JP2022066702A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】融雪効果が高く、組付けが容易な、融雪機能を備えた車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用灯具１において、ランプボディ２と、ランプボディ２に取付けられて灯室Ｓを区画するランプカバー４と、ランプカバー４に近接して灯室Ｓ内に配置され、ランプカバー４との対向面に透明フィルムヒーター３０が設けられたインナーレンズ２０とを備える。【効果】融雪装置の主構成であるインナーレンズ２０と透明フィルムヒーター３０が透明部材で構成されるため、透光性と融雪機能が両立する。なおかつ、インナーレンズ２０がランプカバー４に近接しても接しないため、融雪効果を高く保ちつつ、灯具としても組付けが容易な構成となっている。【選択図】図２

Description

本願発明は、車両用灯具、特に融雪機能を備える車両用灯具に関する。

車両用灯具のランプカバーに付着した雪は、適切な光の照射の妨げとなる。このため、ランプカバーに発熱部材を取り付ける、あるいは別部材に発熱部材を取り付けてランプカバーに密着させ、発熱部材が発する熱で融雪する車両用灯具が公開されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

特開２０１８－１８５９８８号 特開２００７－２４２２９１号

しかし、特許文献１、特許文献２では、ランプカバーに発熱部材を密着させることで融雪効果を高めているが、発熱部材をランプカバーに密着させるために手間がかかり、なおかつランプカバーに発熱部材が密着しているため、ランプカバーの着脱にも手間がかかる。即ち、ランプカバーの着脱および発熱部材の着脱を含めて、車両用灯具の組付け作業に工数がかかるという問題がある。

本発明は、これに鑑みてなされたものであり、融雪効果が高く、組付けが容易な、融雪機能を備えた車両用灯具を提供する。

上記問題を解決するため、本開示のある態様では、ランプボディと、前記ランプボディに取付けられて灯室を区画するランプカバーと、前記ランプカバーに近接して前記灯室内に配置され、前記ランプカバーとの対向面に透明フィルムヒーターが設けられたインナーレンズとを備える車両用灯具を提供する。

この態様によれば、アウターレンズであるランプカバーに付着した雪は、インナーレンズに設けられた透明フィルムヒーターにより融かされる。インナーレンズおよび透明フィルムヒーターは透光性を有するため、灯室内に配置されるランプユニットから照射される光を邪魔しない。インナーレンズはランプカバーに接近しているため融雪効果が高く、なおかつ近接しても接触はしていないため、取付が容易である。融雪機能の組み込みはインナーレンズの装着だけであるため、組付けが容易である。融雪機能の有無を、インナーレンズを配置するか否かで設定できる。

また、ある態様では、前記透明フィルムヒーターは、上下幅が略一定であり、上縁部と下縁部にライン状の電極が設けられるように構成した。この態様によれば、透明フィルムヒーターに印加される電圧が一定となり、透明フィルムヒーターは発熱ムラが抑制される。

また、ある態様では、前記インナーレンズは、上端部および下端部から、前記ランプカバーとの対向側とは逆側に向かって突出するフランジ部が設けられており、前記透明フィルムヒーターの電極は、前記フランジ部に設けられるように構成した。フランジ部により電極が目立たなくなり、電極による光透過性能の低下も抑制できる。

また、ある態様では、前記インナーレンズは、窓部が設けられた枠形状であり、前記透明フィルムヒーターは前記窓部を覆って設けられているように構成した。窓部を設けた分だけ、光の透過率の低下を抑制することができる。

また、ある態様では、前記インナーレンズは、前記灯室内に配置されるランプユニットが照射する光が通過する光通過部にのみ配置されるよう構成した。必要最小限部分にのみ融雪機能を備えることで、作用効果が高く、なおかつ複雑な形状のランプカバーにも対応できる。

また、ある態様では、前記インナーレンズと前記ランプカバーとの離間距離は３ｍｍ±０．５ｍｍであるよう構成した。距離が離れることによる融雪機能の低下を最小限に抑え、曇りも抑えることができる。

