JP6745620B2 - Headlamps for motorcycles - Google Patents
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Description
本発明は二輪車のヘッドランプに関し、特に二輪車が傾倒状態で走行するバンク走行時の配光を安全走行に適した配光に制御することを可能にしたヘッドランプに関するものである。 The present invention relates to a headlamp for a two-wheeled vehicle, and more particularly to a headlamp that enables control of light distribution during bank traveling, in which the two-wheeled vehicle travels in a tilted state, to a light distribution suitable for safe traveling.
二輪車はコーナリング時に車体をカーブ内側に傾けて走行する、いわゆるバンク走行を行うため、ロービーム配光時にこのようなバンクが生じると路面に対するヘッドランプの配光パターンが変化してコーナリング先の光照射が不十分なものになり易い。例えば、左カーブを走行する際に二輪車が左側に傾くと、これに伴って配光パターンも左側に傾斜されることになり、二輪車のカーブ走行先である遠前方左側領域の照明が不十分になり、安全走行上の問題が生じる。 Since two-wheeled vehicles perform so-called bank traveling, in which the vehicle body leans toward the inside of a curve when cornering, so when such a bank occurs during low beam light distribution, the light distribution pattern of the headlamps changes on the road surface and the light irradiation at the cornering destination is changed. It tends to be insufficient. For example, if the two-wheeled vehicle leans to the left while traveling on the left curve, the light distribution pattern will also be tilted to the left along with this, and the illumination of the far-front left area, which is the destination of the two-wheeled vehicle traveling on a curve, becomes insufficient. Therefore, there is a problem in safe driving.
そのため、二輪車における車体の傾き角、すなわちバンク角に対応してコーナリング走行時の配光を調整し、ヘッドランプ全体としての配光を補償することが行われている。例えば、特許文献1にはヘッドランプの光源を複数のLED(発光ダイオード)を配列したユニットとして構成し、このユニットを5つの領域に区画し、LEDをこれらの領域単位で点灯させる構成がとられている。バンク角が0のときには中央の領域のLEDを点灯し、バンク角が左方向又は右方向に増大したときに、対応する側の領域のLEDを点灯させることにより、配光を補償している。
Therefore, the light distribution during cornering traveling is adjusted according to the inclination angle of the vehicle body of the two-wheeled vehicle, that is, the bank angle, and the light distribution of the entire headlamp is compensated. For example, in
特許文献2の技術も、それぞれ異なる領域を照明するための複数のLEDを備えており、これらのLEDの点灯と消灯を制御することにより配光の補償を行っている。
The technique of
特許文献1の技術は、バンク角の変化に追従して領域単位でLEDの点灯と消灯を制御している。そのため、ヘッドランプの配光制御は領域単位に基づく制御となり、微小なバンク角の変化に対応した高精細な配光制御を行うことは難しい。すなわち、バンク角の変化が所定のしきい値を越えたときに点灯する領域を切り替える構成を採用しているが、バンク角変化がしきい値を越えるまでは配光が変化されず、しきい値を越えたときに配光が領域単位で変化されるため、配光の明るさ変化や照明領域の変化が顕著であり、自車両の運転者や対向車の乗員に対して違和感を生じさせてしまう。特許文献2においてもLED単位での点灯と消灯の制御であり、同様の問題がある。
The technique of
本発明の目的はバンク時における高い精度での配光制御を可能にした二輪車用ヘッドランプを提供するものである。 An object of the present invention is to provide a motorcycle headlamp that enables highly accurate light distribution control during banking.
本発明の二輪車用ヘッドランプは、複数の発光素子を行列配置した光源装置を備えるランプユニットと、車両のバンク角の変化に追従して前記光源装置の点灯状態を制御する点灯制御装置を備えており、点灯制御装置はバンク角の変化に追従して複数の発光素子のそれぞれの光量を独立して制御することを特徴とする。 A motorcycle headlamp according to the present invention includes a lamp unit including a light source device in which a plurality of light emitting elements are arranged in a matrix, and a lighting control device that controls a lighting state of the light source device by following a change in a bank angle of a vehicle. The lighting control device is characterized in that it follows the change in the bank angle and independently controls the light amounts of the plurality of light emitting elements.
