Brevet FR2710965A1 — publié le 19950414

ARRTERE-PT.AN flF. nE TNVF.NTTON Domaine de l'Invention Ta présente invention concerne des réflecteurs pour phares de véhicule, et plus particulièrement un réflecteur de type nouveau poiir phare de véhicule qui peut améliorer l'apparence du phare et. la répartition lumineuse. Le réflect.ellr empeche des différences de niveau importantes atix frontières entre des sections rêflechissantes dues à la division de la surface réfléchissante en sections réfléchissantes, afin de former une surface réfléchissante conforme à la configuration de la carrosserie du véhicule. I.'invent,ion se rapporte en outre à un procédé de fabrication d'une matrice pour la production d'un tel réflecteur. DescriDtion de l'Arrière-plan de l'Art Une tendance récente consiste à adopter des formes de carrosserie de véhicule arrondies ou aérodynamiques pour rependre aiix exigences de style des véhicules, aux caractéristiques aérodynamiques et aux impératifs de conception. I1 est. nécessaire de concevoir une forme de phare incurvée ou inclinee par rapport à la direction verticale de manière à la rendre conforme à la configuration extérieure du véhicule. Sous l'effet de cette tendance de style, la forme des surfaces réfléchissantes ne peut être limitée à un simple paraboloïde de révolution. Pour répondre à une autre tendance qui tend à déplacer la fonction de commande de la distrihiition lumineuse qui était précédemment remplie par ne lentille extérieure au réflecteur lui-me.me, la surface réfléchissante est constituée par exemple par une surface réfléchissante composite constituée par une combinaison d'lune pluralité de paraboloïdes de révolution ou de très petites surfaces réfléchissantes. A titre d'exemple de ce type de conception, la Figure 11 représente une forme générale de phare arrière et de lumière de frein a polir un véhicule, dans lequel une partie de lumière de frein b et une partie de phare de clignotant de virage c sont combinées pour former un tout intégré. Une lentille extérieure e fixée au corps du phare d a une forme suivant laquelle le degré de courbure augmente vers les coins du véhicule et qui est légèrement inclinée par rapport à la verticale. La Figure 12 représente la partie principale d'un réflect,ellr. Comme pour la lentille extérieure e qui est prévue suivant, une configuration conforme à celle de la carrosserie du véhicule, un réflecteur consiste en deux parties réfléchissantes , g connectées l'une à l'autre de manière À s'adapter À la forme de la carrosserie du véhicule. Les surfaces réfléchissantes h. h sont formées en sollmett.ant, une partie du corps du phare d à un traitement réfléchissant, c'est-à-dire à de l'évaporation. Chaque surface réfléchissante h est divisée en deux sections réfléchissantes paraboliques i, i ayant des distances focales différentes. Les lettres de référence i. 5 désignent des orifices d'insertion d'ampoule ménagés aux centres des parties réfléchissantes respectives g, g. Tant que la surface fondamentale de la surface réfléchissante h est incurvée et peut hêtre exprimée comme une fonction analytique de paraboloïde de révolution, il est difficile d'obtenir une forme pouvant s'adapter librement aux diverses formes de carrosseries de véhicule. T1 en resiilte des différences de niveau k, k formées aux frontières entre les surfaces réfléchissantes I, i c' est-à-dire aux parties de liaison des surfaces refléchissantes i, i logées au-dessus et au-dessous de l'orifice d'insertion de la lampe i. !a Figure 13 représente une partie d'une lentille intérieure 1 placée dans le phare. Différents gradins de lentilles cylindriques n, n, ... qui s'détendent dans une direction horizontale sont formés sur la surface arrière de la partie du fond m de la lentille intérieure 1 et des gradins en oeil de poisson q, , ... sont formés sur la surface arrière d'une partie supérieure Q, Dans le phare a tel que décrit ci-dessus, les différences de niveau k, k à la frontière située entre les sections réfléchissantes i, i posent