JP6745620B2

JP6745620B2 - 二輪車用ヘッドランプ

Info

Publication number: JP6745620B2
Application number: JP2016057783A
Authority: JP
Inventors: 龍彦山道
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: JP2017171052A

Description

本発明は二輪車のヘッドランプに関し、特に二輪車が傾倒状態で走行するバンク走行時の配光を安全走行に適した配光に制御することを可能にしたヘッドランプに関するものである。

二輪車はコーナリング時に車体をカーブ内側に傾けて走行する、いわゆるバンク走行を行うため、ロービーム配光時にこのようなバンクが生じると路面に対するヘッドランプの配光パターンが変化してコーナリング先の光照射が不十分なものになり易い。例えば、左カーブを走行する際に二輪車が左側に傾くと、これに伴って配光パターンも左側に傾斜されることになり、二輪車のカーブ走行先である遠前方左側領域の照明が不十分になり、安全走行上の問題が生じる。

そのため、二輪車における車体の傾き角、すなわちバンク角に対応してコーナリング走行時の配光を調整し、ヘッドランプ全体としての配光を補償することが行われている。例えば、特許文献１にはヘッドランプの光源を複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を配列したユニットとして構成し、このユニットを５つの領域に区画し、ＬＥＤをこれらの領域単位で点灯させる構成がとられている。バンク角が０のときには中央の領域のＬＥＤを点灯し、バンク角が左方向又は右方向に増大したときに、対応する側の領域のＬＥＤを点灯させることにより、配光を補償している。

特許文献２の技術も、それぞれ異なる領域を照明するための複数のＬＥＤを備えており、これらのＬＥＤの点灯と消灯を制御することにより配光の補償を行っている。

特開２００６−１３１２１２号公報特許第４８６４５６２号公報

特許文献１の技術は、バンク角の変化に追従して領域単位でＬＥＤの点灯と消灯を制御している。そのため、ヘッドランプの配光制御は領域単位に基づく制御となり、微小なバンク角の変化に対応した高精細な配光制御を行うことは難しい。すなわち、バンク角の変化が所定のしきい値を越えたときに点灯する領域を切り替える構成を採用しているが、バンク角変化がしきい値を越えるまでは配光が変化されず、しきい値を越えたときに配光が領域単位で変化されるため、配光の明るさ変化や照明領域の変化が顕著であり、自車両の運転者や対向車の乗員に対して違和感を生じさせてしまう。特許文献２においてもＬＥＤ単位での点灯と消灯の制御であり、同様の問題がある。

本発明の目的はバンク時における高い精度での配光制御を可能にした二輪車用ヘッドランプを提供するものである。

本発明の二輪車用ヘッドランプは、複数の発光素子を行列配置した光源装置を備えるランプユニットと、車両のバンク角の変化に追従して前記光源装置の点灯状態を制御する点灯制御装置を備えており、点灯制御装置はバンク角の変化に追従して複数の発光素子のそれぞれの光量を独立して制御することを特徴とする。

本発明において、点灯制御装置における光量の制御は、光量が０の消灯状態、光量が所定光量の第１点灯状態、この所定光量よりも低光量の第２点灯状態を含む制御とする。また、本発明において、点灯制御装置は、行列方向に対して境界が斜めになるように複数の発光素子の一部を第１点灯状態に、他を消灯状態に制御したときに、点灯領域と消灯領域の境界に位置する発光素子を第２点灯状態に制御することが好ましい。

本発明によれば、バンク角の変化に追従して複数の発光素子のそれぞれの光量を独立制御することで、微小面積単位で配光が変化する高精度な配光制御が実現できる。また、配光の明暗境界領域に位置される発光素子の光量を独立して制御することで、より高い精度での配光制御が実現できる。

