JP2010146985A - 車両用前照灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フェールセーフ構造を有すると共にハイビーム用配光パターン及びロービーム用配光パターン以外の配光パターンを提供できる車両用前照灯装置を提供する。
【解決手段】バルブ３０と、進出位置と退避位置を含む２位置間で遮光状態を変化させる可動シェード３８と、可動シェード３８を進出位置に向けて付勢する第１付勢機構４２と、可動シェード３８を進出位置で停止させる固定ストッパ４０と、可動シェード３８を第１付勢機構４２の付勢力に逆らい退避位置に向けて付勢する第２付勢機構４６と、第２付勢機構４６により付勢される可動シェード３８を停止させる可動ストッパ４４と、可動ストッパ４４の位置を制御する可動ストッパ制御部と、制御時に第１付勢機構４２による付勢力より大きな付勢力を第２付勢機構４６に発生させ、非制御時に第１付勢機構４２による付勢力より小さな付勢力を第２付勢機構４６に発生させる付勢力制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯装置、特にシェードを用いて照射するビーム形態を切り替える車両用前照灯装置の構造に関する。

車両用前照灯装置は、光源からの光をリフレクタで前方へ反射させてロービームまたはハイビームを照射するようになっている。ロービームとハイビームとでは照射するビームの配光パターンが異なる。従来、単一の光源により照射される光の一部を光軸に対して進退移動するシェードと呼ばれる遮光板により遮ることで配光パターンを切り替える車両用前照灯装置が知られている。つまり、シェードにより光の一部を遮ることによりロービーム用の配光パターンを形成することができ、シェードにより光を遮らないときにハイビーム用の配光パターンを形成することができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−５６７０８号公報

従来のハイビーム配光とロービーム配光を切り替るタイプの車両用前照灯装置は、いずれか一方の配光パターンしか選択できなかった。つまり、配光パターンは、２種類しか形成できなかった。近年、車両の高性能化、高機能化が進む中で車両用前照灯装置においても車両の周囲状態に適した配光パターンを提供したいという要望が高まっている。しかしながら、配光パターンの種類を増やそうとすると構造が複雑になるという問題がある。また、ハイビーム配光は、点灯時の前方視認性が高い反面、前方車や対面歩行者が存在する場合、不快感を伴う眩しさ（グレア）を与えてしまうことがある。ハイビーム配光形成時に切替機構がフェールした場合、直ちにロービーム配光に自動的に戻るフェールセーフ構造を備えることが望ましいが、配光パターンの種類増加のために構造が複雑になっている場合、フェールセーフ構造が複雑になるという問題があった。また、構造によっては専用のフェールセーフ機構を備える必要が生じてしまう場合もあった。

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、フェールセーフ構造を有すると共に、ハイビーム用の配光パターン及びロービーム用の配光パターン以外の配光パターンを容易な構造で形成できる車両用前照灯装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用前照灯装置では、投影レンズを介して車両前方へ光を照射可能な光源と、前記光源の光軸に対し進退可能であり、進出位置と退避位置を含む２位置間で前記光源から照射された光の遮光状態を変化させて配光パターンを形成する可動シェードと、前記可動シェードを進出位置に向けて付勢する第１付勢機構と、前記第１付勢機構により付勢される前記可動シェードを前記進出位置で停止させる固定ストッパと、前記可動シェードを前記第１付勢機構の付勢力に逆らい前記退避位置に向けて付勢する第２付勢機構と、前記第２付勢機構により付勢される前記可動シェードを退避側の複数の位置のいずれかの位置で停止させる可動ストッパと、前記可動ストッパの位置を変化させて前記可動シェードの停止位置を調整する可動ストッパ制御部と、制御時に前記第１付勢機構による付勢力より大きな付勢力を前記第２付勢機構に発生させ、非制御時に前記第１付勢機構による付勢力より小さな付勢力を前記第２付勢機構に発生させる付勢力制御部と、を備えたことを特徴とする。

可動シェードは、進出位置と退避位置を含む２位置間で光源から照射された光の遮光状態を変化させる。完全な進出位置である完全進出位置においては、光を所定量遮って、いわゆるロービーム用配光パターンを形成する。また、完全な退避位置である完全退避位置においては、光を遮らずに、いわゆるハイビーム用配光パターンを形成する。第１付勢機構は可動シェードを進出位置に向けて付勢し、進出位置に可動シェードを停止させるように固定された固定ストッパに押しつける。すなわち、第１付勢機構の付勢動作により正確なロービーム用配光パターンを形成する。第２付勢機構は、可動シェードを第１付勢機構の付勢力に逆らい退避位置側に向けて付勢して可動ストッパに押しつける。可動ストッパが完全退避位置にある場合は、ハイビーム用配光パターンが形成できる。また、可動ストッパ制御部の制御により可動ストッパが完全退避位置から進出位置側に移動している場合、その位置で可動シェードを停止させるので、ハイビーム用配光パターンとロービーム用配光パターンの中間的配光効果を示す中間配光パターンが形成できる。中間配光パターンは、ロービーム用配光パターンの明暗の境界であるカットラインをハイビーム用配光パターン側に移動させた配光パターンを形成することができるので、ロービーム用配光パターンに比べ運転者の視認性を向上させることができる。付勢力制御部は、制御時に第１付勢機構による付勢力より大きな付勢力を第２付勢機構に発生させる。その結果、可動シェードが可動ストッパによって正確に停止すると共にそこで位置決めされるので、ロービーム用配光パターン以外の中間配光パターンまたはハイビーム用配光パターンを正確に形成できる。一方、付勢力制御部は、非制御時に第１付勢機構による付勢力より小さな付勢力を第２付勢機構に発生させる。この場合、第２付勢機構の付勢力は第１付勢機構の付勢力より小さければよくゼロでもよい。その結果、可動シェードは固定ストッパに押圧させられロービーム用配光パターンを形成する。言い換えれば、非制御時には優先的に可動シェードを進出位置に移動させてロービーム用配光パターンを形成するフェールセーフ機能が実現できる。

この態様によれば、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターン以外の配光パターンを単純な構造の付勢機構とストッパとの組合せにより形成することができると共に、フェールセーフ機能が実現できる。

