WO2000001983A1 - Projektionsscheinwerfer für kraftfahrzeuge - Google Patents

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    • F21S41/29—Attachment thereof
    • F21S41/295—Attachment thereof specially adapted to projection lenses

Definitions

  • the invention relates to a projection headlight for motor vehicles, with essentially the following elements, a headlight housing, in which a lamp is arranged, a parabolic mirror, a projection lens and a holding frame at least for the projection lens according to the preamble of claim 1.
  • a projection headlight essentially consists of the elements specified above.
  • the illuminant, i. H. the lamp is arranged in a focus of a parabolic reflector.
  • the lens is positioned with regard to its focal point. For this reason, given geometrical lighting ranges, which are prescribed for motor vehicles within a certain range, there are fixed geometric dimensions. These dimensions also depend on the lateral extent of the light cone when it hits the road.
  • the individual elements must be held in a fixed position with respect to each other. This means that the lamp should adhere to the focus as far as possible except for slight vibrations.
  • the projection lens The same applies to the projection lens.
  • these optical elements which are coordinated with one another and with one another, are held with a frame, the holding frame in many cases connecting and holding all of the said elements together.
  • the arrangement of these elements on a common holding frame means that they can be vibrationally coupled in such a way that vehicle vibrations cause the named three elements to vibrate together but never relative to one another can.
  • Another aspect is the consideration of the required installation space within the
  • DE 35 16 813 A1 discloses a dimmed vehicle headlight which is composed of an ellipsoidal reflector, a light source arranged in the first focal point of the reflector and, moreover, also with the elements already mentioned above.
  • a tubular or better said cup-shaped frame or frame arrangement for holding the lens specified is disclosed.
  • a likewise dimmed vehicle headlight in which a similar frame element is provided for the lens holder.
  • This frame element in turn carries the various components of the headlight in the above-mentioned sense, but the construction is not designed to make optimum use of the installation space or to enlarge the optical impression of the projection lens in terms of dimensions.
  • the present invention is therefore based on the object of further developing a projection headlight for motor vehicles of the generic type in such a way that the optical impression of the diameter of the projection lens is increased, and a clear gain in installation space is achieved in comparison with known headlights.
  • the projection lens on the side facing the mirror has an inner, properly illuminated area which is surrounded by an annular, one-piece molding.
  • This ring-shaped, one-piece molding on the projection lens shifts the actual lens body illuminated in the core area clearly beyond the holding frame to the front. In other words, this means that the holding frame is offset significantly behind the actual lens body, so that a considerable gain in installation space is achieved.
  • the projection lens a convex outer contour that points outwards, that is, on the side facing away from the parabolic mirror.
  • the by the convexity of the Projection lens designed according to the invention is larger than said illuminated inner region of the lens. This means that the headlight appears larger on the convex side of the projection lens, the actually illuminated area, in this case directly illuminated by the parabolic mirror, being smaller. In other words, this means that the projection lens is shown enlarged in its design, during which the actual direct illumination is smaller.
  • said annular, one-piece molding of the projection lens is machined optically tight on the side facing the mirror.
  • the machined surface of the annular, one-piece molding can alternatively contain Fresnell structures in order to provide illumination of the surroundings.
  • the said surface of the said formation can also be optically tight chrome-plated or otherwise metallized, or even etched. In the latter case, this leads to a diffuse scattering of the residual light, which is similar in effect to an optically dense design.
  • the Fresnell structures mentioned above can also be optically tight chrome-plated or otherwise metallized, or even etched. In the latter case, this leads to a diffuse scattering of the residual light, which is similar in effect to an optically dense design. The same applies to the Fresnell structures mentioned above.
  • the said optically tight covering is provided by sheet metal cladding elements attached to the holding frame.
  • the lens is held by a frame that is mechanically fixed to the other headlight components. This means that the lens advantageously has lateral projections or a protruding edge that is clamped by clamping elements of said holding frame. Then on the opposite side in the area of these clamp elements
  • Sheet metal cladding rings can also be arranged connected to said dimensions, which cause said optically sealed cover.
