KR20090033797A - 차량용 전조등 - Google Patents

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KR20090033797A
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타카시 호리
키요타카 모치즈키
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가부시키가이샤 고이토 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 차량용 전조등의 전체를 대형화, 대중량화시키지 않고서, 차량 주행 상황에 따른 여러 가지 최적의 배향 패턴 형성 기능을 부여할 수 있는 차량용 전조등을 제공하는 것을 과제로 한다.
차량용 전조등(100)은, 등실(15) 내에, 고정 배치되어 주(主) 배광의 광량을 확보할 수 있는 메인 램프 유닛(17)과, 반도체 발광 소자를 광원으로 해서 배광 패턴을 변경 형성 가능하게 하는 보조용 램프로서의 서브 램프 유닛(19, 21)을 포함한다. 서브 램프 유닛(19, 21)은, 조사 방향을 상하 방향으로 변경하는 상하 변경 기구와, 조사 방향을 좌우 방향으로 변경하는 좌우 변경 기구와, 배광 패턴을 변경하는 패턴 변경 기구를 각각 포함한다.

Description

차량용 전조등{VEHICULAR HEADLAMP}
본 발명은 차량 주행 환경에 따라서 램프의 배광을 최적으로 제어 가능하게 하는 차량용 전조등에 관한 것으로, 특히, 여러 가지 배광 패턴을 콤팩트한 구조로 형성 가능하게 하는 개량 기술에 관한 것이다.
차량용 전조등은, 차량의 운전 상황에 따른 여러 가지 배광 패턴을 정확하게 실현하는 것이 바람직하다. 차량용 전조등으로부터 출사되는 빔은, 전방 중앙부를 조사하기 때문에, 커브 주행, 우회전 및 좌회전, 진로 변경 등을 행하는 경우, 진로 방향의 전방에 충분한 조사 범위를 확보할 수 없는 경우가 있다. 예컨대, 이러한 커브 주행 시 등에 있어서의 빔의 조사 범위를 충분히 확보하여, 양호한 시계를 얻을 수 있도록 한 차량용 전조등에, 등기구 유닛을 좌우에 흔드는(회동하는) 기구를 포함한 스위블(swivel) 방식의 차량용 전조등이 있다.
스위블 방식의 차량용 전조등은, 램프 보디에 지지한 프레임 부재에 등기구 유닛을 좌우 방향으로 회동 가능하게 지지하고, 등기구 유닛을 컨트롤 유닛에 의해 차량 주행 상황에 따라서 회동 제어하는 구성으로 하고 있다. 이에 따라, 등기구 유닛으로부터 조사되는 빔의 방향을, 차량 주행 상황에 따라서 좌우 방향으로 변화 시킬 수 있으며, 커브 주행 시 등에서도, 빔의 조사 범위가 선회 방향 전방으로 충분히 확보되어, 양호한 시계를 얻는 것이 가능해졌다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-88856호 공보
그러나, AFS(Adaptive Front-lighting System) 등, 주행 환경에 따라서 램프의 배광 패턴을 최적으로 제어(가변)하여, 시인성의 향상 및 안전성의 향상을 도모하는 것을 목적으로 한 배광 가변 기구를 프로젝터 광학계 램프 유닛(PES)에 편입시킨 경우, 이하와 같은 문제가 있었다.
즉, 모든 배광 패턴을 형성 가능한 광량을 갖는 단일의 프로젝터 광학계 램프 유닛을 가동 구조로 하면, 구조가 복잡해지며, 대중량의 프로젝터 광학계 램프 유닛을 가동시키기 위해서 그 구동 기구 및 구동원도 대형이 되며, 구성 부재 강도의 확보도 상호 작용하여 상승적으로 중량이 늘어나는 문제가 발생하였다.
또한, 차량용 전조등의 전체가 대형화된 일체 제품이 되기 때문에, 의장에 제약이 생겨, 양호한 디자인을 얻기 어려운 문제가 있었다. 또한, 방전 발광부를 갖는 광원 벌브를 광원에 이용한 경우에서는, 광원으로부터의 발열이 커져 재질의 선택폭이 좁아지는(설계 자유도가 낮아지는) 문제가 있었다.
또한, 메인 램프 유닛의 부족한 기능을, 별도의 부재인 서브 램프 유닛에 부여하여 보완하는 차량용 등기구도 제안되어 있으나(특허문헌 1 참조), 메인 램프 유닛 광원의 색 온도를 보완할 뿐인 서브 램프 유닛으로서, 배광 패턴을 변경하는 것은 아니었다.
따라서, 본 발명은, 상술한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 차량용 전조등의 전체를 대형화, 대중량화시키지 않고서, 차량 주행 상황에 따른 여러 가지 최 적의 배향 패턴 형성 기능을 부여할 수 있는 차량용 전조등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 상기 목적은, 램프 보디와 커버로 형성된 등실 내에 메인 램프 유닛과 서브 램프 유닛을 포함하는 차량용 전조등으로서, 상기 서브 램프 유닛의 광원이 반도체 발광 소자이고, 상기 서브 램프 유닛의 조사 방향을 상하 방향으로 변경하는 상하 변경 기구와, 상기 서브 램프 유닛의 조사 방향을 좌우 방향으로 변경하는 좌우 변경 기구와, 상기 서브 램프 유닛의 배광 패턴을 변경하는 패턴 변경 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등에 의해 달성된다.
상기 구성의 차량용 전조등에 따르면, 주(主) 배광의 광량을 확보(주 광량을 분담)하는 메인 램프 유닛은 고정 구조로 하고, 배향 패턴을 변경 형성 가능하게 하는 보조용 램프로서의 서브 램프 유닛만을 가동 구조로 함으로써, 각 변경 기구의 유닛 구동원(모터나 액츄에이터 등)을 콤팩트하게 할 수 있으며, 차량용 전조등 전체를 대형화, 대중량화시키지 않고서, 차량 주행 상황에 따른 여러 가지 적합한 배향 패턴 형성 기능의 부가가 가능해진다.
