JP2012022962A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用前照灯を小型且つ軽量化する。
【解決手段】車両用前照灯１０は、光源から発せられリフレクタ１８によって集光される光の一部をシェード２０で遮ることにより形成されるロービーム用配光パターンのうち、シェード２０の上縁部によって形成されるカットオフラインを上下方向に移動させるレベリング機構２４と、光源からカットオフラインより上方の一部の領域へ向かう光の遮光を解除して一部の領域に光を照射させるよう、シェード２０をリフレクタ１８に対し上縁部と平行に移動させるスイブル機構２２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯に関し、特に配光可変型の車両用前照灯に関する。

従来より、配光パターンの切替を可能とした車両用前照灯が知られている。例えば、特許文献１には、灯室内に光源から出射される光の一部を遮光する回転シェードを設けておき、この回転シェードの回転位置を変化させることで配光パターンを変化させる車両用前照灯が開示されている。また、この特許文献１に開示された車両用前照灯には、照射方向を垂直方向に偏向制御するレベリング機構および照射方向を水平方向に偏向制御するスイブル機構が設けられており、回転シェードとの組み合わせにより、種々の配光パターンを形成できるように構成されている。

特開２００７−２１６８８１号公報

特許文献１に開示された車両用前照灯では、スイブル機構は、アクチュエータによりランプユニット全体を回動させる構成となっている。従って、スイブル機構のアクチュエータとしては、高負荷に耐えられる大型のアクチュエータが要求される。その結果、車両用前照灯が大型化し、重量が増加する可能性がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用前照灯を小型且つ軽量化できる技術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は、光源から発せられ光学部材によって集光される光の一部をシェードで遮ることにより形成されるロービーム用配光パターンのうち、シェードの縁部によって形成されるカットオフラインを上下方向に移動させるレベリング機構と、光源からカットオフラインより上方の一部の領域へ向かう光の遮光を解除して一部の領域に光を照射させるよう、シェードを光学部材に対し縁部と平行に移動させるスイブル機構とを備える。

この態様によると、スイブル機構は、シェードのみを光学部材に対し移動させればよいので、スイブル機構のアクチュエータとして小型のものを採用できる。これにより、車両用前照灯を小型且つ軽量化できる。

レベリング機構は、光学部材とシェードとを一体的に移動させることにより、ロービーム用配光パターン全体を上下方向に移動させてもよい。

レベリング機構は、光学部材とシェードとを相対的に移動させることにより、カットオフラインを上下方向に移動させてもよい。

グレアの付与を回避すべき対象物の存在を検知する検知手段と、検知された対象物を一部の領域が含まないようスイブル機構によるシェードの移動を制御する制御部とをさらに備え、検知手段は、光学部材に対し固定されていてもよい。

左右両端に鉛直方向のカットオフラインを形成するためのエッジが形成されたシェードを備えてもよい。

本発明によれば、車両用前照灯を小型且つ軽量化できる。

本発明の実施形態に係る車両用前照灯の概略斜視図である。 灯具ユニットの構成を説明するための概略斜視図である。 灯具ユニットの構成を説明するための概略正面図である。 右側通行の地域でロービーム用配光パターンを形成する場合のシェード配置を説明するための図である。 ハイビーム用配光パターンを形成する場合のシェード配置を説明するための図である。 図６（ａ）（ｂ）は、スプリット配光パターンを形成する場合のシェード配置を説明するための図である。 図７（ａ）（ｂ）は、スプリット配光パターンを説明するための図である。 図８（ａ）（ｂ）は、スプリット配光パターンを形成する場合のシェードの別の配置を説明するための図である。 図９（ａ）（ｂ）は、図８（ａ）（ｂ）に示すシェード配置の効果を説明するための図である。 図１０（ａ）（ｂ）は、左側通行の地域で使用される左片ハイ用配光パターンを形成する場合のシェード配置を説明するための図である。 図１１（ａ）（ｂ）は、左片ハイ用配光パターンを説明するための図である。 図１２（ａ）（ｂ）は、車両用前照灯の変形例について説明するための図である。 ミラーを設けた場合と設けない場合のＭＡＸ光度の変化を示す図である。 車両前照灯の他の変形例について説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用前照灯１０の概略斜視図である。車両用前照灯１０は、灯具前方に開口された凹部を有するランプボディ１２と、該ランプボディ１２の開口面を閉塞するカバー（図示せず）とを備え、ランプボディ１２とカバーによって形成された灯室内に、灯具ユニット１１が配置されている。

