JP2005125851A - 前照灯駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
装置自体の構成を簡素化し、部品点数の削減と共に、組立後の調整作業が不要で、低コストな前照灯駆動装置を提供する。
【解決手段】
光源７とリフレクタ１とを有し、光ビームを発生できる光学システムと、操舵量および車両の姿勢に応じてリフレクタ１を左右または上下方向、あるいは左右上下方向に回動させる配光可変手段を備えた前照灯駆動装置において、リフレクタ１の回動軸２ａ、４ａを支持する転がり軸受に角度センサ１０、１３が内蔵されたセンサ付き転がり軸受３、５を用い、この角度センサ１０、１３が、磁気発生部材からなる被検出部と、この被検出部に対向し、磁束密度に対応した出力信号を発生するアブソリュート型磁気センサとからなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両の前照灯駆動装置、特に車両の各種の走行状況に応じて最適な配光を提供できる配光可変手段を備えた前照灯駆動装置に関する。

従来の車両用前照灯装置にあっては、対向車や先行車に対するグレアを防止するため照射範囲が限定されており、旋回時等には運転者が最も目視したい方向である旋回方向への照射が制限されると言う問題があった。

そこで、夜間走行の安全性を確保する手段として、操舵角すなわち進行方向に応じて前照灯の配光角度を左右、上下に操作して運転者の視線方向へ配光を振り向け、運転者の視認性を高めるＡＦＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｒｏｎｔ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ：配光可変型前照灯）システムが既に一部の車両に搭載されている。

配光角度を変える手段としてリフレクタ（反射器）の方向を左右、上下に回動させるものが一般的で、例えば図７および図８に示すものが知られている。この前照灯駆動装置におけるリフレクタ５０は、固定ポイント５１と２つの可動ポイント５５、６２でシャーシ５２に保持されている。固定ポイント５１は、リフレクタ５０と一体になり、雌ねじが形成された第１のシャンク５３と、シャーシ５２と一体になり、雌ねじに螺合するボールジョイントＸが端部に形成されたロッド５４とからなる。

可動ポイント５５は、リフレクタ５０と一体になり、雌ねじが形成された第２のシャンク５６と、シャーシ５２の開口部５７内でスライド可能で、雌ねじに螺合するボールジョイントＹが端部に形成されたロッド５８とからなる。このロッド５８には、シャーシ５２に対するロッド５８のスライド量を制限する２つのエンドストッパー５９、６０（図８参照）が形成されている。また、シャーシ５２と後方のエンドストッパー５９との間にはスプリング６１が介装されており、このエンドストッパー５９を押圧している。

また、可動ポイント６２は、リフレクタ５０と一体になり、雌ねじが形成された第３のシャンク６３と、シャーシ５２に固定されたリニアアクチュエータ６４により直線駆動され、雌ねじに螺合するボールジョイントＺが端部に形成されたロッド６５とからなる。リフレクタ５０にはアーム６６が形成されており、シャーシ５２の一部に設けられたハウジング６７に係合している。

ここで、リニアアクチュエータ６４が図７に示す第１位置にあると、ロッド６５は後方端に位置する。この位置ではアーム６６はハウジング６７から所定距離にあり、ロッド５８もスプリング６１の作用により、その後方の休止位置に位置し、ロッド５８のエンドストッパー６０は、シャーシ５２に当接している。この時光源が点灯されると、リフレクタ５０は光ビームを第１方向に投射する。

リニアアクチュエータ６４が駆動されると、矢印Ａの方向にロッド６５を前進させ、その端部のボールジョイントＺによりシャンク６３を前方に駆動する。また、ロッド５８は、エンドストッパー５９において、スプリング６１によって矢印Ｂの方向の後方にまだ押圧されているので、リフレクタ５０は、ボールジョイントＸ、Ｙの中心を通る第１軸線を中心とする、図７における矢印Ｃの方向に回動する。この時リフレクタ５０から発せられる光ビームは、第１軸線Ｘ−Ｙに直交する水平ラインに沿って左から右へと変位される。リフレクタ５０の回動は、アーム６６が一対のウィング６８にガイドされながらハウジング６７の端部に当接するまで続く。

