JP2008226767A - Reflector and vehicular lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用前照灯などに用いられるリフレクタおよび車両用灯具に関する。 The present invention relates to a reflector and a vehicular lamp used for an automotive headlamp.
図1は自動車用前照灯の構成例を示す図である。図1の例では、自動車用前照灯は、バルブ(ハロゲンタイプまたはHID放電灯タイプ)101と、バルブ101から放射された光の一部を反射する反射鏡として機能するリフレクタ102と、エクステンション103と、アウターレンズ104とを有している。ここで、図1の例では、リフレクタ102は、反射鏡面が放物面となっている放物面タイプのものとして構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an automotive headlamp. In the example of FIG. 1, an automotive headlamp includes a bulb (halogen type or HID discharge lamp type) 101, a
ところで、従来、上述したような自動車用前照灯などに用いられるリフレクタには、例えば特許文献1に示されているように熱硬化性樹脂であるBMC材(バルクモールディングコンパウンド)が部材として一般に用いられている。BMC材(バルクモールディングコンパウンド)は、耐熱性(200℃)が高く、機械強度(剛性)や寸法安定性が優れ、材料単価が安価であるという利点がある。 By the way, conventionally, a BMC material (bulk molding compound) which is a thermosetting resin is generally used as a member for a reflector used for an automotive headlamp as described above, for example, as disclosed in Patent Document 1. It has been. A BMC material (bulk molding compound) has advantages of high heat resistance (200 ° C.), excellent mechanical strength (rigidity) and dimensional stability, and a low material unit price.
しかしながら、その反面、BMC材を使用しているリフレクタにおいては、重量が重いことから、自動車前照灯としての軽量化を図るのに支障がある。また、反射鏡面にアンダーコートが必要となることから(すなわち、BMC材にはGF(ガラスファイバー)や充填剤(炭酸カルシウムなど)が含まれており、表面粗度が大きく、所定の金属(例えば、Al)を蒸着して反射鏡面を得るには、有機溶剤塗料での下地処理工程(以下アンダーコート)が必要となることから)、アンダーコートによる生産工程内の有機溶剤削減などの環境的な改善を図ることができないという問題もある。 However, on the other hand, the reflector using the BMC material has a heavy weight, and there is a problem in reducing the weight of the vehicle headlamp. Further, since an undercoat is required on the reflecting mirror surface (that is, the BMC material contains GF (glass fiber) and a filler (calcium carbonate, etc.), the surface roughness is large, and a predetermined metal (for example, In order to obtain a reflective mirror surface by evaporating Al), an organic solvent paint base treatment process (hereinafter referred to as undercoat) is required) There is also a problem that improvement cannot be achieved.
また、リフレクタとしての配光性能でも、アンダーコートによって段差部の膜厚が塗料粘度で不均一となり易く、狙っていた配光設計通りに性能が出にくいことが問題となっている(図2(a),(b)を参照)。なお、図2(a)はアンダーコート塗装を施さない場合の配光性能を示す図(配光性能が良い場合を示す図)であり、図2(b)はアンダーコート塗装を施した場合の配光特性を示す図(配光特性が悪い場合を示す図)である。すなわち、BMC材では、図2(b)に示すように所定の金属(例えば、Al)が蒸着される反射鏡面にアンダーコート塗装を施すことで、配光性能が悪化するという問題がある。 In addition, even with the light distribution performance as a reflector, the film thickness of the stepped portion is likely to be uneven due to the paint viscosity due to the undercoat, and it is difficult to achieve the performance according to the light distribution design aimed at (Fig. 2 ( a), see (b)). 2A is a diagram showing the light distribution performance when the undercoat coating is not applied (a diagram showing a case where the light distribution performance is good), and FIG. 2B is a diagram when the undercoat coating is applied. It is a figure which shows a light distribution characteristic (figure which shows the case where a light distribution characteristic is bad). That is, the BMC material has a problem that the light distribution performance is deteriorated by applying an undercoat coating to a reflecting mirror surface on which a predetermined metal (for example, Al) is deposited as shown in FIG.