  • Figure 1 representation of a projection headlight according to the invention in side view.
  • FIG. 1 Detailed illustration of pitch circle A.
  • Figure 1 shows the headlight in side view, only the most important components are shown.
  • the headlight housing is not shown here, but only the headlight glass 10 delimiting towards the front.
  • Behind it lies the projection lens 1, which is placed in a holding frame 4 or held by the same.
  • the lamp element 6, which is arranged approximately in one of the foci of the parabolic mirror 7.
  • the mechanically rigid connection between the holding frame 4 and the parabolic mirror 7 are also not shown here.
  • the projection lens 1 has an edge region 2, which is formed in a ring and in one piece on the projection lens. In other words, this means that the projection lens is in one piece anyway and the edge area is formed by the appropriate grinding or the mechanical processing of the projection lens.
  • On the side 3 of the projection lens 1 facing the lamp or the parabolic mirror 7 is a according to the inner illuminated area that can be seen across the entire area
  • This flat ground area is that which is directly illuminated by the lamp element 6 above the parabolic mirror 7.
  • the light thrown out here is the one defined above
  • the molding 2 of the projection lens placed on the edge according to the invention is chamfered on the side also placed on the above-mentioned inner region 3.
  • this bevel is only an example, so it is not mandatory. Through this bevel, stray light is coupled out of the actual core light cone. Otherwise, the inner area 3, which is essentially directly illuminated, is defined. This means that the concavity formed on the other side of the projection lens 1 extends beyond the inner region 3 also beyond the region of the projection 2. Outwardly, that is to say in terms of design optics, the diameter of the projection lens is larger than that for that
  • Figure 2 shows in the corresponding circle of details that the molded part 2 is matted on the correspondingly beveled surface, or is optically processed in the manner already described above.
  • This surface can be matted or optically covered, which is then the same in effect, namely to decouple the stray light.
  • FIG. 4 shows a further possibility, namely to attach a sheet metal cladding to the holding frame 4, which covers the projection lens in this rear area until the extension of the chamfer 2 is fully extended.
  • Another variant can consist in metallizing the sheet metal cladding 4 on the side facing the projection mirror and shaping it in such a way that the scattered light reflects back into the usable core light cone of the mirror. In addition to the aforementioned gain in installation space, this would also result in a higher luminous efficiency.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge mit im wesentlichen einem Scheinwerfergehäuse, einer Lampe, einem parabolischen Spiegel, einer Projektionslinse sowie einem Halterahmen für die einzelnen Komponenten. Um bei einem Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge das optische Design der Projektionslinse äusserlich zu vergrössern ohne den Bauraum dabei unnötig zu erhöhen, ist erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Projektionslinse (1) auf der dem Spiegel zugewandten Seite einen inneren bestimmungsgemäss ausgeleuchteten Bereich (3) aufweist, welcher von einer ringförmigen einstückigen Anformung (2) umgeben ist, die derart geformt ist, dass der Halterahmen (4) der Projektionslinse (1) im wesentlichen hinter dem inneren ausgeleuchteten Linsenkörper der Projektionslinse zurücksteht.

Description

Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge, mit im wesentlichen folgenden Elementen, einem Scheinwerfergehäuse, in welchem eine Lampe angeordnet ist, ein parabolischer Spiegel, eine Projektionslinse sowie einen Halterahmen zumindest für die Projektionslinse gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Projektionsscheinwerfer sind im heutigen Kraftfahrzeugbau weit verbreitet. Im wesentlichen besteht ein Projektionsscheinwerfer aus den oben angegebenen Elementen. Das Leuchtmittel, d. h. die Lampe ist dabei in einem Fokus eines parabolischen Reflektors angeordnet. In dem anderen Fokus des Parabolspiegels ist die Linse hinsichtlich ihres Brennpunktes positioniert. Aus diesem Grund ergeben sich bei vorgegebenen Leuchtweiten, die bei Kraftfahrzeugen in einem bestimmten Rahmen vorgeschrieben sind, feste geometrische Abmessungen. Diese Abmessungen hängen überdies auch davon ab, welche laterale Ausdehnung der Lichtkegel beim Auftreffen auf die Fahrbahn haben soll.
