CN102869921A - 用于车辆应用的结构前灯组件 - Google Patents

Abstract

一种车辆前灯组件，包括：一个透镜；一个灯壳体，所述灯壳体与所述透镜协作，以至少局部地限定一个灯腔室，所述灯腔室与该灯腔室外侧的周围大气大致流体隔离；以及，设置在所述灯腔室中的至少一个灯。所述灯壳体包括至少一个结构构件，所述至少一个结构构件适于连接至安装有该车辆前灯组件的车辆的一个或多个相邻部件，并且适于承受由该一个或多个相邻部件所施加的结构负荷。所述组件还可包括连接至所述灯壳体的至少一个车辆部件，由此所述灯壳体能够承受由所述至少一个部件所施加的结构负荷。

Description

用于车辆应用的结构前灯组件

相关申请的交叉引用

本申请涉及并且要求于2009年12月2日提交的序列号为61/283307的美国临时申请的优先权利益，所述美国临时申请的公开内容在此以引用方式被全部纳入本文。

技术领域

本发明属于车辆前灯组件领域，更具体地，涉及如下的车辆前灯组件：其中该车辆前灯组件的灯壳体包括至少一个结构构件（structural member），所述至少一个结构构件适于连接至安装有该车辆前灯组件的车辆的一个或多个相邻部件，并且承受由该一个或多个相邻部件所施加的结构负荷。

背景技术

自从开始有汽车以及在自行车和摩托车上采用照明以来，前灯组件就是辅助设备，它被设计用于提供功能性向前照明，以及提供必要的有光和无光信号和定位功能，并满足车辆造型因素。

在开始进入汽车时代时，马车灯被纳入车辆设计上。随后是电气供电的照明系统。

不论照射源的类型和灯构造方法，前灯都具有并保留机械附接至车辆架构的辅助元件，这些辅助元件通常主要用于照明和照亮功能，以及次要考虑事项，在适用的情况下，例如环境、安全、空气动力学和其他功能性考虑事项。

在二十世纪六十年代后期，主要在西方欧洲市场，汽车公司寻求将更多的造型自由度纳入到前灯设计上，从而从标准化照明设备转移到车辆专用设计。为此，前灯通常是经由外部机械装置而被对光和调整的外部设备。

对前灯更好地结合到车辆的总体形状上的追求，导致了具有封装的反射器组件和内部调整设备的前灯设计的发展。因此，在这种情况下，现在固定在特定位置的外部前灯透镜可更好地被结合在总体车辆设计上，并具有装配在总体前灯壳内的对光/调整功能。

尽管所述设计最初主要包括金属构造，但是对于增长的设计灵活性和配件灵活性的追求，导致了注射模塑的塑料前灯壳体的发展。现代的前灯设计基本上遵循塑料前灯壳体的惯例，以封装在前灯壳内部或者附接至前灯壳内部的照明部件为特征作为规范。

当代的造型、空气动力学和安全规程要求，连同最新发展的技术，例如LED向前照明，继续增加了前灯的复杂性，并且常常也增大了前灯的尺寸。由于前灯尺寸、在车辆上的定位以及总体几何结构的复杂性增大，所以前灯附接支撑件结构经历了一个复杂性、成本和重量冲击相伴随的过程。

塑料材料，或者是天然的、合金的，或者是增强的（例如，纤维增强塑料），通常未呈现出在用作结构部件时所要求的长期耐用性类型，且由此已经证明对于此类应用是不可行的。多材料方法（例如，增强金属部件的嵌件模塑）、复合材料构造方法等可改善所述缺陷，但却总是抬高正被讨论中的物品的成本。

另一主要考虑事项涉及汽车工业内已形成的设计分级，由此照明部件被设计为与车辆主要结构分离的实体。同样，照明供应商通常仅有限地参与到车辆结构考虑事项中，更不用说直接影响具体车辆应用的安全和其他功能性考虑事项。

另一考虑事项是车辆前灯组件的快速上升的成本。这样的组件的成本上升得如此快，由此使得现在更换一对豪华车辆前灯更换固定器比购买一辆新的经济型汽车还要更加昂贵。因此，所述部件的修理和再使用成为一个重要的设计考虑事项。

2002年2月7日公开的美国公开专利申请No.US2002/0015310，公开了一种以整体前灯为特征的车辆前端结构支撑件。将所述前灯壳体结合到前端结构支撑件（前端模块）上，使得总体积和总成本大大减少，并在车辆的前/发动机舱内产生了增大的可用空间。前灯被结合到包括总体结构部件的单个成型物上。然而，前灯壳体自身本质上并非结构的。替代地，它们被简单地结合到金属/塑料基的结构元件上。

在本领域中，还已知的是触变成形的镁支撑件托架结构——其定位并且支撑前灯、整流罩、仪表组（instrument cluster）和镜子组件——与例如Buell摩托车公司的摩托车一起使用。

现代前灯应用的另一复杂因素是LED照明的逐渐使用。不同于更常规的灯源例如钨灯源、卤素灯源或HID灯源，LED基本上不发出红外辐射，因而在它们的光学输出侧上是“冷”的。然而，LED确实在它们的电气接点处生成热，所述电气接点是LED特有的所谓的“背侧”。随着驱动电流增大从而获得更大的LED光学输出，这是尤其显著的。对所述热输出（称作“接点温度”）的控制是关键的，从而确保LED的正常操作性能，并且避免过早性能下降或出现故障。

