JP4199064B2 - 車両用照明装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車等の車両の前照灯装置に適用される車両用照明装置に関し、特に走行状況に対応してランプの照射方向や照射範囲を追従変化させる配光制御手段、例えば適応型照明システム（以下、ＡＦＳ（Adaptive Front-lighting System））を備える車両用照明装置に関するものである。

自動車の走行安全性を高めるために提案されているＡＦＳとして、本出願人により提案されている特許文献１に記載の技術がある。このＡＦＳは、図１に概念図を示すように、自動車ＣＡＲにステアリング装置での操舵角を検出するステアリングセンサ１Ａや車速を検出する車速センサ１Ｂを設けておき、これらセンサ１Ａ，１Ｂの検出出力を電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ（Electronic Control Unit ）２に入力し、ＥＣＵ２は入力された検出出力に基づいて自動車の前部の左右にそれぞれ装備された前照灯３（スイブルランプ３Ｒ，３Ｌ）の照射範囲、例えば照射方向を左右方向に偏向制御してその配光特性を変化させている。このＡＦＳによれば、自動車がカーブした道路を走行する際には、当該自動車の操舵角に対応してスイブルランプの照射方向を偏向制御してカーブ前方の道路を照明することが可能になり、走行安全性を高める上で有効になる。

このようなＡＦＳにおいて、単純に操舵角に対応して左右のスイブルランプを偏向制御するのみでは種々の不都合が生じることがあり、従来ではこのような不都合を改善するための試みがなされている。例えば、特許文献２では、高速走行時にはスイブルランプの偏向角を大きく制御するようにその変化率を大きくし、高速になるほど進行方向のより先を早めに照射して走行先の視認性を向上させる技術が提案されている。また、特許文献２では、直進走行からカーブ走行に移行するような場合に操舵に対するスイブルランプの偏向動作の遅れによる違和感を解消する目的で、直進走行時のような操舵角が小さい領域においてもスイブルランプの偏向動作を小さい変化率で行うようにした技術が提案されている。
特開２００２−１６０５８１号公報 特開平８−３０１００５号公報

このように特許文献２の技術では、自動車の高速走行時にはスイブルランプの偏向角を大きくしているが、実際に高速道路等を走行する場合には、道路の曲率半径が大きいカーブ道路では曲率半径の小さい道路に比較して高速で走行することが殆どである。そのため高速走行時にスイブルランプの偏向角を大きくしてしまうと、道路の曲率半径に対して偏向角が大きくなりすぎ、照明範囲が走行先の道路を外れてしまい、適切な照明が行われないという問題がある。また、特許文献２の技術では、直進に近い状態での走行時には操舵角に対するスイブルランプの偏向角の変化率を小さくしているが、偏向動作が完全に停止されてはいないため特許文献２にも記載されているように、スイブルランプの偏向が頻繁に行われることによって運転者が煩わしさを感じる状況が生じ易くなる。特に、高速走行時は路面の抵抗を受けてステアリングが微小角度で振れることがことが多く、これに伴ってスイブルランプが微小ではあるが偏向動作されてしまい、運転者における煩わしさを完全に解消することは困難である。

本発明の目的は、車両の異なる速度での走行時のそれぞれにおいて適切な照明を実現することを可能にした車両用照明装置を提供するものである。

本発明は、車両の各車速において所定の操舵角で所定の最大偏向角となり、この最大偏向角に達するまでは車速が高速になるほど操舵角に対するランプの偏向角の変化率を緩やかにしたことを特徴としている。また、車両の直進方向を含む所要の操舵角範囲内においてはランプの偏向動作を行わない不感帯領域を有し、車速が高速になるほど不感帯領域の幅を小さくし、この不感帯領域を除いた所定の操舵角よりも小さい領域では、同じ操舵角でも高速走行時ほどスイブルランプの偏向角を大きくしている。

