(57)【要約】【課題】前照灯の光軸方向を偏向させる駆動モータの回転を制御するためのホール素子に異常が生じた場合に、他のホール素子のみで回転制御を行うことを可能にする。【解決手段】前照灯装置の光軸を偏向するための駆動モータ４２の回転位置を制御するために用いられる複数個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のうち一部のホール素子に異常が生じたときに、残りの複数のホール素子の検出出力と、駆動モータ４２の回転周期から演算される所定角度予測時間とに基づいて駆動モータ４２の回転位置を認識する回転状態認識手段４３７を備える。一部のホール素子に異常が生じたときにも駆動モータを正常に回転駆動制御することができ、前照灯装置における適切な光軸偏向制御が確保できる。【選択図】  図９
2004155233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前照灯の照射光軸を偏向する光軸偏向手段を備える車両用前照灯装置において、前記光軸偏向手段は回転駆動源としての駆動モータと、前記駆動モータの回転位置を検出するための複数個の検出素子と、前記検出素子により検出された前記駆動モータの回転位置に基づいて前記駆動モータの回転動作を制御するモータ駆動手段とを備え、前記モータ駆動手段は、前記複数個の検出素子のうち一部の検出素子に異常が生じたときに、残りの複数の検出素子の検出出力と、前記駆動モータの回転周期から演算される所定角度予測時間とに基づいて前記駆動モータの回転位置を認識する回転状態認識手段を備えることを特徴とする車両用前照灯装置。
【請求項２】
前記回転状態認識手段は、前記複数の検出素子の出力をコード化する手段と、コード化したコード値の変化を検出する手段と、前記コード値が変化する時間間隔を計測して所定角度予測時間を設定する手段と、前記コード値から前記駆動モータの回転位置を認識する手段と、前記コード値が変化した時点から前記所定角度予測時間が経過した時点を回転位置として認識する手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯装置。
【請求項３】
前記駆動モータは、ステータコイルと、前記ステータコイルの周囲で回転する円環状のマグネットからなるロータとを備えるブラシレスモータで構成され、前記検出素子は前記ロータの回転に伴なう磁界変化によってその出力が変化されるホール素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータを駆動源として照射光軸を偏向する自動車等の車両の前照灯装置に関し、特に走行状況に対応して前照灯の照射方向や照射範囲を追従変化させる配光制御手段、例えば適応型照明システム（以下、ＡＦＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｆｒｏｎｔ−ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ））を備える前照灯装置に用いて好適な車両用前照灯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として、本出願人により提案されている特許文献１に記載の技術がある。このＡＦＳは、図１に概念図を示すように、自動車ＣＡＲ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  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ  ）２に出力する。この、センサ１としては例えば自動車ＣＡＲのステアリングホイールＳＷの操舵角を検出するステアリングセンサ１Ａと、自動車ＣＡＲの車速を検出する車速センサ１Ｂと、自動車ＣＡＲの水平状態（レベリング）を検出するために前後の車軸のそれぞれの高さを検出する車高センサ１Ｃ（後部車軸のセンサのみ図示）が設けられており、これらのセンサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃが前記ＥＣＵ２に接続される。前記ＥＣＵ２は入力されたセンサ１の各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ランプ３Ｒ，３Ｌ、すなわち照射方向を左右方向に偏向制御してその配光特性を変化することが可能な前照灯３を制御する。このようなスイブルランプ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やプロジェクタランプを水平方向に回動可能な構成として駆動モータ等の駆動力源によって回転駆動する回転駆動手段を備えたものがあり、この回転駆動手段を含む機構を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】
