JP2008004487A - 車輌用灯具及び車輌用灯具の製造方法 - Google Patents

車輌用灯具及び車輌用灯具の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】透明カバーとハウジングとを光線溶着によって接合するに際して、光線溶着時に透明カバーとハウジングとが確実に接触しているようにすることを課題とする。
【解決手段】光源５等を収容するハウジング２と該ハウジングの前面を閉塞する透明カバー３とを該透明カバーをハウジングに対して圧着した状態で光線溶着によって接合した車輌用灯具１であって、前記透明カバーの前面３２は湾曲していて、少なくとも一つの断面において両端部の前面が互いに異なる角度で傾斜しており、前記透明カバーの後面には全周に亘ってハウジングと溶着される溶着面３１が形成され、前記溶着面は、該溶着面に対応した前面に対して傾斜されることによって、透明カバーのハウジングに対する圧着方向（矢印Ｆｄ）に対して前記前面より垂直に近い傾斜とされた。
【選択図】図３

Description

本発明は新規な車輌用灯具及び車輌用灯具の製造方法に関する。詳しくは、光源等を収容するハウジングと該ハウジングの前面を閉塞する透明カバーとを確実に接合する技術に関する。
車輌用灯具、例えば、自動車用灯具の製造において、ハウジングにその前面開口を覆うように一般的にレンズと称されている透明カバーを取り付ける工程が必要である。
従来にあっては、透明カバーとハウジングとの間の取付には、透明カバーの周縁部にシール脚を突設し、ハウジングには上記シール脚を受け入れる溝を形成し、透明カバーのシール脚をハウジングの溝にシール材或いは接着材を介して受け入れる方法が一般的に採用されていたが、この取付方法にあっては、シール脚や溝は透明カバーやハウジングの周縁部からさらに外方へと突出した部分に設けられるため、透明カバーを前方から眺めたときに、その周縁部に比較的大きな面積を占める光を通さない部分、すなわち、暗い部分が出来てしまい、全体の大きさの割には発光面積が小さくなると言う問題があった。
そこで、透明カバーのシール脚をハウジングの接合面に直接接合する方法が考えられた。透明カバーのシール脚をハウジングに直接接合するようにすれば、接合代はほんの僅かの幅があれば良く、透明カバー周縁部の暗く見える部分は極めて狭い幅で足りることになる。そして、この直接接合する手段としては、熱板溶着、振動溶着等が一般的に採用されていた。これらの手段にあっては、透明カバーとハウジングとの接合部に互いの材料の溶融した部分が混合した状態で冷却固化されることによって接合されるのであるが、余分な溶融材料が接合箇所から脇にはみ出して、これが前方から透明カバーを通して視認されて外観を損ねるという問題がある。
また、形状の制限がある（傾斜角度に制限がある；振動溶着では振動する方向には略平坦でなければならない、熱板溶着では熱板を押し当てる方向に対して極端な傾斜はできない、等）ので、昨今の立体的なデザインニーズに対応できない。
さらに、透明カバーとハウジングをレーザー溶着により接合する方法がある。レーザー溶着にあっては、レーザー出力と接合部におけるスポット径並びに走査スピードを制御することにより材料の溶融状態、すなわち、接合部における照射エネルギーを一定にをコントロールすることが出来るので、溶融のしすぎによる溶融材料のはみ出しを解決でき、複雑な形状にも対応できる。レーザーを、透明カバーを透過させてハウジングを照射することにより、ハウジングを加熱して溶融させるとともに、透明カバーにも熱伝導させて溶融させ、両者が相溶して融着される。
ところで、レーザー溶着等の光線溶着にあっては、透明カバーの溶着部とハウジングの溶着部とが確実に接触していないと接合不良を起こす。
