JP5467893B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、車両用前照灯に関し、特に車両の走行状況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バルブ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。
ところが、単一のシェードを固定した構成では、形成できる配光パターンが単一となり、例えばシェードの上端縁がすれ違い配光パターン（ロービーム用配光パターン）を生成する為の配光生成部を形成する形状に設定されたときには、この灯具ユニットはすれ違いビーム専用としてのみ使用可能なものとなり、走行ビーム（ハイビーム用配光パターン）との切換え使用が不可能であった。

そこで、シェードをすれ違いビーム位置と走行ビーム位置とに移動可能な可動シェードとし、且つ、すれ違いビーム位置にした時にはその上端縁を投影レンズの後方側焦点に位置させ、走行ビーム位置にした時にはその上端縁を投影レンズの後方側焦点から適宜外れるものとすることで、すれ違いビーム用としても走行ビーム用としても最適な配光特性が得られるようにした車両用前照灯が提案されている。

ところで、通常の車両用前照灯では、すれ違いビームの配光特性は対向車や先行車を眩惑することがないように極力制限した前方領域のみを照射する配光特性に設定されている。その為、対向車や先行車の区別なく前方の車両が存在したときにすれ違いビームに切り換えると、例えば自車の前方に先行車のみが存在する場合でも対向車の眩惑をも考慮したすれ違いビームに切り換えられてしまう。その結果、自車の前方の照射領域が必要以上に制限されることになり、運転者の視認性が低下するという問題があった。

そこで、例えば特許文献１には、ランプ光軸に対して左右方向に外れた位置において左分割シェードと右分割シェードとに分割されたシェードを備えた車両用ランプ（車両用前照灯）が記載されている。
これら左分割シェードと右分割シェードとをそれぞれ個別のアクチュエータによって独立して傾動させることにより、左分割シェードと右分割シェードは独立して遮光領域が変化できるように構成されている。
そこで、対向車と先行車の違い、或いは自車との距離の違いに応じてランプの配光特性を変化させることにより対向車や先行車を眩惑することなく自車の前方の視認性を高めることができる。

特開２００９−２１１９６３号公報

ところで、上記特許文献１に開示された車両用ランプの構成では、左分割シェードと右分割シェードとに二分割されたシェードが独立して傾動される構成の為、左分割シェードと右分割シェードとの間に隙間が生じてしまう。そこで、隙間を塞ぐために分割縁を板厚方向に傾斜した傾斜面とし、各傾斜面が互いに光軸方向に重なるように構成しているが、完全に漏光を防止するには十分でなく、隙間をラップする付加部材等を設けて漏光を防止する必要があった。

しかしながら、隙間をラップする付加部材を設けた場合には、前方へ照射したすれ違い配光パターンのカットオフライン上にシェードの板厚変化による色変化が生じてしまう。
また、組立てられた左分割シェードと右分割シェードとの間に段差（上端縁の高低差）があると、前方へ照射したすれ違い配光パターンのカットオフライン上にも配光段差が生じ、運転者は大きな違和感が生じる。そこで、このような配光段差を無くすためには、部品公差を小さくして組立て精度を高める必要があり、多大な工数と費用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、前方に存在する車両の状況に応じて自車の配光特性を変化させることによって対向車や先行車を眩惑することなく自車の前方視認性を高めるとともに、カットオフラインの良好な配光パターンを得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、
ロービーム用配光パターンを生成する為の配光生成部の全水平領域を形成する上端縁が前記投影レンズの後方側焦点近傍に位置する遮蔽位置に配置され、少なくとも前記上端縁を除く下方に光透過部が開口された板状の第１シェードと、
前記光透過部を開閉可能な板状の第２シェードと、
前記光透過部を閉鎖する閉鎖位置と前記光透過部を開放する開放位置に前記第２シェードを移動させるアクチュエータと、
を備え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、アクチュエータが第２シェードを開放位置へ移動させると、第１シェードは光透過部のみが遮蔽量を減少させ、他の部分は遮蔽位置のままである。そこで、シェード機構は、第１シェードの光透過部が第２シェードに閉鎖されたロービーム用配光パターンと、前記光透過部が開放されてこの部分のみが遮蔽量を減少させる配光パターン（例えば、片ハイビーム用配光パターン）とを、アクチュエータによって切り換えることができる。
この際、ロービーム用配光パターンを生成する為の配光生成部の全水平領域が第１シェードの上端縁で形成されているので、シェードが第１シェードと第２シェードに二分割されているにも関わらず、前方に照射されるロービーム用配光パターンのカットオフラインには、分割による漏光や色変化や配光段差を生じることが無い。

