JP5023405B2 - 車両用前照灯ユニット - Google Patents

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Description

本発明は車両用前照灯ユニットに係り、特に遮光板によってすれ違いビーム用配光パターンを形成するための光以外の光を有効利用することにより大光量の配光を得るようにした車両用前照灯ユニットに関する。
特許文献1には、光源と、この光源を第一焦点とする主楕円反射面と、主楕円反射面の第二焦点の近傍に設けられた遮光板と、遮光板の近傍に焦点を有する投影レンズとからなる通常構成の車両用前照灯ユニットに、副楕円反射面と放物面系反射面とを備えた車両用前照灯ユニットが開示されている。
前記副楕円反射面は、光源と遮光板との間に配置されるとともに、遮光板に遮られてそれ程有効に反射光が配光の形成に使用されることのない部分である遮光板よりも後方に配置されている。また、副楕円反射面は、光源を第一焦点としており、光源からの光を後方で且つ下方に反射させるように構成されている。
一方、前記放物面系反射面は、主楕円反射面の下方に配置されるとともに、副楕円反射面の第二焦点に焦点を有し、副楕円反射面によって反射された光、すなわち、光源からの光のうち遮光板によって遮られる光を、投影レンズを介さずに投影レンズの前方に反射させるように構成されている。
したがって、特許文献1の車両用前照灯ユニットは、遮光板による通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するための光の他に、通常では遮光板によって遮られる光を配光用に有効利用したので、大光量の配光を得ることができる。
なお、図10には、通常構成の車両用前照灯ユニット100の縦断面図が示されている。この車両用前照灯ユニット100は、光源102と、光源102の付近に第一焦点F1を有する第一反射面104と、第一反射面104の第二焦点F2の近傍に設けられた遮光板106と、遮光板106の上縁部の近傍に焦点Fを有する投影レンズ108とからなる。この車両用前照灯ユニット100は、通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するうえで利用されない光を配光用に有効利用した構成ではない。
また、図11に示した車両用前照灯ユニット110は、図10に示した通常構成の車両用前照灯ユニット100に、楕円反射面112と放物面系反射面114と付加したものである。楕円反射面112は、第一反射面104の前方で上方に配置されている。この楕円反射面112は、光源102の付近に第三焦点F3と遮光板106の後方に第四焦点F4とを有している。
一方、放物面系反射面114は、第一反射面104の前方で下方位置に配置されている。この放物面系反射面114は、楕円反射面112の第四焦点F4に第五焦点F5を有している。
このように構成された車両用前照灯ユニット110は、光源102から斜め上方に向けて照射される直射光を、すなわち、通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するうえで利用されない光を、楕円反射面112によって放物面系反射面114に向けて反射させ、この反射光を放物面系反射面114によって、投影レンズ108を介さずに投影レンズ108の前方に反射させることにより、大光量の配光を得るものである。この車両用前照灯ユニット110によれば、図10に示した通常構成の車両用前照灯ユニット100と比較して、光量が約1.5倍に増加する。
特開2006−147462号公報
しかしながら、特許文献1及び図11に示した車両用前照灯ユニットは、通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するうえで利用されない光を有効利用するために、部材として楕円反射面と放物面系反射面とを付加しなければならず、部品点数が多くなり、コストアップ及び重量アップにつながるという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、部品点数を増やすことなく、通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するうえで利用されない光を有効利用して大光量の配光を得ることができる車両用前照灯ユニットを提供することを目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために、光源と、該光源付近に第一焦点を有する第一射面と、該第一反射面の第二焦点の近傍に設けられた遮光板と、該遮光板の近傍に焦点を有する投影レンズを有する車両用前照灯ユニットであって、前記光源は前記投影レンズの光軸に対して下方に配置され、前記光源の下方には第二反射面が配置され、該第二反射面によって、前記光源から下方に発した直射光が、前記投影レンズを介さずに投影レンズの前方に反射され、前記第一反射面の下端縁部は、前記投影レンズの取り込み角範囲の下端に一致されるとともに、前記投影レンズの光軸に略平行な平面に沿って配置され、前記第二反射面の横断面形状は、前記光源付近に第三焦点を有し、前記投影レンズの外側に第四焦点を持つ楕円形状であることを特徴とする車両用前照灯ユニットを提供する。
本発明によれば、光源、第一反射面、遮光板、及び投影レンズを有する通常構成の車両用前照灯ユニットにおいて、光源を投影レンズの光軸に対して下方に配置するとともに、その光源の下方に第二反射面を備え、光源から下方に発した直射光を、すなわち、通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するうえで利用されない光を、第二反射面によって投影レンズを介さずに投影レンズの前方に反射することで大光量の配光を得るようにしている。
したがって、本発明によれば、光源を投影レンズの光軸に対して下方に配置するものの、構成的には第二反射面を付加しただけの構成となるので、部品点数を増やすことなく、通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するうえで利用されない光を有効利用して大光量の配光を得ることができる。
ところで、光源を投影レンズの光軸上に配置すると、光源と第二反射面との距離が長くなることから、第二反射面を大型にせざるを得ない。つまり、第二反射面は、光源から下方に照射された拡散光を、投影レンズを介さずに投影レンズの前方に反射させる機能を有することから、投影レンズの光軸に対する第二反射面の位置は必然的に決定されるものである。これを踏まえて、本発明の如く光源を投影レンズの光軸に対して下方に配置すれば、その位置が決定されている第二反射面と光源との距離が短くなるので、第二反射面を小型化できる。第二反射面が小型になれば、車両用前照灯ユニット全体が小型になり軽量化にもつながる。
また、本発明によれば、前記第一反射面の下端縁部は、前記投影レンズの取り込み角範囲の下端に一致されるとともに、前記投影レンズの光軸に略平行な平面に沿って配置されていることが好ましい。
これにより、光源の下側から投影レンズに入射させる反射面が無くなり、光源から下側に照射された直射光は第二反射面に向うので、光源の光束を有効利用することができる。
また、光源を第一反射面に形成された光源挿入孔から挿入配置する車両用前照灯ユニットの場合には、光源挿入孔の下端と投影レンズの取り込み角範囲の下端とを一致させ、投影レンズの取り込み角範囲の下方位置に光源を配置することが好ましい。これにより、光源の下側から投影レンズに入射させる反射面が無くなり、光源から下側に照射された直射光は第二反射面に向うので、光源の光束を有効利用することができる。
更に、本発明によれば、前記第二反射面は、前記光源付近に第三焦点を有し、第二反射面の光軸が前記投影レンズの光軸に対し、外側30度〜45度方向となるように第四焦点を持つ楕円形状に横断面形状が形成されるとともに、第二反射面による反射光線方向の縦断面形状が放物線形状に形成され、前記光源から下方に発する光を反射して、前記投影レンズの光軸方向から外側方向へ最大90度まで左右に拡散配光することが好ましい。
本発明によれば、すれ違いビーム用配光パターンの外側に、すれ違いビーム用配光パターンと一部重なる配光パターンを形成することができるので、光源からの光を広範囲に照射でき、右左折時及び屈曲路にて早期に歩行者、障害物を発見することができる。
また、本発明によれば、前記光源の付近に第五焦点を有するとともに前記投影レンズの焦点の前方であって投影レンズの光軸の下方に第六焦点を有する楕円系反射面が、前記光源の前方であって上方に配置されることにより、前記光源から上方に照射された直射光が下方に反射され、前記楕円系反射面の前記第六焦点を焦点に持つ放物面系反射面が前記投影レンズの光軸の下方に配置されることにより、前記楕円系反射面によって反射された前記直射光が、前記放物面系反射面によって、前記投影レンズを介さずに投影レンズの前方に反射されることが好ましい。