本発明において、点灯制御装置における光量の制御は、光量が0の消灯状態、光量が所定光量の第1点灯状態、この所定光量よりも低光量の第2点灯状態を含む制御とする。また、本発明において、点灯制御装置は、行列方向に対して境界が斜めになるように複数の発光素子の一部を第1点灯状態に、他を消灯状態に制御したときに、点灯領域と消灯領域の境界に位置する発光素子を第2点灯状態に制御することが好ましい。 In the present invention, the control of the light amount in the lighting control device is a control including a light-off state in which the light amount is 0, a first lighting state in which the light amount is a predetermined light amount, and a second lighting state in which the light amount is lower than the predetermined light amount. Further, in the present invention, the lighting control device defines a lighting region when a part of the plurality of light emitting elements is controlled to be in the first lighting state and the other is in a non-lighting state so that the boundaries are inclined with respect to the matrix direction. It is preferable to control the light emitting element located at the boundary of the extinguished region to the second lighting state.
本発明によれば、バンク角の変化に追従して複数の発光素子のそれぞれの光量を独立制御することで、微小面積単位で配光が変化する高精度な配光制御が実現できる。また、配光の明暗境界領域に位置される発光素子の光量を独立して制御することで、より高い精度での配光制御が実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize highly accurate light distribution control in which the light distribution changes in units of minute areas by independently controlling the light amounts of the plurality of light emitting elements by following the changes in the bank angle. Further, by independently controlling the light amount of the light emitting element located in the light-dark boundary area of the light distribution, it is possible to realize the light distribution control with higher accuracy.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明を自動二輪車(オートバイ)のヘッドランプHLに適用した概略構成の正面図であり、自動二輪車Bの前部に設けられたカウルCにヘッドランプHLが配設されている。このヘッドランプHLは、図2(a)に図1のII−II線に沿った断面図を示すように、前方が開口された容器状のランプボディ11と、このランプボディ11の開口に取着される透光性の前面カバー12で構成されたランプハウジング1を有し、このランプハウジング1内に投影型のランプユニット2と、自動二輪車(自車両)Bが左右に傾いたときのバンク角を検出するためのバンク角センサ3が内装されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a schematic structure in which the present invention is applied to a headlamp HL of a motorcycle (motorcycle), and a headlamp HL is provided on a cowl C provided at a front portion of a motorcycle B. As shown in the sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, the headlamp HL has a container-
