JP2008001358A - 自動車用の3機能ヘッドライトアセンブリ - Google Patents

自動車用の3機能ヘッドライトアセンブリ Download PDF

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Abstract

【課題】少数の光放射装置を用いて、3種類のビーム、すなわち、すれ違いビーム、走行ビーム、および高速走行用特殊ビームを選択的に放射できるヘッドライトアセンブリを提供する。
【解決手段】少なくとも1つがAFS機能を果たす、少なくとも第1、第2、および第3の規則に従った異なる光ビームを放射する自動車用のヘッドライトアセンブリであって、2つの異なる光ビームが、2機能光放射装置によって、少なくとも部分的に放射され、第3の光ビームが、2つのビームの重ね合せによって得られ、この一方のビームが、持ち上げられたAFS機能を果たす走行ビームである。
【選択図】図4

Description

本発明は、自動車用の照明装置に関する。
本発明は、詳細には、現行のヘッドライトアセンブリによって放射されるような、すれ違いライト用のビーム(すなわちロービーム)、走行ライト用のビーム(すなわちハイビーム)、および高速走行用特殊ビームを生成するヘッドライトアセンブリの改良に関する。明細書では、用語「ヘッドライトアセンブリ」は、上記したビームを生成するために設けるモジュールの個数や、自動車の右ヘッドライトアセンブリおよび左ヘッドライトアセンブリに関係なく、上記した複数のビームを生成できる構造または装置を指す。
右側通行の場合に、道路の右側を走行するための従来のすれ違いビームは、比較的幅が広く、概ね水平または非対称V型の上側カットオフによって画定されている。このようなビームでは、光が最大に集中するゾーンは、通常は、道路の脇を適切に照明するために、走行車線の中心線に対して右側にずれている。
このようなすれ違いビームは、市街地走行、または適切な速度での路上走行には十分であるが、比較的高速で高速道路を運転するドライバーにとっては不十分である。したがって、このようなすれ違いビームの中心の集中ゾーンは、通常は、光強度が中程度であり、水平よりも下側に位置している。
この状態での高速道路の運転では、高速道路の中央分離帯があるために、左へ十分に寄っている、反対方向から進んでくるドライバーを眩惑することなく、車線の中心線におけるビームの範囲を補強して、ドライバーの視界を良好にするために、別の比較的集中したビームで、すれ違いビームを補足するのが一般的である。
他方、反対方向から進行してくる自動車、または前方を走行している自動車が存在しないと見なされる道路の運転では、自動車の前方約200メートルの道路情景を照明するべく、比較的集中したビームが使用される。
したがって、上記したビームの1つをそれぞれ生成する3つの専用モジュールを有する必要があるが、左右の各ヘッドライトアセンブリが相当大きくなってしまう。
本明細書では、「モジュール」は、例えば、リフレクタ内の1または複数の発光ダイオード群またはハロゲンランプやキセノンランプなどの、リフレクタ内に配置でき、かつ1または複数のレンズ型屈折素子に関連しうる少なくとも1つの光源を有する光学系を意味する。このようなモジュールは、ヘッドライトの他のモジュールとは別個にスイッチのオンオフできるように、独立型であるのが好ましい。
必要なモジュールの個数を削減するべく、いわゆる2機能モジュール、すなわち、選択的に2つの異なるビームを生成するのに適したモジュールが使用される。
このような2機能モジュールは、例えば、2つのフィラメントを備えるランプを有する反射系によって実現することができる。2つのフィラメントの一方は、例えばロービームヘッドライト機能である第1の機能を果たすビームを生成し、他方は、「複合表面」型のリフレクタと協働する、例えば走行ビーム機能である第1の機能とは異なる第2の機能を果たすビームを生成する。別のタイプの2機能モジュールを、例えば、それぞれが1つの光源に関連し、かつ所定の機能を果たすビームを生成するように計算されている、互いに固定された2つのリフレクタによって実現することができる。
