticale, cette inclinaison étant principalement diri- gée de bas en haut et d'avant en arrière, ce qui signifie que les zones les plus basses de la glace sont les plus a- vancées dan l'axe du véhicule, et les zones les plus hautes les plus reculées On peut également souhaiter des glaces inclinées dans le sens contraire (projecteurs de complément placés sous le pare-choc par exemple) On retrouve le même phénomène en sens inverse. Sur le plar optique, les glaces portent en géné- ral des reliefs de diffusion et de dispersion (stries ver- ticales de diverses sections) pour bien étaler le faisceau renvoyé par le réflecteur, ces reliefs déviant latérale- ment les rayons lumineux par réfraction, Jusqu'à présent, on a traité les glaces inclinées comme des glaces verti- cales traditionnelles en les munissant de reliefs de dif- fusion et de dispersion analogues Cependant, çette solu- tion, si elle reste acceptable pour des inclinaisons fai- bles (par exemple jusqu'à une vingtaine de degrés) devient rapidement inacceptable pour des glaces encore plus inclinées Er effet, l'inclinaison, de la glace entraine un rabattement des rayons lumineux vers le bas, qui est d'autant plus marqué que la déviation latérale horizontale de ces mêmes rayons, tels que renvoyés par le réflecteur, est importante Pour le cas d'une glace inclinée à 450, par exemple, on peut considérer le rabattement vers le bas comme négligeable quand la déviation horizontale pré- citée ne dépasse pas 60 Au-delà de 6 de déviation hori- zontale, le phénomène de rabattement devient sensible et nécessite une correction Ce phénomène est particulièrement marqué pour les faisceaux à coupure comme les faisceaux de croisement, notamment pour les rayons lumineux qui sont situés immédiatement en-dessous de la zone de coupure du faisceau. Les figures t, la, 2 et 2 a, illustrent les in- convénients rencontrés du fait de l'inclinaison de la glace. La figure 1 représente un projecteur tradition- nel muni d'un réflecteur parabolique R de foyer F, d'une glace G et de sources lumineuses ou filaments de route FR et de croisement Fc* La glace G de la figure 1 est ver- ticale A une telle structure, correspond un certain é- clairement, représenté à la figure la qui est-la repré- sentation traditionnelle de la tache lumineuse d'éclaire- ment sur un écran à 25 mètres La zone centrale de la gla- ce G de la figure 1 est munie de stries d'étalement laté- ral, et comme on le voit sur la figure la, produit une bande de lumière étalée horizontale. Les figures 2 et 2 a sont les homologues des figures 1 et la, à la seule différence que la glace G est maintenant inclinée tout en conservant les mêmes re- liefs de dispersion et de diffusion qu'auparavant, A la même zone centrale de la glace, correspond cette fois (figure 2 a) une bande de lumière incurvée Globalement, le faisceau se tr Quve rabattu en largeur Une telle mo- dification de l'aspect du faisceau est en général inac- ceptable Cela s'applique notamment-aux projecteurs de croisement, pour la bande de lumière immédiatement en- dessous de la coupure, car toute la lumière ainsi des- cendue est trop proche îu véhicule, et en partie située hors du champ de vision du conducteur et il s'ensuit une diminution sensible du confort de conduite. On voit ainsi qu'il n'est plus possible, pour de fortes inclinaisons, par exemple de l'ordre de 45 f de conserver aux glaces inclinées la construction tradi- tionnelle des glaces droites (verticales). La présente, invention concerne une nouvelle structure de glace inclinée remédiant aux inconvénients ci-dessus exposés. Le problème à résoudre est de compenser l'effet de l'inclinaison de la glace, qui tend à dévier vers le bas les rayons lumineux, et d'autant plus que ces rayons ont, après traversée de la glace, une plus grande dévia- tion angulaire latérale. Une solution simple, qui s'offre immédiatement, consisterait à associer à tout prisme diffusant latérale- ment les rayons lumineux en direction horizontale, un second prisme corrigeant le rabattement des rayons en direction verticale qui est provoqué par l'inclinaison de la glace Une telle solution n'est pas pleinement sa- tisfaisante, car elle se traduit nécessairement par des surépaisseurs de glace provoquées par l'adjonction des prismes correcteurs et donne un faisceau formé de taches. La solution de l'invention est différente. Elle consiste à associer