JP2008262876A - 車輌用灯具 - Google Patents

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千春 松永
Hiroyuki Kageyama
裕之 影山
Tetsuaki Inaba
徹明 稲葉
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Abstract


【課題】 レーザー溶着作業における作業時間を短縮化した上でレンズとレンズ保持部材との間の位置精度の向上を図る。
【解決手段】 樹脂材料によって形成されたレンズ６と樹脂材料によって形成されレンズを保持するレンズ保持部材７とがレーザー溶着によって接合された車輌用灯具１において、レンズを保持するレンズ保持部材にレンズの外周部が接合される接合用環状部１０ａを設け、該接合用環状部に、レンズ側に突出され周方向に離隔して位置する複数の溶着部１２、１２、１２と、レンズ側に突出され周方向に離隔して位置し溶着されたレンズの外周部に接する複数のストッパー部１３、１３、１３とを設けた。
【選択図】 図４

Description

本発明は車輌用灯具に関する。詳しくは、レンズ保持部材にレンズ側に突出された複数の溶着部及びストッパー部を設けてレーザー溶着によって接合されるレンズとレンズ保持部材との間の位置精度の向上をと図る技術分野に関する。
車輌用灯具には、レンズと該レンズを保持するランプボデイ等のレンズ保持部材とがレーザー溶着によって接合され、レンズ保持部材にレンズの外周部が接合される接合用環状部が設けられ、レンズ保持部材の接合用環状部とレンズの外周部の全体（全周）がレーザー溶着によって接合されているものがある。
このようにレンズと接合用環状部の外周部の全体をレーザー溶着によって接合する場合には、外周部の全体を接合する分、溶着作業に時間がかかると共に作業時間が長いため部位によって固化する時間がずれてレンズと接合用環状部の間に歪みが生じ易いと言う問題がある。また、外周部の全体を接合するために、レンズと接合用環状部の各接合面の高い平面度が必要とされるが、平面度の精度によってはレンズと接合用環状部に歪みが生じ両者の間の位置精度が低下するおそれがある。
そこで、レンズと接合用環状部の外周部をレーザー溶着によって部分的に接合した車輌用灯具がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３３９８７３号公報
ところが、特許文献１に記載された車輌用灯具にあっては、レンズの外周部の全体（全周）と接合用環状部の全体（全周）とを面接触させた状態で部分的にレーザー溶着を行うため、レンズとレンズ保持部材の各接合面の高い平面度を必要とする。
従って、溶着時間に基づくレンズと接合用環状部の間の歪みの発生は抑制されるが、平面度の精度に基づく歪みの発生によるレンズと接合用環状部の間の位置精度の低下と言う不具合の発生を解消することができない。
この場合、レンズと接合用環状部の位置精度の向上を目的としてレンズと接合用環状部の加工精度を上げることが考えられるが、加工精度を上げようとした場合には、レンズとレンズ保持部材に関する高い精度管理が必要となり車輌用灯具の製造コストの高騰を来たすと言う問題が生じてしまう。
そこで、本発明車輌用灯具は、レーザー溶着作業における作業時間を短縮化した上でレンズとレンズ保持部材との間の位置精度の向上を図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、レンズを保持するレンズ保持部材にレンズの外周部が接合される接合用環状部を設け、該接合用環状部に、レンズ側に突出され周方向に離隔して位置する複数の溶着部と、レンズ側に突出され周方向に離隔して位置し溶着されたレンズの外周部に接する複数のストッパー部とを設けたものである。
従って、本発明車輌用灯具にあっては、レンズはストッパー部に接しない状態で溶着が開始されるが、溶着後は接合部とストッパー部のみが接した状態でレンズ保持部材と接合される。
