JP2013211267A - 光学モジュールにおける遮断機構及び当該機構を備えた光学モジュール - Google Patents

光学モジュールにおける遮断機構及び当該機構を備えた光学モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】光ビームの遮断シールドを移動させるように構成された駆動モータの自己発熱を防止した光学モジュールの遮断機構を提供する。
【解決手段】光学モジュールの遮断機構5は、ハウジング100と、電機子抵抗を備え、光ビームの遮断シールドを移動させるように構成された駆動モータを備え、前記ハウジング100はプラスチック材料から形成されており、前記電機子抵抗は、25〜120オームである。モータは、遮断シールドを駆動するのには十分なトルク、遮断機構のために光学モジュール内で利用し得る空間に合う寸法を呈する。
【選択図】図2

Description

本発明は、光学モジュールにおける遮断機構及び当該機構を備えた光学モジュールに関するものである。このような光学モジュールは、特に、自動車の前方に配置した自動車用投光器、特にエリプティカル投光器、に装着される。
このような光学モジュールは、リフレクターに光を投影する光源を備えている。光はレンズで反射して、反転し、光ビームの形で車外に返される。光学モジュールは、このような光ビームの部分を遮断したりしなかったりする遮断機構を備えている。
必要に応じて、第1の角度姿勢から第2の角度姿勢へと電気的に作動される回転遮断シールドを備えた遮断機構を用いることは知られており、第1の角度姿勢では、遮断シールドが投光器の範囲をロービームに制限するように光ビームの一部を遮断し、対向方向を移動するドライバーの目をくらませないようにし、第2の角度姿勢では、遮断シールドが光ビームを遮断せずに、投光器の範囲がハイビームに対応するようにしている。
また、光ビームを選択的に遮断するように、遮断シールドが2つ以上の角度姿勢を取る、いわゆる多機能投光器も知られている。
遮断シールドは、電気モータを備えたアクチュエータによって電気的に作動される。電気モータは、固定子と、コイルの組を備えた回転子、電機子巻線ないし電機子と呼ばれる、とを備えている。電機子は、巻かれた導電ワイヤ、したがって導電ワイヤの抵抗に対応する抵抗、いわゆる電機子抵抗を呈する。
モータは、遮断機構のプラスチックハウジングに搭載される。光学モジュール内にモータを配置するために利用できるスペースが縮小されると、コイルについて、したがって、導電ワイヤについて利用できる縮小された容量の小さな寸法のモータを用いることが知られている。よって、導電ワイヤの長さは制限される。実際、モータトルクは導電ワイヤの断面に比例し、モータが遮断シールドを作動させるのに十分なトルクを提供できる閾値を超えて断面を低減することはできない。ここで、導電ワイヤの抵抗、すなわち、電機子抵抗は、導電ワイヤの長さに比例し、このような「小さな」モータは、弱い電機子抵抗、すなわち、25オーム以下しか提供できない。
結果として、与えられた電圧について、モータを通る電流強度がきわめて大きくなり、モータからは多大なパワーが消費され、これは、モータの重大な自己発熱をもたらす。このような自己発熱現象は、特に、いわゆる自己発熱温度によって規定される。
さらに、光源から散逸される熱及びレンズを通して光学モジュールに入射する太陽光線によって、光学モジュールの内部環境温度、したがってモータの内部環境温度が加熱される。このような加熱現象は、特に、いわゆる環境温度によって規定される。
モータの自己発熱がきわめて大きくなり、また、モータが到達する温度、すなわち、環境温度と自己発熱温度の合計がきわめて大きくなると、モータが装着されているプラスチックハウジングに損傷を与える可能性がある。
このような欠点を解消するために、光学モジュールにおいて、モータを備えた電子基板を配置することが知られている。実際、電子基板は、モータを通る電流の強度、したがって、モータが散逸するべきパワーを低減することができる。しかしながら、このような構成は、高価で面倒なものとなる。他の解決手法は、高温への対抗性から金属のハウジングを選択するものであるが、このような材料は重量があり高価であるという欠点がある。
本発明は、上記状況を改善することを目的とする。
