JP2023168894A - レンズおよびレンズを備える車両用灯具 - Google Patents

レンズおよびレンズを備える車両用灯具 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の機能が統合されたレンズおよび該レンズを備える車両用灯具を提供する。
【解決手段】第1発光素子11と、第2発光素子12と、第1発光素子11および第2発光素子12を搭載する基板10と、第1発光素子11から出射された光を配光制御する第1配光制御ステップが設けられた第1領域R1と、第2発光素子12から出射された光を配光制御するステップであって第1配光制御ステップとは異なる第2配光制御ステップが設けられた第2領域R2とを含み、第1領域R1と第2領域R2とを区画する開口部24が設けられた単一のレンズ20と、を備えることを特徴とする車両用灯具1。複数の機能を備える単一のレンズ20の、各機能を発揮する領域の間に設けられた開口部24により、導光が区切られ、意図せぬ導光が抑制される。
【選択図】図5

Description

本願発明は、機能的に統合されたレンズおよび該レンズを備える車両用灯具に関する。
複数のランプを統合したコンビネーションランプは、構成する部品点数が多い。各ランプの同等部材の統合・集約による部品点数の削減を目的に、インナーレンズなどのレンズの統合が検討されている(例えば特許文献1)。
特開2016-178009号
しかし、複数のランプユニットのレンズを統合した単一のレンズでは、意図せぬ箇所で露光や導光が発生しやすく、灯具の見栄えが悪くなるという問題がある。
本発明は、これを鑑みてなされたものであり、複数の機能を統合した単一のレンズであり、意図せぬ箇所での露光や導光を抑制したレンズ、および該レンズを備えた車両用灯具を提供することを目的とする。
上記問題を解決するために、本開示のレンズにおいては、単一のレンズであって、第1配光制御ステップが設けられた第1領域と、前記第1配光制御ステップとは異なる第2配光制御ステップが設けられた第2領域とを有し、前記第1領域と、前記第2領域とを区画する開口部が設けられているように構成した。
この態様によれば、開口部によりレンズ内で導光が区切られ、一方の領域に入射した光が、他方の領域に導光されることが抑制され、意図せぬ箇所への導光や露光が抑制される。
また、本開示のある態様においては、第1発光素子と、第2発光素子と、前記第1発光素子および前記第2発光素子を搭載する基板と、前記第1発光素子から出射された光を配光制御する第1配光制御ステップが設けられた第1領域と、前記第2発光素子から出射された光を配光制御するステップであって前記第1配光制御ステップとは異なる第2配光制御ステップが設けられた第2領域とを含み、前記第1領域と前記第2領域とを区画する開口部が設けられた単一のレンズとを備えるように車両用灯具を構成した。
この態様における車両用灯具は、上記のレンズを備えており、一方の領域に入射した光が、他方の領域に導光されることが抑制され、意図せぬ箇所への導光や露光が減少し、車両用灯具としての見栄えの減少が抑制される。
また、ある態様においては、前記レンズを保持するブラケットを備え、前記ブラケットは、前記開口部に係合する係合凸部が形成されており、前記レンズは、前記開口部に前記係合凸部が挿入されて、前記ブラケットに保持されるように構成した。ブラケットの一部がレンズ開口部に係合することで、開口部にて導光が途切れ、意図せぬ導光や露光がより抑制される。
また、ある態様においては、前記係合凸部の端部には、前記レンズを固定する固定部が形成されているように構成した。この態様によれば、開口部を設けることによるレンズの取付時の剛性低下が抑制される。
また、ある態様においては、前記ブラケットは、前記係合凸部の裏面側に、前記係合凸部の位置に対応して設けられた突出部を有するものとした。突出部は領域間に設けられることから、各領域から出射された光が混生することが抑制される。
また、ある態様においては、前記第1発光素子および前記第2発光素子は、異なる色で発光するものとした。上記構成のレンズでは、意図せぬ箇所への導光が抑制されることから、異なる発光素子を用いることによる混色も抑制されるため、異なる色の発光素子を用いることができる。
