DE10109595B4

DE10109595B4 - Fahrzeugleuchteneinheit und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE10109595B4
Application number: DE10109595A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Shimizu Akiyama; Fujihiko Shimizu Sugiyama
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: JP3961737B2; US20010028567A1; JP2001243811A; CN1157553C; DE10109595A1; US6464374B2; CN1320787A

Abstract

Fahrzeugleuchteneinheit mit:
einer vorderen Lichtscheibe (16) und einem Leuchtenkörper (14), wobei die vordere Lichtscheibe (16) einen Dichtungssteg (16a) aufweist, der an einem Außenrand der vorderen Lichtscheibe (16) ausgebildet ist und in einem Endbereich (16c) eine Außenfläche aufweist, die geneigt bezüglich einer Referenzachse (Ax) der Fahrzeugleuchteneinheit ausgebildet ist, und der Leuchtenkörper (14) eine Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) aufweist, die mit einer Endfläche (16d) des Dichtungsstegs (16a) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die geneigte Außenfläche eine freiliegende Laserstrahlaufnahmefläche (16j) ist, die an dem Endbereich (16c) des Dichtungsstegs (16a) ausgebildet ist, zur Hindurchführung eines Laserstrahls (L), um die Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) des Leuchtenkörpers (14) und die Endfläche (16d) des Dichtungsstegs (16a) miteinander zu verschweißen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugleuchteneinheit gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugleuchteneinheit gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 6.
Eine derartige Fahrzeugleuchteneinheit sowie ein derartiges Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugleuchteneinheit ist aus der Druckschrift DE 85 35 948 U1 bekannt. Insbesondere zeigt diese Druckschrift eine Frontscheinwerfereinheit für Kraftfahrzeuge mit einer Streuscheibe aus transparentem Glas, die mit einem Rahmen aus Plastikmaterial gefasst ist, der fest mit der Streuscheibe verbunden ist. Die Streuscheibe und der Rahmen sind über einen ringförmigen Ansatz und einen ringförmigen Sitz miteinander im Eingriff, wobei der ringförmige Ansatz der Streuscheibe als geneigter Vorsprung ausgebildet ist, der durch Schweißen mit dem Sitz des Rahmens verbunden ist.
Bislang sind zwei Herstellarten zum Verbinden einer vorderen Lichtscheibe und eines Leuchtenkörpers einer Fahrzeugleuchteneinheit bestens bekannt, das sind das direkte Anbinden über ein Dichtungselement (z.B. die Heißschmelzemethode) und das direkte Anbinden durch direktes Kontaktieren zweier Elemente (z.B. Heizplattenschweißen, Vibrationsschweißen, Ultraschallverbinden oder ähnliches).
Als eine direkte Anbindungsmethode ist Laserstrahlschweißen in anderen technischen Gebieten bestens bekannt. Solch ein Verfahren ist anwendbar auf das Verbinden einer vorderen Lichtscheibe und eines Leuchtenkörpers. Ein solches Verfahren wird mit Bezug auf 8 beschrieben (siehe ebenso die auf den gleichen Anmelder eingereichte, korrespondierende US-Patentanmeldung 09/548,361).
Gemäß 8 ist ein Dichtungssteg 2a ausgebildet, der sich in der auswärtigen Richtung entlang des Außenrandes einer vorderen Lichtscheibe 2 erstreckt. Eine Aufnahmefläche 4a ist entland des Öffnungsbereichs des vorderen Endes eines Leuchtenkörpers 4 ausgebildet. Der Leuchtenkörper 4 ist auf einer Aufnahmeschablone 102 angeordnet. Die vordere Lichtscheibe 2 ist auf den Leuchtenkörper 4 in solch einer Weise aufgesetzt, dass eine Endfläche 2b des Dichtungsstegs 2a in Kontakt gegen die Aufnahmefläche 4a gebracht ist. Die vordere Lichtscheibe 2 ist weiter mit einer transparenten Druckplatte 104 abgedeckt, durch welche die vordere Lichtscheibe 2 gegen den Leuchtenkörper 4 gepresst ist. In dem obigen Zustand wird ein Laserstrahl L auf die Aufnahmefläche 4a von einer Position von oberhalb der vorderen Lichtscheibe 2 durch die transparente Druckplatte 104 und den Dichtungssteg 2a gestrahlt. Hierdurch wird die Aufnahmefläche 4a erhitzt und schmilzt durch die Strahlungsenergie des Laserstrahls L, so dass sie mit der Endfläche 2b des Dichtungsstegs 2a, der durch die Hitze aufschmilzt, verschmilzt. Die vordere Lichtscheibe 2 und der Leuchtenkörper 4 werden hierdurch miteinander durch das Abtasten mit dem Laserstrahls L entlang des Dichtungsstegs 2a über die Gesamtlänge der vorderen Lichtscheibe 2 verbunden.
Durch Anwenden des oben beschriebenen Laserstrahlschweißverfahrens wird ein Verbinden der vorderen Lichtscheibe 2 und des Leuchtenkörpers 4 ermöglicht, ohne dass Grate an den entsprechenden Verbundflächen entstehen, wodurch eine verbesserte Qualität der äußeren Erscheinung um den Randbereich der Verbundflächen vorhanden ist. Jedoch kann dieses Schweißverfahren in verschiedenen Nachteilen resultieren.
