JP7300892B2 - Vehicle lamp and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は自動車の前照灯(ヘッドランプ)等の光軸調整が可能な車両用灯具とその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE
自動車のヘッドランプは光の照射方向を調整するための光軸調整装置、すなわちエイミング装置が設けられる。このエイミング装置として、従来から灯具ハウジングに内装した灯具ユニットを灯具ハウジング内において上下、左右に傾動可能に支持する構成がとられている。例えば、灯具ユニットを1個所において球軸受で支持し、他の2個所においてエイミングスクリューにより灯具ユニットを前後方向に移動させることにより、灯具ユニットを上下、左右に傾動する構成がとられている。 An automobile headlamp is provided with an optical axis adjustment device, that is, an aiming device for adjusting the direction of light irradiation. Conventionally, the aiming device has a structure in which a lamp unit, which is housed in a lamp housing, is supported in the lamp housing so as to be tiltable vertically and horizontally. For example, the lighting unit is supported at one point by a ball bearing and moved forward and backward by aiming screws at the other two points, thereby tilting the lighting unit vertically and horizontally.
近年、ヘッドランプの光源としてLED(発光ダイオード)のような半導体発光素子が採用されているが、LEDを用いて高輝度のヘッドランプを構成すると発熱量が増加し、発熱によるLEDの発光特性の劣化が問題になる。そのため灯具ユニットには放熱のためのヒートシンクが設けられるが、エイミング装置を備える灯具ユニットでは、灯具ユニットが灯具ハウジングに内装されているため、ヒートシンクを灯具ハウジングの外部に配置することができず、ヒートシンクによる放熱効果を高めることが難しい。 In recent years, semiconductor light-emitting elements such as LEDs (light-emitting diodes) have been adopted as light sources for headlamps. degradation becomes a problem. Therefore, the lighting unit is provided with a heat sink for heat dissipation. It is difficult to enhance the heat dissipation effect by
ヒートシンクによる放熱効果を高めるために、本出願人は、特許文献1の技術、すなわちヒートシンクを灯具ハウジングの外部に配設し、灯具ハウジングに内装した灯具ユニットとヒートシンクとを螺旋形状のヒートパイプにより熱結合する技術を提案している。この技術によれば、螺旋形状のヒートパイプにより生じる可撓性により、灯具ユニットのエイミング調整を可能とする一方で、灯具ユニットの熱をヒートパイプを介してヒートシンクに伝熱し、ヒートシンクから好適に放熱することが可能になる。
In order to enhance the heat dissipation effect of the heat sink, the applicant proposed the technique of
特許文献1の技術は、灯具ユニットとヒートシンクを熱結合するヒートパイプを独立した部品として灯具ハウジング内に組み込む必要がある。特に、近年のように灯具ハウジングに複数個の灯具ユニットを内装しているヘッドランプでは、ヒートパイプの数も灯具ユニットの個数分だけ必要になる。そのため、部品点数が増えて構造が複雑になるとともに、ヒートパイプの組込作業が必要であり、組込コストを含めてヘッドランプが高コストになる。また、灯具ユニットとヒートシンクの間にヒートパイプを内装するためのスペースが必要となり、ヘッドランプの小型化、特に薄型化(灯具前後方向の寸法の低減)を図ることが難しくなる。
The technique of
本発明の目的はエイミング調整が可能な車両用灯具において、灯具ユニットにおける放熱特性を高め、その一方で低コストかつ小型化を図った車両用灯具とその製造方法を提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vehicular lamp capable of aiming adjustment, in which the heat radiation characteristic of the lamp unit is enhanced and the cost and size of the vehicular lamp are reduced and a manufacturing method thereof is provided.
本発明の車両用灯具は、灯具ハウジングに内装される灯具ユニットと、少なくとも一部が灯具ハウジングの外部に露呈された状態で当該灯具ハウジングに支持されるブラケットと、灯具ユニットをブラケットに対して傾動可能に支持する個別エイミング装置を備え、灯具ユニットに形成されたピボットと、ブラケットに形成されてピボットに嵌合されるベアリングを備え、これらピボットとベアリングで個別エイミング装置の支点部を構成すると共に、当該ピボットとベアリングとの間で伝熱を行う構成とされる。 A vehicular lamp of the present invention includes a lamp unit that is installed inside a lamp housing, a bracket that is supported by the lamp housing with at least a portion exposed to the outside of the lamp housing, and a lamp unit that is tilted with respect to the bracket. A pivot formed in the lamp unit and a bearing formed in the bracket and fitted to the pivot are provided, and the pivot and the bearing constitute a fulcrum of the individual aiming device. , to transfer heat between the pivot and the bearing.