また、ある態様においては、前記基板は、前記第1発光素子および前記第2発光素子を搭載する単一の基板とした。上記構成のレンズを用いることで、基板も機能を統合させることができる。単一の基板を用いることができ、灯具の部品数削減を図ることができる。
以上の説明から明らかなように、複数の機能を統合した単一のレンズであり、意図せぬ箇所での露光や導光を抑制したレンズ、および該レンズを備えた車両用灯具を提供できる。
好適な実施形態に係る車両用灯具の配設状態を示す。 同車両用灯具の概略構成を説明する斜視図である。 同車両用灯具の正面図である。 図3のIV-IV線に沿った端面図である。 同車両用灯具の分解斜視図である。 インナーレンズを示す。 ブラケットを示す。
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。実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施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。また、以下の実施形態および変形例の説明において、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
(実施形態)
図1は、本開示構成による好適な実施形態に係る車両用灯具1の配設状態を示す。
図1は、車両用灯具1を搭載した車両CARの左後部の後面図である。車両用灯具1は、ターンシグナルランプTURN、ストップランプSTOP、およびバックランプBACKからなるリアコンビネーションランプであり、車両CARの左右の後端部に左右一対で配設される。
各ランプは、概ね同じ大きさに構成されており、車両用灯具1の上方領域がターンシグナルランプTURNとして構成され、中央領域がストップランプSTOPとして構成され、下方領域がバックランプBACKとして構成される。
図2は、車両用灯具1の概略構成を示す斜視図である。図3は、車両用灯具1の正面図である。図4は、図3のIV-IV線に沿った端面図である。図5は、車両用灯具1の分解斜視図である。なお、車両用灯具1および車両用灯具1の構成部材の説明図(図2~図7)においては、光の出射面を車両用灯具1の前方として、これを基準として各方向を説明する。車両用灯具1が車両CARに配設される場合には、180度回転させて車体に装着される。
図2および図3に示すように、車両用灯具1は縦長の略直方体の外形を有し、車両用灯具1を構成する各ランプ(TURN,STOP,BACK)は、正面視して概ね同形状の略正方形として視認される。

車両用灯具1は、ランプハウジングとして、ランプボディ2とランプカバー4とを備える。ランプボディ2は、光の出射面である前面と、上面、底面、および一方の側面(本実施形態においては左側面)が開口された形状となっている。換言すれば、ランプボディ2は矩形の背面および右側面のみからなる。ランプボディ2の開口部にランプカバー4が取り付けられ、内側に灯室Sが形成される。ランプハウジングとして、ランプカバー4は前面、上面、底面、および左側面を構成する。
ランプカバー4は、いわゆるアウターカバーであり、例えばポリカーボネイトなどの光を透過する透明性樹脂で形成された、ほぼ素通しのレンズである。これに限られず、ランプカバー4には、各ランプを点灯したときに光源から出射された光を発散、拡散するための光学ステップが形成されていてもよい。
灯室S内には、主として、基板10、インナーレンズ20、および基板10とインナーレンズ20を保持するブラケット30が収容される。基板10、インナーレンズ20は、それぞれ単一でありながら、ターンシグナルランプTURN、ストップランプSTOP、およびバックランプBACKの機能を備えている。即ち、基板10、インナーレンズ20のそれぞれ上方領域がターンシグナルランプTURNとして機能し、中央領域がストップランプSTOPとして機能し、下方領域がバックランプBACKとして機能する。
(基板)
灯室S内に収容された基板10、インナーレンズ20、およびブラケット30について、詳しく説明する。まず、基板10について説明する。