【特許文献１】
特開２００２−１６０５８１号公報
【０００４】
このようなＡＦＳにおいて適切な照明を実現するためには、アクチュエータの駆動モータの回転方向、回転量を適切に制御する必要があり、この制御を行うためには当該駆動モータの回転位置を正確に検出する必要がある。例えば、自動車のイグニッションスイッチをオンしたときには、前照灯の光軸を所定の偏向位置に制御するための初期化を行っているが、その際にはモータの基準となる回転位置からの回転方向及び回転量を検出し、この回転方向と回転量からモータの回転位置が初期位置となるように制御している。そのため、モータの回転位置を検出するための手段が要求されることになる。
【０００５】
従来、ＡＦＳに用いられる駆動モータとしては、永久磁石をロータとしたブラシレスモータが採用されているため、当該ロータの磁界変化を検出するホール素子を利用してモータの回転位置を検出することが行われている。例えば、後述する実施形態のブラシレスモータを参照すると、図７に示すように、固定状態にある第１中空ボス４１４に軸転可能に支持された回転シャフト４２３が軸転可能に支持されており、この回転シャフト４２３に円筒容器状のロータ４２６が固定的に取着される。このロータ４２６は樹脂成形された円筒容器型のヨーク４２７の内周面に取着されて円周方向にＳ極、Ｎ極が交互に着磁された円環状のロータマグネット４２８を備えている。また、このロータ４２６の内部位置には円周方向に等配された３対のコイルを含むステータコイル４２４がコアベース４２５によって固定的に支持されている。さらに、前記ロータ４２６の円周方向に沿って所要の角度間隔で並んだ３個のホール素子あるいはホールＩＣ（以下、ホール素子と称する）Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が配列支持されており、前記ロータ４２６が回転されたときに各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３におけるロータマグネット４２８の磁界が変化されるため、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３はオン、オフ状態が変化されてロータ４２６の回転周期に対応した矩形のパルス信号を出力する。
【０００６】
このブラシレスモータでは、前記ステータコイル４２４の３つのコイルに対して位相の異なるＵ，Ｖ，Ｗの交流を供給することによって前記ロータマグネット４２８との間の磁力方向を変化させ、これにより前記ロータ４２６及び回転シャフト４２３が回転駆動させる。そして、このロータ４２６の回転に伴って、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は周期的に矩形信号（パルス信号）が出力されるため、このパルス信号をカウントすることでモータの回転量が検出でき、またこれらパルス信号の論理値を演算することで、ロータ４２６の回転方向と回転位置を検出することが可能になる。なお、アクチュエータの出力角度を検出して光軸偏向の制御を行うことも考えられているが、この場合にはアクチュエータの出力軸に回転位置を検出するためのポテンショメータを設ける必要があり、このようなポテンショメータを設けることはアクチュエータの構造の複雑化、大型化をまねく要因になり好ましくない。
【０００７】
図１２は前記ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の出力を示す波形図である。例えば、図７に示したように、ロータマグネットが中心角１８０度で磁極が異なる構成とされ、３個のホール素子が中心角１２０度間隔で配置されているとしたとき、ロータが１回転すると各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から出力される各パルス信号は図１２（ａ）のようにＨレベルとＬレベルがモータの回転に伴って周期的に変化する出力となる。そのため、これらホール素子のパルス信号を検出し、例えばパルス信号をカウント（計数）することで、ロータの回転量を検出することは容易である。また、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のパルス信号をそれぞれＨレベルとＬレベルの２値信号とすることで、図１３（ａ）のような組み合わせが得られるため、これら２値信号の組み合わせ、すなわち３ビットでコード化されたコード値から駆動モータにおける６０度単位の回転位置や回転方向が検出できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような駆動モータにおいて、３個のホール素子のうちいずれか１つのホール素子に障害が発生して出力が得られなくなると、前述した駆動モータの回転位置を検出することが困難になる。