Bei dieser Laserstrahlschweißmethode wird der Laserstrahl L ausgestrahlt durch Permeation der transparenten Platte 104 und des Dichtungsstegs 2a, welches die Strahlungsenergie des Laserstrahls L durch einen Betrag senkt, der proportional zur Permeationsstrecke (die Strecke, die durch Addieren der gesamten Länge Do des Dichtungsstegs 2a mit der Dicke der transparenten Druckplatte 104 erhalten wird) ist. Darüber hinaus muss die vordere Lichtscheibe 2 an einem Punkt mit Druck beaufschlagt werden, der versetzt von der Position direkt über dem Dichtungssteg 2a ist, weil der optische Pfad des Laserstrahls L erhalten bleiben muss. Entsprechend können die Endfläche 2b des Dichtungsstegs 2a und die Aufnahmefläche 4a nicht mit einem gleichförmigen Druck in der Breitenrichtung in Kontakt gebracht werden. Daraus ergibt sich, dass die erforderliche Verbindungsfestigkeit nicht über die gesamte Breite der Verbundfläche sichergestellt werden kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugleuchte der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugleuchte der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei die Verbindung zwischen der Lichtscheibe und dem Leuchtenkörper mit hoher Festigkeit und gutem äußeren Erscheinungsbild sichergestellt werden kann.
Gemäß dem Vorrichtungsaspekt wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Fahrzeugleuchteneinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Gemäß dem Verfahrensaspekt wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugleuchteneinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 6. Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Fahrzeugleuchteneinheit weist eine vordere Lichtscheibe und einen Leuchtenkörper auf, die direkt miteinander verbunden sind, wobei ein Dichtungssteg, der sich in einer Auswärtsrichtung erstreckt, an dem Außenrand der vorderen Lichtscheibe ausgebildet ist, eine Aufnahmefläche, die in Kontakt gegen eine Endfläche des Dichtungsstegs gebracht ist, an dem Leuchtenkörper ausgebildet ist, die Endfläche des Dichtungsstegs und die Aufnahmefläche direkt miteinander durch Laserstrahlschweißen verbunden sind und eine Laserstrahlaufnahmefläche, welche vorsteht, um einen Laserstrahl, der von einer Richtung in einen Winkel bezüglich der Referenzachse der Leuchte eintritt, auf die Endfläche zu richten, an der Außenseitenfläche des Dichtungsstegs ausgebildet ist.
Der Ausdruck „Laserstrahlschweißen" bezeichnet eine Verbindungsmethode, bei der ein Laserstrahlpermeationselement, das die Weiterleitung des Laserstrahls ermöglicht, in Kontakt mit einem, den Laserstrahl nicht weiterleitendes Element gebracht ist, das keine Permeation des Laserstrahls ermöglicht, wobei die Elemente in der auswärtigen Richtung unter Druck gesetzt sind und ein Laserstrahl auf die Kontaktflächen der beiden Elemente durch das Laserstrahlübertragungselement gerichtet ist, so dass das den Laserstrahl nicht leitende Element sich erhitzt. Hierdurch werden beide Elemente miteinander verschweißt. Der Laserstrahl, der für das Laserstrahlschweißen verwendet wird, soll insbesondere nicht beschränkt sein und es könnte z.B. ein Halbleiterlaser, ein YAG-Laser oder ähnliches verwendet werden.
Das Material zum Bilden des Leuchtenkörpers ist im Wesentlichen nicht beschränkt, solange es ein Leiten des Laserstrahls nicht ermöglicht und erhitzt wird und schmilzt durch die Laserbestrahlung. Zum effizienten Laserstrahlschweißen ist es bevorzugt, dass der Leuchtenkörper aus einem schwarz gefärbten Material gebildet ist, zu welchem ein Hilfsmaterial, z.B. Kohlenstoffschwarz hinzugefügt wurde, um die Absorbtionsfähigkeit des Leuchtenkörpers für den Laserstrahl zu erhöhen.
Ebenso ist das Material für die vordere Lichtscheibe insbesondere nicht beschränkt, solange es eine Weiterleitung des sichtbaren Lichts und des Laserstrahls ermöglicht, verschmelzen kann und an einem Leuchtenkörper der aufgeschmolzen wurde, fixiert werden kann.
Die Anordnung der Laserstrahlaufnahmefläche ist ebenso insbesondere nicht beschränkt, solange sie in der Lage ist, den Laserstrahl der aus einer Richtung in einem Winkel bezüglich der Verbundfläche einstrahlt, zu der Endfläche des Dichtungsstegs zu führen.
In der zuvor erwähnte Konstruktion sind die vordere Lichtscheibe und der Leuchtenkörper der Fahrzeugleuchteneinheit gemäß der vorliegenden technischen Lehre direkt miteinander durch Laserstrahlschweißen verbunden, so dass die Endfläche des Dichtungsstegs, der an der vorderen Lichtscheibe ausgebildet ist, an die Aufnahmefläche, die an dem Leuchtenkörper ausgebildet ist, angebunden wird. Dieses ermöglicht das Anbinden ohne Erzeugung eines Grats an den entsprechenden Verbundflächen, wodurch die Erscheinungsqualität um die Verbundflächen verbessert wird.
Die Fahrzeugleuchteneinheit weist eine vorstehende Laserstrahlaufnahmefläche zum Richten des Laserstrahls auf, der auf die Außenfläche des Dichtungsstegs aufgestrahlt ist, und sich in einer Auswärtsrichtung, von einer Richtung in einem Winkel bezüglich der Verbundfläche zu der Endfläche des Dichtungsstegs erstreckt. Dieses stellt einen vorteilhaften, unten beschriebenen Effekt bereit.
