JP2017157490A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】投影レンズの外観上の見栄えを向上するとともに配光性能を向上したランプユニットを備える車両用灯具を提供する。
【解決手段】光源４１と、光源４１から出射される光を投影する投影レンズ７を備えており、投影レンズ７は、光源４１の光を透過させるレンズ部７１と、レンズ部７１を保持し、かつ光源４１の光を遮光するホルダ部７２を備え、これらレンズ部７１とホルダ部７２が一体成形される。透光性材料で構成されたレンズ部７１と、不透光性材料で構成されたホルダ部７２が二色成形される。
【選択図】 図２

Description

本発明は車両用灯具に関し、特に光源から出射した光を照射するための投影レンズを備える車両用灯具に関するものである。

自動車等の車両に装備される灯具の一つであるヘッドランプ（前照灯）として、光源から出射した光を自動車の前方の所要領域に照射する投影レンズを備えたプロジェクタ型のランプユニットを備えたものが提供されている。このランプユニットは、主たる構成部材として、光源と、光源から出射した光を反射するリフレクタと、リフレクタで反射された光を所要領域に向けて屈折する投影レンズを備えており、これらの構成部材がランプユニットとして一体的に組み付けられた構成とされている。

前記投影レンズは、光源の発光面を自動車の前方に投影することにより光の照射を行っており、従来では透光性樹脂の射出成形により形成され、レンズホルダと称するレンズ保持部材によってランプユニットに組み付けられている。このレンズホルダによる投影レンズの組み付けに際しては、レンズホルダが樹脂成形されている場合には、例えば、特許文献１にあるように、正面視が円形をした投影レンズの円周縁にフランジを設けておき、このフランジをレンズホルダの端縁に溶着して一体化する構成がとられている。

特開２０１３−８９４８３号公報

このような投影レンズのフランジをレンズホルダに溶着した構成では、透光性のあるレンズのフランジを透かして溶着面がランプユニットの正面側から観察され、外観上の見栄えが低下する。溶着面は溶着時における樹脂の溶融、硬化の際のばらつきによって溶着むらが生じ易く、この溶着むらにより見栄えが低下するためである。そのため、フランジ及び溶着面が正面側から露見されないように覆い隠すための意匠カバーを配設することが必要になり、ランプユニットないしはヘッドランプの構成部品点数が多くなる。

また、この種のランプユニットでは、所望の配光を得るために投影レンズを非球面レンズとして構成した場合に、投影レンズの周縁の一部が同一面上に位置されなくなることがあり、当該周縁に形成されるフランジの溶着面が波形面となることがある。そのため、フランジを溶着するレンズホルダの端縁を当該波形面に対応した形状に加工しなければならず、製造が煩雑なものとなる。また、この加工の精度が低いと、フランジとレンズホルダの両溶着面が密接しない箇所が生じて好適な溶着が行われず、投影レンズにおける機械的強度の低下やレンズ光軸位置のずれが生じ、これらが要因となるランプユニットの配光性能が低下する。

本発明の目的は、このような投影レンズをレンズホルダに溶着することにより派生する問題を解消し、外観上の見栄えを向上するとともに配光性能を向上したランプユニットを備える車両用灯具を提供するものである。

本発明の車両用灯具は、光源と、この光源から出射される光を投影する投影レンズを備えており、投影レンズは、光源の光を透過させるレンズ部と、レンズ部を保持し、少なくとも一部において光源の光を遮光するホルダ部を備え、これらレンズ部とホルダ部が一体成形されている。

例えば、レンズ部は透光性材料で構成され、ホルダ部は不透光性材料で構成され、これらレンズ部とホルダ部が二色成形される。あるいは、レンズ部とホルダ部は透光性材料で一体成形されており、ホルダ部の少なくとも一部が不透光性材料で被覆される。

本発明によれば、投影レンズにおいてレンズ部とホルダ部を溶着しないので、溶着面を覆い隠すための意匠カバーが不要になり、車両用灯具の構成部品点数が低減できる。また、溶着のための加工及び溶着による組み付けが不要になるとともに、投影レンズの機械的強度の低下やレンズ光軸位置のずれ等が要因となる車両用灯具の配光性能の低下が防止できる。

