JP3643315B2 - 車両用照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車等の車両の照明装置に関し、特に走行状況に対応してランプ光の照射方向を追従変化させるランプ偏向角度制御手段、例えば適応型照明システム（以下、ＡＦＳ（Adaptive Front-lighting System））を備え、当該ＡＦＳ上において生じる障害に対して走行安全性を確保した車両用照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の走行安全性を高めるために提案されているＡＦＳは、図１に概念図を示すように、自動車のステアリングホイールＳＷの操舵角、自動車の速度、その他自動車の走行状況を示す情報をセンサ１により検出してその検出出力を電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ（Electronic Controll Unit）２に出力する。前記ＥＣＵ２は入力されたセンサ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スイブル式灯具３Ｒ，３Ｌ、すなわち照射方向を左右方向に偏向制御可能な前照灯３を制御する。このようなスイブル式灯具３Ｒ，３Ｌとしては、例えば前照灯内に設けられているリフレクタを水平方向に回動可能な構成としてリフレクタをモータ等の駆動力源によって回転駆動する構成のものがあり、ここではアクチュエータと称している。この種のＡＦＳによれば、自動車がカーブした道路を走行する際には、当該自動車の走行速度に対応してカーブ先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である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このＡＦＳにおいて障害が発生したとき、特に前照灯の照射方向が自動車の直進方向に対して左右のいずれか方向に偏向した状態で制御不能な状態になったときには、自動車の直線走行や反対方向のカーブを曲がる際に前方を照明することができなくなり走行安全性が悪化してしまうことになる。ＡＦＳにおける障害としては、例えば、図１に示したＡＦＳにおいては、センサ１が故障してセンサ１からＥＣＵ２にセンサ出力が入力されない場合、ＥＣＵ２が故障した場合、前照灯３内のアクチュエータが故障した場合があり、いずれの場合もＡＦＳが正常に機能しなくなる。そのため、ＡＦＳには障害が発生したときにも安全性が低下されることがないような機能、すなわちフェールセーフ機能を有することが要求される。
【０００４】
本発明の目的は、ＡＦＳにおいて障害が発生した場合でも、走行安全性を確保したフェールセーフ機能を有する車両用照明装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の走行状況に対応してランプの照射方向の偏向角度を変化制御するランプ偏向角度制御手段を備える車両用照明装置において、前記ランプ偏向角度制御手段には、前記ランプの偏向角度を検出する偏向角度検出手段の異常を検出する異常検出手段と、前記偏向角度検出手段に異常が生じたときに前記ランプの偏向角度を予め設定した基準角度位置に設定する基準角度位置設定手段を備え、基準角度位置設定手段は基準角度位置への設定に際し、ランプを一方向に偏向動作させた最大偏向角度位置から反対方向に所定角度だけ戻す制御を行う構成であることを特徴とする。前記基準角度位置設定手段は、ランプの偏向角度を変化させるモータと、当該モータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、モータを駆動制御するモータ制御手段とを備え、モータ制御手段はランプの偏向角度検出手段に異常が生じたときにモータをロック状態となるまで一方向に回転する制御と、モータがロック状態となった以降に当該モータを所定回転角度だけ逆方向に回転する制御とを実行可能な構成とする。また、回転位置検出手段はモータの回転動作に伴ってパルス信号を出力するホール素子を有し、モータ制御手段はモータを所定回転角度だけ逆方向に回転する制御としてホール素子から出力されるパルス信号のパルス数を計数する制御を行う構成とすることが好ましい。さらに、ランプ偏向角度制御手段は、車両の操舵方向を検出するセンサと、センサ出力に基づいてランプ偏向角度信号を出力するコントロールユニットと、ランプ偏向角度信号に基づいてランプを偏向動作させるアクチュエータとを備え、異常検出手段はコントロールユニットとアクチュエータ内にそれぞれ設けられ、当該アクチュエータの異常検出手段で異常を検出した場合は前記コントロールユニットを介することなく前記基準角度位置設定手段を動作させる構成としてもよい。
【０００６】
本発明によれば、ＡＦＳにおけるランプの偏向角度を検出することができなくなりシステムが誤動作する状況に陥ったときに、基準角度位置設定手段を動作させて基準位置にランプの偏向角度を固定することにより、ランプが車両の走行方向に対して異常な偏向角度の状態に固定される状態を未然に防止することができ、安全交通の点で好ましいフェールセーフが実現可能になる。また、基準角度位置設定手段は、基準角度位置への設定に際してはランプを一方向に偏向動作させた最大偏向角度位置から反対方向に所定角度だけ戻す制御を行うので、システムが誤差動する状況でもランプを確実に基準角度位置に設定することができる。例えば、ランプを偏向動作させるモータをロック状態となるまで一方向に回転し、そのロック状態から逆方向に一定量だけ回転したモータを逆方向に一定量だけ回転する構成を採用することで、この際にモータに附属されているホール素子から出力されるパルス信号を利用することで、既存のモータとは別の部品を必要とすることはなく、構成の複雑化、コスト高を生じることはない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図２は図１に示した本発明のランプ偏向角度制御手段としての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式灯具で構成した前照灯の左側灯具３Ｌの縦断面図、図３はその内部構造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、後部開口にはカバー１３がそれぞれ取着されて灯室１４を形成しており、当該灯室１４内には上板１５１、下板１５２を有する棚状をした固定ブラケット１５が内装されており、この固定ブラケット１５の上部に固定リフレタク２１が取着され、下部にスイブルリフレクタ３１が支持されている。前記固定リフレクタ２１は前記固定ブラケット１５の上板１５１上にネジ２２により固定されており、当該固定リフレクタ２１内にはシェード２４とともに放電バルブ（ディスチャージバルブ）２３が取着され、自動車の正面方向に向けて所定の配光特性となる固定ランプ２０として構成されている。前記スイブルリフレクタ３１は前記固定ブラケット１５の上板１５１と下板１５２との間に内挿され、当該スイブルリフレクタ３１の上面から突出された支軸３２を中心として水平方向に回動可能に嵌合支持されており、かつその内部にはシェード３４とともにハロゲンバルブ３３が取着されている。また、前記灯室１４内の固定ブラケット１５の下板１５２の下側には、図１に示したランプ偏向角度制御手段としてのＥＣＵ２によって駆動されるランプ偏向手段としてのアクチュエータ４が固定支持されており、前記固定ブラケット１５に設けられているステム１５３がネジ１６によって前記アクチュエータ４の一部に固定されている。前記アクチュエータ４の回転出力軸４４は前記支軸３２と同軸位置において前記スイブルリフレクタ３１の下面に設けた軸受部３５に連結され、当該回転出力軸４４の回転駆動力によって前記スイブルリフレクタ３１が回転駆動され、その照明方向が左右に偏向可能なスイブルランプ３０として構成されている。
【０００８】
