JP6604100B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は車両用灯具に関するものである。

特許文献１には、発光素子を光源とするプロジェクタ型の車両用照明灯具において、発光素子からの光に対する光束利用率を十分に確保した上で、車両の意匠ラインの自由度を高めることができる車両用照明灯具が開示されている（特許文献１参照）。

より具体的には、特許文献１に記載された車両用灯具は、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、この投影レンズの後側焦点よりも後方側において上向きに配置された発光素子と、この発光素子を上方側から覆うように配置され、該発光素子からの光を上記投影レンズへ向けて反射させるメインリフレクタと、上端縁が上記後側焦点近傍を通るように配置され、上記メインリフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードと、を備えてなる車両用照明灯具において、上記投影レンズにおける上記光軸よりも上方側に位置する部分が、略全域にわたって切除されており、上記シェードの後面に、上記メインリフレクタからの反射光を下方へ向けて反射させる下向き反射面が形成されており、上記シェードの下方に、該シェードの下向き反射面で反射した上記メインリフレクタからの反射光を、前方へ向けて上記投影レンズに入射しないように反射させるサブリフレクタが配置されている、ことを特徴とするものである。

特開２０１１―１６５６００号公報

ところで、車両用灯具には、軽量化が求められており、特許文献１のように光軸よりも上方側を切断した投影レンズであれば、通常の非球面レンズに比べ軽量化されるものとなるが、さらに、軽量化されることが好ましい。
一方で、レンズの汎用性が高いことも望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、従来に増してさらなる軽量化が図れる若しくは軽量化を図りつつ汎用性が高いレンズを備えた車両用灯具を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の構成によって把握される。
（１）本発明の車両用灯具は、光源と、前記光源の前方側に配置されるレンズと、前記光源からの光を前記レンズ側に反射するリフレクタと、を備え、前記レンズは、レンズ光軸を含むレンズ部と、前記レンズ部の上側若しくは下側のどちらか一方に少なくとも設けられる外側レンズ部を有し、前記レンズには、前記レンズ部と前記外側レンズ部を規定する線に沿った線状の一辺を有し、前記レンズ部よりも前記外側レンズ部側に設けられる前記レンズの内側に凹む肉盗み部が形成されており、前記リフレクタは、前記レンズ部に向けて光を反射する後方側に位置する後方側反射部と前記外側レンズ部に向けて光を反射する前記後方側反射部より前方側に位置する前方側反射部を有する。
（２）上記（１）の構成において、前記肉盗み部は、前記光源からの光が入射する前記レンズの入射面側に形成されている。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記レンズ部は、前記光が出射する出射面の鉛直方向の上下幅の方が、前記光が入射する入射面の鉛直方向の上下幅の方よりも大きい幅に形成されている。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記外側レンズ部は、前記レンズ部の下側に設けられており、前記レンズ部が前記レンズの最も上側になっている。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つの構成において、前記レンズは、前記レンズ部の車両内側の方が車両外側よりも鉛直方向下側に位置するように傾けられている。
（６）上記（１）から（５）のいずれか１つの構成において、前記肉盗み部には、光拡散構造が設けられている。

本発明によれば、従来に増してさらなる軽量化が図れる若しくは軽量化を図りつつ汎用性が高いレンズを備えた車両用灯具を提供することができる。

本発明に係る実施形態の車両用灯具を備えた車両の平面図である。 本発明に係る第１実施形態の灯具ユニットの正面図である。 本発明に係る第１実施形態の灯具ユニットの断面図である。 本発明に係る第１実施形態の灯具ユニットのスクリーン上での配光パターンを示す図である。 本発明に係る第２実施形態の灯具ユニットの正面図である。 本発明に係る第２実施形態の灯具ユニットの断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する）について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。また、実施形態及び図中において、特に断りがない場合、「前」、「後」は、各々、車両の「前進方向」、「後進方向」を示し、「上」、「下」、「左」、「右」は、各々、車両に乗車する運転者から見た方向を示す。

本発明の実施形態に係る車両用灯具は、図１に示す車両１０２の前方の左右のそれぞれに設けられる車両用前照灯（１０１Ｒ、１０１Ｌ）であり、以下では単に車両用灯具と記載する。

（第１実施形態）
本実施形態の車両用灯具は、車両前方側に開口したハウジング（図示せず）と開口を覆うようにハウジングに取付けられるアウターレンズ（図示せず）を備え、ハウジングとアウターレンズとで形成される灯室内に灯具ユニット１０（図２参照）などが配置されている。

