Brevet FR2608733A1 — publié le 19880624

La présente invention concerne d'une façon générale les feux de signalisation pour véhicules automo- biles, et plus particulièrement les feux de faible encom- brement en profondeur. Elle concerne également un globe de fermeture susceptible d'équiper un tel feu. La plupart des feux de signalisation de véhicules sont équipés d'un réflecteur du genre paraboli- que destiné à former à partir d'une source lumineuse voi- sine du foyer du réflecteur un faisceau de rayons essentiel- lement parallèles à la direction d'émission (ou axe de ré- férence) du feu. Mais dans certains cas, un tel réflecteur est supprimé. Un premier cas est celui des feux qui doi- vent avoir, pour des raisons d'encombrement liées à leur montage sur le véhicule, une très faible profondeur ("feux plats"). L'absence de réflecteur résulte alors de l'impos- sibilité physique d'incorporer un tel réflecteur, de pro- fondeur nécessairement importante, dans l'espace intérieur de dimensions réduites du feu. Un autre cas est celui dans lequel on omet réflecteur par souci d'économie, cet organe étant relative- ment onéreux par rapport aux autres pièces du feu. La faible profondeur du feu est alors surtout une conséquen- ce de cette omission. Enfin, on peut utiliser un feu de slgnalisa- tion de faible profondeur sans réflecteur intérieur pour des raisons liées au style. Mais il subsiste en général la nécessité de former, d'une autre manière qu'avec un réflecteur, un fais- ceau lumineux relativement concentré seion l'axe d'émission, afin de respecter les exigences photométriques qu'imposent les règlements. Une solution bien connue à ce problème consiste à former ce faisceau de rayons lumineux essen- tiellement parallèles non plus par un organe séparé pré- vu à l'intérieur du feu, mais en ménageant sur la surface du globe (le plus souvent à l'intérieur) une lentille de Fresnel ou analogue, constituée par une succession d'an- neaux mutuellement décalés qui sont chacun en forme de portions de lentilles sphériques focalisées sur le filament de la lampe du feu constituant la source lumineuse. De telles lentilles de Fresnel sont avantageu- ses, dans le cadre ci-dessus défini, en ce qu'elles permet- tent la formation du faisceau de signalisation avec un feu d'un encombrement en profondeur tout à fait minime, par exemple de l'ordre de quelques centimètres. 13 Elles présentent cependant plusieurs inconvé- nients: leur réalisation est relativement longue et coû- teuse par le fait qu'elle exige, au niveau du modèle ser- vant à réaliser le moule du globe, la formation d'un grand nombre de surfaces spériques différentes les unes des autres et chacune définies avec précision. Une telle précision exige que chaque anneau soit d'une largeur relativement im- portante. Il en résulte, et c'est le second inconvénient, l'existence dans le faisceau obtenue d'une succession nette- ment perceptible de zones de forte luminosité, correspondant aux surfaces sphériques de réfraction en forme d'anneaux, et de zones sombres correspondant aux dépouilles existant entre ces surfaces. Outre l'inconvénient esthétique qui en découle, ceci peut rendre difficile le respect d'une photo- métrie donnée par le faisceau formé. La présente invention vise à pallier ces in- convénients de la technique antérieure et à proposer un feu de signalisation de faible profondeur qui soit facile et peu onéreux à réaliser tout en permettant d'obtenir, sur les plans optique et esthétique, un fais- ceau lumineux satisfaisant. A cet effet, la présente invention concerne un feu de signalisation pour véhicule automobile, du type comprenant une source lumineuse et un globe de ferme- ture plat, ainsi que des moyens pour former un faisceau de rayons lumineux concentrés suivant la direction d'émis- sion du feu, caractérisé en ce que les moyens pour former le faisceau comprennent: - un miroir de forme généralement plate ou légèrement concave disposé en arrière de la source lumineu- se et comportant un ensemble d'anneaux réfléchissants éta- gés inclinés de manière à réfléchir les rayons lumineux émis par la source vers le globe, et - un ensemble de zones