例えば、ホール素子Ｈ１が故障して出力が得られなくなると、ホール素子Ｈ２，Ｈ３から得られるパルス信号は図１２（ｂ）のようになる。そのため、図１３（ｂ）に示すように、回転位置Ｐ１からＰ２と、Ｐ４からＰ５のときに２値信号によるコード値は変化されないため、これらの回転位置の中間に相当する回転位置を検出することができなくなる。そのため、モータの回転位置を正確に検出できず、駆動モータの回転制御が適切に行うことができなくなり、駆動トルクが減少して意図した回転速度を得ることが難しくなり、あるいは駆動モータの回転を継続して制御することができなくなることがあり、結果としてＡＦＳにおいて前照灯の光軸偏向を高精度に制御する際の障害になる。なお、このような問題はホール素子に限られるものではなく、モータの回転を検出する検出素子であれば他の構成の検出素子についても同様に生じるものである。
【０００９】
本発明の目的は、ホール素子等の検出素子に障害が生じた場合においても光軸偏向用の駆動モータの回転位置を正確に検出することを可能にした車両用前照灯装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の前照灯の照射光軸を偏向する光軸偏向手段を備える車両用前照灯装置において、光軸偏向手段は回転駆動源としての駆動モータと、駆動モータの回転位置を検出するための複数個の検出素子と、検出素子により検出された駆動モータの回転位置に基づいて当該駆動モータの回転動作を制御するモータ駆動手段とを備えており、モータ駆動手段は、複数個の検出素子のうち一部の検出素子に異常が生じたときに、残りの複数の検出素子の検出出力と、駆動モータの回転周期から演算される所定角度予測時間とに基づいて駆動モータの回転位置を認識する回転状態認識手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
回転状態認識手段は、例えば、複数の検出素子の出力をコード化する手段と、コード化したコード値の変化を検出する手段と、コード値が変化する時間間隔を計測して所定角度予測時間を設定する手段と、コード値から駆動モータの回転位置を認識する手段と、コード値が変化した時点から所定角度予測時間が経過した時点を回転位置として認識する手段とを備える。また、本発明における駆動モータは、ステータコイルと、ステータコイルの周囲で回転する円環状のマグネットからなるロータとを備えるブラシレスモータで構成される場合には、検出素子はロータの回転に伴なう磁界変化によってその出力が変化されるホール素子で構成されることが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、前照灯装置の光軸を偏向するための駆動モータの回転位置を制御するために用いられる複数個の検出素子のうち一部の検出素子に異常が生じた場合でも、回転状態認識手段によって残りの複数の検出素子の検出出力と、駆動モータの回転周期から演算される所定角度予測時間とに基づいて駆動モータの回転位置を認識することができるので、その場合においても駆動モータを正常に回転駆動制御することができ、前照灯装置における適切な光軸偏向制御が確保できる。
【００１３】
【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ランプで構成した前照灯の内部構造の縦断面図、図３はその主要部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、後部開口には後カバー１３がそれぞれ取着されて灯室１４が形成されており、当該灯室１４内にはプロジェクタランプ３０が配設されている。前記プロジェクタランプ３０はスリーブ３０１、リフレクタ３０２、レンズ３０３及び光源３０４が一体化されており、既に広く使用されているものであるので詳細な説明は省略するが、ここでは光源３０４には放電バルブを用いたものを使用している。前記プロジェクタランプ３０は概ねコ字状をしたブラケット３１に支持されている。また、前記灯具ボディ１１内のプロジェクタランプ３０の周囲にはレンズ１２を通して内部が露呈しないようにエクステンション１５が配設されている。さらに、この実施形態では、前記灯具ボディ１１の底面開口に取着される下カバー１６を利用してプロジェクタランプ３０の放電バルブを点灯させるための点灯回路７が内装されている。
【００１４】
