JP4749968B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

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Description

本発明は、いわゆるプロジェクタ型の車両用前照灯に関するものであり、特に、オーバーヘッドサイン（頭上標識）の照射を行い得るように構成された車両用前照灯に関するものである。
一般に、プロジェクタ型の車両用前照灯は、車両前後方向に延びる光軸上に配置された光源からの光をリフレクタにより前方へ向けて光軸寄りに反射させ、この反射光をリフレクタの前方に設けられた投影レンズを介して灯具前方へ照射するように構成されている。
そして、このプロジェクタ型の車両用前照灯をロービーム（すれ違いビーム）照射用として構成する場合には、投影レンズとリフレクタとの間にリフレクタからの反射光の一部を遮蔽して上向きの照射光を除去するシェードを設けることにより、所定のカットオフラインを有するロービーム配光パターンで前方へビーム照射を行うようになっている。
このようなプロジェクタ型の車両用前照灯においては、シェードにより上向きの照射光が略完全に除去されてしまうため、車両前方路面の上方に設置されたオーバーヘッドサイン（以下、ＯＨＳと略記する）が良く見えなくなってしまう。
そこで、リフレクタからの反射光の一部を上向きの照射光として前記投影レンズに入射させる付加リフレクタを、前記シェードの上端縁近傍から投影レンズ側に向かって延出するように設け、前記付加リフレクタが投影レンズに入射させる上向きの照射光によって、ＯＨＳを照射するＯＨＳ照射光を得るようにした車両用前照灯が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２９４０２号公報
ところが、特許文献１に記載された従来の車両用前照灯のように、リフレクタからの反射光の一部を上向きの照射光として投影レンズに入射させる付加リフレクタが、カットオフラインを形成するシェードの上端縁近傍に設けられた場合、リフレクタから反射されてシェードの上端縁近傍を通過する主配光が付加リフレクタにより遮られてしまうため、主配光の光量不足という問題を招く虞があった。
更に、上記車両用前照灯では、シェードが形成するロービーム配光パターンのカットオフラインの直ぐ上に連続するように、ＯＨＳ照射光による配光パターンが形成されてしまい、付加リフレクタの反射光量が多いと、ＯＨＳ照射光が対向車のグレアになってしまう虞があった。
そこで、透明部材の表面に反射膜を蒸着させることで反射面を形成する付加リフレクタの構成とし、付加リフレクタにおける反射光量を抑えるべく、蒸着処理を調整（反射膜厚の調整）する技術が開示されている。しかし、蒸着による反射膜の形成処理は、手間がかかり、コストアップを招く原因となった。
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、ＯＨＳ照射光を得るための付加リフレクタがシェードの上端縁近傍を通過する主配光を遮ることがなく、主配光の光量不足を招かずにＯＨＳ照射光を得ることができる良好な車両用前照灯を提供することである。
本発明の上記目的は、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、
前記投影レンズの後方側焦点よりも後方に配置された光源と、
前記光源からの直接光を前方に向けて前記光軸寄りに反射させるリフレクタと、
前記投影レンズと前記光源との間に配置され、その端部が前記投影レンズの後方側焦点近傍に位置して前記リフレクタからの反射光の一部及び前記光源から直接光の一部を遮蔽することにより配光パターンのカットオフラインを形成するシェードと、
前記投影レンズと前記シェードとの間に配置され、前記リフレクタからの反射光の一部を前記投影レンズに向けて反射し、前記投影レンズから上向きの照射光を出射させる付加リフレクタとを備え、
前記付加リフレクタと前記シェードとの間には、前記リフレクタからの反射光による主配光の７５％以上の光量を確保するためのスペースが設けられていることを特徴とする車両用前照灯により達成される。
上記構成の車両用前照灯によれば、付加リフレクタから投影レンズに入射した光が上向きの照射光として出射されて、ＯＨＳを照射するＯＨＳ照射光となるので、ＯＨＳに対して、良好な視認性を確保することができる。
そして、ＯＨＳ照射光を得るための付加リフレクタは、シェードとの間に、リフレクタからの反射光による主配光の７５％以上の光量を挿通するスペースを開けて、該シェードの前方に配置されるので、主配光の光量不足を招かずにＯＨＳ照射光を得ることができる。