un problème résultant dii fait que 1 Apparence de la lampe est altérée par les différences de niveau k, k vues à t.ravers la lentille exteriellre e lorsqt'e le phare est allumé. En particulier, ce phénomène est apparent à l'endroit où se manifestent des différences de niveau k, qui correspondent. à la partie de fond m de la lentille interietjre 1. De façon spécifique, cet endroit, comme indiqué par les cercles en traits pointillés de la Figure 11, des stries obscures s correspondant aux différences de niveau k apparaissent sur la surface de la lentille extérieure e et sont très perceptibles. Diverses méthodes classiques sont utilisées pour résoudre le problème mentionné ci-dessus. Par exemple, pour éviter la formAtion de différences de niveau, on peut s'efforcer de concevoir la surface réfléchissante h comme une surface lisse tout en envisageant, la possibilité de donner à la moitié inférieure de la surface réfléchissante h iine forme qui s 'écarte de celle d'une surface de paraboloïde. En variante, la surface à l'endroit de la différence de niveau peut être prévue inclinée ou la lentille intérieure 1 peut être soumise à un traitement qui la rend dépolie (par exemple par sablage). Cependant, l'un ou J au trie de ces procédés ne constitue qu'une mesure individllelle et ne peut être considéré comme étant le meilleur procédé car on doit envisager par la suite de corriger la commande de la répartition lumineuse (c'est-à-dire la lumière diffusée par la surface au niveau de la différence ou par la surface dépolie). RESIJME fiF. L'INVENTION Afin de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus, suivant la présente invention, dans un réflecteur pour phare de véhicule dans lequel une surface réfléchissante est. constituée par un grand nombre de gradins réfléchissants formés autour d'un axe optique du réflect.eur, iine surface fondamentale de la surface réfléchissante est. prévue sous forme de surface libre. Ensuite, les gradins réfléchissants sont disposés sur la surface fondamentale de telle sorte qu'un vecteur tangentiel d'une tres petite surface réfléchissante en un point de réflexion du gradin réfléchissant ait la meme direction que le vecteur correspondant AU produit vectoriel d'un veiir normal à la très petite surface réfléchissante au point de réflexion et du vecteur normal à un plan tangent.iel de 1A surface fondamentale au point de réflexion. Fn outre, tin autre objet de l'invention consiste en un procédé de fabrication d'une matrice pour le formage d'un reflecteur pour phare de véhicule dans lequel la surface refl échi ssante est. consti tuée par un grand nombre de gradins réfléchissants formés autour d'un axe optique du réflecteur, tine surface fondamentale de la surface réfléchissante est d'abord produite comme surface libre dont. la configuration est conforme à celle de la carrosserie du véhicule. F.nsuite, une courbe de référence est établie sur la surface fondamentale, et une pluralité de points de réflexion sont spécifiés sur la courbe de référence. Enstiite, suivant la loi de réflexion, une très petite surface de réflexion ati point de réflexion est déterminée de telle sorte qu'un rayon émis par une source lumineuse et qui est incident. au point. de réflexion, suit un trajet parallèle à L'axe optique après avoir été réfléchi au point. de réflexion. Ensuite, une courbe fermée est produite comme enveloppe des gradins, dans laquelle les vecteurs directionnels indiquant. la direction Au formage des gradins de réflexion dans une pluralité de points de réflexion autour de 1'Axe optique sont prévus comme vecteurs tangentiels à la courbe fermée alors qu'un vecteur calculé comme étant le produit vectoriel d'un vecteur normal à la t.res petite surface de réflexion ait point de réflexion et d'un vecteur normal à la surface fondamentale au point de reflexion est ut.ilisé comme vecteur directionnel. Fnfin, ne rainure en forme de V ayant une surface inclinée correspondant. aux très petites surfaces de réflexion aux points de réflexion est formée sur