Brevet FR2694798A1 — publié le 19940218

REFLECTEUR DE PHARE DE VOITURE A SURFACES REFLECHISSANTES INTERIEURE ETEXTERIEURE La présente invention concerne un réflecteur de phare de feux de croisement d'une voiture. Les phares de feux de croisement classiques d'une voiture ont une configuration fondamentale en ce qu'un filament hélicoïdal est disposé au voisinage du foyer d'un réflecteur en forme de paraboloide de révolution, l'axe central du filament s'étendant le long de l'axe optique du réflecteur (qu'on appelle de disposition de type C 8), et un cache est placé sous le filament pour produire une ligne de coupe (ou ligne de coupure) dans un diagramme de répartition de la lumière. Dans ce cas, la partie de la lumière émise par le filament et allant vers la moitié inférieure du réflec- teur est arrêtée par le cache et ne contribue pas à la formation d'un diagramme de répartition de la lumière. Le diagramme de répartition de la lumière résultant, formé sur un écran situé en face du réflecteur à une distance prédéterminée, devient un diagramme semi-circulaire dans son ensemble ayant une première ligne de coupe formant un certain angle avec la ligne centrale horizontale et une seconde ligne de coupe s'étendant le long de la ligne centrale horizontale. On obtient finalement un diagramme de répartition de la lumière de feux de croisement étalé horizontalement, résultant d'un contrôle de la répartition de la lumière au moyen des degrés de lentille à diffusion d'une len- tille extérieure qui est disposée en face du réflecteur. Au cours des années récentes, la forme aérodyna- mique des carrosseries des voitures exigée par les carac- téristiques aérodynamiques et le dessin a nécessité de concevoir les phares de manière à ce qu'ils soient conformes à ce qu'on appelle la forme d'inclinaison du nez de la partie avant des carrosseries des voitures - Plus spécifiquement, les phares doivent être minces ver- ticalement et avoir un grand angle d'inclinaison (c'est-à-dire, l'angle entre-la lentille extérieure et la direction verticale). Il ne convient pas de prévoir des degrés de len- tille à grande diffusion sur la lentille extérieure ayant une grande inclinaison à la manière du cas clas- sique (Si on prévoit des degrés de lentille à grande diffusion, il se produit un phénomène de traînage de la lumière dans les parties extrêmes de droite et de gauche du diagramme de répartition de la lumière) Cela impose une sérieuse limitation dans la conception des degrés de lentille. Par ailleurs, l'utilisation du cache, qui produit inévitablement une zone inutilisable du réflecteur, c'est-à-dire qui réduit le taux d'utilisation du flux lumineux, n'est pas préférable pour amincir le phare. On souhaite utiliser effectivement toute la surface du réflecteur pour obtenir l'étalement horizontal et une ligne de coupe nette dans le diagramme de répartition de la lumière. Un but de la présente invention est de fournir un nouveau réflecteur de phare de voiture, qui puisse pro- duire un diagramme de répartition de la lumière de feux de croisement ayant une ligne de coupe nette par l'uti- lisation effective de toute la surface du réflecteur, et qui puisse adapter l'inclinaison de la lentille exté- rieure comme il faut par rapport à l'aérodynamisme des carrosseries des voitures. Selon l'invention, dans un phare de voiture pour produire un diagramme de répartition de la lumière de feux de croisement comprenant un réflecteur et une source lumineuse dont la dimension longitudinale est le long de l'axe optique du réflecteur, le réflecteur comprend: une surface intérieure lisse continue entourant l'axe optique, pour produire un diagramme de projection diffusé dans la direction horizontale; et une surface extérieure lisse continue située à l'extérieur de et connectée à la surface intérieure, pour produire un diagramme de projection concentré dans une zone centrale. La moitié supérieure de la surface intérieure pro- duit un diagramme de projection au-dessous de la ligne centrale horizontale, une première demi-part de droite/ de gauche de la moitié inférieure de la surface inté- rieure produit un diagramme de projection contribuant à la formation d'une première ligne de coupe inclinée par rapport à la ligne centrale horizontale, et une seconde demi-part de droite/de gauche