また、ＯＨＳ照射光を得るための付加リフレクタを、シェードとの間にスペースを開けて装備したことで、ＯＨＳ照射光により形成するＯＨＳ配光パターンは、シェードが形成する主配光パターンのカットオフラインから上方に離して形成される。そのため、ＯＨＳ照射光が対向車のグレアになることを防止できる。
なお、上記構成の車両用前照灯において、前記シェードの端部が、前記投影レンズに向かって上面視凹状に湾曲形成され、
前記付加リフレクタのリフレクタ側の端部が、上面視凸状に湾曲形成されていることが望ましい。
このような構成の車両用前照灯によれば、シェードの端部を上面視凹状に湾曲形成したことで、カットオフラインを形成する上端縁の輪郭を、投影レンズの後方焦点面に沿った形状とすることができ、良好なカットオフラインの形成が容易になる。
また、シェードの端部を上面視凹状に湾曲形成した場合は、シェードの上端縁の形状は光軸に近づくに従って光源側に後退する湾曲形状となるため、リフレクタからの反射光による主配光を通すスペースをシェードの前方に確保した形態で、付加リフレクタをシェードの前方に橋架させ易く、付加リフレクタの装備を容易にすることができる。
更に、付加リフレクタのリフレクタ側の端部をシェードの端部に合わせて上面視凸状に湾曲形成することで、投影レンズの後方焦点面近傍を通る主配光を付加リフレクタが遮るのを防止でき、主配光の光量不足を防止するので、リフレクタとシェードとの間に主配光を透過させるスペースを確保することが容易になる。
また、上記構成の車両用前照灯において、前記シェードの端部が、上方に向かって正面視凹状に形成され、
前記光軸が、スイブル機構によって水平方向に回動させられることが望ましい。
通常、灯具ユニットをコンパクトにする為に、投影レンズに焦点距離が短いものを用いると、配光パターンの両側にはレンズのケラレによるはね上がりが生じる。そして、灯具ユニットにスイブル機構を設けた場合、フェールセーフ時には、このはね上がりが先行車及び歩行者へのグレアとなる可能性がある。
そこで、上記構成の車両用前照灯によれば、シェードの端部を上方に向かって正面視凹状に形成することで、配光パターンの両側に形成されるはね上がりの上方への突出量を抑止でき、はね上がりによる先行車及び歩行者へのグレアを防止することができる。
本発明に係る車両用前照灯では、付加リフレクタから投影レンズに入射した光が上向きの照射光として出射され、ＯＨＳを照射するＯＨＳ照射光となるので、ＯＨＳに対して良好な視認性を確保することができる。
そして、ＯＨＳ照射光を得るための付加リフレクタは、シェードとの間に、リフレクタからの反射光による主配光の７５％以上の光量を挿通するスペースを開けて、シェードの前方に配置されるため、主配光の光量不足を招かずにＯＨＳ照射光を得ることができる。
また、ＯＨＳ照射光を得るための付加リフレクタをシェードとの間にスペースを開けて装備したことで、ＯＨＳ照射光により形成するＯＨＳ配光パターンが、主配光パターンのカットオフラインから上方に離して形成されるので、ＯＨＳ照射光が対向車のグレアになることを防止できる。
以下、本発明に係る車両用前照灯の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の縦断面図、図２は図１に示した車両用前照灯における灯具ユニットの動作説明図、図３は図２に示した灯具ユニットの平面図、図４は図３に示したシェードと付加リフレクタの分解斜視図、図５は図２に示した灯具ユニットの正面図、図６は図５に示したシェードの上端縁の拡大図、図７は図１に示した車両用前照灯により前方に照射される光により灯具前方２５ｍの位置に設置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図である。
本実施形態の車両用前照灯１０は、図１に示すように、ランプボディ１２とその前方開口部に取り付けられた素通し状の透明カバー（カバー）１４で形成された灯室１６内に、プロジェクタ型の灯具ユニット１８が収容されている。
プロジェクタ型の灯具ユニット１８は、図１に示すように、ランプボディ１２にフレーム２２を介して支持されているが、該フレーム２２は図示せぬエイミング機構を介して、ランプボディ１２に支持されている。
エイミング機構は、灯具ユニット１８の取付位置及び取付角度を微調整するための機構で、エイミング調整した段階では、灯具ユニット１８のレンズ中心軸Ａｘは、車両前後方向に対して、０．５〜０．６度程度下向きの方向に延びるようになっている。