本発明のヘッドランプを適用した自動二輪車の一部の概略正面図。（ａ）はヘッドランプの縦断面図、（ｂ）は光源装置の正面図。（ａ）は点灯制御装置と光源装置のブロック回路図、（ｂ）は制御信号と点灯光量の関係を示す図。ハイビーム配光を説明する図で、（ａ）は光源装置の点灯状態を示す正面図、（ｂ）は配光の模式図。ロービーム配光を説明する図で、（ａ）は光源装置の点灯状態を示す正面図、（ｂ）は配光の模式図。バンク角が小さいときの配光を説明する図で、（ａ）は光源装置の点灯状態を示す正面図、（ｂ）は配光の模式図。バンク角が大きくなったときの配光を説明する図で、（ａ）は光源装置の点灯状態を示す正面図、（ｂ）は配光の模式図。カットオフラインの凸凹を説明する図で、（ａ１）と（ａ２）は光量制御を行わない場合、（ｂ１）と（ｂ２）は光量制御を行った場合のそれぞれ光源装置の点灯状態を示す一部の正面図とその配光図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明を自動二輪車（オートバイ）のヘッドランプＨＬに適用した概略構成の正面図であり、自動二輪車Ｂの前部に設けられたカウルＣにヘッドランプＨＬが配設されている。このヘッドランプＨＬは、図２（ａ）に図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を示すように、前方が開口された容器状のランプボディ１１と、このランプボディ１１の開口に取着される透光性の前面カバー１２で構成されたランプハウジング１を有し、このランプハウジング１内に投影型のランプユニット２と、自動二輪車（自車両）Ｂが左右に傾いたときのバンク角を検出するためのバンク角センサ３が内装されている。

前記バンク角センサ３は、ジャイロセンサあるいは加速度センサで構成され、自動二輪車Ｂの左右方向の傾斜角を検出する。ここでは、自動二輪車Ｂが鉛直状態のときのバンク角を０°とし、これを基準に右方向に傾斜したバンク角Ｂθｒ及び左方向に傾斜したバンク角Ｂθlを検出する。

前記ランプユニット２は、前記ランプボディ１１に支持されているベース基板２１と、このベース基板２１にレンズホルダ２３を介して支持された投影レンズ２２を備えている。前記ベース基板２１には、詳細を後述する光源装置４と点灯制御装置５が一体的に構築されている。前記投影レンズ２２は、前記光源装置４から出射される光を前方に向けて投影し、自車両の前方領域を所要の配光で照明する。なお、前記バンク角センサ３はこのベース基板２１に搭載されてもよい。

前記光源装置４は、図２（ａ）の正面図に示すように、前記ベース基板２１の前面に固定支持された光源基板４１の前面に複数のＬＥＤ４０が搭載されている。これらのＬＥＤ４０は微小寸法の矩形発光面を有するチップ型の白色ＬＥＤで構成されており、その発光面が光源基板４１の表面方向に向けて、すなわちランプユニット２の光軸Ｌｘと平行な方向に向けられている。これらのＬＥＤ４０は、ランプユニット２の正面から見て水平軸Ｈを長軸とした概ね横長楕円形の領域内に所要のピッチ寸法で行列配置されている。この横長楕円形の領域は、その中心位置Ｏがランプユニット光軸よりも幾分上方に偏位された位置に設定されている。なお、この光源装置４のＬＥＤ４０は、実際には縦方向に５０行前後で、横方向に６０列前後で行列配置されているが、ここでは図示を簡略化して示している。

前記投影レンズ２２はレンズ光軸が前記ランプユニット光軸Ｌｘに一致されるとともに、この投影レンズ２２のランプユニット後方側の焦点は前記光源基板４１の表面、すなわち前記ＬＥＤ４０の発光面に近接配置されており、前記ＬＥＤ４０が点灯されたときにＬＥＤ４０から出射された光を自車両の前方に向けて投射し、その前方領域を所要の配光で照射するようになっている。

図３（ａ）は前記光源装置４と前記点灯制御装置５のブロック回路図であり、前記点灯制御装置５は、車載バッテリＢＡＴを電源として所定の電力を出力する電源部５１と、この電源部５１の出力電力で前記光源装置４のＬＥＤ４０の点灯を制御する制御部５２を備えている。

前記電源部５１は例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータで構成されており、前記車載バッテリＢＡＹの電力を入力し、前記光源装置４の各ＬＥＤ４０を点灯させるための出力電力Ｖｏを出力ラインに出力する。この電源部５１には運転者が操作するランプ点灯スイッチＬＳＷが接続されており、このランプ点灯スイッチＬＳＷがオンされたときに前記出力ラインに出力電力Ｖｏを出力する。

前記制御部５２には、運転者が操作してハイビームとロービームを切り替える配光切替スイッチ（ディマースイッチ）ＤＳＷと、前記バンク角センサ３が接続されている。この制御部５２は前記配光切替スイッチＤＳＷの切替状態と、前記バンク角センサ３の検出出力に基づいて好適な配光を決定し、決定した配光に基づいて光源装置４の複数のＬＥＤ４０の全て、あるいは選択した一部のＬＥＤ４０を点灯させるための制御信号Ｓｃを光源装置４に出力する。