本発明車輌用灯具は、樹脂材料によって形成されたレンズと樹脂材料によって形成されレンズを保持するレンズ保持部材とを備えレンズとレンズ保持部材がレーザー溶着によって接合された車輌用灯具であって、レンズ保持部材にレンズの外周部が接合される接合用環状部を設け、該接合用環状部に、レンズ側に突出され周方向に離隔して位置する複数の溶着部と、レンズ側に突出され周方向に離隔して位置し溶着されたレンズの外周部に接する複数のストッパー部とを設けたことを特徴とする。
従って、溶着部のみを溶着してレンズとレンズ保持部材を接合するためレーザー溶着作業における作業時間を短縮することができ、また、レンズがレンズ保持部材側に沈み込んでストッパー部に接した状態でレンズとレンズ保持部材が接合されるため、レンズとレンズ保持部材との間の位置精度の向上を図ることができる。
請求項２に記載した発明にあっては、上記レンズ保持部材の溶着部とストッパー部を周方向において交互に離隔して設けたので、周方向においてレンズとレンズ保持部材との間の位置精度の向上を図ることができ、光源から出射される光の良好な配光パターンを確保することができる。
請求項３に記載した発明にあっては、上記レンズ保持部材の溶着部にレンズ側を向き該レンズに接合される溶着面を形成し、該溶着面における少なくとも外周部の一部を除いた部分にレーザー光を照射するようにしたので、レンズ保持部材及びレンズの不必要な溶融を防止することができる。
請求項４に記載した発明にあっては、レンズ成形時に溶融樹脂の充填口となるゲートの痕跡としてレンズに形成されるゲート痕に対向して、接合用環状部にゲート痕側に開口された凹部を形成したので、ゲート痕の接合用環状部に対する接触が防止されレンズとレンズ保持部材の良好な位置精度を確保することができる。
請求項５に記載した発明にあっては、接合用環状部の周方向において上記凹部の両側の近傍の位置にもそれぞれ溶着部を設けたので、ゲート痕が、溶着された両側の溶着部に引っ張られており、灯具内温度が上昇してもゲート痕の変形を防止することができる。
以下に、本発明車輌用灯具を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。以下に示した最良の形態は、本発明車輌用灯具を車輌用前照灯に適用したものである。尚、本発明車輌用灯具の適用範囲は車輌用前照灯に限られることはなく、本発明は、車輌用前照灯以外の車体に取り付けられる各種の車輌用灯具に適用することができる。
車輌用灯具（車輌用前照灯）１は、車体の前端部における左右両端部に取り付けられて配置されている。
車輌用灯具１は、図１に示すように、前方に開口された凹部を有するランプボデイ２と該ランプボデイ２の開口面を閉塞するカバー３とを備え、ランプボデイ２とカバー３によって形成された内部空間が灯室４として形成されている。
灯室４には灯具ユニット５が配置されている。灯具ユニット５はランプボデイ２に図示しない光軸調整機構によって傾動自在に支持されている。
灯具ユニット５はレンズ６と該レンズ６を保持するレンズ保持部材７とを備えている。
レンズ６は、図１及び図２に示すように、略半球状に形成された光透過部８と該光透過部８の外周縁から外方へ張り出されたフランジ状の接合部９とが透明な樹脂材料、例えば、アクリル樹脂（ポリメタアクリル酸メチル樹脂）やポリカーボネート樹脂等によって射出成形により一体に形成されて成る。
レンズ６の後面は平面状に形成され、図２に示すように、接合部９には周方向に離隔して前後に貫通された位置決め孔（又は位置決め溝）９ａ、９ａ、９ａが形成されている。接合部９の後面はレンズ保持部材７に接合される接合面９ｂとして形成されている。
接合部９の接合面９ｂには、成形時に溶融樹脂の充填口となるゲートの痕跡として残存するゲート痕９ｃが形成される。
レンズ保持部材７は略円筒状に形成された保持部１０と該保持部１０の後端に連続したシェード部１１とが樹脂材料によって一体に形成されて成る。尚、レンズ保持部材はレンズ６を保持する役割を果たすものであればよく、例えば、レンズボデイやリフレクターが一体に形成されたハウジング等が用いられる。