（灯具ユニット）
図２は、車両左側用の灯具ユニット１０の正面図であり、図３は、灯具ユニット１０の中央を通る断面図である。
なお、車両右側の灯具ユニットも特に断らない点については、車両左側の灯具ユニット１０と基本的に同じ構成である。

図２及び図３に示すように、灯具ユニット１０は、ヒートシンク２０と、光源３０（図３参照）と、リフレクタ４０（図３参照）と、シェード５０（図３参照）と、レンズホルダ６０と、レンズ７０と、を備えている。

（ヒートシンク）
ヒートシンク２０は、熱伝導率の高い金属材料（例えば、アルミ等）や樹脂材料からなる。
本実施形態では、ヒートシンク２０は、アルミダイカスト製であり、図３に示すように、光源３０及びリフレクタ４０を載置するベース部２１と、ベース部２１の下側及び後方側に設けられた略Ｌ字状の放熱フィン２２とを備えている。
ベース部２１には、光源３０を載置する光源載置部２３やリフレクタ４０を支持する支持部２４などが設けられている。

（光源）
光源３０は、本実施形態では、給電用の電気配線などが形成された基板上に発光チップが設けられたＬＥＤである。

なお、基板上に設ける発光チップの数や形状は特に制限されるものではなく、例えば、正方形の発光チップが横方向に複数並んで長方形の発光面を構成するようにしても良く、１つの正方形の発光チップで正方形の発光面を構成するようにしても良く、１つの長方形の発光チップで長方形の発光面を構成するようにしても良い。

また、本実施形態では、光源３０として半導体型光源であるＬＥＤを用いている場合を示しているが、ＬＤやＥＬ（有機ＥＬ）などの半導体型光源でもよい。

（リフレクタ）
リフレクタ４０は、図３に示すように、光源３０を半ドーム状に覆うようにヒートシンク２０のベース部２１上に設けられた支持部２４によって支持されて、リフレクタ４０の一方の焦点が光源３０の発光中心若しくは発光中心近傍に位置するように、ベース部２１上に配置されている。

配光制御に関しては、後ほど説明するが、リフレクタ４０は、レンズ７０側に光を反射する後方側に位置する後方側反射部４１と、レンズ７０側に向けて光を反射する後方側反射部４１より前方側に位置する前方側反射部４２を有している。

（シェード）
シェード５０は、縦壁部５１と、縦壁部５１から光源３０側に折れ曲がる水平部５２とを有する略Ｌ字型をしており、リフレクタ４０とレンズ７０の間に位置して、縦壁部５１が光源３０からの光の一部を遮光してロービーム配光パターンのカットオフラインを形成する。

シェード５０は、縦壁部５１の上端が、リフレクタ４０の他方の焦点若しくは他方の焦点近傍に位置するとともに、レンズ７０の後方側焦点若しくは後方側焦点近傍に位置するように配置されている。

図３において、縦壁部５１と水平部５２とが離間しているのは、紙面奥側と手前側の両端で縦壁部５１と水平部５２とが繋がり、その間の部分にスリットが形成されているためである。

なお、本実施形態のように縦壁部５１を二枚構造とする場合は、例えば、前方に位置する縦壁部５１を後方に位置する縦壁部５１に取付けることで構成することができる。

また、シェード５０の水平部５２は必須の要件ではないが、このように水平部５２を設けるようにすることで、水平部５２がない場合に縦壁部５１で遮光されることになるような光をレンズ７０側に反射して有効利用することができる。

（レンズ）
レンズ７０は、図３に示すように、光源３０の前方側に配置され、リフレクタ４０で反射された光源３０からの光を前方側に照射する。

本実施形態のレンズ７０の基本形状は、図２を見るとわかるように、外形が円形状であり、図３に示すように、光を出射する出射面７１が前方側に突出する湾曲形状であり、光が入射する入射面７２がほぼ平面である非球面レンズになっている。

また、レンズ７０は、図３に示すように、外周部にフランジ７３が形成されており、このフランジ７３がレンズホルダ６０に把持されてレンズホルダ６０を介して光源３０の前方側の所定の位置に配置されるようにヒートシンク２０に取付けられている。

そして、本実施形態のレンズ７０は、レンズ光軸Ｚを含むレンズ部７４と、レンズ部７４の上側及び下側に設けられた外側レンズ部７５、７６を有している。

また、レンズ７０には、レンズ部７４とレンズ部７４の下側に位置する外側レンズ部７５を規定する線に沿った一辺７５ａを有し、レンズ部７４よりも外側レンズ部７５側に設けられたレンズ７０の内側に凹む肉盗み部７５ｂがレンズ７０の入射面７２側に形成されている。

