JP5755086B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、車両用前照灯に関する。

従来のプロジェクター型前照灯では、投影レンズが楕円面系リフレクターの前に配置され、シャッターの上縁が投影レンズの後ろ側焦点近傍に配置され、バルブのフィラメントが楕円面系リフレクターの第一焦点近傍に配置され、楕円面系リフレクターの第二焦点が投影レンズの後ろ側焦点近傍に配置されている（例えば、特許文献１参照）。バルブのフィラメントから発した光が楕円面系リフレクターによって前方に反射され、その反射光の一部がシャッターによって遮光され、遮光されない反射光が投影レンズによって前方に投射される。シャッターによって光が遮光され、シャッターの上縁の形状がカットオフラインとして前方に反転投影されることによって、すれ違いビーム用配光が形成される。カットオフラインは、車両に正対する仮想スクリーンにおいて、灯具光軸に直交する水平線に沿って形成される。従って、灯具光軸に直交する水平線よりも上には光が照射されず、その水平線よりも上の領域が暗部になり、これにより対向車の運転手の眩惑を防止することができる。

特開２００８−１３０６号公報

しかしながら、従来のプロジェクター型前照灯は、灯具光軸に直交する水平線よりも上に光を照射しないから、車両前方の上の看板や標識を照明することができない。特に自動二輪車の場合、コーナリング時に自動二輪車が左又は右に傾くので、従来のプロジェクター型前照灯によって形成されるカットオフラインが水平線に対して斜めになる。そのため、進行方向がプロジェクター前照灯によって照明されない。進行方向を照明するべく、追加のランプユニットを利用する技術もあるが（例えば、特許文献１参照）、追加のランプユニットの分だけコストが嵩んでしまう。
また、従来のプロジェクター型前照灯では、フィラメントから下方に向かう光が楕円面系リフレクターによって前方に反射されても、その光の殆どがシャッターによって遮光されるから、光の利用効率が悪かった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、光の利用効率の向上を図るとともに、灯具光軸に直交する水平線よりも上を照明することができるようにすることである。

上記課題を解決するための本発明に係る車両用前照灯は、
発光源を有したバルブと、
前記バルブの左右両側から前記バルブの上側を囲うように設けられ、前記発光源から発した光を前方に反射する第一反射面と、
前記バルブの前方に配置され、前記第一反射面によって反射された光を前方に投影する投影レンズと、
前記バルブの下側を囲うように設けられ、前後に延びた母線を有したシリンドリカル型凹面状に形成され、前記発光源から発した光を前記第一反射面に向けて上方に反射する第二反射面と、
前記投影レンズの後ろ側焦点の下方に設けられ、前下がりに湾曲した凸面状に形成された第三反射面と、
前記投影レンズと前記バルブの間において前記第三反射面から上に離れて配置され、前記投影レンズの後ろ側焦点又はその近傍に上縁を有するシャッターと、を備え、
前記第一反射面が、前記第二反射面によって反射された光を前記第三反射面に向けて反射し、
前記第三反射面が、前記第二反射面及び前記第一反射面によって反射された光を前記投影レンズに向けて前方に反射し、
前記投影レンズが、前記第三反射面によって反射された光を灯具光軸に直交する水平線よりも上に投影することを特徴とする。

好ましくは、前記シャッターが後ろ上がりに傾斜している。

本発明によれば、バルブの発光源から下方に向かう光が第二反射面、第一反射面、第三反射面によって順に反射され、その反射光が投影レンズによって灯具光軸に直交する水平線よりも上に投影するから、車両前方の上領域が照明される。
バルブの発光源から下方に向かう光が車両前方の上領域の照明に有効利用され、光利用率が向上する。
第三反射面が投影レンズの後ろ側焦点の下方に設けられているので、車両前方の上領域に照射される光は広がりのある光となり、対向車の運転手を眩惑しない。
この車両用前照灯によって車両前方の上領域が照明されるから、他の追加ランプを必要とせず、コストアップを招かない。

本発明の実施の形態に係る車両用前照灯の鉛直断面図である。 II−IIに沿った切断面を矢印方向に見て示した端面図である。 III−IIIに沿った切断面を矢印方向に見て示した端面図である。 同実施形態に係る車両用前照灯の配光特性を示した図面である。 同実施形態に係る車両用前照灯の変形例の配光特性を示した図面である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、それぞれ、車両用前照灯が装備された車両の「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」である。従って、車両の後ろから前に向かって見て(いわゆる運転手の視点で見て)、「左」、「右」を定める。

図１は、車両用前照灯１の光軸Ａｘを通って水平面に対して直交する鉛直面に沿った断面図である。図２は、図１に示されたII−IIに沿った切断面を矢印方向に見て示した端面図である。図３は、図１に示されたIII−IIIに沿った切断面を矢印方向に見て示した端面図である。図２及び図３に示す端面は、車両用前照灯１の光軸Ａｘに直交する。

