車燈組件和其製造方法
2023-06-08 13:50:31 1
專利名稱：車燈組件和其製造方法
技術領域：
本發明涉及車燈組件和車燈組件的製造方法，其中前燈玻璃和燈體是直接結合在一起的。
一般的，已經公知有兩種類型的方法來將車燈的前燈玻璃和燈體結合起來，也就是，經過密封元件(例如，熱熔密封方法)的非直接結合，和通過將兩個元件抵靠在一起的(例如，加熱板焊接，振動焊接，超聲焊接等等)直接結合。
作為一種直接結合的方法，雷射束焊接在其他技術領域中是公知的。通過以下描述的操作(參見共同轉讓的美國專利申請09/548,361)可以將該方法應用與前燈玻璃和燈體的結合上。
參照圖7，沿著前燈玻璃2的外周形成了在朝外的方向上延伸的密封腳2a。沿著燈體4的前端的開口部分形成有接收表面4a。燈體4放置在接收架102上。將前燈玻璃2以下述方式設置在燈體4上，即使得密封腳2a的端表面2b抵靠在接收表面4a上。前燈玻璃2還有透明的壓板104覆蓋，通過該壓板104前燈玻璃2被壓到燈體4上。在上述狀態下，將雷射束L從前燈玻璃2的上方位置處透過透明壓板104和密封腳2a照射在接收表面4a上。結果，接收表面4a被雷射束L的輻射能量加熱並熔化，從而與密封腳2a的已經被熱量熔化的端表面2b融合。由此通過將雷射束L沿密封腳2a在前燈玻璃2的整個長度上掃描而將前燈玻璃2和燈體4結合在一起。
採用上述雷射束焊接的方法可以使得前燈玻璃2和燈體4的結合併在各自的被結合表面上不帶有焊疤，由此使繞接合表面外周部分的區域的外觀質量提高。但是，使用該焊接方法將造成下述缺點。
也就是，為了通過雷射束焊接可靠地將前燈玻璃2和燈體4結合在一起，首先需要通過將前燈玻璃2壓向燈體而使得密封腳2a的端表面2b在接合表面的整個長度上抵靠在燈體4的接合表面4a上。但是，如果密封腳2a的邊緣表面2b或接收表面4a因不夠平滑而具有波浪形不規則外形，則在兩者之間的區域中會產生間隙，而且即使在施加壓力的情況下也是如此，則會造成結合失敗。
在前燈玻璃2和燈體4之間的被結合表面的結合寬度由照射到燈體4的接合表面4a上的雷射束L的光點直徑所決定。理想的是，可以將光束點的直徑設置為相對較大的值，從而增加結合強度。由於雷射束L是透過密封腳2a照射到接收表面4a上的，光束點直徑的尺寸受到密封腳2a寬度的限制。
本發明是著眼於上述方面開發的。因此，本發明的目的在於提供一種車燈組件，以及一種製造車燈組件的方法，其中前燈玻璃和燈體被直接結合在一起，以提高圍繞被結合表面的周邊部的外觀質量，避免在前燈玻璃和燈體之間的結合失敗，並且提高其間的結合強度。
上述目的是這樣實現的，即通過採用雷射束焊接方法作為將前燈玻璃和燈體結合在一起的方法，並且通過適當地設計被結合表面的周邊部的結構來實現。
本發明的車燈組件包括直接結合在一起的前燈玻璃和燈體，其中，在所述前燈玻璃的外周形成有密封腳，而與密封腳的端表面發生抵靠的接收表面在燈體上形成，密封腳的端表面和接收表面通過雷射束焊接直接結合在一起，並且被結合表面相對於與車燈組件的參考軸線相垂直的平面以預定的角度傾斜。
「雷射束焊接」是指一種結合方法，其中允許雷射束透過的可透雷射束構件抵靠在不允許雷射束透過的不透雷射束的構件上，兩個構件大致在參考軸線的方向上被壓在一起，並且雷射束透過可透雷射束構件而照射在兩個構件的抵靠表面上，從而加熱不透雷射束構件。結果，兩個構件被融合到一起。對用於雷射束焊接的雷射束是沒有具體的限制，例如，可以採用半導體雷射器，YAG雷射器等等。
