JP5238213B2 - 車両用灯具の前面カバー - Google Patents

Description

本発明は、金型に設けた前面カバー成形用キャビティの長手方向側縁部に沿って樹脂通路であるランナを配設し、該ランナと前記キャビティ側縁部間に設けた幅広サイドゲートから溶融樹脂をキャビティに射出することで成形された車両用灯具の前面カバーであって、成形体である前面カバーの長手方向側縁部に沿って薄肉細紐状のゲートランドが残る形態に成形される前面カバーに関する。

最近の自動車用前照灯は、下記特許文献１に示すように、すれ違いビーム形成用光源ユニットと走行ビーム形成用光源ユニットをランプボディ内左右に隣接して配置する傾向が好まれることから、外形が上下よりも左右に長い正面視横長矩形状に形成されている。

また、灯具構成部材である前面カバーなどの樹脂製品は、主に射出成形によって製造されるが、製品に残るゲート跡が目立たないようにするため、また金型に設けたキャビティ全体に効率よく樹脂を充填できるようにするため、下記特許文献２では、キャビティの長手方向側縁の略中央位置に設けたサイドゲート（一般的なサイドゲートは、ゲート幅５〜１０ｍｍ、ゲート厚さ２〜３ｍｍ）から溶融樹脂をキャビティに射出し成形している。

特開平９―１４７６０４ 特開２００４−２３７５８６

しかし、特許文献１等に見られる前照灯では、ランプボディが大型化することは勿論、ランプボディの前面側に組み付けられる前面カバーも大型化し、それだけ前照灯全体の重量が増える原因となっている。

そこで、発明者は、前面カバーを薄くすることで、前照灯の総重量を軽量化しようと考えた。

樹脂の射出成形品である前面カバーの肉厚は、最大流動長Ｌ１を樹脂固有の値である物理的に樹脂を流せる長さＬ２（単位肉厚当たりその樹脂が流れることが可能な長さ）で割った値Ｌ１／Ｌ２で決まるため、従来は特許文献２に示すように、キャビティの長手方向側縁部の略中央位置にゲートを設けて、ゲートからキャビティ末端までの最大流動長Ｌ１を短縮することで前面カバーの薄肉化を図っているが、最大流動長Ｌ１の短縮には限界があった。

また、ゲートを複数（例えば二点サイドゲート方式）にすれば、それだけ最大流動長Ｌ１が短くなって前面カバーを薄くできるが、二点サイドゲート方式では、平均肉厚約３ｍｍが限界であった。さらに、それぞれのゲートからの樹脂流れがぶつかってウェルド（樹脂の会合）が発生し、製品にヒケとなって顕れて見栄えが悪いという新たな問題が発生する。

そこで、発明者は、樹脂の射出成形品である前面カバーの肉厚を決定する値Ｌ１／Ｌ２を小さくするには、最大流動長Ｌ１の短縮と、樹脂固有の値である物理的に樹脂を流せる長さＬ２の拡大の双方を考慮することが必要と考えた。即ち、ランナをキャビティの側縁部に沿って配設するとともに、ランナとキャビティの側縁部間にサイドゲートを設ける構造にすることで、サイドゲートの幅を拡大できる。そして、拡大されたゲート幅の全域から射出された樹脂流れが整流になれば、最大流動長Ｌ１がキャビティの短手方向側縁の長さ（最短）に近づいて薄肉化できるし、ウェルドが発生しないのでヒケが顕在化することもない。また、ゲートにおける圧力損失を低減させれば、樹脂固有の値である物理的に樹脂を流せる長さＬ２（単位肉厚当たりその樹脂が流れることが可能な長さ）が大きくなって、薄肉化できる、と考えた。

そして、ＣＡＥ（コンピュータによる射出成形のシュミレーション技術）を用いた前面カバーの射出成形シュミレーションに基づき考察を重ねた結果、ランナをキャビティの長手方向の側縁部に沿って配設するとともに、ランナとキャビティの側縁部間に設けるゲートを、キャビティの長手方向の側縁部のほぼ中央部から端部側にランナ配設方向に沿って拡副する幅広に形成するとともに、所定のゲート厚さかつ所定のゲート前後長さとすることが、前面カバーの薄肉化に有効であると確認されたので、この度の出願に至ったものである。

本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、薄肉にしてヒケも顕在化しない車両用灯具の前面カバーを提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る車両用灯具の前面カバーにおいては、金型に設けた灯具構成部材である正面視横長の樹脂製前面カバー成形用のキャビティの長手方向の側縁部に沿ってランナを配設し、該ランナ側面と前記キャビティ側縁部間に設けたゲートから溶融樹脂をキャビティに射出することで成形した車両用灯具の前面カバーであって、
前記ゲートを、前記キャビティの長手方向ほぼ中央部からその両側に前記ランナの配設方向に沿って拡幅した幅広かつ等幅（ランナ側のゲート幅とキャビティ側のゲート幅が同一）に形成するとともに、その厚さＴを１．０〜１．５ｍｍ、その前後長さＬを１．５〜３ｍｍの範囲に構成して、ゲートから射出された溶融樹脂の流動がゲート全幅においてゲート幅方向に直交する整流となってキャビテイ内に充填されるように構成した。