déviatrices disposées en avant de la source lumineuse, en forme générale de couronnes concentriques et chacune définies en formant sur le globe un ensemble de prismes de faible lar- geur et ayant tous un même profil qui est déterminé en fonction des inclinaisons moyennes-respectives des rayons reçus directement de la source et des rayons réfléchis par le miroir. D'autres aspects et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la descrip- tion suivante de formes de réalisation préférées de celle- ci, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe horizon- tale d'un feu de signalisation conforme à la présente invention, - la figure 2 est une vue de face du globe du feu de la figure 1, - la figure 3 est une vue de face d'un globe selon une variante de réalisation, et - la figure 4 est une vue en coupe transver- sale d'une partie d'un feu de signalisation conforme à une variante de réalisation de la présente invention. En référence à la figure 1, on a représenté un feu de signalisation pour véhicule automobile, tel qu'un feu de position, qui est caractérisé par une profondeur extrêmement faible. Ce type de feu permet notamment de résoudre des problèmes d'encombrement liés à son implanta- tion dans un véhicule. Le feu, d'axe de référence x'x, comprend une lampe 10 munie d'un filament 12, que l'on considèrera en première approximation comme ponctuel, une base ou support plat 30 définissant le fond du feu et muni d'une surface réfléchissante, et enfin un globe de fermeture 20 de forme également plate. Du fait que le feu ne comporte, de par sa faible profondeur, aucun élément de concentration de faisceau du genre réflecteur parabolique, ce sont la source 10, le fond réfléchissant 30 et le globe 20 qui, conformément à l'in- vention, sont conçus pour coopérer pour former un faisceau relativement concentré suivant l'axe de référence x'x du feu et répondant à certaines exigences en matière de photo- métrie. Le flux lumineux émis par le filament 12 peut être schématiquement divisé en deux parties: la première partie est constituée par des rayons qui rencontrent direc- tement le globe 20, et identifiés dans toute la description qui suit par l'indice "d", et l'autre partie est constituée par les rayons dirigés vers l'arrière du feu (vers le haut sur la figure 1), réfléchis par le miroir 30 pour se diri- ger, comme on le verra en détail plus loin, vers des ré- gions déterminées du globe 30. Ce type de rayon sera iden- tifié par l'indice "r". Le globe 20 comporte, dans le présent exemple à sa surface intérieure, une succession de prismes de déviation des rayons lumineux par réfraction. Conformément à cette première réalisation de l'invention, ces prismes sont répartis par zones en forme de couronnes (à l'exception de la zone centrale) essentiellement concentriques et sont constitués, dans chaque zone, par un sillon unique de faible largeur dé- veloppé en spirale à la surface intérieure plane du globe. Plus précisément, une première zone 201 du globe 20 est constitué par un premier sillon 21 qui part du centre du globe 20, à l'aplomb du filament 12, et qui possède un profil en "V" déterminé de manière à ce que les rayons lumineux arrivantsur cette zone à partir du filament 12 et du miroir 30 soient déviés, en moyenne, dans une direction parallèle à l'axe x'x précité. Bien entendu, on comprend que, du fait que le profil du sillon 21 évoluant vers l'extérieur en spirale reste constant à mesure que l'on s'éloigne du centre du globe, les rayons incident sous des angles différents ne seront pas rigoureu- sement parallèles à l'axe de référence x'x en sortie du globe. On peut préciser ici la terminologie qui sera utilisée tout au long de la description et des revendica- tions: chaque zone est bien entendu constituée par un sillon unique mais, pour faciliter la conprehension, on considérera que ce sillon définit un ensemble de prismes successifs juxtaposés. Le sillon et les prismes associés seront en outre, pour chaque zone, désignés par le même numéro de référence. Une seconde zone 202, qui présente approxima- tivement la forme d'une couronne concentrique avec la première zone 201, est constituée