灯具ユニット１１は、フレーム１４と、投影レンズ１６と、リフレクタ１８と、シェード２０と、スイブル機構２２と、レベリング機構２４と、カメラ２６と、制御部（図示せず）とを備える。

フレーム１４は、略コ字状に曲げ加工された板状体であり、上板１４ａと、背板１４ｂと、下板１４ｃとを備える。フレーム１４は、背板１４ｂの上部に設けられたベアリング部３４を介して、ランプボディ１２の上板１２ａおよび背板１２ｂに支持されている。

投影レンズ１６は、灯具ユニット１１の前端部に設けられている。投影レンズ１６は、上板１４ａおよび下板１４ｃの前端部により支持されている。投影レンズ１６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からなり、後方焦点面上に形成される光源像を反転像として車両用前照灯１０の前方に投影する。

投影レンズ１６の後方には、リフレクタ１８が設けられている。リフレクタ１８は、フレーム１４の背板１４ｂの後方側面に固定されている。リフレクタ１８は、光源としてのＬＥＤ（図示せず）から発せられた光を反射して集光する機能を有する。リフレクタ１８で反射した光は、背板１４ｂに設けられた開口１４ｄを通過して、投影レンズ１６に向かって進む。

シェード２０は、リフレクタ１８と投影レンズ１６との間に設けられた板状体である。シェード２０は、リフレクタ１８により集光された光の一部を遮ることにより、ロービーム用配光パターンを形成する機能を有する。ロービーム用配光パターンは、所定のカットオフラインより上方の領域へ向かう光を遮光した配光パターンである。シェード２０の上縁部は、ロービーム用配光パターンのカットオフラインに応じた形状に形成されている。本実施形態において、シェード２０は、スイブル機構２２により、リフレクタ１８に対し上縁部と平行に移動可能とされている。

スイブル機構２２は、２機能アクチュエータ２８と、シェード２０を支持するシェード支持部材２１とを備える。２機能アクチュエータ２８は、フレーム１４の下板１４ｃ上に固定されている。この２機能アクチュエータ２８は、シェード２０を回転させる機能の他に、後述するように灯具ユニット１１全体を揺動し、灯具ユニット１１の照射方向を上下方向に移動させる機能を有する。２機能アクチュエータ２８の上面には、回転出力軸３０が突出されており、この回転出力軸３０は、シェード支持部材２１の一端部に連結される。シェード支持部材２１の他端部には、シェード２０が連結されている。２機能アクチュエータ２８内には、図には表れない第１モータや、この第１モータの回転出力を変速する変速機構等が内蔵されており、第１モータの回転によって回転出力軸３０が回転される。２機能アクチュエータ２８へ制御信号が入力されることにより回転出力軸３０が回転すると、シェード２０がシェード支持部材２１と共に水平方向に所要の角度回転され、スイブル制御が行われる。

レベリング機構２４は、ロービーム用配光パターンのうち、シェード２０の上縁部によって形成されるカットオフラインを上下方向に移動させる機能を有する。本実施形態においては、レベリング機構２４は、リフレクタ１８とシェード２０とを一体的に移動させることにより、ロービーム用配光パターン全体を上下方向に移動させる。