上記態様において、前記可動シェードは、シェード幅方向に分割されて個別に進退自在な複数の分割シェードで構成され、前記第１付勢機構は、前記各分割シェードを前記固定ストッパに向けて付勢し、前記可動ストッパは、前記分割シェードごとに前記退避側の複数の位置のいずれかの位置で停止させる個別ストッパ部を含み、前記第２付勢機構は、各分割シェードを前記可動ストッパに向けて一括付勢すると共に、前記個別ストッパ部ごとの停止位置の違いに起因する前記分割シェードごとの付勢偏差量を許容する偏差許容部を含んでもよい。

固定ストッパは、可動シェードを完全進出位置に位置決めしてロービーム用配光パターンの形状を規定する。したがって、第１付勢機構は、各分割シェードを固定ストッパに個別に付勢してもよいし、共通付勢部材等を用いて一斉に付勢してもよい。可動ストッパは分割シェードごとの個別ストッパ部を含み分割シェードごとに停止位置を決めることができる。したがって、中間配光パターンの形状を個別ストッパ部の停止位置に応じて変化させることが可能となり、車両周囲の状況に応じた配光パターンを形成することができる。このとき、第２付勢機構は、各分割シェードを可動ストッパに向けて一括付勢するので、第２付勢機構を分割シェードごとに設ける必要はなく単体とすることができる。また、第２付勢機構は、個別ストッパ部ごとの停止位置の違いに起因する分割シェードごとの付勢偏差量を許容する偏差許容部を含むので、各分割シェードを可動ストッパに向けて一括付勢しても各分割シェードを各個別ストッパ部に適切に付勢して位置決めを行い正確な配光パターンを形成することができる。

また、上記態様において、前記偏差許容部は、前記各分割シェードを磁気吸引する磁気供給部を含み、当該磁気供給部と前記各分割シェードとの間に磁気接続された磁気可変ギャップを形成して、当該磁気可変ギャップの拡縮により前記付勢偏差量を許容するようにしてもよい。この態様によれば、第２付勢機構側と分割シェード側が磁気力によって接続され、両者間に形成される磁気可変ギャップの拡縮により各分割シェードの停止位置の違いによる偏差を吸収できる。その結果、各部材に変形や劣化を招くことなく各分割シェードを各個別ストッパ部に適切に付勢して位置決めを行い正確な配光パターンを形成することができる。

また、上記態様において、前記偏差許容部は、前記各分割シェードと接続される弾性部材を含み、当該弾性部材の弾性変形により前記付勢偏差量を許容すようにしてもよい。弾性部材は、偏差量を許容する変形が可能な部材であればよく、例えば、板バネ部材や弾性樹脂材などが利用できる。この態様によれば、偏差量を許容しつつ確実に付勢力を可動シェード側に伝達することが可能であり、各分割シェードを各個別ストッパ部に適切に付勢して位置決めを行うことができる。

また、上記態様において、前記可動シェードと前記第２付勢機構は鉛直方向に整列配置され、前記弾性部材を介して付勢力伝達されるようにしてもよい。この態様によれば、前後方向の機構サイズを小さくすることができるので車両用前照灯装置の前後方向のサイズの小型化に寄与できる。

本発明の車両用前照灯装置によれば、フェールセーフ構造を有すると共に、ハイビーム用の配光パターン及びロービーム用の配光パターン以外の配光パターンを容易な構造で提供できる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。

本実施形態の車両用前照灯装置は、光源の光軸に対し進退可能であり、進出位置と退避位置を含む２位置間で光源から照射された光の遮光状態を変化させて配光パターンを形成する可動シェードを含む。この可動シェードは、第１付勢機構によってロービーム用配光パターンの形成位置を規定する固定ストッパに付勢される。また、可動シェードは、第２付勢機構によってハイビーム用配光パターン及びハイビーム用配光パターンとロービーム用配光パターンの間の中間配光パターンの形成位置を規定する可変ストッパに付勢される。第２付勢機構は付勢力制御部の制御中に第１付勢機構の発生する付勢力より大きな付勢力を発生して可動シェードを退避側に移動させてハイビーム用配光パターンまたは中間配光パターンを形成する。また、第２付勢機構は付勢力制御部の非制御時に第１付勢機構の発生する付勢力より小さい付勢力を発生して可動シェードを優先的に進出位置に移動させてロービーム用配光パターンを形成する。

図１は、本実施形態の車両用前照灯装置１０の概略構成を説明する構成図である。

図１に示す車両用前照灯装置１０は、車両の車幅方向の左右に１灯ずつ配置されるいわゆる配光可変式前照灯と呼ばれる車両用前照灯装置である。車両用前照灯装置１０は、車両前方方向に開口部を有するランプボディ１２とランプボディ１２の開口部を覆う透明カバー１４で形成される灯室１６を有する。灯室１６には、光を車両前方方向に照射するランプユニット１８が収納されている。ランプユニット１８の一部には、当該ランプユニット１８の揺動中心となるピボット機構２０ａを有するランプブラケット２０が形成されている。ランプブラケット２０はランプボディ１２の内壁面に立設されたボディブラケット２２とネジ等の締結部材によって接続されている。したがって、ランプユニット１８は灯室１６内の所定位置に固定されると共に、ピボット機構２０ａを中心として、例えば前傾姿勢または後傾姿勢に姿勢変化可能となる。

