В двухфарных системах головного освещения применяют круглые и прямоугольные оптические элементы. Каждая фара обеспечивает дальний и ближний свет. В четырехфарных системах используют круглые оптические элементы диаметром 136 мм. Две внутренние фары создают дальний свет. Другие две фары, расположенные ближе к плоскостям «бокового габарита» автомобиля, имеют двухнитевые лампы и обеспечивают ближний свет при встречном разъезде автотранспорта. При отсутствии встречных автомобилей включают все четыре фары, чем достигается лучшая освещенность полотна дороги. Рациональное распределение ближнего и дальнего света по отдельным фарам позволяет рассчитывать их оптические системы на определенные режимы работы.
Круглые фары
Наибольшее распространение в нашей стране получили круглые фары ФГ140 с европейской системой светораспределения (рис. 1). На ребра внутренней части корпуса 5 установлено опорное кольцо 4 оптического элемента. Кольцо прижимается к корпусу пружиной. По периферии опорного кольца предусмотрены пазы, в которые входят головки регулировочных винтов 3. Винты ввертывают в гайки, закрепленные на корпусе, обеспечивая необходимую регулировку направления светового пучка фары в горизонтальной и вертикальной плоскостях в пределах угла±4°30'.
Рис. 1. Автомобильная фара ФГ140: 1 - внутренний ободок; 2 - лампа; 3 - регулировочный винт; 4 - опорное кольцо; 5 - корпус; 6 - цоколь лампы; 7 - соединительная колодка; 8 - провода; 9 - держатель проводов; 10 - отражатель; 11 - рассеиватель; 12 - экран; 13 - держатель экрана; 14 - винт
Одна из сторон опорного кольца служит привалочной плоскостью для оптического элемента, который крепят к кольцу тремя винтами 14 с помощью внутреннего ободка 1. Для фиксации оптического элемента в определенном положении кольцо имеет три несимметрично расположенных окна.
Металлостеклянный оптический элемент объединяет параболоидный отражатель 10 с фокусным расстоянием 27 мм, рассеиватель 11, приклеенный к отражателю, и лампу 2. Отражатель изготавливают из стальной ленты. Отражающая поверхность для предотвращения оксидирования, повышения стойкости к воздействию влаги и механическим повреждениям покрыта тонким слоем специального лака.
В оптический элемент фары ФГ140 со стороны вершины параболоидного отражателя устанавливают двухнитевую лампу с унифицированным фланцевым цоколем 6 (P45t/41). Выводы лампы выполнены в виде прямоугольных штекерных пластин, на которые надевают соединительную колодку 7 с проводами 8 и держателем 9 проводов. В оптический элемент фары устанавливают также лампы габаритного и стояночного огней. Экран 12, перекрывающий выход прямых лучей лампы накаливания, крепится к отражателю заклепками с помощью держателя 13.
Прямоугольные фары
Такие фары имеют параболоидный отражатель, ограниченный снизу и сверху горизонтальными плоскостями. Благодаря увеличению ширины светового отверстия в горизонтальной плоскости обеспечивается лучшее освещение дороги на большом расстоянии.
Рассеиватель 8 (рис. 2) прямоугольной фары соединяют по фланцу со штампованным корпусом 6 с помощью прокладки 12 или самотвер-деющей поливинилхлоридной массы (неразъемное соединение). Корпус 6 крепится к пластмассовому кожуху 4 винтами. Винты 9 с пластмассовыми гайками 10 обеспечивают регулирование направления светового пучка фары на автомобиле. В отражателе 5 с помощью пластины 3 закреплена фланцевая двухнитевая лампа 7 типа А12-45+40. В верхней части пластины 3 расположена пружинная защелка 13, которая прижимает фланец цоколя лампы. На штекеры лампы надевается соединительная колодка 2 проводов.
Рис. 2. Прямоугольная фара: 1 - контактная пластина; 2 - соединительная колодка; 3 - металлическая пластина; 4 - пластмассовый кожух; 5 - отражатель; 6 - корпус; 7 - двухнитевая лампа; 8 - рассеиватель; 9 - винт; 10 - пластмассовая гайка; 11 - лампа габаритного огня; 12 - уплотнительная прокладка; 13 - пружинная защелка; 14 - ободок
Дополнительную лампу 11 габаритного огня типа А12-4 крепят в патроне пластины 3 с помощью пластинчатой пружины. Провод, идущий к лампе габаритного огня, зафиксирован подпружиненным зажимом на контактной пластине 1.
В прямоугольной фаре 34.3711 автомобиля ГАЗ-3102 «Волга» устанавливают галогенную лампу 2 (рис. 3) типа АКГ12-60+55-ХЛ2 и лампу 5 габаритного огня. Фара имеет устройство для корректирования наклона светового пучка в зависимости от нагрузки. Ручку 10 корректора устанавливают в положения, соответствующие полной нагрузке и не-нагруженному состоянию автомобиля. Для замены лампы снимают крышку 3. Регулирование светораспределения фар в горизонтальной и вертикальной плоскостях осуществляется ручками 9 и 7Z. Доступ к регулировочным ручкам предусмотрен со стороны подкапотного пространства автомобиля.
