JP2005228646A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 高精度な成型が可能であるとともに、光源光からの光の反射効率が高いリフレクタを備えた車両用灯具を提供する
【解決手段】 車両用灯具１０は、光を出射するバルブ１２と、透明部材からなり、光軸Ｃを中心とした回転対称な内周面を有するリフレクタ２０と、を備えている。リフレクタ２０の外周面２３には、光軸Ｃを中心として放射状に形成された複数の略Ｖ字形状の突起部２４が形成されている。リフレクタ２０は、バルブ１２からの光を内周面２３にて反射するとともに、屈折してリフレクタ２０内に入射した光を外周面２３に形成された突起部２４にて２回全反射を行わせて内周面２２から出射させることにより、光軸Ｃにほぼ平行な光として前方に投光する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用灯具に係り、特に高い反射効率を備えた透明部材からなるリフレクタを備えた車両用灯具に関する。

車両用灯具としては、例えば内周側に回転放物面を備えたリフレクタが設けられ、このリフレクタの焦点位置に光源を配し、この光源から出射する光をこの回転放物面にて反射して前方に出力するタイプの車両用灯具が一般によく知られている。回転放物面の任意の点にて反射した光は、光軸（すなわち、回転放物面の回転軸）方向へ進む平行光とされることにより、車両用灯具の遠方を照らし出すように構成されている。

この種の車両用灯具においては、リフレクタの回転放物面にはアルミ等の金属による反射膜が蒸着等により形成されており、回転放物面上における光の反射効率が高められている。したがって、光源以外の前方から入射する光は、このリフレクタの回転放物面上にて反射するため、前方からはたとえば銀色に輝くリフレクタが視認される。

ところで、近年、主としてデザインの方面から、素材として光を透過する透明部材を用いてリフレクタを製造するという要望がある。透明部材を用いた場合には、車両用灯具を車両に取り付けた場合のデザインの幅が広がり、車両の付加価値が高まるといった効果が期待される。

このような透明部材からなるリフレクタを備えた車両用灯具としては、図１０に示すようなものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
図１０の車両用灯具１０１は、内周面１０２ａ及び外周面１０２ｂが回転軸Ｗに対して回転対称に形成されたリフレクタ１０２と、このリフレクタ１０２の回転軸Ｗ上の一点に配置された光源１１０から構成されている。この車両用灯具１０１では、リフレクタ１０２は透明部材によって構成されており、内周面１０２ａの所定位置に内面プリズムカット１２１が形成され、外周面１０２ｂの所定位置に外面プリズムカット１２２が形成されている。

この内面プリズムカット１２１及び外面プリズムカット１２２は、回転軸Ｘを中心とする同心円形状の環状突起を描くように形成されており、光源から出射した光は、外面プリズムカット１２２にて全反射して、回転軸Ｘ、すなわち光軸に平行な平行光とされて外界に向けて出射される。
特開平５−１２０９０３（図１）

しかしながら、図１０に示す車両用灯具１では、内周面１０２ａ及び外周面１０２ｂに環状の突起部となる内面プリズムカット１２１及び外面プリズムカット１２２が形成されているため、射出成形による一体成形の際に必要となる抜き勾配を確保することができない。したがって、リフレクタ１０２は一体物であるにも関わらず、樹脂等による射出成形が困難であり、仮に成形を行う場合であっても型から成型物であるリフレクタの抜き取りが無理抜きとなってしまうため、所望の面精度を確保することができず、所望の光学特性を備えたリフレクタとすることができなくなってしまう。

また、リフレクタ１０２は、特定の部位に設けられた内面プリズムカット１２１または外面プリズムカット１２２に入射した光源光のみを前方に向かって反射するものであるため、光源光の一部は前方に向かって反射されず透過または拡散してしまい、光源光の利用効率が低下する。したがって、図１０に示すような構造では、光源光の出力に比べて前方に出力される光量が少ない暗い灯具となってしまう。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、高精度な成型が可能であるとともに、光源光からの光の反射効率が高いリフレクタを備えた車両用灯具を提供することをその目的とする。

