Стандартизация оптических элементов фар

Оптика современных головных фар выполняется в виде отдельной конструктивной единицы — оптического элемента, состоящего из отражателя, рассеивателя и источника света. В 1940 г. в США были разработаны и получили в дальнейшем широкое применение неразборные цельностеклянные оптические элементы (лампы-фары), в которых спаянные вместе стеклянные отражатель и рассеиватель образовывали замкнутый объем, заполненный инертным газом и содержащий нити накала.

Габаритные и посадочные размеры этих цельностеклянных элементов вскоре были стандартизованы и в настоящее время в США установлены и производятся три размера круглых оптических элементов — диаметром 178 мм, 145 мм и 114 мм—последний для мотоциклов — световые отверстия которых соответственно равны 170, 136 и 105 мм.

В связи с развитием цельностеклянных оптических элементов (ламп-фар-—sealed beam) применявшиеся ранее отдельные металлические отражатели и стеклянные рассеивателя стали также выполняться в виде не разборных металлостеклянных оптических элементов, унифицированных по габаритным и посадочным размерам с американскими стандартными цельностеклянными оптическими элементами. Металлический отражатель в них соединяется с рассеивателем склеиванием или завальцовкой, а лампа вставляется и закрепляется сзади, для чего в центральной части отражателя предусматривается горловина, опорная поверхность и фиксирующие детали которой обеспечивают точное расположение нитей накала вставляемой сзади лампы.
В последние годы в Европе развивается также и производство цельностеклянных оптических элементов с европейской системой асимметричного ближнего света, и их посадочные и габаритные размеры, совпадающие с требованиями американских стандартов SAE, регламентированы Правилами ЕЭК.

С эксплуатационной точки зрения цельностеклянные оптические элементы имеют ряд преимуществ. Выбор в качестве материала стекла, обладающего хорошими вакуумными свойствами, позволяет использовать полость, образованную сваренными вместе отражателем и рассеивателем, в качестве колбы лампы, т. е. монтировать в ней одну или две нити накала, условия работы которых в замкнутой полости могут быть обеспечены без отдельной колбы. Отражающий алюминиевый слой наносится непосредственно на стекло, при этом он оказывается внутри изолированного от внешней среды объема, т. е. надежно защищен от вредных атмосферных воздействий. Монтаж держателей нитей накала производится непосредственно на отражателе, что обеспечивает их более точное расположение относительно фокуса с соответствующим лучшим воспроизведением светораспределения от экземпляра к экземпляру; держатели нитей накала закреплены на отражателе с расстановкой электродов на широкой базе, что обеспечивает значительно большую механическую стойкость и вибропрочность и соответственно больший реальный срок службы по сравнению с их монтажом в лампе накаливания, где по технологическим причинам держатели почти сходятся в одну точку.

Однако кроме преимуществ цельностеклянных оптических элементов имеются и недостатки. В случае перегорания одной из нитей накала требуется замена всего оптического элемента, что вызывает больший расход и приводит к увеличению объемов складских помещений для хранения запасных частей.
В производственном отношении обращает на себя внимание существенная разница в количестве деталей, необходимых для получения изделий, выполняющих одну и ту же основную функцию в эксплуатации. Для изготовления лампы-фары требуется не только значительно меньшее количество деталей, но и отпадает необходимость в некоторых вспомогательных материалах, например поколевочной мастике и клее для склеивания отражателя с рассеивателем. Однако низкая стоимость цельностеклянного оптического элемента, сравнимая со стоимостью автомобильной лампы накаливания, может быть достигнута лишь при очень большом объеме высокоавтоматизированного производства на поточных линиях, что затрудняет внесение изменений и создает трудность усовершенствования их конструкции.

В европейских странах стандартизация размеров оптических элементов развивалась значительно позже, чем в США, и оптические элементы изготовлялись разных диаметров —от 100 до 220 мм. Нормируемые Правилом 1 ЕЭК светотехнические характеристики относятся к оптическим элементам с эффективным диаметром отражателя 160 мм.
Соображения взаимозаменяемости и унификации как оптических элементов, так и корпусов фар привели к тому, что европейские фирмы приняли стандартные размеры оптических элементов, разработанных в США.