de la moitié in- férieure de la surface intérieure produit un diagramme - de projection contribuant à la formation d'une seconde ligne de coupe parallèle à la ligne centrale horizontale. La moitié supérieure de la surface extérieure pro- duit un diagramme de projection au-dessous de la ligne centrale horizontale, une première demi-part de droite/ de gauche de la moitié inférieure de la surface exté- rieure produit un diagramme de projection contribuant à la formation de la première ligne de coupe, et une seconde demi-part de droite/de gauche de la moitié in- férieure de la surface extérieure produit un diagramme de projection contribuant à la formation de la seconde ligpe de coupe. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention seront mis en évidence dans la descrip- tion suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue de face d'un réflecteur selon la présente invention; la Figure 2 représente un diagramme d'ensemble de la répartition de la lumière produit par le réflecteur de la Figure 1; la Figure 3 est une vue de face d'une surface fon- damentale; la Figure 4 est une vue latérale de la surface fondamentale; la Figure 5 représente une subdivision 3 UR de la Figure 1 et un diagramme de projection correspondant; la Figure 6 représente une subdivision 3 UL de la Figure 1 et un diagramme de projection correspondant; la Figure 7 représente une subdivision 3 DC de la Figure 1 et un diagramme de projection correspondant; la Figure 8 représente une subdivision 3 DL de la Figure 1 et un diagramme de projection correspondant; la Figure 9 représente une subdivision 3 DR de la Figure 1 et un la Figure Figure 1 et un la Figure Figure 1 et un la Figure Figure 1 et un la Figure Figure 1 et un la Figure Figure 1 et un la Figure diagramme de projection correspondant; représente une subdivision 4 UR de la diagramme de projection correspondant; il représente une subdivision 4 UL de la diagramme de projection correspondant; 12 représente une subdivision 4 DC de la diagramme de projection correspondant; 13 représente une subdivision 4 DL de la diagramme de projection correspondant; 14 représente une subdivision 4 DR de la diagramme de projection correspondant;et, représente la surface réfléchissante selon l'invention et le diagramme de projection d'en- semble correspondant. On va décrire dans la suite un réflecteur selon un exemple de réalisation de la présente invention en se référant aux Figures 1-15 Un réflecteur 1 de cet exemple de réalisation est celui destiné à un phare rectan- gulaire. Pour obtenir une ligne de coupe nette spécifique- ment exigée dans le diagramme de répartition de la lumière des feux de croisement en utilisant toute la surface réfléchissante sans se servir d'un cache sous un filament, on prévoit une surface réfléchissante 2 du réflecteur 1 constituée de deux surfaces de division (voir Figure 1) ayant différentes fonctions de contrôle de répartition de la lumière,-et chacune des deux sur- faces est encore divisée en une pluralité de subdivisions pour définir les détails du diagramme de répartition de la lumière. C'est-à-dire que, lorsqu'on la voit du côté avant (c'est-à-dire, le long de l'axe optique (axe x) qui est perpendiculaire à la surface du papier de la Figure 1), la surface réfléchissante 2 est divisée dans son ensemble en une surface intérieure 3 (la plus près de l'axe op- tique) et en une surface extérieure 4 qui est prévue des côtés droit et gauche de la surface intérieure 3 Sur la Figure 1, l'axe horizontal perpendiculaire à l'axe x est- l'axe y, l'axe vertical perpendiculaire aux deux axes x et y est l'axe z, et l'origine-de ce système de coor- données orthogonales est représenté par 0. La Figure 2 représente dans son ensemble un dia- gramme de répartition de la lumière de feux de croise- ment 6 qui est projeté sur un écran situé en face du réflecteur 1 comportant un filament 5 disposé le long de l'axe optique du réflecteur 1 Sur la Figure 2, les références H-H et V-V représentent respectivement les lignes centrales horizontale et verticale, et o repré- sente l'intersection de ces lignes. Comme l'indique la Figure 2, un diagramme 7 produit par la surface intérieure 3 est étalé dans la direction horizontale et son bord supérieur définit une ligne de coupe sur une grande largeur Un