方向指示器

方向指示器とは、自動車、オートバイなどに付ける保安部品で、右左折や進路変更の際に、その方向を周囲に示すための装置である。ウインカーとも。緊急時にはすべてのランプを同時に点滅させることで、ハザードランプとしても使用される。

1. 概要
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設置部位により、前部方向指示器、側面方向指示器、後部方向指示器というように呼び分けられる。最近の自動車では、ドアミラーに側面方向指示器を内蔵する車種が増えているほか、一部のタクシーのように屋根にもランプを装備している例もある。

方向指示器はあくまで保安部品なので、仮に故障したとしても、車両としての走行機能には影響しない。しかし、多くの車両が同時に走行する公道上では、交通安全を確保するため欠かせない装備であり、日本を含めほとんどの国において構造、動作、操作に関するルールが定められている。

1.1. 呼称について
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日本では、ウインカーまたはウィンカーと通称される。方向指示器を指すイギリス英語の口語的表現 「en-UK」からの音訳である。部品名や整備書には「ターンシグナルランプ」という呼称が用いられてきたが、今日ではユーザー向けのカタログや取扱説明書もターンランプなどの表記へ移行している。

イギリス英語で「winker」と呼称されることは稀であり、「en-UK」が用いられる。アメリカ英語では、くだけた表現として「en-US」、もしくは「en-US」、シンガポールでは「en-UK」と表記・呼称する。ドイツでも以前は 「de」と呼んでいたことがある。特に矢羽式・腕木式のものを英語圏では「en」、「en」、日本では「アポロ」として区別したこともある。

2. 歴史
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初期の自動車においては、交通絶対量が少なかったこと、またオープンボディが大半であったことなどから、装備としての方向指示器は存在しなかった。進路変更を周囲に伝達する必要がある場合は、馬車時代からの身振りを踏襲した「手信号」による意思表示を用いており、それで充分だったと言える。なお、手信号は現在も道路交通法において規定されている。

その後、大量生産の時代を迎えて交通量が爆発的に増大し、交通の円滑性、安全性から進路変更時の合図が重要となり、同時にクローズドボディの普及により、車外に何らかの信号装備が求められるようになった。

1893年、イギリスのJ・B・フリーマンによって、文字盤式の方向指示器が発明される。これは車体後部に表示内容を変更できるロール式の掲示板を設置して、手動操作によって「en」・「en」の文字が表示できるようにしたものであった。

1900年代初頭には、イギリスのF・フォークナーによって、ボディサイドに装備する矢羽式の方向指示器が発明される。この矢羽式は、可動式の表示器を通常はボディサイドに収納しており、操作時にアームを車体から突出させて周囲に意思を伝える方式である。矢羽式の方向指示器は、手旗信号を基にしたもので、鉄道用信号機としても、セマフォ式鉄道信号機と呼ばれ、世界的に普及している。自動車では、セマフォ方向指示器を略した「セマフォ」のほか、「トラフィケーター」などと呼ばれている。動作はケーブルを介した手動式か、吸気管の負圧を利用したバキューム式であった。

1908年に、イタリアのアルフレード・バラッキーニがアームの中に電球を入れたものを発表した。当時、電気式前照灯がすでに普及しはじめていたため、矢羽を透明樹脂製とし電照式とすることで、夜間でも被視認性の高い方向指示が可能となった。操作はまだケーブルを介した手動式であったが、1918年、イギリスのネーリックモーターシグナル社が、小型モーターを用いた電動式アームで特許を取得した。しかしこのシステムも、ギュスターヴ・ドネとモーリス・ボワソンの二人のフランス人発明家のアイディアによってすぐに時代遅れとなる。彼らは1923年にアームのアクチュエーターを電磁石に置き換え、指示器全てがピラーに完全に収まる、より小型で簡潔なシステムを発表した。さらに、1927年、ドライバーに作動を通知する車内インジケーターを追加し、その後のスタンダードへとまとめあげたのは、ドイツのマックス・ルールとエルンスト・ノイマンである。電磁式のメーカーでは、イギリスのルーカス、ドイツのヘラなどが代表的である。

日本では自動車の普及と灯火類の法整備が遅かったため、一般向け乗用車などでの車体内蔵式の採用期間は非常に短く、左右独立点滅式方向指示器の義務化以降は、未装備の車両向けを中心に、アポロ工業の外付け型矢羽式方向指示器が汎用品として市場をほぼ独占した。そのため、アポロ製品が矢羽式方向指示器の代名詞となり、さらに車体内蔵式を含む矢羽式方向指示器の全てが「アポロ」と呼ばれるほど一般的な存在であった。