将LED的“背侧”包封在灯壳体内，所生成的热被“陷获”在该壳体内，该壳体常规地主要由塑料制成。LED的“背侧”上的所述热输出必须被移除，从而阻止LED灯的过热，从而阻止LED灯过早出现故障。因此，LED确实需要经由引入吸热装置（heat sink）进行冷却。

常规地，惯例是将所述吸热装置放在所述LED灯的壳体内，在所述壳体内包封有LED本身。例如，用于CADILLAC CTS品牌汽车的前灯和尾灯利用单个高功率LED和在灯的壳体内消散热的压铸成形的吸热装置。假定对于这些具体应用存在足够量的、消散所述能量的内部体积，这样的吸热装置就能解决问题。然而，对于生成额外热输出的较小的体积或者应用，内部热的充分消散是复杂的，从而迫使采用更复杂的热管理解决方案，例如将吸热装置暴露至壳体的外侧，或者利用“热管”（充满液体的热导体）或者冷却扇，来循环灯壳体内的空气。

Fallahi等人的于2007年6月7日公开的、公开号为US2007/0127252A1的美国专利申请中公开的另一解决方案，包括一个用于机动车辆的LED前灯组件，所述LED前灯组件具有塑料透镜以及塑料灯壳体，该塑料灯壳体与该透镜协作以限定通常与大气流体隔离的内部腔室。注射模塑的金属反射器被安装至所述灯壳体，并且具有抛光的反射部分，所述反射部分将光朝前反射通过所述透镜。所述反射器的一个单独吸热装置部分包括散热片，所述散热片延伸穿过所述灯壳体，并且暴露至所述灯壳体外侧的大气，从而来自所述内部腔室的热从所述散热片被传输至所述大气。

尽管存在前述热管理解决方案，但期望的是具有用于汽车以及其他应用的能够有效地消散由LED或其他灯源所生成的热能量的灯组件。

发明内容

本发明包括一种车辆前灯组件，该车辆前灯组件包括：一个透镜；一个灯壳体，所述灯壳体与所述透镜协作，以至少局部地限定一个灯腔室，所述灯腔室与所述灯腔室外侧的周围大气大致流体隔离；以及，设置在所述灯腔室中的至少一个灯。所述灯壳体包括至少一个结构构件，所述至少一个结构构件适于连接至安装有所述车辆前灯组件的车辆的一个或多个相邻部件，并且承受由该一个或多个相邻部件所施加的结构负荷。

根据一个特征，所述灯壳体适于连接至一个或多个车辆部件，并且承受由该一个或多个车辆部件所施加的结构负荷，所述一个或多个车辆部件选自：内部挡泥板支撑件；散热器支撑件/模块；车辆结构构件；挡泥板；护板；电池箱；电子控制模块；以及，加固结构。

根据一个实施方案，所述灯壳体可限定一个吸热装置，所述吸热装置暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述至少一个灯的热被传输至周围大气。由所述灯壳体限定的吸热装置可包括散热元件（radiating element），所述散热元件暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述灯的热通过所述散热元件被传输至周围大气。所述散热元件可包括散热片，所述散热片暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述灯的热通过所述散热片被传输至周围大气。所述散热元件还可包括散热刺，所述散热刺暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述灯的热通过所述散热刺被传输至周围大气。

根据另一特征，由所述灯壳体限定的吸热装置可包括一个或多个导管，所述一个或多个导管被配置为促进被动对流冷却。所述一个或多个导管可被限定在一个单独的隔板中，所述隔板被固定至所述灯壳体。

根据本发明的一个特征，所述至少一个灯可包括一个或多个LED。

根据本发明的另一特征，所述灯壳体可通过触变成形、注射模制等被成形为单个整体金属件。

所述灯壳体可由选自如下组的一种或多种材料形成，所述组包括：不锈钢；低合金钢；工具钢；钛；钴；铜；磁性金属；硬金属；耐熔金属；陶瓷；镁；铝；以及，镁/铝合金。

根据本发明的又一特征，所述至少一个透镜被承载在一个单独的照明子组件上，所述单独的照明子组件以与所述灯壳体密封的关系可移除地安装至所述灯壳体。

在一个实施方案中，所述灯壳体的至少一个结构构件是至少一个摩托车仪表组支撑件结构，并且能够支撑空气动力学整流罩以及后视镜。包括所述至少一个摩托车整流罩支撑件结构的灯壳体，可以本发明的一种形式被成形为单个整体金属件，或者替代地，可包括一个具有多个组成元件的整体组件。

本发明还包括一种车辆前灯和部件组件，包括：一个透镜；一个灯壳体，所述灯壳体与所述透镜协作，以至少局部地限定一个灯腔室，所述灯腔室与所述灯腔室外侧的周围大气大致流体隔离；设置在所述灯腔室中的至少一个灯；以及，至少一个车辆部件，所述至少一个车辆部件连接至所述灯壳体，由此所述灯壳体能够承受由所述至少一个车辆部件所施加的结构负荷。所述至少一个车辆部件可以包括，例如，内部挡泥板支撑件、散热器支撑件/模块、车辆结构构件、挡泥板、护板、电池箱、电子控制模块和加固结构中的一个。

