(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面レンズとランプボディとが接合されてなる車両用灯具の製造方法において、
上記前面レンズとしてシール脚が形成されたものを用いるとともに、上記ランプボディとして上記シール脚の先端面が当接する受け面が形成されたものを用いて、上記シール脚の先端面と上記受け面とをレーザ溶着により接合するようにし、
その際、上記前面レンズとして、上記シール脚の両側面がテーパ状に形成されるとともに該シール脚の先端面が断面凸レンズ状に形成されたものを用いる、ことを特徴とする車両用灯具の製造方法。
【請求項２】
上記前面レンズとして、上記受け面に、上記シール脚の位置ズレを防止する位置決め溝が形成されたものを用いる、ことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、前面レンズとランプボディとが接合されてなる車両用灯具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの車両用灯具においては、前面レンズとランプボディとが接合された構成となっているが、その接合方法としては、従来より、シール材を介して接合する間接接合と、前面レンズとランプボディとを直接当接させて接合する直接接合とが知られている。間接接合の具体的方法としては、ホットメルトシール等が知られており、直接接合の具体的方法としては、熱板溶着、振動溶着および超音波溶着が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
間接接合においては、シール材分のコストが余分に掛かり、またこのシール材を塗布するために比較的大きな溝を形成する必要があり、さらにこの溝内のシール材が灯具外部から見えにくくするための装飾的処理も必要となる。
【０００４】
一方、直接接合においては、シール材の存在に起因する上記問題は解決可能である。しかしながら、上記従来の直接接合においては次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、熱板溶着においては、接合面の両側にいわゆる発泡バリと呼ばれる溶融はみ出し部が生じるため、灯具外観品質が損なわれてしまうという問題がある。また、振動溶着においては、接合面の両側に比較的大きなバリが発生するため、灯具外観品質が損なわれてしまうという問題がある。そして、超音波溶着においては、前面レンズとランプボディとの接合面の形状が３次元的に変化する場合、その曲率が大きくなると接合不能あるいは接合困難となり、十分な接合強度が得られなくなってしまうという問題がある。
【０００６】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、前面レンズとランプボディとが接合されてなる車両用灯具において、接合面周辺の外観品質向上を図ることができ、かつ接合面形状が３次元的に変化する場合であっても十分な接合強度を確保することができる車両用灯具を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、前面レンズおよびランプボディの接合部の構造およびその接合方法に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００８】
すなわち本願発明は、前面レンズとランプボディとが接合されてなる車両用灯具の製造方法において、
上記前面レンズとしてシール脚が形成されたものを用いるとともに、上記ランプボディとして上記シール脚の先端面が当接する受け面が形成されたものを用いて、上記シール脚の先端面と上記受け面とをレーザ溶着により接合するようにし、
その際、上記前面レンズとして、上記シール脚の両側面がテーパ状に形成されるとともに該シール脚の先端面が断面凸レンズ状に形成されたものを用いる、ことを特徴とするものである。
【０００９】
上記「レーザ溶着」とは、レーザ光に対して透過性を有するレーザ光透過部材とレーザ光に対して透過性を有しないレーザ光不透過部材とを当接させた状態で、レーザ光透過部材を透して両部材の当接面にレーザ光を照射してレーザ光不透過部材を加熱することにより両部材を溶着する接合方法を意味するものである。この「レーザ溶着」に用いられるレーザの種類は特に限定されるものではなく、例えば、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ等が採用可能である。
【００１０】