本発明によれば、車両の車速が高速になるほど操舵角に対するランプの偏向角の変化率を緩やかにしているので、曲率半径が異なるカーブ道路を走行する際に、カーブ道路の曲率半径と密接な関係のある車両速度に対応させてランプの偏向角を変化制御することができ、これにより各速度での走行時におけるカーブ道路の先方を好適に照明してＡＦＳによる安全走行を実現することが可能になる。また、直進走行を含む領域にランプの偏向動作の不感帯領域を設け、特に車速が高速になるほど不感帯の幅を小さくすることで、各速度の直進走行近傍走行時に運転者が煩わしく感じることが防止できる。さらに、不感帯領域を除く操舵角が最大偏向角となる所定の操舵角よりも小さい領域では、同じ操舵角でも高速走行時ほどスイブルランプの偏向角を大きくすることで、高速になるとカーブ道路の先方を優先して照明することが可能になり、曲率半径の異なるカーブ道路に対してそれぞれ適切な照明が可能になる。

本発明の最良の形態は、図８に特性を示すように、車両の各車速において所定の操舵角で最大偏向角となり、その一方で車両が高速になるほど不感帯領域の幅を小さくし、さらに不感帯領域を除いた最大偏向角となる所定の操舵角よりも小さい操舵角範囲では、車両の車速が高速になるほど操舵角に対する偏向角が大きくなるように操舵角に対するランプの偏向角の変化率を緩やかにする特性とする。

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図２は図１で説明したＡＦＳの構成要素のうち、照射方向を左右に偏向可能なスイブルランプの内部構造の縦断面図、図３はその主要部の部分分解斜視図である。灯具ボディ１１の前部開口にはレンズ１２が、後部開口には後カバー１３がそれぞれ取着されて灯室１４が形成されており、当該灯室１４内にはプロジェクタランプ３０が配設されている。前記プロジェクタランプ３０はスリーブ３０１、リフレクタ３０２、レンズ３０３及び光源３０４が一体化されており、既に広く使用されているものであるので詳細な説明は省略するが、ここでは光源３０４には放電バルブを用いたものを使用している。前記プロジェクタランプ３０は概ねコ字状をしたブラケット３１に支持されている。また、前記灯具ボディ１１内のプロジェクタランプ３０の周囲にはレンズ１２を通して内部が露呈しないようにエクステンション１５が配設されている。さらに、この実施形態では、前記灯具ボディ１１の底面開口に取着される下カバー１６を利用してプロジェクタランプ３０の放電バルブを点灯させるための点灯回路７が内装されている。

前記プロジェクタランプ３０は、前記ブラケット３１の垂直板３１１からほぼ直角に曲げ形成された下板３１２と上板３１３との間に挟さまれた状態で支持されている。前記下板３１２の下側には後述するアクチュエータ４がネジ３１４により固定されており、当該アクチュエータ４の回転出力軸４１１は下板３１２に開口された軸穴３１５を通して上側に突出されている。ネジ３１４は下板３１２の下面に突出されたボス３１８にネジ止めされる。そして、前記プロジェクタランプ３０の上面に設けられた軸部３０５が上板３１３に設けられた軸受３１６に嵌合され、プロジェクタランプ３０の下面に設けられた連結部３０６が前記アクチュエータ４の回転出力軸４１１に嵌合して連結されており、これによりプロジェクタランプ３０はブラケット３１に対して左右方向に回動可能とされ、かつ後述するようにアクチュエータ４の動作によって回転出力軸４１１と一体に水平方向に回動動作されるようになっている。

