JP2006049189A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 プロジェクタ型の灯具ユニットを備えた車両用前照灯において、灯室の奥行き寸法を小さく抑えるとともに灯具意匠に斬新性を持たせる。
【解決手段】 灯具ユニット２０の投影レンズ２８を、前方側表面２８ａが凸曲面で後方側表面２８ｂが平面の平凸レンズとして構成し、その後方側表面２８ｂを、車両前後方向に延びる光軸Ａｘと直交する平面に対して上向きかつ車幅方向外向きに傾斜した平面で構成する。これにより、投影レンズ２８を、車体形状に沿って上向きかつ車幅方向外向きに傾斜した表面形状を有する透光カバー１４に沿って配置可能とし、灯室の奥行き寸法を小さくするとともに、透光カバー１４を透して灯具ユニット２０を観察したとき、二方向に傾斜した投影レンズ２８が透光カバー１４の表面形状に沿って配置された状態で見えるようにする。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、いわゆるプロジェクタ型の灯具ユニットを備えた車両用前照灯に関するものである。

一般に、車両用前照灯は、ランプボディと、このランプボディの前端開口部に取り付けられた透光カバーとで形成される灯室内に、車両前後方向に延びる光軸を有する灯具ユニットが収容された構成となっている。そして、その灯具ユニットの一種として、例えば「特許文献１」に記載されているようなプロジェクタ型の灯具ユニットが知られている。

このプロジェクタ型の灯具ユニットは、その光軸上に投影レンズが配置されるとともに、その後側焦点よりも後方側に光源が配置されており、この光源からの光をリフレクタにより光軸寄りに反射させるように構成されている。その際、投影レンズとしては、前方側表面が凸曲面で後方側表面が平面の平凸レンズが一般に用いられている。

特開昭６３−３１４７０１号公報

しかしながら、上記従来の投影レンズは、その後方側表面を構成する平面が光軸と直交しているので、次のような問題がある。

すなわち、一般に、車両用前照灯は車両前端部における左右コーナ部に配置されるので、その透光カバーは車体形状に沿って上向きかつ車幅方向外向きに傾斜した表面形状を有していることが多い。ところが、その灯具ユニットの投影レンズは、その後方側表面が光軸と直交する平面で構成されているので、これを透光カバーに沿って配置することができない。このため、灯具ユニットを収容している灯室の奥行き寸法が大きくなってしまう、という問題がある。また、透光カバーを透して灯具ユニットを観察したとき、その投影レンズが車両正面方向を向いた状態で見えるにすぎないので、灯具意匠の斬新性に乏しい、という問題もある。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、プロジェクタ型の灯具ユニットを備えた車両用前照灯において、灯室の奥行き寸法を小さく抑えるとともに灯具意匠に斬新性を持たせることができる車両用前照灯を提供することを目的とするものである。

本願発明は、投影レンズの形状に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る車両用前照灯は、
ランプボディと、このランプボディの前端開口部に取り付けられた透光カバーとで形成される灯室内に、車両前後方向に延びる光軸を有する灯具ユニットが収容されてなり、この灯具ユニットが、上記光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタとを備えてなる車両用前照灯において、
上記投影レンズが、前方側表面が凸曲面で後方側表面が平面の平凸レンズとして構成されており、この投影レンズの後方側表面を構成する平面が、上記光軸と直交する平面に対して上向きかつ車幅方向外向きに傾斜している、ことを特徴とするものである。

上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、放電バルブの放電発光部やハロゲンバルブのフィラメントあるいは発光ダイオードの発光チップ等が採用可能である。

上記投影レンズの前方側表面を構成する「凸曲面」は、球面であってもよいし非球面であってもよい。

上記投影レンズの後方側表面を構成する平面が「光軸と直交する平面に対して上向きかつ車幅方向外向きに傾斜している」とは、投影レンズの後方側表面を構成する平面の鉛直断面形状が、その下端縁から上端縁に向かって後方側へ変位するように延びる直線で構成されるとともに、投影レンズの後方側表面を構成する平面の水平断面形状が、その車幅方向内側端縁から車幅方向外側端縁に向かって後方側へ変位するように延びる直線で構成されていることを意味するものであって、その上向き角度および車幅方向外向き角度の具体的な値は特に限定されるものではない。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用前照灯は、ランプボディと透光カバーとで形成される灯室内にプロジェクタ型の灯具ユニットが収容された構成となっているが、この灯具ユニットの投影レンズは、前方側表面が凸曲面で後方側表面が平面の平凸レンズとして構成されており、その後方側表面を構成する平面は、車両前後方向に延びる光軸と直交する平面に対して上向きかつ車幅方向外向きに傾斜しているので、透光カバーが車体形状に沿って上向きかつ車幅方向外向きに傾斜した表面形状を有している場合において、この透光カバーに沿って投影レンズを配置することができる。