（作用）射出成形品である前面カバーの肉厚は、最大流動長Ｌ１を樹脂固有の値である物理的に樹脂を流せる長さＬ２（単位肉厚当たりその樹脂が流れることが可能な長さ）で割った値Ｌ１／Ｌ２で決まり、Ｌ１を小さく、かつＬ２を大きくすれば、Ｌ１／Ｌ２が小さくなる（前面カバーの肉厚を薄くできる）。

車両用灯具の前面カバーとしては、大型化が好まれる前照灯の前面カバーでは長手方向の長さが７００ｍｍにもなるが、ゲートを、キャビティの長手方向ほぼ中央部からランナの配設方向前後両側に延在する、例えば、従来のサイドゲート（ゲート幅１０ｍｍ未満）に比べて１５倍以上の幅（Ｗ１５０ｍｍ以上）をもつ幅広ゲートとすることで、最大流動長Ｌ１が著しく短縮され、成形品である前面カバーの薄肉化に有効となる。最大流動長Ｌ１の短縮という面からは、前面カバー（キャビテイ）の長手方向の長さ以下であれば、ゲートの幅Ｗを大きくした方が望ましいが、金型から取り出した成形品に繋がっているカルをゲートランド位置で除去する際の利便性からは、ゲート幅（ゲートランドの長さ）はそれほど大きくない方が望ましい。

また、図７は、その幅Ｗがキャビティの長手方向側縁部の全長に対応する幅広ゲートを用いた射出成形シュミレーションの結果（ゲートの厚さとゲート前後長に対する樹脂の流動パターン）を示すが、ゲートの厚さＴを１．０〜１．５ｍｍに構成することで、この図に示すように、ゲートから射出された溶融樹脂の流動がゲート全幅においてゲート幅方向に直交する整流となる。このため、キャビティ短手方向の長さ（これ以上考えられない最小値）が最大流動長Ｌ１となって、Ｌ１／Ｌ２が小さくなる（前面カバーの肉厚を薄くできる）し、樹脂流れがぶつかるウェルドも発生しないので成形品においてヒケが顕在化することもない。

なお、ゲートの厚さＴが０．５ｍｍと小さい場合は、ゲートにおける圧力損失が大きくなることは勿論であるが、ランナにおける樹脂供給位置から遠方となるゲート幅方向端部側ほど、せん断発熱に起因した樹脂の粘性低下の影響が顕著で、樹脂流れが活発となる。

さらに、ゲートの厚さＴが１．０〜１．５ｍｍにおいて、ゲートの前後長さＬを、ゲートにおける圧力損失ができるだけ小さく（４６ＭＰａ未満と）なる３ｍｍ以下に構成したので、樹脂の流動長さ、即ち樹脂固有の値である物理的に樹脂を流せる長さＬ２（単位肉厚当たりその樹脂が流れることが可能な長さ）が大きくなって、Ｌ１／Ｌ２の値がさらに小さくなる（さらに薄肉化できる）。なお、ゲートの前後長さＬが１ｍｍ未満では、図示しないが、ゲートから射出された溶融樹脂の流動がゲート全幅においてゲート幅方向に直交する整流とならず、最大流動長Ｌ１を短縮できない。

このように、その幅Ｗがキャビティの長手方向側縁部の全長にほぼ対応する長さをもつゲートの幅方向のどの位置においても、流速が同じ整流（平行流）を低圧力損失で確保するためには、ゲートの厚さＴが１．０〜１．５ｍｍで、ゲートの前後長さＬが１．５〜３ｍｍの範囲が望ましい。特に、ゲートの厚さＴが１．０ｍｍで、ゲートの前後長さＬが３ｍｍの場合には、ゲートから射出した溶融樹脂の流動がゲート幅方向のどの位置においても最初から最後までほぼ同じ速さとなる整流（平行流）が形成されるので、前面カバー薄肉化の最適な条件である。