小型車で点滅式が主流となった後でも、三輪自動車、大型トラック、バスでは、新車にもアポロとそのライセンス品が使われていた。これらの外付け型は多くの車種に対応するため、大きさは大・小、電圧は6V・12V・24Vの各種が用意されており、矢羽内の表示灯も初期は常時点灯式であったが、後に点滅式へと変更されている。また、点滅式方向指示器とアポロとの併用も見られた。

その後アポロは点滅式への移行に伴う需要の低迷から急速に衰退し、アポロ工業自体も1964年にサンウエーブ工業に吸収合併されている。アポロ式方向指示器自体も、1973年からの法律により装着ができなくなった。

矢羽式実用化後に、バイメタルを応用し、矢羽を廃した点滅灯式方向指示器が考案され、1935年にはイタリアのフィアット1500 や、アメリカのビュイックに採用されている。

矢羽式と点滅式はしばらく共存していたが、点滅式は特に昼間時の視認性の良さと、断線・焼損の懸念のある電磁石や、機械的可動部が排除されたことによる信頼性の高さにより、欧米では比較的すぐに、日本においても1950年代までには主流となっていった。

1960年代、特にアメリカでは道路交通の過密化、高速化が進み、自車と周囲の安全を確保するため、より多くの情報を伝達する必要が生じた。そのため、方向指示器は、その全てを同時に点滅させることで停車中であることを知らせるハザードランプとしての機能も併せ持つようになった。日本車でも輸出向けから採用が始まり、全車に普及していった。

また、点滅機構もバイメタルからトランジスタとリレーを用いたものへと代わり、その後も改良が続き、タマ切れ時に点きっぱなしになる欠点を補う、倍速点滅機能も盛り込まれた。

1990年代に入り車両電装品の電子制御化が進むと、方向指示器は外部から視認が容易な位置にあること、また元々、点滅機構を備えることから、盗難アラーム、リモコン操作の確認など、車外から何らかの合図を確認する目的でも使用されることになる。

オートバイでの方向指示器の装備は四輪車よりも遅く、1950年代に矢羽式がオプション装備されたのが始まりで、すぐに点滅式に交代している。

3. 構造
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方向指示器の基本構造は、運転者が操作するスイッチにより灯火の点滅を制御する回路に電流を流す。制御回路は灯火の点滅のほか、作動状態を運転者に表示するインジケータや、補助的に音を発生する装置を作動させる。

3.1. 灯火
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灯火は点滅を行うランプである。乗用車の場合は車体前部、後部、側面に3対が装備される。大型車の場合は車体中央部側面にも1対が装備される。オートバイの場合には車体前部および車体後部に2対が装備される。オートバイの前部方向指示器はバックミラーやハンドルバー両端などに取り付けられている場合もある。車両前方から視認できるよう車両進行方向へ配光されているため、側面方向指示器ではない。屋根の縁や荷台後方の高い位置にも1対の方向指示器が増設される場合がある。

通常、後部方向指示器は片側1灯ずつ点滅するものが多いが、トヨタ・クラウン、日産・セドリック/グロリア、三菱・エアロシリーズなどの過去のモデルや、トラック、三菱・チャレンジャーの後期モデルなどではdate=2014年2月、ゴミ収集車や路線バスなどではdate=2014年2月片側2灯以上点滅するものもある。date=2014年2月類似の装備は日本国外でもしばしばみられ、ニューヨーク市のイエローキャブも同様の装備を持つ。また、後部の窓にターンランプと連動して「注意」という文字を点滅させる装置を装備した車両もあった。

乗用車や小型貨物車ではドアミラーの前面から側面に方向指示器の灯火が内蔵されたものがあり、現在では市販車両の純正部品として広く採用されているが、ダイハツ工業の様に、多くの軽自動車の車種で部品を共通化させてコストを縮減させるためや破損時の修理費用が高くなることなどを考慮して、カスタム系など一部車種のみの導入に留めているメーカーも存在する。この装備は安全性の向上に寄与し得るとの調査結果がある。市販車での世界初採用は、1998年に登場したメルセデス・ベンツSクラス、日本車での初採用は2001年の日産の4代目シーマである。車体側面に方向指示器を装備する義務がないアメリカでは、斜め後ろから見えるドアミラーの鏡面で表示が点滅する方向指示器が販売されている。

