JP6105318B2 - 車両用灯具の放熱構造 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子を光源とする光源ユニットとその照射位置を調整するためのエイミング機構を備えた車両用灯具の放熱構造に関するものである。

前照灯等の車両用灯具は、ハウジングとその開口部を覆うレンズによって画成された灯室内に少なくとも光源を収容して構成されるが、近年、視認性やデザイン性の観点から光源にＬＥＤ等の半導体発光素子を採用するものが実用化されている。

ところが、半導体発光素子は、従来のハロゲンランプやＨＩＤランプ等と違って発熱量が大きく、適切な放熱構造を具備しなければ過熱によって明るさの低下や劣化の促進を招くという問題が発生する。

又、前照灯は、これを車体に取り付けた後に照射位置を微調整（エイミング）する必要があり、そのためのエイミング機構が備えられている。

特許文献１には、エイミング機構を備える車両用灯具の放熱構造として図７に示す構成が提案されている。

即ち、図７は特許文献１において提案された車両用灯具の側断面図であり、図示の車両用灯具１０１においては、灯室１０２外に位置する放熱フィン１０３ａを備えた放熱部材（ヒートシンク）１０３を設け、光源ユニット１０４，１０５を支持するブラケット１０６に内蔵されたヒートパイプ１０７を、伝熱部材で構成された球状凸部と球状凹部とを嵌合させて成る関節可動伝熱部材１０８を介して前記放熱部材１０３に接続する構成が採用されている。このような構成によれば、光源ユニット１０４，１０５において発生した熱が、ヒートパイプ１０７内を上昇して関節可動伝熱部材１０８を経て灯室１０２の外側に配置された放熱部材１０３の放熱フィン１０３ａから外部に放熱されるため、高い放熱性が得られる。

特開２００９−０８７７３３号公報

しかしながら、特許文献１において提案された図７に示す車両用灯具１０１においては、ボールジョイントを備えたヒートパイプ１０７を複数本組み合わせる必要がある他、ブラケット１０６にヒートパイプ１０７を嵌合させる必要があるため、製造が困難であるとともに、コストアップを免れないという問題がある。

又、ヒートパイプ１０７によって熱輸送した先には、放熱部材１０３が別途必要となり、部品点数の増加と構造の複雑化及びコストアップを招くという問題がある。因みに、放熱部材１０３を設けない場合には、ハウジング１０９への伝熱面積はヒートパイプ１０７の断面積のみとなって非常に小さくなってしまう。

そこで、光源ユニットを支持するブラケットに凸球面部材を設け、ハウジングに凹球面部材を設け、これらの凸球面部材と凹球面部材とを球面接合させる構成が考えられる。これによれば、ブラケットとハウジング間の伝熱面積が増え、光源ユニットからブラケットを経てハウジングに至る効果的な熱伝導が促進される。そして、ブラケットはハウジングに対して全方向に回動可能に支持されるため、該ブラケットに支持された光源ユニットの照射位置を微調整することができる。この結果、所要のエイミング機能を確保しつつ、高い放熱性を確保することができ、光源ユニットの温度上昇を抑えることができる。

ところが、互いに球面接合する凸球面部材と凹球面部材を正確に球面形状に仕上げることは実際には至難であり、例えば球面接合部の形状を０．１ｍｍ単位の誤差以内で成形することは困難である。特に、量産性を考慮した場合、凸球面部材と凹球面部材を安価に量産することは困難である。

