JP2012094255A - 車両用灯具及びその洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドランプ等の灯具の光出射面に付着した雪や異物を確実に除去することを可能にした車両用灯具とその洗浄方法を提供する。
【解決手段】ヘッドランプＨＬの光出射面である透光カバー１２に洗浄液を噴射して洗浄する洗浄装置７と、透光カバー１２を振動させて付着した雪や異物を除去する振動装置６と、洗浄装置７と振動装置６の駆動タイミングを制御するタイミング制御装置８とを備える。洗浄液と振動との協働により透光カバー１２に付着した雪や異物を確実に除去しかつ洗浄することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は灯具の前面、特に灯具で発光した光を出射する光出射面に付着した雪や異物を除去することが可能な車両用灯具と当該車両用灯具の灯具面の洗浄方法に関するものである。

自動車の灯具、特にヘッドランプでは灯具の光出射面に付着した雪や異物が光照射の配光に影響を及ぼすためこれらの雪や異物を除去することが好ましい。ヘッドランプの光出射面に付着した異物を除去するための構成として、従来からヘッドランプクリーナが提案されている。この種のヘッドランプクリーナは、例えば特許文献１に記載のようにヘッドランプの光出射面に対向する位置に洗浄水を噴射する噴射ノズルを配設し、当該噴射ノズルから噴射した洗浄水で光出射面を洗浄し、異物を除去するというものである。しかし、このヘッドランプクリーナでは噴射の勢いが弱いと異物を除去できないことがある。また、寒冷時に光出射面に付着した雪を除去しようとして洗浄水を噴射したときに、洗浄水が除去しようとする雪により冷やされて光出射面で凍結してしまい雪を好適に除去することができない場合がある。

一方、ランプの光出射面に付着した雪を除去するための他の技術として、特許文献２では、ランプの光出射面、すなわち光出射面であるカバーレンズに超音波振動子を接合し、この超音波振動子によってカバーレンズを振動させることでカバーレンズの表面に付着した雪を落下させて除去する技術が提案されている。特許文献２の技術は振動によって雪を除去するものであるので、特許文献１のような寒冷地における不具合が生じることはない。

特開２０００−３３５３７８号公報 特開２００８−１０８５００号公報

特許文献２の技術は光出射面を振動することにより光出射面に付着した雪と光出射面との間に振動エネルギを付与し、この振動エネルギが光出射面と雪との付着力よりも大きくなったときに雪を光出射面との付着状態から解放して除去するものである。そのため、雪の付着力が大きい場合、例えば湿気を多く含んだ雪の場合には当該湿気が光出射面に凍結しやすくなり、振動のみで除去することは困難になる。まな、雪以外の異物、例えば泥等が光出射面に付着して乾燥したような場合には、付着力はきわめて覆いため振動のみでこの種の異物を除去することは難しい。

本発明の目的は光出射面に付着した雪や異物を確実に除去することを可能にした車両用灯具とその洗浄方法を提供するものである。

本発明の車両用灯具は、灯具の光出射面に洗浄液を噴射して光出射面を洗浄する洗浄装置と、灯具の少なくとも一部を振動させて当該光出射面に付着した雪や異物を除去する振動装置と、洗浄装置と振動装置の駆動タイミングを制御するタイミング制御装置とを備えることを特徴とする。

本発明において、振動装置は灯具の少なくとも一部を振動したときに可聴音を発音するように構成され、タイミング制御装置は車両が所定の速度範囲のときに振動装置を可聴音での周波数で駆動させる構成とすることが好ましい。また、振動装置は雪や異物を除去するときの振動周波数と可聴音を発音するときの振動周波数が異なる周波数に設定されていることが好ましい。さらに、タイミング制御装置は、前記振動装置と前記洗浄装置の駆動の開始時と終了時の少なくとも一方のタイミングを相違させる制御を行うことが好ましい。

本発明の車両用灯具の洗浄方法は、灯具の光出射面に洗浄液を噴射して当該光出射面を洗浄する工程と、灯具の少なくとも一部を振動して光出射面に付着した雪や異物を除去する工程を含み、タイミング制御手段によりこれらの洗浄する工程と除去する工程のタイミングを制御することを特徴とする。

本発明の車両用灯具及び洗浄方法によれば、灯具の光出射面に洗浄液を噴射するとともに灯具の少なくとも一部を振動させ、しかもこれら洗浄液の噴射と振動の駆動タイミングを適切に制御することにより、洗浄液と振動との相乗効果により光出射面に付着した雪や異物を確実に除去しかつ洗浄することができる。