또한, 상기 구성의 차량용 전조등에 있어서, 상기 서브 램프 유닛은, 차량 전후 방향으로 연장되는 광축 상에 배치된 투영 렌즈와, 상기 투영 렌즈의 후방측 초점보다도 후방에 배치된 광원과, 상기 광원으로부터의 빛을 전방을 향해서 상기 광축 쪽으로 반사시키는 리플렉터를 포함하고, 상기 각 변경 기구의 유닛 구동원이 상기 리플렉터의 하방에 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 차량용 전조등에 따르면, 리플렉터의 하방에 유닛 구동원을 배치함으로써, 등실 내의 스페이스를 유효하게 이용할 수 있고, 차량용 전조등 전체의 대형화 및 대중량화를 방지할 수 있다.
또한, 상기 구성의 차량용 전조등에 있어서, 상기 서브 램프 유닛은, 차량 전후 방향으로 연장되는 광축 상에 배치된 투영 렌즈와, 상기 투영 렌즈의 후방측 초점 근방에 배치된 광원을 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 차량용 전조등에 따르면, 투영 렌즈의 후방측 초점에 광원이 직접 배치되어 리플렉터가 불필요해지는 만큼, 차량 전후 방향에 있어서의 서브 램프 유닛 부착 스페이스의 스페이스 절약이 가능해지며, 서브 램프 유닛의 경량화도 가능해진다.
또한, 상기 구성의 차량용 전조등에 있어서, 상기 패턴 변경 기구는, 상기 투영 렌즈와 상기 광원을 수평 방향으로 둘러싸는 원통형의 광학 제어 부재와, 상기 광학 제어 부재를 연직축 둘레로 회동시키는 광학 제어 부재 회동 기구를 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 차량용 전조등에 따르면, 배광 패턴을 형성하는 광 출사를 위한 주요 부재가 원통형으로 형성한 광학 제어 부재의 내측에 배치되고, 이 광학 제어 부재가 광학 제어 부재 회동 기구에 의해 연직축 둘레로 회동됨으로써, 투영 렌즈로부터 출사되는 빛의 제어가 가능해진다. 이에 따라, 출사광의 제어 기구인 패턴 변경 기구를 콤팩트하게 할 수 있다.
또한, 상기 구성의 차량용 전조등에 있어서, 상기 광학 제어 부재는 원주 방 향으로 구분된 복수 종의 패턴 형성부를 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 차량용 전조등에 따르면, 광학 제어 부재가 광학 제어 부재 회동 기구에 의해 연직축 둘레 회동됨으로써, 광학 제어 부재의 원주 방향으로 구분된 복수 종의 패턴 형성부에 있어서 임의의 것이, 회동 각도에 따라서 선택적으로 투영 렌즈의 전방에 배치된다. 따라서, 복수 종의 배광 패턴을 간소한 구조로 신속히 형성할 수 있게 된다.
또한, 상기 구성의 차량용 전조등에 있어서, 상기 광학 제어 부재의 회전축은 상기 좌우 변경 기구에 의한 상기 서브 램프 유닛의 회전축과 일치하고 있고, 상기 광학 제어 부재 회동 기구와 상기 좌우 변경 기구는 베이스 부재에 고정되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 차량용 전조등에 따르면, 회전축이 일치하고 있는 광학 제어 부재 회동 기구와 좌우 변경 기구를 연동시킴으로써, 여러 가지 차량 주행 상황에 대응하는 배광 패턴을 형성할 수 있다. 예컨대, 스위블에 연동하여, 배광 패턴을 변경할 수 있다.
또한, 상기 구성의 차량용 전조등에 있어서, 상기 상하 변경 기구는 상기 투영 렌즈만을 상기 광축과 직교하는 수평축 주위로 회동시키는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 차량용 전조등에 따르면, 투영 렌즈만을 회동 가능하게 하는 구조로 함으로써, 광축 상에 배치되는 광원과 투영 렌즈를 일체적으로 회동시키는 본래의 상하 변경 기구에 비하여, 회동 기구를 소형으로 해서 구동 출력이 작은 구동원을 사용할 수 있으며, 상하 변경 기구를 콤팩트하게 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 전조등에 따르면, 등실 내에, 고정 배치되어 주 배광의 광량을 확보하는 메인 램프 유닛과, 반도체 발광 소자를 광원으로 해서 배광 패턴을 변경 형성 가능하게 하는 서브 램프 유닛을 포함하고, 배향 패턴을 변경 형성하는 보조용 램프로서의 서브 램프 유닛만을 가동 구조로 함으로써, 각 변경 기구의 유닛 구동원을 콤팩트하게 할 수 있다.
따라서, 차량용 전조등 전체를 대형화, 대중량화시키지 않고서, 차량 주행 상황에 따른 여러 가지 적합한 배향 패턴 형성 기능의 부가가 가능해진다. 그 결과, 전조등 부착 스페이스의 스페이스 절약에 의해 의장 제약을 저감하여, 디자인성 및 주행 안전성의 향상을 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 차량용 전조등을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 전조등의 정면도, 도 2는 도 1에 도시된 차량용 전조등의 II-II선을 따라 취하여 화살표 방향에서 본 단면도, 도 3은 도 2에 도시된 제1 서브 램프 유닛의 종단면도, 도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 제1 서브 램프 유닛의 동작 설명도이다.
본 실시형태에 따른 차량용 전조등(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 램프 보디(11)와 투광 커버(커버)(13)로 형성된 등실(15) 내에 메인 램프 유닛(17)과, 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)을 포함한다.