次に、ロッド６５がその前方への運動を続けると、ロッド６５はロッド５８を運動させ、ロッド５８はスプリング６１を圧縮させながら前方に変位される。そして、リフレクタ５０は、ボールジョイントＸの中心およびハウジング６７の軸線に一致するアーム６６の軸線を通る第２軸線を中心とする、図８における矢印Ｄの方向に回動する。この時リフレクタ５０から発せられる光ビームは、第２軸線Ｘ−６７に直交する垂直ラインに沿って下から上へと変位される。

こうした構成を採用することにより、１つのリニアアクチュエータ６４で２本の軸線に沿ってリフレクタ５０を左右上下に回動させることができ、操舵角に応じて前照灯の配光角度を左右、上下に操作して運転者の視線方向へ配光を振り向け運転者の視認性を高めることができる。
特開２００３―５４３１０号公報

しかしながら、こうした従来の前照灯駆動装置にあっては、左右、上下にリフレクタ５０を回動させる機構は、部品点数が多く複雑であるばかりでなく、ロッド６５が機械的リミットに達した状態であっても、リニアアクチュエータ６４を構成するモータ（図示せず）が同じ方向に回動する状態が続いた場合、モータがロックして発熱し、機構の故障につながる恐れがある。したがって、このような機構には、操舵角や車両の傾斜に応じてリフレクタ５０を回動させ、このリフレクタ５０の回動情報を検出し、この検出信号によってリニアアクチュエータ６４のモータを制御するセンサ機構部、および直動機構の位置検出装置やストロークエンドを越えてもモータが過負荷にならないための機構を別途設ける必要があり、装置を一層複雑化させることになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、装置自体の構成を簡素化し、部品点数の削減と共に、組立後の調整作業が不要で、低コストな前照灯駆動装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、光源とリフレクタとを有し、光ビームを発生できる光学システムと、操舵量および車両の姿勢に応じて前記リフレクタを左右または上下方向、あるいは左右上下方向に回動させる配光可変手段を備えた前照灯駆動装置において、前記リフレクタの回動軸を支持する転がり軸受のうち、少なくとも１つにセンサ付き転がり軸受を用いた構成を採用した。

このように、リフレクタの回動軸を支持する転がり軸受のうち、少なくとも１つにセンサ付き転がり軸受を用いたので、装置自体の構成を簡素化でき、センサ機構部の簡略化に伴う部品点数の削減と共に、組立後の調整作業が実質的に不要となり、低コスト化を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明は、前記配光可変手段は、前記リフレクタに固定され、下部に枢軸が突設された左右可動部材と、この左右可動部材を転がり軸受を介して回動自在に支持し、両側部に枢軸が突設された上下可動部材と、この上下可動部材を一対の転がり軸受を介して両持ちで回動自在に支持し、断面コの字型に形成されたケースとを備えているので、シンプルで剛性が高く、安定かつ最適な配光を提供することができる

好ましくは、請求項３に記載の発明のように、前記センサ付き転がり軸受が、インクリメンタル方式の１相または２相出力のエンコーダ機能を有していれば、リフレクタの回動方向の判別が可能となる。

また、請求項４に記載の発明は、前記センサ付き転がり軸受が、Ｚ相出力の機能を有していれば、駆動系のモータとしてパルスモータ等を用いることにより、原点検出動作後はリフレクタの回動角度を絶対角度として制御することが可能となる。さらに、前記１相または２相出力のエンコーダ機能を有するセンサとの併用により、車両の始動時、このＺ相出力を検出することにより、リフレクタの絶対角度を検出することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記センサ付き転がり軸受が、絶対位置検出可能なアブソリュート型エンコーダ機能を有していれば、簡単な構成で容易にリフレクタの絶対角度を検出することができる。