à la glace, de préfé- rence sur sa face interne dans les zones critiques de cet- te glace, des éléments optiques redresseurs constitués par des prismesstries, 11 surface a Ctaye d e çhaçua de ces élé 6 en ts étia$k çoast# tuée pal l'Tipteeectio R d'un prisme dont l'arête est inclinée-par rapport-au plan vertical perpendiculaire à la glace etd'une strie concave ou copr vexe de révolution autour d'un axe parallèle à l'arête du prisme, Les zones critiques de la glace, auxquelles on associe les prismes-stries inclinés selon l'invention, sont de préférence celles qut sont là pour donner aux rayons lumineux la plus grande déviation latérale horizon- tale, correspondant au plus grand rabattement qu'il faut "remonter"; en particulier, dans le cas d'un projecteur de croisement, ce sont les zones de la glace correspondant aux parties de faisceau situées juste endessous de la coupure. Les limites de chaque prisme-strie sur la glace peuvent s'étendre parallèlement à la direction du prisme par rapport à la verticale; la glace se présente alors, dans les zones critiques précitées, comme une succession de bandes plus ou moins inclinées En variante, tout en conservant les surfaces actives précédemment définies, on peut les répartir selon des bandes parallèles verticales, ce qui minimise le problème de raccordement entre zones, et facilite ainsi la fabrication de la glace. Une autre zone critique de la glace, à laquelle peut s'appliquer avantageusement l'invention, est celle qui, pour un faisceau de croisement,-setend au centre de la glace à sa partie supérieure, et qui donne du con- fort au faisceau de croisement Pour cette zone, on peut soit disposer des prismes-stries simples inclinés soit dans un sens soit dans un autre, selon qu'ils se trouvent à gauche ou à droite de la glaceo On peut aussi, comme on le verra plus complètement par la suite, utiliser des prismes-stries doubles, chacun étant constitué d'une asso- ciation de deux surfaces actives jumelées. La description qui va suivre, en se référant aux dessins an;nexés, sera faite en prenant pour exemple l'application de l'invention à un faisceau de croisement à glace inclinée Mais, il doit être entendu qu'elle s'applique généralement à tout projecteur, dans lequel, pour certaines zones de la glace ipclinée, il faut procé- der à la correction d'un rabattement intempestif des rayons provoqués par l'inclinaison même de la glace. Sur les dessins annexés, les figures 1, Ta, 2 et 2 a ayant déjà été définies la figure 3 représente en vue de face le ré- flecteur d'un projecteur de croisement qui va coopérer avec une glace inclinée comportant une structure de prismes-stries conforme à l'invention; la figure 4 représente sur cette glace, vue de face, l'implantation des prismes-stries, les figures 5 a et 5 b sont des coupes schéma- tiques selon les sections a et b figurées sur les prismes- stries de la glace de la figure 4; les figures 6, 7, 8 et 9, sont des projections sur un écran à 25 mètres montrant, comme on le verra plus complètement par la suite, la formation d'un faisceau de croisement optimal; - la figure 10 représente selon une perspective vue de l'intérieur de la glace, le motif d'un élément dévia- teur ayant la surface active d'un prisme-strie selon l'in- vention, et délimité par deux plans verticaux, le motif s'étendant alors sur une bande verticale; la figure 11 représente selon une perspective vue de l'intérieur de la glace, la juxtaposition en bandes verticales de motifs selon la figure 10 séparés par des plans de séparation verticaux, la figure 12 représente, selon une perspec- tive vue de l'intérieur de la glace, un motif double ayant la surface active de deux prismes-stries et délimité par des plns verticaux; la figure 13 représente selon une perspective vue de l'intérieur de la glace une juxtaposition de motifs conforme à la figure 12. Sur la figure 3 ' on a représenté un réflecteur À, parabolique de révolution d'axe O-O, coopérant avec un filament de croisement ?C placé, comme il est usuel, légè- rement en avant du foyer F du réflecteur R (la disposition est la même que celle représentée aux figures 1 et 2), IX s'agit de faire coopérer ce réflecteur avec une glace G très inclinée (comme à la figure 2), l'inclinaison de la glace étant, dans l'exemple choisi, de 450 de haut en bas et d'arrière en avant. S'agissant d'établir un faisceau de croisement qui, dans