JP3901637B2 - 白熱灯のためのフィラメント構造体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラメント構造体に関し、より具体的には、白熱灯に使用するのに適したフィラメント構造体に関する。
【0002】
【発明の背景】
白熱灯のためのフィラメントは、一般的にコイル部分と非コイル部分とを含み、コイル部分がフィラメントの実際に発光する部分である。フィラメントの非コイル部分は、フィラメント構造体全体をリード線に取り付けるために使用される。この目的のために、チューブを非コイル部分の自由端上に置き、次いで該チューブをリード線に熔接することが知られている。タングステンフィラメントは、通常モリブデンで作られるリード線に容易には熔接できないから、この手順は必要である。チューブもまたモリブデンで作られるならば、それは好ましいことである。
【0003】
米国特許第5,808,399号は、フィラメントを白熱灯のリード線に固定するための方法を開示している。この公知の方法においては、モリブデン箔が使用される。箔でフィラメントの非コイル部分の自由端の周りを包み、次いで箔はその両端部において互いに押しつぶされる。箔のヒレ状の両端部が熔接電極の位置にくる場合があり、それが熔接不良を招くことになる。
【0004】
箔で包む代わりに、チューブを使用し、これをフィラメントの両端部に被せることも知られている。普通、モリブデンチューブは、帯板材料で作られ、チューブ状に巻かれる。その結果、チューブの外套には軸方向のスリットがある。スリットの存在、更に詳しく言えば、フィラメント構造体の製造工程中におけるスリットの位置が、幾つかの問題の原因となる。製造工程において、チューブはフィラメントの非コイル部分上に圧接される。チューブが圧接顎の間で不都合な位置にきた場合には、スリットが広く口を開くことがある。熔接工程中にこの広く開いたスリットが電極の間で回転した場合には、熔接機は所定量の材料を熔接(そして溶融)するように調整されているから、フィラメントとチューブとの間に基準以下の電気的接触が生じる。広いスリットが熔接位置にくる場合には、熔接される材料の量が少な過ぎて、電気的接触不良を招くことになる。
【0005】
従って、標準熔接品質を達成するために、上記の悪影響を軽減してチューブを正しく位置決めできるフィラメント構造体に対する特別な要請がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の例示的な一実施形態においては、フィラメント構造体は、コイル部分と非コイル部分とを有するフィラメントを含む。フィラメントの非コイル部分は、該非コイル部分の自由端上に置かれたチューブを備えている。チューブは、中心軸線と2つの端部とを有する。チューブの少なくとも1つの端部は、該チューブ端部の中間平面より明確に上方に突出した延長部を含む。この中間平面は、チューブの中心軸線に対して垂直である。「中間平面(medium plane)」という用語によって、この平面がチューブ端部の末端点からほぼ等距離にあることが示されている。
【0007】
チューブをフィラメントの自由端上に位置決めするための方法も開示される。この方法の例示的な実施形態には、以下の段階が含まれる。
【0008】
フィラメントの自由端は、該自由端が上向きに突出するように、2つの平行な支持面の間のスリット内に挿入される。スリットの幅は、チューブの直径よりも明確に小さい。チューブの端部には延長部が設けられ、この延長部は該チューブ端部の中間平面より明確に上方に突出する。該中間平面は、チューブの中心軸線に対して垂直である。フィラメントの自由端が実質的にチューブの全長に沿って挿入されるように、チューブが該フィラメントの自由端上に置かれる。この位置において、フィラメントの自由端はチューブの中心軸線と実質的に同心であり、チューブの延長部は支持面に向かって下向きに突出する。重力によって、チューブの下端部は支持面の少なくとも1つに当接する。フィラメントは、支持面に沿ってスリット内で前進させられる。フィラメントの移動中に、チューブの延長部と支持面の1つとの間で生じる摩擦力により、チューブはフィラメントの自由端の周りで回転させられる。この摩擦力は、延長部と対応する支持面との間の相対運動に際して生じる。
【0009】