図4および図5に示すように、基板10は矩形平板状に構成され、その表面には、第1発光素子11、第2発光素子12、第3発光素子13が、発光面を前方に向けて装着されている。基板10は縦方向に長く、三つの発光素子11,12,13は、基板10の幅方向の略中央に、上下方向に等間隔に並んで配置されている。即ち、矩形状の基板10を上下方向に概ね三等分した際の、上方領域の略中央に第1発光素子11が配置され、中央領域の略中央に第2発光素子12が配置され、下方領域の略中央に第3発光素子13が配置される。
三つの発光素子11,12,13は、LED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)、EL(Electro Luminescence)素子などが用いられる。
本実施形態においては、第1発光素子11は、橙色の光を出射する橙色LEDから構成され、ターンシグナルランプTURNの光源として機能する。第2発光素子12は、赤色の光を出射する赤色LEDから構成され、ストップランプSTOPの光源として機能する。第3発光素子13は白色の光を出射する白色LEDから構成され、バックランプBACKの光源として機能する。基板10には、発光素子11,12,13に印加する電流の制御などを行う回路(不図示)も搭載されている。
基板10の左右の側縁部には、基板10を固定するための固定孔16が、それぞれ二つずつ形成されている。
(インナーレンズ)
次に、インナーレンズ20について説明する。 図6は、インナーレンズ20を示す。図6(A)はインナーレンズ20の正面斜視図である。図6(B)はインナーレンズ20の背面斜視図である。図6(C)はインナーレンズ20の端面図である。
インナーレンズ20は、透明樹脂で構成された、厚みが概ね一定の射出成形品であり、正面視して基板10と同等の大きさで、同形状の、縦方向に長い矩形状の外形を有している。
インナーレンズ20は、基板10の前方に組み付けられて、発光素子11,12,13から出射した光を配光制御するための部材である。発光素子11,12,13から出射された光は、インナーレンズ20に入射され、インナーレンズ20において屈折され、あるいは内面反射されて、インナーレンズ20内で導光されたうえで、所定の配光特性で出射されるように構成されている。
インナーレンズ20は、複数の機能が統合された単一のレンズであり、インナーレンズ20を概ね上下方向に三等分した各領域にそれぞれ別のランプの配光形成機能を有している。上方領域である第1領域R1はターンシグナルランプTURNの配光形成機能を有し、中央領域である第2領域R2はストップランプSTOPの配光形成機能を有し、下方領域である第3領域R3は、バックランプBACKの配光形成機能を有する。各領域R1,R2,R3は、発光素子11,12,13の配置に対応しており、それぞれの発光素子の出射光を入射する態様となっている。
インナーレンズ20においては、第1領域R1,第2領域R2,第3領域R3に、それぞれ前方に向かって容器状に大きく膨らむ第1凸部21,第2凸部22,第3凸部23が形成されている。凸部21,22,23は中空形状であり、背面が開口した直方体の箱状に構成される。凸部21,22,23の開口部には共通のフランジ面29が周設されており、フランジ面29により、凸部21,22,23は互いに連結されている。フランジ面29はインナーレンズ20の背面であり、ブラケット30への取付け面となる。
凸部21,22,23には、入射した光を発散、拡散させて、外表面から出射して所定の配光を形成するための配光制御ステップが形成されている。ステップは、例えば魚眼ステップ、フレーネル、シリンドリカル、三角形状など、従来周知の構成を用いてよく、その種類は問わない。本実施形態においては、外形形状は全て同等の箱型凸状に構成されたが、これに限られず、椀形状、パラボラ形状、矩形状などを用いてよく、機能を実施するために、各領域でそれぞれ異なる形態であっても問題ない。
インナーレンズ20が基板10の前方に組み付けられると、凸部21,22,23の内側に、それぞれ発光素子11,12,13が配置される。
第1領域R1に形成された第1凸部21には、第1発光素子11から出射された光を入射し、外表面から出射してターンシグナルランプTURNの配光を形成するための第1配光制御ステップST1が設けられている。第1配光制御ステップST1により、第1発光素子11から出射した橙色光は、第1凸部21の内表面に入射し、インナーレンズ20の表面から出射して、ランプカバー4を通過すると、車両用灯具1の前方にターンシグナルランプTURNの配光を形成する。
