JP6896152B2 - 車両用のヘッドライト - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の車両用のヘッドライト、請求項７の上位概念に記載の照明システム、および請求項１１の上位概念に記載の自動車に関する。

例えば自動車などの車両の分野では、ヘッドライトには特定保安基準上の関連性が伴う。この場合、例えば基本配光やすれ違い用ヘッドライト（以下ロービームと称する）、走行用ヘッドライト（以下ハイビームと称する）などのライティング機能は、とりわけ明暗境界線、照明領域、強度、および均一性に関して、特に高い要件を満たす必要がある。

例えばアダプティブカーブライトなどのアダプティブライティング機能もますます使用されてきている。ここでは、従来、例えばロービームの照明領域では、例えば左カーブのケースにおいて、照明領域の右方の縁部領域はシェーディングされ、左方の縁部領域はシェーディングの解除によって付加的に解放される。それにより、照明領域は、光学的印象において左方にシフトする。その他にも、ハイビームの場合に、例えば照明領域内に存在する他車両などの対象物体を眩惑させないようにするために、照明領域の個々のセグメントをシェーディングもしくはマスキングすることも公知である。

ただし、公知のヘッドライトの欠点として、その構造がかなり複雑であること、および所期のシェーディングによって可視化もしくは非可視化される、照明領域の内部領域から外部領域へのライティング機能の均一性が低下することが判明している。

独国特許出願公開第１０２０１３２１６３１８号明細書には、例えば、第１および第２の部分配光の重畳からなるライティング機能が生成可能である、自動車用の方法および装置が記載されている。ここでは、これらの第１および第２の部分配光は、第１および第２のモジュールにより、一方では可動要素の位置の変更によって生成され、他方では個々の光源の制御によって生成される。

さらに、米国特許出願公開第２０１４／０１７５９７８号明細書には、旋回可能なＬＥＤマトリックスを備えた自動車用のヘッドライトが示されている。

本発明が基礎とする課題は、構造的な複雑性が僅かでかつライティング機能の均一性が改善された車両用のヘッドライトを達成することにある。

前記課題は、独立請求項１，７および１１の対象によって解決される。本発明のさらなる好適な実施形態は、従属請求項に記載されたその他の特徴から生じる。

本発明の第１の態様は、少なくとも１つのハウジングと、ランプレンズと、ハウジング内で垂直軸周りに旋回可能に支承されたライティングモジュールとを含む車両用のヘッドライトに関する。本発明によれば、ライティングモジュールが、個別に制御可能な複数の発光手段を有する少なくとも１つの発光手段マトリックスを含み、セグメント単位で活性化可能なハイビームの生成のために、発光手段の各々に少なくとも１つの光屈折素子が割り当てられており、ライティングモジュールは、その他に少なくとも１つのさらなる発光手段を含み、該さらなる発光手段に、基本配光の生成のために少なくとも１つのさらなる光屈折素子が割り当てられていることが想定されている。

換言すれば、このヘッドライトでは、発光手段マトリックスの形態のハイビーム用の発光手段と、好適にはロービームを含む基本配光用の発光手段とが、唯１つのライティングモジュールに統合され、水平面に旋回可能に支承されている。これらの発光手段は、例えばＬＥＤであってよい。光屈折素子として、例えばコリメーションレンズが考慮される。ハイビーム用の少なくとも１つの光屈折素子および基本配光用の少なくとも１つのさらなる光屈折素子は、さらに、それぞれ特定の光学的要件を考慮した部分領域を含む部品として構成されてよい。

ロービームとハイビームとを有するライティングモジュールが旋回可能であることによって、従来技術のように例えばロービームでのシェーディングによって、またはハイビームでの照明領域の縁部領域における特定のセグメントの活性化と非活性化とによって、所定のようにシミュレートする各照明領域の旋回もしくはシフトはもはや不要である。このことは、本発明のヘッドライトでは、各照明領域の均一性の大幅な向上につながる。なぜなら、例えばコーナリングにおいて、車両前方にあるカーブ区間が最適に把握されるように、ライティングモジュール全体を用いて２つのライティング機能の照明領域が機械的に旋回可能になるからである。さらに、ハイビームの特定区間のマスキングもしくは対応する発光手段の非活性化により、既にカーブ内にも存在し得る先行車両をハイビームの照明領域から除外することができる。さらに好適には、本発明によるヘッドライトでは、ライティングモジュールだけが機械的に旋回される。ここでは、可動の質量体とひいてはその質量慣性モーメントとが非常に僅かである。このことは、モーター駆動による旋回運動の制御性の改善と耐震性の向上とにつながる。このことは、とりわけ照明装置の場合に重要である。なぜなら、ライティングモジュールの振動は、車両からの距離の増加に伴って極めて顕著に影響するからである。また、本発明によるヘッドライトでは、個々の部品数やコストも、公知の解決手段に比べて低減される。特に、ここでは唯１つのライティングモジュールだけが必要である。