フレーム２２は、前方から見て略矩形の枠状を有しており、上下には前後方向に延在する支持板２４，２６が設けられている。上側の支持板２４の前端部には、軸受部２４ａが設けられ、該軸受部２４ａによって灯具ユニット１８の上部に設けられた被支持軸２０ａが回転自在に支持される。下側の支持板２６は、該支持板２６の上記軸受部２４ａの直下に位置した部分に円形の軸挿通孔２６ａが形成されている。そして、フレーム２２の下側の支持板２６の下面には、上記灯具ユニット１８を水平方向に回動させるスイブルアクチュエータ１９が固定される。
スイブル機構を構成するスイブルアクチュエータ１９は、例えば、ステアリング操作に応動して駆動されることによって、出力軸１９ａが回転される。出力軸１９ａは、支持板２６の軸挿通孔２６ａを挿通し、灯具ユニット１８の下部に設けられた連結軸２０ｂに嵌合され、該連結軸２０ｂは出力軸１９ａに連結される。
従って、スイブルアクチュエータ１９が駆動されると、出力軸１９ａが回転され、該出力軸１９ａの回転に伴って灯具ユニット１８が水平方向に回動される。
灯具ユニット１８は、図１及び図２に示すように、プロジェクタ型の灯具ユニットであり、車両前後方向に延びるレンズ中心軸（光軸）Ａｘ上に配置された投影レンズ１１と、投影レンズ１１の後方側焦点Ｆよりも後方に配置されたＬＥＤランプ２３の発光部である光源２３ａと、この光源２３ａを第１焦点として光源２３ａから放射された光（直接光）を前方に向けてレンズ中心軸Ａｘ寄りに反射させるリフレクタ２５と、投影レンズ１１と光源２３ａとの間に配置され、その端部２９ａが投影レンズ１１の後方側焦点Ｆ近傍に位置してリフレクタ２５からの反射光の一部及び光源２３ａから直接光の一部を遮蔽することにより配光パターンのカットオフラインを形成するシェード２９と、投影レンズ１１とシェード２９との間に配置されて、リフレクタ２５からの反射光の一部を投影レンズ１１に向けて反射し、投影レンズ１１から上向きの照射光ｂ１を出射させる付加リフレクタ３１とを備えている。
更に、付加リフレクタ３１とシェード２９との間には、リフレクタ２５からの反射光による主配光の７５％以上の光量を確保するためのスペース３３が設けられている。
投影レンズ１１は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズからなり、その後方側焦点Ｆを含む焦点面上の象を反転象として前方へ投影するようになっている。
ＬＥＤランプ２３は、発光部である光源２３ａが略光軸Ａｘ上に位置するように、リフレクタ２５の後端部に挿入固定されるランプホルダー３５に取り付けられている。
リフレクタ２５は、光軸Ａｘを中心軸とする略楕円球面状の反射面２５ａを有している。この反射面２５ａは、光軸Ａｘを含む断面形状が光源２３ａの中心位置を第１焦点とすると共に投影レンズ１１の後方側焦点Ｆ近傍を第２焦点とする略楕円曲面に設定されており、光源２３ａからの光を前方へ向けてレンズ中心軸Ａｘよりに集光反射させるようになっている。また、この反射面２５ａの離心率は、鉛直断面から水平断面に向けて徐々に大きくなるように設定されている。
本実施形態の場合、シェード２９は、投影レンズ１１やリフレクタ２５の支持枠を兼ねるブロック（塊）状で、図３及び図４に示すように、投影レンズ１１側に向く前方面２９ｂは、前方に向かって間口を徐々に広げる略卵殻形の湾曲面になっている。これにより、光軸Ａｘに近接する端部（上端縁）２９ａは、投影レンズ１１に向かって上面視凹状の輪郭に湾曲形成されている。
また、端部２９ａからその外側に水平に延出するシェード２９の上端面２９ｃの前端側には、左右の２カ所に、付加リフレクタ３１を取り付けるためのボス２９ｄが突設されている。
付加リフレクタ３１は、図２乃至図４に示すように、シェード２９との間にスペース３３を開けて、略光軸Ａｘ付近を車両幅方向に横断する略帯状の板材であり、その上面３１ａが、リフレクタ２５からの反射光を投影レンズ１１に向けて反射する反射面となっている。この付加リフレクタ３１は、その両端部に形成した取付穴３１ｂを、シェード２９のボス２９ｄに嵌合させることで、シェード２９に対する位置決めがなされる。
更に、本実施形態の付加リフレクタ３１は、図３及び図４に示すように、リフレクタ２５側の端部３１ｃが、上面視凸状の輪郭を有するように湾曲形成されている。
本実施形態の場合、シェード２９に対する付加リフレクタ３１の取り付け位置や、反射面となる上面３１ａの大きさ、上面視凸状を成すリフレクタ２５側の端部３１ｃの湾曲形状等を適宜設定することにより、リフレクタ２５からの反射光を透過するスペース３３の大きさが調整され、スペース３３を透過する光がリフレクタ２５からの主配光の７５％以上の光量を確保できるように構成されている。