前記バンク角センサ3は、ジャイロセンサあるいは加速度センサで構成され、自動二輪車Bの左右方向の傾斜角を検出する。ここでは、自動二輪車Bが鉛直状態のときのバンク角を0°とし、これを基準に右方向に傾斜したバンク角Bθr及び左方向に傾斜したバンク角Bθlを検出する。
The
前記ランプユニット2は、前記ランプボディ11に支持されているベース基板21と、このベース基板21にレンズホルダ23を介して支持された投影レンズ22を備えている。前記ベース基板21には、詳細を後述する光源装置4と点灯制御装置5が一体的に構築されている。前記投影レンズ22は、前記光源装置4から出射される光を前方に向けて投影し、自車両の前方領域を所要の配光で照明する。なお、前記バンク角センサ3はこのベース基板21に搭載されてもよい。
The
前記光源装置4は、図2(a)の正面図に示すように、前記ベース基板21の前面に固定支持された光源基板41の前面に複数のLED40が搭載されている。これらのLED40は微小寸法の矩形発光面を有するチップ型の白色LEDで構成されており、その発光面が光源基板41の表面方向に向けて、すなわちランプユニット2の光軸Lxと平行な方向に向けられている。これらのLED40は、ランプユニット2の正面から見て水平軸Hを長軸とした概ね横長楕円形の領域内に所要のピッチ寸法で行列配置されている。この横長楕円形の領域は、その中心位置Oがランプユニット光軸よりも幾分上方に偏位された位置に設定されている。なお、この光源装置4のLED40は、実際には縦方向に50行前後で、横方向に60列前後で行列配置されているが、ここでは図示を簡略化して示している。
As shown in the front view of FIG. 2A, the
前記投影レンズ22はレンズ光軸が前記ランプユニット光軸Lxに一致されるとともに、この投影レンズ22のランプユニット後方側の焦点は前記光源基板41の表面、すなわち前記LED40の発光面に近接配置されており、前記LED40が点灯されたときにLED40から出射された光を自車両の前方に向けて投射し、その前方領域を所要の配光で照射するようになっている。
The optical axis of the
図3(a)は前記光源装置4と前記点灯制御装置5のブロック回路図であり、前記点灯制御装置5は、車載バッテリBATを電源として所定の電力を出力する電源部51と、この電源部51の出力電力で前記光源装置4のLED40の点灯を制御する制御部52を備えている。
FIG. 3A is a block circuit diagram of the
前記電源部51は例えば、DC−DCコンバータで構成されており、前記車載バッテリBAYの電力を入力し、前記光源装置4の各LED40を点灯させるための出力電力Voを出力ラインに出力する。この電源部51には運転者が操作するランプ点灯スイッチLSWが接続されており、このランプ点灯スイッチLSWがオンされたときに前記出力ラインに出力電力Voを出力する。
The power supply unit 51 is composed of, for example, a DC-DC converter, inputs the power of the vehicle-mounted battery BAY, and outputs the output power Vo for turning on the
前記制御部52には、運転者が操作してハイビームとロービームを切り替える配光切替スイッチ(ディマースイッチ)DSWと、前記バンク角センサ3が接続されている。この制御部52は前記配光切替スイッチDSWの切替状態と、前記バンク角センサ3の検出出力に基づいて好適な配光を決定し、決定した配光に基づいて光源装置4の複数のLED40の全て、あるいは選択した一部のLED40を点灯させるための制御信号Scを光源装置4に出力する。
A light distribution changeover switch (dimmer switch) DSW that is operated by a driver to switch between a high beam and a low beam and the
前記光源装置で4は、複数のLED40はそれぞれ電源部51の出力ラインとの間に電流制御素子、ここではトランジスタTRが介装されており、各トランジスタTRのベースには前記制御部52の制御信号Scがベース電流として入力される。これにより、各トランジスタTRに入力される制御信号Scにより導通状態とされ、接続されているLED40に出力ラインの出力電力Voに伴う電流が通流され、当該LED40が点灯される。
In the
また、制御部52は制御信号Scの信号レベル、すなわちトランジスタTRのベース電流のレベルを制御することにより、LED40に通流する電流を変化制御し、LED40の点灯時の光量を制御することが可能とされている。例えば、ここでは制御部52は、制御信号Scとして、レベルa,レベルb,レベルcのいずれかの電流を通流するように設定されており、レベルaではLED40は消灯される。また、レベルcでは所定の光量で点灯される第1点灯状態とされ、レベルbでは当該所定の光量よりも低光量の第2点灯状態とされる。
In addition, the
以上の構成のヘッドランプHLによれば、運転者がランプ点灯スイッチLSWをオンすることにより、点灯制御装置5は電源部51において出力ラインに所定の電力Voを出力する。このとき、配光切替スイッチDSWがハイビームに切り替えられているときには、制御部52は光源装置4の全てのLED40をレベルcで点灯する制御を実行する。