この車両用前照灯１は、プロジェクター型の前照灯であって、特に自動二輪車の前面に取り付けられるものである。また、この車両用前照灯１は車両の前方にすれ違いビーム用の配光を形成するものであり、走行ビーム用配光を形成する灯具とこの車両用前照灯１を組み合わせて用いることで、走行ビーム用配光とすれ違いビーム用配光の切換を行う。

この車両用前照灯１は、第一リフレクター１０、第二リフレクター２０、第三リフレクター３０、立壁４０、バルブ５０、投影レンズ６０、レンズホルダー７０及びシャッター８０等を備える。

リフレクター１０，２０，３０及び立壁４０が一体成型されて、リフレクター１０，２０，３０及び立壁４０からなる一体成型品が構成されている。

第一リフレクター１０は、バルブ５０の左右両側からバルブ５０の上側を囲うように半ドーム状に設けられているとともに、前方に向けて開口している。第一リフレクター１０は楕円面型のリフレクターであり、楕円面型凹面状に形成された第一反射面１１が第一リフレクター１０の前側内面に形成されている。第一反射面１１は、前後方向に延びた光軸Ａｘを回転軸とした回転楕円面若しくはその回転楕円面を上下につぶした扁平楕円面又はこれらを基調とした自由曲面である。例えば、第一反射面１１は、光軸Ａｘを回転軸とした回転楕円面を基調とした自由曲面であって、その離心率が鉛直断面から水平断面に向かって徐々に大きくなるように形成されている。

第一反射面１１が楕円面型凹面状に形成されているので、第一反射面１１の後部頂点よりも前方に第一焦点Ｆ１が設定され、その第一焦点Ｆ１の前方に第二焦点Ｆ２が設定され、第一焦点Ｆ１及び第二焦点Ｆ２を通る光軸が設定される。第一反射面１１の光軸は、車両用前照灯１の光軸Ａｘに一致する。

第一リフレクター１０には、バルブ５０が装着されている。バルブ５０はガラス管５１及び発光源５２等を有し、発光源５２が筒状のガラス管５１内に封入されている。発光源５２はフィラメント又は放電部である。第一リフレクター１０の後部頂点部分には装着孔１２が前後に貫通するように形成され、バルブ５０のガラス管５１が第一リフレクター１０の後ろから装着孔１２に差し込まれ、そのガラス管５１が第一リフレクター１０の内側にまで突き出ているとともに前後方向に延在している。ガラス管５１の中心線が光軸Ａｘに平行であり、好ましくは光軸Ａｘに一致する。バルブ５０の発光源５２が第一反射面１１の第一焦点Ｆ１又はその近傍に配置されている。

第一反射面１１は、バルブ５０の発光源５２から発した光を前方に反射する。バルブ５０の発光源５２が第一反射面１１の第一焦点Ｆ１又はその近傍に配置されているから、バルブ５０の発光源５２から発して第一反射面１１によって反射された光が第二焦点Ｆ２に集光される。

第一リフレクター１０の前端部には、立壁４０が連結されている。立壁４０は、第一リフレクター１０の前端部から前に延びている。立壁４０は、バルブ５０の前の領域の上側を囲うように半筒状に設けられている。

第一リフレクター１０の下端部には、第二リフレクター２０が連結されている。第二リフレクター２０は、バルブ５０の下側を囲うように半筒状に設けられている。第二リフレクター２０はシリンドリカル型のリフレクターであり、第二反射面２１が第二リフレクター２０の上側内面に形成されている。第二反射面２１は、光軸Ａｘに平行な母線を有したシリンドリカル型凹面状に形成されている。具体的には、第二反射面２１は、バルブ５０の上方に中心を有した円弧を基調とした自由曲線を光軸Ａｘ方向に平行移動して得られた自由曲面である。図１に示すように、第二リフレクター２０及び第二反射面２１が占める前後範囲は、ガラス管５１の基端部からガラス管５１の先端部にかけてである。

ガラス管５１の表面が面光源であって、その表面の各点から光が発するものと見立てて、第二反射面２１がガラス管５１の表面を基準として光学設計されている。従って、第二反射面２１は、ガラス管５１の表面から発した光を上方の第一反射面１１に向けて反射し、その反射光をコリメートする。

立壁４０の左右両側下端部及び第二リフレクター２０の前端部には、第三リフレクター３０が連結されている。第三リフレクター３０は、第二リフレクター２０の前端部から前方に延びて、前下がりに湾曲している。第三リフレクター３０は、ガラス管５１の前の領域の下側に設けられている。第三リフレクター３０は凸面型のリフレクターであり、前下がりに湾曲した凸面型の第三反射面３１が第三リフレクター３０の上面に形成されている。具体的には、第三反射面３１は、バルブ５０及び第二反射面２１の下方に中心を有した円弧を基調とした自由曲線を、第二リフレクター２０の前端部から前に延びて下に曲がった曲線に沿って平行移動して得られる自由曲面状に形成されている。

