Brevet FR2765312A1 — publié le 19981231

La présente invention concerne d'une façon générale les feux de signalisation de véhicules automobiles, et plus particulièrement un feu de signalisation pour véhicule automobile, comprenant une source sensiblement ponctuelle, un écran intermédiaire et une glace interposés sur le trajet du faisceau essentiellement parallèle. Dans un tel feu connu, l'écran intermédiaire, et le cas échéant la glace, comportent des aménagements optiques destinés à donner au feu la photométrie désirée et éventuellement un aspect de style particulier. Une première approche classique consiste à prévoir sur l'écran intermédiaire une lentille de Fresnel focalisée sur la source, de manière à restituer en sortie un rayonnement essentiellement parallèle, la glace comportant dans ce cas des billes ou tores de diffusion horizontale et verticale de la lumière. Un tel feu connu présente généralement un aspect esthétique peu original. Une seconde approche consiste à prévoir sur l'écran intermédiaire une série de prismes de déviation disposés à la manière de pavés, pour donner au feu un aspect pailleté tout en satisfaisant aux règlements en matière de photométrie. Cet aspect pailleté qui certes apporte une nouveauté sur le plan esthétique, présente toutefois l'inconvénient de présenter un aspect, tant éteint qu'allumé, qui varie de façon très perceptible lorsque l'observateur se déplace autour du véhicule. Par ailleurs, cet aspect pailleté est souvent associé à une qualité de produit plutôt bas de gamme. Un objet de la présente invention est de proposer un feu de signalisation du type précité qui, tout en satisfaisant aux règlements en matière de photométrie et en étant le cas échéant dépourvu de récupérateur de flux, présente un aspect visuel nouveau aussi bien éteint qu'allumé, et dans lequel cet aspect visuel varie peu lorsque l'observateur se déplace autour du véhicule. Plus précisément, l'invention vise à réaliser un feu qui, allumé, donne l'impression de comporter une pluralité de sources élémentaires individuelles, à la manière des feux à diodes électroluminescentes, et dans lequel cette impression soit assurée dans toute une gamme d'angles d'observation. Ainsi la présente invention concerne un feu de signalisation pour véhicule automobile, comprenant une source sensiblement ponctuelle, un écran intermédiaire recevant directement la lumière issue de la source, et une glace située à l'extérieur de l'écran, caractérisé en ce que l'écran intermédiaire comporte une série de cellules optiques comportant chacune, sur une face intérieure une surface courbe de redressement et d'étalement de la lumière et sur une face extérieure, un ensemble d'au moins deux facettes planes obliques par rapport à un plan de l'écran intermédiaire. Certains aspects préférés, mais non limitatifs, du feu de signalisation selon l'invention sont les suivants: - les cellules formées d'une surface courbe et d'un ensemble de facettes associé présentent un pas horizontal et un pas vertical compris entre environ 5 et 30 mm. - les surfaces courbes sont convexes. - les facettes d'un ensemble sont en creux. - les facettes d'un ensemble sont délimitées latéralement par des facettes de dépouille faiblement inclinées par rapport à la direction générale d'émission de la lumière. - les facettes se rejoignent mutuellement selon des droites horizontales. - chaque ensemble de facettes est constitué par deux facettes obliques symétriques par rapport à une ligne médiane de la cellule correspondante. - chaque ensemble de facettes est constitué par une facette centrale s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction générale d'émission et par deux facettes obliques situées de part et d'autre de la facette centrale et symétriques par rapport à une ligne médiane de la cellule correspondante. - l'obliquité des facettes est déterminée de manière à corriger l'étalement assuré par la surface courbe correspondante soit en direction verticale seulement, soit en direction horizontale seulement, de manière que l'écran à lui seul assure un étalement horizontal et un étalement vertical réglementaires, différents l'un de l'autre. - la glace est lisse sur ses deux faces et s'étend sensiblement parallèlement à l'écran intermédiaire. