JP2021146606A - エクステンション部材 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成型時の破断発生を抑制したエクステンション部材を提供する【解決手段】大きさの異なる開口部を複数備えたエクステンション部材において、ＰＢＴ樹脂で構成され、複数の前記開口部を分割形成するように設けられた１または２以上の橋脚部を備えており、前記橋脚部の最小断面積部は、該側面に、表面裏面方向において、表面寄りに形成されたパーティングライン痕を有するよう構成した。大きさの異なる二つの開口部は、型開き時に引っ張られる方向がお互いに逆方向となるため、成形品の中で最小断面積部となる箇所で破断が発生しやすい。このため、最小断面部位の成形金型について、コア側成形面の表面積を増やして、コア側金型に張り付くようにして、張り付き力によって最小断面部位が引っ張られる力に対抗できるように構成した。【選択図】図３

Description

本願発明はＰＢＴ樹脂で構成されるエクステンション部材に関する。

車両用灯具において、内部構造物を目隠しするエクステンション部材は、デザインニーズによりその形状が複雑化している。例えば、特許文献１では、複数の光学ユニットを搭載した車両用灯具が公開されているが、このようなコンビネーションランプには、それぞれの光学ユニットの照射光が通過する複数の開口部が形成された大型のエクステンション部材が使用される。

また近年では、エクステンション部材には、耐熱性が高く、耐摩耗性に優れ、かつ安価なＰＢＴ（ポリブリレンテレフタレート）樹脂が使用されることが増えている。

特開２０１４−１６５１３０号

しかし、ＰＢＴ樹脂は真空密着性が高いため、金型に張り付きやすい。エクステンション部材には、光学ユニットの照射光を通過させるために開口部が形成されているが、開口面積が異なる複数の開口部が設けられていると、ＰＢＴ樹脂で成形した場合、開口面積の大きな開口部はキャビティ側金型に張り付きやすく、開口面積の小さな開口部はコア側金型に張り付きやすい。このため、型開き時に成形品にかかる応力のバランスが悪く、小さな開口部に設けられた橋脚部などの最小断面積箇所に、応力が集中して破断してしまう、という問題があった。

本発明は、これを鑑みてなされたものであり、ＰＢＴ樹脂から構成され、成形時の破断の発生を抑制したエクステンション部材を提供するものである。

前記目的を達成するために、本開示の構成によるある態様では、光を出射する光学ユニットを複数有する車両用灯具に備えられ、前記光学ユニットの少なくとも一部を外部から遮蔽するエクステンション部材において、ＰＢＴ樹脂で構成された射出成形品であり、
前記光学ユニットから出射した光が通過する開口部を、開口面積が異なるように複数に分割する１または２以上の橋脚部を備え、前記橋脚部の最小断面積部は、該側面に、表面裏面方向において、表面寄りに形成されたパーティングライン痕を有するようエクステンション部材を構成した。

ＰＢＴ樹脂は真空密着度が高いために金型に張り付きやすく、開口面積が異なる２以上の開口部が形成されているエクステンション部材においては、大きな開口部はキャビティ側金型に張り付き、小さな開口部はコア側金型に張り付くため、型開き時に成形品にかかる応力のバランスが悪い。橋脚部は開口部同士を分割するように細く形成されるため、型開き時に、橋脚部の最小断面積部に大きな応力がかかり、破断してしまう。これに対して、最小断面部の金型境界部をコア側に寄せて、キャビティ側成形面よりもコア側成形面を増やし、コア側により多く接するように構成することで、橋脚部が堅固にコア側金型に張り付くように構成して、型開き時の最小断面部の破断を抑制した。金型境界部は、パーティングライン痕として、成形品に残る。

また、ある態様では、前記最小断面部の断面積は、０．２ｃｍ^２以上０．４ｃｍ^２未満であるよう構成した。従来では、破断防止のため、最小断面積は０．４ｃｍ^２以上である必要であった。上記のように構成することで、最小断面積をより小さくすることができ、これにより、設計の自由度が増し、また軽量化にも対応できる。

