6.1.Конструкция современных головных фар

Основными конструктивными элементами головных фар являются: корпус; регулировочный механизм; оптический элемент, содержащий отражатель; рассеиватель; экран прямых лучей; одно- или двухрежимный источник света. Одной из важных конструктив­ных характеристик фары служит ее форма - круглая или прямо­угольная. На протяжении почти 40 лет основной формой фары бы­ла круглая со стандартизованными размерами оптического элемен­та - 0 178 мм у двухфарной системы и 0 146 мм у четырехфарной системы освещения.

Оптический элемент 1 круглой фары (рис. 6.2) выполнен в виде склеенных между собой стеклянного рассеивателя и металлическо­го отражателя, в слепое отверстие которого установлен источник света с одним или двумя (в зависимости от режима работы) телами накала. На отбортовке горловины установлен отпрессованный фланец с пружинными зажимами, поджимающими опорный фланец лампы к опорному торцу отражателя.

Источник света 6 установлен таким образом, чтобы тело нака­ла дальнего света было расположено в фокусе отражателя, а те­ло накала ближнего света было расфокусировано относительно фокуса отражателя вперед и вверх. В современных конструкциях применяются обычные лампы типа Е, например А12-45+40 и гало­генные источники света типа Н: Н1, НЗ, Н4, Н7, Н9, Н11, Н13.

Рис. 6.2. Устройство круглой фары:

1 - оптический элемент; 2 - ободок; 3 — регулировочные винты; 4 - держа­тель; 5-корпус; б - источник света; 7- токоподводящая колодка;

8 - винты крепления ободка

К отражателю на кронштейнах приклепывается экран прямых лу­чей от лампы, что позволяет несколько снизить ослепление водите­лей встречных автомобилей (при ближнем свете) и уменьшить яр­кость свечения атмосферы при ее малой прозрачности. Экран вы­полняют из тонкой металлической ленты сферической формы. Отра­жатель круглых фар имеет параболоидную форму с фокусным рас­стоянием, варьируемым в различных конструкциях от 19 до 28,5 мм. Держатель 4 подвижно установлен в корпусе фары и за счет уп­ругой подвески пружинами сжатия и распором двумя винтами 3, имеет возможность поворачиваться в двух плоскостях - вертикаль­ной и горизонтальной, обеспечивая тем самым регулировку свето­вого пучка относительно дороги. Рассеиватель оптического элемента представляет собой круглое или прямоугольное стекло, на внутренней поверхности которого на­ходятся преломляющие элементы: цилиндрические и сферические линзы, призмы и призмолинзы. Рассеиватели фар изготавливаются, как правило, из бесцветного силикатного стекла. В последнее время ведутся работы по замене стекла абразивостойкой пластмассой, од­нако дешевых способов ее получения до сих пор не найдено.

Корпус 5 круглых фар выполняется металлическим с фланцем для крепления к кузову автомобиля и имеет кронштейн для уста­новки ободка 2, поджатого к поверхности оптического элемента. В тыльной части корпуса имеется отверстие для установки жгута коммутирующих проводов со штекерными токоподводящими разъ­емами с обоих концов, один для подключения к источнику света, другой - к сети автомобиля.

Другой разновидностью традиционных конструкций фар является прямоугольная фара, получившая распространение в 60-х годах. Ее характерной особенностью является использование усеченного пара­болоида с большим диаметром светового отверстия (до 250 мм), что обеспечивает увеличение работающих зон в горизонтальном направ­лении, чем существенно улучшается светораспределение в режиме ближнего света. Кроме того, такая форма позволяет снизить верти­кальный габарит фары и обеспечивает тем самым предпосылки к сни­жению коэффициента аэродинамического сопротивления воздушному потоку, чем повышает топливную экономичность автомобиля.

К недостаткам прямоугольных фар следует отнести их худшую технологичность, большую стоимость и потребность в большем подкапотном пространстве для размещения.

Принцип работы светооптической схемы этих фар, а следова­тельно, и требования к ее элементам такие же, как и к фарам круг­лого исполнения, а их конструкция в силу особенностей формы имеет ряд существенных отличий. Из-за большего горизонтального размера поворот оптического элемента такой фары при регулиров­ке на 4° сопровождается большим линейным перемещением боко­вых краев рассеивателя и выступанием их из-за декоративного ободка на 15...20 мм. Это обстоятельство заставляет крепить рас­сеиватель неподвижно, а направление светового пучка регулировать поворотом только отражателя внутри корпуса фары.

