JP2010143424A

JP2010143424A - 車両用ランプのオートレベリングシステム

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Publication number: JP2010143424A
Application number: JP2008323095A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Suzuki; 一弘鈴木; Kazuki Takahashi; 一樹高橋
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】坂道等の傾斜路における車体のピッチ角を正確に検出し、適正な照明を行うことを可能にしたオートレベリングシステムを提供する。
【解決手段】車両のアクスル部ＣＡと、アクスル部に懸架された車体ＣＳとを備え、車体ＣＳにランプＨＬが配設され、ランプＨＬのランプ光軸ＬＡを上下方向にレベリング制御可能に構成した車両において、車体ＣＢに設けられて車体の絶対ピッチ角を検出する第１の傾斜センサＳ１と、アスクル部ＣＡに設けられてアクスル部の絶対ピッチ角を検出する第２の傾斜センサＳ２と、第１と第２の傾斜センサＳ１，Ｓ２の各検出値に基づいてランプ光軸ＬＡをレベリング制御するレベリング制御装置１を備える。アクスル部のピッチ角が変化し、これに伴って車体のピッチ角が変化した場合でも路面に対する車体のみのピッチ角を得ることができ、適正なレベリング制御が実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車等の車両用ランプ、特にヘッドランプの照射方向を車体の傾きに対応して上下方向に制御するオートレベリングシステムに関するものである。

自動車の乗員数の変化や積載する貨物の変化等によって車体のピッチ角、すなわち車体の前後が上下方向に傾いたときの水平方向に対する傾き角が変化すると、ヘッドランプのランプ光軸はこのピッチ角変化に伴って上下方向に変化されてしまい自車が走行する前方の路面を適正に照明できなくなる。これを回避するために車体のピッチ角の変化を検出し、検出したピッチ角変化を相殺するようにヘッドランプのランプ光軸を上下方向に制御するオートレベリングシステムが提案されている。車体のピッチ角を検出する手法として、例えば、自動車の前輪と後輪にそれぞれ車高センサを設け、これら車高センサで検出する前輪と後輪の車高の差から車体のピッチ角を検出するものがある。しかし、この手法では車体における前輪と後輪の離れた位置にそれぞれ配設した車高センサにより構造が複雑化するとともに、これら車高センサを電気的に接続するための配線を前輪から後輪にまで延長して配設する必要があり、自動車の重量増やコスト高をまねくという課題がある。

このような課題を解決するために特許文献１では、車体の一部に加速度センサで構成される単一の傾斜センサを設け、この傾斜センサで車体のピッチ角を検出し、検出したピッチ角に基づいてヘッドランプのオートレベリング制御を行うように構成している。そのため、傾斜センサに電気接続するための配線を単一化かつ短縮でき、重量増やコスト高の課題を解消する上で有効である。
特開２００２−３３７６００号公報

特許文献１の技術では、車体のピッチ角を検出しているが、このピッチ角は水平線に対する傾き角（ここでは絶対ピッチ角と称する）である。そのため、自動車が上り坂や下り坂等の坂道を走行しているときには車体は坂道の路面に平行で路面に対するピッチ角（ここでは相対ピッチ角と称する）が「０」の場合でも傾斜センサが検出した絶対ピッチ角に基づいたレベリング制御を実行してしまう。したがって、上り坂の場合には絶対ピッチ角が正の値となるためにヘッドランプのランプ光軸が下方に向けられて自車の前方路面の近傍領域を照明するようになり、下り坂の場合には絶対ピッチ角が負の値となるためにランプ光軸が上方に向けられて自車の前方路面の遠方領域を照明するようになってしまい、いずれも適正な照明が行われない状況が生じてしまう。

本発明の目的は、坂道等の傾斜路においても路面に対する車体のピッチ角、すなわち相対ピッチ角を正確に検出し、当該路面に対して適正な照明を行うことを可能にしたオートレベリングシステムを提供するものである。