図７は、その幅Ｗがキャビティの長手方向側縁部の全長に対応するゲートを用いた射出成形シュミレーションの結果（ゲートの厚さとゲート前後長に対する樹脂の流動パターンと圧力損失）を示すものであるが、その幅Ｗがキャビティの長手方向側縁部の全長よりも短いゲートを用いた場合、例えば、ゲート幅１５０ｍｍ以上の場合であっても、キャビティの長手方向側縁部の長手方向ほぼ中央部に幅広ゲートを配置する場合には、ゲートからキャビティ内に射出された樹脂は、ゲートが設けられていないキャビティの長手方向側縁端部側にもほぼ均等に拡がるため、樹脂の流動パターンは、キャビティの長手方向側縁端部側で幾分円弧状となるものの、ゲートに対しほぼ平行な形状を呈すると推定されることから、例えばゲート幅１５０ｍｍ以上の場合にも、この図７の結果と同様の結果となると考えられる。

なお、キャビティの形状に対応する射出成形体である平均肉厚２．０ｍｍの前面カバーには、その長手方向側縁部に沿って、幅広ゲートに対応する長さＷ（１５０ｍｍ以上），厚さＴ（１．０〜１．５ｍｍ）および幅Ｌ（１．５〜３ｍｍ）の薄肉細紐状ゲートランドが一体に形成されているので、ウオータージェット，回転刃カッター，超音波カッター，油圧プレス，レーザーなどの切断装置によって、ゲートランドを前面カバーとの境界で切断除去することで、製品である前面カバーが構成される。

請求項２においては、請求項１に記載の車両用灯具の前面カバーにおいて、前記ゲートの前後長さを、前記ランナに連通する樹脂供給路近傍から前記ゲート幅方向端部側にいくほど短くなるように構成した。

（作用）幅広ゲートが設けられたランナには、例えばスプルー部（他のランナ）を介して樹脂が供給されており、幅広ゲートの幅方向所定位置における射出圧力（ランナへの樹脂供給位置からゲートの幅方向所定位置までの圧力損失）は、ランナへの樹脂供給位置からの距離に反比例（比例）するが、ゲートの前後長さ（ゲートランドの幅）Ｌがスプルー部（他のランナ）からの距離を考慮して設定（スプルー部からの距離に反比例するように構成）されている、即ち、ゲートの前後長さ（ゲートランドの幅）Ｌは、ランナへの樹脂供給位置から遠ざかるほど短く（狭く）なるように構成されているので、ランナへの樹脂供給位置からの距離による圧力損失（射出圧力の低下）とゲートの前後長さ（ゲートランドの幅）Ｌによる圧力損失（射出圧力の低下）との和が、ゲートの幅方向のどの位置でもほぼ一定となる（幅広ゲートの幅方向における射出圧力の格差が緩和される）。

請求項３においては、請求項１または２に記載の車両用灯具の前面カバーにおいて、前記前面カバーを、その意匠面領域が後傾斜して延在し正面視上側ほど薄肉（下側ほど厚肉）に形成するとともに、正面視下側を前記キャビティのランナ配設側にして成形するように構成した。

（作用）前面カバーが鉛直に近い形状の場合に比べて、後傾斜している分、自動車に接触された人は前面カバーに沿って上方に移動でき、人に作用する衝撃が少ない。また、前面カバーの正面視上側ほど薄肉に形成されているので、それだけ前面カバーが薄肉の領域で変形し易く破壊され易いので、人に作用する衝突時の衝撃が緩和される。

また、射出成形では、ゲートに近い側ほど圧力損失が低い（射出圧力が高い）ので、圧力損失が低い（射出圧力が高い）側ほど成形品の表面が滑らかで、圧力損失が大きい（射出圧力が小さい）ゲートから遠い側では成形品の表面が滑らかではないという格差が生じるが、前面カバーの厚肉側である正面視下側がゲートに近い側（前面カバーの薄肉側である正面視上側がゲートから遠い側）となるようにして射出成形されるので、キャビティ内の樹脂には、その肉厚にほぼ比例した圧力が作用し、成形品である前面カバーの表面全体に滑らかな成形面が形成される。

以上の説明から明らかなように、請求項１に係る車両用灯具の前面カバーによれば、ゲート幅を前面カバーの長手方向側縁のほぼ全長に対応する大きさに形成するとともに、ゲートの厚さおよびゲートの前後長さをゲート全幅における樹脂の流動が整流となる範囲に設定したので、前面カバーの薄肉軽量化が達成されて、総重量の軽減された車両用灯具が提供される。

また、ヒケのない前面カバーが得られるので、車両用灯具の見栄えも良好となる。

また、前面カバーの薄肉化は、自動車の衝突時に前面カバーが変形し易く、かつ破壊され易いため、人に作用する衝突時の衝撃力が緩和される。

請求項２によれば、幅広ゲートにおける射出圧力は、幅方向にほぼ一定となって、溶融樹脂の流動はゲート全幅において確実に整流となるので、見栄え良好な設計値どおりの薄肉の前面カバーが得られる。