According to the headlamp HL configured as described above, when the driver turns on the lamp lighting switch LSW, the
すなわち、制御部52は全てのLED40の各トランジスタTRに対してレベルcの制御信号を出力する。これにより、図4(a)に光源装置4を正面から見たときに点灯したLED40を黒塗りの矩形で示すように、全てのLED40は所定の光量で点灯されて第1点灯状態とされる。各LED40から出射された光は合成された光束となって投影レンズ22により前方領域に照射され、ランプユニット2によりハイビーム配光での光照射が行われる。図4(b)はこの点灯により形成されるハイビーム配光PHiを、自動二輪車Bの後方から前方を見たときの配光図である。ここで、投影レンズ22は各LED40から出射した光を上下、左右に反転して投影するので、図4(b)の配光は図4(a)の点灯領域を上下、左右反転したものとなる。
That is, the
ランプ点灯スイッチLSWがオンされているときに、配光切替スイッチDSWがロービームに切り替えられていると、制御部52は光源装置4の選択した一部のLED40を点灯する制御を実行する。すなわち、図5(a)のように、光源装置4を正面から見てランプユニット光軸Lxを通る水平ラインHの上側領域のLED40a(黒塗りLED)に対してレベルcの制御信号を出力し、第1点灯状態とする。他のLED40b(白抜きLED)に対してはレベルaの制御信号を出力し、消灯状態とする。
When the light distribution changeover switch DSW is switched to the low beam while the lamp lighting switch LSW is turned on, the
これにより、投影レンズ22により前方領域に照射される配光は、図5(b)の配光図のように、ランプユニット光軸Lxを通る水平ラインHに沿ったカットオフラインCLよりも下側領域を光照射するロービーム配光PLoとなる。この場合、図示は省略するが、ランプユニット光軸Lxよりも左側の前方領域では、光照射範囲を上側に拡大したカットオフラインの配光としてもよい。
Thereby, the light distribution irradiated to the front region by the
このロービーム配光PLoでの走行中に自動二輪車Bが曲路等において左右方向に傾斜し、バンク角が生じると、すなわちバンク角が0°よりも大きくなると、制御部52はバンク角センサ3の検出出力に基づいて光源装置4を制御をする。例えば、図6(b)のように、二輪車Bが左方向にバンク角Bθl1だけバンクした場合には、当該ロービーム配光は図に鎖線で示すようにカットオフラインが左にバンク角Bθl1に等しい角度θ1だけ左に傾き、前遠方の左領域の照明が不十分なものとなる。
When the motorcycle B tilts in the left-right direction on a curved road or the like while traveling in the low-beam light distribution PLo and a bank angle occurs, that is, when the bank angle becomes larger than 0°, the
制御部52は、図6(a)のように、光源装置4を正面から見てランプユニット光軸Lxを通り水平ラインHに対して右上がりに傾斜した仮想水平ラインH1、すなわちバンク角Bθl1に等しい角度θ1だけ傾斜した仮想水平ラインH1よりも上側領域のLED40aに対してレベルcの制御信号Scを出力し、第1点灯状態とする。仮想水平ラインH1よりも下側領域のLED40bに対してはレベルaの制御信号Scを出力し、消灯状態とする。
As shown in FIG. 6A, the
これにより、投影レンズ22により前方領域に向けて照射される光源装置4からの光束は、ランプユニット光軸Lxを通る水平ラインHに対してバンク角Bθl1に等しい角度θ1だけ左上がりに傾斜された光束となる。したがって、この光束で照射される前方領域は、図6(b)の配光図のように、自動二輪車Bのバンク状態にかかわらずカットオフラインCLが水平ラインHに沿った方向を向くように修正されたバンク補償配光PB1で光照射されることになる。
As a result, the light flux from the
図7(b)のように、自動二輪車Bのバンク角がさらに大きくなり、バンク角Bθl2(>Bθl1)になると、制御部52は増大されたバンク角Bθl2に基づいて光源装置4を制御する。この場合には、図7(a)のように、光源装置4を正面から見たときの仮想水平ラインH2の傾斜角がバンク角Bθl2に等しい角度θ2に増大し、この仮想水平ラインH2よりも上側領域のLED40aに対してレベルcの制御信号を出力して第1点灯状態する。仮想水平ラインH2よりも下側領域のLED40bに対してはレベルaの制御信号を出力し、消灯状態とする。
