Brevet FR2609146A1 — publié le 19880701

La présente invention concerne d'une façon générale les projecteurs de véhicules automobiles, et plus particulièrement un projecteur susceptible d'émettre un faisceau de route et un faisceau de croisement. Un projecteur largement répandu de ce type comprend une glace de fermeture pourvue d'éléments de déviation de la lumière par réfraction, un réflecteur en forme de parabololde et une lampe comportant deux filaments orientés axialement, le filament avant, pourvu d'une coupelle d'occultation, étant affecté à la fonction croisement et le filament arrière étant affecté à la fonction route. La lampe est disposée de manière à ce que ie foyer du réflecteur soit situé entre les deux filament, de sorte que le faisceau de croisement est constitué par des rayons lumineux initialement convergents et le faisceau de route est constitué par des rayons vineux divergents. La convergence des rayons lumineux du faisceau de croisement produit cependant au centre de la glace une très forte concentretion lumineuse, avec un échaufzement considéraEle. En pratique, si la glace est réalisée en matière plastique transparente, ele se méforme inévitable- ment. Un tel phénomène s'accentue lorsque, pour des risons de conception, la glace de fermeture est éloignée de la lampe et du réflecteur. Il existe cependant dans jo techr.iquP antérieure ur certain nombre de solutions pour éviter un tel échauffement au centre de la glace, et pour ainsi pouvoir utiliser des glaces en matière plastique, moins onéreuses à réaliser Une première solution connue consiste à prévoir dans un région déterminée du réflecteur, et plus particuculièrement dans une couronne située au fond du réflecteur, une épargne (une zone non réfléchissante, par exemple convenablement masquée et non métallisée lors du processus de fabrication du réflecteur) qui permet d'abaisser l'intensité de la tache de concentration du rayonnement au-dessous du seuil de ramollissement de la matière. Une seconde solution consiste à prévoir un élément d'occultation permettant de masquer le fond du réflecteur vis-à-vis du filament de croisement; lteffet obtenu est essentiellement le même que pour une épargne. Cependant, ces deux solutions connues ont pour inévitable inconvénient la baisse du rendement lumineux du projecteur ; l'obtention d'une photométrie donnée devient ainsi plus difficile, en particulier avec la tendance actuelle à réaliser des projecteurs de petites dimensions et à faible récupération de flux. L'invention vise à pallier ces inconvénients et à proposer un projecteur du type général défini plus haut dans lequel toute la surface utile du réflecteur soit utilisée pour former le faisceau de croisement et le faisceau de route et dans iequel le faisceau de croisement, à son passage à travers la glace de fermeture, ne présente pas une ccncentration excessive. A cet effet, l'invention concerne un projecteur de véhicule automobile, du type susceptible de créer un faisceau de route et un faisceau de croisement limité par une coupure, et comprenant deux filaments axiaux alignés sur l'axe optique du projecteur et tenant lieu de sources lumineuses respectivement pour le faisceau de route et le faisceau de croisement, un réflecteur et une glace de fermeture, caractérisé en ce que le réflecteur est divisé en deux zones latérales et une zone centrale, en ce que les zones latérales sont des portions de paraboloTdes dont les foyers sont situés sur l'axe optique entre les deux filaments, en ce que la zone centrale est une zone qui réfléchit les rayons lumineux émis par le filament de croisement de manière à ce que ces s derniers convergent en une région éloi- gnée de la glace de fermeture, la zone centrale et les zones latérales se raccordant avec continuité dans deux plans sensiblement verticaux situés de part et d'autre de l'axe optique du projecteur. D'autres aspects et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée 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 horizontale schématique d'un projecteur de route et de croisement à réflecteur parabolique de la technique antérieure, - la figure 2 illustre par une série de courbes isocandéla la répartition lumineuse du faisceau de croisement fourni par le projecteur de la figure 1 dépourvu de sa glace de fermeture, - la figure 3 est une vue en coupe horizontale schématique d'un projecteur selon une première forme de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue de face du réflecteur du projecteur de la figure 3. - la figure 5 est une vue en coupe horizontale schématique d'un projecteur selon une troisième forme de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une vue de face