請求項３によれば、その厚さにほぼ比例する圧力によって前面カバーが成形されるので、表面全体が滑らかな高品質の前面カバーが得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７は、本発明に係る車両用灯具の前面カバーの実施例を示し、図１は本発明の一実施例である自動車用ヘッドランプの前面カバーを成形する射出成形装置の要部である金型装置の縦断面図、図２は同金型装置の縦断面図（図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）、図３は第１のランナからの距離と幅広ゲートの前後長さとの関係を説明するための平面図（図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図）、図４はＣＡＥに適用したキャビティ，ゲート，ランナおよびスプルー部の配置を模式的に示す同金型装置の平面図、図５は同金型装置の縦断面図（図４に示す線Ｖ−Ｖに沿う断面図）、図６（ａ）はゲートの厚さと圧力損失の関係を示す図、（ｂ）はゲート前後長と圧力損失の関係を示す図、図７はその幅がキャビティの長手方向側縁部の全長に対応するゲートを用いた射出成形シュミレーションの結果（ゲートの厚さとゲート前後長に対する樹脂の流動パターン）を示す図、図８は同射出成形装置を用いて製造された前面カバーを組み付けた自動車用ヘッドランプの縦断面図である。

図８において、自動車用ヘッドランプは、前面側に開口する容器状のランプボディ１０の前面開口部にクリアーな前面カバー１２が組み付けられて灯室Ｓが画成され、灯室Ｓ内には、光源である放電バルブ１６を挿着一体化した樹脂製リフレクター１４が図示しないエイミング機構（１個のエイミング支点と２本のエイミングスクリュー）によって傾動可能に支持されて、ヘッドランプの光軸を上下方向および左右方向に傾動調整（エイミング）できるように構成されている。

ランプボディ１０の前面開口部の内側には、リフレクター１４の周りに沿って延在するように樹脂製のエクステンションリフレクター２０が設けられている。エクステンションリフレクター２０には、その後方に配置されたリフレクター１４が形成する反射配光を妨げないように、リフレクター１４の外形に整合する開口部２０ａが設けられている。また、エクステンションリフレクター２０およびリフレクター１４の前面側にはそれぞれアルミ蒸着処理が施されて、灯室Ｓ内全体が鏡面色に見えて非点灯時のヘッドランプの見栄えが良好となっている。符号１８は、放電バルブ１６の前方に配置されてリフレクター１４の有効反射面以外に向かう光を遮光するシェードで、その脚部１８ａがバルブ挿着孔の周縁部に固着されている。

ランプボディ１０の前面開口部は、車両前方から車両幅方向外側方にかけて大きく廻り込む、上下方向に比べて左右方向に長い正面視ほぼ横長矩形状に形成され、ランプボディ１０の前面開口部に組み付けられる前面カバー１２は、ランプボディ１０の前面開口部に対応して車両前方から側方にかけて大きく廻り込んで、上下方向に比べて左右方向に長い正面視ほぼ横長矩形状に形成されている。

そして、前面カバー１２は、水平断面に沿った左右方向の長さ，垂直断面に沿った縦方向の長さがそれぞれ約７００ｍｍ,約３４０ｍｍ、平均肉厚が約２．０ｍｍと大型ではあるが非常に薄く形成されて軽量化されており、ヘッドランプの総重量を軽減する上で有効に機能している。

また、前面カバー１２は、車体２２の流線型に倣うように大きく後傾斜するとともに、前面カバー１２の意匠面領域の肉厚ｔは下側１２ａから上側１２ｂに行くほど薄く形成されている。即ち、前面カバー１２の意匠面領域の上側１２ｂの肉厚ｔｂが下側１２ａの肉厚ｔａよりも薄く形成されている。

このため、前面カバー１２の意匠面領域が鉛直に近い形状の場合に比べて、後傾斜している分、自動車に接触された人は前面カバー１２に沿って上方に移動でき、人に作用する衝撃が少ない。また、前面カバー１２は、正面視上側１２ｂの薄肉の領域で変形し易く破壊され易いので、人に作用する衝突時の衝撃も緩和される。

図１、２に示す射出成形装置は、前面カバー１２を成形する装置で、射出機の樹脂注入ノズル９０から樹脂が注入される側の固定側金型１００と、固定側金型１００に対向して接近離反方向（図１、２上下方向）に摺動可能な可動側金型２００とから主として構成された金型装置を備えている。なお、可動側金型２００は、図示しない金型駆動機構である油圧シリンダ機構によって図１，２矢印方向に摺動動作できる。

金型装置を構成する固定側金型１００と可動側金型２００間には、前面カバー１２を成形するためのキャビティＣが形成されている。

可動側金型２００は、可動側金型本体２００Ａと、可動側金型本体２００Ａに対し矢印方向に摺動(スライド)可能なスライド金型２００Ｂで構成されている。即ち、前記したように、前面カバー１２は、車両前方から側方にかけて大きく廻り込んだ形状に構成されているため、前面カバー１２の車両側方への廻り込み側（に対応するキャビティＣの側縁部側）には、対応する一対の金型構造では成形できないアンダーカット部Ｃ１が形成されており、このアンダーカット部Ｃ１を成形するためのスライド金型２００Ｂが設けられている。