本発明の上記課題は、以下の構成によって達成される。
（１） 光を出射するバルブと、光透過性の部材からなるリフレクタとを備えた車両用灯具であって、
前記バルブは、前記リフレクタの内周面側に配置され、
前記リフレクタの外周面には、前記バルブからの光が前記リフレクタの光軸にほぼ平行な光となるように全反射する複数の突起部が光軸を中心として放射状に形成されていることを特徴とする車両用灯具。
（２） 前記複数の突起部は、それぞれ二つの斜面を有する横断面が略Ｖ字形状の突起部であることを特徴とする（１）記載の車両用灯具。
（３） 前記二つの斜面は、横断面の輪郭がそれぞれ曲線であることを特徴とする（２）記載の車両用灯具。
（４） 前記斜面の幅は、前記光軸から離れるにしたがい広くなっていることを特徴とする（２）または（３）記載の車両用灯具。

本発明の車両用灯具によれば、リフレクタの外周面に光軸を中心として放射状に形成され、バルブからの光が光軸にほぼ平行な光となるように全反射する複数の突起部が設けられているので、リフレクタが光透過性の部材であっても、リフレクタに入射した光を高い反射効率で平行光として前方に投光することが可能である。よって、非点灯時に外部から見て高いデザイン性を有しつつ、車両用として十分な性能を発揮することのできる高い光度を有する車両用灯具を提供することができる。

また、本発明では、突起部がリフレクタの外径形状に沿うように放射状に形成されているため、リフレクタを樹脂の射出成形によって形成する場合であっても、型から容易に成型品であるリフレクタを取り出すことができる。また、リフレクタの型からの取り出し時に、リフレクタの突起部と型と干渉することが無いため、突起部の面精度が取り出し時に低下することが無い。したがって、本発明によれば、高い精度を備えたリフレクタを効率的に生産することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る車両用灯具の一実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る車両用灯具の光軸Ｃを通る断面図であり、図２は、リフレクタの部分斜視図、図３は、同正面図であり、図４は、同背面図である。
本実施形態の車両用灯具１０は、車両の前方路面を照射するように構成された前照灯である。この車両用灯具１０は、バルブ１２と、リフレクタ２０と、ランプボディ１６と、透光カバー１８とを有して構成されている。

バルブ１２は、いわゆるＨ７ハロゲンバルブであって、内部に設けられた線状のフィラメント１２ａ（光源）に電流が流されて発熱することにより、光を出射する。

リフレクタ２０は、その内周面２２及び外周面２３が光軸Ｃを回転中心とした略回転放物面形状をなす略椀型の反射体であり、その底部２０ａにはバルブ１２が挿通されるバルブ取付孔２１が形成されている。

バルブ取付孔２１の周囲には、バルブ取付壁２１ａがリフレクタ２０の外周面２３から背面側に円環状に立設されている。このバルブ取付壁２１ａには、バルブ取付壁２１ａの形状に対応した円環形状を有する取付部材３２を介してバルブ１２が固定されており、バルブ１２が固定された状態でフィラメント１２ａが略回転放物面形状を為す内周面２２の焦点に位置するように構成されている。このように、本実施形態では、バルブ１２とリフレクタ２０によって光を前方に投光する灯光ユニット１１を構成している。本実施形態のリフレクタ２０の詳細については、後ほど詳述する。

ランプボディ１６は、その内面側がリフレクタ２０の外周面２３（すなわち背面側）をほぼ覆い隠すようにされ、図示しないエイミング機構を介してリフレクタ２０を支持する基体である。シールド３４は、主にゴム等の弾性材からなり、リフレクタ２０を傾動可能としながら、ランプボディ１６とリフレクタ２０の隙間から水や埃等が侵入することを防止するためのものである。ランプボディ１６の前面側端部には、透光カバー１８を固定支持するための係合部１６ａが形成されている。