對於製造燈體的材料沒有特別的限制，只要其不透過雷射束，並且可被雷射束輻射加熱即可。為了實現有效的雷射束焊接，優選的是，由添加有諸如碳黑的附加材料的黑色材料來加工燈體，以提高燈體吸收雷射束的能力。
而且，對於製造前燈玻璃的材料也沒有特別的限制，只要其允許可見光和雷射束透過，並且其可以熔化並且固定到已經被熔融的燈體上。
對於被結合表面的傾斜角度的數值沒有特別的限制，只要該表面相對於與車燈組件的參考軸線垂直的平面傾斜即可。被結合表面的傾斜方向可以向前燈玻璃的內部傾斜，也可以向前燈玻璃的外部傾斜。被結合表面還可以形成V形或W形。
根據本發明的車燈組件的結構中，前燈玻璃和燈體被直接結合在一起。直接結合是通過雷射束焊接工藝完成的，並且被結合表面是密封腳的沿前燈玻璃的外周形成的邊緣表面和在燈體上形成的接收表面。這使得在各個被結合表面上不產生焊疤，由此提高了被結合表面的外觀質量。
另外，根據本發明的車燈組件因被結合表面相對於與參考軸線相垂直的平面以預定的角度傾斜而提供了下述操作效果。
即，在因不夠平滑而具有波浪形不規則形狀的密封腳的邊緣表面和接收表面之間產生間隙的情況下，因被結合表面是傾斜的，作用在需要結合的構件上的壓力引起了構件之間的滑動。該滑動可以將於兩個構件間的區域中產生的間隙封住，從而實現兩者在結合表面整個長度上的抵靠。因此，避免了結合失效。
在前燈玻璃和燈體之間的被結合表面的結合寬度是由照射到燈體的接收表面上的雷射束的光束點直徑決定的。由於被結合表面相對於與車燈組件的參考軸線相垂直的平面以預定角度傾斜，光束點直徑增加與傾斜角度相對應的量。結果，被結合表面的結合寬度增加，由此有助於將結合強度提高到一個與增加的寬度相對應的量。
根據本發明的具有直接被結合在一起的前燈玻璃和燈體組件的車燈組件避免了在上述兩構件間的結合失敗，並且在提高了圍繞被結合表面的部分的外觀質量的同時還提高了結合強度。
假定在前述結構中，如果燈體的接收表面還具有沿著前燈玻璃密封腳的邊緣銳角部分側上的一側表面大致在車燈的參考軸線的方向凸出的多個肋，在所述肋和每個密封腳之間的抵靠避免了因施加在前燈玻璃和燈體之間的壓力而在邊緣表面和接收表面之間引起的沒有必要的過量的滑動。另外，照射在燈體的接收表面上的雷射束的一部分從密封腳的邊緣表面內部反射。該內部反射光指向並投射在肋的側表面上，從而對肋加熱並使其熔化，這使得肋的側表面和密封腳的邊緣銳角部分側的側表面構成了第二被結合表面。這進一步提高了前燈玻璃和燈體之間的結合強度。
假定在前述結構中，如果結合表面相對於與車燈組件的參考軸線垂直的平面傾斜的預定角度在40°至50°的範圍內，則不但所施加的壓力可以很容易地在密封腳的邊緣表面和接收表面之間產生滑動，而且還可以放大被結合表面的結合寬度。而且，形成在燈體上的肋使得從密封腳的邊緣表面內部反射的雷射束有效地投射到肋的大致處於豎直方向的側表面上。這提高了在肋的側表面和密封腳的邊緣銳角部分的一側的側表面之間的結合強度。
圖1是本發明優選實施例的車燈的側視剖面圖，該實施例被頂部朝上地放置；圖2詳細示出了圖1中部分Ⅱ；圖3是示出在優選實施例中用於實現雷射束焊接的車燈組件和焊接機器人的透視圖；圖4是與圖2類似的視圖，示出了優選實施例的第一改進實例；圖5是與圖2類似的視圖，示出了優選實施例的第二改進實例；圖6是與圖2類似的視圖，示出了優選實施例的第三改進實例；圖7是與圖2類似的視圖，示出了當雷射束焊接被用來結合前燈玻璃和燈體時的公知方法。
下面將參照附圖詳細描述本發明的優選實施例。