また、請求項６に記載の発明は、前記センサが、磁気発生部材からなる被検出部と、この被検出部に対向し、磁束密度に対応した出力信号を発生する検出部とを備えた磁気センサであるので、低コストでコンパクトな上に、正確にリフレクタの回動角度を検出することができる。

また、前記検出部が、請求項７に記載の発明のように、巻線型のセンサであっても良いし、また、請求項８に記載の発明のように、光センサであっても良い。さらに、請求項９に記載の発明のように、前記検出部が、磁気センサがアレイ上に配置されたセンサであっても良い。

光源とリフレクタとを有し、光ビームを発生できる光学システムと、操舵量および車両の姿勢に応じて前記リフレクタを左右または上下方向、あるいは左右上下方向に回動させる配光可変手段を備えた前照灯駆動装置において、前記リフレクタの回動軸を支持する転がり軸受のうち、少なくとも１つにセンサ付き転がり軸受を用いたので、装置自体の構成を簡素化でき、センサ機構部の簡略化に伴う部品点数の削減と共に、組立後の調整作業が実質的に不要となり、低コスト化を図ることができる。

光源とリフレクタとを有し、光ビームを発生できる光学システムと、操舵量および車両の姿勢に応じて前記リフレクタを左右または上下方向、あるいは左右上下方向に回動させる配光可変手段を備えた前照灯駆動装置において、前記リフレクタの回動軸を支持する転がり軸受に角度センサが内蔵されたセンサ付き転がり軸受を用い、この角度センサが、磁気発生部材からなる被検出部と、この被検出部に対向し、磁束密度に対応した出力信号を発生するアブソリュート型磁気センサとからなる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施形態に係る前照灯駆動装置の実施形態を示す模式図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

この前照灯駆動装置は、光ビームを投射するための光源バルブ７が付設され、図示しないアクチュエータによって左右、上下に回動自在に配設されたリフレクタ１と、このリフレクタ１に固定され、下部に枢軸２ａが突設された左右可動部材２と、この左右可動部材２を第１のセンサ付き転がり軸受３を介して回動自在に支持し、両側部に枢軸４ａが突設された上下可動部材４と、この上下可動部材４を第２のセンサ付き転がり軸受５を介して回動自在に支持し、断面コの字型に形成されたケース６とを備えている。

第１のセンサ付き転がり軸受３は、回転側軌道輪となる内輪８と、上下可動部材４に嵌合された外輪９と、この外輪９と内輪８との環状空間に装着された角度センサ１０とを有している。左右可動部材２の枢軸２ａは内輪８に圧入され、上下可動部材４に対して左右可動部材２は回動自在に支持されている。第１のセンサ付き転がり軸受３は、後述する角度センサ１０により、外輪９に対する内輪８の回動角度を検出することができる。すなわち、リフレクタ１が左右に回動した場合、その回動角度をこの第１のセンサ付き転がり軸受３によって検出することができる。

第２のセンサ付き転がり軸受５は、回転側軌道輪となる内輪１１と、ケース６のヨーク部６ａに嵌合された外輪１２と、この外輪１２と内輪１１との環状空間に装着された角度センサ１３とを有している。上下可動部材４の枢軸４ａ、４ａは内輪１１に圧入され、ケース６に対して上下可動部材４は両持ちで回動自在に支持されている。第２のセンサ付き転がり軸受５は、角度センサ１３により、外輪１２に対する内輪１１の回動角度を検出することができる。すなわち、リフレクタ１が上下に回動した場合、その回動角度をこの第２のセンサ付き転がり軸受５によって検出することができる。

