JP4059770B2 - 単軌二輪車用前照灯 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

この発明は、カーブ走行時に前後軸周りで傾斜する特に自動二輪車およびスクータ用の前照灯であり、ロービームによって生成された光線パターンに対するセンサ制御された補正装置を備えた前照灯ユニットに関する。

自動二輪車のカーブ走行中において車両の傾斜のためにロービーム光線パターンは交通工学上に基づいて起立した状態の車両に対して規定された状態を大幅に逸脱する。このため、カーブにおける運転者の視界が大幅に悪化する一方で対向車に対して眩惑作用を与えてしまう。

このような交通安全性に対する影響を防止するために、既知の方式（ドイツ国特許出願公開第１９８１７５９４号明細書）において、前照灯の光軸を適宜に回転させることによってカーブ走行時に自動二輪車のロービームの水平状態を安定化し、これによって種々のカーブ傾斜に対して光線パターンを車線中央に略安定して保持することが提案されている。

これは、路面走査を必要としない２つのセンサを使用して動作する制御ユニットを設けるものであり、そのうち一方は垂直軸周りの車両の回転を計測し、もう一方は前後軸周りの車両の傾斜を計測する。この既知の前照灯安定化システムは、前照灯を回転させるため磨耗を伴わずに動作することはできず；加えて高価な駆動装置を必要とする。

さらに、複数の前照灯を同時に点灯させることによって直線走行時の光発散に対してカーブ走行時にはより大きな水平発散幅を付加するカーブ走行時の前照灯システムの光発散の調整方法が知られている（ドイツ国特許出願公開第１９６３９５２６号明細書）。

別の自動二輪車用の前照灯ユニット（特開平１−１２７４６６号公報）は中央照明灯の両側にそれぞれカーブ走行時の自動二輪車の傾斜に応じて点灯される補助照明等を備えている。補助照明灯の光線がそれぞれ外側上方に設定されているにもかかわらず、カーブ内側への照明は不十分なものである。

従って、本発明の目的は、磨耗部品を用いずに単純に構成され高い稼動安全性ならびに障害の無い動作を保証することができる前照灯ユニットを提供することにより、既知の解決方式に対してシステムコストを大幅に削減することである。この前照灯ユニットはカーブ走行時における路面の照明に関して直線走行時と変わらないように改善された照明効果を達成するものであり；カーブにおいて車両が極端に傾斜した状態においても対向車に眩惑を与える上向きの光放射を防止するものである。

前記の課題は、本発明に従って、請求項１の特徴によって解決される。

本発明に係る前照灯ユニットは多面照明灯として形成されており、好適な構成形態において共通のランプケース内に３個あるいはそれより多くの照明灯が取り付けられており、これらはそれぞれ市販の単体照明灯とすることができる。少なくとも１つの照明灯を中央に配置してその他のものを側方に配置し、右側および左側にそれぞれ少なくとも１つの照明灯を配置する。

特にカーブ走行時においてより良好な照明を達成するために、側方に配置された照明灯を車両が直立している状態で見て中央の照明灯よりも低く配置し両側に向かって低くなっている円弧状に照明灯列を構成することが好適である。これに代えて他の照明灯配列を本発明に係る前照灯ユニットの概念の範囲内で適用することもでき、例えば全ての照明灯を同じ高さに配置するか、逆向きの円弧状に配置するか、または照明灯を非対称に配置することもできる。例えば、路面に対して平行により良好な照明を達成するために、車両を右側通行に使用するかあるいは左側通行に使用するかに応じて右側あるいは左側の照明灯数を他方の側に比べて多くすることもできる。

本発明に係る前照灯ユニットによれば、カーブ走行時において車両の直前の路面部分の照明が大幅に改善されるばかりでなく、カーブの内側の照明も達成することができる。特に重要な利点はさらに眩惑作用が防止されることであり、これはカーブ走行時に１つの照明灯すなわち中央照明灯から見て一方の側の照明灯のみが点灯され他の側の照明灯ならびに中央照明灯が消灯されるためであるが、特に１つまたは複数の側方の照明灯がその光軸周りで水平状態からカーブ内側に向くように回転して配設されることによるものである。このためカーブ走行時にいずれの側に車両が傾斜しても照明灯の照射は走行路面に指向し、所定の光線パターンが保持される。このことは特にロービームを用いて走行している際に重要であり、それは、これによって右側に延長された側方光線が実質的に保持される一方従来の前照灯を使用した場合には避けることができない車両が大きく傾斜している際に上向きになってしまう眩惑作用が防止されるためである。