乗用車の場合、旧来のランプユニットは金属のプレス品の反射部と電球を保持する口金とを溶接した本体に、ゴム製のガスケットをはさみ、着色された樹脂レンズをねじ止めする構造で、ねじ止めで車体への取り付けられていた。生産台数の増加した現在では、date=2014年2月、反射部は樹脂製のハウジングと一体化され、樹脂レンズと高周波溶着された構造を持つものもある。溶着されたハウジングは気密性が高く、date=2014年2月ブリーザーを持つ。取り付け方法はハウジングに設けられたボスと、車体につけられたゴムブッシュの組み合わせによるハメ込み式を採用するものがある。date=2014年2月。ハウジングを樹脂製としたランプユニットではボディアースは使用できず、カプラー化されたソケットから導線でアース接続されている。

レンズは橙色に着色されているものが主流である一方、無色のものもある。現在は多くの国々の法規で橙色と定められているが、かつては前部の方向指示器は白色が中心であった。たとえば、date=2014年2月。ただし法令上は、消灯中の色を定めていないことから、現在はデザイン上の手法として無色のレンズを利用し、点灯時に橙色に見えるように設計されているものがある。無色のレンズの内側に電球を覆うカバーを追加してカバーを橙色に着色したり、電球の表面を橙色に着色したりといった方法で透過光を橙色とするほか、橙色に発光するLEDを利用する場合もある。アフターパーツとして販売されている場合や、純正として採用されている場合がある。電球の表面を着色した製品の中には、電球から発せられる熱の影響で塗料が剥がれ、白色の点滅となり保安基準に適合しなくなる場合がある。

電球の口金形状は規格化されており、date=2014年2月。方向指示器用の電球は、ほかの灯火と同様にスワン式と呼ばれる口金を使う方式のものと、ウエッジタイプと呼ばれる差し込み式のものがある。スワン式は円筒形の口金側面に短いピンをソケットの側面に切られたL字型の溝に引っかけ、ソケット底部に組み込まれたばねの力で電球の口金を押さえて固定する方式である。電球の極性は中心電極をプラス、口金部をマイナスとしている車種がほとんどである。ねじを使ったエジソン式と比較すると振動で緩みにくく、ソケット底部のばねの力により接点の接触圧力が保たれる。ウェッジタイプは、ソケットに設けられた長方形の差し込み口に長辺の両面から押さえつける接点金具が組み込まれ、電球をくさびのように接点金具の間に差し込む方式である。

乗用車の方向指示器に用いられる電球は一般的に、フロント用には15または21-27W、リア用には21-27Wが使われる。サイド用は小型のものが使用される。ただし、date=2014年2月、点滅しなくなったときには販売店や整備店に相談するよう取扱説明書で指示しているものもある。date=2014年2月。電球を置き換えるための口金タイプなどのLEDランプも発売されているが、date=2014年2月。電球は消灯している時はフィラメントが冷えており点灯時より抵抗値が低くなっているので、date=2014年2月が、LEDでは突入電流は発生しない。元々、電球を取り付けるよう設計されている車両では、date=2014年1月ので、LEDに交換するとウインカーリレーの接触不良により点灯しなくなることがある。電球へ流れる電流値を利用して球切れを検出する機構を備えた車種では、電球より電流が少ないLEDを取り付けると検出機構が球切れ警告を表示する場合がある。date=2014年2月方向指示器を制御するリレーをLED対応にするための半導体リレーも発売されている。

3.2. バスの車内における方向指示器
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路線バスの一部には、方向指示器と連動して点灯する表示灯を客席前方の車内に備える場合がある。フットブレーキの操作に連動する表示灯とともに、乗客から視認しやすい位置に設置される。

3.3. 音による補助装置
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トラックなどの大型車のうち、日本向けの車両には方向指示器を操作した際に外部のチャイムを鳴らしたり、チャイムと共に「右へ曲がります」と音声を流す装置を装備するものがある。一部の路線バス車両では、左の方向指示器を出したときのみチャイムが鳴るようにしたものもある。

3.4. 操作部
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方向指示器を操作するスイッチには、右左折などの合図の際に用いるスイッチと、非常停止灯として機能させるスイッチがあるのが通常である。

3.4.1. 方向指示スイッチ
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矢羽根式の自動車ではダッシュボード上に装備されたレバーによるワイヤーで操作するものもあった。電動の矢羽根式や点滅式ではトグルスイッチなどの電気スイッチがダッシュボード上に装備されるようになった。電気スイッチは、左右2方向に接点を有するスイッチが使われ、合図の開始と終了のいずれにもドライバーによる操作が必要であった。date=2014年2月、ステアリングコラム側面に装備され、ステアリング・ホイールから手を離さずに操作できるレバーが主流となった。ステアリングホイール内側に円環型の警笛スイッチを持つ車種では、警笛スイッチを円周方向に回転できるようにし、方向指示スイッチとしたものもあった。同時に、ステアリングシャフトの回転を利用した機構でステアリングを中立に戻す際に、自動的にレバーが中立位置まで戻り、合図がオフとなるオートキャンセラーの装備が進んだ。オートキャンセラーはアメリカ車などではステアリングポストに装備された初期から普及した一方、欧州車などでは近年date=2014年2月}}までオートキャンセラーを装備しない車種も見られた。

