JP3941947B2 - 車両用灯具の溶着方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用灯具の灯室を形成するためのレンズとハウジングとのレーザ溶着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用灯具において、光透過性を有する熱可塑性樹脂で形成されたレンズと、光吸収性を有する熱可塑性樹脂で形成されたハウジングを接合して灯室を構成する接合手段の一つとして、レーザ光による溶着方法がある。例えば、図3に示すように、外周縁部の全周に亘って下方へ突出するシール脚46aが設けられたレンズ46が透明の熱可塑性樹脂材料で形成され、一方、周縁フランジ部44aが設けられた前端開口部を有するハウジング44が不透明の熱可塑性樹脂材料で形成されている。そして、レンズ46のシール脚46aの先端面46bとハウジング44の周縁フランジ部44aの受け面44bとを圧設させた状態で、レーザ光Lをシール脚46aの基端部46dから入射させてシール脚46a内を導光させ、周縁フランジ部44aの受け面44bを照射させて加熱溶融させる。この加熱溶融によって接触するシール脚46aの先端面46bも溶融され、相溶状態となって溶着される。というものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−243812号公報(第3−5頁、第2図)
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のレーザによる溶着方法は、基端部46dのレーザ光入射面48とレーザ光Lの発振源から入射面48に到る光路とが直交しており入射面48に到達したレーザ光Lは屈折することなく基端部46dに入射し、更に、直線的に形成されたシール脚46a内を導光されて受け面に到達し溶着が行なわれる。しかしながら、現在の車両用灯具においては、小型化や見映えが重視されるため、殆んど曲面で構成されている。従って、レーザ光の入射面48になるレンズにおいては自由曲面であり、さらに、シール脚46aに相当する部分が直線的に形成されることは殆んどないのが現状である。そこで、現状に沿った灯具を従来技術の溶着方法で行なうとすると、例えば、レーザ光Lをシール脚46a内に入射させる入射面48を有する基端部46dが屈折率1.55のポリカーボネート樹脂で形成されている場合、入射面48から入射されたレーザ光Lが直接受け面44bに到達するためには、入射面48が入射面48のレーザ光入射点49と受け面44bを結ぶ直線を屈折光線方向としたときに屈折角が約40°以内になるような法線上に中心を有する曲面又は法線に直交する平面であることが必要である。言い換えれば、入射面48のレーザ光入射点49と受け面44bを結ぶ直線に対して90°〜約130°以内で交わる直線を接線とする曲面又は直線を含む平面でなければレーザ光は直接受け面44bに到達しない。つまり、受け面44bがレンズの外周縁部の端部近傍にあるためにレーザ光Lが入射するレンズ面が入射面48のレーザ光入射点49と受け面44bを結ぶ光路に対して大きい傾きを有しているような場合は、レーザ光Lが基端部46dに入射しないことがあるという問題点がある。また、レーザ光Lが基端部46dから入射したとしても、入射方向が受け面44bに向かっていない場合は受け面44bに到達するまでに反射、吸収および外部への出射等が繰り返されるためレーザ光Lの導光損失が生じるという問題を生じる。この問題を解決するために、図4のようにレーザ入射点1におけるレンズ表面2′のレーザ光入射点1と溶着部3を結ぶ光路に対する傾きを小さくしてレーザ光Lが溶着部3に到達可能なようなレンズ形状にすることも一つの方法であるが、この場合、灯具30の光源から放射された照射光が灯具外に放出されるときに照射光の放出に寄与しないレンズの外周リブ4が大きくなり、灯具30として不要な部分を有することにより、灯具30を搭載する車両側の小型化及び設計の自由度を阻害すると同時に、灯具30自体も見映えの悪いものとなり、さらに小型、軽量、低コスト化に逆行することとなり、商品性を低下させるなどの問題点がある。
