JP2000294013A - 車両用灯具 - Google Patents

車両用灯具

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 前面レンズとランプボディとが接合されてな
る車両用灯具において、接合面周辺の外観品質向上を図
り、かつ接合面形状が３次元的に変化する場合にも十分
な接合強度を確保する。 【解決手段】 前面レンズ１６にシール脚１６ｂを形成
し、ランプボディ１４にシール脚１６ｂの先端面１６ｂ
１が当接する受け面１４ｂ１を形成する。そして、先端
面１６ｂ１と受け面１４ｂ１とをレーザ溶着により接合
する。これにより、接合面の両側に大きなバリ等を発生
させることなく、かつ接合面形状が３次元的に変化して
いても何ら支障なく接合可能とする。また、レーザ光Ｌ
を前面レンズ１６の前方側（上方側）からシール脚１６
ｂを透して受け面１４ｂ１へ照射できるので、レーザ光
Ｌがある程度斜め方向から入射してもシール脚１６ｂの
両側面でこれを内面反射させて先端面１６ｂ１まで確実
に到達させることができ、これによりレーザ光Ｌのエネ
ルギを減殺させることなくランプボディ１４を効率的に
加熱できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、前面レンズとラ
ンプボディとが接合されてなる車両用灯具に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】多くの車両用灯具においては、前面レン
ズとランプボディとが接合された構成となっているが、
その接合方法としては、従来より、シール材を介して接
合する間接接合と、前面レンズとランプボディとを直接
当接させて接合する直接接合とが知られている。間接接
合の具体的方法としては、ホットメルトシール等が知ら
れており、直接接合の具体的方法としては、熱板溶着、
振動溶着および超音波溶着が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】間接接合においては、
シール材分のコストが余分に掛かり、またこのシール材
を塗布するために比較的大きな溝を形成する必要があ
り、さらにこの溝内のシール材が灯具外部から見えにく
くするための装飾的処理も必要となる。
【０００４】一方、直接接合においては、シール材の存
在に起因する上記問題は解決可能である。しかしなが
ら、上記従来の直接接合においては次のような問題があ
る。
【０００５】すなわち、熱板溶着においては、接合面の
両側にいわゆる発泡バリと呼ばれる溶融はみ出し部が生
じるため、灯具外観品質が損なわれてしまうという問題
がある。また、振動溶着においては、接合面の両側に比
較的大きなバリが発生するため、灯具外観品質が損なわ
れてしまうという問題がある。そして、超音波溶着にお
いては、前面レンズとランプボディとの接合面の形状が
３次元的に変化する場合、その曲率が大きくなると接合
不能あるいは接合困難となり、十分な接合強度が得られ
なくなってしまうという問題がある。
【０００６】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、前面レンズとランプボディとが接合
されてなる車両用灯具において、接合面周辺の外観品質
向上を図ることができ、かつ接合面形状が３次元的に変
化する場合であっても十分な接合強度を確保することが
できる車両用灯具を提供することを目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願発明は、前面レンズ
およびランプボディの接合部の構造およびその接合方法
に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにし
たものである。
【０００８】すなわち本願発明は、前面レンズとランプ
ボディとが接合されてなる車両用灯具において、上記前
面レンズにシール脚が形成されるとともに、上記ランプ