diagramme 8 obtenu par la surface extérieure 4 contribue à la formation d'une partie concentrée (qu'on appelle "zone chaude") juste au-dessous du point o. La surface intérieure 3 est divisée en une partie 3 U située au-dessus (z > 0) du plan x-y et une partie 3 D située au-dessous (z, O) du plan x- y La partie 3 U est encore divisée par le plan x-z en subdivisions 3 UL (y O) et 3 UR (y> 0) La partie 30 est encore divisée par le plan x- z et un plan 0-C qui est tourné autour de l'axe x de manière à ce qu'il soit incliné par rapport au plan x-y d'un angle prédéterminé,-en une subdivision 30 C (occupant la zone entre le plan x-y et le plan 0-C), une subdivision 3 DL (y c 0) et une subdivision 3 DR (y ? 0). La surface extérieure 4 est divisée en une partie 4 U située au-dessus (z > 0) du plan x-y et une partie 40 située au-dessous (z O) La partie 4 D est encore divisée par le plan x-z et le plan 0-C en une subdivision 40 C (occupant la zone entre le plan x-y et le plan 0-C), une subdivision 40 L (y - vision 4 DR (y> 0). Les Figures 3 et 4 représentent une surface fonda- mentale 9 de la surface réfléchissante 2 Dans la vue de face de la Figure 3, la surface incurvée à l'intérieur d'un rectangle 10 indiqué par une ligne en chaîne à doubles points est la surface réfléchissante 2 La Fi- gure 4 est une vue latérale de la surface fondamentale 9. La partie d'une surface intérieure 9 a de la surface fon- damentale 9 découpée par le rectangle 10 est la surface intérieure 3 de la surface réfléchissante 2 La partie d'une surface extérieure 9 b de la surface fondamentale 9 découpée par le rectangle 10 est la surface extérieure 4 de la surface réfléchissante 2 Un trou Il, dans lequel doit être insérée une ampoule, est formé au centre de la surface intérieure 9 a. Chacune des surfaces 9 a et 9 b de la surface fonda- mentale 9 est une "surface libre" qui ne peut pas être définie avec exactitude par une équation algébrique, et qui est conçue en appliquant différentes sortes de con- trôle de paramètres par conception assistée par ordina- teur CAO et par contrôle vectoriel à la surface. La méthode de génération d'une surface libre est généralement divisée en une étape de génération de courbes et une étape suivante de génération de surfaces incurvées, et qui est décrite brièvement ci-dessous. ( 1) Génération des courbes - 1-a) Entrée des paramètres La distance focale d'une parabole de base et le rapport de déformation, l'amplitude d'un vecteur tan- gentiel, l'angle de propagation d'un faisceau lumineux, etc, sont entrés dans un ordinateur. 1-b) Calcul de l'équation d'une courbe Après qu'un point de début et un point de fin d'une courbe aient été déterminés en fonction de la parabole de base et du rapport de déformation,on détermine une courbe libre (par exemple,une courbe de Ferguson) en calculant la direction du vecteur tangentiel par rapport à l'angle de propagation du faisceau lumineux et en définissant ensuite son amplitude. ( 2) Génération des surfaces incurvées 2-a) Entrée des paramètres Une instruction relative au fait qu'il faut appli- quer une condition de restriction (condition d'orthogo- nalité au vecteur tangentiel, un diamètre de l'ellipse de base, un vecteur de torsion, etc, sont entrés dans l'ordinateur. La condition de restriction sur le vecteur tan- gentiel correspond à une opération optique pour faire coïncider entre eux les axes centraux des images du fi- lament,-et l'opération de torsion sur le vecteur tangen- tiel correspond à une opération optique de déplacement des images du filament dans la direction perpendiculaire à leurs directions longitudinales Les détails sont décrits dans la demande de brevet des E U A NO 07/783 992 déposée le 29 Octobre 1991, et intitulée "Reflector for Vehicle Headlight",citée ici à titre de référence. 