JP4536592B2

JP4536592B2 - 車両用灯具の光軸制御装置

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Publication number: JP4536592B2
Application number: JP2005144862A
Authority: JP
Inventors: 和史守永; 秀彰竹内
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2025-05-18
Also published as: JP2006321302A

Description

本発明は自動車等の車両の前照灯の光軸を制御するための装置に関し、特に車体の前部が路面に対して上下方向に傾いたときの俯仰角（以下、ピッチ角と称する）の変動にかかわらず光軸を一定の方向に向くように自動制御するオートレベリング機能を備えた光軸制御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は自動車の積載荷重や乗員数が変化して自動車のピッチ角が変化した場合でも前照灯の光軸を水平に近い方向に自動制御することが好ましい。このため、従来から各種の光軸制御装置が提案されており、ダイナミックオートレベリング装置とスタチックオートレベリング装置が実用化されている。ダイナミックオートレベリング装置は、走行中の自動車の加減速による車体のピッチ角の変化や停車中の荷物の積み降ろしや乗員の乗り降りによるピッチ角を常時検出して、検出したピッチ角に対応して光軸を制御する。スタチックオートレベリング装置は、自動車が停車中にのみピッチ角に対応して光軸を制御する。いずれの場合でも、センサ等によりピッチ角を検出し、検出したピッチ角に基づいて制御部が前照灯の光軸を上下に傾動させるためのアクチュエータを制御することで光軸を水平に近い方向に自動制御し、走行安全性を確保する。

このオートレベリング装置において、ダイナミックオートレベリング装置では、リアルタイムで光軸制御を行うため、前照灯のアクチュエータの作動回数が非常に多くなり、消費電力が嵩む上に、モータやギヤ等の駆動機構の構成部品に多大な耐久性が求められ、コスト高の要因になる。一方、スタチックオートレベリング装置は、停車時のみ光軸制御を行うためダイナミックオートレベリング装置に比較して消費電力は少なく、構成部品の耐久性が問題になることがないため、低コストに構成できる。しかし、その一方でスタチックオートレベリング装置は、停車時に自動車の片輪が縁石等に乗り上げる等、車体が通常の走行時とは異なるピッチ角の状態にあるときに光軸制御が行われると、その後走行時において光軸が不適切な方向となり、走行安全性を満たすことができなくなる。また、特許文献２で提案されているような自動車の車体のピッチ角を常に一定に保持する車体セルフレベリング装置を装備している自動車にスタチックオートレベリング装置を装備した自動車では、停車時にスタチックオートレベリング装置によって光軸を適正に制御しても、走行中に車体セルフレベリング装置が作動して車体のピッチ角を制御したときに光軸が不適切な方向に向けられてしまう。

このようなスタチックオートレベリング装置の問題を解消するために、特許文献１では、停車時と安定走行時にのみ光軸制御を行うように制御部を構成した技術を提案している。すなわち、光軸制御を行うタイミングを停車時と安定走行時に限ることで、アクチュエータの作動回数を抑制して消費電力を低減し、また駆動機構の構成部品に要求される耐久性を緩和する。一方、停車時に異常な光軸方向の制御が行われた場合でも、安定走行時での光軸制御によって適正な光軸制御が実現できる。
特開２０００−８５４５８号公報特開２００１−１１３９２７号公報

特許文献１の技術では、安定走行時における光軸制御を実行するために安定走行時を検出するための処理が必要である。すなわち、車速を検出して当該車速が所定速度以上であるか、加速度を検出して当該加速度が所定加速度以下であるか、自動車の走行から一定時間を経過しているか等の判定を行った上で、これらの条件を満たしている場合を安定走行時として光軸制御を実行している。そのため、光軸制御を実現するための処理工程数が多く、複雑な制御が必要になる。また、自動車が走行を開始して安定走行になるまでの間は光軸制御が行われないことになり、その間は光軸が適正でない方向に向けられたままになることは避けられない。一方、一度安定走行となって光軸制御を行ったときに、車速が所定速度よりも低下した場合や、乗員が車内で移動してピッチ角が変化したような場合でも光軸制御が行われないことになり、この場合でも光軸が適正でない方向に向けられたままになってしまう。