また、本発明の車両用灯具によれば、振動装置を所定の速度範囲での走行時に灯具の少なくとも一部を振動して可聴音を発音するように構成することで、ハイブリッド自動車や電気自動車における注意喚起音を発音する装置として利用することができる。特に、振動装置を雪や異物を除去するときと可聴音を発音するときの振動周波数を異なる周波数に設定することで、注意喚起効果を高めるとともに雪や異物の除去効果を高めることができる。さらに、振動装置と洗浄装置の駆動の開始時と終了時の少なくとも一方のタイミングを相違させる制御を行うことで、雪や異物の除去効果と洗浄効果をより高めることができる。

実施形態のヘッドランプの概略構成を示す断面図。 タイミング制御回路のブロック構成図。 第１と第２の振動信号の周波数特性図。 洗浄動作のメインフローチャート。 振動装置と洗浄装置の状態図。 振動装置と洗浄装置の動作タイミングを示す図。 振動装置と洗浄装置の他の状態図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車のヘッドランプＨＬに適用した実施形態の概略構成図であり、特にこの実施形態はハイブリッド自動車あるいは電気自動車のようにエンジン以外の動力源で走行することが可能な自動車のヘッドランプＨＬに適用したものである。前面を開口した容器状をしたランプボディ１１と、このランプボディ１１の前面開口に取着されて光出射面を構成する素通し材料からなる透光カバー１２とでランプハウジング１が構成されており、このランプハウジング１内にランプユニット２が内装されている。このランプユニット２はプロジェクタ型ランプで構成されており、リフレクタ２２、ホルダ２３、レンズ２４からなるユニットハウジング２１内に光源として放電バルブ２０が内装され、点灯制御手段３によって放電バルブ２０の点灯状態が制御される。また、このランプユニット２は上下方向に傾動可能な傾動ブラケット４に支持されるとともに、詳細な説明は省略するスイブル機構５Ｈやレベリング機構５Ｖによってランプユニット２の光軸Ｌｘの方向が上下、左右に変化制御できるように構成されている。

前記ランプハウジング１内の一部、ここではランプボディ１１の内底面上に前記点灯制御手段３の主体である点灯制御ユニットが配設されており、この点灯制御ユニット３内に内装されている点灯制御回路３１は給電コード３２を介して前記放電バルブ２０に電気接続され、放電バルブ２０の放電を制御するように構成されている。そして、ランプユニット２で発光した光は光出射面である透光カバー１２を透過してヘッドランプＨＬの前方に出射される。また、前記ランプハウジング１内には前記透光カバー１２を振動させるための振動装置６が配設されている。この振動装置６は磁歪アクチュエータや超音波アクチュエータ等のように電気信号に基づいて振動する装置で構成されており、前記透光カバー１２の内面に嵌合構造あるいは図示のような接着構造によって一体的に取着されている。この振動装置６は前記ランプハウジング１内に配設された疑似リフレクタ（エクステンション）１３の背後位置、すなわち前記透光カバー１２から出射されて配光に影響を与える有効出射光が出射されることがない領域に配設されるとともに、ヘッドランプＨＬを前方から見たときに透光カバー１２の前面側から露見されることがなくヘッドランプの外観に影響を与えることがない位置に配設されている。

また、前記ヘッドランプＨＬの前記透光カバー１２の前面に対向する自動車の車体の一部、例えばバンパーＢの一部にはヘッドランプクリーナとも称される洗浄装置７が配設されている。この洗浄装置７はバンパーＢの一部に露呈された洗浄ノズル７１と、この洗浄ノズル７１に対して洗浄液や洗浄水（以下、洗浄液と称する）を圧送する洗浄液供給源、例えば洗浄液タンク７２内の洗浄液を圧送する洗浄液ポンプ７３を備えており、この洗浄液ポンプ７３で圧送される洗浄液を洗浄ノズル７１から透光カバー１２の前面に噴射し、その噴射圧によって透光カバー１２の前面に付着した雪や異物を除去し、かつ当該前面を洗浄するように構成されている。このような洗浄ノズル７１を備えた洗浄装置７は既に広く知られている構成のものを使用することができるので、これらについての詳細な説明は省略する。

そして、前記振動装置６を駆動制御するための回路と、前記洗浄装置７を駆動制御するための回路はタイミング制御回路８として一体的に構成されており、前記点灯制御回路３１と共にユニット化されて前記点灯制御ユニット３内に一体的に内装されている。そして、このタイミング制御回路８は電気コード６１，７４を介して前記振動装置６と洗浄装置７に電気接続され、それぞれに駆動信号を出力して駆動させるようになっている。