ボディに上記シール脚の先端面が当接する受け面が形成
されており、上記シール脚の先端面と上記受け面とがレ
ーザ溶着により接合されている、ことを特徴とするもの
である。
【０００９】上記「レーザ溶着」とは、レーザ光に対し
て透過性を有するレーザ光透過部材とレーザ光に対して
透過性を有しないレーザ光不透過部材とを当接させた状
態で、レーザ光透過部材を透して両部材の当接面にレー
ザ光を照射してレーザ光不透過部材を加熱することによ
り両部材を溶着する接合方法を意味するものである。こ
の「レーザ溶着」に用いられるレーザの種類は特に限定
されるものではなく、例えば、半導体レーザ、ＹＡＧレ
ーザ等が採用可能である。
【００１０】上記「ランプボディ」は、レーザ光に対し
て透過性を有さずかつ該レーザ光の照射により発熱して
溶融するものであれば、その材質は特に限定されるもの
ではない。その際、カーボンブラック等の補助材料を添
加して黒色系素材とし、ランプボディのレーザ光吸収性
をできるだけ高めておくことが、レーザ溶着を効率よく
行う上で好ましい。
【００１１】一方、上記「前面レンズ」は、可視光およ
びレーザ光に対して透過性を有しかつランプボディの溶
融により該ランプボディと固着可能なものであれば、そ
の材質は特に限定されるものではない。
【００１２】
【発明の作用効果】上記構成に示すように、本願発明に
係る車両用灯具は、前面レンズにシール脚が形成される
とともにランプボディにシール脚の先端面が当接する受
け面が形成されており、シール脚の先端面と受け面とが
レーザ溶着により接合されているので、次のような作用
効果を得ることができる。
【００１３】すなわち、レーザ溶着を採用することによ
り、接合面の両側に大きなバリ等を発生させることなく
接合を行うことができる。また、レーザ溶着を採用する
ことにより、前面レンズとランプボディとの接合面の形
状が３次元的に変化している場合であっても、該接合面
へのレーザ光到達距離が単に変化するだけであるので、
何ら支障なく接合を行うことができ、これにより十分な
接合強度を確保することができる。
【００１４】しかも、本願発明においては、シール脚の
先端面と受け面との当接部位が接合面として設定されて
いるので、レーザ光を前面レンズの前方側からシール脚
を透して当接部位へ照射することができる。したがっ
て、レーザ光を前面レンズに対してある程度斜め方向か
ら入射させた場合においても、レーザ光をシール脚の両
側面で内面反射させてその先端面まで確実に到達させる
ことができ、これによりレーザ光のエネルギを減殺させ
ることなくランプボディを効率的に加熱することができ
る。
【００１５】このように本願発明によれば、前面レンズ
とランプボディとが接合されてなる車両用灯具におい
て、接合面周辺の外観品質向上を図ることができ、かつ
接合面形状が３次元的に変化する場合であっても十分な
接合強度を確保することができる。
【００１６】上記構成において、請求項２に記載したよ
うに、シール脚の両側面をテーパ状に形成すれば、前面
レンズに入射したレーザ光の一部をシール脚の両側面で
内面反射（全反射）させてそのエネルギ密度を高めなが
らその先端面へ到達させることができ、これによりラン
プボディを一層効率的に加熱することができる。また、
シール脚の両側面をテーパ状に形成することにより、シ
ール脚の先端面の幅が狭くてもシール脚の基端部の幅は
広くすることができるので、レーザ光のシール脚への入
射を容易化することができる。
【００１７】ここで「テーパ状」とは、シール脚の両側
面が、前面レンズを成形する際に付与される抜き勾配
（通常１．５°程度）よりもある程度大きな角度（例え
ば２〜６°程度）で、シール脚の基端部から先端面へ向
けて狭まっていることを意味するものである。
【００１８】また、上記構成において、請求項３に記載
したように、ランプボディの受け面に、シール脚の位置
ズレを防止する位置決め溝を形成するようにすれば、前