また、ランプユニット１８の下面には、当該ランプユニット１８を下方から支持するユニットブラケット２４が固定されている。このユニットブラケット２４には、ランプボディ１２の外部に配置されたレベリングアクチュエータ２６が接続されている。このレベリングアクチュエータ２６は例えばロッド２６ａを矢印Ａ、Ｂ方向に伸縮させるモータなどで構成されている。ロッド２６ａが矢印Ａ方向に伸長した場合、ランプユニット１８はピボット機構２０ａを中心として後傾姿勢になるように揺動する。逆にロッド２６ａが矢印Ｂ方向に短縮した場合、ランプユニット１８はピボット機構２０ａを中心として前傾姿勢になるように揺動する。ランプユニット１８が後傾姿勢になると、光軸を上方に向けるレベリング調整ができる。また、ランプユニット１８が前傾姿勢になると、光軸を下方に向けるレベリング調整ができる。したがって、レベリング調整をすることで車両姿勢に応じた光軸調整ができる。つまり、車両用前照灯装置１０による前方照射の到達距離を最適な距離に調整することができる。なお、このレベリング調整は、車両走行中の車両姿勢に応じて実行することもできる。例えば、車両が走行中に加速する場合は後傾姿勢となり、逆に減速する場合は前傾姿勢となる。したがって、車両用前照灯装置１０の照射方向も姿勢状態に対応して上下に変動して、前方照射距離が遠くなったり近くなったりする。そこで、車両姿勢に基づきランプユニット１８のレベリング調整を行うことで走行中でも前方照射の到達距離を最適に調整できる。これを「オートレベリング」と称することもある。

灯室１６の内壁面、例えば、ランプユニット１８の下方位置には、ランプユニット１８の点消灯制御や配光パターンの形成制御を行う照射制御部２８が配置されている。この照射制御部２８はレベリングアクチュエータ２６等の制御も行う。

ランプユニット１８はエーミング調整機構を備えることができる。例えば、レベリングアクチュエータ２６のロッド２６ａとユニットブラケット２４の接続部分に、エーミング調整時の揺動中心となるエーミングピボット機構を配置する。また、ボディブラケット２２とランプブラケット２０の接続部分には車両前後方向に進退する一対のエーミング調整ネジを車幅方向に間隔をあけて配置する。例えば２本のエーミング調整ネジを前方に進出させれば、ランプユニット１８はエーミングピボット機構を中心に前傾姿勢となり光軸が下方に調整される。同様に２本のエーミング調整ネジを後方に引き戻せば、ランプユニット１８はエーミングピボット機構を中心に後傾姿勢となり光軸が上方に調整される。また、車幅方向左側のエーミング調整ネジを前方に進出させれば、ランプユニット１８はエーミングピボット機構を中心に右旋回姿勢となり右方向に光軸が調整される。また、車幅方向右側のエーミング調整ネジを前方に進出させれば、ランプユニット１８はエーミングピボット機構を中心に左旋回姿勢となり左方向に光軸が調整される。このエーミング調整は、車両出荷時や車検時、車両用前照灯装置１０の交換時に行われる。そして、車両用前照灯装置１０が設計上定められた規定の姿勢に調整され、この姿勢を基準に本実施形態の配光パターンの形成制御が行われる。

ランプユニット１８は、バルブ３０、リフレクタ３２、シェード機構３４、投影レンズ３６を含んで構成される。光源であるバルブ３０は、例えば、白熱球やハロゲンランプ、放電球、ＬＥＤなどが使用可能である。本実施形態では、一例としてハロゲンランプで構成されるバルブ３０を示す。リフレクタ３２はバルブ３０から放射される光を反射して投影レンズ３６へと導く。バルブ３０からの光及びリフレクタ３２で反射した光は、その一部がシェード機構３４を構成する可動シェード３８により遮光される。可動シェード３８はバルブ３０の光軸Ｏに対して矢印略Ｍ，Ｎ方向に進退可能であり、進出位置と退避位置を含む２位置間でバルブ３０から照射された光の遮光状態を変化させる。そして、可動シェード３８の進退位置に応じた形状の配光パターンを形成する。

本実施形態のおいて、シェード機構３４は、前述した可動シェード３８が矢印Ｍで示す進出方向に移動した場合にその移動を制限する固定ストッパ４０と、当該固定ストッパ４０に可動シェード３８を付勢する第１付勢機構４２を含む。また、可動シェード３８が矢印Ｎで示す退避方向に移動した場合にその移動を制限する可動ストッパ４４と、当該可動ストッパ４４に可動シェード３８を付勢する第２付勢機構４６を含む。可動シェード３８、固定ストッパ４０、第１付勢機構４２、可動ストッパ４４、第２付勢機構４６等は機構ベース４８に載置され１ユニットとなっている。

図２は、図１のシェード機構３４を矢印Ｔ方向から見た上面図である。
本実施形態の場合、可動シェード３８は、図２に示すように車両前方に向かって断面凹形状の略椀形状になっている。可動シェード３８の内面３８ａで形成される曲面は、投影レンズ３６の後方焦点面の湾曲形状に対応して湾曲している。このように湾曲形状を一致させることにより、可動シェード３８の車幅方向縁部における投影像の形状歪みの発生を抑制できる。

本実施形態において、可動シェード３８はシェード幅方向に分割されて個別に進退自在な複数の分割シェードで構成されてもよいし、分割されない単体シェードでもよい。図２は、一例として、可動シェード３８を例えば４分割している分割シェード５０ａ〜５０ｄを示す。なお、以下の説明では、分割シェード５０ａ〜５０ｄを単に「分割シェード５０」または、「可動シェード３８」として説明する場合もある。図２のように分割シェード５０ａ〜５０ｄとする場合、互いに隣接する分割シェード５０の間に隙間があと遮光動作時に漏光して好ましくない。図２では、詳述は省略するが、互いに隣接する分割シェード５０をその端部が例えば光軸方向に重なり合うようにして、漏光を防止するような構造にしておくことが望ましい。

各分割シェード５０ａ〜５０ｄには、図１、図２に示すように略Ｌ字形状の作動アーム５２ａ〜５２ｄ（個々に特定する必要のない場合は、作動アーム５２と記する）が接続され、その屈曲部に支持軸５４が挿通されてる。支持軸５４は例えばランプユニット１８の内壁面や機構ベース４８に立設されたブラケットに支持され、分割シェード５０が支持軸５４を軸として回動して進出位置と退避位置の間を移動できるようになっている。なお、本実施形態では、分割シェード５０と作動アーム５２を別部材として説明しているが、作動アーム５２を分割シェード５０の一部として一体化して構成してもよい。

