(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に延びる灯具光軸上に設けられた光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記灯具光軸寄りに反射させるリフレクタと、このリフレクタの前方側に設けられた集光レンズと、この集光レンズを上記リフレクタに連結する筒状のホルダと、を備えてなるプロジェクタ型の鉄道車両用前照灯において、
上記光源および上記リフレクタ間における上記灯具光軸よりも上方側の空間に、上記光源からの光を前方へ所定角度下向きに反射させるサブリフレクタが設けられており、
このサブリフレクタが、上記リフレクタの前端開口部近傍に設けられるとともに、このサブリフレクタの反射面が、上記灯具光軸に対して所定角度下向きの光軸を中心軸とする放物曲面または楕円曲面で構成されている、ことを特徴とする鉄道車両用前照灯。
【請求項２】
上記サブリフレクタが上記リフレクタと別体で形成されるとともに該サブリフレクタの反射面前端部にフランジ部が延長形成されており、このフランジ部において上記サブリフレクタが上記リフレクタと上記ホルダとで挟持されている、ことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用前照灯。
【請求項３】
上記ホルダの内周面に反射処理が施されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の鉄道車両用前照灯。
【請求項４】
上記リフレクタと上記集光レンズとの間に、上記リフレクタからの反射光の一部を遮蔽して上向き照射光を除去する遮光板が退避可能に設けられている、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の鉄道車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、プロジェクタ型の鉄道車両用前照灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両用前照灯として近年、プロジェクタ型の前照灯が採用されるようになってきている。このプロジェクタ型の前照灯は、図８に示すように、車両前後方向に延びる灯具光軸上Ａｘに設けられた光源１０２と、この光源１０２からの光を前方へ向けて上記灯具光軸Ａｘ寄りに反射させるリフレクタ１０４と、このリフレクタ１０４の前方側に設けられた集光レンズ１０６と、この集光レンズ１０６をリフレクタ１０２に連結する筒状のホルダ１０８とを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の鉄道車両用前照灯においては、該灯具からの照射光は同図に示すように、灯具光軸Ａｘと略平行な光線光として前方へ照射されるので、車両前方線路の遠距離領域については十分な照射光が得られるが、近距離から中距離領域については十分な照射光が得られないという問題がある。
【０００４】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、プロジェクタ型の鉄道車両用前照灯において、車両前方線路の遠距離領域のみならず近距離から中距離領域についても十分な照射光を得ることができる鉄道車両用前照灯を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、所定のサブリフレクタを設けることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００６】
すなわち、本願発明に係る鉄道車両用前照灯は、
車両前後方向に延びる灯具光軸上に設けられた光源と、この光源からの光を前方へ向けて上記灯具光軸寄りに反射させるリフレクタと、このリフレクタの前方側に設けられた集光レンズと、この集光レンズを上記リフレクタに連結する筒状のホルダと、を備えてなるプロジェクタ型の鉄道車両用前照灯において、