Während des Verbindungsvorgangs korrespondiert die Durchtrittsstrecke des Laserstrahls zu der Strecke von der Laserstrahlaufnahmefläche an dem Dichtungssteg zu der Endfläche. Diese Strecke kann viel kürzer gemacht werden, als in den Fällen, in denen das Verbinden durch einen Laserstrahl durchgeführt wird, der durch eine transparente Druckplatte an dem Dichtungssteg hindurchtritt. Hierdurch wird das Laserstrahlverbinden mit ausreichender Strahlungsenergie durchgeführt.
Der Laserstrahl wird von einer Richtung in einem Winkel bezüglich der Verbundfläche gestrahlt. Dieses macht es möglich, die vordere Lichtscheibe durch Aufbringen eines Drucks zu dem Basisendbereich des Dichtungsstegs anzudrücken. Die Endfläche des Dichtungsstegbereichs und die Aufnahmefläche können miteinander in Kontakt gebracht werden bei einem gleichmäßigen Druck relativ zur Breitenrichtung. Die erforderliche Verbindungsfestigkeit kann somit sehr einfach über die gesamte Breite der Verbindungsfläche erzielt werden.
In der Fahrzeugleuchteneinheit, bei der die vordere Lichtscheibe und der Leuchtenkörper gemäß der vorliegenden technischen Lehre direkt miteinander verbunden sind, wird die Verbindungsfestigkeit zwischen der vorderen Lichtscheibe und dem Leuchtenkörper ausreichend verbessert, während die äußere Erscheinungsqualität des Bereichs um die Verbundflächen verbessert ist.
Mit der so hergestellten Fahrzeugleuchteneinheit, bei welcher der Endbereich des Dichtungsstegs in Richtung des Außenrandes mit einem vorbestimmten Winkel bezüglich der Verbundfläche gebogen ist, können die unten beschriebenen vorteilhaften Wirkungen erzielt werden.
Selbst in einem Fall, in dem die Endfläche des Dichtungsstegs oder die Aufnahmefläche eine wellenförmige Unregelmäßigkeit aufgrund von unzureichender Ebenheit aufweist, so dass Lücken in diesen Bereichen dazwischengeformt sind, bewirkt der Druck, der auf die zu verbindenden Elemente wirkt, ein Gleiten zwischen diesen, weil die Verbundfläche geneigt ist. Dieses Gleiten dient dazu, die Lücken, die in den Bereichen zwischen den beiden Elementen gebildet sind, zu verschließen und einen Kontakt über die gesamte Länge der Verbundfläche bereitzustellen. Hierdurch wird ein Verbindungsversagen verhindert. Der Neigungswinkel des Endbereichs ist nicht beschränkt auf einen bestimmten Wert, unabhängig ob er groß oder klein ist, solange er geringer ist als 90°.
In diesem Fall kann die Aufnahmefläche des Leuchtenkörpers mit einer Außenrippe versehen sein, die in die auswärtige Richtung entlang der Außenseitenfläche des Endbereichs des Dichtungsstegs der vorderen Lichtscheibe so vorsteht, dass die Außenrippe in Kontakt gegen den Dichtungssteg gebracht ist. Dieses macht es möglich, ein unnötiges Gleiten zwischen den Endflächen des Dichtungsstegs und der Aufnahmefläche aufgrund des Drucks, der auf die Verbundfläche während des Verbindungsvorgangs wirkt, zu verhindern.
In dem obigen Fall kann die Aufnahmefläche des Leuchtenkörpers mit einer Innenrippe versehen sein, die in die Auswärtsrichtung entlang der Innenseitenfläche des Endbereichs des Dichtungsstegs der vorderen Lichtscheibe vorsteht. Selbst, wenn die Richtung eines Laserstrahls, der von einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zu der Endfläche des Dichtungsstegs leicht versetzt ist, kann der Laserstrahl immer noch auf die Außenseitenfläche der Innenrippe gestrahlt werden, so dass die Innenrippe ausreichend erhitzt und geschmolzen wird. Die Außenseitenfläche der Innenrippe und die Innenseitenfläche des Dichtungsstegs können verbunden sein, um eine zweite Verbundfläche zu definieren. Dieses macht es möglich, weiter die Verbindungsfestigkeit zwischen der vorderen Lichtscheibe und der Leuchtenkörper zu erhöhen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine geschnittene Seitenansicht einer Fahrzeugleuchteneinheit gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden technischen Lehre, welche mit ihrer Oberseite nach oben angeordnet ist,
2 eine Ansicht, die einen Bereich II aus 1 im Detail zeigt,
3 eine perspektivische Darstellung, welche die Fahrzeugleuchteneinheit und einen Schweißroboter zeigt, der zum Durchführen des Laserstrahlschweißens in dem Ausführungsbeispiel verwendet wird,
4 eine Ansicht ähnlich der 2, die ein erstes modifiziertes Beispiel der Ausführungsform der 1 zeigt,
5 eine Ansicht ähnlich der 2, die ein zweites modifiziertes Beispiel der Ausführungsform von 1 zeigt,
6 eine Ansicht ähnlich der 2, die ein drittes modifiziertes Beispiel der Ausführungsform der 1 zeigt,
7 eine Ansicht ähnlich der 2, die wesentliche Bereiche einer Fahrzeugleuchteneinheit zeigt, die gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden technischen Lehre ausgebildet ist,
8 eine Ansicht ähnlich der 2, die eine konventionell angewendete Verbindungsmethode in dem Fall zeigt, in dem eine vordere Lichtscheibe und ein Leuchtenkörper durch ein Laserstrahlschweißen miteinander verbunden werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden technischen Lehre werden mit Bezug der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden technischen Lehre wird im Folgenden beschrieben.