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux 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 verticale axiale d'un feu de signalisation selon la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe horizontale axiale du feu de signalisation de la figure 1, la figure 3 est une vue en perspective à échelle agrandie d'une cellule individuelle de l'écran intermédiaire, la figure 4 est une vue en coupe verticale axiale illustrant le comportement optique de la cellule de la figure 3, et la figure 5 est une vue en coupe verticale axiale d'une cellule selon une variante de réalisation de l'invention. En référence tout d'abord aux figures 1 et 2, on a représenté un feu de signalisation qui comprend une source lumineuse 10, typiquement une lampe à filament 11, un écran intermédiaire 30 et une glace ou voyant 20, de préférence lisse sur des deux faces, parallèle ou non à l'écran intermédiaire. Dans le présent exemple, l'écran 30 et le voyant 20 s'étendent dans des plans essentiellement perpendiculaires à la direction générale X-X d'émission de la lumière, définie en l'espèce par l'axe de la lampe 10, mais il est bien entendu que des formes galbées peuvent être également envisagées. L'écran intermédiaire comporte sur sa face intérieure une pluralité de surfaces généralement convexes 31 inscrites dans des contours rectangulaires, en l'espèce des carrés, définissant des cellules optiques individuelles. Afin, comme on le verra plus loin, de donner au feu allumé un aspect "multisources" marqué, la taille des cellules est sensiblement plus importante que celle des billes ou tores conventionnellement utilisés dans les écrans intermédiaires ou les glaces de fermeture. Ainsi, alors que ces éléments optiques connus ont généralement un côté de l'ordre de 2 à 4 mm, ceux de l'invention ont un côté qui est choisi avantageusement entre 5 et 30 mm. La forme particulière de chaque surface 31 est déterminée de manière à remplir deux fonctions: - la première est de redresser la lumière issue directement de la source 11 pour l'amener dans une direction moyenne sensiblement parallèle à la direction générale d'émission X-X; - la seconde est, par la divergence qui prolonge, au delà de l'écran, la convergence initiale créée par cette surface convexe, d'assurer d'une part un étalement horizontal de la lumière imposé par la réglementation en matière de photométrie, et d'autre par un étalement vertical de la lumière qui soit différent de la valeur imposée par cette même réglementation, et en l'espèce un étalement vertical plus important qui celui qui est imposé. Selon un cas particulier, on peut prévoir que l'étalement vertical réalisé par chaque surface soit identique à l'étalement horizontal; ainsi, par exemple, si un règlement impose que l'étalement horizontal du rayonnement soit compris dans l'intervalle 20 , et que l'étalement vertical soit compris dans l'intervalle 10 , alors les surfaces 31 peuvent être choisies pour assurer une déviation identique et d'au moins 20 dans les deux directions. On donnera dans la suite une définition générale précise d'un exemple de surface 31 permettant d'atteindre cet objectif, et en particulier d'assurer que l'étalement horizontal et vertical réalisé par elle soit de préférence homogène au niveau de toutes les cellules de l'écran. Cette définition générale, exprimée sous forme mathématique, peut être mise en oeuvre dans des systèmes de conception et de fabrication assistées par ordinateur. On observera ici que l'épaisseur de l'écran intermédiaire au niveau du contour de chaque cellule va varier d'une cellule à ses voisines, et qu'il va donc exister entre les faces internes des cellules des dépouilles 32 qui, par exemple, peuvent être traitées (par exemple grénées) de manière à minimiser les effets du rayonnement parasite qui les traverse. Ces dépouilles peuvent également être éliminées en assurant un décalage en profondeur des faces d'entrée 31 des différentes cellules, ce qui dans ce cas implique un écran intermédiaire dont l'épaisseur varie de façon adaptée. Comme on l'a indiqué plus haut, l'étalement vertical réalisé par chaque surface 31 est différent de ce qui est nécessaire, et en l'espèce supérieur, et il est donc nécessaire de ramener cet étalement vertical à la valeur recherchée, en l'espèce 10 . On prévoit à cet effet sur la face externe de l'écran intermédiaire, en association