本発明の目的は、スタチックオートレベリング装置の利点を活かすとともに、車両の走行時におけるピッチ角変化に対応して適正な光軸制御を行うことを可能にした光軸制御装置を提供するものである。

本発明は、車両の走行中に車体姿勢が一定姿勢となるように制御を行う車体姿勢制御装置を備えた車両に設けられ、車高センサからの車高信号に基づいて車体に設けられた灯具の光軸角度を変化制御する光軸制御装置であって、前記車体姿勢が所定の角度以上変化されたときに前記車体姿勢制御装置が作動したことを認識し、認識したときにはその都度灯具の光軸角度を変化する光軸制御を行うとともに当該光軸制御の回数を計数し、当該光軸制御の回数が所定の回数に達するまで前記光軸制御を可能としたことを特徴とする。また、光軸制御装置は、車両が停車したときには光軸制御の回数の計数値をリセットする。

本発明によれば、車両の走行中に停車時の姿勢から一定姿勢となるように車体姿勢制御装置が作動して車体のピッチ角が順次変化して行く場合にも灯具の光軸を一定方向に制御することができ、安全運転の点で好ましい。その一方で、車両の走行中における当該車体ピッチ角の変化に伴う灯具の光軸制御の回数を所定の回数に制限しているので、ダイナミックオートレベリング装置での光軸制御のように制御回数が無制限に行われる場合に比較して光軸制御の作動回数を格段に低減することができ、光軸制御装置の構成部品にダイナミッグオートレベリング装置のような高耐久性の部品を採用する必要はなく、低コストに構成できるとともに、消費電力を抑制する上でも有利になる。

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明の光軸制御装置を備えた自動車の概念構成図である。自動車ＣＡＲの前部に設けられた左右のヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬはそれぞれ制御ユニット１によって制御されるオートレベリング装置によって光軸が上下方向に傾動可能とされている。また、一部のみを図示するが自動車の各車輪に設けられる懸架装置には車体セルフレベリング装置ＳＬＳが備えられ、自動車の車体を常時水平、または水平に近いピッチ角となるように自動制御する。この車体セルフレベリング装置ＳＬＳの詳細については説明を省略するが、例えば、車輪の懸架装置に油圧シリンダを備えておき、当該懸架装置における車高が低くなったときに、車両走行時の上下振動によってポンピング作用を発生させ、作動油の移動で発生した圧力により油圧シリンダのロッドを上昇させて車高を復元する装置として構成される。さらに、自動車の前後の各車輪における車高を検出するための車高センサＳＨと、自動車の車速を検出するための車速センサＳＶとが設けられている。さらに、この実施例では自動車のステアリングホイールＳＷの回転角度から自動車の操舵角を検出するステアリングセンサＳＳＷが設けられている。

前記左右のヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬは、ここでは図２の縦断面図と図３の部分分解斜視図に示すようにスイブルランプとして構成した例を示しており、ランプボディ２１と透明な前面カバー２２とで構成されるランプハウジング２内に概ねコ字状に曲げ加工されたフレーム４が配設され、このフレーム４の上板４１と下板４２との上下間にプロジェクタ型ランプ５が内装され、スイブルアクチュエータ６によって上部と下部に設けられた回転支軸５１の回りに水平方向に回動可能に支持されている。前記ブロジェクタ型ランプ５１はリフレクタ５２、ホルダ５３、レンズ５４とを備え、内部にはバラスト装置３によって点灯される放電バルブ５５が内装されており、前記ホルダ５３の上下面にそれそれ前記回転支軸５１が突出形成されている。前記スイブルアクチュエータ６は固定ネジ６１によって前記フレーム４の下板４２の下面に固定され、かつその上面には回転出力軸６２が突出されており、この回転出力軸６２は前記プロジェクタ型ランプ５の下側の回転支軸５１に連結される。前記スイブルアクチュエータ６内には図には表れないモータと、このモータの回転出力を変速する変速機構等が内蔵されており、前記ステアリングセンサＳＳＷからの操舵角に基づいて制御されるモータの回転によって前記回転出力軸６２が回転され、当該操舵角に追従してプロジェクタ型ランプ５の水平方向の光軸角度をスイブル制御する。