本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、光透過性を有する熱可塑性樹脂で形成されたレンズと、光吸収性を有する熱可塑性樹脂で形成されたハウジングとをレーザ光によって溶着するに当たり、レーザ光の入射面となるレンズの形状に係わりなく、発振源から放射されて導光部材に入射したレーザ光が反射されることなく直線的に直接溶着部へ到達することにより、高エネルギーのレーザ光照射で単位時間あたりの作業量が向上し、製造コストの低減が図られ、さらに、灯具のデザイン設計に制約を与えないで小型、軽量、低コスト化が可能で、灯具を搭載する車両側にも余分なスペース、設計上の制約を必要としない車両用灯具を可能にする溶着方法を実現することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、レンズとハウジングとによって灯室が構成される車両用灯具であって、前記レンズと前記ハウジングとを前記レンズの外周縁部の先端溶着部と前記ハウジングの外周縁部の先端溶着部とを接触させて配置し、前記接触部の全周を含む平面に略垂直方向で前記レンズの前記接触部方向とは反対方向の表面の前記接触部に対応する位置に、一方の面を直接面接触させて弾性導光体を配置し、更に前記弾性光導体の前記レンズ表面と接触する面に対向する面に透明基材を直接面接触させて配置し、前記透明基材の外側から略前記接触部方向に向けて放射されたレーザ光が前記透明基材の入射面を介して前記透明基材内に入射され、前記透明基材、前記弾性導光体及び前記レンズの各内部を略直線的な光路を導光されて前記接触部に到達し、前記レーザ光のエネルギーによって前記レンズと前記ハウジングとの前記接触部が加熱溶融して溶着されることによりレンズとハウジングが接合されて灯室が形成される工程を有することを特徴とするものである。
【0005】
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記透明基材を形成する部材は前記レンズを形成する部材と同一であることを特徴とするものである。
【0006】
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1又は2の何れか1項において、前記弾性導光体を形成する部材は透明シリコーン樹脂あるいは透明ゴムであることを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図1及び図2を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【0008】
本発明の実施例に係わる車両用灯具の断面図を図1に示しており、レンズ2とハウジング5とで灯室20が形成されている。図2ではこのような灯室20を形成するためのレンズ2とハウジング5の溶着工程を(a)から(d)に示している。まず、(a)に示すように光吸収性を有する熱可塑性樹脂で形成されたハウジング5を固定台6上に置き、ハウジング5の外周縁部全周に設けられた溶着凹部7に外周縁部全周に設けられた溶着凸部8が嵌合するように光透過性を有する熱可塑性樹脂で形成されたレンズ2を落とし込み、レンズ側から圧力を加えた状態でセットする。
【0009】
一方、(b)に示すように、レンズ2を形成する材料の屈折率に近似した屈折率を有する弾性導光体9を溶着凸部8と溶着凹部7の嵌合部10を覆うような形状に形成してレンズ2を形成する材料と同一の材料またはレンズ2を形成する材料の屈折率に近似した屈折率を有する材料からなる透明抑え板11に取り付ける。この場合、弾性導光体9と透明抑え板11とは接着剤或いは接着シートを介して接触面の幅方向の両端部12を固定し、接触面の中央部13は弾性導光体9と透明抑え板11とが直接接触するようになっている。そして、弾性導光体9が取り付けられた透明抑え板11を、固定台6にセットされた灯具30のレンズ表面2′上方に弾性導光体9の先端部14が溶着凸部8と溶着凹部7の嵌合部10に対向するように位置合わせを行なう。
【0010】
そして、(c)のように透明抑え板11を嵌合部10を含む平面と平行を保ってレンズ表面2′側に接近させ、レンズ表面2′との間の弾性導光体9に圧縮荷重を加えることによりレンズ2と弾性導光体9の中央部13と透明抑え板11との3部材が空気層を設けないで直接接触した状態で一体化される。
【0011】
この状態で、(d)に示すように、透明抑え板11の上方に設けられた発振源(図示せず)から下方の灯具30の溶着凸部8と溶着凹部7の嵌合部10に向けてレーザ光Lを放射すると、屈折率が同一または近似した透明抑え板11、弾性導光体9及びレンズ2の各内部を略直進する光路を導光されて嵌合部10に到達し、光吸収性を有する熱可塑性樹脂で形成されたハウジング5の溶着凹部7がレーザ光Lのエネルギーによって加熱溶融される。さらに、この加熱溶融によって接触する光透過性を有する熱可塑性樹脂で形成されたレンズ2の溶着凸部8も加熱溶融され、相溶状態となって溶着される。これを嵌合部10全周に亘って行なうことによりレンズ2とハウジング5による灯具30の灯室20が形成される。
【0012】
なお、発振源から放射されたレーザ光Lが最初に入射する透明抑え板11の入射面15は、平面にしてレーザ光Lを平行光として入射しても良いし、発振源から入射面15に到る光路を光軸とする比較的極率半径が大きい凸曲面にして集光させながら入射してもよく、レーザ光Lのスポット径、溶着部3の幅、入射面15から溶着部3までの距離等を考慮して溶着に寄与しないレーザ光を極力少なくし、効率の良い溶着を行なうように設定、選択すればよい。