本発明を自動車のヘッドランプに適用した実施形態１の光軸に沿った概略断面図。 実施形態１のランプユニットの一部を分解した概略斜視図。 実施形態１の投影レンズの、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。 （ａ）は図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図、（ｂ）は図４（ａ）のＢ１部の拡大図。 実施形態２の投影レンズの、（ａ）は断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＢ２部の拡大図。 （ａ）は実施形態１の変形例の一部の断面図、（ｂ）は実施形態２の変形例の一部の断面図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車のヘッドランプに適用した実施形態１のランプ光軸に沿った概略断面図である。前方を開口したランプボディ１１と、このランプボディ１１の開口に取着された透光樹脂製の前面カバー１２とでランプハウジング１が構成されており、このランプハウジング１内にランプユニット２が内装されている。

図２は前記ランプユニット２の一部を分解した概略斜視図である。このランプユニット２はフレーム３を有しておりこのフレーム３に詳細を後述する光源部４、リフレクタ５、可動シェード６、及び投影レンズ７が組み付けられている。

前記フレーム３は、中央領域に光透過窓３１を有する枠板で構成されており、板面が鉛直方向に向けられて前記ランプボディ１１に支持されている。ここでは前記フレーム３は３箇所にエイミング連結穴３２，３３，３４が開口されており、これらのエイミング穴３２，３３，３４において、図２に鎖線で示すエイミングボール軸Ａ１やエイミングスクリューＡ２等のエイミング機構によって支持されている。前記フレーム３は、このエイミング機構により、鉛直方向及び水平方向に向けての傾動が可能とされ、前記ランプユニット２の光軸角度が調整可能とされている。また、前記フレーム３は後述するように配光に不要となる光を遮光する固定シェードとしても機能される。

前記光源部４はヒートシンク４２を有しており、このヒートシンク４２の上面に光源４１が搭載されている。この光源４１は半導体発光素子、ここではＬＥＤ（発光ダイオード）で構成されており、ＬＥＤ４１に給電を行うための発光回路基板４３が前記ヒートシンク４２の上面に搭載され、ＬＥＤ４１はこの発光回路基板４３上に発光面を上方に向けて実装されている。前記ヒートシンク４２は前端部（以下、前後についてはランプユニット２の前面側を前方、後面側を後方と称する）の左右に支持片４４が設けられており、この支持片４４により前記フレーム３の後面側にねじ（図示せず）により固定支持されている。

前記リフレクタ５は内面が光反射面として形成された回転楕円形のフード形状に構成されており、前記ＬＥＤ４１の上部領域を覆うようにして前記ヒートシンク４２に支持されている。前記ＬＥＤ４１が発光したときに、当該ＬＥＤ４１から出射された光は、前記リフレクタ５の光反射面によってランプユニット２の前方に向けて反射され、集光される。

前記可動シェード６は、ソレノイドを有するアクチュエータ６２と、このアクチュエータ６２により駆動されるシェード板６１とで構成されている。前記アクチュエータ６２は前記フレーム３の下部領域に固定支持されており、図には表れないシェード駆動回路からの駆動電流によって駆動される。前記シェード板６１は湾曲加工された板部材で構成されており、前記フレーム３の光透過窓３１の下部領域において水平軸６３によって前後方向に傾倒可能に軸支され、前記アクチュエータ６２によって立設状態と傾倒状態に切り替えられるように移動制御される。

前記シェード板６１は立設状態のときには前記光透過窓３１の下部領域に侵入した領域に位置され、当該下部領域３１を透過する光の一部を遮光する。傾倒状態のときには前記光透過窓３１の下部領域から退避された領域に位置され、前記した光の一部の遮光を解除する。これにより、後述するように投影レンズ７により照射されるヘッドランプの配光パターンを、例えばハイビーム配光とロービーム配光に切り替え制御することが可能とされている。

