Brevet FR2775059A1 — publié le 19990820

La présente invention concerne un projecteur bi-fonction pour véhicule automobile. On entend ici par projecteur bi-fonction un projecteur capable d'émettre, avec une lampe à deux filaments et un miroir unique, deux types de faisceaux d'éclairage, tels qu'un faisceau de croisement à coupure et un faisceau de route, ou encore un faisceau anti-brouillard et un faisceau de route. L'un des projecteurs les plus classiques de ce type est un projecteur croisement européen/route équipé d'une lampe normalisée " H4 ", cette lampe possédant un filament de croisement doté d'une coupelle d'occultation disposée en dessous et parallèlement audit filament et limitant son champ d'émission, et un filament de route émettant librement tout autour de lui. Les filaments de cette lampe H4 sont disposés axialement c'est-à-dire parallèlement à l'axe optique. On connait également un projecteur équipé d'une lampe standard américaine pourvue de deux filaments transversaux et destiné à former, selon le filament allumé, soit un faisceau de croisement conforme aux normes des Etats- Unis dAmérique, soit un faisceau de route conforme à ces mêmes normes. Alors que les projecteurs connus comportent le plus souvent des miroirs dont la largeur est supérieure à la hauteur, ceci afin d'occuper dans la région avant du véhicule un encombrement en hauteur aussi réduit que possible et contribuer à I'aérodynamisme et au style, on souhaite de nos jours, face à une nouvelle demande des stylistes, réaliser des projecteurs dont la hauteur est au moins égale à la largeur, voire dont la hauteur est très sensiblement supérieure à la largeur. Ces projecteurs sont ce qu'on appelle des projecteurs verticalisés. Or une lampe à filament axial convient mal à ce genre d'application. En effet un miroir de grande étendue verticale va créer des images d'un filament axial qui sont majoritairement verticales ou faiblement inclinées par rapport à la verticale, ce qui est peu propice a créer un faisceau de grande largeur et d'épaisseur raisonnable, conditions nécessaires à un bon confort visuel. Par ailleurs, si l'on utilise le projecteur à lampe à deux filaments transversaux telle qu'évoquée plus haut dans un miroir agrandi en hauteur, alors il sera capable d'engendrer des faisceaux relativement satisfaisants. Toutefois, ce projecteur possède à cet égard diverses limitations. Tout d'abord, la lampe à deux filaments transversaux ne peut être utilisée que dans les pays o la réglementation en vigueur l'accepte. Ensuite, un tel projecteur doit comporter à l'extrémité avant de la lampe un cache de lumière directe qui accroît le coût de revient du projecteur et qui, en occultant également le rayonnement issu du filament de route, diminue le rendement du projecteur dans sa fonction route. La présente invention vise à pallier ces différentes limitations de l'état de la technique et à proposer un projecteur qui puisse engendrer deux types de faisceaux différents, dont un faisceau à coupure, sans nécessiter de cache de lumière directe en avant de la lampe. Un autre objet de l'invention est de proposer un tel projecteur, dans lequel le miroir puisse sans inconvénient présenter une hauteur au moins égale à sa largeur. Enfin, un autre objet de la présente invention est de proposer un projecteur qui puisse utiliser une lampe standard disponible dans le commerce pour atteindre ces objectifs. Ainsi la présente invention propose un projecteur de véhicule automobile, comportant une lampe à deux filaments coopérant avec un miroir unique pour former respectivement un faisceau à coupure et un faisceau sans coupure, ainsi qu'une glace de fermeture. Il est caractérisé en ce que la lampe possède un premier et un second filaments allongés essentiellement parallèlement à l'axe de la lampe, en ce qu'au premier filament de la lampe est associée une coupelle d'occultation éloignée dudit filament dans une direction transversale à l'axe de la lampe, en ce que la lampe est montée dans le miroir avec son axe essentiellement perpendiculaire à l'axe optique du miroir, et en ce que la lampe est positionnée de telle sorte que ladite coupelle constitue un cache de lumière directe pour la lumière issue