前記フレーム４は背板４３の上辺の左右２箇所にそれぞれ配設したエイミングナット４４に螺合するエイミングネジ４５により前記ランプボディ２１に支持されている。また、下辺の一部に配設した球軸受４６においてレベリングアクチュエータ７に連結されている。前記レベリングアクチュエータ７はプロジェクタ型ランプ５の前後方向に沿って進退動作可能な連結ロッド７２を有するレベリングモータ７１を有しており、このレベリングモータ７１は前記ランプボディ２１の外側面に固定され、前記連結ロッド７２の先端部は前記フレーム４の下部に設けた球軸受４６に嵌合されている。レベリングアクチュエータ７は前記制御ユニット１によりレベリングモータ７１が駆動されると、連結ロッド７２が軸方向に進退動作され、連結ロッド７２に連結されたフレーム４が上辺の２つのエイミングネジ４５を支点にして垂直方向に揺動され、フレーム４内に配設したプロジェクタ型ランプ５の光軸を上下に傾動してレベリング制御が行われる。また、前記レベリングアクチュエータ７にはレベリングモータ７１の連結ロッド７２の移動量をフレーム４の傾動角として、換言すればプロジェクタ型ランプ５の光軸角度信号として検出するために図には表れない角度センサが設けられている。

前記制御ユニット１は、図２に示すように、前記車高センサＳＨからの車高信号と、車速センサＳＶからの車速信号と、ステアリングセンサＳＳＷからの操舵角信号が入力される。また、前記各センサからの各信号に基づいて所定のアルゴリズムで演算処理を行なう演算部１１を備えている。この演算部でのアルゴリズムについては後述するが、前記車高信号に基づいて自動車のピッチ角を演算し、演算したピッチ角に基づいて適正な光軸角度を求め、この適正な光軸角度を現在の光軸角度として内部メモリに記憶する。また、次に入力される車高信号に基づいて同様の演算を行い、得られた光軸角度と記憶していた光軸角度とを比較してその差を補正値として演算する。また、制御ユニット１には前記演算部１１で演算した補正値に基づいて前記ヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの光軸角度を補正するために前記レベリングアクチュエータ７を制御する制御部１２を備えている。

ここで、本実施例の光軸制御装置は前述したようなスタチックオートレベリング装置として構成されており、そのためにレベリングアクチュエータ７やフレーム４及びエイミングネジ４５等のレベリング動作を行うための機構を構成している部品は、ダイナミックオートレベリング装置に用いられる部品に比較して耐久性の低い低コストの部品が採用されている。