Des weiteren müssen die einzelnen Elemente zueinander in fixierter Position gehalten werden. Das heißt, die Lampe soll bis auf geringe Vibrationshübe den besagten Fokus weitestgehend einhalten. Das gleiche gilt auch für die Projektionslinse. Diese zueinander und aufeinander abgestimmten optischen Elemente werden aus diesem Grund mit einem Rahmen gehalten, wobei der Halterahmen in vielen Fällen alle die besagten Elemente miteinander verbindet und hält. Durch die Verbindung der in ihrer geometrischen Position zueinander zu fixierenden Elemente wie Projektionslinse, Lampe und Parabolspiegel können durch Anordnung dieser Elemente auf einen gemeinsamen Halterahmen dieselben erschütterungsmäßig derart gekoppelt werden, daß durch Fahrzeugvibrationen die benannten drei Elemente allenfalls gemeinsam aber niemals relativ zueinander schwingen bzw. schwingen können. Ein weiterer Aspekt ist die Berücksichtigung des benotigten Bauraumes innerhalb des
Gehäuses eines solchen Projektionsscheinwerfers Da die Gehauseabmessungen durch die geometrischen bzw geometrisch optischen Parameter in einem vorgegebenen Maße hegen müssen, und der Bauraum im übrigen eng begrenzt ist, sind jedwede Änderungen am Ausleuchtverhalten oder am optischen Design ausgesprochen schwierig unter der Maßgabe, den Bauraum nicht zu erhohen Der Trend geht im übrigen dahin, die Linsen im Durchmesser relativ klein zu gestalten Klein gestaltete Linsen können jedoch wegen der intensiven Leuchtdichte, also Ausleuchtung pro Flächeneinheit, Blendungen erzeugen Zum anderen leiten sie den Betrachter, d h den Fahrer entgegenkommender Fahrzeuge fehl, weil der am Fahrzeug austretende Lichtkegel im Durchmesser zu klein erscheint
Darüber hinaus ist ein kleiner Linsendurchmesser nachteilig für das optische Design des Scheinwerfers
Aus der DE 43 05 633 A1 ist ein Projektionsscheinwerfer bzw eine Linsenscheinwerfer- anordnung bekannt, die sich jedoch lediglich mit der Verbesserung der Lage der Linse befaßt Hierzu wird eine rohrformige Befestigungseinheit vorgesehen, die zweiteilig ist und ineinanderschiebbar die Linse dazwischen halt Weitere elastische Elemente zwischen den Befestigungselementen und der Linse sollen die Position der Linse als solches verbessern Nachteilig ist hierbei zum einen, daß durch die Verwendung elastischer Elemente lediglich im Linsenbereich eine Abkopplung der Schwingungen im Rahmen desselben und der Linse als solches bewirkt wird Durch diese mechanische bzw schwingungsmaßige Abkopplung wird nachteiligerweise wieder eine Relativbewegung zu den übrigen hinsichtlich ihrer geometrischen Position sensiblen Elemente bewirkt Das heißt, bei Erschütterungen macht sich dieses im Ausleuchtverhalten des Scheinwerfers direkt bemerkbar
Darüber hinaus ist bei diesem Stand der Technik keine Maßnahme angegeben bei minimalem Linsendurchmesser das optische Bild desselben zu verbessern
Aus der DE 35 16 813 A1 ist ein abgeblendeter Fahrzeugscheinwerfer bekannt, welcher aus einem ellipsoidformigen Reflektor, einer in erstem Brennpunkt des Reflektors angeordnete Lichtquelle und im übrigen auch mit den oben bereits genannten Elementen versenen ist Auch hierbei ist eine rohrformige oder besser gesagt becherförmige Gestell- oder Rahmenanordnung zur Haltung der Linse angegeben.