本発明においては、灯具ユニットは光源を支持するユニットボディを備えており、ピボットは当該ユニットボディに形成される。この場合において、ユニットボディはピボットと一体に金属で形成され、ブラケットはベアリングと一体に高伝熱性樹脂で形成される。あるいは、ユニットボディとブラケットはそれぞれ金属の3Dプリント体として形成される。 In the present invention, the lamp unit has a unit body that supports the light source, and the pivot is formed in the unit body. In this case, the unit body is integrally formed with the pivot from metal, and the bracket is integrally formed with the bearing from highly heat conductive resin. Alternatively, the unit body and bracket are each formed as a metal 3D printed body.
本発明の製造方法は、灯具ユニットと、灯具ハウジングに支持されるブラケットと、灯具ユニットをブラケットに対して傾動可能に支持する個別エイミング装置を備える車両用灯具の製造方法であって、灯具ユニットとブラケットを個別エイミング装置と共に3Dプリンターにより作製する。 A manufacturing method of the present invention is a manufacturing method of a vehicle lamp including a lamp unit, a bracket supported by a lamp housing, and an individual aiming device supporting the lamp unit so as to be tiltable with respect to the bracket, the method comprising: a lamp unit; A bracket is made by a 3D printer with a separate aiming device.
本発明によれば、発光素子で発生した熱を、個別エイミング装置の支点部を構成しているピボットとベアリングを通してブラケットにまで伝導して放熱することにより、発光素子の放熱効果を高めるとともに、部品点数を削減して灯具の小型化が実現できる。 According to the present invention, the heat generated by the light-emitting element is conducted to the bracket through the pivot and the bearing that constitute the fulcrum of the individual aiming device, thereby radiating the heat. By reducing the number of points, the size of the lamp can be reduced.
(実施形態1)
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明を自動車の多眼ヘッドランプ、すなわち灯具ハウジング内に複数の灯具ユニットが配設されたヘッドランプHLに適用した実施形態1の一部を破断した概略正面図である。図2はそのII-II線断面図、図3はそのIII-III線断面図である。これらの図において、灯具ハウジング1は前部開口を有する灯具ボディ11と、この灯具ボディ11の前部開口に取り付けられた透光性カバー12とで構成されている。
(Embodiment 1)
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway schematic front view of
前記灯具ハウジング1内には複数個、ここでは2個の灯具ユニット2(2L,2H)が水平方向に並んで配設されている。これらの灯具ユニット2は、例えばロービーム用ユニット2Lとハイビーム用ユニット2Hとして構成され、各灯具ユニット2はその後面側において前記灯具ボディ11に固定されたブラケット3に支持されている。
In the
このブラケット3は可及的に熱伝導率の高い樹脂で形成されており、前記灯具ボディ11の後面に開けられた後部開口11aを塞ぐようにしてネジ等の固定部材13により固定されている。当該ブラケット3は全体ヒートシンクとして構成されており、その後面には複数の放熱フィン31が一体に形成されている。この放熱フィン31は前記灯具ハウジング1の外部に露呈されている。
The
前記2つの灯具ユニット2(2L,2H)は発光したときに自動車の前方領域を照明する際の配光が相違するが、基本となる構成は同じであるので、それぞれにおける等価な部分には同一符号を付してある。これら灯具ユニット2は、ユニットボディ21と、このユニットボディ21に固定された光源としてのLED22と、このLED22の前方位置においてレンズホルダ23により前記ユニットボディ21に支持され、LED22から出射された光を自動車の前方領域に投影する投影レンズ24で構成されている。なお、ロービーム用ユニット2Lには光の一部を遮光するシェードが設けられるが、ここでは説明は省略する。