レンズ保持部材７を形成する樹脂材料には、レーザー光を吸収する性質を有する着色剤、例えば、カーボンブラックと白顔料として用いられる酸化チタンとが含有されている。レンズ保持部材７はカーボンブラックと酸化チタンによって、例えば、灰色に着色されている。
保持部１０の前端部は接合用環状部１０ａとして設けられ、該接合用環状部１０ａの前面にはそれぞれ前方へ突出された溶着部１２、１２、１２とストッパー部１３、１３、１３が周方向に離隔して交互に設けられている。
溶着部１２は前方を向く溶着面１２ａと該溶着面１２ａの周方向における両端からそれぞれ外方へ行くに従って後方へ変位するように傾斜された傾斜面１２ｂ、１２ｂとを有している。溶着面１２ａ、１２ａ、１２ａは同一平面上に位置されている。
ストッパー部１３、１３、１３の前面はそれぞれストッパー面１３ａ、１３ａ、１３ａとして形成されている。
溶着部１２の前方への突出量はストッパー部１３の前方への突出量より僅かに大きくされ、溶着面１２ａがストッパー面１３ａより僅かに前方に位置されている（図３には溶着面１２ａとストッパー面１３ａの距離を誇張して示している。）。溶着面１２ａとストッパー面１３ａの前後方向における距離は、１ｍｍ以下のミクロン単位の距離とされている。
保持部１０の接合用環状部１０ａにはそれぞれ前方へ突出された位置決めピン１４、１４、１４が設けられ、該位置決めピン１４、１４、１４の前方への突出量は溶着部１２、１２、１２の前方への突出量より大きくされている。
保持部１０の接合用環状部１０ａの前面には前方に開口された凹部７ａが形成されている。
シェード部１１には後方へ突出された取付突部１５、１５が左右に離隔して設けられている（図２参照）。取付突部１５、１５にはそれぞれ係合爪１５ａ、１５ａが設けられている。
シェード部１１の取付突部１５、１５にはリフレクター１６が取り付けられる。リフレクター１６には左右に離隔して枠状に形成された係合片１６ａ、１６ａが設けられ、リフレクター１６は係合片１６ａ、１６ａがそれぞれ係合孔１５ａ、１５ａに係合されて取付突部１５、１５に取り付けられる。
レンズ保持部材７の後面には光源保持部材１７が取り付けられる。光源保持部材１７の上面には光源１８が保持されている。光源１８としては、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode）が用いられている。
レンズ保持部材７の接合用環状部１０ａにはレンズ６が取り付けられ、該レンズ６は接合部９がレンズホルダー１９によって保持されている（図１参照）。レンズホルダー１９の外周面にはフード２０が取り付けられている。フード２０は灯具ユニット５の内部を遮蔽するエクステンションとしての機能を有する。
以下に、レンズ６とレンズ保持部材７を接合する手順について説明する（図３乃至図５参照）。
先ず、レンズ保持部材７の位置決めピン１４、１４、１４をそれぞれレンズ６の位置決め孔（又は位置決め溝）９ａ、９ａ、９ａにそれぞれ挿通してレンズ６とレンズ保持部材７の位置決めを行う（図３参照）。このときレンズ６における接合部９の接合面９ｂをレンズ保持部材７における溶着部１２、１２、１２の溶着面１２ａ、１２ａ、１２ａに接触させる。レンズ６とレンズ保持部材７が位置決めされた状態においては、レンズ保持部材７の凹部７ａの前方にレンズ６のゲート痕９ｃが位置される。
次に、レーザー照射器１００からレーザー光を出射しレンズ６の溶着面１２ａ、１２ａ、１２ａに照射する（図４参照）。レーザー光はレンズ６の接合部９を透過して溶着面１２ａ、１２ａ、１２ａに照射される。レーザー光は溶着面１２ａを走査されるようにして照射されるが、レーザー光の照射範囲は溶着面１２ａの全体ではなく、溶着面１２ａにおける少なくとも外周部の一部を除いた部分、例えば、内側の部分を除いた範囲とされる（図５に照射範囲をハッチングで示す。）。