本発明は、ハウジングと、電機子抵抗を備え、光ビームの遮断シールドを移動させるように構成された駆動モータと、を有し、前記ハウジングはプラスチック材料から形成されており、前記電機子抵抗は、25〜120オームである、光学モジュールの遮断機構を提案する。
モータの電機子抵抗を25オーム以上に増加させることによって、導電ワイヤを通る電流強度を低減し、よって、モータが消散するべきパワーを低減することを提案する。したがって、もはやモータを備えた電子基板を配置する必要がない。モータの自己発熱温度は、15℃〜90℃の間であり、より好ましくは、30℃〜50℃の間である。このようにしたことで、光学モジュールの光源の作動時に、モータ温度は、220℃よりも低く保たれる。モータ支持ハウジングは、このような温度に対抗できるプラスチック材料、例えば、PES(ポリエチレンオキシドスルフィド)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、から選択することができる。
導電ワイヤ長の増加は、特に、モータ寸法の増大によって得られる。モータ寸法は、遮断機構により占用される最大空間によって制限されるため、導電ワイヤの断面を特に低減させることで、ワイヤ長さを増大させる。この結果は、モータトルクの低減である。電機子抵抗が120オームを超えると、モータは、遮断シールドを駆動するのには不十分なトルク、および/あるいは、遮断機構のために光学モジュール内で利用し得る空間に合わないような寸法、を呈することになる。
本発明の有利な実施形態では、前記電機子抵抗は、40〜90オームの間である。特に有利には、前記電機子抵抗は実質的に55オームである。ここで、「実質的」という用語は、目標値に対するほぼ15%の許容誤差を意味する。
本発明の有利な実施形態では、前記モータは少なくとも3つのコイルを備えている。とりわけ、前記モータは3つのコイルを備えている。モータにおける少なくとも3つのコイルは、例えば、2つのコイルを備えたモータに比べて、モータにより安定したトルクを提供することを可能とする。少なくとも3つのコイルの存在は、2つのコイルしか有しないモータに対して、ピニオンに連結されているモータ軸を半巻き以上、すなわち、180°以上、駆動させることができる。3つのコイルの存在は、モータ軸が回転していない状態から開始しても、モータ軸を半巻き以上駆動させることができる。3つのコイルの存在によって、第1の角度姿勢と第2の角度姿勢の間で遮断シールドの十分な回転、すなわち、遮断シールドの60°以上の回転、を提供する一方で、ピニオンによって遮断シールドに伝達される回転移動はギアダウンすることが可能となる。ギアダウンによって、遮断シールドを駆動するのに必要なトルクは比較的重要でなくなり、導電ワイヤの断面をさらに低減し、したがって、電機子抵抗を、とりわけ120オームにまで増加させることを可能とする。
本発明の1つの実施形態では、前記機構は前記遮断シールドを含んでいる。
本発明の興味深い実施形態では、前記モータのピニオンがギアを介して前記遮断シールドを駆動し、前記遮断シールドの回転角は、前記ピニオンの回転角よりも小さい。前記ギアは、例えば、内方歯列ギアである。内方歯列ギアは、特に、外方歯列ギアを呈する手法に対して、遮断機構内でモータが利用可能な空間を増加させることを可能とする。したがって、光学モジュールによって占められる空間全般を増加することなく、有意な電機子抵抗を有するより大きなモータを選択することが可能となる。
有利には、前記モータの前記ピニオンと前記ギアのギア比は、1/5から1/2である。とりわけ、ギア比は1/3である。
本発明の実施形態において、遮断シールドは、主として第1の面内で広がっており、前記遮断シールドは、当該遮断シールドの回転中心軸に平行な軸にしたがって前記第1の面に対して回転させてなる傾斜部分を備えている。傾斜部分は、前記遮断シールドをモータに接触することなく駆動させることを可能とする。よって、傾斜部分は、遮断機構内におけるモータのための利用可能な空間を増大することができる。したがって、光学モジュールによって占められる空間全般を増加することなく、有意な電機子抵抗を有するより大きなモータを選択することが可能となる。
本発明の例示の実施形態では、前記遮断シールドは、垂直姿勢と傾斜姿勢との間で少なくとも75°回転するように構成されている。
