JP2021077480A - 車両用窓ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光の利用効率が高い車両用窓ユニットを提供する。【解決手段】車両用窓ユニット１００において、光源部４１０と、導光部２００と、黒色部３００と、を備える。導光部２００は、板状に形成されており、光源部４１０から出射された光を入射させる入射面を含む導入部２０１と、導入部２０１に導入された光を通過させる平板部２０２と、平板部２０２を通過させた光の進行方向を変更させる湾曲部２０３と、湾曲部２０３を通過した光を出射させる出射部２０４と、を有する。導入部２０１は、光源から出射された光を、平板部２０２に向けて平板部２０２の平面方向に沿う方向に導入させる。黒色部３００は、平板部２０２のうち車両の車内側に位置する平面部２０２ａに設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用窓ユニットに関する。

自動車等の車両に用いられる樹脂ウィンドウが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１７−１２４６４９号公報

ところで、樹脂材料を車両用ウィンドウに用いる場合、車両用ウィンドウと車体との接着面が車外から視認されないようにするために、黒色の塗装剤により形成された層である黒色部を、当該接着面を覆うように配置することがある。窓を導光体として利用し、窓から光を出射する場合、黒く塗装された面（黒色部）は光を吸収するため、光の導光効率が低下してしまう虞がある。光の導光効率が低下してしまうと光の利用効率も低下してしまう虞がある。

本発明は、光の利用効率が高い車両用窓ユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための一態様に係る車両用窓ユニットは、
光源と、
前記光源から出射された光を導光させて出射させるように構成されている導光部と、
前記光源から出射された光を吸収する黒色部と、
を備える車両用窓ユニットであって、
前記導光部は、板状に形成されており、
前記光源から出射された光を入射させる入射面を含む導入部と、
前記導入部に導入された光を通過させる平板部と、
前記平板部を通過させた光の進行方向を変更させる湾曲部と、
前記湾曲部を通過した光を出射させる出射部と、
を有し、
前記導入部は、前記光源から出射された光を、前記平板部に向けて前記平板部の平面方向に沿う方向に導入させるように構成され、
前記黒色部は、前記平板部のうち前記車両の車内側に位置する平面部に設けられている。

上記構成に係る車両用窓ユニットによれば、光源から出射された光は、導入部によって、平板部の平面方向に沿う方向に直進する。光はその後、湾曲部によって進行方向が変更され、出射部によって車外に出射される。したがって、光源から出射された光は、黒色部に対して平行に直進するため、黒色部によって吸収されることなく、車両用窓ユニットの外部に出射される。
このように、上記構成によれば、光の利用効率が高い車両用窓ユニットを提供することができる。

また、上記の目的を達成するための一態様に係る車両用窓ユニットにおいて、
前記導入部は、前記入射面に対して入射され、前記平板部の平面方向とは異なる方向へ導光される光の進行方向を前記平板部の平面方向に変更するための変更部を含む。

上記構成に係る車両用窓ユニットによれば、導入部は、入射面のみならず、光の進行方向を変更することができる変更部も含んでいるため、光源の配置位置に関する設計上の自由度を高めることができる。また、入射面は一定度の大きさを有するため、導入部が変更部を備えることにより、入射面の大きさにとらわれず、導光部の厚さを薄くする等、導光部の厚さを適宜設定することができる。

また、上記の目的を達成するための一態様に係る車両用窓ユニットにおいて、
前記出射部の少なくとも一方の面にはステップが設けられており、
前記ステップは、前記湾曲部を通過した光を反射させることで、前記導光部の外へ光を出射させるように構成されている。

上記構成に係る車両用窓ユニットによれば、望まれる光の出射パターンに応じて、ステップの形状、大きさ、配置等を設定することで、容易に所望の出射パターンを実現することができる。

また、本発明の一態様に係る車両用窓ユニットにおいて、
前記車両用窓ユニットにおける対向する少なくとも一対の縁部に沿ってそれぞれ複数の光源が設けられている。

上記構成に係る車両用窓ユニットによれば、導光部に対して、複数方向から光が導入されるので、より広範囲に光を導光させることができる。したがって、このような車両用窓ユニットによれば、例えば、車両用窓ユニットの広範囲を発光させやすくなる。

また、本発明の一態様に係る車両用窓ユニットにおいて、
前記変更部は、前記平板部の平面方向に対して、４５度傾斜した反射面である。

上記構成に係る車両用窓ユニットによれば、変更部は平板部の平面方向に対して４５度傾斜した反射面であるので、入射面から入射させた光を平板部に対して９０度に反射させることができる。すなわち、平板部に対して平面方向に光を導入させるための光学設計が容易になる。