附图说明

为更好地理解本发明，以及为了更加清晰地示出如何将本发明的一个或多个实施方案付诸实施，现在将以实施例的方式参考附图，这些附图示出本发明的示例实施方案，在附图中：

图1A是根据本发明的第一实施方案的车辆前灯和部件组件的局部剖开的分解立体图，描绘了前灯组件和与前灯组件可连接的相邻的车辆部件中的每一个；

图1B是从不同方向所取的图1A的车辆前灯和部件组件的局部剖开的分解立体图；

图1C和图1D分别是图1A的车辆前灯和部件组件的互连元件的后立体图和前立体图；

图1E和图1F分别是图1A的车辆前灯和部件组件的互连元件的俯视图和前视图；

图1G和图1H分别是图1A的车辆前灯和部件组件的互连元件的局部后立体图和局部后视图；

图2A是根据本发明的第二实施方案的车辆前灯和部件组件的分解立体图，描绘了前灯组件和与前灯组件可连接的相邻的车辆部件中的每一个；

图2B是图2A的车辆前灯和部件组件的前视图；

图2C是图2A的车辆前灯和部件组件的分解俯视图；

图3A是根据本发明的第一实施方案的灯子组件的分解立体图；

图3B和图3C分别是根据图3A的实施方案的灯子组件的前立体图和后立体图；

图4A是根据本发明的第二实施方案的灯子组件的分解立体图；

图4B和图4C分别是根据图4A的实施方案的灯子组件的前立体图和后立体图；

图5A是根据本发明的第三实施方案的灯子组件的分解立体图；以及

图5B和图5C分别是根据图5A的实施方案的灯子组件的前立体图和后立体图。

具体实施方式

根据需要，本文公开了本发明的详细实施方案。然而，应理解，所公开的实施方案仅是本发明的示例，本发明可以通过不同形式和替代形式来体现。因而，本文公开的特定结构细节和功能细节不应解释为限制性的，而是仅应作为教导本领域普通技术人员来多方面地实施本发明的代表性基础。

附图未必按比例绘制，并且一些特征可能被夸大或最小化，以示出具体部件的细节。

首先参考图1A至图1H，在一个示例实施方案中，本发明的特征总体在于车辆前灯组件1，该车辆前灯组件1包括：透镜2；灯壳体3，该灯壳体3与该透镜协作，从而至少局部地限定其内部的灯腔室（不可见），所述灯腔室通常与所述灯腔室外侧的周围大气流体隔离；以及，设置在所述灯腔室内的至少一个灯（不可见）。灯壳体3包括一个或多个结构构件5a、5b，所述结构构件适于连接至安装有该车辆前灯组件的车辆的一个或多个相邻部件，并且承受由该一个或多个相邻部件所施加的结构负荷。

非限制性地，与灯壳体3相邻的所述一个或多个部件可选自如下组中，所述组包括：内部挡泥板支撑件、散热器支撑件/模块（例如，图1A、图1B、图1G和图1H中的20处局部示出的，图1C至图1F中完全示出的）、车辆结构构件（例如，图1A至图1H中的50处示出的）、挡泥板（例如，图1A至图1H的40处局部示出的）、护板、电池箱、电子控制模块和/或加固结构。因而，本发明的前灯组件可作为一个结构构件被包括在车辆上，从而可具有附接至它的其他部件（例如，内部挡泥板支撑件、散热器支撑件/模块、车辆结构构件、挡泥板、护板、电池箱、电子控制模块、加固结构等），与通常情况下所述前灯组件仅仅是一个辅助的、附加设备不同。

更具体地，继续参考图1A和图1H，将会看到，根据这些图中的示例实施方案，结构构件5a、5b（在该示例实施方案中设置了两个结构构件）分别包括一个托架（bracket）和搁板（shelf），如所示出的。托架5a适于被接收在从相邻的散热器支撑件/横向构件部件20延伸的、相应形状和尺寸的翼片/突起部21上，而搁板5b被定尺寸，从而与相邻的挡泥板40和纵向结构构件50相互关连，这也是已知的且被称作“猎枪轨（shotgun rail）”，如图1C至图1H中最佳示出的。

仍参考图1A和图1H的实施方案，搁板5b支撑件结构、挡泥板40和纵向结构构件50相互关连如下：在每一情况下，挡泥板40都经由常规装置连接至搁板5b的一部分和纵向结构构件50中的每一个，所述常规装置的非限制性实施例例如为螺栓和/或螺钉和定位销、结合剂等。纵向结构构件50同样也经由常规装置连接至搁板5b的一部分，所述常规装置的非限制性实施例例如为螺栓和/或螺钉和定位销、结合剂等。这样，前灯组件提供了对于挡泥板和纵向结构构件中的每一个的结构支撑。

代替与结构构件50直接连接，替代地，挡泥板40可经由与从纵向结构构件50延伸的结构（例如，内部发动机舱的罩板）的连接而被间接连接至结构构件50。

将挡泥板40互连至纵向结构构件50或从纵向结构构件50延伸的结构，与常规做法相符合。然而，在常规做法中，通常经由从车辆结构延伸的一个或多个单独的支撑件托架来进一步支撑挡泥板40。所述单独的支撑件托架的使用引入累加公差，由此影响车辆的配合度和光洁度。应理解，通过在本发明的前灯组件1上设置一个或多个结构构件（例如搁板5b）以联接至挡泥板40或者承受由挡泥板40所施加的结构负荷，可去除常规的支撑件托架，从而提高车辆的总体配合度和光洁度，同时仍提供各个部件（即，前灯组件、挡泥板、纵向结构构件）之间的结构相互关系。