dudit premier filament. D'autres caractéristiques non limitatives du projecteur selon l'invention sont les suivantes: - I'axe de la lampe est essentiellement horizontal, ladite coupelle couvre en section verticale une étendue angulaire plus grande que l'ouverture frontale du miroir, et au moins une zone du miroir est exposée seulement à la lumière issue du second filament, - ladite zone du miroir est située dans l'ombre de ladite coupelle par rapport au premier filament, - une zone du miroir située dans sa région inférieure est exposée seulement à la lumière issue du second filament, - deux zones du miroir situées respectivement dans sa région supérieure et dans sa région inférieure sont exposées seulement à la lumière issue du second filament, - la ou lesdites zone(s) sont avantageusement en forme générale de paraboloides de révolution focalisés au voisinage du second filament, la glace de fermeture est striée, - le miroir comprend une zone coopérant avec le premier filament, qui présente des génératrices verticales haute et basse telles qu'un rayon lumineux émis tangentiellement par un bord du premier filament est réfléchi parallèlement à l'axe optique du miroir, les rayons lumineux émis par le reste du premier filament étant réfléchis avec une inclinaison vers le bas par rapport audit axe optique. La description qui va suivre, faite en référence aux dessins donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés: - la figure 1 est une vue schématique de face d'un projecteur selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique selon le plan A-A de la figure 1, - les figures 3a et 3b représentent des vues de principe en coupe verticale passant par le centre du premier filament, de deux variantes de réalisation du projecteur conforme à l'invention, et - la figure 4 représente une réalisation concrète d'une zone du miroir coopérant avec le premier filament de la lampe du projecteur selon l'invention. En référence aux figures 1 et 2, un projecteur de véhicule automobile comporte une lampe 10 à deux filaments incandescents 10a,10b, un miroir unique , une glace de fermeture et un boîtier (non représentés). Le miroir 20 coopérant avec les deux filaments 10a, 10b, est apte à engendrer respectivement un faisceau avec coupure, ici un faisceau antibrouillard, et un faisceau route sans coupure. Bien entendu, selon l'invention ledit miroir peut également être apte à former un faisceau à coupure, tel qu'un faisceau de croisement conforme aux règlements européens ou aux règlements des U.S.A. La lampe 10, qui est ici avantageusement une lampe normalisée " H4 ", est montée dans le miroir 20 latéralement, avec son axe x-x essentiellement horizontal et perpendiculaire à l'axe optique y-y du miroir 20. Cette lampe 10 possède un premier et un second filaments 10a,10b allongés parallèlement à l'axe x-x de la lampe 10 et sont légèrement décalés axialement l'un par rapport à l'autre. Au premier filament 10a est associée un coupelle d'occultation 30 qui est éloignée dans une direction transversale à l'axe x-x de lampe 10. Ladite lampe 10 est orientée de sorte que cette coupelle d'occultation 30 constitue un cache de lumière directe pour la lumière issue du premier filament. Le second filament 10b est situé légèrement en avant de la coupelle d'occultation 30 dans la direction de l'axe optique y-y. Le premier filament 10a associé à la coupelle d'occultation 30, est destiné à coopérer avec le miroir 20 pour former un faisceau à coupure, tel qu'un faisceau antibrouillard selon l'exemple représenté, et la coupelle d'occultation 30 telle qu'elle est positionnée par rapport audit premier filament 10a permet alors d'intercepter les rayons lumineux émis directement par ce dernier en dehors du champs du miroir afin d'éviter les rayons éblouissants. Selon un tel agencement, on évite alors d'utiliser une pièce supplémentaire du type cache de lumière directe comme cela est utilisé en coopération avec une lampe normalisée " H1 ", " H3 " ou " H7 " dans les projecteurs classiques de l'état de la technique. Le second filament 10b émet librement autour de lui et coopère avec le miroir 20 pour former un faisceau sans coupure, classiquement un faisceau route. A cet effet, comme