また、上記の目的を達成するための一態様に係る車両用窓ユニットにおいて、
前記導光部はポリカーボネートから形成されることが望ましい。

車両用窓ユニットに備わる導光部がポリカーボネートから形成されている場合、車両用の窓としての剛性や成型性がよく、また透光性にも優れている。

本発明によれば、光の利用効率が高い車両用窓ユニットを提供することができる。

（ａ）は、第一実施形態に係る車両用窓ユニットを備えた車両の上面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す車両の側面図である。 第一実施形態に係る車両用窓ユニットを例示する図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 第二実施形態に係る車両用窓ユニットの断面図である。

以下、本発明の実施形態（以下、本実施形態という。）の例について添付の図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。また、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。

また、本実施形態の説明では、説明の便宜上、「左右方向」、「前後方向」、「上下方向」について適宜言及する。これらの方向は、図１に示す車両１について設定された相対的な方向である。ここで、「上下方向」は、「上方向」及び「下方向」を含む方向である。「前後方向」は、「前方向」及び「後方向」を含む方向である。「左右方向」は、「左方向」及び「右方向」を含む方向である。また、図２から図４において、説明の便宜上、「車外方向」、「車内方向」について適宜言及する。「車外方向」とは車両１の外側に向かう方向を意味する。「車内方向」とは車両１の内側に向かう方向を意味する。

（第一実施形態）
本実施形態に係る車両用窓ユニット１００（以下、単に窓ユニット１００という。）を備えた車両１について以下に説明する。図１（ａ）は、車両１の上面図を示し、図１（ｂ）は、車両１の左側面図を示す。車両１は、複数の窓を有している。車両１の左右方向の側面には、上下方向にスライドする可動式窓と、可動式窓の後方に位置する固定式窓と、が設けられており、当該固定式窓は窓ユニット１００である。窓ユニット１００は、車両１のフレームまたはパネルに接着剤等により固定されている。

図２は、本実施形態に係る窓ユニット１００を例示する図である。図２に例示されるように、窓ユニット１００は五角形である。ただし、窓ユニット１００は五角形に限られず、例えば、三角形や四角形等の他の多角形、台形、円形等であってもよい。窓ユニット１００は、導光部２００と、黒色部３００と、フレーム部４００と、を備えている。

導光部２００は、透明樹脂材料から板状に形成されている。透明樹脂材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリオレフィン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）等である。したがって、例えば、車両１の外部にいる者は、導光部２００を介して車両１の内部を視認することができる。なお、導光部２００には、例えばスモークフィルム等の機能性フィルム等が貼着されていてもよい。

導光部２００は、黒色部３００を介して、フレーム部４００に接着されている。窓ユニット１００のフレーム部４００は、車内方向を向いた面に、窓ユニット１００を車両１に取り付けるための接着面を備えており、当該接着面を介して車両１に接着される。当該接着面の車外方向には黒色部３００が配置されている。したがって、黒色部３００により、当該接着面は車外から視認されない。黒色部３００は、導光部２００の縁部を囲うように配置されている。黒色部３００は黒色の塗装剤により形成された層である。ただし、黒色部３００に施される塗装に含まれる色彩には黒色のみならず、他の色が含まれていてもよい。黒色部３００は光を吸収する。

フレーム部４００は、黒色部３００を囲うように配置されている。フレーム部４００の右側側面（車内側の側面）には、窓ユニット１００を車両１のフレームまたはパネルに接着させるための接着剤が塗付されている。接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤等である。

図２の破線で例示されるように、フレーム部４００の上側部分および下側部分には光源部４１０が設けられている。光源部４１０は複数の光源から構成されている。

図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。なお、図３は、窓ユニット１００の下側部分の断面を例示している。

導光部２００は、図３に例示されるように、導入部２０１と、平板部２０２と、湾曲部２０３と、出射部２０４と、を有している。導入部２０１は、光源部４１０から出射された光を、平板部２０２に向けて平板部２０２の平面方向に沿う方向に導入させるように構成されている。具体的には、導入部２０１は、入射面２０１ａと、反射面２０１ｂ（変更部の一例）と、を備えている。入射面２０１ａは、光源部４１０から出射された光を入射させるように構成されている。入射面２０１ａは、凸状レンズ面であり、光源部４１０から出射された光を屈折させることで、当該光を平板部２０２の平面方向に対して垂直な方向（図３の左右方向）に導入するように構成されている。反射面２０１ｂは、入射面２０１ａから入射された光の進行方向を平板部２０２の平面方向とは異なる方向（図３の左右方向）から平板部２０２の平面方向（図３の上下方向）に反射させて変更するように構成されている。反射面２０１ｂの大きさや傾斜角度等は、入射面２０１ａから導入された光の進行方向を平板部２０２の平面方向に変更することができる限りにおいて、任意に設定可能である。なお、本実施形態において、反射面２０１ｂは、平板部２０２の平面方向に対して、４５度傾斜している。