また、ある態様では、前記最小断面積部を含む前記橋脚部の背面側に、押圧痕が形成されているよう構成した。コア側成形面が増加するように構成されたため、コア側金型に張り付きやすい最小断面部は、突出し時にコア側金型に残りやすい。このため、最小断面部のコア側金型に突出しを設けることで、突出し工程での破断を防止した。成形品の最小断面部の底面には、突出しが押した痕が、押圧痕として残る。

また、ある態様では、前記最小断面積部の前記押圧痕は、前記橋脚部の肉厚方向の略半分にのみ形成されているよう構成した。最小断面部の底面角部にフィレットを設けると、突出し部材にはフィレットに対応する極小凸部が形成しまう。これを避けるため、肉厚方向には半分だけ最小断面部の肉厚方向にかかるように突出し部材を構成した。これにより、突出し時の破断の発生が抑制され、成形品が確実に金型から取り外されるようになった。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ＰＢＴ樹脂から構成され、成形時の破断の発生を抑制したエクステンション部材を提供できる。

実施の形態に係るエクステンション部材を備える車両用灯具の概略構造を示す正面図である。 エクステンション部材を示し、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が図２（Ａ）のII(B)-II(B)線で切断した断面図である。 エクステンション部材の斜視図であり、（Ａ）表面側斜視図、（Ｂ）裏面側斜視図である。 橋脚部の拡大図斜視図である。 橋脚部の金型であり、図２のII(B)-II(B)線に対応した断面図である。 エクステンション部材に対する突出し部材の配置を示す概要図である。（Ａ）が本実施形態の突出し部材の配置、（Ｂ）が比較用の従来の突出し部材の配置を示す。 変形例の一例である。

以下、本発明の具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施の形態）
図１は、実施の形態に係るエクステンション部材１０を含んだ車両用灯具１の正面図である。車両用灯具１は、右前照灯であり、車両の前方右側に装着される。

図１に示すように、車両用灯具１は、ランプボディ２と、前面カバー３とを備える。ランプボディ２は、開口部を有する箱状に形成される。前面カバー３は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成され、ランプボディ２の開口部に取付けられ、灯室を形成する。灯室内には、三つの光学ユニットＬＵ１〜ＬＵ３と、エクステンション部材１０とが配置される。

光学ユニットＬＵ１〜ＬＵ３は、発光素子である光源を備え、該光源から出射した光を車両前方へ出射する。本実施形態においては、光学ユニットＬＵ１は、可変配光ユニットであり、車両の運転状況や周辺の状況に適用させた配光パターンを形成して、車両前方に照射する。光学ユニットＬＵ２，ＬＵ３は、それぞれターンシグナルランプユニット、ポジショニングランプユニットであり、それぞれ、アンバー色光、白色光を、車両前方に出射する。以下、特定の光学ユニットを指定する場合を除いて、三つの光学ユニットＬＵ１〜ＬＵ３をまとめて光学ユニットＬＵと称する。

光学ユニットＬＵには、走査機構装置や、リフレクター型装置、プロジェクター型装置など、既知の構成が用いられており、その種類は問わない。また、本開示の構成は、上記コンビネーションランプのヘッドランプに用いられるエクステンション部材に限られない。テールランプ、ターンシグナルランプ、ストップランプ、クリアランスランプ、デイタイムランニングランプ、コーナーリングランプ、ハザードランプ、ポジショニングランプ、バックランプ、フォグランプ等の光学ユニットが複数使用されるコンビネーションランプが配置される各種車両用灯具に、内部構成を目隠しするエクステンション部材として、広く適用することができる。

（エクステンション部材）
図２および図３は、エクステンション部材１０を示し、図２（Ａ）が正面図、図２（Ｂ）が図２（Ａ）のII(B)-II(B)線に沿った断面図、図３（Ａ）が正面斜視図（表面側斜視図）、図３（Ｂ）が背面側斜視図（裏面斜視図）である。なお、図２および図３では、開口部をわかりやすく示すために、エクステンション部材１０を薄墨で着色している。

エクステンション部材１０は、光学ユニットＬＵの前方に配置され、光学ユニットＬＵとランプボディ２の隙間、および隣接する光学ユニットＬＵ同士の隙間を覆うようにして、光学ユニットＬＵの内部構造物などを外部から見えないようにする目隠し材であり、ＰＢＴ（ポリブリレンテレフタレート）樹脂から構成される薄肉の射出成形品である。