Although the two lighting units 2 (2L, 2H) have different light distributions when illuminating the front area of the automobile when they emit light, they have the same basic configuration, so the equivalent parts in each are the same. A sign is attached. The
前記ユニットボディ21は金属材の鋳造あるいは切削加工等により製造されており、灯具ユニット2の前方から見た前面形状が概ね四角形に形成されている。そして、その前面のほぼ中央位置に前記LED22が発光面を前方に向けて固定されている。また、前記ユニットボディ21の後面には中央部を除く領域に複数の放熱フィン25が形成されている。これによりユニットボディ21は個別ヒートシンクとして構成される。
The
前記ユニットボディ21は個別エイミング装置4により前記ブラケット3に支持されている。この個別エイミング装置4は、1つの支点部41と、2つのエイミング部42,43で構成されており、これら2つのエイミング部42,43を操作することにより、ユニットボディ21すなわち灯具ユニット2は支点部41を支点にして上下、左右に傾動され、エイミング調整が行われる。
The
図4は前記支点部41を分解した斜視図であり、前記ユニットボディ21の裏面の中央位置、すなわち当該ユニットボディ21に搭載されている前記LED22の真後ろ位置において後方に向けて突出形成されたピボット41Pを有している。このピボット41Pは所要長さの柱状の軸部411と、この軸部411の先端に形成された球部412とで構成されている。前記軸部411は熱伝導を高めるために前記放熱フィン25と干渉しない範囲で可及的に太く形成されている。
FIG. 4 is an exploded perspective view of the
また、前記支点部41は前記ピボット41Pに対応して前記ブラケット3の前面から前方に向けて突出形成されたベアリング41Bを有している。このベアリング41Bは所要長さをした柱状の軸部413と、この軸部413の先端に形成された球受け部414とで構成されている。この軸部413も可及的に太く形成されている。前記球受け部414は、複数の球面片を有する中空球形に形成され、円周複数箇所に設けたスリットにより周面部が円周方向に複数の片部415に分離されている。前記ピボット41Pの球部412は、ベアリング41Bの各片部415が外径方向に弾性変形されることにより球受け部414の中空内部に嵌合され、球継手構造の支点部41として構成される。
Further, the
また、前記エイミング部42,43は、ユニットボディ21の他の2つの部位、ここでは灯具ユニット2の前面方向から見た図1の右下角部と左下角部にそれぞれ配設されている。これらのエイミング部42,43ではユニットボディ21にエイミングナット421,431が取り付けられている。このエイミングナット421,431には前記ブラケット3を後面側から前面側に貫通したエイミングスクリュー422,432が螺合されている。これらのエイミングスクリュー422,432はブラケット3の後面側から軸転操作することが可能とされている。
Further, the aiming
この実施形態1のヘッドランプHLでは、各灯具ユニット2はLED22が発光されたときに、発光された光が投影レンズ24により前方に照射されることにより所要の配光での照明が実行される。灯具ハウジング1の後面側からエイミング部42,43を操作することにより、ユニットボディ21は支点部41を支点にして上下、左右に傾動され、LED22の発光面の向きが調整されて灯具ユニット2のエイミング調整が行われる。
In the headlamp HL of
例えば、図3に示すエイミング部42において、エイミングスクリュー422を軸転操作すると、これに螺合しているエイミングナット421はエイミングスクリュー422に沿って螺進されてヘッドランプHLの前後方向に移動される。このエイミングナット421の前後方向の移動により、ユニットボディ21の右下角部は前後方向に移動される。同様にエイミング部43でもユニットボディ21の左下角部は前後方向に移動され、灯具ユニット2のエイミング調整が行われる。
For example, in the aiming
LED22は発光に伴って発熱する。発生した熱はユニットボディ21に伝熱され、個別ヒートシンクを構成している放熱フィン25から放熱される。この放熱は灯具ハウジング1の内部で行われるため、発光が継続すると灯具ハウジング1内の温度が上昇し、放熱効果が徐々に低下され易くなる。実施形態1では、灯具ハウジング1内に2つの灯具ユニット2L,2Hが配設されているので、各灯具ユニット2L,2Hの放熱フィン25での放熱により放熱効果の低下も顕著になる。
The