l'exemple choisi est un faisceau de circulation à droite, le filament de croisement Fc coopère, de manière habituelle, avec une coupelle d'occultation CO qui effec- tue la coupure du faisceau en masquant certains rayons issus du filament de croisement Fe Cette disposition C' est classique et ne sera pas décrite plus complètement. Dans un tel contexte, l'inclinaison de la glace perturbe, comme on l'a indiqué ci-dessus, l'éclairement de croisement Cette perturbation est particulièrement sensible pour certaines zones critiques de la glace aux- quelles correspondent des zones critiques homologues sur le réflecteur (une zone du réflecteur réfléchit les rayons à travers une zone de glace qui lui est homologue). Sur la figure 3, on a représenté trois zones critiques A, B, C, du réflecteur; les positions et di- mentions relatives représentées sur la figure 3 sont exactes, et font partie de l'invention dont elles com- plè tent la description, -42422 Sur la figure 4, on a représenté dans le plan général le la glace les critiques homologues A, B, C, de la glace, la zone A étant subdivisée en trois sous-zones A 1, A 2, A 3, la zone B en cinq sous-zones BI, P 2, B 3, B 4, B 5, et la zone C en deux sous-zones Cl et C 2 Les dimen- sions et positions relatives figurant sur la figure 4 sont également exactes et représentatives de 1 'invention, dont elles complètent la description. Comme on le voit sur la figure 4, chacune des sous-zones est constituée d'une juxtaposition de prismes- stries 10, ayant une même inclinaison & par rapport à la direction du plan vertical longitudinal V qui contient l'axe optique O et qui est perpendiculaire à la glace. Autrement dit, les génératrices parallèles de tous les éléments prismatiques 10 d'une même sous-zone s'étendent dans une même direction d'inclinaison o par rapport au plan vertical V L'angle i varie avec la sôus-zone. Les figures 5 a et 5 b représentent des sections selon les lignes de coupe a et b de la figure 4 Elles permettent de préciser la forme géométrique des prismes- stries 10 Comme on le voit sur les figures 5 a et 5 bg chaque prismestrie 10 a sa face active 11 constituée par l'intersection d'un prisme virtuel dont la face virtuelle 12 fait un angle A avec la direction de glace PG (paral- lèle à la face extérieure plane de la glace G), et d'une strie cylindrique d'axe 13, parallèle aux génératrices du prisme, et de rayon r, l'axe 13 se trouvant dans le plan médiateur de la face virtuelle 12 La dimension transver- sale d'un prisme-strie est définie par son pas p. Ainsi, chaque élément optique formant prisme- strie se trouve parfaitement défini par son inclinaison ", par son angle de prisme 3, par son rayon de strie r, et par son pas p. Comme on le verra plus complètement par la suite, pour un projecteur de croisement de type habituel, les-angles r et " sont compris entre 3 et 20 , le rayon r entre 2 et 25 mm, et le pas p est de quelques millimètres. On va maintenant expliquer comment on dtermine pour chaque sous-zone les paramètres des éléments 10 Le pas p peut être choisi a priori dans une gamme allant par exemple de 2 à 8 M, ce paramètre ayant, en lui-même peu d'importance, puisqu'il définit la largeur des bandes in- clinées définissant l'emplacement des éléments % 0, qui, en conservant les mêmes surfaces actives il peuvent être remplacées par des bandes verticale$, comme on le verra plus loin Pour ce qui est du choix des autres paramètres " P, r, on va, en prenant l'exemple de la zone A, expli- quer les résultats optiques qu'il s'agit d'atteindre et qui définissent rigoureusement des valeurs,,, ro pour les besoins de la démonstration, on se ré- fèrera successivement aux figures 6, 7, 8 et 9, qui repré- sentent ce qui apparait sur l'écran normalisé à 25 mètres dans les différentes hypothêses, avec le réflecteur de la figure 3 o Comme on le voit sur la figure 6, la zone A du réflecteur, en l'absence de toute glace interposée, pro- jette sur l'écran normalisé une tache lumineuse A en- dessous du plan de coupure droite Ho Une telle tache d'é- clairement n'est pas satisfaisante pour un faisceau de croisement Il faut interposer une glace ayant, dans sa zone A, une succession de stries. Si l'on subdivise la giace en trois sous-zones A 1, A 2, A 3, et si l'on munit chaque sous-zone d'éléments prismatiques verticaux faisant, par rapport au plan de la glace, des angles I 3 î /12 ' p 