エクステンション部材１０は、周壁を形成する枠部１１と、枠部１１内側にかかり、水平方向にのびる第１橋脚部２０と、枠部１１と第１橋脚部２０にかかり、鉛直方向にのびる第２橋脚部３０から構成される。

枠部１１にかかる二つの橋脚部２０，３０により、光学ユニットＬＵからの照射光を通過させるための開口部ＯＰ１〜ＯＰ３が、光学ユニットＬＵ１〜ＬＵ３に対応する位置に、それぞれ形成される。

まず、枠部１１に水平方向に伸びてかかる第１橋脚部２０により、枠部１１内側の開口部は、開口部ＯＰ１と、開口部ＯＰ２，ＯＰ３の上下方向二つに大きく分割される。第１橋脚部２０は、上下方向には、中央よりも上方寄りに設けられており、下方に形成される開口部ＯＰ１は、上方に形成される開口部ＯＰ２，ＯＰ３よりも広く形成されている。光学ユニットＬＵ１は、配光を形成して暗闇での運転手の視界を確保するために広角度に高光度の光を照射するため、装置として大型の光学機器が用いられており、これに対応する開口部ＯＰ１も非常に開口面積が大きなものとなっている。

第２橋脚部３０は第１橋脚部２０により分割された上方の開口部にかかり、左右方向には中央よりも右方寄りに設けられている。このため、左方に形成される開口部ＯＰ２は、右方に形成される開口部ＯＰ３よりも広くなっている。第２橋脚部３０は、第１橋脚部２０により分割された枠部１１内側の開口部をさらに分割している。

上記構成から、開口部ＯＰ１〜ＯＰ３の開口面積は全て異なり、開口部ＯＰ１の開口面積は、開口部ＯＰ２と開口部ＯＰ３を合計した開口面積よりも大きい。

図２（Ｂ）に示すように、第１橋脚部２０および枠部１１の断面形状は逆Ｕ字型となっている。このため、図３（Ｂ）に示すように、開口部ＯＰ１の外周縁からは鉛直方向に伸びる周壁１４が形成されている。また、開口部ＯＰ２，ＯＰ３に共有される外周縁には、鉛直方向に伸びる周壁１５が形成されている。

第２橋脚部３０の断面形状は逆Ｊ字型であり、比較的小さな開口部ＯＰ２と開口部ＯＰ３を隔てる第２橋脚部３０は、第１橋脚部２０に比べて鉛直方向には短く形成され、幅も狭く、かつ肉薄であり、エクステンション部材１０の他のどの部位よりも断面積の小さな最小断面積部となっている。

（橋脚部の金型）
ここで第２橋脚部３０とその成形方法について説明する。図４は第２橋脚部３０の拡大斜視図であり、第２橋脚部３０の裏面側の特徴を示すために下方斜視図となっている。なお、図４においては、押圧痕の深さ、およびパーティングライン痕の突出長の寸法は、実際の寸法を反映したものではなく、構成を模式的に表している。図５は、第２橋脚部３０の橋脚部金型４０の概略構成を示す模式図であり、図２（Ａ）のII(B)-II(B)線に対応した位置での断面図である。橋脚部金型４０は、エクステンション部材１０の金型の一部を構成している。

第２橋脚部３０の特徴を述べる前に、まず図５の成形金型とその成形方法について説明する。

図５に示すように、橋脚部金型４０は、キャビティ側金型４１と、突出し部材４３を有するコア側金型４２とで構成される。

突出し部材４３は、コア側金型４２に設けられた孔４２ｂに、上下方向にスライド可能に保持されている。突出し部材４３は、成形される第２橋脚部３０の底面に、肉厚方向には半分だけ係るように設けられている。

キャビティ側金型４１と、突出し部材４３含むコア側金型４２の対向面には、それぞれキャビティ側成形面４１ａ，コア側成形面４２ａが形成されている。キャビティ側金型４１とコア側金型４２とが、互いに向き合った状態で配置されて型締めされると、二つの成形面４１ａ，４２ａにより、内部に第２橋脚部３０の形状に対応した成形空間Ｓ１が画成される。

