JP5514666B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用前照灯に関し、特に先行車や対向車の有無等に応じて前照灯の配光を変化させることができる可変配光機能を備えたプロジェクタ型の車両用前照灯に関する。
従来より、車両前後方向に延びる光軸上に配置された光源からの光をリフレクタにより前方へ向けて光軸寄りに集光反射させ、この反射光をリフレクタの前方に設けられた投影レンズを介して灯具前方へ照射するように構成されたプロジェクタ型の灯具ユニットを備えた車両用前照灯が知られている。
この様なプロジェクタ型の灯具ユニットを使用する場合、投影レンズとリフレクタとの間にリフレクタからの反射光の一部を遮蔽可能なシェードを設けて、例えばすれ違い配光パターン等の要求される配光パターンに合わせて不要部分を遮蔽することで、所望の配光パターンの上端部にカットオフラインを形成することができる。
更に、車幅方向に延びる水平軸線回りに回動し得るように構成された回動軸部材からなるシェード(回転シェード)を設け、この回転シェードを車両走行状況に応じて回動させることにより、灯具ユニットからの光照射によって車両前方に形成される配光パターンを選択的に変化させる可変配光機能を備えたプロジェクタ型の灯具ユニットも提案されている。
そして、例えば特許文献1等には、外周面に複数の配光生成部が形成された絞り軸(回転シェード)を備えたプロジェクタ型ヘッドライトをそれぞれ車両の左右に配置し、例えば車両前方に照射されるハイビーム用合成配光パターンの一部(例えば、車幅方向の略中央部)を遮光して遮光部分(非照射部分)を形成することで、先行車や対向車の有無等に応じてハイビーム用合成配光パターンを変化させて視認性の向上を図ることができる車両用プロジェクタヘッドライトが記載されている。
米国公開特許第2010/0033978号公報
ところで、上記特許文献1等に開示された車両用プロジェクタヘッドライトの構成では、配光パターンを変化させる為に回転シェードを回動させた際、ハイビーム用配光パターンに遮光部分を形成するために該回転シェードの外周面に形成した配光生成部が投影レンズの後方側焦点よりも前方に位置することとなる。そして、配光生成部の車幅方向側面が投影レンズの後方側焦点よりも前に位置すると、この車幅方向側面に入射した光源からの光が、反射して投影レンズに入射してしまう。
そこで、例えば遮光部分の車幅方向幅を変化させるなどして配光パターンを変える為に回転シェードを回動させた際、この遮光部分にグレアが発生するという問題があった。
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、先行車や対向車の有無等に応じて前照灯の配光を変化させることができると共に、ハイビーム用配光パターンに形成した遮光部分にグレアが生じるのを防止することができる車両用前照灯を提供することである。
本発明の上記目的は、ランプボディとカバーで形成された灯室内に、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、前記投影レンズの後方側に配置された光源と、前記光源からの光を前方に向けて前記光軸寄りに反射するリフレクタと、前記投影レンズと前記光源との間に配置されて前記リフレクタからの反射光の一部及び前記光源からの直接光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成するシェード機構と、を備えた車両用前照灯であって、
前記シェード機構は、
前記光軸の下方近傍において車体幅方向に延びる水平軸線に沿って配置されると共に該水平軸線回りに回動し得るように構成された回動軸部材から成り、ハイビーム用配光パターンの一部を遮光する為に前記回動軸部材の外周面に突設された第1ハイビーム用配光生成部を含む複数の配光生成部が周方向に沿って形成された回転シェードと、
前記回転シェードを回動させることにより、複数の前記配光生成部を選択的に上側に移動するアクチュエータと、を備え、
前記第1ハイビーム用配光生成部の車幅方向側面には、前記光源からの光を前記投影レンズに入射しない方向へ反射するための反射部が設けられることを特徴とする車両用前照灯により達成される。