2機能モジュールは、第2の焦点に光の集中スポットを生成する楕円ミラーの第1の焦点に光源が配置されている楕円型のヘッドライトを有する投射系によって、ますます形成されるようになってきた。楕円ミラーの第2の焦点に一致する物体焦点を有する集束レンズが、この光が集中するスポットを自動車の前方の道路に投射する。
従来の方式では、すれ違いビームのカットオフを決定するべく、カバーが収束レンズの焦点に配置されている。上側カットオフのない走行ビームを生成するべく、カバーは、この焦点位置の外側に移動され、楕円ミラーによって反射される全ての光線が、集束レンズを通過して走行ビームが生成される。したがって、これらの楕円ヘッドライトは、カバーを単純に傾斜させることによって、すれ違いビームと走行ビームを生成することができる。
したがって、このような2機能モジュールでは、走行ビームは、すれ違いビームに、このすれ違いビームのカットオフの上側の光線を有する光ビームが重ね合わされて生成される。
さらに、上記した3種類のビームは、光度測定および規則の両方の点で、極めて厳格なルールで規定されている。したがって、一般に、すれ違いビームが、走行ビームを生成する目的で垂直方向に持ち上げられると、このような持ち上げられたビームは、厳密な意味で法規を満たしているが、その中心の集中は、ジオメトリ分布が適当でないのと同様に不十分である。同様に、ヘッドライトが走行ビームで高速道路を運転すると、反対方向から前進してくる自動車のドライバー、または前方を走行しているドライバーを確実に眩惑することとなる。
加えて、カットオフされたすれ違いビームとこのカットオフの上側のビームとの重ね合せからなる、ハロゲン光源に関連した2機能モジュールによって生成される走行ビームは、自動車の中心線上の25メートル前方のスクリーン25で、約35ルクスの最大強度を有するが、規則では、この最大強度は約50ルクス以上である。したがって、専用の追加モジュールによって生成された追加ビームで、2機能モジュールによって生成された走行ビームを補足する必要がない場合に有用である。
したがって、2機能モジュールを使用する場合であっても、規則に従ったすれ違いビーム、走行ビーム、および高速走行用補足ビームを生成するためには、3種類のモジュール、すなわち、すれ違いビームを放射するモジュール、走行ビームを放射するモジュール、および高速走行用ビームを放射するモジュール、またはすれ違いビームと走行ビームを放射する2機能モジュール、走行ビームを補足するための追加モジュール、および高速走行用ビームを放射するモジュールが必要である。
したがって、選択する構造にかかわらず、3つの別個のモジュールを有する各ヘッドライトアセンブリは、嵩張るため、大きさおよび美観の両方の点で自動車に装備するには困難であり、かつその複雑さのために、信頼性が低く、比較的高価である。
本発明は、この文脈に由来しており、本発明の目的は、ヘッドライトアセンブリのデザインの簡素さおよび操作信頼性の向上、および相当なコストの低減のために少数の光放射装置を用いて、3種類のビーム、すなわち、すれ違いビーム、走行ビーム、および高速走行用特殊ビームを選択的に放射できるヘッドライトアセンブリを提供することにある。
このように、本発明の目的は、少なくとも1つがAFS機能を果たす、規則に従った少なくとも第1、第2の光ビーム、および第3の規則に従った異なる光ビームを放射する自動車用のヘッドライトアセンブリを提供することにある。
本発明によると、2つの異なる光ビームは、2機能光放射装置によって、少なくとも部分的に放射され、第3の規則に従った光ビームは、2つのビームの重ね合せによって得られ、この一方のビームは、持ち上げられたAFS機能を果たすビームを有する走行ビームであり、第3の光ビームは、持ち上げられたすれ違いビームと、持ち上げられた高速走行用光ビームの重ね合せから得られる走行ビームである。
本発明によるヘッドライトアセンブリの限定目的でない好適な特徴は、次の通りである。
・AFS機能は、高速走行用の照明機能である。
・2機能光放射装置は、すれ違いビームおよび高速走行用光ビームを選択的に放射する。
・2機能光放射装置は、すれ違いビームおよび走行ビームを選択的に放射する。
・ヘッドライトアセンブリは、AFS機能を果たすビームを放射するモジュールを有する。
・第3の光ビームは、2機能モジュールによって生成される走行ビームと持ち上げられた高速走行用光ビームとの重ね合せによって得られる走行ビームである。
