(57)【要約】【課題】前照灯の照射光軸を偏向するための回転出力軸の回転位置を検出する検出手段の小型化を図る。【解決手段】車両の前照灯の照射光軸を偏向する光軸偏向手段の構成として、回転駆動源としての駆動モータ４２と、駆動モータにより変速回動されて前照灯を偏向動作させる回転出力軸４４８と、駆動モータ４２の回転位置を検出するための第１の検出素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と、回転出力軸４４８の回転位置を検出するための第２の検出素子Ｈ４と、これら第１及び第２の各検出素子により検出された検出信号に基づいて前照灯の回転位置を検出する回転位置検出手段４３７とを備える。第１及び第２の検出素子はそれぞれ駆動モータ、回転出力軸に非接触なホール素子等の検出素子で構成される。【選択図】  図１０
2004168213.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、前記駆動モータにより変速回動されて前記前照灯を偏向動作させる回転出力軸と、前記駆動モータの回転位置を検出するための第１の検出素子と、前記回転出力軸の回転位置を検出するための第２の検出素子と、前記第１及び第２の各検出素子により検出された検出信号に基づいて前記前照灯の偏向動作される回転位置を検出する回転位置検出手段とを備え、前記第１及び第２の検出素子はそれぞれ前記駆動モータ、回転出力軸に非接触な検出素子で構成されていることを特徴とする車両用前照灯装置。
【請求項２】
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、前記第１の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構成され、前記回転出力軸には回転方向に延長されたマグネットが一体的に取着され、前記第２の検出素子は回転出力軸と共に回転される当該マグネットの回転に伴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を特徴とする請求項１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、スイブルランプ３Ｒ，３Ｌの照射方向を適切に制御する必要があり、この制御を行うためにはスイブルランプ３Ｒ，３Ｌの照射方向を正確に検出する必要がある。このようなことから、特許文献１の技術ではスイブルランプの照射方向を決定するリフレクタを回転駆動するためのアクチュエータの回転出力軸の回転角度位置を検出することが行われており、その検出のために回転出力軸にポテンショメータを設けている。しかしながら、このポテンショメータは、いわゆる摺動抵抗で構成されているため、スイブルランプを絶え間なく駆動する回転出力軸の回転角度位置の検出に用いたときには摺動ブラシと抵抗面との磨耗による劣化が生じ、接触不良等による検出信頼性が低下され易く、自動車のような厳しい環境下で用いることは好ましくない。また、この種のポテンショメータは機械的構造の要求によって外形寸法の縮小化が制限されるため、アクチュエータの小型化が難しくなる。
【０００５】
そこで、アクチュエータの駆動源である駆動モータの回転方向、回転量からスイブルランプの照射方向を検出することが考えられる。すなわち、この種の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ＩＣやホール素子（以下、ホール素子と称する）を利用して駆動モータの回転位置を検出し、この回転位置に基づいてスイブルランプの照射方向を演算して検出することが考えられる。例えば、ブラシレスモータのロータは円周方向に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を備えているので、このロータの円周方向に沿って所要の角度間隔で複数個のホール素子を配設することで、ロータが回転されたときに各ホール素子はロータマグネットの磁界の変化によってオン、オフ状態が変化され、ロータの回転周期に対応した矩形のパルス信号を出力する。このパルス信号を検出することで駆動モータの回転位置や回転量を検出することが可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホール素子は単に駆動モータの回転に伴なう信号を出力しているのみであるため、駆動モータの１回転の範囲内での回転角度位置や、回転を開始してからの回転量を検出することは可能であるが、当該駆動モータによって回転駆動される回転出力軸の回転位置を検出することは困難である。すなわち、駆動モータが回転を開始する時点での回転出力軸の絶対的な回転位置が不明であると、回転開始位置からの回転出力軸の相対的な回転位置を検出することができても、回転出力軸の絶対的な回転位置を検出することはできず、したがってスイブルランプの照射方向を検出することは困難になる。
【０００７】
このような問題に対しては、駆動モータにより回転出力軸を一方向に突き当たるまで回転し、回転が停止された位置、すなわち駆動モータがロックされた位置から反対方向に駆動モータを回転し、この駆動モータの回転量をホール素子で検出しながら所定回転角度だけ回転した位置を基準位置として認識する手法が考えられている。図１３はそのときのタイミング図であり、駆動モータを可動範囲の端まで突き当てて駆動モータがロックされてホール素子から出力されるパルス信号Ｐが停止するまで駆動モータを一方向に回転し、その後はパルス信号Ｐをカウントしながら駆動モータを反対方向に回転し、パルス信号Ｐを所定数だけカウントした時点で駆動モータの回転を停止するものである。このようにすることで、駆動モータの基準位置、すなわち回転出力軸の基準位置を検出し、これを検出した以降は当該基準位置からの相対回転量をホール素子によって検出すれば、回転出力軸の絶対的な回転位置を検出することができスイブルランプの照射方向を検出することが可能になる。