第１のセンサ付き転がり軸受３は、図３（ａ）に示すように、深溝玉軸受からなり、外周に内側転走面８ａが形成された内輪８と、内周に外側転走面９ａが形成された外輪９と、両転走面８ａ、９ａ間に転動自在に収容された転動体（ボール）１４と、この転動体１４を周方向等配に保持する保持器１５とを有している。そして、第１のセンサ付き転がり軸受３の一端部に角度センサ１０が装着され、他端部にはシール部材１７が装着されている。角度センサ１０は、回転側軌道輪となる内輪８に装着された被検出部１８と、この被検出部１８に対向して外輪９に装着された磁気検出部１９と、磁気検出回路基板２０とを備えている。

被検出部１８はラジアル型のものであって、環状のバックメタル２１と、その外周面に接合され、周方向に交互に変化する磁極Ｎ、Ｓが着磁された磁気エンコーダ２２とで構成されている。この被検出部１８は、磁気検出部１９に対する磁気特性を円周方向に変化させたもので、内輪８の１回転を１周期として変化する。磁気エンコーダ２２は、例えばゴム磁石とされ、バックメタル２１に加硫接着される。これ以外にも、磁気エンコーダ２２としてプラスチック磁石や焼結磁石等を例示することができる。

また、磁気検出部１９は、図３（ｂ）に示すように、磁束密度に対応したアナログの出力信号を発生する一対の磁気センサ１９ａ、１９ｂからなる。これら一対の磁気センサ１９ａ、１９ｂは、円周方向に所定の間隔（ここでは９０°の位相差）を持たせて配置されている。そして、図３（ａ）のように磁気検出回路基板２０に組み込まれ、樹脂ケース２３内に挿入された後に樹脂モールドされる。この樹脂ケース２３が金属ケース２４を介して外輪９に固定されている。なお、磁気検出回路基板２０は、磁気検出部１９への電力供給と磁気検出部１９の出力信号を処理して外部に出力するための回路が実装された基板である。

図４は、内輪８の回転に伴う一対の磁気センサ１９ａ、１９ｂの検出信号の波形を示したもので、一対の磁気センサ１９ａ、１９ｂを用いることにより、象限判別が可能となって、磁気センサ１９ａ、１９ｂの出力信号から外輪９に対する内輪８の絶対角度を知ることができる。したがって、このような角度センサ１０は絶対角度センサ、所謂アブソリュート型エンコーダと称呼されている。なお、こうした信号処理は、磁気検出回路基板２０に設けられた図示しない絶対角度演算回路によって行っても良いし、外部にて処理しても良い。

図５は、本発明に係るセンサ付き転がり軸受の他の実施形態を示す縦断面図、図６は、角度センサの概念構成を示す斜視図である。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

このセンサ付き転がり軸受２５の一端部には角度センサ２６が装着されている。この角度センサ２６は、磁気発生手段２７と、磁気センサアレイ２８と、角度算出手段２９の集積された半導体チップ３０とを備えている。磁気発生手段２７は、内輪８の端部に取り付けられたカップ状をなす取付部材３１の底部に設けられている。一方、磁気センサアレイ２８を含む半導体チップ３０は、外輪９の端部に取り付けられたカップ状をなすセンサ取付部材３２の底部に設けられている。また、センサ取付部材３２には、磁気センサアレイ２８の出力を取り出すための出力ケーブル３３が取り付けられている。

図６に示した角度センサの概念図でも判るように、磁気発生手段２７は、内輪（回転側部材）８の取付部材３１に設けられ、取付部材３１の中心となる回転中心Ｏの回りを回転する。一方、磁気センサアレイ２８および角度算出手段２９は、外輪（非回転側部材）９のセンサ取付部材３２に設けられている。磁気センサアレイ２８は磁気発生手段２７の磁界を検出するセンサであり、角度算出手段２９は、磁気センサアレイ２８の出力から角度を算出する集積回路からなる。これら磁気センサアレイ２８および角度算出手段２９は、一つの互いに共通の半導体チップ３０に集積されており、シリコンチップ等で構成されている。角度算出手段２９は、磁気センサアレイ２８の出力からその傾きを算出し、その傾きから角度を算出する。