実施形態1では、LED22で発生した熱は放熱フィン25から放熱されるのと同時に、一部の熱はピボット41Pの軸部411に伝導され、さらに球部412に伝導される。球部412に伝導された熱は、これと嵌合しているベアリング41Bの球受け部414に伝導され、ここから軸部413に伝導された上でブラケット3に伝導される。そして、ブラケット3に伝導された熱は全体シートシンクを構成しているブラケット3の放熱フィン31から放熱される。
In
この放熱に際しては、ピボット41PはLED22の直後位置に設けられているので、LED22で発生した熱を速やかにピボット41Pに伝導させることができ、さらにピボット41Pから速やかにベアリング41Bないしブラケット3に伝導させることができる。特に、ピボット41Pとベアリング41Bの各軸部411,413は可及的に太く形成されているので、これらの軸部411,413における伝熱効果が高められる。
Since the
ブラケット3は2つの灯具ユニット2(2L,2H)を支持するために大寸法に形成されているので、放熱フィン31の表面面積を大きくでき、この点からも放熱効果が高められる。また、ブラケット3は灯具ハウジング1の外部に露呈されているので、灯具ハウジング1の外部に放熱することになり、灯具ハウジング1内での温度上昇を抑制し、放熱効果が向上される。
Since the
以上のように、実施形態1は、灯具ユニット1に設けられている個別エイミング装置4の支点部41を構成しているピボット41Pとベアリング41Bを通してLED22で発生した熱を、灯具ハウジング1の外部に露呈されているブラケット3にまで伝導して放熱するので、特許文献1のヒートパイプのような伝熱部材を備える必要がない。これにより、部品点数を削減できるとともに、ヘッドランプHLの小型化が実現できる。また、個別エイミング装置4を利用して灯具ユニット2を灯具ハウジング1内に組み込むのと同時に灯具ユニット2の放熱構造を構成することができるので、組込作業を簡略化することもできる。
As described above, in the first embodiment, the heat generated by the
実施形態1においては、図4に示したように、ベアリング41Bにはピボット41Pを嵌合する際の弾性変形を容易にするための球受け部414に複数のスリットによる片部415が形成されている。ブラケット3が弾性変形され易い樹脂素材で構成される場合には、このスリットは必ずしも形成されなくてもよい。
In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the bearing 41B has a
(実施形態2)
図5は実施形態2のヘッドランプHLの一部を破断した正面図であり、図6はそのVI-VI線に沿う概略断面図、図7はそのVII-VII線に沿う概略断面図である。実施形態2は、実施形態1と同様に2つの灯具ユニット2(2L,2H)が個別エイミング装置4によってブラケット3に支持されている。また、個別エイミング装置4の支点部41をピボット41Pとベアリング41Bで構成していることは実施形態1と同じである。以下の説明では、実施形態1と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略し、実施形態1と異なる構成について説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a partially cutaway front view of the headlamp HL of
実施形態1では、個別エイミング装置4におけるピボット41Pとベアリング41Bを嵌合させるために、ベアリング41Bをある程度の弾性変形が可能な素材で形成している。また、ベアリング41Bと一体成形されるブラケット3についても弾性変形が可能な素材、例えば樹脂で形成する必要がある。そのために実施形態1ではブラケット3を高熱伝導樹脂で形成しており、金属に比較してピボット41P及びベアリング41Bを通して伝導される熱の伝導性を改善する余地がある。
In the first embodiment, in order to fit the
実施形態2では、ブラケット3は灯具ハウジング1内に配設されているが、ブラケット3の後面に形成されている放熱フィン31は灯具ボディ11の後面開口11aから灯具ハウジング1の外部に露呈されている。また、ブラケット3は灯具ユニット2のユニットボディ21と同じ金属材で形成されている。このように、ブラケット3を金属材で形成したときにはベアリング41Bの弾性変形が期待できないので、ピボット41Pとの嵌合が難しくなる。そこで、ユニットボディ21とブラケット3は3Dプリンターにより作製された3Dプリント体で構成されている。例えば、ユニットボディ21とブラケット3はそれぞれ3Dプリンターでの造形が可能なアルミニウム合金が用いられる。
In the second embodiment, the
3Dプリンターについての説明は省略するが、図8に概念図を示すように、ユニットボディ21とブラケット3は図示破線のように走査を行いながらアルミニウム合金を積層して成形する。例えば、前記ユニットボディ21と、前記個別エイミング装置4を含む前記ユニットボディ21とブラケット3の3Dデータを複数層に分割し、各層の光線照射領域を決定する。次いで、粉末材料をステージに供給し、前記光線照射領域に該当する領域に光線を照射し、材料を溶融、固化して第1層を形成する。さらに前記ステージに所定厚みの粉末材料を積層し、前記光線照射領域に該当する領域に光線を照射し、材料を溶融、固化して第2層を形成する以後、これを繰り返す。これにより、ピボット41Pの球部412と、ベアリング41Bの球受け部414が両者の間に相互に滑動可能な微小空隙を有して互いに嵌合した状態でユニットボディ21及びブラケット3を一体に作製することができる。