キャビティ側金型４１と、コア側金型４２との境界部４４は、成形される第２橋脚部３０の表面と面一の位置となるように構成されている。このため、キャビティ側成形面４１ａは、略平面で、第２橋脚部３０の表面３１のみを成形するように構成されている。一方、コア側成形面４２ａは第２橋脚部３０の表面３１以外を形成するため、コア側金型４２の表面から第２橋脚部３０の高さ分だけ掘り下げられて形成されている。

上記のようにキャビティ側金型４１とコア側金型４２の境界部４４が、第２橋脚部３０の表面３１と面一となる位置となるように橋脚部金型４０を構成することで、コア側成形面４２ａの面積を、キャビティ側成形面４１ａの面積よりも、非常に広いものとしている。このため、橋脚部金型４０で成形された成形品は、コア側金型４２に密着する。

（作用効果）
エクステンション部材１０に設けられた開口部ＯＰ１〜ＯＰ３において、開口部ＯＰ１は、開口部ＯＰ２および開口部ＯＰ３よりも、開口面積が大きい。開口部ＯＰ２と比較すると、開口部ＯＰ３の方が、開口面積が小さい。また、エクステンション部材１０を構成するＰＢＴ樹脂は、耐熱性が高く、耐摩耗性に優れ、かつ安価であるため、射出成形に一般的に広く用いられているが、例えばポリプロピレン樹脂やポリエステル樹脂等と比較して、真空密着度が高い。

従来では、ポリエステル樹脂などで構成された射出成形品では、パーティングライン（境界部）は成形品の底面位置である。成形品の表面側をキャビティ側金型が形成し、裏面側を、突出し部材を有するコア側金型が形成し、開口部がある場合には、開口部の周壁面はキャビティ側の成形面で形成される。このようにパーティングラインが底面部となるように構成された金型を用いてＰＢＴ樹脂で成形した場合、ＰＢＴ樹脂の真空密着度が高いことから、成形品の開口部は成形面のあるキャビティ側金型に密着する。成形品に開口面積の異なる複数の開口部が設けられている場合には、開口部面積の大きな開口部はキャビティ側金型に接する表面積が大きいことから、キャビティ側金型に張り付きやすい。しかし、開口面積の小さな開口部はキャビティ側金型に接する表面積が比較的小さいため、型開き時にはコア側金型に残りやすく、型開き時の成形品にかかる応力バランスが悪い。このため、型開き時には、成形品の最小断面部に応力が集中して、成形品は最小断面積部で容易に破断する。

本実施形態のエクステンション部材１０では、開口部ＯＰ１の開口面積が大きく、周壁１４の内面（開口部側）がキャビティ側金型に密着する。開口部ＯＰ２，ＯＰ３の開口面積はこれと比較して小さいため、周壁１５内側はキャビティ側金型に密着するも、キャビティ側金型に接する面積が周壁１４よりも少なく、型開き時には周壁１４はコア側金型に残ろうとする。エクステンション部材１０の金型の型開き工程では、最も体積や表面積の大きい枠部１１はコア側金型に残ろうとするため、全体としてはコア側金型に残る。しかし、周壁１４がキャビティ金型に引っ張られると、開口部ＯＰ２，ＯＰ３周辺もキャビティ側金型に引っ張られ、最小断面積部である第２橋脚部３０に、最も応力がかかる。

本実施形態では、境界部４４が成形品の表面３１と面一の位置となるように、橋脚部金型４０は構成されているため、コア側成形面４２ａがキャビティ側成形面４１ａよりも非常に広い。コア側金型４２に接する面積が広いため、第２橋脚部３０は強固にコア側金型４２に密着する。この密着する力により、型開き時における、最小断面部である第２橋脚部３０にかかるキャビティ側金型へ引っ張る力に対抗でき、第２橋脚部３０を含めた成形品はコア側金型に残る。これにより、異なる開口部が形成された成形品に対する、型開き時の最小断面積部での破断の発生が抑制される。橋脚部金型４０のように、最も応力のかかる最小断面部だけ、コア側成形面を増やすだけで、成形品に発生する破断を抑制する効果は発揮される。