このようにレーザー光の照射範囲を溶着面１２ａにおける少なくとも外周部の一部を除いた範囲とすることにより、レンズ保持部材７及びレンズ６の不必要な溶融を防止することができる。例えば、レーザー光を溶着面１２ａの内側の部分まで照射すると、熱伝導によってレンズ保持部材７の内面やレンズ６の内面に焦げが生じたり溶融による高温化に基づくガスが付着されて見栄えの低下や配光に対する悪影響が生じるおそれがあるが、溶着面１２ａの内周側の部分を除いた範囲で照射することにより、レンズ保持部材７及びレンズ６の不必要な溶融による焦げやガスの付着と言う不具合の発生を防止することができる。
尚、レーザー光の照射範囲は、溶着面１２ａにおける内側の部分を除いた範囲に限られることはなく、例えば、溶着面１２ａにおける外側と内側の双方の部分を除いた範囲や溶着面１２ａにおける外周部の全体を除いた範囲としてもよい。 溶着面１２ａにレーザー光が照射されると、溶着部１２が発熱して溶融すると共に熱伝導によってレンズ６の接合部９における溶着面１２ａに接した部分も発熱して溶融し、溶着面１２ａと接合面９ｂとが融合する。このとき、上記したように、溶着面１２ａの一部を除いた部分にレーザー光が照射されるが、レーザー光が照射された部位だけでなく熱伝導によって溶着面１２ａの全体が溶融されて接合面９ｂと接合される。
レンズ保持部材７にはレーザー光を吸収する性質を有するカーボンブラックが含有されているが、レンズ６にはレーザー光を吸収する光吸収剤が含有されていないため、レンズ保持部材７に達する前においてレンズ６でのレーザー光の吸収が防止され、接合面として形成された溶着面１２ａ、１２ａ、１２ａにおけるレーザー光の高い吸収率を確保することができる。
尚、レンズ保持部材７には、上記したように、カーボンブラックの他に酸化チタンが含有されているが、酸化チタンはレーザー光を反射（拡散）する機能を有するため、例えば、カーボンブラックが部分的に凝集していたとしても、凝集された部分に含有されている酸化チタンによってレーザー光が拡散され、レーザー光による溶着部１２の部分的な過度の溶融を防止することができる。
また、レンズ保持部材７の溶着部１２は溶着面１２ａに連続する部分が傾斜面１２ｂ、１２ｂとして形成されているため、レーザー光の照射位置が溶着面１２ａから僅かにずれてレーザー光が傾斜面１２ｂ、１２ｂに照射された場合においても、レーザー光の溶着部１２上のスポットの径が溶着面１２ａに照射された場合のスポットの径と比較して大きく変化しないため、レーザー光による溶着部１２に対する入熱量の変化が小さく、溶着部１２を適正に溶融することができる。
溶着面１２ａ及び接合面９ｂが発熱して溶融すると、溶融された分、レンズ６がレンズ保持部材７側に沈み込む。このときレンズ保持部材７にはストッパー部１３、１３、１３が設けられているため、レンズ６は接合面９ｂがストッパー面１３ａ、１３ａ、１３ａに接する位置までレンズ保持部材７側に沈み込む。
次いで、レーザー光の出射が停止され、冷却されることにより溶着部１２、１２、１２と接合部９が固化されレンズ６とレンズ保持部材７が接合される。
上記したレーザー光の溶着部１２、１２、１２に対する照射は、溶着部１２、１２、１２と同数のレーザー照射器１００、１００、１００を用いて溶着部１２、１２、１２に対して各レーザー照射器１００、１００、１００によって同時にレーザー光を照射してもよい。この場合には、接合作業における作業時間の短縮化を図ることができる。
また、図６に示すように、レーザー光を反射するガルバノミラー１０１とガルバノミラー１０２を用い一つのレーザー照射器１００からレーザ光を間欠的に出射しガルバノミラー１０２を回転させながら溶着部１２、１２、１２に対してレーザー光を照射することも可能である。この場合には、レーザー光の溶着面１２ａ、１２ａ、１２ａに対する照射位置の精度の向上を図ることができる。
以上に記載した通り、車輌用灯具１にあっては、レンズ保持部材７の接合用環状部１０ａにそれぞれレンズ６側に突出され周方向に離隔して位置する複数の溶着部１２、１２、１２と複数のストッパー部１３、１３、１３とを設けている。