図４は前記アクチュエータ４の要部の分解斜視図、図５はその組み立て状態の縦断面図である。ケース４１は下ハーフ４１Ｄと上ハーフ４１Ｕとで構成され、下ハーフ４１Ｄの突起４１０と上ハーフ４１Ｕの嵌合片４１１とが互いに嵌合される。また、前記上ハーフ４１Ｕと下ハーフ４１Ｄには前記固定ブラケット１５を支持するための支持片４１２，４１３がそれぞれ両側に向けて突出形成されている。前記ケース４１内にはプリント基板４２が内装されており、後述する制御回路としての電子部品４３と、前記スイブルリフレクタ３１を直接的に回転駆動するための前記回転出力軸４４と、前記回転出力軸４４を回転駆動するための駆動源としてのブラシレスモータ４５と、前記ブラシレスモータ４５の回転力を前記回転出力軸４４に伝達するための減速歯車機構４６とが搭載されている。前記回転出力軸４４には同軸にランプ偏向角度検出手段としてのポテンショメータ４８が配設されている。また、前記プリント基板４２には、前記ブラシレスモータ４５及び前記スイブルランプ３０のハロゲンランプ３３にそれぞれ電力を供給するための図外の車載電源コードが接続されるコネクタ４７が配設されている。また、前記上ハーフ４１Ｕの上面には、前記アクチュエータ４と前記ハロゲンランプ３３のコード３６とを電気接続するための可動接点機構４９が配設されている。
【０００９】
前記ブラシレスモータ４５は、図６に一部を破断した斜視図に示すように、前記下ハーフ４１Ｄのボス穴４１４にスラスト軸受４５１及び軸受スリーブ４５２によって軸転可能に支持された回転軸４５３と、前記回転軸４５３の周囲において前記プリント基板４２に固定支持されたステータコイル４５４と、前記回転軸４５３に固定されて前記ステータコイル４５４を覆うように被せられた円筒容器状のロータ４５５とを備えている。前記ロータ４５５はロータボス４５６により前記回転軸４５３に固定され、かつ内面には円筒状のロータマグネット４５７を一体に有している。前記ステータコイル４５４は円周方向に等配された３対のコイルで構成され、各対のコイルは前記プリント基板４２の図外のプリント配線を介して給電され、当該給電により円周方向に交互にＳ極とＮ極とに磁化される構成である。前記ロータマグネット４５７は前記ステータコイル４５４に対応して円周方向に交互にＳ極とＮ極とに着磁されている。このブラシレスモータ４５では、前記ステータコイル４５４の３つのコイルに対して位相の異なる交流、すなわち三相交流を供給することによって前記ロータマグネット４５７、すなわち前記ロータ４５５及び回転軸４５３を回転駆動させるものである。さらに、図６に示されるように、前記プリント基板４２には前記ロータ４５５の円周方向に沿って所要の間隔で並んだ複数個、ここでは３個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が配列支持されており、前記ロータ４５５と共にロータマグネット４５７が回転されたときに各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３における磁界が変化され、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のＯＮ，ＯＦＦ状態が変化されてロータ４５５の回転周期に対応したパルス信号を出力するように構成されている。
【００１０】
前記ポテンショメータ４８は前記プリント基板４２を貫通して前記下ハーフ４１Ｄのボス穴４１５に立設された固定軸４８１に固定され、その表面に図外の抵抗パターンが形成された固定基板４８２と、前記固定基板４８２と軸方向に対向されて前記固定軸４８１に回転可能に支持され前記抵抗パターンの表面で摺動される図外の摺動接点を有する回転円板４８３とを備えている。前記固定基板４８２は円周一部に設けた係合突片４８５が下ハーフ４１Ｄの内壁の一部に係合することで下ハーフ４１Ｄに対して回り止めが行われる。また、前記回転円板４８３の円周一部には調整片４８６が突出形成されている。このポテンショメータ４８では、前記回転円板４８３の回転動作により抵抗パターンの表面上での摺動接点の摺動位置が変化されることで、前記固定基板４８２に設けた抵抗パターンの抵抗値が変化され、固定基板４８２の電極端子４８４から当該抵抗値が回転出力軸の回転位置、すなわちスイブルリフレクタ３１の偏向角度検出信号として出力される構成となっている。
【００１１】
前記回転出力軸４４は前記ポテンショメータ４８の前記回転円板４８３にクラッチ結合した構成とされており、前記ポテンショメータ４８の前記固定軸４８１に被せられて軸転可能な中空軸部４４１と、前記中空軸部４４１の下端部に一体に設けられた短円筒状のクラッチ筒４４２と、前記クラッチ筒４４２の外周一部にわたって一体に形成されたセクタギヤ４４３とを有している。前記クラッチ筒４４２は前記回転円板４８３を覆うように配設されるとともに、円周一部に切欠き４４４が設けられ、バネ線材をほぼ円形に曲げ形成して前記回転円板の円周面に弾着されたクラッチバネ４４５の両端部が当該切欠き４４４に係合され、当該クラッチバネ４４５を介して前記回転円板４８３に回転方向に摩擦的に結合されている。したがって、前記回転円板４８３の円周一部に突出された調整片４８６を治具等により押さえて当該回転円板４８３の回転を係止した状態で前記回転出力軸４４、すなわちクラッチ筒４４２を手操作により回転操作すれば、クラッチバネ４４５における摩擦結合により回転出力軸４４を回転円板４８３に対して滑り回動させ、ポテンショメータ４８と回転出力軸４４との回転方向の相対位置調整が可能になる。この相対位置調整はポテンショメータ４８の出力の零調整に利用される。
【００１２】
前記減速歯車機構４６は前記ブラシレスモータ４５と前記ポテンショメータ４８のセクタギヤ４４３との間の領域に配設されている。前記減速歯車機構４６は前記ブラシレスモータ４５の回転軸４５３に取着された駆動歯車４６１と、前記プリント基板４２を貫通して前記下ハーフ４１Ｄのボス穴４１６，４１７に所要の間隔で立設された２本の固定軸４６２，４６３にそれぞれ回転可能に軸支された第１歯車４６４と第２歯車４６５とを備えている。前記第１歯車４６４と第２歯車４６５はそれぞれ大径歯車４６４Ｌ，４６５Ｌと小径歯車４６４Ｓ，４６５Ｓが一体化され、前記駆動歯車４６１と第１歯車４６４の大径歯車４６４Ｌが噛合され、第１歯車４６４の小径歯車４６４Ｓと第２歯車４６５の大径歯車４６５Ｌが噛合され、第２歯車４６５の小径歯車４６５Ｓと前記セクタギヤ４４３が噛合されている。これにより、前記ブラシレスモータ４５の回動力は減速歯車機構４６により減速して前記セクタギヤ４４３に伝達され、前記回転出力軸４４を減速回転動作させることになる。前記回転出力軸４４の上端部はスプライン軸４４６として形成されており、前記上ハーフ４１Ｕに開口された出力軸穴４１８を貫通して前記ケース４１の上面側に突出されており、前記スイブルリフレクタ３１の下面に設けられた軸受部３５のスプライン溝に嵌合され、当該回転出力軸４４の回転力によってスイブルリフレクタ３１が一体的に回動されるようになっている。
【００１３】
前記上ハーフ４１Ｕの上面に配設された前記可動接点機構４９は、前記ケース４１内に内装されて一部が前記上ハーフ４１Ｕの上面に開口された円周上の一対の矩形穴４１９を通して露出されスプリング４９２によって突出方向に付勢された一対の接点ブラシ４９１と、前記回転出力軸４４のスプライン軸４４６が嵌合されるスプライン軸穴４９４を有して回転出力軸４４と回転方向に一体化されて前記接点ブラシ４９１の上側領域において回動される接点板４９３とを備えている。前記接点板４９３は下面に前記接点ブラシ４９１に摺接される一対の接点片（図示せず）が延設されており、前記接点ブラシ４９１との電気接触を保った状態で回転出力軸４４と共に回動することが可能とされている。また、前記接点板４９３には前記接点片につながる電極端子４９５が設けられており、当該電極端子４９５には図２に示した前記スイブルランプ３０のハロゲンランプ３３に接続されたコード３６の図外のコネクタが着脱可能とされている。また、前記一対の接点ブラシ４９１はそれぞれ前記ケース４１内に延設された細幅の一対の導電板４９６の一端に導電ワイヤ４９７で接続されており、当該導電板４９６の他端に接続される図外のコネクタにより図外の車載電源に電気接続されている。これにより、前記可動接点機構４９は前記ハロゲンランプ３３を車載電源に電気接続するとともにスイブルランプ３０のスイブルリフレクタ３１が可動した際に、スイブルランプ３０とアクチュエータ４とを接続するコード３６に捩じれ等が生じることを防止し、スイブルリフレクタ３１の円滑な回動動作を確保する。
【００１４】
図７は前記ＥＣＵ２及びアクチュエータ４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はそれぞれ自動車の左右のスイブル式灯具３Ｌ，３Ｒ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内には前記センサ１からの情報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、メインＣＰＵ２０１を含むＥＣＵ２における各種信号を監視し、異常を検出したときに異常信号を出力する異常検出回路２０３とを備えている。なお、前記異常検出回路２０３の機能をメインＣＰＵ２０１に行わせるように構成してもよい。