固定ストッパ４０は、可動シェード３８が完全な進出位置である完全進出位置で停止できるように配置されている。また、固定ストッパ４０は、可動シェード３８が完全退避位置に移動した場合でもバルブ３０やリフレクタ３２からの光を遮らないように配置されている。この固定ストッパ４０は、例えば、ランプユニット１８の内壁面や機構ベース４８など可動シェード３８に対する静止体に固定された突起部材で構成できる。支持軸５４と可動シェード３８との間には可動シェード３８を進出位置に向けて付勢する第１付勢機構４２が設けられている。本実施形態の場合、第１付勢機構４２として、支持軸５４と可動シェード３８の間に例えばトーションスプリングを係合させて、可動シェード３８が常時を図１中矢印Ｒ方向に回転するように付勢している。つまり、常時可動シェード３８を固定ストッパ４０に向かって付勢している。その結果、固定ストッパ４０と第１付勢機構４２との協働により可動シェード３８は完全進出位置であるロービーム用配光パターンの形成位置に位置決めされるようになっている。後述するが、固定ストッパ４０と第１付勢機構４２とによって、シェード機構３４の制御に何らかのフェールが生じた場合に、可動シェード３８を優先的にロービーム用配光パターンの形成位置に移動するフェールセーフ機構を構成できる。なお、本実施形態では、第１付勢機構４２として可動シェード３８と支持軸５４との間に係止させたトーションスプリングを示したが、可動シェード３８を完全進出位置に付勢できる付勢部材であればよい。

一方、図１、図２に示すように、可動シェード３８に接続された作動アーム５２の下方には、可動シェード３８を退避側の複数の位置のいずれかの位置で停止させる可動ストッパ４４が配置されている。可動シェード３８が分割シェード５０で構成されている場合、可動ストッパ４４は分割シェード５０ごとに設けられ各分割シェード５０を個々に所定の位置で停止させる個別ストッパ部で構成されている。この場合、可動ストッパ４４は、例えば作動アーム５２ａ〜５２ｄの下方で対応する位置に個別ストッパ部として機能する偏心カム５６ａ〜５６ｄ（個々に特定する必要のない場合は、偏心カム５６と記する）を有するカムシャフト４４ａで構成することができる。このカムシャフト４４ａは、ステッピングモータや変速機等で構成されるストッパ駆動部５８により回転し、各分割シェード５０が退避側の所定位置で停止するように偏心カム５６と作動アーム５２との接触姿勢を決定する。カムシャフト４４ａに対する各偏心カム５６は、後述する複数のシェード形状が形成できるように相互の取付角度が定められている。

また、可動シェード３８が一体型シェードの場合は、可動シェード３８に接続された作動アーム５２の下方に偏心カム５６が一つ配置され、可動シェード３８を退避側の所定位置で停止するように偏心カム５６と作動アーム５２との接触姿勢を決定する。

ところで、第１付勢機構４２により常時固定ストッパ４０に付勢されている作動アーム５２を可動ストッパ４４の偏心カム５６に付勢して偏心カム５６のカム面の形状に従う停止位置に停止させる場合、第１付勢機構４２の付勢力より大きな付勢力を発生させる必要がある。そのために、本実施形態では、可動シェード３８（作動アーム５２）を第１付勢機構４２の付勢力に逆らい退避位置に向けて付勢する第２付勢機構４６を備えている。このとき、可動シェード３８が分割シェード５０の場合、形成するシェード形状に応じて作動アーム５２の停止位置が異なる。したがって、第２付勢機構４６が全ての作動アーム５２に対して同一の作動ストロークで付勢力を与えてしますと作動アーム５２の変形や破損の原因になる。そこで、本実施形態の第２付勢機構４６は、各分割シェード５０を可動ストッパ４４に向けて一括付勢すると共に、偏心カム５６ごとの停止位置の違いに起因する分割シェード５０ごとの付勢偏差量を許容する偏差許容部を含んでいる。

本実施形態の場合、偏差許容部は、例えば、各作動アーム５２（分割シェード５０）を磁気吸引する磁気供給部６０を含んでいる。そして、磁気供給部６０と各作動アーム５２との間に磁気接続された磁気可変ギャップを形成して、当該磁気可変ギャップの拡縮により付勢偏差量を許容するようにしている。磁気供給部６０は、例えば電磁石で構成することができる。また、磁気供給部６０の鉄心６０ａの端面に相対する作動アーム５２の端部に金属や磁石等からなる吸着体６２を配置している。

各作動アーム５２を各偏心カム５６の各面に付勢する場合は、磁気供給部６０に通電して磁気力を発生させる。各吸着体６２は発生した磁気力により吸引されて、作動アーム５２は図１の矢印Ｌ方向に回転する。前述したように、各偏心カム５６の姿勢によって作動アーム５２の回転角度が異なる。そのため、磁気供給部６０の鉄心６０ａと吸着体６２との相対距離が異なるが、磁気供給部６０と各作動アーム５２との間は磁気接続された磁気可変ギャップとして機能するので、相対距離の違いを磁気可変ギャップの拡縮によって吸収できる。その結果、可動シェード３８や作動アーム５２等では付勢偏差量が原因となる変形や破損の発生を回避することができる。

上述したように、可動ストッパ制御部６６は、ハイビーム用配光パターンまたは中間配光パターンのうち形成したい配光パターンに対応して可動ストッパ４４の停止位置を制御する。そして、磁気供給部６０で発生する磁気力により付勢力を発生することで作動アーム５２を偏心カム５６に付勢して各分割シェード５０の停止位置を正確に決定することができる。一方、磁気供給部６０への通電を停止することにより、作動アーム５２が偏心カム５６に付勢される付勢力は、第１付勢機構４２による付勢力より小さくなるので、作動アーム５２は図１中矢印Ｒ方向に回転する。つまり、作動アーム５２は第１付勢機構４２の付勢力により付勢されて固定ストッパ４０に当接して停止する。その結果、分割シェード５０はロービーム用配光パターンを形成する完全進出位置に移動する。このように、意図的に第２付勢機構４６の動作を停止させることにより可動シェード３８を完全進出位置に移動させてロービーム用配光パターンを形成することができる。また、何らかの原因により第２付勢機構４６やストッパ駆動部５８の制御に不具合が生じた場合は、磁気供給部６０による磁気力を消失させることにより可動シェード３８を優先的に完全進出位置に移動させてロービーム用配光パターンを形成することができる。つまり、固定ストッパ４０と第１付勢機構４２によるフェールセーフ機能を実現できる。