・異なる光ビームの少なくとも1つのビームは、AFS配光可変機能を果たす。
・2機能光放射装置は、AFS配光可変機能を果たせるように、アクチュエータVによって垂直軸を中心に移動可能に配置されている。
・2機能光放射装置は、放射される光ビームの姿勢を補正するために水平軸を中心に回動可能に配置されている。
本発明の他の特徴、目的、および利点は、非限定目的の例を示す添付の図面を参照して行う本発明の好適な実施形態の詳細な説明を読めば、よりよく理解できると思う。
図1において、車両が走行する車線は、VCで示され、点Hは、道路の中心線上の水平線のレベルを指している。
図1は、右側通行の場合に道路の右側を走行するための従来のすれ違いビームを示している。このすれ違いビームは、比較的幅が広く、概ね水平または非対称Vの上側カットオフによって画定される。この上側カットオフは、車線の中心線の左側に位置して、水平線の約1%下側に水平に延在する第1のカットオフセグメントC1、このセグメントC1の右端部から、例えば約15度上方に傾斜した第2のセグメントC2、およびこのセグメントC2の右端部から、水平レベレルで水平に延在する第3のセグメントC3を有する。このようなビームでは、最大の光集中ゾーンは、道路の脇を適切に照明するべく、車線の中心線に対して右に寄っており、通常は、セグメントC2の下側に位置する。
反対方向から進行してくる自動車、または先行している自動車が存在しないと見なされる道路での運転では、図1に示しているすれ違いビームに、図2のゾーンRとして示す走行ビームを重ね合わせるのが一般的である。図6に構成モジュールM1として示しているような楕円型のヘッドライトなどが、これに該当する。
このような楕円モジュールでは、光源Sが、第2の焦点に光の集中スポットを生成する楕円型ミラーEの第1の焦点に配置されることが知られている。この楕円ミラーEの第2の焦点と一致する物体焦点を有する収束レンズDは、この光の集中スポットを、自動車前方の道路上に投射する。
公知の方式では、レンズDの焦点に配置されたカットオフカバーCaによって、すれ違いビームのセグメントC1、C2、およびC3が決定される。走行ビームは、カバーCaがこの焦点位置の外側に移動され、楕円ミラーEによって反射される全ての光線が、集束レンズDを通過して生成される。このような構成では、走行ビームRは、キセノンランプを用いると、自動車の中心線上の前方約25メートルのスクリーン、すなわち図2の点Hの付近で、約100ルクスの最大強度を有する。このビームは、規則に適合しているが、多くの欧州規格では、この最大強度として、約150ルクス以上が要求される。既に説明したように、所望の最大強度は、追加の走行用ヘッドライトによって実現することができる。
さらに、ドライバーの快適性を向上させるため、および同じ方向または反対方向を走行する別の自動車のドライバーの眩惑を回避するために、適応照明を意味する、総称して「AFS(Adaptive Frontlighting System)」機能という名称の新しい照明機能が、現在開発されている。このような機能の1つは、高速走行用の照明すなわち「高速用照明」と呼ばれ、フランス国特許第2,793,002号に開示されているように、高速道路を走行中のドライバーの視界の快適性を改善するべく、図1に示す従来のすれ違いビームを、図3のゾーンMなどによって示すように分布する比較的集中した追加ビームで補足している。
AFS機能は、欧州規則によって成文化されているため、欧州規則を本願でも規則として記載する。
高速走行用の照明の機能を果たすビームの目的は、高速道路の中央分離帯があるために左に十分に寄っている、反対方向から進んでくるドライバーを眩惑することなく、車線の中心上のビームの範囲を補強することである。ゾーンMは、車線の中心線上、または例示するように、車線の中心線から僅かに左に寄せることができる。
より具体的には、図3のゾーンMで示されている高速走行用追加ビームは、車線の中心線上に比較的集中し、例えば、水平線の下側に0.5%ずれた上側カットオフC4によって画定されている。
したがって、このような3種類のビームを得たい場合は、自動車の左右の各ヘッドライトアセンブリは、少なくとも、次に示すモジュールを備えなければならない。
−図1のすれ違いビームと、いわゆる「2機能」モジュールの場合は図2の走行ビームも放射するモジュール。