本発明は、通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するうえで利用されない光のうち、光源から上方に照射された光を楕円系反射面で下方に反射させ、この反射光を、放物面系反射面によって、投影レンズを介さずに投影レンズの前方に反射させたものである。先の請求項で述べた第二反射面と、本発明の楕円系反射面及び放物面系反射面とを組み合わせることにより、通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するうえで利用されない光を大幅に有効利用することができ、先の請求項で述べた車両用前照灯ユニットと比較して、大光量の配光を得ることができる。
本発明に係る車両用前照灯ユニットによれば、光源を投影レンズの光軸に対して下方に配置するとともに、その光源の下方に第二反射面を備え、光源から下方に発した直射光を、第二反射面によって投影レンズを介さずに投影レンズの前方に反射する構成としたので、部品点数を増やすことなく、通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するうえで利用されない光を有効利用して大光量の配光を得ることができる。
以下、添付図面に従って本発明に係る車両用前照灯ユニットの好ましい実施の形態について詳説する。
図1は、第1の実施の形態の車両用前照灯ユニット10の全体斜視図であり、図2は、図1に示した車両用前照灯ユニット10の縦断面図である。
この車両用前照灯ユニット10は、図2の如くユニット光軸(投影レンズ12の光軸)Axの前方側から後方に向けて投影レンズ12、遮光板14、光源16、及び第一反射面18が配置されるとともに、光源16は、ユニット光軸Axの所定量下方位置に配置され、この光源16の下方に第二反射面20が配置されて構成される。
投影レンズ12は凸レンズで構成されており、入射面12A及び出射面12Bを備える。また、この投影レンズ12は、光源16側であって、遮光板14の上縁部14Aの近傍に焦点Fを備えている。なお、図2の符号23は、投影レンズ12を固定するレンズホルダである。
第一反射面18は、光源16の近傍に第一焦点F1を有するとともに、遮光板14の上縁部14Aの近傍に第二焦点F2を有する楕円系反射面である。
遮光板14は、すれ違いビーム用配光パターンを形成するために、光源16から投影レンズ12に向う上向きの光を遮光するとともに、その上縁部14Aが第一反射面18の長軸Zに略接する高さに設定されている。
第二反射面20は、水平方向において投影レンズ12の下方に配置されるとともに、光源16の近傍に第三焦点F3を有している。また、第二反射面20は、第一反射面18と一体に形成されている。
また、光源16は、第一反射面18の後部に形成された光源挿入孔18Aから挿入配置される縦型フィラメントのものが採用されているが、光源挿入孔18Aから挿入されるものに限定されず、第一反射面18と一体に組み付けられた光源であってもよい。また、第一反射面18に、遮光板14、レンズホルダ23、プレート22及び光源16を取り付けて車両用前照灯ユニット10が構成され、これにより光源16、反射面及び投影レンズ12の位置精度を高めることができる。
このように構成された第1の実施の形態の車両用前照灯ユニット10によれば、光源16を点灯すると、光源16から上方に照射された輝度の高い光束は、第一反射面18で反射されて第二焦点F2で焦点を結び、遮光板14の上縁部14Aを照射して投影レンズ12の入射面12Aに入射する。そして、出射面12Bから出射することで図3に示す、すれ違いビーム用配光パターンAを形成する。
一方、図2の光源16から下方に照射された輝度の高い光束は、第一反射面18で遮られることなく、光源16の下方位置に配置された第二反射面20で前方に反射される。そして、この反射光は、投影レンズ12を介することなく、投影レンズ12の前方に照射され、図3に示す、すれ違いビーム用配光パターンAと一部が重なるロービーム用の配光パターンBを形成する。また、ロービーム用の配光パターンBを形成するために、図1の第二反射面20で上向きに反射された余分な光を、第一反射面18の外側で第二反射面20の上方に配置されたプレート22によって遮光している。