le bloc de pièce de travail d'une matrice le long de la courbe fermée. BRF.VF. flFSCRTPTTON DES nFSSTNS la Figure 1 représente tin état dans lequel une courbe de référence est. tracée sur une surface libre comme surface fondamentale la Figure 2 représente un état dans lequel une pluralité de points P sont. spécifiés sur la courbe de référence de la Figure 1 la Figure 3 représente les vecteurs tangentiels aux points P d'une courbe fermée tracée stir la surface fondamentale la Figure 4 représente de très petites surfaces de réflexion R aux points P sur la courbe de référence de la Figure 3 la Figure 5 représente des rainures en forme de V sur une matrice qui correspondent aux surfaces de réflexion des gradins de réflexion la Figure 6 est tin diagramme représentant le trajet optique d'tin rayon incident. et d'un rayon réfléchi par le point de réflexion P la Figure 7 représente une très petite surface de réflexion R au point. de réflexion P et tin vecteur normal à celui-ci la Figure 8 représente un plan tangentiel à la surface fondamentale et un vecteur normal à celle-ci au point de reflexion P ainsi qu'une très petite surface de réflexion R et un vecteur normal à celle-ci au point. de réflexion P la Figure 9 est une viie perspective représentant le rapport entre la très petite surface de réflexion R et tin plan tangentiel T au point P, et respectivement des vecteurs normaux et le vecteur représentant lotir produit vectoriel la Figure 10 est. une vue en coupe schématique représentant un exemple de phare de véhicule suivant. la présente invention ; la Figure 11 est une vue perspective représentant un exemple de phare de véhicule classique la Figure 12 est une vue perspective représentant la partie principale d 'tin réflecteur classique ; et la Figure 13 est une vue en coupe à grande échelle représentant. la partie principale du phare de véhicule classique de la Figure il. DESCRIPTION nF: MonEs PRFFF.RES DE REALISATION DE L'INVENTION Suivant l'invention, une courbe de référence est tracée sur la surface fondamentale d'tinte surface de réflexion et une pluralité de points sont spécifiés sur la courbe de référence. Ensuite, une très petite surface réfléchissante est déterminez suivant la loi de réflexion de telle sorte qu'un rayon réfléchi à part.ir d'tin point de réflexion sur cet.te petite surface soit parallèle à I'axe optique de la surface réfléchissante. Pipis, une cotirbe fermée est générée sous forme de courbe sans point sinoulier ou lisse ("spline ") en employant comme vecteur tangentiel le vecteur calcul comme étant le produit vectoriel de (i) le vecteur normal à la très petite surface réfléchissante et (iii le vecteur normal à la surface fondamentale e en ce point. Afin d'établir la géométrie correcte de la surface réfléchissante, une rainure en forme de V est formée sur le bloc de la pièce d travail de la matrice de manière à être en coïncidence avec la courbe fermée. Ainsi, lorsque les gradins réfléchissants sur le réflecteur sont formés par la matrice, ces gradins seront formés atitotir de l'axe optique. Tl en résulte que lorsque la surface réfléchissante est vue le long de 1 'axe optique elle n'est pas divisée en une pluralité de sections réfléchissantes. Même si la forme fondamentale de la surface réfléchissante est conçue dans une certaine mesure comme une surface libre, c'est-à-dire suivant un système de CAO qui la rend conforme à la configuration de la carrosserie du véhicule, on peut éviter le problème qiie pose une apparence non acceptable du phare dtie à des différences de niveau visibles aux frontières entre les sections réfléchissantes, et le problème que pose une mauvaise répartition de la lumière due à la lumière réfléchie à partir des portions présentant une différence de niveau. IJn réflecteur pour phare de véhicule et un procédé de fabrication d'une matrice destinée à sa production suivant la présente invention sont décrits à titre d'esemples de modes de réalisation en se référant. aux dessins. La Figure 10 représente un exemple de