さらに、レンズ７０には、レンズ部７４とレンズ部７４の上側に位置する外側レンズ部７６を規定する線に沿った一辺７６ａを有し、レンズ部７４よりも外側レンズ部７６側に設けられたレンズ７０の内側に凹む肉盗み部７６ｂがレンズ７０の入射面７２側に形成されている。

つまり、レンズ７０は、レンズ７０を横断するように、肉盗み部７５ｂの一辺７５ａと肉盗み部７６ｂの一辺７６ａを延長したときに、一辺７５ａと一辺７６ａとの間に位置することになるレンズ光軸Ｚを含むレンズ部分であるレンズ部７４と、一辺７５ａよりも下側の肉盗み部７５ｂの外周に沿ったレンズ部分である外側レンズ部７５と、一辺７６ａよりも上側の肉盗み部７６ｂの外周に沿ったレンズ部分である外側レンズ部７６と、を備えている。

そして、このように肉盗み部７５ｂ、７６ｂを形成することによって、レンズ７０の軽量化を図ることが可能である。
なお、肉盗み部７５ｂ、７６ｂは、出射面７１側に設けることも可能であるが、そうすると、肉盗み部７５ｂ、７６ｂのエッジのところに光が照射された時などに、このエッジが光るのが前方側から見たときに目立ちやすくなるため、本実施形態のように肉盗み部７５ｂ、７６ｂは、入射面７２側に設けられるのが好適である。

ところで、本実施形態では、灯具ユニット１０がロービーム配光パターンを形成するロービーム用の灯具ユニットであるため、図３に示すように、光源３０からの光は、レンズ部７４と外側レンズ部７５から前方に照射するようになっており、外側レンズ部７６には、光源３０からの光が入射していない。

しかしながら、本実施形態のレンズ７０の構成としておくことで、灯具ユニットがハイビーム配光パターンを形成するような場合、レンズ７０の形状を変えることなく、外側レンズ部７６を活用することでハイビーム配光パターンを形成することが可能である。

また、このことは、灯具ユニットがシェードの切替え等によってハイビームとロービームの両方を形成できるハイブリット型のものにも本実施形態のレンズ７０が適用できることを意味している。
したがって、本実施形態のレンズ７０は、軽量化が行えるだけでなく、汎用性の高いレンズになっている。

一方、肉盗み部７５ｂ、７６ｂの部分を活用して意匠性を際立たせることも可能であり、そのために肉盗み部７５ｂ、７６ｂ内に着色を施すようにしたり、肉盗み部７５ｂ、７６ｂの表面にプリズムなどの光拡散構造を形成して肉盗み部７５ｂ、７６ｂに光拡散構造を設けるようにしても良い。

（レンズホルダ）
レンズホルダ６０は、レンズ７０をヒートシンク２０に固定するための部材であり、図３に示すように、レンズ７０のフランジ７３を把持するようにして、図２に示すように、ネジ６１でヒートシンク２０に設けられる図示しないネジ固定孔にネジ止めされる。

以上のような構成からなる灯具ユニット１０の配光状態等を説明しながらさらにレンズ７０やリフレクタ４０等に関して説明を行う。
図４は、灯具ユニット１０のスクリーン上での配光パターンの状態を示す図であり、ＶＵ−ＶＬはスクリーン上での垂直線を示し、ＨＬ−ＨＲはスクリーン上での水平線を示している。

上述したように、リフレクタ４０は、後方側に位置する後方側反射部４１と、後方側反射部４１より前方側に位置する前方側反射部４２を有しており、図３に示すように、後方側反射部４１は、光源３０からの光をレンズ部７４に向けて反射し、その後方側反射部４１で反射された光がレンズ部７４に入射する（光線Ｌ１参照）。

このレンズ部７４に入射した光（光線Ｌ１参照）は、入射面７２側から出射面７１側に向かって広がりながら進む。
そこで、本実施形態では、図３に示すように、レンズ部７４は、レンズ部７４の鉛直方向（図上下方向）の幅が、入射面７２側から出射面７１に向かって鉛直方向にテーパ状に広がるようにして、光が出射するレンズ部７４の出射面７１の鉛直方向（図上下方向）の上下幅の方が、光が入射するレンズ部７４の入射面７２の鉛直方向（図上下方向）の上下幅の方よりも大きい幅に形成されている。