平板部２０２は、導入部２０１に導入された光が通過可能な光路として機能しうる。平板部２０２は、図３に示される例において、上下方向に直線状に延びており、断面視で略長方形である。平板部２０２は、平板部２０２の車内側の面である平面部２０２ａを備えている。平面部２０２ａには、黒色部３００が設けられている。

湾曲部２０３は、湾曲部２０３の車外側の面である外面部２０３ａと、湾曲部２０３の車内側の面である内面部２０３ｂと、を備えている。湾曲部２０３は、平板部２０２を通過した光を、外面部２０３ａと内面部２０３ｂ、または外面部２０３ａで全反射させることで、光の進行方向を変更させるように構成されている。湾曲部２０３は、上方向に向かうにつれて車内方向に向かうように湾曲している。

出射部２０４は、湾曲部２０３を通過した光を出射させるように構成されている。図３に示される例において、出射部２０４には複数のステップ２０４ａが設けられている。ステップ２０４ａは、出射部２０４の車内側の面のうち導光部２００の内部に位置する面に設けられている。ステップ２０４ａは、湾曲部２０３を通過した光を反射させることで、導光部２００の外へ光を出射させるように構成されている。ステップ２０４ａは略山型である。ステップ２０４ａは、例えば点刻形状やライン形状に延びるステップである。ただし、光を所望の方向へ反射させられるのであれば、ステップ２０４ａは他の形状であってもよい。また、ステップ２０４ａの形状のみならず、大きさ、配置等についても、望まれる光の出射パターンに応じて適宜設定されうる。

フレーム部４００は、光源部４１０と、基板４２０と、ウェザーストリップ４３０と、を備えている。なお、光源部４１０と基板４２０は、フレーム部４００の内部に配置されている。

光源部４１０は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の光源を備えている。ただし、光源部４１０の光源はＬＥＤに限られず、例えば、半導体レーザ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、無機ＥＬ等、ＬＥＤ以外の半導体発光素子であってもよい。

基板４２０は前後方向に延びる板状部材である。基板４２０は、導光部２００とフレーム部４００の間であって、車外方向のフレーム部４００の側面に設けられている。基板４２０の右側面には、光源部４１０が設けられている。

ウェザーストリップ４３０は、弾性変形可能でかつ止水性を有するゴム材料から形成されている。このようなゴム材料としては、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等である。ウェザーストリップ４３０は、フレーム部４００の車外方向の右上に位置する端部４３０ａと、導光部２００と、の間に配置されている。

次に、図３を参照しつつ、光源部４１０から出射された光が導光部２００の外へ出射される様子を説明する。図３に例示されるように、光源部４１０から出射された光は、導入部２０１によって、平板部２０２の平面方向（すなわち、図３の上下方向）に沿う方向に導入される。具体的には、光源部４１０から出射された光は、まず、導入部２０１の入射面２０１ａに入射する。入射面２０１ａに入射された光は、入射面２０１ａによって屈折されて略平行光となり、導入部２０１の反射面２０１ｂまで導光される。このとき、当該光は、平板部２０２の平面方向（図３の上下方向）とは異なる方向（例えば、図３の左右方向）に向かって進み、反射面２０１ｂに当たる。当該光は、反射面２０１ｂに当たると、反射面２０１ｂによって反射され、略平行光のまま、平板部２０２の平面方向に沿う方向に進む。

反射面２０１ｂによって反射された光は、平板部２０２の平面方向に沿う方向に進むため、当該光は黒色部３００に対して平行に進む。つまり、当該光は黒色部３００に吸収されることなく、黒色部３００に対して平行に進む。当該光は湾曲部２０３の外面部２０３ａに当たる。

光は湾曲部２０３の外面部２０３ａに当たると、外面部２０３ａによって全反射される。外面部２０３ａによって全反射された光は、右上方向に進み、湾曲部２０３の内面部２０３ｂに当たる。当該光は、湾曲部２０３の内面部２０３ｂに当たると、内面部２０３ｂによって全反射され、左上方向に進む。このように、当該光は湾曲部２０３において全反射しつつステップ２０４ａに向かって進む。