従って、溶着部１２、１２、１２のみを溶着してレンズ６とレンズ保持部材７を接合するためレーザー溶着作業における作業時間を短縮することができる。
また、レンズ６がレンズ保持部材７側に沈み込んでストッパー部１３、１３、１３に接した状態でレンズ６とレンズ保持部材７が接合されるため、レンズ６とレンズ保持部材７との間の位置精度の向上を図ることができる。
レンズの外径が小さい車輌用灯具にあっては、シェードとレンズの距離が短いため、配光形成上、レンズ保持部材に対するレンズの高い位置精度が要求されるが、車輌用灯具１がこのようなレンズの外径が小さい車輌用灯具である場合には、レンズ６がストッパー部１３、１３、１３に接触しない状態で溶着を開始し、溶着後に接合部９をストッパー部１３、１３、１３のみに接触させてレンズ６とレンズ保持部材７を接合してレンズ６とレンズ保持部材７との間の位置精度の向上を図る手段は、特に効果的である。
さらに、溶着部１２、１２、１２とストッパー部１３、１３、１３が接合用環状部１０ａの周方向において交互に離隔して設けられているため、周方向においてレンズ６とレンズ保持部材７との間の位置精度の向上を図ることができ、光源１８から出射される光の良好な配光パターンを確保することができる。
加えて、レンズ６とレンズ保持部材７が接合された状態においてレンズ保持部材７の接合用環状部１０ａの前側にレンズ６のゲート痕９ｃが位置されるが、該ゲート痕９ｃは接合用環状部１０ａに形成された凹部７ａの前方に位置されるため、ゲート痕９ｃの接合用環状部１０ａに対する接触が防止されレンズ６とレンズ保持部材７の良好な位置精度を確保することができる。
尚、一般に、ゲート痕には比較的大きな内部応力が残存するため、歪みが生じ易く、灯具内温度が上昇したときにレンズ６全体の耐熱温度より低い温度でも変形が生じ易いと言う性質を有する。従って、ゲート痕に対しては、この歪みを解消するために、アニール処理と称される熱処理を施す場合があるが、アニール処理を施す場合には、その分、レンズの加工時間が長くなり、専用の熱処理設備も必要とされると言う不都合がある。
そこで、図７に示すように、ゲート痕９ｃの両側における近傍に溶着部１２、１２が位置されるようにレンズ保持部材７を形成し、溶着部１２、１２をレーザー溶着するようにしてもよい。このようにゲート痕９ｃの両側における近傍に位置する溶着部１２、１２にレーザー光を照射することにより、ゲート痕９ｃが、溶着された両側の溶着部１２、１２に引っ張られるため、灯具内温度が上昇したときのゲート痕９ｃの変形を防止することができる。従って、ゲート痕９ｃに対してアニール処理を施す必要がなく、レンズ６の加工時間の短縮化による車輌用灯具１の生産性の向上を図ることができ、また、専用の熱処理設備が不要となり車輌用灯具１の製造コストの低減を図ることができる。
上記には、レンズ保持部材７に別部材であるリフレクター１６を取り付けた構成とされた車輌用灯具１を例として示したが、例えば、レンズ保持部材の内面にアルミや銀等の反射率の高い材料を用いて蒸着処理を施してリフレクター部を形成しレンズ保持部材をリフレクターの機能とレンズ６を保持する両方の機能を備えた部材として形成することも可能である。この場合には、部品点数の削減及び製造時における組立工程の削減を図ることができる。
レンズ６の後面には、接合部９を除いた部分に、色収差の抑制やカットラインをぼかすことを目的として水平方向に延びる波形の微少な凹凸部が形成されており、接合部９の後面は平面状に形成されている。このような微少な凹凸部を有するレンズ６の場合には、配光パターンの形成上、光源１８に対するレンズ６の高い位置精度が要求されるため、光源１８を保持する光源保持部材１７が取り付けられたレンズ保持部材７に対するレンズ６の高い位置精度も要求されることになる。