一方、固定側金型１００には、ノズル係合部９２に開口する樹脂注入孔９３が設けられたスプルーブッシュ９１が配設されており、樹脂注入孔９３とキャビティＣとは、上下に延びるスプルーブッシュ９１内底部からスプルー部９１ａに対し直角に延在する第１のランナ９４、第１のランナ９４に直交しキャビティＣの側縁部に沿って延在する第２のランナ９５、および第２のランナ９５とキャビティＣ間に設けられた幅広ゲート９６を介して繋がっている。なお、第１のランナ９４、第２のランナ９５および幅広ゲート９６は、固定側金型１００と可動側金型本体２００Ａ間のパーティングラインＰＬに沿って配設されている。

詳しくは、金型１００，２００にそれぞれ形成された前面カバー１２の外内表面に対応する成形面によって画成されたキャビティＣは、正面視横長矩形状の前面カバー１２に整合する形状に形成されており、キャビティＣの長手方向（短手方向）が前面カバー１２の左右方向（上下方向）に対応している。図１の左右方向（紙面垂直方向）がキャビティＣの短手方向（長手方向）で、図８の上下方向（紙面垂直方向）が前面カバー１２の短手方向（長手方向）である。また、キャビティＣは、成形品である前面カバー１２のシール脚が上下方向となるように形成されるとともに、前面カバー１２の側壁とシール脚間のフランジ部にゲート痕が残るようにゲート９６が配置されている。即ち、第２のランナ９５は、キャビティＣの長手方向側縁部（前面カバー１２の側壁とシール脚間のフランジ部）に沿って配設され、ゲート９６は、キャビティＣの長手方向側縁部の長手方向ほぼ中央部（第１のランナ９４接続位置）から第２のランナ９５配設方向（前面カバー１２の側壁とシール脚間のフランジ部延在方向）に沿ってキャビティＣの短手方向側縁部に向かって左右ほぼ同一長さに延在する幅広に形成され、ランナ９５の長さおよび幅広ゲート９６の幅が約３３０ｍｍに構成されている。

そして、金型１００，２００を型締めした後、射出機の樹脂注入ノズル９０から固定側金型１００の樹脂注入孔９３に溶融樹脂を注入する。注入された溶融樹脂は、金型１００，２００に設けられた樹脂供給路であるスプルーブッシュ９１（スプルー部９１ａ）およびランナ９４，９５を通って幅広ゲート９６からキャビティＣ内に射出充填される。キャビティＣへの樹脂の充填が終了すると、保圧工程、冷却工程、型開き工程を経て成形品（前面カバー１２）を取り出す。

金型から取り出された成形品は、前面カバー１２にカル（ゲートランド，ランナ部およびスプール部の成形体）が一体に繋がった形態となっているので、レーザー，ウオータージェット，回転刃カッターなどの切断装置によって、このカルを前面カバー１２との境界（前面カバー１２のゲートランド付け根位置）で切断除去することで、製品である前面カバー１２が構成される。

第１，第２のランナ９４，９５は、いずれも直径１４ｍｍの大きさで、幅広ゲート９６は、その幅（図１紙面垂直方向の長さ）ＷがキャビテＣの長手方向側縁部に沿って、キャビテＣの長手方向側縁部の全長約７００ｍｍの長手方向ほぼ中央部に、従来のサイドゲートの幅（１０ｍｍ未満）に比べると３０倍以上の３３０ｍｍの幅に構成されるとともに、その厚さＴが１．０ｍｍ、その平均前後長さ（図１左右方向の長さ）Ｌが約３ｍｍに構成されることで、ゲート９６から射出された溶融樹脂の流動がゲート幅方向と略直交する整流（平行流）となってキャビテイＣ内に充填されるとともに、ゲート９６における圧力損失が低く抑えられるということが、図７に示すシュミレーション結果から推定できる。

このため、従来のサイドゲートに比べると、最大流動長Ｌ１が著しく短縮されて、前面カバー１２の肉厚を決めるＬ１／Ｌ２が小さくなる（前面カバーの肉厚を薄くできる）し、キャビテイＣ内の樹脂流れはキャビティ長手方向の全幅においてほぼ整流となるので、樹脂流れがぶつかるウェルドも発生しない（成形品においてヒケが顕在化することもない）。さらに、ゲート９６における圧力損失が低いことから、樹脂の流動長さが長くなり、物理的に樹脂を流せる長さＬ２（流動長さ÷樹脂固有の単位肉厚）が大きくなって、Ｌ１／Ｌ２の値がさらに小さくなる（さらに薄肉化できる）。この結果、従来のサイドゲート方式では達成できなかった平均肉厚２．０ｍｍの前面カバー１２が成形される。