このフィラメント構造体と方法は、常にチューブが好適に定められた姿勢で、熔接位置に到達するという利点を提供する。チューブの姿勢が実質的に同一であることによって、チューブのスリットを常に熔接位置から外すことができる。その結果として、信頼できる標準品質の熔接が得られる。更にもう1つの利点は、提案した方法は、複雑な追加的装置の使用を必要とせず、現存の製造施設に容易に適用できるということである。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1及び図2には、コイル部分14と非コイル部分16とを備えたフィラメント12を含むフィラメント構造体10が示されている。図1に示すように、通常、フィラメント12は対称形であって、2つの非コイル部分16が、コイル部分14の各端部にある。別の構成では、一方の非コイル部分16が他方の非コイル部分16に対して或る角度をなす、例えば図2のフィラメント構造体11で示すように実質的に垂直をなすことも通例である。この構成は、特定の用途、つまりそのフィラメント構造体が使用される白熱灯の形式に応じて決まる。例えば自動車の前照灯のためのハロゲン白熱灯のようなランプはよく知られており、これ以上の説明は要しない。
【0011】
チューブ18は、フィラメント12の各々の非コイル部分16上に、更に詳しく言えば、非コイル部分16の自由端20上に置かれる。チューブ18の役割については上に説明したが、それはすなわち、チューブ18をリード線(図1及び図2には示さず)に熔接することにより、タングステンフィラメント12がリード線に固定されるということである。
【0012】
チューブ18の形状及び機能については、図3から図7を参照しながら説明する。
【0013】
図3には、フィラメント構造体10のチューブ18が拡大図で示されている。チューブ18は、普通、モリブデンで作られ、シート材料を巻いて形成されるから、結果としてチューブ18の外套に沿ってスリット22が生じる。チューブ18の中心軸線Aは、その胴部の母線に対して平行であると見なされる。
【0014】
チューブ18は、第1の端部24と第2の端部26とを有し、図3においては第1の端部24が上向きに示されている。チューブ18の少なくとも1つの端部24は、延長部28を含む。この延長部28は、チューブ18の端部24の中間平面P1より明確に上方に突出している。すなわち、延長部28は、中心軸線Aに沿ってチューブ18から離れる方向へ突出している。中間平面P1は、図4において最も良く分るように、チューブの中心軸線Aに対して垂直な平面として定義される。「中間平面」という用語によって、平面P1が、おおよそ端部24におけるチューブ18の全ての末端点の「重心」にあることを意味している。更に詳しく言えば、中間平面P1は、点30においてチューブ18の中心軸線Aと交叉し、ここで、チューブの中央垂直面P3から点30までの距離は、第1の端部24における全ての末端点の中央垂直面P3からの距離の平均値である。換言すると、延長部28は、チューブ18の中央垂直面P3から最も大きな距離にあることになる。
【0015】
チューブ18の他方の端部26も、延長部29を備えているのが好ましい。以下において説明する理由で、延長部28、29は互いに実質的に等しい。このことは、延長部29もまた、チューブ18の他端部26の中間平面P4より明確に上方に突出していることを意味し、中間平面P4は、第1の端部24の中間平面P1と同様に定義される。図3及び図4において、他方の端部26の延長部29は下向きに突出することは明らかである。
【0016】
特に好ましい実施形態においては、チューブ18の端部24、26は、鋭角に切られている。このことは、第1の端部24の主端部平面P2は、該主端部平面P2が対応するチューブ端部24の中間平面P1と交叉するように、垂直中間平面P1に対して角度αをなすことを意味する。この場合、延長部28は、対応する中間平面P1に対して外向き方向に突出するチューブ端部24の部分によって構成される。チューブ18の反対側の対応する中間平面P4の側にある他方のチューブ端部26の延長部29に対し、同じことが当てはまることは明らかである。
【0017】
中間平面P1と主端部平面P2との間の角度αの値は、10〜40°の範囲、好ましくは20〜25°の間にある。
【0018】
チューブ18の使用法を、図5から図7を参照しながら説明する。これらの図は、本発明の別の態様を具体化した方法において実行される段階を示したものである。この方法は、フィラメントの自由端上におけるチューブの位置決め、更に詳しく言えば、チューブの配向、例えば適正な熔接のための、フィラメント12の自由端20上でのチューブ18の適正な配向に関する。しかしこの方法は、チューブの正しい位置決めが必要となる同様な他の目的のためにも、利用することができる。該方法は、以下の段階を含む。
【0019】
