JP3553471B2

JP3553471B2 - 車両用前照灯

Info

Publication number: JP3553471B2
Application number: JP2000242551A
Authority: JP
Inventors: 広雄小山; 嘉史川口; 剛安達; 政人岡本
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: US6471383B1; EP1128124A2; EP1128124B1; JP2001312908A; DE60044738D1; KR100675071B1; EP1128124A3; KR20010085232A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用灯具に関するものであり、ヘッドランプなど照明用の車両用灯具の構成に係り、詳細には、１つの光源において走行用とすれ違い用など配光切換を可能とする車両用灯具の構成の提供を可能とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の車両用前照灯の構成の例をプロジェクタ型前照灯９０で示すものが図１０であり、照射方向Ｘに長軸を合致させた回転楕円反射面など楕円系反射面９１の第一焦点ｆ１の位置に光源９２を配置する。また、第二焦点ｆ２の位置の近傍には遮蔽板９３を設け、前記楕円系反射面９１からの第二焦点ｆ２に収束する光束の略下半部を遮蔽する。
【０００３】
このようにすることで、前記遮蔽板９３の近傍における光束の断面形状は、略下弦の半円状となるので、この形状を遮蔽板９３の近傍に焦点ｆ３を有する投影レンズで９４で照射方向に投影すると、上下が反転した上弦の半円状となる状態で照射方向に投射されるものとなる。
【０００４】
従って、対向車に対して幻惑発生の要因となる上向き光を一切含むことのないすれ違い用に最適な配光形状が得られるものとなる。但し、実際の実施に当たっては路側側の歩行者あるいは道路標識を認識しやすくするために、左側通行である場合には左側に適宜の上向き光を生じるように遮蔽板９３の形状に変更が加えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成の前照灯９０においては、上記の説明でも明らかなように遮蔽板９３で楕円系反射面９１からの反射光の略半分を遮蔽してしまい、結果としては光源９２に対する光束利用率が低くなり、消費電力の割には暗い前照灯９０となる問題点を生じている。
【０００６】
また、この種のプロジェクタ型前照灯９０においては、例えば遮蔽板９３を移動させ楕円系反射面９１の反射光の光束中から退去させて、すれ違い配光と走行配光とを切換えるなどの配光切換手段が提案されてはいるが、このときには配光特性の形状の制御は実質的に行われてはいないものとなり、実用に耐える配光形状は得られない問題点も生じている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、１つの光源に焦点を略一致させ光軸を照射方向とする放物系面の上下が切欠かれて構成された第一反射面と、それぞれが前記光源に第一焦点を略一致させ長軸を前記光軸に水平方向で略直交する方向とし前記第一反射面の上方に設置される楕円系面とされた１対の第二反射面と、前記第一反射面の左右外側に設けられ前記第二反射面のそれぞれの第二焦点を焦点とする放物面系とされた１対の第三反射面と、前記光源に焦点を略一致させ光軸を照射方向とする放物系面とされて前記第一反射面の下方に配置される第四反射面と、前記第二反射面の前記長軸に沿い反射面を上向きとし先端を前記第二反射面の前記第二焦点に略一致させて設けられる第一ミラーと、前記第一ミラーと反射面を対峙して設けられる第二ミラーと、前記光源の左右両側に反射面をこの光源側として設けられる１対の第三ミラーとから成り、前記第一ミラーと第三ミラーとが上下方向に可動とされて配光の切換を行う構成とされていることを特徴とする車両用前照灯を提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に符号１で示すものは本発明に係る車両用前照灯（以下、前照灯１と略称する）であり、この前照灯１はメタルハライド放電灯など、１つの光源２を有するバルブを光源として採用している。
【０００９】
そして本発明においては、前記光源２を焦点ｆ３とする例えば回転放物面、自由曲面など放物系の第一反射面３を設けるものであり、このときに前記第一反射面３の軸は、前照灯１の照射軸Ｘと一致させられていて、同時に前記第一反射面３は上下で切欠かれた形状とされている。