本発明のヘッドライトの好適な実施形態では、ライティングモジュールの少なくとも１つの光屈折素子は、少なくとも１つの自由度でモーター駆動による調整が可能であることが想定されている。例えば、複数のコリメーションレンズをハイビームに対して調整することができ、あるいはロービームに対しても照明領域の微調整のためにコリメーションレンズの位置もしくは配向も調整することができる。このことは、特にモーター駆動によって正確に可能である。

本発明のヘッドライトのさらなる好適な実施形態では、ライティングモジュールは、機械的旋回フレームに支承されていることが想定されている。旋回フレームは、例えばポータル構造もしくはＣ構造で構成されてもよく、さらに光モジュールの全体または一部を取り囲んでもよい。これらのことはすべて、ライティングモジュールの支承の剛性の改善につながる。さらに、旋回フレームは、ライティングモジュールが自身に配置されている場合に当該ライティングモジュールを保護する。特にこのことは、ヘッドライトの取り付けにおいて大きな利点を提供し、また、旋回フレームとライティングモジュールとを例えば事前に取り付けて一時的に支承させる場合の取り扱いも容易になる。ここでは、旋回フレームは、敏感なライティングモジュールに触れさせることなく、一次的な支承中に収容装置のための開始点も提供する。

本発明のヘッドライトのさらなる好適な実施形態では、旋回フレームは、ハウジングに対して旋回可能に支承されているか、またはライティングモジュールは、旋回フレームに対して旋回可能に支承されていることが想定されている。特に好適には、ライティングモジュールは、旋回フレームに対して旋回可能に支承されている。ここでは、機械的許容誤差は、運動力学的連鎖が比較的短いために、ライティングモジュールの位置および配向への影響が少なく、このことは、ライティング機能にとって有利である。

本発明のヘッドライトのさらなる好適な実施形態では、ライティングモジュールは、当該ライティングモジュールが、旋回フレームによって支持されかつ当該ライティングモジュールの質量体重心を通って延びる垂直軸に懸架されていることで、旋回フレームに対して旋回可能に支承されていることが想定されている。例えば、旋回フレームは、その内側領域において、ライティングモジュールがほぼ中央に懸架されているポータル構造で設けられてよい。垂直軸は、例えば、旋回フレームの上方および下方のクロス支柱によって支持され、そこに回転可能に支承されてよい。これらのことはすべて、機械的構造体の大きな剛性につながり、この構造体には、外部からの影響を受けない重心懸架に基づき負荷はかからない。

本発明のヘッドライトのさらなる好適な実施形態では、ライティングモジュールの旋回のために、電気駆動部が設けられており、該電気駆動部は、旋回フレームの基礎構造体に配置されていることが想定されている。この基礎構造体は、例えば、ヘッドライトに接続されたベースプレートであってよい。このベースプレートに旋回フレームは回転可能に支承されて接続されている。基礎構造体への電気駆動部の配置は、それが共鳴振動されないことにつながり、このことは振動領域の質量慣性にとって有利である。駆動エネルギーは、例えば、スピンドルを介して、旋回フレームの旋回部分、例えばポータルに伝達され得る。

本発明の第２の態様は、前記説明による本発明による少なくとも１つのヘッドライトと、少なくとも１つの制御装置と、を含み、該制御装置を介して、ヘッドライトの少なくとも１つのライティングモジュールが制御可能でかつヘッドライトの少なくとも１つの電気駆動部が制御可能である、照明システムに関する。例えば、ライティングモジュールの個別に制御可能な複数の発光手段が制御可能であり、これによって、セグメント単位で活性化可能なハイビームの生成が可能である。さらに、例えば、ライティングモジュールの少なくとも１つのさらなる発光手段が制御可能であり、これによって、基本配光が実現可能である。例えば、電気駆動部は、ライティングモジュールの旋回のために制御され得る。