図３は、上述のように構成される車両用前照灯装置１０の照射制御部２８と車両１００側の車両制御部１０２の構成を説明する機能ブロック図である。車両用前照灯装置１０の照射制御部２８は、車両１００に搭載された車両制御部１０２の指示に従って電源回路６４の制御を行いバルブ３０の点灯制御を行う。また、照射制御部２８は車両制御部１０２からの指示に従いストッパ駆動部５８を制御する可動ストッパ制御部６６や磁気供給部６０を制御する付勢力制御部６８を制御する。

本実施形態の場合、車両用前照灯装置１０によって形成される配光パターンは、運転者によるライトスイッチ１０４の操作内容に応じて切り替え可能であり、照射制御部２８が可動ストッパ制御部６６、付勢力制御部６８を介してストッパ駆動部５８、磁気供給部６０を駆動制御する。本実施形態の場合、ロービーム用配光パターンの使用時には、可動ストッパ制御部６６及び付勢力制御部６８を非制御として、第１付勢機構４２の付勢力により可動シェード３８が完全進出位置に移動させられ、ロービーム用配光パターンを形成する。前述したように、可動ストッパ制御部６６、付勢力制御部６８、ストッパ駆動部５８、磁気供給部６０等にフェールが生じた場合も可動シェード３８は第１付勢機構４２の付勢力により優先的に完全進出位置に移動させられてロービーム用配光パターンを形成する。

一方、ロービーム用配光パターン以外のハイビーム用配光パターンや中間配光パターンの形成を運転者が要求する場合、照射制御部２８は可動ストッパ制御部６６と付勢力制御部６８を制御して、可動シェード３８を所定の進退位置に移動させる。同様に、車両周囲の状況を車両制御部１０２が検出してハイビーム用配光パターンや中間配光パターンの形成が要求された場合、照射制御部２８は可動ストッパ制御部６６と付勢力制御部６８を制御して、可動シェード３８を所定の進退位置に移動させる。

図４に可動シェード３８の進退動作により形成されるシェード形状の一例を示し、そのシェード形状で形成される配光パターンを図５に示す。図４（ａ）は、交通法規が左側通行である地域で利用する標準的なロービーム用配光パターンを形成する可動シェード３８の進退移動状態を示している。前述したように、この状態は可動ストッパ制御部６６及び付勢力制御部６８が非制御状態であり、作動アーム５２が第１付勢機構４２の付勢力により固定ストッパ４０に付勢されている。つまり、可動シェード３８は完全進出位置で位置決め固定されている。図５（ａ）は、ロービーム用配光パターンを示している。図１に示すように、本実施形態の投影レンズ３６は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズであるため、後方焦点面上に形成される光源像を、上下左右の反転像として車両前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。図５（ａ）に示すように、ロービーム用配光パターンは、左側通行時に対向車や歩行者にグレアを与えないように配慮された配光パターンである。

図４（ｂ）は、ハイビーム用配光パターンを形成する可動シェード３８の進退移動状態を示している。前述したように、この状態は可動ストッパ制御部６６及び付勢力制御部６８を制御して可動ストッパ４４を完全退避位置まで退避させる。つまり、付勢力制御部６８を制御して磁気供給部６０の駆動により作動アーム５２の吸着体６２を吸引して作動アーム５２を図１中矢印Ｌ方向に回転させる。この場合、各分割シェード５０は、完全退避位置またはそれと同等と見なせる位置まで退避できればよく、可動ストッパ４４の各偏心カム５６と各作動アーム５２とは必ずしも接触していなくてもよい。図５（ｂ）は、ハイビーム用配光パターンを示している。図５（ｂ）に示すように、ハイビーム用配光パターンは、運転者の前方視界を最大まで確保できる配光パターンである。

図４（ｃ）〜図４（ｆ）は、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンの中間の配光である中間配光パターンを形成する可動シェード３８の進退移動状態を示している。図４（ｃ）は、ロービーム用配光パターンと類似する形状の配光パターンであり、その照射距離をロービーム用配光パターンとは異ならせた中距離配光パターンである。前述したように、この状態は可動ストッパ制御部６６及び付勢力制御部６８を制御して可動ストッパ４４をロービーム用配光パターンの停止位置とハイビーム用配光パターンの停止位置の間の所望の中間停止位置まで退避させる。つまり、付勢力制御部６８を制御して磁気供給部６０の駆動により作動アーム５２の吸着体６２を吸引して当該作動アーム５２を図１中矢印Ｌ方向に回転させる。図５（ｃ）は、中距離配光パターンを示している。図５（ｃ）に示すように、中距離配光パターンは、ロービーム用配光より遠方であるがハイビーム配光ほど遠方ではない中距離領域を照射する配光である。つまり、自車前方の近距離及び中距離には対向車や歩行者等が存在せず、遠距離に対向車や歩行者が存在する場合の使用に適した配光パターンである。なお、図４（ｃ）に示す中距離配光パターンの水平線Ｈからの距離は一例であり、運転者による操作により適宜変更可能である。また、車両周囲の状況に応じて車両制御部１０２の制御により水平線Ｈからの距離を最適な位置に設定するようにしてもよい。

図４（ｄ）は、自車線側のみハイビーム領域を照射する左片ハイ配光パターンを形成する可動シェード３８の進退移動状態を示している。この場合、分割シェード５０ａ、分割シェード５０ｂのみを完全進出位置に移動させ、分割シェード５０ｃ、分割シェード５０ｄを完全退避位置に移動させるように、各偏心カム５６の姿勢を決定する。図５（ｄ）が対応する左片ハイ配光パターンである。左片ハイ配光パターンは、自車線側に前走車や歩行者が存在せず、対向車線側に対向車や歩行者が存在する場合に適した配光であり、運転者の前方視認性を向上させつつ、対向車や対向車線の歩行者にグレアを与えないように配慮した配光パターンである。