圖1是本發明優選實施例的車燈的側視剖面圖，該實施例被頂部朝上地放置。圖2是詳細地示出圖1的部分Ⅱ的視圖。
優選實施例的車燈組件10的形式是諸如尾燈的指示燈。燈具有燈體14和直接結合在燈體14上的前燈玻璃16，在燈體14的燈參考軸線Ax上安裝有豎直(在相對於燈體組件的縱向方向)延伸的光源燈泡12，前燈玻璃16直接結合在燈體14上。
前燈玻璃16由諸如PMMA或PC的透明熱塑樹脂材料製成。前燈玻璃16的外周設置有在整個長度上向下凸出的密封腳16a。密封腳16a的形成方式是在參考軸線的方向(即在附圖的豎直方向上)延伸。其邊緣表面(下端表面)16相對於垂直參考軸線的平面(水平面)向內傾斜45°。
燈體14是由諸如AAS或ABS的不透明熱塑樹脂材料製成。燈體14設置有在其前端開口處豎直延伸的外邊凸緣部14a。與密封腳16a的邊緣表面16b類似，外邊凸緣部分14a的端表面(上端表面)14b在與密封腳16a的邊緣表面16b的相同的一側相對於豎直軸線形成傾斜45°的平面。底部表面14b構成了接收表面，而密封腳16a的邊緣表面16b就抵靠在該接收表面上。接收表面14b具有外部肋14c，該外部肋沿著密封腳16a的內側表面16c豎直地凸出。
通過將密封腳16a的邊緣表面16b雷射束焊接到接收表面14b上而將前燈玻璃16結合到燈體14上。
圖3是示出了車燈10和用於雷射束焊接的焊接機器人110的透視圖。
參照該附圖，在車燈組件10頂部朝上地放置時通過焊接機器人110來完成雷射束焊接。
焊接機器人110形成有機器人基體(未示出)，雷射頭112就安裝在該基體上。雷射頭112具有包含光纖的纖維光纜114和帶有內裝的電容器透鏡的發射頭116。由雷射發生器(未示出)產生的雷射束通過纖維光纜114作為會聚光束從發射頭116發射出。從發射頭116發生的雷射束用來在大約60毫米焦距處形成直徑大約為1.5毫米的光束點。雷射發生器是由輸出為15至100W、波長為0.8μm至1.5μm的半導體雷射器形成的。
雷射束焊接是以下述方式實現的。
正如圖2所示，燈體14放置在接收架102上，前燈玻璃16被設置在燈體16上，使得密封腳16a的邊緣表面16b與接收表面14b發生抵靠。前燈玻璃16還被壓板104所覆蓋，從而以壓板104將前燈玻璃2朝向燈體14壓下。
雷射頭112定位在前燈玻璃16的密封腳16a的上方，從而將來自發射頭116的雷射束L向下引導。雷射束L被照射在密封腳16a的基端部16d上，從而穿透密封腳16a並照射在燈體14的接收表面14b上。接收表面14b被雷射束L輻射的能量加熱並熔化。由此產生的熱量還熔化了密封腳16a的邊緣表面16b。雷射束L沿著密封腳16a在前燈玻璃16的整個長度上進行掃描，從而將前燈玻璃16和燈體14結合在一起。
如上所述，優選實施例的燈體10中，前燈玻璃16和燈體14通過施加在被結合表面，也就是前燈玻璃16的密封腳16a的邊緣表面16b和燈體14的接收表面14b，之間的雷射束焊接而直接結合在一起。這能夠實現在兩個接合表面中的任何一個表面上都不產生焊疤的結合。圍繞被結合表面的部分的外觀質量由此得到提高。
另外，由於在前燈玻璃16和燈體14之間的被結合表面相對於水平面(垂直於車燈組件的參考軸線的平面)以一定角度傾斜，根據本實施例的車燈組件10可提供以下的操作效果。