同様に、第2領域R2に形成された第2凸部22には、第2発光素子12から出射された光を入射して、外表面から出射してストップランプSTOPの配光を形成する第2配光制御ステップST2が設けられている。第2配光制御ステップST2により、第2発光素子12から出射した赤色光は、第2凸部22の内表面に入射し、インナーレンズ20の表面から出射して、ランプカバー4を通過すると、車両用灯具1の前方にストップランプSTOPの配光を形成する。
同様に、第3領域R3に形成された第3凸部23には、第3発光素子13から出射された光を入射して、外表面から出射してバックランプBACKの配光を形成する第3配光制御ステップST3が設けられている。第3配光制御ステップST3により、第3発光素子13から出射した白色光は、第3凸部23の内表面に入射し、インナーレンズ20の表面から出射して、ランプカバー4を通過すると、車両用灯具1の前方にバックランプBACKの配光を形成する。
第1凸部21と第2凸部22の間のフランジ面29には、第1領域R1と第2領域R2を区切るようにして、幅方向に細く長い第1開口部24が形成されている。同様に、第2凸部22と第3凸部23の間のフランジ面29には、第2領域R2と第3領域R3を区切るようにして、幅方向に細く長い第2開口部25が形成されている。
領域間に設けられた開口部により、一方の領域から入射した光は、他方の領域へは導光されずに、主として入射した領域から出射することとなる。複数の機能を有する単一のインナーレンズ20において、各機能の領域R1,R2,R3を区切る開口部24,25を設けることで、導光を区切り、意図せぬ箇所での露光、導光を抑制した。これにより車両用灯具1の見栄えや機能の低下が抑制される。
第1開口部24の左右の端部には、厚み方向に貫通する挿通孔26,26が、一部が第1開口部24と重なって形成されている。同様に、第2開口部25の左右の端部には、厚み方向に貫通する挿通孔26,26が形成されている。四つの挿通孔26は、インナーレンズ20をブラケット30に取付けるための固定部であり、インナーレンズ20は、基板10とともに、第1固定部材50によりブラケット30に共締めされる(図5参照)。インナーレンズ20の固定部を開口部24,25の近傍に設けることで、開口部を設けることによるインナーレンズ20の取付時の強度の低下を抑制した。
(ブラケット)
次にブラケット30について説明する。図7は、ブラケット30を示す。図7(A)はブラケット30の正面斜視図である。図7(B)はブラケット30の背面斜視図である。
ブラケット30は、基板10とインナーレンズ20の背面に配置されて両部材を係合して保持する部材である。基板10とインナーレンズ20は、ブラケット30を介してランプボディ2に取付けられる。
ブラケット30は、ベースとなる平板矩形状のベース面39を有する。ベース面39の背面には、前方に向かって僅かに窪んだ矩形状の収容部43が形成されている。収容部43は、インナーレンズ20の一部および基板10を重ねて収容するために設けられている。このため、収容部43は、インナーレンズ20および基板10の形状に対応して形成されている。
まず、収容部43の矩形状の外形は、基板10およびインナーレンズ20の外形に対応して形成されている。収容部43の底面には、インナーレンズ20の第1凸部21、第2凸部22、第3凸部23に対応した、矩形状の第1係合孔31、第2係合孔32、第3係合孔33が上下方向に並んで形成されている。加えて、収容部43の底面には、第1係合孔31と第2係合孔32の間に、インナーレンズ20の第1開口部24に係合する第1係合凸部37が、幅方向に伸びて突設されている。同様に、収容部43の底面には、第2係合孔32と第3係合孔33の間に、インナーレンズ20の第2開口部に係合する第2係合凸部38が、幅方向に伸びて突設されている。さらに、第1係合凸部37および第2係合凸部38の左右の端部にはそれぞれ、基板10およびインナーレンズ20を締結するための第1ボス41,41が形成されている。