即ち、スペース３３を透過する光がリフレクタ２５からの主配光の７５％以上の光量を確保することで、主配光による配光パターンは光量不足によって視認性が低下することを回避できる。
以上に説明した本実施形態に係る車両用前照灯１０によれば、図７に示すように、シェード２９の前方のスペース３３を透過したリフレクタ２５からの反射光は、投影レンズ１１を介して前方に照射されて、ロービーム配光パターンＰLを形成する。また、リフレクタ２５で反射されて投影レンズ１１側に向かう光の内、付加リフレクタ３１で反射された光は、投影レンズ１１に入射して上向きの照射光ｂ１として出射され、ＯＨＳを照射するＯＨＳ照射光となってロービーム配光パターンＰLの上方に、ＯＨＳ照射用の配光パターンであるＯＨＳ配光パターンＰOHSを形成する。
従って、ＯＨＳに対して、良好な視認性を確保することができる。
そして、ＯＨＳ照射光を得るための付加リフレクタ３１は、シェード２９との間に、リフレクタ２５からの反射光による主配光の７５％以上の光量を挿通するスペース３３を開けて、シェード２９の前方に配置されているので、シェード２９の上端縁近傍を通過する主配光を遮ることがなく、主配光の光量不足を招かずにＯＨＳ照射光を得ることができる。従って、光量不足の無い良好な前方照射を実現することができる。
なお、本願発明者等は、付加リフレクタ３１の装備により光量不足が生じないことを確認するために、上記車両用前照灯１０において、付加リフレクタ３１を取り外した状態と付加リフレクタ３１を取り付けた状態とで光束を測定し、主配光による配光パターンを比較した。
図８（ａ）は付加リフレクタ３１の無い状態での主配光（光量１００％）による配光パターンＰ１であり、図８（ｂ）は付加リフレクタ３１が有る状態での主配光（光量７５％）による配光パターンＰ２である。配光パターンＰ２は、配光パターンＰ１と比較して、幅方向の照射域がわずかに狭くなるものの、略同程度の照度分布が得られ、主配光の７５％程度を確保すれば、光量不足が生じないことを確認できた。
また、ＯＨＳ照射光を得るための付加リフレクタ３１を、シェード２９との間にスペース３３を開けて装備したことで、ＯＨＳ照射光により形成するＯＨＳ配光パターンＰOHSは、シェード２９が形成する主配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬから上方に離して形成される。そのため、ＯＨＳ照射光が対向車のグレアになることを防止できる。
更には、ＯＨＳ照射光を得るための付加リフレクタ３１が、本実施形態に示したように、シェード２９とは別体の部品とされている。そこで、ＯＨＳ照射機能を持つ灯具ユニットとＯＨＳ照射機能を持たない灯具ユニットとの双方を開発する場合に、各ユニットで使用するシェード２９はＯＨＳ照射機能の有無に拘わらず共通部品とすることができ、設計管理する部品点数の削減により開発コストを低減することもできる。
また、本実施形態の車両用前照灯１０では、シェード２９の端部２９ａを図３及び図４に示すように、上面視凹状に湾曲形成したので、カットオフラインＣＬを形成する上端縁の輪郭を、投影レンズ１１の後方焦点面に沿った形状とすることができ、良好なカットオフラインＣＬの形成が容易になる。
また、本実施形態のようにシェード２９の端部２９ａを上面視凹状に湾曲形成した場合は、シェード２９の上端縁の形状は光軸Ａｘに近づくに従って光源２３ａ側に後退する湾曲形状となるため、リフレクタ２５からの反射光による主配光を通すスペース３３をシェード２９の前方に確保した形態で、付加リフレクタ３１をシェード２９の前方に橋架させ易く、付加リフレクタ３１の装備を容易にすることができる。
更に、本実施形態のように付加リフレクタ３１におけるリフレクタ２５側の端部３１ｃをシェード２９の端部２９ａに合わせて上面視凸状に湾曲形成することで、投影レンズ１１の後方焦点面近傍を通る主配光を付加リフレクタ３１が遮るのを防止でき、主配光の光量不足を防止するので、リフレクタ２５とシェード２９との間に主配光を透過させるスペース３３を確保することが容易になる。
また、本実施形態の車両用前照灯１０のように、ＬＥＤランプ２３を用いて灯具ユニット１８をコンパクトにする為に、焦点距離が短い投影レンズ１１を用いると、図９（ａ）に示すように主配光による配光パターンＰＬの両側には、投影レンズ１１のケラレによるはね上がりＰｆが生じる。
そして、スイブル機構のフェールセーフ時に、灯具ユニット１８が水平回動させられると、図９（ｂ）に示すようにこのはね上がりＰｆがカットオフラインＣＬよりも上方に突出して、先行車及び歩行者へのグレアとなる虞がある。