図４（ｅ）は、対向車線側のみハイビーム領域を照射する右片ハイ配光パターンを形成する可動シェード３８の進退移動状態を示している。この場合、分割シェード５０ｃ、分割シェード５０ｄのみを完全進出位置に移動させ、分割シェード５０ａ、分割シェード５０ｂを完全退避位置に移動させるように、各偏心カム５６の姿勢を決定する。図５（ｅ）が対応する右片ハイ配光パターンである。右片ハイ配光パターンは、自車線側に前走車や歩行者が存在し、対向車線側に対向車や歩行者が存在しない場合に適した配光であり、運転者の前方車にグレアを与えないように配慮しつつ、対向車線の視認性を向上させる配光パターンである。

図４（ｆ）は、自車線及び対向車線の道路照明を重視して、自車線及び対向車線の路側照明を低減させる配光パターンを形成する中央ハイ配光パターンを形成する可動シェード３８の進退移動状態を示している。この場合、分割シェード５０ａ、分割シェード５０ｄのみを完全進出位置に移動させ、分割シェード５０ｂ、分割シェード５０ｃを完全退避位置に移動させるように、各偏心カム５６の姿勢を決定する。図５（ｆ）が対応する中央ハイ配光パターンである。中央ハイ配光パターンは、自車線及び対向車線に前方車が存在せず、自車線または対向車線に歩行者が存在するような場合に適した配光であり、運転者の前方視認性を向上しつつ路側の歩行者等にグレアを与えないように配慮した配光パターンである。

なお、上述した中間配光パターンは一例であり、各分割シェード５０の進退状態を適宜決定することにより様々な中間配光パターンの形成が可能であり、車両の周囲の状態に適した配光を得ることができる。なお、本実施形態では、各分割シェード５０の進退位置と各偏心カム５６の姿勢が対応するようにカムシャフト４４ａに複数の偏心カム５６を固定した例を示した。したがって、カムシャフト４４ａの回転角度と各分割シェード５０の進退位置とが対応するようになっているので、制御を簡略化できる。別の例では、各偏心カム５６を個別に制御して各分割シェード５０の進退位置を決定するようにしてもよい。カムシャフト４４ａに複数の偏心カム５６を固定する場合、回転角度の分割数には限りがあり、形成できる中間配光パターンの種類も制限を受けるが、偏心カム５６を個別に制御することにより各分割シェード５０の進退位置の種類をより多く設定可能となり形成できる中間配光パターンの種類も容易に増加できる。

また、本実施形態においては、可動シェード３８をトーションスプリングで構成される第１付勢機構４２と電磁石で構成される第２付勢機構４６とで進退方向にそれぞれ付勢している。したがって、第２付勢機構４６の高速切替制御によりロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンを高速切替する「パッシング」も可能である。また、ハイビーム用配光パターンの使用時に対向車や歩行者を発見した場合に、迅速にロービーム用配光パターンに切り替えることも可能である。なお、吸着体６２を永久磁石等で構成し、磁気供給部６０の発生する磁気力を正負逆転可能な構成にすることもできる。この場合、吸引動作により作動アーム５２を退避側に付勢し、反発動作により作動アーム５２を進出側に付勢することができる。その結果、前述したパッシングやハイからローの切替をさらに迅速に行うことができる。

さらに、可動ストッパ４４を駆動するストッパ駆動部５８が何らかの原因によりスムーズに制御できなくなりカムシャフト４４ａの回転制御ができなくなった場合は、第２付勢機構４６の電磁石への通電をカットする。つまり、第２付勢機構４６の磁気力を消失させるか第１付勢機構４２の付勢力より小さくすることにより、作動アーム５２に接続された可動シェード３８を第１付勢機構４２の付勢力により完全進出位置に優先的かつ迅速に移動させることができる。つまり、可動ストッパ４４の停止状態に拘わらず可動シェード３８をロービーム用配光パターンの形成状態に迅速に移行させるフェールセーフモードを実行できる。その結果、ストッパ駆動部５８の制御不良等により対向車や歩行者にグレアを与えてしまうことが確実に防止できる。なお、第２付勢機構４６を構成する電磁石が制御不良になった場合でも電磁石に対する電源供給をカットすればよく、迅速にロービーム用配光パターンを形成できる。その結果、電磁石の制御不良時のフェールセーフの機能も実現できる。なお、このようにフェールセーフモードに移行した場合には、車両制御部１０２は表示装置や音声装置を介して、フェールセーフモードに移行したことを運転者に報知したり、点検修理等を促すメッセージを提供してもよい。

図３に戻り、本実施形態の車両用前照灯装置１０と車両１００による相互制御についてさらに説明する。本実施形態の車両用前照灯装置１０は、ライトスイッチ１０４の操作によらず、車両周囲の状況を各種センサで検出して、車両周囲状況に最適な配光パターンを形成するように自動制御してもよい。例えは、自車の前方に先行車や対向車、歩行者等が存在することが検出できた場合には、車両制御部１０２はロービーム用配光パターンを形成してグレアを防止するべきであると判断して照射制御部２８を制御する。また、自車の前方に先行車や対向車、歩行者等が存在しないことが検出できた場合には、可動シェード３８による遮光を伴わないハイビーム用配光パターンを形成して運転者の視界を向上させるべきであると判断して照射制御部２８を制御する。同様に前走車が存在せず対向車または歩行者が存在する場合には左片ハイ配光パターンを形成し、前走車のみ存在し対向車または歩行者が存在しない場合には、右片ハイ配光パターンを形成する等の制御を行う。同様に、車両周囲の車両や歩行者の存在位置を詳細に検出して図５（ｃ）、図５（ｆ）のように運転者の視認性を向上するように照射範囲を広げる中間配光パターンを形成するような制御を行う。

このように前走車や対向車、歩行者などの対象物を検出するために車両１００の車両制御部１０２には、対象物の認識手段として例えばステレオカメラなどのカメラ１０６が接続されている。車両制御部１０２は、カメラ１０６から提供される画像データの中に予め保持している車両や歩行者を示す特徴点を含む画像が存在する場合、その車両や歩行者を考慮した最適な配光パターンを形成するように照射制御部２８に情報を提供する。なお、車両前方に車両用前照灯装置１０による照射を抑制すべき対象物を検出する手段は適宜変更可能であり、カメラ１０６に代えてミリ波レーダや赤外線レーダなど他の検出手段を用いてもよい。また、それらを組み合わせてもよい。

