JP2014056792A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】灯具の小型化・軽量化が可能であり、かつソレノイドコイルに断線や故障が生じないようにする。
【解決手段】配光制御機構５１は、半導体発光素子２１から出射される光の配光状態を変化させる。ヒートシンク３１は、半導体発光素子２１に隣接して配置されている。ヒートシンク３１は、配光制御機構５１を駆動するアクチュエータ６の少なくとも一部を収容する第１収容部３１ｃを有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載される灯具に関する。

この種の灯具として、車両の近距離前方を照明するロービーム配光パターンと、車両の前方遠距離までを照明可能なハイビーム配光パターンとを切替え可能とされた前照灯が知られている。例えば、光源から出射される光の一部をシェードで遮ることによりロービーム配光パターンを形成し、アクチュエータで当該シェードを変位させて遮光状態を解消することによりハイビーム配光パターンを形成するものが知られている。

アクチュエータとしては、例えばソレノイドコイルを有するものが用いられる。ソレノイドコイルに電力を供給しない定常状態においては、シェードは光源からの光を遮る位置に配置されている。ソレノイドコイルに電力が供給されることによりアクチュエータが動作し、シェードが遮光状態を解消する位置へ変位される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１１９１８４号公報

ソレノイドコイルへの電力供給は、一般に車載バッテリから直接に行なわれる。バッテリの電源電圧は変動幅を有しており、供給電圧が最小値をとる場合においてもアクチュエータが動作するようにソレノイドコイルの設計がなされる。供給電圧がより高い値をとる場合、アクチュエータの動作に必要な電圧を上回る分については熱として消費される。この余剰供給電圧に伴う発熱に耐えるためには、大型のソレノイドを用いる必要がある。

車両の軽量化や広い居室空間の確保のために、前照灯には小型化とりわけ車両の前後方向寸法の縮小（薄型化）が求められている。この要求に応えるために小型のソレノイドコイルを用いると、耐熱性が低下して断線や故障の原因となる。

よって本発明の目的は、灯具の小型化・軽量化が可能であり、かつソレノイドコイルに断線や故障が生じないようにする技術を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる一態様は、車両に搭載される灯具であって、
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射される光の配光状態を変化させる配光制御機構と、
前記配光制御機構を駆動するアクチュエータと、
前記半導体発光素子に隣接して配置されたヒートシンクとを備え、
前記ヒートシンクは、前記アクチュエータの少なくとも一部を収容する第１収容部を有している。

このような構成によれば、限られたスペースを有効活用してアクチュエータを配置することができるため、故障や断線を避けるために耐熱性の高い大型のアクチュエータを用いざるを得ない場合においても、灯具の寸法増大を最小限に留めることができる。

冷却ファンをさらに備え、前記ヒートシンクは、前記冷却ファンの少なくとも一部を収容する第２収容部を有する構成としてもよい。この場合、限られたスペースを有効活用して冷却ファンを配置することで灯具を小型化しつつ、ヒートシンクの放熱性を向上させることができる。

ここで前記第１収容部は、前記第２収容部に連通している構成としてもよい。この場合、冷却ファンの駆動により発生する気流を第１収容室に送り、アクチュエータを冷却することができる。これによりアクチュエータに係る耐熱性の要求が緩和されるため、小型のソレノイドコイルを用いるなどしてアクチュエータの小型化が可能となる。したがって灯具を小型化・軽量化することができる。

前記配光制御機構は、所定の方向に沿って変位することにより前記光の配光状態を変化させるように構成されており、前記アクチュエータの変位軸は、前記所定の方向に沿って延びている構成としてもよい。

この場合、アクチュエータの変位軸の向きと配光制御機構の変位方向が一致しているため、変位方向を変換するためのリンク機構等を装備する必要がなく、アクチュエータの大型化を回避することができる。したがって灯具を小型化・軽量化することができる。

前記所定の方向は車両の前後方向に対応し、前記アクチュエータは、前記変位軸が前記冷却ファンの最大径部上に位置しないように配置される構成としてもよい。当該最大径部において、冷却ファンの車両前後方向に沿う向きの寸法は最大となるため、当該位置を避けるように変位軸を配置することにより、灯具の車両前後方向の寸法を縮小（薄型化）できる。