上記「ランプボディ」は、レーザ光に対して透過性を有さずかつ該レーザ光の照射により発熱して溶融するものであれば、その材質は特に限定されるものではない。その際、カーボンブラック等の補助材料を添加して黒色系素材とし、ランプボディのレーザ光吸収性をできるだけ高めておくことが、レーザ溶着を効率よく行う上で好ましい。
【００１１】
一方、上記「前面レンズ」は、可視光およびレーザ光に対して透過性を有しかつランプボディの溶融により該ランプボディと固着可能なものであれば、その材質は特に限定されるものではない。
【００１２】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用灯具の製造方法においては、前面レンズとしてシール脚が形成されたものを用いるとともに、ランプボディとしてシール脚の先端面が当接する受け面が形成されたものを用いて、シール脚の先端面と上記受け面とをレーザ溶着により接合するようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１３】
すなわち、レーザ溶着を採用することにより、接合面の両側に大きなバリ等を発生させることなく接合を行うことができる。また、レーザ溶着を採用することにより、前面レンズとランプボディとの接合面の形状が３次元的に変化している場合であっても、該接合面へのレーザ光到達距離が単に変化するだけであるので、何ら支障なく接合を行うことができ、これにより十分な接合強度を確保することができる。
【００１４】
しかも、本願発明においては、シール脚の先端面と受け面との当接部位が接合面として設定されているので、レーザ光を前面レンズの前方側からシール脚を透して当接部位へ照射することができる。したがって、レーザ光を前面レンズに対してある程度斜め方向から入射させた場合においても、レーザ光をシール脚の両側面で内面反射させてその先端面まで確実に到達させることができ、これによりレーザ光のエネルギを減殺させることなくランプボディを効率的に加熱することができる。
【００１５】
このように本願発明によれば、前面レンズとランプボディとが接合されてなる車両用灯具において、接合面周辺の外観品質向上を図ることができ、かつ接合面形状が３次元的に変化する場合であっても十分な接合強度を確保することができる。
【００１６】
しかも本願発明においては、シール脚の両側面がテーパ状に形成されているので、前面レンズに入射したレーザ光の一部をシール脚の両側面で内面反射（全反射）させてそのエネルギ密度を高めながらその先端面へ到達させることができ、これによりランプボディを一層効率的に加熱することができる。また、シール脚の両側面がテーパ状に形成されていることにより、シール脚の先端面の幅が狭くてもシール脚の基端部の幅は広くすることができるので、レーザ光のシール脚への入射を容易化することができる。
【００１７】
ここで「テーパ状」とは、シール脚の両側面が、前面レンズを成形する際に付与される抜き勾配（通常１．５°程度）よりもある程度大きな角度（例えば２〜６°程度）で、シール脚の基端部から先端面へ向けて狭まっていることを意味するものである。
【００１８】
また、本願発明に係る車両用灯具においては、その前面レンズのシール脚の先端面が断面凸レンズ状に形成されているので、レーザ溶着の際、シール脚を透過してその先端面に到達したレーザ光を集束光として受け面へ向けて出射させることができ、これによりランプボディをより一層効率的に加熱することができる。
【００１９】
上記構成において、ランプボディの受け面に、シール脚の位置ズレを防止する位置決め溝を形成するようにすれば、前面レンズとランプボディとを所定の位置関係に保持した状態でレーザ溶着を行うことができ、かつ、レーザ溶着により若干のバリが発生するようなことがあっても、このバリを位置決め溝内に封じ込めることができるので、接合面周辺の外観品質を極めて高いものとすることができる。なお、この位置決め溝は、上述した間接接合におけるシール材塗布用の溝のように大きな溝とする必要はないので、該位置決め溝を形成したことにより接合面周辺の外観品質が損なわれてしまうおそれはない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用灯具を示す側断面図である。
【００２２】
図示のように、本実施形態に係る車両用灯具１０は、テールランプ等の標識灯であって、前後方向に延びる灯具基準軸Ａｘ上において光源バルブ１２が挿着されたランプボディ１４と、このランプボディ１４の前端開口部に接合された前面レンズ１６とを備えてなり、ランプボディ１４に形成された反射面１４ａにより光源バルブ１２からの光を前方へ拡散偏向反射させるように構成されている。
【００２３】