前記プロジェクタランプ３０は、前記ブラケット３１の垂直板３１１からほぼ直角に曲げ形成された下板３１２と上板３１３との間に挟さまれた状態で支持されている。前記下板３１２の下側には後述するアクチュエータ４がネジ３１４により固定されており、当該アクチュエータ４の回転出力軸４４８は下板３１２に開口された軸穴３１５を通して上側に突出されている。ネジ３１４は下板３１２の下面に突出されたボス３１８にネジ止めされる。そして、前記プロジェクタランプ３０の上面に設けられた軸部３０５が上板３１３に設けられた軸受３１６に嵌合され、プロジェクタランプ３０の下面に設けられた連結部３０６が前記アクチュエータ４の回転出力軸４４８に嵌合して連結されており、これによりプロジェクタランプ３０はブラケット３１に対して左右方向に回動可能とされ、かつ後述するようにアクチュエータ４の動作によって回転出力軸４４８と一体に水平方向に回動動作されるようになっている。
【００１５】
ここで、前記ブラケット３１は正面から見て左右の各上部にエイミングナット３２１，３２２が一体的に取着されており、右側の下部にレベリング軸受３２３が一体的に取着されており、それぞれ灯具ボディ１１に軸転可能に支持された水平エイミングスクリュ３３１、垂直エイミングスクリュ３３２が螺合され、レベリング機構５のレベリングボール５１が嵌合される。そして、これら水平エイミングスクリュ３３１、垂直エイミングスクリュ３３２を軸転操作することでブラケット３１を左右方向及び上下方向に回動することが可能となる。また、レベリング機構５によりレベリングポール５１を軸方向に前後移動することで、ブラケット３１を上下方向に回動することが可能となる。これにより、プロジェクタランプ３０の光軸を左右方向及び上下方向に調整するためのエイミング調整、及び自動車の車高変化に伴うレベリング状態に対応してプロジェクタランプの光軸を上下方向に調整するレベリング調整が可能になる。なお、プロジェクタランプ３０のリフレクタ３０２の下面には突起３０７が突出されており、またこれに対向するブラケット３１の下板３１２には左右位置にそれぞれ一対のストッパ３１７が切り起こし形成されており、プロジェクタランプ３０の回動に伴って突起３０７がいずれか一方のストッパ３１７に衝接することで、当該プロジェクタ３０の回動範囲が規制されるようになっている。
【００１６】
図４は前記スイブルランプ３Ｒ，３Ｌをスイブル動作するための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平面構成図、図６は縦断面図である。ケース４１はそれぞれ五角形に近い皿状をした下ハーフ４１Ｄと上ハーフ４１Ｕとで構成され、下ハーフ４１Ｄの周面に突設された複数の突起４１０と上ハーフ４１Ｕの周面から下方に垂下された複数嵌合片４１１とが互いに嵌合されて内部にケース室が形成される。また、前記上ハーフ４１Ｕと下ハーフ４１Ｄの両側面にはそれぞれ支持片４１２，４１３が両側に向けて突出形成されており、ケース４１をブラケット３１のボス３１８にネジ３１４により固定するために利用される。前記ケース４１の上面にはスプライン構成をした回転出力軸４４８が突出されて前記プロジェクタランプ３０の底面の連結部３０６に結合される。また、前記ケース４１の背面にはコネクタ４５１が配設され、前記ＥＣＵ２に接続された外部コネクタ２１（図２参照）が嵌合されるようになっている。
【００１７】
前記ケース４１の下ハーフ４１Ｄの内底面には所要位置にそれぞれ４本の中空ボス４１４，４１５，４１６，４１７が立設されており、第１中空ボス４１４には駆動モータとしての後述するブラシレスモータ４２が組み立てられる。また、第２ないし第４中空ボス４１５，４１６，４１７には後述するように歯車機構４４の各シャフトが挿入支持されている。また、前記下ハーフ４１Ｄの内底面の周縁に沿って形成された段状リブ４１８上にプリント基板４５が載置され、上ハーフ４１Ｕとの間に挟持された状態でケース４１内に内装支持されている。このプリント基板４５は前記ブラシレスモータ４２が電気接続され、かつ後述する制御回路４３としての図には表れない各種電子部品と前記コネクタ４５１が搭載されている。
【００１８】
前記ブラシレスモータ４２は、図７に一部を破断した斜視図に示すように、前記下ハーフ４１Ｄの第１中空ボス４１４にスラスト軸受４２１及びスリーブ軸受４２２によって回転シャフト４２３が軸転可能に支持されている。また、第１中空ボス４１４には円周方向に等配された３対のコイルを含むステータコイル４２４が固定的に支持されており、当該ステータコイル４２４は前記プリント基板４５に電気接続されて給電されるようになっている。ここではステータコイル４２４はコアベース４２５と一体的に組み立てられており、このコアベース４２５に設けられたターミナル４２５ａを利用して前記プリント基板４３に対して電気接続する構成がとられている。そして、前記回転シャフト４２３の上端部には前記ステータコイル４２４を覆うように円筒容器状のロータ４２６が固定的に取着されている。前記ロータ４２６は樹脂成形された円筒容器型のヨーク４２７と、このヨーク４２７の内周面に取着されて円周方向にＳ極、Ｎ極が交互に着磁された円環状のロータマグネット４２８とで構成されている。
