汽车灯的激光焊接方法以及相应的汽车灯的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车灯的激光焊接方法以及使用所述方法所获得的相应汽车灯。
【背景技术】
[0002]术语汽车灯理解成是指一般性的后汽车灯或前汽车灯，后者也被称为前灯。
[0003]如已知的那样，汽车灯是下述车辆的照明和/或信号装置，所述车辆包括具有朝向车辆外部的照明和/或信号功能的至少一个外部汽车灯，诸如像侧光灯、指示灯、刹车灯、后雾灯、倒车灯、近光灯、远光大灯等。
[0004]汽车灯以其最简单的形式包括容纳体、透镜体和至少一个光源。
[0005]透镜体放置成封闭容纳体的口部以便形成一个壳体腔室。光源布置于壳体腔室内部，所述光源可被定向以便当供以电力时朝向透镜体发射光。
[0006]一旦各个部件已被组装好，则汽车灯的制造方法必须设置成将透镜体附接和以气密的方式密封到容纳体。
[0007]这样的密封和附接通常通过焊接来执行。
[0008]自然地，焊接也会与更复杂汽车灯的例如布置于壳体腔室内部的其它部件相关。
[0009]聚合物主体特别是汽车灯的激光焊接方法使得可以将能够发射激光辐射的透射性聚合物主体和能够吸收激光辐射的吸收性聚合物主体相结合。在目前的情况下，激光辐射当其遇到吸收性聚合物主体时转化成热量，所述吸收性聚合物主体通过局部加热将热量传递到透射性聚合物主体，只要软化和局部熔化两个聚合物主体就可牢固地结合到彼此。
[0010]汽车灯的吸收性聚合物主体例如可由容纳体构成，而汽车灯的透射性聚合物主体例如可由透镜体构成，该透镜体封闭所述容纳体形成容纳汽车前灯光源的壳体腔室。当然，吸收性和透射性聚合物主体可通常通过汽车前灯的另外聚合物部件构成。
[0011]汽车灯聚合物主体的激光焊接方法有时也因为聚合物主体的复杂几何形状而难以实施。透射性聚合物主体的诸如配件、肋、槽、突起、弯曲部等的表面不连续性例如会阻碍激光辐射朝向焊接区域传播，焊接区域通常远离激光辐射的发射点。
[0012]为了克服这种缺陷，解决方案是已知的，其中提供成使用所述主体的聚合物透射性部分用作激光辐射的光导，如在美国专利US6592239B1中所述的那样，或使用用于同步激光焊接的设备，所述设备装配有激光辐射的分配器，所述分配器包括由平坦的镜面处理的壁所形成的光导以便聚焦激光辐射。但是这两种权宜之计具有较差的性能，因为由激光发射器所发射的激光辐射中的仅一小部分到达焊接区域(图1和图2)。
[0013]通过所提及的第一解决方案的实例并参照图1和图2中，凸状的透镜体可包括光导端，其能够使用激光辐射在透镜体至少一个内壁上的至少一次反射来将由激光器所发射的激光辐射朝向焊接区域引导。然而，实验测试表明，激光发射器和透镜体的光导端不以非常有效的方式合作，因为由激光发射器所发射的激光辐射的仅一小部分朝向焊接区域被引导。实际上，在所示的实例中，只有等于由激光发射器所发射激光辐射的22%的一小部分通过激光辐射的单次反射到达焊接区域，而该一小部分通过激光辐射的多次反射而急剧减少，达到由激光发射器所发射激光辐射的2%。
[0014]此外，将透射性透镜体用作光导的一部分证明在透镜体具有不连续表面的情况下也是较差的解决方案。实际上，激光辐射会由不连续性以不受控制的方式转向，或者激光辐射相对于所述透镜体输入区域的正确倾斜会受到影响，以绕过所述不连续性，其结果是激光福射被浪费掉。
[0015]作为所提及的第二解决方案的一个实例并参照图3和图4，焊接方法与处理手段的模拟表明包括由平坦的镜面处理过的壁所形成的光导的激光辐射分配器在一些情况下不能将从激光辐射分配器出口发出的激光辐射朝向焊接区域直接发送，特别是在透镜体是弯曲形状的情况下。激光辐射分配器在实际上有时可能会找不到接近透镜体表面的任何位置，因为激光辐射分配器会在物理上干涉所述透镜体。
