Brevet FR2634003A1 — publié le 19900112

La présente invention a trait d'une façon générale aux projecteurs de véhicules automobiles, et concerne plus particulièrement un projecteur du type comportant un réflecteur dont la surface réfléchissante est conçue en s'appuyant sur une génératrice horizontale qui est constituée par plusieurs zones de définitions mathématiques différentes. La difficulté principale dans ce genre de réflecteur tient en ce-que ces diverses zones se raccordent entre elles soit avec un décalage axial (discontinuité au premier ordre), soit en engendrant dans la surface du réflecteur une cassure ou rupture de pente (continuité au premier ordre mais discontinuité au second ordre). Dans le premier cas, la dépouille engendrée entre les zones est le siège d'anomalies optiques susceptibles de dégrader le ou les faisceaux obtenus. Dans le second cas, la cassure dans la surface réfléchissante peut ne pas engendrer en tant que telle d'anomalies optiques, mais elle rend délicate la fabrication du réflecteur par emboutissage. En pratique, la surface réelle obtenue diffère de la surface théorique dans une mesure telle que des défauts optiques sont toutefois constatés. Il est bien connu de l'homme de l'art d'effectuer un lissage d'une génératrice horizontale d'un réflecteur en interrompant les zones adjacentes à une certaine distance l'une de l'autre et un interposant entre les deux une zone de transition dont l'objet est d'effectuer le-raccordement entre ces zones avec en tout point une continuité au second ordre. Une telle zone de transition est définie classiquement par une équation polynomiale du troisième degré paramétrée de façon appropriée, et les défauts mentionnés ci-dessus sont alors atténués. Mais une telle zone de transition, définie seulement en fonction de considérations géométriques, est désavantageuse en ce qu'elle n'offre pas une répartition lumi neuse adaptée au faisceau recherché. Plus précisément, la conception d'un réflecteur à partir d'une génératrice horizontale définie par plusieurs zones a généralement pour objet d'engendrer un faisceau caractérisé entre autres par une grande largeur préalablement à toute déviation latérale au niveau de la glace de fermeture, et il est fréquent qu'à la transition entre les diverses zones, il existe un trou localisé dans le rayonnement émis, correspondant à un "saut" angulaire non négligeable entre le dernier rayon réfléchi par une zone et le premier rayon émis par la zone immédiatement adjacente.Et les zones de transition du type précité sont impropres à corriger ce trou de rayonnement, de par les considérations purement géométriques utilisées pour leur conception; une forte correction au niveau de la glace est alors nécessaire pour donner au faisceau l'homogénéité requise, ce qui est indésirable notamment du point de vue du coût de celle-ci. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients de la technique antérieure et de proposer un réflecteur de projecteur du type indiqué en introduction, dans lequel des zones de transition dans la génératrice horizontale du réflecteur non seulement assurent un raccordent continu au second ordre entre les zones principales de ladite génératrice, mais procurent en outre un résultat avantageux sur le plan optique, notamment en matière de distribution horizontale de la lumière. A cet effet, la présente invention concerne un projecteur de véhicule automobile, du type comprenant une source lumineuse, un réflecteur et une glace de fermeture, la surface du réflecteur s'appuyant sur une génératrice horizontale comportant au moins deux zones optique s prédé te r- minée s ne se raccordant pas en tant que telles avec continuité au second ordre et engendrant un trou de rayonnement entre leurs éclairements respectifs, caractérisé en ce que ladite génératrice du réflecteur comprend entre deux zones adjacentes une zone de transition en forme de portion d'hyperbole dont l'un des foyers est situé au voisinage de la source et qui se raccorde auxdites deux zones avec continuité au second ordre en assurant une distribution régulière de la lumière dans ledit trou de rayonnement. L'invention concerne également un procédé de lissage d'une génératrice horizontale d'un réflecteur de projecteur de véhicule automobile, ladite génératrice comportant au moins deux zones optique s prédéterminées ne se raccordant pas en tant que telles avec continuité au second ordre, ce qui provoque un trou de rayonnement entre les éclairements respectifs engendrés par les parties correspondantes du réflecteur, caractérisé en ce que, pour chaque paire de zones adjacentes à raccorder, il comprend les étapes consistant à a) choisir deux points respectivement sur chacune des deux zones et de part et d'autre d'un point dtin- tersection théorique desdites deux zones;; b) engendrer une portion d'hyperbole dont les foyers sont