1 ist eine geschnittene Seitenansicht, die eine Fahrzeugleuchteneinheit eines ersten Ausführungsbeispiels zeigt, welche mit ihrer Oberseite nach oben gerichtet angebracht ist. 2 ist eine Ansicht, die im Detail einen Bereich II zeigt, der in 1 gekennzeichnet ist.
In diesen Zeichnungen gezeigt, ist eine Fahrzeugleuchteneinheit 10 als eine Indikatorleuchte, die z.B. eine Rückleuchte ausgebildet. Die Leuchteneinheit 10 umfasst einen Leuchtenkörper 14 auf einer Leuchtenreferenzachse Ax, auf welcher eine Lichtquelle (Lampe) 12 angebracht ist, die sich im Wesentlichen vertikal erstreckt (in der Längsrichtung bezüglich der Leuchteneinheit, wenn diese in einem Fahrzeug angebracht ist), und einer vorderen Lichtscheibe 16, die direkt an den Leuchtenkörper 14 angebracht ist. Die vordere Lichtscheibe 16 ist aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoffmaterial wie z.B. PMMA oder PC hergestellt. Der Außenrandbereich der vorderen Lichtscheibe 16 ist mit einem Dichtungssteg 16a versehen, der sich nach unten über die gesamte Länge erstreckt. Der Hauptbereich 16b des Dichtungsstegs 16a erstreckt sich vertikal und ein Endbereich 16c erstreckt sich diagonal nach unten, in Richtung des Außenrandes geneigt um 45° relativ zu der Referenzachse der Leuchte (d.h., in Vertikalrichtung in der Zeichnung). Deshalb sind die Endfläche (untere Endfläche) 16d des Dichtungsstegs 16a und die obere geneigte Fläche 16j des Endbereichs 16c als flache Flächen ausgebildet, die um 45° bezüglich der vertikalen Achse geneigt sind. Die obere geneigte Fläche 16j ist als Laserstrahlaufnahmefläche ausgebildet. Die Außenseitenfläche 16e des Endbereichs 16c ist als Vertikalfläche ausgebildet.
Der Leuchtenkörper 14 ist aus einem opaken thermoplastischen Kunststoffmaterial wie z.B. AAS oder ABS ausgebildet. Dieser ist mit einem Kantenflanschbereich 14a versehen, der sich vertikal an seiner Frontendöffnung erstreckt. Ähnlich zu der Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a ist eine Endfläche (obere Endfläche) 14b des Kantenflanschbereichs 14a als eine flache Fläche ausgebildet, die um 45° nach unten bezüglich der Referenzachse geneigt ist. Die Endfläche 14b stellt die Aufnahmefläche dar, gegen welche die Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a anstößt. Die Aufnahmefläche 14b ist mit einer Außenrippe 14c versehen, die vertikal hervorsteht entlang der Außenseitenfläche 16e des Endbereichs 16c des Dichtungsstegs 16a.
Die vordere Lichtscheibe 16 ist mit dem Leuchtenkörper 14 durch Laserstrahlschweißen der Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a mit der Aufnahmefläche 14b verbunden.
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Fahrzeugleuchteneinheit 10 und einen Schweißroboter 110 zeigt, der zum Laserstrahlschweißen verwendet wird.
In der Zeichnung ist zu sehen, dass das Laserstrahlschweißen durch den Schweißroboter 110 durchgeführt wird, wobei die Fahrzeugleuchteneinheit 10 mit ihrer Oberseite nach oben weisend angeordnet ist.
Der Schweißroboter 110 umfaßt einen Roboterkörper (nicht gezeigt), an welchem ein Laserkopf 112 angebracht ist. Dieser Laserkopf 112 ist mit einem Faserkabel 114 versehen, der eine optische Faser und eine Emissionsdüse 116 mit einer eingebauten Kapazitätslinse (Kondensatorlinse) umfasst. Der Laserstrahl, der durch einen Laseroszillator (nicht gezeigt) erzeugt wird, wird durch die Emissionsdüse 116 als konvergenter Lichtstrahl durch das Faserkabel 114 emittiert. Der Laserstrahl, der von der Emissionsdüse 116 emittiert wird, dient zum Bilden eines Strahlpunkts von ungefähr einem Durchmesser von ca. 1,5 mm in einem Focusabstand von ungefähr 60 mm. Der Laseroszillator ist aus einem Halbleiterlaser mit einer Leistung von 15 bis 100 W und einer Wellenlänge von 0,8 bis 1,5 μm gebildet.
Das Laserstrahlschweißen wird in der folgenden Weise durchgeführt.
Wie in 2 zu sehen ist, wird der Leuchtenkörper 14 auf einer Aufnahmeschablone 102 angeordnet und die vordere Lichtscheibe 16 wird auf den Leuchtenkörper 14 in solch einer Weise aufgesetzt, dass die Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a in Kontakt gegen die Aufnahmefläche 14b gebracht ist. Die vordere Lichtscheibe 16 ist des Weiteren mit einer transparenten Druckplatte 104 abgedeckt, so dass die vordere Lichtscheibe 16 nach unten auf den Leuchtenkörper 4 durch die transparente Druckplatte 104 durch Aufbringung eines Drucks auf den Basisbereich des Dichtungsstegs 16a gepresst ist.
