汽車燈的激光焊接方法以及相應的汽車燈的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車燈的激光焊接方法以及使用所述方法所獲得的相應汽車燈。
【背景技術】
[0002]術語汽車燈理解成是指一般性的后汽車燈或前汽車燈，后者也被稱為前燈。
[0003]如已知的那樣，汽車燈是下述車輛的照明和/或信號裝置，所述車輛包括具有朝向車輛外部的照明和/或信號功能的至少一個外部汽車燈，諸如像側光燈、指示燈、剎車燈、后霧燈、倒車燈、近光燈、遠光大燈等。
[0004]汽車燈以其最簡單的形式包括容納體、透鏡體和至少一個光源。
[0005]透鏡體放置成封閉容納體的口部以便形成一個殼體腔室。光源布置于殼體腔室內部，所述光源可被定向以便當供以電力時朝向透鏡體發射光。
[0006]一旦各個部件已被組裝好，則汽車燈的制造方法必須設置成將透鏡體附接和以氣密的方式密封到容納體。
[0007]這樣的密封和附接通常通過焊接來執行。
[0008]自然地，焊接也會與更復雜汽車燈的例如布置于殼體腔室內部的其它部件相關。
[0009]聚合物主體特別是汽車燈的激光焊接方法使得可以將能夠發射激光輻射的透射性聚合物主體和能夠吸收激光輻射的吸收性聚合物主體相結合。在目前的情況下，激光輻射當其遇到吸收性聚合物主體時轉化成熱量，所述吸收性聚合物主體通過局部加熱將熱量傳遞到透射性聚合物主體，只要軟化和局部熔化兩個聚合物主體就可牢固地結合到彼此。
[0010]汽車燈的吸收性聚合物主體例如可由容納體構成，而汽車燈的透射性聚合物主體例如可由透鏡體構成，該透鏡體封閉所述容納體形成容納汽車前燈光源的殼體腔室。當然，吸收性和透射性聚合物主體可通常通過汽車前燈的另外聚合物部件構成。
[0011]汽車燈聚合物主體的激光焊接方法有時也因為聚合物主體的復雜幾何形狀而難以實施。透射性聚合物主體的諸如配件、肋、槽、突起、彎曲部等的表面不連續性例如會阻礙激光輻射朝向焊接區域傳播，焊接區域通常遠離激光輻射的發射點。
[0012]為了克服這種缺陷，解決方案是已知的，其中提供成使用所述主體的聚合物透射性部分用作激光輻射的光導，如在美國專利US6592239B1中所述的那樣，或使用用于同步激光焊接的設備，所述設備裝配有激光輻射的分配器，所述分配器包括由平坦的鏡面處理的壁所形成的光導以便聚焦激光輻射。但是這兩種權宜之計具有較差的性能，因為由激光發射器所發射的激光輻射中的僅一小部分到達焊接區域(圖1和圖2)。
[0013]通過所提及的第一解決方案的實例并參照圖1和圖2中，凸狀的透鏡體可包括光導端，其能夠使用激光輻射在透鏡體至少一個內壁上的至少一次反射來將由激光器所發射的激光輻射朝向焊接區域引導。然而，實驗測試表明，激光發射器和透鏡體的光導端不以非常有效的方式合作，因為由激光發射器所發射的激光輻射的僅一小部分朝向焊接區域被引導。實際上，在所示的實例中，只有等于由激光發射器所發射激光輻射的22%的一小部分通過激光輻射的單次反射到達焊接區域，而該一小部分通過激光輻射的多次反射而急劇減少，達到由激光發射器所發射激光輻射的2%。
[0014]此外，將透射性透鏡體用作光導的一部分證明在透鏡體具有不連續表面的情況下也是較差的解決方案。實際上，激光輻射會由不連續性以不受控制的方式轉向，或者激光輻射相對于所述透鏡體輸入區域的正確傾斜會受到影響，以繞過所述不連續性，其結果是激光福射被浪費掉。
[0015]作為所提及的第二解決方案的一個實例并參照圖3和圖4，焊接方法與處理手段的模擬表明包括由平坦的鏡面處理過的壁所形成的光導的激光輻射分配器在一些情況下不能將從激光輻射分配器出口發出的激光輻射朝向焊接區域直接發送，特別是在透鏡體是彎曲形狀的情況下。激光輻射分配器在實際上有時可能會找不到接近透鏡體表面的任何位置，因為激光輻射分配器會在物理上干涉所述透鏡體。