本発明の一実施形態に係る前照灯ユニットの外観を示す斜視図である。 前照灯ユニットを分解した状態を示す斜視図である。 前照灯ユニットの構成要素の一部の位置関係を模式的に示す図である。 前照灯ユニットを下方から見た外観を示す斜視図である。 変形例に係る前照灯ユニットを下方から見た外観を示す斜視図である。

添付の図面を参照しつつ本発明について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

図１は、本発明の一実施形態に係る前照灯ユニット１の外観を示す斜視図である。図２は、前照灯ユニット１を分解した状態を示す斜視図である。これらの図から明らかなように、本発明の灯具としての前照灯ユニット１は、光源ユニット２、放熱ユニット３、リフレクタ４、シェードユニット５、アクチュエータユニット６、ホルダユニット７、および投影レンズ８を備えている。

前照灯ユニット１は、図示しないランプハウジングと透光カバーにより区画形成される灯室内部に配置され、車両の前端部に搭載される。

光源ユニット２は、光源２１を備えている。本実施形態においては、半導体発光素子である白色発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いている。

放熱ユニット３は、ヒートシンク３１、および冷却ファン３２を備えている。光源ユニット２は、ヒートシンク３１の上部に装着されている。冷却ファン３２は、ヒートシンク３１の下部に配置されている。ヒートシンク３１は、熱伝導性の高い材料からなり、光源ユニット２より発生した熱を放出する。また冷却ファン３２が回転することにより、ヒートシンク３１が空冷される。

図３は、光源ユニット２、リフレクタ４、シェードユニット５、アクチュエータユニット６、および投影レンズ８の位置関係を模式的に示した図である。リフレクタ４の内面は反射面４ａとされ、当該反射面４ａが光源２１に対向するように配置される。

図２に示すように、本発明の配光制御機構としてのシェードユニット５は、シェード５１、回動軸５２、およびコイルばね５３を備えている。また本発明のアクチュエータとしてのアクチュエータユニット６は、ヨークケース６１、ソレノイドコイル６２、プランジャ６３、およびリンク６４を備えている。

シェード５１は、車両の左右方向に延びる本体部５１ａ、および当該本体部５１ａの左右両端部に設けられた一対の支持部５１ｂを備えている。各支持部５１ｂには挿通孔５１ｃが形成されている。回動軸５２は、コイルばね５３を挿通して車両の左右方向に延び、その両端部が挿通孔５１ｃに挿入されている。

ヨークケース６１は、内部にソレノイドコイル６２を収容し、磁気回路を形成している。プランジャ６３は、ソレノイドコイル６２が巻き回されたボビン（図示せず）の空芯部に挿入され、車両の前後方向に可動とされた鉄心である。プランジャ６３の前端部６３ａは、ヨークケース６１の前面６１ａより前方に突出している（図３参照）。リンク６４は、プランジャ６３の前端部６３ａと、シェード５１の本体部５１ａに設けられた接続部５１ｄとを接続している（図２参照）。

ホルダユニット７は、レンズホルダ７１、アクチュエータホルダ７２、リフレクタ固定部７３、ヒートシンク固定部７４、およびシェード支持面７５を備えている。レンズホルダ７１は、ホルダユニット７の前端部に設けられ、投影レンズ８の周縁部８ａを支持する。アクチュエータホルダ７２は、ホルダユニット７の前部に形成されて箱状の外観を呈している。周壁により区画形成された収容部７２ａにアクチュエータユニット６が収容される。

リフレクタ固定部７３は、ホルダユニット７の後端部において上方に開口する一対のネジ孔７３ａを有している。リフレクタ４に設けられた一対の固定片４ｂに挿通された一対のネジ９ａがネジ孔７３ａに螺合されることにより、リフレクタ４がホルダユニット７に対して固定される。

ヒートシンク固定部７４は、ホルダユニット７の後端部において後方に開口する一対のネジ孔（図示せず）を有している。ヒートシンク３１に設けられた一対の固定片３１ａに挿通された一対のネジ９ｂがネジ孔７４ａに螺合されることにより、放熱ユニット３およびこれに装着された光源ユニット２が、ホルダユニット７に対して固定される。

シェード支持面７５には、シェード５１が備える回動軸５２が装着される軸支持部（図示せず）が設けられている。

図３に示すように、リフレクタ４の反射面４ａは、光軸Ａｘを中心軸とする略楕円球面の一部を構成するように形成されている。光源２１は、反射面４ａの縦断面を構成する楕円の第１焦点に配置されており、光源２１から出射された光が上記楕円の第２焦点Ｆに収束するように構成されている。