バルブ５０、リフレクター１０，２０，３０及び立壁４０の前方には、投影レンズ６０が配置されている。投影レンズ６０がレンズホルダー７０の内側に取り付けられ、そのレンズホルダー７０が立壁４０の前端部に取り付けられている。投影レンズ６０は凸レンズである。投影レンズ６０は、後ろ側焦点Ｆ３を有するとともに、後ろ側焦点Ｆ３を通って前後に延びる光軸を有する。投影レンズ６０の光軸は、灯具としての光軸Ａｘに略一致する。投影レンズ６０の後ろ側焦点Ｆ３は、第一反射面１１の第二焦点Ｆ２又はその近傍に位置している。

投影レンズ６０とバルブ５０との間には、シャッター８０が配置されている。シャッター８０は例えば立壁４０に固定されている。シャッター８０は左右に延びた帯板状に設けられ、シャッター８０の左右両端部が例えば立壁４０に固定されている。シャッター８０は、前下がり・後ろ上がりに傾斜している。シャッター８０は、第三反射面３１から上に離れて配置されているとともに、光軸Ａｘの下に配置されている。シャッター８０が第三反射面３１から離れているから、シャッター８０の下縁８２と第三反射面３１の間には隙間８３が形成されている。シャッター８０は、左右方向に延びて略水平な上縁８１を有する。シャッター８０の上縁８１が焦点Ｆ２，Ｆ３又はその近傍に位置している。

続いて、バルブ５０の発光源５２から発した光の進行について説明する。
バルブ５０の発光源５２が点灯すると、発光源５２から上に向かう光が第一反射面１１によって前方に反射され、その反射光が第一反射面１１によって焦点Ｆ２，Ｆ３又はそれらの近傍に集光される。第一反射面１１によって反射された光の一部がシャッター８０の上縁８１の上を前へ通過し、その光が投影レンズ６０によって前方に投影される。また、第一反射面１１によって反射された光の一部がシャッター８０によって遮光される。

一方、第二反射面２１がシリンドリカル型凹面であるから、発光源５２から下に向かう光が第二反射面２１によって上方に反射される。第二反射面２１によって反射された光が第一反射面１１に向かい、その光が第一反射面１１によって焦点Ｆ２，Ｆ３の下方に向けて反射される。シャッター８０が後ろ上がりに傾斜しているから、第一反射面１１から第三反射面３１に向かう光がシャッター８０によって遮光されづらい。第一反射面１１から第三反射面３１に向かう光が第三反射面３１によって前方に反射され、その反射光が投影レンズ６０によって前方に投影される。シャッター８０が第三反射面３１から上に離れて配置されているため、第一反射面１１から第三反射面３１に向かう光や、第三反射面３１から投影レンズ６０に向かう光はシャッター８０によって殆ど遮光されない。

図４を参照して、車両用前照灯１の配光特性について説明する。図４は、車両用前照灯１から前方に所定距離離れて車両に正対する仮想スクリーンに形成される配光パターンを示したものである。図４では、自動二輪車が直立した場合に、車両用前照灯１の光軸Ａｘを通る水平面と仮想スクリーンの交線がＨ−Ｈ線として示され、光軸Ａｘを通る鉛直面と仮想スクリーンの交線がＶ−Ｖ線として示され、Ｈ−Ｈ線とＶ−Ｖ線の交点が車両用前照灯１の光軸Ａｘと仮想スクリーンの交点である。光軸Ａｘは、Ｈ−Ｈ線及びＶ−Ｖ線に対して直交する。

発光源５２から第一反射面１１に向かう光が第一反射面１１によって反射されると、その反射光の一部が焦点Ｆ２，Ｆ３近傍でシャッター８０によって遮光されるから、図４に示すように、第一反射面１１によって反射されて投影レンズ６０によって投影される光はＨ−Ｈ線よりも下に照射され、明部Ｂ１が車両前方の仮想スクリーンのＨ−Ｈ線の下に形成される。また、後ろから見たシャッター８０の上縁８１の像が投影レンズ６０によって上下左右に反転して前方に投影されるから、その反転像が明部Ｂ１とそれよりも上の暗部を区切る明暗境界線（カットオフライン）Ｌ１として仮想スクリーンに形成される。シャッター８０の上縁８１が焦点Ｆ２，Ｆ３又はそれの近傍に位置した水平な面であるから、明暗境界線Ｌ１がＨ−Ｈ線に沿った直線となる。