前記投影レンズ７は前記フレーム３の前面側において当該フレーム３に保持されている。この投影レンズ７は、前記ＬＥＤ４１から出射された光を透過させるレンズ部７１と、このレンズ部７１を前記フレーム３に保持するためのホルダ部７２とを備えている。前記ホルダ部７２はランプユニット２の光軸Ｌｘに沿った方向の長さが所定の長さに設定されており、これにより前記レンズ部７１は後面側の焦点が前記シェード板６１の近傍位置となるように保持されている。

図３（ａ）は前記投影レンズ７を前方から見た正面図、（ｂ）は右側面図である。また、図４（ａ）は図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。前記レンズ部７１は正面から見て円形の両凸レンズとして形成されており、前面７３ｆの凸面形状は鉛直方向の曲率半径が水平方向の曲率半径よりも小さい非球面に形成されている。また、レンズ部７１を透過した光を前方に照射したときの所望の配光を確保するために、レンズ部７１の下周縁に沿った下部領域７３ａは、上周縁に沿った上部領域７３ｂよりも所定の寸法だけ後方に向けて延長されている。したがって、レンズ部７１の周縁７４はランプユニット光軸Ｌｘに直交する同一立面上には存在しなくなり、当該立面に対しては波形の形状とされている。

前記ホルダ部７２は、前記レンズ部７１の前記周縁７４に連続した円筒体７５と、この円筒体７５の円周に沿った左右２箇所において後方に延長された一対の保持脚７６とで構成されている。この保持脚７６の後端にはほぼ直角に曲げ形成された固定片７７が一体に形成されており、この固定片７７が前記フレーム３にねじ（図示せず）で固定されることにより、ホルダ部７６がフレーム３に固定され、ホルダ部７２と一体のレンズ部７１がフレーム３に保持される。

図４（ａ）に示したように、前記レンズ部７１と前記ホルダ部７２は一体に構成されている。この実施形態では、前記レンズ部７１は透明アクリル等の透光性樹脂で構成され、前記ホルダ部７２は黒色ＰＣ（ポリカーボネート）等の不透光性樹脂で構成され、これらが二色成形法によって一体成形されている。すなわち、図示は省略するが、二色成形装置の第１成形型によって透光性樹脂でレンズ部７１が成形され、第２成形型によってレンズ部７１と一体に不透光性樹脂でホルダ部７２が成形される。

図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ１部の拡大図である。レンズ部７１の周縁７４に対して、ホルダ部７２の円筒体７５の前端内周面が外径方向から接合された状態で一体化されている。これにより、円筒体７５の前端部７５ａは自身の肉厚に相当する寸法だけレンズ部７１の円周縁から外径方向に突出され、さらにこの前端部７５ａはレンズ部７１の前面７３ｆの曲面形状に連続した曲面形状に形成されている。

このように投影レンズ７は、レンズ部７１とホルダ部７２が二色成形により一体に形成されているので、レンズ部７１の周縁７４にフランジを形成してレンズ保持部７２に対して溶着する作業は不要となる。また、レンズ部７１とホルダ部７２を溶着する際には両者の各溶着面が隙間なく密接するように加工する必要があり、特に実施形態のようにレンズ部７１の周縁７４が全周にわたって同一面上に位置しない形状の場合には当該加工が困難であるが、レンズ部７１とホルダ部７２とを一体成形することにより、このような加工は不要となり製造が容易になる。さらに、一体成形によって投影レンズ７の機械的強度が向上でき、またレンズ部７１の光軸をホルダ部７２に対して、換言すればランプユニット光軸Ｌｘに対して正確に位置決めすることができ、ランプユニット２の光学性能が向上できる。

以上の構成のランプユニット２によれば、ＬＥＤ４１が発光されて出射された光は直接又はリフレクタ５で反射された後、一部はフレーム３により遮光される。フレーム３の光透過窓３１を透過された光は、投影レンズ７の後面に入射される。このとき、可動シェード６のシェード板６１によって透過される光の一部が遮光される。光透過窓３１を透過された光の一部は投影レンズ７に対して後方から入射されるが、この際にレンズ部７１の後面から外れた方向に向けられた光は不透光性樹脂からなるホルダ部７２によって遮光され、洩光としてレンズ部７１に入射されることが防止される。レンズ部７１の後面７３ｒに入射された光は屈折され、所定の配光としてヘッドランプの前方領域に投影される。