尚、上記構成の車両用前照灯において、前記第１シェードは、前記遮蔽位置よりも上記リフレクタからの反射光に対する遮蔽量を減少させる遮蔽緩和位置に移動可能なことが望ましい。

このような構成の車両用前照灯によれば、第１シェードを遮蔽緩和位置に移動可能とすることで、シェード機構は、第１シェード及び第２シェードの遮蔽量を減少させる配光パターン（例えば、ハイビーム用配光パターン）にも切り換えることができる。

また、上記構成の車両用前照灯において、前記第１シェードの光透過部における開口縁には、後方からの光の一部を前方に向けて反射する第１反射面が設けられることが望ましい。

このような構成の車両用前照灯によれば、開口縁に設けた第１反射面により第１シェードの上端縁に遮られる光の一部を前方に向けて反射することで、光透過部のみが遮蔽量を減少させる配光パターンに生じる光抜けを緩和することができる。

また、上記構成の車両用前照灯において、前記リフレクタと前記第１シェードとの間には、光源からの直接光の一部を前記第１反射面に向けて反射する第２反射面が配置されることが望ましい。

このような構成の車両用前照灯によれば、第２反射面が、使われていない直接光の一部を第１反射面に向けて反射することにより、開口縁に設けた第１反射面が前方に向けて反射する光の光量を増やして、リフレクタの反射光が第１シェードの上端縁に遮られることによる光抜けを防止できる。

以上に説明した本発明の車両用前照灯によれば、前方に存在する車両の状況に応じて自車の配光特性を変化させることによって対向車や先行車を眩惑することなく自車の前方視認性を高めるとともに、カットオフラインの良好な配光パターンを得ることができる。

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II−II線に沿う断面図である。 図２に示したシェード機構の背面側要部斜視図である。 図３に示したシェード機構の正面側要部斜視図である。 図４に示したシェード機構の片ハイビーム使用状態及びハイビーム使用状態を示す正面側要部斜視図である。 図２に示したシェード機構の片ハイビーム使用状態を示す要部拡大図である。

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。
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、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、バルブ軸を光軸Ａｘに一致させて投影レンズ８の後方側焦点Ｆよりも後方に配置された放電バルブやハロゲンバルブ等の光源バルブ（光源）１０と、この光源バルブ１０が挿入固定されて光源バルブ１０から放射された光Ｌ１，Ｌ２を前方に向けて光軸Ａｘ寄りに反射させるリフレクタ１３と、後方側焦点Ｆ近傍において光軸Ａｘ近傍に上端縁が位置するように配置されてリフレクタ１３からの反射光の一部及び光源バルブ１０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、投影レンズ８とリフレクタ１３の前端開口縁との間に介在して両者の連結手段となる略円筒状のホルダ１７とを備えている。

本実施形態において、ホルダ１７には、補助シェード３７が一体形成されている。この補助シェード３７は、ホルダ内空間の上部に位置する上部補助シェード３７ａと、ホルダ内空間の下部側で、光軸Ａｘよりも低い位置に設けられた下部補助シェード３７ｂとで構成されている。
この補助シェード３７は、シェード機構１５の下方を通過しようとするリフレクタ反射光を遮蔽するとともに、投影レンズ８に入射しようとする迷走光を遮蔽するようになっている。

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、光源バルブ１０は、放電により発光する発光部１０ａをバルブ軸（中心軸）上に有するメタルハライドバルブであって、バルブ軸を前記光軸Ａｘに一致させた状態で、光軸Ａｘの後方から前記リフレクタ１３に挿入固定されている。