なお、図3に示す配光パターンA、Bは、図4に示す車両24の左側ランプ26の配光パターンを示している。また、図4には、路面28上における配光パターンA、Bの照射エリアA、B、及び右側ランプ30の路面28上における配光パターンA′、B′の照射エリアA′(すれ違いビーム用配光パターンによる照射エリア)、B′(右側ランプ30の第二反射面20による照射エリア)がそれぞれ示されている。双方の配光パターンA、A′は、路面28の左車線32を照射し、左側ランプ26の配光パターンBは左車線32の路側帯を照射し、右側ランプ30の配光パターンB′は、右車線34の略中央部まで照射している。この配光パターンA、Bの効果については後述する。
このように第1の実施の形態の車両用前照灯ユニット10によれば、図2の如く光源16、第一反射面18、遮光板14、及び投影レンズ12を有する通常構成の車両用前照灯ユニットにおいて、光源16を投影レンズ12の光軸Axに対して下方に配置するとともに、その光源16の下方に第二反射面20を備え、光源16から下方に発した直射光を、すなわち、通常のすれ違いビーム用配光パターンA(図3参照)を形成するうえで利用されない光を、第二反射面20によって投影レンズ12を介さずに投影レンズ12の前方に反射することで大光量の配光を得るようにしている。詳述すれば、投影レンズ12の取り込み角α内の光を第一反射面18にて捕捉して第一反射面18にて反射し投影レンズ12を通して照射する光にて通常のすれ違いビーム用配光パターンAを形成し、光源16より下方で取り込み角αより下側における取り込み角βの光を第二反射面20にて捕捉して投影レンズ12を介さず照射する光にて投影レンズ12の前方に反射することで大光量の配光を得るようにしている。
したがって、第1の実施の形態の車両用前照灯ユニット10によれば、光源16を投影レンズ12の光軸Axに対して下方に配置するものの、構成的には第二反射面20を付加しただけの構成となる。よって、図11に示した従来の車両用前照灯ユニット110と比較して、部品点数を増やすことなく、通常のすれ違いビーム用配光パターンAを形成するうえで利用されない光を有効利用して大光量の配光を得ることができる。また、図10に示した通常構成の車両用前照灯ユニット100と比較して、取り込み角βの光が増大するので、光量が約1.5倍に増加する。
ところで、光源16を投影レンズ12の光軸Ax上に配置すると、光源16と第二反射面20との距離が長くなることから、第二反射面20を大型にせざるを得ない。何故ならば、図2と同一の下側取り込み角βを保持したまま光源16を光軸Axの位置に配置した場合には、光源16と第二反射面20との距離が長くなるので、それにつれて第二反射面20を大型にしなければ同一の下側取り込み角βを得ることができないからである。つまり、第二反射面20は、光源16から下方に照射された拡散光を、投影レンズ12を介さずに投影レンズ12の前方に反射させる機能を有することから、投影レンズ12の光軸Axに対する第二反射面20の位置は必然的に決定されるものである。これを踏まえて、実施の形態の車両用前照灯ユニット10の如く、光源16を投影レンズ12の光軸Axに対して下方に配置すれば、その位置が決定されている第二反射面20と光源16との距離が短くなるので、第二反射面20を図2の如く小型化できる。第二反射面20が小型になれば、車両用前照灯ユニット10全体が小型になり軽量化にもつながる。
また、車両用前照灯ユニット10の第一反射面18の下端縁部18Bは、投影レンズ12の取り込み角範囲αの下端に一致されるとともに、投影レンズ12の光軸Axに略平行な平面に沿って配置されている。
図10に示した通常構成の車両用前照灯ユニット100では、光源102の下側の光が投影レンズ108に入射する経路において、第一反射面104で反射した光の一部が光源102によって遮光しているため光源102自身が遮光物になっている。光源102を下に下げると、前記遮光が顕著になるため、投影レンズ108の取り込み角範囲内に光源102の下側から投影レンズ108に入射させる反射面があることは無駄であり、その反射面は不要である。
そこで、図2の車両用前照灯ユニット10の如く、第一反射面18の下端縁部18Bを、投影レンズ12の取り込み角範囲αの下端に一致させるとともに、投影レンズ12の光軸Axに略平行な平面に沿って配置した。これにより、光源16の下側から投影レンズに入射させる反射面が無くなり、光源16から下側に照射された直射光は第二反射面20に向うので、光源16から下側に向う光源16の光束を有効利用することができる。光源16を投影レンズ取り込み角α内の光のうち光源16から下方に向って照射した光は、例えば図2に示す放電等光源の先端側電極とソケットとの接続するアウターリード16a等の障害物により有効に利用されない光も存在するが、投影レンズ取り込み角αの下端に一致することで、投影レンズ取り込み角α内において障害物による問題を低減することの点からも好適である。