（突出し部材の配置）
型開きの後、突出し工程として、コア側金型に張り付く成形品が、突出し部材４３により上方に突き出されて取り外される。ここで、エクステンション部材１０全体の突出し部材の配置について、図６を用いて説明する。図６は、エクステンション部材の背面図（裏面図）に対する突出し部材の概略配置を示している。図６（Ａ）が本実施形態でのエクステンション部材１０に対する突出し部材の配置を示し、図６（Ｂ）が従来の突出し部材の配置を示している。比較用として示す図６（Ｂ）のエクステンション部材１１０は、エクステンション部材１０と同等の形状であり、橋脚部１３０を有する。各開口部を分かりやすく示すために、エクステンション部材１０，１１０を薄墨で着色し、突出し部材Ｐ，４３にはハッチングを施した。

図６（Ａ）に示すように、本実施形態においては、エクステンション部材１０に対して、各四辺に四つの突出し部材Ｐ、開口部ＯＰ１に三つの突出し部材Ｐ、および第２橋脚部３０にかかる突出し部材４３が、それぞれ設けられている。

これに対して、従来の形態においては、図６（Ｂ）に示すように、突出し部材Ｐの配置は同一だが、突出し部材４３が設けられていない。これは、従来では、わざわざ開口面積の小さな開口部に突出し部材を設けずとも、他の突出し部材による突出しによって、成形品はコア側金型から外れるからである。

しかし、ＰＢＴ樹脂は、前述の通り、金型に張り付きやすい。図６（Ｂ）の橋脚部１３０は最小断面部であるため、突出し時にも応力が集中しやすい。このため、突出し工程で、コア側金型に残ろうとして、破断が発生する場合がある。さらに、本実施形態においては、型開き工程で成形品が破断するのを防止するため、第２橋脚部３０の橋脚部金型４０は、境界部４４が成形品の表面３１と面一となるように構成されている。このため、開口部の小さい部分に第２橋脚部３０はコア側金型４２に強固に密着する。

このため、図５および図６（Ａ）に示すように、突出し部材４３を設けることで、最小断面積部であり、応力集中しやすい第２橋脚部３０を確実に押し出して、エクステンション部材１０を取り外す構成とした。

（第２橋脚部）
上記構成の橋脚部金型４０で形成される第２橋脚部３０について、図４にかえって詳しく説明する。

図４に示すように、第２橋脚部の表面３１の角部には、長手方向に沿ってパーティングライン痕３４が形成されている。パーティングライン痕３４は、第２橋脚部３０を成形するキャビティ側金型４１とコア側金型４２の境界部４４の位置にバリとして、側面方向へ突出して形成されている。パーティングライン痕は、射出成形された際にライン状に形成され、後工程として突出部分を研磨された場合には、研磨痕として橋脚部に残る。そのようなパーティングライン痕も本発明の範囲に含まれる。

また、第２橋脚部３０の底面の一部には、押圧痕３５が形成されている。押圧痕３５は、第２橋脚部３０の一方の脚の底面に、長手方向には略中央に、肉厚方向には外側の略半分にだけ、矩形状の僅かな窪みとして形成されている。

押圧痕は、射出成形時に成形品を金型から取り外すために、金型に設けられた突出し部材が、突出しの際に金型に張り付く成形品を押し上げた部分に残される。本実施形態においては、橋脚部金型４０に設けられた突出し部材４３がコア側金型４２に残る成形品を突出すことで、成形品に形成される。押圧痕は、少なくとも突出し面の一部が成形品にかかりを突き出すことで成形されることから、押圧痕として円形、矩形など突出し面の形状がそのまま残るだけでなく、半円形など突出し面の一部だけが残される場合もあり、そのような押圧痕も本発明の範囲に含まれる。