本発明の1つの実施形態では、前記モータは、26mmよりも大きい長さを有している。有利には、前記モータは、21mmより大きい直径を備えている。モータの容量の増加、すなわち、モータの長さおよび/あるいは直径の増加は、特に、電機子抵抗の増加を可能とする。
本発明は、また、上記遮断機構を備えた光学モジュールに関するものである。
本発明の他の特徴や利点は、添付の図面を参照しつつ、以下に述べる本発明に係る光学モジュールの例示の実施形態を読むことでより明らかになるであろう。
図1は、遮断機構を備えた光学モジュールの斜視図である。 図2は、遮断機構の分解組立斜視図である。 図3は、図2に示す遮断機構の組立状態を示す斜視図である。 図4は、本発明に係るモータ内部及び遮断シールドの概略側面図である。 図5は、本発明に係るモータ及び遮断シールドの側面図である。
図1は、本発明に係る光学モジュール1を示す。光学モジュールにおいて、光源2から生成される光ビームは、光学リフレクター3によって反射される。光ビームは、ついで、レンズ4に投影され、レンズ4によって光ビームが反転され、当該光学モジュールが配置された車両の前方に位置する路上に光ビームを返す。レンズ4はレンズキャリア7上に配置されている。光源は、ここでは、ハロゲンランプである。
リフレクター3とレンズ4との間には遮断機構5が配置されている。遮断機構5は、車体ユーザからの指令あるいは自動指令に応答して、光ビームを多かれ少なかれ遮断し、道路に対して様々な照明モードを提供する。遮断機構5は、駆動モータ、特に直流モータ、を備えている。
図4に示すように、モータ30は、インダクタとも呼ばれる固定子101と、回転子102と、を備えている。モータ30が作動する時には、固定子101は、回転子102を長手軸A回りに回転駆動させる磁界を生成する。そして、この回転動作は、モータピニオンに伝達される。モータ30は、例えば、少なくとも3つのコイル103を備えている。回転子102のコイル3であるが、電機子巻線ないし電機子とも呼ばれる。コイル103は、導電ワイヤ104、特に銅線からなる、を備え、いわゆる電機子抵抗と称される抵抗を呈示する。したがって、モータ30は電機子抵抗を備えることになる。
遮断機構5を、図2、3に基づいてより詳細に説明する。説明において、前、後、右、左、上、下は、車体の先端方向、すなわち、図2において参照番号80で示す矢印方向、に対して規定される。
モータ30は、光ビームの遮断シールド10を移動させるように構成されている。モータ30は、異なる位置、ここでは2つの位置、にしたがって、シールド10を位置決めするようになっており、光ビームを多かれ少なかれ遮断する。このため、モータ30は、駆動ピニオン31を備えている。駆動ピニオン31は、内方歯列ギア14に連結されており、後述するように、シールド10を移動、特に回転、させるように駆動する。本発明によれば、電機子抵抗は25〜120オームであり、とりわけ40〜90オームであり、さらに特別には、実質的に55オームである。このような電機子抵抗は、特に、実質的に0.09mmの断面を備えた電導ワイヤによって得られる。モータが3つのコイルを備える場合において、各コイルは、例えば、実質的に700の巻線ターン数の導電ワイヤからなる。
モータ動作電圧は、例えば、9〜16ボルトである。モータによって消費されるパワーは、とりわけ、1〜4ワットである。モータの自己発熱温度は90℃まで、とりわけ50℃までに、制限される。
モータ30は、上側面32、後側面33、下側面34、前側面35、右側面36、左側面37を備えている。上側面32と下側面34は互いに対向しており、湾曲形状を備えている。これらは、円筒部を規定しており、当該円筒部の軸はモータ30の中心、すなわち、ピニオン31の中心に位置している。また、モータ30は、前側面35、後側面33のレベルにおいて円筒形が切り欠かれた形状となっている。
モータ30の右側部位において、連結領域39が配置されており、連結領域は、モータ30を、電源、例えば、電流源(図示せず)に接続するように構成されている。連結領域39は、モータ30の右側面36、モータ30の右側部位に位置する上側面32、後側面33、下側面34、前側面35の部分を規定する。
