JP3565875B2 - 自動車に用いられるすれ違いビーム用前照灯 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車に用いられるすれ違いビーム用前照灯であって、リフレクタと、照明体と、リフレクタに設けられた光射出開口をカバーするレンズとが設けられていて、リフレクタがその上側の範囲と下側の範囲とで互いに異なる反射面を有しており、該反射面が、少なくとも範囲ごとに、少なくともほぼ一般的な放物面の一部であり、前記反射面によって照明体の結像が反射されて、ほぼ水平な区分と、水平線に対して所定の角度で傾けられた区分とを有する明暗境界を有する配光パターンが形成されるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式のすれ違いビーム用前照灯は欧州特許出願公開第０２５０２８４号明細書に基づき公知である。この公知のすれ違いビーム用前照灯はリフレクタと、照明体と、リフレクタに設けられた光射出開口をカバーするレンズとを有している。照明体はリフレクタの光軸に関して上方にずらされていて、この場合、照明体の下側の制限部がほぼ光軸上に位置している。リフレクタは水平方向の軸方向平面の上下に位置する、互いに異なる反射面を備えた複数のセクタに分割されている。リフレクタの一方の側では、水平方向の軸方向平面から出発して、この軸方向平面に対して角度αで上方に傾けられて第１のセクタが延びており、リフレクタの他方の側では、水平方向の軸方向平面から出発して、この軸方向平面に対して角度αで下方に傾けられて第２のセクタが延びており、この場合、両セクタはそれぞれ回転放物面の形状の反射面を有している。前記両セクタは水平方向の軸方向平面の上方もしくは下方に位置する、各２つの互いに隣接したセクタによって結合されており、これらのセクタは一般的な放物面の形の反射面を有している。一般的な放物面は軸方向における全ての縦断面に放物線を有しているが、これらの放物線は互いに異なる焦点距離を有している。
【０００３】
この公知のすれ違いビーム用前照灯によって、対向交通側におけるほぼ水平な区分と、水平線に対して角度αで自己走行路の路面縁に向かって上方に上昇する区分とを有する明暗境界を有するような配光パターンが形成される。この場合に、レンズは前記配光パターンを形成する目的で、弱い作用しか有しない光学的手段を有しているだけでよい。明暗境界のすぐ下には、高い光度を形成することが目標とされ、これによって、大きな有効距離と、明暗境界のできるだけ鮮明な形成とが得られる。しかし、このことは公知のリフレクタによって形成される配光パターンでは、所望される程度には達成されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式のすれ違いビーム用前照灯を改良して、明暗境界のすぐ下に高い光度が得られ、ひいては大きな光線有効距離が得られるようなすれ違いビーム用前照灯を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、光軸に対して垂直に断面したリフレクタの断面に、全周にわたって変化する偏心率を有する断面曲線が形成されており、ただし該断面曲線の偏心率は、照明体の、前記上側の範囲によって反射された最も高く位置する結像の上縁が明暗境界の水平な区分に接し、かつ照明体の、前記下側の範囲によって反射された最も高く位置する結像の上縁が明暗境界の前記傾けられた区分に接するように変化しているようにした。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によるすれ違いビーム用前照灯は、従来のものに比べて次のような利点を持っている。すなわち、明暗境界のすぐ下に高い光度が存在しており、したがって光線の大きな有効距離が得られて、明暗境界がはっきりと現われるようになる。
【０００７】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図面につき説明する。
【０００８】
図１に示した自動車に用いられるすれ違いビーム用前照灯はリフレクタ１０を有している。このリフレクタの光射出開口はレンズ１１によってカバーされている。このレンズは光学的に有効な手段を有していてよい。さらに、照明体１３が設けられており、この照明体は白熱灯のつる巻状フィラメントであるか、またはガス放電灯のアークであってよい。照明体はリフレクタ１０の光軸１４に対してほぼ平行に延びているが、しかし光軸１４に対して上方にずらされていて、この場合、前記照明体の下側の制限部がほぼ光軸１４上に位置している。