また、車両制御部１０２は、車両１００に通常搭載されているステアリングセンサ１０８、車速センサ１１０などからの情報も取得可能であり、車両１００の走行状態や走行姿勢に応じて形成する配光パターンを選択するようにしてもよい。例えば、車両制御部１０２はステアリングセンサ１０８からの情報に基づき車両が旋回していると判定した場合、旋回方向の視界を向上させるように左片ハイまたは右片ハイ配光パターンを形成するようにしてもよい。また、エーミング制御をリアルタイムで行うようにしてランプユニット１８を旋回方向に向けて旋回方向の視界を向上させてもよい。このような制御モードを旋回感応モードということもできる。また、夜間に高速走行しているときには、遠方から接近する対向車や前走車、道路標識やメッセージボードの認識をできるだけ早く行えるように前照灯による照明を行うことが好ましい。そこで、車両制御部１０２は車速センサ１１０からの情報に基づき高速走行のときに、ロービーム用配光パターンの一部の形状を変えたハイウェイモードのロービーム用配光パターンを形成するように制御してもよい。このような制御モードを速度感応モードということができる。なお、図５（ｃ）に示す近距離配光パターンを形成する制御は、積極的にカットラインの高さを変更して照射到達距離を変更する制御である。これに対し、前述したレベリングアクチュエータ２６による加減速時のオートレベリング制御は、照射距離を一定に維持するような制御である。これらの制御はカットラインの高さを制御するものである。したがって、可動シェード３８の進退制御により加減速時に照射距離を一定にするオートレベリング制御と同等の制御を実現してもよい。その結果、レベリングアクチュエータ２６及びその周辺の機構を省略することができる。

この他、車両制御部１０２は、ナビゲーションシステム１１２から道路の形状情報や形態情報、道路標識の設置情報などを取得することもできる。これらの情報を事前に取得することにより走行道路に適した配光パターンをスムーズに形成することもできる。このような制御モードをナビ感応モードという。

図６（ａ）、図６（ｂ）は、本実施形態のシェード機構３４の他の構造を説明する説明図である。図６（ａ）は、シェード機構３４の上面図であり、図６（ｂ）は側面図である。図６示すシェード機構３４は、第２付勢機構４６がソレノイドアクチュエータを用いている点で図３に示す電磁石を用いたシェード機構３４と異なる。なお、図２と図６に示すシェード機構３４の可動シェード３８、固定ストッパ４０、可動ストッパ４４、第１付勢機構４２の構造は、実質的に同じであり同様な機能を有する部材には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

図３に示すシェード機構３４において、第２付勢機構４６は磁気供給部６０を含む電磁石で構成され、作動アーム５２に設けられた吸着体６２との間に磁気可変ギャップが形成されて各分割シェード５０の停止位置（偏心カム５６の停止位置）により発生する付勢偏差量を許容している。一方、図６に示すシェード機構３４において、第２付勢機構４６は駆動軸７０ａが矢印Ｃ、Ｄ方向に進退するソレノイドアクチュエータで構成され、弾性部材７２ａ〜７２ｄを介して作動アーム５２ａ〜５２ｄの端部に係合自在に接続されている。弾性部材７２ａ〜７２ｄ（以下、特定の弾性部材７２を示すとき以外は弾性部材７２と記する）は、例えば板バネ部材や弾性樹脂材で構成できる。ソレノイドアクチュエータ７０の駆動軸７０ａの先端には、各弾性部材７２が固定された一括作動部材７４が固定され、ソレノイドアクチュエータ７０の進退動作を各弾性部材７２に一括的に伝達する。図６（ｂ）に示すように、弾性部材７２と作動アーム５２の端部５２ｔは、ソレノイドアクチュエータ７０の駆動軸７０ａが矢印Ｃ方向に引き込まれた場合に係合する。このとき、作動アーム５２が矢印Ｌ方向に回転して、偏心カム５６と当接した後も駆動軸７０ａの引き込み動作が継続されると、弾性部材７２が図６（ｂ）に示すように反る。この反り量は作動アーム５２と当接する偏心カム５６の回転位置、すなわち分割シェード５０の停止位置により異なる。言い換えれば、弾性部材７２の反り動作により、各分割シェード５０の停止位置により発生する付勢偏差量を許容して、各分割シェード５０を正確な位置で停止させる。その結果、正確な形状の中間配光パターンを形成することができる。

このように部材の変形により付勢偏差量を許容する弾性部材７２を採用することにより、ソレノイドアクチュエータ７０の動作力の伝達を確実に行うと共に付勢偏差量を許容できるシンプルな構造を得ることができる。

一方、ソレノイドアクチュエータ７０の駆動軸７０ａが矢印Ｄ方向に移動する場合、弾性部材７２と端部５２ｔとの係合が解消され、作動アーム５２、つまり分割シェード５０は第１付勢機構４２の付勢力により固定ストッパ４０に当接するように完全進出位置に移動する。なお、駆動軸７０ａの矢印Ｄ方向への移動を作動アーム５２が矢印Ｒ方向に完全進出位置に対応する位置まで回転したときより多くなるように設定しておく。そして、弾性部材７２と端部５２ｔとを接合せずに、接離自在にしておくことにより、第１付勢機構４２の付勢力で作動アーム５２を矢印Ｒ方向に回転させるときに第２付勢機構４６側の影響を受けることなくスムーズかつ迅速に作動アーム５２を回転させることができる。なお、ソレノイドアクチュエータ７０は、図示を省略しているが非駆動時に駆動軸７０ａを矢印Ｄ方向に付勢するスプリング等の付勢部材が設けられている。したがって、ストッパ駆動部５８や第２付勢機構４６がフェールを起こした場合、駆動軸７０ａが迅速に矢印Ｄ方向に突出して可動シェード３８を完全進出位置に移動させるフェールセーフ機能を実現することができる。