前記光源装置で４は、複数のＬＥＤ４０はそれぞれ電源部５１の出力ラインとの間に電流制御素子、ここではトランジスタＴＲが介装されており、各トランジスタＴＲのベースには前記制御部５２の制御信号Ｓｃがベース電流として入力される。これにより、各トランジスタＴＲに入力される制御信号Ｓｃにより導通状態とされ、接続されているＬＥＤ４０に出力ラインの出力電力Ｖｏに伴う電流が通流され、当該ＬＥＤ４０が点灯される。

また、制御部５２は制御信号Ｓｃの信号レベル、すなわちトランジスタＴＲのベース電流のレベルを制御することにより、ＬＥＤ４０に通流する電流を変化制御し、ＬＥＤ４０の点灯時の光量を制御することが可能とされている。例えば、ここでは制御部５２は、制御信号Ｓｃとして、レベルａ，レベルｂ，レベルｃのいずれかの電流を通流するように設定されており、レベルａではＬＥＤ４０は消灯される。また、レベルｃでは所定の光量で点灯される第１点灯状態とされ、レベルｂでは当該所定の光量よりも低光量の第２点灯状態とされる。

以上の構成のヘッドランプＨＬによれば、運転者がランプ点灯スイッチＬＳＷをオンすることにより、点灯制御装置５は電源部５１において出力ラインに所定の電力Ｖｏを出力する。このとき、配光切替スイッチＤＳＷがハイビームに切り替えられているときには、制御部５２は光源装置４の全てのＬＥＤ４０をレベルｃで点灯する制御を実行する。

すなわち、制御部５２は全てのＬＥＤ４０の各トランジスタＴＲに対してレベルｃの制御信号を出力する。これにより、図４（ａ）に光源装置４を正面から見たときに点灯したＬＥＤ４０を黒塗りの矩形で示すように、全てのＬＥＤ４０は所定の光量で点灯されて第１点灯状態とされる。各ＬＥＤ４０から出射された光は合成された光束となって投影レンズ２２により前方領域に照射され、ランプユニット２によりハイビーム配光での光照射が行われる。図４（ｂ）はこの点灯により形成されるハイビーム配光ＰＨｉを、自動二輪車Ｂの後方から前方を見たときの配光図である。ここで、投影レンズ２２は各ＬＥＤ４０から出射した光を上下、左右に反転して投影するので、図４（ｂ）の配光は図４（ａ）の点灯領域を上下、左右反転したものとなる。

ランプ点灯スイッチＬＳＷがオンされているときに、配光切替スイッチＤＳＷがロービームに切り替えられていると、制御部５２は光源装置４の選択した一部のＬＥＤ４０を点灯する制御を実行する。すなわち、図５（ａ）のように、光源装置４を正面から見てランプユニット光軸Ｌｘを通る水平ラインＨの上側領域のＬＥＤ４０ａ（黒塗りＬＥＤ）に対してレベルｃの制御信号を出力し、第１点灯状態とする。他のＬＥＤ４０ｂ（白抜きＬＥＤ）に対してはレベルａの制御信号を出力し、消灯状態とする。

これにより、投影レンズ２２により前方領域に照射される配光は、図５（ｂ）の配光図のように、ランプユニット光軸Ｌｘを通る水平ラインＨに沿ったカットオフラインＣＬよりも下側領域を光照射するロービーム配光ＰＬｏとなる。この場合、図示は省略するが、ランプユニット光軸Ｌｘよりも左側の前方領域では、光照射範囲を上側に拡大したカットオフラインの配光としてもよい。

このロービーム配光ＰＬｏでの走行中に自動二輪車Ｂが曲路等において左右方向に傾斜し、バンク角が生じると、すなわちバンク角が０°よりも大きくなると、制御部５２はバンク角センサ３の検出出力に基づいて光源装置４を制御をする。例えば、図６（ｂ）のように、二輪車Ｂが左方向にバンク角Ｂθl1だけバンクした場合には、当該ロービーム配光は図に鎖線で示すようにカットオフラインが左にバンク角Ｂθl1に等しい角度θ１だけ左に傾き、前遠方の左領域の照明が不十分なものとなる。