【０００８】
しかしながら、この場合にはアクチュエータの電源を入れて駆動モータを回転制御する度に、必ず基準位置を認識するための動作が必要となり、制御が複雑になるとともに、基準位置を認識するための時間だけスイブルランプの照射方向を迅速に制御することが困難になる。また、パルス信号のカウント値を記憶手段に記憶し、そのカウント値から回転出力軸の回転位置を検出することも考えられるが、記憶手段を備えることでアクチュエータが高価になるとともに、ＡＦＳに障害が生じたときにアクチュエータをリセットした場合に記憶しているカウント値が消去されることもあり、あるいはこのような消去を防止するための回路を設ける必要もあり、信頼性、価格の点で好適な解決手段を見いだすことは困難である。
【０００９】
本発明の目的は、ホール素子等の非接触型の検出素子を利用して回転出力軸の回転位置、すなわち前照灯の照射方向を検出することを可能にすることで、装置の小型化、低価格化、高信頼度を図っ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の構成として、回転駆動源としての駆動モータと、駆動モータにより変速回動されて前照灯を偏向動作させる回転出力軸と、駆動モータの回転位置を検出するための第１の検出素子と、回転出力軸の回転位置を検出するための第２の検出素子と、これら第１及び第２の各検出素子により検出された検出信号に基づいて前照灯の偏向動作される回転位置を検出する回転位置検出手段とを備えており、第１及び第２の検出素子はそれぞれ駆動モータ、回転出力軸に非接触な検出素子で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい形態としては、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、第１の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、回転出力軸には回転方向に延長されたマグネットが一体的に取着され、第２の検出素子は回転出力軸と共に回転される当該マグネットの回転に伴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。
【００１２】
本発明によれば、駆動モータの回転位置を検出するための第１の検出素子の出力と、回転出力軸の回転位置を検出するための第２の検出素子の出力とに基づいて回転位置検出手段において所要の演算を行うことで、回転出力軸の絶対的な回転位置を検出することが可能になる。また、第１及び第２の検出素子は駆動モータ、回転出力軸に対して非接触であるため、磨耗による耐久性の問題が生じることはなく、しかも装置の小型化、低価格化を図ることが可能になる。
【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】
一方、図８（ａ）に示すように、前記回転出力軸４４８と一体のセクタ歯車４４７の歯車面に沿って円弧状マグネット４４９が一体的に設けられるとともに、この円弧状マグネット４４９に対向する前記下ハーフ４１Ｄの内底面にはホール素子Ｈ４が配設されている。前記円弧状マグネット４４９は、図８（ｂ）に示すように、予め設定された複数の円周位置のそれぞれに不等ピッチでＳ極とＮ極を着磁した構成となっており、セクタ歯車４４７の回転方向の一方から他方に向けて順序的に着磁ピッチ（円周方向の長さ）が大きくなるように構成されている。ここでは、駆動モータ４２とセクタ歯車４４７との回転減速比に基づいて、セクタ歯車４４７の中心角の１０°単位で、Ｓ極の着磁長さがホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐの１パルス長から２パルス長、３パルス長というように１〜１２まで段階的に増えるように構成されている。また、前記ホール素子Ｈ４は円弧状マグネット４４９の着磁によってオン、オフされてパルス信号を出力するように構成されている。
【００２２】
図９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、メインＣＰＵ２０１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。
【００２３】
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。また、前記サブＣＰＵ４３１には、前記アクチュエー４の回転出力軸４４８のセクタ歯車４４７に設けた円弧状マグネット４４９によって出力するホール素子Ｈ４からのパルス信号Ｐ４も入力されるようになっている。
【００２４】
また、図１０は前記アクチュエータ４内の前記制御回路４３のサブＣＰＵ４３１、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Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）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が検出してパルス信号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。