レンズ部７１の前面７３は前記したように所定の曲率半径で構成された非球面レンズである。また、レンズ部７１の前面７３の下部領域７３ａは上部領域７３ｂに比べて後方に向けて延長され、レンズ部７１の周縁７４が波形に形成された構成である。

ランプユニット２はランプハウジング１の前面カバー１２を透かして外部から観察されるが、ランプユニット２の投影レンズ７の周縁にはフランジによる溶着部が存在していないので、溶着部が露見されることはない。そのため、溶着部を覆い隠す意匠カバーは配設されていないが、ランプユニット２ないしヘッドランプの外観上の見栄えが確保できる。また、投影レンズ７の周縁に外径方向に突出する所要寸法のフランジが不要となることにより、ランプハウジング１内にランプユニット２を配設したときにランプユニット２が占める領域を低減でき、ランプ設計の自由度を高めることが可能になる。

投影レンズ７の周縁領域、すなわちレンズ部７１の周縁領域にはホルダ部７２の円筒体７５の前端部７５ａが露呈されるが、この前端部７５ａはレンズ部７１の前面の曲面に連続された形状であるので、レンズ部７１とホルダ部７２の境界に段差が生じることはなく、見栄え低下が防止される。レンズ部７１の周縁領域にはホルダ部７２を構成している不透光樹脂からなる色環が観察されることになるが、この色環がランプユニット２におけるアクセントとなり、意匠的な効果を得ることができる。

図５（ａ）は実施形態２の投影レンズ７Ａの断面図であり、実施形態１の図３（ａ）に対応する図である。実施形態１と等価な部分には同一符号を付してある。この実施形態２は、投影レンズ７Ａのレンズ部７１とホルダ部７２は透光性樹脂により一体成形されている。そして、一体成形された後にホルダ部７２の表面、すなわち円筒体７５と保持脚７６の各外面に不透光性塗料を塗布して塗装膜７８を形成し、この塗装膜７８でホルダ部７２を被覆して遮光機能を持たせている。

実施形態２においては、二色成形法が不要であるので、成形工程は容易になる。また、不透光性塗料の塗布方法は任意の方法が採用でき、製造の自由度は高くなる。ホルダ部７２はヘッドランプでの配光に影響を与える漏光を遮光すればよいので、配光に影響を与えない領域については塗布する必要はなく、塗料膜による被覆領域は適宜に設定できる。

この実施形態２では、レンズ部とホルダ部とを同一樹脂で一体成形することにより、図５（ｂ）に図５（ａ）のＢ２部を拡大図示するように、前記レンズ部７１の後面７３ｒの周縁に沿った領域、すなわち円筒体７５の前端内周面が接合されている境界領域の断面形状を所定の曲率半径の凹曲面（Ｒ面）７９として形成することが可能である。例えば、曲率半径が０．３〜２．０ｍｍのＲ面７９に形成する。

このようにレンズ部７１とホルダ部７２の境界領域をＲ面７９に構成することにより、図４（ｂ）に示した実施形態１のような、レンズ部７１とホルダ部７２との境界領域に周縁に沿って角部が生じることが回避され、当該角部により生じる稜線が投影レンズ７Ａの前方からレンズ部７１を透かして露見されることが防止される。なお、前記Ｒ面７９の曲率半径が０．３ｍｍより小さいと、露見防止効果は少ない。一方、２．０ｍｍより大きいとレンズ部７１において照射光を有効に透過させるための面積が低減され、光の利用効率が低くなる。このＲ面７９は、連続した凹曲面であれば自由曲面で形成されてもよい。

また、このようにレンズ部７１とホルダ部７２との境界領域がＲ面７９として構成されることにより、ＬＥＤ４１で出射された光がレンズ部７１の後面に入射される際に、このＲ面７９、つまりレンズ部７１の周縁領域において入射光が異常な方向に屈折されることが抑制される。すなわち、実施形態１のようにレンズ部７１とホルダ部７２との境界領域に角部が存在していると、この境界領域での光の屈折を制御することが難しくなるが、実施形態２では光の屈折の制御が可能になり、投影される光の配光特性を高めることができる。

