JP3128618B2 - 車輌用灯具の照射方向制御装置 - Google Patents
車輌用灯具の照射方向制御装置Info
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Description
所望の方向に向けるための駆動源にステッピングモータ
を用いた車輌用灯具の照射方向制御装置に関するもので
ある。
操作により若しくは自動的に変化させることができるよ
うした装置が知られており、前者の例としては積載条件
や乗車条件の変化に応じて車内の操作スイッチを用いて
灯具の照射方向を調整する、所謂レベリング装置が知ら
れており、また、後者の例としては、車輌の姿勢変化に
よって車輌に付設された灯具の照射光の向きが一定しな
くなるのを防止するために、車輌の走行姿勢の変化に対
して、当該変化を打ち消すように灯具の照射方向を常時
補正する装置(所謂オートレベリング装置)が知られて
いる。
角度範囲内で変化させるために何等かの駆動手段を有し
ており、例えば、ステッピングモータを用いたアクチュ
エータによって反射鏡の傾動角を制御するようにした装
置であって、コスト低減の観点あるいは装置に大きな衝
撃が加わった場合に位置ズレが起きる(モータに給電し
ていないとローターが動き易いため。)といった理由か
ら位置検出手段をあえて付設しないように構成された装
置がある。
置にあっては、動作開始時にステッピングモータのロー
ター位置が不定であるため、原点位置を検出するために
該モータを所定の方向に回転させて、その回転が停止す
る位置、つまりアクチュエータの可動範囲の上限位置若
しくは下限位置において位置出し(初期位置の決定)を
するための初期動作が1回だけ行われる。
分(つまり上限位置と下限位置との間の距離差)に相当
する位相角でもって、ステッピングモータを灯具の照射
方向制御時における回転速度と同程度の速度で回転させ
たのでは、限界位置(上限位置若しくは下限位置)にお
いて正確かつ短時間に位置出しを行うのが難かしいとい
う問題がある。
の動作開始時点を起点とする時間tをとり、縦軸に位置
x(つまり、ステッピングモータの回転角又はアクチュ
エータの移動距離)をとって初期動作の様子を概念的に
示した場合に、アクチュエータの可動部がt=0でx=
x0に位置している状態から、矢印Lで示す速度をもっ
てステッピングモータを回転させたときに、該モータは
位置座標の原点0(例えば、アクチュエータの可動範囲
の下限点)を越えて回転することが許されないため、図
示するように振動してリバウンドが発生する。その振動
の幅を「Δx」とすると、ステッピングモータの回転停
止時において理想的にはΔx=0となることが望ましい
が、上記のような方法ではΔxの値が大きいため正確な
原点位置を認識することが困難である。
用いた車輌用灯具の照射制御装置において、モータの初
期位置の決定を正確かつ迅速に行うことを課題とする。
解決するために、装置の作動後に駆動手段の初期位置を
決定するための指令信号を指令手段が制御手段に対して
送出した場合に、駆動機構の可動範囲に相当する回転角
範囲を越える角度指令及びその際にステッピングモータ
を第1の回転速度でもって回転させるための速度指令を
含む制御信号を、制御手段がステッピングモータに送出
した後、上記第1の回転速度より低速とされる第2の回
転速度をもって所定のステップ数だけステッピングモー
タを回転させるための制御信号を制御手段がステッピン
グモータに送出するようにしたものである。
位置の決定にあたって、先ず、ステッピングモータを第
1の回転速度で回転させて、該ステッピングモータがそ
れ以上の角度をもって回転しなくなってから、より低速
の第2の回転速度で回転させているので、振動によるリ
バウンドの幅を小さくすることができる。
構成を示すものである。
手段3、駆動手段4を備えており、制御手段3から駆動
手段4を介して照射方向が制御される灯具5には、車輌
用灯具の場合、前照灯(狭義のヘッドランプの他、フォ
ッグランプ、コーナリングランプ等が含まれる。)が挙
げられる。
向に向けるために設けられており、ステッピングモータ
6と該ステッピングモータ6によって駆動される駆動機
構7とを備えている。そして、駆動機構7の可動範囲に
よってステッピングモータ6の回転角範囲が制限される
ように構成されている。
4の初期位置を決定するための指令信号を制御手段3に