−すれ違い/走行2機能モジュールが用いられる場合における、走行ビーム中心線上で最大の規則値を得るためのオプションの追加走行モジュール。
−図3に示す高速走行用追加ビームを放射する特殊なモジュール。
したがって、各ヘッドライトアセンブリは、少なくとも2つ、通常は3つの異なるモジュールを備えているため、嵩張って複雑であり、信頼性と単純さにおける現在の要求に応えるのが難しい。
本発明では、規則に従ったすれ違いビーム、および走行ビームと高速走行用補足ビームを得るために唯1つまたは2つのモジュールを使用することを提案している。
第1の実施形態によると、図1に示す規則に従ったすれ違いビームと、図3のゾーンMで示すビームなどの高速走行用特殊な光ビームを放射する2機能ビームを有するヘッドライトアセンブリを提供することが実際に可能である。
2機能モジュールは、図6のモジュールM1として示すようなすれ違いビーム/走行ビーム2機能モジュールに用いられるカバーと極めて類似した原理に基づいて、可動カバーを備えた楕円モジュールなどによって構成されている。この場合、カバーは、すれ違いビーム専用のカットオフ位置と、高速走行用光ビーム専用のカットオフ位置の2つのカットオフ位置を有する。
すれ違いビーム位置では、カバーは、上記したように、図1に示すカットオフのセグメントC1、C2、およびC3を画定しており、従来通り、実質的に垂直位置にある。すれ違いビーム位置から高速走行用光ビーム位置に移動させる場合は、カバーを、直流モータまたはソレノイドなどによって、楕円モジュールの光軸に対して垂直な軸を中心に45度回転させれば十分である。これにより、図3のゾーンMとして示す比較的集中した追加ビームによって補足された従来のすれ違いビームが得られる。
経験から、高速走行用光ビームの位置では、キセノン光源を用いると、25メートルの位置で、最大照明が、120ルクスすなわち約70,000カンデラに到達しうることが分かっている。この最大強度は、水平線の下側0.86度に位置し、道路の右側を走行するためのビームの場合は、ビームの左側のカットオフラインすなわちセグメントC1は、水平線の下側0.23度に位置する。
この高速走行用光ビームの最大強度の値が、高品質の走行ビームの規則の最小値に一致することが観察できた。したがって、高速走行用光ビームを、その最大強度が走行ビームの最大強度の規則の値に一致するように単に持ち上げるだけで、欧州で施行されている規則に適合する走行ビームが得られる。これは、図4に示すビームである。
以下に示す表は、0.86度−0.23度=0.63度の角度、および0.8度の角度持ち上げた高速走行用光ビームと、走行ビームの規則の最小値(値の単位はカンデラ)を比較している。
Figure 2008001358
0.63度または0.8度持ち上げた2つのケースでは、高速走行用光ビームが、規則に従った走行ビームの生成に完全に適していることが分かった。
上記した要領で得られる走行ビームは、施行されている規則に完全に適合しているが、ドライバーの視界の快適性の点で、厚さや幅が不十分であると考えられる。この場合、上記したすれ違いビーム/走行ビーム2機能モジュールの走行ビームを補足するために用いられるタイプと同じタイプの追加モジュールを用意することができる。
この追加モジュールは、例えば、この追加モジュールが補足する高速走行用の2機能楕円モジュールのすれ違いビーム/高速走行用光ビームのリフレクタの直径に近い小さい直径の複合表面型リフレクタと、H7型などのハロゲンランプで単純に構成することができる。この追加モジュールはまた、単純なリフレクタに関連した、または楕円モジュール、および出力レンズを備えたタイプのモジュールに関連した白色発光ダイオードで画定することもできる。
したがって、上記した2機能モジュールを装備した自動車のドライバーは、次のビームを自由に使用することができる。
−カバーがすれ違い位置にある2機能モジュールによって生成され、かつ図1に示す、規則に従ったすれ違いビーム。
−カバーが、高速走行用の照明の位置にある2機能モジュールによって生成される、図3に示す高速走行用光ビーム。
−カバーが、上記した位置で、1度未満の角度持ち上げられた2機能モジュールによって生成される、図4に示す規則に従った走行ビーム。
これらの3種類のビームは、1つのすれ違い/高速走行用の照明2機能モジュールによって得られる。