du réflecteur du projecteur de la figure 5. - la figure 7 illustre, par un ensemble de courbes isocandéla, la répartition lumineuse sur un écran de projection du faisceau de croisement fourni par le projecteur des figures 5 et 6 dépourvu de sa glace de fermeture, - la figure 8 illustre, par un ensemble de courbes isocandéla, la répartition lumineuse, au niveau de la glace, du faisceau de croisement d'un projecteur à réflecteur parabolique de la technique antérieure, - la figure 9 illustre, par un ensemble de courbes isocandéla, la répartition lumineuse, au niveau de la glace, du faisceau de croisement d'un projecteur à réflecteur parabolique épargné de la technique antérieure, - la figure 10 illustre, par un ensemble de courbes isocandéla, la répartition lumineuse, au niveau de la glace, du faisceau de croisement du projecteur des figures 5 et 6, - la figure 11 est une vue en coupe horizontale schématique d'un projecteur selon une quatrième forme de réalisation de l'invention, - la figure 12 est une vue de face du réflecteur du projecteur de la figure 11, et - la figure 13 illustre, par un ensemble de courbes isocandéla, la répartition lumineuse sur un écran de projection du faisceau de croisement fourni par le projecteur des figures 11 et 12 sans sa glace de fermeture. On a repréenté sur la figure 1 un projecteur de la technique antérieure susceptible de délivrer un faisceau de route et un faisceau de croisement. Il comprend une lampe munie de deux filaments 11 et 12 disposés en alignement sur l'axe optique Ox, un réflecteur 20 en forme de parabo bide de distance focale fO et dont le foyer Fo est situé sur l'axe optique sensiblement à mi-chemin entre les deux filaments 11, 12, et une glace de fermeture 30 comportant, de façon bien connue mais non illustrée, des moyens pour effectuer une répartition latérale du faisceau lumineux par réfraction prismatique. La lampe comprend conventionnellement, en association avec le filament avant 12, une coupelle d'occultation (non représentée) destinée à limiter le champ d'émission dudit filament à une zone angulaire déterminée du réflecteur, afin d'obtenir par exemple le profil de coupure en "V" conforme aux règlements européens en la matière. La configuration du faisceau de croisement fourni par ce type de projecteur est illustrée sur la figure 2 par un ensemble de courbes isocandéla C1. Un inconvénient de ce type de projecteur est que, par le fait même du compromis obtenu en ce qui concerne les positions relatives des filaments 11, 12 et du foyer Fo du réflecteur, les rayons lumineux émis par le filament de croisement 12 et réfléchis par la région du fond du réflecteur 20 sont légèrement convergents et se croisent au très proche voisinage de la glace de fermeture 30. Il en résulte une tendance de cette dernière à s'échauffer dans la région de son centre, ce qui interdit ou tout au moins limite considérablement l'utilisation de matières plastiques, par ailleurs souhaitable, pour réaliser la glace. On a représenté sur les figures 3 et 4 un projecteur à faisceau de route et faisceau de croisement conforme à une première réalisation de la présente invention. Le réflecteur 200 est divisé en trois zones 201, 202 et 203 qui se rejoignent dans des plans verticaux parallèles à l'axe optique Ox. La zone 201 occupe le fond du réflecteur et présente une largeur L et une hauteur égale à celle du réflecteur. Plus précisément, le plan de transition entre les zones 201 et 202 est à une cote + y'1 du plan vertical xOz contenant l'axe optique, et le plan de transition entre les zones 201 et 203 est à une cote -y1 dudit plan, avec y1 + Y'1 = L. Les surfaces réfléchissantes des zones 202 et 203 sont toutes deux en forme de sections de paraboloide de distances focales f' et fO, respectivement, et ont donc o pour équations respectives y z y z x = + et x = + 4f' 4f' 4fo 4fo o o (O,x,y,z) étant le repère orthonormé tel qu'illustré, Ox étant l'axe optique, et fo'et fO pouvant être identiques ou différentes. La surface réfléchissante de la zone 201 est conçue de manière à créer des images des deux filaments de la lampe différentes de celles qui sont conventionnellement oLtenues avec un réflecteur tel que décrit plus haut dont l'intégralité de la surface est en forme de parabololde. Plus particulièrement, l'invention propose pour la zone 201 une gamme de surfaces permettant de déterminer comme on le souhaite l'emplacement du point de convergence des rayons lumineux en forte concentration qui sont émis par le filament de croisement 12 et réfléchis par la zone 201, ces rayons correspondant aux images relativement grandes du filament. Il est à noter que cette modification du fond du réflecteur