当然，设想根据采用本发明的具体应用，结构构件的具体形式和数目是不同的，仅受制于如下限制：前灯组件包括至少一个结构构件，所述至少一个结构构件适于连接至少一个相邻的车辆部件，并且承受由该至少一个相邻的车辆部件所施加的结构负荷。

根据具体应用，可采用单个本发明的前灯组件1或者如图1A至图1F所示的采用多个本发明的前灯组件1。例如，图1A至图1F的实施方案示出了两个前灯组件1和1’，每一个都是另一个的“镜像”，并且每一个都被配置为以此前所描述的方式、通过结构构件5a、5a’连接至一个或多个车辆部件（例如，所示出的散热器支撑件/模块20）的至少相对侧，以及经由结构构件5b、5b’连接至挡泥板40、40’和纵向支撑件50、50’。

不同于现有技术中（例如，已公开的美国申请No.2002/0015310）所公开的方法，从前述内容应理解，当前的创新保留了任何给定的、附接至其他结构部件（例如，散热器支撑件、横向构件、框架轨等）的前灯的独立性质，从而形成包括前灯组件的总体车辆结构组件。换句话说，车辆结构组件可包括一个或多个汽车车辆部件以及一个前灯组件。前灯组件可包括一个结构灯壳体构件，所述结构灯壳体构件可适于连接至一个或多个相邻的车辆部件，并且适于承受由该一个或多个相邻的车辆部件所施加的结构负荷，所述一个或多个相邻的车辆部件例如为内部挡泥板支撑件、散热器支撑件/模块、车辆结构构件、挡泥板、护板、电池箱、电子控制模块和/或加固结构。

上面描述的结构前灯方法不限于汽车应用，可以可选地施加至任何类型的采用照明组件的轮式车辆，包括但不限于摩托车、小型摩托车等。

在摩托车、小型摩托车以及其他两轮车辆应用的情况下，类似于上面参考汽车应用所描述的方法，前灯组件100包括：一个或多个分别是整流罩支撑件形式的结构构件105a、105b，用于连接至摩托车、小型摩托车等的一个或多个整流罩；以及，一个托架，用于将前灯组件自身连接至单独布置在摩托车（图2A至图2C）上的支架结构200。当然，前灯组件支撑件结构还可包括或者替代地包括如下结构：非限制性地且仅通过实施例的方式，所述结构适于连接至并且支撑仪表组、后视镜、转向灯或其他可能可行的特征部件中的一个或多个。

仍参考图2A至图2C，所述前灯组件包括：一个透镜（未示出）；一个灯壳体103，该灯壳体与所述透镜合作，以至少局部限定其内部的灯腔室104，所述灯腔室104通常与所述灯腔室外侧的周围大气流体隔离；以及，设置在所述灯腔室中的至少一个灯（未示出）。

从壳体103的表面朝上延伸的是一对整流罩支撑件105a，可通过合适的紧固件诸如螺钉、螺栓等经由开口106a将一个或多个整流罩固定至该对整流罩支撑件105a。当然，根据与利用本发明有关的具体车辆，可改变整流罩支撑件105a的取向和形状。

从壳体103朝后延伸，将可看到托架105b包括一个大体U型的托架结构，所述托架结构的相对侧包括开口106b。托架105被定尺寸，使得托架105的相对侧可被接收在从支架结构200的圆柱形套筒201朝外延伸的支架突起部202上。当托架105完全位于支架突起部202上时，这些支架突起部202中的开口203被定位和定尺寸为与开口106b对准，紧固件诸如螺钉、螺栓等（未示出）可被接收穿过这些开口106b、203，以将前灯组件100牢固地连接至支架结构200（在该示例实施方案中，支架构件200的圆柱形套筒201构成车辆的头管或者被放置在该车辆的头管上或者连接至该车辆的头管）。

诸如上文关于图2A至图2C所描述的整流罩和前灯组件，可由现有的触变成形的镁整流罩支撑件托架或Buell摩托车公司所采用的类型的结构所承载，或者被安装至现有的触变成形的镁整流罩支撑件托架或Buell摩托车公司所采用的类型的结构。再者，在所述应用中，前灯可以是一个单独、独立、螺栓固定的部件。换句话说，前灯壳体可被结合在所述摩托车整流罩支撑件托架中，可与所述摩托车整流罩支撑件结构形成为单个整体件，或者可由所述摩托车整流罩支撑件结构承载。

应理解，根据具体应用，任一前述实施方案的前灯组件可被配置用于一个或多个灯，尽管所述示例实施方案描绘了仅被配置用于单个灯的独立前灯组件。在需要多个灯的情况下，所述组件可以是单块的或者整体的，并且每一灯壳体可与另一灯壳体直接相邻，或者每一灯壳体可通过一个中间结构与另一灯壳体分隔开。

本发明的构造可简化车辆的总体设计和制造，提供一个更加紧凑及更小重量的组件，并且有可能降低总体成本（即，主要由于必需部件、紧固件、组装步骤的数目的减少以及此外生产所述部件所要求的制造工具的数目的减少）。

如同在上面描述的汽车应用中的情况，因此可显著减少部件的数目，可增大系统的总体强度，可显著增强整流罩和前灯之间的配合度和光洁度（由于减小的累加容差），且有也可能减小成本和体积，这是由于建造该系统所要求的更少的部件数目和更少的工具、紧固件和组装步骤。