モータ30は、35mm以下の長さ、とりわけ、実質的に30.5mmの長さを備えている。モータ30の直径は30mm以下、例えば、24.2mmである。これらの両方ないし一方を超える寸法では、モータ重量が大きくなり、あるいは/および、高価となるといった欠点がある。25オームより高い電機子抵抗に達するという目的のため、モータは26mmより大きい長さ、および/あるいは、21mmより大きい直径を有する。モータの長さは、ピニオン31を通るモータ軸に沿った長さであり、ピニオンの長さは含まない。モータの長さは、したがって、左側面37と右側面36との間の距離となる。
ピニオン31は、モータ30の左側面37のレベルに配置されている。ピニオン31は、モータ30の左側面37に対して突出する駆動軸38に装着されており、モータ30の左側面37の実質的に中央に配置されている。
遮断機構5はハウジング100、特にプラスチック材料から形成されている、を備えている。ハウジング100は実質的に方形状のフレーム50を備えており、フレーム50は、4つの互いに連結されたブランチ、いわゆる、上側ブランチ51、左側ブランチ52、下側ブランチ53、右側ブランチ54を規定している。また、ハウジング100はモータキャリア40を備えている。
モータ30は、ハウジング100、特に、モータキャリア40のレベルに装着されている。モータキャリア40は、一旦遮断機構5が光学モジュールに搭載されると、フレーム50の中央で後方に向かって、すなわち、モータと光源との間に位置して、配置される。
モータキャリア40は、モータ30の下側面34に対向して位置する下側壁41と、モータ30の後側面33、上側面32の後側部位、下側面34の後側部位、に対向して位置する後側壁ないし底部42と、を備え、モータ30が後側壁42に当接するようになっている。モータキャリア40は、U形状の右側壁43を備え、U形状の中央ブランチは垂直に後方に配置されており、2つの側方ブランチは実質的に平行し、水平状に前方に向いている。したがって、モータキャリア40の右側壁43は、切り欠きを規定しており、切り欠き内に連結領域39のボス(図示せず)、それを通してモータは電流源に接続される、が挿入されており、モータキャリア40と一体化されるようになっている。同様に、モータキャリア40は、U形状の左側壁44を備え、U形状の中央ブランチは垂直に後方に配置されており、2つの側方ブランチは実質的に平行し、水平状に前方に向いている。モータキャリア40の左側壁43は、切り欠きを規定しており、切り欠き内にはピニオン31を備えた軸38が挿入されており、ピニオン31は、モータ30のキャリア40を越えて、左側へ突出している。
遮断機構5は、また、モータ30のキャリア40の後側壁42の外側面、すなわち、後方に向く面、に対向するサーマルスクリーン60を備えている。熱スクリーン60は、したがって、モータキャリア40と光源との間に位置することになる。熱スクリーンは、金属から形成されており、モータキャリア40及びモータ30を、光源から放散される熱から防御する。
遮断シールド10は、遮断機構5の部分である。遮断シールドは、光ビームを多かれ少なかれ遮断、すなわち、光線を多かれ少なかれカットするように配置される。遮断シールドは、主として第1面に沿って延びている。遮断シールド10はここでは、2つの位置にしたがって位置されており、第1の位置では、ロービームに対応して光ビームを部分的に遮断し、第2の位置では、ハイビームに対応して光ビームをブロックしない。第1の位置において、遮断シールド10は、実質的に垂直面に沿って延びており、第2の位置において、遮断シールド10は、実質的に水平面、例えば、垂直面に対して例えば実質的に75°傾斜した面に沿って延びている。したがって、ここでは、二つの機能を有する遮断機構5となる。
遮断シールド10は、光源に対向して配置される。遮断シールドは、シールドキャリア11に装着されており、当該シールドキャリアは、内方歯列ギア14を備えており、遮断シールド10の第1の長さ方向端部のレベルに配置された第1部分12と、当該シールドを第1の位置、すなわち、実質的に垂直の位置に戻すことを生じさせるような戻りバネ15を備えた第2部分13と、を備え、第2部分13は、遮断シールド10の第2の長さ方向端部のレベルに配置されている。遮断シールド10は鋼製であり、光源から発せられる強い熱に対抗するようになっている。一方、シールドキャリア11の第1部分、第2部分は、プラスチックである。これは、シールドキャリア11の第1部分、第2部分は、光源に対して中心から外れており、遮断シールド10に比べて光源から発せされる熱に晒されにくいからである。しかしながら、第2部分13のバネ15は金属である。第1の長さ方向端部は遮断シールド10の左側部位に配置しており、第2の長さ方向端部は遮断シールド10の右側部位に配置されている。