また、ゲート９６の前後長さＬｄは、図３に示すように、第２のランナ９５に連通する第１のランナ９４からの距離（ランナ９４，９５に連通するスプルー部９１ａからの距離）ｄに反比例する大きさに構成されて、幅広ゲート９６の幅方向（図３の上下方向）どの位置においてもほぼ同様の射出圧力となるように調整されている。

即ち、幅広ゲート９６が設けられたランナ９５には、スプルー部９１ａおよび第１のランナ９４を介して樹脂が供給されているが、幅広ゲート９５の幅方向所定位置における射出圧力（ランナ９４からゲート９６の幅方向所定位置までの圧力損失）は、ランナ９４からの距離ｄに反比例（比例）し、ゲート９６の前後長さ（ゲートランドの幅）Ｌｄがランナ９４からの距離ｄを考慮して設定（ランナ９４からの距離ｄに反比例するように構成）されている。換言すれば、図３に示すように、ゲート９６の前後長さ（ゲートランドの幅）Ｌは、ランナ９４から遠ざかるほど短く（狭く）なるように構成（ランナ９４から遠方の前後長さＬｄ２＜ランナ９４近傍の前後長さＬｄ１）されているので、ランナ９４からの距離による圧力損失（射出圧力の低下）とゲート９６の前後長さ（ゲートランドの幅）Ｌによる圧力損失（射出圧力の低下）との和が、ゲート９６の幅方向のどの位置でもほぼ一定となって（幅広ゲート９６の幅方向における射出圧力の格差が緩和されて）、溶融樹脂の流動はゲート９６全幅において確実に整流となるので、見栄え良好な設計値どおりの薄肉の前面カバー１２が得られる。

また、前面カバー１２は、その意匠面領域の板厚ｔが正面視上側１２ｂほど薄（下側１２ａほど厚）く形成されている（ｔａ＞ｔｂ）が、正面視下側１２ａをキャビティＣのランナ９５配設側にして成形されるので、キャビティＣ内に充填された樹脂には、その厚さにほぼ比例する成形圧が作用し、表面全体が滑らかな高品質の前面カバー１２が成形される。

即ち、射出成形では、ゲート９５に近い側ほど圧力損失が低い（射出圧力が高い）ので、圧力損失が低い（射出圧力が高い）側ほど成形品の表面が滑らかで、圧力損失が大きい（射出圧力が小さい）ゲート９６から遠い側では成形品の表面が滑らかではないという格差が生じるが、前面カバー１２の厚肉側である正面視下側１２ａがゲート９６に近い側（前面カバー１２の薄肉側である正面視上側１２ｂがゲート９６から遠い側）となるようにして射出成形されるので、キャビティＣ内の樹脂には、その肉厚にほぼ比例した圧力が作用し、成形品である前面カバー１２の表面全体に滑らかな成形面が形成される。
次に、図４〜７に基づいて、ＣＡＥ（コンピュータによる射出成形のシュミレーション技術）を用いて求めた前面カバーの薄肉化に有効な適正ゲート寸法について説明する。

射出成形装置は、図４，５に示すように、図１，２に示す装置とほぼ同様であり、異なる構成だけを説明し、その他は同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。

金型１００，２００間には、左右方向５００ｍｍ，上下方向２００ｍｍ，厚さ２．５ｍｍの平坦な正面視横長矩形状の前面カバーに対応するキャビティＣが設けられ、キャビティＣの長手方向（短手方向）が前面カバーの左右方向（上下方向）に対応している。そして、キャビティＣの長手方向側縁部に沿って直径１４ｍｍの第２のランナ９５が配設され、第２のランナ９５の長手方向中央部には、直径１４ｍｍの第１のランナ９４が直交するように接続されている。第２のランナ９５の長さはキャビティＣの長手方向の長さとほぼ同一で、キャビティＣとランナ９５間には幅広ゲート９６が設けられている。ゲート９６の幅（図４上下方向の長さ）をキャビティＣの長手方向側縁部の大きさ（長さ）に対応させるとともに、ゲート９６の厚さをＴ、ゲート９６の前後長さをＬとして、ゲート９６の厚さＴ（０．５〜２．５ｍｍ）に対する圧力損失の変化、ゲートの前後長さＬ（１．５〜６．０ｍｍ）に対する圧力損失の変化、およびゲートの厚さＴと前後長さＬに対する樹脂の流れのパターンを解析した結果、以下のことがわかった。