На рис. 6.3. изображена типовая конструкция прямоугольной фары. В корпусе 2, выполненном из пластмассы, закреплен винтами через ободок рассеиватель 1. (В других вариантах рассеиватель к корпусу может приклеиваться, поджиматься плоскими пружинами или хомутами.) Отражатель 3 смонтирован внутри корпуса подвижно на трех опорных шаровых шарнирах 10. Шаровой шарнир 4 является неподвижной опорой. Поворот отражателя в горизонтальной плоскости обеспечивается вращением винта 6, перемещающего шарнир 7; отражатель при этом поворачивается вокруг вертикальной оси, проходящей через центры шарниров 4 и 5. Крайние положения отражателя показаны на рис. 4.6 штриховой линией.

Регулировка наклона светового пучка фазы осуществляется двумя винтами 8 и 9. Начальная (установочная) регулировка производится винтом 9г, отражатель при этом поворачивается вокруг горизонтальной оси, проходящей через центры шарниров 4 и 7. Корректировка угла наклона светового пучка фазы (например, при изменении нагрузки автомобиля), т.е. изменение положения пучка в вертикальной плоскости, осуществляется винтом 8, от которого может быть сделан привод в кабину водителя.

На основе изображенной на рис. 6.2 конструкции легко изготавливается блок-фара с встроенным внутрь корпуса (рис. 6.3,а) или смонтированными сбоку (рис. 6.3,6) необходимыми светосигнальными приборами.

Блок-фары получили широкое распространение в 1980-е годы за счет некоторого снижения себестоимости комплекта световых приборов и более органичного эстетического оформления передней части автомобиля.

В США, Японии и ряде других стран оптические элементы традиционных конструкций фар, как круглых, так и прямоугольных, выполняют в виде неразъемных ламп-фар. Рассеиватель и отражатель этих приборов изготавливают из стекла, после чего отражатель алюминируют, монтируют в нем систему нитей накала, сваривают отражатель с рассеивателем, откачивают из образовавшейся кол­бы воздух и окончательно заваривают колбу.

Постоянно увеличивающийся дефицит топлива предопределил устойчивую тенденцию к снижению коэффициента аэродинамиче­ского сопротивления воздушному потоку при движении автомоби­ля, реализация которой потребовала обеспечения узкого профиля передней части автомобиля, а следовательно, и резкого ограни­чения высоты фары до 60...90 мм вместо 120...150 мм. Эти требо­вания практически исключают возможность использования в кон­струкциях фар традиционных светооптических схем, так как для сохранения необходимого светового потока в этом случае требу­ется значительное увеличение глубины отражателя, что вызывает технологические трудности. Кроме того, традиционные светоопти­ческие схемы, в которых функция перераспределения светового потока выполняется рассеивателем с глубокими призмами, не до­пускает его наклона в вертикальной плоскости на углы, большие чем 25°. Именно эти обстоятельства привели к разработке прин­ципиально новых решений.

Фирмой Lucac (Великобритания) была предложена конструкция фары, в которой отражатель выполнен в виде объединения не­скольких (двух-трех) усеченных параболоидных элементов с раз­личным фокусным расстоянием 20 и 40 мм при совмещенных по­ложениях их фокусов. Этот принцип объединения разнофокусных отражателей называется гомофокальным. Использование этого прин­ципа позволяет подобрать и скомпоновать отражатель из отдельных секторов разнофокусных отражателей таким образом, чтобы обеспе­чить формирование заданного светораспределения режимов ближнего и дальнего света практически за счет отражателя. Практическая реализация гомофокальной конструкции потребо­вала пересмотра технологии изготовления, так как сложный про­филь отражателя с высокой точностью можно получить лишь из легко формуемых материалов, т. е. пластмасс, обладающих также высокой термостойкостью, что обеспечивает работу фары с гало­генными лампами. Стоимость материалов пока очень высока, а технологический процесс их формования достаточно трудоемок, что является сдерживающим фактором широкого применения кон­струкции этого типа.

Эллипсоидные фары головного света, предложенные фирмой Hella, представляют другое направление развития конструкции.

Рис. 6.3. Устройство прямоугольной фары:

1-ободок рассеивателя; 2-корпус; 3-отражатель; 4-,5-шаровые шарниры;

6-винт; 7-перемещающийся шарнир

Реализация этой светооптической схемы позволила сконструировать фару, полностью удовлетворяющую современным требованиям автомобилестроителей по аэродинамике. На рис. 6.3 показан профиль автомобиля с такими фарами.