As shown in FIG. 7B, when the bank angle of the motorcycle B further increases and becomes bank angle Bθl2 (>Bθl1), the
これにより、投影レンズ22により前方に向けて照射される光束は、ランプユニット光軸Lxを通る水平ラインHに対してバンク角Bθl2に等しい角度θ2だけ左上がりに傾斜された光束となる。したがって、この光束で照射される前方領域は、図7(b)の配光図のように、バンク角の増大にかかわらずカットオフラインCLが水平ラインHに沿った方向を向くように修正されたバンク補償配光PB2で光照射されることになる。
As a result, the light beam emitted forward by the
このように、点灯制御装置5は光源装置4を制御する際には、バンク角センサ3で検出されたバンク角に対応した仮想水平ラインを設定し、この仮想水平ラインを基準にして点灯するLED40を選択する。したがって、バンク角が微細に変化されたときには、仮想水平ラインの傾斜角も微細に変化されるが、この仮想水平ラインを基準としたLED40の点灯制御は、LED40の1個単位での制御となる。これにより、バンク角の変化に伴う配光制御では、LED40の1個単位での制御が可能となり、微細なカットオフライン制御での配光制御、換言すれば高い精度での配光制御が実現できる。
In this way, when controlling the
ここで、光源装置において仮想水平ラインを基準にしてLEDの発光を制御する際に、図8(a1)に示すように、仮想水平ラインHxはLED40の配列方向(行列方向)に対して斜め方向であるので、当該仮想水平ラインHx上にLED40cが位置される場合がある。この場合、当該LED40cをレベルcで点灯して第1点灯状態とすると、図8(a2)のように、点灯領域がカットオフラインCLよりも逸脱して明るくなり、カットオフラインCLが凸凹状になることがある。反対に当該LED40cをレベルaで消灯すると、この消灯部分がカットオフラインCLよりも後退した暗い領域が生じ、同様に凸凹状になることがある。
Here, when the light emission of the LED is controlled with reference to the virtual horizontal line in the light source device, the virtual horizontal line Hx is an oblique direction with respect to the arrangement direction (matrix direction) of the
このような場合、制御部52は光源装置4に対し、図8(b1)に示すように、仮想水平ラインHx上のLED40cをレベルbで点灯し、第2点灯状態とする。すなわち、LED40の一部40aを第1点灯状態に制御し、他のLED40bを消灯状態に制御したときに、点灯領域と消灯領域の境界に位置するLED40cを第2点灯状態に制御する。このレベルbで点灯した第2点灯状態のLED40cについては点描表示している。
In such a case, the
レベルbの第2点灯状態とされたLED40cの光量は、図3(b)に示したようにレベルcの第1点灯状態の光量よりも低光量であるため、図8(b2)のように、この部分がカットオフラインCLよりも逸脱して明るくなり、あるいは後退して暗くなる状態が抑制される。したがって、カットオフラインCLが凸凹状になることを抑制し、配光の品質が向上される。
Since the light quantity of the
なお、このレベルbでのLEDの第2点灯状態は、例えば、図5(b)に示したロービーム配光PLoのカットオフラインCLの左側領域を水平ラインよりも斜め上側に設定した、いわゆる斜めカットオフラインを有する配光に適用してもよい。すなわち、当該斜めカットオフライン上に位置されるLEDをレベルbで点灯することにより、当該斜めカットオフラインが凸凹状になることが回避でき、好適なロービーム配光が得られる。 The second lighting state of the LED at the level b is, for example, a so-called diagonal cut in which the left side region of the cutoff line CL of the low beam distribution PLo shown in FIG. 5B is set diagonally above the horizontal line. It may be applied to light distribution having an off-line. That is, by turning on the LED positioned on the diagonal cutoff line at the level b, it is possible to avoid the diagonal cutoff line from becoming uneven, and a suitable low beam light distribution can be obtained.