最初にインナーレンズ20がブラケット30の背面に取り付けられると、収容部43にインナーレンズ20の第1凸部21、第2凸部22、第3凸部23が、それぞれブラケット30の第1係合孔31、第2係合孔32、第3係合孔33に挿通して係合する。さらに、インナーレンズ20の第1開口部24、第2開口部25が、ブラケット30の第1係合凸部37、第2係合凸部38が挿通して係合する。加えて、インナーレンズ20の四つの挿通孔26に、ブラケット30の4つの第1ボス41が挿通する。これにより、インナーレンズ20は、ブラケット30の係合孔31,32,33から凸部21,22,23を前方に露出させて、収容部43内に収容される(図4参照)。
収容部43には、収容されたインナーレンズ20の上から、さらに基板10が重ねて収容される。基板10の固定孔16は、第1ボス41に対応して形成されており、第1ボス41を固定孔16に挿通させて、基板10の前面をインナーレンズ20のフランジ面29の背面に当接させて、収容部43に収容される(図4参照)。
基板10がインナーレンズ20に重なり収容部43に収められた状態で、鍔付きタッピングネジなどの第1固定部材50が第1ボス41に締結され、基板10およびインナーレンズ20がブラケット30に取付けられる(図5参照)。
ブラケット30の四隅には、それぞれ背面に突出する第2ボス42が形成されており、第2固定部材60が、ランプボディ2の背面に形成された孔3を挿通して、この第2ボス42に締結されることで、ブラケット30を介して、基板10およびインナーレンズ20がランプボディ2に取付けられる(図5参照)。
ブラケット30は、非透光性樹脂で構成された射出成形品である。インナーレンズ20の各領域間に設けられた開口部24,25にブラケット30の一部が係合することで、各領域からインナーレンズ20内に入射した光が、他の領域にまで導光されることがより抑制され、開口部から露光することも防止される。
ブラケット30には、係合凸部37,38の裏面側、即ち、ベース面39の表面側に、前方に向かって突出する平板状の突出部34,35が形成されている。係合凸部37,38は、インナーレンズ20の領域同士を区切る開口部24,25に対応して形成されていることから、突出部34,35も各領域を区切り、各領域からの出射光が互いに干渉することを抑制するように働く。
即ち、第1係合凸部37に対応して設けられた第1突出部34は、第1領域R1および第2領域R2間に形成されおり、第1領域R1から出射した光のうち、より下方(第2領域R2の前方)へ出射しようとした光は、第1突出部34により下方領域への侵入を阻まれる。また第2領域R2から出射した光の一部が、より上方(第1領域R1の前方)へ出射しようとしても、第1突出部34に上方領域への侵入を阻まれる。第1領域R1で形成されて前方に投影されたターンシグナルランプTURNの配光と、第2領域R2で形成されて前方に投影されたストップランプSTOPの配光が、他領域まで照射されて混色や混生することが第1突出部34により抑制される。同様に、第2係合凸部38の裏面側に設けられた第2突出部35は、第2領域R2で形成されたストップランプSTOPの配光と、第3領域R3で形成されたバックランプBACKの配光が、混色または混生することを抑制している。
基板10には、取付け用の固定孔16が設けられているが、ブラケット30の係合凸部37,38を挿通される開口部は設けられていない。係合凸部37,38は、フランジ面29からインナーレンズ20の背面に突出して基板10と干渉せぬように高さを設定されており、基板10は収容部43に嵌り、安定して配置される。これは、基板に係合用の開口部が設けられると、基板の剛性の低下や基板成形工数の増加を招くことから、これを抑制するとともに、係合用の開口部により、発光素子の点灯に伴う発熱の熱伝導が妨げられ、放熱が不十分となり発光素子の発光効率が低下するのを防止している。光源間に係合用の開口部を設けず、単一の基板10の全体に点灯の発熱を伝熱させて放熱性を確保した。
上記構成のインナーレンズ20と組み合わせることで、単一の基板10に異なる発光色の発光素子を搭載させることが可能となる。レンズのみならず基板も機能を統合することができる。同様に、光学部品の取り付け部材であるブラケットも、単一のブラケット30で、三つの機能を有する単一の基板10およびインナーレンズ20をランプボディ2の取付けることができる。ランプ部品の各機能が統合、集約され、単一のランプユニットで多機能化が可能となる。少ない部品点数により組立が容易な多機能車両用灯具を提供でき、灯具の組立工数の削減、および軽量化が図られる。
(変形例)