リフレクタ１３は、図２に示すように、発光部１０ａを通る光軸Ａｘを中心軸とする略楕円球面状の反射面１３ａを有している。
この反射面１３ａは、光軸Ａｘを含む断面形状が発光部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、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、この反射面１３ａ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。

更に、リフレクタ１３の反射面１３ａより前方の開口端下部には、第２反射面１４が配置されている。この第２反射面１４は、後述する第１シェード２０の第１反射面２２に向けて光源バルブ１０からの直接光の一部を集光反射する反射面である。

本実施形態のシェード機構１５は、図３〜図５に示すように、光軸Ａｘの下方近傍においてロービーム用配光パターンを生成する為の配光生成部の全水平領域を形成する上端縁２１が投影レンズ８の後方側焦点Ｆ近傍に位置する遮蔽位置に配置され、上端縁２１を除く下方の車両左側に矩形状の光透過部５５が開口された板状の第１シェード２０と、光透過部５５を開閉可能な矩形板状の第２シェード２３と、光透過部５５を閉鎖する閉鎖位置から第１開放位置及び第２開放位置へと第２シェード２３を順次移動させるアクチュエータ３０と、第２シェード２３が第２開放位置へ移動した時、第１シェード２０を遮蔽位置から遮蔽緩和位置へ移動させるように第２シェード２３に設けられた連動部２３ａと、を備える。

第１シェード２０は、図３及び図４に示すように、光軸Ａｘに対して略垂直な面に沿って立設された横長の長方形をした板部材で形成された板シェードであり、その上端縁２１はロービーム用配光パターン（段違い水平カットオフライン）を生成する為の配光生成部の全水平領域を形成する形状とされている。その上でこの第１シェード２０は、上端縁２１を除く下方の車両左側に矩形状の光透過部５５が開口されている。
尚、本実施形態の光透過部５５は、片ハイビーム使用時に自車の前方を照射するべく車両左側に開口しているが、車両右側を開口して片ハイビーム使用時に対向車の前方を照射するように構成しても良い。

光軸Ａｘに沿って前後方向（板厚方向）に重ねて配設された第１シェード２０と第２シェード２３とは、ホルダ１７を車幅方向に貫通する支持ピン４０によって、光軸Ａｘと直交する水平線と平行な同一の回転中心線Ｈｘを中心に回転自在に支持されている。
尚、第１シェード２０の光透過部５５を閉鎖する第２シェード２３の上端縁は、第１シェード２０の上端縁２１上を通過して前方へ照射された光がロービーム用配光パターンのカットオフライン上に板厚変化による色変化が生じないように、上端縁２１より低く設定されている。

そして、第１シェード２０は後面側に設けられたストッパ４２Ａによって前方へのみ傾動自在とされ、後面が第１シェード２０に当接する第２シェード２３は前面側に設けられたストッパ４２Ｂによって所定回転角度範囲内を前方へのみ傾動自在とされている。
更に、図３に示すように、第１シェード２０は弾性付勢部材であるリターンスプリング４１により後方へ回動付勢されている。このリターンスプリング４１は金属製のねじりコイルバネであり、その一端部が第１シェード２０の背面に係止されると共に、その他端部がホルダ１７側に係止されて第１シェード２０を後方へ回動付勢している。

また、第２シェード２３は弾性付勢部材であるリターンスプリング４３により後方へ回動付勢されている。このリターンスプリング４３は金属製の引張りコイルバネであり、その一端部が第２シェード２３の背面から延びる連動部２３ａに係止されると共に、その他端部がホルダ１７側に係止されて第２シェード２３を後方へ回動付勢している。

そこで、リターンスプリング４１により後方へ回動付勢された第１シェード２０は、ストッパ４２Ａに当接して回転規制されるので、略垂直な状態とされる。また、リターンスプリング４３により後方へ回動付勢された第２シェード２３は、背面が第１シェード２０に当接して回転規制されるので、略垂直な状態とされる（図３参照）。

本実施形態のアクチュエータ３０は、ステップモータ等の回転モータから成り、減速ギア機構５０を介して第２シェード２３を回転駆動する。このアクチュエータ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。