対して送出するものであり、制御手段3は当該指令信号
を受けると、先ず駆動機構7の可動範囲に相当する回転
角範囲を越える角度指令及びその際にステッピングモー
タ6を第1の回転速度(以下、これを「N1」と記
す。)で回転させるための速度指令を含む制御信号をス
テッピングモータ6に送出する。尚、指令手段2は、こ
の他、制御手段3に対して灯具5の照射方向を制御する
ために必要な信号(例えば、手動操作によって灯具の照
射方向を制御する場合にはその操作信号であり、また、
自動的に灯具の照射方向を制御する場合には、その基礎
となる検出信号(オートレベリング装置では車輌姿勢の
検出信号。)である。)を制御手段3に送出する。
速度N1より低速とされる第2の回転速度(以下、これ
を「N2」と記す。)をもって所定のステップ数だけス
テッピングモータ6を回転させるための制御信号をステ
ッピングモータ6に送出する。
段3からステッピングモータ6に送出される回転速度指
令を概念的に示すものであり、横軸に時間tをとり、縦
軸に回転速度Nをとって速度指令の変化を示している。
速度N1、N2を一定値とした場合を示しており、0≦
t≦tcで示す期間中ステッピングモータ6の回転速度
N1はNaに固定され、tc<t≦teの期間において
ステッピングモータ6の回転速度N2がNaに比して充
分低い値Nb(<<Na)に変更される。尚、これに限
らず同図に1点鎖線のグラフ線g2に示すように、回転
速度を複数の段階に亘って減速させるように制御を行う
こともできるが、初期動作を短時間で行うためにはグラ
フ線g1のように少数の段階で切り替えることが好まし
い。
にした例を示しており、同図にグラフ線g3で示す制御
では、第1の回転速度N1を右下がりに傾斜した線分g
3aで示すように直線的に減速させた後、期間tc<t
≦teにおける第2の回転速度N2については、線分g
3aより傾きの小さい線分g3bに示すようにゆっくり
と減速させている。尚、このような直線的な減速制御に
限らず、同図に2点鎖線で示すグラフ線g4のように曲
線的な減速制御を行うことも可能である。
ピングモータ6の減速制御については、N1又はN2が
一定値であるか、あるいは、N1又はN2が時間経過に
つれて段階的若しくは連続的に減速される。そして、t
eの時点については制御手段3により時間指令として規
定することもできるが、所定のステップ数として規定す
る(即ち、teの時点は回転速度に依存する。)と、原
点の位置出しの精度をより高くすることができる。つま
り、期間tc<t≦teの初期において発生する駆動機
構7のリバウンドの最大幅は第1の回転速度N1によっ
てほぼ決定されるので、当該最大幅内においてステッピ
ングモータ6を第2の回転速度N2(リバウンドが生じ
ない速度)で回転させると、リバウンドの幅をより狭め
ることができる。
変更方法については、駆動手段4により灯具全体を傾動
させることでその照射方向を変化させる方法の他、灯具
の構成部材の一部の駆動制御を行う方法がある。例え
ば、駆動手段4によって反射鏡を鉛直面内で傾動させる
ことで反射光の向きを変化させる方法や、駆動手段4に
よってレンズを傾動させることでレンズを通過した照射
光の向きを変化させる方法等を挙げることができる。こ
の他、反射鏡やレンズについてはその全体を傾動させる
代わりに、それらの一部分の位置制御を行うことによっ
て照射光の主要部を所望の方向に変化させるようにして
も良いし、また、シェードを駆動手段4によって所定の
方向に移動させることによって、灯具の配光パターンに
おける明暗境界を上下に変化させる方法や、反射鏡及び
光源、レンズ及び反射鏡、あるいはレンズ及びシェード
等を組み合わせてこれらを駆動手段4により一緒に移動
することによって照射光の向きを上下方向に変化させる
方法等、灯具の光学的な構成部材の組み合わせの如何に
応じて各種の実施形態が可能である。
向制御装置の実施例を示すものである。
て灯具の照射方向を補正するオートレベリング装置であ
り、図4に示すように、制御手段3の機能を実現するた
めにコンピュータを内蔵するECU(電子制御ユニッ
ト)9を有しており、該ECU9への入力信号は、車輌
前後の車軸部にそれぞれ設けられた車高センサー10、
11による検出信号、ヘッドランプスイッチ12による
点灯指示信号(以下、「SW」と記す。)、エンジンの
始動信号であるイグニッション信号(以下、「Ig」と