Der Laserkopf 112 ist diagonal aufwärts von dem Dichtungsstegs 16a an der vorderen Lichtscheibe 16 positioniert, so dass der Laserstrahl L von der Emissionsdüse 116 bei 45° diagonal nach unten gerichtet emittiert wird. Der Laserstrahl L wird auf die Laserstrahlaufnahmefläche 16j des Endbereichs 16c des Dichtungsstegs 16a aufgestrahlt, so dass er durch den Endbereich 16c hindurchtritt und auf die Aufnahmefläche 14b des Leuchtenkörpers 14 aufstrahlt. Die Aufnahmefläche 14b wird erhitzt und schmilzt durch die Strahlungsenergie des Laserstrahls L. Die resultierende Wärme schmilzt ebenso die Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a. Der Laserstrahl L tastet die gesamte Länge der vorderen Lichtscheibe 16 entlang des Dichtungsstegs 16a ab, während der anfängliche Winkel des Laserstrahls L relativ zum Endbereich 16c des Dichtungsstegs 16a konstant gehalten wird, um die vordere Lichtscheibe 16 und den Leuchtenkörper 14 miteinander zu verbinden.
Wie im Detail beschrieben wurde, wird in der Fahrzeugleuchteneinheit 10 des ersten Ausführungsbeispiels die vordere Lichtscheibe 16 und der Leuchtenkörper 14 direkt miteinander durch Laserstrahlschweißen verbunden, das zwischen den Verbundflächen aufgebracht wird, das sind die Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a der vorderen Lichtscheibe 16 und die Aufnahmefläche 14b des Leuchtenkörpers 14. Dieses macht es möglich, ein festes Anbinden herzustellen, während im Wesentlichen kein Grat an den zwei Verbundflächen erzeugt wird. Die äußere Erscheinung des Bereichs um die Verbundflächen wird somit verbessert.
In der Fahrzeugleuchteneinheit 10 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels ist die Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a an dem Endbereich 16c, der in Richtung des Außenrandes in einen vorbestimmten Winkel geneigt ist, ausgebildet. Dieses macht es möglich, den Laserstrahl L auf die Aufnahmefläche 14b des Leuchtenkörpers 14 zu richten, in dem der Strahl durch den Endbereich 16c des Dichtungsstegs 16a von der Richtung orthogonal zu der Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a gerichtet wird. Die resultierenden Wirkungen werden unten beschrieben.
Die Permeationsstrecke des Laserstrahl L während des Verbindens korrespondiert zu der Strecke von D1, welche die Dicke des Endbereichs 16c des Dichtungsstegs 16a repräsentiert. Der Abstand D1 ist viel kürzer als die Permetionasstrecke des Laserstrahls in dem Fall, in dem dieser durch die transparente Druckplatte 104 und den Dichtungssteg 16a hindurchtritt (d.h., der Abstand, der durch Addieren der Dicke der transparenten Druckplatte 104 und dem Abstand Do als gesamte Länge des Dichtungsstegs 2a wie in 8 gezeigt). Das bedeutet, dass D1 << Do.
Wenn der Laserstrahl von der Richtung im Wesentlichen orthogonal zu der Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a ausgestrahlt wird, kann die vordere Lichtscheibe 16 durch Aufbringen eines Drucks auf den Basisendbereichs des Dichtungsstegs 16a gepresst werden, wie durch einen durchgezogenen Pfeil in 2 markiert ist. (Der gestrichelte Pfeil zeigt die Position an, in der die vordere Lichtscheibe 16 mit Druck beaufschlagt wird, wenn der Laserstrahl durch die transparente Druckplatte 104 und den Dichtungssteg 16a hindurchtritt). Das macht es möglich, die Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a in Kontakt gegen die Aufnahmefläche 14b über die Breite mit einem gleichförmigen Druck zu bringen. Deshalb kann die geforderte Verbindungsfestigkeit sehr einfach über die gesamte Breite der Verbundfläche sichergestellt werden.
Die Fahrzeugleuchteneinheit des ersten Ausführungsbeispiels, bei der die vordere Lichtscheibe und der Leuchtenkörper direkt miteinander verbunden sind, weist eine verbesserte äußere Erscheinungsqualität des Bereichs um die Verbundflächen sowie eine ausreichend verbesserte Verbindungsfestigkeit zwischen der vorderen Lichtscheibe und dem Leuchtenkörper auf.
Weil die Verbundflächen gemäß des ersten Ausführungsbeispiels geneigt sind mit einem vorbestimmten Winkel relativ zur Referenzachse Ax der Leuchte, können die folgenden vorteiligen Wirkungen erzielt werden.
In dem Fall, in dem die Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a oder die Aufnahmefläche 14b eine wellenförmige Unregelmäßigkeit aufgrund unzureichender Ebenheit aufweist, so dass Lücken zwischen diesen Bereichen geformt sind, bewirkt der Druck, der auf die miteinander zu verbindenden Elemente wirkt, ein Gleiten zwischen diesen, weil die Verbundfläche geneigt ist. Dieses Gleiten dient zum Schließen der Lücken, die in diesen Bereichen zwischen den beiden Elementen geformt sind, so dass ein Kontakt über die gesamte Länge der Verbundfläche ermöglicht ist. Entsprechend ist ein Verbindungsversagen verhindert.