关于本发明的任一前述实施方案，以及其他实施方案，但是参考作为代表的图1A至图1H的实施方案，结合剂可被布置在透镜2和灯壳体3之间的一个位置上，从而将透镜粘结至灯壳体。结合剂还可包括密封剂，以将透镜密封至灯壳体。结合剂的非限制性实施例可包括粘结剂/密封剂，例如硅酮基密封剂。在其他预期的实施方案中，结合剂可包括现有技术中已知的其他合适的粘结剂和/或密封剂。还设想，透镜2可机械地连接至灯壳体3，在这种情况下，可经由放置在该透镜和灯壳体之间的垫圈或其他密封设备来完成密封。

参考图1A至图2C的实施方案，这些实施方案的灯壳体1、1’、100，包括一个或多个结构构件5a、5b、5a’、5b’、105a、105b，可例如通过金属注射模制工艺（包括但不限于触变成形）形成为单个整体（即，单块）金属件。

在触变成形中，金属注射模制、研磨、刮削、造球的分技术，和/或其他形式的镁或镁合金被加热为均匀的、半固体触变形态；然后，所述材料被喷射到一个模具中，所述模具在设计、范围和容量上非常类似于用于塑料注射模制的那些模具。然后，所形成的镁注射模制部件从模具中移除，并且按所要求的来修整。

因而，触变成形包括与塑料注射模制相关联的属性和设计灵活性，显著改进之处在于使用了镁、结构级金属。因而，触变成形镁的使用不仅解决了高功率LED灯的热能量耗散需求，而且镁的结构属性可以极有利地被用于多种车辆照明应用的新颖的结构方法中。

在金属注射模制或者“MIM”中，多种金属可与塑料载体相混合，并像常规注塑模制部件一样有效地被模制，随后通过二次工艺最终产生完全的金属零件。通常而言，MIM工艺开始于熔融金属的雾化，以形成金属粉末。随后金属粉末与热塑性结合剂混合，以产生同质原料（约60%体积的金属粉末以及40%体积的结合剂）。原料被放入注射模制机中，并且在在常规注塑模制机中的相对低温和低压时被模制，以形成期望的零件。在注射模制之后，通过称为“脱粘”的工艺将结合剂从零件移除。在脱粘之后，在干燥的H₂或者惰性气体氛围中，在最高达2300华氏度（1260摄氏度）的高温时所述零件被烧结，以形成高密度金属零件。在MIM中，在整个过程中保留模制零件的复杂形状，所以可实现紧公差，并且消除或者显著减少了碎片，因为烧结之后所述零件的机械加工通常是不必要的。

替代地，参考图1A至图1H，尤其是图1C、图1D、图1G和图1H，每一灯壳体3、3’可包括互连为一个单元的两个或更多个部件。根据该示例实施方案，更具体地，每一灯壳体3、3’包括一个光学模块/灯子组件10、10’，所述光学模块/灯子组件10、10’可移除地可接收在设置于灯壳体中的相应形状的开口中，并且以密封的关系（例如，经由采用密封件、垫圈、O型环、镶边带或者其他常规密封装置）可安装至灯壳体3、3’。可通过将合适的密封机构纳入光学模块/灯子组件和前灯壳体之间来实现防风雨的密封，例如顺应膜（compliantmembrane）、垫圈、密封件、O型环，以及在汽车交易内所使用的其他通常采用的密封方法。

每一这样的子组件10、10’承载用于前灯组件1、1’的一个或多个灯（例如，LED）。因此，当子组件10、10’被安装至灯壳体3、3’时，所述一个或多个灯（例如，LED）将被布置在灯腔室中，所述灯腔室由透镜2、2’和灯壳体3、3’至少局部限定。

下文进一步描述了光学模块/灯子组件10、10’的多个替代实施方案。这些实施方案从于2009年6月3日提交的序列号为61/275,702的美国临时申请以及于2010年6月3日提交的PCT申请PCT/US10/37260改型而来，所述申请的公开内容在此以全文引用的方式纳入本文。

不管形成为单块部件或者形成为整体组件，所述灯壳体可由一种或多种合适的材料形成，所述材料例如为不锈钢、低合金钢、工具钢、钛、钴、铜、磁性金属、硬金属、耐熔金属、陶瓷、镁、铝、以及铝/镁合金。将镁用于前灯壳体/整流罩支撑件结构还可得益于镁的固有衰减特性，这可以为前灯和整流罩系统提供振动衰减，从而降低总体车辆振动以及前灯34颤振。

现在参考图3A至图5C，在其示例实施方案中，可选的灯子组件10、10’、10”包括：一个壳体11、11’、11”，为整体金属零件的形式；以及，至少一个灯12、12’、12”。该壳体限定了暴露至灯腔室（例如，图1A至图1H的实施方案中的4）外侧的周围大气的吸热装置，使得来自至少一个灯12、12’、12”的热被传输至周围大气。除非另有指定，下面描述的灯子组件的多个实施方案在所有材料方面都相同。