投影レンズ８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り、光源２１の前方における光軸Ａｘ上に配置されている。投影レンズ８は、後側焦点がリフレクタ４の反射面４ａの第２焦点Ｆに一致するように配置されている。

したがってリフレクタ４は、光源２１から出射された光の一部を反射し、投影レンズ８の後方に収束させる。投影レンズ８は、後方より入射した光を前方に照射し、後側焦点上の像を車両前方の鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影する。

シェード５１の本体部５１ａの上端縁５１ｅは、上記の第２焦点Ｆのやや前方において車両の左右方向に延びている。したがって光源２１より出射されリフレクタ４の反射面４ａにより反射された光の一部は、本体部５１ａにより遮られる。上端縁５１ｅの形状が投影レンズ８により反転投影されることにより、上端縁５１ｅの形状に対応するカットオフラインを有し、その下方が照明領域となるロービーム配光パターンが車両前方に形成される。

コイルばね５３の一端５３ａはホルダユニット７のシェード支持面７５（図２参照）に、他端５３ｂはシェード５１の本体部５１ａの後端部に係合されており、シェード５１が図３に示す定常位置（遮光可能位置）に配置されるように付勢力を発生している。

アクチュエータユニット６のソレノイドコイル６２に電力が供給されると、発生した磁力によりプランジャ６３が後方に引かれる（矢印Ａ）。これに伴いプランジャ６３の前端部６３ａに接続されたリンク６４が後方に変位する（矢印Ｂ）。変位したリンク６４がシェード５１の接続部５１ｄを後方へ押すことにより、シェード５１は、コイルばね５３の付勢力に抗しつつ、回動軸５２を中心に後方へ回動する（矢印Ｃ）。

これによりシェード５１の上端縁５１ｅが光軸Ａｘよりも下方に退避し、光源２１から出射された光の遮光状態が解消される。光源２１から出射されリフレクタ４によって反射された光は、投影レンズ８および図示しない透光カバーを通じて車両の前方へ照射され、ハイビーム配光パターンを形成する。

図４は、前照灯ユニット１を下方から見た外観を示す斜視図である。光源２１に隣接して配置されたヒートシンク３１は、多数の放熱板３１ｂを備えている。放熱板３１ｂは、光源ユニット２の下方のみならず、シェードユニット５の下方にも設けられている。

ヒートシンク３１は、アクチュエータユニット６の一部を収容する空間としての第１収容部３１ｃを備えている。第１収容部３１ｃは、放熱板３１ｂが設けられない箇所として、シェードユニット５の下方に形成されている。

このような構成によれば、限られたスペースを有効活用してアクチュエータユニット６を配置することができるため、故障や断線を避けるために耐熱性の高い大型のソレノイドコイル６２を用いざるを得ない場合においても、前照灯ユニット１の寸法増大を最小限に留めることができる。

またアクチュエータユニット６をシェードユニット５に接近させて配置することが可能になるため、近年高まっている車両前後方向の寸法縮小（薄型化）の要求に応えることができる。

ヒートシンク３１は、冷却ファン３２を収容する空間としての第２収容部３１ｄを備えている。第２収容部３１ｄは、放熱板３１ｂが設けられない箇所として光源ユニット２の下方に形成されている。

冷却ファン３２は、光源２１の発光に伴う熱を冷却することを主目的として設けられている。しかしながら冷却ファン３２の駆動により、第２収容部３１ｄを包囲する放熱板３１ｂを冷却することもできる。したがって、限られたスペースを有効活用して冷却ファン３２を配置することで前照灯ユニット１を小型化しつつ、第１収容部３１ｃおよび第２収容部３１ｄが形成されたことによる放熱板３１ｂの減少分に係る放熱性の低下を補うことができる。

第１収容室３１ｃは、第２収容室３１ｄに連通している。したがって冷却ファン３２の駆動により発生する気流を第１収容室３１ｃに送り、アクチュエータユニット６が備えるソレノイドコイル６２を冷却することができる。これによりアクチュエータユニット６に係る耐熱性の要求が緩和されるため、小型のソレノイドコイル６２を用いてアクチュエータユニット６を小型化することができる。したがって前照灯ユニット１を小型化・軽量化することが可能となる。

図３に示したように、本発明の配光制御機構としてのシェード５１は、本発明の所定の方向としての車両前後方向に沿って変位することにより、光源２１から出射される光の配光状態を変化させるように構成されている。また本発明におけるアクチュエータの変位軸としてのプランジャ６３の中心軸は、車両前後方向に延びている。