側方の照明灯を回転させる好適な傾斜補償角は２５°ないし３５°特に３０°であり、ここで本発明に係る構成の枠内で側方の照明灯の点灯は車両の傾倒角度が１０°ないし２０°特に１５°を越えた際に行われる。すなわち、すなわち車両の傾斜角度がこの傾倒角に到達した際にはじめて中央照明灯から側方照明灯への切換えが実施され、つまり左カーブ走行時には右側の照明灯へ右カーブ走行時には左側の照明灯へ切換えられる。この際カーブ進入時に中央照明灯から側方照明灯への切換えが行われカーブからの退出時にはその逆の切換えが行われることは勿論であり、すなわち運転者がカーブ走行終了時に最低傾倒角を越えて直立状態の方向へ再び車両を起こした際に逆の切換えが行われる。

カーブ走行時における車両前方の路面の照明を改善するために、本発明においてはさらに中央照明灯の側方に接続して配置されている照明灯をそれぞれ車両の垂直軸に平行な軸周りで中央照明灯の方向に旋回させて配置することが提案されており、従ってその光軸は前後軸および垂直軸によって定義された車両の中央断面に対して好適には４°ないし８°の旋回角を有している。この旋回角は右側および左側の照明灯に対してそれぞれ異なった数値とすることも好適であり、ここで右側走行に対して右側、左側走行に対して左側の照明灯を他方のものよりいくらか大きくに内側に旋回させることができ；その際好適な回転角は例えば５°ないし７°とすることができる。

本発明に係る照明灯ユニットによれば二輪車のカーブ走行に際して直線走行時と同等な照明効果を達成することができ、すなわち従来歪んで大幅に縮小し不良な照明となっていた光線パターンに代えて中央照明灯と側方照明灯との間の切換えによってカーブ走行時においても実質的に直線走行時について規定された光線パターンを達成することができる。

切換え中に間断なく路面の照明を行い視界が暗くなることを防止するためには照明灯ランプの同時切換えを行えば充分であり、これは消灯されるランプの残照によって点灯される照明灯の照明出力形成の遅延が補償されるためである。これに代えて、安定化装置が作動している際に側方の照明灯を中央照明灯の消灯前に点灯（または側方照明灯を中央照明灯の点灯後に消灯）させることによって両方の照明灯間において切れ目のない連続照明を実施することもできる。この種の連続照明によって１つの照明灯から別の照明灯への切換えに際して極めてランプの消耗を抑制する制御が達成される。

３個あるいはそれより多くの照明灯を備えるランプケース内にはさらにセンサユニットおよび制御ユニットが収容される。ランプケースの内部には各照明灯が取り付け板上に個別に調節可能にそれぞれ取り付けられる。個々の照明灯は一般に市販されているものと同様にハイビームおよびロービームのための複合反射板を備えている。照明灯ケースは個々の照明灯に適応して調節された放散率部分を備えたレンズを有している。

安定化装置は既知の方式で２つのセンサからなるセンサユニットを含んでおり、１つは車両の前後軸周りの車両傾斜を計測する前後軸センサであり、他方はカーブの走行中における垂直軸周りの車両の動作を計測する垂直軸センサであり、ここでセンサは角速度に比例する信号を制御ユニットに伝達する。

この垂直センサは車両の傾斜状態の計測精度を高めるように作用し；すなわちその計測値を制御ユニットのコンピュータ内において信頼性検査に使用して前後軸センサによって測定された傾斜状態をカーブ走行時の車両動作の変化と比較することによって動作安全性の向上に寄与する。前述したコンピュータは両方のセンサからの信号を評価して各時点の車両の傾斜を最低傾倒角と比較することによって実質的な直線走行とカーブ走行との間の切換えを判定する。この際センサ信号はフィルタリング、線形化、および温度補償によって較正される。カーブ走行への進入および退出に際して計算される切換え時点は照明灯を動作させる電源部の切換え操作に変換される。

制御ユニットは中央照明灯が故障した際に適宜に分配された出力で側方の照明灯を点灯させ、側方の照明灯が故障した際には中央照明灯を最高出力で点灯させる安全回路を備えることが好適である。