【００１０】
また、本発明においては上記のように切欠きが行われた第一反射面３の上部の空間には、長軸Ｙを前記照射軸Ｘと左右方向で直交させる一対の第二反射面４Ｌ、４Ｒが設けられる。尚、本発明においては前後、上下、左右など方向を示す用語は、車両に取付けられた前照灯１を運転席側（後方）から見る状態を基準としている
【００１１】
前記第二反射面４（Ｌ、Ｒ）は、それぞれが前記光源２を第一焦点ｆ４１（Ｌ、Ｒ）とする回転楕円など楕円系反射面であり、従って、これら第二反射面４（Ｌ、Ｒ）の第二焦点ｆ４２Ｌとｆ４２Ｒとは前記長軸Ｙ上であり、且つ、光源２から外側の左右方向として表れるものとなる。
【００１２】
加えて、本発明においては、前記第一反射面３の外側に１対の第三反射面５Ｌ、５Ｒを設けるものであり、これら第三反射面５（Ｌ、Ｒ）は前記第二反射面４の同方向に位置する第二焦点ｆ４２を略焦点ｆ５の位置とする回転放物面、自由曲面など放物系の反射面として形成されている。
【００１３】
ここで、前記第一反射面３は上下が切欠かれたものであるので、第二反射面４が設けられた上方と同様に下方にも空間を生じるものとなるので、この位置には、前記光源２を焦点ｆ６とする回転放物面、もしくは、放物柱面など放物系とした第四反射面６が設けられている。
【００１４】
また、前記光源２、第一反射面３、第二反射面４、第三反射面５、第四反射面６を前方から覆ってはレンズ７が設けられ、このレンズ７には必要に応じる位置にレンズカット７ａが設けられている。また、図示は省略するが本発明の前照灯１においても、例えば光源２からの直射光がレンズを７を通して外部に放射されるのを防ぐフードなどが必要に応じて設けられるものである。
【００１５】
本発明においては前記第二反射面４（Ｌ、Ｒ）の第二焦点ｆ４２（Ｌ、Ｒ）に対応して、基本構成としては前記長軸Ｙと一致する水平な面を有し、外側の先端を略一致させる１対の第一ミラー８（Ｌ、Ｒ）が反射面側を上向きとして設けられ、更に、この第一ミラー８と適宜な間隔が設けられ、反射面側を第一ミラー８と対峙させる第二ミラー９が前記第二焦点ｆ４２（Ｌ、Ｒ）の適宜の前方に設けられている。
【００１６】
また、前記光源２の左右方向には反射面側を光源２側とする１対の第三ミラー１０が設けられている。尚、後に説明するが、この実施形態においては第一ミラー８と第三ミラー１０とはソレノイドなど適宜な駆動装置（図示は省略する）により、基本構成としては上下方向に移動可能なものとされ、すれ違い配光と走行配光とに切換可能な構成とされているが、何れか一方、例えばすれ違い配光用の専用とするときには特に可動とする必要はない。
【００１７】
ここで、前記第一ミラー８、第二ミラー９、第三ミラー１０の実施可能な別な構成について説明を行う。第一ミラー８と第二ミラー９とにおいては、両者は近接して設けられるものであり、また相互間には比較的に高い寸法精度が要求されるものであるので、例えば第一ミラー８に可動が要求されないときには、両者は一体化して形成することが好ましく、このようにすることで車両用前照灯１の組立低減できると共に、精度も向上できるものとなる。
【００１８】
また、第一ミラー８と第三ミラー１０とを可動とし、両者それぞれにソレノイドを付属させ配光切換を行うときに、ソレノイドは特に起動時の電力消費が大きいので電源に対する負担が増すことが考えられる。よって、第一ミラー８をまず駆動し、時間差を設けて第三ミラーを駆動するようにすれば、電力消費の均等化が図れるものとなる。
【００１９】
加えて、上記の説明では各ミラー８〜１０は平面鏡であるとして説明したが、本発明はこれを限定するものではなく、例えば水平方向には広く垂直方向には狭いことが要求される車両用の灯具の配光特性に合わせて適宜な曲面で形成し、各第反射面に入射させることも自在である。
【００２０】
次いで、上記の構成とした本発明の前照灯１に作用、効果について説明を行うが、理解を容易にするために本発明の要部である第一ミラー８、第二ミラー９の作用について予めに説明を行う。図３、図４は、第一ミラー８の外側の先端８ａの形状と配光形状との関係を示すものであり、楕円系である第二反射面４の第二焦点ｆ４２の近傍に設置されたことで、第一ミラー８の先端８ａは従来のプロジェクタ型前照灯における遮蔽板とほぼ同様な作用を示すものとなる。
【００２１】