しかしながら、車輌用灯具の透明カバーとハウジングは樹脂成形品であり、成形後のソリや撓みなどの影響から、実際には設計通りの形状を出すことは困難である。そのため、透明カバーとハウジングとを全周に亘って確実に接触させることは困難である。そして、透明カバーとハウジングとが確実に接触していないと、レーザー等の光線の照射によってハウジングに与えられた熱が透明カバーに伝達せず、溶着が不能になる。
そこで、本発明は、透明カバーとハウジングとを光線溶着によって接合するに際して、光線溶着時に透明カバーとハウジングとが確実に接触しているようにすることを課題とする。
本発明車輌用灯具は、上記した課題を解決するために、光源等を収容するハウジングと該ハウジングの前面を閉塞する透明カバーとを該透明カバーをハウジングに対して圧着した状態で光線溶着によって接合した車輌用灯具であって、前記透明カバーの前面は湾曲していて、少なくとも一つの断面において両端部の前面が互いに異なる角度で傾斜しており、前記透明カバーの後面には全周に亘ってハウジングと溶着される溶着面が形成され、前記溶着面は、該溶着面に対応した前面に対して傾斜されることによって、透明カバーのハウジングに対する圧着方向に対して前記前面より垂直に近い傾斜とされたものである。
また、本発明車輌用灯具の製造方法は、光源等を収容するハウジングと該ハウジングの前面を閉塞し前面が湾曲している透明カバーとを光線溶着によって接合する車輌用灯具の製造方法であって、透明カバーにハウジングに対する圧着力を加えて、透明カバーの後面の全周に亘って形成された溶着面をハウジングに対して密着状態とし、該溶着面に透明カバーを透過させて溶着光線を照射する工程を有し、透明カバーの前記溶着面と該溶着面に対応した前面とは異なる角度で傾斜しており、上記圧着力を、透明カバーの溶着面に対応した前面より溶着面に対してより垂直に近い方向から加えるものである。
従って、本発明にあっては、透明カバーの溶着面をハウジングに圧着させる力が確実に伝わりやすい。
本発明車輌用灯具は、光源等を収容するハウジングと該ハウジングの前面を閉塞する透明カバーとを該透明カバーをハウジングに対して圧着した状態で光線溶着によって接合した車輌用灯具であって、前記透明カバーの前面は湾曲していて、少なくとも一つの断面において両端部の前面が互いに異なる角度で傾斜しており、前記透明カバーの後面には全周に亘ってハウジングと溶着される溶着面が形成され、前記溶着面は、該溶着面に対応した前面に対して傾斜されることによって、透明カバーのハウジングに対する圧着方向に対して前記前面より垂直に近い傾斜とされたことを特徴とする。
また、本発明車輌用灯具の製造方法は、光源等を収容するハウジングと該ハウジングの前面を閉塞し前面が湾曲している透明カバーとを光線溶着によって接合する車輌用灯具の製造方法であって、透明カバーにハウジングに対する圧着力を加えて、透明カバーの後面の全周に亘って形成された溶着面をハウジングに対して密着状態とし、該溶着面に透明カバーを透過させて溶着光線を照射する工程を有し、透明カバーの前記溶着面と該溶着面に対応した前面とは異なる角度で傾斜しており、上記圧着力を、透明カバーの溶着面に対応した前面より溶着面に対してより垂直に近い方向から加えることを特徴とする。
従って、本発明にあっては、透明カバーの溶着面の傾斜角度が、該溶着面に対応した前面の傾斜に比較して、透明カバーのハウジングに対する圧着方向に対して垂直に近いので、透明カバーの前面の湾曲の割には、圧着力が透明カバーとハウジングとの間に作用し、透明カバーの溶着面をハウジングに密着させることが可能になる。
請求項２に記載した発明にあっては、前記透明カバーの照明光透過部と溶着面との間に中間面が形成され、該中間面は溶着光線が入射した場合に、該溶着光線に対して臨界角を超える角度となるように傾斜しているので、溶着光線の照射位置が溶着面の中心から内側、すなわち、灯具内部の方へずれることがあっても、溶着光線の溶着面が内側へずれた部分が中間面によって反射されることになり、灯具内部に位置する部材や部品が溶着光線によって損傷されることが回避される。