これに対して、近年、リフレクタに、熱可塑性樹脂であるPEI材(無充填ポリエーテルイミド)を部材として用いることが提案されている。PEI材(無充填ポリエーテルイミド)は、耐熱性(180℃)が高く、樹脂自体の表面粗度が小さいため、PEI材(無充填ポリエーテルイミド)上に所定の金属(例えば、Al)を直接蒸着して(以下、ダイレクト蒸着という)、反射鏡面を得ることが可能であり、また、比重が1.27と軽く、熱可塑性樹脂のため、マテリアルリサイクルが可能であるといった利点がある反面、機械強度(剛性)が弱く、ねじれ剛性不足によってリフレクタ筐体としてのねじれが起こり易いこと(ねじれによる配光パターン変形が生じ易いこと)、また、材料単価がBMC材と比べて高価なことから、ダイレクト蒸着が可能であっても安価にならないという問題がある。
本発明は、BMC材のリフレクタおよびPEI材のリフレクタにおける上述した問題(すなわち、BMCリフレクタのアンダーコートによる配光性能悪化と重量の重さの問題、PEIリフレクタのねじれ剛性不足による配光パターン変形と材料高価によるコスト増の問題)を解決することの可能なリフレクタおよび車両用灯具を提供することを目的としている。 The present invention relates to the above-mentioned problems in the reflector of BMC material and the reflector of PEI material (that is, the problem of the light distribution performance deterioration and weight due to the undercoat of the BMC reflector, the deformation of the light distribution pattern due to the insufficient torsional rigidity of the PEI reflector) An object of the present invention is to provide a reflector and a vehicular lamp that can solve the problem of cost increase due to high material costs.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、リフレクタ部材のうち、温度が180℃以上となる可能性のある範囲を耐熱範囲とし、温度が180℃以上となる可能性の少ない範囲を非耐熱範囲とするとき、耐熱範囲のうちの少なくとも一部の範囲には、PEI材(無充填ポリエーテルイミド)またはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)が使用され、非耐熱範囲には、PC樹脂(ポリカーボネート)が使用されることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a reflector member in which a temperature range that is likely to be 180 ° C. or higher is defined as a heat resistant range, and a temperature range that is less likely to be 180 ° C. or higher. Is a non-heat-resistant range, PEI material (unfilled polyetherimide) or PPS resin (polyphenylene sulfide) is used in at least a part of the heat-resistant range, and PC resin (polyphenylene sulfide) is used in the non-heat-resistant range. Polycarbonate) is used.
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のリフレクタにおいて、前記非耐熱範囲は、基本肉厚が2.8mm以上であることを特徴としている。
The invention according to
また、請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載のリフレクタにおいて、前記耐熱範囲および前記非耐熱範囲には、アンダーコートが施されずに、所定の金属膜が直接形成されて反射鏡面が形成されていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the reflector according to the first or second aspect, a predetermined metal film is directly formed in the heat-resistant range and the non-heat-resistant range without being undercoated. A reflecting mirror surface is formed.
また、請求項4記載の発明は、バルブと、バルブから放射された光の一部を反射する反射鏡として機能するリフレクタとを有する車両用灯具において、前記リフレクタには、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のリフレクタが用いられることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a vehicular lamp including a bulb and a reflector that functions as a reflecting mirror that reflects a part of light emitted from the bulb. The reflector as described in any one of 3 is used, It is characterized by the above-mentioned.