そして、凸球面部材と凹球面部材の球面形状を仮に正確に形成することができたとしても、球面接合部の重力方向の密着性が最も高く、他の部位、特に水平方向の密着性が低く、この密着性の低い部位からは熱が伝わりにくいために所期の目的を達成することができないという問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、所要のエイミング機能を確保しつつ高い放熱性を確保するための凸球面部材と凹球面部材の公差を吸収して両部材の球面接合部の密着性を高めることができる車両用灯具の放熱構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ハウジングとその開口部を覆うレンズによって画成された灯室内に、半導体発光素子を光源とする光源ユニットを収容するとともに、該光源ユニットをエイミング機構によって前記ハウジングに位置調整可能に支持して成る車両用灯具の放熱構造であって、
前記光源ユニットを支持するブラケットに凸球面部材を設け、前記ハウジングに凹球面部材を設け、これらの凸球面部材と凹球面部材とを球面接合させるとともに、両者の間に、重力方向の厚さが他方向の厚さよりも薄い弾性体を介設したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記弾性体は、重力方向の厚さを最小とし、該重力方向から遠ざかるに従って厚さを漸次厚くしたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記弾性体に切れ込みを入れ、或いは前記弾性体を複数に分割して間に空隙を設けたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記弾性体の凹球面を、前記弾性体よりも熱伝導率が高くて弾性変形可能な金属プレートで被覆したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記凸球面部材と前記弾性体との嵌合部又は前記凸球面部材と前記金属プレートとの嵌合部に熱伝導性潤滑剤を介在させたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、凸球面部材と凹球面部材の球面形状の公差が弾性体の弾性変形によって吸収されるため、両部材の球面接合部の密着性が高められ、ブラケットとハウジング間の伝熱面積が増えるために光源ユニットからブラケットを経てハウジングに至る効果的な熱伝導が促進される。そして、ブラケットはハウジングに対して全方向に回動可能に支持されるため、該ブラケットに支持された光源ユニットの照射位置を微調整することができる。この結果、所要のエイミング機能を確保しつつ、高い放熱性を確保することができ、光源ユニットの温度上昇を抑えることができる。又、凸球面部材と凹球面部材の球面形状の公差が弾性体の弾性変形によって吸収されるため、両部材の量産性が高められる。

請求項１及び２記載の発明によれば、弾性体の重力方向の厚さを他方向の厚さよりも薄くしたため、弾性体の重力方向の弾性力が他方向の部位の弾性力よりも小さく抑えられ、球面接合部の密着性が重力方向とその他の方向とで略等しくなり、球面接合部に大きな伝熱面積が確保されて放熱性が高められる。

請求項３記載の発明によれば、弾性体に切れ込みを入れ、或いは弾性体を複数に分割して間に空隙を設けることによって、弾性体を容易に変形させて球面状に成形することができる。

請求項４記載の発明によれば、光源ユニットからブラケットを経て凸球面状部材へと伝導する熱を熱伝導性の高い金属プレートからハウジングへと積極的に伝導させることができるため、光源ユニットの温度上昇が効果的に抑えられる。

請求項５記載の発明によれば、前記凸球面部材と弾性体との嵌合部又は凸球面部材と金属プレートとの嵌合部に熱伝導性潤滑剤を介在させため、ブラケットのハウジングに対する回動が円滑になされて所要のエイミングが可能となるとともに、凸球面部材から凹球面部材への伝熱が促進されてハウジングへの熱伝導が効率良くなされる。

本発明の実施の形態１に係る車両用灯具の放熱構造を示す斜視図である。 図１のＡ部の正断面図である。 本発明の実施の形態２に係る放熱構造を示す部分正断面図（図２と同様の図）である。 本発明の実施の形態３に係る放熱構造を示す部分正断面図（図２と同様の図）である。 本発明の参考例１に係る放熱構造を示す部分正断面図（図２と同様の図）である。 本発明の参考例２に係る放熱構造を示す部分正断面図（図２と同様の図）である。 特許文献１において提案された車両用灯具の側断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る車両用灯具の放熱構造を示す斜視図であり、本実施の形態に係る車両用灯具は、車両の前部左右に配置される前照灯であって、この前照灯は、ハウジング１とその前面開口部を覆う不図示のレンズによって画成された灯室内に光源ユニット２を収容して構成されている。尚、本実施の形態では、ハウジング１は光不透過性の熱伝導樹脂によって一体成形されている。