上記光源および上記リフレクタ間における上記灯具光軸よりも上方側の空間に、上記光源からの光を前方へ所定角度下向きに反射させるサブリフレクタが設けられており、
このサブリフレクタが、上記リフレクタの前端開口部近傍に設けられるとともに、このサブリフレクタの反射面が、上記灯具光軸に対して所定角度下向きの光軸を中心軸とする放物曲面または楕円曲面で構成されている、ことを特徴とするものである。
【０００８】
上記「所定角度下向き」とは、サブリフレクタからの反射光が集光レンズを透過した後に灯具光軸よりも下向き光となるような角度を意味するものである。
【０００９】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明においては、光源およびリフレクタ間における灯具光軸よりも上方側の空間に、光源からの光を前方へ所定角度下向きに反射させるサブリフレクタが設けられているので、灯具からの照射光は、灯具光軸と略平行な光線束とこの光線束に対して下向きの光線束とで構成されることとなる。
【００１０】
したがって、本願発明によれば、プロジェクタ型の鉄道車両用前照灯において、遠距離領域のみならず車両前方線路の近距離から中距離領域についても十分な照射光を得ることができる。
【００１１】
しかも本願発明においては、サブリフレクタがリフレクタの前端開口部近傍に設けられているので、リフレクタからの反射光を有効利用することができるとともに、このサブリフレクタの反射面が、灯具光軸に対して所定角度下向きの中心軸を有する放物曲面または楕円曲面で構成されているので、配光制御を比較的容易に行うことができ、また、灯具からの照射光が車両前方線路以外の方向へ不必要に拡散してしまうのを防止することができる。
【００１２】
ここで「放物曲面」とは、サブリフレクタの中心軸を含む断面形状が放物線で構成された曲面を意味するものであり、その周方向各断面の焦点距離が一定の曲面であってもよいし変化する曲面であってもよい。また「楕円曲面」とは、サブリフレクタの中心軸を含む断面形状が楕円で構成された曲面を意味するものであり、その周方向各断面の焦点距離が一定の曲面であってもよいし変化する曲面であってもよい。
【００１３】
上記「サブリフレクタ」は、リフレクタと一体で形成するようにしてもよいが、該サブリフレクタをリフレクタと別体で形成するとともにその反射面前端部にフランジ部を延長形成し、このフランジ部においてサブリフレクタをリフレクタとホルダとで挟持するように構成すれば、従来の灯具構造を大きく変更することを必要とせずにサブリフレクタを設けることができ、また、灯具配光上の必要に応じて異なる反射特性を有するサブリフレクタに適宜取り換えることができる。
【００１４】
上記構成に加え、ホルダの内周面に反射処理を施すようにすれば、この内周面からの反射光についても前方照射光として利用することができ、これにより車両前方線路の近距離領域への照射光をより増大させることができる。
【００１５】
ところで、鉄道車両用前照灯は、通常走行時には遠方照射を行う一方、対向車両とのすれ違い時やホーム接近時にはグレアを防止する必要上、走行ビームとすれ違いビームとを切り換え可能な構成となっているものが多い。
【００１６】
そこで、本願発明に係る鉄道車両用前照灯においても、リフレクタと集光レンズとの間に、リフレクタからの反射光の一部を遮蔽して上向き照射光を除去する遮光板を退避可能に設けるようにすれば、単一の灯具で走行ビームとすれ違いビームとの切り換えを行うことができる。
【００１７】
もっとも、本願発明に係る鉄道車両用前照灯は、このように走行ビームとすれ違いビームとを切り換え可能な灯具に限定されるものではなく、走行ビーム専用灯具あるいはすれ違いビーム専用灯具であってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、本願発明の一実施形態に係る鉄道車両用前照灯を示す側断面図であり、図２は、その平面図である。
【００２０】