突出し部材４３は、成形される第２橋脚部３０の底面の肉厚方向には半分だけ係るように設けられている。丸みのない角部が手を傷つけることを避けるために、底面角部を含めて成形品の角部には、曲率半径の極めて小さなフィレット（本実施形態では図示していない）が設けられている。突出し部材を成形品の底面に合わせて構成した場合、この小さなフィレットを形成するための極小突起を形成する必要がある。極小突起の形成を避けるため、このように肉厚方向に半分だけ係るよう構成した。これに限らず、入れ子を設けて、突出し部材が肉厚方向に全てかかるように構成しても構わない。

従来では、成形時における破断の発生を防ぐため、最小断面積は４ｃｍ^２以上必要であるとされていた。エクステンション部材は複雑化しており、デザインニーズおよび軽量化ニーズから、最小断面積をより小さくすることが求められている。上記構成により、射出成型時における、成形品の最小断面積部位での破断の発生が抑制されるため、最小断面積を従来よりも小さいものとすることができる。具体的には、エクステンション部材１０の最小断面積部位である第２橋脚部３０の断面積は、２ｃｍ^２以上４ｃｍ^２未満であっても、破断なく成形する。本開示の構成により、エクステンション部材に対して、より自由度の高い設計が可能となった。

最小断面積部の断面形状は、J字型に限らず、その断面積が２ｃｍ^２以上４ｃｍ^２未満であれば、矩形、Ｌ型、円形、楕円形、凹型、凸型、Ｕ字型など、広く従来公知の形状を適用できる。

（変形例）
図７は変形例であり、図７（Ａ）は変形例として第２橋脚部３０’を示す。図７（Ｂ）は第２橋脚部３０’の成形金型である橋脚部金型４０’を示す。それぞれ、上記実施形態と同等の構成を持つものは、同じ符号を付して説明を省略する。なお、突出し部材４３は省略した。

図７（Ｂ）に示すように、橋脚部３０’の側面３６には、上下方向（表面裏面方向）には、中央よりもやや表面３１寄りに、パーティングライン痕３４が形成されている。

図７（Ｂ）に示すように、境界部４４が、第２橋脚部３０’の表面の面一の位置となる位置ではなく、側面３６の略中央位置となるように、橋脚部金型４０’は構成されている。なお、ＰＢＴ樹脂は比較的柔らかいため、金型には成形品を取り出しやすくするための抜き勾配は設けられていない。

上記実施形態では、境界部４４が第２橋脚部３０の表面３１と面一となるように、橋脚部金型４０は構成されたが、少なくとも、従来では成形品の底面と面一となるように構成される境界部を表面側に寄せるだけでも、成形時の破断を抑制する効果が得られる。コア側金型成形面の面積を増やして、キャビティ側成形面の面積を減少させることで、コア側金型に張り付く力を増大させて、抗力を高めることができる。図７（Ｂ）に示すように、成形品の表面裏面方向には、中央よりもやや表面寄りに、境界部４４が形成されるように金型が構成されると、破断への抑制力が高く、好ましい。

以上、本発明の好ましい実施形態について述べたが、上記の実施形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１ ：車両用灯具
１０ ：エクステンション部材
２０ ：第１橋脚部
３０ ：第２橋脚部
３１ ：表面
３４ ：パーティングライン痕
３５ ：押圧痕
ＬＵ ：光学ユニット
ＯＰ１〜ＯＰ３ ：開口部

Claims (4)

1. 光を出射する光学ユニットを複数有する車両用灯具に備えられ、前記光学ユニットの少なくとも一部を外部から遮蔽するエクステンション部材において、
   ＰＢＴ樹脂で構成された射出成形品であり、
   前記光学ユニットから出射した光が通過する開口部を、開口面積が異なるように複数に分割する１または２以上の橋脚部を備え、
   前記橋脚部の最小断面積部は、該側面に、表面裏面方向において、表面寄りに形成されたパーティングライン痕を有する、
   ことを特徴とするエクステンション部材。
2. 前記最小断面部の断面積は、０．２ｃｍ^２以上０．４ｃｍ^２未満である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエクステンション部材。
3. 前記最小断面積部を含む前記橋脚部の背面側に、押圧痕が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエクステンション部材。
4. 前記最小断面積部の前記押圧痕は、前記橋脚部の肉厚方向の略半分にのみ形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のエクステンション部材。

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