請求項1乃至請求項4記載の発明によれば、BMCリフレクタのアンダーコートによる配光性能悪化と重量の重さの問題、PEIリフレクタのねじれ剛性不足による配光パターン変形と材料高価によるコスト増の問題を解決することができる。すなわち、BMC材のリフレクタおよびPEI材のリフレクタにおける問題を全て解消し、なおかつ、他の必要要素はBMC材のリフレクタおよびPEI材のリフレクタと同等なレベルであることが可能となる。より詳しくは、従来のリフレクター部材は全ての部分で同一材料を用いているが、本発明では、耐熱の必要な範囲(耐熱範囲のうちの少なくとも一部の範囲)をPEI樹脂/PPS樹脂に限定し、耐熱が必要のない非耐熱範囲を安価なPC樹脂で構成することにより、必要な耐熱性を確保するとともに、軽量化が可能となり、コスト増の問題をも解決し、また、耐熱範囲および非耐熱範囲には、アンダーコートが施されずに、所定の金属膜が直接形成されて反射鏡面が形成されていることによって(すなわち、具体的には、ダイレクト蒸着によって)、配光性能悪化を解消でき、また、非耐熱範囲は、基本肉厚が2.8mm以上であることによって(すなわち、PC樹脂の適正肉厚により)、ねじれ剛性不足も解消することができる。
According to the first to fourth aspects of the invention, the light distribution performance deteriorates due to the undercoat of the BMC reflector and the weight is heavy, the light distribution pattern is deformed due to the insufficient torsional rigidity of the PEI reflector, and the cost is increased due to the high cost of the material. The problem can be solved. That is, all the problems in the reflectors of the BMC material and the reflectors of the PEI material can be solved, and other necessary elements can be at the same level as the reflectors of the BMC material and the reflector of the PEI material. More specifically, the conventional reflector member uses the same material in all parts, but in the present invention, the required heat resistance range (at least a part of the heat resistance range) is limited to PEI resin / PPS resin. However, by constructing the non-heat-resistant range that does not require heat resistance with an inexpensive PC resin, the necessary heat resistance can be ensured and the weight can be reduced, and the problem of cost increase can be solved. In the non-heat-resistant range, a predetermined metal film is directly formed and a reflecting mirror surface is formed without applying an undercoat (that is, specifically, by direct vapor deposition), thereby reducing the light distribution performance. In addition, the non-heat-resistant range can also solve the lack of torsional rigidity when the basic thickness is 2.8 mm or more (that is, due to the appropriate thickness of the PC resin).
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
本願の発明者は、図1に示したような車両用灯具のバルブ101を点灯したときのリフレクタの温度分布(リフレクタ正面視からの温度分布)を調べた。図3には、バルブ101を点灯したときのリフレクタの温度分布(リフレクタ正面視からの温度分布)が示されている。図3から、バルブ101を点灯したときには、リフレクタ部材には、温度が180℃以上となる可能性のある範囲と、温度が180℃以上となる可能性の少ない範囲とがあることがわかる。
The inventor of the present application examined the temperature distribution of the reflector when the
そこで、本発明では、リフレクタ部材のうち、温度が180℃以上となる可能性のある範囲を耐熱範囲とし、温度が180℃以上となる可能性の少ない範囲を非耐熱範囲とするとき、耐熱範囲のうちの少なくとも一部の範囲には、PEI材(無充填ポリエーテルイミド)またはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)を使用し、非耐熱範囲には、PC樹脂(ポリカーボネート)を使用することを特徴としている。 Therefore, in the present invention, when the range in which the temperature is likely to be 180 ° C. or higher among the reflector members is defined as the heat resistant range, and the range in which the temperature is unlikely to be 180 ° C. or greater is defined as the non-heat resistant range, PEI material (unfilled polyetherimide) or PPS resin (polyphenylene sulfide) is used for at least a part of the range, and PC resin (polycarbonate) is used for the non-heat-resistant range. .
図4は、リフレクタ部材を正面視したときの模式図であり、リフレクタ部材の幅,高さをそれぞれW,Hとし、バルブ中心(光軸)をAとするとき、耐熱範囲は、バルブセンター(光軸)Aを起点とし、Aより高さ上方向で幅Wのすべてを含む範囲Sとする。また、この耐熱範囲Sのうち、特に温度が180℃以上となる可能性の高い範囲S’を耐熱範囲の最小範囲として、これをA起点から幅左右方向(W/4)×高さ上方向(H/2)以上の範囲とする。 FIG. 4 is a schematic view when the reflector member is viewed from the front. When the width and height of the reflector member are W and H, respectively, and the valve center (optical axis) is A, the heat resistance range is the valve center ( The optical axis is a range S starting from A and including all of the width W in a height upward direction from A. Further, in this heat-resistant range S, the range S ′ where the temperature is likely to be 180 ° C. or more is set as the minimum range of the heat-resistant range, and this is defined as the width left and right direction (W / 4) × height upward direction from the A origin. (H / 2) The above range.