以上の説明から明らかなように、融雪効果が高く、組付けが容易な、融雪機能を備えた車両用灯具を提供できる。

第１の実施形態に係る車両用灯具の概略正面図である。 同車両用灯具の縦断面図である。図１のII-II線に沿った縦断面図である。 同車両用灯具のインナーレンズの斜視図である。 透明フィルムヒーターの概略構成図である。 試験データのグラフである。 第２の実施形態に係る車両用灯具の縦断面図である。図２に対応する。 同車両用灯具のインナーレンズの斜視図である。

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。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る車両用灯具１の概略正面図である。

車両用灯具１は前照灯であり、車両の前部の左右両側にそれぞれ装着される。車両用灯具１は、ランプボディ２と、ランプカバー４を備える。ランプボディ２は前方に開口部を有し、ランプボディ２の開口部に、透光性を有する樹脂やガラスなどで形成されたランプカバー４が取り付けられる。ランプボディ２とランプカバー４は、車両用灯具１の筐体であり、ランプボディ２とランプカバー４の内側には灯室Ｓが画成される。

画成された灯室Ｓ内には、ハイビーム用のランプユニットＨｉと、ロービーム用のランプユニットＬｏ１，Ｌｏ２と、インナーレンズ２０が収容されている。

ハイビーム用のランプユニットＨｉおよびロービーム用のランプユニットＬｏ１，Ｌｏ２は、光を前方に照射し、車両前方にハイビーム配光／ロービーム配光を形成するよう構成された光学ユニットである。

インナーレンズ２０は、灯室Ｓ内で、各ランプユニットＨｉ，Ｌｏ１，Ｌｏ２とランプカバーの間で、各ランプユニットＨｉ，Ｌｏ１，Ｌｏ２から出射した光の通過部分を覆うように配置される。

図２は、図１のII-II線に沿った車両用灯具１の縦断面図である。図２に示すように、ロービーム用のランプユニットＬｏ２は、リフレクター１１、発光素子である光源１２、及び投影レンズ１４を備える。

リフレクター１１、光源１２、および投影レンズ１４は、金属製の支持部材１３に固定される。支持部材１３の底面は光源１２の点灯中の発熱を放熱するためのヒートシンクとなっている。

光源１２には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの半導体発光素子や、電球、白熱灯（ハロゲンランプ）、放電灯（ディスチャージランプ）等を用いることができる。

リフレクター１１は、光源１２から出射した光を投影レンズ１４に導くように構成されており、内面が所定の反射面１１ａとなっている。

投影レンズ１４は、例えば、前方側表面及び後方側表面が自由曲面形状を有する自由曲面レンズからなる。灯室Ｓ内に設けられたエクステンションリフレクター５の前端開口部近傍に配置され、リフレクター１１での反射光をランプカバー４に向けて透過させる。エクステンションリフレクター５は、ロービーム用のランプユニットＬｏ２よりも前方に配置され、車両前方からこれが見えないように隠蔽している。

本実施形態においては、ロービーム用のランプユニットＬｏ２に、プロジェクタ型を採用したが、これに限らず、各ランプユニットには、従来周知の構成、例えばリフレクター型などの光学ユニットを用いて良く、その種類は問わない。

インナーレンズ２０は、投影レンズ１４の前方に、ランプカバー４に近接して配置されている。インナーレンズ２０のランプカバー４に対向する面には、透明フィルムヒーター３０が設けられている。光源１２から出射した光Ｌ１は、リフレクター１１の反射面１１ａによって前方に反射され、投影レンズ１４、インナーレンズ２０およびその表面に設けられた透明フィルムヒーター３０、ランプカバー４を順に通過して前方に出射し、車両前方にロービーム配光を形成する。

（インナーレンズ２０）
図３は、インナーレンズ２０およびその表面に備えられる透明フィルムヒーター３０を示す。図４は透明フィルムヒーター３０の構成を説明する概略図である。