以上の構成の光軸制御装置における光軸制御のアルゴリズムを図４及び図５のフローチャートと図６のタイミング図を参照して説明する。なお、図６は横軸が時間、縦軸が光軸角度を示しており、実線は車体角度を太破線はヘッドランプの光軸角度をそれぞれ示している。図４のメインルーチンにおいて、制御ユニット１はエンジンがオンであることを判定すると（Ｓ１００）、自動車が停車しているか否かを判定し（Ｓ１０１）、停車の場合には後述する補正走行中制御の回数ＮをＮ＝０に設定し（Ｓ１０２）、直ちに停止時制御を実行する（Ｓ１０３）。この停止時制御Ｓ１０３は、図５にサブルーチンを示すように、制御ユニット１は車高センサＳＨからの車高信号を取込み（Ｓ２０１）、その車高に基づいて車体のピッチ角、すなわち自動車の前部の上下方向の傾きを演算する（Ｓ２０２）。次いで、演算したピッチ角に基づいて適正な光軸角度を演算し（Ｓ２０３）、演算した適正な光軸角度と角度センサからの現在のヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの光軸角度とを比較してその差を補正値として演算し（Ｓ２０４）、この補正値に基づいて制御ユニット１がレベリングアクチュエータ７を制御する（Ｓ２０５）。この制御では、レベリングアクチュエータ７の角度センサからの現在のヘッドランプの光軸角度信号に基づいてフィードバック制御を実行する。これによりフレーム４と共にプロジェクタ型ランプ５が上下方向に傾動制御され、ヘッドランプＬＨＬ，ＲＨＬの光軸を所定の光軸角度に制御する。このプロジェクタ型ランプ５の傾動制御では、前述のようにレベリングアクチュエータ７によりフレーム４の下部を前後方向に移動することで上部のエイミングネジ４５を支点としてフレーム４を上下方向に傾動させることは言うまでもない。ステップＳ１０１において自動車が停車していないときには、ステップＳ１１２において後述する初期走行中制御Ｓ１０５を実行しているか否かを判定し、実行していないときにはステップＳ１０４に移行し、実行している場合にはさらにステップＳ１１３において後述する確認走行中制御Ｓ１０７を実行しているか否かを判定し、実行していないときにはステップＳ１０６に移行し、実行している場合にはステップＳ１０８に移行する。

次いで、図４に戻り、制御ユニット１は車速センサＳＶからの車速信号により自動車が走行を開始したことを判断するとともに内蔵タイマーを用いて計時を開始し、これと並行して車速センサＳＶからの車速信号を監視し、かつ車高センサＳＨからの車高信号を監視する。そして、自動車の走行において所定時間、ここでは３秒間、車速がほぼ一定で車高が殆ど変化していない安定走行状態であると判定したときに（Ｓ１０４）、初期走行中制御を実行する（Ｓ１０５）。この初期走行中制御Ｓ１０５は図５に示した前記停止時制御Ｓ１０３と同じであり、検出した車高信号に基づいてピッチ角を演算し（Ｓ２０１，Ｓ２０２）、次いで演算したピッチ角に基づいて適正な光軸角度を演算し（Ｓ２０３）、演算した適正な光軸角度と角度センサからの現在のヘッドランプの光軸角度とを比較してその差を補正値として演算し（Ｓ２０４）、この補正値に基づいて制御ユニット１がレベリングアクチュエータ７を制御してフレーム４及びプロジェクタ型ランプ５の傾動をフィードバック制御し（Ｓ２０５）、ヘッドランプの光軸制御を実行する。ステップＳ１０４において自動車が安定走行ではないときには停止時制御Ｓ１０３で制御した光軸角度に固定する（Ｓ１２０）。

次いで、図４に戻り、初期走行中制御Ｓ１０５を実行した後、さらに所定時間、ここでは３０秒間、車速がほぼ一定で車高が殆ど変化していない安定走行状態であると判定したときに（Ｓ１０６）、確認走行中制御を実行する（Ｓ１０７）。この確認走行中制御Ｓ１０７は前記初期走行中制御Ｓ１０５と同じであり、図５に示したように、検出した車高信号に基づいてピッチ角を演算し（Ｓ２０１，Ｓ２０２）、演算したピッチ角に基づいて適正な光軸角度を演算し（Ｓ２０３）、演算した適正な光軸角度と角度センサからの現在のヘッドランプの光軸角度とを比較してその差を補正値として演算し（Ｓ２０４）、この補正値に基づいて制御ユニット１がレベリングアクチュエータ７を制御してフレーム４及びプロジェクタ型ランプ５の傾動をフィードバック制御し（Ｓ２０５）、ヘッドランプの光軸制御を実行する。ステップＳ１０６において自動車が安定走行ではないときには初期走行中制御Ｓ１０５で制御した光軸角度に固定する（Ｓ１２０）。