従って、先端８ａの長軸Ｙに対する角度αを適宜に設定する（図３参照）ことで、第三反射面５を介して前方に投射される配光Ｄ８（Ｌ、Ｒ）の明暗境界線Ｕの傾き角度βを調整することが自在となる。そこで、本発明では、１対の第一ミラー８の内の何れか一方の第一ミラー８（例えば第一ミラー８Ｒ）で図４に示す左１５°上がりの明暗境界線Ｕｅを形成し、他方の第一ミラー８（例えば第一ミラー８Ｌ）で水平な明暗境界線Ｕｈが形成できるように左右の第一ミラー８の先端８ａの角度αを非対称としている。
【００２２】
尚、本発明を成すための発明者による試作、検討の結果では、上記のように第一ミラー８の先端８ａの角度を変えるのと同様な作用が、先端８ａが長軸Ｙに対して直交（α＝９０°）する第一ミラー８を前記長軸Ｙを回転軸として適宜角度傾けることでも得られることが確認されている。
【００２３】
よって、本発明によれば、それぞれが１対の第二反射面４と第一ミラー８と、第三反射面５とからの光が照射方向で合成されることで、すれ違い配光としての基本形状が得られるものとなり、レンズ７の第三反射面５Ｌからの反射光が透過する部分と、第三反射面５Ｒからの反射光が透過する部分とに適宜なレンズカット７ａを施すことで、照射幅が拡大され、実用可能なすれ違い配光が得られるものとなる。
【００２４】
図５、図６は第二ミラー９の作用を説明するものであり、前記第一ミラー８は、第二反射面４の第二焦点ｆ４２に収束する光束中に挿入されるものであるので、第一ミラー８で反射が行われる光の例えば半分が遮蔽され、結果としては光源２に対する光束利用率が低下する。
【００２５】
前記第二ミラー９は、上記の光量損失を生じないようにするものであって、第一ミラー８に当接するものとなる第二反射面４からの反射光は第一ミラー８で反射して第二ミラー９に達し、この第二ミラー９で上下が反転されて一層に下向き成分を持つものとなって、第三反射面５に達する。尚、前記第二ミラー９は上記の説明でも明らかなように第一ミラー８の補完であるので、第一ミラー８による光量の損失が少ないときなどには省略することも自在である。
【００２６】
図６は第一ミラー８、第二ミラー９の作用を光束の断面形状で示すもので、図中に符号Ｓ１で示すものは第一ミラー８が設けられないときの第三反射面５を介する照射光の断面形状であり、明確な明暗境界線Ｕは形成されず、相当の上向き光を含むものとなる。そして、上記のように第二反射面４からの反射光中に第一ミラー８が挿入されると符号Ｓ２で示すように明暗境界線Ｕが形成される断面形状となり上向き光は遮断される。
【００２７】
このときに、当初の断面形状Ｓ１中のハッチングを施した部分はそのままでは失われるものとなるが、前記第二ミラー９を設けることで、上記のように第三反射面５に達するようにすることが可能となり、上記断面形状Ｓ１中のハッチング部分が上下反転した形状となり、断面形状Ｓ２の下方に断面形状Ｓ３として表れるものとなり、ハッチング部分は回収される。
【００２８】
また、光源２の左右に設けられる第三ミラー１０は、前記第一ミラー８と同期して移動するものとされていて、前記第一ミラー８が上方に位置するときには、この第三ミラー１０も上方に位置し、光源２からの光が第一反射面３に達するのを遮蔽する。そして、前記第一ミラー８が下方に移動するときには第三ミラー１０も共に下方に移動し、光源２からの光が第一反射面３に達するものとする。
【００２９】
以上が本発明に係る前照灯１の構成の要部の説明であり、続いて上記の説明に基づいて前照灯１の作用の説明を行う。先ず、図７は、前照灯１におけるすれ違い配光Ｄｓを示すものであり、このときには第一ミラー８と第三ミラー１０とは上方に位置している。
【００３０】
従って、第二反射面４を経由し第三反射面５で前方（照射軸Ｘ）に投射される光路中には第一ミラー８が挿入されるものとなり上向きとなる光は遮蔽され、すれ違い配光にＤｓに適した形状が得られるものとなる。そして、第二ミラー９は第一ミラー８で遮蔽された光を回収するので、第二反射面４は反射した光源２からの光量のほぼ全てを第三反射面５に伝達する。
【００３１】
また、本発明においては一方の第一ミラー８（例えば第一ミラー８Ｒ）の先端８ａでいわゆるエルボと称されている左１５°上がりの明暗境界線Ｕｅを有する配光Ｄ５ｒを形成し、他方の第一ミラー８（例えば第一ミラー８Ｌ）の先端８ａで水平で且つ水平線Ｈよりも下方に存在する明暗境界線Ｕｈを有するＤ５ｌを形成するように非対称の形状としているので、得られる総合のすれ違い配光Ｄｓには、従来最も正確とされていたプロジェクタ型と同等の精度が得られるものとなる。
【００３２】