これらの図に示すように、本実施形態に係る鉄道車両用前照灯（灯具）１０は、プロジェクタ型の前照灯であって、放電バルブ１２と、リフレクタ１４と、ホルダ１６と、集光レンズ１８と、サブリフレクタ２０と、リテーニングリング２２と、遮光板２４と、遮光板回動ユニット２６と、エイミングユニット２８とを備えてなっている。
【００２１】
放電バルブ１２は、メタルハライドバルブであって、車両前後方向に延びる灯具光軸Ａｘ上に放電発光部１２ａ（光源）を位置させるようにしてリフレクタ１４に取り付けられている。
【００２２】
リフレクタ１４は、灯具光軸Ａｘを中心軸とする略楕円球面状の反射面１４ａを有している。この反射面１４ａは、灯具光軸Ａｘを含む断面形状が楕円で形成されており、その離心率が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。ただし、これら各断面を形成する楕円の後方側頂点は同一位置に設定されている。上記放電発光部１２ａは、この反射面１４ａの鉛直断面を形成する楕円の第１焦点Ｆ１に配置されている。そしてこれにより、反射面１４ａは、放電発光部１２ａからの光を前方へ灯具光軸Ａｘ寄りに反射させるようになっており、その際、灯具光軸Ａｘを含む鉛直断面内においては上記楕円の第２焦点Ｆ２に略収束させるようになっている。
【００２３】
ホルダ１６は、リフレクタ１４の前端開口部１４ｂから前方へ向けて延びるようにして筒状に形成されており、その内周面１６ａにはアルミ蒸着による反射処理が施されている。このホルダ１６の後端部は、サブリフレクタ２０を介してリフレクタ１４にネジ締め固定されており、その前端部には集光レンズ１８がリテーニングリング２０を介してネジ締め固定されている。
【００２４】
集光レンズ１８は、前方側表面１８ａが凸面で後方側表面１８ｂが平面の平凸レンズからなり、その後方側焦点位置がリフレクタ１４の反射面１４ａの第２焦点Ｆ２に一致するように配置されている。そしてこれにより、集光レンズ１８は、リフレクタ１４の反射面１４ａからの反射光を灯具光軸Ａｘ寄りに集光させるようにして前方へ透過させるようになっている。
【００２５】
サブリフレクタ２０は、放電バルブ１２の放電発光部１２ａとリフレクタ１４の反射面１４ａの前端開口部１４ｂ近傍部位との間における灯具光軸Ａｘよりも上方側の空間に設けられており、放電発光部１２ａからの光を前方へ所定角度下向きに反射させるようになっている。
【００２６】
このサブリフレクタ２０の反射面２０ａは、リフレクタ１４の焦点距離ｆよりも短い焦点距離ｆｓを有しかつ灯具光軸Ａｘに対して所定角度（約３０°）下向きの光軸Ａｘｓを中心軸とする放物曲面で構成されている。この放物曲面は、光軸Ａｘｓを含む断面形状が放物線で形成されている。この放物線の焦点位置は、鉛直断面においてはリフレクタ１４の反射面１４ａの第１焦点Ｆ１と同じ位置に設定されているが、鉛直断面から周方向両側へ離れるに従って各断面形状を形成する放物線の焦点距離が徐々に増大するようになっている。
【００２７】
図３は、サブリフレクタ２０を単品で示す正面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。
【００２８】
図示のように、サブリフレクタ２０における反射面２０ａの前端部にはフランジ部２０ｂが延長形成されており、このフランジ部２０ｂにおいてサブリフレクタ２０はリフレクタ１４とホルダ１６とで挟持されるようになっている。
【００２９】
すなわち、サブリフレクタ２０のフランジ部２０ｂは、その上端部に前方側へ延びるタブ２０ｃが折曲形成されており、また、その左右両端部に１対のネジ挿通孔２０ｄが形成されている。そして、サブリフレクタ２０は、リフレクタ１４とホルダ１６とがネジ締め固定される際に、そのフランジ部２０ｂがリフレクタ１４の前端フランジ部１４ｃとホルダ１６の後端フランジ部１６ｃとの間に介装された状態で、そのネジ挿通孔２０ｄにネジが挿通されてリフレクタ１４およびホルダ１６と共締めされるようになっている。
【００３０】