【００１５】
また、自動車の左右の各スイブル式灯具３Ｌ，３Ｒの各スイブルランプ３０にそれぞれ設けられた前記アクチュエータ４内に内装されている電子部品で構成される制御回路４３は、前記ＥＣＵ２との間の信号を入出力するためのＩ／Ｆ回路４３２と、前記Ｉ／Ｆ回路４３２から入力される信号及び前記ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐ並びに前記ポテンショメータ４８から入力される偏向角度検出信号ＤＸに基づいて所定のアルゴリズムでの処理を行うサブＣＰＵ４３１と、前記Ｉ／Ｆ回路４３２を通して入力される信号を監視し、当該信号が異常であると判定したときに前記サブＣＰＵ４３１に異常信号を出力する異常検出回路４３３と、前記ブラシレスモータ４５を回転駆動するためのモータドライブ回路４３４とを備えている。なお、前記異常検出回路４３３の機能をサブＣＰＵ４３１に行わせるようにしてもよい。ここで、前記ＥＣＵ２からは前記制御信号Ｃ０の一部としてスイブルランプ３０の偏向角度信号ＤＳが出力され前記アクチュエータ４に入力される。また、前記ＥＣＵ２からは障害発生時に前記スイブルランプ３０を消灯するための消灯信号Ｎが出力されるが、この消灯信号はアクチュエータ４とは別に設けられて前記スイブルランプ３０を点灯するための点灯回路５に入力されるように構成されている。
【００１６】
また、図８は前記アクチュエータ４の前記モータドライブ回路４３４及びブラシレスモータを模式的に示す回路図である。前記アクチュエータ４のサブＣＰＵ４３１から制御信号として速度制御信号Ｖ、スタート・ストップ信号Ｓ、正転・逆転信号Ｒがそれぞれ入力され、かつ前記３つのホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３からのパルス信号が入力されるスイッチングマトリクス回路４３５と、このスイッチングマトリクス回路４３５の出力を受けて前記ブラシレスモータ４５のステータコイル４５４の３対のコイルに供給する三相の電力（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の位相を調整する出力回路４３６とを備えている。このモータドライブ回路４３４では、ステータコイル４５４に対しＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電力を供給することによりマグネットロータ４５７が回転し、これと一体のロータ４５５及び回転軸４５３が回転する。マグネットロータ４５７が回転すると磁界の変化を各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が検出しパルス信号Ｐを出力し、このパルス信号Ｐはスイッチングマトリクス回路４３５に入力され、スイッチングマトリクス回路４３５においてパルス信号のタイミングにあわせて出力回路４３６でのスイッチング動作を行うことによりマグネットロータ４５７の回転が継続されることになる。また、前記スイッチングマトリクス回路４３５はサブＣＰＵ４３１からの速度制御信号Ｖ、スタート・ストップ信号Ｓ、正転・逆転信号Ｒに基づいて所要の制御信号Ｃ１を出力回路４３６に出力し、出力回路４３６はこの制御信号Ｃ１を受けてステータコイル４５４に供給する三相の電力の位相を調整し、ブラシレスモータ４５の回転動作の開始と停止、回転方向、回転速度を制御する。また、前記アクチュエータ４に設けられているポテンショメータ４８の出力はサブＣＰＵ４３１に入力される。このサブＣＰＵ４３１には前記各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐの各一部がそれぞれ入力され、ブラシレスモータ４５の回転状態を認識する。
【００１７】
以上の構成によれば、図１に示したように自動車に配設されたセンサ１から、当該自動車のステアリングホイールＳＷの操舵角、自動車の速度、その他自動車の走行状況を示す情報がＥＣＵ２に入力されると、ＥＣＵ２は入力されたセンサ出力に基づいてメインＣＰＵ２０１で演算を行い、自動車のスイブル式灯具３Ｌ，３Ｒにおけるスイブルランプ３０の偏向角度信号を算出し両スイブル式灯具３Ｌ，３Ｒの各アクチュエータ４に入力する。アクチュエータ４では入力された偏向角度信号によりサブＣＰＵ４３１が演算を行い、当該偏向角度信号に対応した信号を算出してモータドライブ回路４３４に出力し、ブラシレスモータ４５を回転駆動する。ブラシレスモータ４５の回転駆動力は減速歯車機構４６により減速して回転出力軸４４に伝達されるため、回転出力軸４４に連結されているスイブルリフレクタ３１が水平方向に回動し、スイブルランプ３０の光軸方向が変化される。このスイブルリフレクタ３１の回動動作に際しては、回転出力軸４４の回転に伴いポテンショメータ４８の回転円板４８３が回転されるため、この回転円板４８３の回転動作により摺動接点が固定基板４８２の抵抗パターンの表面上で摺動される際の抵抗値の変化に基づいて回転出力軸４４の回転角度、すなわちスイブルリフレクタ３１の偏向角度を検出し、当該偏向角度検出信号ＤＸがサブＣＰＵ４３１に入力される。サブＣＰＵ４３１はこの偏向角度検出信号ＤＸとＥＣＵ２から入力される偏向角度信号ＤＳとを比較し、両者が一致するようにブラシレスモータ４５の回転角度をフィードバック制御してスイブルリフレクタ３１の光軸方向、すなわちスイブルランプ３０の光軸方向を当該偏向角度信号ＤＳにより設定される角度位置に高精度に制御することが可能になる。
【００１８】
このようなスイブルリフレクタ３１の偏向動作により、両スイブル式灯具３Ｌ，３Ｒでは固定ランプ２０から出射される自動車の直進方向に向けた光と、スイブルランプ３０から出射される偏向された光が一体となり、自動車の直進方向から偏向された左右方向に向いた領域を照明し、自動車の走行中において自動車の直進方向のみならず操舵された方向の前方を照明することが可能になり、安全運転性を高めることが可能になる。
【００１９】
しかしながら、このようなＡＦＳにおいて、センサ１、ＥＣＵ２、アクチュエータ４において次のような故障が発生するおそれがある。
Ａ：センサ故障
ａ１：車速センサ故障
ａ２：ステアリングセンサ故障
ａ３：その他センサ故障
Ｂ：ＥＣＵ故障
ｂ１：メインＣＰＵ故障（電源系・暴走）
ｂ２：Ｉ／Ｆ回路の故障
Ｃ：アクチュエータ故障
ｃ１：サブＣＰＵ故障（電源系、暴走）
ｃ２：ブラシレスモータの故障
ｃ３：ポテンショメータの故障
ｃ４：メカニック（減速機構等）の故障
ｃ５：Ｉ／Ｆ回路の故障
Ｄ：信号系の故障
ｄ１：センサからＥＣＵまでの信号系の故障
ｄ２：ＥＣＵからアクチュエータの信号系の故障
【００２０】
このような故障が生じると、スイブルランプ３０の光軸が偏向された状態のまま動作しなくなり前述のような安全交通の点で好ましくない状態が発生することになる。このような故障が発生したときには、ＥＣＵ２とアクチュエータ４との間の双方向通信によってそれぞれ内蔵されている異常検出回路２０３，４３３から異常検出信号が出力される。前記故障Ａ，Ｄの場合には、ＥＣＵ２の異常検出回路２０３で異常を検出することが可能である。この異常検出回路２０３で異常を検出した場合には異常信号はメインＣＰＵ２０１に入力され、メインＣＰＵ２０１はこれを受けて消灯信号Ｎを出力し、偏向角度信号ＤＳとしてスイブルランプ３０の偏向角度を零（直進方向）にする角度信号を出力する。アクチュエータ４はこの角度信号を受け、サブＣＰＵ４３１はモータドライブ回路４３４を制御してスイブルリフレクタ３１を自動車の直進方向に向ける制御を行う。このとき、消灯信号Ｎに基づいて点灯回路５によりスイブルランプ３０を消灯することも可能である。また、前記故障Ｂ，Ｄについてはアクチュエータ４の異常検出回路４３３で異常を検出することが可能であり、ここで異常を検出した場合にはサブＣＰＵ４３１は前述と同様にモータドライブ回路４３４を制御してスイブルリフレクタ３１を自動車の直進方向に向ける制御を行う。この制御においてはポテンショメータ４８での偏向角度検出信号ＤＸを利用したフィードバック制御で行うことは言うまでもない。これにより、ＡＦＳの故障の発生時にはスイブルランプ３０の光軸を強制的に自動車の直進方向に向けることになり、スイブルランプ３０の光軸が偏向された状態のまま動作しなくなることが防止でき、すなわちフェールセーフ機能を発揮して交通安全が確保されることになる。