réalisation dans lequel l'invention est appliqtiée à un phare de feu arrière d'tin véhicule. Comme représenté sur la Figure 10, le phare I est conçu de telle sorte qu'une surface de lentille d'une lentille extérieure 2 est incurvée de manière à ce que sa configuration soit, conforme à celle de la carrosserie du véhicule. flans tin réflectetir 3 du phare l, l'axe optique x-x a tine direction de l'avant vers l'arrière du véhicule et passe à travers le centre d'un filament d'une ampoule 4 et une lentille intérieure 5 est prévue entre l'ampoule 4 et la lentille extérieure 2. Disposé immédiatement à l'intérieur de la lentille extérieure 2, la forme d'une lentille intérieure 5, comme celle de la lentille extérieure 2, s'adapte à la configuration de la carrosserie du véhicule, ce qui donne une surface de lentille 6 incurvée. Comme représenté sur la Figure 10, une surface réfléchissante 3a du réflecteur 3 est ce que l'on appelle ne. surface réfléchissante composite constituée par un grand nombre de gradins réfléchissants 7, 7, ... Une surface fondamentale de la surface réfléchissante 3a est conçoie de manière À ce qtie sa configuration soit conforme à celle de 1A carrosserie dii véhicule. Les Figures 1 à 5 représentent les différentes étapes d'tin procédé de fabrication d'une matrice pour les gradins réfléchissants 7, 7, ... Une vue en coupe d'un gradin réfléchissant 7 (obtenue lorsque le gradin réfléchissant est coupé par un plan contenant l'axe optique x-x) a une forme triangulaire. On en déduit qu'une matrice est produite en formant par usinage à commande numérique, une rainure en forme de V qui correspond au gradin réfléchissant. Tes Figures fi a 9 représentent, schématiquement la formation des gradins réfléchissants 7, 7, Une surface incurvée K représentée sur les Figures 1 à 4 constitue la surface fondamentale de la surface réfléchissante Za. Sur les Figures 6 à 8, une courbe de référence R désignée par une ligne à double traites mixtes représente la surface fondamentale K et une courbe 9 désignée par la ligne en trait. plein représente la surface extérieure du réflecteur .3. Les courbes 8 et 9 ont des formes analogues. Tes courbes S et 9 résultent de l'intersection du réflectetir 3 par tin plan comportant 1 'axe optique x-x et sont établies d'ahord suivant des configurations conformes a celles de la carrosserie du véhicule. Les points P sur la courbe de référence 8 sont des points de réflexion. les Figures 2 à 4 représentent le mode suivant. lequel une pluralité de points P sont spécifiés sur la courbe de référence 8. Les Figures 6 à 9 représentent un trajet optique relatif à l'un des point.s particuliers des points de réflexion P, P, Sur les Figures 6 à 9, tin vecteur V~TN est le vecteur directionnel d'un rayon incident et tin vect.eur VREF est un vecteur directionnel d'lln rayon réfléchi. Une très petite surface réfléchissante R au point P sur la surface fondamentale K est représentée par un segment linéaire 10. nn vecteurr N~R est tin vecteur normal de la très petite surface réfléchissante R au point de réflexion P. La référence T désigne lin plan tangentiel au point P de la surface de référence 8 et la référence numérique 11 désigne un segment linéaire représentant le plan tangentiel T. Un vecteur N~T est tin vecteur normal au plan tangentiel T au point. P. La première étape du procédé de conception d'une surface réfléchissante en gradins et de la matrice destinée a sa production est représentée sur 1A Figure 1. Sur cette Figure, la surface fondamentale R de la surface réfléchissante 3a est générée par tin système de CAO de manière a ce que sa configuration soit conforme à celle de la carrosserie dti véhicule, et. la courbe de référence 8 est tracée sir la surface fondamentale K. En général, la surface fondamentale R est une surface libre qui ne peut être représentée par aucune fonction analytique. Ensuite, comme représenté sur la Figure 2, une pluralité de points P, P, ... sont établis sur la courbe de référence 8 et servent. de points de départ. devant