レベリング機構２４は、上述した２機能アクチュエータ２８と、ベアリング部３４と、ラック３２とを備える。ラック３２の後端部は、ランプボディ１２の背板１２ｂに固定されている。２機能アクチュエータ２８内には、上述した第１モータとは別の第２モータや、この第２モータに連結されたピニオンが内蔵されている。第２モータの回転によってピニオンが回転されると、ピニオンに組み合わされたラック３２が前後方向に沿って進退し、フレーム１４がベアリング部３４を支点にして揺動する。これにより、灯具ユニット１１の照射方向、言い換えると投影レンズ１６の光軸Ａｘが上下に傾動され、レベリング制御が行われる。

カメラ２６は、グレアの付与を回避すべき対象物の存在を検知するための検知手段として機能する。本実施形態において、カメラ２６は、フレーム１４の下板１４ｃの前端部に固定されている。フレーム１４にはリフレクタ１８が固定されているので、言い換えると、カメラ２６はリフレクタ１８に対し固定されている。

制御部は、カメラ２６により撮像された車両前方の画像に基づき、グレアの付与を回避すべき対象物を検知し、検知された対象物にグレアが付与されないよう、スイブル機構２２によるシェード２０の移動を制御する。グレアの付与を回避すべき対象物とは、例えば前方車や歩行者である。

カメラは、車室内の例えばルームミラーの近傍に取り付けられるのが一般的である。しかしながら、車室内にカメラを取り付けた場合、カメラの軸と車両用前照灯の光軸との精度確保や、エイミングによる軸ずれが問題となる。軸ずれが発生すると、前方車等にグレアを与えてしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態のように、灯具ユニット１１に一体的にカメラ２６を固定することにより、カメラの軸と車両用前照灯の光軸とのずれを小さくすることができ、前方車等にグレアを与える事態を回避できる。

図２は、灯具ユニット１１の構成を説明するための概略斜視図である。また、図３は、灯具ユニット１１の構成を説明するための概略正面図である。

図２および図３に示すように、リフレクタ１８は、第１ＬＥＤ３６ａから発せられた光を反射する第１反射面１８ａと、第２ＬＥＤ３６ｂから発せられた光を反射する第２反射面１８ｂとを有している。第１反射面１８ａは、第１ＬＥＤ３６ａの発光中心と、投影レンズ１６の後側焦点Ｆとに焦点を有する楕円反射面に形成されている。また、第２反射面１８ｂは、第２ＬＥＤ３６ｂの発光中心と、投影レンズ１６の後側焦点Ｆとに焦点を有する楕円反射面に形成されている。第１反射面１８ａで反射した第１ＬＥＤ３６ａからの光、および第２反射面１８ｂで反射した第２ＬＥＤ３６ｂからの光は、投影レンズ１６の後側焦点Ｆまたはその近傍に集光される。

シェード２０は、回転移動に対応するため、水平断面が略円弧状に形成されている。また、シェード２０の上縁部は、図３に示すように、水平エッジ２０ａと、左配光用傾斜エッジ２０ｂと、右配光用傾斜エッジ２０ｃとを有する。交通法規が左側通行の地域でロービーム用配光パターンを形成する場合、車両用前照灯１０の制御部は、図３に示すように、左配光用傾斜エッジ２０ｂが後側焦点Ｆ又はその近傍に位置するようにシェード２０を回転移動する。これにより、左側通行に適したロービーム用配光パターンが形成される。

図４は、交通法規が右側通行の地域でロービーム用配光パターンを形成する場合のシェード２０の配置を説明するための図である。この場合、車両用前照灯１０の制御部は、図４に示すように、右配光用傾斜エッジ２０ｃが投影レンズ１６の後側焦点Ｆ又はその近傍に位置するようにシェード２０を回転移動する。これにより、右側通行に適したロービーム用配光パターンが形成される。

図５は、ハイビーム用配光パターンを形成する場合のシェード２０の配置を説明するための図である。この場合、車両用前照灯１０の制御部は、図５に示すように、第１ＬＥＤ３６ａおよび第２ＬＥＤ３６ｂからカットオフラインより上方の領域へ向かう光の遮光を解除して該領域に光を照射させるよう、シェード２０をリフレクタ１８に対し上縁部と平行に回転移動させる。これにより、ハイビーム用配光パターンが形成される。