即使在密封腳16a的邊緣表面16b或接收表面14b因不夠平滑而具有波形的不規則形狀以致在其間產生間隙的情況下，由於被結合表面是傾斜的，作用在被結合的表面上的壓力會引起被結合表面之間的滑動。該滑動用於封閉在兩個元件之間的區域中產生的間隙，從而使得它們沿被結合表面的整個長度靠緊。因此，避免了結合失敗。
在前燈玻璃16和燈體14之間的被結合表面的結合寬度是由投射在燈體14的接收表面14b上的雷射束L的光束點直徑決定的。由於被結合表面相對於水平面以預定的角度傾斜，光束點直徑增加與傾斜角度相對應的量。這增加了結合表面的結合寬度，並將結合強度增加了一個與增加的寬度相對應的量。
在前燈玻璃和燈體直接結合在一起的優選實施例的車燈組件中，在改進了繞被結合表面的外周部分的外觀質量的同時，避免了前燈玻璃和燈體間的結合失敗，提高了結合強度。
在上述實施例中，由於在燈體14的接收表面14b上沿著前燈玻璃16的密封腳16a的內側表面16c(在邊緣銳角部分側的一個側表面)於參考軸線方向凸出有內部肋14c，則內部肋14c對密封腳16a的抵靠避免因為在參考軸線方向上作用的壓力而於密封腳16a的邊緣表面16b和接收表面14b之間產生過量的滑動。另外，照射到燈體14的接收表面14b上的雷射束的一部分從密封腳16a的邊緣表面16b內部反射。該內部反射光指向內部肋14c的外側表面14d，從而加熱並熔化內部肋14c。結果，內部肋14c的外側表面14d和密封腳16a的內部表面16c構成了第二被結合表面。這提高了前燈玻璃16和燈體14之間的結合強度。
特別是，由於被結合表面的相對於水平面的傾斜角度被設置為45°，不但作用在參考軸線方向的壓力能夠很容易地在密封腳16a的邊緣表面16b和接收表面14b之間產生滑動，而且在被結合表面的結合寬度上也有顯著的提高。而且，內部肋14c的設置使得從密封腳16a的邊緣表面16b而被內部地反射的雷射束有效地投射在內部肋的基本處於豎直方向的外側表面14d上。這提高了在內部肋14c的外側表面14d和密封腳16a的內側表面16c之間的結合強度。
圖4是與圖2類似的視圖，示出了所述實施例的第一改進實例。
在該改進實例中，與前述的實施例類似，前燈玻璃16的密封腳16a的邊緣表面16b相對於水平面以45°角傾斜，如附圖所示。但是在該實例中，邊緣表面16b朝向外周傾斜。而且，燈體14的接收表面14b在與密封腳16a的邊緣表面16b的同一側上作為相對於豎直方向以45°角傾斜的平面形成。在參考軸線的方向上沿著前燈玻璃16的密封腳16a的外側表面16f凸出附加的外部肋14e在燈體14的接收表面14b上形成。
前述的結構提供了可以從第一實施例獲得的同樣的操作效果。
圖5是類似於圖2的視圖，示出了優選實施例的第二改進實例。
參照圖5，改進實例的基本結構與前述第一改進實例的結構大致相同。但在第二改進實例中，具有凹入的、類似弧形部的引槽形成在燈體14的接收表面14b上。
接收表面14b形成為彎曲形狀，從而通過在結合工作的早期減少在密封腳16a的邊緣表面16b和接收表面14b之間的接觸表面來聚攏雷射束L的輻射能量。隨著接收表面14b的加熱和熔化的進行，接觸部分逐漸膨脹。結果，結果提高了結合過程的有效性。當雷射束焊接操作完成時，類似於前述實施例，結合表面以傾斜表面的形式形成。
在改進實例中，引槽可以在密封腳16a的邊緣表面16b上形成，而不是在接收表面14b上形成。該結構可提供與前述實施例相同的效果。
圖6是類似於圖2的視圖，示出了優選實施例的第三改進實例。