Diese ist jedoch so aufwendig gestaltet, daß sie nicht einer optimalen
Bauraumausnutzung oder zur optischen Vergrößerung des Abbildes der Projektionslinse dient.
Aus der DE 38 27 594 C2 ist ein ebenfalls abgeblendeter Fahrzeugscheinwerfer bekannt, in dem zur Linsenhalterung ein ähnliches Rahmenelement vorgesehen ist. Dieses Rahmeneiement trägt dabei wiederum die verschiedenen Komponenten des Scheinwerfers im oben genannten Sinne, aber die Bauweise ist nicht darauf abgestellt den Bauraum optimal zu nutzen oder den optischen Eindruck der Projektionslinse abmessungsmäßig zu vergrößern.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde einen Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß der optische Eindruck des Durchmessers der Projektionslinse vergrößert, und gegenüber bekannten Scheinwerfern ein deutlicher Gewinn an Bauraum erzielt wird.
Die gestellte Aufgabe ist bei einem Projektionsscheinwerfer der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmaie des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Erfindung besteht darin, daß die Projektionslinse auf der dem Spiegel zugewandten Seite einen inneren, bestimmungsgemäß ausgeleuchteten Bereich aufweist, welcher von einer ringförmigen einstückigen Anformung umgeben ist. Diese ringförmige einstückige Anformung an der Projektionslinse verlagert den eigentlichen im Kernbereich ausgeleuchteten Linsenkörper deutlich über den Halterahmen hinaus nach vorne. Mit anderen Worten heißt dies, daß der Halterahmen deutlich hinter dem eigentlichen Linsenkörper nach hinten versetzt ist, so daß ein erheblicher Gewinn an Bauraum entsteht.
Dadurch erhält die Projektionslinse eine konvexe Außenkontur, die nach außen weist, also auf der dem Parabolspiegel abgewandten Seite liegt. Der durch die Konvexität der erfindungsgemäß ausgebildeten Projektionslinse gegebene Durchmesser ist größer als der besagte ausgeleuchtete Innenbereich der Linse. Das heißt, auf der konvexen Seite der Projektionslinse erscheint der Scheinwerfer größer, wobei der tatsächlich ausgeleuchtete, in diesem Falle vom Parabolspiegel direkt ausgeleuchtete Bereich kleiner ist. Mit anderen Worten heißt dies, daß die Projektionslinse in ihrem Design vergrößert dargestellt ist, während dem die eigentliche direkte Ausleuchtung kleiner ist.
Der Parabolspiegel sowie die weiteren optischen geometrischen Abmessungen sind jedoch so bemessen, daß der nahezu gesamte Kernlichtanteil auf den besagten inneren ausgeleuchteten Bereich fällt, der im Durchmesser kleiner ist, als der
Außendurchmesser der Projektionslinse.
Wie im nachfolgenden Text sowie der zugehörigen Zeichnung noch ersichtlich ist, führt eine solche Ausgestaltung nicht zu einer Erhöhung des Bauraumes. Ebenso wird der eigentliche Kernausleuchtbereich der Projektionslinse nicht nachteilig beeinflußt, dennoch wird die Projektionslinse optisch d. h. designmäßig von außen vergrößert.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die besagte ringförmige einstückige Anformung der Projektionslinse an der dem Spiegel zugewandten Seite optisch dicht bearbeitet.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann alternativ dazu die besagte bearbeitete Fläche der besagten ringförmigen einstückigen Anformung Fresnell- Strukturen enthalten um eine Umfeldausleuchtung zu bewirken.
Alternativ dazu kann die besagte Fläche der gesagten Anformung auch optisch dicht verchromt oder anderweitig metallisiert, oder gar geätzt sein. Im letztgenannten Fall führt dies zu einer diffusen Streuung des Restlichtes, was in der Wirkung ähnlich ist, wie eine optisch dichte Auslegung. Das gleiche gilt für die oben genannten Fresnell-Strukturen.