本発明に係る前照灯ユニットは市販入手可能な個々の照明灯から構成されているため、システムコストは安価なものとなる。本発明に係る前照灯ユニットは電球自体を除いて磨耗部品を用いずに構成されており、これによってその動作安全性と寿命が大幅に高められる。眩惑作用が大幅に低減されるためより高い光出力を有する照明灯を適用することが可能になる。本発明に係る前照灯ユニットは従来の前照灯の接続部に後付け部品として取り付けることができる。

使用されるセンサは、市販の振動感応性の圧電素子ジャイロスコープに原理によって路面走査あるいは速度検出を必要とせずに動作する。

次に本発明の実施例につき添付図面を参照しながら説明する。

図１には、道路交通法上規定されている光線パターンの形状が示されており、右側通行の地域で従来の前照灯を備えた自動二輪車１の直線走行時におけるロービームの照射面４と進行方向に向かって左側の境界光線３と右側の境界光線２が示されている。

図２には自動二輪車１の左カーブ走行時の状態が示されている。一定角度で傾斜していることによって図１に比べて縮小した照射面５が形成される。照射面４のうちのカーブ内側に位置する成分は路面に照射されていない。右側の境界光線２は路面に照射されずに眩惑光線１０となっている。従って、従来の前照灯を備えた自動二輪車１の運転者はロービームの非対称な枝部によって道路の右側境界の路面視界が向上する効果が得られない。

図３には右カーブにおける自動二輪車１の状態が示されている。自動二輪車１の一定角度における傾斜姿勢のため照射面６が形成されており、これは路面に対して横断方向に延在している。右側の境界光線２は右側の路面境界に照射されず、また左側の境界光線３は路面に当たらずに眩惑光線１２となっている。図２の場合と同様に光線パターンは安全性を考慮した交通工学上の規定から大きく逸脱している。

図４には、右カーブ走行中の本発明に係る“複合面”前照灯ユニット１３を備える自動二輪車１の前面が示されている。この前照灯ユニットは共通の照明灯ケース２０内に密着して配置された３つの個別の照明灯、すなわち中央照明灯２３、右側照明灯２２、ならびに左側照明灯２４とから構成されている。図示された右カーブにおいては左側の照明灯２４のみが点灯しており、これは中央照明灯２３に対して傾斜補償角βをもってカーブ外側に回転させて取り付けられている。自動二輪車自体は下限傾倒角αよりも大きな角度ａをもって傾斜しており、この下限傾倒角は前後軸Ｘ−Ｘと垂直軸Ｚ−Ｚとを含む平面から縦軸Ｘ−Ｘ周りで１５°傾斜されたものに相当する。傾倒角αに達すると制御ユニットが左側照明灯２４を点灯させる。図１ないし図３に示されている境界光線２，３は中央照明灯２３に係るものであるが、ここでは不要である。これに代えて左側照明灯２４は路面に指向している境界光線２ｆ，３ｆを有しており、左側照明灯２４が約３０°である傾斜補償角βをもって回転されているため、図５および図６に示されているように、カーブ走行時においても法規通りの光線パターンが形成される。

図４に示されているように自動二輪車１が走行する右カーブにおいて、図５に示されているように境界光線２ｆおよび３ｆを有する照射面８が形成される。照射面８に相当する光線パターンは角度δをもっていくらかカーブ内側方向に旋回している。左側の照明灯２４の旋回角度δは図８に示されており、その大きさは約５°となっている。これによって光線パターンの非対称の枝部が法規通りに道路の内縁部に沿って延在することが保持される。

カーブ走行時における個々の照明灯の点灯および消灯によって対向車によって認識可能な前照灯ユニット（１３）の照明形状が変化することを防止するために、各時点において非能動である光源、すなわち直線走行時の光源（２２）および（２４）、右カーブ走行時の光源（２２）および（２３）、または左カーブ走行時の光源（２３）および（２４）を残る１つの光源より小さい光出力で作動させることができ、すなわち全ての３つの光源を常時点灯させることができる。右カーブにおいて右側にある２つの照明灯（２２）および（２３）が眩惑を与えない光出力をもって作動し、左側の照明灯（２４）が最高出力で作動する。左カーブにおいては左側にある両方の照明灯（２３）および（２４）が眩惑を与えない光出力をもって作動し、右側照明灯（２２）が最高出力で作動する。直線走行時には両方の外側照明灯（２２）および（２４）がより小さい光出力で作動し、中央照明灯（２３）が最高出力で作動する。この制御回路によって点灯された前照灯ユニット（１３）の全形は対向車に対して完全な光線形状として保持される。