図６（ａ）（ｂ）は、スプリット配光パターンを形成する場合のシェード２０の配置を説明するための図である。図６（ａ）は、左側車両用前照灯内に配置された左側灯具ユニット１１Ｌを示し、図６（ｂ）は、右側車両用前照灯内に配置された右側灯具ユニット１１Ｒを示す。また、図７（ａ）（ｂ）は、スプリット配光パターンを説明するための図である。図７（ａ）（ｂ）は、車両用前照灯１０の前方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示している。図７（ａ）は、左側灯具ユニット１１Ｌにより形成された配光パターン７０Ｌを示し、図７（ｂ）は、右側灯具ユニット１１Ｒにより形成された配光パターン７０Ｒを示す。配光パターン７０Ｌは、鉛直方向に沿った縦カットオフライン７２Ｌより右側且つ水平カットオフライン７３Ｌよりも上側の領域に光が照射されないようにした配光パターンである。また、配光パターン７０Ｒは、縦カットオフライン７２Ｒより左側且つ水平カットオフライン７３Ｒよりも上側の領域に光が照射されないようにした配光パターンである。これらの配光パターン７０Ｌおよび７０Ｒを重畳させることで、スプリット配光パターンが形成される。

本実施形態において、シェード２０の左縁部には、縦カットオフライン７２Ｌを形成するための左側縦エッジ２０Ｌが形成されており、右縁部には、縦カットオフライン７２Ｒを形成するための右側縦エッジ２０Ｒが形成されている。制御部は、左側縦エッジ２０Ｌがリフレクタ１８からの反射光の光路に位置するよう、左側灯具ユニット１１Ｌのシェード２０の回転を制御する。これにより、縦カットオフライン７２Ｌより左側且つ水平カットオフライン７３Ｌよりも上側の領域の遮光が解除され、該領域に光が照射される。また、制御部は、右側縦エッジ２０Ｒがリフレクタ１８からの反射光の光路に位置するよう、右側灯具ユニット１１Ｒのシェード２０の回転を制御する。これにより、縦カットオフライン７２Ｒより右側且つ水平カットオフライン７３Ｒよりも上側の領域の遮光が解除され、該領域に光が照射される。

カメラ２６からの画像情報に基づき検知した前方車の位置に応じて縦カットオフライン７２Ｌ、７２Ｒの位置を制御することにより、前方車に与えるグレアを抑制しつつ、自車線および対向車線より外側の視界を良好に確保できる。本実施形態によれば、シェード２０の左右縁部に左側縦エッジ２０Ｌ、右側縦エッジ２０Ｒを形成したことにより、同一構造の灯具ユニット１１を左右の車両用前照灯に適用でき、コスト的に有利である。

図８（ａ）（ｂ）は、スプリット配光パターンを形成する場合のシェード２０の別の配置を説明するための図である。図８（ａ）は、左側車両用前照灯内に配置された左側灯具ユニット１１Ｌを示し、図８（ｂ）は、右側車両用前照灯内に配置された右側灯具ユニット１１Ｒを示す。また、図９（ａ）（ｂ）は、図８（ａ）（ｂ）に示すシェード配置の効果を説明するための図である。