本発明の第2の実施形態によって、図6に模式的に示す、以下の2つのサブアセンブリによって、同じ3種類のビーム(すれ違いビーム、走行ビーム、高速走行用光ビーム)を得ることができる。
・図1に示す規則に従ったすれ違いビーム、および図2に示す走行ビームを生成する従来の2機能モジュールM1。
・図3のゾーンMで示すような高速走行用光ビームを生成する単純なモジュールM2。
図6は、本発明によるヘッドライトアセンブリを模式的に示している。図6に示すように、このヘッドライトアセンブリは、モジュールM1とモジュールM2の2つのモジュールを備えている。
−モジュールM1は、楕円型のロービーム/走行ビーム2機能モジュールである。この2機能モジュールは、既知の要領で、楕円型リフレクタE内に配置されたハロゲンランプまたはキセノンランプなどの光源Sと、収束レンズDと、可動隠蔽カバーCaを備えている。このカバーCaは、その上縁が、光源Sによって放射されリフレクタEによって反射される光束を、セグメントC1、C2、C3からなるすれ違いビームに画定する第1の位置(ロービーム位置)から、光源Sから放射される全ての光線がレンズDを通過する第2の位置(走行ビーム位置)に移動可能である。モジュールM1はまた、配光を変更するためのDBL(Dynamic Bending Light)と呼ばれるAFS機能を果たすべく、アクチュエータVによって垂直軸を中心に移動可能に配置することができる。
−モジュールM2は、例えば、本出願者によるフランス国特許第2,872,257 A号に開示されているタイプと同じタイプとすることができ、レンズLeに関連し、かついわゆる「配光可変(bending)」集中リフレクタに関連した1または複数の発光ダイオードを備えている。
モジュールM1およびM2は、自動車の荷重に応じてビームの動的な姿勢補正を行うためのアクチュエータL、およびビームの向きの静的な調節を行うための手動調節装置Aによって水平軸を中心に回転可能なプレートPTに有利に取り付けられている。
この第2の実施形態によると、
−すれ違いビームは、図1のセグメントC1、C2、およびC3を画定するようにカバーが実質的に垂直位置を占有する2機能モジュールM1で単純に得られる。
−高速走行用光ビームは、すれ違いビームのスイッチがオンの状態で、図3のゾーンMを得るべく、この機能専用の単純なモジュールM2のスイッチを単にオンにして得られる。
−走行ビームは、カバーCaがその焦点位置から移動され、光源Sによって放射され、または楕円リフレクタEによって反射される全ての光線が、図2に示すビームを生成するように集束レンズDを通過して得られる。
この最後の走行照明の構成では、上記したように、2機能モジュールによって生成される走行ビームが、キセノンランプを用いると、自動車の中心線上の前方約25メートルのスクリーン、すなわち図2の点Hの付近で、約100ルクスの最大強度を有する。上記したように、このビームは、規則に適合しているが、多くの欧州規格では、この最大強度として、約150ルクス以上が要求される。このような場合、この値に達するように、2機能モジュールによって生成される走行ビームを補足する、この機能専用の追加のヘッドライトを用いるのが一般的である。
本発明によると、走行ビームは、図3のゾーンMに示す、単純なモジュールによって得られる高速走行用光ビームを、この走行ビームに重ね合わせて、規則に完全に適合させることができる。この場合、図5に示すように、この高速走行用光ビームを僅かに持ち上げれば十分である(例えば、約1%)。
このようなビームの持ち上げは、電磁モータ、直流モータ、またはステッピングモータによって容易に行うことができる。このようなビームの持ち上げは、自動車の荷重の関数である自動車の姿勢に応じて、照明範囲を補正するために一般に用いられている照明範囲補正システムLによって、有利に行うことができる。
図5に示すように、2機能モジュールによって生成される走行ビームRと高速走行用光ビームMが、実質的に重ね合わされている。
走行ビームと高速走行用特殊な光ビームの重ね合せを約1%持ち上げると、自動車の中心線上の最大強度が約100〜約150ルクスとなり、走行ビームの性能が明らかに向上する。