結果として、傾斜状態に応じて路面に対し最適な照明パターンを照射する照明灯のみが最高光出力で作動する。従って点灯された前照灯ユニット（１３）の光線形状全体は対向車に対して一定の信号形として保持される。

図６には図５に対して左カーブ走行時の状態が示されている。ここでは右側の照明灯２２が使用され、これも角度δをもって中央照明灯に対して旋回されており、これも図８に示されている。この右側照明灯２２は左側照明灯２４に比べて僅かに大きく、すなわち約δ＝７°旋回されている。これによって照射面７が左カーブにおいてより大きくカーブ内側に転向することが達成される。これにおいても、また図５に示された右カーブ走行時においても、眩惑光線の放射が防止される。

図１ないし図３によって従来の技術による光線パターンが示され、図５および図６によって本発明に係る前照灯ユニットの光線パターンが示されているが、これらは明確化のために側方および前方から自動二輪運転者が追加的に示されており、これによって垂直方向の光線経路が明確に示されている。追加的な図示部分は参照符号も含めて明確となっているのでこれらの図を含めて１つの全体図として取り扱うことができる。

図７ないし図９には本発明に係る前照灯ユニットの基本的な構造が示されており、これは両方の側方照明灯２２，２４が中央照明灯２３よりも低位置に配置されている三灯式前照灯ユニットである。ケース２０内においてハイビームおよびロービームを有する市販の照明灯２２，２３，２４が互いに隣接して配置されている。これらの３つの照明灯は取り付け板２５上に個別に調節可能に固定されている。これらは前面グラス２１の内側に配設されており、この前面グラスは前照灯ケース２０を密封して内部の部品を外的な影響から保護している。

直線走行においては中央照明灯２３のみが点灯している。このことは１０°ないし２０°、特に１５°である傾倒角αまでの小さな傾斜によって走行することができる緩やかなカーブにも該当する。右側照明灯２２および左側照明灯２４はロービームで直線走行している際には消灯することが好適である。

右側の照明灯２２は左カーブにおいて下限傾倒角αを超えて傾斜した際に点灯され、そこでその他の両方の照明灯が消灯される。この右側の照明灯２２は前面から見てその光軸周りで傾斜補償角β＝３０°反時計方向に回転して取り付けられており；さらにＺ軸に平行な軸周りで中央照明灯２３の方向に旋回角度δ＝７°旋回して配設されており、従ってカーブ内側の運転者の視界が改善される。

左側の照明灯２４は右カーブ走行時に下限傾倒角α＝１５°を越えて傾斜した際に点灯される。このカーブ走行中に他の両方の照明灯は消灯されている。この左側の照明灯は傾斜補償角β＝３０°時計方向に回転して取り付けられており、さらにＺ軸に平行な軸周りで中央照明灯２３の方向に旋回角度δ＝５°旋回して配設されている。これによってカーブ内側への運転者の視界が著しく改善される。

前照灯ユニット２０の内部には３つの照明灯の他に電源部を作動するための電子回路２６ならびに前後軸センサおよび垂直軸センサを備えた演算装置２７が設けられているがこれらは詳細には図示されていない。

電源部は照明灯ランプのための半導体スイッチと個々のランプの故障検出機構を備えている。

前後軸センサはＸ軸の方向を指向しておりカーブへの進入および退出時における車両の傾倒動作の角速度を計測する。

垂直軸センサはＺ軸の方向を指向しており走行するカーブの中央点における車両の角速度を計測する。演算装置２７は、センサ信号からＸ軸周りの車両の傾斜を計算し下限傾倒角αを越えた際の電源部の制御を行うよう機能する。

結果としてカーブ走行時における光線パターンの傾斜誤差は最大でも±１５°となり、従来の前照灯を備えた自動二輪車においてはこの傾斜誤差は最大４５°に達するため、本発明に係る提案は走行安全性を大幅に改善することが理解される。

道路交通上一般的である自動二輪車の直線走行における光線パターンを示した説明図である。 図１に示された左カーブにおける光線パターンを示した説明図である。 図１に示された右カーブにおける光線パターンを示した説明図である。 自動二輪車が右カーブ走行している際の本発明に係る前照灯ユニットを示した正面図である。 本発明に係る前照灯ユニットの右カーブにおける光線パターンを示した説明図である。 本発明に係る前照灯ユニットの左カーブにおける光線パターンを示した説明図である。 本発明に係る前照灯ユニットを示した概略正面図である。 図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに従った断面図である。 図７の線ＩＸ−ＩＸに従った断面図である。