至少一个灯子组件10、10’、10”可选地包括一个或多个反射器部分13、13’、13”。在常规形式中，所述一个或多个反射器部分13、13’、13”可被定位且被配置为将由所述至少一个灯12、12’、12”发出的光向前反射朝向灯壳体的透镜（在图3A至图5C中未示出）。为此，所述一个或多个反射器部分13、13’、13”可包括一个抛光表面。替代地设想，所述一个或多个反射器部分并非为单独的元件，而是可被形成在壳体自身的表面上，或者由壳体自身的表面形成，被布置在一个位置处以将由灯发出的光向前反射朝向所述透镜，例如分别由图3A至图3C以及图5A至图5C的实施方案中的反射器部分13’、13”所示出的。当然，根据期望，设想根据本文描述的任一实施方案的灯子组件10、10’、10”可能包括或者可能不包括一个或多个反射器部分。

至少一个灯12、12’、12”每个都包括可采用一个或多个LED形式的至少一个灯源。所述LED可被连接至一个或多个电路板14、14’、14”，每一电路板14、14’、14”都包括连接至一个或多个LED的引线并且可连接至电气功率的源（未示出）的电流路径，所述电气功率的源可操作地为一个或多个LED供电。电路板14、14’、14”可安装在壳体11、11’、11”的内部。

尤其参考图3A至图3C和图5A至图5C的实施方案，所述至少一个灯12、12’、12”可选地，并且根据用户偏好，进一步包括灯管15、15”、反射器光学器件16”，和/或全内折射光学器件17”中的一个或多个。

每一实施方案的壳体11、11’、11”可选地限定一个吸热装置，所述吸热装置暴露至灯腔室外侧的周围大气，使得来自每一至少一个灯（例如，LED）的热被传输至周围大气。

参考图3A至图3C的具体实施方案，如所示出的，由壳体11所限定的吸热装置可进一步包括散热元件，例如暴露至所述灯腔室外侧的周围大气的示例散热片18a，使得来自一个或多个灯（例如，LED）12的热通过散热片18a被传递至周围大气。这些散热元件可替代地或附加地包括散热刺18b”（例如，图5A至图5C的实施方案中所示出的），根据期望具有任何数目的几何结构和取向，以确保热的充分耗散。

现在转向图4A至图4C的实施方案，可以看到，由壳体11’限定的吸热装置可选地包括一个或多个导管18c’。这些导管18c’本质上是在相对端部处开口的通道，以与灯腔室外侧的周围大气连通，并且所述通道被定形状和定位，以通过使用热负荷来促进被动对流冷却，从而产生烟囱效应；即，经由通过LED的热输出所生成的对流流动来进行对流冷却，或者经由所限定的热通道和/或导管而被开槽引导。

尽管所述壳体本身限定了吸热装置，但是根据图3A至图5C的实施方案将理解，由壳体11、11’、11”所限定的吸热装置可以进一步可选地包括前述其他散热元件中的一个或多个，例如散热片18a和/或散热刺18b”，和/或导管18c’，同样如此前所描述的。

在图4A至图4C的实施方案中，壳体11’被形成为整体包括多个这样的导管18c’。替代地，导管18c’可被形成在限定固定至壳体11’的隔板的单独元件中。

前述实施方案的子组件可包括由一种或多种材料形成的整体金属零件，所述材料的非限制性实施例为，例如，不锈钢、低合金钢、工具钢、钛、钴、铜、磁性金属、硬金属、耐熔金属、陶瓷、镁、铝、和/或镁/铝合金。优选地，尽管不是必要的，子组件壳体例如通过MIM（包括触变成形的分技术）或者其他常规的金属成形工艺被形成为单个、整体或整块金属零件。

因而，与光学模块/灯子组件相关联的好处还可以同样被包括在塑料灯壳体上，由此还可实现相似的更换、维修和成本减少的属性。设想灯子组件的另一应用是包括其他壳体材料并与其他壳体材料结合，所述其他壳体材料例如为塑料、增强塑料、复合材料（例如，碳纤维、玻璃纤维等）、金属冲压件，以及适于构造灯壳体的任何其他材料。

例如，给定的光学模块从而可在多个车辆和前灯系统中共享，由此除了先前提及的组装和维修优势以外，还使得研发以及生产成本大大减少。

对于在包括车辆照明系统的区域中采用碳纤维构造的轻量型车辆结构，该方法证明是有优势的，所述车辆照明系统不仅是朝前照明，而且还包括任何其他车辆照明功能（例如，尾灯、转向灯、日间航行灯、标志灯等）。

由于所述材料固有地呈现弱的热导率，所以将光学模块纳入解决了为光学系统提供合适的结构构架的问题（即，将固定系统和定位系统纳入到稳健结构中），以及解决了为光学系统提供一种有效的用于任何热负荷的热传递介质的问题，所述热负荷可要求用于实际灯操作的热耗散，涉及功能、寿命和可靠性。

在LED驱动的照明应用中，尤其是在高功率LED中，这样的属性是尤其重要的，因为它们的热输出必须被不断地耗散，从而确保LED不超过规定的操作温度参数。未能充分冷却LED将导致过早的、不可避免的LED性能衰退和/或完全的LED故障。

灯子组件实施方案的另一优势是能够利用多个车辆上的任何给定的灯子组件，因而可以利用相同的光学系统，却仍适于相似的车辆上或者完全不同的型号、类型以及甚至品牌/产地上的不同的前灯配置。

因而，实际上，与高功率LED光学系统相关联的大多数成本可在多个应用中分摊，而非在少量的应用上分摊，从而大大降低了成本。

灯子组件实施方案可用在任何类型的照明配置中，不考虑构造方法以及与灯的灯壳体部分相关联的相邻材料的材料（例如，金属、塑料、复合材料等）。

尽管本文示例了采用LED照明，但是本发明等同地适用于其他类型的车辆照明系统，包括但是不限于钨、卤素、HID等。

本发明的车辆结构前灯组件还可选地包括诸如分离区或元件之类的特征部件，旨在便于符合前碰撞以及行人保护条例。因而，在碰撞或要求修理或更换的其他事件的情况下，本发明的组件可被作为单个物品更换。