その際、タブ２０ｃがホルダ１６と係合することにより、サブリフレクタ２０の挟持位置の位置決めが行われるようになっている。すなわち、ホルダ１６の後端フランジ部１６ｃにはタブ２０ｃと略同一幅の切欠き部１６ｄが形成されており、この切欠き部１６ｄにタブ２０ｃを挿入することによりタブ２０ｃの左右方向の位置決めを図るとともに、ホルダ１６の外周面にタブ２０ｃを当接させることによりタブ２０ｃの上下方向の位置決めを図るようになっている。
【００３１】
図１に示すように、遮光板２４は、リフレクタ１４と集光レンズ１８との間に設けられ、同図において実線で示す走行ビーム位置と２点鎖線で示すすれ違いビーム位置との間で回動し得るようになっている。この遮光板２４の表面には、黒色の非反射処理が施されている。そして、この遮光板２４は、すれ違いビーム位置にあるとき、その上端縁２４ａがリフレクタ１４の反射面１４ａの第２焦点Ｆ２に略位置するようになっており、これにより反射面１４ａからの反射光の一部を遮蔽して灯具１０から出射される上向き照射光を除去するようになっている。一方、この遮光板２４は、走行ビーム位置に退避した状態では反射面１４ａからの反射光を遮蔽せず、灯具１０から出射される上向き照射光を許容するようになっている。
【００３２】
遮光板２４の回動は、リフレクタ１４およびホルダ１６の下方近傍に設けられた遮光板回動ユニット２６により行われるようになっている。
【００３３】
この遮光板回動ユニット２６は、遮光板２４を回動可能に支持する回動軸３０と、遮光板２４の下端近傍部位に連結されたソレノイド３２とを備えてなり、ソレノイド３２の駆動制御により遮光板２４を回動軸３０回りに走行ビーム位置およびすれ違いビーム位置間で回動させるようになっている。
【００３４】
エイミングユニット２８は、ホルダ１６の外周面の３箇所に形成されたブラケット１６ｂに各々取り付けられており、これらエイミングユニット２８により、灯具１０を車両前端部において支持するとともに灯具１０の光軸調整を行い得るようになっている。
【００３５】
図４は、鉄道車両用前照灯１０からの照射光の光路を示す側断面図であり、図５および６は、この照射光により車両前方に形成される走行ビーム用配光パターンおよびすれ違いビーム用配光パターンを示す図である。
【００３６】
図４に示すように、リフレクタ１４の反射面１４ａからの反射光は、光軸Ａｘと略平行に灯具前方へ出射される光線束Ｂとなり、図５に示す走行ビーム用基本パターンＰ（ｍ）あるいは図６に示すすれ違いビーム用基本パターンＰ（ｓ）を形成する。なお、遮光板２４がすれ違いビーム位置にあるときには光線束Ｂに含まれる上向き照射光成分が除去されることは上述したとおりであり、これにより、すれ違いビーム用基本パターンＰ（ｓ）においては、走行ビーム用基本パターンＰ（ｍ）における上向き照射光領域（Ｈ−Ｈ線よりも上方の領域）が除去された配光パターンとなる。
【００３７】
これら走行ビーム用基本パターンＰ（ｍ）あるいはすれ違いビーム用基本パターンＰ（ｓ）により、車両前方線路における遠距離領域の視認性が確保される。なお、図５および６において、走行ビーム用基本パターンＰ（ｍ）およびすれ違いビーム用基本パターンＰ（ｓ）は多重閉曲線で表示されているが、これは、中心部の閉曲線領域が最も光度が高く、周辺部に向けて徐々に光度が低くなることを示すものである。
【００３８】
一方、図４に示すように、サブリフレクタ２０の反射面２０ａからの反射光は、光軸Ａｘに対してある程度下向きの拡散光として灯具前方へ出射される光線束Ｂ１となり、図５および６に示す第１付加パターンＰ１を形成する。その際、サブリフレクタ２０の反射面２０ａからの反射光は、遮光板２４がすれ違いビーム位置にあっても該遮光板２４に遮蔽されないので、第１付加パターンＰ１は、走行ビーム用配光パターンおよびすれ違いビーム用配光パターンのいずれにおいても同一配光パターンとなる。
【００３９】
この第１付加パターンＰ１は、走行ビーム用基本パターンＰ（ｍ）およびすれ違いビーム用基本パターンＰ（ｓ）の下端部を幅広く略扇状に囲むように形成される。したがって、この第１付加パターンＰ１により車両前方線路における近距離および中距離領域の視認性が確保される。
【００４０】