このような構成によれば、プランジャ６３の変位する向きとシェード５１の変位する向きが一致しているため、変位方向を変換するためのリンク機構等を追加装備する必要がなく、アクチュエータユニット６の大型化を回避することができる。したがって前照灯ユニット１を小型化・軽量化することができる。

本実施形態の構成は、特にプランジャ６３の変位方向が車両前後方向である場合において有用である。プランジャ６３の変位を許容するためには、車両前後方向に沿う向きの空間を確保する必要があるが、アクチュエータユニット６の一部を収容する第１収容部３１ｃをヒートシンク３１に設けることにより、車両前後方向の寸法を縮小可能としているためである。

図４に示すように、プランジャ６３の中心軸は、冷却ファン３２の最大径部上に位置しないように配置されている。ここで「冷却ファン３２の最大径部」は、プランジャ６３の中心軸に平行な直線が冷却ファン３２の回転中心を通る点として定義されうる。

当該最大径部において、冷却ファン３２の車両前後方向に沿う向きの寸法は最大となるため、プランジャ６３の中心軸が当該位置を避けるように配置することにより、アクチュエータユニット６を可能な限り後方へ寄せることが可能となる。したがって前照灯ユニット１の車両前後方向の寸法を縮小（薄型化）できる。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

特に寸法上の制約がないのであれば、図５に示す変形例に係る前照灯ユニット１Ａのように、プランジャ６３の中心軸が冷却ファン３２の最大径部上に位置するようにアクチュエータユニット６を配置してもよい。

また図５に示すように、アクチュエータユニット６を前照灯ユニット１における車両左右方向の中央部に配置し、冷却ファン３２を車両左右方向のいずれかに寄せることにより、プランジャ６３の中心軸が冷却ファン３２の最大径部上に位置しないレイアウトとすることもできる。

本発明の半導体発光素子は、上述のＬＥＤに限定されるものではない。定電流制御される限りにおいて、レーザダイオードや有機ＥＬ素子等を用いてもよい。

アクチュエータユニット６により制御される配光制御機構は、ハイビーム配光パターンとロービーム配光パターンを切替えるためのシェードユニット５に限られるものではない。ある配光状態から別の配光状態に切り替えるための可動シェードを変位させるために、アクチュエータ６を用いてもよい。またアクチュエータユニット６の操作対象は、シェードに限られるものではない。光源、リフレクタ、光学部品の少なくとも１つの位置や向きを変更するためにアクチュエータユニット６を用い、配光状態を変化させてもよい。

第１収容部３１ｃは、アクチュエータ６全体を収容しうる配置および寸法とされうる。また第２収容部３１ｄは、冷却ファン３２の少なくとも一部を収容しうる配置および寸法とされうる。第１収容部３１ｃと第２収容部３１ｄは、必ずしも互いに連通していることを要しない。

本発明の灯具は、前照灯ユニット１に限られるものではない。配光制御が求められる適宜の車両用灯具に対して本発明を適用可能である。

１：前照灯ユニット、５：シェードユニット、６：アクチュエータユニット、２１：光源、３１：ヒートシンク、３１ｃ：第１収容部、３１ｄ：第２収容部、３２：冷却ファン、６３：プランジャ

Claims (5)

1. 車両に搭載される灯具であって、
   半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子から出射される光の配光状態を変化させる配光制御機構と、
   前記配光制御機構を駆動するアクチュエータと、
   前記半導体発光素子に隣接して配置されたヒートシンクとを備え、
   前記ヒートシンクは、前記アクチュエータの少なくとも一部を収容する第１収容部を有している、灯具。
2. 冷却ファンをさらに備え、
   前記ヒートシンクは、前記冷却ファンの少なくとも一部を収容する第２収容部を有する、請求項１に記載の灯具。
3. 前記第１収容部は、前記第２収容部に連通している、請求項２に記載の灯具。
4. 前記配光制御機構は、所定の方向に沿って変位することにより前記光の配光状態を変化させるように構成されており、
   前記アクチュエータの変位軸は、前記所定の方向に沿って延びている、請求項１から３のいずれか一項に記載の灯具。
5. 前記所定の方向は車両の前後方向に対応し、
   前記アクチュエータは、前記変位軸が前記冷却ファンの最大径部上に位置しないように配置される、請求項４に記載の灯具。

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