또한, 이들 유닛(17, 19, 21)과 투광 커버(13) 사이에는, 등기구 전방에서 보았을 때의 간극을 덮도록 엑스텐션(extension; 23)이 배치되어 있다. 이 엑스텐션(23)에는, 각 유닛(17, 19, 21)을 그 전단부 근방에 있어서 둘러싸는 개구부(23a)가 형성되어 있다.
이들 메인 램프 유닛(17), 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)은, 모두 차량 전후 방향으로 연장되는 광축(Ax)을 갖고 있으며, 에이밍 기구(40)를 통해 상하 방향 및 좌우 방향으로 기울어져 움직이는 것이 가능하게 램프 보디(11)에 지지되어 있다(도 2, 도 6 참조). 이 에이밍 기구(40)에 의한 에이밍 조정이 완료된 단계에서는, 각 유닛(17, 19, 21)의 광축(Ax)은, 차량 전후 방향에 대하여 0.5°∼0.6°정도 하향의 방향으로 연장되도록 되어 있다.
메인 램프 유닛(17)은, 예컨대, 방전 벌브와, 상기 방전 벌브로부터의 빛을 투영 렌즈측에 소정의 배광 패턴으로 반사시키는 도시하지 않은 리플렉터와, 도시하지 않은 셰이드(shade)를 포함한 프로젝터형의 등기구 유닛(PES)이다. 메인 램프 유닛(17)은, 에이밍 기구만을 통해 램프 보디(11)에 고정되고, 그 외의 배광 가변 기구 등을 포함하고 있지 않다. 이에 따라, 간소한 부착 구조를 실현하고 있다. 또한, 방전 벌브에는 백색광을 발하는 메탈 할라이드 램프 등의 고압 금속 증기 방전 벌브, 고휘도 방전 벌브(HID) 등이 이용된다.
리플렉터의 내측 오목면에는, 알루미늄 증착 또는 은 도장 등에 의해 반사면이 형성되어 있다. 리플렉터의 반사면은, 예컨대, 회전 포물면을 기조로 한 자유 곡면의 반사면이다. 메인 램프 유닛(17)은, 방전 벌브를 점등하면, 엇갈림용의 배 광 패턴이 얻어진다. 또한, 기본 유닛인 메인 램프 유닛(17)은, 프로젝터 광학계, 파라볼라 광학계의 어떠한 구조여도 좋다. 또한, 메인 램프 유닛(17)의 광원은, 할로겐, HID, 또는 백색 LED의 어떠한 것이어도 좋다.
다음으로, 제1 서브 램프 유닛(19)에 대해서 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 서브 램프 유닛(19)은, 프로젝터형의 등기구 유닛으로서, 광원으로서의 반도체 발광 소자(25)와, 리플렉터(27)와, 투영 렌즈(29)와, 확산 필터(31)와, 상하 변경 기구(33)와, 좌우 변경 기구(35)와, 패턴 변경 기구(37)를 포함한다.
반도체 발광 소자(25)는, 1 ㎜ 사방(四方) 정도의 크기의 발광 칩을 갖는 백색 발광 다이오드로서, 열전도성을 갖는 베이스 부재(30)의 기판(39)에 지지된 상태에서, 그 조사축을 광축(Ax) 상에 있어서 연직 방향 상방을 향해서 배치되어 있다. 기판(39)의 후방에는, 방열부인 히트 싱크(50)가 부착되어 있어, 반도체 발광 소자(25)로부터의 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
제1 서브 램프 유닛(19)은 발광 다이오드(LED) 등의 반도체 발광 소자(25)를 광원으로 함으로써, 이하의 효과가 발생한다. 즉, 광학 유닛의 소형화가 도모된다. 광원의 전력 제어에 의해, 밝기를 변화시키는 것이 용이하다(광원 수명의 영향이 작다). 다른 색의 LED와의 조합에 의해 조색(調色)이 가능하다. 빛 자체의 발열이 없고, PES 광학계의 셰이드 구조(셰이드 형상에 따라 배광 패턴을 변경하는 경우)나 색 필터 재질(색 가변에 필터를 사용하는 경우) 등, 부품의 구조 및 재질의 선택의 폭이 넓어진다. 빛의 이용 효율이 높은 것 등을 들 수 있다. 또한, 제 1 서브 램프 유닛(19)에는 LED 이외의 다른 반도체 발광 소자가 이용되어도 물론 좋다.
베이스 부재(30)에 부착된 리플렉터(27)는, 발광 소자(25)로부터의 빛을 전방을 향해서 광축(Ax) 쪽으로 반사시키는 반사면(27a)을 갖고 있다. 이 반사면(27a)은, 대략 타원형의 단면 형상을 갖고 있으며, 그 이심률은 연직 단면으로부터 수평 단면을 향해서 서서히 커지도록 설정되어 있다. 그리고, 이에 따라, 상기 반사면(27a)에서 반사된 발광 소자(25)로부터의 빛을, 연직 단면 내에 있어서는 투영 렌즈(29)의 후방측 초점(F) 근방에 거의 수렴시킨다.
투영 렌즈(29)는, 전방측 표면(29a)이 볼록 곡면이고 후방측 표면(29b)이 평면인 평볼록 렌즈로서 구성되어 있으며, 광축(Ax) 상에 배치되어 있다. 그리고, 상기 투영 렌즈(29)는, 그 후방측 초점(F)을 포함하는 초점면 상의 상(像)을 반전상으로서 전방에 투영하도록 되어 있다. 투영 렌즈(29)의 전방측 표면(29a)을 구성하는 볼록 곡면은, 상기 투영 렌즈(29)의 후방측 초점(F)을 광축(Ax) 상에 위치시키도록 형성된 비구면으로 구성되어 있다.