減速ギア機構５０は、図４に示すように、第２シェード２３の左側端に支持ピン４０と同心に固定された平ギア５１と、アクチュエータ３０の回転駆動軸に固定されたピニオンギア５３とを備える。平ギア５１は、一側面に突設された嵌合突起５１ａを第２シェード２３の左側端に凹設された嵌合穴２３ｂに嵌合することにより、第２シェード２３と一体に回転可能とされる。
そして、アクチュエータ３０の回転方向を切り換えることによって、第２シェード２３は垂直状態からストッパ４２Ｂに当接するまで灯具前方に傾動されるように構成されている。

本実施形態に係る連動部２３ａは、第２シェード２３の軸受部から半径方向外方へ延出された突起であり、第２シェード２３が略垂直な状態から前方へ所定角度回動されると、第１シェード２０の背面に当接するように構成されている。
そこで、第２シェード２３が所定角度以上灯具前方に傾動された際には、リターンスプリング４１，４３のバネ力に抗して第１シェード２０も連動部２３ａに押されて灯具前方に傾動する。

本実施形態の第１シェード２０は、上端縁２１が投影レンズ８の後方側焦点Ｆ近傍に位置する遮蔽位置に配置され、光透過部５５が第２シェード２３で閉鎖された状態（図３及び図４に図示した状態）ではロービーム用配光パターンを形成し、第１シェード２０の光透過部５５が開放された状態（図５（ａ）に図示した状態）では片ハイビーム用配光パターンを形成し、第１シェード２０と第２シェード２３とが前方へ傾動して上端縁２１が投影レンズ８の後方側焦点Ｆ近傍に位置しない状態（図５（ｂ）に図示した状態）ではハイビーム用配光パターンを形成する。

即ち、本実施形態の車両用前照灯１において、アクチュエータ３０が一段階駆動されて減速ギア機構５０の平ギア５１が一方向（図３中反時計回り方向）へ所定角度回転されると、図５（ａ）に示すように、第２シェード２３は前方へ傾動されて、光透過部５５を閉鎖する閉鎖位置から第１開放位置に移動されるようになっている。この際、リターンスプリング４１により後方へ回動付勢されている第１シェード２０はストッパ４２Ａに当接して遮蔽位置のままである。そこで、車両用前照灯１から前方へ照射される光により、片ハイビーム用配光パターンが形成される。

更に、アクチュエータ３０が二段階駆動されて平ギア５１が一方向へ更に所定角度回転されると、図５（ｂ）に示すように、第２シェード２３は前方へ傾動されて、第１開放位置から第２開放位置に移動されるようになっている。この際、連動部２３ａに押された第１シェード２０もリターンスプリング４１のバネ力に抗して前方へ傾動されて遮蔽量が減少する遮蔽緩和位置に移動される。そこで、車両用前照灯１から前方へ照射される光によって、ハイビーム用配光パターンが形成される。

また、アクチュエータ３０が逆回転されて減速ギア機構５０の平ギア５１が他方向（図３中時計回り方向）へ回転されると、図３に示すように、第１シェード２０及び第２シェード２３は遮蔽位置に移動される。また、アクチュエータ３０の通電が遮断された際にも、第１シェード２０及び第２シェード２３は、リターンスプリング４１，４３のバネ力によって遮蔽位置に移動される。
そこで、車両用前照灯１から前方へ照射される光によって、ロービーム用配光パターンが形成される。

即ち、本実施形態の車両用前照灯１によれば、アクチュエータ３０が第２シェード２３を第１開放位置へ移動させると、第１シェード２０は光透過部５５のみが遮蔽量を減少させ、他の部分は遮蔽位置のままである。更に、アクチュエータ３０が第２シェード２３を第２開放位置へ移動させると、第１シェード２０も遮蔽量が減少する遮蔽緩和位置に移動される。