avec chaque surface convexe 31, un ensemble de facettes planes s'étendant parallèlement à une droite horizontale et perpendiculaire à l'axe X-X du feu. En l'espèce, on prévoit deux facettes, à savoir une facette supérieure 33 et une face et inférieure 34, ces deux facettes étant inclinées, de préférence symétriquement, de manière à définir ensemble une surface en creux présentant en son fond une arête horizontale 35. Les facettes supérieure et inférieure 33 et 34 ont pour objet d'atténuer la déviation verticale du rayonnement assurée par la surface interne associée 31. Ainsi, comme l'illustre la figure 2, deux rayons Rl et R2 situés à la même hauteur et rencontrant une même cellule C au voisinage de ses bords latéraux vont être déviés latéralement principalement par la surface d'entrée 31, de manière à obtenir en sortie un étalement de a, qui est l'étalement recherché. En revanche, comme le montre la figure 1, deux rayons R3 et R4 situés à l'aplomb l'un de l'autre et rencontrant une même cellule C au voisinage des bords supérieur et inférieur d'une facette inclinée 33 ou 34 vont être d'abord déviés verticalement de façon excessive par la surface d'entrée 31, puis redressés dans une mesure appropriée par ladite facette de manière à finalement obtenir l'étalement vertical recherché P. Bien entendu, l'inclinaison des facettes 33, 34 est déterminée (par calcul ou par expérimentation) principalement en fonction de ce qui précède. On notera à cet égard que la conception des différentes cellules peut s'effectuer soit en imposant au préalable l'inclinaison des facettes 33 et 34, (cette inclinaison étant de préférence identique pour toutes les cellules de manière à donner au feu, éteint, un aspect homogène) puis en déterminant la forme de chacune des surfaces 31, soit au contraire en imposant au préalable la forme des surfaces 31, pour ensuite adapter l'inclinaison des facettes 33, 34 à l'altération recherchée de l'étalement en direction verticale. On va maintenant donner une définition générale d'un exemple de surfaces 31 pouvant être utilisées dans un écran intermédiaire selon l'invention, qui peut être utilisée notamment dans le cas o les dimensions et les inclinaisons des facettes 33, 34 sont imposées. Ainsi la figure 6 illustre schématiquement une facette de sortie 33 d'une celulle, dont les paramètres sont les suivants: H: hauteur L: demi-largeur a: inclinaison par rapport à l'horizontale. Les autres paramètres sont les suivants: h+,h-: ouverture angulaire souhaitée du faisceau délivré par le feu en direction horizontale; v+,v-: ouverture angulaire souhaitée du faisceau délivré par le feu en direction verticale; n: indice de réfraction du matériau de l'écran intermédiaire 30; Sx,Sy,Sz: coordonnées de la source lumineuse par rapport au repère orthonormé (0,x,y,z) illustré sur la figure 6, 0z étant la direction horizontale parallèle à l'axe du véhicule, 0y la direction verticale et 0x la direction latérale. L'équation de la surface d'entrée 31 est obtenue sous forme paramétrique en fonction de (x,y) e [-L,+L] x [0,H]. On utilise pour obtenir cette équation les notations intermédiaires suivantes pour alléger l'écriture. Ainsi l'on pose: z = y/tan(a) Cx = L.(tan(h+)+tan(h-))/(tan(h+)- tan(h-)) Cy = H.(1-(tan(v-)/tan(a)).tan(v+)/(tan(v+)-tan(v-)) Cz = 2L/(tan(h+)-tan(h-)) R1 = (Cy/tan(v+))-Cz Rp = Rl. (Cz - z)/4((Cz-z)2+ (Cx-x)2) rz = I(1/ (l+((Cx-x)/(Cz-z))2+((Cy-y)/(Cz+Rp-z))2)) rx = rz. (Cx-x) / (Cz-z) ry = r. (Cy-y) / (Cz+Rp-z) X =-(-cos(a).ry+ sin(a)rz)+((-cos(a).ry+sin(a)r=)2+n2-1) Qx = Cx + Rl.rx/4(rx2+rZ-) QMZ- = Cz - Rl.r=/i(rx2+r=2) On pose par ailleurs: M =; QM = Cy; i= 1/n -Xcos(a)+r Z QMZ \sin(a)+r, On désigne par g_ une solution négative de l'équation du second degré ci-dessous: -e' -4 -4. (n2-1)12 + 2g. (v. (ao-IIMQMII)-SM.i}+(ao-IIMQMII2) - IISMI12 = 0 La surface d'entrée est alors définie par l'ensemble des points N tels que: MN =. On observera ici que le paramètre ao détermine l'épaisseur de l'écran intermédiaire 30 au centre de la cellule considérée. Sa valeur est choisie de telle sorte que l'épaisseur ne devienne jamais nulle, et reste supérieure à une valeur minimale établie en fonction de considérations relatives au moulage de la pièce par injection (notamment temps de cycle, pression de moulage, etc.). La glace 20 est en l'espèce