また、図4において、バルブセンター(光軸)Aを起点とし、Aより高さ下方向で幅Wのすべてを含む範囲Bをベース部分となる非耐熱範囲とする。 Further, in FIG. 4, a range B including the entire width W in a direction lower than A from the valve center (optical axis) A is defined as a non-heat-resistant range serving as a base portion.
ここで、ベース部分となる非耐熱範囲Bには、安価なPC樹脂(ポリカーボネート:比重1.20)が使用される。また、耐熱範囲の最小範囲S’をも含めた耐熱範囲S全体に、PEI材(無充填ポリエーテルイミド)またはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)を使用することもできるが、耐熱範囲Sのうちの耐熱範囲の最小範囲S’(具体的には、例えば温度が180℃以上となる可能性の高い範囲S’)にのみ、PEI材(無充填ポリエーテルイミド)またはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)を使用することもできる。なお、耐熱範囲Sのうちの耐熱範囲の最小範囲S’にのみ、PEI材(無充填ポリエーテルイミド)またはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)を使用する場合、耐熱範囲の最小範囲S’を除いた耐熱範囲Sの部分には、例えば安価なPC樹脂を使用することができ、このときには、耐熱範囲の最小範囲S’をも含めた耐熱範囲S全体にPEI材(無充填ポリエーテルイミド)またはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)を使用する場合に比べて、コストを低減することができる。 Here, an inexpensive PC resin (polycarbonate: specific gravity 1.20) is used in the non-heat-resistant range B serving as the base portion. In addition, PEI material (unfilled polyetherimide) or PPS resin (polyphenylene sulfide) can be used for the entire heat resistant range S including the minimum heat resistant range S ′. PEI material (unfilled polyetherimide) or PPS resin (polyphenylene sulfide) is used only for the minimum range S ′ (specifically, for example, the range S ′ where the temperature is likely to be 180 ° C. or higher). You can also In addition, when using PEI material (unfilled polyetherimide) or PPS resin (polyphenylene sulfide) only in the minimum heat range S ′ of the heat resistance range S, heat resistance excluding the minimum heat range S ′ For example, an inexpensive PC resin can be used for the portion of the range S. At this time, the PEI material (unfilled polyetherimide) or the PPS resin is added to the entire heat resistant range S including the minimum heat resistant range S ′. Cost can be reduced compared with the case of using (polyphenylene sulfide).
また、最小範囲S’をも含めた耐熱範囲Sの部分は、基本肉厚が2.0〜2.5mmとなっている。 Further, the basic thickness of the portion of the heat resistant range S including the minimum range S ′ is 2.0 to 2.5 mm.
これに対し、非耐熱範囲Bの部分(PC樹脂の部分)は、配光パターン変形(ねじれ剛性)を防ぐために、基本肉厚が2.8mm以上となっている。すなわち、従来PEIリフレクターで問題となるねじれ剛性不足については、ベースとなる非耐熱範囲Bに使用されるPC樹脂も高剛性ではないので、基本肉厚を厚くすることでリフレクター適用樹脂としてねじれ剛性強度を保持する必要がある。この場合、ねじれ剛性指標として、樹脂の機械物性値である「曲げ弾性率 JISK7203」を用いてPC樹脂の基本肉厚を設定することができる。図5,図6は「曲げ弾性率 JISK7203」を用いてPC樹脂の基本肉厚を設定する仕方を説明するための図である。図5において、L,b,hは、それぞれ、試験片(梁)の長さ,幅,厚さであり、Fは荷重(N)である。いま図5のように荷重F(N)が加わったときの試験片(梁)のたわみ(mm)をYとするとき、曲げ弾性率Eb(MPa)は、
Eb=(L3/(4b・h3))・(F/Y)
となり、たわみY(mm)は、次式(数1)で表される。
On the other hand, the portion of the non-heat resistant range B (PC resin portion) has a basic thickness of 2.8 mm or more in order to prevent light distribution pattern deformation (torsional rigidity). In other words, for the lack of torsional rigidity, which is a problem with conventional PEI reflectors, the PC resin used in the non-heat-resistant range B, which is the base, is not highly rigid. Need to hold. In this case, the basic thickness of the PC resin can be set using “flexural modulus JISK7203”, which is a mechanical property value of the resin, as the torsional rigidity index. 5 and 6 are diagrams for explaining a method of setting the basic thickness of the PC resin using “bending elastic modulus JISK7203”. In FIG. 5, L, b, and h are the length, width, and thickness of the test piece (beam), respectively, and F is the load (N). As shown in FIG. 5, when the deflection (mm) of the test piece (beam) when a load F (N) is applied is Y, the flexural modulus E b (MPa) is
E b = (L 3 / (4b · h 3 )) · (F / Y)
Therefore, the deflection Y (mm) is expressed by the following equation (Equation 1).