上記構成の車両用前照灯によれば、第1ハイビーム用配光生成部の車幅方向側面に入射した光源からの光は、反射部によって投影レンズに入射しない方向へ反射される。そこで、第1ハイビーム用配光生成部の車幅方向側面が投影レンズの後方側焦点よりも前に位置した際にも、この車幅方向側面で反射した光が投影レンズに入射してしまうことはない。そこで、ハイビーム用配光パターンに形成した遮光部分にグレアを生じることがない。
尚、上記構成の車両用前照灯において、前記反射部が、断面三角形の縦目ローレット溝により形成されていることが望ましい。
このような構成の車両用前照灯によれば、第1ハイビーム用配光生成部の外形形状を維持しつつ、車幅方向側面に反射部を容易に一体成形することができる。そこで、ハイビーム用配光パターンに形成する遮光部分のカットオフラインを維持しつつ、光源からの光を投影レンズに入射しない方向へ確実に反射することができる反射部を容易に形成することができる。
また、上記構成の車両用前照灯において、前記光軸を挟んで車幅方向に配置された一対の前記光源と、これら各光源からの光を前方に向けて前記光軸寄りに反射することにより、それぞれ左右の片ハイビーム用配光パターンを形成する一対のリフレクタと、を備えることが望ましい。
このような構成の車両用前照灯によれば、一対の光源をそれぞれ点灯制御することにより、片ハイビーム用配光パターンを容易に得ることができる。そこで、複数種のハイビーム用配光パターンを容易に得ることができ、走行状態に応じた最適な視認性を得ることができる。
以上に説明した本発明の車両用前照灯によれば、先行車や対向車の有無等に応じて前照灯の配光を変化させることができると共に、ハイビーム用配光パターンに形成した遮光部分に生じるグレアを防止することができる。
本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の概略縦断面図である。 図1の車両用前照灯における灯具ユニットの概略水平断面図である。 図2に示した回転シェードの全体斜視図である。 図2に示した灯具ユニットにおける回転シェードがハイビーム用配光パターンを生成する状態を説明するための要部斜視図である。 図2に示した灯具ユニットにおける回転シェードがハイビーム用配光パターンにおける車幅方向の略中央部を遮光する状態を説明するための要部斜視図である。 車両用前照灯から前方へ照射される光により灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターン例を透視的に示す図であり、(a)は通常ハイビーム用配光パターンを示し、(b)は追走ハイビーム用配光パターンを示し、(c)は対向ハイビーム用配光パターンと示し、(d)は片側対向ハイビーム用配光パターンを示す。 対向ハイビーム用配光パターンにグレアが生じた状態を示す図である。
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る車両用前照灯を詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態の車両用前照灯1は、素通し状の透明カバー(カバー)2とランプボディ3とで区画形成された灯室4内に、灯具ユニット5が収容されている。
灯具ユニット5は、エイミングスクリュウ6a及びエイミングナット6bとで構成されるエイミング機構6を介して、ランプボディ3に支持されている。エイミング機構6は、エイミングナット6bによる締め付けを調整することで灯具ユニット5の取付位置及び取付角度を微調整するための機構で、エイミング調整した段階では、灯具ユニット5の光軸Axは、車両前後方向に対して0.5〜0.6度程度下向きの方向に延びるようになっている。
灯具ユニット5は、図1及び図2に示すように、プロジェクタ型の灯具ユニットであり、車両前後方向に延びる光軸Ax上に配置された投影レンズ8と、投影レンズ8の後方側焦点Fよりも後方に配置された左右一対の半導体発光素子(光源)10L,10Rと、各半導体発光素子10L,10Rからの光を前方に向けて光軸Ax寄りに反射する左右一対のリフレクタ13L,13Rと、投影レンズ8と半導体発光素子10L,10Rとの間に配置されてリフレクタ13L,13Rからの反射光の一部及び半導体発光素子10L,10Rからの直接光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成するシェード機構15と、を備えている。