フィラメント(その非コイル部分16のみが図示されている)の自由端20は、図5において最もよく分るように、該自由端20が上向きに突出するように、2つの平行な支持面62、64の間のスリット60内に挿入される。スリット60の幅dは、チューブ18の直径Dより明確に小さくなるように選ばれる。これにより、チューブ18がフィラメント12の自由端20上に置かれた時、チューブ18が支持面62、64の間のスリット60に落ち込まないことを保証する。
【0020】
図3及び図4を参照して説明したように、チューブ18はその両端に延長部28、29を、すなわちチューブ端部の中間平面より明確に上方に突出した延長部28、29を備えている。換言すると、延長部28、29は、チューブ18の両端部において、チューブ18の中心軸線と平行に突出している。
【0021】
フィラメント12の自由端20が、実質的にチューブの全長に沿ってチューブ18内に挿入されるように、チューブ18は、支持面62、64の間のスリット60から突き出た非コイル部分16の上に置かれる。この位置において、フィラメント12の自由端20は、チューブ18の中心軸線と実質的に同心である。チューブ18の延長部の1つは、下向きに、すなわち支持面62、64に向かって突出している。チューブ18はフィラメント12の非コイル部分16の上に緩く嵌合するから、チューブ18は非コイル部分16に沿って完全に滑り落ちて、図6において最もよく分るように、チューブ18の下端部が支持面62、64の少なくとも1つに当接する。
【0022】
この位置において、フィラメント12は、支持面62、64に沿ってスリット60内で前進させられる。その結果、チューブ18の延長部28又は29と支持面62、64の1つとの間で生じる摩擦力により、チューブ18はフィラメント12の自由端20の周りで回転させられる。図7を参照して説明されるように、摩擦力は、延長部28、29と対応する支持面62、64との間の相対運動によって生じる。
【0023】
フィラメント12は、様々な手段、例えば振動送りによってスリット内で移動させることができる。フィラメント12が方向Fに向かって動くと仮定すると、支持面62又は64とチューブ18との間で摩擦力Ffが生じる。この摩擦力は、チューブ18と支持面62とが接触する位置において、すなわちチューブ18の最下点において生じる。チューブ18の各々の端部上の延長部28、29によって、チューブ端部上に適切に形成された最下点が設けられる。言い換えると、チューブ18は延長部28又は29によって支持面上に支持される。
【0024】
摩擦力Ffは、接線方向成分Ftと半径方向成分Frとで構成されると見なすことができる。半径方向成分Frは、フィラメント12の非コイル部分16によって相殺され、該非コイル部分16は軸として働き、かつその上でチューブ18がほぼ自由に回転できる。しかしながら、摩擦力Ffの接線方向成分Ftは、他の力によって相殺されず、従ってこの成分は、チューブ18をFRで示した方向へ回転させることになる。
【0025】
当業者には明らかなように、チューブ18は、該チューブ18に作用する力が対称的でない場合にのみ回転されることになる。延長部28又は29がフィラメントの後方(移動方向に対して)に位置決めされると、チューブ18は両方の支持面62、64上に支持され、2つの側部に作用する回転力は互いに相殺されることになる。この位置において、チューブ18はそれ以上回転することなく、好適に定められた配向方向に維持される。
【0026】
チューブ18は、多くのやり方でフィラメント12の自由端20上に被せることができる。1つの可能な方法は、多数の実質的に等しいチューブ18を、支持面62、64の間のスリット60内で上向きに突き出たフィラメント12の自由端20上に落下させる方法である。実施においては、チューブ18の1つが常にフィラメント12の自由端20上に落下することになる。
【0027】
チューブ18の配向に続く工程が、図8に図示されている。この工程において、チューブ18は2つの電極68、70の間でリード線66に熔接される。品質の良い信頼できる熔接を達成するために、チューブ18のスリット22が熔接点72にも、又電極70にも位置しないことが保証されなくてはならない。本発明によって提案した方法及びフィラメント構造体は、常に、チューブ18が好適に定められた配向で熔接位置に到達することを保証する。
【0028】
ここに提案したフィラメント構造体は、例えば図9に示された自動車用ランプ80のような白熱灯において有利に使用することができる。自動車用ランプ80は、金属基部84に固定されたガラス球82を備えたハロゲン白熱灯である。球82は、図2に示されたフィラメント構造体11と同様なフィラメント構造体86を取り囲む。タングステンフィラメント88の両端部には、図3に示されたチューブ18と同じチューブ18が設けられる。フィラメント12は、適切に配向されたモリブデンチューブ18の助けによって、リード線92、94に熔接される。それによって、ランプ80の長い寿命と信頼性のある作動が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を具体化したフィラメント構造体の側面図。