확산 필터(31)는, 투영 렌즈(29)로부터의 출사광을 확산함으로써, 다른 배광 패턴의 형성을 가능하게 하고 있다. 확산 필터(31)는, 지지 아암(41)의 선단에 고정된다. 지지 아암(41)은, 기단(基端)이 후술하는 필터 회동축(43)에 의해 회동 가능하게 지지된다. 또한, 이 확산 필터(31)는, 빛의 색 온도를 변경하는 컬러 필터로서의 기능을 갖는 것이어도 좋다.
도 2에 도시된 바와 같이, 램프 보디(11)에는, 에이밍 기구(40)를 통해 지지 부재(45)가 고정되고, 지지 부재(45)에는 제1 서브 램프 유닛(19)의 조사 방향을 좌우 방향으로 변경하는 좌우 변경 기구(35)가 고정되어 있다.
좌우 변경 기구(35)는, 유닛 구동원(48)이 스위블 회동축(47)을 중심으로 연직축 주위에서 유닛 탑재 부재(42)를 요동 회전하는 스위블 기구이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 지지 부재(45)의 수평부에 설치된 좌우 변경 기구(35)의 유닛 구동원(48)의 출력축에는, 하측의 스위블 회동축(47)이 연결되어 있고, 유닛 구동원(48)이 구동되어 출력축이 회전됨으로써, 유닛 탑재 부재(42)가 스위블 회동축(47)을 중심으로 회전 구동되도록 되어 있다.
따라서, 스티어링의 좌우 조타에 대응하여 유닛 구동원(48)의 출력축이 회전하면, 유닛 탑재 부재(42)에 탑재된 반도체 발광 소자(25)와, 리플렉터(27)와, 투영 렌즈(29)와, 확산 필터(31)와, 상하 변경 기구(33)와, 패턴 변경 기구(37)가 일체적으로 좌우로 스위블 구동된다.
따라서, 통상의 로우빔용 배광 패턴의 측방에 부가 배광 패턴을 형성할 수 있으며, 선회 방향 전방 노면을 충분히 조사하여, 시인성을 높일 수 있다.
또한, 유닛 탑재 부재(42)에는, 제1 서브 램프 유닛(19)의 조사 방향을 상하 방향으로 변경하는 상하 변경 기구(33)가 고정되어 있다. 상하 변경 기구(33)는, 유닛 구동원(24)이 유닛 상하 회전축(38)을 중심으로 수평축 주위에서 베이스 부재(30)를 상하 방향으로 레벨링 구동하는 레벨링 기구이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(30)는, 그 하방에서 좌우로 수평으로 돌출하여 설치한 유닛 상하 회전축(38, 38)이, 유닛 탑재 부재(42)의 수평 부분에 설치된 한 쌍의 유닛 지지판(44, 44)에 각각 축 지지되어 있고, 광축(Ax)과 교차하는 수평축 주위로 회전 가능하게 되어 있다.
유닛 탑재 부재(42)의 수평 부분에 설치된 상하 변경 기구(33)의 유닛 구동원(24)의 출력축에는, 피니언 기어(22)가 고정되어 있고, 피니언 기어(22)는, 한쪽의 유닛 상하 회전축(38)에 고정된 부채형 기어(32)에 맞물려 있다.
즉, 유닛 구동원(24)이 구동되어 출력축이 회전되면, 피니언 기어(22) 및 부채형 기어(32)를 통해 유닛 상하 회전축(38)이 회전됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(30)가 유닛 상하 회전축(38)을 중심으로 요동 회전시켜지도록 되어 있다.
따라서, 도시하지 않은 전자 제어 유닛의 지령에 의해 유닛 구동원(24)의 출력축이 회전하면, 베이스 부재(30)에 설치된 반도체 발광 소자(25)와, 리플렉터(27)와, 투영 렌즈(29)와, 확산 필터(31)와, 패턴 변경 기구(37)가 일체적으로 상하로 레벨링 구동된다.
따라서, 예컨대, 차량의 수평 상태(레벨링)를 검출하기 위해서 전후의 차축에서의 각각의 높이를 검출하는 차 높이 센서의 출력에 기초하여, 전자 제어 유닛은 자동차의 전방부의 좌우에 각각 장비된 차량용 등기구(100)의 제1 서브 램프 유닛(19)을 상하 방향으로 편향 제어해서, 그 배광 특성을 자동적으로 변화시킬 수 있다.
또한, 베이스 부재(30)에는, 제1 서브 램프 유닛(19)의 배광 패턴을 변경하는 패턴 변경 기구(37)가 고정되어 있다. 패턴 변경 기구(37)는, 유닛 구동원(28) 이 필터 회동축(43)을 중심으로 수평축 주위에서 확산 필터(31)를 요동 회전시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지 아암(41, 41)의 기단은, 베이스 부재(30)의 리플렉터(27)의 측방에서 좌우로 수평으로 돌출하여 마련된 필터 회동축(43, 43)에 각각 회전 가능하게 지지되어 있고, 광축(Ax)과 교차하는 수평축 주위로 회전 가능하게 되어 있다.
베이스 부재(30)의 수평 부분에 설치된 패턴 변경 기구(37)의 유닛 구동원(28)의 출력축에는 피니언 기어(26)가 고정되어 있고, 피니언 기어(26)는 한쪽의 지지 아암(41)에 기단에 고정된 부채형 기어(36)에 맞물려 있다.
즉, 유닛 구동원(28)이 구동되어 출력축이 회전되면, 피니언 기어(26) 및 부채형 기어(36)를 통해 지지 아암(41)이 회전됨으로써, 선단에 고정된 확산 필터(31)가 필터 회동축(43)을 중심으로 요동 회전시켜지도록 되어 있다.
따라서, 도시되지 않은 전자 제어 유닛의 지령에 의해 유닛 구동원(28)의 출력축이 회전하면, 확산 필터(31)는, 투영 렌즈(29)의 전방에 배치되어 투영 렌즈(29)의 출사광을 투과시키는 위치(도 3에 도시된 위치), 또는 투영 렌즈(29)의 비스듬히 상방에 배치되어 투영 렌즈(29)의 출사광을 투과시키지 않는 위치(도 4에 도시된 위치)로 이동된다.