本発明の車両用ランプのオートレベリングシステムは、車両の車輪と一体的に動作するアクスル部と、アクスル部に懸架された車体とを備え、車体にランプが配設され、当該ランプのランプ光軸を上下方向にレベリング制御可能に構成した車両において、車体の絶対ピッチ角を検出する第１の傾斜センサと、アクスル部の絶対ピッチ角を検出する第２の傾斜センサと、第１と第２の傾斜センサの各検出値に基づいてランプ光軸をレベリング制御するレベリング制御装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、傾斜した路面を走行する等してアクスル部のピッチ角が変化し、これに伴って車体のピッチ角が変化した場合でも、車体の絶対ピッチ角とアクスル部の絶対ピッチ角との差をとって車体の相対ピッチ角を演算すれば、この相対ピッチ角から路面に対する車体のみのピッチ角を得ることができるので、この相対ピッチ角に基づいてランプ光軸をレベリング制御することにより適正なレベリング制御が実現できる。傾斜センサは車高センサに比較して小型であるので、システムの軽量化、低コスト化が実現できることは言うまでもない。

本発明を具体化した形態として、レベリング制御装置は、第１の傾斜センサの検出値と第２の傾斜センサの検出値との差を演算した車体の相対ピッチ角を求め、この相対ピッチ角に基づいてランプ光軸をレベリング制御する。坂道等においてアクスル部のピッチ角が変化した場合でも、このアクスル部のピッチ角変化を相殺した車体の相対ピッチ角を得ることかでき、路面の傾斜にかかわらず適正なランプ光軸のレベリング制御が実現できる。

また、本発明の好ましい形態として、相対ピッチ角を基準相対ピッチ角と比較し、両者の差が所定の角度範囲外のときにランプ光軸のレベリング制御を実行する。所定の角度範囲内のように車体の相対ピッチ角の変化が小さいときにはランプ光軸のレベリング制御が停止されるので、不必要なレベリング制御が未然に防止でき、運転者に対する違和感が回避できる。

次に、本発明の実施例１を説明する。図１は本発明を適用した自動車ＣＡＲの全体構成図である。自動車ＣＡＲは車輪Ｗ及びこれを支持する、いわゆるアクスル部ＣＡと、このアクスル部ＣＡに図には表れないサスペンション機構等により懸架された車体ＣＢとで構成されており、凹凸路を走行したときに車輪Ｗが上下に移動、振動してアクスル部ＣＡが傾斜してもサスペンション機構によりバネ上部、すなわち車体ＣＢは必ずしもこれとは一体に傾斜されないようになっている。この図１では便宜的にアクスル部ＣＡを破線で模式的に示している。

前記車体ＣＢの前部の左右にはそれぞれヘッドランプＨＬが配設されている。ここではヘッドランプＨＬはランプボディ２１と前面透明カバー２２とでランプハウジング２０が構成され、このランプハウジング２０内にプロジェクタ型ランプ２３が内装されている。このプロジェクタ型ランプ２３は前後方向に傾倒可能なブラケット２４に支持されており、レベリング機構２によって傾倒角度が制御できるように構成されている。すなわち、レベリング機構２は前記ランプボディ２１の一部に固定され、レベリング制御信号が入力されたときに駆動ロッド２ａを前後方向に進退移動する電磁ソレノイド構造あるいは電気モータ構造をしたアクチュエータとして構成されている。これにより、レベリング機構２は入力されるレベリング制御信号によってブラケット２４の傾倒角度を変化させ、これに支持されたプロジェクタ型ランプ２３を一体的に前後方向に傾倒させ、そのランプの光軸ＬＡを上下方向に偏向制御して、いわゆるレベリング制御を行うようになっている。

前記レベリング機構２には前記レベリング制御信号を生成して出力するレベリング制御装置１が接続されている。また、このレベリング制御装置１には２つの独立した第１の傾斜センサＳ１と第２の傾斜センサＳ２がそれぞれ接続されている。第１の傾斜センサＳ１は前記車体ＣＢに固定されており、車体傾斜センサとして構成されている。第２の傾斜センサＳ２は前記アクスル部ＣＡに固定されており、アクスル部傾斜センサとして構成されている。例えばこのアクスル部傾斜センサＳ２は路面の傾斜に伴って車輪Ｗが上下方向に変動されたときに、この変動に伴って傾斜される部材、例えばサスペンション機構の一部に固定されている。これらの車体傾斜センサＳ１とアクスル部傾斜センサＳ２はそれぞれ特定方向の加速度を検出する加速度センサで構成されており、この特定方向を鉛直方向に設定して重力加速度を検出するように構成することで、車体ＣＢ又はアクスル部ＣＡが傾斜したときにこれに伴って各センサＳ１，Ｓ２の特定方向が鉛直方向に対して傾斜されることになり、検出する重力加速度が変化されることになる。