【０００９】
リフレクタ１０は水平線１６に対して角度α／２で傾けられた接触平面１７（図２参照）において、上側の部分１９と下側の部分２０とに分割されている。両部分は一般的な放物面の形の２つの反射面を有している。両部分１９，２０は接触平面１７において、二次で連続的に互いに入り組んで移行している。すなわち、両部分１９，２０は接触平面１７において共通の接線を有している訳である。
【００１０】
図３には、リフレクタ１０の上側の部分１９の横断面図が示されている。上側の部分１９は一般的な放物面の形の反射面を有している。この一般的な放物面は軸方向の全ての縦断面に、つまり光軸１４を含む縦断面に、放物線を有している。しかし、これらの放物線は互いに異なる焦点距離と共通の頂点とを有しているので、種々の放物線に対して異なる焦点位置が形成されている。接触平面１７に位置する放物線の焦点Ｆｏｈはほぼ光軸１４上で照明体１３の真ん中の高さに位置している。接触平面１７に対して垂直に位置する軸方向平面２２の焦点Ｆｏｖはほぼ光軸１４上で、リフレクタ頂点に向けられた照明体１３の端範囲の高さに位置している。接触平面１７から垂直な軸方向平面２２への移行時に、各軸方向縦断面に形成された放物線の焦点は照明体１３の真ん中からリフレクタ頂点に向いた前記照明体１３の端範囲に移動する。リフレクタ１０の上側の部分１９の横断面には、楕円形に似た断面曲線２３が形成される。断面曲線２３の数値的な偏心率は接触平面１７を起点にして垂直な軸方向平面２２に向かって変化する。断面曲線２３の数値的な偏心率ｅは、断面曲線２３の焦点Ｆと光軸１４との距離ｃ対断面曲線２３の大きな半軸線ａの比、つまりｅ＝ｃ／ａとして定義されている。この場合に、接触範囲１７の範囲における断面曲線２３の偏心率ｅはほぼ０であると有利である。したがって、断面曲線２３に対する法線は光軸１４に交差し、断面曲線２３はこの範囲でほぼ円となる。垂直な軸方向平面２２に向かうにつれて、つまりリフレクタ点Ｐと光軸１４とを結ぶ直線ＯＰと、接触平面１７との間の角度βが増大するにつれて、断面曲線２３の偏心率ｅは増大する。約４５゜の角度βにまで、断面曲線２３に対する法線２４と光軸１４との間の距離は同じく増大する。約４５゜の角度βから角度β＝９０度を有する垂直な軸方向平面２２にまでは、断面曲線２３に対する法線２４と光軸１４との間の距離が再び約０にまで減少する。断面曲線２３の偏心率ｅは垂直な軸方向平面２２において最大値をとる。
【００１１】
図４には、リフレクタ１０の上側の部分１９によって反射される、照明体１３の結像が示されている。照明体１３の結像２５，２６，２７はリフレクタの上側の部分１９の種々の範囲によって反射され、これらの範囲の、横断面で形成される前記断面曲線の法線は、前で説明したように光軸１４に対してそれぞれ異なる距離を有している。断面曲線の前記構成に基づき、最も高く位置する照明体１３の結像２５の上縁は、明暗境界３０の水平な区分２８に直接に接している。別の結像２６，２７は明暗境界の下方に位置していて、照明体１３に対する各リフレクタ範囲の相対位置に応じて水平線に関して傾けられている。結像２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、全て共通の放物線に位置しているが、光軸１４に対しては互いに異なる距離を有していて、したがって大きさの異なる結像を反射するようなリフレクタ範囲によって反射される。図面を見易くする目的で、図４には、光射出方向で見て前記部分１９の左半部の範囲からの結像２５，２６，２７しか図示していない。
【００１２】
リフレクタ１０の下側の部分２０は同じく一般的な放物面の形の反射面を有しており、この場合、接触平面１７に位置する放物線の焦点Ｆｕｈは、上側の部分１９の場合と同様にほぼ光軸１４上で照明体１３の真ん中の高さに位置している。垂直な軸方向平面２２に位置する放物線の焦点Ｆｕｖは光軸１４上で照明体１３の、リフレクタ頂点とは反対の側の端範囲の高さに位置している。接触平面１７に位置する放物線から垂直な軸方向平面２２に位置する放物線への移行時に、焦点は照明体１３の真ん中から照明体１３の、リフレクタ頂点とは反対の側の端範囲に移動する。下側の部分２０の場合でも、光軸１４に対して垂直な横断面において楕円形に似た断面曲線が形成される。この断面曲線の偏心率は、偏心率＝約０となる接触平面１７を起点にして、垂直な軸方向平面２２において最高値をとる。