透光カバー１８は、例えば透明樹脂からなる光透過性のカバーであり、その係合部１８ａがランプボディ１６に形成された係合部１６ａと係合することによりランプボディ１６の前面を覆うようにランプボディ１６に取り付けられる。これにより、本実施形態では、ランプボディ１６と透光カバー１８によって灯室１０ａが画成され、この灯室１０ａ内に灯光ユニット１１が収納される構成となっている。

この透光カバー１８には、灯光ユニット１１から出力される光の拡散角を変化させるための所定のシリンドリカルレンズが形成されていてもよく、またプリズムレンズが形成されて積極的に光の進行方向を変化させ、配光パターンを調整するように構成されていてもよい。

次に、リフレクタ２０について詳細に説明する。
リフレクタ２０は、ガラス、またはアクリル等の樹脂からなる光透過性の透明部材によって一体形成されており、基本的には、正面側から入射する光を背面側に透過可能である。なお、図２、図３、及び図４においては、図が不明瞭になるのを避けるため、光の透過反射により視認可能な各図における背面側の輪郭線の描画を省略している。

本実施形態では、図２〜図４に示すように、リフレクタ２０の外周面２３には、横断面が略Ｖ字形状の複数の突起部２４がバルブ取付孔２１ａの中心、すなわち光軸Ｃを基準としてバルブ取付壁２１ａからリフレクタの開口部２２ａに向かうように外周面２３全域にわたり、放射状に形成されている。

図５は、リフレクタ２０を部分的に拡大して示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＶｂ―Ｖｂ断面図（光軸Ｃに直交する平面により切断した断面図）である。

図５（ａ）及び（ｂ）に詳細に示すように、各突起部２４は、二つの斜面２４ａ，２４ｂが稜線部２４ｄにて接続され、そして隣り合う突起部２４の斜面２４ａと斜面２４ｂが線状の谷部２４ｃにて接続されて構成されている。

また、図５（ｂ）に示すように、斜面２４ａ，２４ｂは、光軸Ｃに直交する平面を基準に切断した断面が曲面（図５（ｂ）では上に凸の曲面）となるように構成されている。また、斜面２４ａ，２４ｂの幅Ｄは、図５（ａ）に示すように、開口２１からの、すなわち光軸Ｃから離れるにつれて広くなるように構成されている。ここでは、斜面２４ａ，２４ｂの幅Ｄは、光軸Ｃに直交する平面と斜面２４ａ，２４ｂとの交線のうちの谷部２４ｃから隣接する稜線部２４ｄまでの長さであると定義する。

本実施形態の突起部２４は、バルブ１２のフィラメント１２ａから出射し、そして内周面２２側からリフレクタ２０内部に入射した光を外周面２３にて全反射させるためのものであり、二つの斜面２４ａ，２４ｂの曲面形状は光の全反射条件を満たすような角度に設定されている。

次に、図６及び図７を参照しながら、リフレクタ２０における光の反射について具体的に説明する。
図６は、光軸Ｃを含む平面における光路を示す図であり、図７は、図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ断面における光路を示す図である。なお、図６において、リフレクタ２０内に描かれた破線は、斜面２４ａ，２４ｂ間の谷部２４ｃを示している。

まず、図６に示すように、バルブ１２のフィラメント１２ａから出射した光は、リフレクタ２０の内周面２２上で一部反射する。ここで、内周面２２上で反射する光は、内周面２２が断面視略放物線形状を有しているため、光軸Ｃにほぼ平行な平行光となって前方に反射する。

一方、内周面２２上で反射されなかった光の一部は、リフレクタ２０の内周面２２で吸収され、残りは屈折してリフレクタ２０の内部に入る。内周面２２で屈折してリフレクタ２０内部に侵入した光は、図７に示すように、外周面２３上に形成された突起部２４の斜面２４ａ，２４ｂの一方にて斜面２４ａ，２４ｂの他方に向かって全反射される。そして、全反射された光は、斜面２４ａ，２４ｂの他方にて再度全反射されて、内周面２２側にその進路を変更され、内周面２２にて再度屈折してリフレクタ２０の外部に出射する。