【００２５】
また、前記ブラシレスモータ４２の回転力は歯車機構４４を介してセクタ歯車４４７に伝達され、回転出力軸４４８が回転駆動される。このセクタ歯車４４７の回転により円弧状マグネット４４９が一体的に回転され、これを受けてホール素子Ｈ４からは円弧状マグネット４４９の不等ピッチの着磁に対応して不等周期のパルス信号Ｐ４が出力され、このパルス信号Ｐ４はサブＣＰＵ４３１に入力される。
【００２６】
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（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）と、前記ホール素子Ｈ４から出力されるパルス信号Ｐ４がそれぞれ入力され、これに基づいてブラシレスモータ４２及び回転出力軸４４８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位置検出回路４３７が内蔵されている。
【００２７】
前記回転位置検出回路４３７は、図１１に示すように、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３からのパルス信号Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）の少なくとも一つに基づいてカウント動作を行うアップ・ダウンカウンタ４３７１と、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のいずれか、ここではホール素子Ｈ１とホール素子Ｈ４の各パルス信号Ｐ１，Ｐ４の論理和をとるアンドゲート４３７２と、このアンドゲート４３７２から出力される信号Ｐｘをカウントするカウンタ４３７３と、前記アップ・ダウンカウンタ４３７１の出力とカウンタ４３７３の出力とに基づいて駆動モータ４２及び回転出力軸４４８の回転位置を検出する演算部４３７４とを備えている。なお、前記カウンタ４３７３はホール素子Ｈ４からのパルス信号Ｐ４の立ち上がりでリセットされるように構成されている。
【００２８】
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、回転出力軸４４８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。
【００２９】
すなわち、図９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）と、回転出力軸に設けられたホール素子Ｈ４から出力されるパルス信号Ｐ４とに基づいてサブＣＰＵ４３１内の回転位置検出回路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をフィードバック制御して回転出力軸の回転角度位置、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。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。
【００３０】
次に、前記回転位置検出回路４３７における回転出力軸の回転角度位置の検出動作について説明する。図１２は前記各パルス信号Ｐ１，Ｐ４と信号Ｐｘのタイミング図である。ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３からの各パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３はそれぞれ駆動モータ４２の回転速度に対応して、位相が１２０度異なる比較的に周波数の高いパルス信号であり、ここではパルス信号Ｐ１のみを図示している。また、ホール素子Ｈ４からのパルス信号Ｐ４は駆動モータ４２の回転速度が歯車機構４４によって減速された減速比に準じた周波数の低いパルス信号である。そして、セクタ歯車４４７に設けた円弧状マグネット４４９には図１０（ｂ）に示したように、所要のピッチでＳ極、Ｎ極が着磁されていることから、パルス信号Ｐ４は回転出力軸４４８の回転位置に対応してパルス幅が１〜１２の比例値で段階的に相違されたパルス信号である。これらのパルス信号Ｐ１とＰ４をアンドゲート４３７２で論理和をとることで、パルス信号Ｐｘが出力される。したがって、カウンタ４３７３はパルス信号Ｐ４の立ち上がりでリセットされた後、アンドゲート４３７３から出力されるパルス信号Ｐｘをカウントし、そのカウント値を演算部４３７４に出力する。このようにパルス信号Ｐ４のパルス幅に対応してアンドゲート４３７２から出力されるパルス信号Ｐｘのパルス数が相違されるため、カウンタ４３７３でカウントされるカウント値は回転出力軸４４８の回転位置に応じて異なる値となり、このカウント値が演算部４３７４に入力されることになる。
【００３１】