請求項３及び請求項５に記載した発明にあっては、前記透明カバーの溶着面が形成された部分の最大肉厚は４．５ｍｍ以下であるので、透明カバーの溶着面が形成された部分のヒケが防止され、ヒケによる見映えの悪化と溶着光線の乱屈折を防止することが出来る。
以下に、本発明車輌用灯具及び車輌用灯具の製造方法を実施するための最良の方法について図面を参照して説明する。
図１に本発明車輌用灯具の概略正面図を、図２に本発明車輌用灯具の概略縦断面図を示す。
車輌用灯具１は前面が開口した容器状のハウジング２の前面開口が透明カバー３によって覆われ、ハウジング２と透明カバー３とによって画成された灯室４内に光源５が配置されて成る。
透明カバー３の周縁部後面には全周に亘って溶着面３１が形成され該溶着面３１がハウジング２の前面開口部の周縁部に形成された溶着面２１と光線溶着によって接合される。すなわち、レーザー、可視光線、紫外線、赤外線等の干渉性又は非干渉性の電磁波である溶着光線を透明カバー３の前面側から透明カバー３を透過して溶着面３１と密着状態にあるハウジング２の溶着面２１に照射する。すなわち、透明カバーの前面３２のうち溶着面３１に対応した箇所３２ｉは光線入射面とされる。溶着光線の照射によって、該溶着面２１が該電磁波である溶着光線の照射によって励起状態となって発熱し、該熱によって、前記溶着面２１及び該溶着面２１と密着状態にある透明カバー３の溶着面３１が共に溶融して相溶状態となり、２つの溶着面２１、３１が接触した界面においてハウジング２及び透明カバー３の材料樹脂が一体化する。そして、前記電磁波である溶着光線の照射の終了後、前記相溶状態となった部分が冷却固化し、これによって、ハウジング２に透明カバーが３が一体的に接合される。
上記したように、透明カバー３は溶着光線、例えば、レーザーが透過する必要があり、そのため、透明カバー３の材料は照射される電磁波である溶着光線の吸収性の良くないものであることを要する。例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の透明な合成樹脂が好ましい。
また、ハウジング２は、その溶着面２１が電磁波である溶着光線の照射により励起状態となって発熱するものであるから、その材料は、照射される電磁波である溶着光線の波長と振動周期が一致するラジカルによって構成される分子構造を有するものであることが必要である。
図２で分かるように、透明カバー３は全体がほぼ一定の肉厚の平坦な形状であり、前面３２は大きく湾曲しており、一つの断面における両端部、例えば、図２の上下両端部３２ｕ、３２ｄは、基準線（光源５の光軸の線）Ｘ−Ｘに対して互いに反対の方向θｕ、θｄへ傾斜している。
図３に図２の丸ＩＩＩで囲んだ部分、すなわち、上端部の拡大断面図を示す。
光線溶着を行う場合、前記したように、２つの溶着面２１、３１が密着状態にないと、ハウジング２の溶着面２１に発生した熱が透明カバー３の溶着面３１に効果的に伝達されず、密着状態が損なわれている箇所で溶着不良を起こす。なお、本明細書において「密着状態」とは、２つの面が密着していることはもとより、２つの面の間に間隙がある場合でも、該間隙が０．１ｍｍ（ミリメートル）以下であれば、溶着可能であるので、２つの面が０．１ｍｍ以下の間隙を挟んで近接している状態及び２つの面が密着している状態を総称して「密着状態」という。
そして、前記２つの溶着面２１、３１を密着状態とするため、透明カバーの前面側から圧着力を加えて、透明カバー３の溶着面３１をハウジング２の溶着面２１に圧着させる。この場合、溶着面３１の全周に亘ってほぼ均等に圧着力が働くようにするためには、図３の矢印Ｆｄ方向に圧着力を加える必要がある。この圧着方向Ｆは一つの断面における両端部の前面（例えば、３２ｕ、３２ｄ）に対して垂直な線と成す角度θｆがほぼ同じになる方向である。