標準的なオートキャンセラー付きスイッチの場合、レバーを操作して一定の位置を越えるとクリック感があり、スイッチオンの位置で固定される。クリック感のある位置を超える前にスイッチは入るがレバーは固定されず、手を離すとばねの力で中立位置に戻る。オートキャンセラーはステアリングを中立に戻す際の回転角度がある一定以上になると働くが、車線変更などのようにステアリング操作角度が小さい場合はオートキャンセラーが作動せず、手動でスイッチをオフにする操作が必要になる場合もある。レバーが固定されない位置でスイッチが入る機能は、車線変更の際に手動でスイッチを切る操作を省くことができる。初期のオートキャンセラーには備わっておらず、この機能の普及初期にはdate=2014年2月もあった。現在は、レバーを軽く一度だけ操作すれば、あらかじめ任意に設定された回数の点滅を自動で行う車種もある。現在のBMW車および一部レクサス車では、レバーを操作してもオン位置で固定されず常にセンター位置に戻る方式を採用している。

日本車の場合は方向指示スイッチと、前照灯などの灯火を操作するスイッチが1本のレバーに組み込まれたコンビネーションスイッチが主流である。欧米の車種の場合は前照灯などのスイッチが独立してダッシュボードに配置装備されている場合もあり、ターンシグナルスイッチ単独のレバーも見られる。まれにダッシュボードからパドル状の操作スイッチをステアリングホイール付近に延ばす方式や、メーターナセルのふちにロッカースイッチを装備する方式なども見られる。メルセデス・ベンツの車種のうち、モデルW201、W124、W126の時代までは、右ハンドル仕様はステアリングコラムの右側に、左ハンドル仕様は左側に配置されていたが、それ以降の車種ではISOの規格に合わせ左側に統一されるようになった。なお、メルセデス・ベンツの主要モデルでは、ターンシグナルとワイパーのスイッチを一本のレバーに一体化したマルチファンクションレバーを永らく採用している。

ターンシグナルスイッチの配置は、日本車や韓国車、オーストラリア車等のうち日本国内向けやオセアニア、東南アジアの左側通行採用国に向けた仕様ではステアリングコラムの右側にレバーが装備されるのが通常だが、他の国のメーカーによる車種や日本メーカーのそのほかの仕様では、ハンドル位置の左右にかかわらず左側に装備されることが多い。これは、ISO規格で強く推奨されているためである。したがって、右ハンドルの日本車でも、日本国内で販売される仕様と、欧州の左側通行の国で販売される仕様とでは、方向指示スイッチの配置が異なる。北米生産のGM車、ヒュンダイ車など、日本向け輸入車の一部には右ハンドル・右側方向指示器を採用している車種がある。

オートバイの方向指示スイッチは、左側ハンドルのグリップ付近にスライド式のスイッチが装備されていることが多い。進行方向に対して左右あるいは上下に操作することでスイッチが入り、スイッチを切る操作は中立に戻す方式や、スライドスイッチの中央にキャンセルボタンを備えたプッシュキャンセル式がある。プッシュキャンセル式のスライドレバーは指を離すと中立の位置に戻り、中立位置でキャンセルボタンを押すとスイッチが切れる。プッシュキャンセル式は、date=2014年2月普及したが、やがてほかの排気量区分へも普及していった。ハーレーダビッドソンやBMWなどの一部車種では、左右独立したプッシュボタン式のスイッチが左右それぞれのグリップ付近に装備され、1度押すとスイッチが入り、再び押すとスイッチが切れる。旧型のホンダ・スーパーカブは「そば屋の出前持ちが片手で運転できるように」との配慮から、スロットル操作を担う右グリップ側に装備されている。

オートバイは自動車に比較するとステアリングの操作角度が小さいことから、自動車のような機械的なキャンセラー機構は普及していない。カワサキ・Z1-R/Z1R-IIなどでは、ターンシグナルが作動してから一定時間経過後に走行距離でオフとなる時限・距離式のオートキャンセラーが採用された。1982年のホンダ・CBX400Fインテグラには角度検知センサなどを使用したオートキャンセラーが採用されたが、date=2014年2月姿を消している。ホンダ・フュージョンでも、右左折終了時に自動でターンシグナルの作動を終了するオートキャンセル機能を搭載していた。フュージョンのオートキャンセル機能はdate=2014年2月、他の車種にまで大きく普及することはなかった。