être utilisés pour obtenir une courbe fermée qui sera décrite ultérieurement. Le point. de départ de la courbe de référence R est l'intersection entre la courbe fondamentale K et l'axe optique x-x. La Figure 6 représente le trajet optique de la réflexion en tin point P, P, ... Comme représenté par un chemin optique L, s'il est nécessaire qu'un rayon réfléchi provenant. du point. P soit. parallèle à l'axe optique x-x, la pente de la très petite surface réfléchissante R est dtrmin uniquement en fonction de 1R loi de réflexion. En d'autres termes, comme représenté sur la Figure 7, la très petite surface de réflexion R est déterminée de elle sorte qu'un angle incident #i et un angle réfléchi #o mesurés l'un et l'titre à partir du vect.eur N~R normal à la surface réfléchissante R, soient identiques. Puis, comme représenté siir la Figure 8, on calcule le vecteur normal N~T au plan tangentiel T au point de réflexion P sir la surface fondamentale K, puis on calcule le produit vectoriel W du vecteur normal N~T et du vecteur normal N~R de la très petite surface réfléchissante R. En d'autres termes, un très petit élément de surface au point. P sieur la surface fondamentale K est confondu avec le plan tangentiel T au point P, et en utilisant le vecteur W, la forme de la surface fondamentale K est rendue refléchissante dii fait de la direction imposée lors de la formation de la très petite surface réfléchissante R. Ta Figure 3 représente une courbe fermée 12 ayant la forme d'une courbe lisse obtenue en utilisant poiir ses vecteurs tangentiels les vecteurs W déterminés de façon séquentielle aux points de réflexion respectifs autour de l'axe optique x-x en commençant par un certain point P. Les courbes fermées 12, 12, ... générées pour les points de départ respectifs P ont comme axe de symétrie l'axe optique x-x, et servent de courbes de référence pour 1 'usinage d'une matrice destinée aux gradins réfléchissants. En général, les courbes fermées ne sont pas crctilaire, vues le long de l'axe optique x-x. La Figure 9 est une vue perspective représentant les positions spatiales respectives de la surface fondamentale K, des très petites surfaces réfléchissantes R, du plan tangentiel T et des divers vecteurs. la procédure décrite ci-dessus est résumée par différentes étapes comme suit. F.tape (1) La surface fondamentale K de la surface réfléchissante 3a est générée comme représenté sur la Figure 1. Etape (2) La courbe de référence 8 est spécifiée sur la surface fondamentale K comme représenté sur la Figure 1. Etape (3) Les points de départ P, P, ... sont. fixés sur la courbe de référence 8 comme représenté sur la Figure 2. Ftape (4) les courbes fermées 12, 12, ... sont générées pour les points de départ. respectifs P, P, ... comme représenté sur la Figure 3. De façon plus détaillée, la procédure suivante est mise en oeuvre en utilisant une technique qui consiste à confondre les très petits éléments de surface sur la surface fondamentale K par le plan tangentiel T au point de réflexion. Etape (4-1) La très petite surface réfléchissante R est déterminée en caîctilant le vecteur normal N~R de la très petite sttrface réfléchissante R sir la base du vecteur V TN du rayon incident et du vecteur v~REF du rayon réfléchi au point P comme représenté sir la Figure 7. Etape (4-2! Le vecteur normal N~T à la surface fondamentale K et le plan tangentiel T ati point P sont. déterminés comme représenté sur la Figure 8. Etape (4-3) Le vecteur W est déterminé comme étant le produit vectoriel du vecteur normal N~R et du vecteur N~T comme représenté sur la Figure 9. Ftape (4-4) T.A courbe fermée 12 est obtenue suivant une méthode d'approximation qui la rend lisse en ut.ilisant. comme vecteurs tangentiels les vecteurs W aux point.s de réflexion respectifs autour de l'axe optique x-x comme représenté sir la Figure 3. Etape (4 Les étapes (4-1) à (4-4) sont répétées par rapport aux points de départ respectifs P sur la courbe de référence 8. Etape finale (5) Les gradins réfléchissants sont produits