実施形態では、二輪車が左に傾斜したバンク角の場合について説明したが、右に傾斜したバンク角の場合にも同様であり、光源装置のLEDを実施形態で説明した例に対して左右対称の点灯制御を行うことにより、適正な配光を得ることができる。 In the embodiment, the case where the two-wheeled vehicle has the bank angle inclined to the left has been described, but the same applies to the case where the two-wheeled vehicle has the bank angle inclined to the right, and the LED of the light source device is symmetrical with respect to the example described in the embodiment. Proper light distribution can be obtained by performing lighting control.
また、光源装置を構成する複数のLEDは、実施形態の個数及び配列に限定されるものではなく、例えばランプユニット光軸を中心にした放射状配列、あるいは同心円配列のような構成であってもよい。LEDの個数が多いほど、各LEDが担当する配光領域の面積を小さくすることができるので、より高い精度でバンク角変化に伴う配光制御が実現できる。 Further, the plurality of LEDs configuring the light source device are not limited to the number and arrangement of the embodiments, and may be, for example, a radial arrangement around the optical axis of the lamp unit or a concentric arrangement. .. The larger the number of LEDs, the smaller the area of the light distribution region that each LED is in charge of, so that the light distribution control according to the bank angle change can be realized with higher accuracy.
ここで、制御部52における制御信号Scは実施形態のレベルa,b,cに限定されるものではなく、これよりも多数のレベルによる光量制御を行うようにしてもよい。あるいは、制御信号のレベルを連続的に変化させ、線型の光量制御を行うようにしてもよい。
Here, the control signal Sc in the
この実施形態では、光源装置4と点灯制御装置5を1つのベース基板21に搭載しているので、光源装置4をランプユニット2に組み付けたときには、点灯制御装置5もランプユニット2に組み付けられることになる。これにより、ランプユニット2、光源装置4及び点灯制御装置5の構成が簡略化できるとともに、ランプハウジング1内への組み付け作業が容易になる。さらに、バンク角センサ3をランプハウジング1内に内装することにより、ヘッドランプHLの単体でバンク角に対応した配光制御を実行することができ、二輪車のヘッドランプとしての汎用性を高めることができる。
In this embodiment, since the
前記実施形態では、光源装置を複数のLEDで構成しているが、所要の発光面が複数の発光領域として構成され、各発光領域の光量を独立して制御することが可能な発光体、例えば有機EL(エレクトロルミネッセンス)で構成してもよい。この場合には、本発明における発光素子をELの各発光領域と置き換えることで本発明が実現できる。 In the embodiment, the light source device is composed of a plurality of LEDs, but the required light emitting surface is formed as a plurality of light emitting areas, and a light emitting body capable of independently controlling the light amount of each light emitting area, for example, It may be configured by an organic EL (electroluminescence). In this case, the present invention can be realized by replacing the light emitting element of the present invention with each light emitting region of the EL.
1 ランプハウジング
2 ランプユニット
3 バンク角センサ
4 光源装置
5 点灯制御装置
21 ベース基板
22 投影レンズ
40 LED(発光素子)
40a 第1点灯状態のLED
40b 消灯状態のLED
40c 第2点灯状態のLED
41 光源基板
51 光源部
52 制御部
B 自動二輪車(車両)
HL ヘッドランプ
BAT 車載バッテリ
LSW ランプ点灯スイッチ
DSW 配光切替スイッチ
TR トランジスタ(電流制御素子)
1
40a LED in the first lighting state
40b LED off
40c LED in second lighting state
41 light source board 51
HL headlamp BAT vehicle battery LSW lamp lighting switch DSW light distribution switch TR transistor (current control element)
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