面レンズとランプボディとを所定の位置関係に保持した
状態でレーザ溶着を行うことができ、かつ、レーザ溶着
により若干のバリが発生するようなことがあっても、こ
のバリを位置決め溝内に封じ込めることができるので、
接合面周辺の外観品質を極めて高いものとすることがで
きる。なお、この位置決め溝は、上述した間接接合にお
けるシール材塗布用の溝のように大きな溝とする必要は
ないので、該位置決め溝を形成したことにより接合面周
辺の外観品質が損なわれてしまうおそれはない。
【００１９】ところで、車両用灯具の前面レンズとし
て、請求項４に記載したように、前面レンズのシール脚
の先端面が断面凸レンズ状に形成されたものを用いるよ
うにすれば、レーザ溶着の際、シール脚を透過してその
先端面に到達したレーザ光を集束光として受け面へ向け
て出射させることができるので、ランプボディをより一
層効率的に加熱することができる。
【００２０】
【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。
【００２１】図１は、本願発明の一実施形態に係る車両
用灯具を示す側断面図である。
【００２２】図示のように、本実施形態に係る車両用灯
具１０は、テールランプ等の標識灯であって、前後方向
に延びる灯具基準軸Ａｘ上において光源バルブ１２が挿
着されたランプボディ１４と、このランプボディ１４の
前端開口部に接合された前面レンズ１６とを備えてな
り、ランプボディ１４に形成された反射面１４ａにより
光源バルブ１２からの光を前方へ拡散偏向反射させるよ
うに構成されている。
【００２３】前面レンズ１６は、素通しレンズであり、
ＰＭＭＡ、ＰＣ等の透明の熱可塑性樹脂材料で形成され
ている。この前面レンズ１６の背面１６ａの外周縁近傍
部位には、後方へ突出するシール脚１６ｂが全周にわた
って形成されている。このシール脚１６ｂの先端面１６
ｂ１は平面状に形成されている。
【００２４】ランプボディ１４は、ＡＡＳ、ＡＢＳ等の
不透明の熱可塑性樹脂材料で形成されている。このラン
プボディ１４の前端開口部には、灯具基準軸Ａｘに対し
て略垂直に延びるフランジ部１４ｂが形成されており、
このフランジ部１４ｂの前面がシール脚１６ｂの先端面
１６ｂ１と当接する受け面１４ｂ１を構成している。
【００２５】そして、前面レンズ１６とランプボディ１
４との接合は、シール脚１６ｂの先端面１６ｂ１と受け
面１４ｂ１とをレーザ溶着することにより行われてい
る。
【００２６】図２は、このレーザ溶着の工程を示す斜視
図である。
【００２７】図示のように、レーザ溶着は、車両用灯具
１０を上向きに配置した状態で、レーザ溶着ロボット１
００を用いて行われるようになっている。
【００２８】このレーザ溶着ロボット１００は、図示し
ないロボット本体にレーザヘッド１０２が取り付けられ
てなっている。レーザヘッド１０２の側面には、光ファ
イバが収容されてなるファイバケーブル１０４が取り付
けられており、レーザヘッド１０２の下面には、上記光
ファイバの先端面が下向きに露出するようにして該光フ
ァイバを支持する出射ノズル１０６が取り付けられてい
る。そして、レーザヘッド１０２は、図示しないレーザ
発振器で生成されたレーザ光を、ファイバケーブル１０
４を介して出射ノズル１０６から鉛直下方へ出射するよ
うになっている。上記レーザ発振器は、出力１５〜１０
０Ｗ程度で、発振波長０．８〜１．５μｍ程度の半導体
レーザで構成されている。
【００２９】レーザ溶着は、出射ノズル１０６から出射
されるレーザ光Ｌが前面レンズ１６におけるシール脚１
６ｂの基端部１６ｂ３の位置（図中２点鎖線で示す）に
照射されるよう、レーザヘッド１０２を水平面内におい
て図中矢印Ａで示すように移動させることにより行われ
る。もっとも、このようにレーザヘッド１０２を水平面
内で２次元的に移動させる代わりに、接合面形状に沿っ
て３次元的に移動させるようにしてもよい。
【００３０】図３は、上記レーザ溶着の様子を示す車両