ここで、前記ブラケット３１は正面から見て左右の各上部にエイミングナット３２１，３２２が一体的に取着され、右側の下部にレベリング軸受３２３が一体的に取着されており、それぞれ灯具ボディ１１に軸転可能に支持された水平エイミングスクリュ３３１、垂直エイミングスクリュ３３２が螺合され、レベリング機構５のレベリングボール５１が嵌合される。そして、これら水平エイミングスクリュ３３１、垂直エイミングスクリュ３３２を軸転操作することでブラケット３１を左右方向及び上下方向に回動することが可能となる。また、レベリング機構５によりレベリングポール５１を軸方向に前後移動することで、ブラケット３１を上下方向に回動することが可能となる。これにより、プロジェクタランプ３０の光軸を左右方向及び上下方向に調整するためのエイミング調整、及び自動車の車高変化に伴うレベリング状態に対応してプロジェクタランプの光軸を上下方向に調整するレベリング調整が可能になる。なお、プロジェクタランプ３０のリフレクタ３０２の下面には突起３０７が突出されており、またこれに対向するブラケット３１の下板３１２には左右位置にそれぞれ一対のストッパ３１７が切り起こし形成されており、プロジェクタランプ３０の回動に伴って突起３０７がいずれか一方のストッパ３１７に衝接することで、当該プロジェクタランプ３０の回動範囲が規制されるようになっている。

前記アクチュエータ４は、五角形に近いケース４１を備えており、このケース４１の両側面には支持片４１２，４１３が両側に向けて突出形成され、ケース４１をブラケット３１のボス３１８にネジ３１４により固定するために利用される。前記ケース４１の上面にはスプライン構成をした回転出力軸４１１が突出されて前記プロジェクタランプ３０の底面の連結部３０６に結合される。この回転出力軸４１１はアクチュエータ４内に内蔵されている後述するモータ４２によって所要の回転角範囲内で往復回転駆動されるものである。また、前記ケース４１の背面には図には表れないコネクタが配設され、前記ＥＣＵ２に接続された外部コネクタ２１が嵌合されるようになっている。

図４は前記ＥＣＵ２及びアクチュエータ４を含む照明装置の電気回路構成を示すブロック回路図である。なお、アクチュエータ４は自動車の左右のスイブルランプ３Ｒ，３Ｌに装備されたものであり、ＥＣＵ２との間で双方向通信が可能とされている。前記ＥＣＵ２内には前記ステアリングセンサ１Ａ及び車速センサ１Ｂで検出された操舵角と車速とにより所定のアルゴリズムでの処理を行なって所要の制御信号Ｃ０を出力するメイン制御回路としてのメインＣＰＵ２０１と、当該メインＣＰＵ２０１と前記アクチュエータ４との間で前記制御信号Ｃ０を入出力するためのインターフェース（以下、Ｉ／Ｆと称する）回路２０２とを備えている。ここでは前記制御信号Ｃ０は、アクチュエータ４に対してスイブルランプ３Ｒ，３Ｌの光軸偏向角度を制御するための左右偏向角度信号である。

自動車の左右の各スイブルランプ３Ｒ，３Ｌにそれぞれ設けられた前記アクチュエータ４内に構成されるサブ制御回路４３は、サブＣＰＵ４３１と、前記ＥＣＵ２との間の信号を入出力するためのＩ／Ｆ回路４３２と、回転駆動手段として前記アクチュエータ４のケース４１内に内装されて前記回転出力軸４１１を回転駆動する駆動源としてのブラシレスモータ４２を回転駆動するためのモータドライブ回路４３３とを備えている。前記サブＣＰＵ４３１は、Ｉ／Ｆ回路４３２を通して入力される前記ＥＣＵ２からの制御信号Ｃ０によりモータドライブ回路４３３を制御し、モータ４２を駆動することでプロジェクタランプ３０の偏向角を制御することが可能とされている。