なお、図７においては、便宜上紙面に平行な方向に光が進んでいるとして図示しているが、実際には屈折してリフレクタ２０の内部に入る光、外周面２３上に形成された突起部２４の斜面２４ａ，２４ｂの一方にて斜面２４ａ，２４ｂの他方に向かって全反射される光、及び斜面２４ａ，２４ｂの他方にて再度全反射される光は、紙面に対して角度をなして進行している。

したがって、図６に示すように、リフレクタ２０の外部に出射した光は、光軸Ｃにほぼ平行な平行光となる。以上のように、本実施形態のリフレクタ２０は、斜面２４ａ，２４ｂを用いて、内周面２２側からリフレクタ２０内部に入射した光を２回全反射させて、再度内周面２２側に光を送り返すように構成されている。

次に、図６，図７における説明を視覚的に理解するために、図８を参照しながら光路を立体的に説明する。
図８は、上記光路の一例を立体的に示す模式図である。図８において、一点鎖線は、リフレクタ２０内部における光路を示している。

図８に示すように、光軸Ｃ上に配置されたフィラメント１２ａを出射された光は、リフレクタ２０の内周面２２上の一点Ｏで一部反射し前方に光軸Ｃと略平行に送り出される。一方、内周面２２上で屈折してリフレクタ２０内部に侵入した光は、外周面２３上に形成された突起部２４の斜面２４ａ上の一点Ｐにて斜面２４ｂに向かって全反射される。そして、全反射された光は、斜面２４ｂ上の一点Ｑにて再度全反射されて、内周面２２側にその進路を変更され、内周面２２上の一点Ｒにて再度屈折してリフレクタ２０の外部に出射する。そして、リフレクタ２０の外部に出射した光は、光軸Ｃにほぼ平行な平行光となる。

その後、リフレクタ２０上の点Ｏで反射された光及びリフレクタ２０上の点Ｒから出射した光は、透光カバー１８を透過するか、または所望とする配光パターンに応じて拡散または屈折がなされて、車両の前方を照射する。
本実施形態では、このようにして、バルブ１２のフィラメント１２ａから出射された光を内周面２２によって、または外周面２３に形成された突起部２４の斜面２４ａ，２４ｂによって反射し、前方に平行光を照射する。

以上述べたように、本実施形態の車両用灯具１０は、光を出射するバルブ１２と、透明部材からなり、光軸Ｃを中心とした回転対称な内周面を有するリフレクタ２０と、を備えている。そして、リフレクタ２０の外周面２３には、光軸Ｃを中心として放射状に形成された横断面が略Ｖ字形状の複数の突起部２４が設けられており、リフレクタ２０は、バルブ１２からの光を内周面２３にて反射するとともに、内周面２３からリフレクタ２０内部に侵入した光を外周面２４に形成された突起部２４にて２回全反射を行わせることにより、光軸Ｃにほぼ平行な光として前方に出力するように構成されている。特に、突起部２４を構成する二つの斜面２４ａ，２４ｂは、それぞれ横断面形状が曲面であり、そして突起部２４の斜面２４ａ，２４ｂの幅Ｄは、光軸Ｃからの距離に応じて変化させられており、２回全反射して内周面２３から出射した光が光軸たる光軸Ｃにほぼ平行な平行光となるように構成されている。

したがって、本実施形態の車両用灯具１０によれば、透明なリフレクタ２０を用いた場合であっても、リフレクタ２０に入射した光を高い反射効率を持って平行光として前方に出力することが可能である。よって、高いデザイン性を有しながら、車両用として十分な性能を発揮することができる高い光度を有する車両用灯具を提供することができる。

また、本実施形態のリフレクタ２０は、単一の素材によって一体成形されているため、リフレクタの製造において、蒸着処理等を行って反射膜を形成する等の工程を実施する必要が無く、効率的に車両用灯具を製造することが可能となる。