lisse sur ses deux faces, et n'intervient donc pas sur le plan optique ni sur le plan de l'aspect du feu. Si le feu doit émettre une lumière colorée, la couleur est donnée de préférence soit par le bulbe de la lampe 10, soit par un ballon coloré entourant la lampe, soit par l'écran intermédiaire 30 teinté de façon appropriée, soit encore par la glace 20. Le feu tel que décrit ci-dessus présente un certain nombre d'avantages tant lorsqu'il est allumé que lorsqu'il est éteint. Tout d'abord, lorsqu'il est allumé, la combinaison de chaque surface d'entrée et des facettes planes associées donne lieu à la création d'une pluralité de sources réelles secondaires, ayant toutes des intensités voisines et restant perceptibles dans une gamme angulaire importante. On crée ainsi l'illusion d'un feu multi-lampes tel qu'un feu à diodes électroluminescentes. Plus précisément, on observe sur la figure 4 que chaque cellule C crée en avant de celle-ci, et par exemple au voisinage du voyant 20, deux sources secondaires Sl, S2 qui éclairent chacune dans un angle solide correspondant sensiblement à toute la plage d'éclairement devant être couverte par le feu. En outre, lorsque l'observateur se déplace devant le feu, toutes ces sources secondaires se déplacent de la même manière et conservent des intensités voisines, ce qui permet de renforcer l'illusion précitée. Par ailleurs, le caractère régulier des motifs de la face extérieure de l'écran intermédiaire confère au feu un aspect de type pierre précieuse à facettes qui est remarquable sur le plan du style, car il s'écarte radicalement des objectifs habituellement recherchés en la matière. On observe à cet égard sur les figures 1 à 3 que chaque jeu de facettes en creux 33, 34 associé à une surface sphérique est délimité latéralement par deux surfaces de dépouille légèrement obliques, qui contribuent également, par les nervures 36 à angles vifs qu'elles définissent deux à deux, à donner l'effet de pierre précieuse précité. Bien entendu, de nombreuses variantes peuvent être apportées à la description qui précède. Selon l'une de ces variantes, illustrée sur la figure 5, la face intérieure de l'écran 30 est inchangée, tandis qu'à chacune des surfaces individuelles 31 sont associées non plus deux facettes, mais trois facettes, à savoir les facettes inclinées 33, 34 décrites plus haut, qui sont séparées par une facette centrale 37 perpendiculaire à la direction générale d'émission XX. Cette facette centrale 37 est destinée à conserver une quantité de lumière importante dans l'axe du feu, pour satisfaire à certains règlements en matière de photométrie. Dans une seconde variante de réalisation, non illustrée, chaque cellule de l'écran intermédiaire peut comporter sur sa face extérieure quatre facettes, à savoir deux facettes centrales faiblement inclinées par rapport au plan de l'écran, et deux facettes externes respectivement supérieure et inférieure présentant une inclinaison plus prononcée. Cette variante est adaptée notamment à la photométrie réglementaire des feux de recul. On observera ici que, dans tous les cas, les facettes se raccordent entre elles de préférence avec continuité de premier ordre, c'est-à-dire qu'il n'existe entre elles aucun décrochement ou gradin. Selon une autre variante de réalisation, les facettes prévues du côté extérieur de l'écran 30 sont non plus en creux mais en saillie. Cette variante s'applique notamment lorsque l'on souhaite, à l'aide desdites facettes, accroître l'étalement assuré initialement par les surfaces internes associées 31. Par exemple, on peut concevoir une surface interne élémentaire 31 pour qu'elle assure un étalement de 10 aussi bien en direction horizontale qu'en direction verticale. On met à profit les facettes pour dans ce cas accroître l'étalement horizontal, par exemple pour qu'il atteigne 20 . Dans ce cas, les facettes doivent être bien entendu parallèles à une droite verticale, en se rejoignant au niveau d'une arête centrale verticale. Dans une une autre variante encore, les surfaces convexes 31 des formes de réalisation précédentes sont remplacées par des surfaces concaves. Il en résulte que le rayonnement qui traverse ces dioptres est non plus convergent, mais divergent. Les facettes extérieures associées gardent toutefois le même rôle, à savoir de corriger l'étalement, en