前記レベリング制御装置１は、図２にブロック構成を示すように、前記車体傾斜センサＳ１で検出した重力加速度から車体ＣＢの傾斜角、すなわち絶対ピッチ角を検出する車体絶対ピッチ角検出部１１と、前記アクスル部傾斜センサＳ２で検出した重力加速度からアクスル部ＣＡの傾斜角、すなわち絶対ピッチ角を検出するアクスル部絶対ピッチ角検出部１２と、これらの検出した車体絶対ピッチ角とアクスル部絶対ピッチ角の差を演算してアクスル部ＣＡに対する車体ＣＢの傾斜角、すなわち車体相対ピッチ角を演算する相対ピッチ角演算部１３と、この相対ピッチ角に基づいて前記ヘッドランプＨＬのランプ光軸ＬＡの上下方向の偏向角を演算し、前記レベリング制御信号を生成するレベリング制御信号生成部１４と、この生成されたレベリング制御信号に基づいて前記レベリング機構２を制御するレベリング制御部１５とを備えている。また、ここでは前記相対ピッチ角演算部１３で演算した車体相対ピッチ角を予め基準相対ピッチ角記憶部１６に記憶している基準相対ピッチ角と比較し、この車体相対ピッチ角と基準相対ピッチ角との差が所定の角度範囲内のときには前記レベリング制御信号生成部１４における制御信号の生成を停止させるための停止信号を出力する相対ピッチ角比較部１７を備えている。

このオートレベリングシステムにおけるレベリング制御を図３のフローチャートを参照して説明する。自動車の乗員数の変化や積載貨物の変化等の車両荷重の変化によって車体ＣＢの絶対ピッチ角が変化すると、車体傾斜センサＳ１で検出する重力加速度が変化されるため、車体絶対ピッチ角検出部１１はこの検出出力の変化に基づいて車体傾斜センサＳ１の傾斜角度、すなわち当該車体傾斜センサＳ１が固定されている車体ＣＢの絶対ピッチ角を検出する（Ｓ１１）。一方、車輪Ｗのタイヤの空気圧変化に伴う高さ変化や路面の微小な凹凸を無視すれば、自動車の乗員数や積載貨物の変化にかかわらずアクスル部ＣＡは常に路面に平行な状態にある。そのため、路面が上り坂や下り坂のように水平に対して傾斜している場合にはアクスル部ＣＡもこれに伴って傾斜され、アクスル部傾斜センサＳ２で検出する重力加速度が変化されるため、アクスル部絶対ピッチ角検出部１２はこの検出出力の変化に基づいてアクスル部傾斜センサＳ２の傾斜角度、すなわち当該アクスル部傾斜センサＳ２が固定されているアクスル部ＣＡの絶対ピッチ角を検出する（Ｓ１２）。

しかる上で、相対ピッチ角演算部１７は検出した車体絶対ピッチ角とアクスル部絶対ピッチ角の差を演算する。これにより、アクスル部ＣＡの傾斜角が相殺されることになり、アクスル部ＣＡの傾斜角を「０」と見做したときの車体ＣＢの傾斜角、すなわち車体ＣＢの相対ピッチ角が演算される（Ｓ１３）。アクスル部ＣＡの傾斜角は路面の傾斜角に等しいので、この車体ＣＢの相対ピッチ角は路面に対する傾斜角となる。そして、レベリング制御に際しては、得られた相対ピッチ角に基づいてレベリング制御が行われる（Ｓ１５）。すなわち、レベリング制御信号生成部１４は、レベリング制御部１５を介してレベリング機構２に出力している現在のレベリング制御信号を確認し、これからヘッドランプＨＬのランプ光軸ＬＡの上下方向の角度を認識し、この認識したランプ光軸ＬＡの角度と演算された車体ＣＢの相対ピッチ角とに基づいて当該ランプ光軸ＬＡが路面に対して所定の角度になるような新たなレベリング制御信号を生成する。レベリング制御部１５はこのレベリング制御信号に基づいてレベリング機構２を制御する。これにより、レベリング機構２はブラケット２４を傾動してプロジェタク型ランプ２３のランプ光軸ＬＡを上下方向に偏向するレベリング制御を実行する。