以上の構成によれば、自動車ＣＡＲに配設されたステアリングセンサ１ＡからはステアリングホイールＳＷの回転角度、すなわち自動車の操舵角の信号と、自動車の車速の信号がそれぞれ検出されてＥＣＵ２に入力される。ＥＣＵ２は入力された検出出力に基づいてメインＣＰＵ２０１で演算を行い、自動車のスイブルランプ３Ｒ，３Ｌにおけるプロジェクタランプ３０の左右偏向角度信号Ｃ０を算出し両スイブルランプ３Ｒ，３Ｌの各アクチュエータ４に入力する。アクチュエータ４では入力された左右偏向角度信号Ｃ０によりサブＣＰＵ４３１が演算を行い、当該左右偏向角度信号Ｃ０に対応した信号を算出してモータドライブ回路４３３に出力しモータ４２を回転駆動する。モータ４２の回転駆動力は減速されて回転出力軸４１１に伝達され、回転出力軸４１１に連結されているプロジェクタランプ３０が水平方向に回動し、スイブルランプ３Ｒ，３Ｌの照射方向（光軸方向）が左右に偏向される。なお、プロジェクタランプ３０の偏向角は図示を省略した回転角センサによって検出し、これをサブＣＰＵ４３１にフィードバックすることで偏向角度信号Ｃ０に対応した偏向角に制御することが可能とされている。

図５はこのようなＡＦＳ制御に際して、ＥＣＵにおいてスイブルランプの偏向角を車速に対応させて変化制御する際の変化率特性の参考例を示す図である。横軸は操舵角、縦軸はスイブルランプの偏向角であり、直進操舵方向を０として操舵角が大きくなるとこれに追従してスイブルランプの偏向角が徐々に増加して行く特性であることが示されている。また、同図における特性ｖｓ，ｖｍ，ｖｆはそれぞれ低速時（３０Ｋｍ／ｈ以下）、中速時（３０〜７０Ｋｍ／ｈ）、高速時（７０ｋｍ／ｈ以上）の各特性を示している。ただし、ここでの各速度の区分は一つの例である。低速時の特性ｖｓは操舵角がほぼθ３までは０であるが、それ以上になると比較的に変化率（傾き）の大きい急峻な傾きの特性となり、操舵角θ４において最大偏向角ＭＡＸに到達する。中速時の特性ｖｍは操舵角がθ３よりも小さいθ２までは０であるが、それ以上になると中間程度の変化率の特性となり、θ４よりも大きい操舵角θ５において最大偏向角ＭＡＸに到達する。高速時の特性ｖｆは操舵角がθ２よりも小さいθ１までは０であるが、それ以上になると変化率の小さい緩やかな傾きの直線特性となり、θ５よりも大きい操舵角θ６において最大偏向角ＭＡＸに到達する。これらの特性ｖｆ，ｖｍ，ｖｓは所定の操舵角θｔにおいて交わっており、所定の操舵角θｔの前後で各特性の偏向角の大小が反転するようになっている。この特性は左右の操舵方向の一方向についてのみを示したおり、反対の操舵方向についても同様の特性である。また、直進操舵方向から前記θ１，θ２，θ３までの範囲はそれぞれ操舵によってもスイブルランプが偏向動作されることがない不感帯領域となる。

図６はそのフローチャートであり、ステアリングセンサ１Ａの出力に基づいて操舵角θｘを検出し（Ｓ１０１）、続いて車速センサ１Ｂの出力に基づいて車速ｖｘを検出する（Ｓ１０２）。次いで、検出した車速ｖｘが高速であるか、中速であるか、低速であるかを判定する（Ｓ１０３）。そして、検出した操舵角θｘを判定した各速度についてそれぞれθ１，θ２，θ３の不感帯領域に入るか否かを判定する（Ｓ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１０６）。不感帯領域に入る場合にはスイブルランプの偏向動作は行なわず、リターンする。不感帯領域に入らない場合には、それぞれの特性ｖｆ，ｖｍ，ｖｓに基づいてスイブルランプを偏向動作させる（Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９）。