【００１３】
図５には、下側の部分２０によって反射される前記照明体１３の結像が示されている。照明体１３の結像３２，３３，３４は、横断面で形成される断面曲線の法線が前述したように光軸１４に対してそれぞれ異なる距離を有しているような、下側の部分２０の種々の範囲によって反射される。断面曲線の前記構成に基づき、照明体１３の最も高く位置する結像３２の上縁は、明暗境界３０の、水平線に対して角度αだけ上昇した区分３６に直接に接している。別の結像３３，３４は明暗境界の下方に位置していて、照明体１３に対する各リフレクタ範囲の相対位置に応じて水平線に関して傾けられている。図面を見易くする目的で、図５には、光射出方向で見て前記部分２０の左半部の範囲からの結像３２，３３，３４しか図示していない。
【００１４】
リフレクタの上側の部分１９と下側の部分２０の反射面は、次に説明する数学的な方程式を用いて計算することができる。この場合にまず、リフレクタ頂点における原点０とｚ軸としての光軸１４とを有する座標系が設定される。この座標系のｘ軸はｚ軸に対して垂直に位置していて、接触平面１７に位置している。前記座標系のｙ軸はｚ軸に対してもｘ軸に対しても直角に位置していて、したがって直角な軸方向平面２２に位置している。反射面を規定するための数学的な方程式は次の通りである。
【００１５】
ｘ^２／ａ^２＋ｙ^２／ｂ^２−１＝０
ただし、
ａ^２＝４・ｆ_ｘ・ｚ
ｂ^２＝４・ｚ｛ｆ_ｘ＋（ｆ_ｙ−ｆ_ｘ）・［ｃ・｜ｙ／４・ｆ_ｙ・ｚ｜＋（１−ｃ）・（ｙ／４・ｆ_ｙ・ｚ）^２］｝である。
【００１６】
ｘ，ｙ，ｚはリフレクタ点の座標であり、
ｆ_ｘ，ｆ_ｙは接触平面１７もしくは垂直な軸方向平面２２に位置する放物線の焦点距離であり、
ｃは上側の照明縁を要求された明暗境界に適合させるために役立つ係数である。
【００１７】
実施例において、照明体１３の真ん中はリフレクタ頂点から約２４ｍｍの距離に配置されている。
【００１８】
リフレクタの上側の部分１９に関するパラメータの値は：
ｆ_ｘ＝２３．８ｍｍ、ｆ_ｙ＝２１．２ｍｍ、ｃ＝１．３７である。
【００１９】
下側の部分２０に関するパラメータの値は：
ｆ_ｘ＝２３．８ｍｍ、ｆ_ｙ＝２７．６ｍｍ、ｃ＝０である。
【００２０】
リフレクタ１０からは、照明体１３の結像全体の重畳に基づき、図６に示した配光パターンが形成される。この配光パターンは法律で規定された明暗境界３０、つまり対向交通側に位置する水平な区分２８と、自己走行側に位置する、路面縁に向かって角度αで上昇するように傾けられた区分３６とを有する明暗境界３０を有している。前記配光パターンは、等しい照度の曲線を表す複数の等照度曲線３８によって示されている。
【００２１】
本発明によるすれ違いビーム用前照灯の変化形（図示しない）では、リフレクタの上側の部分１９および下側の部分２０が複数のセクタから構成されていてよい。これらのセクタはそれぞれ軸方向平面において互いに接触し、この場所で少なくとも一次で連続的である、つまり無段階に互いに入り組んで移行している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるすれ違いビーム用前照灯の鉛直方向における縦断面図である。
【図２】図１に示したすれ違いビーム用前照灯のリフレクタの背面図である。
【図３】リフレクタの上側の部分面を光軸に対して直角に断面した横断面図である。
【図４】リフレクタの上側部分の左側の面によって反射された照明体の結像を示す図である。
【図５】リフレクタの下側部分の左側の面によって反射された照明体の結像を示す図である。
【図６】本発明によるすれ違いビーム用前照灯によって形成された配光パターンを示す図である。
【符号の説明】
１０ リフレクタ、 １１ レンズ、 １３ 照明体、 １４ 光軸、 １６水平線、 １７ 接触平面、 １９，２０ 部分、 ２２ 軸方向平面、 ２３ 断面曲線、 ２４ 法線、 ２５，２６，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 結像、２８ 区分、 ３２，３３，３４ 結像、 ３６ 区分、 ３８ 等照度曲線、 Ｆ，Ｆｏｈ，Ｆｏｖ，Ｆｕｈ，Ｆｕｖ 焦点、 ｅ 偏心率、 ｃ 距離、β 角度、 Ｐ リフレクタ点、 ＯＰ 直線