そしてこれにより、灯具ユニットを収容している灯室の奥行き寸法を小さくすることができる。また、透光カバーを透して灯具ユニットを観察したとき、二方向に傾斜した投影レンズが透光カバーの表面形状に沿って配置された状態で見えるようにすることができるので、灯具意匠に斬新性を持たせることができる。

このように本願発明によれば、プロジェクタ型の灯具ユニットを備えた車両用前照灯において、灯室の奥行き寸法を小さく抑えるとともに灯具意匠に斬新性を持たせることができる。

上記構成において、投影レンズの前方側表面を構成する凸曲面は、これを球面等で構成することも可能であるが、該投影レンズの後側焦点を光軸上に位置させるように形成された非球面で構成すれば、投影レンズの収差をなくすことができるので、灯具ユニットから前方へ照射される光の照射制御を精度良く行うことができる。

上記灯具ユニットとして、投影レンズの後側焦点近傍において光軸近傍に上端縁が位置するように配置され、リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードを備えた構成とすれば、該灯具ユニットからの光照射により、上端部にカットオフラインを有する配光パターンを形成することができる。その際、投影レンズの前方側表面を構成する凸曲面を上記非球面で構成すれば、鮮明なカットオフラインを形成することができる。

上記構成において、投影レンズの後方側表面を構成する平面の上向き角度および車幅方向外向き角度が特に限定されないことは上述したとおりであるが、これら上向き角度および車幅方向外向き角度を、いずれも１５°以上の値に設定するようにすれば、灯具意匠にかなりの斬新性を持たせることができる。その際、これら上向き角度および車幅方向外向き角度を、いずれも２０°以上の値に設定するようにすれば、灯具意匠に一層の斬新性を持たせることができる。

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯１０を示す平断面図であり、図２および３は、そのII-II 線断面図およびIII-III 線断面図である。

これらの図に示すように、この車両用前照灯１０は、車両の右前端部に配置される灯具であって、ランプボディ１２とその前端開口部に取り付けられた素通し状の透光カバー１４とで形成される灯室内に、２つの灯具ユニット２０、４０が車幅方向に隣接配置された状態で収容されてなっている。そして、この車両用前照灯１０においては、灯具ユニット２０の点灯によりロービーム用配光パターンを形成するとともに、灯具ユニット２０、４０の同時点灯によりハイビーム用配光パターンを形成するようになっている。

これら２つの灯具ユニット２０、４０は、いずれも車両前後方向に延びる光軸Ａｘを有しており、ランプボディ１２にエイミング機構５０を介して上下方向および左右方向に傾動可能に支持されている。そして、このエイミング機構５０によるエイミング調整が完了した段階では、灯具ユニット２０の光軸Ａｘは、車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びるようになっており、一方、灯具ユニット４０の光軸Ａｘは、車両前後方向に延びるようになっている。

透光カバー１４は、車両前端部の右側コーナ部の車体形状に沿って、その車幅方向内側から車幅方向外側へ向けて後方へ回り込むとともに、その下端縁から上端縁へ向けて後方へ回り込むように形成されている。このため、２つの灯具ユニット２０、４０は、車幅方向外側に位置する灯具ユニット２０が、車幅方向内側に位置する灯具ユニット４０に対して、ある程度後方側へずれるようにして配置されている。

また、上記灯室内には、透光カバー１４に沿うようにしてエクステンションパネル１６が設けられている。このエクステンションパネル１６には、各灯具ユニット２０、４０をその前端部近傍において囲む開口部１６ａ、１６ｂが形成されている。

次に、各灯具ユニット２０、４０の構成について説明する。

まず、灯具ユニット２０の構成について説明する。

図４、５および６は、この灯具ユニット２０を単品で示す側断面図、平断面図および正面図である。

これらの図にも示すように、灯具ユニット２０は、プロジェクタ型の灯具ユニットであって、光源バルブ２２と、リフレクタ２４と、レンズホルダ２６と、投影レンズ２８と、シェード３２とを備えてなっている。