par le développement en spirale d'un second sillon 22, de profil en "V" dif- férent de celui du premier, ce profil étant tel que les rayons lumineux directs et réfléchis sont déviés comme représenté pour être en moyenne parallèles à l'axe Ox. Comme on l'a indiqué, les prismes 21, 22 des zones 201, 202 opèrent par réfraction des rayons incidents, ceci étant possible par le fait que l'inclinaison des ra- yons par rapport au globe conserve pour ces zones des va- leurs raisonnables. Enfin,le globe de fermeture 20 comprend une troisième zone 203, également approximativement en forme de couronne, définie par le développement en spirale d'un troisième sillon 23 de profil en "V" différent de celui des deux premiers et conçu cette fois-ci pour dévier les rayons lumineux tels que R3d provenant du filament 12 et R3r provenant du miroir 30 par réflexion totale sur sa face inclinée, comme représenté. Cette manière d'opérer conduit à pratiquer un sillon 23 plus profond, dont la face active est beaucoup plus inclinée par rapport au plan du globe que celle des sillons 21 et 22. Bien que l'on ait utilisé ci-dessus le terme "couronne" pour définir la forme des zones 202 et 203, il est bien entendu que la forme réelle de ces zones résultera de l'intersection de couronnes complètes avec les bords du globe de fermeture, comme le montre la figure 2. A cet égard, la forme spirale des prismes successifs de la zone 203 telle que représentée n'est pas perceptible, du fait de leur faible largeur et de leur éloignement important du centre du globe 20. Le globe de fermeture 20 comporte en outre, à sa surface extérieure, un ensemble de billes 25 des- tinées, en effectuant une légère répartition multidirec- tionnelle des rayons lumineux, C donner au faisceau l'ho- mogénéité d'éclairement souhaitée, à compenser les éven- tuelles défauts d'éclairement dûs au non parallélisme des rayons déviés par les prismes en spirale par rapport à l'axe de référence x'x et à lui faire respecter une photo- métrie donnée. Bien entendu, on pourra donner à ces élé- ments de répartition toute autre forme appropriée, et en particulier la forme de stries verticales de profil légère- ment bombé. La présente invention, comme on l'a indiqué plus haut, tire ses principaux avantages du fait que les sillons successifs sont de largeur extrêmement réduite par rapport aux anneaux d'une lentille de Fresnel ordinaire, ceci étant lié au fait que l'on peut utiliser, dans chaque zone, des prismes de même profil. L'avantage majeur est que les an- neaux de lumière et d'ombre qui apparaissent en un point d'observation quelconque du champ d'éclairement se fondent entre eux jusqu'à devenir imperceptibles et donner un éclai- rement homogène. A titre d'exemple, les sillons des diverses zones pourront avoir une largeur comprise entre 0,2 et 2 mm. Pour atteindre ces faibles largeurs, le globe sera réalisé de préférence par moulage par injection et le procédé de réalisation du globe de la figure 2 con- sistera à tailler la face du modèle à partir duquel le moule sera réalisé et correspondant à la face intérieure du globe à l'aide d'outils de coupe de profils appropriés; chaque outil étant apte à former le sillon en spirale dé- finissant une zone donnée. Les spirales seront avantageu- sement réalisées par combinaison d'une rotation du modèle et d'une translation de l'outil. On réalisera ainsi très facilement un nombre de zones déviatrices souhaité qui seront chacune consti- tuées d'un sillon unique formant une pluralité de prismes de profil adapté, en moyenne, à leur position par rapport au filament de la lampe. Comme on l'a indiqué brièvement plus haut, le feu de signalisation selon la présente invention com- prend également une base formant réflecteur 30 de forme générale plate, située derrière la lampe 10 et s'éten- dant parallèlement au globe 20. Ce réflecteur 30 consti- tue un récupérateur du flux lumineux émis par le filament 12 de la lampe vers l'arrière et'est conçu pour qu'il existe, au niveau du globe, une complémentarité entre les rayons directs émis par le filament et les rayons réfléchis par ledit réflecteur. Il comporte un ensemble de surfaces