本発明の照明システムの好適な実施形態では、制御装置は、ライティングモジュールを、当該ライティングモジュールの旋回角度に依存して制御することができることが想定されている。例えば、対向車線に関連して直線区間上でマスキングされているハイビームの領域は、コーナリングにおいてライティングモジュールの旋回に依存して、対向車線の領域においても同様にマスキングすることができる。制御装置は、好適には電気駆動部もライティングモジュールの旋回のために制御するので、設定された旋回角度に関する情報は簡単に共有することができる。これらのことはすべて、照明システムの安全性を顕著に高める。

本発明の照明システムのさらなる好適な実施形態では、制御装置は、旋回角度に依存して、発光手段マトリックスの個別に制御可能な発光手段の少なくとも１つを活性化または非活性化することが想定されている。このようにして、ヘッドライトの照明領域を旋回に適合させることが可能である。好適には、車両前方の個々の領域を所期のようにマスキングするために、個別に制御可能な発光手段の各々が所期のように非活性化され、これにより照明システムの安全性が大幅に高まる。

本発明の照明システムのさらなる好適な実施形態では、ヘッドライトの照明領域内に存在する対象物体を検出するための、例えば、カメラ、レーダーまたは赤外線センサを含むセンサが設けられており、当該対象物体の照明領域のマスキングのために発光手段マトリックスの対応する発光手段は非活性化可能であることが想定されている。この対象物体は、例えば、先行車両もしくは対向車両であってよい。そのため、特に好適には、例えばコーナリングにおける先行車両の照明領域のマスキングのために、このことを、ライティングモジュールの旋回角度に依存して行うこともできる。センサは、先行車両の現在位置を呼び出すインターネットベースの測位システムを含むことも可能である。

本発明の第３の態様は、前記説明による本発明によるヘッドライトおよび／または前記説明による本発明による照明システムを備えた自動車に関する。

要約的に、換言すれば、本発明は、ヘッドライト、ならびに該ヘッドライトを備えた照明システムおよび自動車に関し、この場合、ヘッドライトは、ハイビームマトリックスとロービームとを共通の旋回可能な１つのライティングモジュールに組み合わせている点を再度言及することができる。

本願で言及した本発明の様々な実施形態は、個々のケースにおいて特記しない限り、好適に相互に組み合わせ可能である。

以下では、本発明の実施例を、添付の図面に基づいて説明する。

本発明によるヘッドライトの概略的構造図 本発明によるヘッドライトで実現可能なライティング機能の概略図 本発明によるヘッドライトを備えた本発明による自動車を示した図

図１は、本発明による車両１２（図３参照）用のヘッドライト１０の構造を概略的に示している。ここでは、単に、前方領域がランプレンズ１６で閉じられているヘッドライト１０のハウジング１４が示されている。このハウジング１４内にはライティングモジュール１８が配置されている。ライティングモジュール１８は、発光手段マトリックス２０を含んでいる。図１の下方左側には、発光手段マトリックス２０が個別に制御可能な複数の発光手段２２を含むことが示されている。これらの個別に制御可能な発光手段２２は、本明細書の例では発光ダイオード２４である。このライティングモジュール１８は、下方の領域に複数の発光ダイオード２４を備えた列を含むことが認識できる。発光手段マトリックス２０の上方には、さらなる発光手段２６が配置されている。これらのさらなる発光手段２６は、発光手段マトリックス２０の上方でさらなる列を形成している。発光手段マトリックス２０は、セグメント単位で活性化可能なハイビーム６０の生成に用いられる。この目的のために、発光手段２２もしくは発光ダイオード２４の各々には、少なくとも１つの光屈折素子２８、例えばハイビーム用のコリメーションレンズ３１が割り当てられている。これらの光屈折素子２８は、本明細書では簡略化されて示されている。さらに、基本配光５６、本明細書ではロービームの生成のために、さらなる発光手段２６には、同様に単に簡略化されて示されている少なくとも１つのさらなる光屈折素子３０、例えばロービーム用のコリメーションレンズ３２が割り当てられている。