図２は前記タイミング制御回路８の構成図である。振動信号を生成して出力し、この振動駆動信号によって前記振動装置６を振動する振動駆動部８１と、洗浄信号を出力して前記洗浄装置７を駆動させる洗浄駆動部８２を備えている。また、前記振動駆動部８１と洗浄駆動部８２を制御してこれら両駆動部８１，８２の駆動タイミングを制御するタイミング制御部８３を備えている。

前記振動駆動部８１は、ここでは第１振動信号Ｈ１と第２振動信号Ｈ２の少なくとも２種類の振動信号を発生する第１振動信号発生部８１１と第２振動信号発生部８１２を備えている。図３はこれら２種類の振動信号Ｈ１，Ｈ２の振動周波数領域を示す図であり、図３（ａ）のように、第１振動信号Ｈ１は人間が音として聴くことができる可聴音の周波数であり、第２振動信号Ｈ２は可聴音よりも高く人間が聴くことができない高い領域の周波数である。特に、前記振動装置６が超音波アクチュエータで構成されているときには第２振動信号Ｈ２はこの超音波アクチュエータを駆動させるための超音波領域の周波数に設定されている。この場合、図３（ｂ）のように第１と第２の各振動信号Ｈ１，Ｈ２は周波数軸上の一部領域において重畳していてもよい。あるいは、振動装置６が低周波振動装置で構成されている場合には、第２振動信号Ｈ２は図３（ｃ）のように第１振動信号Ｈ１の可聴音よりも低く人間が聴くことができない低い周波数の周波数信号であってもよい。この場合でも周波数軸上の一部領域において重畳していてもよい。

前記洗浄駆動部８２は前記洗浄信号として前記洗浄液ポンプ７３を駆動するための洗浄電力を出力するものであり、例えば車載バッテリの電力を出力するように構成されている。前記タイミング制御部８３は前記振動駆動部８１で発生される２種類の振動信号Ｈ１，Ｈ２と洗浄駆動部８２からの電力ＰＷのいずれかを選択し、あるいはこれらを同時に選択して前記振動装置６と洗浄装置７に出力する構成とされている。このタイミング制御部８３には自動車の乗員によって操作される洗浄スイッチＳＷと、自動車の車速を検出する車速センサＳｖが接続されており、これら洗浄スイッチＳＷの切替状態と車速センサＳｖで検出した車速に基づいて前記振動信号Ｈ１，Ｈ２と洗浄電力ＰＷを選択しあるいは同時に出力するように構成されている。前記洗浄スイッチＳＷは通常では自動車のフロントガラスを洗浄するワイパーを駆動するためのワイパースイッチで構成することが可能である。

以上の構成のヘッドランプＨＬによる洗浄動作を説明する。図４は洗浄動作のフロー図である。また、図５は洗浄スイッチと車速により制御される洗浄動作の状態図である。これらの図において、タイミング制御部８３は先ず洗浄スイッチＳＷのオン、オフ状態を判定する（Ｓ１０１）。洗浄スイッチＳＷがオフのときにはヘッドランプＨＬの洗浄の必要がない場合であると判定される。したがって洗浄を行うことはなく、タイミング制御部８３は車速センサＳｖからの車速を判定する（Ｓ１０２）。車速が所定車速Ｓ１、例えば２０Ｋｍ／ｈ未満のときには第１振動信号Ｈ１のみを選択し（Ｓ１０３）、この第１振動信号Ｈ１に基づいて振動装置６を駆動する（Ｓ１０８）。そのため、振動装置６は第１振動信号Ｈ１の周波数で振動し、この振動によって透光カバー１２ないしランプハウジング１の全体を振動させ、振動に伴う音を発音する。この音は第１振動信号Ｈ１の周波数が可聴音の領域にあるので、人間が聴くことができる音である。

すなわち、ハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車はエンジン音が発生しないため静粛な状態での走行が可能であり、特に市街地等を低速で走行する際にはこれら自動車の走行音は歩行者や軽車両に気づかれることが少なく安全交通の点で問題が生じる。そこで、市街地を走行する２０ｋｍ／ｈより低速の走行時に振動装置６を駆動して可聴音を注意喚起音として発音することで歩行者や軽車両が自車両を認識することが可能となり、安全交通を確保することになる。このように振動装置６を自動車の注意喚起音に利用することが可能である。なお、このときの透光カバー１２の振動によって透光カバー１２の前面に付着している一部の異物が除去できることは言うまでもない。