avec pour référence les courbes fermées respectives 12, 12, En d'autres termes, comme représenté sur la Figure 4, une surface réfléchissante continue correspondant à un gradin de réflex matrice 13 alors qtie le déplacement de l'outil coupant est commandé le long des courbes fermées 12, 12, Comme représenté sur la Figure 5, la surface du bloc de la pièce de travail de la matrice 13 a une forme correspondant à la surface fondamentale K de la surface réfléchissante 3 et la surface inclinee intérieure l4a de la raintire en forme de V 14 correspond au formage de la surface réfléchissante du gradin réfléchissant 7. L'angle formé par la surface inclinée extérieure de la rainure en forme de V 14 et l'axe optique x-x est prévu constant afin de faciliter l'extraction de la matrice. Ainsi, dans le réflecteur 3 tel que décrit ci-dessus, comme il apparaît du procédé de formage des gradins réfléchissants 7, 7, ..., la très petite surface réfléchissante R est déterminée sur la base de la surface fondamentale K dont la configuration est conforme à celle de la carrosserie dii véhicule, de telle sorte que les rayons réfléchis par les points de réflexion respectifs sont. dirigés paraJlèlement à l'axe optique x-x. Les directions de formage des très petites surfaces de réflexion R sont déterminées par les vecteurs W et chaque gradin réfléchissant est formé comme une surface continue connectant ces très petites surfaces réfléchissantes R. Par conséquent, lorsque la surface réfléchissante 3 est vue à partir de l'avant, les gradins réfléchissants respectifs 7, 7, ... sont formés autour de l'axe optique x-x de manière à prendre la forme d'une boucle alors que la surface Séfléchissante 3 n'est pas divisée en une pluralité de sections réfléchissantes par rapport à 1 'axe optique x-x en termes de fonction de commande de la distribution de la Itimiere. Ti en résulte que ]'on peut obtenir une commande précise du trajet lumineux en fonction de la forme fondamentale de la surface réfléchissante 3a sans donner 1 ieti à des différences de niveau importantes aux frontières entre les sections réfléchissantes. Comme il apparaît de la description qui précède, dans le réflecteur pour phare de véhicule et. dans le procédé de fabrication d'une matrice en vue de sa production, suivant l'invention, les gradins réfléchissants peuvent être conçus de telle sorte que la surface fondamentale de la surface réfléchissante soit d'abord déterminée en fonction de la configIlration de la carrosserie du véhicule puis de très petites surfaces réfléchissantes en des points de réflexion respectifs sont connectés suivant une boucle autour de l'axe optique de telle sorte que les rayons réfléchis par les gradins réfléchissants soient parallèles. Par conséquent, on petit éviter la dégradation de l'apparence du phare et l'infltience nuisible sur la repart.it.ion ltimi neuse, qui auraient été autrement entraînées par des différences de niveau importantes aux frontières et qui se produisent lorsque la surface réfléchissante est divisee en une pluralité de sections réfléchissantes. REVENDICATIONS 1. Phare de véhicule (1) comprenant - une source lumineuse (4) - un moyen de lentille (2, 5) ; - et un réflecteur définissant un axe optique (x-x) dans une direction vers l'extérieur, le réflecteur comprenant une surface réfléchissante ayant au moins un gradin réfléchissant (7) disposé par rapport à l'axe optique, chaque gradin réfléchissant étant disposé sur une surface fondamentale (K) et comprenant une courbe fermée (12) qui, vue de l'axe optique (x x), n'est généralement pas circulaire, la surface fondamentale étant une surface libre ayant une configuration conforme à celle de portions d'une carrosserie de véhicule adjacentes à cette surface fondamentale. 2. Phare de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface libre ne peut être exprimée par aucune fonction analytique. 3. Phare de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les rayons réfléchis par les gradins sont parallèles à l'axe optique (x-x).