따라서, 제1 서브 램프 유닛(19)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 투영 렌즈(29)의 전방에 확산 필터(31)가 배치됨으로써, 확산 필터(31)를 투과한 출사광이 확산된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 확산 필터(31)가 비스듬히 상방으로 이동되고, 투영 렌즈(29)의 출사광이 확산 필터(31)를 투과하지 않는 경우에는, 평행광이 된다. 즉, 확산 필터(31)를 투과하지 않는 출사광과, 확산 필터(31)를 투과한 출사광에서는, 다른 배광이 얻어지도록 되어 있다.
즉, 투영 렌즈(29)의 전방에 확산 필터(31)를 씌움으로써, 제1 서브 램프 유닛(19)의 배광 패턴은 좌우로 넓어진 형상이 된다. 한편, 확산 필터(31)가 비스듬히 상방으로 이동되면, 제1 서브 램프 유닛(19)의 배광 패턴은 어느 정도 중앙으로 좁혀진 상태가 된다.
이에 따라, 메인 램프 유닛(17)이 형성하는 배광 패턴에, 제1 서브 램프 유닛(19)의 다른 배광 패턴을 중첩함으로써, 차량용 전조등(100) 전체의 배광 패턴이 변경 가능하게 되어 있다.
또한, 본 실시형태의 제1 서브 램프 유닛(19)에서는, 차량 전후 방향으로 연장되는 광축(Ax) 상에 배치된 투영 렌즈(29)와, 투영 렌즈(29)의 후방측 초점(F)보다도 후방에 배치된 반도체 발광 소자(25)와, 반도체 발광 소자(25)로부터의 빛을 전방을 향해서 광축(Ax) 쪽으로 반사시키는 리플렉터(27)를 포함하고, 좌우 변경 기구(35), 상하 변경 기구(33) 및 패턴 변경 기구(37)의 각 유닛 구동원(48, 24, 28)이, 리플렉터(27)의 하방에 배치되어 있다.
따라서, 등실(15) 내의 스페이스를 유효하게 이용할 수 있고, 차량용 전조등(100) 전체의 대형화및 대중량화를 방지할 수 있다. 또한, 반도체 발광 소자(25)로부터의 빛은, 리플렉터(27)에 의해 투영 렌즈(29)의 후방측 초점(F)에 일단 집광시켜 투영 렌즈(29)에 의해 조사하기 때문에, 반도체 발광 소자(25)로부터 출사되는 빛의 이용 효율을 높일 수 있다.
다음으로, 제2 서브 램프 유닛(21)에 대해서 설명한다.
도 6은 도 1에 도시한 차량용 전조등의 VI-VI선을 따라 취하여 화살표 방향에서 본 단면도, 도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 제2 서브 램프 유닛의 동작 설명도이다. 또한, 도 2에 도시된 구성 부재와 동일한 구성 부재에는 동일한 부호를 붙이고 중복된 설명은 생략하는 것으로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제2 서브 램프 유닛(21)은, 차량 전후 방향으로 연장되는 광축(Ax) 상에 배치된 투영 렌즈(29)와, 반도체 발광 소자(25)와, 광학 제어 부재(71)와, 상하 변경 기구(61)와, 좌우 변경 기구(53)와, 패턴 변경 기구(73)를 포함한다.
반도체 발광 소자(25)는 그 조사축을 광축(Ax)과 일치시킨 상태에서 투영 렌즈(29)의 후방측 초점(F)에 배치되어 있고, 리플렉터(27)가 불필요해지는 만큼, 서브 램프 유닛 부착 스페이스의 스페이스 절약화가 가능해지며, 서브 램프 유닛 전체가 경량화되어 있다.
램프 보디(11)에는, 에이밍 기구(40)를 통해 지지 부재(51)가 고정되고, 지지 부재(51)에는 제2 서브 램프 유닛(21)의 조사 방향을 좌우 방향으로 변경하는 좌우 변경 기구(53)가 고정되어 있다.
좌우 변경 기구(53)는, 유닛 구동원(53)이 고정축(55)을 중심으로 연직축 주위에서 유닛 탑재 부재(57)를 요동 회전하는 스위블 기구이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 지지 부재(51)의 수평부에 설치된 좌우 변경 기 구(53)의 유닛 구동원(82)의 출력축에는, 피니언 기어(84)가 고정되어 있고, 피니언 기어(84)는, 유닛 탑재 부재(57)의 하부에 설치된 환상 기어(59)에 맞물려 있다.
즉, 유닛 구동원(82)이 구동되어 출력축이 회전되면, 피니언 기어(84) 및 환상 기어(59)를 통해 유닛 탑재 부재(57)가 고정축(55)을 중심으로 요동 회전시켜지도록 되어 있다.
따라서, 스티어링의 좌우 조타에 대응하여 유닛 구동원(82)의 출력축이 회전하면, 유닛 탑재 부재(57)에 탑재된 반도체 발광 소자(25)와, 투영 렌즈(29)와, 상하 변경 기구(61)가 일체적으로 좌우로 스위블 구동된다.
따라서, 통상의 로우빔용 배광 패턴의 측방에 부가 배광 패턴을 형성할 수 있으며, 선회 방향 전방 노면을 충분히 조사하여, 시인성을 높일 수 있다.
또한, 유닛 탑재 부재(57)에는, 제2 서브 램프 유닛(21)의 조사 방향을 상하 방향으로 변경하는 상하 변경 기구(61)가 고정되어 있다. 상하 변경 기구(61)는, 유닛 구동원(64)이 상하 회전축(67)을 중심으로 수평축 주위에서 렌즈 홀더(62)를 상하 방향으로 레벨링 구동하는 레벨링 기구이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 투영 렌즈(29)를 유지하는 렌즈 홀더(62)는, 그 측면에서 우측으로 수평으로 돌출하여 설치한 상하 회전축(67)이, 유닛 탑재 부재(57)에 고정된 유닛 구동원(64)의 출력축에 고정되어 있고, 광축(Ax)과 교차하는 수평축 주위로 회전 가능하게 되어 있다.