投影レンズ２８は、前方側表面２８ａが凸曲面で後方側表面２８ｂが平面の平凸レンズとして構成されており、光軸Ａｘ上に配置されている。そして、この投影レンズ２８は、その後側焦点Ｆを含む焦点面上の像を反転像として前方へ投影するようになっている。

この投影レンズ２８の後方側表面２８ｂを構成する平面は、光軸Ａｘと直交する平面に対して上向きかつ車幅方向外向きに傾斜しており、その上向き角度αおよび車幅方向外向き角度βは、いずれも１５°以上の値（具体的にはα＝２５°、β＝２５°）に設定されている。

また、この投影レンズ２８の前方側表面２８ａを構成する凸曲面は、該投影レンズ２８の後側焦点Ｆを光軸Ａｘ上に位置させるように形成された非球面で構成されている。すなわち、この前方側表面２８ａを構成する凸曲面は、図７に示すように、光軸Ａｘ上に位置設定された後側焦点Ｆから投影レンズ２８の前方に配置された光軸直交平面までの光路長Ａｉ＋ｎＢｉ＋Ｃｉ（ｉ＝１，２，３・・・）が一定になる点Ｐｉ（ｉ＝１，２，３・・・）の包絡面として、その非球面形状が設定されている。なお、上記光路長の式におけるｎは、投影レンズ２８の屈折率である。

光源バルブ２２は、放電発光部を光源２２ａとするメタルハライドバルブ等の放電バルブであって、その光源２２ａはバルブ中心軸方向に延びる線分光源として構成されている。そして、この光源バルブ２２は、その光源２２ａが投影レンズ２８の後側焦点Ｆよりも後方側において光軸Ａｘ上に配置されるようにして、リフレクタ２４の後頂開口部に後方側から挿入固定されている。

リフレクタ２４は、光源２２ａからの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに反射させる反射面２４ａを有している。この反射面２４ａは、略楕円状の断面形状を有しており、その離心率は鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。そしてこれにより、この反射面２４ａで反射した光源２２ａからの光を、鉛直断面内においては後側焦点Ｆ近傍に略収束させるとともに、水平断面内においてはその収束位置をかなり前方へ移動させるようになっている。

このリフレクタ２４は、その３箇所に形成されたエイミングブラケット２４ｄにおいて、エイミング機構５０を介してランプボディ１２に支持されている。

シェード３２は、レンズホルダ２６の内部空間における略下半部に位置するようにして、該レンズホルダ２６に固定支持されている。このシェード３２は、その上端縁３２ａが投影レンズ２８の後側焦点Ｆを通るように形成されており、これによりリフレクタ２４の反射面２４ａからの反射光の一部を遮蔽して、投影レンズ２８から前方へ出射する上向き光の大半を除去するようになっている。その際、このシェード３２の上端縁３２ａは、投影レンズ２８の後側焦点面に沿って水平方向に略円弧状に延びるとともに左右段違いで形成されている。

レンズホルダ２６は、リフレクタ２４の前端開口部から前方へ向けて段付き先細りで略筒状に延びるように形成されており、その後端部においてリフレクタ２４に固定支持されるとともに、その前端部において投影レンズ２８を固定支持している。

次に、灯具ユニット４０の構成について説明する。

図１および３に示すように、この灯具ユニット４０も、灯具ユニット２０と同様、プロジェクタ型の灯具ユニットであって、光源バルブ４２と、リフレクタ４４と、レンズホルダ４６と、投影レンズ４８とを備えてなっている。

この灯具ユニット４０は、灯具ユニット２０のようなシェード３２を備えていないが、それ以外の構成については灯具ユニット２０の場合と略同様である。ただし、この灯具ユニット４０のリフレクタ４４は、灯具ユニット２０のリフレクタ２４に比して、光源４２ａからの光の収束位置を投影レンズ４８の後側焦点Ｆにやや近づけるよう、その反射面４４ａの形状が設定されている。

なお、この灯具ユニット４０も、そのリフレクタ４４の３箇所に形成されたエイミングブラケット４４ｄにおいて、エイミング機構５０を介してランプボディ１２に支持されている。