第2部分13は、遮断シールドを、底部を通して両側で挟むクリップ21を備えており、すなわち、クリップは、遮断シールドを支持するように遮断シールドの前側面及び後側面を挟む。第2部分13のクリップ21は、当該第2部分13に含まれ、遮断シールド19の長さ方向の延長軸に平行に延びるアーム22のレベルから始まっている。アーム22の右側部位の遠位端のレベルには、遮断シールド10を越えて右側に延びる突起23がある。第2部分13のアーム22の回りにはバネ15が巻かれており、第2部分13のクリップ21に対して戻り力を作用させるようになっている。
シールドキャリア11の第1部分12は、実質的に平行六面体の中央ボディ16を備え、そこからクリップ17が始まっており、底部から遮断シールド10を挟んで支持している。第1部分12のクリップ17は、第2部分13のクリップと同様であり、すなわち、クリップは、遮断シールド10の前側面及び後側面において遮断シールド10を挟むようになっている。シールドキャリア11の第1部分12は、中央ボディ16に対して突出し、遮断シールド10を越えて左側へ延びる突起18を備えている。
中央ボディ16からは、2つのアーム、いわゆる第1アーム19、第2アーム20、が始まっている。第1アーム19は、遮断シールド10の長手延長方向に対して垂直である、遮断シールド10と共通の面内で延びている。第2アームは、遮断シールド10が延びる面に垂直な方向、すなわち、第1アーム19に対して垂直の方向に延びている。内方歯列ギア14は、第1アーム19と第アーム20を連結し、第1アーム19と第2アーム20との間で四分円弧を形成するように実質的に円形状を備えている。
モータ30のピニオン31とギア14とのギア比は、ここでは、1/3である。少なくとも3つのコイルの存在によって、ピニオンがその回転中心軸回りに180°以上駆動できるようになっており、ギア比が1/3の時に遮断シールドをその回転中心軸回りに60°以上駆動させるようになっている。360°の回転では、ピニオンは遮断シールドを120°回転駆動するようになっている。もちろん、モータトルクおよび/あるいは遮断シールドの望ましい回転に応じて、異なるギア比が用いられ得る。ギア比は、特に、1/5〜1/2の間である。
ギア14が内方歯列を備えているという事実によって、モータ30は、フレーム50に対して戻るように移動することができ、遮断シールド10の回転駆動に必要な1/3のギア比を維持しつつ、遮断機構5によって占められる空間を削減することができる。
シールドキャリア11は、フレーム50に装着されている。フレーム50の右側ブランチ54には、正面部に向かうフレアー状(朝顔形)を有し、後方端のレベルにおいて開口56を呈する溝部が形成され、開口56はシールドキャリアの第2部分13の突起23を受け入れるように構成されている。シールドキャリア11の第2部分の突起23は、溝部55に対して正面から後方に向かって当該突起23が開口56に入るまで挿入される。同様にして、フレーム50の左側ブランチ52には、右側ブランチ54の溝部と同様の形状、すなわち、正面部に向かうフレアー状(朝顔形)を有し、後方端のレベルにおいて開口(図示せず)を呈する、溝部57が形成されており、当該開口はシールドキャリアの第1部分12の突起18を受け入れるように構成されている。
さらに、フレーム50は、そのブランチ51、52、53、54に分配された複数の穴を備えており、光学モジュールの遮断機構5を装着できるように構成されている。
ここで、遮断シールド10は、突起18、23によって規定される回転中心軸を備えている点に留意されたい。この回転軸は、前記モータ30の回転中心軸、すなわちピニオン31の回転中心軸、に対してオフセットしている。遮断シールド10の回転中心軸は、特に、垂直軸にそって前記モータ回転中心軸の上方に位置している。