33 on obtient, comme on le voit sur la figure 7, une distribution en trois taches lumineuses A 1, A 2, A 3, qui couvrent bien, en largeur la gamme de répartition souhaitable, mais qui présentent le double inconvénient d'être séparées l'une de 1 'autre, et, surtout, d'être très en-dessous du plan de coupure H, du fait du rabattement dû à l'inclinaison de la glace. Pour obtenir un éclairement satisfaisant, il faut, d'une part, ramener les trois taches A' A-2 A 3 au niveau de la coupure horizontale A, et, d'autre part, les fondre entre elles en homogénéisant l'éclairement qu'elles procurent, pour ramener les taches au niveau du plan de coupure H, il suffit d'incliner les prismes det chaque zone d'une valeur respective " 1 02 ' " 3 f par rapport au plan vertical V On obtient alors, 'éclairement présenté à la figure 8 o les taches sont remontées au niveau du plan horizontal de coupure R. Il reste à fondre les trois taches entre elles pour un éclairement homogène Cela est obtenu en striant les éléments prismatiques par des stries de rayon r, comme défini précédemment, de telle sorte que les trois taches se fondent entre elles comme représenté à la fi- gure 9. On a démontré ci-dessus comment la distribution optimale de la figure 9 peut être obtenue par les prismes stries selon l'invention, avec, pour chaque sous-zone Al A 2, A 3, de la zone A, un choix judicieux des paramètres o, J, et r, des prismes-stries selon l'invention. L'homme de l'art comprendra facilement que l'on peut déterminer de la même façon des éléments prismatiques dans la zone B de la glace inclinée (subdivisée avan- tageusement en cinq zones B 1 à B 5, et dans la zone C subdivisée en deux zones C 1 et C 2, symétriques par rapport au plan vertical central V passant par l'axe O. Globalement, la glace G étant équipée d'éléments déterminés, on obtient les résultats suivants la zone A de la glace dévie préférentielle- ment la lumière à la gauche du faisceau projeté, pour for- mer la coupure plate à gauche (dans le cas de circulation à droite); - la zone B de la glace dévie préférentiellement la lumière vers la droite du faisceau projeté pour former la coupure inclinée à droite, et donner de la largeur à droite du faisceau (toujours dans le cas d'une circulation à droite); la zone C sert à élargir le faisceau dans la zone centrale, tout en n'ayant pas de sens préférentiel de déviation On verra par la suite que l'on peut remplacer les deux zones C et C 2 ayant des prismes-stries 10 d'in- 1 2 clinaison et d'orientation opposées par une zone unique comportant des prismes stries doubles dont chaque moitié a une orientation et une direction différentes de l'autre moitié dont elle est sensiblement symétrique par rapport à-la direction verticale centrale V. On va donner ci-dessous, pour un projecteur de croisement rectangulaire ayant des dimensions d'ouverture de 190 x 115 mm, une focale de 26,5 mm et une glace inclinée de 45 , les valeurs des trois paramètres critiques pour les trois zones A? B, C de la glace, subdivisées et disposées comme représenté à ia figure 4, dont les dimensions et dispositions relatives sont à prendre comme exactes et complètent la description Zone Inclinaison Angle > Rayon r (degrés) (degrés) (mm) A 1 7 4 10 20 A 2 8 9 7 à 10 A 3 9 111 4 à 5,5 Bl 12 11 4 à 5 B 2 11 9 7 à 10 B 3 10 4 10 à 20 B 4 15 11 5 à 10 B 5 15 9 7 à 10 Cl 10 15 2,7 C 2 10 15 2,7 pans tout ce qui précède, on a défini l'epcom- brement des prismes stries 10 comme celui de bandes incli- nées ayant l'inclinaison ". Comme l'inclinaison " varie d'une sous-zone à une autre, le raccordement des différentes sousrzoges peut poser des problèmes de dépouille pour la fabrication par moulage de la glace. En pratique, on peut conserver sur la glace des éléments déviateurs ayant, comme surface active, leés sur- faces 11 précédemment définies, mais en les répartissant en des bandes verticales séparées par des plans verticaux, La figure 10 représente un tel motif de prisme strie, M 1, vu de l'intérieur de la glace, limitée par deux plans verticaux v et v 2 La surface active I 1 d'un tel élément est conforme à ce qui a été défini ci-dessus, les paramètres, pe et r, étant ceux-du prisme-strie incliné défini précédemment qui passe par la même ré 9 ion au milieu de la glace La surface active 11 est cylindrique et en- taille un prisme comme précédemment défini, Pour mieux faire comprendre