図８は、車両用前照灯１０から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図であって、同図（ａ）が灯具ユニット２０の点灯により形成されるロービーム用配光パターンであり、同図（ｂ）が灯具ユニット２０、４０の同時点灯により形成されるハイビーム用配光パターンである。

同図（ａ）に示すように、ロービーム用配光パターンＰＬは、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有している。このカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを鉛直方向に通るＶ−Ｖ線を境にして左右段違いで水平方向に延びており、Ｖ−Ｖ線よりも右側の対向車線側部分が下段カットオフラインＣＬ１として形成されるとともに、Ｖ−Ｖ線よりも左側の自車線側部分が、この下段カットオフラインＣＬ１から傾斜部を介して段上がりになった上段カットオフラインＣＬ２として形成されている。このロービーム用配光パターンＰＬにおいて、下段カットオフラインＣＬ１とＶ−Ｖ線との交点であるエルボ点Ｅの位置は、Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方の位置に設定されており、このエルボ点Ｅを囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺＬが形成されている。

このロービーム用配光パターンＰＬは、灯具ユニット２０からの光照射により形成されるが、その際、このロービーム用配光パターンＰＬは、リフレクタ２４の反射面２４ａからの反射光により投影レンズ２８の後側焦点面上に形成される光源２２ａの像を、投影レンズ２８により上記仮想鉛直スクリーン上に反転投影像として投影することにより形成され、そのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、シェード３２の上端縁３２ａの反転投影像として形成されるようになっている。

一方、同図（ｂ）に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨは、ロービーム用配光パターンＰＬと、灯具ユニット４０からの光照射により形成される付加配光パターンＰＡとの合成配光パターンとして構成されている。

付加配光パターンＰＡは、Ｈ−Ｖを中心にして左右両側に拡がる横長の配光パターンであって、その全体的な拡散角はロービーム用配光パターンＰＬの場合に比してやや小さくなっており、そのホットゾーンＨＺＡはＨ−Ｖ上においてロービーム用配光パターンＰＬのホットゾーンＨＺＬよりもかなり明るいものとして形成されている。これは、灯具ユニット４０のリフレクタ４４からの反射光の収束位置が、灯具ユニット２０の場合よりも投影レンズ４８の後側焦点Ｆに近い位置に設定されていることによるものである。

そして、このハイビーム用配光パターンＰＨにおいては、ロービーム用配光パターンＰＬと付加配光パターンＰＡとの合成により、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の上方領域まで光照射が行われており、Ｈ−Ｖ近傍にホットゾーンＨＺＬ、ＨＺＡの重畳による明るいホットゾーンＨＺＨが形成されている。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、ランプボディ１２と透光カバー１４とで形成される灯室内に、２つのプロジェクタ型の灯具ユニット２０、４０が収容された構成となっているが、これら各灯具ユニット２０、４０の投影レンズ２８、４８は、前方側表面２８ａ、４８ａが凸曲面で後方側表面２８ｂ、４８ｂが平面の平凸レンズとして構成されており、その後方側表面２８ｂ、４８ｂを構成する平面は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘと直交する平面に対して上向きかつ車幅方向外向きに傾斜しているので、透光カバー１４が車体形状に沿って上向きかつ車幅方向外向きに傾斜した表面形状を有しているにもかかわらず、この透光カバー１４に沿って投影レンズ２８、４８を配置することができる。

そしてこれにより、これら２つの灯具ユニット２０、４０を収容している灯室の奥行き寸法を小さくすることができる。また、透光カバー１４を透して各灯具ユニット２０、４０を観察したとき、二方向に傾斜した投影レンズ２８、４８が透光カバー１４の表面形状に沿って配置された状態で見えるようにすることができるので。灯具意匠に斬新性を持たせることができる。

このように本実施形態によれば、プロジェクタ型の灯具ユニット２０、４０を備えた車両用前照灯１０において、灯室の奥行き寸法を小さく抑えるとともに灯具意匠に斬新性を持たせることができる。

特に本実施形態においては、各投影レンズ２８、４８の前方側表面２８ａ、４８ａを構成する凸曲面が、該投影レンズ２８、４８の後側焦点Ｆを光軸上Ａｘに位置させるように形成された非球面で構成されているので、投影レンズ２８、４８の収差をなくすことができ、これにより各灯具ユニット２０、４０から前方へ照射される光の照射制御を精度良く行うことができる。