ヘッドライト１０が側方から概略的に示されている図１の上方部分では、ライティングモジュール１８が、ハウジング１４内で垂直軸３４周りに旋回可能に支承されていることが認識できる。特に、図１の下方左側および下方右側には、ライティングモジュール１８の支承が機械的旋回フレーム３６において実現されていることが示されている。この旋回フレーム３６は、本明細書では、ポータル構造で実施され、垂直軸３４をほぼ中央に収容している。この垂直軸３４は、上方および下方のクロス支柱３８，４０に回転可能に支承されている。ヘッドライト１０の図示の例では、旋回フレーム３６は、取り付けの際の基本調整を可能にするために、ハウジング１４に対して詳細には示されていない機構を介して垂直方向および水平方向に並進調整可能に支承されている。ライティングモジュール１８は、旋回フレーム３６に対し垂直軸３４を介して旋回可能に支承されている。垂直軸３４の支点は、この場合、それぞれ旋回フレーム３６の上方のクロス支柱３８と下方のクロス支柱４０とに存在する。図１の下方左側には、垂直軸３４の下方で伝動装置４２が旋回フレーム３６に配置されていることが示されている。さらに、図１の上方には、旋回フレーム３６の基礎構造体４４に電気駆動部４６が設けられていることが示されている。この電気駆動部４６は、ライティングモジュール１８の旋回のために自身の駆動出力を、伝動装置４２ならびに図示されていないスピンドルを介して垂直軸３４に伝達することができる。垂直軸３４は、この場合、ライティングモジュール１８の重心Ｍを通って延びる。この重心の算出の際には、ライティングモジュール１８が場合によっては例えば冷却体４８などのさらなる構成要素を含むことを考慮すべきである。図１の下方右側にはライティングモジュール１８の旋回範囲５０が再度示されている。

図２は、特に図１の本発明によるヘッドライト１０を含んだ本発明による照明システム５４を備えている、本発明による自動車５２に基づいて、異なるライティング機能がどのように実現可能であるかを概略的に示している。図２の上方は、例えば、ヘッドライト１０を用いてロービームの形態の基本配光５６がどのように生成されるかを示している。このケースでは、どのようにライティングモジュール１８が垂直軸３４周りで旋回角度αだけ旋回しているかが示されている。その結果、基本配光５６の照明領域は相応に旋回する。図２の下方は、図２の上方に示されたケースに対して付加的に、セグメント単位で活性化可能なハイビーム６０がどのように活性化されているかを示している。カーブへの進入路直前に存在する自動車５２の前方には、既にカーブ内を先行して走行する別の車両６２が存在している。図２の下方に示されている状況においても、自動車５２のセグメント単位で活性化可能なハイビーム６０が、ライティングモジュール１８を用いて垂直軸３４周りで角度αだけ旋回している。この場合、図示されていないセンサ５８（ここではカメラ６８（図３参照））を用いて、ヘッドライト１０の照明領域６４内に存在する別の車両６２が検出される。さらに、発光手段マトリックス２０の対応する発光手段２２が非活性化され、それによって、別の車両６２は照明領域からマスキングされるかもしくは照明領域６４内にもはや存在しない。この目的のために、照明システム５４は、旋回角度αならびにカメラ６８によって検出された別の車両６２の位置を評価し、それによって、発光手段マトリックス２０のどの発光手段２２を非活性化するかを算出する。

図３は、本発明による照明システム５４を備えている本発明による自動車５２を示している。この自動車５２の前方部分には本発明によるヘッドライト１０が配置されている。照明システム５４は、少なくとも１つの制御装置６６を含む。この制御装置６６は、ヘッドライト１０内に組み込まれたライティングモジュール１８を制御することができる。さらに、制御装置６６は、ヘッドライト１０の電気駆動部４６を制御することができる。これにより、ライティングモジュール１８の旋回が引き起こされる。制御装置６６を、ヘッドライト１０のハウジング１４の上またはその内部に統合してもよい。制御装置６６は、ライティングモジュール１８の発光手段２２，２６の活性化もしくは非活性化のための制御変数も生成し、その際に、場合によっては、旋回角度αを考慮する。この目的のために、制御装置６６は、自動車５２に装備されているカメラ６８のカメラデータを処理することもできる。好適には、制御装置６６は、カメラデータを座標の形態、例えば別の車両６２の座標の形態で受け取る。座標の導出のために、例えば、自動車５２の既存の搭載コンピュータは、カメラ６８の生カメラデータを前処理することができる。このようにして、カメラ６８を用いることにより、ヘッドライト１０の照明領域６４内に存在する他の対象物体も検出可能である。