In diesem Ausführungsbeispiel kann die Aufnahmefläche 14b des Leuchtenkörpers mit einer Außenrippe 14c versehen sein, die in die auswärtige Richtung entlang der Außenseitenfläche 16e des Endbereichs 16c des Dichtungsstegs 16a der vorderen Lichtscheibe 16 vorsteht, so dass die Außenrippe 14c in Kontakt gegen den Dichtungssteg 16a gebracht ist. Dies macht es möglich, das Entstehen eines unnötigen Gleitens zwischen der Endfläche 16d und des Dichtungsstegs 16a und der Aufnahmefläche aufgrund des Drucks, der während des Verbindungsvorgangs aufgebracht ist, zu verhindern.
4 ist eine Ansicht ähnlich der 2 und repräsentiert ein erstes modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform.
Bei dem ersten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform der Fahrzeugleuchteneinheit weist der Leuchtenkörper 14 weiter eine Innenrippe 14d auf, die an der Dichtungsstegaufnahmefläche 14b des Leuchtenkörpers 14 ausgebildet ist und innen von der eine Außenfläche des Endbereichs 16c des Dichtungsstegs 16a vorsteht.
5 ist eine Ansicht ähnlich der 2, die ein zweites modifiziertes Beispiel der Ausführungsform von 1 zeigt.
Die Fahrzeugleuchteneinheit gemäß dem zweiten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform ist zumindest ein Bereich der Dichtungsstegaufnahmefläche 14b konvex gekrümmt.
In der Zeichnung ist der Basisaufbau des zweiten modifizierten Beispiels im Wesentlichen identisch zu dem der zuvor erwähnten Ausführungsform. In dem zweiten modifizierten Beispiel ist jedoch eine Erhöhung mit einem konvexen bogenförmigen Bereich auf der Aufnahmefläche 14b des Leuchtenkörpers 14 ausgebildet. Das bedeutet, dass die Aufnahmefläche 14b in einer konvex gekrümmten Form ausgebildet ist, so dass die Strahlungsenergie des Laserstrahls L verstärkt werden kann durch Festsetzen des Kontaktbereichs zwischen der Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a und der Aufnahmefläche 14b auf einen kleinen inneren Wert als ein früherer Zustand des Verbindungsvorgangs. Der Kontaktbereich dehnt sich nach und nach aus, wenn das Erhitzen und Schmelzen der Aufnahmefläche 14b voranschreitet. Deshalb ist die Wirksamkeit des Verbindungsvorgangs verbessert. Die Verbundfläche ist in einer geneigten Fläche wie in dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel ausgebildet, wenn das Laserstrahlschweißen beendet ist.
Die Erhöhung R kann auf der Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a anstelle auf der Aufnahmefläche 14b ausgebildet sein. Diese stellt dieselben Wirkungen wie die des modifizierten Beispiels bereit.
6 ist eine Ansicht ähnlich der 2 und repräsentiert ein drittes modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform.
Gemäß der Zeichnung ist der Bereich um die Verbundflächen zwischen der vorderen Lichtscheibe 16 und dem Leuchtenkörper 14 des modifizierten Beispiels der gleiche als der des zuvor erwähnten Beispiels. In dem dritten modifizierten Beispiel ist jedoch der Linsenkörper 16g der vorderen Lichtscheibe 16 in einer gekrümmten Form ausgebildet und ein Basisendbereich 16h des Dichtungsstegs 16a ist mit einer relativ größeren Ecke versehen.
In dem Fall, in dem der Laserstrahl auf den Basisendbereich 16h des Dichtungsstegs 16a der zuvor erwähnten vorderen Lichtscheibe 16 zur Strahlung auf die Aufnahmefläche 14b durch den Dichtungssteg 16a durch Verwenden der Laserstrahlschweißmethode, die in 8 gezeigt ist, emittiert, wird der optische Pfad des Laserstrahls in der transparenten Druckplatte 104 und der vorderen Lichtscheibe 16 kompliziert und ist schwierig bereitzustellen und zu kontrollieren. Entsprechend ist dieses Verfahren im Wesentlichen ungeeignet, weil es schwierig ist, den Laserstrahl so zu steuern, dass er die Aufnahmefläche 14b akkurat erreicht. In diesem modifizierten Beispiel wird der Laserstrahl L auf den Endbereich 16c des Dichtungsstegs 16a von diagonal oberhalb emittiert. Dieses Verfahren ermöglicht dem Laserstrahl akkurat die Aufnahmefläche 14b ohne Beschränken des Designs der vorderen Lichtscheibe 16 zu erreichen.
In dem modifizierten Beispiel ist es für den Laserstrahl nicht erforderlich, durch die transparente Druckplatte 104 durchzudringen. Deshalb kann die Platte durch einen anderen Typ von Pressplatte, die aus einem opaken Material geformt ist, ersetzt werden. Dieses trifft auch auf die anderen Ausführungsformen und modifizierten Beispiele zu.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden technischen Lehre wird im Nachfolgenden beschrieben.
7 ist eine Ansicht ähnlich der 2 und stellt wichtige Bereiche der Fahrzeugleuchteneinheit dieses Ausführungsbeispiels dar.