演算部４３７４では、入力されるカウント値から、ホール素子Ｈ４に対して回転位置されている円弧状マグネット４４９の対応領域を判定することができ、この対応領域から回転出力軸４４８の回転位置を認識することができる。そして、この認識した回転位置から予め設定している回転出力軸４４８の基準位置、例えば、回転出力軸４４８の回転方向の中央位置から検出した現在の回転位置がどの程度回転されているかを検出することが可能になる。例えば、図１２の例では、カウンタ４３７３がパルス信号Ｐ４の立ち上がりでリセットされた後、パルス信号Ｐｘを２つカウントしたときには、カウントが完了したタイミングで回転出力軸４４８は回転方向の一方から２０°の回転位置に位置されていると検出する。あるいは、３つカウントしたときには３０°の回転位置に位置されていると検出することが可能になる。このように、この検出に際しては回転出力軸４４８を最小でも１０°前後回転させるだけで直ちに回転位置の検出を行うことが可能であり、従来のように駆動モータ４２を一方向に突き当てるまで回転させることは必要がなく、迅速に検出することが可能になる。
【００３２】
以上のように回転出力軸４４８の基準となる回転位置から現在の回転出力軸の回転位置を検出した以降においては、演算部４３７４はアップ・ダウンカウンタ４３７１のカウント値を参照して回転出力軸４４８の回転位置を検出する。すなわち、アップ・ダウンカウンタ４３７１は駆動モータ４２の回転に伴ってホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）を常時カウントし、このカウント値から回転出力軸４４８の相対的な回転量や回転位置を演算することができるため、この回転量や回転位置を先にパルス信号Ｐ４に基づいて検出した回転出力軸４４８の基準位置に対応させることで、回転出力軸４４８の絶対的な回転位置を検出することが可能になる。
【００３３】
このように、回転出力軸４４８の回転位置を検出するために円弧状マグネット４４９とホール素子Ｈ４を追加することで、駆動モータ４２の回転位置を検出するホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と協動して回転出力軸４４８の回転位置を正確にかつ高精度に検出することが可能になる。ホール素子Ｈ４のみでは回転出力軸４４８の予め設定された特定の回転位置を大まかに検出することが可能であっても、これとは異なる回転位置を正確に検出することはできないが、このように駆動モータ４２に設けたホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の出力とをあわせることで、回転出力軸４４８の全回転範囲にわたって回転位置を検出することが可能になる。また、円弧状マグネット４４９とホール素子Ｈ４とは非接触であるため、従来のポテンショメータのような磨耗による耐久性の問題が生じることはなく、しかもポテンショメータに比較して小型化が可能であり、アクチュエータ４の小型化を図る上でも有利になる。さらに、アップ・ダウンカウンタ４３７１のカウント値を記憶するための記憶手段も必要なく低価格に構成することも可能になる。
【００３４】
なお、本発明において回転位置を検出する対象としての回転出力軸は必ずしもアクチュエータの最終の回転軸に限られるものでない。例えば、前記実施形態ではホール素子Ｈ４は回転出力軸４４８の回転位置を検出するように構成しているが、駆動モータ４２によって回転される回転部材であれば、第２歯車４４３、第３歯車４４５の回転位置を検出するように構成してもよい。ただし、歯車間での噛み合いによる回転誤差が生じることがあるため、前記実施形態のように最終の回転部材であってスイブルランプ３Ｒ，３Ｌを直接的に偏向動作させる回転出力軸４４８の回転位置を検出するように構成することが好ましい。また、円弧状マグネット４４９はセクタ歯車４４７の円周角度に対応して設けられるものであり、その中心角度が１２０°に限られるものでないことは言うまでもない。
【００３５】
また、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。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、本発明によれば、駆動モータの回転位置を検出するための第１の検出素子の出力と、回転出力軸の回転位置を検出するための第２の検出素子の出力とに基づいて回転位置検出手段において所要の演算を行うことで、回転出力軸の絶対的な回転位置を検出することが可能になる。また、第１及び第２の検出素子は駆動モータ、回転出力軸に対して非接触であるため、磨耗による耐久性の問題が生じることはなく、しかも装置の小型化、低価格化を図ることが可能になる。
【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】回転出力軸とホール素子の構成を示す斜視図と平面構成図である。
【図９】ＡＦＳの回路構成を示すブロック回路図である。
【図１０】アクチュエータの回路構成を示す回路図である。
【図１１】回転位置検出回路のブロック回路図である。
【図１２】回転位置検出動作を説明するためのタイミング図である。
【図１３】従来の回転位置検出動作を説明するためのタイミング図である。
【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  回転位置検出回路
４３７１  アップ・ダウンカウンタ
４３７２  アンドゲート
４３７３  カウンタ
４３７４  演算部
ＳＷ  ステアリングホイール
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４  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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