仮に、溶着面３１の傾斜角度が前面３２の傾斜角度と同じだとすると、矢印Ｆｄ方向に加えられた圧着力Ｆにより前面３２と同じ傾斜角度の溶着面３１に垂直な方向にかかる面圧Ｆｓは
Ｆｓ＝Ｆ・ｃｏｓθｆ
となる。
すなわち、θｆが大きいほど前記面圧Ｆｓは小さくなる。そして、面圧Ｆｓが小さくなると、２つの溶着面２１、３１間の密着度が損なわれる。
そこで、本発明車輌用灯具１にあっては、透明カバー３の後面のうち溶着面３１となる部分の肉盛をして、前面３２との間に成す角度が内側、すなわち、灯具１の中心に向かうに従って大きくなるように、前面３２とは異なる傾斜を設け、該溶着面３１に垂直な線と前記圧着方向Ｆｄとの成す角度θ31を前記角度θｆより小さくする。この場合に、矢印Ｆｄ方向に加えられた圧着力Ｆにより傾斜角度θ31の溶着面３１に垂直な方向にかかる面圧Ｆ31は
Ｆ31＝Ｆ・ｃｏｓθ31
となり、そして、θｆ＞θ31、なので、Ｆ31＞Ｆｓとなる。
すなわち、溶着面３１の傾斜角度を前面３２の傾斜角度と同じにした場合に比較して、２つの溶着面２１、３１間にはより大きな圧着力が加わることになり、２つの溶着面２１、３１間が確実に密着状態となる。
なお、透明カバー３の溶着面３１が形成された部分の最大肉厚Ｔｍａｘ（図６参照）は４．５ｍｍ以下とすることが好ましい。これは、極端な肉厚の変化が成形時におけるいわゆるヒケの原因となることを避けるためである。これによって、透明カバー３の前面（意匠面）３２の見映えを良好に保つことが出来る。また、ヒケを防止することによって、レーザー等の溶着光線が乱屈折することを防ぐことが出来、溶着不良を低減することが出来る。
透明カバー３をハウジング２に圧着させる場合、透明カバー３を直接押圧しても良いが、その場合、圧着手段を透明カバー３の前面に直接接触させる必要がある。透明カバー３の前面３２は意匠面でもあるので、該前面３２に直接圧着手段を接触させることは、意匠面である前面３２が傷つく惧れがある。また、透明カバー３に直接圧着力を及ぼす場合、溶着面３１が形成された全周に亘ってほぼ均一に圧着力を及ぼすことが難しい。
そこで、図４に示すように、圧着治具６を透明カバー３の前面３２に当接させ、この圧着治具６を介して前記圧着力を加えるのが好ましい。
前記したように、透明カバー３において、溶着面３１となる部分の肉盛をして、溶着面３１が光線入射面３２ｉと異なる傾斜角度を有するようにしている。すなわち、透明カバー３の後面のうち溶着面３１となる周縁部はそれより内側の部分、つまり、光源５からの照明光が透過する部分である照明光透過部３３と溶着面３１との間に肉厚さが生じ、従って、これら２つの部分３３と３１との間に段差面３４が生じる。そして、この段差面３４を中間面として、該中間面３４に溶着光線が入射した場合に、該溶着光線に対して臨界角を超える角度となるように所定の角度を付すことによって、一つの問題を解決することが出来る。
図８に光線入射面ｂと溶着面ｃとが同じ傾斜角度を有し、従って、後面には肉盛部分を有せず、中間面もない透明カバーａをハウジングｄに光線溶着する場合の例を示す。ハウジングｄの開口部周縁に形成された溶着面ｅに透明カバーａの溶着面ｃを密着状に重ね合わせ、レーザーｆを光線入射面ｂから透明カバーを透過させて溶着面ｅ、ｃに照射する。この際、レーザーｆが正確に溶着面ｅ、ｃに照射されれば問題ないが、レーザーｆの照射位置が内側にずれることがある。そうすると、レーザーｆの一部ｇがハウジングｄの溶着面ｅから内側に外れてさらに灯具の奥まで照射されてしまい、そこに灯具内に配置された別の部材、例えば、エクステンションｈなどがあると、該部材ｈにレーザーｆの一部ｇが照射され、が照射された部分ｉが焦げてしまう惧れがある。