2-b) Calcul de l'équation d'une surface incurvée Un morceau de surface (par exemple, un double mor- ceau de troisième ordre de Coons) est généré Pour déterminer les coefficients d'un morceau, il faut les coordonnées des points, les vecteurs tangentiels pour les coordonnées d'une courbe (paramètres u et v de surface), les vecteurs de torsion, etc Puisque toutes les coordonnées des points et une partie des vecteurs tangentiels ont été déjà déterminées par la courbe libre déjà obtenue, les autres vecteurs tangentiels sont déterminés à partir des paramètres de configuration de l'ellipse de base, les conditions de restriction et les angles de torsion, et leurs amplitudes sont réglées ensuite Le calcul sur les vecteurs de torsion est exécuté en utilisant convenablement la méthode de Adini, la méthode-de Forrest, etc. Chacune des surfaces 9 a et 9 b est formée comme une surface continue de morceaux de surface obtenus selon la procédure ci-dessus Puisque la continuité à la limite des morceaux de surface voisins est garantie, ils sont connectés entre eux d'une façon continue Les lignes limites indiquées par des lignes en trait plein sur les Figures 1,3 et 4 sont tracées juste pour faciliter la description et elles ne sont pas identifiables par l'oeil humain. Par ailleurs, dans cet exemple de réalisation, la continuité n'est pas garantie à la limite entre les surfaces 9 a et 9 b Si un éblouissement dû à une diffé- rence de niveau à la limite apparaît manifestement, il va de soi que les deux surfaces 9 a et 9 b doivent être connectées d'une façon continue. Les Figures 5-9 représentent les relations qui existent entre les subdivisions constituant la surface intérieure 3 de la surface réfléchissante 2 et les dia- grammes respectifs projetés sur l'écran avant. La Figure 5 représente la subdivision 3 UR et un diagramme de projection correspondant 12 UR Des images du filament sont formées généralement dans une zone opposée à la subdivision 3 UR par rapport à l'axe optique, c'est-à-dire, d'un côté de la ligne verticale V-V et au-dessous de la ligne horizontale H-H Le diagramme de projection 12 UR est étalé dans la direction horizontale, et son bord supérieur contribue à la formation de la ligne de coupe horizontale. La Figure 6 représente la subdivision 3 UL et un diagramme de projection correspondant 12 UL Des images du filament sont formées généralement dans une zone opposée à la subdivision 3 UL par rapport à l'axe optique, c'est-à-dire, dans une zone opposée à la zone du dia- gramme de projection 12 UR par rapport à la ligne verti- cale V-V et au-dessous de la ligne horizontale H-H Le diagramme de projection 12 UL est étalé dans la direction horizontale. La Figure 7 représente la subdivision 3 DC et un diagramme de projection correspondant 12 DC Des images du filament sont formées dans une zone opposée à la subdivision 3 DC par rapport à l'axe optique, c'est-à- dire, du même côté de la ligne verticale V-V que le diagramme de projection 12 DL et des deux côtés de la ligne horizontale H-H Puisque les images du filament sont disposées radialement à partir du point o, le dia- gramme de projection 12 DC prend la forme d'ensemble d'un éventail, et son bord supérieur contribue à la formation de la ligne de coupe qui est inclinée par rapport à la ligne horizontale H-H de l'angle prédéterminé. La Figure 8 représente la subdivision 3 DL et un diagramme de projection correspondant 12 DL Des images du filament sont formées dans une zone opposée à la subdivision 3 DL par rapport à l'axe optique, c'est-à- dire, du même côté de la ligne verticale V-V que le dia- gramme de projection 12 DC et des deux côtés de la ligne horizontale H-H Le diagramme de projection semi-cir- culaire dans son ensemble 12 DL occupe une zone relati- vement grande, et son bord supérieur contribue à la formation de la ligne de coupe inclinée. La Figure 9 représente la subdivision 3 DR et un diagramme de projection correspondant 12 DR Des images du filament sont formées généralement dans une zone opposée à la subdivision 3 DR par rapport à l'axe op- tique, c'est-à-dire, du même côté de la ligne verticale V-V que le diagramme de projection 12 UR et au-dessous de la ligne horizontale H-H Le diagramme de projection R est étalé dans la direction horizontale, et son bord supérieur contribue à la formation de la ligne de coupe horizontale. Les Figures 10-15 représentent les relations qui existent entre les subdivisions constituant la surface extérieure 4 de la surface réfléchissante 2 et les dia- grammes respectifs projetés sur l'écran avant. La Figure 10 représente la subdivision 4 UR et un diagramme de projection correspondant 13 UR Des images du filament sont formées généralement dans une zone opposée à la subdivision 4 UR par rapport à l'axe optique, c'est-à-dire, du