respectivement situés au voisinage d'une source lumineuse du projecteur et à l'intersection de deux droites sur lesquelles s'appuient les rayons lumineux réfléchis par lesdites deux zones auxdits points et passant par l'un desdits points, et c) faire varier la position d'au moins l'un desdits points le long de la zone associée jusqu'à ce que la portion d'hyperbole se raccorde avec continuité au second ordre avec lesdites deux zones D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 7 illustrc, par une vue en coupe horizontale axiale d'un projecteur, la génératrice horizontale d'un réflecteur de type connu; - les figures 2a et 2b illustrent en détail la construction de zones de transition conformément à l'inven tion; - la figure 3 est une vue en coupe horizontale illustrant la répartition horizontale de l'éclairement fourni par un réflecteur de l'art antérieur; et - la figure 4 est une vue en coupe horizontale illustrant la répartition horizontale de l'éclairement fourni par un réflecteur comparable, perfectionné conformément à la présente invention. En référence tout d'abord à la figure 1, on a représenté un projecteur de véhicule automobile comprenant une lampe 10, un réflecteur 20 et une glace frontale de fermeture 30. La surface réfléchissante du réflecteur 20 est conçue de telle sorte qu'elle s'appuie sur la génératrice horizontale médiane telle qu'illustrée, qui comporte ici cinq zones. Les deux zones de bords opposés 203, 203' sont des portions d'une parabole de distance focale f0 et dont le foyer Fo est situé sur l'axe optique Ox, légèrement en arrière du filament 10. Cette parabole peut être définie par l'équation paramétrique suivante : x = f(t) = t r x = t y = g(t) = t avec t variant sur [y2, y3] et [y;, y;] Deux zones intermédiaires 202, 202' situées immédiatement à l'intérieur des zones de bord 203, 203' sont définies chacune par une portion d'ellipse dont le grand axe (noté A2 pour la portion 202) est incliné substantiellement vers l'extérieur (par rapport à la direction générale d'émission Ox), d'un angle noté a. Le premier foyer F commun aux deux ellipses est situé sensiblement au centre du filament, et chaque ellipse possède un second foyer (F2 pour la zone 202) qui est situé sensiblement en amont de la glace 30 et à l'aplomb de ladite zone par rapport à la direction d'émission. Sur un plan mathématique, chaque ellipse correspond à une équation de type A + Y = 1 dans un repère [0',X,Y] dont OX est le grand axe de l'ellipse. Il est superflu de développer ici l'équation correspondante dans le repère pO,x,yl. On peut noter simplement que les paramètres A et B sont tirés facilement des coordonnées des deux foyers F, F2 de l'ellipse considérée, et l'on posera simplement x x = f(t) ( y = g(t) dans les intervalles [Yl , y2] et [y1, , y2,] Enfila, les zones 201, 201' définissent concrètement une zone centrale unique qui est une portion d'ellipse dont le grand axe est confondu avec l'axe Ox, dont le premier foyer F est situé sensiblement au centre du filament 10 et dont le second foyer F1 est situé dans le présent exemple à distance substantielle en amont de la glace 30, comme representé. Cette ellipse peut être définie par l'équation suivante paramétrée en t y = g(t) = t avec teCylt Y13 Comme on peut l'observer, les diverses zones de la génératrice horizontale ne se raccordent pas entre elles avec continuité au second ordre, c'est-d-dire qu'il existe entre ces zones des cassures ou ruptures de pente indésirables (continuité au premier ordre seulement) comme on l'a déjà expliqué en introduction et comme illustré sur la figure 1. On se réfèrera, pour plus de détails aux différents types de réflecteurs qu'il est possible de construire autour d'une telle génératrice, à la demande de brevet allemand nO 3744563 déposée le 31 décembre 1987, dont le contenu est incorporé à la présente description par référence. On va maintenant expliquer en référence aux figures 2a et 2b la construction de zones de transition entre les zones telles que décrites plus haut qui, en tant que telles, se raccordent avec continuité au premier ordre seulement. On peut observer sur ces figures le filament 10 situé sur l'axe optique x-x, ainsi qu'une partie du réflecteur 20, représentant en détail la région de transition entre les zones 201 et 202 de sa génératrice horizontale décrite plus haut. On observe en particulier le point P où les deux courbes se raccordent avec discontinuité des tangentes. Le principe de base de la présente invention consiste à utiliser pour raccorder ces deux zones avec continuité au second ordre une portion d'hyperbole de construction bien déterminée. On utilise pour construire cette hyperbole un principe récursif selon lequel on choisit tout d'abord sur l'une des zones, en l'occurence la zone 202, à une certaine distance prédéterminée de l'intersection théorique P, un point de référence