ゲート９６の厚さＴは、図６（ａ）に示すように、ゲート９６における圧力損失に反比例し、Ｔが１．０ｍｍ未満では圧力損失が大きくなる（５０ＭＰａを超える）ため、樹脂の流動長さが短くなる分、物理的に樹脂を流せる長さＬ２（流動長さ÷樹脂固有の単位肉厚）が小さくなって、Ｌ１／Ｌ２の値が大きくなる（薄肉化できない）。さらに、ゲート９６における圧力損失が大きいと、樹脂の流動長さを確保するために大きな射出圧力（大型の成形装置）が必要となり、それだけコストもかかる。一方、図７に示すように、Ｔが１．５ｍｍを超えた場合は、Ｔが１．０ｍｍ未満の場合も同様であるが、ゲート幅方向において樹脂の流動速度に格差が生じ、樹脂の流動が整流とならず、最大流動長Ｌ１を短縮する上で有効でない。詳しくは、図７に示すように、Ｔが１．０ｍｍ未満（例えば、Ｔが０．５ｍｍ）ではゲート９６における圧力損失が大きいことに加えて、ゲート９６から射出した溶融樹脂の流動パターンは、ゲート幅方向端部側ほど流動が早い（ゲート幅方向中央部ほど流動が遅い）パターンとなるため、整流とならないことは勿論、ゲート幅方向両端側からの２つの流動が合流してウェルド（樹脂の会合）が発生するおそれがある。また、Ｔが１．５ｍｍを超えると（例えば、Ｔ＝２．５ｍｍでは）、溶融樹脂の流動パターンは、ゲート幅方向端部側ほど遅い円弧状パターン（従来のサイドゲートの場合の流動パターンに近いパターン）となって、整流とならないことは勿論、最大流動長Ｌ１の短縮にはつながらない。

したがって、ゲート９６における圧力損失が約４６ＭＰａ以下であって、ゲート全幅における溶融樹脂の流動が整流となる（最大流動長Ｌ１を短縮する）ためには、ゲート９６の厚さＴが１．０〜１．５ｍｍの範囲にあることが望ましい。

一方、ゲート９６の前後長さ（ゲートランド長）Ｌは、図６（ｂ）に示すように、ゲート９６における圧力損失に比例し、Ｌが６．０ｍｍ以上では圧力損失が４６ＭＰａを超える（Ｌが３．０ｍｍを超えると圧力損失が約４６ＭＰａを超える）ため、樹脂の流動長さがそれだけ短くなり、樹脂固有の値である物理的に樹脂を流せる長さＬ２（単位肉厚当たりその樹脂が流れることが可能な長さ）も小さくなって、Ｌ１／Ｌ２の値が大きくなる（薄肉化できない）。また、ゲート９６における圧力損失が大きい（例えば、４６ＭＰａを超える）と、樹脂の流動長さを確保するために大きな射出圧力（大型の成形装置）が必要となり、それだけコストもかかる。したがって、ゲート９６の前後長さ（ゲートラン長）Ｌは３．０ｍｍ以下が望ましい。また、Ｌが１．５ｍｍ未満の場合は図示されていないが、圧力損失はより小さくなるものの、Ｌが１．５ｍｍの場合よりもゲート幅方向において樹脂の流動速度に格差がいっそう生じる（整流とならない）と推定される。

したがって、ゲート９６における圧力損失が約４６ＭＰａ以下であって、ゲート９６から射出した溶融樹脂の流動がゲート幅方向のどの位置においてもほぼ同じ速さとなる流動パターン（整流、平行流）が形成される（最大流動長Ｌ１を短縮する）ためには、ゲート９６の前後長さ（ゲートランド長）Ｌが１．５〜３ｍｍの範囲にあることが望ましい。

このように、ゲート幅方向のどの位置においても流速が同じ整流（平行流）を低圧力損失の下に確保するためには、ゲート９６の厚さＴが１．０〜１．５ｍｍで、ゲート９６の前後長さＬが１．５〜３ｍｍの範囲が望ましい。この所定の範囲の中でも、特に、ゲート９６の厚さＴが１．０ｍｍで、ゲート９６の前後長さＬが３ｍｍの場合には、ゲート９６から射出した溶融樹脂の流動がゲート幅方向のどの位置においても最初から最後までほぼ同じ速さとなる整流（平行流）が形成されるので、前面カバーを薄肉化する上での最適条件である。