同じリフレクター形状で同じねじれ荷重がかかった際のたわみ量(=配光パターン変形)をリフレクタ(Ref)推奨剛性樹脂とPC樹脂で同たわみ量にする肉厚設定数値を数1に基づいて算出する。すなわち、図6に示すように、Ref推奨剛性樹脂の曲げ弾性率は6000(MPa)であり、Ref推奨剛性樹脂の基本肉厚を2.0mmとする一方、PC樹脂の曲げ弾性率は2200(MPa)であり、基本肉厚をxとするとき、数1から、1/((2.0)3×6000)=1/(x3×2200)が成り立ち、これから、xは、約2.8として求められる。このように、非耐熱範囲Bの部分(PC樹脂の部分)は、配光パターン変形(ねじれ剛性)を防ぐために、基本肉厚が2.8mm以上であるのが良い。 Calculate the thickness setting value to make the deflection amount (= light distribution pattern deformation) when the same torsional load is applied with the same reflector shape with the reflector (Ref) recommended rigid resin and PC resin based on the equation (1). . That is, as shown in FIG. 6, the bending elastic modulus of the Ref recommended rigid resin is 6000 (MPa), and the basic thickness of the Ref recommended rigid resin is 2.0 mm, while the bending elastic modulus of the PC resin is 2200 ( MPa), and when the basic wall thickness is x, from Equation 1, 1 / ((2.0) 3 × 6000) = 1 / (x 3 × 2200) holds, and from this, x is about 2. It is calculated as 8. Thus, the portion of the non-heat-resistant range B (PC resin portion) preferably has a basic thickness of 2.8 mm or more in order to prevent light distribution pattern deformation (torsional rigidity).
上記のような本発明のリフレクタ,すなわち、耐熱範囲Sのうちの少なくとも一部の範囲に使用されるPEI材(無充填ポリエーテルイミド)またはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)と、非耐熱範囲に使用されるPC樹脂(ポリカーボネート)とは、ともに、2色成形またはインサート成形により形成することができる。 The reflector of the present invention as described above, that is, a PEI material (unfilled polyetherimide) or PPS resin (polyphenylene sulfide) used in at least a part of the heat-resistant range S, and used in a non-heat-resistant range. Both PC resin (polycarbonate) can be formed by two-color molding or insert molding.