le montrent les figures 1 et 2, la coupelle d'occultation couvre en section verticale, par rapport au premier filament 10a, une étendue plus grande que l'ouverture frontale du miroir 20 et ce dernier comprend au moins une zone 21, ici une zone inférieure pour une question d'optimisation de I'encombrement du projecteur compte tenu de son implantation dans la carrosserie, qui est exposée seulement à la lumière issue du second filament 1 Ob. Ainsi, en ce qui concerne le second filament 10b, une partie du faisceau route sans coupure est formée par une zone 22 du miroir 20 apte a coopérer avec le premier filament 10a pour générer un faisceau de coupure, ce qui donne un faisceau moyennement focalisé, I'autre partie du faisceau est formée par la zone 21 du miroir 20 exclusivement éclairée par le second filament 10b et qui est adaptée pour donner une bonne concentration et une focalisation optimale du faisceau route généré. Pour cela, il est particulièrement avantageux que cette zone 21 du miroir 20 présente une forme générale de paraboloïde de révolution focalisé au voisinage du second filament 10Ob. Sur les figures 3a et 3b, on a représenté, vue en coupe verticale, deux variantes de réalisation du projecteur conforme à l'invention, selon lesquelles le miroir 20 est symétrique ou dissymétrique par rapport aux filaments, si l'on veut privilégier ou non la portée du faisceau formé par ledit projecteur. Plus particulièrement, la lampe normalisée " H4 " comporte une coupelle d'occultation 30 représentant un secteur angulaire de 165 degrés, et l'ouverture angulaire de la zone 22 du miroir apte à former le faisceau à coupure est alors de degrés par rapport à l'axe de premier filament 10a. Sur la figure 3a, les 195 degrés d'ouverture de la zone 22 du miroir 20 sont répartis symétriquement par rapport au premier filament 10Oa et la lampe est orientée de sorte que les rayons extrêmes je du premier filament 10a qui arrivent au niveau d'un bord de la coupelle d'occultation 30 forment un angle de 7,5 degrés avec la verticale V. Dans ce cas, le miroir 20 comporte deux zones 21 situées respectivement dans sa région inférieure et dans sa région supérieure, qui sont seulement exposées à la lumière issue du second filament (pas représenté sur la figure 3a). Sur la figure 3b, les 195 degrés d'ouverture de la zone 22 du miroir 20 sont répartis de façon dissymétrique par rapport au premier filament 10a et la lampe est orientée de sorte que le rayon extrême io émis en direction montante vers le miroir par le premier filament soit confondu avec la verticale V et le rayon extrême i0 émis en direction descendante vers le miroir par le premier filament forme un angle de 15 degrés avec la verticale V. Dans ce cas, le miroir 20 comprend une seule zone inférieure 21 qui est seulement exposée à la lumière issue du second filament (non représenté sur la figure 3b). Cet agencement dissymétrique du miroir 20 par rapport au premier filament, est particulièrement avantageux car outre les possibilités supplémentaires d'implantation du projecteur dans la carrosserie du véhicule, il permet d'obtenir une plus grande portée des faisceaux formés par le miroir du fait qu'une partie du miroir est plus éloignée des filaments, les images résultantes sont alors plus petites et donc plus concentrées. Ainsi selon l'invention, en jouant simultanément sur le positionnement angulaire de la coupelle d'occultation par rapport à l'axe de la lampe, et sur la configuration symétrique ou dissymétrique du miroir par rapport au premier filament de la lampe, on peut favoriser la portée du faisceau émis par le projecteur tout en augmentant ses possibilités d'implantation dans la carrosserie du véhicule. Il est à noter qu'ici aussi la ou les zone(s) 21 du miroir 20 seulement éclairée(s) par la lumière du second filament sont avantageusement en forme générale de paraboloïdes de révolution focalisés sur le second filament, ce qui permet d'obtenir une bonne focalisation du faisceau route formé par le miroir. En outre, dans les modes de réalisation représentés sur les figures 2, 3a et 3b, un décrochement 23 est formé à la jonction de deux zones différentes 22 et 21 du miroir 20. Ce décrochement 23 est positionné