なお、前記した実施例では、ゲート９６の幅が約３３０ｍｍ、ゲート厚Ｔが１．０ｍｍ、ゲート９６の平均前後長さＬが約３ｍｍの幅広ゲートを用いた射出成形によって成形された、水平断面に沿った左右方向の長さ，垂直断面に沿った縦方向の長さがそれぞれ約７００ｍｍ,約３４０ｍｍ、平均肉厚が約２．０ｍｍの前面カバー１２について説明したが、ゲート９６の幅が約１５０ｍｍ、ゲート厚Ｔが１．０ｍｍ、ゲート９６の平均前後長さＬが約３ｍｍの幅広ゲートを用いた射出成形では、前面カバー１２よりも縦横のサイズが幾分小さくより薄い前面カバー（例えば、水平断面に沿った左右方向の長さ，垂直断面に沿った縦方向の長さがそれぞれ約３００ｍｍ,約１５０ｍｍ、平均肉厚が２．０ｍｍ未満の前面カバー）が成形できる等、ゲート９６の幅が約１５０ｍｍ以上、ゲート厚Ｔが１．０〜１．５ｍｍ、ゲート９６の平均前後長さＬが約１．５〜３ｍｍの幅広ゲートを用いた射出成形によって、従来技術では達成できなかった平均肉厚２ｍｍ未満という薄肉のヘッドランプ用前面カバーを成形できる。

また、前記実施例では、幅広ゲート９６の全幅とランナ９５の全長とが同一に構成されているが、ランナ９５の全長よりも幅広ゲート９６の全幅を短くしてもよい。しかし、樹脂通路における無駄な圧力損失をなくしたり、成形後に除去するカルの体積を増やさないためには、幅広ゲート９６の全幅とランナ９５の全長とを同一長さとすることが望ましい。

また、前記実施例では、幅広ゲート９６が設けられたランナ９５の長手方向ほぼ中央部に第１のランナ９４が連通する構造であったが、第１のランナ９４が連通する位置は第１のランナ９４の長手方向ほぼ中央部に限られるものではない。

また、幅広ゲート９６が設けられたランナ９５に、第１のランナ９４を介在させることなくスプルー部９１ａが直接、連通する構造であってもよい。

また、前記した実施例では、自動車用ヘッドランプの前面カバー１２の構成について説明したが、本発明はヘッドランプの前面カバー１２に限るものではなく、標識灯その他の車両用灯具の前面カバーの構成にも広く適用できることは言うまでもない。

本発明の一実施例である自動車用ヘッドランプの前面カバーを成形する射出成形装置の要部である金型装置の縦断面図である。 同金型装置の縦断面図（図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）である。 第１のランナからの距離と幅広ゲートの前後長さとの関係を説明するための平面図（図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図）である。 ＣＡＥに適用したキャビティ，ゲート，ランナおよびスプルー部の配置を模式的に示す同金型装置の平面図である。 同金型装置の縦断面図（図４に示す線Ｖ−Ｖに沿う断面図）である。 （ａ）はゲートの厚さと圧力損失の関係を示す図、（ｂ）はゲート前後長と圧力損失の関係を示す図である。 その幅がキャビティの長手方向側縁部の全長に対応するゲートを用いた射出成形シュミレーションの結果（ゲートの厚さとゲート前後長に対する樹脂の流動パターン）を示す図である。 図１，２に示す射出成形装置を用いて製造された前面カバーを組み付けた自動車用ヘッドランプの縦断面図である。

符号の説明

１２ 樹脂製前面カバー
１２ａ 前面カバー意匠面領域における正面視下側の肉厚領域
１２ｂ 前面カバー意匠面領域における正面視上側の肉薄領域
ｔ 前面カバーの肉厚
Ｃ キャビティ
９１ａ スプルー部
９５ ランナ
９６ 幅広ゲート
１００，２００ 金型
Ｗ ゲート幅
Ｔ ゲートの厚さ
Ｌ，Ｌｄ ゲートの前後長さ
ｄ スプルー部からの距離

Claims (3)

1. 金型に設けた灯具構成部材である正面視横長の樹脂製前面カバー成形用のキャビティの長手方向の側縁部に沿ってランナを配設し、該ランナ側面と前記キャビティ側縁部間に設けたゲートから溶融樹脂をキャビティに射出することで成形した車両用灯具の前面カバーであって、
   前記ゲートは、前記キャビティの長手方向ほぼ中央部からその両側に前記ランナの配設方向に沿って拡幅された幅広かつ等幅に形成されるとともに、その厚さＴが１．０〜１．５ｍｍ、その前後長さＬが１．５〜３ｍｍの範囲に構成されて、前記ゲートから射出された溶融樹脂の流動がゲート全幅においてゲート幅方向に直交する整流となってキャビテイ内に充填されることを特徴とする車両用灯具の前面カバー。
2. 前記ゲートの前後長さは、前記ランナに連通する樹脂供給路近傍から前記ゲート幅方向端部側にいくほど短くなるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具の前面カバー。
3. 前記前面カバーは、その意匠面領域が後傾斜して延在し正面視上側ほど薄肉（下側ほど厚肉）に形成されるとともに、正面視下側を前記キャビティの前記ゲートに臨む側にして成形されたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具の前面カバー。
   

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