さらに、図４に示すように、放電発光部１２ａからホルダ１６の内周面１６ａの上部領域に入射し、該内周面１６ａで反射した光は、光軸Ａｘに対してかなり下向きの拡散光として灯具前方へ出射される光線束Ｂ２となり、図５および６に示す第２付加パターンＰ２を形成する。その際、ホルダ１６の内周面１６ａの上部領域からの反射光は、遮光板２４がすれ違いビーム位置にあっても該遮光板２４に遮蔽されないので、第２付加パターンＰ１は、走行ビーム用配光パターンおよびすれ違いビーム用配光パターンのいずれにおいても同一配光パターンとなる。
【００４１】
この第２付加パターンＰ２は、走行ビーム用基本パターンＰ（ｍ）およびすれ違いビーム用基本パターンＰ（ｓ）の下端部よりもかなり下方に形成される。したがって、この第２付加パターンＰ２により車両前方線路における近距離領域の視認性向上が図られる。
【００４２】
なお、遮光板２４が走行ビームおよびすれ違いビームのいずれの位置にあっても、該遮光板２４により放電発光部１２ａからホルダ１６の内周面１６ａの下部領域への光入射が阻止されるので、該内周面１６ａの下部領域からの反射光により不必要な上向き照射光が生じてしまうことはない。
【００４３】
以上詳述したように、本実施形態に係る鉄道車両用前照灯１０は、放電発光部１２ａおよびリフレクタ１４間における灯具光軸Ａｘよりも上方側の空間に、放電発光部１２ａからの光を前方へ所定角度下向きに反射させるサブリフレクタ２０が設けられているので、灯具１０からの照射光は、灯具光軸Ａｘと略平行な光線束Ｂとこの光線束Ｂに対して下向きの光線束Ｂ１とで構成されることとなる。このため、車両前方線路の遠距離領域のみならず近距離から中距離領域についても十分な照射光を得ることができる。
【００４４】
しかも、本実施形態においては、サブリフレクタ２０がリフレクタ１４の反射面１４ａの前端開口部１４ｂ近傍に設けられているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００４５】
すなわち、リフレクタ１４の反射面１４ａにおける前端開口部１４ｂ近傍部位は、該部位で反射した放電発光部１２ａからの光が集光レンズ１８に入射しない部分が多く、灯具配光性能上の重要性は低い。そこで、リフレクタ１４の反射面１４ａの前端開口部１４ｂ近傍にサブリフレクタ２０を設けることにより、リフレクタ１４の反射面１４ａから集光レンズ１８に入射する有効な反射光が遮蔽されてしまうのを最小限に抑えた上で上記作用効果を得ることができる。
【００４６】
また、本実施形態においては、サブリフレクタ２０の反射面２０ａが、灯具光軸Ａｘに対して所定角度下向きの中心軸Ａｘｓを有する放物曲面で構成されているので、この反射面２０ａからの光線束Ｂ１により形成される第１付加パターンＰ１を、走行ビーム用基本パターンＰ（ｍ）およびすれ違いビーム用基本パターンＰ（ｓ）の下端部を幅広く略扇状に囲むように形成することができる。そしてこれにより、光線束Ｂ１を車両前方線路以外の方向へ不必要に拡散させることなく、車両前方線路における近距離および中距離領域の視認性を十分に確保することができる。しかも、サブリフレクタ２０の焦点距離Ｆｓはリフレクタ１４の焦点距離ｆよりも短い値に設定されているので、サブリフレクタ２０をリフレクタ１４の内周側にコンパクトに配置することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態においては、ホルダ１６の内周面１６ａに反射処理が施されているので、この内周面１６ａからの反射光についても前方照射光として利用することができ、これにより車両前方線路の近距離領域への照射光をより増大させ、その視認性を高めることができる。
【００４８】
また、本実施形態においては、サブリフレクタ２０がリフレクタ１４と別体で形成されるとともにその反射面２０ａの前端部にフランジ部２０ｂが延長形成されており、このフランジ部２０ｂにおいてサブリフレクタ２０がリフレクタ１４とホルダ１６とで挟持されているので、従来の灯具構造を大きく変更することを必要とせずにサブリフレクタ２０を設けることができ、また、灯具配光上の必要に応じて異なる反射特性を有するサブリフレクタ２０に適宜取り換えることができる。
