バイクのヘッドランプ設計

バイク用ECE規格

バイクのヘッドランプ設計は、欧州経済委員会(ECE)規格、特に旧式の国連規格No.113に基づく国連規格No.149に準拠しなければなりません。この規格は、左右対称のすれ違いビーム(ロービーム)または走行ビーム(ハイビーム)を発する自動車用ヘッドランプの認証に関する統一規定を定めています。 この規格では、A(S)、B(S)、C(S)、D(S)、E(S)などの様々なクラスがあり、バイクのモータリゼーションに基づき、12Vと13.2Vのバージョンでカンデラ(cd)とルクス(lx/25)の仕様が定められています。 LucidShapeは、LID Measure Test Tableツールにより、迅速で簡単な測定手法を提供し、規格適合のチェックを容易にします。

CADデータの概要

このプロジェクトで使用したCADデータは、ツーリング用バイクのモデルから作成したものです。ヘッドランプユニットは、ロービーム用のアッパーリフレクター、ハイビーム用のロアリフレクター、デイタイムランニングライトを保持するフレームで構成され、すべてアウターレンズで覆われています。 まず、データを*.stlフォーマットに変換し、CATIA統合型の自動車用照明設計ソフトウェアLucidShape CAA V5 Based(以下、LucidShape CAA)にインポートします。

設計プロセス

シミュレーションの基本

H11電球のキャリブレーションは、電球の光学特性がどのようなものであっても、同じ出力光束が得られることを保証します。リフレクターやハウジングのないH11電球は、公称1350ルーメンでシミュレーションされ、球体センサーが出力全光束を計測します。効率は、計測された出力光束と1350ルーメンの割合から計算されます。

ロービームの設計

ロービームでは、R149クラスDS 13.2V(cd)をターゲットとします。7×2ファセットのマクロフォーカルツールを使用し、MFロービームヘッドランプの例から設計を始めます。水平方向のビームの広がりを抑えることで、必要な照度仕様を達成するための調整を行いました。また、意匠面(Aサーフェス)と光線偏差補正設計機能を使用して、ヘッドランプアウターレンズを設計しました。 このステップは、アウターレンズが配光分布に悪影響を与え、グレアやディストーション効果を引き起こし、ビームパターンの強度を低下させることを避けるために重要です。

ハイビームの設計

ハイビーム設計は、R149/R113クラスC(S) プライマリーヘッドランプ13.2V(cd)をターゲットとします。 0,0のホットスポットを起点とし、ホットスポットを25000cd以上に保ちながら、ビームの広がりを大きくするように調整しています。

デイタイム・ランニング・ランプの設計

デイタイム・ランニング・ランプ(DRL)の設計は、PS回転リフレクターをベースにしています。位置決めとトリム作業はCATIA V5の機能で処理されました。得られたDRLはモンテカルロ光線追跡法を用いてシミュレーションされ、得られた測光結果はECE R148のDRLテストテーブルと照らし合わせ合否判定を確認しました。

解析

今回の設計でのECE規格適合確認は、LucidShape CAAのテストテーブル機能を使用します。

結果、以下の規格へ適合することが確認できました。

• ECE R149 Class DS 13.2V for Low beam
• ECE R149 Class CS primary 13.2V for High beam (with optimization potential)
• ECE R148 for daytime running light

また、CATIA V5の解析機能を利用して、リフレクター形状の金型離型性を評価することができます。

ドライバーズビューとバーズアイビューでは、シングルソースオプションが選択されます。これは二輪車のためランプが1つのためです。

次に適切なランプ取付け位置に調整します。 ロービームとハイビームのビームパターンが均一になるように調整されます。

ビジュアライズ (レンダリング)

ヘッドランプの設計が外観要件を満たしているかどうかを確認するために、LucidShape CAAのVisualizeモジュールを使用して、非常にリアルな外観の画像化を行いました。画像化にあたっては、全ての照明機能を点灯しています。