Claims (13)

1. ロービームによって生成された光線パターンに対するセンサ制御された補正装置を備えた、カーブ走行時に前後軸（Ｘ）周りで傾斜する特に自動二輪車およびスクータ等用の前照灯ユニットであり、
   前照灯ユニット（１３）を少なくとも１つの直線走行用の中央照明灯（２３）とそれぞれ右および左に隣接して配置された側方照明灯（２２，２４）とから構成し、右の照明灯（２２）が左カーブに際して照射し左の照明灯（２４）が右カーブに際して照射を行うようこれらがそれぞれ中央照明灯（２３）から離れた側の外縁部が下向きになるようにその光軸周りで水平状態から傾斜補償角度（β）の分だけ回転して配置され、補正装置は実質的に直立して走行している走行領域中には中央前照灯（２３）を、下限傾斜角度（α）を超えて傾斜したカーブ走行時には左（２４）または右（２２）の照明灯のいずれか一方を最高出力で点灯させ、他の両方の照明灯はより低く眩惑作用を与えない照明出力で点灯させる電子制御装置を備えることを特徴とする前照灯ユニット。
2. カーブ走行中に左（２４）または右（２２）の照明灯のいずれか一方が点灯し、他の両方の照明灯は消灯されることを特徴とする請求項１記載の前照灯ユニット。
3. 補正装置が作動している際に側方の照明灯（２２，２４）を中央照明灯（２３）の消灯前に点灯させるか、または側方照明灯（２２，２４）を中央照明灯（２３）の点灯後に消灯させるように制御装置が制御を行うことを特徴とする請求項２記載の前照灯ユニット。
4. 制御ユニットは中央照明灯（２３）が故障した際に適宜に分配された出力で側方の照明灯（２２，２４）を点灯させ、少なくとも一方の側方の照明灯（２２，２４）が故障した際には中央照明灯（２３）を最高出力で点灯させる安全回路を備えることを特徴とする請求項１記載の前照灯ユニット。
5. 中央照明灯（２３）の側方に隣接している照明灯（２２，２４）を車両（１）が直立している状態で見て中央照明灯（２３）よりも低く配置することを特徴とする請求項１記載の前照灯ユニット。
6. 中央照明灯（２３）に隣接して配置された前照灯（２２，２４）はそれぞれ車両（１）の垂直軸（Ｚ）に平行な軸周りで中央照明灯（２３）の方向に旋回して配設され、従ってその光軸が車両（１）の前後軸（Ｘ）および垂直軸（Ｚ）によって定義された中間平面との間に所定の旋回角（δ）を形成することを特徴とする請求項１記載の前照灯ユニット。
7. 傾斜補償角（β）は２５°ないし３５°、特に３０°であることを特徴とする請求項１記載の前照灯ユニット。
8. 傾倒角度（α）が１０°ないし２０°、特に１５°であることを特徴とする請求項１記載の前照灯ユニット。
9. 旋回角（δ）は４°ないし８°であり、右側通行用の場合右側の照明灯（２２）を左側通行用には左側の照明灯（２４）を他方よりも大きく旋回させることを特徴とする請求項６記載の前照灯ユニット。
10. 前照灯ユニットの各前照灯が共通の前照灯ケース（２０）内に収容されることを特徴とする請求項１記載の前照灯ユニット。
11. 前照灯ケース（２０）内またはこれと結合してセンサユニットおよび制御ユニットを設けることを特徴とする請求項１０記載の前照灯ユニット。
12. 前照灯ケース（２０）は３個の照明灯ランプ（２２，２３，２４）を備え、それぞれハイビームおよびロービームのための複合反射器ならびに各ランプに対応した発散率部分を含んだ前面グラス（２１）を設けることを特徴とする請求項１０記載の前照灯ユニット。
13. 安定化装置は２つのセンサからなるセンサユニットを含んでおり、１つは車両の前後軸（Ｘ）周りの車両傾斜を計測する前後軸センサ、他方はカーブ走行中における垂直軸（Ｚ）周りの車両動作を計測する垂直軸センサであり、これらのセンサはそれぞれ角速度に比例する信号を制御ユニットに伝達することを特徴とする請求項１記載の前照灯ユニット。

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