用灯具１０の要部断面図であり、図４は、そのIV部詳細
図である。
【００３１】これらの図に示すように、レーザ光Ｌのビ
ームスポット径は、シール脚１６ｂの基端部１６ｂ３の
幅寸法と略同じ値に設定されている。そして、前面レン
ズ１６に入射したレーザ光Ｌは、シール脚１６ｂを透過
してその先端面１６ｂ１へ到達し、ランプボディ１４の
受け面１４ｂ１における先端面当接部位１４ｂ１ａへ照
射される。これにより受け面１４ｂ１の先端面当接部位
１４ｂ１ａは、レーザ光Ｌの照射エネルギで加熱されて
溶融し、該先端面当接部位１４ｂ１ａには溶融部Ｗが形
成される。そして、この溶融熱によりシール脚１６ｂの
先端面１６ｂ１も溶融して相溶状態となる。このとき前
面レンズ１６をランプボディ１４へ向けて加圧すること
により、シール脚１６ｂの先端面１６ｂ１と受け面１４
ｂ１とが堅固に溶着する。
【００３２】本実施形態のように、レーザ溶着を採用す
ることにより、前面レンズ１６とランプボディ１４との
接合面の両側に大きなバリ等を発生させることなく接合
を行うことができる。特に、本実施形態に係る前面レン
ズ１６は素通しレンズであるので、効果的に接合面周辺
の外観品質向上を図ることができる。また、レーザ溶着
を採用することにより、接合面形状が３次元的に変化し
ている場合であっても、接合面へのレーザ光到達距離が
単に変化するだけであるので、何ら支障なく接合を行う
ことができ、これにより十分な接合強度を確保すること
ができる。
【００３３】図４に示すように、シール脚１６ｂの両側
面１６ｂ２、１６ｂ２はテーパ状に形成されている。す
なわち、同図において２点鎖線で示す一般的な抜き勾配
（鉛直線に対して約１．５°）によりも大きな角度（鉛
直線に対して約４°）でシール脚１６ｂの基端部１６ｂ
３から先端面１６ｂ１へ向けて狭まっている。このよう
にシール脚１６ｂをテーパ状に形成する理由を、図４を
さらに拡大した図５により説明する。
【００３４】すなわち、図５（ａ）に示すように、シー
ル脚１６ｂがテーパ状に形成されていることにより、前
面レンズ１６に入射したレーザ光Ｌの両側の周辺光の一
部はシール脚１６ｂの両側面１６ｂ２、１６ｂ２へ入射
するが、この周辺光は該両側面１６ｂ２、１６ｂ２で内
面反射（全反射）する。このため、レーザ光Ｌは、その
エネルギ密度を高めながらシール脚１６ｂの先端面１６
ｂ１へ到達する。
【００３５】このとき、図５（ｂ）に示すように、レー
ザ光Ｌの強度分布は、一般には２点鎖線で示すようなガ
ウス分布となり、受け面１４ｂ１に対する照射エネルギ
密度は先端面１６ｂ１の幅中心部のみが高くなる。この
点、本実施形態においては、テーパ状に形成された両側
面１６ｂ２、１６ｂ２の内面反射作用により、先端面１
６ｂ１に到達するレーザ光Ｌの強度分布は、実線で示す
ように略楕円状分布となるので、レーザ光Ｌの両側周辺
光を有効に活用して受け面１４ｂ１の先端面当接部位１
４ｂ１ａの全幅にわたって比較的均一化された照射エネ
ルギ密度分布を得ることができる。
【００３６】このように、受け面１４ｂ１の先端面当接
部位１４ｂ１ａの全幅にわたって比較的均一化された照
射エネルギ密度分布が得られることにより、シール脚１
６ｂの先端面１６ｂ１と受け面１４ｂ１との溶着強度を
十分に高めることができる。すなわち、仮に、受け面１
４ｂ１の先端面当接部位１４ｂ１ａの一部に照射エネル
ギ密度が低い部分があると、その部分は溶着不十分とな
るため十分な溶着強度が得られず、一方、受け面１４ｂ
１の先端面当接部位１４ｂ１ａの一部に照射エネルギ密
度が高い部分があると、その部分はランプボディ１４の
樹脂材料が変質するため十分な溶着強度が得られない。
その点、本実施形態においては、受け面１４ｂ１の先端
面当接部位１４ｂ１ａの全幅にわたって比較的均一化さ
れた照射エネルギ密度分布が得られるので、その値を適
当な大きさに設定することにより、先端面当接部位１４
ｂ１ａの全幅にわたってランプボディ１４の樹脂材料を