즉, 유닛 구동원(64)이 구동되어 출력축이 회전되면, 상하 회전축(67)이 회 전됨으로써, 렌즈 홀더(62)가 상하 회전축(67)을 중심으로 요동 회전시켜지도록 되어 있다.
따라서, 도시되지 않은 전자 제어 유닛의 지령에 의해 유닛 구동원(64)의 출력축이 회전하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 렌즈 홀더(62)에 유지된 투영 렌즈(29)만이 상하로 레벨링 구동된다.
따라서, 광축(Ax) 상에 배치되는 발광 소자(25) 및 투영 렌즈(29)와, 리플렉터(27)를 일체적으로 회동시키는 상기 제1 서브 램프 유닛(19)의 상하 변경 기구(33)에 비하여, 제2 서브 램프 유닛(21)의 상하 변경 기구(61)는 회동 기구를 소형으로 해서 구동 출력이 작은 유닛 구동원(64)이 사용 가능해져, 상하 변경 기구(61)의 콤팩트화가 도모되고 있다.
또한, 지지 부재(51)의 고정축(55)에는, 제2 서브 램프 유닛(21)의 배광 패턴을 변경하는 패턴 변경 기구(73)가 설치되어 있다.
제2 서브 램프 유닛(21)에 있어서의 패턴 변경 기구(73)는, 투영 렌즈(29) 및 반도체 발광 소자(25)를 둘러싸는 대략 원통형의 광학 제어 부재(71)와, 이 광학 제어 부재(71)를 고정축(55)을 중심으로 연직축 주위로 회동시키는 유닛 구동원(72)을 포함한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 광학 제어 부재(71)의 하부에는 회전대(75)가 설치되고, 회전대(75)는 고정축(55)에 회동 가능하게 적재되어 있다. 지지 부재(51)의 수평 부분에 설치된 패턴 변경 기구(73)의 유닛 구동원(72)의 출력축에는, 피니언 기어(74)가 고정되어 있고, 피니언 기어(74)는, 회전대(75)의 외주부에 형성된 환상 기어(76)에 맞물려 있다.
즉, 유닛 구동원(72)이 구동되어 출력축이 회전되면, 피니언 기어(74) 및 환상 기어(76)를 통해 회전대(75)가 회전됨으로써, 회전대에 설치된 광학 제어 부재(71)가 고정축(55)을 중심으로 요동 회전시켜지도록 되어 있다.
광학 제어 부재(71)는, 원주 방향으로 구분된 복수 종(본 실시형태에서는 2종)의 패턴 형성부(77, 78)를 포함한다. 광학 제어 부재(71)가 유닛 구동원(72)에 의해 연직축 주위로 회동됨으로써, 광학 제어 부재(71)의 원주 방향으로 구분된 패턴 형성부(77, 78)가, 회동 각도에 따라서 선택적으로 투영 렌즈(29)의 전방에 배치된다. 따라서, 3종의 배광 패턴이 간소한 구조로써 신속히 형성될 수 있게 되어 있다.
따라서, 도시되지 않은 전자 제어 유닛의 지령에 의해 유닛 구동원(72)의 출력축이 회전하면, 광학 제어 부재(71)는, 패턴 형성부(77)가 투영 렌즈(29)의 전방에 배치되어 투영 렌즈(29)의 출사광을 투과시키는 위치(도 6에 도시된 위치), 패턴 형성부(77, 78)가 투영 렌즈(29)의 출사광을 투과시키지 않는 위치(도 7에 도시된 위치), 또는 패턴 형성부(78)가 투영 렌즈(29)의 전방에 배치되어 투영 렌즈(29)의 출사광을 투과시키는 위치(도 9(c) 참조)로 이동된다.
따라서, 제2 서브 램프 유닛(21)은, 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 투영 렌즈(29)의 전방에 예컨대, 확산 필터인 패턴 형성부(77)가 배치됨으로써, 패턴 형성부(77)를 투과한 출사광은 확산된다. 또한, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 광학 제어 부재(71)가 이동되어, 투영 렌즈(29)의 출사광이 패턴 형성부(77, 78)를 투과하 지 않는 경우에는 평행광이 된다. 또한, 도9(c)에 도시된 바와 같이, 투영 렌즈(29)의 전방에, 예컨대, 옐로우 필터인 패턴 형성부(78)가 배치됨으로써, 패턴 형성부(78)를 투과한 출사광은 포그램프광이 된다. 즉, 패턴 형성부(77, 78)를 투과하지 않은 출사광과, 패턴 형성부(77) 또는 패턴 형성부(78)를 투과한 출사광에서는, 각각 다른 배광 또는 색이 얻어지도록 되어 있다.
즉, 투영 렌즈(29)의 전방에 패턴 형성부(77)를 씌움으로써, 제2 서브 램프 유닛(21)의 배광 패턴은 좌우로 넓어진 형상이 된다. 또한, 패턴 형성부(77, 78)가 투영 렌즈(29)의 좌우로 이동되면, 제1 서브 램프 유닛(19)의 배광 패턴은 어느 정도 중앙으로 좁혀진 형상이 된다. 또한, 투영 렌즈(29)의 전방에 패턴 형성부(77)를 씌움으로써, 제2 서브 램프 유닛(21)의 출사광은 포그램프광이 된다.
이에 따라, 메인 램프 유닛(17)이 형성하는 배광 패턴에, 제2 서브 램프 유닛(21)의 다른 배광 패턴을 중첩함으로써, 차량용 전조등(100) 전체의 배광 패턴이 변경 가능하게 되어 있다.