A description of the 3D printer is omitted, but as shown in the conceptual diagram of FIG. 8, the
また、実施形態2では、前記ブラケット3は全体エイミング装置5により灯具ボディ11に支持されている。すなわち、ブラケット3の1つの部位に支点部51が構成され、他の2つの部位にそれぞれエイミング部52,53が構成されている。この全体エイミング装置5の構成は、既に広く提案されているエイミング装置と同様である。すなわち、ブラケット3に設けたエイミングナット521,531に、灯具ボディ11に支持されたエイミングスクリュー522,532を螺合させ、このエイミングスクリュー522,532を軸転操作することにより、エイミングナット521,531を前後方向に移動させ、支点部51を支点にしてブラケット3を上下、左右に傾動させる構成である。
Further, in
実施形態2では、2つの灯具ユニット2(2L,2H)はそれぞれ個別エイミング装置4によってブラケット3に対して光軸方向の調整が行われる。また、ブラケット3は全体エイミング装置5により灯具ボディ11に対する角度の調整が行われる。この全体エイミング装置5によるブラケット3の角度の調整時には、ブラケット3に支持されている2つの灯具ユニット2も一体的に傾動される。
In the second embodiment, the two lamp units 2 (2L, 2H) are adjusted in the optical axis direction with respect to the
実施形態2において、ヘッドランプHLを自動車に組み付けるに際し、個別エイミング装置4により2つの灯具ユニット2をブラケット3に対して光軸を調整しておけば、ヘッドランプHLを自動車に組み付けた後は全体エイミング装置5での調整を行うことによってヘッドランプHLのエイミング調整、すなわち2つの灯具ユニット2の各エイミング調整を一括して行うことができる。これにより、ヘッドランプにおけるエイミング調整作業を実施形態1よりも簡略化できる。
In the second embodiment, when the headlamp HL is assembled to the vehicle, if the optical axes of the two
この場合、ブラケット3のエイミング調整を行ったときに、ブラケット3と灯具ボディ11との間に空隙が生じて灯具ハウジング1の内部の気密性が損なわれないように、図示は省略するが、ブラケット3と灯具ボディ11との間の隙間をゴムパッキン等の弾性シール材で封止する構成を備えることが好ましい。
In this case, when the aiming adjustment of the
実施形態2においても、灯具ユニット2のユニットボディ21をブラケット3に支持している個別エイミング装置4の支点部41を、嵌合構造のピボット41Pとベアリング41Bで構成しているので、灯具ユニット2で発生した熱をピボット41P及びベアリング41Bを通してブラケット3に好適に伝導させ、灯具ユニット2の放熱効果を高めることができる。
Also in
実施形態2では、LED22で発生した熱はユニットボディ21の個別ヒートシンクとしての放熱フィン21から放熱される。これと同時に、熱の一部は個別エイミング装置4の支点部41のピボット41Pからベアリング41Bに伝導され、さらにブラケット3に伝導された上で全体ヒートシンクとしての放熱フィン31から放熱される。ブラケット3が金属材で形成されているので、実施形態1の高伝熱性樹脂の場合に比較してブラケット3の放熱フィン31までの伝熱性が高められ放熱効果が改善される。
In the second embodiment, the heat generated by the
支点部41を含めてユニットボディ21とブラケット3を3Dプリンターで作製した3Dプリント体で構成することにより、ベアリング41Bの球受け部414を花弁状に形成する必要がなくなり、ピボット41Pとベアリング41Bの接触面積を拡大し、これらの間での熱の伝導性を改善することもできる。
By configuring the
また、3Dプリンターで作製することにより、ユニットボディ21とブラケット3を中空構造に形成することができる。そして、この中空内に伝熱グリスを充填することによりユニットボディ21とブラケット3における熱の伝導性を高め、個別ヒートシンクと全体ヒートシンクのそれぞれにおける放熱効果を向上することができる。
Moreover, the
実施形態2では、1つのブラケット3と、2つの灯具ユニット2のユニットボディ21を3Dプリント体として作製しているが、このような造形が難しい場合には、ブラケットを分割形成してもよい。図示は省略するが、1つのユニットボディとブラケットの一部を3Dプリンターで一体に造形したものを2つ作製する。その上で、2つのブラケットを連結部材で連結して一体化して1つのブラットを構成する。これにより、一体化した1つのブラケットに2つのユニットボディがそれぞれピボットとベアリングで連結された構造が作製できる。