前面レンズ１６は、素通しレンズであり、ＰＭＭＡ、ＰＣ等の透明の熱可塑性樹脂材料で形成されている。この前面レンズ１６の背面１６ａの外周縁近傍部位には、後方へ突出するシール脚１６ｂが全周にわたって形成されている。このシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１は平面状に形成されている。
【００２４】
ランプボディ１４は、ＡＡＳ、ＡＢＳ等の不透明の熱可塑性樹脂材料で形成されている。このランプボディ１４の前端開口部には、灯具基準軸Ａｘに対して略垂直に延びるフランジ部１４ｂが形成されており、このフランジ部１４ｂの前面がシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１と当接する受け面１４ｂ１を構成している。
【００２５】
そして、前面レンズ１６とランプボディ１４との接合は、シール脚１６ｂの先端面１６ｂ１と受け面１４ｂ１とをレーザ溶着することにより行われている。
【００２６】
図２は、このレーザ溶着の工程を示す斜視図である。
【００２７】
図示のように、レーザ溶着は、車両用灯具１０を上向きに配置した状態で、レーザ溶着ロボット１００を用いて行われるようになっている。
【００２８】
このレーザ溶着ロボット１００は、図示しないロボット本体にレーザヘッド１０２が取り付けられてなっている。レーザヘッド１０２の側面には、光ファイバが収容されてなるファイバケーブル１０４が取り付けられており、レーザヘッド１０２の下面には、上記光ファイバの先端面が下向きに露出するようにして該光ファイバを支持する出射ノズル１０６が取り付けられている。そして、レーザヘッド１０２は、図示しないレーザ発振器で生成されたレーザ光を、ファイバケーブル１０４を介して出射ノズル１０６から鉛直下方へ出射するようになっている。上記レーザ発振器は、出力１５〜１００Ｗ程度で、発振波長０．８〜１．５μｍ程度の半導体レーザで構成されている。
【００２９】
レーザ溶着は、出射ノズル１０６から出射されるレーザ光Ｌが前面レンズ１６におけるシール脚１６ｂの基端部１６ｂ３の位置（図中２点鎖線で示す）に照射されるよう、レーザヘッド１０２を水平面内において図中矢印Ａで示すように移動させることにより行われる。もっとも、このようにレーザヘッド１０２を水平面内で２次元的に移動させる代わりに、接合面形状に沿って３次元的に移動させるようにしてもよい。
【００３０】
図３は、上記レーザ溶着の様子を示す車両用灯具１０の要部断面図であり、図４は、そのIV部詳細図である。
【００３１】
これらの図に示すように、レーザ光Ｌのビームスポット径は、シール脚１６ｂの基端部１６ｂ３の幅寸法と略同じ値に設定されている。そして、前面レンズ１６に入射したレーザ光Ｌは、シール脚１６ｂを透過してその先端面１６ｂ１へ到達し、ランプボディ１４の受け面１４ｂ１における先端面当接部位１４ｂ１ａへ照射される。これにより受け面１４ｂ１の先端面当接部位１４ｂ１ａは、レーザ光Ｌの照射エネルギで加熱されて溶融し、該先端面当接部位１４ｂ１ａには溶融部Ｗが形成される。そして、この溶融熱によりシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１も溶融して相溶状態となる。このとき前面レンズ１６をランプボディ１４へ向けて加圧することにより、シール脚１６ｂの先端面１６ｂ１と受け面１４ｂ１とが堅固に溶着する。
【００３２】
本実施形態のように、レーザ溶着を採用することにより、前面レンズ１６とランプボディ１４との接合面の両側に大きなバリ等を発生させることなく接合を行うことができる。特に、本実施形態に係る前面レンズ１６は素通しレンズであるので、効果的に接合面周辺の外観品質向上を図ることができる。また、レーザ溶着を採用することにより、接合面形状が３次元的に変化している場合であっても、接合面へのレーザ光到達距離が単に変化するだけであるので、何ら支障なく接合を行うことができ、これにより十分な接合強度を確保することができる。
【００３３】
図４に示すように、シール脚１６ｂの両側面１６ｂ２、１６ｂ２はテーパ状に形成されている。すなわち、同図において２点鎖線で示す一般的な抜き勾配（鉛直線に対して約１．５°）によりも大きな角度（鉛直線に対して約４°）でシール脚１６ｂの基端部１６ｂ３から先端面１６ｂ１へ向けて狭まっている。このようにシール脚１６ｂをテーパ状に形成する理由を、図４をさらに拡大した図５により説明する。
【００３４】