在該改進實例中，在前燈玻璃16和燈體14之間的被結合表面形成為V形，正如附圖所示。在改進實施例中，前燈玻璃16的密封腳16a的邊緣表面16b形成為三角形凸出表面，其兩側相對於水平面以45°升起。燈體14的接收表面14b形成為三角形凹入表面，其兩側沿著邊緣表面16b的外形相對於水平面以45°角升起。
根據如上所述結構的被結合表面，與前面所述的實施例類似，照射到燈體14的接收表面14b上的雷射束L的光束點直徑可以增加與傾斜角度相對應的量。這能夠使被結合表面的寬度增加，從而提高結合強度。
而且，該改進實例並不要求在燈體14的接收表面14b上形成內部或外部肋。但是，從前燈玻璃16的密封腳16a和燈體14的周邊凸緣部分14a兩者的厚度的寬度的空間可以得到與前述實施例相同的操作效果。
以上以製成指示燈形式的車燈組件10為例對各種實施例進行了描述。但是，通過將前述實施例的教導應用在其它類型的車燈組件上可以獲得與前述實施例類似的效果。
權利要求
1．一種車燈組件，包括前燈玻璃和燈體，所述前燈玻璃包括沿所述前燈玻璃的外周形成的密封腳，所述燈體包括接收表面，所述密封腳的端表面抵靠著所述接收表面，所述密封腳的所述端表面與所述接收表面通過雷射束焊接直接結合在一起，並且所述被結合表面相對於與所述車燈組件的參考軸線相垂直的平面以預定的角度傾斜。
2．根據權利要求1所述的車燈組件，其特徵在於所述燈體還包括在所述接收表面上形成的多個肋，所述肋沿著於所述密封腳的銳角端部側的側表面在所述車燈組件的所述參考軸線的方向上凸出。
3．根據權利要求1所述的車燈組件，其特徵在於所述傾斜的預定角度在40°至50°的範圍內。
4．根據權利要求2所述的車燈組件，其特徵在於所述傾斜的預定角度在40°至50°的範圍內。
5．根據權利要求1所述的車燈組件，其特徵在於所述接收表面的至少一部分是凸出地彎曲的。
6．根據權利要求5所述的車燈組件，其特徵在於還包括沿著所述密封腳的外側表面在所述參考軸線的方向上從所述接收表面凸伸出的外部肋。
7．一種製造車燈組件的方法，包括下列步驟提供一前燈玻璃，所述前燈玻璃在其外周上具有密封腳，所述密封腳具有相對於與所述車燈組件的參考軸線相垂直的平面以預定角度傾斜的邊緣表面；提供一燈體，所述燈體在與所述燈體的所述密封腳的所述邊緣表面相對應的位置上具有基本以所述預定角度傾斜的接收表面；使所述密封腳的所述端表面抵靠在所述接收表面上；在將所述前燈玻璃在結合方向上壓向所述燈體的同時，將雷射束透過所述密封腳照射在所述接收表面上，由此將所述前燈玻璃結合在所述燈體上。
8．根據權利要求7所述的製造車燈組件的方法，其特徵在於所述燈體還包括在所述接收表面上形成的多個肋，所述肋沿著所述密封腳的銳角端部側的側表面在所述車燈組件的所述參考軸線的方向上凸出。
9．根據權利要求7所述的製造車燈組件的方法，其特徵在於所述傾斜的預定角度是在40°至50°之間。
全文摘要
一種車燈,提高了圍繞被結合表面的部分的外觀質量,同時避免了前燈玻璃和燈體之間的結合失敗。前燈玻璃和燈體通過雷射束焊接結合在一起。被結合表面相對於與結合方向垂直的平面以預定角度傾斜。即使在密封腳的邊緣表面或接收表面具有波浪形的不規則形狀以致在兩構件間的區域產生間隙時,在結合方向上作用在被結合構件上的壓力會引起其間的滑動。雷射束的光束點直徑增加了與被結合表面的傾斜角度相對應的量,由此增加了結合寬度並提高了結合強度。
文檔編號B23K26/20GK1311412SQ0110899
公開日2001年9月5日 申請日期2001年2月28日 優先權日2000年2月29日
發明者秋山一夫, 杉山富士彥 申請人:株式會社小糸製作所