[0016]此外，使用包括鏡面處理過的、平坦的壁的激光輻射分配器即使在透鏡體呈現表面不連續性的情況下也證明是一個有爭議的解決方案。實際上，從激光輻射分配器出口發出的激光輻射的相當大的比例由透鏡體的表面不連續性以不受控的方式轉向而不到達焊接區域。
[0017]總而言之，迄今為止，考慮到需要將復雜的幾何形狀(諸如汽車燈的那些)焊接到一起，在汽車燈中的激光焊接應用連同目前使用的技術都不是很有效。
[0018]事實上，汽車燈的透鏡體和容納體由聚合物材料制成并包括高度復雜的幾何形狀，所述幾何形狀具有彎曲的或筆直的聯接表面，而所述聯接表面具有沿著所述相互聯接的整個周邊的高度可變的傾斜度。
[0019]汽車燈或它們的部件諸如容納體和透鏡體的所述復雜幾何形狀不適用于當前的激光焊接技術，這些技術實際上優化成適于應用到主體的平坦的壁、簡單的幾何形狀和相對薄的厚度上。
[0020]由此可見，激光焊接技術目前很少用于汽車燈上，因為它們并不能確保令人滿意的結果，并且在任何情況下使用替代性的焊接技術(諸如像振動、超聲、摩擦焊接等)都不具有競爭力的成本/時間。
[0021]此外，存在汽車燈的另外特點，其復雜化并阻礙了目前的激光焊接技術使得目前激光焊接技術昂貴。
[0022]實際上，汽車燈的部件(例如透鏡體)可由光源所發射的光穿過，從而實現汽車燈的照明。因此透鏡體可采取著色，這將根據規定所要求的顏色賦予給由光源所發射的光。例如，汽車燈的停車燈可用基本白色的光源來實現，而透鏡體趨向于紅色。
[0023]然而，在激光焊接過程中，例如趨向于紅色的著色透鏡體與無色的透鏡體相比吸收大量的光能，有損于由激光源所提供的光能，著色透鏡體必須能夠在焊接區域內提供預定的光能。吸收性增加需要使用更高功率的激光束，從而具有高的消耗和焊接成本，吸收性增加是由于存在著色透鏡體造成的，所述著色透鏡體作為透射性元件過濾所發射的輻射。
[0024]通過這種方式，透鏡體激光焊接的能量效率被進一步降低，上述能量效率被進一步降低的原因在于一方面光輻射的顯著部分盡可能多地被著色透鏡體吸收，并且另一方面由于透鏡體本身的上述復雜幾何形狀超過半數的光輻射進行良好的分散。
[0025]鑒于所有的上述考慮，激光焊接技術迄今為止很少使用在汽車燈上，因為它們與替代性的焊接技術(諸如像摩擦、超聲焊接等)相比太復雜和昂貴以及不方便設計。
【發明內容】
[0026]本發明的目的是為了獲得汽車燈的一種激光焊接方法，以及使用所述方法所獲得的能夠確保激光焊接過程的汽車燈，與現有解決方案相比，這使得由更大的激光發射器所發射的激光輻射部分能夠到達焊接區域。
[0027]本發明的目的在于設計出一種在汽車燈中使用的聚合物主體的激光焊接方法，與由現有技術所提供的功率相比，其能夠減小激光源的功率。
[0028]因此本發明的目的在于通過激光焊接技術來執行汽車燈的焊接，所述激光焊接技術克服了有關汽車燈具體性質的技術缺陷，上述缺陷迄今為止使得這種焊接技術不便利且曰蟲印貝ο
[0029]該目的通過根據權利要求1所述的汽車燈的制造方法以及通過根據權利要求22所述的汽車燈來實現。
[0030]本發明的其它實施例在從屬權利要求中描述。
【附圖說明】
[0031]從本發明優選的和非限制性實施例的以下說明將更清楚地理解本發明的其它特征和優點，其中:
[0032]圖1-10示出現有技術的在本說明書中被偶爾提及的焊接解決方案和方法的示意圖；
[0033]圖11是根據本發明的汽車燈處于組裝配置下的透視圖；
[0034]圖12示出圖11中所示汽車燈的分離部件的透視圖；
[0035]圖13是根據本發明的汽車燈焊接設備處于組裝配置下的透視圖；
[0036]圖14示出圖13中所示焊接設備的分離部件的透視圖；
[0037]圖15是根據本發明另一實施例的焊接設備的部分橫截面透視圖，其中為了更清楚地理解所述附圖，一些細節已被省略；
[0038]圖16示出圖15中所示設備的局部橫截面視圖；
[0039]圖17是根據本發明另一實施例的焊接設備的部分橫截面透