【図2】 フィラメント構造体の別の実施形態の側面図。
【図3】 図2に示すフィラメント構造体のチューブの拡大斜視図。
【図4】 図3に示すチューブの概略側面図。
【図5】 図3に示すチューブを位置決めする方法の段階を示す図。
【図6】 図3に示すチューブを位置決めする方法の別の段階を示す図。
【図7】 図5及び図6に示す位置決め装置の拡大概略平面図。
【図8】 フィラメント上でのチューブの位置決めに続く熔接工程の概略図。
【図9】 本発明を具体化したフィラメント構造体を備えた白熱灯の側面図。
【符号の説明】
10 フィラメント構造体
12 フィラメント
14 コイル部分
16 非コイル部分
18 チューブ
20 自由端
Claims (10)
- 白熱灯のためのフィラメント構造体であって、
コイル部分と非コイル部分とを有するフィラメントと、
前記非コイル部分の自由端上に置かれたチューブと、を含み、
該チューブが、中心軸線と2つの端部とを有し、該チューブの少なくとも1つの端部が、該チューブの中心軸線に対して垂直な、該チューブの端部の中間平面よりも上方に突出した延長部を含む、
ことを特徴とするフィラメント構造体。 - 前記チューブ端部の主端部平面は、該主端部平面が前記中間平面と交叉するように、該中間平面に対して或る角度をなし、前記延長部が、前記中間平面に対して外向き方向に突出した前記チューブ端部の一部によって構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のフィラメント構造体。
- 前記主端部平面が、前記中間平面に対して10〜40°の角度をなすことを特徴とする、請求項2に記載のフィラメント構造体。
- 前記主端部平面が、前記中間平面に対して20〜25°の角度をなすことを特徴とする、請求項3に記載のフィラメント構造体。
- 前記チューブの両端部が、延長部を含むことを特徴とする、請求項1に記載のフィラメント構造体。
- 前記チューブが、該チューブの中心軸線に対して実質的に平行なスリットを含むことを特徴とする、請求項1に記載のフィラメント構造体。
- フィラメント構造体を含む白熱灯であって、
コイル部分と非コイル部分とを有するフィラメントと、
該非コイル部分の自由端上に置かれたチューブと、を含み、
該チューブが、中心軸線と2つの端部とを有し、該チューブの少なくとも1つの端部が、該チューブの中心軸線に対して垂直な、該チューブの端部の中間平面よりも上方に突出した延長部を含む、
ことを特徴とする白熱灯。 - 直径と中心軸線とを有するチューブを、フィラメントの自由端上に位置決めするための方法であって、
該フィラメントの自由端を、該自由端が上向きに突出するように、2つの平行な支持面の間の、前記チューブの直径よりも小さい幅を有するスリット内に挿入する段階と、
前記チューブの中心軸線に対して垂直な、該チューブの端部の中間平面よりも上方に突出するように、該チューブの端部上に延長部を設ける段階と、
前記フィラメントの自由端が実質的に前記チューブの全長に沿って該チューブ内に挿入され、該フィラメントの自由端が前記チューブの中心軸線と実質的に同心になり、前記チューブの延長部が前記支持面に向かって下向きに突出し、かつ前記チューブの下端部が前記支持面の少なくとも1つに当接するように、前記チューブを該フィラメントの自由端上に置く段階と、
前記フィラメントを前記支持面に沿って前記スリット内で前進させる段階と、
前記チューブの延長部と対応する前記支持面との間の相対運動に際して、該延長部と該支持面の1つとの間で生じる摩擦力によって、前記フィラメントの自由端の周りで前記チューブを回転させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記チューブの1つが前記フィラメントの自由端上に落下するように、前記支持面の間のスリット内で上向きに突き出る前記フィラメントの自由端上に、多数の実質的に同一のチューブを落下させることによって、前記チューブが該フィラメントの自由端上に置かれることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 前記フィラメントが、振動送りによって前記支持面の間のスリット内で前進させられることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
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