JP5848922B2 - 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、シャッターの上縁の上を前へ通過した光が投影レンズによって前方に投影される。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ているから、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、カットオフラインが明部の上限となる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、光軸に直交する水平線に沿って形成される。従って、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、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。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、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、
前記バルブの前記発光源又はその近傍に第一焦点を有し、前記第一焦点の前方に第二焦点を有し、前記発光源から発した光を前方に反射する反射面と、
前記バルブの前方に配置され、前記第二焦点又はその近傍に後ろ側焦点を有し、その後ろ側焦点から前方に延びる光軸を有する投影レンズと、
前記投影レンズと前記バルブの間に配置され、前記投影レンズの前記後ろ側焦点又はその近傍で左右に延びた上縁を有し、前記反射面によって反射された光の一部を遮光するシャッターと、を備え、
前記シャッター及びその上縁の左右方向の幅が、前記投影レンズの有効径よりも短く、
前記投影レンズが、前記反射面によって反射されて前記シャッターの上縁の上を前に通過する光を、前記光軸に直交する水平線よりも下に照射し、
前記投影レンズが、前記反射面によって反射されて、前記投影レンズの前記後ろ側焦点から離れた位置において前記シャッターの左右両脇を前に通過する光を、前記光軸に直交する水平線よりも上に照射し、
前記光軸が、前記シャッターの前記上縁の左右方向の中心を通る。

好ましくは、前記反射面から前方に向かって見たときに、前記投影レンズが、前記反射面によって反射されて前記シャッターの左脇を前に通過する光と、前記反射面によって反射されて前記シャッターの右脇を前に通過する光とのうちの一方を前記光軸に直交する水平線よりも上であって前記光軸に直交する鉛直線よりも右に照射し、他方を前記光軸に直交する水平線よりも上であって前記光軸に直交する鉛直線よりも左に照射する。

好ましくは、前記バルブが、前記発光源が封入されたガラス管と、前記ガラス管の中に封入されているとともに前記発光源の下側を囲うように設けられたフードと、を有したＨ４バルブであり、
前記バルブは、前記フードが正面視で前記光軸を基準として左右対称となるように配置されている。

本発明によれば、シャッター及びその上縁の左右方向の幅が投影レンズの有効径よりも短いから、反射面によって反射されてシャッターの左右両脇を前に通過する光が投影レンズによって光軸に直交する水平線よりも上に照射される。よって、車両前方の上領域が照明される。そのため、車両が自動二輪車である場合に、自動二輪車が左右に傾いても、進行方向が照明され、安全な走行に貢献することができる。
投影レンズの焦点のすぐ近くの下を前に通過した光ではなく、シャッターの左右両脇を前に通過する光が、投影レンズによって、光軸に直交する水平線よりも上に照射される。そのため、その光によって形成される明部は明るすぎず、対向車の運転手の眩惑要因にならない。
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。

本発明の実施形態に係る車両用前照灯の正面図である。 II−IIに沿った切断面を矢印方向に見て示した断面図である。 変形例に係る車両用前照灯の正面図である。 変形例に係る車両用前照灯の正面図である。 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。 自動二輪車が左に傾いた場合の配光特性を示した図面である。 変形例に係る車両用前照灯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の正面図である。図２は、図１に示されたII−IIに沿った面を矢印方向に見て示した断面図である。図２に示す断面は、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である。

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。

図２に示すように、この車両用前照灯１は、リフレクター１０、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。

バルブ５０はハロゲン電球、白熱電球、放電灯（例えば、高輝度放電灯（ＨＩＤ）、高圧金属蒸気放電灯等）その他のバルブである。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。

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

リフレクター１０は、バルブ５０の発光源５２の上下左右及び後ろを囲うように椀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。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反射面１１がリフレクター１０の前側内面に形成されている。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、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。なお、反射面１１は、光軸Ａｘよりも上側の領域と下側の領域で異なる楕円面を複合した複合楕円面であってもよい。

反射面１１が楕円面型凹面状に形成されているので、反射面１１が第一焦点Ｆ１、第二焦点Ｆ２及び光軸を有する。第一焦点Ｆ１は反射面１１の後部頂点よりも前方に設定され、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。反射面１１の光軸は、車両用前照灯１の光軸Ａｘに一致する。