なお、角度算出手段２９は、出力信号として、インクリメンタルな出力信号の他に、絶対角度または絶対角度と回動方向のみの信号の組み合わせ、あるいは、パルス出力と回動方向の組み合せを出力するものとしても良い。

図５において、磁気発生手段２７は、永久磁石２７ａと磁性材２７ｂの複合体からなり、磁性材２７ｂは、磁気センサアレイ２８に近接して対面する部分を構成し、その裏面に永久磁石２７ａが配置されている。この永久磁石２７ａは円柱状に形成され、内輪８と同心に配置されている。磁性材２７ｂは、その正面形状が、回転中心Ｏ回りに回転対称とならない形状とされている。

ここで、角度センサ１０、２６は、前述したアブソリュート型エンコーダに限らず、回動角に比例したパルスを発生するものであれば良く、例えば、ＡＢ２相出力タイプを用いることにより回動方向の判別も可能となる。さらに、このＡＢ２相出力に加えてＺ相出力を追加し、車両の始動時にＺ相を検出する動作を行うことにより、前述したアブソリュート型エンコーダと同様、リフレクタ１の絶対角度を検出することができる。また、駆動系のモータとしてパルスモータを用いれば、Ｚ相出力のみの角度センサであっても、原点検出動作後はリフレクタ１の回動角度を絶対角度として制御することも可能である。その他、光学式センサやレゾルバ等の巻線型センサが内蔵されたセンサ付き転がり軸受であっても良い。なお、第２のセンサ付き転がり軸受５も前述した第１のセンサ付き転がり軸受３と同様の構成であるので、ここでは重複した説明を省略する。

ここでは、リフレクタの左右および上下方向の回動角度を検出するようにしたものを例示したが、前照灯駆動装置によっては左右、上下方向の片方の機能のみ有しているものもあり、このような前照灯駆動装置においても無論本実施形態に係るセンサ機構を適用できる。

本実施形態では、前照灯駆動装置におけるリフレクタ１の回動角度検出を、軸受に内蔵された角度センサ１０（２６）、１３、すなわち、リフレクタ１を駆動する左右可動部材２および上下可動部材４をそれぞれ回動自在に支持する第１、第２のセンサ付き転がり軸受３、５によって行うことができるため、装置自体の構成を簡素化できる。したがって、センサ機構部の簡略化に伴う部品点数の削減と共に、組立後の調整作業が実質的に不要となり、低コスト化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る前照灯駆動装置は、リフレクタを駆動する可動部材を支持する転がり軸受に角度検出用のセンサを内蔵させているため、それら可動部材を駆動するアクチュエータの構造に制約されず、あらゆる構造のアクチュエータに適用することができる。

本発明に係る前照灯駆動装置の実施形態を示す模式図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 （ａ）は、本発明に係るセンサ付き転がり軸受を示す縦断面図である。 （ｂ）は、（ａ）における被検出部と磁気検出部との関係を示す概略図である。 図３（ａ）における磁気検出部を構成する一対の磁気センサの出力を示す波形図である。 本発明に係るセンサ付き転がり軸受の他の実施形態を示す縦断面図である。 図５における角度センサの概念構成を示す斜視図である。 従来の前照灯駆動装置を示す斜視図である。 同上