そこで、シェード機構１５は、第１シェード２０の光透過部５５が第２シェード２３に閉鎖されたロービーム用配光パターンと、光透過部５５が開放されてこの部分のみが遮蔽量を減少させる片ハイビーム用配光パターンと、第１シェード２０の遮蔽量が減少するハイビーム用配光パターンとを、一つのアクチュエータ３０によって切り換えることができる。
この際、ロービーム用配光パターンを生成する為の配光生成部の全水平領域が第１シェード２０の上端縁２１で形成されているので、シェードが第１シェード２０と第２シェード２３に二分割されているにも関わらず、前方に照射されるロービーム用配光パターンのカットオフラインには、分割による漏光や色変化や配光段差を生じることが無い。

従って、本実施形態の車両用前照灯１は、図示しないコントロールユニットにより前方に存在する車両の状況に応じてアクチュエータ３０を駆動制御し、第２シェード２３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自車の配光特性を変化させることによって対向車や先行車を眩惑することなく自車の前方視認性を高めるとともに、カットオフラインの良好な配光パターンを得ることができる。

また、本実施形態の車両用前照灯１は、走行中の片ハイビーム又はハイビーム照射時にアクチュエータ３０への電力供給が途絶える等の故障が発生した場合、リターンスプリング４１，４３により遮蔽位置に付勢されている第１シェード２０及び第２シェード２３は、ストッパ４２Ａに第１シェード２０が係止されるまで回転して戻るので、自動でロービーム照射に戻すことで対向車へのグレアを防止することができる。

更に、図６に示すように、本実施形態のシェード機構１５に係る第１シェード２０の光透過部５５における上部開口縁（開口縁）には、リフレクタ１３の開口端下部に配置された第２反射面１４が集光反射した光源バルブ１０からの直接光の一部を前方に向けて反射する第１反射面２２が設けられている。

即ち、第１シェード２０の上端縁２１によって遮られるリフレクタ１３の反射光の一部Ｌ３の代わりに、使われていない直接光の一部Ｌ４を第２反射面１４が第１反射面２２に向けて集光反射し、該第１反射面２２がこの後方からの光Ｌ４を前方に向けて反射するように構成されている。
そこで、リフレクタ１３の反射光が第１シェード２０の上端縁２１に遮られることによって片ハイビーム用配光パターンに生じる光抜けを防止でき、運転者が違和感を生じない良好な配光パターンを得ることができる。

尚、上記実施形態における第１シェード、光透過部、第２シェード、アクチュエータ、第１反射面、第２反射面並びにシェード機構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い。必要とされる配光切換え動作が得られるなら、適宜に設計変更可能である。
例えば、上記実施形態のシェード機構１５においては、アクチュエータ３０としてパルスモータを用いたが、二段ソレノイドによって第２シェードを順次移動させる構成とすることも可能である。
更に、上記実施形態のシェード機構１５においては、一つのアクチュエータ３０を用いて第１シェード及び第２シェードを移動させる構成としたが、これら第１シェード及び第２シェードを二つのアクチュエータを用いることによって独立して移動させる構成とすることも可能である。

１ 車両用前照灯
２ 透明カバー（カバー）
３ ランプボディ
５ 灯具ユニット
８ 投影レンズ
１０ 光源バルブ（光源）
１０ａ 発光部
１３ リフレクタ
１４ 第２反射面
１５ シェード機構
１７ ホルダ
２０ 第１シェード
２１ 上端縁
２２ 第１反射面
２３ 第２シェード
３０ アクチュエータ
５５ 光透過部

Claims (2)

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、
   ロービーム用配光パターンを生成する為の配光生成部の全水平領域を形成する上端縁が前記投影レンズの後方側焦点近傍に位置する遮蔽位置に配置され、少なくとも前記上端縁を除く下方に光透過部が開口された板状の第１シェードと、
   前記光透過部を開閉可能な板状の第２シェードと、
   前記光透過部を閉鎖する閉鎖位置と前記光透過部を開放する開放位置に前記第２シェードを移動させるアクチュエータと、
   を備え、
   前記リフレクタと前記第１シェードとの間には、光源からの直接光の一部を、前記第１シェードの光透過部における開口縁に設けられて後方からの光の一部を前方に向けて反射する第１反射面に向けて反射する第２反射面が配置されることを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記第１シェードは、前記遮蔽位置よりも上記リフレクタからの反射光に対する遮蔽量を減少させる遮蔽緩和位置に移動可能なことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。

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