リフレクター１０には、バルブ５０が装着されている。具体的には、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が反射面１１の第一焦点Ｆ１又はその近傍に配置されている。

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。

バルブ５０がダブルフィラメント型のＨ４バルブである場合、図１に示すように、フード５３がガラス管５１の中に封入され、そのフード５３が発光源５２の下側を囲うように設けられ、発光源５２から下側に向かう光がフード５３によって遮光される。フード５３を正面から見ると、フード５３の形状は中心角が鈍角（例えば１６５°）な扇形であり、中心角を挟む二つの半径のうち一方が水平であり、もう一方の半径が径外方向下りに傾斜している。発光源５２は、二つのフィラメントのうち、すれ違い用のフィラメントである。なお、図３に示すように、光軸Ａｘを中心にしてバルブ５０の配置位置を回転させるようにしてバルブ５０をリフレクター１０に取り付け、フード５３を正面から見て、フード５３の中間角が上端となり、その中心角を挟む二つの半径が径外方向下りに傾斜し、フード５３が光軸Ａｘを基準として左右対称となっていてもよい。

図２に示すように、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、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の前の領域の上下左右を囲うように筒状に設けられている。

リフレクター１０、立壁４０及びバルブ５０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に一致する。投影レンズ６０の後ろ側焦点Ｆ３は、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、反射面１１によって反射された光の一部を遮光するシャッター８０が配置されている。シャッター８０は、光軸Ａｘの下に配置されている。図１に示すように、シャッター８０の左右両端の下部には脚部８２が設けられ、脚部８２が立壁４０に連結されることで、シャッター８０が立壁４０に固定されている。

シャッター８０は、左右方向に延びた上縁８１を有する。図２に示すように、シャッター８０の上縁８１は、焦点Ｆ２，Ｆ３又はその近傍に位置している。図１に示すように、シャッター８０及びその上縁８１の左右方向の幅は投影レンズ６０の有効径Ｄ（特に、水平方向の有効径）よりも短く、光軸Ａｘはシャッター８０の上縁８１の左右方向の中心を通る。シャッター８０の上縁８１のうち中央部８１ａは略水平であり、中央部８１ａの左右両側８１ｂが側方に向かって下りに傾斜している。なお、図４に示すように、シャッター８０の上縁８１全体が、左右に延びて水平な面であってもよい。

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から反射面１１に向かう光が反射面１１によって前方に反射され、その反射光が反射面１１によって焦点Ｆ２，Ｆ３に集光される。焦点Ｆ２，Ｆ３に集光される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、焦点Ｆ２，Ｆ３に集光された光の一部がシャッター８０によって遮光される。更に、反射面１１によって反射された光の一部が焦点Ｆ２，Ｆ３又はその近傍に集光されず、シャッター８０の左右両脇（図１に示す領域Ａ）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。

図５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５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５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から反射面１１に向かう光が反射面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。そのため、図５に示すように、反射面１１によって反射されてシャッター８０の上縁８１の上を通過する光は投影レンズ６０によって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の中央部８１ａ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。

反射面１１によって反射された光の一部が焦点Ｆ３よりも下においてシャッター８０の左右両脇を前に通過するから、その光は投影レンズ６０によって主にＨ−Ｈ線よりも上に照射され、明部Ｂ２，Ｂ３が仮想スクリーンのＨ−Ｈ線の上に形成される。ここで、シャッター８０の左脇を前に通過する光は、主に、Ｈ−Ｈ線の上であってＶ−Ｖ線の右に主に照射され、シャッター８０の右脇を前に通過する光は、主に、Ｈ−Ｈ線の上であってＶ−Ｖ線の左に照射される。これは、焦点面（焦点Ｆ３を通って光軸Ａｘに直交する面）の像が投影レンズ６０によって上下左右に反転して投影されるためである。なお、反射面１１の一部、投影レンズ６０の後ろ側入射面の一部又は投影レンズ６０の前側入射面の一部の向きや曲率等を適宜変更することによって、シャッター８０の左脇を前に通過する光は、主に、Ｈ−Ｈ線の上であってＶ−Ｖ線の左に主に照射され、シャッター８０の右脇を前に通過する光は、主に、Ｈ−Ｈ線の上であってＶ−Ｖ線の右に照射されてもよい。