投影レンズ8は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズからなり、その後方側焦点Fを含む焦点面上の像を反転像として前方へ投影するようになっている。
本実施形態の場合、半導体発光素子10L,10Rは、それぞれ発光部10aを有する白色ダイオードである。一対の半導体発光素子10L,10Rは、光軸Axを挟んで車幅方向左右に配置され、その照射軸Lxが灯具ユニット5の照射方向(図1中左方向)と略垂直となる略鉛直下方に向けられた状態でLED支持部材9に固定されている。尚、これら半導体発光素子10L,10Rは、図示しない点灯制御装置により独立して点灯制御される。
本実施形態のリフレクタ13L,13Rは、図2に示すように、光軸Axを中心とする左右一対の反射面13La,13Raを有し、互いに接続されて一体化された反射部材である。これら反射面13La,13Raは、アルミニウム合金や樹脂等から成るリフレクタ本体7の一部にアルミニウム蒸着等で形成された略楕円球面状の反射面である。
これら反射面13La,13Raは、断面形状が発光部10aの中心位置を第1焦点(F1)とすると共に投影レンズ8の後方側焦点F近傍を第2焦点とする略楕円形に設定されており、左右の半導体発光素子10L,10Rとそれぞれ向かい合うように配置されている。従って、これら反射面13La,13Raは、発光部10aからの光を前方へ向けて光軸Ax寄りに集光反射させるようになっている。また、これら反射面13La,13Raの離心率は、鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。
リフレクタ13L,13Rの境界には、光軸Axに沿って後方側焦点Fの手前まで延びるように固定遮光板12が配置されている。固定遮光板12は、反射面13La,13Raでそれぞれ反射された反射光B1,B2の光軸中心側の一部を遮り、左側ハイビーム用配光パターンPHL及び右側ハイビーム用配光パターンPHRの光軸中心側に垂直カットオフラインを形成する(図6参照)。
図1に示すように、リフレクタ本体7の上面にはLED支持部材9が取付固定されると共に、後面には支持フレーム11が固定されている。この支持フレーム11がエイミング機構6を介してランプボディ3に支持されており、後面には放熱フィン18が突設されている。
本実施形態のシェード機構15は、図1〜図5に示すように、光軸Axの下方近傍において車体幅方向に延びる水平軸線Hxに沿って配置されると共に該水平軸線Hx回りに回動し得るように構成された回動軸部材から成る回転シェード20と、回転シェード20を回動させるアクチュエータとしての回転モータ30と、を備える。
本実施形態の回転シェード20は、水平軸線Hx上に配置された支軸21a,21bを両端に有する略四角柱状の金属部材から成る。回転シェード20の一端側に突設された支軸21aは、回転モータ30のモータ軸30aに連結される。
この回転シェード20の外周面には、ハイビーム用配光パターンの一部(本実施形態においては車幅方向の略中央部)を遮光する為に外周面に突設された追走ハイビーム用配光生成部(第1ハイビーム用配光生成部)20Aと、対向ハイビーム用配光生成部20Bと、通常ハイビーム用配光生成部20Cと、を有する複数の配光生成部が周方向に沿って形成されている。
更に、図3及び図5に示すように、本実施形態の追走ハイビーム用配光生成部20A及び対向ハイビーム用配光生成部20Bの車幅方向両側面には、半導体発光素子10L,10Rからの光を投影レンズ8に入射しない方向へ反射するための反射部22が設けられている。
この反射部22は、断面三角形の縦目ローレット溝により形成されており、これら縦目ローレット溝の方向と斜面の傾斜角度を適宜設定することで、リフレクタ13L,13Rによって前方に反射された光が、図2に示すように投影レンズ8の入射面(後方側表面)に入射しない方向へ反射されるように構成されている。
この様な縦目ローレット溝により反射部22を形成することにより、追走ハイビーム用配光生成部20A及び対向ハイビーム用配光生成部20Bの外形形状を維持しつつ、車幅方向両側面に反射部22を容易に一体成形することができる。そこで、ハイビーム用配光パターンに形成する遮光部分C1又はC2のカットオフラインを維持しつつ、半導体発光素子10L,10Rからの光を投影レンズ8に入射しない方向へ確実に反射することができる反射部22を容易に形成することができる(図6参照)。