第三反射面３１によって反射されて投影レンズ６０によって投影される光は主にＨ−Ｈ線よりも上に照射され、明部Ｂ２が仮想スクリーンのＨ−Ｈ線の上に形成される。第三反射面３１が焦点Ｆ２，Ｆ３から離れていて、第三反射面３１によって反射された光が焦点Ｆ２，Ｆ３近傍を通過しないから、明部Ｂ２の範囲が明部Ｂ１の範囲よりも広くなり、明部Ｂ２が明部Ｂ１程明るくない。また、第三反射面３１が凸面であるから、明部Ｂ２の範囲が広くなって、明部Ｂ２が明るすぎることもない。

以上の実施の形態によれば、以下のような効果を奏する。
(1) 自動二輪車が直立していれば、明部Ｂ２がＨ−Ｈ線の上に形成されるから、自動二輪車の前方上の看板や標識等を照明することができる。
(2) 自動二輪車がコーナリングして左右に傾いていれば、明部Ｂ２によって進行方向の路面を照明することができる。よって、進行方向の視認性が向上し、安全な走行に貢献することができる。
(3) 明部Ｂ２が広い範囲であり、明部Ｂ２がそれほど明るくないので、対向車の運転手が明部Ｂ２によって眩惑されない。
(4) 一つのバルブ５０によって明部Ｂ１と明部Ｂ２を自動二輪車前方に形成することができるから、追加のランプユニットを必要としない。そのため、コストアップを招かない。
(5) バルブ５０から下に向かう光を有効利用して、明部Ｂ２が形成されるので、光利用効率が向上する。
(6) バルブ５０のガラス管５１の表面が面光源であると見立てて、第二反射面２１が光学設計されて、その形状がシリンドリカル状凹面となっている。そのため、発光源５２から発した光がガラス管５１内部で内面反射して、その光がガラス管５１の表面から発したとしても、その光を明部Ｂ２の形成に利用することができる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下、幾つかの変形例を挙げる。以下に挙げる変形例は可能な限り組み合わせてもよい。

〔変形例１〕
図５に示すように、第三反射面３１によって反射されて投影レンズ６０によって投影される光がＨ−Ｈ線の上であってＶ−Ｖ線の右に照射されるとともに、Ｈ−Ｈ線の上であってＶ−Ｖ線の左に照射されてもよい。例えば、投影レンズ６０の前面にレンズカットを形成したり、第三反射面３１の形状を変更したりすることによって、明部Ｂ３，Ｂ４が形成される。

〔変形例２〕
シャッター８０の上縁８１が水平な面ではなく、シャッター８０の上縁８１のうち光軸Ａｘよりも右側の部分と光軸Ａｘよりも左側の部分が段差となっていてもよい。そうすれば、カットオフラインも左右で段違いとなる。

〔変形例３〕
シャッター８０が立壁４０等に固定されているのではなく、シャッター８０がアクチュエータによって上述した位置から前や後ろに倒れたり、上述した位置から下に移動したりするものとしてもよい。シャッター８０がアクチュエータによって上述の位置に移動させられると、すれ違いビーム用の配光が形成され、シャッター８０がアクチュエータによって上述の位置から退避させられると、走行ビーム用の配光が形成される。

〔変形例４〕
車両用前照灯１が自動四輪車用であってもよい。

１ 車両用前照灯
１０ 第一リフレクター
１１ 第一反射面
２０ 第二リフレクター
２１ 第二反射面
３０ 第三リフレクター
３１ 第三反射面
５０ バルブ
５１ ガラス管
５２ 発光源
６０ 投影レンズ
８０ シャッター
８１ 上縁
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ 焦点
Ａｘ 光軸

Claims (2)

1. 発光源を有したバルブと、
   前記バルブの左右両側から前記バルブの上側を囲うように設けられ、前記発光源から発した光を前方に反射する第一反射面と、
   前記バルブの前方に配置され、前記第一反射面によって反射された光を前方に投影する投影レンズと、
   前記バルブの下側を囲うように設けられ、前後に延びた母線を有したシリンドリカル型凹面状に形成され、前記発光源から発した光を前記第一反射面に向けて上方に反射する第二反射面と、
   前記投影レンズの後ろ側焦点の下方に設けられ、前下がりに湾曲した凸面状に形成された第三反射面と、
   前記投影レンズと前記バルブの間において前記第三反射面から上に離れて配置され、前記投影レンズの後ろ側焦点又はその近傍に上縁を有するシャッターと、を備え、
   前記第一反射面が、前記第二反射面によって反射された光を前記第三反射面に向けて反射し、
   前記第三反射面が、前記第二反射面及び前記第一反射面によって反射された光を前記投影レンズに向けて前方に反射し、
   前記投影レンズが、前記第三反射面によって反射された光を灯具光軸に直交する水平線よりも上に投影することを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記シャッターが後ろ上がりに傾斜し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。

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