上記光源ユニット２は、基板３上に実装されたＬＥＤ４を光源とするものであって、金属製のブラケット５の平板状の本体部５Ａから前方に向かって略水平に一体に突出するブロック状の支持部５Ｂ上に配置されている。そして、この光源ユニット２は、その照射位置を微調整するためのエイミング機構によってハウジング１に対して垂直及び水平方向に回動可能に支持されており、エイミング機構は３本のエイミングボルト６，７，８によって構成されている。尚、本実施の形態では、基板３はアルミベース基板で構成され、ＬＥＤ４には黄色蛍光体を含有する青色ＬＥＤが使用されている。又、ブラケット５の材質には、ＨＴ−１（ダイカスト用高熱伝導合金）が使用されている。

ここで、ブラケット５とこれに配置された光源ユニット２は、１本のエイミングボルト７の接続部を支点として上下及び左右に回動可能に支持されており、エイミングボルト７の先端は、不図示のボールジョイントによってブラケット５に接続されている。尚、本実施の形態では、エイミングボルト６〜８は鉄系材料で構成されており、その表面にはユニクロームめっきが施されている。

而して、当該前照灯を車体に取り付けた後、エイミングボルト８を回せば、ブラケット５と光源ユニット２が支点を中心として上下に回動して光源ユニット２の照射位置が垂直方向に微調整され、エイミングボルト６を回せば、ブラケット５と光源ユニット２が支点を中心として左右に回動して光源ユニット２の照射位置が水平方向に微調整される。

ところで、本実施の形態では、光源ユニット２を支持するブラケット５とハウジング１とは球面接合しており、ブラケット５とこれに支持された光源ユニット２はハウジング１に対して垂直及び水平方向に回動可能に支持されている。

具体的には、ブラケット５の平板状の本体部５Ａの下部と側部には、凸球面状の接合面を有する凸球面部材９，１０がそれぞれ一体に形成されている。又、ハウジング１の前面からは２つのブロック状の凹球面部材１１，１２が前方に向かってそれぞれ水平に一体に突設されており、これらの凹球面部材１１，１２には、凹球面状の接合面がそれぞれ形成されている。

ここで、一方の凸球面部材１０と凹球面部材１２の球面接合部の構成の詳細を図２に基づいて説明する。尚、他方の凸球面部材９と凹球面部材１１の球面接合部の構成は一方の凸球面部材１０と凹球面部材１２のそれと同じであるため、これについての図示及び説明は省略する。

図２は図１のＡ部の正断面図であり、凸球面部材１０と凹球面部材１２の各接合面は、光源ユニット２とブラケット５の回動支点（エイミングボルト７の先端のブラケット５への接続点）を中心とする球面として構成されており、両者は間に円弧曲面状の弾性体１３を介して互いに嵌合している。又、弾性体１３と凸球面部材１０の接合面との間には、熱伝導性グリス等の熱伝導性潤滑剤１５が介在している。尚、図１に示すように、他方の凸球面部材９と凹球面部材１１との間にも弾性体１４が介設されており、この弾性体１４と凸球面部材９との間には熱伝導性潤滑剤１５が介在している。又、弾性体１３，１４はゴムやスポンジ等によって構成されており、これらの弾性体１３，１４は固定側の凹球面部材１１，１２に、それらの接合面を被覆するようにそれぞれ設けられている。
又、本実施の形態においては、凸球面部材９，１０をブラケット５と一体に形成し、凹球面部材１１，１２をハウジング１と一体に形成したが、これらを別体に形成し、ブラケット５とハウジング１にそれぞれ接着又は溶接によって取り付けるようにしても良い。

以上の放熱構造を備える前照灯において、光源ユニット２のＬＥＤ４に通電されて該ＬＥＤ４が発光すると、その光は不図示のレンズを通過して車両前方へと出射するが、ＬＥＤ４の発光に伴って光源ユニット２には熱が発生する。そして、この熱は、ブラケット５から３本のエイミングボルト６〜８を経てハウジング１へと伝導するとともに、ブラケット５から凸球面部材９，１０と弾性体１３，１４及び凹球面部材１１，１２を経てハウジング１へと伝導し、ハウジング１から外部へと放熱される。