【0013】
また、弾性導光体は弾性を有し、透明でレンズの屈折率と同一かそれに近似したものであればよく、例えば、透明シリコーン樹脂或いは透明ゴムが使用される。
【0014】
【発明の効果】
上述したように、本発明では、レンズとハウジングとを溶着するに当たって、外部で放射されたレーザ光が溶着部分まで到達するための光路において、レーザ光が最初に入射される透明抑え板の入射面がレーザ光の発振源から透明抑え板の入射面に到る光路に垂直な平面又は光路を光軸とする凸曲面で構成されているため、透明抑え板の入射面に到達したレーザ光は発振源から透明基材の入射面に到る光路が屈折されることなく直進するか又は直線の光軸方向に集光されて透明抑え板内に入射されることになり、どちらにしても透明抑え板に到達したレーザ光の殆んどが透明抑え板内に入射することになる。
【0015】
さらに、透明抑え板内に入射したレーザ光は、屈折率が同一或いは近似した透明抑え板と弾性導光体とレンズの3部材で構成された光路を経て嵌合部に到達する。このとき、透明抑え板と弾性導光体及び弾性導光体とレンズの夫々の接触面では相互の屈折率が同一或いは近似しているためレーザ光の屈折は殆んどなく、レーザ光は略直進する。そのため、レーザの発振源から放射されて透明抑え板から入射したレーザ光は空気層を介在しないで透明抑え板から入射した光路の方向を保って発振源から放射されたレーザ光の光量を保持しながら溶着する嵌合部に到達する。このようにしてレーザ光のエネルギーによってレンズとハウジングを溶着する場合、レンズの形状に係わらずレーザの発振源から放射されたレーザ光の大部分を溶着に利用できるため、レーザ光を入射させるための無理なレンズ設計による余分な大型化、重量化、製品コストのアップが生じることがなく、高エネルギーのレーザ光照射で単位時間あたりの作業量が向上し、製造コストの低減が図られる。また、レンズ設計の自由度が阻害されることがないため斬新なデザインの灯具の商品化が可能になり、さらに灯具を搭載する車両側の設計の自由度も確保されることから、特に車両前面を魅力的なデザインに仕上げることができる。などの、優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わる車両用灯具の断面図である。
【図2】本発明の実施例に係わる溶着工程を示す部分断面図であり、(a)はレンズとハウジングのセット図、(b)はレンズ面の上部にレーザ光の導光部を示した図、(c)はレンズ表面とレーザ光の導光部とを接触させた図、(d)はレーザを照射している状態を示す図である。
【図3】従来の溶着方法の部分断面図である。
【図4】従来の他の溶着方法の部分断面図である。
【符号の説明】
1 レーザ入射点
2 レンズ
2′ レンズ表面
3 溶着部
4 リブ
5 ハウジング
6 固定台
7 溶着凹部
8 溶着凸部
9 弾性導光体
10 嵌合部
11 透明抑え板
12 固定部
13 弾性導光体中央部
14 弾性導光体先端部
15 入射面
20 灯室
30 灯具
Claims (3)
- レンズとハウジングとによって灯室が構成される車両用灯具であって、前記レンズと前記ハウジングとを前記レンズの外周縁部の先端溶着部と前記ハウジングの外周縁部の先端溶着部とを接触させて配置し、前記接触部の全周を含む平面に略垂直方向で前記レンズの前記接触部方向とは反対方向の表面の前記接触部に対応する位置に、一方の面を直接面接触させて弾性導光体を配置し、更に前記弾性光導体の前記レンズ表面と接触する面に対向する面に透明基材を直接面接触させて配置し、前記透明基材の外側から略前記接触部方向に向けて放射されたレーザ光が前記透明基材の入射面を介して前記透明基材内に入射され、前記透明基材、前記弾性導光体及び前記レンズの各内部を略直線的な光路を導光されて前記接触部に到達し、前記レーザ光のエネルギーによって前記レンズと前記ハウジングとの前記接触部が加熱溶融して溶着されることによりレンズとハウジングが接合されて灯室が形成される工程を有することを特徴とする車両用灯具の溶着方法。
- 前記透明基材を形成する部材は前記レンズを形成する部材と同一であることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具の溶着方法。
- 前記弾性導光体を形成する部材は透明シリコーン樹脂あるいは透明ゴムであることを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の車両用灯具の溶着方法。
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