ステップＳ１０２において車速が所定車速Ｓ１以上のときには、タイミング制御部８３は第１と第２の振動信号Ｈ１，Ｈ２のいずれも選択しない。したがって振動装置６が振動されることはなく、前記した注意喚起音は発生しない。このように車速が所定車速Ｓ１以上のときには自動車からは走行に伴う風切り音やタイヤ音が発生して歩行者や軽車両が当該自動車の存在を認識することができるようになるので注意喚起音は不要になるからである。

一方、運転者が洗浄スイッチＳＷをオンしたときには洗浄が必要であると判定されるので、ステップＳ１０１での判定に基づいてタイミング制御部８３は洗浄駆動部８２の洗浄電力を選択し、洗浄電力を洗浄装置７に供給する。これにより洗浄装置７が駆動され（Ｓ１０４）、洗浄液ポンプ７３は洗浄液を洗浄ノズル７１に圧送し、洗浄ノズル７１から洗浄液をヘッドランプＨＬの透光カバー１２の前面に噴射して洗浄を実行する。

また、これと共にタイミング制御部７３は車速を判定し（Ｓ１０５）、車速が所定車速Ｓ１未満のときには第１振動信号Ｈ１と第２振動信号Ｈ２の両方を選択して振動装置６を駆動する（Ｓ１０８）。そのため、振動装置６は第１振動信号Ｈ１と第２振動信号Ｈ２の各周波数（波形）を合成した合成振動信号によって振動し、この振動によって透光カバー１２ないしランプハウジング１の全体を振動させる。これにより、合成振動信号中の第１振動信号成分での可聴音の振動によって歩行者や軽車両に対する注意喚起音を発音する。また、これと同時に第２振動信号成分での振動により透光カバー１２の前面に付着した雪や異物を落下除去する。そして、ステップＳ１０４において洗浄装置７により噴射された洗浄液による洗浄効果との協働によって透光カバー１２の前面を好適に洗浄することが可能になる。

ステップＳ１０５において車速が所定車速Ｓ１以上のときには、タイミング制御部８３は第１振動信号Ｈ１の選択は行わず、第２振動信号Ｈ２のみを選択する。したがって振動装置６は第２振動信号Ｈ２のみによって駆動され、これにより前記した注意喚起音は発生しなくなり、その一方で第２振動信号Ｈ２により超音波振動し、透光カバー１２の前面に付着した雪や異物を落下除去する。そのため、ステップＳ１０４において洗浄装置７により噴射された洗浄液による洗浄効果との協働によって透光カバー１２の前面を好適に洗浄することが可能になる。このとき、第２振動信号Ｈ２を可聴音の領域外の周波数信号に設定しておけば振動による発音が人間に聴かれることはなく自動車における騒音になることはない。

また、このように洗浄装置７と振動装置６を同時に制御した場合、すなわち洗浄スイッチＳＷがオンされていて車速が所定速度Ｓ１以上のときの両装置６，７の駆動タイミングの制御については図６に示す形態を採用することが可能である。なお、第１振動信号Ｈ１に基づく振動は所定速度Ｓ１未満のときには常時駆動することになるので、この場合の振動装置６のタイミングは第２振動信号Ｈ２に基づく振動の駆動時間を示している。ここでの形態はいずれも洗浄装置７の駆動時間を振動装置６の駆動時間よりも短くしたものである。すなわち、洗浄液を透光カバー１２の前面に噴射すると噴射された洗浄液によって振動装置６による雪や異物の除去効果が高められるので、洗浄時間を可及的に短くして洗浄液の消費量を削減するとともに洗浄液ポンプ７３の駆動による消費電力を低減することを可能としているのである。

その上で、図６（ａ）は洗浄装置７を駆動すると同時に振動装置６の駆動を開始し、洗浄装置７の駆動が終了した後も振動装置６をさらに所要時間だけ駆動させる形態である。洗浄液を最初に噴射することで振動による雪や異物の除去効果を高めようとするものである。図６（ｂ）は振動装置６を駆動させておき、その途中で洗浄装置７を駆動する形態である。振動だけで除去できる雪や異物を先に除去しておき、その上で洗浄液を噴射することで振動だけでは除去し難い雪や異物を除去することが可能になる。図６（ｃ）は同様に振動装置６を駆動させておき、その終了に近くなった途中で洗浄装置７を駆動し、所定時間後に両装置６，７を同時に停止する形態である。振動だけで除去できる雪や異物を先に除去しておき、その上で振動駆動の終了のタイミングで洗浄液を噴射することで除去し難い雪や異物を除去するとともに洗浄装置による最終洗浄が期待できる。