Eine weitere Möglichkeit die besagte ringförmige Anformung in der genannten Flächenerstreckung optisch dicht zu gestalten ist, daß durch an dem Halterahmen angebrachte Blechverkleidungselemente die besagte optisch dichte Abdeckung erfolgt. Wie oben bereits ausgeführt, wird die Linse ja von einem Rahmen der mechanisch fest auch mit den übrigen Scheinwerferkomponenten verbunden ist, gehalten. Das heißt, die Linse hat vorteilhafterweise seitliche Anformungen bzw. einen überstehenden Rand, der von Klemmelementen des besagten Halterahmens umklammert wird. Auf der gegenüberliegenden Seite im Bereich dieser Klammerelemente können dann
Blechverkleidungsringe in den besagten Abmessungen ebenfalls damit verbunden angeordnet sein, die die besagte optisch dichte Abdeckung bewirken.
Insgesamt ist die Aufgabe somit erfindungsgemäß gelöst und der Bauraum ist durch die besagte Maßnahme nicht zwangsläufig vergrößert.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 : Darstellung eines erfindungsgemäßen Projektionsscheinwerfers in Seitenansicht.
Figur 2: Detailabbildung des Teilkreises A.
Figur 3: Weitere Detaildarstellung.
Figur 4: Weitere Detaildarstellung
Figur 1 zeigt den Scheinwerfer in Seitenansicht, wobei lediglich nur die wichtigsten Komponenten dargestellt sind. Das Scheinwerfergehäuse ist hierbei nicht weiter dargestellt, sondern lediglich das nach vorn abgrenzende Scheinwerferglas 10. Dahinter liegt die Projektionslinse 1 , welche in einem Halterahmen 4 plaziert bzw. von demselben gehalten wird. Ebenfalls mit dem Halterahmen verbunden ist das Lampenelement 6, welches in etwa in einem der Fokii des Parabolspiegel 7 angeordnet ist. Die mechanisch starre Verbindung zwischen dem Halterahmen 4 und dem Parabolspiegel 7 sind hier weiter nicht dargestellt.
Die Projektionslinse 1 hat dabei einen Randbereich 2, welcher ringförmig und einstückig an die Projektionslinse angeformt ist. Mit anderen Worten heißt dies, daß die Projektionslinse ohnehin einstückig ist und der Randbereich durch de entsprechenden Schliff bzw. die mechanische Bearbeitung der Projektionslinse angeformt ist. Auf der der Lampe bzw. dem Parabolspiegel 7 zugewandten Seite 3 der Projektionslinse 1 ist ein entsprechend innerer ausgeleuchteter Bereich erkennbar, der sich über die gesamte
Fläche der hier eben, also plan, geschliffenen Linsenseite erstreckt. Dieser plan geschliffene Bereich ist der, der von dem Lampenelement 6 über dem Parabolspiegel 7 direkt ausgeleuchtet wird. Das hier nach außen geworfene Licht ist das oben definierte
Kernlicht. Darüber hinaus gibt es innerhalb des Scheinwerfergehäuses auch noch
Streulicht, welches im nachfolgenden Text Erwähnung findet. Die erfindungsgemäß randseitig plazierte Anformung 2 der Projektionslinse ist auf der dem oben genannten inneren Bereich 3 ebenso plazierten Seite abgeschrägt. Diese Abschrägung ist jedoch nur beispielhaft, also nicht zwingend. Durch diese Abschrägung wird Streulicht aus dem eigentlichen Kerniichtkegel ausgekoppelt. Im übrigen wird damit der innere Bereich 3, welcher im wesentlichen direkt ausgeleuchtet ist, definiert. Das heißt, die auf der anderen Seite der Projektionslinse 1 angeformte Konkavität erstreckt sich über den inneren Bereich 3 hinaus auch über den Bereich der Anformung 2. Nach außen, also designoptisch ist die Projektionslinse im Durchmesser größer als der eigentlich für das
Kernlicht ausgeleuchtete Bereich 3. Damit ist die designoptische Vergrößerung der
Projektionslinse erreicht, ohne den Bauraum wesentlich zu vergrößern.