尚、反射部を単一の傾斜面や曲面等で形成した場合には、配光生成部の外形形状が変わってしまう為、ハイビーム用配光パターンに形成する遮光部分C1又はC2のカットオフラインも変わってしまう。
本実施形態のアクチュエータは、ステップモータ等の回転モータ30から成り、モータ軸30aに連結された支軸21aを介して回転シェード20を回転駆動する。
そして、この回転モータ30は、図示しないコントロールユニットにより車両走行状況或いはビーム切換えスイッチ操作に応じて駆動制御されるようになっている。
図3に示すように、追走ハイビーム用配光生成部20A及び対向ハイビーム用配光生成部20Bは、外周面の所定角度領域において水平軸線Hxから外周面までの径方向距離が略一定の外面形状を有している。また、対向ハイビーム用配光生成部20Bの車体幅方向幅W2は、追走ハイビーム用配光生成部20Aの車体幅方向幅W1より広く設定されている。更に、通常ハイビーム用配光生成部20Cは、外周面の所定角度領域において水平軸線Hxから外周面までの径方向距離が殆ど無い切欠き部として形成されている。
即ち、本実施形態の場合、回転シェード20の追走ハイビーム用配光生成部20Aが追走ハイビーム用配光パターンPHMを生成し、対向ハイビーム用配光生成部20Bが対向ハイビーム用配光パターンPHNを生成し、通常ハイビーム用配光生成部20Cが通常ハイビーム用配光パターンPHを生成するように構成されている(図6参照)。
そして、回転モータ30が回転シェード20を回動させて、その外周面に形成された追走ハイビーム用配光生成部20A、対向ハイビーム用配光生成部20B、及び通常ハイビーム用配光生成部20Cを有する複数の配光生成部を選択的に上部に配置すれば、そのリフレクタ反射光遮蔽作用により生成されたハイビーム用配光パターンを切り換えることができる。
例えば、図4に示すように、通常ハイビーム用配光生成部20Cが水平軸線Hxの上方に位置するように回転モータ30の回動制御が行われると、投影レンズ8の後方側焦点Fの焦平面に通常ハイビーム用配光生成部20Cが配置される。すると、リフレクタ13L,13Rの反射面13La,13Raからの反射光B1,B2は、回転シェード20によってほとんど遮蔽されることなく投影レンズ8に入射することとなる。
図6(a)は、このとき車両用前照灯1から前方へ照射される光により、灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターン例を透視的に示す図である。
同図に示すように、この配光パターンは、反射光B1による左側ハイビーム用配光パターンPHLと反射光B2による右側ハイビーム用配光パターンPHRとにより合成された通常ハイビーム用配光パターンPHである。
また、図1及び図2に示したように、追走ハイビーム用配光生成部20Aが水平軸線Hxの上方に位置するように回転モータ30の回動制御が行われると、投影レンズ8の後方側焦点Fの焦平面に追走ハイビーム用配光生成部20Aが配置される。すると、リフレクタ13L,13Rの反射面13La,13Raからの反射光B1,B2の一部が遮蔽され、投影レンズ8から前方へ投影されるハイビーム用配光パターンの車幅方向の略中央部が除去されることとなる。
図6(b)は、このとき車両用前照灯1から前方へ照射される光により、灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターン例を透視的に示す図である。
同図に示すように、この配光パターンは、反射光B1による左側ハイビーム用配光パターンPHLと反射光B2による右側ハイビーム用配光パターンPHRとにより合成されたハイビーム用配光パターンにおいて、H−H線より上方の略中央部に遮光部分C1が形成された追走ハイビーム用配光パターンPHMである。この追走ハイビーム用配光パターンPHMによれば、車両前方の中央を走行する先行車にグレアを与えることなく自車の視認性を向上させることができる。
また、図5に示したように、対向ハイビーム用配光生成部20Bが水平軸線Hxの上方に位置するように回転モータ30の回動制御が行われると、投影レンズ8の後方側焦点Fの焦平面に対向ハイビーム用配光生成部20Bが配置される。すると、リフレクタ13L,13Rの反射面13La,13Raからの反射光B1,B2の一部が遮蔽され、投影レンズ8から前方へ投影されるハイビーム用配光パターンの車幅方向の左寄り中央部が除去されることとなる。