en avant de la coupelle d'occultation 30 dans la direction y - y de sorte qu'il se trouve dans une zone d'ombre de la coupelle par rapport au premier filament et qu'il ne gêne en rien la formation du faisceau a coupure par le miroir. Par ailleurs, la glace de fermeture (non représentée) prévue dans les modes de réalisation représentés sur les figures 1 à 3b, comporte préférentiellement des stries de manière à étaler les rayons lumineux issus du premier filament et réfléchis par le miroir. Des stries standards permettent une bonne répartition de lumière dans le faisceau antibrouillard ou code formé par le miroir. A ce sujet, il peut être avantageux de prévoir des stries plus larges sur la glace de fermeture pour relever la coupure du faisceau à code. Les stries de la glace de fermeture permettent un bon étalement de la partie du faisceau route formé par la zone 22 du miroir 20 tout en éliminant l'effet des "traces de lumières" formant deux lignes partant du véhicule et allant jusqu'au point HR que l'on observe en utilisant un projecteur classique avec une lampe normalisée "H4". Le décentrage de cette partie du faisceau route formé par la zone 22 du miroir, dû au fait que le second filament n'est pas situé dans le plan focal de ladite zone, n'est pas gênant sur la route dans la mesure o la zone éclairée de la route est suffisante. Les stries de la glace de fermeture permettent d'étaler plus au moins la partie du faisceau route pointe formé par la ou les zone(s) 21 du miroir seulement éclairée(s) par le second filament. De façon préférentielle, la zone 22 du miroir 20 qui coopère avec le premier filament 10Oa pour former le faisceau à coupure, présente des génératrices verticales haute 20h et basse 20b aptes à aligner les images du premier filament 10a qu'elles engendrent au-dessous et essentiellement au ras d'une coupure généralement horizontale. Une réalisation concrète de cette zone du miroir est représentée sur la figure 4. En référence à cette figure 4, les génératrices verticales haute et basse, respectivement 20h et 20b, de la zone 22 du miroir sont construites en traçant des droites D1 tangentes à la surface du filament 10a, ces droites se trouvant du côté arrière du filament pour ce qui concemrne la génératrice supérieure 20h, et se trouvant du côté avant du filament pour ce qui concemrne la génératrice 20b. A chacune de ces droites D1, correspondant à un rayon lumineux émis par un bord du filament 10a, sont respectivement associées des droites D2 parallèles à l'axe optique y-y du miroir, qui lui même est sensiblement parallèle à l'axe du véhicule. Pour chaque couple de droites (D1, D2) on détermine leur bissectrice BS et la droite TG qui est perpendiculaire à cette bissectrice. Chaque génératrice est construite de proche en proche, en partant du fond de la zone 22 du miroir que l'on fixe à une cote prédéterminée par rapport au filament, à partir des différentes droites TG obtenues, pour définir une ligne courbe, que l'on appellera dans la suite " génératrice évolutive " dans la mesure o elle ne présente pas un foyer fixe, mais un ensemble de foyers qui évoluent progressivement à mesure que l'on se déplace le long de ladite génératrice. On comprend alors qu'en jouant sur la distance horizontale entre le fond de la zone 22 du miroir et le filament 10Oa, on va pouvoir ainsi concevoir des génératrices 20h, 20b plus ou moins ouvertes ou fermées autour de la source, et donc jouer d'une part sur la taille des images du filament engendrées, et d'autre part sur la quantité de flux lumineux que le miroir récupère sur une hauteur donnée. L'équation différentielle des génératrices 20h et 20b, qu'il est aisé de résoudre par des moyens de calcul assistés par ordinateur, peut s'exprimer de la façon suivante: Az = Ab.