符号の説明

１・・・・・・・・・・・・リフレクタ
２・・・・・・・・・・・・左右可動部材
２ａ、４ａ・・・・・・・・枢軸
３、５、２５・・・・・・・センサ付き転がり軸受
４・・・・・・・・・・・・上下可動部材
６・・・・・・・・・・・・ケース
６ａ・・・・・・・・・・・ヨーク部
７・・・・・・・・・・・・光源バルブ
８、１１・・・・・・・・・内輪
８ａ・・・・・・・・・・・内側転走面
９、１２・・・・・・・・・外輪
９ａ・・・・・・・・・・・外側転走面
１０、１３、２６・・・・・角度センサ
１４・・・・・・・・・・・転動体
１５・・・・・・・・・・・保持器
１７・・・・・・・・・・・シール部材
１８・・・・・・・・・・・被検出部
１９・・・・・・・・・・・磁気検出部
１９ａ、１９ｂ・・・・・・磁気センサ
２０・・・・・・・・・・・磁気検出回路基板
２１・・・・・・・・・・・バックメタル
２２・・・・・・・・・・・磁気エンコーダ
２３・・・・・・・・・・・樹脂ケース
２４・・・・・・・・・・・金属ケース
２７・・・・・・・・・・・磁気発生手段
２７ａ・・・・・・・・・・永久磁石
２７ｂ・・・・・・・・・・磁性材
２８・・・・・・・・・・・磁気センサアレイ
２９・・・・・・・・・・・角度算出手段
３０・・・・・・・・・・・半導体チップ
３１・・・・・・・・・・・取付部材
３２・・・・・・・・・・・センサ取付部材
３３・・・・・・・・・・・出力ケーブル
５０・・・・・・・・・・・リフレクタ
５１・・・・・・・・・・・固定ポイント
５２・・・・・・・・・・・シャーシ
５３・・・・・・・・・・・第１のシャンク
５４、５８、６５・・・・・ロッド
５５、６２・・・・・・・・可動ポイント
５６・・・・・・・・・・・第２のシャンク
５７・・・・・・・・・・・開口部
５９、６０・・・・・・・・エンドストッパー
６１・・・・・・・・・・・スプリング
６３・・・・・・・・・・・第３のシャンク
６４・・・・・・・・・・・リニアアクチュエータ
６６・・・・・・・・・・・アーム
６７・・・・・・・・・・・ハウジング
６８・・・・・・・・・・・ウィング
Ｏ・・・・・・・・・・・・回転中心
Ｘ、Ｙ、Ｚ・・・・・・・・ボールジョイント

Claims (9)

1. 光源とリフレクタとを有し、光ビームを発生できる光学システムと、操舵量および車両の姿勢に応じて前記リフレクタを左右または上下方向、あるいは左右上下方向に回動させる配光可変手段を備えた前照灯駆動装置において、
   前記リフレクタの回動軸を支持する転がり軸受のうち、少なくとも１つにセンサ付き転がり軸受を用いたことを特徴とする前照灯駆動装置。
2. 前記配光可変手段は、前記リフレクタに固定され、下部に枢軸が突設された左右可動部材と、この左右可動部材を転がり軸受を介して回動自在に支持し、両側部に枢軸が突設された上下可動部材と、この上下可動部材を一対の転がり軸受を介して両持ちで回動自在に支持し、断面コの字型に形成されたケースとを備えている請求項１に記載の前照灯駆動装置。
3. 前記センサ付き転がり軸受が、インクリメンタル方式の１相または２相出力のエンコーダ機能を有している請求項１または２に記載の前照灯駆動装置。
4. 前記センサ付き転がり軸受が、Ｚ相出力の機能を有している請求項１乃至３いずれかに記載の前照灯駆動装置。
5. 前記センサ付き転がり軸受が、絶対位置検出可能なアブソリュート型エンコーダ機能を有している請求項１または２に記載の前照灯駆動装置。
6. 前記センサが、磁気発生部材からなる被検出部と、この被検出部に対向し、磁束密度に対応した出力信号を発生する検出部とを備えた磁気センサである請求項５に記載の前照灯駆動装置。
7. 前記検出部が、巻線型のセンサである請求項６に記載の前照灯駆動装置。
8. 前記検出部が、光センサである請求項６に記載の前照灯駆動装置。
9. 前記検出部が、磁気センサがアレイ上に配置されたセンサである請求項６に記載の前照灯駆動装置。

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