Рис. 3. Прямоугольная фара с галогенной лампой: а - устройство; б - расположение ручек регулирования; 1 - отражатель; 2 - галогенная лампа; 3 - крышка; 4 - соединительная колодка; 5 - лампа габаритного огня; 6 - экран; 7 - корпус; 8 - рассеиватель; 9, 11 - ручка регулирования соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях; 10 - ручка корректора
Автомобиль АЗЛК-2141 имеет две прямоугольные фары 8704.46 Li (левая) и 8704.46 Re (правая) с галогенными лампами категории Н4 и лампами габаритного огня Т8/4. Световой пучок фары можно регулировать поворотом отражателя 3 (рис. 4) в вертикальной и горизонтальной плоскостях при помощи винтов 2 и 3. Конструкция фары позволяет изменять наклон (вниз) светового пучка фары в зависимости от нагрузки автомобиля. При полной нагрузке автомобиля дополнительный винт корректора на корпусе 1 фары следует повернуть до упора вправо. Гидрокорректор позволяет изменять наклон фары с места водителя. Он состоит из заполненных незамерзающей при низкой температуре жидкостью рабочего и исполнительных цилиндров и соединительных трубок. Рабочий цилиндр установлен на панели приборов, а исполнительные цилиндры — на фарах.
Рис. 4. Прямоугольная фара автомобиля АЗЛК-2141: 1 - корпус; 2, 8 - винт регулировки светового пучка соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях; 3 - отражатель; 4 - защитный колпак; 5 - лампа головного света; 6 - соединительная колодка жгута проводов; 7 - соединительная колодка; 9 - рассеиватель
Гомофокальные фары
Для улучшения аэродинамических качеств передняя часть автомобиля должна иметь меньшую высоту, срезанные углы на виде сбоку и в плане. Для таких автомобилей необходимы фары малой высоты и большой ширины с увеличенной шириной луча для ближнего света, что позволяет применять рассеиватели с большим углом наклона в двух плоскостях. Кроме того, фары должны занимать как можно меньше места в подкапотном пространстве.
Достигнуть требуемых светотехнических характеристик при приемлемых соотношениях ширины, высоты и глубины фары позволяет принцип гомофокальности, т.е. объединения нескольких усеченных параболоидных элементов с различным фокусным расстоянием (например 20 и 40 мм) при совмещенных положениях их фокусов. Необходимый эффект достигается благодаря тому, что излучения от расфокусированного источника тела накала при ближнем свете происходит у различных участков отражателя по-разному. Это зависит от их фокусного расстояния (рис. 5).
Рис. 5. Отражение света, излучаемого телом накала, отражателями с различными фокусными расстояниями: а—f=20 мм; б—f=40 мм
Гомофокальный отражатель (рис. 6) компонуется из отдельных секторов разнофокусных отражателей таким образом, чтобы обеспечить формирование светораспределения дальнего и ближнего света при оптимальных размерах и оптимальной преломляющей структуре рассеивателя. Требуемое светораспределение в режимах как ближнего, так и дальнего света практически обеспечивается только отражателем.
Рис. 6. Схема гомофокального отражателя двухрежимной фары
Отражатели сложного профиля для гомофокальных фар изготавливают из пластмасс с высокой термостойкостью, обеспечивающей работу фары с галогенными лампами. Элементы гомофокальной фары показаны на рис. 7. Сравнение двух светооптических систем по относительным размерам отражателей дано на рис. 8. Соединение в одном узле определенных участков отражателей гомофокальных фар позволило уменьшить глубину h внедрения фары в подкапотное пространство и увеличить отношение ширины b фары к ее высоте а.
Рис. 7. Элементы гомофокальной фары: 1 - корпус; 2 - отражатель; 3 - рассеиватель
Рис. 8. Относительные размеры отражателей: а - традиционных; б - гомофокальных
Бифокальные фары
В четырехфарных системах с раздельными режимами освещения используются фары с бифокальным отражателем (рис. 9) ближнего света со смешанной светотехнической схемой. Отражатель такой фары состоит из двух частей с положением фокальных точек по разные стороны от тела накала источника света и границей раздела между частями отражателя. Граница раздела зеркально соответствует форме, создаваемой светотеневой границей асимметричного светораспределения ближнего света. Рассеиватели приборов систем освещения с разделенными режимами имеют относительно простую преломляющую структуру.