(z.sinp3 - y.cosp) Ay = Az. tg(P/2) avec comme conditions initiales: z = -Rfil y= -F ou: (y,z): repère orthonormé dont l'origine est au centre du filament 10a, y étant l'axe optique horizontal et z étant vertical. Rfil: rayon du filament, et F: distance mesurée selon y entre le centre du filament et le fond du miroir. On comprend que, grâce à une telle conception des génératrices 20h, 20b, on aboutit à ce que chaque image du filament 10a qu'elles engendrent se situe immédiatement au-dessous et au ras d'une coupure horizontale qui passe par l'axe y-y. A partir de là, il est possible d'engendrer différentes types de faisceaux, dont on peut jouer en particulier sur la largeur en jouant sur la génératrice horizontale de la surface réfléchissante de la zone 22 du miroir. Dans une forme de réalisation de base, on donne a cette génératrice horizontale une allure parabolique, avec un foyer qui peut être soit centré sur le filament 10a, soit de préférence décalé latéralement par rapport à celui-ci, et l'on fait glisser la génératrice verticale décrite plus haut le long de cette génératrice horizontale, ce glissement consistant en une translation sans rotation de ladite génératrice verticale (c'est-à-dire qu'elle reste parallèle au plan y0z) le long de la génératrice horizontale. Dans ce cas, I'équation de la génératrice horizontale peut s'exprimer par exemple comme suit: y = 0,25.[x + Ix J/x.Lfil. [z /(2.z))2/(F+SF)] - F o: x,y,z sont les coordonnées du point courant; F est la distance focale de base décrite plus haut à propos de la génératrice verticale; 8F est la valeur du décalage latéral de l'axe de la génératrice horizontale parabolique par rapport au centre du filament; et Lfil est la demi-longueur du filament mesurée selon x. La présente invention n'est nullement limitée au mode réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1.Projecteur de véhicule automobile, comportant une lampe (10) à deux filaments (10a, 10b) coopérant avec un miroir unique (20) pour former respectivement un faisceau à coupure et un faisceau sans coupure, ainsi qu'une glace de fermeture, caractérisé en ce que la lampe (10) possède un premier et un second filaments (10a, 10b) allongés essentiellement parallèlement à l'axe (x-x) de la lampe, en ce qu'au premier filament (10a) de la lampe (10) est associée une coupelle d'occultation (30) éloignée dudit filament (10Oa) dans une direction transversale (y-y) à l'axe (x-x) de la lampe, en ce que la lampe (10) est montée dans le miroir avec son axe (x-x) essentiellement perpendiculaire à l'axe optique (y-y) du miroir, et en ce que la lampe (10) est positionnée de telle sorte que ladite coupelle (10) constitue un cache de lumière directe pour la lumière issue dudit premier filament (10a). 2. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe (x- x) de la lampe (10) est essentiellement horizontal. 3. Projecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite coupelle (30) couvre en section verticale une étendue angulaire plus grande que l'ouverture frontale du miroir (20), et en ce qu'au moins une zone (21) du miroir est exposée seulement à la lumière issue du second filament (lOb). 4. Projecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite zone (21) du miroir (20) est située dans l'ombre de ladite coupelle (30) par rapport au premier filament (1 Oa). 5. Projecteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'une zone (21) du miroir (20) située dans sa région inférieure est exposée seulement à la lumière issue du second filament (lOb). 6. Projecteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que deux zones (21) du miroir (20) situées respectivement dans sa région supérieure et dans sa région inférieure sont exposées seulement à la lumière issue du second filament (lOb). 7. Projecteur selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la ou lesdites zone(s) sont en forme générale de parabolodides de révolution focalisés au voisinage du second filament. 8. Projecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la glace de fermeture est striée. 9. Projecteur selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le miroir comprend une zone (22) coopérant avec le premier filament qui présente des génératrices verticales haute et basse (20h, 20b) telles qu'un rayon lumineux (D1) émis tangentiellement par un bord du premier filament est réfléchi (D2) parallèlement à l'axe optique du miroir, les rayons lumineux émis par le reste de la source étant réfléchis avec une inclinaison vers le bas par rapport audit axe optique. 10. Projecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lampe est une lampe (10) normalisée " H4 ".