したがって、選択した実施形態によると、唯1つまたは2つの光放射装置を用いて、すれ違いビーム、走行ビーム、および高速走行用特殊ビームを選択的に放射できるヘッドライトアセンブリを構成することができる。これらのビームは、規則に完全に適合している。本発明のヘッドライトアセンブリは、この場合は2機能モジュールとオプションの単純なモジュールである完全に既知のモジュールのみを用いているため、このアセンブリのデザインが比較的単純になり、操作の信頼性が向上する。これらの全ての利点は、ヘッドライトアセンブリのコストが実質的に増大することなく達成できる。
もちろん、本発明は、添付の図面に示し、上記した実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、様々な変形形態または変更形態に想到しうると思う。
具体的には、本発明は、上記したタイプ、非対称V型カットオフのタイプ、または特に米国で使用されているような2つの水平な半平面の高さがずれたカットオフのタイプにかかわらず、あらゆるタイプのすれ違いビームの性能の向上に利用することができる。
すれ違いビームの模式的な表現と、自動車の前方の道路の簡易斜視図である。 走行ビームの模式的な表現と、自動車の前方の道路の簡易斜視図である。 すれ違いビームおよび高速走行用のこのすれ違いビームを補足する追加ビームの模式的な表現と、自動車の前方の道路の簡易斜視図である。 本発明に従った走行ビームの模式的な表現と、自動車の前方の道路の簡易斜視図である。 本発明の第2の実施形態に従った走行ビームの模式的な表現と、自動車の前方の道路の簡易斜視図である。 本発明に従ったヘッドライトアセンブリの模式図である。
符号の説明
A 手動調節装置
C1、C2、C3、C4 カットオフセグメント
Ca カットオフカバー
D 集束レンズ
E 楕円リフレクタ
H 点
L アクチュエータ
Le レンズ
M ゾーン
M1 2機能モジュール
M2 単純なモジュール
PT プレート
R 走行ビーム
S 光源
V アクチュエータ
VC 車線

Claims (9)

  1. 少なくとも1つがAFS機能を果たす、少なくとも第1、第2、および第3の規則に従った異なる光ビームを放射する自動車用のヘッドライトアセンブリにおいて、
    前記2つの異なる光ビームは、2機能光放射装置によって少なくとも部分的に放射され、
    前記第3の光ビームは、2つのビームの重ね合せによって得られ、この一方のビームが持ち上げられたAFS機能を果たすビームを有する、走行ビームであり、かつ
    前記第3の光ビームは、持ち上げられたすれ違いビームと持ち上げられた高速走行用光ビームの重ね合せから得られる走行ビームであることを特徴とするヘッドライトアセンブリ。
  2. AFS機能は、高速走行用の照明機能であることを特徴とする、請求項1に記載のヘッドライトアセンブリ。
  3. 2機能光放射装置は、すれ違いビームと高速走行用光ビームを選択的に放射するものであることを特徴とする、請求項2に記載のヘッドライトアセンブリ。
  4. 2機能光放射装置は、すれ違いビームと走行ビームを選択的に放射することを特徴とする、請求項2に記載のヘッドライトアセンブリ。
  5. ヘッドライトアセンブリは、AFS機能を果たすビームを放射するモジュールを有することを特徴とする、請求項4に記載のヘッドライトアセンブリ。
  6. 第3の光ビームは、2機能モジュールによって生成される走行ビームと持ち上げられた高速走行用光ビームとの重ね合せによって得られる走行ビームであることを特徴とする、請求項2、4、5のいずれかに記載のヘッドライトアセンブリ。
  7. 異なる光ビームの少なくとも1つのビームは、AFS配光可変機能を果たすことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のヘッドライトアセンブリ。
  8. 2機能光放射装置は、AFS配光可変機能を果たせるように、アクチュエータVによって、垂直軸を中心に移動可能であることを特徴とする、請求項7に記載のヘッドライトアセンブリ。
  9. 2機能光放射装置は、放射される光ビームの姿勢を補正するために、水平軸を中心に回動可能であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載のヘッドライトアセンブリ。
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