図6(c)は、このとき車両用前照灯1から前方へ照射される光により、灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターン例を透視的に示す図である。
同図に示すように、この配光パターンは、反射光B1による左側ハイビーム用配光パターンPHLと反射光B2による右側ハイビーム用配光パターンPHRとにより合成されたハイビーム用配光パターンにおいて、H−H線より上方の左寄り中央部に遮光部分C2が形成された対向ハイビーム用配光パターンPHNである。この対向ハイビーム用配光パターンPHNによれば、追走ハイビーム用配光パターンPHMの遮光部分C1よりも幅広の遮光部分C2が形成されるので、先行車だけでなく車両前方の左側を走行する対向車にもグレアを与えることなく自車の視認性を向上させることができる。
尚、図5に示したように、回転シェード20の外周面に形成した対向ハイビーム用配光生成部20Bが水平軸線Hxの上方に位置する際には、追走ハイビーム用配光生成部20Aが投影レンズ8の後方側焦点Fよりも前方に位置することとなる。しかしながら、追走ハイビーム用配光生成部20Aの車幅方向側面に入射した半導体発光素子10L,10Rからの光D1,D2は、反射部22によって投影レンズ8に入射しない方向へ反射される(図2参照)。
そこで、追走ハイビーム用配光生成部20Aの車幅方向側面が投影レンズ8の後方側焦点Fよりも前方に位置した際にも、この車幅方向側面で反射した光が投影レンズ8に入射してしまうことはない。従って、対向ハイビーム用配光パターンPHNに形成した遮光部分C2に、図7に示したようなグレアPGを生じることがない。
更に、本実施形態の車両用前照灯1は、光軸Axを挟んで車幅方向に配置された一対の半導体発光素子10L,10Rと、各半導体発光素子10L,10Rからの光を前方に向けて光軸Ax寄りに反射する左右一対のリフレクタ13L,13Rと、を備えている。そこで、一対の半導体発光素子10L,10Rをそれぞれ点灯制御することにより、片ハイビーム用配光パターンを容易に得ることができる。
即ち、対向ハイビーム用配光生成部20Bが水平軸線Hxの上方に位置するように回転モータ30の回動制御を行った後、右側の半導体発光素子10Rを消灯して左側の半導体発光素子10Lのみを点灯させる。すると、リフレクタ13Lの反射面13Laからの反射光B2の一部が遮蔽され、投影レンズ8から前方へ投影される片ハイビーム用配光パターンの車幅方向の左側部分が除去されることとなる。
図6(d)は、このとき車両用前照灯1から前方へ照射される光により、灯具前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターン例を透視的に示す図である。
同図に示すように、この配光パターンは、反射光B2による右側ハイビーム用配光パターンPHRにおいて、H−H線より上方の左側に遮光部分C2が形成された片側対向ハイビーム用配光パターンPHRである。この片側対向ハイビーム用配光パターンPHRによれば、先行車だけでなく車両前方の左側をすれ違う対向車にもグレアを与えることなく自車の視認性を向上させることができる。
この様に、本実施形態の車両用前照灯1によれば、図示しないコントロールユニットにより先行車や対向車の有無等に応じて回転モータ30を駆動制御し、回転シェード20を車両走行状況に応じて回動させることにより、灯具ユニット5からの光照射によって形成される複数種のハイビーム用配光パターンを選択的に変化させ、走行状態に応じた最適な視認性を得ることができる。
更に、本実施形態の車両用前照灯1によれば、追走ハイビーム用配光生成部20A及び対向ハイビーム用配光生成部20Bの車幅方向両側面に入射した半導体発光素子10L,10Rからの光D1,D2は、反射部22によって投影レンズ8に入射しない方向へ反射される。そこで、追走ハイビーム用配光生成部20A及び対向ハイビーム用配光生成部20Bの車幅方向側面が投影レンズ8の後方側焦点Fよりも前に位置した際にも、この車幅方向側面で反射した光が投影レンズ8に入射してしまうことはない。そこで、各種ハイビーム用配光パターンに形成した遮光部分C1又はC2に、グレアを生じることがない。