また、図2の如く、光源16を第一反射面18に形成された光源挿入孔18Aから挿入配置する車両用前照灯ユニット10の場合には、光源挿入孔18Aの下端18′と投影レンズ12の取り込み角範囲αの下端とを一致させ、投影レンズ12の取り込み角範囲αの下方位置に光源16を配置することが好ましい。これにより、光源16の下側から投影レンズ12に入射させる反射面が無くなり、光源16から下側に照射された直射光は全て第二反射面20に向うので、光源16から下側に向う光源16の光束を有効利用することができる。
更に、実施の形態の第二反射面20は、前述の如く光源16付近に第三焦点F3を有し、第二反射面20の光軸が投影レンズ12の光軸Axに対し、外側30度〜45度方向、図3においては図4に示す左ランプを示すので図面左方向に相当、となるように第四焦点F4を持つ楕円形状に横断面形状が形成される。
図5は、この関係を示す概略横断面図である。第二反射面20は横断面において放物系反射面とした二つの反射面20a、及び20bを備え、外側30度〜45度方向の範囲内に各々の焦点F4a、及びF4bを持つ。また、第二反射面20は、反射光線方向の縦断面形状が放物線形状に形成され、光源16から下方に発する光を反射して、投影レンズ12の光軸Ax方向から外側方向へ最大90度まで左右に拡散配光する。これにより、図3に示した配光パターンBを得ることができる。
図3によれば、すれ違いビーム用配光パターンAの外側に、すれ違いビーム用配光パターンAと一部重なる配光パターンBを水平方向に延長して形成することができるので、光源16からの光を広範囲に照射でき、且つ右左折時及び屈曲路にて歩行者、障害物を早期に発見することができる。また、配光パターンB、B′を自動車近傍のエリアを照射するように設定することで、運転者の周囲を明るくすることができるので運転者にとって明るく感じることができ運転し易いものとなる。
図6は、第1の実施の形態において、第二反射面20を、より前方に突き出た形状として、光源下方に照射される光のうち、投影レンズ12の取り込み角αより前方で光源16とレンズホルダ23との間の取り込み角β′に照射される光の捕捉率を高め、この光を有効に利用した実施例である。
図7は、第2の実施の形態の車両用前照灯ユニット50の全体斜視図であり、図8は、図7に示した車両用前照灯ユニット50の縦断面図である。
この車両用前照灯ユニット50は、図1、図2に示した車両用前照灯ユニット10に対して、楕円系反射面52と放物面系反射面54とを付加したものであり、その他は同様の構成である。
楕円系反射面52は、光源16の前方であって第一反射面18の上方に配置されている。また、楕円系反射面52は、光源16の付近に第五焦点F5を有するとともに、投影レンズ12の焦点Fの前方であって投影レンズ12の光軸Axの下方に第六焦点F6を有する。したがって、光源16から前方斜め上方に照射された直射光が、すなわち、第一反射面18で捉えられない直射光が楕円系反射面52によって下方に反射される。
一方、放物面系反射面54は、楕円系反射面52の下方であって、水平方向において投影レンズ12と重ならない位置に配置されている。また、放物面系反射面54は、楕円系反射面52の第六焦点F6を焦点F′′に持つ放物面に形成されている。
この配置構成により、楕円系反射面52によって反射された直射光が、放物面系反射面54によって、投影レンズ12を介さずに投影レンズ12の前方に反射される。
第2の実施の形態の車両用前照灯ユニット50は、図9に示す通常のすれ違いビーム用配光パターンAを形成するうえで利用されない光のうち、光源16から上方に照射された光を楕円系反射面52で下方に反射させ、この反射光を、放物面系反射面54によって、投影レンズ12を介さずに投影レンズ12の前方に反射させたものである。
前述した第二反射面20と、楕円系反射面52及び放物面系反射面54とを組み合わせた車両用前照灯ユニット50とすることにより、通常のすれ違いビーム用配光パターンを形成するうえで利用されない光を大幅に有効利用することができ、図10に示した従来の車両用前照灯ユニット100と比較して、約1.8倍の大光量の配光を得ることができる。