インナーレンズ２０は、透明部材で構成される、ほぼ素通しの薄肉レンズである。図２および図３に示すように、インナーレンズ２０の縦断面形状が逆コの字形状であり、上縁端部および下縁端部には、背面側に向かって伸びる立壁であるリブ２４，２５が形成されている。インナーレンズ２０の上方および一方の側方には、取付部２２，２３が形成されており、インナーレンズ２０は取付部２２，２３でランプボディ２に取付される。

インナーレンズ２０のランプカバー４と対向する表面２１には、透明フィルムヒーター３０が取り付けられる（図２参照。なお、図２においては、各部材をわかりやすく表現しおてり、厚みは実際の比率を反映していない）。

透明フィルムヒーター３０は、透光性を有する薄膜の発熱部材であり、導電膜３１および電極３２，３３から主に構成される。

導電膜３１は、発熱本体であり、透明ＰＥＴフィルムなどの透明部材の上に、視認できないほどの極細の銅線をメッシュ状に配置したもの、あるいは微粒子状の金属を蒸着させたものである。フィルム状の透明部材の表面に、金属が極薄く配置されており、光の透過率が非常に高い。

ライン状の電極３２，３３が、導電膜３１の上縁、下縁に沿って設けられており、電極３２，３３間に通電させることにより導電膜３１が発熱する。導電膜３１は略矩形に構成され、電極３２，３３は概ね平行に配置されているため、通電すると、導電膜３１には電圧がムラなく均等にかかる。このため、透明フィルムヒーター３０は発熱ムラが少なく、導通すると全面で概ね均一に発熱する。このように、透明フィルムヒーター３０は、発熱性能と透明性能を高く両立させており、なおかつ屈曲性能および耐久性能も高い。

透明フィルムヒーター３０は、上記構成に限らず、ＩＴＯ膜（酸化インジウムスズ膜）による透明な発熱膜など、透光性を有する薄膜の発熱体であれば、他の構成を用いても良い。また、本実施形態においては、インナーレンズ２０の表面２１に透明フィルムヒーター３０が接着されるが、インナーレンズ２０の表面２１に透明フィルムヒーター３０がダイレクト成膜されても良い。

インナーレンズ２０に接着された透明フィルムヒーター３０は、電極３２，３３部分が折り曲げられ、インナーレンズ２０の上面、底面であるリブ２４，２５に沿って配置される（図２参照）。このため、電極３２，３３は前方から視認されにくくなる。また、表面２１に電極３２，３３が配置されないため、不透明な電極３２，３３によるインナーレンズ２０の光の透過性能の低下が抑制される。電極３２，３３は、側方に設けられたコネクタ３５を介して接続された車両バッテリーから給電される。電極３２，３３のコネクタ３５は光の透過部分を外れるため、やはりインナーレンズ２０の光の透過性能の低下が抑制される。

図２に示すように、傾斜するランプカバー４に合わせてインナーレンズ２０が傾斜している。表面２１は、配置位置のランプカバー４の内面形状に概ね沿うように成形されている。このため、インナーレンズ２０とランプカバー４との距離は、ほぼ距離Ｄで一定となり、均一に発熱する透明フィルムヒーター３０により、ランプカバー４のインナーレンズとの対向部位は、ムラなく温められるため、融雪効率が良い。

インナーレンズ２０は、車両用灯具１の灯室Ｓ内に配置される三連のランプユニットＨｉ，Ｌｏ１，Ｌｏ２の各投影レンズ前、即ち、照射される光の透過部分に配置される（図１参照）。積雪されると配光形成の妨げとなる部分にのみインナーレンズ２０が配置され、必要箇所が効率よく融雪される。例えば、ランプカバー４が非常に複雑な形状である場合や、非常に広面積である場合にも、光の通過部分という必要箇所のみにインナーレンズ２０を配置するだけで、効率よくランプカバー４を温めて融雪させ、車両用灯具として必要な照度を確保することができる。