而して、本実施の形態では、光源ユニット２を支持するブラケット５とハウジング１とを、これらの間に弾性体１３，１４を介して凸球面部材９，１０と凹球面部材１１，１２によって球面接合させたため、ブラケット５とハウジング１間の伝熱面積が増え、光源ユニット２からブラケット５、凸球面部材９，１０、弾性体１３，１４及び凹球面部材１１，１２を経てハウジング１に至る効果的な熱伝導が促進される。

そして、ブラケット５はハウジング１に対して全方向に回動可能に支持されるため、該ブラケット５に支持された光源ユニット２の照射位置を微調整することができる。例えば、エイミングボルト８を回せば、ブラケット５と光源ユニット２が支点を中心として上下に回動して光源ユニット２の照射位置が垂直方向に微調整され、エイミングボルト６を回せば、ブラケット５と光源ユニット２が支点を中心として左右に回動して光源ユニット２の照射位置が水平方向に微調整される。この場合、光源ユニット２とブラケット５の垂直及び水平方向の回動は何れも支点を中心としてなされるため、これらの光源ユニット２とブラケット５がずれたり歪んだりすることがなく、所要のエイミングがスムーズになされる。

又、本実施の形態では、凸球面部材９，１０と弾性体１３，１４との嵌合部に熱伝導性潤滑剤１５を介在させたため、ブラケット５のハウジング１に対する回動が円滑になされて所要のエイミングが可能となるとともに、凸球面部材９，１０から凹球面部材１１，１２への伝熱が促進されてハウジング１への熱伝導が効率良くなされる。

更に、本実施の形態では、凸球面部材９，１０と凹球面部材１１，１２との間に弾性体１３，１４をそれぞれ介設したため、凸球面部材９，１０と凹球面部材１１，１２の球面形状の公差が弾性体１３，１４の弾性変形によって吸収され、これらの凸球面部材９，１０と凹球面部材１１，１２の製造が容易化して量産性が高められる。又、凸球面部材９，１０と凹球面部材１１，１２の球面接合部の密着性が高められ、ブラケット５とハウジング１間の伝熱面積が増えるために光源ユニット２からブラケット５を経てハウジング１に至る効果的な熱伝導が促進される。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図３に基づいて以下に説明する。

図３は本発明の実施の形態２に係る放熱構造を示す部分正断面図（図２と同様の図）であり、本図においては図２に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。又、図２は一方の凸球面部材１０と凹球面部材１２の球面接合部の構成のみを示す（後述の実施の形態３〜５に係る放熱構造を示す図４〜図６においても同様である）。

本実施の形態においては、弾性体１３の凹球面を、弾性体１３よりも熱伝導率が高くて弾性変形可能なアルミニウム等の金属プレート１６で被覆したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。ここで、金属プレート１６の両端にはブロック体１６Ａ，１６Ｂがそれぞれ設けられており、これらのブロック体１６Ａ，１６Ｂは凹球面部材１２に密着している。

而して、本実施の形態においても前記実施の形態１と同様の効果が得られるが、本実施の形態によれば、光源ユニット２からブラケット５を経て凸球面状部材１０へと伝導する熱を熱伝導性の高い金属プレート１６からハウジング１へと積極的に伝導させることができるため、光源ユニット２の温度上昇が効果的に抑えられるという効果が得られる。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図４に基づいて以下に説明する。

図４は本発明の実施の形態３に係る放熱構造を示す部分正断面図（図２と同様の図）であり、本図においては図３に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本実施の形態は、弾性体１３に切れ込みを入れ、或いは弾性体１３を複数に分割して間に空隙を設けるとともに、弾性体１３の重力方向（下端部）の厚さｔ２を水平方向（上端部）の厚さｔ１よりも薄くした（ｔ２＜ｔ１）ことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態２のそれと同じである。尚、本実施の形態では、弾性体１３の厚さは、下端部の厚さｔ２から上端部の厚さｔ１へと漸次厚くなるよう設定されている。