そして、この場合、2色成形またはインサート成形されたPEI材(無充填ポリエーテルイミド)またはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)とPC樹脂(ポリカーボネート)とは、ともに、表面粗度が小さいことから、例えばAlのダイレクト蒸着が可能である。すなわち、耐熱範囲S(S’も含む)と非耐熱範囲Bとは、ともに、アンダーコートが施されずに、所定の金属膜が直接形成されて反射鏡面が形成される。このように、本発明では、所定の金属膜として(具体的には反射鏡被膜として)例えばアルミ蒸着膜を、スパッタリング真空蒸着などにより、樹脂面に直接施すことができる。この場合、従来のBMC材リフレクタにおいてアンダーコート塗装で問題となっていた段差部の膜厚不均一による配光性能の悪化(グレア光の増加)は解消され、安定した配光性能を供給することができる。 In this case, since the two-color molded or insert molded PEI material (unfilled polyetherimide) or PPS resin (polyphenylene sulfide) and PC resin (polycarbonate) are both low in surface roughness, for example, Al Direct vapor deposition is possible. That is, in both the heat-resistant range S (including S ′) and the non-heat-resistant range B, a predetermined metal film is directly formed without forming an undercoat and a reflecting mirror surface is formed. As described above, in the present invention, an aluminum vapor deposition film, for example, as a predetermined metal film (specifically as a reflecting mirror film) can be directly applied to the resin surface by sputtering vacuum vapor deposition or the like. In this case, deterioration of light distribution performance (increased glare) due to uneven film thickness at the stepped portion, which has been a problem with undercoat coating in conventional BMC reflectors, is eliminated, and stable light distribution performance is supplied. Can do.
以上のように、本発明では、リフレクタ部材のうち、温度が180℃以上となる可能性のある範囲を耐熱範囲Sとし、温度が180℃以上となる可能性の少ない範囲を非耐熱範囲Bとするとき、耐熱範囲Sのうちの少なくとも一部の範囲には、PEI材(無充填ポリエーテルイミド)またはPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)が使用され、非耐熱範囲Bには、PC樹脂(ポリカーボネート)が使用されるので、BMCリフレクタのアンダーコートによる配光性能悪化と重量の重さの問題を解決することができ(すなわち、従来のBMCリフレクタよりも配光特性が向上し、また、軽量化でき)、また、PEIリフレクタよりも安価なものにすることができる(コストを低減できる)。 As described above, in the present invention, in the reflector member, the range in which the temperature is likely to be 180 ° C. or higher is defined as the heat resistant range S, and the range in which the temperature is unlikely to be 180 ° C. or higher is defined as the non-heat resistant range B. In this case, PEI material (unfilled polyetherimide) or PPS resin (polyphenylene sulfide) is used in at least a part of the heat resistant range S, and PC resin (polycarbonate) is used in the non-heat resistant range B. Because it is used, it can solve the problem of light distribution performance deterioration and weight due to the undercoat of the BMC reflector (that is, the light distribution characteristics are improved and the weight can be reduced compared to the conventional BMC reflector). Moreover, it can be made cheaper than the PEI reflector (cost can be reduced).
さらに、非耐熱範囲Bは、基本肉厚が2.8mm以上であることにより、従来のPEIリフレクタで問題となったねじれ剛性不足を解消することができる。 Furthermore, in the non-heat-resistant range B, since the basic thickness is 2.8 mm or more, the lack of torsional rigidity, which has been a problem with conventional PEI reflectors, can be solved.
また、図7は本発明のリフレクタを用いた車両用灯具の構成例を示す図である。なお、図7において、図1と同様の箇所には同じ符号を付している。図7の例では、車両用灯具は、自動車用前照灯として構成されており、バルブ(ハロゲンタイプまたはHID放電灯タイプ)101と、バルブ101から放射された光の一部を反射する反射鏡として機能するリフレクタ52と、エクステンション103と、アウターレンズ104とを有している。ここで、図7の例では、リフレクタ52は、反射鏡面が放物面となっている放物面タイプのものとして構成されており、リフレクタ52には、上述した本発明のリフレクタが用いられている。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a vehicular lamp using the reflector of the present invention. In FIG. 7, the same parts as those in FIG. In the example of FIG. 7, the vehicular lamp is configured as an automotive headlamp, and includes a bulb (halogen type or HID discharge lamp type) 101 and a reflecting mirror that reflects a portion of the light emitted from the
S 耐熱範囲
S’ 耐熱範囲の最小範囲
B 非耐熱範囲
52 リフレクタ
S Heat-resistant range S 'Minimum range of heat-resistant range B Non-heat-
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- 2007-03-15 JP JP2007066873A patent/JP2008226767A/en active Pending
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