Рис. 9. Бифокальный отражатель фары ближнего света: а - конструктивная схема; б - зоны светораспределения; 1, 2 - соответственно верхняя и нижняя части отражателя; А, В - зоны светораспределения, образованные соответственно верхней и нижней частями отражателя
Эллипсоидные фары
В последнее время получил распространение проекторный принцип формирования светораспределения с помощью проекционной оптики (конденсаторной линзы). Такой принцип реализуется светооптической системой с эллипсоидным отражателем 1 (рис. 10). Тело накала устанавливается в переднем фокусе F2 эллипсоида. После отражения световой пучок концентрируется в зоне второго фокуса F2 отражателя на относительно малой площадке, где устанавливается экран с формой, обеспечивающей светотеневые границы, соответствующие симметричной светотеневой границе заданного режима освещения (для ближнего света головных фар или противотуманных фар). Изображение в плоскости экрана проецируется на дорожное полотно конденсаторной линзой, фокальная точка F3 которой совпадает со вторым фокусом эллипсоидного отражателя.
Рис. 10. Формирование светового пучка ближнего света проекторной системой с эллипсоидным отражателем: 1 - отражатель; 2 - экран; 3 - линза
Блок-фара
Блок-фара объединяет в одном корпусе все или часть передних световых приборов и имеет общий или составной рассеиватель. При наличии общего рассеивателя упрощается его очистка. Недостатком блок — фар является невозможность их унификации для различных автомобилей. Правая и левая блок-фары одного автомобиля невзаимозаменяемы.
Две блок-фары 39.3711 (правая) и 39.3711 (левая) устанавливают на автомобилях ВАЗ моделей 2104,2105 и 2107 (рис. 11). Каждая блок-фара включает фару головного освещения с лампой 2, габаритный огонь с лампой 3 и указатель поворота с лампой 8.
Рис. 11. Блок-фара: 1 - кожух; 2 - лампа фары; 3 - лампа габаритного огня; 4 - экран; 5 - отражатель; 6 - рассеиватель; 7 - корпус; 8 - лампа указателя поворота; 9 - штекерная колодка; 10 - пружинный фиксатор; А, Б - винты регулирования фар соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях
Рассеиватель 6 приклеен к пластмассовому корпусу 7, закрытому сзади пластмассовым кожухом 1. Внутри корпуса установлен отражатель 5. Провода от ламп 2 и 3 подведены к колодке 9, которая удерживается пружинным фиксатором 10.
Блок-фары 35.3711 и 35.3711 автомобилей ВАЗ моделей 2108, 2109 и их модификаций аналогичны по конструкции блок-фаре, приведенной на рис. 11. На части автомобилей, оборудованных блок-фарами, также предусматривают гидрокорректоры угла наклона фар в зависимости от нагрузки.
Головное освещение (дальний и ближний свет), указатель поворота и габаритный огонь объединены в одном блоке на автомобиле ЗАЗ-1102 (рис. 12). Головной свет и габаритный огонь обеспечиваются фарой 42.3711 с лампами АКГ12-60+55 и А12-4. Блок в сборе закреплен на панели передка автомобиля четырьмя болтами и гайками 3. Регулирование положения светового пучка по горизонтали и вертикали осуществляется винтами 4 и 9. На фару можно установить корректор для дистанционного регулирования угла наклона фары в зависимости от нагрузки автомобиля. При отсутствии корректора наклон светового пучка в вертикальной плоскости регулируют поворотом заглушки 8.
Рис. 12. Блок передних световых приборов автомобиля ЗАЗ-1102: 1 - фара; 2 - указатель поворота; 3 - гайка крепления фары; 4,9 - винт регулировки светового пучка соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях; 5 - крышка; 6 - лампа фары; 7 - лампа переднего габаритного огня; 8 - заглушка корректировки светового пучка в зависимости от нагрузки автомобиля; 10 - винт крепления указателя поворота; 11 - винт крепления рассеивателя указателя поворота
Фары-прожекторы
Фары-прожекторы дают концентрированный световой луч и служат для освещения дальних участков дороги. Их устанавливают на автомобилях, которым разрешено движение с повышенной скоростью. Прожекторы включаются вместе с дальним светом фар при отсутствии встречных автотранспортных средств. Высота установки прожекторов не нормируется. Две фары-прожектора должны устанавливаться на одной высоте.
Прожекторы-искатели
Прожекторы-искатели предназначены для временного освещения предметов, расположенных вне зоны действия фар головного освещения, имеют узкий световой пучок и устанавливаются на поворотном кронштейне.
Примеры схем включения фар на легковых автомобилях приведены на рис. 13.
Рис. 13. Схемы включения фар головного освещения, противотуманных фар и фонарей автомобилей: а - АЗЛК-2141; б - ЗАЗ-1102; 1 - фары головного освещения; 2 - противотуманные фары; 3 - монтажный блок предохранителей и реле; 4 - реле включения противотуманных фар; 5 - реле включения дальнего света фар; 6 - реле включения ближнего света фар; 7 - выключатель противотуманных фар; 8 - выключатель света фар; 9 - переключатель света фар; 10 - выключатель задних противотуманных фонарей; 11 - выключатель наружного освещения; 12 - контрольная лампа дальнего света фар; 13 - выключатель зажигания; 14 - лампы задних'противотуманных фонарей; 15 - трехрычажный переключатель; 16 - блок предохранителей