また、図６（ｄ）のように洗浄装置７を先に駆動し、洗浄装置７の駆動が終了した後に振動装置６を駆動させてもよい。あるいは、その反対に図６（ｅ）のように振動装置６を先に駆動し、振動装置６の駆動が終了した後に洗浄装置７を駆動させてもよい。この場合、洗浄装置７と振動装置６の駆動タイミングは全く重ならない形態でもよく、あるいは一部の駆動タイミングが重なる形態であってもよい。これらの形態では透光カバー１２の前面における雪や異物を除去して洗浄を行う実質的な時間を長くでき、洗浄効果及び除去効果を高めることができる。

ここで、図７の状態図に示すように、車速が前記した速度Ｓ１よりも高速側の所定速度Ｓ２、例えば４０Ｋｍ／ｈ以上になったときには洗浄スイッチＳＷのオンまたはオフのいずれの場合でも第１と第２の振動信号Ｈ１，Ｈ２を出力しないように構成してもよい。すなわち、自動車が４０Ｋｍ／ｈ以上で走行している場合には、自動車自身が走行振動してこの振動が透光カバー１２にまで伝達されており、また透光カバー１２の前面に自動車の走行に伴う風圧が加えられているので、これらの振動と風圧によって透光カバー１２の前面に付着している雪や異物を落下除去することが期待できるからである。この場合には振動装置６の振動駆動を停止し、消費電力を削減することになる。

実施形態では振動装置６を透光カバー１２の内面に取着した例を示したが、ヘッドランプＨＬを外部から見たときに振動装置６が露見せずヘッドランプＨＬの外観の低下を生じることがない位置であれば自動車の車体によって隠される透光カバー１２の外面の上下左右の縁部に取着してもよい。また、振動装置６は直接透光カバー１２に取着することが必要とされるものではなく、例えばランプボディ１１の一部に取着しランプボディ１１を介して透光カバー１２を振動するように構成してもよく、ランプの少なくとも一部に取着すればよい。さらに、振動装置６は実施形態の磁歪アクチュエータや超音波アクチュエータに限られるものではなく、振動信号によって振動するアクチュエータであれば本発明に適用することが可能である。一方、本発明に適用する洗浄装置は実施形態のような洗浄液を透光カバーの前面に噴射する構成のものに限られることはなく、ヘッドランプの前面を払拭して洗浄するワイパー構造の洗浄装置であってもよい。

実施形態では所定速度のＳ１，Ｓ２をそれぞれ２０Ｋｍ／ｈ，４０Ｋｍ／ｈに設定した例を示したが、これらの車速に限られるものでないことは言うまでもない。さらに、実施形態では自動車のヘッドランプに適用した例を示しているが、従来からランプクリーナが装備されている灯具であれば例えば標識灯のような灯具についても本発明を同様に適用することが可能である。

本発明は灯具の光出射面を洗浄するための洗浄装置を備えるヘッドランプ等のような車両用灯具であって、灯具の光出射面に付着した雪や異物を除去する振動装置を備えることが可能な車両用灯具に採用することが可能である。

１ ランプハウジング
２ ランプユニット
３ 点灯制御装置
６ 振動装置
７ 洗浄装置
８ タイミング制御回路
１１ ランプボディ
１２ 透光カバー
７１ 噴射ノズル
７３ 洗浄液ポンプ
８１ 振動駆動部
８２ 洗浄駆動部
８３ タイミング制御部
ＳＷ 洗浄スイッチ
Ｓｖ 車速センサ
Ｈ１ 第１振動信号
Ｈ２ 第２振動信号
ＰＷ 洗浄駆動信号
ＨＬ ヘッドランプ

Claims (5)

1. 灯具の光出射面に洗浄液を噴射して光出射面を洗浄する洗浄装置と、前記灯具の少なくとも一部を振動させて当該光出射面に付着した雪や異物を除去する振動装置と、前記洗浄装置と前記振動装置の駆動タイミングを制御するタイミング制御装置とを備えることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記振動装置は前記灯具の少なくとも一部を振動したときに可聴音を発音するように構成され、前記タイミング制御装置は車両が所定の速度範囲のときに前記振動装置を駆動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記振動装置は前記雪や異物を除去するための振動周波数数と前記可聴音を発音するときの振動周波数数が異なる周波数に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記タイミング制御装置は、前記振動装置と前記洗浄装置の駆動の開始時と終了時の少なくとも一方のタイミングを相違させる制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用灯具。
5. 灯具の光出射面に洗浄液を噴射して当該光出射面を洗浄する工程と、前記灯具の少なくとも一部を振動して当該光出射面に付着した雪や異物を除去する工程を含み、タイミング制御手段により前記洗浄する工程と除去する工程のタイミングを制御することを特徴とする車両用灯具の洗浄方法。
   
   

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