したがって、図４（ａ）において、自動車ＣＡＲが平坦路を走行してアクスル部ＣＡの絶対ピッチ角θＰｓが「０」のときに、乗員数や積載貨物によって車体ＣＢが二点鎖線の水平状態から前部が上方に傾斜して車体ＣＢの絶対ピッチ角θＰｂが変化すれば、この車体ＣＢの絶対ピッチ角θＰｂは車体の相対ピッチ角であり、これはそのまま路面に対する車体のピッチ角となる。なお、図４においてＨは水平線を示す。このときヘッドランプＨＬのランプ光軸ＬＡの路面方向Ｄ（路面と平行な方向）に対する基準となる光軸角度θＬｏ（以下、同じ）は光軸角度θＬｖに変化されているので、レベリング制御信号生成部１４はこの車体の相対ピッチ角に対応してレベリング制御信号を生成し、レベリング制御部１５はこのレベリング制御信号に基づいてレベリング機構２を制御してランプ光軸ＬＡが路面方向Ｄに対して所定の光軸角度θＬｏになるようにレベリング制御する。この場合では、車体ＣＢの前部が上方に傾斜しているので、レベリング制御部１５はレベリング機構２によりランプ光軸ＬＡを下方に偏向制御し、光軸角度をθＬｖから所定の光軸角度θＬｏに制御する。

一方、自動車ＣＡＲが図４（ｂ）のように上り坂を走行しているとき、アクスル部ＣＡの絶対ピッチ角θＰｓは路面の角度に追従して正の角度になる。車体ＣＢの絶対ピッチ角θＰｂはアクスル部ＣＡに対する傾斜角にアクスル部ＣＡの絶対ピッチ角が加えられた角となる。相対ピッチ角演算部１３は車体の絶対ピッチ角θＰｂからアクスル部ＣＡの絶対ピッチ角θＰｓを減算することによりアクスル部ＣＡに対する車体ＣＢの相対ピッチ角を演算する。アクスル部ＣＡの絶対ピッチ角θＰｓは上り坂の路面の傾斜角に等しいので、この車体の相対ピッチ角はそのまま上り坂の路面に対するピッチ角となる。レベリング制御信号生成部１４はこの車体の相対ピッチ角に対応してレベリング制御信号を生成し、レベリング制御部１５はランプ光軸ＬＡをレベリング制御し、上り坂の路面方向Ｄに対して所定の光軸角度θＬｏとなるように制御する。この場合では、車体の相対ピッチ角は図４（ａ）に示した平坦路を走行しているときの相対ピッチ角と等しいので、レベリング制御部１５はランプ光軸ＬＡを偏向することなくそのままの値に保持し、路面に対するランプ光軸ＬＡを所定の光軸角度θＬｏとすることができる。上り坂の途中で乗員や積載貨物が変化して車体の絶対ピッチ角θＰｂがさらに変化し、演算される車体の相対ピッチ角も変化したときには、この相対ピッチ角の変化に対応してレベリング制御部１５がレベリング機構２を制御して同図に微小破線で示すように路面方向Ｄに対するランプ光軸ＬＡが変化した場合には、変化したランプ光軸ＬＡを上下に偏向制御し、路面に対するランプ光軸ＬＡが所定の角度となるように制御することは言うまでもない。