（作用効果）
上記のように構成される車両用灯具１の作用効果を説明する。

インナーレンズ２０の表面２１には透明フィルムヒーター３０が設けられ、インナーレンズ２０はランプカバー４と近接して配置されている。透明フィルムヒーター３０の発生する熱によりランプカバー４に付着した雪や氷や曇りが融かされ、またランプカバー４の内外に生じた曇りが解消される。

インナーレンズ２０および透明フィルムヒーター３０は透光性を有するため、背面に配置されたランプユニットＬｏ２から照射された光Ｌ１は、インナーレンズ２０、透明フィルムヒーター３０、およびランプカバー４を通過して、車両前方へ照射される。

インナーレンズ２０はランプカバー４に近接するも接触していないため、ランプカバー４の着脱を妨げることがない。また、インナーレンズ２０を取付部２２，２３でランプボディ２に固定するだけで取付けが完了するため、発熱部材をランプカバー４に密着／剥脱させる作業が無く、組付けおよび取り外しが容易である。

ランプカバー４の融雪機能をランプカバー４に直接設けておらず、インナーレンズ２０の有無により、車両用灯具１の融雪機能の有無が決定される。このため、同タイプの車両用灯具の寒冷地仕様の設定が容易である。

インナーレンズ２０はランプカバー４の近傍に配置されるため、融雪効果が高く、両者の間に空間があるため、曇りも抑制できる。発熱部材がランプカバーのあまりに近くに配置されると（密着含む）、逆に熱で曇りが発生するという問題があるが、これが抑制される。即ち、空気の対流スペースが確保され、ランプカバー４の曇りが防止される。このように、車両用灯具１の融雪機能は、換気性能と伝熱性能を両立させている。

さらに、インナーレンズ２０がランプカバー４から離れていることで、組付け時や、車両用灯具１の振動時にインナーレンズ２０とランプカバー４の干渉が回避される。

また、一般的に、車両用灯具のランプカバーの内面には、防曇塗装がなされる。融雪効果を高めるために、透明フィルムヒーターをランプカバー内面に接触させて設けてしまうと、防曇塗装の効果を抑制する、あるいは防曇塗装自体を施すことができなくなるという問題がある。インナーレンズ２０をランプカバー４に密着させず近接させることで、このような問題も回避することができる。

（試験データ）
図５は、透明フィルムヒーターが表面に取付けられたインナーレンズとランプカバーとの距離を変えながら、透明フィルムヒーターを通電した際のランプカバー外面の温度を計測した試験データのグラフである。グラフの横軸はインナーレンズとランプカバーの距離（図２における距離Ｄ）を示す。グラフの縦軸は、インナーレンズとランプカバーとの距離が０（インナーレンズとランプカバーとが密着した状態）でのランプカバー外面の温度と、各距離におけるランプカバー外面の温度との比である。透明フィルムヒーターは、二種類のタイプで試験を行った。

図５に示すように、透明フィルムヒーターの種類によらず、インナーレンズとランプカバーの距離が大きくなるほど、ランプカバー外面の温度比（即ちランプカバーの温度）が減少する。これは、発熱部材である透明フィルムヒーターがランプカバーから離れるほどに、ランプカバーを温める能力、即ち、融雪効果が低下することを示している。しかし、その距離が３ｍｍ程度までならば、密着した状態と比較して少なくとも８０％の能力を発揮できるため、十分な着雪防止効果や融雪効果を持たせることができるといえる。このことから、インナーレンズ２０とランプカバー４との距離Ｄは、３ｍｍ±０．５ｍｍ程度が好ましい。

（第２実施形態）
図６は、第２の実施形態にかかる車両用灯具１０１の縦断面図である。図７は車両用灯具１０1に備えられるインナーレンズ１２０である。第１の実施形態と同等の構成を備えるものは、同じ符号を付して、説明を省略する。