しかしながら、本実施形態におけるシェード２９の端部２９ａは、図６に示すように、正面視では両端側よりも上端縁位置を下げた窪み形状とされ、上方に向かって正面視凹状に形成されている。
即ち、ロービーム配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬを形成する為にシェード２９の端部２９ａに形成した段差Ｃと、本来は自車線側のカットオフラインＣＬを形成している前記端部２９ａの左端側を相対的に上方に盛り上げた部分２９ｅで形成した段差Ｄとによって、シェード２９の端部２９ａは、上方に向かって正面視凹状に形成されている。
そこで、シェード２９の端部２９ａの左端側を相対的に上方に盛り上げた部分２９ｅの遮光効果によって、図９（ａ），（ｂ）に示すように、配光パターンＰＬの左端側に形成されるはね上がりが図中に実線で示すはね上がりＰｆ0に改善され、上方への突出量を抑止できるので、はね上がりによる先行車及び歩行者へのグレアを防止することができる。
本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の縦断面図である。 図１に示した車両用前照灯における灯具ユニットの動作説明図である。 図２に示した灯具ユニットの平面図である。 図３に示したシェードと付加リフレクタの分解斜視図である。 図２に示した灯具ユニットの正面図である。 図５に示したシェードの上端縁の拡大図である。 図１に示した車両用前照灯により前方に照射される光により灯具前方２５ｍの位置に設置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図である。 図１に示した車両用前照灯において付加リフレクタの有無により変わる主配光の配光パターンの比較図であり、（ａ）は付加リフレクタが無い場合に灯具ユニットより前方に照射される光により灯具前方２５ｍの位置に設置された仮想鉛直スクリーン上に形成される主配光パターンを透視的に示す図、（ｂ）は付加リフレクタが有る場合に灯具ユニットより前方に照射される光により灯具前方２５ｍの位置に設置された仮想鉛直スクリーン上に形成される主配光パターンを透視的に示す図である。 図６に示したシェードの正面視形状によって改善された配光パターンの説明図であり、（ａ）は通常使用時の配光パターン、（ｂ）はスイブル機構によるフェールセーフ時の配光パターンの説明図である。
符号の説明
１０ 車両用前照灯
１１ 投影レンズ
１２ ランプボディ
１４ カバー
１６ 灯室
１８ 灯具ユニット
１９ スイブルアクチュエータ
２３ ＬＥＤランプ
２３ａ 光源
２５ リフレクタ
２５ａ 反射面
２９ シェード
２９ａ 端部
２９ｂ 前方面
３１ 付加リフレクタ
３１ｃ リフレクタ側の端部
３３ スペース

Claims (3)

  1. 車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、
    前記投影レンズの後方側焦点よりも後方に配置された光源と、
    前記光源からの直接光を前方に向けて前記光軸寄りに反射させるリフレクタと、
    前記投影レンズと前記光源との間に配置され、その端部が前記投影レンズの後方側焦点近傍に位置して前記リフレクタからの反射光の一部及び前記光源から直接光の一部を遮蔽することにより配光パターンのカットオフラインを形成するシェードと、
    前記投影レンズと前記シェードとの間に配置され、前記リフレクタからの反射光の一部を前記投影レンズに向けて反射し、前記投影レンズから上向きの照射光を出射させる付加リフレクタとを備え、
    前記付加リフレクタと前記シェードとの間には、前記リフレクタからの反射光による主配光の７５％以上の光量を確保するためのスペースが設けられていることを特徴とする車両用前照灯。
  2. 前記シェードの端部が、前記投影レンズに向かって上面視凹状に湾曲形成され、
    前記付加リフレクタのリフレクタ側の端部が、上面視凸状に湾曲形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
  3. 前記シェードの端部が、上方に向かって正面視凹状に形成され、
    前記光軸が、スイブル機構によって水平方向に回動させられることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用前照灯。
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