또한, 도 9에 예시된 바와 같이, 원통형의 광학 제어 부재(71)의 외주위에 배치되는 엑스텐션(86)의 일부를 빛이 투과 가능한 도광체(88)로 형성함으로써, 반도체 발광 소자(25)의 유효광 이외의 빛을 이용하여 제2 서브 램프 유닛(21) 전체를 빛나게 하도록 구성할 수도 있다.
또한, 본 실시형태의 제2 서브 램프 유닛(21)에서는, 배광 패턴을 형성하는 광 출사를 위한 주요 부재가 원통형으로 형성한 광학 제어 부재(71)의 내측에 배치되고, 이 광학 제어 부재(71)가 유닛 구동원(72)에 의해 연직축 주위로 회동됨으로 써, 투영 렌즈(29)로부터 출사되는 빛의 제어가 가능해지고 있다. 이에 따라, 출사광의 제어 기구인 패턴 변경 기구(73)를 콤팩트하게 할 수 있다.
또한, 제2 서브 램프 유닛(21)에서는, 고정축(55)을 공용함으로써, 광학 제어 부재(71)의 회전축이, 좌우 변경 기구(53)에 의한 제2 서브 램프 유닛(21)의 회전축과 일치하고 있다. 따라서, 회전축이 일치하고 있는 패턴 변경 기구(73)와 좌우 변경 기구(53)를 연동시킴으로써, 여러 가지 차량 주행 상황에 대응하는 배광 패턴을 형성할 수 있도록 되어 있다. 예컨대, 스위블에 연동하여, 배광 패턴을 변경할 수 있다.
다음으로, 상기 구성의 차량용 전조등(100)의 작용을 설명한다.
도 10은 하이빔으로서 사용했을 때의 배광 패턴예를 (a), (b), (c)로 나타낸 설명도, 도 11은 각종 주행 상황에 있어서의 배광 패턴예를 (a), (b)로 나타낸 설명도이다.
차량용 전조등(100)은, 메인 램프 유닛(17)에 의한 기본적인 엇갈림 빔(로우빔)에 의해, 로우빔용 배광 패턴(PL)을 형성한다. 로우빔용 배광 패턴(PL)은 상단 가장자리에 좌우 단이 다른 컷오프 라인을 갖고 있다. 이 컷오프 라인은 좌우 단이 다르게 수평 방향으로 연장되며, 우측의 대향 차선측 부분이 하단 컷오프 라인으로서 형성되고, 좌측의 자차선측 부분이 이 하단 컷오프 라인으로부터 경사부를 통해 단이 올라간 상단 컷오프 라인으로서 형성된다.
차량용 전조등(100)의 메인 램프 유닛(17)에, 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)의 배광 패턴을 하이빔으로서 합성한 예에서는, 도 10(a)에 도시된 대향차가 없는 경우, 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)의 집광광에 의해, 메인 램프 유닛(17)에 의한 로우빔용 배광 패턴(PL)의 경사부를 둘러싸도록 해서 고광도 영역인 핫존(HZ)이 형성된다. 또한, 좌측 차량용 전조등(100)으로 전방 좌측 핫존(HZL)을, 우측 차량용 전조등(100)으로 전방 우측 핫존(HZR)을 각각 조사하고 있다.
예컨대, 먼 곳에 대향차가 나타난 경우에는, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 전방 우측 핫존(HZR)의 빛을 우측으로 이동하여 대향차에의 눈부심을 방지한다. 그리고, 대향차가 접근해 온 경우에는, 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 일단 소등한 후에 전방 우측 핫존(HZR)의 빛을 좌측으로 이동하여, 대향차에의 눈부심을 방지한다.
또한, 우천 시는 노면 상의 백선이나 갓길의 연석(緣石)을 보기 어려워 운전하기 어렵다. 이 때, 차량용 전조등(100)의 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)을 집광하여, 백선이나 갓길을 집중적으로 조사함으로써, 시인성을 향상시킨다.
또한, 굽은 길에서는, 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)의 조사광을 확산시킴과 아울러 조사 방향을 변경하여, 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 조사 영역(HZ)을 키각이나 차속에 연동해서 이동함으로써, 먼 곳의 시계를 확보한다.
또한, 고속 주행 시에는, 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)의 조사광을 집광하여, 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 집광한 빛을 먼 곳에 조사함으로써 핫존(HZ)를 형성하여, 먼 곳의 시인성 향상을 도모한다.
그 외에, 예컨대, 차량에 탑재된 카메라 등의 화상 센서에 의해 인식된 전방의 보행자나 낙하물 등을, 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)에 의해 집중적으로 조사하여, 위험 회피를 행하는 것도 가능해진다.
이렇게 해서, 메인 램프 유닛(17)에, 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)을 부가함으로써, 여러 가지 상황에서의 시인성 향상이 실현 가능해진다.
상술한 차량용 전조등(100)에서는, 기본 배광용의 메인 램프 유닛(17)과는 별도로, 고기능 유닛인 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)을 설치하여, 양자의 배광을 합성함으로써 여러 가지 배광 패턴을 만들어낼 수 있다.
그리고, 주 배광의 광량을 확보(주 광량을 분담)하는 메인 램프 유닛(17)은 고정 구조로 하고, 배향 패턴을 변경 형성 가능하게 하는 보조용 램프로서의 서브 램프 유닛(19, 21)만을 가동 구조로 함으로써, 각 변경 기구의 유닛 구동원(모터나 액츄에이터 등)을 콤팩트하게 할 수 있어, 차량용 전조등(100) 전체를 대형화, 대중량화시키지 않고서, 차량 주행 상황에 따른 여러 가지 적합한 배향 패턴 형성 기능의 부가가 가능해진다.