【００１９】
このように構成されるブラシレスモータ４２では、前記ステータコイル４２４の３つのコイルに対して位相の異なるＵ，Ｖ，Ｗの交流を供給することによって前記ロータマグネット４２８との間の磁力方向を変化させ、これにより前記ロータ４２６及び回転シャフト４２３を回転駆動させるものである。さらに、図７に示されるように、前記プリント基板４５には前記ロータ４２６の円周方向に沿って所要の間隔で並んだ複数個の検出素子、ここでは３個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が中心角１２０度の間隔で円周方向に配列支持されており、前記ロータ４２６と共にロータマグネット４２８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のオン、オフ状態が変化されてロータ４２６の回転周期に対応してＨレベルとＬレベルが周期的に変化されるパルス信号を出力するように構成されている。
【００２０】
前記ロータ４２６のヨーク４２７には第１歯車４４１が一体に樹脂成形されており、この第１歯車４４１は歯車機構４４の一部として構成される。前記歯車機構４４は、第１歯車４４１の回転力を、第１固定シャフト４４２に回転可能に支持された第２歯車４４３の第２大径歯車４４３ａと第２小径歯車４４３ｂ、第２固定シャフト４４４に回転可能に支持された第３歯車４４５の第３大径歯車４４５ａと第３小径歯車４４５ｂ、第３固定シャフト４４６に回転可能に支持されて前記回転出力軸４４８に一体に形成されたセクタ歯車４４７に順次減速しながら伝達する。また、前記セクタ歯車４４７の回転方向の両側の前記下ハーフ４１Ｄの内面には、それぞれ当該セクタ歯車４４７の各端部に衝接されるストッパ４１９が突出形成されており、前記セクタ歯車４４７、すなわち回転出力軸４４８の全回転角度範囲を規制するようになっている。なお、このセクタ歯車４４７の全回転角度範囲は、突起３０７とストッパ３１７によって規制されるプロジェクタランプ３０の全回動角度範囲よりも幾分大きくなるように設計されている。
【００２１】
図８は前記ＥＣＵ２及びアクチュエータ４を含む照明装置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は自動車の左右のスイブルランプ３Ｒ，３Ｌ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とを備えている。また、前記ＥＣＵ２には自動車に設けられた照明スイッチＳ１のオン、オフ信号が入力可能とされ、この照明スイッチＳ１のオン・オフに基づいて制御信号Ｎにより図外の車載電源に接続されてプロジェクタランプ３０の放電バルブ３０４に電力を供給するための点灯回路７を制御して前記両スイブルランプ３Ｒ，３Ｌの点灯、消灯が切替可能とされている。また、ＥＣＵ２は、プロジェクタランプ３０を支持しているブラケット３１の光軸を上下方向に調整するためのレベリング機構５を制御するためのレベリング制御回路６をレベリング信号ＤＫによって制御し、自動車の車高変化に伴なうプロジェクタランプ３０の光軸調整を行うようになっている。なお、これらの電気回路は自動車に設けられた電気系統をオン、オフするためのイグニッションスイッチＳ２により電源との接続状態がオン、オフされるものであることは言うまでもない。
【００２２】
また、自動車の左右の各スイブルランプ３Ｒ，３Ｌ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プリント基板４５上に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、回転駆動手段としての前記ブラシレスモータ４２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。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３Ｒ，３Ｌの左右偏向角度信号ＤＳが出力され前記アクチュエータ４に入力される。
【００２３】