【００２１】
一方、アクチュエータ４において前記故障Ｃが生じたとき、特にｃ１，ｃ３，ｃ５が生じたときにはＥＣＵ２の異常検出回路２０３で異常を検出することが可能であるがモータドライブ回路４３４が正常に動作しなくなり、前述のフェールセーフ機能を発揮することができなくなる。また、故障ｃ２，ｃ３，ｃ４が生じたときにはアクチュエータ４の異常検出回路４３３で異常を検出することが可能であるがモータドライブ回路４３４が正常動作してもアクチュエータ４が正常に動作しなくなり、前述のフェールセーフ機能を発揮することができなくなる。これらの故障のうち、ｃ１，ｃ２，ｃ４，ｃ５の場合には、スイブルランプ３０は故障した時点でそれまで正常に動作していた状態の光軸方向に固定されるために安全交通の点では許容できる状態であると言えるが、ｃ３の場合にはポテンショメータ４８の誤った偏向角度検出に基づいてスイブル動作が誤動作し、スイブルランプ３０の光軸が自動車の走行方向とは無関係な方向に移動され場合によっては対向車を眩惑する等、安全交通の点で好ましくない状態となる。そこで、故障ｃ３の場合には正常な状態にあるメインＣＰＵ２０１又はサブＣＰＵ４３１から基準位置設定信号を出力し、この基準位置設定信号によりモータドライブ回路４３４を制御し、スイブルランプ３０の光軸を強制的に自動車の直進方向、あるいは予め設定しておいた基準方向に向けるフェールセーフ機能を発揮させる。
【００２２】
前記基準位置設定動作について説明する。ここでは基準角度位置設定手段は前記アクチュエータ４を構成する要素のうち、ブラシレスモータ４５、３つのホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３、サブＣＰＵ４３１、モータドライブ回路４３４で構成される。図９は基準位置設定動作のフローチャート、図１０はブラシレスモータ４５に設けられた３つのホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）の波形図である。異常検出回路２０３，４３３において故障ｃ３を検出すると（Ｓ１０１）、サブＣＰＵ４３１からの基準位置設定信号によりモータドライブ回路４３４はブラシレスモータ４５を強制的に一方向に連続回動させる（Ｓ１０３）。前述のようにブラシレスモータ４５の回転軸４５３の回転力は減速歯車機構４６を介して回転出力軸４４に伝達され、回転出力軸４４と一体のセクターギヤ４４３が回転されるため、セクターギヤ４４３は回転方向の一方の端部で第２歯車４６５の小径歯車４６５Ｓとの噛合がロック状態となりそれ以上の回転は係止される。このロック状態が生じるとブラシレスモータ４５も回転がロックされた状態となり、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３からのパルス信号Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）は一定レベルに固定されるため、サブＣＰＵ４３１はブラシレスモータ４５がロック状態であることを認識する（Ｓ１０５）。
【００２３】
次いでサブＣＰＵ４３１はモータドライブ回路４３４に逆回転の信号を送りブラシレスモータを逆方向に回転始動する（Ｓ１０７）と同時にホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の少なくとも一つのホール素子、ここではホール素子Ｈ１からのパルス信号Ｐ１のパルス数を計数し（Ｓ１０９）、所定のパルス数を計数した時点で（Ｓ１１１）ブラシレスモータの回転を停止する（Ｓ１１３）。このパルス数はブラシレスモータ４５の回転数に対応してスイブルランプ３０の光軸が自動車の直進方向、あるいは予め設定した基準方向となるような数に設定しているため、この基準位置設定動作によってスイブルランプ３０の光軸は当該設定した基準方向に向けられた状態に固定されることになり、ポテンショメータ４８が故障した場合においてもスイブルランプ３０の光軸を所定方向に固定させることが可能になり安全交通の点で好ましいフェールセーフ機能を発揮させることが可能になる。また、この場合にはＥＣＵ２を介することなく基準角度位置への設定が可能であり、効率的になるという利点が得られる。
【００２４】
なお、パルス数の計数はいずれのホール素子のパルス信号について計数を行ってもよい。あるいは全てのパルス信号について計数を行ってもよい。また、モータのロック状態はモータ電流の増大を検出することによって行うことも可能である。さらに、パルス信号の周期が一定の場合、すなわちブラシレスモータの回転速度が一定の場合には、ロック状態から逆回転する時間を計時して基準方向に設定することも可能であり、この方法はホール素子を有していないブラシレスモータに適用する場合に有効である。
【００２５】
また、前記実施形態ではスイブル式灯具として固定ランプとスイブルランプとを一体的に構成した前照灯を用いるＡＦＳの例を示したが、スイブルランプを単独の独立した灯具として構成し、これを補助ランプとして固定ランプで構成される前照灯に組み合わせてスイブル式灯具を構成することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ＡＦＳにおけるランプの偏向角度を検出することができなくなりシステムが誤動作する状況に陥ったときに、ランプを一方向に偏向動作させた最大偏向角度位置から反対方向に所定角度だけ戻す制御を行う基準角度位置設定手段を備えているので、ランプが車両の走行方向に対して異常な偏向角度の状態に固定される状態を未然に防止することができ、安全交通の点で好ましいフェールセーフを実現することが可能になる。例えば、基準角度位置設定手段として、モータを一方向にロックするまで回転し、その後一定回転量だけ逆方向に回転して基準角度位置を設定するように構成し、この場合にモータを逆方向に一定量だけ回転する際にモータに附属されているホール素子から出力されるパルス信号を利用することで、既存のモータとは別の部品を必要とすることはなく、構成の複雑化、コスト高を生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＦＳの概念構成を示す図である。
【図２】スイブルランプの縦断面図である。
【図３】スイブルランプの内部構造の分解斜視図である。
【図４】アクチュエータの部分分解斜視図である。
【図５】アクチュエータの縦断面図である。
【図６】ブラシレスモータの一部の拡大斜視図である。
【図７】ＡＦＳの回路構成を示すブロック回路図である。
【図８】アクチュエータの回路構成を示す回路図である。
【図９】障害発生時の基準位置設定動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】障害発生時の基準位置設定動作を説明するための信号波形図である。
【符号の説明】
１ センサ
２ ＥＣＵ
３ 前照灯
３Ｌ，３Ｒ スイブル式灯具
４ アクチュエータ
５ 点灯回路
４１ ケース
４２ プリント基板
４３ 制御回路（電子部品）
４４ 回転出力軸
４５ ブラシレスモータ
４６ 減速歯車機構
４７ コネクタ
４８ ポテンショメータ
４９ 可動接点機構
２０１ メインＣＰＵ
４３１ サブＣＰＵ
４３４ モータドライブ回路
４３４ スイッチングマトリクス回路
４３４ 出力回路
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ ホール素子