Die besagte Anformung 2 kann nun gemäß den weiteren Abbildungen im einzelnen variiert ausgestaltet sein. Dieser Bereich ist daher in Figur 1 mit einem Detaiikreis A gekennzeichnet. Dieser Detailkreis A ist im einzelnen in den nachfolgenden Figuren dargestellt.
Figur 2 zeigt im entsprechenden Detailkreis, daß die Anformung 2 auf der entsprechend abgeschrägten Fläche mattiert, oder optisch in der oben bereits beschriebenen Weise bearbeitet ist. Diese Fläche kann dabei mattiert oder auch optisch dicht abgedeckt sein, was dann in der Wirkung, nämlich das Streulicht auszukoppeln, gleich ist.
Figur 3 zeigt eine Riffelung der besagten Fläche zur Erzeugung von Fresnell-Strukturen, die den Effekt haben auch das Streulicht, also das Licht außerhalb des Kernlichtkegels bewußt, d.h. zur Umfeldausleuchtung einzusetzen.
Figur 4 zeigt eine weitere Möglichkeit, nämlich an dem Halterahmen 4 eine Blechverkleidung anzubringen, die die Projektionslinse in diesem hinteren Bereich bis zur vollen Erstreckung der Abschrägung der Anformung 2 optisch dicht bedeckt. In praxi heißt dies, daß sich im Halterahmen eine Kalotte ergibt, die die erfindungsgemäß ausgestaltete Projektionslinse hintergreift und zwar soweit, daß die besagte Schräge optisch dicht abgedeckt ist.
Eine weitere Variante kann darin bestehen, die Blechverkleidung 4 auf der dem Projektionsspiegel zugewandten Seite spiegelnd zu metallisieren und derart zu formen, daß das Streulicht zurück in den nutzbaren Kernlichtkegel des Spiegels zurückzureflektieren. Dies hätte neben dem besagten Bauraumgewinn noch eine höhere Lichtausbeute zur Folge.

Claims

PATE NTAN S P RÜ C H E
1. Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge mit im wesentlichen folgenden Elementen,
- einem Scheinwerfergehäuse in welchem eine Lampe,
- ein parabolischer Spiegel,
- eine Projektionslinse,
- sowie ein Halterahmen zumindest für die Projektionslinse, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionslinse (1 ) auf der dem Spiegel zugewandten Seite einen inneren bestimmungsgemäß ausgeleuchteten Bereich (3) aufweist, welcher von einer ringförmigen, einstückigen Anformung (2) umgeben ist, die derart geformt ist, daß der Halterahmen (4) der Projektionslinse (1 ) im wesentlichen hinter dem inneren ausgeleuchteten Linsenkörper der Projektionslinse zurücksteht.
2. Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anformung (2) an der dem Spiegel zugewandten Seite optisch dicht bearbeitet ist.
3. Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte bearbeitete Fläche der Anformung (2) Fresnell-Strukturen enthält
4. Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte bearbeitete Fläche der Anformung (2) verchromt oder anderweitig metallisiert ist
5. Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte bearbeitete Fläche der Anformung (2) geätzt ist
6. Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte bearbeitete Fläche der Anformung (2) durch eine an dem Halterahmen (4) angebrachte Blechverkleidung optisch dicht abgedeckt ist
7. Projektionsscheinwerfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Blechverkleidung des Halterahmens auf der dem Spiegel zugewandten Seite derart ausgerichtet und spiegelnd metallisiert ist, daß Streulicht in den nutzbaren Kernlichtkegel des Spiegels zurückreflektiert wird.
PCT/EP1999/004019 1998-07-01 1999-06-11 Projektionsscheinwerfer für kraftfahrzeuge Ceased WO2000001983A1 (de)

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