制御部５２は、図６（ａ）のように、光源装置４を正面から見てランプユニット光軸Ｌｘを通り水平ラインＨに対して右上がりに傾斜した仮想水平ラインＨ１、すなわちバンク角Ｂθl1に等しい角度θ１だけ傾斜した仮想水平ラインＨ１よりも上側領域のＬＥＤ４０ａに対してレベルｃの制御信号Ｓｃを出力し、第１点灯状態とする。仮想水平ラインＨ１よりも下側領域のＬＥＤ４０ｂに対してはレベルａの制御信号Ｓｃを出力し、消灯状態とする。

これにより、投影レンズ２２により前方領域に向けて照射される光源装置４からの光束は、ランプユニット光軸Ｌｘを通る水平ラインＨに対してバンク角Ｂθl1に等しい角度θ１だけ左上がりに傾斜された光束となる。したがって、この光束で照射される前方領域は、図６（ｂ）の配光図のように、自動二輪車Ｂのバンク状態にかかわらずカットオフラインＣＬが水平ラインＨに沿った方向を向くように修正されたバンク補償配光ＰＢ１で光照射されることになる。

図７（ｂ）のように、自動二輪車Ｂのバンク角がさらに大きくなり、バンク角Ｂθl2（＞Ｂθl1）になると、制御部５２は増大されたバンク角Ｂθl2に基づいて光源装置４を制御する。この場合には、図７（ａ）のように、光源装置４を正面から見たときの仮想水平ラインＨ２の傾斜角がバンク角Ｂθl2に等しい角度θ２に増大し、この仮想水平ラインＨ２よりも上側領域のＬＥＤ４０ａに対してレベルｃの制御信号を出力して第１点灯状態する。仮想水平ラインＨ２よりも下側領域のＬＥＤ４０ｂに対してはレベルａの制御信号を出力し、消灯状態とする。

これにより、投影レンズ２２により前方に向けて照射される光束は、ランプユニット光軸Ｌｘを通る水平ラインＨに対してバンク角Ｂθl2に等しい角度θ２だけ左上がりに傾斜された光束となる。したがって、この光束で照射される前方領域は、図７（ｂ）の配光図のように、バンク角の増大にかかわらずカットオフラインＣＬが水平ラインＨに沿った方向を向くように修正されたバンク補償配光ＰＢ２で光照射されることになる。

このように、点灯制御装置５は光源装置４を制御する際には、バンク角センサ３で検出されたバンク角に対応した仮想水平ラインを設定し、この仮想水平ラインを基準にして点灯するＬＥＤ４０を選択する。したがって、バンク角が微細に変化されたときには、仮想水平ラインの傾斜角も微細に変化されるが、この仮想水平ラインを基準としたＬＥＤ４０の点灯制御は、ＬＥＤ４０の１個単位での制御となる。これにより、バンク角の変化に伴う配光制御では、ＬＥＤ４０の１個単位での制御が可能となり、微細なカットオフライン制御での配光制御、換言すれば高い精度での配光制御が実現できる。

ここで、光源装置において仮想水平ラインを基準にしてＬＥＤの発光を制御する際に、図８（ａ１）に示すように、仮想水平ラインＨｘはＬＥＤ４０の配列方向（行列方向）に対して斜め方向であるので、当該仮想水平ラインＨｘ上にＬＥＤ４０ｃが位置される場合がある。この場合、当該ＬＥＤ４０ｃをレベルｃで点灯して第１点灯状態とすると、図８（ａ２）のように、点灯領域がカットオフラインＣＬよりも逸脱して明るくなり、カットオフラインＣＬが凸凹状になることがある。反対に当該ＬＥＤ４０ｃをレベルａで消灯すると、この消灯部分がカットオフラインＣＬよりも後退した暗い領域が生じ、同様に凸凹状になることがある。

このような場合、制御部５２は光源装置４に対し、図８（ｂ１）に示すように、仮想水平ラインＨｘ上のＬＥＤ４０ｃをレベルｂで点灯し、第２点灯状態とする。すなわち、ＬＥＤ４０の一部４０ａを第１点灯状態に制御し、他のＬＥＤ４０ｂを消灯状態に制御したときに、点灯領域と消灯領域の境界に位置するＬＥＤ４０ｃを第２点灯状態に制御する。このレベルｂで点灯した第２点灯状態のＬＥＤ４０ｃについては点描表示している。