même côté de la ligne verticale V-V que le diagramme de projection 12 DR et au-dessous de la ligne horizontale H-H Le diagramme de projection 13 UR prend la forme d'ensemble d'un éventail, et occupe une zone limitée près du point o Le bord supérieur du dia- gramme de projection 13 UR contribue à la formation de la ligne de coupe horizontale. La Figure 11 représente la subdivision 4 UL et un diagramme de projection correspondant 13 UL Des images du filament sont généralement formées dans une zone opposée à la subdivision 4 UL par rapport à l'axe optique,, c'est-à-dire, dans une zone opposée au diagramme de pro- jection 13 UR par rapport à là ligne verticale V-V et au-dessous de la ligne horizontale H-H Le diagramme de projection 13 UL prend la forme d'ensemble d'un éventail, et occupe une zone limitée près du point o. La Figure 12 représente la subdivision 4 DC et un diagramme de projection correspondant 13 DC Des images du filament sont formées dans une zone opposée à la subdivision 4 DC par rapport à l'axe optique, c'est-à- dire, du même côté de la ligne verticale V-V que le diagramme de projection 13 UL et des deux côtés de la ligne horizontale H-H Le diagramme de projection 13 DC prend la forme générale d'un éventail de petit angle central, et contribue à la formation de la ligne de coupe inclinée. La Figure 13 représente la subdivision 4 DL et un diagramme de projection correspondant 13 DL Des images du filament sont formées dans une zone opposée à la subdivision 4 DL par rapport à l'axe optique, c'est-à- dire, du même côté de la ligne verticale V-V que le diagramme de projection 13 DC et des deux côtés de la ligne horizontale H-H Le diagramme de projection 13 DL occupe une zone limitée des deux côtés de la ligne hori- zontale H-H Son axe central longitudinal est incliné par rapport à la ligne horizontale H-H, et son bord supérieur contribue à la formation de la ligne de coupe inclinée. La Figure 14 représente la subdivision 4 DR et un diagramme de projection correspondant 13 DR Des images du filament sont généralement formées dans une zone opposée à la subdivision 40 R par rapport à l'axe optique, c'est-à-dire, du même côté de la ligne verticale V-V que le diagramme de projection 13 UR et au- dessous de la ligne horizontale H-H Puisque les images du filament sont disposées radialement par rapport à un point ima- ginaire au voisinage de la ligne horizontale H-H espacé du point o d'une certaine distance, le diagramme de pro- jection 13 DR prend la forme d'ensemble d'un éventail de petit angle central, et son bord supérieur contribue à la formation de la ligne de coupe horizontale. Comme l'indique la Figure 15, tout le diagramme de projection de la surface réfléchissante 2 est formé comme la combinaison des diagrammes de projection par- tiels décrits ci-dessus Le diagramme de répartition il de la lumière comportant la ligne de coupe ne peut être produit que par la fonction de la surface réfléchissante 2 comme la combinaison du diagramme formé par la contri- bution des faisceaux lumineux réfléchis par la surface intérieure 3 et qui sont très diffusés dans la direction horizontale et le diagramme formé par la contribution des faisceaux lumineux réfléchis par la surface exté- rieure 4 et concentrés près du point o. Puisque la surface intérieure 3 et la surface ex- térieure 4 se compensent en ce qui concerne le contrôle de la répartition de la lumière, celles-ci satisfont à la fois une luminosité centrale suffisante et une dif- fusion suffisante dans la direction horizontale du dia- gramme de répartition de la lumière. On obtient enfin le diagramme de répartition de la lumière de feux de croisement en corriger le diagramme décrit ci-dessus par les degrés de lentille de la len- tille extérieure Dans l'invention,il est possible de beaucoup réduire la fonction de contrôle de répartition de la lumière des degrés de lentille, c'est-à-dire, d'utiliser une lentille extérieure n'ayant pratiquement pas d'action de lentille. Comme on l'a décrit plus haut, selon l'invention, la surface réfléchissante est divisée en la surface intérieure et la surface extérieure, et un diagramme de répartition de la lumière proche du diagramme de répar- tition de la lumière de feux de croisement courant peut être formé par la fonction de contrôle de