通过使得灯壳体的透镜可移除还可选地提供另外的可修理性，从而在有限损坏的情况下实现它们单个更换，保持了该产品的主要部分以供进一步的使用，进而避免了由于易毁部件的破坏/故障而更换整个组件的需要。

前灯对光调整设备可局部或整体包括在该组件的结构壳体中。所述调整设备可以是现有技术中的任何合适类型。

考虑到变大以及更加复杂的前灯设计的趋势，还设想了替代的前灯对光结构。尽管当前用在交易中的常规的对光方法很容易从当前惯常做法转化至本发明的结构前灯组件，但是提出了旨在解决与现代前灯设计相关联的唯一需求的创新性。不同于使用常规的、完全内部的壳体前灯对光/调整布置，可提供简化的、混合外部/内部的对光配置。

前灯对光部件（被要求根据可适用的法律和生产标准来有效地调整前灯光束的目标）可选地被承载在可移除的灯子组件中，而非结合至前灯壳体。该方法进一步简化了所述车辆前灯的设计、生产、建造和维护。在所述方法中，在图1A至图1H的实施方案中所示例的，通过提供对光机构（例如，所示出的简单的调整螺钉19）来实现可调整的灯子组件10相对于灯壳体3、3’的移动，由此灯子组件10在相对于背板3a、3a’的多个轴线上是可移动的，在所述背板3a、3a’上，灯子组件经由诸如顺应垫圈、波纹管、镶边带和/或任何其他常规的密封和防风雨装置以防风雨密封的关系被安装至灯壳体3、3’。

通过前述构造，本发明允许移除和重新使用仍处于可维护状态的昂贵部件，当对壳体的结构损坏迫使其移除和/或更换时，进一步允许移除、维护和更换特定部件，而不需要拆卸所述前灯组件的结构元件。这样做，易于修理或更换，大大降低了与所述活动关联的成本，从而降低了呈现至生产者、相关的部件/系统供应商（即，在车辆保修期内）和车辆拥有者/操作者（即，当车辆保修期过期时）等的修理成本。

将结构性能包括在前灯系统中能够实现车辆前端结构设计和构造的大大的流线型和简化，使得成本降低、总体质量减小，以及给定车辆包装体积内的可用空间增大。

此外，根据本发明的前灯系统将前灯从辅助的、附加部件组转换至包括结构作用，由此通过前灯壳体自身而非传统的支撑件结构来引导和解决结构负荷。

本发明的结构前灯方法的另一属性是能够去除用于车辆仪表板（fascia）、挡泥板等的辅助支撑件托架，因为在当前设计惯例中，所有所述构件均要求多种定位和固定特征部件，假定现有的、常规前灯设计不能够支撑相邻部件（例如，挡泥板、仪表板、格栅、镶边等）的负荷。相反，结构前灯可很容易地接收与支撑件相关联的负荷，以及诸如车辆挡泥板和保险杠的位置要求，从而去除额外的部件，进而降低成本、重量和组装复杂性。

与本发明相关联的另一显著好处涉及车辆的配合度和光洁度的问题。当前的车辆建造方法依赖于各种托架和支撑件元件，以定位和固定保险杠、挡泥板等。这引起制造和建造容差的累加，负面影响了车辆的建造精确度，从而引入与该装置相关的显著额外成本，以及控制所述容差所要求的步骤。另一方面，将所述元件直接安装至前灯和将所述元件直接定位至前灯的能力，通过去除多个部件建造和组装容差累加，使得建造复杂性显著降低且建造精确度大大提高。因而，通过去除辅助托架等，经由更小的、更加一致的间隙以及更加稳健的、更好的定位部件，本发明提供了进一步降低成本和体积的潜力，同时改进了配合度和光洁度以及总体质量和车辆性能。

出于示例和描述的目的，呈现了本发明的示例性实施方案的前述描述。不旨在详尽地描述本发明，或者将本发明限制于所公开的精确形式，在上述教导的启示下多种改型和变体是可能的，或者从本发明的实践中可获取多种改型和变体。描述了所示的实施方案，以解释本发明的原理及其实际应用，使得本领域普通技术人员能以多种实施方案、以适于所考虑的具体应用的方式来利用本发明。因此，所有所述改型和实施方案旨在被包括在本发明的范围内。在不背离本发明的精神的前提下，可对示例实施方案做出设计、操作条件和布置的其他替代、改型、改变和省略。

Claims (31)

1.一种车辆前灯组件，包括：

一个透镜；

一个灯壳体，所述灯壳体与所述透镜协作，以至少局部地限定一个灯腔室，所述灯腔室与该灯腔室外侧的周围大气大致流体隔离；

设置在所述灯腔室中的至少一个灯；以及

所述灯壳体包括至少一个结构构件，所述至少一个结构构件适于连接至安装有该车辆前灯组件的车辆的一个或多个相邻部件，并且适于承受由所述一个或多个相邻部件所施加的结构负荷。