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車等の車両の照明装置に関し、特に走行状況に対応してランプ光の照射方向を追従変化させるランプ偏向角度制御手段、例えば適応型照明システム（以下、ＡＦＳ（Adaptive Front-lighting System））を備え、当該ＡＦＳ上において生じる障害に対して走行安全性を確保した車両用照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の走行安全性を高めるために提案されているＡＦＳは、図１に概念図を示すように、自動車のステアリングホイールＳＷの操舵角、自動車の速度、その他自動車の走行状況を示す情報をセンサ１により検出してその検出出力を電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ（Electronic Controll Unit）２に出力する。前記ＥＣＵ２は入力されたセンサ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スイブル式灯具３Ｒ，３Ｌ、すなわち照射方向を左右方向に偏向制御可能な前照灯３を制御する。このようなスイブル式灯具３Ｒ，３Ｌとしては、例えば前照灯内に設けられているリフレクタを水平方向に回動可能な構成としてリフレクタをモータ等の駆動力源によって回転駆動する構成のものがあり、ここではアクチュエータと称している。この種のＡＦＳによれば、自動車がカーブした道路を走行する際には、当該自動車の走行速度に対応してカーブ先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である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このＡＦＳにおいて障害が発生したとき、特に前照灯の照射方向が自動車の直進方向に対して左右のいずれか方向に偏向した状態で制御不能な状態になったときには、自動車の直線走行や反対方向のカーブを曲がる際に前方を照明することができなくなり走行安全性が悪化してしまうことになる。ＡＦＳにおける障害としては、例えば、図１に示したＡＦＳにおいては、センサ１が故障してセンサ１からＥＣＵ２にセンサ出力が入力されない場合、ＥＣＵ２が故障した場合、前照灯３内のアクチュエータが故障した場合があり、いずれの場合もＡＦＳが正常に機能しなくなる。そのため、ＡＦＳには障害が発生したときにも安全性が低下されることがないような機能、すなわちフェールセーフ機能を有することが要求される。
【０００４】
本発明の目的は、ＡＦＳにおいて障害が発生した場合でも、走行安全性を確保したフェールセーフ機能を有する車両用照明装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の走行状況に対応してランプの照射方向の偏向角度を変化制御するランプ偏向角度制御手段を備える車両用照明装置において、前記ランプ偏向角度制御手段には、前記ランプの偏向角度を検出する偏向角度検出手段の異常を検出する異常検出手段と、前記偏向角度検出手段に異常が生じたときに前記ランプの偏向角度を予め設定した基準角度位置に設定する基準角度位置設定手段を備え、基準角度位置設定手段は基準角度位置への設定に際し、ランプを一方向に偏向動作させた最大偏向角度位置から反対方向に所定角度だけ戻す制御を行う構成であることを特徴とする。前記基準角度位置設定手段は、ランプの偏向角度を変化させるモータと、当該モータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、モータを駆動制御するモータ制御手段とを備え、モータ制御手段はランプの偏向角度検出手段に異常が生じたときにモータをロック状態となるまで一方向に回転する制御と、モータがロック状態となった以降に当該モータを所定回転角度だけ逆方向に回転する制御とを実行可能な構成とする。また、回転位置検出手段はモータの回転動作に伴ってパルス信号を出力するホール素子を有し、モータ制御手段はモータを所定回転角度だけ逆方向に回転する制御としてホール素子から出力されるパルス信号のパルス数を計数する制御を行う構成とすることが好ましい。さらに、ランプ偏向角度制御手段は、車両の操舵方向を検出するセンサと、センサ出力に基づいてランプ偏向角度信号を出力するコントロールユニットと、ランプ偏向角度信号に基づいてランプを偏向動作させるアクチュエータとを備え、異常検出手段はコントロールユニットとアクチュエータ内にそれぞれ設けられ、当該アクチュエータの異常検出手段で異常を検出した場合は前記コントロールユニットを介することなく前記基準角度位置設定手段を動作させる構成としてもよい。
【０００６】
本発明によれば、ＡＦＳにおけるランプの偏向角度を検出することができなくなりシステムが誤動作する状況に陥ったときに、基準角度位置設定手段を動作させて基準位置にランプの偏向角度を固定することにより、ランプが車両の走行方向に対して異常な偏向角度の状態に固定される状態を未然に防止することができ、安全交通の点で好ましいフェールセーフが実現可能になる。また、基準角度位置設定手段は、基準角度位置への設定に際してはランプを一方向に偏向動作させた最大偏向角度位置から反対方向に所定角度だけ戻す制御を行うので、システムが誤差動する状況でもランプを確実に基準角度位置に設定することができる。例えば、ランプを偏向動作させるモータをロック状態となるまで一方向に回転し、そのロック状態から逆方向に一定量だけ回転したモータを逆方向に一定量だけ回転する構成を採用することで、この際にモータに附属されているホール素子から出力されるパルス信号を利用することで、既存のモータとは別の部品を必要とすることはなく、構成の複雑化、コスト高を生じることはない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図２は図１に示した本発明のランプ偏向角度制御手段としての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式灯具で構成した前照灯の左側灯具３Ｌの縦断面図、図３はその内部構造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、後部開口にはカバー１３がそれぞれ取着されて灯室１４を形成しており、当該灯室１４内には上板１５１、下板１５２を有する棚状をした固定ブラケット１５が内装されており、この固定ブラケット１５の上部に固定リフレタク２１が取着され、下部にスイブルリフレクタ３１が支持されている。前記固定リフレクタ２１は前記固定ブラケット１５の上板１５１上にネジ２２により固定されており、当該固定リフレクタ２１内にはシェード２４とともに放電バルブ（ディスチャージバルブ）２３が取着され、自動車の正面方向に向けて所定の配光特性となる固定ランプ２０として構成されている。前記スイブルリフレクタ３１は前記固定ブラケット１５の上板１５１と下板１５２との間に内挿され、当該スイブルリフレクタ３１の上面から突出された支軸３２を中心として水平方向に回動可能に嵌合支持されており、かつその内部にはシェード３４とともにハロゲンバルブ３３が取着されている。また、前記灯室１４内の固定ブラケット１５の下板１５２の下側には、図１に示したランプ偏向角度制御手段としてのＥＣＵ２によって駆動されるランプ偏向手段としてのアクチュエータ４が固定支持されており、前記固定ブラケット１５に設けられているステム１５３がネジ１６によって前記アクチュエータ４の一部に固定されている。前記アクチュエータ４の回転出力軸４４は前記支軸３２と同軸位置において前記スイブルリフレクタ３１の下面に設けた軸受部３５に連結され、当該回転出力軸４４の回転駆動力によって前記スイブルリフレクタ３１が回転駆動され、その照明方向が左右に偏向可能なスイブルランプ３０として構成されている。
【０００８】
図４は前記アクチュエータ４の要部の分解斜視図、図５はその組み立て状態の縦断面図である。ケース４１は下ハーフ４１Ｄと上ハーフ４１Ｕとで構成され、下ハーフ４１Ｄの突起４１０と上ハーフ４１Ｕの嵌合片４１１とが互いに嵌合される。また、前記上ハーフ４１Ｕと下ハーフ４１Ｄには前記固定ブラケット１５を支持するための支持片４１２，４１３がそれぞれ両側に向けて突出形成されている。前記ケース４１内にはプリント基板４２が内装されており、後述する制御回路としての電子部品４３と、前記スイブルリフレクタ３１を直接的に回転駆動するための前記回転出力軸４４と、前記回転出力軸４４を回転駆動するための駆動源としてのブラシレスモータ４５と、前記ブラシレスモータ４５の回転力を前記回転出力軸４４に伝達するための減速歯車機構４６とが搭載されている。前記回転出力軸４４には同軸にランプ偏向角度検出手段としてのポテンショメータ４８が配設されている。また、前記プリント基板４２には、前記ブラシレスモータ４５及び前記スイブルランプ３０のハロゲンランプ３３にそれぞれ電力を供給するための図外の車載電源コードが接続されるコネクタ４７が配設されている。また、前記上ハーフ４１Ｕの上面には、前記アクチュエータ４と前記ハロゲンランプ３３のコード３６とを電気接続するための可動接点機構４９が配設されている。
【０００９】