Q. Puis l'on trace le rayon RQ émis par le filament 10 en direction du point O et le rayon R'Q réfléchi audit point Q conformément à l'orientation de la zone 202 en ce point. Ce rayon RQ détermine une droite de référence DQ. Rappelons ici un principe mathématique selon lequel une hyperbole peut être construite et parfaitement déterminée par la connaissance préalable de ses deux foyers et d'un point quelconque de cette hyperbole. Ainsi, par un premier foyer F situé essentiellement au centre du filament 10, par un second foyer FQ situé sur la droite DQ en arrière du point Q et par le point Q lui-même, on définit une hyperbole qui a la propriété de se raccorder avec continuité au second ordre au point Q avec la zone 202 de la génératrice.En effet, le rayon lumineux RQ issu de F est réfléchi selon la direction DQ non seulement par cette zone 202 (par définition) mais également par la portion d'hyperbole, puisque par principe, en optique géométrique, un rayon issu de i'un des foyers d'une hyperbole (en l'occurence F) est réfléchi par celle-ci selon une direction telle qu'il semble émaner de l'autre foyer de cette hyperbole (en l'occurence FQ) La construction récursive proprement-dite consiste à faire varier le foyer FQ jusqu'à ce que la portion d'hyperbole se raccorde également à la zone 201 avec continuité au second ordre. Plus précisément, on choisit un point R de la zone à raccorder 201, on trace le rayon lumineux RR issu de F et le rayon R réfléchi par ladite zone 201 au point R, déterminant une droite notée DR. Et l'on associe à tout point R un foyer FQ situé à l'intersection des droites DQ et DR. Dans le cas de la figure 2a, on a choisi un point R tel que la portion d'hyperbole 204 ne se raccorde pas avec la zone 201; il y a discontinuité au premier ordre, comme l'indique î'écart6 sur cette figure. En déplaçant progressivement le point R le long de la zone 201, vers le bas sur la figure 2a, on aboutit finalement à la configuration de la figure 2b, sur laquelle on a trouvé un point R1 tel que la portion de parabole 204 re raccorde à la zone 201 avec continuité. Qn peut démontrer qu'il s'agit ici encore d'une continuité au second ordre, dans la mesure où le rayon RR1 issu de F est réfléchi selon Du1 aussi bien par la'zone 201 que par la zone de transition hyperbolique 204. Bien entendu, pour faire varier la largeur de la zone de transition 204, il suffit de modifier le point Q sur la zone 202 de la - génératrice, puis de rechercher le nouveau point R qui convient par la méthode indiquée cidessus. De même, il est évident que l'on peut fixer tout d'abord un point R, puis rechercher le point Q qui convient. Cette construction d'une ou de plusieurs zones de transition est implantée dans la pratique dans le programme d'une station de conception assistée par ordinateur; plus précisément, un algorithme paramétrable peut se charger d'effectuer la détermination récursive des points de transition P et Q, ce qui supprime le caractère fastidieux de la méthode mise en oeuvre "a la main Comme on l'a indiqué, l'une des propriétés d'une hyperbole, dont la ligne droite est un cas limite qui, dans certaines configurations peut être obtenu, réside en ce que la réflexion des rayons issus d'une source réelle située sur un premier foyer crée une source virtuelle située sur le second foyer.Il en résulte qu'une zone de transition constituée par une portion d'hyperbole fournit avantageusement un éclairement essentiellement homogène, qui vient s'insérer étroitement, en l'espèce, entre les limites des rayonnements respectifs engendrés par les zones 201 et 202 (rayons R' et RR1 sur la figure 2b). Q Rî On a représenté sur la figure 3 11 éclairement, en projection dans le plan horizontal médian, obtenu au niveau de la génératrice horizontale d'un réflecteur de la technique antérieure, tandis que la figure 4 illustre le cas du réflecteur perfectionné conformément à l'invention. Dans la génératrice horizontale de la figure 3, la continuité au second ordre est assurée par des zones de transition 24, 25, 24', 25' définies par des équations polynomiales du troisième degré, et l'on observe que, pour minimiser les défauts optiques, ces zones de transition sont choisies aussi petites que possible. Malgré cela, on observe que ces zones laissent un trou de rayonnement substantiel dans le diagramme de rayonnement lumineux engendré par le réflecteur , et il en résulte un défaut d'homogénéité marqué entre les éclairements fournis par les diverses zones utiles 201, 202, 203 du réflecteur, illustré par le faible nombre de rayons lumineux entre ces éclairements respectif s. On observe même que la zone de transition 25 délivre un pinceau lumineux extrêmement étroit, qui nécessitera une forte correction au niveau de la glace de fermeture pour rendre le faisceau raisonnablement homogène. La génératrice horizontale représentée sur la figure 4 