Claims (8)

1. 自動車に用いられるすれ違いビーム用前照灯であって、リフレクタ（１０）と、照明体（１３）と、リフレクタに設けられた光射出開口をカバーするレンズ（１１）とが設けられていて、リフレクタ（１０）がその上側の範囲（１９）と下側の範囲（２０）とで互いに異なる反射面を有しており、該反射面が、少なくとも範囲ごとに、少なくともほぼ一般的な放物面の一部であり、前記反射面によって照明体（１３）の結像が反射されて、対向交通側におけるほぼ水平な区分（２８）と、水平線に対して所定の角度（α）で傾けられた、自己走行路の路面縁に向かって上方に上昇する区分（３６）とを有する明暗境界（３０）を有する配光パターンが形成されるようになっている形式のものにおいて、光軸（１４）に対して垂直に断面したリフレクタ（１０）の断面に、全周にわたって変化する偏心率を有する断面曲線（２３）が形成されており、ただし該断面曲線の偏心率は、照明体（１３）の、前記上側の範囲（１９）によって反射された最も高く位置する結像（２５）の上縁が明暗境界（３０）の水平な区分（２８）に接し、かつ照明体（１３）の、前記下側の範囲（２０）によって反射された最も高く位置する結像（３２）の上縁が明暗境界（３０）の前記傾けられた区分（３６）に接するように変化していることを特徴とする、自動車に用いられるすれ違いビーム用前照灯。
2. 前記断面曲線（２３）の偏心率が、接触平面（１７）を起点にして、約０から前記接触平面（１７）に対して垂直な軸方向平面（２２）に達するまで増大している、請求項１記載のすれ違いビーム用前照灯。
3. 前記上側の範囲（１９）と前記下側の範囲（２０）とが接触平面（１７）で互いに接触しており、該接触平面が、水平線（１６）に関して明暗境界（３０）の前記傾けられた区分（３６）の傾斜角度αの半分の角度だけ、前記明暗境界と同じ方向で傾けられて配置されている、請求項１または２記載のすれ違いビーム用前照灯。
4. 前記上側の範囲（１９）と前記下側の範囲（２０）とが、前記接触平面（１７）に位置する等しい断面曲線を有しており、該断面曲線の焦点が、ほぼ照明体（１３）の真ん中の高さに位置している、請求項３記載のすれ違いビーム用前照灯。
5. 前記上側の範囲（１９）の、前記垂直な軸方向平面（２２）に位置する断面曲線の焦点（Ｆｏｖ）が、ほぼ照明体（１３）の、リフレクタ頂点に向いた端範囲の高さに位置しており、前記下側の範囲（２０）の、前記垂直な軸方向平面（２２）に位置する断面曲線の焦点（Ｆｕｖ）が、ほぼ照明体（１３）の、リフレクタ頂点から離れる方向を向いた端範囲の高さに位置している、請求項４記載のすれ違いビーム用前照灯。
6. 前記上側の範囲（１９）および／または前記下側の範囲（２０）が、複数の互いに異なるセクタから成っており、該セクタが、少なくとも一次で連続的に互いに接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のすれ違いビーム用前照灯。
7. 前記上側の範囲（１９）全体および／または前記下側の範囲（２０）全体が、一般的な放物面の形の反射面を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のすれ違いビーム用前照灯。
8. 前記上側の範囲（１９）の反射面および／または前記下側の範囲（２０）の反射面が、デカルト座標系における方程式：
   ｘ^２／ａ^２＋ｙ^２／ｂ^２−１＝０
   ただし、
   ａ^２＝４・ｆ_ｘ・ｚであり、
   ｂ^２＝４・ｚ｛ｆ_ｘ＋（ｆ_ｙ−ｆ_ｘ）・［ｃ・｜ｙ／４・ｆ_ｙ・ｚ｜＋（１−ｃ）・（ｙ／４・ｆ_ｙ・ｚ）^２］｝であり、
   ｚ軸は光軸であり、
   ｘ軸は接触平面（１７）に位置しており、
   ｙ軸はｘ軸に対してもｚ軸に対しても垂直に位置しており、
   ｘ，ｙ，ｚはリフレクタ点の座標であり、
   ｆ_ｘ，ｆ_ｙは接触平面（１７）もしくは該接触平面に対して垂直な軸方向平面（２２）に位置する断面曲線の焦点距離であり、
   ｃは上側の照明縁を、要求された明暗境界に適合させるために役立つ係数である、
   によって定義されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のすれ違いビーム用前照灯。

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