répartition de la lumière de la surface réfléchissante comme une combi- naison du diagramme de la surface intérieure qui est étalé dans la direction horizontale et du diagramme de la surface extérieure qui est concentré dans la zone centrale Par conséquent, le rôle de correction de la répartition de la lumière qui est imposé aux degrés de lentille de la lentille extérieure peut être atténué, ce qui facilite l'obtention de phares ayant un grand angle d'inclinaison. Comme pour la formation de la ligne de coupe, les directions de propagation des faisceaux lumineux peuvent être contrôlées pour que le diagramme de projection de la subdivision de chaque surface située audessous du plan horizontal incluant l'axe optique et d'un côté du plan vertical incluant l'axe optique contribue à la formation de la ligne de coupe inclinée par rapport à la ligne horizontale, et pour que le diagramme de pro- jection de la subdivision située de l'autre côté du plan vertical incluant l'axe optique contribue à la formation de la ligne de coupe parallèle à la ligne horizontale Par conséquent, les faisceaux lumineux réfléchis par toute la surface réfléchissante peuvent servir de faisceaux lumineux effectifs pour former le diagramme de répartition de la lumière. Bien que,dans l'exemple de réalisation ci-dessus, chacune de la surface intérieure et de la surface exté- térieure soit divisée en cinq subdivisions en ce qui concerne le contrôle de la répartition de la lumière, le cadre-de l'invention n'est en aucune façon limité à ce cas Comme il ressort du fait que chacune de la surface intérieure et de la surface extérieure de l'in- vention n'a pas de limite nette, il n'y a pas de limi- tation sur le nombre de subdivisions divisées sous l'angle du contrôle de la répartition de la lumière. REVENDICATIONS 1 Phare d'automobile pour produire un diagramme de répartition de la lumière de feux de croisement compre- nant un réflecteur ( 1) et une source lumineuse ( 5) ayant une dimension longitudinale le long de l'axe optique du réflecteur, ledit réflecteur étant caractérisé en ce qu'il comprend: une surface intérieure lisse continue ( 3) entourant l'axe optique, pour produire un diagramme de projection diffusé dans une direction horizontale, o une moitié supérieure ( 3 U) de la surface intérieure produit un dia- gramme de projection ( 12 UL,12 UR) au-dessous d'une ligne centrale horizontale (H-H),une première demi-part de droite/de gauche ( 3 DL,30 C) d'une moitié inférieure ( 3 D) de la surface intérieure produit un diagramme de projec- tion ( 12 DL,12 DC) contribuant à la formation d'une pre- mière ligne de coupe inclinée par rapport à la ligne centrale horizontale,et une seconde demi-part de droite/ de gauche ( 3 DR) de la moitié inférieure de la surface intérieure produit un diagramme de projection ( 12 DR) contribuant à la formation d'une seconde ligne de coupe parallèle à la ligne centrale horizontale; et, une surface extérieure lisse continue ( 4) située à l'extérieur de et connectée à la surface intérieure, pour produire un diagramme de projection concentré ( 13 UR,13 UL) dans une zone centrale (o). 2 Phare d'automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une moitié supérieure ( 4 U) de la surface extérieure ( 4) produit un diagramme de projection ( 13 UR,13 UL) au-dessous de la ligne centrale horizontale, une première demi-part de droite/de gauche ( 4 DC,4 DL) d'une moitié inférieure ( 4 D) de la surface extérieure produit un diagramme de projection ( 13 DC,13 DL) contri- buant à la formation de la première ligne de coupe, et une seconde demipart de droite/de gauche ( 4 DR) de la moitié inférieure ( 4 D) de la surface extérieure produit un diagramme de projection ( 13 DR) contribuant à la for- mation de la seconde ligne de coupe. 3 Phare d'automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un diagramme de projection ( 8) d'une partie ( 4) de la surface extérieure ( 9 b) est situé dans son ensemble à l'intérieur d'un diagramme de pro- jection ( 7) d'une partie correspondante ( 3) de la sur- face intérieure ( 9 a) située à l'intérieur de la partie de la surface extérieure. 4 Phare d'automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface intérieure ( 3) et la surface extérieure ( 4) sont connectées entre elles d'une- façon continue.