est obtenue conformément à l'invention, c'est-àdire qu'entre chaque paire des zones principales adjacentes de la génératrice, on a construit une zone de transition hyperbolique (respectivement 204, 205, 204', 205') comme in diqué plus haut. On constate que chaque zone de transition 204, 205 engendre un éclairement (rayons lumineux R4 et R5, respectivement) qui vient avantageusement remplir le trou de rayonnement entre les zones principales adjacentes (201, 202 pour la zone 204, et 202, 203 pour la zone 205), en fournissant un rayonnement homogène comme le montre l'espacement essentiellement uniforme entre les rayons R4 et R5, respectivement.De ce fait, il devient possible d'agrandir considérablement ces zones de transition par rapport à celles de la technique antérieure, sans préjudice des qualités du faisceau obtenu. De plus, de telles zones de transition 204, 205 viennent, avant toute correction au niveau de la glace de fermeture, en quelque sorte fusionner entre elles les images du filament de petite taille fournies par les zones de bord 203, 203', lés images de taille moyenne fournies par les zones intermédiaires 202, 202' et les images de grande taille engendrées par la zone de fond 201, 201'. La génératrice horizontale telle que décrite ci-dessus peut être utilisée pour construire des réflecteurs de types et de nature différents. Par exemple, les parties de bord du réflecteur, correspondant aux zones 203, 203',peuvent être des parabo bides identiques focalisés sensiblement entre les deux filaments axiaux d'une lampe de type H4, dont l'un est pourvu d'une coupelle d'occultation pour former un faisceau de croisement de type européen. Les parties du réflecteur associées aux zones 201, 201' et 202, 202' sont alors des surfaces complexes qui s'appuient sur lesdites zones de la génératrice et peuvent avoir, en projection dans un plan vertical, un comportement voisin de celui d'une parabole. Alternativement, on peut construire autour de la génératrice horizontale décrite un réflecteur à surface complexe associé à un filament dépourvu de coupelle d'occultation pour engendrer un faisceau à coupure tel qu'un faisceau de croisement ou un faisceau anti-brouillard, en formant des images du filament dont le point le plus haut est situé au vosinage de la coupure. Pour plus de détails sur ces réflecteurs à génératrice horizontale composite, on se réfèrera à la demande de brevet allemand nO 37 44 563 au nom de la Demanderesse, citée plus haut. Plus généralement, l'invention s'applique dès qu'il s'agit de raccorder entre elles avec continuité au second ordre deux zones d'une génératrice ou section horizontale, verticale ou autre d'une surface dans une région où ces zones se rejoignent avec une rupture de pente. REVENDICATIONS 1. Projecteur de véhicule automobile, du type comprenant une source lumineuse (10), un réflecteur (20) et une glace de -fermeture (30), la surface du réflecteur s'appuyant sur une génératrice horizontale comportant au moins deux zones optiques prédéterminées (201,.201', 202, 202', 203, 203') ne se raccordant pas en tant que telles avec continuité au second ordre, ce qui provoque un trou de rayonnement entre les éclairements respectifs engendrés par les parties correspondantes du réflecteur, caractérisé en ce que ladite génératrice du réflecteur comprend entre deux zones adjacentes une zone de transition (204, 204', 205, 205') en forme de portion d'hyperbole dont l'un des foyers (F) est situé au voisinage de la source et qui se raccorde auxdites deux zones avec continuité au second ordre en assurant une distribution régulière de la lumière dans ledit trou de rayonnement. 2. Procédé de lissage d'une génératrice horizontale d'un réflecteur de projecteur de véhicule automobile, ladite génératrice comportant au moins deux zones optique s prédéterminées (201, 201', 202, 202', 203, 203') ne se raccordant pas en tant que telles avec continuité au second ordre, ce qui provoque un trou de rayonnement entre les éclairements respectifs engendrés par les parties correspondantes du réflecteur, caractérisé en ce que, pour chaque paire de zones adjacentes à raccorder, il comprend les étapes consistant à : : a) choisir deux points (Q, R) respectivement sur chacune des deux zones (202, 201) et de part et d'autre d'un point d'intersection théorique (P) desdites deux zones; b) engendrer une portion d'hyperbole dont les foyers (F, FQ) sont respectivement situés au voisinage d'une source lumineuse (10) du projecteur et à l'intersection de deux droites (DQ, DR) sur lesquelles s'appuient les rayons lumineux (R'Q, R'R) réfléchis par lesdites deux zones auxdits points et passant par l'un desdits points (Q), et c) faire varier la position d'au moins l'un desdits points le long de la zone associée jusqu'd ce que la portion d'hyperbole (204) se raccorde avec continuité au second ordre avec lesdites deux zones.