明部Ｂ２，Ｂ３の形成に寄与する光は、焦点Ｆ３から離れた位置においてシャッター８０の左右両脇を前に通過し、焦点Ｆ３近傍を通過しない。そのため、明部Ｂ２，Ｂ３がぼけた明部となり、明暗境界線Ｌ１が不明瞭になることはない。

反射面１１によって反射された光のうち、シャッター８０の上縁８１の上を前に通過する光束は、シャッター８０の左右両脇を前に通過する光束よりも大きい。そのため、明部Ｂ２，Ｂ３が明部Ｂ１ほど明るくなく、明暗境界線Ｌ１が不明瞭になることはない。

図３に示すように、バルブ５０のフード５３が左右対称となるようにバルブ５０が装着されていれば、明部Ｂ２と明部Ｂ３が均等な明るさになる。

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，Ｂ３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に傾いていれば、明部Ｂ２によって進行方向の路面を照明し（図６参照）、自動二輪車が右に傾いていれば、明部Ｂ３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，Ｂ３が明部Ｂ１ほど明るくないので、対向車の運転手が明部Ｂ２，Ｂ３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，Ｂ２，Ｂ３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。

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７に示すように、シャッター８０の左右両脇を通過して投影レンズ６０によって投影される光は、Ｖ−Ｖ線の左右に分かれずに、Ｈ−Ｈ線の上の全体的な明部Ｂ４を形成してもよい。つまり、シャッター８０の左脇を前に通過する光は、投影レンズ６０によって、Ｖ−Ｖ線を中心にしてＨ−Ｈ線の上に照射され、シャッター８０の右脇を前に通過する光は、投影レンズ６０によって、Ｖ−Ｖ線を中心にしてＨ−Ｈ線の上に照射されてもよい。このような明部Ｂ４の形成は、反射面１１の一部、投影レンズ６０の後ろ側入射面の一部又は投影レンズ６０の前側入射面の一部の向きや曲率等を適宜変更することによって実現可能である。

〔変形例２〕
シャッター８０の上縁８１（図１の場合、上縁８１の中央部８１ａであり、図４の場合、上縁８１全体）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 リフレクター
１１ 反射面
５０ バルブ
５１ ガラス管
５２ 発光源
５３ フード
６０ 投影レンズ
８０ シャッター
８１ 上縁
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ 焦点
Ａｘ 光軸

Claims (3)

1. 発光源を有したバルブと、
   前記バルブの前記発光源又はその近傍に第一焦点を有し、前記第一焦点の前方に第二焦点を有し、前記発光源から発した光を前方に反射する反射面と、
   前記バルブの前方に配置され、前記第二焦点又はその近傍に後ろ側焦点を有し、その後ろ側焦点から前方に延びる光軸を有する投影レンズと、
   前記投影レンズと前記バルブの間に配置され、前記投影レンズの前記後ろ側焦点又はその近傍で左右に延びた上縁を有し、前記反射面によって反射された光の一部を遮光するシャッターと、を備え、
   前記シャッター及びその上縁の左右方向の幅が、前記投影レンズの有効径よりも短く、
   前記投影レンズが、前記反射面によって反射されて前記シャッターの上縁の上を前に通過する光を、前記光軸に直交する水平線よりも下に照射し、
   前記投影レンズが、前記反射面によって反射されて、前記投影レンズの前記後ろ側焦点から離れた位置において前記シャッターの左右両脇を前に通過する光を、前記光軸に直交する水平線よりも上に照射し、
   前記光軸が、前記シャッターの前記上縁の左右方向の中心を通ることを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記反射面から前方に向かって見たときに、前記投影レンズが、前記反射面によって反射されて前記シャッターの左脇を前に通過する光と、前記反射面によって反射されて前記シャッターの右脇を前に通過する光とのうちの一方を前記光軸に直交する水平線よりも上であって前記光軸に直交する鉛直線よりも右に照射し、他方を前記光軸に直交する水平線よりも上であって前記光軸に直交する鉛直線よりも左に照射することを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記バルブは、前記発光源が封入されたガラス管と、前記ガラス管の中に封入されているとともに前記発光源の下側を囲うように設けられたフードと、を有したＨ４バルブであり、
   前記バルブは、前記フードが正面視で前記光軸を基準として左右対称となるように配置されてい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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