そこで、本発明車輌用灯具１のように、透明カバー３の溶着面３１と照明光透過部３３との間に中間面３４が形成されていると、図７に示すように、レーザーＬが内側にずれて、レーザーＬの一部Ｌｐが溶着面２１、３１から内側にずれた場合、該レーザーの一部Ｌｐは中間面３４に入射する。そして、該中間面３４は溶着光線に対して臨界角を超える角度となるような傾斜を有するので、該レーザーの一部Ｌｐは中間面３４によって全反射されて外方へ向けられる。そのため、中間面３４の後方にエクステンションのような部材７があっても、該部材７が的を外れたレーザー等の溶着光線によって損傷される惧れがない。
なお、上記した実施の形態においては、透明カバー３の溶着面３１に光線入射面３２ｉと異なる角度を付けるために、溶着面３１を形成する部分に肉盛を施したが、これとは逆に、図９に示すように、透明カバー３Ａの後面の周縁部のうち溶着面３１Ａとなる部分の肉を削り取るようにしても良い。
また、上記した実施の形態において示した各部の形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
本発明車輌用灯具の実施形態の一を示す概略正面図である。 図１に示した車輌用灯具の概略縦断面図である。 図２の円ＩＩＩで囲んだ部分の拡大断面図である。 透明カバーに圧着治具を介して圧着力を及ぼす例を示す概略断面図である。 図４の円Ｖで囲んだ部分の拡大断面図である。 ハウジングと透明カバーの要部を分離して示す拡大断面図である。 中間面の作用を説明するための要部の拡大断面図である。 従来の問題点を説明するための要部の拡大断面図である。 溶着面の形成手法の別の例を示す要部の拡大断面図である。
符号の説明
１…車輌用灯具、２…ハウジング、３…透明カバー、３１…溶着面、３２…前面、３２ｉ…光線入射面、３３…照明光透過部、３４…中間面、５…光源、Ｌ…レーザー（溶着光線）、矢印Ｆｄ…圧着方向、Ｔｍａｘ…最大肉厚

Claims (5)

  1. 光源等を収容するハウジングと該ハウジングの前面を閉塞する透明カバーとを該透明カバーをハウジングに対して圧着した状態で光線溶着によって接合した車輌用灯具であって、
    前記透明カバーの前面は湾曲していて、少なくとも一つの断面において両端部の前面が互いに異なる角度で傾斜しており、
    前記透明カバーの後面には全周に亘ってハウジングと溶着される溶着面が形成され、
    前記溶着面は、該溶着面に対応した前面に対して傾斜されることによって、透明カバーのハウジングに対する圧着方向に対して前記前面より垂直に近い傾斜とされた
    ことを特徴とする車輌用灯具。
  2. 前記透明カバーの照明光透過部と溶着面との間に中間面が形成され、該中間面は溶着光線が入射した場合に、該溶着光線に対して臨界角を超える角度となるように傾斜している
    ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用灯具。
  3. 前記透明カバーの溶着面が形成された部分の最大肉厚は４．５ｍｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輌用灯具。
  4. 光源等を収容するハウジングと該ハウジングの前面を閉塞し前面が湾曲している透明カバーとを光線溶着によって接合する車輌用灯具の製造方法であって、
    透明カバーにハウジングに対する圧着力を加えて、透明カバーの後面の全周に亘って形成された溶着面をハウジングに対して密着状態とし、該溶着面に透明カバーを透過させて溶着光線を照射する工程を有し、
    透明カバーの前記溶着面と該溶着面に対応した前面とは異なる角度で傾斜しており、上記圧着力を、透明カバーの溶着面に対応した前面より溶着面に対してより垂直に近い方向から加える
    ことを特徴とする車輌用灯具の製造方法。
  5. 前記透明カバーの溶着面が形成された部分の最大肉厚は４．５ｍｍ以下である
    ことを特徴とする請求項４に記載の車輌用灯具の製造方法。
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