In dem zweiten Beispiel ist der Basisaufbau der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform mit Ausnahme des Aufbaus des Bereichs um die Verbundflächen zwischen der vorderen Lichtscheibe 16 und dem Leuchtenkörper 14.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Verbundflächen der vorderen Lichtscheibe 16 und des Leuchtenkörpers 14 im Wesentlichen orthogonal bezüglich der Vertikalrichtung in der Zeichnung (der Richtung des Drucks, der während des Verbindens aufgebracht wird) festgesetzt. Die Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a wird als konvexe Oberfläche mit einem bogenförmigen Bereich ausgebildet. Auf der anderen Seite wird die Aufnahmefläche 14b des Leuchtenkörpers 14 als eine wellenförmige, konkave Oberfläche korrespondierend zu der zuvor erwähnten konvexen Oberfläche ausgebildet. Der Mittenbereich der wellenförmigen konkaven Oberfläche ist mit einem kleinen Vorsprung 14b1 versehen, der an der konkaven Oberfläche anliegt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Flanschbereich 16k, der zum Außenrand vorsteht, an dem Endbereich 16c des Dichtungsstegs 16a entlang der gesamten Länge ausgebildet. Die obere Fläche des Flanschbereichs 16k stellt eine Laserstrahlaufnahmefläche 16j bereit. Die Laserstrahlaufnahmefläche 16j ist als eine konvexe Oberfläche mit einem bogenförmigen Bereich ausgebildet, um einen Laserstrahl L zu empfangen, der in einer anfänglichen Richtung um ungefähr 60° geneigt bezüglich der Referenzachse (vertikale Achse in der Zeichnung) ausgestrahlt wird. Der Laserstrahl L der anfänglich auf die Laserstrahlaufnahmefläche 16j auftrifft, wird gebündelt und dann nach unten gebrochen. Der Laserstrahl L wird somit weitergeleitet zu der Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a.
Der Laserstrahl L, der zu der Endfläche 16d weitergeleitet wird, wird auf dem schmalen Vorsprung 14b1 der Aufnahmefläche 14b in Kontakt mit der Endfläche 16d gestrahlt. Der kleine Vorsprung 14b1 wird erhitzt und schmilzt, so dass die Kontaktfläche sich nach und nach ausdehnt, wenn der Schmelzvorgang fortschreitet bis die Endfläche 16d abschließend verschweißt ist mit der Aufnahmefläche 14b über die gesamte konvexe Oberfläche.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Permeationsstrecke des Laserstrahls L während des Verbindens zwischen der vorderen Lichtscheibe 16 und dem Leuchtenkörper 14 korrespondierend zu dem Abstand D2 von der Laserstrahlaufnahmefläche 16j und der Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a. Diese Strecke ist viel kürzer als die Permeationsstrecke in dem Fall, in dem die Strahlung des Laserstrahls L durch die transparente Druckplatte 104 und den Dichtungssteg 16a hindurchgeführt wird (d.h., die Strecke, die durch Addieren der Dicke der transparenten Druckplatte 104 mit der Strecke Do der ge samten Länge des Dichtungsstegs 16a, wie in 8 gezeigt ist, erhalten wird). Das bedeutet, D2 << Do.
Wenn der Laserstrahl L von der Richtung ausgestrahlt wird, die geneigt ist bezüglich der Verbundfläche, kann die vordere Lichtscheibe 16 durch Aufbringen von Druck auf den Basisendbereich des Dichtungsstegs 16a gepresst werden, wie dies durch einen durchgezogenen Pfeil in 7 gekennzeichnet ist. (Der gestrichelte Pfeil repräsentiert die Position, wo die vordere Lichtscheibe 16 mit Druck beaufschlagt wird, wenn der Laserstrahl durch die transparente Druckplatte 104 und den Dichtungssteg 16a hindurchtritt). Dieses macht es möglich, die Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a in Kontakt gegen die Aufnahmefläche 14b über die Breite der Letzteren mit einem gleichförmigen Druck zu bringen. Deshalb kann die erforderliche Verbindungsfestigkeit einfach sichergestellt werden über die gesamte Breite der Verbundfläche.
In der Fahrzeugleuchteneinheit gemäß des Ausführungsbeispiels, bei der die vordere Lichtscheibe und der Leuchtenkörper direkt miteinander verbunden sind, wird die Verbindungsfestigkeit zwischen der vorderen Lichtscheibe und dem Leuchtenkörper verbessert, während die äußere Erscheinungsqualität um die Verbundfläche verbessert ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Verbundfläche im Wesentlichen orthogonal zu der Vertikalachse. Dieses macht es möglich, die Metallformen zu vereinfachen, die zum Formen der vorderen Lichtscheibe 16 und des Leuchtenkörpers 14 verwendet werden. Wenn die Verbundfläche definiert wird durch die Kombination der konvexen Fläche (der Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a) und der wellenförmigen konkaven Oberfläche (Aufnahmefläche 14b des Leuchtenkörpers 14) können die folgenden vorteiligen Wirkungen erreicht werden.