図4及び図5は、本発明に係る特に有利な実施形態を図示しており、遮断シールドは、傾斜部分71を備えている。図4は、第1の姿勢、すなわち、垂直姿勢にある遮断シールド10を示している。垂直姿勢は、遮断シールドが光ビームを遮断して、投光器の範囲をロービームに制限する姿勢に対応する。図5は、第2の姿勢、すなわち、垂直に対して実質的に75°傾いた傾斜姿勢にある遮断シールド10を示している。傾斜姿勢は、遮断シールドが光ビームを遮断しないか、殆どの光ビームを遮断せず、投光器の範囲をハイビームに対応させる姿勢に対応している。
傾斜部分71は、遮断シールド10の中央領域に配置されている。ここで、前記中央領域は、モータ30の上方に位置している。傾斜部分71は、遮断シールド10の下方の帯部、すなわち、モータ30に近い帯部、を占めている。傾斜部分71は、遮断機構の後方に向かって傾斜している。傾斜部分71は、遮断シールドの回転中心軸に平行な回転中心軸にしたがって傾いている。傾斜部分71は、遮断シールドの回転中心軸に平行な回転中心軸にしたがって傾斜している。遮断シールド10は、また、第1の面内で延びる平面壁72を備えている。平面壁72は、傾斜壁71の上側に位置している。平面壁72の複数の部分、いわゆる第1タブ及び第2タブ73は、傾斜壁71の両側部位、すなわち、傾斜壁71の長さ方向のそれぞれの端部、において延びている。フィン74によって、傾斜壁71の長さ方向両端部とタブ73とが連結されている。タブ73は、モータ30の両側部位、すなわち、モータ30の左側面及び右側面を越えて、配置されている。よって、遮断シールド10がその姿勢を変更した時に、タブ73はモータ30と接触することがない。
遮断シールドが垂直姿勢にある時に、遮断シールド10の傾斜部位71は、投光器がロービームで道路を照射することを可能とするように光ビームを十分に遮断する。遮断シールドは、前記モータに接触することなく、その回転中心軸回りに実質的に75°回転移動することが実行される。このような回転は、遮断シールド10が第2の姿勢となり、投光器がハイビームで道路を照射することを可能とするように光ビームを自由とする。この傾斜は、遮断シールドの位置にかかわらず、モータのための空間を解放することを可能とする。主として、内方歯列伝動装置によって、および/あるいは、遮断シールドの形状、すなわち、傾斜部分によって、光学モジュールにより占められる空間を変えることなく、ハウジング内により大きな寸法のモータを配置することができる。

Claims (12)

  1. 光学モジュールにおける遮断機構(5)は、
    ハウジング(100)と、
    電機子抵抗を有し、光ビームの遮断シールド(10)を移動させるように構成された駆動モータ(30)と、
    を備え、
    前記ハウジング(100)はプラスチック材料から形成されており、前記電機子抵抗は、25〜120オームである、遮断機構。
  2. 前記電機子抵抗は、40〜90オームである、請求項1の遮断機構。
  3. 前記電機子抵抗は、実質的に55オームである、請求項1または2に記載の遮断機構。
  4. 前記モータ(30)は少なくとも3つのコイルを備えている、請求項1〜3いずれか1項に記載の遮断機構。
  5. 前記遮断機構(5)は前記遮断シールドを含んでいる、請求項1〜4いずれか1項に記載の遮断機構。
  6. 前記モータ(30)のピニオン(31)がギア(14)を介して前記遮断シールドを駆動し、前記遮断シールドの回転角は、前記ピニオンの回転角よりも小さい、請求項5に記載の遮断機構。
  7. 前記モータ(30)の前記ピニオン(31)と前記ギアとのギア比は、1/5から1/2である、請求項6に記載の遮断機構。
  8. 前記遮断シールド(10)は、主に第1の面内で拡がっており、前記遮断シールド(10)は、当該遮断シールドの回転軸に平行な軸にしたがって前記第1の面に対して回転させてなる傾斜部分(71)を備えている、請求項5〜7いずれか1項に記載の遮断機構。
  9. 前記遮断シールド(10)は、垂直姿勢と傾斜姿勢との間で少なくとも75°の回転を行うように構成されている、請求項5〜8いずれか1項に記載の遮断機構。
  10. 前記モータは、26mmよりも大きい長さを備えている、請求項1〜9いずれか1項に記載の遮断機構。
  11. 前記モータは、21mmよりも大きい直径を備えている、請求項1〜10いずれか1項に記載の遮断機構。
  12. 請求項1〜11いずれか1項に記載の遮断機構(5)を備えた光学モジュール。
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