réfléchissantes en forme d'anneaux concentriques. Ces anneaux peuvent être, en ce qui concerne leur largeur, beaucoup plus grossiers que les sillons du globe, du fait que, contrairement à ces derniers, ils n'in- duisent aucun effet de prénombre dans le faisceau lumineux en sortie du globe. Ils ont ici une largeur de l'ordre de 2 mm et sont répartis en trois zones 301, 302, 303, en forme de couronnes, les zones 301 et 302 étant approximativement les homologues de la zone 202 du globe 20, et la zone 303 étant l'homologue de la zone 203. Les anneaux ont des profils qui définissent une surface réfléchissante inclinée et une dépouille. Dans une zone donnée, l'angle de la surface réfléchissante par rapport au plan du miroir 30 est avantageusement la même pour tous les anneaux. Plus précisément, les anneaux 31, 32 des zones respectives 301 et 302 sont conçus pour réflé- chir les rayons lumineux émis dans leur direction par le filament 12 vers la zone 202 du globe 20, en répar- tissant ces rayons essentiellement sur une grande étendue de ladite zone 202. A cet effet, les faces réfléchissan- tes 31 de la zone 301 présentent une inclinaison relati- vement faible par rapport au plan général du miroir 30, inclinaison qui augmente pour la zone 302, c'est-à-dire pour des anneaux plus éloignés de l'axe x'x. Il est a noter, comme on l'a briève- ment indiqué plus haut, que la position du filament 12, l'orientation des anneaux réfléchissants 31, 32 et l'orien- tation des prismes 22 du globe sont déterminés les unes en fonction des autres de manière à ce qu'il existe, à la sortie du globe, une complémentarité en matière de direction entre les rayons tels que R2d provenant direc- tement du filament et les rayons tels que R2r réfléchis par le miroir 30, ces deux types de rayons contribuant respectivement à créer environ la moitié du flux lumineux global. Ainsi, la figure 1 montre clairement que les rayons directs seront déviés en prenant une légère diver- gence en sortie du globe, tandis que les rayons qui ont été réfléchis par le miroir 30 sont au contraire légère- ment convergents. Comme on l'a indiqué plus haut, les prismes de la zone 203 du globe sont conçus pour dévier les rayons lumineux incidents par réflexion totale, ceci étant rendu nécessaire dans la présente configuration par le fait de l'inclinaison relativement forte par rapport à la normale à la surface du globe des rayons tels que R3d émis par le filament dans cette direction. En conséquence, les rayons qui vont être réfléchis par la zone 303 du miroir et qui doivent se diriger vers la zone 203 pour compléter les rayons R3d devront également présenter une forte inclinai- son en arrivant sur cette zone 203, et il n'est donc pas approprié que la zone 303 du miroir réfléchisse les rayons directement vers la région correspondante de la zone 203, c'est-à-dire essentiellement dans la direction de la pro- fondeur du feu. Par conséquent, les anneaux réfléchissants 33 de la zone 303 présentent une inclinaison relativement forte par rapport au plan général du miroir, de manière à réfléchir les rayons émis par le filament vers la ré- gion diamétralement opposée de la zone 203 du globe, comme représenté en R3r. Ici encore, la position du filament 12, l'inclinaison des prismes à réflexion totale 23 et l'inclinaison des anneaux réfléchissants 33 seront déterminées les unes en fonction des autres de manière à assurer à la sortie de la zone 203 du globe une certaine complémentarité entre le flux légèrement convergent de rayons directs R3d et le flux légèrement divergent de rayons R3r réfléchis par la zone 303 du mirOir7 ces deux flux étant intimement fondus en sortie du globe à l'aide des billes 25. On peut indiquer par ailleurs qu'il n'existe pas sur le miroir 30 d'homologue de la zone 201 du globe, cet espace étant réservé par exemple au culot (non repré- senté) de la lampe 10. La géométrie des prismes de cette zone sera donc conçue uniquement en fonction des rayons directs. On va indiquer ci-dessous les valeurs géométri- que des divers prismes et anneaux réfléchissants de la forme de réalisation de la figure 1. Globe largeur du sillon angle de prisme