湾曲部２０３によって全反射された光がステップ２０４ａに当たると、当該光はステップ２０４ａによって反射される。ステップ２０４ａによって反射された光は、出射部２０４で全反射せずに屈折する。したがって、ステップ２０４ａによって反射された光は、出射部２０４を介して、車両１の車外方向に出射される。

出射部２０４から出射された光は、導光部２００を光らせたり、所望の情報として表示させることができる。例えば、ステップ２０４ａを、表示させたい情報に応じた形状にしたり、表示させたい情報に応じて配置することにより、導光部２００に所望の情報を表示させることができる。所望の情報は、例えば、車両１の速度や目的地に関する情報や車両１の近傍にいる他の車両や歩行者等に対するメッセージ等である。

なお、窓ユニット１００の上側部分の構成は、図３に例示された窓ユニット１００の下側部分の構成を上下方向に反転させた構成であるので、説明を省略する。また、フレーム部４００の上側部分に配置された光源部４１０から出射される光が導光部２００の外へ出射される様子についても、図３に例示された光の進み方を上下方向に反転させたものと同様であるので、説明を省略する。

ところで、樹脂材料の窓ユニットを車体に取り付ける場合、窓ユニットと車体の接着面が車外から視認されないようにするために、黒色の塗装剤により形成された層である黒色部を、当該接着面を覆うように配置することがある。窓ユニットが光源を備えている場合、当該光源から出射される光の一部が、黒色部に当たり、当該黒色部に光が吸収されてしまうことがある。その結果、光の導光効率が低下し、ひいては光の利用効率が低下してしまう虞がある。

上記のような構成によれば、光源部４１０から出射された光は、導入部２０１によって、平板部２０２の平面方向に沿う方向に直進する。当該光は、湾曲部２０３に当たると、湾曲部２０３によって進行方向が変更され、その後、出射部２０４を介して、車外方向に出射される。つまり、光源部４１０から出射された光は、黒色部３００に対して平行に直進するため、黒色部３００によって吸収されることなく、車外方向に出射される。したがって、窓ユニット１００は、光の利用効率を高めることができる。その結果、例えば、光源部４１０の光源の出力を上げなくても、所望の情報をより鮮明に導光部２００に表示させることができるので、車両１の近傍にいる他の車両や歩行者等は、導光部２００に表示された情報をより視認しやすくなる。

また、上記のような構成によれば、導入部２０１は、光の進行方向を変更することができる反射面２０１ｂを有している。したがって導入部２０１は、光源部４１０の光源の配置位置に依存することなく、光源部４１０から出射された光を平板部２０２の平面方向に沿う方向に直進させることができるので、光源部４１０の光源の配置位置に関する設計上の自由度を高めることができる。また、導入部２０１の入射面２０１ａは、一般的に一定度の大きさを有する。しかし、導入部２０１は反射面２０１ｂを有しているので、入射面２０１ａの大きさに関わらず、例えば、導光部２００の厚さ、すなわち、導光部２００の左右方向の長さｌ（図３参照）を薄くする等することができる。

また、上記のような構成によれば、実現させたい光の出射パターンに応じて、ステップ２０４ａの形状、大きさ、配置等を適宜設定することで、所望の出射パターンを容易に実現することができる。

また、上記のような構成によれば、導光部２００に対して、上下方向からそれぞれ光が導入されるので、より広範囲に光を導光させることができる。したがって、このような窓ユニット１００によれば、導光部２００に表示される情報をより広範囲に表示させることができる。その結果、例えば、導光部２００に表示された情報を、車両１の近傍にいる他の車両や歩行者により視認させやすくなる。

また、上記のような構成によれば、反射面２０１ｂは、平板部２０２の平面方向に対して、４５度傾斜しているので、入射面２０１ａから入射させた光を平板部２０２に対して９０度に反射させることができる。したがって、平板部２０２に対して平面方向に光を導入させるための光学設計が容易になる。