尚、上記実施形態における投影レンズ、光源、リフレクタ、シェード機構、回転シェード、アクチュエータ及び反射部などの具体的な構成も、上記実施形態に限定するものではなく、本発明の主旨に基づいて種々の変更が可能であることは云うまでも無い。
例えば、上記実施形態では、光源として半導体発光素子を用いた例を説明したが、放電バルブやハロゲンバルブ等の光源バルブを用いることもできる。また、回転シェードを回動させるアクチュエータとして、ソレノイド及び歯車機構を用いることもできる。
また、上記実施形態では、ハイビーム用配光パターンにおける車幅方向の略中央部を遮光する為に、第1ハイビーム用配光生成部として追走ハイビーム用配光生成部20Aを回動軸部材の車幅方向の略中央部に突設したが、本発明の第1ハイビーム用配光生成部は車幅方向のいずれに突設しても良い。例えば、回動軸部材の車幅方向の車両中央側に第1ハイビーム用配光生成部が突設された回動軸部材を備えた車両用前照灯をそれぞれ車両の左右に配置し、車両前方に照射したハイビーム用合成配光パターンにおける車幅方向の略中央部を遮光して遮光部分を形成することもできる。
また、上記実施形態では、反射部を断面三角形の縦目ローレット溝で形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば三角錐や四角錐等の微小な角錐を並べた反射ステップで構成しても良い。
また、上記実施形態では、3つのハイビーム用配光パターンを切り換える構成としたが、回転シェードの切り換え数は、上記実施形態に限定するものではない。即ち、本発明の前照灯を装備する車両の用途、走行環境等を考慮して、要求される配光パターン種に応じて、回転シェードの外周面に形成される配光生成部の数を設定すれば良い。
1 車両用前照灯
2 透明カバー(カバー)
3 ランプボディ
4 灯室
5 灯具ユニット
8 投影レンズ
10L,10R 半導体発光素子(光源)
10a 発光部
13L,13R リフレクタ
13La,13Ra 反射面
15 シェード機構
20 回転シェード
20A 追走ハイビーム用配光生成部(第1ハイビーム用配光生成部)
20B 対向ハイビーム用配光生成部
20C 通常ハイビーム用配光生成部
22 反射部
30 回転モータ(アクチュエータ)

Claims (3)

  1. ランプボディとカバーで形成された灯室内に、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、前記投影レンズの後方側に配置された光源と、前記光源からの光を前方に向けて前記光軸寄りに反射するリフレクタと、前記投影レンズと前記光源との間に配置されて前記リフレクタからの反射光の一部及び前記光源からの直接光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成するシェード機構と、を備えた車両用前照灯であって、
    前記シェード機構は、
    前記光軸の下方近傍において車体幅方向に延びる水平軸線に沿って配置されると共に該水平軸線回りに回動し得るように構成された回動軸部材から成り、ハイビーム用配光パターンの一部を遮光する為に前記回動軸部材の外周面に突設された第1ハイビーム用配光生成部を含む複数の配光生成部が周方向に沿って形成された回転シェードと、
    前記回転シェードを回動させることにより、複数の前記配光生成部を選択的に上側に移動するアクチュエータと、を備え、
    前記第1ハイビーム用配光生成部の車幅方向側面には、前記光源からの光を前記投影レンズに入射しない方向へ反射するための反射部が設けられることを特徴とする車両用前照灯。
  2. 前記反射部が、断面三角形の縦目ローレット溝により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。
  3. 前記光軸を挟んで車幅方向に配置された一対の前記光源と、これら各光源からの光を前方に向けて前記光軸寄りに反射することにより、それぞれ左右の片ハイビーム用配光パターンを形成する一対のリフレクタと、を備えることを特徴とする請求項1及び2に記載の車両用前照灯。
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