以上の初期走行中制御Ｓ１０５と確認走行中制御Ｓ１０７はこれまでもスタチックオートレベリング装置において行われており、特に確認走行中制御Ｓ１０７において制御ユニット１が適正な光軸角度に設定されていることを確認すると以降は自動車のエンジンを停止して停車するまでヘッドランプの光軸角度は当該制御された光軸角度に固定されることになる。すなわち、ステップＳ１０４，Ｓ１０６において安定走行状態でないと判定されたとき（この場合はエンジンが停止された状態を含む）には、レベリングアクチュエータ７において光軸角度を固定する（Ｓ１２０）。そのため、以降の走行中において車体セルフレベリング装置ＳＬＳが作動して自動車の車体のピッチ角が変化したときには、ヘッドランプの光軸が適切でない状態になるおそれが生じることは前述の通りである。

そこで、本実施例では確認走行中制御Ｓ１０７が完了した後においても、図４に示したように、制御ユニット１は自動車がほぼ３０秒間、一定速度で走行している安定走行状態であるかを判定し（Ｓ１０８）、安定走行状態のときには車高センサＳＨで検出した車高信号を監視し、この車高信号から車高の変動を検出し、さらには車体のピッチ角とその変動を演算することで車体セルフレベリング装置ＳＬＳが動作したか否かを判定する（Ｓ１０９）。ここでは、この車体セルフレベリング装置ＳＬＳが作動したことを判定するために、演算したピッチ角の変動値を予め設定したしきい値と比較する。例えば、角度0.18度をしきい値として設定している。安定走行状態のときにピッチ角変動値がしきい値を越えないとき、すなわち車体セルフレベリング装置ＳＬＳが作動せず、走行中における路面の凹凸等によって自動車のピッチ角が微小に変化するようなときには光軸制御は行わない。一方、自動車が安定走行状態のときにピッチ角変動値がしきい値を越えたとき、すなわち車体セルフレベリング装置ＳＬＳが作動したと判定したときには補正走行中制御を実行する（Ｓ１１０）。この補正走行中制御Ｓ１１０は、前記初期走行中制御Ｓ１０５や確認走行中制御Ｓ１０７と同様に、図５に示したように、検出したピッチ角に基づいて適正な光軸角度を演算し（Ｓ２０１〜Ｓ２０３）、次いで、演算した適正な光軸角度と角度センサからの現在の光軸角度とを比較してその差を補正値として演算し（Ｓ２０４）、この補正値に基づいて制御ユニット１がレベリングアクチュエータ７を制御してフレーム４及びプロジェクタ型ランプ５の傾動をフィードバック制御し（Ｓ２０５）、ヘッドランプの光軸制御を実行する。

この補正走行中制御Ｓ１１０は、図４に示したように、自動車が停車するまでの間、予め設定した所定回数Ｎを上限とする回数だけ実行する（Ｓ１１１）。ここでは所定回数ＮをＮ＝６に設定し、実行した補正走行中制御Ｓ１１０が６回に達するまではステップＳ１０８に戻って繰り返し補正走行中制御を実行するので、補正走行中制御は最大で６回まで実行することになる。補正走行中制御を６回行った後は自動車が停車するまでヘッドランプの光軸は最終に制御された光軸位置に固定されることになる（Ｓ１２０）。一方、補正走行中制御Ｓ１１０を６回行ったとき、あるいは６回未満のときでも安定走行ではないとき、及びピッチ角が変化しないときにはいずれの場合でも直前に制御された光軸角度に固定されることになる（Ｓ１２０）。