また、上記のような構成において、導光部２００をポリカーボネートから形成した場合、窓ユニット１００は、車両用の窓としての剛性や成型性がよく、また透光性にも優れる。

（第二実施形態）
次に、図４を参照しながら第二実施形態に係る車両用窓ユニット１００Ａ（以下、単に窓ユニット１００Ａという。）について説明する。図４は、第二実施形態に係る窓ユニット１００Ａに備わる光源部４１０から出射された光が導光部２００Ａの外へ出射される様子を例示している。第二実施形態に係る窓ユニット１００Ａは、断面視における基板４２０の長さ方向（図４における左右方向）が、断面視における平板部２０２の長さ方向に対して平行でない位置（本実施形態では、断面視における平板部２０２の長さ方向に対して垂直となる位置）に配置されている点、および導入部２０１Ａが反射面を備えていない点で第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と説明が重複する部分については、適宜説明を省略する。

図４に例示されるように、光源部４１０は、導入部２０１Ａに向けて光を出射する。導入部２０１Ａの入射面２０１ａは、光源部４１０から出射された光を屈折させることで、当該光を平板部２０２の平面方向に平行な方向（図４の上下方向）に導入するように構成されている。したがって、入射面２０１ａに入射した光は、当該光が平板部２０２の平面方向に沿う方向に進む。これ以降における当該光の進み方は、第一実施形態と同様なので説明を省略する。

上記のような構成においても、光源部４１０から出射された光は、黒色部３００に対して平行に直進するため、黒色部３００によって吸収されることなく、車外方向に出射される。したがって、窓ユニット１００Ａについても、光の利用効率を高めることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

上述した実施形態において、光源部４１０は、フレーム部４００の上側部分および下側部分に配置されているが、どちらか一方にのみ配置されていてもよい。

上述した実施形態において、光源部４１０は、フレーム部４００の上側部分および下側部分に配置されているが、フレーム部４００の右側縁部および左側縁部の少なくとも一方に配置されていてもよい。

上述した実施形態において、光源部４１０は複数の光源を含んでいるが、一つの光源のみを含む構成であってもよい。

上述した実施形態において、ステップ２０４ａは複数のステップから構成されているが、一つのステップから構成されていてもよい。

上述した実施形態において、黒色部３００の上下方向の長さは平板部２０２の上下方向の長さと略等しいが、平板部２０２の上下方向の長さより長くてもよい。換言すると、黒色部３００は、平板部２０２と、湾曲部２０３の内面部２０３ｂの一部と、に設けられていてもよい。

導光部２００に表示させたい情報に対応するステップ２０４ａの領域にのみ、光が出射されるように光源部４１０は点灯制御されてもよい。このようにすることで、導光部２００には、複数の情報が選択的に表示可能であり、状況に応じて適切な情報を導光部２００に表示させることができる。

１：車両、１００，１００Ａ：車両用窓ユニット、２００，２００Ａ：導光部、２０１，２０１Ａ：導入部、２０１ａ：入射面、２０１ｂ：反射面、２０２：平板部、２０２ａ：平面部、２０３：湾曲部、２０３ａ：外面部、２０３ｂ：内面部、２０４：出射部、２０４ａ：ステップ、３００：黒色部、４００：フレーム部、４１０：光源部、４２０：基板、４３０：ウェザーストリップ

Claims (6)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光を導光させて出射させるように構成されている導光部と、
   前記光源から出射された光を吸収する黒色部と、
   を備える車両用窓ユニットであって、
   前記導光部は、板状に形成されており、
   前記光源から出射された光を入射させる入射面を含む導入部と、
   前記導入部に導入された光を通過させる平板部と、
   前記平板部を通過させた光の進行方向を変更させる湾曲部と、
   前記湾曲部を通過した光を出射させる出射部と、
   を有し、
   前記導入部は、前記光源から出射された光を、前記平板部に向けて前記平板部の平面方向に沿う方向に導入させるように構成され、
   前記黒色部は、前記平板部のうち前記車両の車内側に位置する平面部に設けられている、車両用窓ユニット。
2. 前記導入部は、前記入射面に対して入射され、前記平板部の平面方向とは異なる方向へ導光される光の進行方向を前記平板部の平面方向に変更するための変更部を含む、請求項１に記載の車両用窓ユニット。
3. 前記変更部は、前記平板部の平面方向に対して、４５度傾斜した反射面である、請求項２に記載の車両用窓ユニット。
4. 前記出射部の少なくとも一方の面にはステップが設けられており、
   前記ステップは、前記湾曲部を通過した光を反射させることで、前記導光部の外へ光を出射させるように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用窓ユニット。
5. 前記車両用窓ユニットにおける対向する少なくとも一対の縁部に沿ってそれぞれ複数の光源が設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用窓ユニット。
6. 前記導光部はポリカーボネートから形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用窓ユニット。

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