すなわち、図５（ａ）に示すように、シール脚１６ｂがテーパ状に形成されていることにより、前面レンズ１６に入射したレーザ光Ｌの両側の周辺光の一部はシール脚１６ｂの両側面１６ｂ２、１６ｂ２へ入射するが、この周辺光は該両側面１６ｂ２、１６ｂ２で内面反射（全反射）する。このため、レーザ光Ｌは、そのエネルギ密度を高めながらシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１へ到達する。
【００３５】
このとき、図５（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌの強度分布は、一般には２点鎖線で示すようなガウス分布となり、受け面１４ｂ１に対する照射エネルギ密度は先端面１６ｂ１の幅中心部のみが高くなる。この点、本実施形態においては、テーパ状に形成された両側面１６ｂ２、１６ｂ２の内面反射作用により、先端面１６ｂ１に到達するレーザ光Ｌの強度分布は、実線で示すように略楕円状分布となるので、レーザ光Ｌの両側周辺光を有効に活用して受け面１４ｂ１の先端面当接部位１４ｂ１ａの全幅にわたって比較的均一化された照射エネルギ密度分布を得ることができる。
【００３６】
このように、受け面１４ｂ１の先端面当接部位１４ｂ１ａの全幅にわたって比較的均一化された照射エネルギ密度分布が得られることにより、シール脚１６ｂの先端面１６ｂ１と受け面１４ｂ１との溶着強度を十分に高めることができる。すなわち、仮に、受け面１４ｂ１の先端面当接部位１４ｂ１ａの一部に照射エネルギ密度が低い部分があると、その部分は溶着不十分となるため十分な溶着強度が得られず、一方、受け面１４ｂ１の先端面当接部位１４ｂ１ａの一部に照射エネルギ密度が高い部分があると、その部分はランプボディ１４の樹脂材料が変質するため十分な溶着強度が得られない。その点、本実施形態においては、受け面１４ｂ１の先端面当接部位１４ｂ１ａの全幅にわたって比較的均一化された照射エネルギ密度分布が得られるので、その値を適当な大きさに設定することにより、先端面当接部位１４ｂ１ａの全幅にわたってランプボディ１４の樹脂材料を変質させることなく確実に溶着することができ、これにより溶着強度を十分に高めることができる。
【００３７】
また、シール脚１６ｂの両側面１６ｂ２、１６ｂ２をテーパ状に形成することにより、シール脚１６ｂの先端面１６ｂ１の幅が狭くてもその基端部１６ｂ３の幅は広くすることができるので、レーザ光Ｌのシール脚１６ｂへの入射を容易化することができる。
【００３８】
しかも、本実施形態においては、レーザ光Ｌが前面レンズ１６の上方側（灯具使用状態では前方側）からシール脚１６ｂを透して受け面１４ｂ１に照射されるようになっているので、図６に示すように、レーザ光Ｌを前面レンズ１６に対してある程度斜め方向から入射させた場合においても、レーザ光Ｌをシール脚１６ｂの両側面１６ｂ２、１６ｂ２で内面反射させてその先端面１６ｂ１まで確実に到達させることができ、これによりレーザ光Ｌのエネルギを減殺させることなくランプボディ１４を効率的に加熱することができる。そして、このようにレーザ光Ｌの斜め照射が可能であることから、図２に矢印Ａで示すようにレーザヘッド１０２をシール脚１６ｂの配設形状に沿って水平面内を移動させなくても、出射ノズル１０６の向きをシール脚１６ｂの配設形状に沿って変化させるだけでもレーザ溶着を行うことが可能となる。
【００３９】
ところで、前面レンズ１６は、そのシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１の形状が平面状に形成されているが、レーザ溶着前の前面レンズ単品の状態においては、先端面１６ｂ１が平面状に形成されたものを用いてもよいし、それ以外の断面形状を有するものを用いてもよい。その際、図７（ａ）に示すように、シール脚１６ｂの先端面１６ｂ１が断面凸レンズ状に形成された前面レンズ１６を用いてレーザ溶着を行うようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００４０】
すなわち、この前面レンズ１６においては、図７（ａ）に示すように、断面凸レンズ状に形成された先端面１６ｂ１の中央部が受け面１４ｂ１に当接した状態でランプボディ１４とのレーザ溶着が開始されるが、その際、シール脚１６ｂを透過してその先端面１６ｂ１に到達したレーザ光Ｌは、断面凸レンズ状に形成された先端面１６ｂ１により集束光として受け面１４ｂ１へ向けて出射するので、この集束光が入射する受け面１４ｂ１の中央部近傍部位がまず溶融する。そして、この溶融に伴いシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１の一部が相溶状態となって受け面１４ｂ１に沈み込むと、図７（ｂ）に示すように、今度は受け面１４ｂ１における中央部近傍部位の両側に集束光が入射するため、この両側部位が溶融し、この溶融によりシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１の一部がさらに相溶状態となって受け面１４ｂ１に沈み込み、図７（ｃ）に示すような状態を経て、先端面１６ｂ１の断面凸レンズ状に形成された部分が完全に消滅し、レーザ溶着が完了した時点では、先端面１６ｂ１の全幅にわたってシール脚１６ｂとフランジ部１４ｂとが溶着した状態となる。