また、図９は前記アクチュエータ４内の前記制御回路４３のモータドライブ回路４３４及びブラシレスモータ４２を模式的に示す回路図である。前記モータドライブ回路４３４は、前記制御回路４３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４２のステータコイル４２４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４２４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４２８が回転し、これと一体のヨーク４２７、すなわちロータ４２６及び回転シャフト４２３が回転する。マグネットロータ４２８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ロータ４２６の回転が継続されることになる。
【００２４】
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４２４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４２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、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４２の回転量、回転方向、回転位置を検出することが可能な回転状態認識回路４３７が内蔵されている。
【００２５】
すなわち、この回転状態認識回路４３７は、図１０に示すように、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のパルス信号の立ち上がりと立ち下がりの各エッジを検出するエッジ検出部４３７１と、前記エッジ検出部４３７１で検出したエッジ信号の時間間隔であるエッジ間隔ΔｔをサブＣＰＵ４３１の基準クロック信号に基づいて計測するタイマー４３７２と、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のそれぞれのパルス信号あるいはいずれかのパルス信号のエッジをカウントするアップ・ダウンカウンタ４３７３と、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のそれぞれのパルス信号のＨレベクとＬレベルから３ビットのコード値とするエンコーダ４３７４と、これらエッジ検出部４３７１で検出したエッジ信号、タイマー４３７２で計測したエッジ間隔、アップ・ダウンカウンタ４３７３のカウント値、及びエンコーダ４３７４でコード化されたコード値に基づいて駆動モータ４２の回転量、回転方向、及び回転位置を演算して前記各信号Ｖ，Ｓ，Ｒを生成するための制御信号を生成する演算部４３７５とを備えている。この回転状態認識回路４３７の動作については後述する。
【００２６】
以上の構成によれば、イグニッションスイッチＳ２をオンし、かつ照明スイッチＳ１をオンした状態では、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、自動車の車高等の情報が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、自動車のスイブルランプ３Ｒ，３Ｌにおけるプロジェクタランプ３０の左右偏向角度信号ＤＳを算出し両スイブルランプ３Ｒ，３Ｌの各アクチュエータ４に入力する。アクチュエータ４では入力された左右偏向角度信号ＤＳによりサブＣＰＵ４３１が演算を行い、当該左右偏向角度信号ＤＳ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４２を回転駆動する。ブラシレスモータ４２の回転駆動力は歯車機構４４により減速して回転出力軸４４８に伝達されるため、回転出力軸４４８に連結されているプロジェクタランプ３０が水平方向に回動し、スイブルランプ３Ｒ，３Ｌの光軸方向が左右に偏向される。このプロジェクタランプ３０の回動動作に際しては、ブラシレスモータ４２の回転角からプロジェクタランプ３０の偏向角を検出する。すなわち、図８に示したように、ブラシレスモータ４２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）に基づいてサブＣＰＵ４３１内の回転状態認識回路４３７が検出する。そして、サブＣＰＵ４３１は検出した偏向角の検出信号をＥＣＵ２から入力される左右偏向角度信号ＤＳと比較し、両者が一致するようにブラシレスモータ４２の回転角度をフィードバック制御してプロジェクタランプ３０の光軸方向、すなわちスイブルランプ３Ｒ，３Ｌの光軸方向を左右偏向角度信号ＤＳにより設定される偏向位置に高精度に制御することが可能になる。
【００２７】
このようなプロジェクタランプ３０の偏向動作により、両スイブルランプ３Ｒ，３Ｌでは出射される偏向された光が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。
【００２８】