変質させることなく確実に溶着することができ、これに
より溶着強度を十分に高めることができる。
【００３７】また、シール脚１６ｂの両側面１６ｂ２、
１６ｂ２をテーパ状に形成することにより、シール脚１
６ｂの先端面１６ｂ１の幅が狭くてもその基端部１６ｂ
３の幅は広くすることができるので、レーザ光Ｌのシー
ル脚１６ｂへの入射を容易化することができる。
【００３８】しかも、本実施形態においては、レーザ光
Ｌが前面レンズ１６の上方側（灯具使用状態では前方
側）からシール脚１６ｂを透して受け面１４ｂ１に照射
されるようになっているので、図６に示すように、レー
ザ光Ｌを前面レンズ１６に対してある程度斜め方向から
入射させた場合においても、レーザ光Ｌをシール脚１６
ｂの両側面１６ｂ２、１６ｂ２で内面反射させてその先
端面１６ｂ１まで確実に到達させることができ、これに
よりレーザ光Ｌのエネルギを減殺させることなくランプ
ボディ１４を効率的に加熱することができる。そして、
このようにレーザ光Ｌの斜め照射が可能であることか
ら、図２に矢印Ａで示すようにレーザヘッド１０２をシ
ール脚１６ｂの配設形状に沿って水平面内を移動させな
くても、出射ノズル１０６の向きをシール脚１６ｂの配
設形状に沿って変化させるだけでもレーザ溶着を行うこ
とが可能となる。
【００３９】ところで、前面レンズ１６は、そのシール
脚１６ｂの先端面１６ｂ１の形状が平面状に形成されて
いるが、レーザ溶着前の前面レンズ単品の状態において
は、先端面１６ｂ１が平面状に形成されたものを用いて
もよいし、それ以外の断面形状を有するものを用いても
よい。その際、図７（ａ）に示すように、シール脚１６
ｂの先端面１６ｂ１が断面凸レンズ状に形成された前面
レンズ１６を用いてレーザ溶着を行うようにすれば、次
のような作用効果を得ることができる。
【００４０】すなわち、この前面レンズ１６において
は、図７（ａ）に示すように、断面凸レンズ状に形成さ
れた先端面１６ｂ１の中央部が受け面１４ｂ１に当接し
た状態でランプボディ１４とのレーザ溶着が開始される
が、その際、シール脚１６ｂを透過してその先端面１６
ｂ１に到達したレーザ光Ｌは、断面凸レンズ状に形成さ
れた先端面１６ｂ１により集束光として受け面１４ｂ１
へ向けて出射するので、この集束光が入射する受け面１
４ｂ１の中央部近傍部位がまず溶融する。そして、この
溶融に伴いシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１の一部が相
溶状態となって受け面１４ｂ１に沈み込むと、図７
（ｂ）に示すように、今度は受け面１４ｂ１における中
央部近傍部位の両側に集束光が入射するため、この両側
部位が溶融し、この溶融によりシール脚１６ｂの先端面
１６ｂ１の一部がさらに相溶状態となって受け面１４ｂ
１に沈み込み、図７（ｃ）に示すような状態を経て、先
端面１６ｂ１の断面凸レンズ状に形成された部分が完全
に消滅し、レーザ溶着が完了した時点では、先端面１６
ｂ１の全幅にわたってシール脚１６ｂとフランジ部１４
ｂとが溶着した状態となる。
【００４１】このようにレーザ光Ｌの照射エネルギを最
初に受け面１４ｂ１の中央部近傍部位に集中させて溶融
部Ｗを形成し、その後その両側部位へ順次溶融部Ｗを拡
大することにより、レーザ光Ｌの照射エネルギを効率的
に利用してレーザ溶着を行うことができる。そして、そ
の分だけ必要なレーザ出力を小さくすることが可能とな
る。
【００４２】また、本実施形態においては、ランプボデ
ィ１４の受け面１４ｂ１が単に平面状に形成されている
ものとして説明したが、図８に示すように、受け面１４
ｂ１にシール脚１６ｂの位置ズレを防止する位置決め溝
１４ｂ２を形成するようにしてもよい。図８（ａ）に示
す位置決め溝１４ｂ２は、シール脚１６ｂの先端面１６
ｂ１の幅と略同一の間隔で形成された１対のリブ１４ｂ
３により形成されており、図８（ｂ）に示す位置決め溝
１４ｂ２は、受け面１４ｂ１にシール脚１６ｂの先端面
１６ｂ１の幅と略同一幅で凹陥状に形成されている。