intervient sur le faisceau lumineux essentiellement sans modifier la répartition des images plus petites du filament (fournies par les zones 202, 203), qui contribuent à créer la tache de concentration du faisceau. Plus précisément, en rendant les rayons lumineux réfléchis vers l'avant par la région du fond du réflecteur plus convergents ou au contraire plus divergents (par rapport à la convergence classique qui crée une très forte intensité par croisement des rayons précisément là où est généralement située la glace), on peut diminuer l'intensité lumineuse de la portion concentrée du faisceau là où elle traverse la glace de fermeture, ce qui permet d'utiliser avec une plus grande facilité des glaces en matière plastique transparente moulée sans risque de déformation de celles-ci par échauffement. Dans cette première forme de réalisation du réflecteur, la partie 201g de la surface réfléchissante de la zone 201 située à gauche du plan xOz (en vue de dos) peut avoir pour équation, dans le repère (O,x,y,z,) défini plus haut: pour -yî- la partie gauche de la surface, &alpha;1 y ; et /Yi I y = largeur de la partie gauche 201g de la zone de fond. L'équation de la partie droite 201d de la surface réfléchissante est avantageusement la même que l'équation(1) ci-dessus, mais en remplaçant les paramètres fO, a et y1 par des paramètres f'O, &alpha;'et y1 qui pourront être égaux respectivement aux paramètres fo, a et y1 (auquel cas la surface réfléchissante sera globablement symétrique par rapport au plan xOz) ou bien différents de ceux-ci. On pourrait démontrer que, dans les plans de raccordent ment d'équations y = - y1 (entre les zones 201g et 203) et y = + y'1 (entre les zones 201d et 202), les équations ci-dessus permettent d'assurer une continuité au second ordre (continuité des tangentes) entre ces zones. En outre, il faut noter que le fait de prendre des paramètres a $ ' et y1 # y1, dans les équations des parties gauche et droite de la zone 201 conduit nécessairement à utili ser des distances focales fO et fO différentes non seulement o dans les équations (1) des parties gauche et droite du fond 201, mais également pour les zones 203 et 201 en forme de pa rabololdes, comme indiqué plus haut, d'une part, pour assurer la continuité au premier ordre entre les parties 201g et 201d suivant le plan vertical axial xQz, et d'autre part, pour assurer la continuité au second ordre mentionnée ci-dessus dans les plans y = - y et y = + y' Ainsi, dans cette première forme de réalisation de l'invention, la surface réfléchissante du réflecteur présente seulement un défaut de continuité au second ordre dans le plan vertical axial xOz. On va décrire cidessous en référence aux figures 5 et 6 une variante de cette première forme de réalisation de l'invention dans laquelle le raccordement entre les zones 201g et 201d s'effectue avec continuité au second ordre. Dans cette variante. le réflecteur comporte, outre les zones 202 et 203 dont les surfaces sont paraboloidales et les zones 201g et 201d à convergence modifiée, une zone intermédiaire 204 spécifiquement destinée à effectuer le raccordement avec une continuité au second ordre entre les zones 201g et 201d. Les zones 201g et 201d étant comme ci-essus, l'équation de la partie gauche de la zone de transition centrale 204 est la suivante avec - y2 6 y 4 O f,,a et a1 comme définis plus haut = ayl = coefficient de raccordement, 2 y2 Y2 = largeur de la partie gauche de la zone de raccordement 204 ; et y1 = largeur de la partie gauche de l'ensemble de la zone de fond. En ce qui concerne la partie droite de la zone de fond, sa surface réfléchissante aura pour équation l'équation(2) ci-dessus mais avec des paramètres f', a', 2, Y1 et y qui pourront être soit égaux aux paramètres fO, a, a2, y1, Y soit différents de ceux-ci. Il est à noter, comme pour la première forme de réalisation des figures 3 et 4, qu'un changement de paramètres entre les côtés gauche et droit conduit à utiliser des distances focales f et f' également différentes, afin d'as o o surer la continuité du raccordement dans le plan vertical axial xOz. La figure 7 illustre, par un ensemble de courbes isocandéla C2, la répartition lumineuse du faisceau de croisement fourni par le projecteur des figures 3 et 4 dépourvu de sa glace de fermeture. Cette figure est à comparer à la figure 2, qui représente l'éclairement du faisceau d'un projecteur classique à réflecteur parabolique de même dimensions. On peut observer que l'effet primitif visé par la présente invention, c'est-d-dire la diminution de l'échauffement au centre de la glace de fermeture, induit également un élargissement du faisceau lumineux, ce qui permet avantageusement de