このように、本実施例における光軸制御装置は、自動車の走行中に車体セルフレベリング装置が作動して車体姿勢のレベリングを行って車体のピッチ角が変化した場合にもヘッドランプの光軸角度を適切に制御することができる。その一方で、自動車が停車状態から走行を開始し、次にエンジンを停止して停車するまでの１回の走行の間、最低で停車時制御、初期走行中制御、確認走行中制御を行うのみであり、最大でもこれらの制御に加えて６回の補正走行中制御を行うのみであり、光軸制御の作動回数が制限される。したがって、従来におけるスタチックオートレベリング装置での光軸制御に比較すれば補正走行中制御を行うだけ光軸制御の回数が増えることになるが、ダイナミックオートレベリング装置での光軸制御のように、走行中の路面の凹凸によって車体のピッチ角が変化した場合、あるいは車体セルフレベリング装置ＳＬＳが作動してピッチ角が僅か変動した場合のいずれにおいても回数が制限されることなく光軸制御を行う場合に比較して光軸制御の回数を抑制することができる。特に、本実施例では車体セルフレベリング装置ＳＬＳが作動した場合でも、ピッチ角がしきい値（0.18度）以上変化しない場合には光軸制御は行わないので、ヘッドランプの光軸制御を行う必要がない程度の微小なピッチ角の変動を無視することになり、それだけレベリングアクチュエータ７での光軸制御の制御回数を抑制することができる。したがって、レベリングアクチュエータ７の構成部品にダイナミッグオートレベリング装置のような高耐久性の部品を採用する必要はなく、低コストに構成できる。また、補正走行中制御の回数が６回以下に制限されているので、消費電力を抑制する上でも有効になる。

ここで、補正走行中制御の判断基準としての車体セルフレベリング装置によるピッチ角のしきい値は実施例の値に限られるものではなく、自動車のホイールベース長や初期車高等の違いによって実施例とは異なるしきい値に設定してもよい。また、補正走行中の最大回数の値も、自動車に装備する光軸制御装置のコスト等に対応して実施例の６回とは異なる適宜の回数に設定するようにしてもよい。また、一般的な自動車の走行では、車速が高速の場合には車体セルフレベリング装置が作動してピッチ角が変動することは少なく、中速・低速の場合には車体セルフレベリング装置が作動する状況が比較的に多くなることに鑑み、車速に応じてピッチ角のしきい値や光軸制御の最大回数の値を相違させてもよい。

また、前記実施例では自動車が走行を開始したときに初期走行中制御と確認走行中制御を行い、その後に補正走行中制御を行っている例について説明したが、これら初期走行中制御と確認走行中制御を本発明における補正走行中制御の概念に含め、走行中は補正走行中制御のみを行うように構成してもよい。この場合には、補正走行中制御の最大回数は初期走行中制御と確認走行中制御を含めた回数として設定すればよい。

本発明の光軸制御装置を備えた自動車の概略構成図である。ヘッドランプの縦断面図である。レベリング機構の部分分解斜視図である。本発明の動作を説明するためのメインルーチンのフロー図である。本発明の動作を説明するためのサブルーチンのフロー図である。車体角度に対する光軸角度の制御動作を説明するタイミング図である。

符号の説明

１制御ユニット
２ランプハウジング
４フレーム
５プロジェクタ型ランプ
６スイブルアクチュエータ
７レベリングアクチュエータ
１１演算部
１２制御部
ＬＨＬ，ＲＨＬヘッドランプ
ＳＬＳ車体セルフレベリング装置
ＳＨ車高センサ
ＳＶ車速センサ

Claims

車両の走行中に車体姿勢が一定姿勢となるように制御を行う車体姿勢制御装置を備えた車両に設けられ、車高センサからの車高信号に基づいて車体に設けられた灯具の光軸角度を変化制御する光軸制御装置であって、前記車体姿勢が所定の角度以上変化されたときに前記車体姿勢制御装置が作動したことを認識する機能を備え、前記車両の走行中は前記車体姿勢制御装置が作動したことを認識したときにその都度灯具の光軸角度を変化する光軸制御を行うとともに当該光軸制御の回数を計数し、当該光軸制御の回数が所定の回数に達するまで前記光軸制御を可能としたことを特徴とする車両用灯具の光軸制御装置。
前記光軸制御装置は、車両が停車したときには前記光軸制御の回数の計数値をリセットすることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具の光軸制御装置。