Правилом 5 ЕЭК стандартизованы габаритные и присоединительные размеры цельностеклянных оптических элементов с европейской системой асимметричного ближнего света; 178 мм (7") и 145 мм (53/4"). На рис. 3-15,а и 3-16,а изображены оптические элементы типа CR, т. е. с ближним и дальним светом. В оптических элементах типа R, т. е. предназначенных только для дальнего света, отсутствует контакт БС и, кроме того, изменен угол между фиксирующими выступами (100 вместо 110°).

Фиксация оптического элемента в поперечном направлении обеспечивается тремя более высокими выступами на обратной стороне отражателя, расположенными несимметрично таким образом, чтобы оптический элемент можно было вставить в фару только в одном определенном положении и замена его оптическим элементом, не соответствующим данной фаре, была исключена.
По обеим сторонам (для 0 178 мм) или с одной стороны (для 0 145 мм) высоких фиксирующих выступов расположены выступы меньшей высоты, создающие опорную плоскость для точной фиксации направления оптической оси элемента относительно крепежного кольца фары.

В 1956 г. в американских оптических элементах Диаметром 178 мм (7"), изготовляемых по стандарту SAE, были введены три дополнительных выступа на лицевой стороне рассеивателя (рис. 3-15,6). Эти выступы создают «котировочную плоскость», перпендикулярную оптической оси фары, что позволяет отрегулировать направление оптической оси механическим прибором (шаблоном), опирающимся на площадку, на которой стоит автомобиль, и обойтись, таким образом, без визуальной регулировки по световому пятну на экране. В европейских стандартах, а также в американском стандарте SAE для оптических элементов меньшего диаметра — 145 мм (51/4"), этих «котировочных» выступов не предусмотрено.

Отечественная промышленность изготовляет металлостеклянные оптические элементы также двух размеров— 178 мм (7") и 145 мм, взаимозаменяемые с оптическими элементами европейского и американского производства. Всего по ГОСТ 3544-75 установлены четыре типоразмера оптических элементов и фар, маркируемые по диаметру светового отверстия:
дальнего и ближнего света;
-только ближнего света;
-только дальнего света.

Габаритные и присоединительные размеры оптического элемента типа CR-170 наружным диаметром 178 мм полностью соответствуют европейскому стандарту, а также округленным (при переводе дюймов в миллиметры) размерам стандарта SAE. Габаритные размеры отечественных оптических элементов CR-136, R-136 и С-136 внешним диаметром 145 мм (рис. 3-16,6) несколько отличаются от европейских и американских стандартов, но их установочные размеры обеспечивают взаимозаменяемость с оптическими элементами европейского и американского производства.

Расширяющееся применение прямоугольных фар, у которых могут изменяться два размера, осложнило задачу их стандартизации и размеры прямоугольных отражателей и рассеивателей, применяющихся в Европе, достаточно разнообразны. В США пока стандартизован только один размер прямоугольного оптического элемента— (100X165 мм), эквивалентный по световым характеристикам круглому оптическому элементу диаметром 145 мм.

Учитывая целесообразность применения в СССР прямоугольных фар, нами был предложен проект такой стандартизации; при этом вместо нормирования размеров светового отверстия, как это сделано для круглых оптических элементов, было предложено [3-9] стандартизовать основные и присоединительные размеры основания, на котором устанавливается прямоугольный оптический элемент и которое служит для его крепления к кузову автомобиля. Размеры основания (рис. 3-17), выбраны исходя из возможности установки на нем прямоугольных оптических элементов с размерами выходного отверстия 225X130 мм при фокусном расстоянии отражателя 27 мм и 255X120 мм при фокусном расстоянии 35 мм.

• < Конструкция корпуса фары
• Расчет микроэлементов рассеивателя >