図６（ａ）（ｂ）で説明したようなシェード配置でスプリット配光パターンを形成する場合、図９（ｂ）に示すように、左側車両用前照灯１０Ｌで自車の左斜め前方を照射し（配光９０Ｌ）、右側車両用前照灯１０Ｒで自車の右斜め前方を照射する（配光９０Ｒ）。しかしながら、本実施形態においては、シェード２０の左右に縦エッジを形成しているので、図８（ａ）（ｂ）に示すようなシェード配置も可能である。すなわち、図８（ａ）に示すように、左側灯具ユニット１１Ｌのシェード２０の右側縦エッジ２０Ｒをリフレクタ１８からの反射光の光路に配置し、図８（ｂ）に示すように、右側灯具ユニット１１Ｒのシェード２０の左側縦エッジ２０Ｌをリフレクタ１８からの反射光の光路に配置する。そして、図９（ａ）に示すように、左側車両用前照灯１０Ｌで自車の右斜め前方を照射し（配光９０Ｌ）、右側車両用前照灯１０Ｒで自車の左斜め前方を照射する（配光９０Ｒ）。言い換えると、左右の車両用前照灯からの照射光をクロスさせるのである。これにより、スプリット配光パターンを形成できる。この場合、照射光をクロスさせるために、車両用前照灯の光軸が図９（ｂ）の場合と比較してより側方を向いている。その結果、図９（ｂ）の場合よりも広い照射範囲を確保できる。

図１０（ａ）（ｂ）は、左片ハイ用配光パターンを形成する場合のシェード２０の配置を説明するための図である。左片ハイ用配光パターンは、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１０（ａ）は、左側灯具ユニット１１Ｌを示し、図１０（ｂ）は、右側灯具ユニット１１Ｒを示す。

また、図１１（ａ）（ｂ）は、左片ハイ用配光パターンを説明するための図である。図１１（ａ）は、左側灯具ユニット１１Ｌにより形成された配光パターン１１０Ｌを示し、図１１（ｂ）は、右側灯具ユニット１１Ｒにより形成された配光パターン１１０Ｒを示す。図１１（ａ）（ｂ）に示すように、配光パターン１１０Ｌ、１１０Ｒは共に、縦カットオフライン１１２Ｌ、１１２Ｒより右側且つ水平カットオフライン１１３Ｌ、１１３Ｒよりも上側の領域に光が照射されないようにした配光パターンである。これらの配光パターン１１０Ｌおよび１１０Ｒを重畳させることで、左片ハイ用配光パターンが形成される。

上記では左片ハイ用配光パターンの形成例について説明したが、右側縦エッジ２０Ｒを用いて縦カットオフラインを形成するようにシェード２０を回転させれば、右片ハイ配光パターンの形成も可能である。右片ハイ用配光パターンは、対向車線側に対向車や歩行者が存在せず、自車線側に前走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、前走車や自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。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用前照灯１０においては、スイブル機構２２によりシェード２０をリフレクタ１８に対し移動させることで、種々の配光パターンを形成できる。ここで、本実施形態によれば、スイブル機構２２は、シェード２０のみを移動させればよいので、スイブル機構２２のアクチュエータとして小型のものを採用できる。これにより、車両用前照灯を小型且つ軽量化できる。

図１２（ａ）（ｂ）は、車両用前照灯の変形例について説明するための図である。本変形例に係る車両用前照灯１０は、図１２（ｂ）に示すように、縦エッジが形成されたシェード２０の側端部にミラー１２０を設けたことを特徴とする。

図１２（ａ）は、ミラーを設けない場合のリフレクタからの反射光１２２の光路を図示している。図１２（ａ）に示すように、反射光１２２のうち一部の光はシェード２０で遮光され、遮光されなかった光が投影レンズ１６に入射する。シェード２０の側端部にミラー１２０を設けた場合、図１２（ｂ）に示すように、ミラー１２０を設けなかった場合にはシェード２０で遮光されていた一部の反射光１２２ａが、ミラー１２０で反射されることにより、投影レンズ１６に入射する。これにより、灯具前方に照射されるＭＡＸ光度を高めることができる。

図１３は、ミラーを設けた場合と設けない場合のＭＡＸ光度の変化を示す図である。図１３において、縦軸はＭＡＸ光度（ｃｄ）であり、横軸は縦エッジの位置（度）である。縦エッジが投影レンズ１６の光軸上に位置する場合を０度としている。図１３に示すように、縦エッジの位置が−２度〜０度の範囲ではミラー１２０の影響でＭＡＸ光度が低下しているが、１度〜５度の広い範囲において、ミラー１２０の効果によりＭＡＸ光度が高くなっていることが分かる。