このため、レンズ部７４の入射面７２から入射した光は、レンズ部７４内で余計な反射などを伴わず、レンズ部７４の出射面７１から出射でき、グレア光の発生などが起こりにくくなる。

そして、レンズ部７４の出射面７１から前方に照射された光によって、図４に示すカットオフラインＣＬが形成された車両からの距離が中長距離となる位置を照らすロービーム配光パターンのメイン配光パターンＭＰ（以下、単に、メイン配光パターンＭＰと言う場合がある）が形成される。

一方、図３に示すように、リフレクタ４０の後方側反射部４１より前方側に位置する前方側反射部４２は、光源３０からの光を外側レンズ部７５に向けて反射し、その前方側反射部４２で反射された光が外側レンズ部７５に入射する（光線Ｌ２参照。）。

この外側レンズ部７５に入射した光（光線Ｌ２参照）は、外側レンズ部７５の出射面７１から下方に向かって照射され、図４に示す車両からの距離が近い位置を照らすロービーム配光パターンの補助配光パターンＡＰ（以下、単に、補助配光パターンＡＰという場合がある）を形成する。

例えば、レンズ部７４より下側に位置するレンズ部分を全て切り取るようにすれば、その分、レンズ７０の重量を軽くすることができる。
しかしながら、そうすると、レンズ部７４の下側に位置する外側レンズ部７５がなくなることになるので、上述のような車両からの距離が近い位置を照らす補助配光パターンＡＰを形成することが困難になる。

一方、本実施形態では、レンズ７０に肉盗み部７５ｂを形成することでレンズ７０の軽量化を図りつつ、レンズ部７４の下側に外側レンズ部７５を実現して、車両からの距離が近い位置を照らす補助配光パターンＡＰを形成しているので、レンズ部７４より下側に位置するレンズ部分を全て切り取る場合に比べ、良好な視認性を実現することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の車両用灯具の灯具ユニット１０について説明する。
図５、図６は、第２実施形態の灯具ユニット１０を示す図であり、図５は車両左側用の灯具ユニット１０の正面図であり、図６は灯具ユニット１０の中央を通る断面図である。

本実施形態の灯具ユニット１０も第１実施形態と同様に車両左側用の灯具ユニット１０を示している。
第２実施形態では、さらなる軽量化のために、ロービーム配光パターンを形成する上で不要であるレンズ部７４の上側に位置するレンズ部分を切り取ってレンズ７０がレンズ部７４より下の部分だけを残すようにした点が第１実施形態と主に異なる点である。
なお、この場合も、光軸の関係は円形状のレンズの状態と変わることがなく、したがって、図５、図６に示すレンズ光軸Ｚは、図２、図３で示したレンズ光軸Ｚと同様のである。
したがって、以下では、この異なる点に関連する部分について主に説明し、第１実施形態と同様の点については第１実施形態と同じ符号を付し、説明を割愛する場合がある。

第２実施形態のレンズ７０も、第１実施形態と同様に、レンズ部７４とレンズ部７４の下側に位置する外側レンズ部７５を規定する線に沿った一辺７５ａを有し、レンズ部７４よりも外側レンズ部７５側に設けられたレンズ７０の内側に凹む肉盗み部７５ｂがレンズ７０の入射面７２側に形成されている。

そして、図５に示すように、レンズ７０の外形がレンズ部７４より上側のレンズ部分を切り取ったことにより、三日月状の形状になっている。
ここで、近年、車両用灯具では、シャープに見えるように演出した灯具が求められる傾向があることから、本実施形態では、レンズ７０を傾けるように配置してシャープに見える意匠性を演出している。

具体的には、図５に示すように、レンズ７０をレンズ部７４の車両内側（図左側）の方が車両外側（図右側）よりも鉛直方向下側（図下側）に位置するように傾けられている。
なお、本実施形態では、車両左側用の灯具ユニット１０を示しているが、車両右側の灯具ユニットであっても、この関係は変わることなく、レンズ７０をレンズ部７４の車両内側の方が車両外側よりも鉛直方向下側に位置するように傾けることで、レンズ７０が外側ほど上側に向かうような見栄えとなりシャープに見える意匠性を演出できる。

一方、このようにレンズ７０を傾けたのに合わせて、適切な配光となるように、リフレクタ４０の後方側に位置する後方側反射部４１と、後方側反射部４１より前方側に位置する前方側反射部４２のそれぞれの反射面を調節するようにする。
また、本実施形態では、レンズ７０の外形形状に合わせて、レンズホルダ６０のレンズ７０のフランジ７３を把持する部分を一部削除するようにしている。