特に、リフレクタ２０を樹脂の射出成形によって形成する場合には、突起部２４が放射状に形成されているため、型から容易に成型品であるリフレクタ２０を取り出すことができる。また、リフレクタ２０の型からの取り出し時に、リフレクタ２０の突起部２４が型と干渉することが無いため、突起部２４の面精度が取り出し時に低下することが無い。したがって、高い精度で、リフレクタ２０の生産を行うことが可能となる。

なお、本実施形態の車両用灯具１０は、車両の前照灯であるとして説明を行ったが、これに限られることはなく、補助前照灯、後退灯、制動灯、尾灯等の車両用の各種灯具に適用することも可能である。
また、本実施形態の車両用灯具は、四輪自動車、二輪車、鉄道車両等各種車両に取り付けることが可能である。

実施例として上記全反射型のリフレクタ２０と、比較例として従来の蒸着放物リフレクタのそれぞれについて、光反射シミュレーションを行った。
光源としては、Ｈ７ハロゲンバルブを想定し、リフレクタの直径は実施例、比較例ともにそれぞれ１３０ｍｍ、焦点距離Ｆは２５ｍｍに設定した。
実施例のリフレクタは、アクリル樹脂製であり、外周面に突起部を９０個（４゜間隔）形成し、厚さは最も薄いところで２ｍｍ、最も厚いところで５ｍｍに設定した。

図９（ａ）及び図９（ｂ）にその結果を示す。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すグラフは、それぞれ実施例及び比較例のリフレクタから得られる光の配光パターンを表す等光度線図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）では、それぞれ下方に最大高度と光束の計算値をしるした。

図９（ａ）及び図９（ｂ）からわかるように、最大光度は、比較例のリフレクタほうが５％程度高いが、光束は、５％程度実施例のリフレクタのほうが高い結果が得られた。この結果から、中心部位の光度は、比較例のリフレクタのほうが若干高いが、リフレクタから出力される光量は、実施例のリフレクタのほうが高いという結果が得られた。以上の結果より、実施例の全反射型のリフレクタは、比較例の蒸着放物リフレクタとくらべて遜色のない高い光度を維持可能であることがわかった。

また、実施例では、配光パターンの周辺に弱い光が観測されているが、これはリフレクタ内部を３回以上反射して導光された光の成分であると考えられる。すなわち、実施例のリフレクタの場合には、リフレクタ自身が光を拡散するレンズの役割も兼ねており、リフレクタを用いるだけで幅広い範囲に光を配光することが可能である。したがって、リフレクタの前面に配置される透光カバー、すなわちレンズを介して積極的に光を拡散することなく、幅広い領域を照らし出すことが可能であることがわかった。

本発明に係る車両用灯具の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係るリフレクタの部分斜視図である。 本発明に係るリフレクタの正面図である。 本発明に係るリフレクタの背面図である。 リフレクタを部分的に拡大して示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＶｂ―Ｖｂ断面図である。 光軸Ｃを含む平面における光路を示す図である。 Ｖｂ−Ｖｂ断面における光路を示す図である。 光路を立体的に示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。 従来のリフレクタを示す図である。

符号の説明

１ 車両用灯具
１２ バルブ
１２ａ フィラメント
１６ ランプボディ
１８ 透光カバー
２０ リフレクタ
２１ バルブ取付孔
２１ａ バルブ取付壁
２２ 内周面
２３ 外周面
２４ 突起部
２４ａ，２４ｂ 斜面

Claims (4)

1. 光を出射するバルブと、光透過性の部材からなるリフレクタとを備えた車両用灯具であって、
   前記バルブは、前記リフレクタの内周面側に配置され、
   前記リフレクタの外周面には、前記バルブからの光が前記リフレクタの光軸にほぼ平行な光となるように全反射する複数の突起部が光軸を中心として放射状に形成されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記複数の突起部は、それぞれ二つの斜面を有する横断面が略Ｖ字形状の突起部であることを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
3. 前記二つの斜面は、横断面の輪郭がそれぞれ曲線であることを特徴とする請求項２記載の車両用灯具。
4. 前記斜面の幅は、前記光軸から離れるにしたがい広くなっていることを特徴とする請求項２または３記載の車両用灯具。