図9は、車両用前照灯ユニット50による配光パターンを示した説明図である。楕円系反射面52と放物面系反射面54とによって形成される配光パターンCは、すれ違いビーム用配光パターンAと第二反射面20による配光パターンBとに重なるように、配光パターンBの略中央部に形成される。
このような位置に配光パターンCを形成することにより、外側に向けて輝度が徐々に低下する配光パターンを形成することができるので、運転者にとって違和感の無い車両用前照灯を提供できる。
第1の実施の形態の車両用前照灯ユニットを示した斜視図 図1に示した車両用前照灯ユニットの縦断面図 図1に示した車両用前照灯ユニットの配光パターンの形状を示した説明図 図1に示した車両用前照灯ユニットによって路面を照射した際の配光説明図 第二反射面の位置関係を示した概略横断面図 第二反射面をより前方に突き出させた形状の車両用前照灯ユニットの縦断面図 第2の実施の形態の車両用前照灯ユニットを示した斜視図 図7に示した車両用前照灯ユニットの縦断面図 図7に示した車両用前照灯ユニットの配光パターンの形状を示した説明図 通常構成の車両用前照灯ユニットを示した縦断面図 大光量型車両用前照灯ユニットの従来例を示した縦断面図
10…車両用前照灯ユニット、12…投影レンズ、14…遮光板、16…光源、18…第一反射面、20…第二反射面、22…プレート、24…車両、26…左側ランプ、28…路面、30…右側ランプ、32…左車線、34…右車線、50…車両用前照灯ユニット、52…楕円系反射面、54…放物面系反射面

Claims (6)

  1. 光源と、該光源付近に第一焦点を有する第一反射面と、該第一反射面の第二焦点の近傍に設けられた遮光板と、該遮光板の近傍に焦点を有する投影レンズを有する車両用前照灯ユニットであって、
    前記光源は前記投影レンズの光軸に対して下方に配置され、
    前記光源の下方には第二反射面が配置され、該第二反射面によって、前記光源から下方に発した直射光が、前記投影レンズを介さずに投影レンズの前方に反射され
    前記第一反射面の下端縁部は、前記投影レンズの取り込み角範囲の下端に一致されるとともに、前記投影レンズの光軸に略平行な平面に沿って配置され、
    前記第二反射面の横断面形状は、前記光源付近に第三焦点を有し、前記投影レンズの外側に第四焦点を持つ楕円形状であることを特徴とする車両用前照灯ユニット。
  2. 前記第二反射面は、前記光源の下方に配置された二つの反射面を備え、
    前記二つの反射面の横断面形状はそれぞれ、前記光源付近に第三焦点を有し、前記投影レンズの外側に第四焦点を持つ楕円形状であることを特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯ユニット。
  3. 前記光源は、放電光源であることを特徴とする請求項2に記載の車両用前照灯ユニット。
  4. 前記第二反射面は、前記投影レンズの取り込み角範囲の下端に一致する前記投影レンズの光軸に略平行な平面において、前記第一反射面の下端縁部より外側に亘って形成され、
    前記第二反射面の上方に、前記第二反射面で上向きに反射された光を遮光するプレートが配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の車両用前照灯ユニット。
  5. 前記第二反射面は、前記光源付近に第三焦点を有し、第二反射面の光軸が前記投影レンズの光軸に対し、外側30度〜45度方向となるように第四焦点を持つ楕円形状に横断面形状が形成されるとともに、第二反射面による反射光線方向の縦断面形状が放物線形状に形成され、前記光源から下方に発する光を反射して、前記投影レンズの光軸方向から外側方向へ最大90度まで左右に拡散配光することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の車両用前照灯ユニット。
  6. 前記光源の付近に第五焦点を有するとともに前記投影レンズの焦点の前方であって投影レンズの光軸の下方に第六焦点を有する楕円系反射面が、前記光源の前方であって上方に配置されることにより、前記光源から上方に照射された直射光が下方に反射され、
    前記楕円系反射面の前記第六焦点を焦点に持つ放物面系反射面が前記投影レンズの光軸の下方に配置されることにより、前記楕円系反射面によって反射された前記直射光が、前記放物面系反射面によって、前記投影レンズを介さずに投影レンズの前方に反射される請求項1から5のいずれかに記載の車両用前照灯ユニット。
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