レベルｂの第２点灯状態とされたＬＥＤ４０ｃの光量は、図３（ｂ）に示したようにレベルｃの第１点灯状態の光量よりも低光量であるため、図８（ｂ２）のように、この部分がカットオフラインＣＬよりも逸脱して明るくなり、あるいは後退して暗くなる状態が抑制される。したがって、カットオフラインＣＬが凸凹状になることを抑制し、配光の品質が向上される。

なお、このレベルｂでのＬＥＤの第２点灯状態は、例えば、図５（ｂ）に示したロービーム配光ＰＬｏのカットオフラインＣＬの左側領域を水平ラインよりも斜め上側に設定した、いわゆる斜めカットオフラインを有する配光に適用してもよい。すなわち、当該斜めカットオフライン上に位置されるＬＥＤをレベルｂで点灯することにより、当該斜めカットオフラインが凸凹状になることが回避でき、好適なロービーム配光が得られる。

実施形態では、二輪車が左に傾斜したバンク角の場合について説明したが、右に傾斜したバンク角の場合にも同様であり、光源装置のＬＥＤを実施形態で説明した例に対して左右対称の点灯制御を行うことにより、適正な配光を得ることができる。

また、光源装置を構成する複数のＬＥＤは、実施形態の個数及び配列に限定されるものではなく、例えばランプユニット光軸を中心にした放射状配列、あるいは同心円配列のような構成であってもよい。ＬＥＤの個数が多いほど、各ＬＥＤが担当する配光領域の面積を小さくすることができるので、より高い精度でバンク角変化に伴う配光制御が実現できる。

ここで、制御部５２における制御信号Ｓｃは実施形態のレベルａ，ｂ，ｃに限定されるものではなく、これよりも多数のレベルによる光量制御を行うようにしてもよい。あるいは、制御信号のレベルを連続的に変化させ、線型の光量制御を行うようにしてもよい。

この実施形態では、光源装置４と点灯制御装置５を１つのベース基板２１に搭載しているので、光源装置４をランプユニット２に組み付けたときには、点灯制御装置５もランプユニット２に組み付けられることになる。これにより、ランプユニット２、光源装置４及び点灯制御装置５の構成が簡略化できるとともに、ランプハウジング１内への組み付け作業が容易になる。さらに、バンク角センサ３をランプハウジング１内に内装することにより、ヘッドランプＨＬの単体でバンク角に対応した配光制御を実行することができ、二輪車のヘッドランプとしての汎用性を高めることができる。

前記実施形態では、光源装置を複数のＬＥＤで構成しているが、所要の発光面が複数の発光領域として構成され、各発光領域の光量を独立して制御することが可能な発光体、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）で構成してもよい。この場合には、本発明における発光素子をＥＬの各発光領域と置き換えることで本発明が実現できる。

１ランプハウジング
２ランプユニット
３バンク角センサ
４光源装置
５点灯制御装置
２１ベース基板
２２投影レンズ
４０ＬＥＤ（発光素子）
４０ａ第１点灯状態のＬＥＤ
４０ｂ消灯状態のＬＥＤ
４０ｃ第２点灯状態のＬＥＤ
４１光源基板
５１光源部
５２制御部
Ｂ自動二輪車（車両）
ＨＬヘッドランプ
ＢＡＴ車載バッテリ
ＬＳＷランプ点灯スイッチ
ＤＳＷ配光切替スイッチ
ＴＲトランジスタ（電流制御素子）

Claims

複数の発光素子が行列配置された光源装置を備えるランプユニットと、車両のバンク角の変化に追従して前記光源装置の点灯状態を制御する点灯制御装置を備える二輪車用ヘッドランプであって、前記点灯制御装置は前記バンク角の変化に追従して前記複数の発光素子を、光量が０の消灯状態、光量が所定光量の第１点灯状態、前記所定光量よりも低光量の第２点灯状態に制御する構成であり、行列方向に対して境界が斜めになるように前記複数の発光素子の一部を第１点灯状態に、他を消灯状態にそれぞれ制御したときに、点灯領域と消灯領域の境界に位置する発光素子を第２点灯状態に制御することを特徴とする二輪車用ヘッドランプ。
前記ランプユニットの前記光源装置と前記点灯制御装置は一つの基板に搭載されている請求項１に記載の二輪車用ヘッドランプ。
前記バンク角を検出するバンク角センサを備え、当該バンク角センサと、前記ランプユニットと前記点灯制御装置は同一ランプハウジングに内装されている請求項２に記載の二輪車用ヘッドランプ。