このように車速に対応してスイブルランプの偏向動作での変化率を制御し、特に自動車が高速になるほど操舵角に対するスイブルランプの偏向角の変化率を緩やかにすることで、次のような照明方向の制御が可能になる。図７（ａ）は自動車ＣＡＲがカーブ道路ＲＯＡＤを低速で走行する場合、図７（ｂ）は中速で走行する場合、図７（ｃ）は高速で走行する場合の各模式平面図である。同図（ａ）のように、曲率半径の小さいカーブ道路ＲＯＡＤ１の場合には通常は低速で走行することが多く、この低速走行の場合には操舵角に対する偏向角の変化率が大きいため、ステアリングホイールを小さく操作した場合、すなわち操舵角を小さく変化した場合のスイブルランプの照射方向の角度変化α１も大きくなる。このため、カーブ道路の曲率半径に対応して走行方向の直前に近い領域Ｓ１を比較的に広い範囲で照明し、この領域Ｓ１の視認性を高いものとする。

一方、同図（ｂ）のように、カーブ道路ＲＯＡＤ２の曲率半径が大きくなってくると速度を上げて中速で走行するようになり、この中速走行では操舵角に対する偏向角の変化率が小さくなり、同じ角度だけ操舵角を変化した場合のスイブルランプの照射方向の角度変化α２は小さくなる。このため、カーブ道路の曲率半径に対応して直前よりも遠方の先方領域Ｓ２を中程度の範囲で照明し、この領域Ｓ２の視認性を高いものとする。さらに、同図（ｃ）のように、カーブ道路ＲＯＡＤ３の曲率半径が大きくなってくるとさらに速度を上げて高速で走行するようになり、この高速走行では操舵角に対する偏向角の変化率がさらに小さくなり、スイブルランプの照射方向の角度変化α３はさらに小さくなる。これにより、カーブ道路の大きな曲率半径に対応した走行方向の比較的に遠方の領域Ｓ３を集中的に照明し、この領域Ｓ３の視認性を高いものとする。

また、これと同時に各速度での走行時には操舵角に不感帯が確保されているため、直進走行の近傍の走行状態ではスイブルランプの照射範囲が小刻みに偏向されて運転者が煩わしく感じるようなことが防止される。特に、高速走行では操舵角は殆ど直進状態に近い状態に保持されるため、不感帯幅が小さくでも十分な効果が得られる反面、前述のようなカーブ道路を走行する際には小さい角度の操舵を行った際には直ちにスイブルランプが追従して偏向動作されることになるため、高い応答性が得られることになる。逆に、中速走行時ないし低速走行時は高速走行時よりも操舵角が大きくなることが多いため不感帯幅を大きくしており、これにより、直進走行に近い走行時にスイブルランプが偏向動作されることはなく、運転者が煩わしく感じることが防止される。

さらに、この特性では、図５に示したように、不感帯領域を除く操舵角が所定の操舵角θｔよりも小さい領域では、同じ操舵角でも高速走行時ほどスイブルランプの偏向角が大きくされている。これは操舵角が所定の操舵角θｔよりも小さい場合には低速ではカーブ道路の先方よりも自動車の直前領域を照明することを重視し、高速になるとカーブ道路の先方を優先して照明することを重視しているためである。そして、当該所定の操舵角θｔを越えたときには、高速ほど操舵角に対する偏向角が小さくなり曲率半径の大きなカーブ道路に対して適切な照明が可能になることは前述した通りである。

ここで、本発明の変化率特性としては図８に示す特性とする。同図には図５に対応する符号ｖｓ，ｖｍ，ｖｆを付してある。この特性では高速になるほど不感帯幅をθ１，θ２’，θ３’のように小さくし、かつ変化率（傾き）を緩やかにしている点で図５に示した特性と共通しているが、最大の偏向角ＭＡＸになる操舵角を各速度において操舵角θ６に一致させている。この変化率特性によれば、操舵角に対する偏向角の変化率は高速になるほど小さいため、図５の特性と同様に、各速度においてそれぞれカーブ道路での先方の照明をより適切に行うことが可能になる。また、不感帯幅が高速ほど小さいため直進走行時におけるスイブルランプの偏向動作が抑制でき、運転者が煩わしく感じることを防止する点についても図５の特性と同様である。さらに、この変化率特性では、最大の偏向角ＭＡＸに到達するまでの間は常に所定の操舵角に対する偏向角は高速になるほど大きいため、走行先のカーブ道路先方をより早く照明して視認性を高めることが可能になる。