図７は、図６の変形例であり、シェード機構３４の車両前後方向の長さが短縮可能な可動シェード３８と第２付勢機構４６のレイアウト例を示している。この場合、可動シェード３８と第２付勢機構４６は、鉛直方向に整列配置され、弾性部材７２を介して付勢力伝達される。弾性部材７２は一括作動部材７４により回転する弾性部材回転軸７２ｒに接続されている。したがって、ソレノイドアクチュエータ７０の駆動軸７０ａが矢印Ｄ方向に引き込まれた場合に矢印Ｌ方向に作動アーム５２の端部５２ｔを付勢する。その結果、作動アーム５２を偏心カム５６に付勢して、分割シェード５０を所望の停止位置にて停止させる。逆に駆動軸７０ａが矢印Ｃ方向に突出した場合、弾性部材７２は端部５２ｔから離間して作動アーム５２、すなわち分割シェード５０を第１付勢機構４２の付勢力によって固定ストッパ４０との当接位置である完全進出位置に移動させる。この場合も図６で説明したシェード機構３４の構造と同様に中間配光パターンを容易に形成できると共にフェールセーフ機能を実現できる。そして、このような可動シェード３８と第２付勢機構４６のレイアウトを行うことによりシェード機構３４を車両前後方向で小型化することが可能になる。つまり、車両用前照灯装置１０全体としての小型化にも寄与できる。

なお、本実施形態では、中間配光パターンの種類を増加させるために可動シェード３８を分割シェード５０とした例を説明したが、可動シェード３８は一体型の単体シェードでもよい。この場合、中間配光パターンはロービーム用配光パターンと同様な形状で、その明暗の境界であるカットラインをロービーム用配光パターンよりハイビーム照射領域側にシフトできるのみであるが、前方車や歩行者の存在状態によって照射の到達距離を変化させることができる。その結果、シンプルな構造でありながら運転者の視界向上に寄与できる。

また、分割シェード５０とする場合も、その分割数や各分割シェード５０の分割形状は形成したい中間配光パターンの形状に応じて適宜変更可能であり、本実施形態と同様な効果を得ることができる。また、本実施形態では、可動ストッパ４４として偏心カム５６を用いる例を示したが、分割シェード５０を個々に進退移動させることができる構造であれば採用可能である。例えば、各分割シェード５０を個別にアクチュエータで駆動してもよい。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。

本実施形態の車両用前照灯装置の概略構成を説明する構成図である。 図１のシェード機構を矢印Ｔ方向から見た上面図である。 本実施形態の車両用前照灯装置の照射制御部と車両側の車両制御部の構成を説明する機能ブロック図である。 本実施形態の車両用前照灯装置の可動シェードの進退動作により形成されるシェード形状の一例を説明する説明図である。 図４のシェード形状により形成される配光パターンを説明する説明図である。 本実施形態のシェード機構の他の構造を説明する説明図である。 図６の変形例であり、シェード機構の車両前後方向の長さを短縮する可動シェードと第２付勢機構のレイアウト例を説明する説明図である。

符号の説明

１０ 車両用前照灯装置、 １２ ランプボディ、 １８ ランプユニット、 ２８ 照射制御部、 ３０ バルブ、 ３４ シェード機構、 ３６ 投影レンズ、 ３８ 可動シェード、 ４０ 固定ストッパ、 ４２ 第１付勢機構、 ４４ 可動ストッパ、 ４６ 第２付勢機構、 ５０ 分割シェード、 ５２ 作動アーム、 ５６ 偏心カム、 ５８ ストッパ駆動部、 ６０ 磁気供給部、 ６６ 可動ストッパ制御部、 ６８ 付勢力制御部、 ７２ 弾性部材、 １００ 車両、 車両制御部１０２。

Claims (5)

1. 投影レンズを介して車両前方へ光を照射可能な光源と、
   前記光源の光軸に対し進退可能であり、進出位置と退避位置を含む２位置間で前記光源から照射された光の遮光状態を変化させて配光パターンを形成する可動シェードと、
   前記可動シェードを進出位置に向けて付勢する第１付勢機構と、
   前記第１付勢機構により付勢される前記可動シェードを前記進出位置で停止させる固定ストッパと、
   前記可動シェードを前記第１付勢機構の付勢力に逆らい前記退避位置に向けて付勢する第２付勢機構と、
   前記第２付勢機構により付勢される前記可動シェードを退避側の複数の位置のいずれかの位置で停止させる可動ストッパと、
   前記可動ストッパの位置を変化させて前記可動シェードの停止位置を調整する可動ストッパ制御部と、
   制御時に前記第１付勢機構による付勢力より大きな付勢力を前記第２付勢機構に発生させ、非制御時に前記第１付勢機構による付勢力より小さな付勢力を前記第２付勢機構に発生させる付勢力制御部と、
   を備えたことを特徴とする車両用前照灯装置。
2. 前記可動シェードは、シェード幅方向に分割されて個別に進退自在な複数の分割シェードで構成され、
   前記第１付勢機構は、前記各分割シェードを前記固定ストッパに向けて付勢し、
   前記可動ストッパは、前記分割シェードごとに前記退避側の複数の位置のいずれかの位置で停止させる個別ストッパ部を含み、
   前記第２付勢機構は、各分割シェードを前記可動ストッパに向けて一括付勢すると共に、前記個別ストッパ部ごとの停止位置の違いに起因する前記分割シェードごとの付勢偏差量を許容する偏差許容部を含むことを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯装置。
3. 前記偏差許容部は、前記各分割シェードを磁気吸引する磁気供給部を含み、当該磁気供給部と前記各分割シェードとの間に磁気接続された磁気可変ギャップを形成して、当該磁気可変ギャップの拡縮により前記付勢偏差量を許容することを特徴とする請求項２記載の車両用前照灯装置。
4. 前記偏差許容部は、前記各分割シェードと接続される弾性部材を含み、当該弾性部材の弾性変形により前記付勢偏差量を許容することを特徴とする請求項２記載の車両用前照灯装置。
5. 前記可動シェードと前記第２付勢機構は、鉛直方向に整列配置され、前記弾性部材を介して付勢力伝達されることを特徴とする請求項４記載の車両用前照灯装置。

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