ハイビーム用配光パターン等においては、通常、左右の車両用前照灯からの照射光を重畳しているが、スプリット配光パターンにおいては、縦カットオフラインより外側且つ水平カットオフラインより上側の領域は、左右一方の車両用前照灯からの光が照射されるだけであるため、若干暗くなる。しかしながら、本変形例のように、シェード２０の側端部にミラー１２０を設けることにより、ＭＡＸ光度が高まるので、視認性を高めることができる。

図１４は、車両前照灯の他の変形例について説明するための図である。本変形例に係る車両用前照灯１０は、レベリング機構２４が、リフレクタ１８とシェード２０とを相対的に移動させることにより、ロービーム用配光パターンのカットオフラインを上下方向に移動させる点が図１に示した車両用前照灯と異なる。

図１４に示すように、本変形例に係るレベリング機構２４は、２機能アクチュエータ２８と、シェード支持部材２１と、レベリング用アクチュエータ１４０とを備える。２機能アクチュエータ２８は、図１の実施形態と同様に、回転出力軸３０を回転させる。回転出力軸３０には、シェード支持部材２１の一端部が連結されている。ここで、本変形例においては、シェード支持部材２１の他端部に、レベリング用アクチュエータ１４０が設けられている。そして、このレベリング用アクチュエータ１４０にシェード２０が連結されている。レベリング用アクチュエータ１４０内部には、モータと、モータの回転を直進運動に変換する機構が内蔵されている。レベリング用アクチュエータ１４０に制御信号が入力されると、レベリング用アクチュエータ１４０はシェード２０を上下に移動させ、これにより、ロービーム用配光パターンのカットオフラインが上下方向に移動する。

本変形例によれば、シェード２０のみを上下させてレベリング制御を行うことができる。従って、レベリング機構２４に必要とされるアクチュエータとして、小型且つ軽量なものを用いることができる。その結果、車両用前照灯をより小型且つ軽量化できる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施形態では、光源としてＬＥＤを例示したが、光源の種類は特に限定されない。また、光源から発せられた光を集光する光学部材として、リフレクタを例示したが、光学部材は特に限定されない。

１０ 車両用前照灯、 １１ 灯具ユニット、 １２ ランプボディ、 １４ フレーム、 １６ 投影レンズ、 １８ リフレクタ、 ２０ シェード、 ２１ シェード支持部材、 ２２ スイブル機構、 ２４ レベリング機構、 ２６ カメラ、 ２８ ２機能アクチュエータ、 ３２ ラック、 ３４ ベアリング部、 １２０ ミラー、 １４０ レベリング用アクチュエータ。

Claims (5)

1. 光源から発せられ光学部材によって集光される光の一部をシェードで遮ることにより形成されるロービーム用配光パターンのうち、前記シェードの縁部によって形成されるカットオフラインを上下方向に移動させるレベリング機構と、
   前記光源から前記カットオフラインより上方の一部の領域へ向かう光の遮光を解除して前記一部の領域に光を照射させるよう、前記シェードを前記光学部材に対し前記縁部と平行に移動させるスイブル機構と、
   を備えることを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記レベリング機構は、前記光学部材と前記シェードとを一体的に移動させることにより、ロービーム用配光パターン全体を上下方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記レベリング機構は、前記光学部材と前記シェードとを相対的に移動させることにより、前記カットオフラインを上下方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
4. グレアの付与を回避すべき対象物の存在を検知する検知手段と、
   検知された前記対象物を前記一部の領域が含まないよう前記スイブル機構による前記シェードの移動を制御する制御部と、
   をさらに備え、
   前記検知手段は、前記光学部材に対し固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用前照灯。
5. 左右両端に鉛直方向のカットオフラインを形成するためのエッジが形成されたシェードを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用前照灯。

Images