direction verticale ou horizontale, donné par la surface d'entrée 31 associée. On observera ici que, dans le cas les sources secondaires créées sont non plus des sources réelles situées à l'extérieur de l'écran intermédiaire 30, mais des sources virtuelles situées du côté intérieur dudit écran. L'effet obtenu quant à l'impression restituée d'un feu multisources est également intéressant. Selon une autre variante encore, les surface internes 31 sont concaves et les facettes inclinées, semblables dans leur répartition à celles de la figure 2, sont en saillie. Dans ce cas également, l'effet obtenu est le même, à savoir que les surfaces sphériques assurent un étalement convenable dans l'une des directions, tandis que la combinaison des surfaces d'entrée et des facettes assure un étalement convenable dans l'autre direction. Enfin une variante de réalisation possible consiste à combiner, au niveau de l'écran intermédiaire 30, une lumière incidente dont une partie provient directement de la source 11, comme dans l'exemple de réalisation décrit, et dont une autre partie provient d'un récupérateur de flux apte à produire un rayonnement essentiellement parallèle à l'axe X-X. Dans ce cas, les cellules C concernées par le rayonnement direct sont conçues comme décrit plus haut, tandis que les cellules C concernées par le rayonnement parallèles comportent des surfaces d'entrée 31 dans lesquelles aucun redressement général de la lumière n'est assuré. Ces surfaces d'entrée peuvent alors, par exemple, être sphériques ou toriques. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, ni à leurs variantes, mais l'homme de l'art saura y apporter toute modification conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Feu de signalisation pour véhicule automobile, comprenant une source sensiblement ponctuelle (11), un écran intermédiaire (30) recevant directement la lumière issue de la source, et une glace (20) située à l'extérieur de l'écran, caractérisé en ce que l'écran intermédiaire comporte une série de cellules optiques (C(x,y)) comportant chacune, sur une face intérieure une surface courbe (31) de redressement et d'étalement de la lumière et sur une face extérieure, un ensemble d'au moins deux facettes planes (33, 34; 33, 34, 37) obliques par rapport à un plan de l'écran intermédiaire. S15 2. Feu de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cellules (C) formées d'une surface courbe (31) et d'un ensemble de facettes (33, 34; 33, 34, 37) associé présentent un pas horizontal et un pas vertical compris entre environ 5 et 30 mm. 3. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les surfaces courbes (31) sont convexes. 4. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les facettes (33, 34; 33, 34, 37) d'un ensemble sont en creux. 5. Feu de signalisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les facettes d'un ensemble sont délimitées latéralement par des facettes de dépouille (36) faiblement inclinées par rapport à la direction générale d'émission de la lumière. 6. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les facettes (33, 34; 33, 34, 37) se rejoignent mutuellement selon des droites horizontales. 7. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque ensemble de facettes est constitué par deux facettes obliques (33, 34) symétriques par rapport à une ligne médiane de la cellule (C) correspondante. 8. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque ensemble de facettes est constitué par une facette centrale (37) s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction générale d'émission et par deux facettes obliques (33, 34) situées de part et d'autre de la facette centrale et symétriques par rapport à une ligne médiane de la cellule correspondante. 9. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'obliquité des facettes est déterminée de manière à corriger l'étalement assuré par la surface courbe correspondante (31) soit en direction verticale seulement, soit en direction horizontale seulement, de manière que l'écran à lui seul assure un étalement horizontal ( a) et un étalement vertical ( 5) réglementaires, différents l'un de l'autre. 10. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la glace (20) est lisse sur ses deux faces et s'étend sensiblement parallèlement à l'écran intermédiaire (30).