즉, 본 실시형태의 차량용 전조등(100)에 따르면, 등실(15) 내에, 고정 배치되어 주 배광의 광량을 확보하는 메인 램프 유닛(17)과, 반도체 발광 소자(25)를 광원으로 해서 배광 패턴을 변경 가능하게 하는 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)을 포함하고, 배광 패턴을 변경 가능하게 하는 보조용 램프로서의 이들 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)만을 가동 구조로 함으로써, 상하 변경 기구[33(65)]의 유닛 구동원[24(64)], 좌우 변경 기구[35(53)]의 유닛 구동원[48(82)] 및 패턴 변경 기구[37(73)]의 유닛 구동원[28(64)]을 콤팩트하게 할 수 있다.
따라서, 차량용 전조등(100)의 전체를 대형화, 대중량화시키지 않고서, 차량 주행 상황에 따른 여러 가지 적합한 배향 패턴 형성 기능이 부가될 수 있다. 그 결과, 전조등 부착 스페이스의 스페이스 절약화에 의해 의장 제약을 저감하여, 디자인성 및 주행 안전성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 차량용 전조등(100)이, 고기능 유닛으로서 제1 서브 램프 유닛(19) 및 제2 서브 램프 유닛(21)이 메인 램프 유닛(17)과 일체적으로 구성된 예로 설명하였으나, 본 발명에 따른 차량용 전조등은, 예컨대, 범퍼나 그릴 등 헤드 램프 외부에, 제1 서브 램프 유닛(19) 또는 제2 서브 램프 유닛(21)을 별개의 부재로 설치하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 차량용 전조등은, 메인 램프 유닛(17)과, 제1 서브 램프 유닛(19) 또는 제2 서브 램프 유닛(21) 중 어느 한쪽을 포함한 구성이어도 좋고, 3개 이상의 서브 램프 유닛에 의해 배광을 가변하는 것도 가능하다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 전조등의 정면도.
도 2는, 도 1에 도시된 차량용 전조등의 II-II선을 따라 취하여 화살표 방향에서 본 단면도.
도 3은, 도 2에 도시된 제1 서브 램프 유닛의 종단면도.
도 4는, 도 2에 도시된 제1 서브 램프 유닛의 동작 설명도.
도 5는, 도 2에 도시된 제1 서브 램프 유닛의 동작 설명도.
도 6은, 도 1에 도시된 차량용 전조등의 VI-VI선을 따라 취하여 화살표 방향에서 본 단면도.
도 7은, 도 6에 도시된 제2 서브 램프 유닛의 동작 설명도.
도 8은, 도 6에 도시된 제2 서브 램프 유닛의 동작 설명도.
도 9는, 도 6에 도시된 광학 제어 부재의 배광 패턴이 도시된 개략적인 수평 단면도.
도 10은, 도 1에 도시된 차량용 전조등을 하이빔으로서 사용했을 때의 배광 패턴예를 나타낸 설명도.
도 11은, 도 1에 도시된 차량용 전조등의 각종 주행 상황에 있어서의 배광 패턴예를 나타낸 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11: 램프 보디 13: 투광 커버(커버)
15: 등실 17: 메인 램프 유닛
19: 제1 서브 램프 유닛 21: 제2 서브 램프 유닛
25: 반도체 발광 소자(광원) 27: 리플렉터
29: 투영 렌즈 30: 베이스 부재
33, 65: 상하 변경 기구 35, 53: 좌우 변경 기구
37, 73: 패턴 변경 기구 45, 51: 지지 부재
55: 고정축(광학 제어 부재의 회전축, 서브 램프 유닛의 회전축)
71: 광학 제어 부재 77, 78: 패턴 형성부
100: 차량용 전조등 Ax: 광축
F: 투영 렌즈의 후방측 초점

Claims (7)

  1. 램프 보디와 커버로 형성된 등실 내에 메인 램프 유닛과 서브 램프 유닛을 포함하는 차량용 전조등으로서,
    상기 서브 램프 유닛의 광원이 반도체 발광 소자이며,
    상기 서브 램프 유닛의 조사 방향을 상하 방향으로 변경하는 상하 변경 기구와,
    상기 서브 램프 유닛의 조사 방향을 좌우 방향으로 변경하는 좌우 변경 기구와,
    상기 서브 램프 유닛의 배광 패턴을 변경하는 패턴 변경 기구
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서브 램프 유닛은,
    차량 전후 방향으로 연장되는 광축 상에 배치된 투영 렌즈와,
    상기 투영 렌즈의 후방측 초점보다도 후방에 배치된 광원과,
    상기 광원으로부터의 빛을 전방을 향해서 상기 광축 쪽으로 반사시키는 리플렉터
    를 포함하며,
    상기 각 변경 기구의 유닛 구동원은, 상기 리플렉터의 하방에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  3. 제1항에 있어서, 상기 서브 램프 유닛은,
    차량 전후 방향으로 연장되는 광축 상에 배치된 투영 렌즈와,
    상기 투영 렌즈의 후방측 초점 근방에 배치된 광원
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  4. 제3항에 있어서, 상기 패턴 변경 기구는,
    상기 투영 렌즈와 상기 광원을 수평 방향으로 둘러싸는 원통형의 광학 제어 부재와,
    상기 광학 제어 부재를 수직축 둘레로 회동시키는 광학 제어 부재 회동 기구
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광학 제어 부재는 원주 방향으로 구분된 복수 종의 패턴 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  6. 제3항에 있어서, 상기 광학 제어 부재의 회전축은, 상기 좌우 변경 기구에 의한 상기 서브 램프 유닛의 회전축과 일치하고 있고,
    상기 광학 제어 부재 회동 기구와 상기 좌우 변경 기구는, 베이스 부재에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  7. 제3항에 있어서, 상기 상하 변경 기구는, 상기 투영 렌즈만을 상기 광축과 직교하는 수평축 주위로 회동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
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