前記ブラシレスモータ４５は、図６に一部を破断した斜視図に示すように、前記下ハーフ４１Ｄのボス穴４１４にスラスト軸受４５１及び軸受スリーブ４５２によって軸転可能に支持された回転軸４５３と、前記回転軸４５３の周囲において前記プリント基板４２に固定支持されたステータコイル４５４と、前記回転軸４５３に固定されて前記ステータコイル４５４を覆うように被せられた円筒容器状のロータ４５５とを備えている。前記ロータ４５５はロータボス４５６により前記回転軸４５３に固定され、かつ内面には円筒状のロータマグネット４５７を一体に有している。前記ステータコイル４５４は円周方向に等配された３対のコイルで構成され、各対のコイルは前記プリント基板４２の図外のプリント配線を介して給電され、当該給電により円周方向に交互にＳ極とＮ極とに磁化される構成である。前記ロータマグネット４５７は前記ステータコイル４５４に対応して円周方向に交互にＳ極とＮ極とに着磁されている。このブラシレスモータ４５では、前記ステータコイル４５４の３つのコイルに対して位相の異なる交流、すなわち三相交流を供給することによって前記ロータマグネット４５７、すなわち前記ロータ４５５及び回転軸４５３を回転駆動させるものである。さらに、図６に示されるように、前記プリント基板４２には前記ロータ４５５の円周方向に沿って所要の間隔で並んだ複数個、ここでは３個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が配列支持されており、前記ロータ４５５と共にロータマグネット４５７が回転されたときに各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３における磁界が変化され、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のＯＮ，ＯＦＦ状態が変化されてロータ４５５の回転周期に対応したパルス信号を出力するように構成されている。
【００１０】
前記ポテンショメータ４８は前記プリント基板４２を貫通して前記下ハーフ４１Ｄのボス穴４１５に立設された固定軸４８１に固定され、その表面に図外の抵抗パターンが形成された固定基板４８２と、前記固定基板４８２と軸方向に対向されて前記固定軸４８１に回転可能に支持され前記抵抗パターンの表面で摺動される図外の摺動接点を有する回転円板４８３とを備えている。前記固定基板４８２は円周一部に設けた係合突片４８５が下ハーフ４１Ｄの内壁の一部に係合することで下ハーフ４１Ｄに対して回り止めが行われる。また、前記回転円板４８３の円周一部には調整片４８６が突出形成されている。このポテンショメータ４８では、前記回転円板４８３の回転動作により抵抗パターンの表面上での摺動接点の摺動位置が変化されることで、前記固定基板４８２に設けた抵抗パターンの抵抗値が変化され、固定基板４８２の電極端子４８４から当該抵抗値が回転出力軸の回転位置、すなわちスイブルリフレクタ３１の偏向角度検出信号として出力される構成となっている。
【００１１】
前記回転出力軸４４は前記ポテンショメータ４８の前記回転円板４８３にクラッチ結合した構成とされており、前記ポテンショメータ４８の前記固定軸４８１に被せられて軸転可能な中空軸部４４１と、前記中空軸部４４１の下端部に一体に設けられた短円筒状のクラッチ筒４４２と、前記クラッチ筒４４２の外周一部にわたって一体に形成されたセクタギヤ４４３とを有している。前記クラッチ筒４４２は前記回転円板４８３を覆うように配設されるとともに、円周一部に切欠き４４４が設けられ、バネ線材をほぼ円形に曲げ形成して前記回転円板の円周面に弾着されたクラッチバネ４４５の両端部が当該切欠き４４４に係合され、当該クラッチバネ４４５を介して前記回転円板４８３に回転方向に摩擦的に結合されている。したがって、前記回転円板４８３の円周一部に突出された調整片４８６を治具等により押さえて当該回転円板４８３の回転を係止した状態で前記回転出力軸４４、すなわちクラッチ筒４４２を手操作により回転操作すれば、クラッチバネ４４５における摩擦結合により回転出力軸４４を回転円板４８３に対して滑り回動させ、ポテンショメータ４８と回転出力軸４４との回転方向の相対位置調整が可能になる。この相対位置調整はポテンショメータ４８の出力の零調整に利用される。
【００１２】
前記減速歯車機構４６は前記ブラシレスモータ４５と前記ポテンショメータ４８のセクタギヤ４４３との間の領域に配設されている。前記減速歯車機構４６は前記ブラシレスモータ４５の回転軸４５３に取着された駆動歯車４６１と、前記プリント基板４２を貫通して前記下ハーフ４１Ｄのボス穴４１６，４１７に所要の間隔で立設された２本の固定軸４６２，４６３にそれぞれ回転可能に軸支された第１歯車４６４と第２歯車４６５とを備えている。前記第１歯車４６４と第２歯車４６５はそれぞれ大径歯車４６４Ｌ，４６５Ｌと小径歯車４６４Ｓ，４６５Ｓが一体化され、前記駆動歯車４６１と第１歯車４６４の大径歯車４６４Ｌが噛合され、第１歯車４６４の小径歯車４６４Ｓと第２歯車４６５の大径歯車４６５Ｌが噛合され、第２歯車４６５の小径歯車４６５Ｓと前記セクタギヤ４４３が噛合されている。これにより、前記ブラシレスモータ４５の回動力は減速歯車機構４６により減速して前記セクタギヤ４４３に伝達され、前記回転出力軸４４を減速回転動作させることになる。前記回転出力軸４４の上端部はスプライン軸４４６として形成されており、前記上ハーフ４１Ｕに開口された出力軸穴４１８を貫通して前記ケース４１の上面側に突出されており、前記スイブルリフレクタ３１の下面に設けられた軸受部３５のスプライン溝に嵌合され、当該回転出力軸４４の回転力によってスイブルリフレクタ３１が一体的に回動されるようになっている。
【００１３】
前記上ハーフ４１Ｕの上面に配設された前記可動接点機構４９は、前記ケース４１内に内装されて一部が前記上ハーフ４１Ｕの上面に開口された円周上の一対の矩形穴４１９を通して露出されスプリング４９２によって突出方向に付勢された一対の接点ブラシ４９１と、前記回転出力軸４４のスプライン軸４４６が嵌合されるスプライン軸穴４９４を有して回転出力軸４４と回転方向に一体化されて前記接点ブラシ４９１の上側領域において回動される接点板４９３とを備えている。前記接点板４９３は下面に前記接点ブラシ４９１に摺接される一対の接点片（図示せず）が延設されており、前記接点ブラシ４９１との電気接触を保った状態で回転出力軸４４と共に回動することが可能とされている。また、前記接点板４９３には前記接点片につながる電極端子４９５が設けられており、当該電極端子４９５には図２に示した前記スイブルランプ３０のハロゲンランプ３３に接続されたコード３６の図外のコネクタが着脱可能とされている。また、前記一対の接点ブラシ４９１はそれぞれ前記ケース４１内に延設された細幅の一対の導電板４９６の一端に導電ワイヤ４９７で接続されており、当該導電板４９６の他端に接続される図外のコネクタにより図外の車載電源に電気接続されている。これにより、前記可動接点機構４９は前記ハロゲンランプ３３を車載電源に電気接続するとともにスイブルランプ３０のスイブルリフレクタ３１が可動した際に、スイブルランプ３０とアクチュエータ４とを接続するコード３６に捩じれ等が生じることを防止し、スイブルリフレクタ３１の円滑な回動動作を確保する。
【００１４】
図７は前記ＥＣＵ２及びアクチュエータ４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はそれぞれ自動車の左右のスイブル式灯具３Ｌ，３Ｒ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内には前記センサ１からの情報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、メインＣＰＵ２０１を含むＥＣＵ２における各種信号を監視し、異常を検出したときに異常信号を出力する異常検出回路２０３とを備えている。なお、前記異常検出回路２０３の機能をメインＣＰＵ２０１に行わせるように構成してもよい。
【００１５】
また、自動車の左右の各スイブル式灯具３Ｌ，３Ｒの各スイブルランプ３０にそれぞれ設けられた前記アクチュエータ４内に内装されている電子部品で構成される制御回路４３は、前記ＥＣＵ２との間の信号を入出力するためのＩ／Ｆ回路４３２と、前記Ｉ／Ｆ回路４３２から入力される信号及び前記ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐ並びに前記ポテンショメータ４８から入力される偏向角度検出信号ＤＸに基づいて所定のアルゴリズムでの処理を行うサブＣＰＵ４３１と、前記Ｉ／Ｆ回路４３２を通して入力される信号を監視し、当該信号が異常であると判定したときに前記サブＣＰＵ４３１に異常信号を出力する異常検出回路４３３と、前記ブラシレスモータ４５を回転駆動するためのモータドライブ回路４３４とを備えている。なお、前記異常検出回路４３３の機能をサブＣＰＵ４３１に行わせるようにしてもよい。ここで、前記ＥＣＵ２からは前記制御信号Ｃ０の一部としてスイブルランプ３０の偏向角度信号ＤＳが出力され前記アクチュエータ４に入力される。また、前記ＥＣＵ２からは障害発生時に前記スイブルランプ３０を消灯するための消灯信号Ｎが出力されるが、この消灯信号はアクチュエータ４とは別に設けられて前記スイブルランプ３０を点灯するための点灯回路５に入力されるように構成されている。