diminuer la déviation latérale qui doit être effectuée normalement par les éléments de réfraction de la glace de fermeture, comme on le verra en détail plus loin. On observe également sur la figure 7 que la demicoupure horizontale h'H et la demi-coupure inclinée Hc sont définies sur une longueur importante avec une bonne précision. Les figures 8 à 10 représentent, par des ensembles de courbes isocandéla C3 à C5 mesurées sur la glace de fermeture, trois configurations différentes de répartitions lumineuses de faisceaux de croisement. La figure 8 illustre le cas d'un projecteur à réflecteur entièrement parabolique de la technique antérieure tel que décrit en introduction, et qui présente donc les inconvénients mentionnés en matière d'échauffement lorsque c'est le filament de croisement qui est en service (tache très concentrée T). La figure 9 illustre la répartition lumineuse au niveau de la glace avec un projecteur dont le réflecteur a été pourvu d'une zone centrale non réfléchissante ou épargne, s'étendant sur l'étendue angulaire de 1950 normalement couverte par le faisceau de croisement. Enfin, la figure 10 illustre la répartition lumineuse au niveau de la glace obtenue avec le projecteur de la présente invention; on constate une diminution sensible de la concentration sur la glace. En référence aux figures 11 et 12, on va maintenant décrire une autre forme de réalisation préférée de l'invention. Dans cette réalisation, le réflecteur 200 est divisé en trois zones 211 à 213 se rejoignant dans des plans de raccordement verticaux parallèles à l'axe optique Ox du projecteur. Les zones latérales 212 et 213 sont des portions de parabololdes qui dans le présent exemple ont la même distance focale fO et la même position de foyer Fo. La zone 211 constitue la zone de fond du réflecteur, qui s'écarte de la forme paraboloidale classique dont la génératrice horizontale est illustrée en tiretés sur la figure 11. La surface de la zone 211 est régie par un ensemble de paramètres illustrés sur la figure 11.Ces paramètres sont les suivants - x3 et y3 sont les coordonnées dans le repère (O,x,y) du sommet O' du réflecteur, - Y4d est la distance horizontale entre le plan xOz et le plan de transition des zones 211 et 212. - y4g est la distance horizontale entre le plan xOz et le plan de transition des zones 211 et 213. L'équation de la surface réfléchissante de la zone 211 est la suivante X = X3 + u.[ v(y)] + (1+A2)z2 (3) 4(fo-x3-u.[v(y)] + Ay) avec y42 u = 4f - X3 t où y4= y4d Si y#y3 et y=y4g si y#y3 ; et A = u. v(y) #y.(v(y)- A) L'influence des divers paramètres mis en jeu dans l'équation ci-dessus est la suivante - le signe de x3 détermine le sens de la modification du fond du réflecteur par rapport à un parabololde classique ; si x3 est négatif, le fond du miroir est approfor- ci (comme illustré) et les rayons lumineux du faisceau sont rendus plus convergents en direction latérale ; si x3 est positif, le fond du miroir est aplati et les rayons sont reno moins convergents, voire divergents. La valeur de x3 détermine l'importance de l'un ou l'autre de ces deux phénomènes. - le paramètre y3 a pour effet de déporter le sommet du réflecteur vers la droite (y3 > O) ou vers la gauche (y3 - les paramètres y4g et y 4d permettent d'étendre la zone 211 qui définit le fond modifié du réflecteur dans des mesures différentes à gauche et à droite. Le réflecteur conforme à cet exemple de réalisation de l'invention présente avantageusement une continuité au second ordre en tout point de sa surface. Il s'en suit une fabrication plus aisée et une absence de défauts optiques. La figure 13 représente, par des courbes isocandéla C6 obtenues avec le projecteur des figures 11 et 12 dépourvu de sa glace de fermeture, la répartition lumineuse du faisceau de croisement fourni par ce projecteur. Cette figure est à comparer à la figure 2. On observe que le faisceau obtenu, de grande largeur avant toute répartition latérale effectuée par la glace, est analogue à celui de la figure 7 associé à la première forme de réalisation de l'invention. Comme on l'a indiqué, les réflecteurs confor mes à l'invention sont avantageux en ce que l'on évite un échauffement de la glace de fermeture en son centre, celleci pouvant ainsi facilement être réalisée en matière plastique transparente. Cependant, ce type de réflecteur est également tout à fait approprié lorsque la glace associée est très inclinée, notamment pour épouser le profil aérodynamique de l'avant d'un véhicule. Il est bien connu que la déviation des rayons lumineux effectuée par des prismes ou stries prévus sur une telle glace inclinée conduit à des anomalies lumineuses indésirables et notamment à un rabattement vers le bas des rayons essentiellement proportionnel à leur déviation latérale. Ce problème est exposé notamment dans la demande de brevet français publiée nO 2 542 422 au nom de la demanderesse. Conformément à la présente invention, du fait que, avec tous les réflecteurs décrits ci-dessus, le faisceau obtenu en amont de la glace de fermeture (que ce soit le faisceau de croisement ou le faisceau de route) présente déjà un étalement latéral substantiel, la déviation latérale qui devra être impartie par la glace sera donc moindre, et le rabattement intempestif évoqué ci-dessus sera fortement atténué. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais l'homme de l'art pourra y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit sans sortir de son cadre. Ainsi, bien que l'on ait donné à titre d'exemple trois équations préférées pour la surface réflécsissante de la zone centrale, il est bien entendu que toute autre équation qui induira un changement dans la convergence des faisceaux tout en se raccordant avec continuité (au premier ou au second ordre) avec les zones latérales en forme de paraboloide pourra donner satisfaction. En pratique, les zones latérales pourront être caractérisées par l'existence bien définie d'un foyer, tandis que la zone centrale, prolongeant et reliant cellesci, pourra ne pas avoir de foyer optique bien défini. Enfin, on peut indiquer que, par d'autres définitions mathématiques de l'invention, les zones latérales et la zone centrale pourront se raccorder, avec la continuité au premier ordre ou au second ordre indiquée plus haut, dans un plan autre qu'un plan vertical parallèle à l'axe optique. REVENDICATIONS 1. Projecteur de véhicule automobile, du type susceptible de créer un faisceau de route et un faisceau de croisement limité par une coupure, et comprenant deux filaments axiaux (11, 12) alignés sur l'axe optique (Ox) du projecteur et tenant lieu de sources lumineuses respectivement pour le faisceau de route et le faisceau de croisement, un réflecteur (200) et une glace de fermeture (30), caractérisé en ce que le réflecteur est divisé en deux zones latérales (202, 203; 212, 213) et une zone centrale (201; 201, 204; 211) , en ce que les zones latérales sont des portions de parabololdes dont les foyers (Fo) sont situés sur l'axe optique entre les deux filaments, en ce que la zone centrale est une zone qui réfléchit les rayons lumineux émis par le filament de manière à ce que ces derniers convergent en une région substantiellement éloignée de la glace de fermeture, et en ce que la zone centrale et les zones latérales se raccordent avec continuité dans deux plans sensiblement verticaux situés de part et d'autre de l'axe optique du projecteur. 2. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone centrale et les zones latérales se raccordent avec une continuité au second ordre. 3. Projecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la zone centrale (201) est symétrique de part et d'autre du plan vertical axial (xOz) du projecteur, et en ce que les zones latérales (202, 203) sont des portions d'un même paraboloide. Projecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la zone centrale (201) comprend deux parties (201g, 201d) situées de part et d'autre du plan vertical axial (xOz) du projecteur et dont les surfaces sont différentes l'une de l'autre, et en ce que les zones latérales (202, 2031 sont des portions de deux parabololdes de distances focales différentes (f', fO). 5. Projecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux parties (201g, 201d) de la zone centrale se raccordent dans le plan vertical axial (xOz) du projecteur avec une continuité au premier ordre. 6. Projecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone centrale comprend en outre une partie de raccordement (204) située entre lesdites parties (201g, 201d) et assurant un raccordement avec une continuité au second ordre entre lesdites parties. 7. Projecteur selon l'une quelconque des revendications I et2, caractérisé en ce que la zone centrale (211) présente un sommet (O') décalé latéralement par rapport au sommet des paraboloIdes dont les zones latérales (212, 113) constituent des portions. 8. Projecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la glace de fermeture comporte des éléments déviateurs pour effectuer un faible étalement latéral des faisceaux fournis par les filaments respectifs et le réflecteur. 9. Projecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la glace est inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe optique (Ox). 10. Projecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la glace de fermeture est réalisée en matière plastique.