また、図４（ｃ）のように、自動車が下り坂を走行する状態になり、アクスル部ＣＡの絶対ピッチ角θＰｓは路面の角度に追従して負の角度になる。車体ＣＢの絶対ピッチ角θＰｂはアクスル部ＣＡに対する傾斜角からアクスル部ＣＡの絶対ピッチ角を差し引いた角となる。相対ピッチ角演算部１３は車体ＣＢの絶対ピッチ角θＰｂからアクスル部ＣＡの絶対ピッチ角θＰｓを減算することによりアクスル部ＣＡに対する車体の相対ピッチ角を演算する。アクスル部ＣＡの絶対ピッチ角θＰｓは下り坂の路面の傾斜角に等しいので、車体ＣＢの相対ピッチ角はそのまま下り坂の路面に対するピッチ角となる。レベリング制御信号生成部１４はこの車体の相対ピッチ角に対応してレベリング制御信号を生成し、レベリング制御部１５はレベリング機構２を制御してランプ光軸ＬＡをレベリング制御し、下り坂の路面方向Ｄに対して所定の光軸角度θＬｏとなるように制御する。この場合でも、車体の相対ピッチ角は図４（ａ）に示した平坦路を走行しているときの相対ピッチ角と等しいので、レベリング制御部１５はランプ光軸ＬＡを偏向することなくそのままの値に保持し、路面に対するランプ光軸ＬＡを所定の光軸角度θＬｏとすることができる。下り坂の途中で乗員や積載貨物が変化して車体の絶対ピッチ角θＰｂがさらに変化し、演算された車体の相対ピッチ角も変化したときには、この相対ピッチ角の変化に対応してレベリング制御部１５がレベリング機構２を制御してランプ光軸ＬＡを上下に偏向制御し、路面に対するランプ光軸を所定の光軸角度θＬｏとなるように制御することは言うまでもない。

他方、図示は省略するが、自動車の急加速時や急減速時等に生じる慣性力によって車体の絶対ピッチ角が変化する場合がある。この場合には車両荷重が変化した場合と同様にアクスル部の絶対ピッチ角は一定であるが車体の絶対ピッチ角のみが変化する。そのため、相対ピッチ角演算部１３で演算される相対ピッチ角が変化され、これに対応してレベリング制御信号生成部１４で生成されるレベリング制御信号が変化され、このレベリング制御信号に基づいてレベリング制御部１５はレベリング機構２を制御してヘッドランプＨＬのランプ光軸ＬＡをレベリング制御することになる。

さらに、実施例１では、図３に示したように、ステップＳ１４において演算された相対ピッチ角を相対ピッチ角比較部１７において基準相対ピッチ角と比較する（Ｓ１６）。両者の差が所定の角度範囲内に無い場合には相対ピッチ角比較部１７からレベリング制御信号生成部１４には停止信号を出力しない。そのため、レベリング制御信号生成部１４は入力された相対ピッチ角に基づいたレベリング制御信号を生成し、このレベリング制御信号をレベリング制御部１５に出力する（Ｓ１７）。一方、ステップＳ１６において、相対ピッチ角と基準相対ピッチ角との差が所定の角度範囲内にある場合には、相対ピッチ角比較部１７はレベリング制御信号生成部１４に停止信号を出力する。レベリング制御信号生成部１４はこの停止信号を受けたときには、相対ピッチ角演算部１３から出力されてくる相対ピッチ角が変化している場合でもこれに伴うレベリング制御信号の新たな生成を停止する（Ｓ１８）。そして、保持していた直前のレベリング制御信号をレベリング制御部１５に出力する（Ｓ１９）。これにより、レベリング制御部１５は直前のレベリング制御信号に基づいてレベリング機構２を制御し、ランプ光軸ＬＡは直前のレベリング位置に固定される。換言すれば、前記相対ピッチ角と基準相対ピッチ角との差が所定の角度範囲外のときにのみ演算された相対ピッチ角に基づいてランプ光軸ＬＡのレベリング制御を実行することになる。したがって、例えば凹凸の顕著な道路を走行してアクスル部ＣＡの絶対ピッチ角が微小に変化するが、サスペンション機構の働きによって車体ＣＢの絶対ピッチ角がほとんど変化することがないような場合にはランプ光軸ＬＡをレベリング制御することがない。あるいは、急加減速時に車体のピッチ角が変化しても、演算される相対ピッチ角が所定の角度範囲内のときにはランプ光軸ＬＡをレベリング制御することが停止される。これにより、凹凸路の走行時にランプ光軸ＬＡが頻繁にレベリング制御されることによる運転者に対する違和感を未然に防止する。