１０ ヘッドライト
１２ 車両
１４ ハウジング
１６ ランプレンズ
１８ ライティングモジュール
２０ 発光手段マトリックス
２２ 個別に制御可能な発光手段
２４ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
２６ さらなる発光手段
２８ 光屈折素子
３０ さらなる光屈折素子
３１ ハイビーム用のコリメーションレンズ
３２ ロービーム用のコリメーションレンズ
３４ 垂直軸
３６ 旋回フレーム
３８ 上方のクロス支柱
４０ 下方のクロス支柱
４２ 伝動装置
４４ 基礎構造体
４６ 電気駆動部
４８ 冷却体
５０ 旋回範囲
５２ 自動車
５４ 照明システム
５６ 基本配光
５８ センサ
６０ ハイビーム
６２ 別の車両
６４ 照明領域
６６ 制御装置
６８ カメラ
Ｍ 質量体重心
α 旋回角度

Claims (8)

1. 車両（１２）用のヘッドライト（１０）であって、少なくとも、
   −ハウジング（１４）と、
   −ランプレンズ（１６）と、
   −前記ハウジング（１４）内で垂直軸（３４）周りに旋回可能に支承されているライティングモジュール（１８）と、を含んでいる、ヘッドライト（１０）において、
   前記ライティングモジュール（１８）が、個別に制御可能な複数の発光手段（２２）を有する少なくとも１つの発光手段マトリックス（２０）を含み、
   区分単位で活性化可能なハイビーム（６０）の生成のために、前記発光手段（２２）の各々に少なくとも１つの光屈折素子（２８，３１）が割り当てられており、
   前記ライティングモジュール（１８）は、その他に少なくとも１つのさらなる発光手段（２６）を含み、該さらなる発光手段（２６）に、基本配光（５６）の生成のために少なくとも１つのさらなる光屈折素子（３０，３２）が割り当てられており、前記ライティングモジュール（１８）は、機械的旋回フレーム（３６）に支承されており、
   前記旋回フレーム（３６）は、前記ハウジング（１４）に対して垂直方向及び水平方向に並進調整可能に支承され、前記ライティングモジュール（１８）は、当該ライティングモジュール（１８）が、前記旋回フレーム（３６）によって支持されていてかつ当該ライティングモジュール（１８）の重心（Ｍ）を通って延びている前記垂直軸（３４）に懸架されていることで、前記旋回フレーム（３６）に対して旋回可能に支承されていることを特徴とする、ヘッドライト（１０）。
2. 前記ライティングモジュール（１８）の前記少なくとも１つの光屈折素子（２８，３０，３１，３２）は、少なくとも１つの自由度でモーター駆動による調整が可能である、請求項１記載のヘッドライト（１０）。
3. 前記ライティングモジュール（１８）の旋回のために、電気駆動部（４６）が設けられており、該電気駆動部（４６）は、前記旋回フレーム（３６）の基礎構造体（４４）に配置されている、請求項１又は２記載のヘッドライト（１０）。
4. 照明システム（５４）であって、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の少なくとも１つのヘッドライト（１０）と、
   少なくとも１つの制御装置（６６）と、を含み、
   前記制御装置（６６）に基づいて、前記ヘッドライト（１０）の少なくとも１つのライティングモジュール（１８）が制御可能でありかつ前記ヘッドライト（１０）の少なくとも１つの電気駆動部（４６）が制御可能である、照明システム（５４）。
5. 前記制御装置（６６）は、前記ライティングモジュール（１８）を、当該ライティングモジュール（１８）の旋回角度（α）に依存して制御することができる、請求項４記載の照明システム（５４）。
6. 前記制御装置（６６）は、前記旋回角度（ａ）に依存して、前記発光手段マトリックス（２０）の個別に制御可能な前記発光手段（２２）の少なくとも１つを活性化または非活性化する、請求項５記載の照明システム（５４）。
7. 前記ヘッドライト（１０）の照明領域（６４）内に存在する対象物体（６２）を検出するためのセンサ（５８，６８）が設けられており、当該対象物体（６２）の照明領域からのマスキングのために前記発光手段マトリックス（２０）の対応する前記発光手段（２２）は非活性化可能である、請求項４から６までのいずれか１項記載の照明システム（５４）。
8. 請求項１から３までのいずれか１項記載のヘッドライト（１０）および／または請求項４から７までのいずれか１項記載の照明システム（５４）を備えた自動車（５２）。

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