加えて、このすれ違い配光Ｄｓの状態では、第三ミラー１０により第一反射面３は遮光されているので、この部分からは光を発生することはない。また、第四反射面６は常時に光源２からの光が達するものとされ、水平線Ｈよりも下方に存在する配光Ｄ６を形成するものとされているので、総合のすれ違い配光Ｄｓには下向き光が加算され、すれ違い配光Ｄｓの目的である近距離に対する視認性は一層に向上する。
【００３３】
図８は、本発明の前照灯１の走行配光Ｄｍを示すものであり、前記第二反射面４の第二焦点ｆ４２の近傍から第一ミラー８が下方に移動することで上向き光に対する遮蔽は解除され、１対の第三反射面５からの配光Ｄ５ｒもＤ５ｌも上方に向かい幅を拡げる形状に形状を変化させる。
【００３４】
同時に第三ミラー１０も下方に移動し、第一反射面３にも光源２からの光が達するものとなり、この第一反射面３は正面方向（水平線Ｈと垂直線Ｖの交点近傍）に光を投射する配光Ｄ３を形成する。よって、総合の走行配光Ｄｍとしては、第一反射面３からの光と第三反射面５からの光とにより正面方向が主として照射されるものとなり、遠方に対する視認性が要求される走行配光Ｄｍに適するものとなる。よって、第三ミラー１０の主目的は、配光切換時の第一反射面３の遮光にあるので、鏡面処理を省略したものとしても良い。
【００３５】
加えて、本発明の前照灯１においては、上下が切欠かれた第一反射面３を採用すると共に、その切欠かれた部分に達する光を第二反射面４と第四反射面６とで回収するものであるので、光源２に対する光束利用率を低下させることなく、前照灯１を上下方向に格段に薄型のものとすることを可能とし、斬新なデザインの前照灯１の提供を可能とする。
【００３６】
また、すれ違い配光Ｄｓは、ほぼ、第二反射面４と第三反射面５とで基本形状を形成し、第一反射面３は関与しないものであるので、従来は正確なすれ違い配光Ｄｓの形状を形成させるために、光源２がハロゲン電球などである場合にはバルブ内に設けられていたフード、メタルハライド放電灯である場合にはバルブ外壁に設けられていた遮光ストライプなどが不要となり、光源２自体の効率を向上させることが可能となる。
【００３７】
また、すれ違い配光Ｄｓとしたときには、第一反射面３が第三ミラー１０で遮蔽されるので、この部分で光量の損失が生じるように思われるが、これは第三ミラー１０をお互いが略ハ字状と成るように形成することで、第一反射面３の遮蔽時には遮蔽した光を第四反射面６に供給するものとなり、光量損失を防止することができる。
【００３８】
図９は本発明に係る車両用前照灯１の別の実施形態であり、車両用前照灯１を例えば走行配光専用、あるいは、フォグランプなど配光の切換が行われない灯具として使用する場合には、前記第一ミラー８、第二ミラー９、第三ミラー１０は、可動の必要もなく、また明暗境界線の形成も要求されないので、それ程の必要性はないものと成る。よって、このような場合には図９に示すように上記の各ミラー８、９、１０を省略することも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、１つの光源に焦点を略一致させ光軸を照射方向とする放物系面の上下が切欠かれて構成された第一反射面と、それぞれが前記光源に第一焦点を略一致させ長軸を前記光軸に水平方向で略直交する方向とし前記第一反射面の上方に設置される楕円系面とされた１対の第二反射面と、前記第一反射面の左右外側に設けられ前記第二反射面のそれぞれの第二焦点を焦点とする放物面系とされた１対の第三反射面と、前記光源に焦点を略一致させ光軸を照射方向とする放物系面とされて前記第一反射面の下方に配置される第四反射面と、前記第二反射面の前記長軸に沿い反射面を上向きとし先端を前記第二反射面の前記第二焦点に略一致させて設けられる第一ミラーと、前記第一ミラーと反射面を対峙して設けられる第二ミラーと、前記光源の左右両側に反射面をこの光源側として設けられる１対の第三ミラーとから成り、前記第一ミラーと第三ミラーとが上下方向に可動とされて配光の切換を行う車両用前照灯としたことで、第一には、すれ違い配光にも走行配光にも最適な配光形状の実現を可能として、従来例の何れか一方が性能的に不十分となる点を解消し、この種の車両用前照灯の性能向上に極めて優れた効果を奏するものとなる。
【００４０】
加えて、上下方向への薄型化により斬新なデザインの前照灯として車両に組み込むときの外観も斬新なものとして商品性を向上させると共に、フード、ストライプを不要とすることによる光源の効率の向上により一層に明るい前照灯の提供も可能とし、前照灯の商品性の向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用前照灯の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】第一ミラーの形状の例を示す説明図である。