2.根据权利要求1所述的车辆前灯组件，所述灯壳体适于连接至一个或多个车辆部件，并且适于承受由所述一个或多个车辆部件所施加的结构负荷，所述一个或多个车辆部件选自：内部挡泥板支撑件；散热器支撑件/模块；车辆结构构件；挡泥板；护板；电池箱；电子控制模块；以及，加固结构。

3.根据权利要求1所述的车辆前灯组件，所述灯壳体限定吸热装置，所述吸热装置暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述至少一个灯的热被传输至周围大气。

4.根据权利要求3所述的车辆前灯组件，进一步地，由所述灯壳体限定的所述吸热装置包括散热元件，所述散热元件暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述灯的热通过所述散热元件被传输至周围大气。

5.根据权利要求4所述的车辆前灯组件，所述散热元件包括散热片，所述散热片暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述灯的热通过所述散热片被传输至周围大气。

6.根据权利要求4所述的车辆前灯组件，所述散热元件包括散热刺，所述散热刺暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述灯的热通过所述散热刺被传输至周围大气。

7.根据权利要求1所述的车辆前灯组件，所述至少一个灯包括一个或多个LED。

8.根据权利要求3所述的车辆前灯组件，进一步地，由所述灯壳体限定的所述吸热装置包括一个或多个导管，所述一个或多个导管被配置为促进被动对流冷却。

9.根据权利要求8所述的车辆前灯组件，所述一个或多个导管被限定在单独的隔板中，所述隔板固定至所述灯壳体。

10.根据权利要求1所述的车辆前灯组件，所述灯壳体被成形为单个整体金属件。

11.根据权利要求10所述的车辆前灯组件，所述灯壳体通过注射模制形成。

12.根据权利要求11所述的车辆前灯组件，所述灯壳体通过触变成形形成。

13.根据权利要求1所述的车辆前灯组件，所述灯壳体由一种或多种以下材料形成：不锈钢；低合金钢；工具钢；钛；钴；铜；磁性金属；硬金属；耐熔金属；陶瓷；镁；铝；以及，镁/铝合金。

14.根据权利要求1所述的车辆前灯组件，所述至少一个灯被承载在一个单独的灯子组件上，所述灯子组件以与所述灯壳体密封的关系可移除地安装至所述灯壳体。

15.根据权利要求1所述的车辆前灯组件，所述灯壳体的所述至少一个结构构件是至少一个摩托车整流罩支撑件结构。

16.根据权利要求15所述的车辆前灯组件，包括所述至少一个摩托车整流罩支撑件结构的所述灯壳体被成形为单个整体金属件。

17.根据权利要求15所述的车辆前灯组件，所述灯壳体的所述至少一个结构构件是一个用于将所述灯壳体连接至前灯支架结构的支撑件结构。

18.一种车辆前灯和部件组件，包括：

一个透镜；

一个灯壳体，所述灯壳体与所述透镜协作，以至少局部地限定一个灯腔室，所述灯腔室与该灯腔室外侧的周围大气大致流体隔离；

设置在所述灯腔室中的至少一个灯；以及

至少一个车辆部件，所述至少一个车辆部件连接至所述灯壳体，由此所述灯壳体能够承受由所述至少一个车辆部件所施加的结构负荷。

19.根据权利要求18所述的车辆前灯和部件组件，所述至少一个车辆部件是内部挡泥板支撑件、散热器支撑件/模块、车辆结构构件、挡泥板、护板、电池箱、电子控制模块和加固结构中的一个。

20.根据权利要求18所述的车辆前灯和部件组件，所述灯壳体限定一个吸热装置，所述吸热装置暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述至少一个灯的热被传输至周围大气。

21.根据权利要求20所述的车辆前灯和部件组件，进一步地，由所述灯壳体限定的所述吸热装置包括散热元件，所述散热元件暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述灯的热通过所述散热元件被传输至周围大气。

22.根据权利要求21所述的车辆前灯和部件组件，所述散热元件包括散热片，所述散热片暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述灯的热通过所述散热片被传输至周围大气。

23.根据权利要求21所述的车辆前灯和部件组件，所述散热元件包括散热刺，所述散热刺暴露至所述灯腔室外侧的周围大气，使得来自所述灯的热通过所述散热刺被传输至周围大气。

24.根据权利要求18所述的车辆前灯和部件组件，所述至少一个灯包括一个或多个LED。

25.根据权利要求20所述的车辆前灯和部件组件，进一步地，由所述灯壳体限定的所述吸热装置包括一个或多个导管，所述一个或多个导管被配置为促进被动对流冷却。

26.根据权利要求25所述的车辆前灯和部件组件，所述一个或多个导管被限定在单独的隔板中，所述隔板被固定至所述灯壳体。

27.根据权利要求18所述的车辆前灯和部件组件，所述灯壳体被成形为单个整体金属件。

28.根据权利要求27所述的车辆前灯和部件组件，所述灯壳体通过注射模制形成。

29.根据权利要求28所述的车辆前灯和部件组件，所述灯壳体通过触变成形形成。

30.根据权利要求18所述的车辆前灯和部件组件，所述灯壳体由一种或多种以下材料形成：不锈钢；低合金钢；工具钢；钛；钴；铜；磁性金属；硬金属；耐熔金属；陶瓷；镁；铝；以及，镁/铝合金。

31.根据权利要求18所述的车辆前灯和部件组件，所述至少一个灯被承载在单独的灯子组件上，所述灯子组件以与所述灯壳体密封的关系可移除地安装至所述灯壳体。

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