【００４９】
さらに、本実施形態に係る鉄道車両用前照灯１０は、リフレクタ１４と集光レンズ１８との間に、リフレクタ１４からの反射光の一部を遮蔽して上向き照射光を除去する遮光板２４が退避可能に設けられているので、単一の灯具で走行ビームとすれ違いビームとの切り換えを行うことができる。
【００５０】
ところで、本実施形態においては、サブリフレクタ２０の反射面２０ａが、リフレクタ１４の反射面１４ａの前端開口部１４ｂ近傍において灯具光軸Ａｘよりも上方側の空間を１８０°囲むように形成されているが、その一部にのみ形成されるようにしてもよい。その際、リフレクタ１４の反射面１４ａにおいて灯具配光性能上の重要性が低いのはその上端部領域であるので、上端部寄りにサブリフレクタ２０の反射面２０ａを形成することが好ましい。
【００５１】
また、本実施形態においては、サブリフレクタ２０の反射面２０ａが、リフレクタ１４の焦点距離ｆよりも短い焦点距離Ｆｓを有しかつ灯具光軸Ａｘに対して所定角度下向きの中心軸Ａｘｓを有する放物曲面で構成されている場合について説明したが車両前方線路の近距離から中距離領域に対して光線束を照射可能なものであれば、それ以外の曲面で反射面２０ａを構成するようにしてもよい。例えば、図７に示すように、放物曲面の代わりに灯具光軸Ａｘに対して所定角度下向きの光軸Ａｘｓを中心軸とし、該中心軸上に第１焦点Ｆ３および第２焦点Ｆ４を有する楕円曲面で反射面２０ａを構成することも可能である。この反射面２０ａの形状は、車両前方線路の近距離から中距離領域における狙いの配光パターンに応じて適当な曲面を適宜採用するようにすればよい。このような観点から、反射面２０ａを、例えば円錐面や球面等のように放物曲面や楕円曲面以外の曲面で構成することも可能である。
【００５２】
なお、本実施形態に係る鉄道車両用前照灯１０は、その光源が放電バルブ１２の放電発光部１２ａである場合について説明したが、光源がハロゲンバルブのフィラメント等である場合においても、本実施形態と同様の構成を採用することにより本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係る鉄道車両用前照灯を示す側断面図
【図２】上記鉄道車両用前照灯を示す平面図
【図３】上記鉄道車両用前照灯のサブリフレクタを単品で示す正面図（ａ）および側断面図（ｂ）
【図４】上記鉄道車両用前照灯からの照射光の光路を示す側断面図
【図５】上記鉄道車両用前照灯からの照射光により車両前方に形成される走行ビーム用配光パターンを示す図
【図６】上記鉄道車両用前照灯からの照射光により車両前方に形成されるすれ違いビーム用配光パターンを示す図
【図７】上記実施形態の変形例を示す、図４と同様の図
【図８】従来例を示す、図４と同様の図
【符号の説明】
１０  鉄道車両用前照灯
１２  放電バルブ
１２ａ  放電発光部（光源）
１４  リフレクタ
１４ａ  反射面
１４ｂ  前端開口部
１４ｃ  前端フランジ部
１６  ホルダ
１６ａ  内周面
１６ｂ  ブラケット
１６ｃ  後端フランジ部
１６ｄ  切欠き部
１８  集光レンズ
２０  サブリフレクタ
２０ａ  反射面
２０ｂ  フランジ部
２０ｃ  タブ
２０ｄ  ネジ挿通孔
２２  リテーニングリング
２４  遮光板
２４ａ  上端縁
２６  遮光板回動ユニット
２８  エイミングユニット
３０  回動軸
３２  ソレノイド
Ａｘ  灯具光軸
Ａｘｓ  サブリフレクタの光軸
Ｂ  リフレクタの反射面からの反射光による照射光線束
Ｂ１  サブリフレクタの反射面からの反射光による照射光線束
Ｂ２  ホルダの内周面からの反射光による照射光線束
Ｐ（ｍ）  走行ビーム用基本パターン
Ｐ（ｓ）  すれ違いビーム用基本パターン
Ｐ１  第１付加パターン
Ｐ２  第２付加パターン
【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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