3.4.2. ハザードスイッチ
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ハザードランプのスイッチは方向指示スイッチとは独立して備えられる。乗用車や小型商用車においては、古くはステアリングコラムの上面に小型のプルスイッチやシーソースイッチとして装備されていたが、ダッシュボード中央や運転席と助手席の間など、どの座席からでも操作しやすい位置にプッシュスイッチが装備されるようになった。かつてのものより大きめで、ハザードランプの動作に連動してスイッチが点滅するものもある。大型トラック・バスにおいては、以前はレバーを手前に引いてオン、奥へ戻すとオフもあったが、ステアリングコラム左側のレバーを手前に引くことでオン・オフ切換とするものが一般的である。変わったものではトヨタ・ジャパンタクシーではステアリングホイール上にハザードスイッチを有する。

緊急時に備えてイグニッションキーがオフや抜かれた状態でもハザードランプは作動する。また、一部の車種は急制動時や衝撃を感知したときにも自動的に作動する。方向指示スイッチで操作されている最中でもハザードランプのスイッチを押すとハザードランプの機能が優先され、全ての方向指示器を同時に点滅させるのが一般的だが、ドイツ車の一部では、ハザードランプ動作中に方向指示スイッチを操作すると方向指示の機能を優先する車種もある。

オートバイにはハザードランプの装備義務がない。date=2014年2月ハザードスイッチを装備していて、近年では全メーカーの250ccクラス以上の日本仕様のオンロード系車種の多くに装備されるようになった。オートバイの前照灯が常時点灯にされることに伴い、前照灯スイッチを廃した代わりにハザードスイッチを装備させるなどして普及した。アフターマーケットにはハザードランプスイッチを持たない車種用に、独立したスイッチを追加する製品があるほか、方向指示スイッチを特定操作によってハザードランプを作動させるようにしたものもある。

3.5. インジケーター
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運転者に動作を知らせるインジケーターが装備される。メータパネル上には表示部と同調して点滅するランプが装備され、インジケーターは左右別のランプが装備されるのが一般的だが、欧州車では左右共用のランプを一つだけ装備するものがある。例としてはオペル・コルサ、ルノー・トゥインゴなど一部の欧州製小型車に見られるほか、1990年代前半頃までのフェラーリ各車にも同様の装備が見られる。オートバイの場合にはメータパネルのスペース上の問題から、左右共用タイプも比較的多くみられる。

自動車では点滅に合わせて音が発して聴覚的に動作を通知する。リレーの動作音をそのまま利用する場合が多かったが、回路の電子化が進んだ現在では電子合成音を採用するケースが増えている。ブザー音のほか、従来のリレー作動音を再現したものがある。

3.6. 制御機構
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方向指示器はスイッチオンで点灯するのみのほかの灯火と異なり、ランプを一定の点滅速度に制御する機構が組み込まれている。点滅速度は、日本やアメリカの法令では「毎分60 - 120回で一定」と定められ、その他の国や地域においても同様に、欧州を中心とした標準化委員会が定める規格が採用されている。また、安全性の問題から完全に同期する必要があり、すべてのランプは一つの制御機構によって制御されるのが通常である。一部の例外としてバッテリーレス仕様のオートバイでは、date=2014年2月ので、ランプは前後交互に駆動される仕組みをとるものがある。

点滅を制御する装置にはリレーが古くから利用されている。方向指示スイッチやハザードスイッチでリレーに通電すると、ランプに電流を流す回路に一定間隔で通電と切断を繰り返し、ランプが点滅する。古くから利用される方式としてはサーマルリレーが採用されてきたが、電子部品の発達に伴い、コンデンサや半導体を利用したリレーも利用されるようになった。さらに、高度に電子化された現在の自動車においては、コンピュータで制御される例もある。

サーマルリレーはサーモスタットに使用される物と同様のバイメタルを利用する方式で、バイメタルのほかにヒータを備えている。バイメタルは熱膨張率が異なる2種類の金属を貼り合わせた接点金具で、ヒータによって熱が加えられるよう配置されている。待機状態ではバイメタルの接点は通電状態にあり、リレーに通電するとランプとヒータの電流を流す主回路に通電する。ヒータが発熱することで、やがてバイメタルが変形してバイメタルの接点が離れて主回路が切断される。熱を受けなくなったバイメタルは時間の経過とともに元の形状へ戻り再び主回路を閉じる。これを繰り返すことで主回路が開閉を繰り返し、ランプが点滅する。バイメタルは金属物性を利用しているので耐久性に富み、date=2014年2月