次に、前記回転状態認識回路４３７による駆動モータ４２の回転状態認識動作について図１１のフローチャートを参照して説明する。駆動モータ４２の回転によって各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から図１２（ａ）に示したパルス信号が出力されると、エッジ検出部４３７１は入力された各パルス信号について所定時間だけそれぞれ立ち上がり、立ち下がりの各エッジを検出する（Ｓ１０１）。次いで、検出したエッジ検出信号によりタイマー４３７２で順次エッジ間隔Δｔ・ｎを計測し（Ｓ１０２）、計測したエッジ間隔Δｔ・ｎを直前に計測したエッジ間隔Δｔ・ｎ−１と順次比較する（Ｓ１０３）。全てΔｔ・ｎ≒Δｔ・ｎ−１の条件を満たすときには全てのホール素子から適正なパルス信号が出力されており、各ホール素子は正常であると判定する。なお、前式は予め駆動モータの回転ばらつき等に基づいてある程度の余裕を持たせているために近似式となる。また、この条件を満たすエッジ間隔Δｔ・ｎが後述する６０度予測時間として利用される。
【００２９】
ステップＳ１０３においてホール素子が正常であると判定したときには、エンコーダ４３７４において各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のパルス信号のＨレベルとＬレベルとで２値信号を得て、これを３ビットのコード値とすると、図１３（ａ）のようになる。演算部４３７５はエッジ検出部４３７１からのエッジ検出信号が入力されたときにこのコード値を認識し、そのコード値が前回のコード値から変化したことを検出することで、図１４に示すように、駆動モータ４２の１回転を円周方向に６等分した回転位置ＰＳ１〜ＰＳ６を検出する（Ｓ１０４）。また、演算部４３７５では、コード値とその変化で駆動モータ４２の回転方向が検出でき（Ｓ１０５）、さらに正常なホール素子のエッジ検出信号をアップ・ダウンカウンタ４３７３でカウントすることで駆動モータ４２の回転量を検出することができる（Ｓ１０６）。これにより、回転状態認識回路４３７では駆動モータ４２の回転量、回転方向、回転位置を認識することが可能となり、特に回転位置の検出タイミングでサブＣＰＵ４３１に対して制御信号を出力し（Ｓ１０７）、前記Ｖ，Ｓ，Ｒの各信号を生成させ、駆動モータ４２を適正に回転駆動する。
【００３０】
また、ステップＳ１０３において、前式の条件を満たさないときにはいずれかのホール素子からパルス信号が出力されておらず異常が生じているものと判定する。例えば、ホール素子Ｈ１に異常が生じて、図１２（ｂ）のように、ホール素子Ｈ１からはＨレベルのみが連続して出力される場合には、エッジ検出信号に抜けが生じるため、その部分でエッジ間隔Δｔ・ｎが大きくなり、ステップＳ１０３の条件を満たさなくなる。また、このときにはエンコーダ４３７４から出力されるコード値にも異常が生じ、図１３（ｂ）に示したコード値となる。このため、回転位置ＰＳ１からＰＳ２の間と、ＰＳ４からＰＳ５の間ではコード値が変化しないため、コード値の変化によってこれらの回転位置ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ４，ＰＳ５を検出することは困難になる。しかしながら、回転位置ＰＳ３とＰＳ６についてはコード値が重複しないため、この回転位置は確定できる。
【００３１】
そこで、ステップＳ１０３で異常を判定した後は、エッジ検出信号のタイミングでエンコーダ４３７４の出力のコード値を検出して回転位置ＰＳ３又はＰＳ６を検出する（Ｓ１０８）。そして、次のエッジ検出信号のタイミングでコード値の変化を検出し、そのコード値の変化量によって駆動モータ４２の回転方向が検出できる（Ｓ１０９）。例えば、ＰＳ３からＰＳ４への回転方向の場合と、ＰＳ３からＰＳ２への回転方向とでは各コード値の差は「１０」と「０１」となる。したがって、ここでの回転位置はＰＳ４又はＰＳ１、あるいはＰＳ２又はＰＳ５であると認識できる（Ｓ１１０）。また、これと同時にこのエッジ検出信号のタイミングから６０度予測時間Δｔ・ｎをタイマー４３７２により計測し、６０度予測時間Δｔ・ｎを計時する（Ｓ１１１）。そして、この計時のタイミングでコード値を認識し、そのコード値が直前のコード値と変化していないときにはその回転位置をＰＳ５又はＰＳ２、あるいはＰＳ１又はＰＳ４であると認識する（Ｓ１１２）。なお、コード値が変化したときには駆動モータ４２が逆転を開始して直前の回転位置に戻ったものと認識できる。しかる後は、ステップＳ１０７において正常なホール素子のエッジ検出信号をアップ・ダウンカウンタ４３７３でカウントすることで駆動モータ４２の回転量を検出することができる。
【００３２】