zone 201 1 mm 10 zone 202 1 mm 25 zocne 203 0,5 mm 55 Miroir largeur anneau + dépouille angle de réflexion zone 301 2 mm 13 zone 302 2 mm 30 zone 303 2 mm 63 Bien entendu, toute autre configuration géomé- trique pourra être envisagée sans sortir du cadre de l'in- vention. En particulier, s'il s'avère nécessaire d'obte- nir un faisceau lumineux plus concentré, pour satisfaire par exemple à des exigences photométriques plus sévères, l'homme de l'art saura augmenter le nombre de zones dévia- trices concentriques différentes du globe de fermeture , et éventuellement le nombre de zones d'anneaux diffé- rents sur le miroir. Par ailleurs, bien que l'on ait décrit ci-dessus un globe de fermeture comportant pour chaque zone un sillon en spirale de profil spécifique, avantageux du point de vue de sa fabrication, il est bien entendu que ces zones pourront être constituées par un ensemble de sillons circulaires con- centriques de même profil, comme cela est représenté sur la figure 3 des dessins. Sur cette figure, les parties et élé- ments correspondant à ceux de la figure 2 ont été désignés par les mêmes numéros de référence. On a représenté sur la figure 4, en demi-coupe transversale, une variante de réalisation d'un globe de fer- meture d'un feu de faible profondeur conforme à la présente invention. Par souci-de simplification, les contours de la lampe et le fond formant miroir n'ont pas été représentés sur cette figure. On comprendra cependant que le miroir présentera, au niveau de la répartition de ses diverses zones, une configuration différente de celle de la figure 1 et adaptée à ce nouveau globe. Ce globe, désigné par la ré- férence 20', est de conception similaire à celle du globe des figures 1 et 2; il comporte deux premières zones 201', 202' constituées chacune par un sillon unique, respec- tivement 21i, 22' formé à sa surface intérieure et présen- tant un profil prismatique similaire à celui des sillons 21 et 22 de la première forme d'exécution, pour ramener les rayons lumineux émis par la lampe et le miroir dans une direction moyenne parallèle à l'axe x'x. De même, une zone 203', de grande largeur, est constituée par un sillon unique 23' constituant un ensem- ble de prismes opérant en réflexion totale. Mais le globe 20' comporte en outre à sa sur- face extérieure, entre les zones 202' et 203', une qua- trième zone 204' qui a la particularité d'être définie par un quatrième sillon 24' formée à la surface extérieure du globe 20'. Ce sillon définit un ensemble de prismes opérant par réfraction, de la manière que les prismes 21', 22', pour ramener les rayons lumineux reçus directement du filament 12 et réfléchis par le miroir 30 (non représenté) dans une direction moyenne parallèle à l'axe x'x. L'avan- tage procuré par la formation du sillon à la surface exté- rieure du globe réside essentiellement dans une meilleure récupération du flux lumineux, du fait que les dépouilles des prismes, "vues" par les rayons lumineux incidents di- rects sous un angle plus aigu, prennent une moindre impor- tance par rapport aux surfaces actives des mêmes prismes. autre avantage est un meilleur mélange des rayons directs et des rayons réfléchis. Bien entendu, le procédé de réalisation du globe 20' sera essentiellement identique à celui du globe , à ceci-près que le modèle qui servira à réaliser le moule sera taillé sur ses deux faces. Il va de soi que l'on pourra organiser les diverses zones du globe comme on le souhaitera, et l'on choisira en particulier tout nombre de zones approprié sur la surface intérieure et/ou extérieure du globe, ces zones pouvant avoir toute largeur souhaitée, définie par le nombre de tours d'un sillon en spirale de largeur donnée ou encore par le nombre de sillons circulaires concentri- ques, et tout profil prismatique adapté à la position du filament de la lampe et à la configuration du miroir à anneaux récupérant du flux arrière. En outre, du fait que certains règlements, notamment en Europe, interdisant de prévoir des prismes saillants ou analogues à l'extérieur du globe ou de la glace d'un organe optique, un globe conforme à l'invention et muni d'un ou de plusieurs sillons