このように、実施例１では車体傾斜センサＳ１とアクスル部傾斜センサＳ２の２つの傾斜センサを用いることで自動車の車体ＣＢの路面に対する傾斜角を検出でき、路面に対する適正なヘッドランプＨＬによる照明を実現することができる。したがって、上り坂や下り坂で車体ＣＢのピッチ角が変化してもアクスル部ＣＡに対する相対ピッチ角が変化しない場合にはランプ光軸のレベリング制御が行われることはなく、不必要なランプ光軸の制御が未然に防止できる。また、これら２つの傾斜センサＳ１，Ｓ２を構成している加速度センサは、車高センサに比較してセンサの小型化や軽量化が実現できるので、自動車の軽量化や小型化に有利になる。また、２つの傾斜センサＳ１，Ｓ２は車高センサのように前輪部や後輪部のそれぞれに限定されることはなく、それぞれ車体ＣＢとアクスル部ＣＡの任意の部位に配設でき、しかも両センサに接続するための配線長が最短になるように配設位置を設定することができるので構造の複雑化が回避でき、低コスト化にも有利になる。

なお、実施例１において、相対ピッチ角演算部１３では、演算した相対ピッチ角が変化する時間を計測し、計測した時間が所定の時間内のときには相対ピッチ角と基準相対ピッチ角との差が所定の角度範囲を超えている場合でもレベリング制御信号生成部１４に停止信号を出力するようにてしてもよい。凹凸が顕著な道路を高速で走行するような場合や、緊急停止あるいは緊急発進するような場合等のように、瞬時的に車体が傾斜する際におけるランプ光軸のレベリング制御を防止して運転者が違和感を感じることを防止する。

実施例１では車体及びアクスル部の傾斜センサＳ１，Ｓ２として加速度センサを利用しているが、他の原理、構成からなる傾斜センサを用いることも可能である。例えば、水準器を応用した傾斜センサや地磁気を利用した傾斜センサを用いることも可能である。また、車体とアクスル部の各傾斜センサは実施例１で説明した部位に特定されることはなく、それぞれ任意の部位に配設できるので、自動車設計の自由度が高められる。さらに、車体とアクスル部の各傾斜センサＳ１，Ｓ２はそれぞれ１つ設けるのみではなく、車体ＣＢとアクスル部ＣＡの左右方向に対向配置した各２つの傾斜センサを設け、左右のセンサで検出した絶対ピッチ角を平均して車体とアクスル部の各絶対ピッチ角として検出するようにしてもよい。このようにしても傾斜センサは小型であるので自動車に占めるスペースが問題になることはなく、また各傾斜センサを近接配置できるので配線が長く、煩雑化することもない。

実施例１のシステムの全体構成を示す概略図である。レベリング制御装置のブロック構成図である。実施例１のシステムの主要動作を説明するフローチャートである。実施例１のシステムのレベリング制御を説明する概念図である。

符号の説明

１レベリング制御装置
２レベリング機構
１１車体絶対ピッチ角検出部
１２アクスル部絶対ピッチ角検出部
１３相対ピッチ角演算部
１４レベリング制御信号生成部
１５レベリング制御部
１６基準相対ピッチ角記憶部
１７相対ピッチ角比較部
ＨＬヘッドランプ
ＣＡＲ自動車
ＣＢ車体（バネ上部）
ＣＡアクスル部
ＬＡランプ光軸

Claims

車両の車輪と一体的に動作するアクスル部と、当該アクスル部に懸架された車体とを備え、当該車体にランプが配設され、当該ランプのランプ光軸を上下方向にレベリング制御可能に構成した車両において、前記車体の絶対ピッチ角を検出する第１の傾斜センサと、前記アクスル部の絶対ピッチ角を検出する第２の傾斜センサと、前記第１と第２の傾斜センサの各検出値に基づいて前記ランプ光軸をレベリング制御するレベリング制御装置とを備えることを特徴とする車両用ランプのオートレベリングシステム。
前記レベリング制御装置は、前記第１の傾斜センサの検出値と前記第２の傾斜センサの検出値との差を演算した車体の相対ピッチ角を求め、この相対ピッチ角に基づいて前記ランプ光軸をレベリング制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用ランプのオートレベリングシステム。
前記相対ピッチ角を基準相対ピッチ角と比較し、両者の差が所定の角度範囲外のときには前記ランプ光軸のレベリング制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の車両用ランプのオートレベリングシステム。