[0016]此外，使用包括镜面处理过的、平坦的壁的激光辐射分配器即使在透镜体呈现表面不连续性的情况下也证明是一个有争议的解决方案。实际上，从激光辐射分配器出口发出的激光辐射的相当大的比例由透镜体的表面不连续性以不受控的方式转向而不到达焊接区域。
[0017]总而言之，迄今为止，考虑到需要将复杂的几何形状(诸如汽车灯的那些)焊接到一起，在汽车灯中的激光焊接应用连同目前使用的技术都不是很有效。
[0018]事实上，汽车灯的透镜体和容纳体由聚合物材料制成并包括高度复杂的几何形状，所述几何形状具有弯曲的或笔直的联接表面，而所述联接表面具有沿着所述相互联接的整个周边的高度可变的倾斜度。
[0019]汽车灯或它们的部件诸如容纳体和透镜体的所述复杂几何形状不适用于当前的激光焊接技术，这些技术实际上优化成适于应用到主体的平坦的壁、简单的几何形状和相对薄的厚度上。
[0020]由此可见，激光焊接技术目前很少用于汽车灯上，因为它们并不能确保令人满意的结果，并且在任何情况下使用替代性的焊接技术(诸如像振动、超声、摩擦焊接等)都不具有竞争力的成本/时间。
[0021]此外，存在汽车灯的另外特点，其复杂化并阻碍了目前的激光焊接技术使得目前激光焊接技术昂贵。
[0022]实际上，汽车灯的部件(例如透镜体)可由光源所发射的光穿过，从而实现汽车灯的照明。因此透镜体可采取着色，这将根据规定所要求的颜色赋予给由光源所发射的光。例如，汽车灯的停车灯可用基本白色的光源来实现，而透镜体趋向于红色。
[0023]然而，在激光焊接过程中，例如趋向于红色的着色透镜体与无色的透镜体相比吸收大量的光能，有损于由激光源所提供的光能，着色透镜体必须能够在焊接区域内提供预定的光能。吸收性增加需要使用更高功率的激光束，从而具有高的消耗和焊接成本，吸收性增加是由于存在着色透镜体造成的，所述着色透镜体作为透射性元件过滤所发射的辐射。
[0024]通过这种方式，透镜体激光焊接的能量效率被进一步降低，上述能量效率被进一步降低的原因在于一方面光辐射的显著部分尽可能多地被着色透镜体吸收，并且另一方面由于透镜体本身的上述复杂几何形状超过半数的光辐射进行良好的分散。
[0025]鉴于所有的上述考虑，激光焊接技术迄今为止很少使用在汽车灯上，因为它们与替代性的焊接技术(诸如像摩擦、超声焊接等)相比太复杂和昂贵以及不方便设计。
【发明内容】
[0026]本发明的目的是为了获得汽车灯的一种激光焊接方法，以及使用所述方法所获得的能够确保激光焊接过程的汽车灯，与现有解决方案相比，这使得由更大的激光发射器所发射的激光辐射部分能够到达焊接区域。
[0027]本发明的目的在于设计出一种在汽车灯中使用的聚合物主体的激光焊接方法，与由现有技术所提供的功率相比，其能够减小激光源的功率。
[0028]因此本发明的目的在于通过激光焊接技术来执行汽车灯的焊接，所述激光焊接技术克服了有关汽车灯具体性质的技术缺陷，上述缺陷迄今为止使得这种焊接技术不便利且曰虫印贝ο
[0029]该目的通过根据权利要求1所述的汽车灯的制造方法以及通过根据权利要求22所述的汽车灯来实现。
[0030]本发明的其它实施例在从属权利要求中描述。
【附图说明】
[0031]从本发明优选的和非限制性实施例的以下说明将更清楚地理解本发明的其它特征和优点，其中:
[0032]图1-10示出现有技术的在本说明书中被偶尔提及的焊接解决方案和方法的示意图；
[0033]图11是根据本发明的汽车灯处于组装配置下的透视图；
[0034]图12示出图11中所示汽车灯的分离部件的透视图；
[0035]图13是根据本发明的汽车灯焊接设备处于组装配置下的透视图；
[0036]图14示出图13中所示焊接设备的分离部件的透视图；
[0037]图15是根据本发明另一实施例的焊接设备的部分横截面透视图，其中为了更清楚地理解所述附图，一些细节已被省略；
[0038]图16示出图15中所示设备的局部横截面视图；
[0039]图17是根据本发明另一实施例的焊接设备的部分横截面透