In
実施形態2では、支点部41を3Dプリンターで作製しているので、必ずしもピボット41Pをユニットボディ21に、またベアリング41Bをブラケット3に形成する必要はない。したがって、実施形態1,2とは逆に、ユニットボディにベアリングを形成し、ブラケットにピボットを形成した構成としてもよい。
In
本発明における灯具ユニットとブラケットの構成は実施形態1,2に記載の構成に限られるものではない。例えば、ブラケットを実施形態1のように灯具ハウジングの外部に配設し、このブラケットを全体エイミング装置によって傾動させるように構成してもよい。 The configurations of the lamp unit and the bracket in the present invention are not limited to those described in the first and second embodiments. For example, the bracket may be arranged outside the lamp housing as in the first embodiment, and the bracket may be tilted by the overall aiming device.
本発明におけるピボットとベアリングの構造は、ピボットとベアリングとの間における熱伝導性に優れた構造であれば、実施形態1,2に記載の構造に限られるものではない。また、発光素子を搭載するユニットボディが熱伝導性の高い材料で構成されていれば、発光素子からピボット又はベアリングへの伝熱性は改善されるので、ピボット又はベアリングの配設位置は必ずしも発光素子の直後位置でなくてもよい。 The structure of the pivot and the bearing in the present invention is not limited to the structures described in the first and second embodiments, as long as the structure has excellent thermal conductivity between the pivot and the bearing. Further, if the unit body on which the light emitting element is mounted is made of a material with high thermal conductivity, heat transfer from the light emitting element to the pivot or bearing is improved. It does not have to be positioned immediately after .
本発明において、ブラケットに支持される灯具ユニットの数は実施形態に記載の2つの場合に限られることはなく、1つの灯具ユニット、あるいは3つ以上の灯具ユニットを支持する構成であってもよい。これらの灯具ユニットは左右方向(水平方向)に配列されるのみではなく、上下方向(鉛直方向)あるいは斜め方向に配列されてもよい。 In the present invention, the number of lamp units supported by the bracket is not limited to two as described in the embodiment, and may be configured to support one lamp unit or three or more lamp units. . These lamp units may be arranged not only in the left-right direction (horizontal direction), but also in the up-down direction (vertical direction) or diagonally.
1 灯具ハウジング
2(2L,2H) 灯具ユニット
3 ブラケット(全体ヒートシンク)
4 個別エイミング装置
5 全体エイミング装置
21 ユニットボディ(個別ヒートシンク)
22 LED(発光素子)
24 投影レンズ
25 放熱フィン(個別ヒートシンク)
31 放熱フィン(全体ヒートシンク)
41,51 支点部
41P ピボット
41B ベアリング
42,43,52,53 エイミング部
411 軸部
412 球部
413 軸部
414 球受け部
421,431 エイミングナット
422,432 エイミングスクリュー
1 lamp housing 2 (2L, 2H)
4 individual aiming
22 LED (light emitting element)
24
31 Radiation fin (whole heat sink)
41, 51
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