しかしながら、レンズ６にあっては、上記したように、接合部９の後面が平面状に形成されているため、溶着部１２、１２、１２の溶着面１２ａ、１２ａ、１２ａの全体と接合部９とが面接触される。従って、レンズ６とレンズ保持部材７の良好な接合性が確保されるため、光源１８からレンズ６の焦点距離までの精密な制御等が可能となり、微少な凹凸部を有するレンズ６とレンズ保持部材７との間の高い位置精度を確保することができる。
車輌用灯具１にあっては、上記したように、レーザー溶着によりレンズ６の接合部９をレンズ保持部材７に部分的に接合しているが、外部から付与されると想定される荷重に対してレンズ６のレンズ保持部材７からの脱落を防止するための十分な接合強度が必要とされる。この十分な接合強度を確保するために、付与されると想定される荷重、レンズ６の質量等を考慮して、以下の式により溶着面積を定めることができる。
溶着面積＝（付与されると想定される引張荷重又は剪断荷重×レンズの質量×安全率）／設計上必要な接合強度。
引張荷重又は剪断荷重は想定される荷重が大きいと考えられる方を選択し、安全率としては、例えば、２を選択する。算出された溶着面積は、溶着面の合計面積であるため、一つの溶着面における溶着面積は、算出された溶着面積を溶着面の数で除した値とされる。
尚、上記には、レンズ保持部材７にそれぞれ三つずつの溶着部１２、１２、１２とストッパー部１３、１３、１３を設けた例を示したが、溶着部１２とストッパー部１３の数は三つずつに限られることはなく複数であれば任意である。
上記した最良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。
図２乃至図７と共に本発明車輌用灯具の最良の形態を示すものであり、本図は、車輌用灯具の概略断面図である。 車輌用灯具の概略分解斜視図である。 レンズとレンズ保持部材が接合される前の状態を一部を断面にして示す拡大側面図である。 レンズとレンズ保持部材が接合された状態を一部を断面にして示す拡大側面図である。 溶着面に対するレーザー光の照射範囲を示す概念図である。 ガルバノミラーを用いて溶着を行う状態を示す概念図である。 ゲート痕の近傍における両側に溶着部を設けた例を示す拡大断面図である。
符号の説明
１…車輌用灯具、６…レンズ、７…レンズ保持部材、７ａ…凹部、９ｃ…ゲート痕、１０ａ…接合用環状部、１２…溶着部、１２ａ…溶着面、１３…ストッパー部

Claims (5)

  1. 樹脂材料によって形成されたレンズと樹脂材料によって形成されレンズを保持するレンズ保持部材とを備えレンズとレンズ保持部材がレーザー溶着によって接合された車輌用灯具であって、
    レンズ保持部材にレンズの外周部が接合される接合用環状部を設け、
    該接合用環状部に、レンズ側に突出され周方向に離隔して位置する複数の溶着部と、レンズ側に突出され周方向に離隔して位置し溶着されたレンズの外周部に接する複数のストッパー部とを設けた
    ことを特徴とする車輌用灯具。
  2. 上記レンズ保持部材の溶着部とストッパー部を周方向において交互に離隔して設けた
    ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用灯具。
  3. 上記レンズ保持部材の溶着部にレンズ側を向き該レンズに接合される溶着面を形成し、
    該溶着面における少なくとも外周部の一部を除いた部分にレーザー光を照射するようにした
    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. レンズ成形時に溶融樹脂の充填口となるゲートの痕跡としてレンズに形成されるゲート痕に対向して、接合用環状部にゲート痕側に開口された凹部を形成した
    ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の車輌用灯具。
  5. 接合用環状部の周方向において上記凹部の両側の近傍の位置にもそれぞれ溶着部を設けた
    ことを特徴とする請求項４に記載の車輌用灯具。
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