記す。)、車速センサー13による検出信号である。
する手段であり、静止及び/又は運動中の車輌姿勢(車
輌の進行方向における上下の傾斜を含む。)を検出する
ために設けられ、例えば、車軸のサスペンションの伸縮
量を検出する方法や、車高センサーと地面との間の距離
を超音波やレーザー光等の検出波を使って計測する方
法、あるいはジャイロセンサーを用いる方法(二輪車輌
等に使用される。)等を用いることができる。
の左右に設けられた灯具の照射方向をそれぞれ制御する
駆動部14、14′に送出される。尚、駆動部14、1
4′には、駆動源であるステッピングモータ14a、1
4′aや、それらのモータ駆動回路14b、14′bが
設けられている。尚、ステッピングモータ14a、1
4′aの回転によって、例えば、灯具15、15′内に
設けられたアクチュエータ14c、14′cの摺動軸が
車輌の前後方向に移動され、これによって反射鏡が鉛直
面内において傾動されることで灯具内の反射鏡の光軸の
向きが変更されて灯具15、15′の照射方向がそれぞ
れ制御される。
御中枢であるコンピュータ16に電源供給を行う電源回
路17には、SW信号及びIg信号がダイオード18、
18′によって形成されるOR(和)回路19を介して
入力される(このOR信号が上記した指令手段2による
信号に相当する。)。つまり、この場合のSW信号は点
灯指示時にH(ハイ)レベル信号、消灯指示時にL(ロ
ー)レベル信号とされ、また、Ig信号はエンジン始動
時にHレベル信号とされ、それ以外の時にLレベル信号
とされる。
レベル信号の場合にコンピュータ16への電源供給を行
うように構成されている。
られるSW信号とIg信号とのOR信号がステッピング
モータ14aのコイル21、21、・・・への電源電圧
として送出される。尚、モータ駆動回路14bはステッ
ピングモータ14aの各相コイル21を直接駆動する半
導体スイッチ素子やダンパー等を有している。
号がHレベル信号の場合に電源回路17からコンピュー
タ16への電源供給及びステッピングモータ14aへの
電源供給が行われ、その際、コンピュータ16による初
期プログラムの実行によってモータ駆動回路14bを介
してステッピングモータ14aによるアクチュエータ1
4cのフルストローク駆動が最初に一回だけ行われて原
点の位置出しが行われる。
すフローチャート図であり、装置の動作が上記したOR
信号によって指示されると、S1においてステッピング
モータ14aを、所定の方向(灯具又は反射鏡の光軸を
水平面に対して下向きに向ける方向)に向けて、アクチ
ュエータ14cのフルストローク分に相当する回転角
(位相角)をもって回転速度N1で回転させる。
了したか否か、つまり、アクチュエータ14cに係るフ
ルストローク分の駆動が終了したか否かを判断し、終了
すれば次のS3に進み、終了していなければS1に戻
る。
界位置に達した場合にはリバウンドを起こすため、S3
ではリバウンドを起さない程低速値に規定された回転速
度N2をもってステッピングモータ14aを回転させる
(パルスレートを低い周波数に規定する。)とともに、
回転のステップ数を所定値(これを「TS」と記す。)
に規定する。例えば、回転速度N1に相当するパルスレ
ートが150乃至200PPS(Pulse Per
Second)程度である場合に、リバウンドの最大値
が仮に10ステップ数分の距離であるとすると、この1
0ステップに数ステップを加えてステッピングモータ1
4aの最小駆動ステップ数の整数倍となるようにTSの
値を規定する。
たか否かを判断し、終了時には次のS5に進むが、終了
前であればS3に戻る。
まり、灯具の照射方向制御の基準位置)を設定するため
に、ステッピングモータ14aを回転速度N1でもって
それまでとは反対向きに回転させ、アクチュエータ14
cを駆動させる。そして、次のS6でアクチュエータ1
4cを駆動が終了したか否かを判断し、終了時には初期
動作を完了し、終了前である場合にはS5に戻る。
移動軸の速度(これを「V」と記す。)や位置(これを
「x」と記す。)についての時間的変化(時間軸を
「t」とする。)を簡略的に示したものであり、図7及
び図8はアクチュエータ14cの移動軸がその上限位置
の近くにある状況で上記初期動作を行った場合を示して
おり、また、図9及び図10はアクチュエータ14cの
移動軸がその可動範囲の中程にある状況で上記初期動作