【００４１】
このようにレーザ光Ｌの照射エネルギを最初に受け面１４ｂ１の中央部近傍部位に集中させて溶融部Ｗを形成し、その後その両側部位へ順次溶融部Ｗを拡大することにより、レーザ光Ｌの照射エネルギを効率的に利用してレーザ溶着を行うことができる。そして、その分だけ必要なレーザ出力を小さくすることが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態においては、ランプボディ１４の受け面１４ｂ１が単に平面状に形成されているものとして説明したが、図８に示すように、受け面１４ｂ１にシール脚１６ｂの位置ズレを防止する位置決め溝１４ｂ２を形成するようにしてもよい。図８（ａ）に示す位置決め溝１４ｂ２は、シール脚１６ｂの先端面１６ｂ１の幅と略同一の間隔で形成された１対のリブ１４ｂ３により形成されており、図８（ｂ）に示す位置決め溝１４ｂ２は、受け面１４ｂ１にシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１の幅と略同一幅で凹陥状に形成されている。
【００４３】
このように位置決め溝１４ｂ２を形成することにより、前面レンズ１６とランプボディ１４とを所定の位置関係に保持した状態でレーザ溶着を行うことができ、かつ、レーザ溶着により若干のバリが発生するようなことがあっても、このバリを位置決め溝１４ｂ２内に封じ込めることができるので、接合面周辺の外観品質を極めて高いものとすることができる。この位置決め溝１４ｂ２は、間接接合の場合に形成されるシール材塗布用の溝のように大きな溝とする必要はないので、該位置決め溝１４ｂ２を形成したことにより、接合面周辺の外観品質が損なわれてしまうおそれはない。
【００４４】
本実施形態においては、レーザ光Ｌのビームスポット径が、シール脚１６ｂの基端部１６ｂ３の幅寸法と略同じ値に設定されているが、該幅寸法よりもやや大きめあるいはやや小さめに設定するようにしてもよい。
【００４５】
また、本実施形態においては、シール脚１６ｂがテーパ状に形成されている場合について説明したが、該シール脚１６ｂが通常の抜き勾配で形成されている場合であっても、前面レンズ１６に入射したレーザ光Ｌをシール脚１６ｂの先端面１６ｂ１へ確実に到達させることはできるので、これによりレーザ光Ｌのエネルギを減殺させることなくランプボディを効率的に加熱することができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、車両用灯具１０が標識灯である場合について説明したが、他の種類の車両用灯具においても本実施形態の構成を採用することにより本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係る車両用灯具を示す側断面図
【図２】上記車両用灯具において行われるレーザ溶着の工程を示す斜視図
【図３】上記レーザ溶着の様子を示す車両用灯具の要部断面図
【図４】図３のIV部詳細図
【図５】図４をさらに拡大して示す図
【図６】レーザ光を斜め照射したときの様子を示す、図５と同様の図
【図７】上記車両用灯具の前面レンズのシール脚の先端面の変形例を示す要部断面図
【図８】上記車両用灯具のランプボディの受け面の変形例を示す要部断面図
【符号の説明】
１０  車両用灯具
１２  光源バルブ
１４  ランプボディ
１４ａ  反射面
１４ｂ  フランジ部
１４ｂ１  受け面
１４ｂ１ａ  先端面当接部位
１４ｂ２  位置決め溝
１４ｂ３  リブ
１６  前面レンズ
１６ａ  背面
１６ｂ  シール脚
１６ｂ１  先端面
１６ｂ２、１６ｂ２  両側面
１６ｂ３  基端部
１００  レーザ溶着ロボット
１０２  レーザヘッド
１０４  ファイバケーブル
１０６  出射ノズル
Ａｘ  灯具基準軸
Ｌ  レーザ光
Ｗ  溶融部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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