本開示の構成は、リアコンビネーションランプに限られず、前照灯や標識灯など、2以上の機能を備えた他の車両用灯具にも好適である。加えて、本開示の構成は、インナーレンズのみならず、アウターレンズなど、光学部材としての他のレンズにも適用することができる。
また、本実施形態においては、第1発光素子11、第2発光素子12、第3発光素子13は、全て異なるランプに用いられる、異なる色の光源であったが、これに限られず、異なる機能を発揮するために統合された光源およびレンズに、本開示の構成は適用できる。例えば、同じ赤色光を用いるテールランプおよびストップランプを含むコンビネーションランプの光源ユニットにも本開示の構成は適用できる。また、ロービーム配光の下方領域を形成するための第1光源、カットラインを含めたロービーム配光の上方領域を形成する第2光源、第1光源用の第1配光制御ステップおよび第2光源用の第2配光制御ステップが形成された単一のインナーレンズを含むロービームランプユニットにおいても、本開示の構成を用いることができる。複数の光源ユニットが形成する光照射パターンを重ね合わせて所定の配光パターンを形成するランプユニットなどにも、本開示の構成を適用できる。
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 :車両用灯具
10 :基板
11 :第1発光素子
12 :第2発光素子
13 :第3発光素子
20 :インナーレンズ
24 :第1開口部
25 :第2開口部
26 :挿通孔(取付部)
30 :ブラケット
34 :第1突出部
35 :第2突出部
37 :第1係合凸部
38 :第2係合凸部
R1 :第1領域
R2 :第2領域
R3 :第3領域
ST1 :第1配光制御ステップ
ST2 :第2配光制御ステップ
ST3 :第3配光制御ステップ

Claims (9)

  1. 単一のレンズであって、
    第1配光制御ステップが設けられた第1領域と、前記第1配光制御ステップとは異なる第2配光制御ステップが設けられた第2領域とを有し、
    前記第1領域と、前記第2領域とを区画する開口部が設けられている、
    ことを特徴とする車両用灯具に備えられるレンズ。
  2. 第1発光素子と、
    第2発光素子と、
    前記第1発光素子および前記第2発光素子を搭載する基板と、
    前記第1発光素子から出射された光を配光制御する第1配光制御ステップが設けられた第1領域と、前記第2発光素子から出射された光を配光制御するステップであって前記第1配光制御ステップとは異なる第2配光制御ステップが設けられた第2領域とを含み、前記第1領域と前記第2領域とを区画する開口部が設けられた単一のレンズと、
    を備えることを特徴とする車両用灯具。
  3. 前記レンズを保持するブラケットを備え、
    前記ブラケットは、前記開口部に係合する係合凸部が形成されており、
    前記レンズは、前記開口部に前記係合凸部が挿入されて、前記ブラケットに保持される、
    ことを特徴とする請求項2に記載の車両用灯具。
  4. 前記係合凸部には、前記レンズを固定する固定部が形成されている、
    ことを特徴とする請求項3に記載の車両用灯具。
  5. 前記ブラケットは、前記係合凸部の裏面側に、前記係合凸部の位置に対応して設けられた突出部を有する、
    ことを特徴とする請求項3に記載の車両用灯具。
  6. 前記ブラケットは、前記係合凸部の裏面側に、前記係合凸部の位置に対応して設けられた突出部を有する、
    ことを特徴とする請求項4に記載の車両用灯具。
  7. 前記第1発光素子および前記第2発光素子は、異なる色で発光する、
    ことを特徴とする請求項2~請求項6のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  8. 前記基板は、前記第1発光素子および前記第2発光素子を搭載する単一の基板である、
    ことを特徴とする請求項2~請求項6のいずれか一項に記載の車両用灯具。
  9. 前記基板は、前記第1発光素子および前記第2発光素子を搭載する単一の基板である、
    ことを特徴とする請求項7に記載の車両用灯具。
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