【図４】第一ミラーの形状ににより形成される配光特性の形状の例を示す説明図である。
【図５】第一ミラーと第二ミラーとの相互関係を示す説明図である。
【図６】第一ミラーの移動による生じる配光特性の形状の変化を示す説明図である。
【図７】本発明に係る車両用前照灯のすれ違い配光を示す説明図である。
【図８】同じ車両用前照灯の走行配光を示す説明図である。
【図９】同じく本発明の別の実施形態を示す説明図である。
【図１０】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……車両用前照灯
２……光源
３……第一反射面
４……第二反射面
５……第三反射面
６……第四反射面
７……レンズ
８……第一ミラー
９……第二ミラー
１０…第三ミラー

Claims

１つの光源に焦点を略一致させ光軸を照射方向とする放物系面の上下が切欠かれて構成された第一反射面と、それぞれが前記光源に第一焦点を略一致させ長軸を前記光軸に水平方向で略直交する方向とし前記第一反射面の上方に設置される楕円系面とされた１対の第二反射面と、前記第一反射面の左右外側に設けられ前記第二反射面のそれぞれの第二焦点を焦点とする放物系面とされた１対の第三反射面と、前記光源に焦点を略一致させ光軸を照射方向とする放物系面とされて前記第一反射面の下方に配置される第四反射面と、それぞれの前記第二反射面の前記長軸に沿い反射面を上向きとし先端を前記第二反射面の前記第二焦点に略一致させて設けられる第一ミラーと、前記光源の左右両側に反射面をこの光源側として設けられる一対の第三ミラーとが設けられ、前記第一ミラーの少なくとも一方と前記第三ミラーの少なくとも一方とが上下方向に可動とされて配光の切り替えを行う構成とされていることを特徴とする車両用灯具。
一対の前記第一ミラーの前記先端は、前記第二反射面の長軸に対する交差角度が左右非対称であることを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯。
一対の前記第一ミラーの前記先端は前記長軸に対し直交するものとし、この第一ミラーは前記長軸を回転軸として適宜角度傾けられていることを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯。
前記第一ミラーの先端ですれ違い配光時の明暗境界線を形成することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両用前照灯。
一対の前記第一ミラーの内の、一方の第一ミラーの先端ですれ違い配光におけるエルボ部の明暗境界線を形成し、他方の第一ミラーの先端ですれ違い配光における水平部の明暗境界線を形成することを特徴とする請求項４記載の車両用前照灯。
前記第一ミラーに反射面側を向わせて第二ミラーを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の車両用前照灯。
前記第二ミラーは前記第一ミラーからの反射光を受ける位置に設置されていることを特徴とする請求項６記載の車両用前照灯。
前記第一ミラーと第二ミラーとが一体で形成されていることを特徴とする請求項６または請求項７記載の車両用前照灯。
前記第一ミラーと第三ミラーとは双方が上下何れかの同一方向に移動して配光の切換が行われることを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載の車両用前照灯。
前記第一ミラーと第三ミラーとの移動は、第一ミラーの移動に対し第三ミラーの移動に時間差が設けられていることを特徴とする請求項９記載の車両用前照灯。
前記第三ミラーはお互いが略ハ字状となるように設置されていることを特徴とする請求項１〜請求項１０の何れかに記載の車両用前照灯。
前記第三ミラーは反射機能を有さないものとされていることを特徴とする請求項１〜請求項１１の何れかに記載の車両用前照灯。
前記第一ミラ−、第二ミラー、第三ミラーの内の少なくとも１面が曲面で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１２の何れかに記載の車両用前照灯。
前記第一反射面、第三反射面の少なくとも一方が自由曲面で構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１３の何れかに記載の車両用前照灯。