その際、一方の灯具ユニット２０は、リフレクタ２４からの反射光の一部を遮蔽するシェード３２を備えており、その上端縁３２ａが投影レンズ２８の後側焦点Ｆにおいて光軸Ａｘ上に位置するように配置されているので、該灯具ユニット２０からの光照射により、上端部にカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有するロービーム用配光パターンＰＬを形成することができるが、その投影レンズ２８の前方側表面２８ａを構成する凸曲面は上記非球面で構成されているので、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を鮮明なカットオフラインとして形成することができる。

また本実施形態においては、各投影レンズ２８、４８の後方側表面２８ｂ、４８ｂを構成する平面の上向き角度αおよび車幅方向外向き角度βが、α＝２５°、β＝２５°とかなり大きい値に設定されているので、灯具意匠の斬新性を十分に確保することができる。

ところで、上記実施形態に係る車両用前照灯１０は、その灯室内に２つの灯具ユニット２０、４０が収容された構成となっているが、これら２つの灯具ユニット２０、４０のうちいずれか一方のみが収容された構成となっている場合においも、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記実施形態においては、各投影レンズ２８、４８の後方側表面２８ｂ、４８ｂを構成する平面の上向き角度αおよび車幅方向外向き角度βが、互いに同じ値に設定されているが、両者を異なる値に設定することももちろん可能である。その際、上記実施形態においては、上向き角度αおよび車幅方向外向き角度βがいずれも２５°に設定されているが、１５°以上の値に設定されていれば、２５°以外の値であっても、上記実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。

なお、上記実施形態においては、車両の右前端部に配置される車両用前照灯１０について説明したが、車両の左前端部に配置される車両用前照灯についても、上記実施形態と同様の構成を採用することにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す平断面図 図１のII-II 線断面図 図１のIII-III 線断面図 図２に示す灯具ユニットを単品で示す側断面図 図２に示す灯具ユニットを単品で示す平断面図 図２に示す灯具ユニットを単品で示す正面図 図２に示す灯具ユニットの投影レンズの鉛直断面形状を説明するための図 上記車両用前照灯から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図であって、同図（ａ）はロービーム用配光パターンを示す図、同図（ｂ）はハイビーム用配光パターンを示す図

符号の説明

１０ 車両用前照灯
１２ ランプボディ
１４ 透光カバー
１６ エクステンションパネル
１６ａ、１６ｂ 開口部
２０、４０ 灯具ユニット
２２、４２ 光源バルブ
２２ａ、４２ａ 光源
２４、４４ リフレクタ
２４ａ、４４ａ 反射面
２４ｄ、４４ｄ エイミングブラケット
２６、４６ レンズホルダ
２８、４８ 投影レンズ
２８ａ、４８ａ 前方側表面
２８ｂ、４８ｂ 後方側表面
３２ シェード
３２ａ 上端縁
５０ エイミング機構
Ａｘ 光軸
ＣＬ１ 下段カットオフライン
ＣＬ２ 上段カットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＨＺＡ、ＨＺＨ、ＨＺＬ ホットゾーン
ＰＡ 付加配光パターン
ＰＨ ハイビーム用配光パターン
ＰＬ ロービーム用配光パターン

Claims (4)

1. ランプボディと、このランプボディの前端開口部に取り付けられた透光カバーとで形成される灯室内に、車両前後方向に延びる光軸を有する灯具ユニットが収容されてなり、この灯具ユニットが、上記光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記光軸寄りに反射させるリフレクタとを備えてなる車両用前照灯において、
   上記投影レンズが、前方側表面が凸曲面で後方側表面が平面の平凸レンズとして構成されており、この投影レンズの後方側表面を構成する平面が、上記光軸と直交する平面に対して上向きかつ車幅方向外向きに傾斜している、ことを特徴とする車両用前照灯。
2. 上記投影レンズの前方側表面を構成する凸曲面が、該投影レンズの後側焦点を上記光軸上に位置させるように形成された非球面で構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯。
3. 上記灯具ユニットが、上記後側焦点近傍において上記光軸近傍に上端縁が位置するように配置され、上記リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードを備えている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用前照灯。
4. 上記投影レンズの後方側表面を構成する平面の上向き角度および車幅方向外向き角度が、いずれも１５°以上の値に設定されている、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の車両用前照灯。

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