而して、本実施の形態においても前記実施の形態２と同様の効果が得られるが、本実施の形態では、弾性体１３に切れ込みを入れ、或いは弾性体１３を複数に分割して間に空隙を設けたため、該弾性体１３を容易に変形させて球面状に成形することができる。又、弾性体１３の重力方向の厚さｔ２を最小とし、そこから遠ざかるに従って水平部の厚さｔ１まで漸次厚くなるようにしたため、球面接合部の密着性が重力方向とその他の方向とで略等しくなり、球面接合部に大きな伝熱面積が確保されて放熱性が高められるという効果が得られる。

＜参考例１＞
次に、本発明の参考例１を図５に基づいて以下に説明する。

図５は本発明の参考例１に係る放熱構造を示す部分正断面図（図２と同様の図）であり、本図においては図２に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本参考例１は、前記実施の形態１における凹球面部材１２を弾性体１３で構成したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。

而して、本参考例１においても前記実施の形態１と同様の効果が得られるが、本参考例１によれば、弾性体１３が前記実施の形態１における凹球面部材１２を兼ねるため、部品点数が削減されて放熱構造が単純化するという効果が得られる。

＜参考例２＞
次に、本発明の参考例２を図６に基づいて以下に説明する。

図６は本参考例２に係る放熱構造を示す部分正断面図（図２と同様の図）であり、本図においては図５に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本参考例２は、前記参考例１に係る放熱構造において、前記実施の形態２と同様に弾性体１３の凹球面を、弾性体１３よりも熱伝導率が高くて弾性変形可能なアルミニウム等の金属プレート１６で被覆したことを特徴としており、他の構成は前記参考例１のそれと同じである。ここで、金属プレート１６の両端部にはブロック体１６Ａ，１６Ｂが設けられており、このブロック体１６Ａ，１６Ｂはハウジング１（図１参照）に密着している。

而して、本参考例２においても前記参考例１と同様の効果が得られるが、本参考例２によれば、光源ユニット２からブラケット５を経て凸球面状部材１０へと伝導する熱を熱伝導性の高い金属プレート１６からハウジング１へと積極的に伝導させることができるため、光源ユニット２の温度上昇が効果的に抑えられるという効果が得られる。

１ ハウジング
２ 光源ユニット
３ 基板
４ ＬＥＤ（半導体発光素子）
５ ブラケット
５Ａ ブラケットの本体部
５Ｂ ブラケットの支持部
６〜８ エイミングボルト
９，１０ 凸球面部材
１１，１２ 凹球面部材
１３，１４ 弾性体
１５ 熱伝導性潤滑剤
１６ 金属プレート
１６Ａ，１６Ｂ 金属プレートのブロック体

Claims (5)

1. ハウジングとその開口部を覆うレンズによって画成された灯室内に、半導体発光素子を光源とする光源ユニットを収容するとともに、該光源ユニットをエイミング機構によって前記ハウジングに位置調整可能に支持して成る車両用灯具の放熱構造であって、
   前記光源ユニットを支持するブラケットに凸球面部材を設け、前記ハウジングに凹球面部材を設け、これらの凸球面部材と凹球面部材とを球面接合させるとともに、両者の間に、重力方向の厚さが他方向の厚さよりも薄い弾性体を介設したことを特徴とする車両用灯具の放熱構造。
2. 前記弾性体は、重力方向の厚さを最小とし、該重力方向から遠ざかるに従って厚さを漸次厚くしたことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具の放熱構造。
3. 前記弾性体に切れ込みを入れ、或いは前記弾性体を複数に分割して間に空隙を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用灯具の放熱構造。
4. 前記弾性体の凹球面を、前記弾性体よりも熱伝導率が高くて弾性変形可能な金属プレートで被覆したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両用灯具の放熱構造。
5. 前記凸球面部材と前記弾性体との嵌合部又は前記凸球面部材と前記金属プレートとの嵌合部に熱伝導性潤滑剤を介在させたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の車両用灯具の放熱構造。
   

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