以上のように、３つのホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のうち、いずれか一つのホール素子に異常が生じた場合でも、残りの二つのホール素子で駆動モータの回転位置を認識し、駆動モータ４２を適正に回転制御することが可能になる。これにより、駆動モータ４２によって偏向制御されるスイブルランプ３Ｒ，３Ｌの光軸方向を適正に制御することが可能になる。
【００３３】
なお、一旦駆動モータを停止した後に、回転位置ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ４，ＰＳ５で再度起動する場合には、回転位置の認識ができず、起動できない場合がある。この場合には、演算部４３７５は予め設定した回転位置に対応する制御信号を生成して駆動モータ４２の起動を試みる。駆動モータ４２の回転はホール素子からのパルス信号で確認できるが、この制御信号によっても駆動モータ４２が起動されない場合には、演算部４３７５は設定した回転位置から回転を行う方向に６０度進んだ回転位置に対応する制御信号を生成する。このように、順次異なる回転位置に対応した制御信号を生成することで、駆動モータ４２の起動が可能になる。
【００３４】
ここで、前記実施形態ではホール素子Ｈ１に異常が生じた場合について例示したが、他のホール素子Ｈ２またはＨ３に異常が生じた場合でも、正常な２つのホール素子を利用することで同様に駆動モータの回転位置を認識することが可能になる。
【００３５】
また、前記実施形態では、駆動モータのロータが１８０度の中心角度で２つの極性で構成されたマグネットで構成され、３つのホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は１２０度の角度間隔で配置された構成の例を示したが、ロータが４つ以上に分極されたマグネットとして構成され、３つのホール素子が６０度の角度間隔で配置された構成の駆動モータにおいても、同様に実現できることは言うまでもない。
【００３６】
なお、前記実施形態では、スイブルランプを構成しているプロジェクタランプを左右方向に偏向して照射光軸を変化させる前照灯に適用した例を示したが、本発明は、リフレクタのみを偏向動作させる構成、あるいは主リフレクタと独立して設けた補助リフレクタを偏向動作させることで実質的な照射範囲を変化させるようにした前照灯に適用してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、前照灯装置の光軸を偏向するための駆動モータの回転位置を制御するために用いられる複数個のホール素子のうち一部のホール素子に異常が生じたときに、残りの複数のホール素子の検出出力と、駆動モータの回転周期から演算される所定角度予測時間とに基づいて駆動モータの回転位置を認識する回転状態認識手段を備えているので、一部のホール素子に異常が生じたときにも駆動モータを正常に回転駆動制御することができ、前照灯装置における適切な光軸偏向制御が確保できる。
【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主要部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】アクチュエータの平面構成図である。
【図６】アクチュエータの縦断面図である。
【図７】ブラシレスモータの一部の拡大斜視図である。
【図８】ＡＦＳの回路構成を示すブロック回路図である。
【図９】アクチュエータの回路構成を示す回路図である。
【図１０】回転状態認識回路のブロック回路図である。
【図１１】回転位置等の検出動作を示すフローチャートである。
【図１２】ホール素子から出力されるパルス信号の正常時と異常時の波形図である。
【図１３】ホール素子の正常時と異常時の出力のコード値である。
【図１４】駆動モータの回転位置を示す模式図である。
【符号の説明】
１  センサ
２  ＥＣＵ
３  前照灯
３Ｌ，３Ｒ  スイブルランプ
４  アクチュエータ
５  レベリング機構
７  点灯回路
３０  プロジェクタランプ
３１  ブラケット
４１  ケース
４２  ブラシレスモータ
４３  制御回路
４４  歯車機構
４５  プリント基板
２０１  メインＣＰＵ
４３１  サブＣＰＵ
４３４  モータドライブ回路
４３７  回転状態認識回路
４３７１  エッジ検出部
４３７２  タイマー
４３７３  アップ・ダウンカウンタ
４３７４  エンコーダ
４３７５  演算部
ＳＷ  ステアリングホイール
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３  ホール素子
Ｓ１  イグニッションスイッチ
Ｓ２  照明スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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