また、参考例としての変化率特性として、図９に示すように、不感帯幅を各速度において操舵角θ１に一致させる特性が考えられる。この操舵角θ１からそれぞれ変化率（傾き）が異なり、低速では操舵角θ４’において、中速では操舵角θ５’において、高速では操舵角θ６においてそれぞれ最大偏向角ＭＡＸに到達するように設定している。この特性では操舵角に対する偏向角は高速ほど変化率が小さいので、図５及び図８の特性と同様にカーブ道路での先方の視認性を高めることが可能である。一方、この特性では各速度において不感帯の幅が等しいため、速度に関わらず常に一定の操舵角範囲での偏向動作の安定化が可能であり、運転者に対する煩わしさを速度に関わらず確保することができる。その反面、この特性では同じ操舵角に対する偏向角は高速ほど小さくなるため、図５及び図８の特性に比較するとカーブ道路に進入したときの遠方の視認性は若干低下するが、直前ないし近傍の視認性を高める上では有利になる。

ここで、前記実施例では説明を簡単にするために、操舵角に対するスイブルランプの偏向角が直線的に変化する例を示しているが、曲線的に変化するように特性を設定することも可能である。ただし、この場合においても高速になるほど変化率を小さくする特性にすることは同じである。

なお、前記実施例では、スイブルランプを構成しているプロジェクタランプを左右方向に偏向して照射光軸を変化させる前照灯に適用した例を示したが、本発明は、リフレクタのみを偏向動作させる構成、あるいは主リフレクタと独立して設けた補助リフレクタを偏向動作させることで実質的な照射範囲を変化させるようにした前照灯に適用してもよい。

ＡＦＳの概念構成を示す図である。 スイブルランプの縦断面図である。 スイブルランプの内部構造の主要部の分解斜視図である。 ＡＦＳの回路構成を示すブロック回路図である。 操舵角に対する偏向角の参考例の特性を示す特性図である。 偏向動作を説明するためのフローチャートである。 低速、中速、高速時の各偏向角を示す配光パターン図である。 操舵角に対する偏向角の本発明の特性を示す特性図である。 操舵角に対する偏向角の特性の他の参考例を示す特性図である。

符号の説明

１Ａ ステアリングセンサ
１Ｂ 車速センサ
２ ＥＣＵ
３Ｌ，３Ｒ スイブルランプ
４ アクチュエータ
５ レベリング機構
７ 点灯回路
３０ プロジェクタランプ
３１ ブラケット
４１ ケース
４２ モータ
４３ 制御回路
２０１ メインＣＰＵ
４３１ サブＣＰＵ
４３４ モータドライブ回路
ＳＷ ステアリングホイール

Claims (1)

1. 車両の前部に設けられたランプの照射方向をステアリング装置の操舵に連動して左右に偏向可能な車両用照明装置であって、前記ランプの偏向角は最大偏向角を有し、当該最大偏向角になる操舵角を車両の各車速において所定の操舵角に一致させ、車両の直進方向を含む所要の操舵角範囲内においては前記ランプの偏向動作を行わない不感帯領域を有し、車両が高速になるほど前記不感帯領域の幅を小さくし、かつ前記不感帯領域を除いた前記所定の操舵角よりも小さい操舵角範囲では、車速が高速になるほど操舵角に対する偏向角が大きくなるように操舵角に対する前記ランプの偏向角の変化率を緩やかにしたことを特徴とする車両用照明装置。

Images