In dem Fall, in dem Lücken in Bereichen zwischen der Endfläche 16d und des Dichtungsstegs 16a und der Aufnahmefläche 14b aufgrund unzureichender Oberflächenebenheit von zumindest einer der zuvor erwähnten Oberflächen ausbildet, wird die Verbundfläche durch Kombinieren der konvexen Oberfläche und der wellenförmigen konkaven Oberflächen ausgebildet und der schmale Vorsprung 14b1 wird erhitzt und aufgeschmolzen unter einem Druck in der Vertikalrichtung, der zwischen der vorderen Lichtscheibe 16 und dem Leuchtenkörper 14 wirkt. Wenn das Erhitzen und Aufschmelzen voranschreitet, wird der Kontaktbereich zwischen der vorderen Lichtscheibe 16 und des Leuchtenkörpers 14 nach und nach vergrößert. Deshalb werden die Lücken den Bereichen zwischen der Endfläche 16 des Dichtungsstegs 16a und der Aufnahmefläche 14b einfach geschlossen aufgrund des hohen Drucks, der auf die anderen Kontaktbereiche aufgebracht wird, die zu einem früheren Zeitpunkt erhitzt und aufgeschmolzen werden. Deshalb können die Endfläche 16d des Dichtungsstegs 16a und die Aufnahmefläche 14b sicher in Kontakt über die gesamte Länge der Verbundfläche gebracht werden, wodurch ein Verbindungsversagen verhindert ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden technischen Lehre wurden für den Fall beschrieben, in dem die Fahrzeugleuchteneinheit 10 als eine Indikatorleuchte ausgebildet ist. Ähnliche Wirkungen der zuvor erwähnten Ausführungsformen können durch Anwenden des Aufbaus der zuvor erwähnten Ausführungsbeispiele auf andere Arten von Fahrzeugleuchteneinheiten erreicht werden.

Claims

Fahrzeugleuchteneinheit mit: einer vorderen Lichtscheibe (16) und einem Leuchtenkörper (14), wobei die vordere Lichtscheibe (16) einen Dichtungssteg (16a) aufweist, der an einem Außenrand der vorderen Lichtscheibe (16) ausgebildet ist und in einem Endbereich (16c) eine Außenfläche aufweist, die geneigt bezüglich einer Referenzachse (Ax) der Fahrzeugleuchteneinheit ausgebildet ist, und der Leuchtenkörper (14) eine Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) aufweist, die mit einer Endfläche (16d) des Dichtungsstegs (16a) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Außenfläche eine freiliegende Laserstrahlaufnahmefläche (16j) ist, die an dem Endbereich (16c) des Dichtungsstegs (16a) ausgebildet ist, zur Hindurchführung eines Laserstrahls (L), um die Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) des Leuchtenkörpers (14) und die Endfläche (16d) des Dichtungsstegs (16a) miteinander zu verschweißen.
Fahrzeugleuchteneinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich (16c) des Dichtungsstegs (16a) in Richtung des Außenrandes der vorderen Lichtscheibe (16) in einem spitzen Winkel bezüglich der Referenzachse (Ax) ausgebildet ist.
Fahrzeugleuchteneinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtenkörper (14) weiter eine Außenrippe (14c) aufweist, die an der Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) des Leuchtenkörpers (14) ausgebildet ist und außen von der Außenfläche des Endbereichs (16c) des Dichtungsstegs (16a) vorsteht.
Fahrzeugleuchteneinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtenkörper (14) weiter eine Innen rippe (14d) aufweist, die an der Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) des Leuchtenkörpers (14) ausgebildet ist und innen von der Außenfläche des Endbereichs (16c) des Dichtungsstegs (16a) vorsteht.
Fahrzeugleuchteneinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Bereich der Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) konvex gekrümmt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugleuchteneinheit mit einer vorderen Lichtscheibe (16) und einem Leuchtenkörper (14), wobei die vordere Lichtscheibe (16) einen Dichtungssteg (16a) aufweist, der an einem Außenrand der vorderen Lichtscheibe (16) ausgebildet ist und in einem Endbereich (16c) eine Außenfläche aufweist, die geneigt bezüglich einer Referenzachse (Ax) der Fahrzeugleuchteneinheit ausgebildet ist, und der Leuchtenkörper (14) eine Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) aufweist, die mit einer Endfläche (16d) des Dichtungsstegs (16a) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Außenfläche eine freiliegende Laserstrahlaufnahmefläche (16j) ist, die an dem Endbereich (16c) des Dichtungsstegs (16a) ausgebildet ist, und ein Laserstrahl (L) auf die freiliegende Laserstrahlaufnahmefläche (16j) gerichtet wird und den Endbereich (16c) des Dichtungsstegs (16a) zu der Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) des Leuchtenkörpers (14) und der Endfläche (16d) des Dichtungsstegs (16a) hindurchgeführt wird und somit die Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) des Leuchtenkörpers (14) und die Endfläche (16d) des Dichtungsstegs (16a) durch den Laserstrahl (L) miteinander verschweißt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugleuchteneinheit gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich (16c) des Dichtungsstegs (16a) in Richtung des Außenrandes der vorderen Lichtscheibe (16) in einem spitzen Winkel bezüglich der Referenzachse (Ax) ausgebildet ist, wobei der Laserstrahl (L) senkrecht auf die freiliegende Laserstrahlaufnahmefläche (16j) gerichtet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugleuchteneinheit gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtenkörper (14) weiter eine Außenrippe (14c) aufweist, die an der Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) des Leuchtenkörpers (14) ausgebildet ist und außen von der Außenfläche des Endbereichs (16c) des Dichtungsstegs (16a) vorsteht, um ein Gleiten zwischen der Endfläche (16d) des Dichtungsstegs (16a) und der Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) während des Verschweißens zu verhindern.
Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugleuchteneinheit gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtenkörper (14) weiter eine Innenrippe (14d) aufweist, die an der Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) des Leuchtenkörpers (14) ausgebildet ist und innen von der Außenfläche des Endbereichs (16c) des Dichtungsstegs (16a) vorsteht.
Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugleuchteneinheit gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Bereich der Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) konvex gekrümmt ist, wobei die Strahlungsenergie des Laserstrahls (L) auf den Kontaktbereich zwischen der Endfläche (16d) des Dichtungsstegs (16a) und der Dichtungsstegaufnahmefläche (14b) während des Verschweißens konzentriert ist.