【００１６】
また、図８は前記アクチュエータ４の前記モータドライブ回路４３４及びブラシレスモータを模式的に示す回路図である。前記アクチュエータ４のサブＣＰＵ４３１から制御信号として速度制御信号Ｖ、スタート・ストップ信号Ｓ、正転・逆転信号Ｒがそれぞれ入力され、かつ前記３つのホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３からのパルス信号が入力されるスイッチングマトリクス回路４３５と、このスイッチングマトリクス回路４３５の出力を受けて前記ブラシレスモータ４５のステータコイル４５４の３対のコイルに供給する三相の電力（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の位相を調整する出力回路４３６とを備えている。このモータドライブ回路４３４では、ステータコイル４５４に対しＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電力を供給することによりマグネットロータ４５７が回転し、これと一体のロータ４５５及び回転軸４５３が回転する。マグネットロータ４５７が回転すると磁界の変化を各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が検出しパルス信号Ｐを出力し、このパルス信号Ｐはスイッチングマトリクス回路４３５に入力され、スイッチングマトリクス回路４３５においてパルス信号のタイミングにあわせて出力回路４３６でのスイッチング動作を行うことによりマグネットロータ４５７の回転が継続されることになる。また、前記スイッチングマトリクス回路４３５はサブＣＰＵ４３１からの速度制御信号Ｖ、スタート・ストップ信号Ｓ、正転・逆転信号Ｒに基づいて所要の制御信号Ｃ１を出力回路４３６に出力し、出力回路４３６はこの制御信号Ｃ１を受けてステータコイル４５４に供給する三相の電力の位相を調整し、ブラシレスモータ４５の回転動作の開始と停止、回転方向、回転速度を制御する。また、前記アクチュエータ４に設けられているポテンショメータ４８の出力はサブＣＰＵ４３１に入力される。このサブＣＰＵ４３１には前記各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐの各一部がそれぞれ入力され、ブラシレスモータ４５の回転状態を認識する。
【００１７】
以上の構成によれば、図１に示したように自動車に配設されたセンサ１から、当該自動車のステアリングホイールＳＷの操舵角、自動車の速度、その他自動車の走行状況を示す情報がＥＣＵ２に入力されると、ＥＣＵ２は入力されたセンサ出力に基づいてメインＣＰＵ２０１で演算を行い、自動車のスイブル式灯具３Ｌ，３Ｒにおけるスイブルランプ３０の偏向角度信号を算出し両スイブル式灯具３Ｌ，３Ｒの各アクチュエータ４に入力する。アクチュエータ４では入力された偏向角度信号によりサブＣＰＵ４３１が演算を行い、当該偏向角度信号に対応した信号を算出してモータドライブ回路４３４に出力し、ブラシレスモータ４５を回転駆動する。ブラシレスモータ４５の回転駆動力は減速歯車機構４６により減速して回転出力軸４４に伝達されるため、回転出力軸４４に連結されているスイブルリフレクタ３１が水平方向に回動し、スイブルランプ３０の光軸方向が変化される。このスイブルリフレクタ３１の回動動作に際しては、回転出力軸４４の回転に伴いポテンショメータ４８の回転円板４８３が回転されるため、この回転円板４８３の回転動作により摺動接点が固定基板４８２の抵抗パターンの表面上で摺動される際の抵抗値の変化に基づいて回転出力軸４４の回転角度、すなわちスイブルリフレクタ３１の偏向角度を検出し、当該偏向角度検出信号ＤＸがサブＣＰＵ４３１に入力される。サブＣＰＵ４３１はこの偏向角度検出信号ＤＸとＥＣＵ２から入力される偏向角度信号ＤＳとを比較し、両者が一致するようにブラシレスモータ４５の回転角度をフィードバック制御してスイブルリフレクタ３１の光軸方向、すなわちスイブルランプ３０の光軸方向を当該偏向角度信号ＤＳにより設定される角度位置に高精度に制御することが可能になる。
【００１８】
このようなスイブルリフレクタ３１の偏向動作により、両スイブル式灯具３Ｌ，３Ｒでは固定ランプ２０から出射される自動車の直進方向に向けた光と、スイブルランプ３０から出射される偏向された光が一体となり、自動車の直進方向から偏向された左右方向に向いた領域を照明し、自動車の走行中において自動車の直進方向のみならず操舵された方向の前方を照明することが可能になり、安全運転性を高めることが可能になる。
【００１９】
しかしながら、このようなＡＦＳにおいて、センサ１、ＥＣＵ２、アクチュエータ４において次のような故障が発生するおそれがある。
Ａ：センサ故障
ａ１：車速センサ故障
ａ２：ステアリングセンサ故障
ａ３：その他センサ故障
Ｂ：ＥＣＵ故障
ｂ１：メインＣＰＵ故障（電源系・暴走）
ｂ２：Ｉ／Ｆ回路の故障
Ｃ：アクチュエータ故障
ｃ１：サブＣＰＵ故障（電源系、暴走）
ｃ２：ブラシレスモータの故障
ｃ３：ポテンショメータの故障
ｃ４：メカニック（減速機構等）の故障
ｃ５：Ｉ／Ｆ回路の故障
Ｄ：信号系の故障
ｄ１：センサからＥＣＵまでの信号系の故障
ｄ２：ＥＣＵからアクチュエータの信号系の故障
【００２０】
このような故障が生じると、スイブルランプ３０の光軸が偏向された状態のまま動作しなくなり前述のような安全交通の点で好ましくない状態が発生することになる。このような故障が発生したときには、ＥＣＵ２とアクチュエータ４との間の双方向通信によってそれぞれ内蔵されている異常検出回路２０３，４３３から異常検出信号が出力される。前記故障Ａ，Ｄの場合には、ＥＣＵ２の異常検出回路２０３で異常を検出することが可能である。この異常検出回路２０３で異常を検出した場合には異常信号はメインＣＰＵ２０１に入力され、メインＣＰＵ２０１はこれを受けて消灯信号Ｎを出力し、偏向角度信号ＤＳとしてスイブルランプ３０の偏向角度を零（直進方向）にする角度信号を出力する。アクチュエータ４はこの角度信号を受け、サブＣＰＵ４３１はモータドライブ回路４３４を制御してスイブルリフレクタ３１を自動車の直進方向に向ける制御を行う。このとき、消灯信号Ｎに基づいて点灯回路５によりスイブルランプ３０を消灯することも可能である。また、前記故障Ｂ，Ｄについてはアクチュエータ４の異常検出回路４３３で異常を検出することが可能であり、ここで異常を検出した場合にはサブＣＰＵ４３１は前述と同様にモータドライブ回路４３４を制御してスイブルリフレクタ３１を自動車の直進方向に向ける制御を行う。この制御においてはポテンショメータ４８での偏向角度検出信号ＤＸを利用したフィードバック制御で行うことは言うまでもない。これにより、ＡＦＳの故障の発生時にはスイブルランプ３０の光軸を強制的に自動車の直進方向に向けることになり、スイブルランプ３０の光軸が偏向された状態のまま動作しなくなることが防止でき、すなわちフェールセーフ機能を発揮して交通安全が確保されることになる。
【００２１】
一方、アクチュエータ４において前記故障Ｃが生じたとき、特にｃ１，ｃ３，ｃ５が生じたときにはＥＣＵ２の異常検出回路２０３で異常を検出することが可能であるがモータドライブ回路４３４が正常に動作しなくなり、前述のフェールセーフ機能を発揮することができなくなる。また、故障ｃ２，ｃ３，ｃ４が生じたときにはアクチュエータ４の異常検出回路４３３で異常を検出することが可能であるがモータドライブ回路４３４が正常動作してもアクチュエータ４が正常に動作しなくなり、前述のフェールセーフ機能を発揮することができなくなる。これらの故障のうち、ｃ１，ｃ２，ｃ４，ｃ５の場合には、スイブルランプ３０は故障した時点でそれまで正常に動作していた状態の光軸方向に固定されるために安全交通の点では許容できる状態であると言えるが、ｃ３の場合にはポテンショメータ４８の誤った偏向角度検出に基づいてスイブル動作が誤動作し、スイブルランプ３０の光軸が自動車の走行方向とは無関係な方向に移動され場合によっては対向車を眩惑する等、安全交通の点で好ましくない状態となる。そこで、故障ｃ３の場合には正常な状態にあるメインＣＰＵ２０１又はサブＣＰＵ４３１から基準位置設定信号を出力し、この基準位置設定信号によりモータドライブ回路４３４を制御し、スイブルランプ３０の光軸を強制的に自動車の直進方向、あるいは予め設定しておいた基準方向に向けるフェールセーフ機能を発揮させる。