extérieurs devra le cas échéant être complété d'une contre-plaque extérieure pour satisfaire à ces règlements. Par ailleurs, les prismes à réflexion totale seront prévus de préférence dans les régions du globe qui sont les plus éloignées de la lampe, et nécessairement du côté intérieur dudit globe. Enfin la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-dessus et représentées sur les dessins, mais l'homme de l'art pourra y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. A cet égard, bien que l'on ait envisagé dans toute la description un miroir arrière généralement plat, il est bien entendu que celui-ci pourra être légèrement con- cave, pour accroître la récupération de flux sans pour autant augmenter l'encombrement du feu en profondeur. REVENDICATIONS 1. Feu de signalisation pour véhicule automobile, du type comprenant une source lumineuse (10) et un globe de fermeture plat (20), ainsi que des moyens pour former un faisceau de rayons lumineux concentrés suivant la di- rection d'émission (x'x) du feu, caractérisé en ce que les moyens pour former le faisceau comprennent: - un miroir (30) de forme générale plate ou légèrement concave disposé en arrière de la source lumi- neuse et comportant un ensemble d'anneaux réfléchissants étagés (31, 32, 33) inclinés de manière à réfléchir les rayons lumineux émis par la source vers le globe, et - un ensemble de zones déviatrices (201, 202, 203; 201', 202', 203', 204') disposées en avant de la source lumineuse, en forme générale de couronnes concen- triques et chacune définies en formant sur le globe un ensemble de prismes (21, 22, 23; 21', 22', 23', 24') de faible largeur et ayant tous un même profil qui est dé- terminé en fonction des inclinaisons moyennes respectives des rayons reçus directement de la source et des rayons réfléchis par le miroir. 2. Feu de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les anneaux réfléchissants étagés sont répartis en plusieurs zones concentriques (301, 302, 303) dans lesquelles ils ont respectivement des surfaces réfléchissantes de même inclinaison. 3. Feu de signalisation selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que les prismes d'une même zone du globe (20) sont constitués par un unique sillon développé en spirale. 4. Feu de signalisation selon l'une des ievendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que les prismes d'une même zone du globe (20) sont constitués par un ensemble de sillons circulaires concentriques. 5. Feu de signalisation selon l'une des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins l'une des zones (203; 203') du globe (20) les plus éloignées de la source lumineuse comporte des prismes (23; 23') opérant en réfle- xion totale vis-à-vis des rayons émis par la source, les prismes (21, 22; 21', 22', 24') de la ou des autres zones définissant une succession de prismes opérant par réfrac- tion. 6. Feu de signalisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le miroir (30) comporte, dans une zone (303) éloignée de la source lumineuse, un ensemble d'anneaux (33) qui réfléchissent les rayons lumineux émis par la source vers une région diamétralement opposée de la ou desdites zones (203; 203') du globe comportant des prismes à réflexion totale. 7. Feu de signalisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite zone (303) du miroir éloignée de la source lumineuse est l'homologue de la ou desdites zones (203; 203') du globe comportant des prismes à réfle- xion totale. 8. Feu de signalisation selon l'une des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que le globe (20) comporte à sa surface extérieure des moyens (25) pour effectuer une dispersion du faisceau. 9. Peu de signalisation selon l'une des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une zone (204') du globe est constituée par des prismes formés sur la sur- face extérieure dudit globe. 10. Feu de signalisation selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les prismes ont une largeur comprise entre environ 0,2 et 2 mm. 11. Feu de signalisation selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le mirDir (30) constitue en même temps le boîtier du feu.