このようにすることで、シャープな意匠性とレンズ７０の重量の削減ができるとともに、一方で、第２実施形態ではレンズ７０は、図４に示すカットオフラインＣＬが形成された車両からの距離が中長距離となる位置を照らすメイン配光パターンＭＰを形成するためのレンズ部７４と、図４に示す車両からの距離が近い位置を照らす補助配光パターンＡＰを形成するための外側レンズ部７５とを備えることから、視認性の良い車両用灯具を実現することが可能である。
また、第２実施形態の場合、従来技術で示したものと比較してもさらなるレンズ７０の軽量化が可能である。

以上、具体的な実施形態を基に本発明の説明を行ってきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、第２実施形態では、第１実施形態のレンズ７０からレンズ部７４の上側に位置する外側レンズ部７６を省略するようにし、外側レンズ部７５がレンズ部７４の下側に設けられているだけで、レンズ部７４がレンズ７０の最も上側になっている場合について示しているが、レンズ部７４の上側に位置する外側レンズ部７６を利用し、逆に、レンズ部７４の下側に位置する外側レンズ部７５を利用しないような灯具ユニットの場合には、外側レンズ部７５の方を削除するようにしても良い。
つまり、レンズ７０は、使用用途に応じて、外側レンズ部７６がレンズ部７４の上側に設けられているだけで、レンズ部７４がレンズ７０の最も下側になっているようにしても良い。

また、第１実施形態及び第２実施形態を通じて肉盗み部は、図２及び図５に示すレンズ７０の出射面７１を正面に見る正面視で三日月状になるように形成していたが、矩形状になっていても良い。

このように、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、技術的思想を逸脱することのない変更や改良を行ったものも発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは当業者にとって特許請求の範囲の記載からである。

１０ 灯具ユニット
２０ ヒートシンク
２１ ベース部
２２ 放熱フィン
２３ 光源載置部
２４ 支持部
３０ 光源
４０ リフレクタ
４１ 後方側反射部
４２ 前方側反射部
５０ シェード
５１ 縦壁部
５２ 水平部
６０ レンズホルダ
６１ ネジ
７０ レンズ
７１ 出射面
７２ 入射面
７３ フランジ
７４ レンズ部
７５、７６ 外側レンズ部
７５ａ、７６ａ 一辺
７５ｂ、７６ｂ 肉盗み部
ＡＰ 補助配光パターン
ＭＰ メイン配光パターン
ＣＬ カットオフライン
Ｌ１、Ｌ２ 光線
Ｚ レンズ光軸
１０１Ｌ、１０１Ｒ 車両用前照灯
１０２ 車両

Claims (6)

1. 光源と、
   前記光源の前方側に配置されるレンズと、
   前記光源からの光を前記レンズ側に反射するリフレクタと、を備え、
   前記レンズは、
   レンズ光軸を含むレンズ部と、
   前記レンズ部の上側若しくは下側のどちらか一方に少なくとも設けられる外側レンズ部と、
   前記レンズ部と前記外側レンズ部を規定する線に沿った線状の一辺を有し、前記レンズ部よりも前記外側レンズ部側に設けられる前記レンズの内側に凹む肉盗み部と、を含み、
   前記レンズ部及び前記外側レンズ部は、一体的に形成され、正面視において、一部が切り取られた場合を含む円形状であって、側面視において、前方側に一山状に突出する湾曲形状の出射面及び後方側に平面状に形成された入射面を有しており、前記レンズ部に対応する出射面と前記外側レンズ部に対応する出射面は滑らかに連続し、
   前記リフレクタは、前記レンズ部に向けて光を反射する後方側に位置する後方側反射部と前記外側レンズ部に向けて光を反射する前記後方側反射部より前方側に位置する前方側反射部を有することを特徴とする車両用灯具。
2. 前記肉盗み部は、前記レンズの前記入射面側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記レンズ部は、前記出射面の鉛直方向の上下幅の方が、前記入射面の鉛直方向の上下幅の方よりも大きい幅に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記外側レンズ部は、前記レンズ部の下側に設けられており、
   前記レンズ部が前記レンズの最も上側になっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
5. 前記レンズは、前記レンズ部の車両内側の方が車両外側よりも鉛直方向下側に位置するように傾けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用灯具。
6. 前記肉盗み部には、光拡散構造が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両用灯具。

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