実施形態１，２の各投影レンズ７，７Ａは、図６（ａ），（ｂ）に示す投影レンズ７Ｂ，７Ｃとして構成されてもよい。これら投影レンズ７Ｂ，７Ｃは、いずれもホルダ部７２の円筒体７５の前端部がレンズ部７１の後面の周縁部に対して接合されている。図６（ａ）の投影レンズ７Ｂでは、ホルダ部７２がレンズ部７１の後面の周縁部に接合された状態に二色成形される。図６（ｂ）の投影レンズ７Ｃでは、同様にして一体成形される。これにより、ホルダ部７２がレンズ部７１の外径寸法よりも外径側に突出されることがなく、投影レンズ７Ｂ，７Ｃの全体の外径寸法はレンズ部７１の外径寸法以内に抑えられ、投影レンズの小径化が実現できる。

また、これら投影レンズ７Ｂ，７Ｃでは、レンズ部７１を透かしてホルダ部７２の円筒体７５の前端面が露見されるため、これを回避する構成を備えることが好ましい。例えば、投影レンズ７Ｂでは、レンズ部７１の前面７３ｆの周縁領域をシボ加工等の粗面７３ｃに形成する。これとは別に、あるいはこれに加えて、レンズ部７１の後面７３ｒの周縁領域をシボ加工等の粗面７３ｄに形成する。投影レンズ７Ｃでは、レンズ部７１の前面７３の周縁部の領域にも不透光性塗料を塗布した塗布膜７８ａを形成する。

本発明において、ホルダ部の円筒体は全周にわたって光軸方向の長さが均一に形成されるものではなく、ＬＥＤから出射された直接光と、ＬＥＤから出射されてリフレクタで反射された光がレンズ部の外周領域に洩光することを防止できる形状であればよい。すなわち、投影レンズ７，７Ｂの場合にはホルダ部７２を必要とされる形状に二色成形すればよく、投影レンズ７Ａ，７Ｃの場合には必要とされる領域に塗布膜を形成すればよい。

本発明にかかる投影レンズは、前記実施形態１，２では正面から見た形状が円形の場合を例示したが、楕円形であってもよく、あるいは対向する縁部が直線状に切り欠かれた円形であってもよい。

本発明の車両用灯具は、実施形態のヘッドランプに限られるものではなく、光源の光を投影する投影レンズを備える灯具であれば適用可能である。

１ ランプハウジング
２ ランプユニット
３ フレーム
４ 光源部
５ リフレクタ
６ 可動シェード
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 投影レンズ
１１ ランプボディ
１２ 前面カバー
３１ 光透過窓
４１ 光源（ＬＥＤ）
４２ ヒートシンク
６１ シェード板
６２ アクチュエータ
７１ レンズ部
７２ ホルダ部
７３ 前面
７４ 周縁
７５ 円筒体
７６ 保持脚
７７ 固定片
７８ 塗装膜
７９ 曲面（Ｒ面）

Claims (6)

1. 光源と、この光源から出射される光を投影する投影レンズを備える車両用灯具であって、前記投影レンズは、前記光源の光を透過させるレンズ部と、前記レンズ部を保持し、少なくとも一部において前記光源の光を遮光するホルダ部を備え、これらレンズ部とホルダ部が一体成形されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記レンズ部は透光性材料で構成され、前記ホルダ部は不透光性材料で構成され、これらレンズ部とホルダ部が二色成形されている請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記レンズ部と前記ホルダ部は透光性材料で一体成形されており、ホルダ部の少なくとも一部が不透光性材料で被覆されている請求項１に記載の車両用灯具。
4. 前記レンズ部と前記ホルダ部の境界領域は光軸方向の断面が凹曲面に形成されている請求項３に記載の車両用灯具。
5. 前記レンズ部は周縁に沿ってフランジが存在しない請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用灯具。
6. 前記レンズ部は非球面レンズで構成され、レンズ部の周縁は全周にわたって同一平面上に存在していない請求項５に記載の車両用灯具。
   
   
   
   

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