la forme, on a fait figurer des tracés suivant le plan de glace PG et la direction qui lui est perpendiculaire. Avec le motif M 1 défini à la figure 10, on ob- tient pour une glace G complète la juxtaposition de motifs représentée à la figure 11, les différents motifs étant séparés par des plans verticaux v, ce qui supprime tout problème de raccord latéral de zone. Enfin, la figure 12 représente, vu de l'intérieur de la glace, un élément déviateur double M 2 réunissant les surfaces actives lia et Ib de deux éléments du type res- pectif des zones-C 1 et C 2, au sein d'un même élément dou- ble limité par des plans verticaux v 1 et v 2 o Comme précé- demment, on a représenté le plan de glace PG et ses per- pendiculaires. La mise en oeuvre des Potifs X 2 du type de la figure 12, Melon u Re répartition en deux rangées en quin- conce sur une glace complète est représentée à la figure 13. Sur toutes les figures, les mêmes références dé- signent des éléments identiques ou homologues, Les formes des motifs M 1 et M 2, telles qu'elles Ressortent des figures à 13 font partie de l'invention Enfin, bien qu'on ait décrit l'invention à propos de la réalisation d'une glace inclinée pour projecteur de croisement, il doit être entendu que cet exemple n'est pas -limitatif, et que l'invention s'applique à toute zone cri- tique de glace inclinée, quand il s'agit de Supprimer l'ef- fet nuisible du rabattement des rayons lumineux dé à l'in- clinaison même de la glace. REVENDICATIONS 1 Un projecteur de véhicule automobile, du type comportant au moins une source lumineuse, au moins un ré- flecteur R coopérant avec cette source lumineuse pour ré- fléchir dans une direction d'émission (O-O) un faisceau de rayons sensiblement parallèles, une glace frontale (G) de dispersion et de diffusion interposée sur le trajet des rayons lumineux, cette glace étant inclinée par rap- port à la direction d'émission (O-O), caractérisé en ce que, au moins dans certaines zones, la glace comporte, de préférence sur sa face interne, des éléments optiques re- dresseurs ( 10, M 1, M 2) dont la surface active ( 11 J) est déterminée par l'intersection d'un prisme incliné d'un angle c par rapport au plan vertical passant par la direc- tion d'émission et ayant un angle au sommet p, et d'une strie cylindrique d'axe parallèle à l'inclinaison du prisme et de rayon (r), de telle sorte que l'inclinaison X. des prismes vient compenser l'effet de rabattement verti- cal provoqué par l'inclinaison de la glace. 2 Un projecteur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les zones critiques(A, B) de la glace munies d'éléments optiques redresseurs sont celles qui correspondent à une grande déviation latérale horizontale. 3 Un projecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la source lumineuse(Fc) est disposée légèrement en avant du foyer (F)du réflecteur(R) et convenablement masquée, pour la création d'un faisceau de croisement, et en ce que les zones critiques (A, B) de la glace correspondent aux parties du faisceau de croise- ment en-dessous de sa limite de coupure. 4 Un projecteur selon la revendicatiqo 3, ça- ractérisé en ce qu'une zone critique (C) dç la glace est constituée par la région centrale supérieure de la glace, Un projecteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par une subdivision de chaque zone cri- tique en diverses sous-zones pour lesquelles l'inclinaison des éléments optiques redresseurs ( 10) sur la verticale reste la même. 6 Un projecteur selon l'une des revendications 2, 3 et 5, caractérisé en ce que la zone (L) est divisée en trois sous-zones. 7 Un projecteur selon l'une des revendications 2, 3, 5, 6, caractérisé en ce que la zone B est divisée en cinq sous-zones. 8 Un projecteur selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que la zone C est divisée en deux sous- zones C 1 et C 2. 9 Un projecteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les éléments optiques re- dresseurs (M 1) ayant la surface active prêcédepmepntdéfi- nies sont limitées latéralement par des plans verticaux v 1, v 2, ce qui permet la contiguïté d'une zone à 'autre. 10 Un projecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone C comporte des éléments optiques redresseurs (M 2) dont la double surface active est constituée par les deux intersections de deux prismes d'orientations opposées, avec les stries cylindriques homologues.