【００４３】このように位置決め溝１４ｂ２を形成する
ことにより、前面レンズ１６とランプボディ１４とを所
定の位置関係に保持した状態でレーザ溶着を行うことが
でき、かつ、レーザ溶着により若干のバリが発生するよ
うなことがあっても、このバリを位置決め溝１４ｂ２内
に封じ込めることができるので、接合面周辺の外観品質
を極めて高いものとすることができる。この位置決め溝
１４ｂ２は、間接接合の場合に形成されるシール材塗布
用の溝のように大きな溝とする必要はないので、該位置
決め溝１４ｂ２を形成したことにより、接合面周辺の外
観品質が損なわれてしまうおそれはない。
【００４４】本実施形態においては、レーザ光Ｌのビー
ムスポット径が、シール脚１６ｂの基端部１６ｂ３の幅
寸法と略同じ値に設定されているが、該幅寸法よりもや
や大きめあるいはやや小さめに設定するようにしてもよ
い。
【００４５】また、本実施形態においては、シール脚１
６ｂがテーパ状に形成されている場合について説明した
が、該シール脚１６ｂが通常の抜き勾配で形成されてい
る場合であっても、前面レンズ１６に入射したレーザ光
Ｌをシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１へ確実に到達させ
ることはできるので、これによりレーザ光Ｌのエネルギ
を減殺させることなくランプボディを効率的に加熱する
ことができる。
【００４６】なお、本実施形態においては、車両用灯具
１０が標識灯である場合について説明したが、他の種類
の車両用灯具においても本実施形態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車両用灯具を示す
側断面図
【図２】上記車両用灯具において行われるレーザ溶着の
工程を示す斜視図
【図３】上記レーザ溶着の様子を示す車両用灯具の要部
断面図
【図４】図３のIV部詳細図
【図５】図４をさらに拡大して示す図
【図６】レーザ光を斜め照射したときの様子を示す、図
５と同様の図
【図７】上記車両用灯具の前面レンズのシール脚の先端
面の変形例を示す要部断面図
【図８】上記車両用灯具のランプボディの受け面の変形
例を示す要部断面図
【符号の説明】
１０ 車両用灯具 １２ 光源バルブ １４ ランプボディ １４ａ 反射面 １４ｂ フランジ部 １４ｂ１ 受け面 １４ｂ１ａ 先端面当接部位 １４ｂ２ 位置決め溝 １４ｂ３ リブ １６ 前面レンズ １６ａ 背面 １６ｂ シール脚 １６ｂ１ 先端面 １６ｂ２、１６ｂ２ 両側面 １６ｂ３ 基端部 １００ レーザ溶着ロボット １０２ レーザヘッド １０４ ファイバケーブル １０６ 出射ノズル Ａｘ 灯具基準軸 Ｌ レーザ光 Ｗ 溶融部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前面レンズとランプボディとが接合され
    てなる車両用灯具において、 上記前面レンズにシール脚が形成されるとともに、上記
    ランプボディに上記シール脚の先端面が当接する受け面
    が形成されており、 上記シール脚の先端面と上記受け面とがレーザ溶着によ
    り接合されている、ことを特徴とする車両用灯具。
  2. 【請求項２】 上記シール脚の両側面がテーパ状に形成
    されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用灯
    具。
  3. 【請求項３】 上記受け面に、上記シール脚の位置ズレ
    を防止する位置決め溝が形成されている、ことを特徴と
    する請求項１または２記載の車両用灯具。
  4. 【請求項４】 シール脚を有する車両用灯具の前面レン
    ズであって、 上記シール脚の先端面が断面凸レンズ状に形成されてい
    る、ことを特徴とする車両用灯具の前面レンズ。
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