を行った場合を示している。尚、図中の「xn」はオー
トレベリングの基準位置に対応するx値を示している。
≦taにおいて「V1」、期間ta<t≦tbにおいて
「V2」、期間tb<t≦tnにおいて「−V1」とさ
れ、期間tb<t≦tnはオートレベリングの基準位置
への移行期間を示している。
てアクチュエータ14cの移動軸が下限位置に突き当た
って跳ね返ったときに偏差h(下限位置からの距離)が
生じるが、その後が偏差hが徐々に小さくなっていき、
t=tbの時点ではほぼゼロとなる。
クチュエータ14cの移動軸がその下限位置に到達する
ため、期間Tr中に移動軸のリバウンドが発生する。
(<ta)の時点においてアクチュエータ14cの移動
軸が下限位置に突き当たってリバウンドが繰り返えされ
て、その間、同図の大円内に拡大して示すように、偏差
h(最大10ステップ程度)がほぼ周期的に生じるが、
t=tbの時点に近づく頃には偏差hが数ステップ内に
収まっているので、位置出しの誤差が低減される。
が、上記Ig信号をH信号として直ちにSW信号をH信
号とした時点から灯具が点灯するのに要する時間に比し
て短くなるように設定すると、初期動作を灯具の点灯前
に完了させることができる。つまり、初期動作が遅れる
と灯具の照射方向が変化するために、車輌の運転者に不
信感を抱かせる原因となる虞がある。
に、請求項1に係る発明によれば、駆動手段の初期位置
の決定にあたって、先ず、ステッピングモータを第1の
回転速度でもって回転させて、該ステッピングモータが
それ以上の角度をもって回転しなくなってから、より低
速の第2の回転速度でもってモータを回転させているの
で、振動によるリバウンドの幅が小さくなり、よって、
原点の位置出しの精度が高くなり、また、そのために長
い時間を費やすことがない。
速度又は第2の回転速度を一定値とすることによって制
御や装置構成の簡単化及び初期動作の迅速化を図ること
ができる。
速度又は第2の回転速度を、時間経過につれて段階的若
しくは連続的に減速することによって、駆動機構がその
可動範囲の限界位置に達した時点以後に生じる振動の幅
を低減することができる。
である。
である。
ものであり、本図は装置の構成を示すブロック図であ
る。
る。
限位置の近くにある状況で初期動作を行った場合を示し
ており、本図は移動軸の速度の時間的変化を示す説明図
である。
る。
可動範囲の中程にある状況で初期動作を行った場合を示
しており、本図は移動軸の速度の時間的変化を示す説明
図である。
る。
…制御手段、4…駆動手段、5…灯具、6…ステッピン
グモータ、7…駆動機構
Claims (3)
- 【請求項1】 灯具の照射方向を所望の方向に向けるた
めの駆動手段が、ステッピングモータと該ステッピング
モータによって駆動される駆動機構とを備えており、駆
動機構の可動範囲によってステッピングモータの回転角
範囲が制限されるように構成された車輌用灯具の照射方
向制御装置において、 (イ)装置の作動後にステッピングモータの初期位置を
決定するための指令信号を指令手段が制御手段に対して
送出すること、 (ロ)指令手段からの指令信号を制御手段が受けた場合
に、駆動機構の可動範囲に相当する回転角範囲を越える
角度指令及びその際にステッピングモータを第1の回転
速度でもって回転させるための速度指令を含む制御信号
を、制御手段がステッピングモータに送出すること、 (ハ)(ロ)の角度指令の後、上記第1の回転速度より
低速とされる第2の回転速度をもって所定のステップ数
だけステッピングモータを回転させるための制御信号を
制御手段がステッピングモータに送出することを特徴と
する車輌用灯具の照射方向制御装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載した車輌用灯具の照射方
向制御装置において、 第1の回転速度又は第2の回転速度が一定値であること
を特徴とする車輌用灯具の照射方向制御装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載した車輌用灯具の照射方
向制御装置において、 第1の回転速度又は第2の回転速度が、時間経過につれ
て段階的若しくは連続的に減速されることを特徴とする
車輌用灯具の照射方向制御装置。
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