【００２２】
前記基準位置設定動作について説明する。ここでは基準角度位置設定手段は前記アクチュエータ４を構成する要素のうち、ブラシレスモータ４５、３つのホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３、サブＣＰＵ４３１、モータドライブ回路４３４で構成される。図９は基準位置設定動作のフローチャート、図１０はブラシレスモータ４５に設けられた３つのホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）の波形図である。異常検出回路２０３，４３３において故障ｃ３を検出すると（Ｓ１０１）、サブＣＰＵ４３１からの基準位置設定信号によりモータドライブ回路４３４はブラシレスモータ４５を強制的に一方向に連続回動させる（Ｓ１０３）。前述のようにブラシレスモータ４５の回転軸４５３の回転力は減速歯車機構４６を介して回転出力軸４４に伝達され、回転出力軸４４と一体のセクターギヤ４４３が回転されるため、セクターギヤ４４３は回転方向の一方の端部で第２歯車４６５の小径歯車４６５Ｓとの噛合がロック状態となりそれ以上の回転は係止される。このロック状態が生じるとブラシレスモータ４５も回転がロックされた状態となり、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３からのパルス信号Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）は一定レベルに固定されるため、サブＣＰＵ４３１はブラシレスモータ４５がロック状態であることを認識する（Ｓ１０５）。
【００２３】
次いでサブＣＰＵ４３１はモータドライブ回路４３４に逆回転の信号を送りブラシレスモータを逆方向に回転始動する（Ｓ１０７）と同時にホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の少なくとも一つのホール素子、ここではホール素子Ｈ１からのパルス信号Ｐ１のパルス数を計数し（Ｓ１０９）、所定のパルス数を計数した時点で（Ｓ１１１）ブラシレスモータの回転を停止する（Ｓ１１３）。このパルス数はブラシレスモータ４５の回転数に対応してスイブルランプ３０の光軸が自動車の直進方向、あるいは予め設定した基準方向となるような数に設定しているため、この基準位置設定動作によってスイブルランプ３０の光軸は当該設定した基準方向に向けられた状態に固定されることになり、ポテンショメータ４８が故障した場合においてもスイブルランプ３０の光軸を所定方向に固定させることが可能になり安全交通の点で好ましいフェールセーフ機能を発揮させることが可能になる。また、この場合にはＥＣＵ２を介することなく基準角度位置への設定が可能であり、効率的になるという利点が得られる。
【００２４】
なお、パルス数の計数はいずれのホール素子のパルス信号について計数を行ってもよい。あるいは全てのパルス信号について計数を行ってもよい。また、モータのロック状態はモータ電流の増大を検出することによって行うことも可能である。さらに、パルス信号の周期が一定の場合、すなわちブラシレスモータの回転速度が一定の場合には、ロック状態から逆回転する時間を計時して基準方向に設定することも可能であり、この方法はホール素子を有していないブラシレスモータに適用する場合に有効である。
【００２５】
また、前記実施形態ではスイブル式灯具として固定ランプとスイブルランプとを一体的に構成した前照灯を用いるＡＦＳの例を示したが、スイブルランプを単独の独立した灯具として構成し、これを補助ランプとして固定ランプで構成される前照灯に組み合わせてスイブル式灯具を構成することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ＡＦＳにおけるランプの偏向角度を検出することができなくなりシステムが誤動作する状況に陥ったときに、ランプを一方向に偏向動作させた最大偏向角度位置から反対方向に所定角度だけ戻す制御を行う基準角度位置設定手段を備えているので、ランプが車両の走行方向に対して異常な偏向角度の状態に固定される状態を未然に防止することができ、安全交通の点で好ましいフェールセーフを実現することが可能になる。例えば、基準角度位置設定手段として、モータを一方向にロックするまで回転し、その後一定回転量だけ逆方向に回転して基準角度位置を設定するように構成し、この場合にモータを逆方向に一定量だけ回転する際にモータに附属されているホール素子から出力されるパルス信号を利用することで、既存のモータとは別の部品を必要とすることはなく、構成の複雑化、コスト高を生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＦＳの概念構成を示す図である。
【図２】スイブルランプの縦断面図である。
【図３】スイブルランプの内部構造の分解斜視図である。
【図４】アクチュエータの部分分解斜視図である。
【図５】アクチュエータの縦断面図である。
【図６】ブラシレスモータの一部の拡大斜視図である。
【図７】ＡＦＳの回路構成を示すブロック回路図である。
【図８】アクチュエータの回路構成を示す回路図である。
【図９】障害発生時の基準位置設定動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】障害発生時の基準位置設定動作を説明するための信号波形図である。
【符号の説明】
１ センサ
２ ＥＣＵ
３ 前照灯
３Ｌ，３Ｒ スイブル式灯具
４ アクチュエータ
５ 点灯回路
４１ ケース
４２ プリント基板
４３ 制御回路（電子部品）
４４ 回転出力軸
４５ ブラシレスモータ
４６ 減速歯車機構
４７ コネクタ
４８ ポテンショメータ
４９ 可動接点機構
２０１ メインＣＰＵ
４３１ サブＣＰＵ
４３４ モータドライブ回路
４３４ スイッチングマトリクス回路
４３４ 出力回路
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ ホール素子
Claims (4)
- 車両の走行状況に対応してランプの照射方向の偏向角度を変化制御するランプ偏向角度制御手段を備える車両用照明装置において、前記ランプ偏向角度制御手段には、前記ランプの偏向角度を検出する偏向角度検出手段の異常を検出する異常検出手段と、前記偏向角度検出手段に異常が生じたときに前記ランプの偏向角度を予め設定した基準角度位置に設定する基準角度位置設定手段を備え、前記基準角度位置設定手段は前記基準角度位置への設定に際し、前記ランプを一方向に偏向動作させた最大偏向角度位置から反対方向に所定角度だけ戻す制御を行う構成であることを特徴とする車両用照明装置。
- 前記基準角度位置設定手段は、前記ランプの偏向角度を変化させるモータと、前記モータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記モータを駆動制御するモータ制御手段とを備え、前記モータ制御手段は前記ランプの偏向角度検出手段に異常が生じたときに前記モータをロック状態となるまで一方向に回転する制御と、前記モータがロック状態となった以降に当該モータを所定回転角度だけ逆方向に回転する制御とを実行可能に構成していることを特徴とする請求項１に記載の車両用照明装置。
- 前記回転位置検出手段は前記モータの回転動作に伴ってパルス信号を出力するホール素子を有し、前記モータ制御手段は前記モータを所定回転角度だけ逆方向に回転する制御として前記ホール素子から出力されるパルス信号のパルス数を計数する制御を行う構成であることを特徴とする請求項２に記載の車両用照明装置。
- 前記ランプ偏向角度制御手段は、車両の操舵方向を検出するセンサと、前記センサ出力に基づいてランプ偏向角度信号を出力するコントロールユニットと、前記ランプ偏向角度信号に基づいてランプを偏向動作させるアクチュエータとを備え、前記異常検出手段は前記コントロールユニットと前記アクチュエータ内にそれぞれ設けられ、前記アクチュエータの異常検出手段で異常を検出した場合は前記コントロールユニットを介することなく前記基準角度位置設定手段を動作させることを特徴とする請求項１に記載の車両用照明装置。
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