車両用灯具１０１は、インナーレンズ１２０の形態と、ロービーム用のランプユニットＬｏ２の下方に光学装置１５０が配置されたこと以外は、第１の実施形態と同等の構成となっている。

インナーレンズ１２０には、その表面１２１に大きく広がる孔である窓部１２６が形成されている。透明フィルムヒーター３０は、窓部１２６を画成する四方の枠部１２７に、窓部１２６を覆うようにして接着されている。透明フィルムヒーター３０の電極３２，３３は、インナーレンズ１２０の上下に形成されたリブ１２４，１２５に配置される。

インナーレンズ１２０に設けられた取付部１２２，１２３で、インナーレンズ１２０はランプカバー４に近接して配置される。ランプユニットＬｏ２から出射した光Ｌ２は、主に窓部１２６を通過して車両前方に照射される。

インナーレンズ１２０の表面１２１に透明フィルムヒーター３０が設けられており、融雪能力はそのままに、窓部１２６が形成された分だけ、光の透過率の低下が抑制される。

光学装置１５０は、光の投光部または／および光の受光部を備えた装置である。例えば、可視光線、赤外線センサなどの光を前方に投光して、反射してきた光を受光する光学センサや、撮像装置などである。

光学装置１５０は、支持部材１３からは離間して、図示しない固定部材によりランプボディ２に固定されている。光学装置１５０の投光部／受光部の前方にインナーレンズ１２０は配置されており、光学装置１５０により投光された光Ｌ３／受光される光Ｌ４は、窓部１２６を通過する構成となっている。

融雪地方では、光学装置を備えた車両用灯具は、融雪機能がない場合、ランプカバーに積雪して、光学装置による光の投受光が阻害されて、光学装置にエラーが生じてしまう懸念がある。これを回避するために、本実施形態では、光学装置１５０の光の光路上に、融雪装置であるインナーレンズ１２０を配置した。前述のように、インナーレンズ１２０およびこれに設けられる透明フィルムヒーター３０は透光性を有しており、光学装置１５０による光の投受光を邪魔しない。このように、前照灯などの照度確保のために限らず、センサ類の光路確保にも、融雪装置としてインナーレンズ１２０は好適である。また、本開示の構成は、前照灯に限らず、標識灯や、リアランプなどにも好適である。

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、１０１ ：車両用灯具
２ ：ランプボディ
４ ：ランプカバー
２０ ：インナーレンズ
２１ ：表面
２４ ：リブ
２５ ：リブ
３０ ：透明フィルムヒーター
３２ ：電極
３３ ：電極
１２６ ：窓部
Ｄ ：距離
Ｌ１ ：光
Ｌｏ２ ：ランプユニット
Ｓ ：灯室

Claims (6)

1. ランプボディと、
   前記ランプボディに取付けられて灯室を区画するランプカバーと、
   前記ランプカバーに近接して前記灯室内に配置され、前記ランプカバーとの対向面に透明フィルムヒーターが設けられたインナーレンズと、
   を備える、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記透明フィルムヒーターは、上下幅が略一定であり、上縁部と下縁部にライン状の電極が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記インナーレンズは、上端部および下端部から、前記ランプカバーとの対向側とは逆側に向かって突出するフランジ部が設けられており、
   前記透明フィルムヒーターの電極は、前記フランジ部に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記インナーレンズは、窓部が設けられた枠形状であり、
   前記透明フィルムヒーターは前記窓部を覆って、前記インナーレンズに設けられている、
   ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかの請求項に記載の車両用灯具。
5. 前記インナーレンズは、前記灯室内に配置されるランプユニットが照射する光が通過する光通過部にのみ配置される、
   ことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかの請求項に記載の車両用灯具。
6. 前記インナーレンズと前記ランプカバーとの離間距離は３ｍｍ±０．５ｍｍである、
   ことを特徴とする請求項１～請求項５のいずれかの請求項に記載の車両用灯具。

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