CN107631277A - 用于车灯组件的一体成形的散热器和灯壳体 - Google Patents

Abstract

公开了车灯组件壳体，用于制造此类壳体的方法以及使用此类壳体的方法，以及具有采用这种壳体的灯组件的机动车辆。公开了用于机动车灯组件的保护性灯壳体。该灯壳体包括附接至机动车辆的车辆结构的壳体主体。壳体主体具有内腔室，该内腔室在其中储存光源。壳体主体具有开口端，该开口端附接至透光透镜以将内腔室流体地隔离。具有从导热主体突出的多个对流散热片的散热器与壳体主体一体形成。当以这种方式接合时，所述主体延伸到内腔室中，且散热片延伸到壳体主体外。散热器的主体和散热片共同配置成用于耗散来自内腔室的热量。

Description

用于车灯组件的一体成形的散热器和灯壳体

技术领域

本发明通常涉及用于机动车辆的灯组件。更具体地，本发明的方面涉及具有用于耗散来自灯壳体的热量的散热器的车辆头灯和尾灯。

背景技术

当前机动车辆产品，例如当代汽车，期初配备有照明系统，以为车辆操作员和乘客提供内部和外部的照明。这种照明系统包括各式各样的灯组件，该灯组件被安装或以其它方式被整合至车辆的前部、侧部和后部。这些灯组件的目的例如在于用于为驾驶员提供外部照明，以在弱光条件下操作车辆，例如夜间驾驶，以及用于增加车辆的醒目性，例如在恶劣天气中。这种照明系统还可显示关于车辆的存在、位置、尺寸、行驶方向的信息，以及提供发信号功能以指示出操作员意于的车辆操纵。

大多数传统汽车配备有尾灯组件，该尾灯组件包括方向信号灯以传达驾驶员转向车辆的意向，以及后制动灯以指示车辆正在减缓或停止。制动灯通常以两个成组对称地安装在车辆后部的左边缘和右边缘，且该制动灯为红色的、稳定燃烧灯，当驾驶员施加压力至制动踏板时该制动灯被照亮。一些汽车还配备有中央制动灯，与车辆传统的左侧和右侧制动灯相比，该中央制动灯被安装地更高。已知中央制动灯为中央高位停车灯，或“CHMSL”(显著的chim-zul)。CHMSL意于提供减速通知至后方驾驶员，该后方驾驶员对车辆的常规停车灯的视觉由中间车辆阻断。

除了以上提及的尾灯组件之外，当前汽车产品还配备有前部安装的头灯。具有与后部安装的尾灯类似的布置，各自的头灯组件典型地安装在车辆的前左角落和前右角落处。头灯通常被设计成用于提供两种不同设置的向前照明：近光设置，其针对正常驾驶状况提供减小的眩光的足够的向前和侧向照明；以及远光设置，其提供强烈的、中心加强分布的光，其主要适合于并未呈现即将到来的驾驶员的驾驶场景。大多数头灯也配备有方向信号灯灯(更常已知为“转向信号灯”或通俗称为闪光灯)。

常规尾灯和头灯组件需要大量内部部分，例如安装支架、反射器、一组灯丝型灯泡或发光二极管(LED)、内部调节机构、投射灯以及在某些情况下的印刷电路板(PCB)控制单元。一些设计需要线性致动器，例如步进电机和动力螺杆，以选择性地将发光元件和/或反射器再定位，并因而修改灯组件的工作模式(例如，产生日间行驶灯(DRL)光输出、近光灯输出、远光灯输出等)。传统地，整个灯组件在整合进车辆之前预先被装配进保护性灯壳体中。然后保护性外部透镜被用于密封壳体并将内部灯部件从外部碎屑、天气等类似物隔离。已知的是密封地来密封灯组件以防止水分和其它污染物不期望的入侵。

使用位于这些包围的灯夹具之内的高强度高亮度发光元件意于差生大量热量，尤其在持续很久的连续使用过程中。未来耗散当灯夹具在操作时由发光元件产生的热量，一个或多个散热器已经被安装在保护性灯壳体之内。然而，当前的散热器产品需要专用的部分和封装空间用于安装至灯壳体之内，这转而增加灯组件的成本、重量和尺寸。这些灯夹具设计中的一些需要将风扇联接至灯壳体，用于对流地冷却该散热器。除了增加部件和组件成本之外，具有足以冷却散热器的足够尺寸的补充冷却风扇还需要壳体内附加的封装空间，这增加了灯组件的整体质量以及覆盖区域。

发明内容

在此公开的为具有一体形成的车辆散热器的灯组件壳体；用于制造和使用这种灯壳体的方法；以及具有灯组件的机动车辆，该灯组件包括具有一体形成的散热器的灯壳体。借助于实例，且并不限制，公开了一种新的保护性灯壳体，该灯壳体具有一体地模制至该壳体的外部的对流散热器。壳体和散热器两者可由热塑性聚合物制作，以使得该两者经由双次注料塑料注塑成形可被一体地形成为单个单元。因而在两个部件之间产生的联接界面可包括叠拼合接头。可期望的是，散热器由轻质导热塑料制成，例如液晶聚合物，而壳体的剩余部分由抗裂并抗热的聚合物制成，例如高冲击聚丙烯。当合适地组成时，散热器散热片从灯壳体的侧部横向地突出，且部分地凹进补充的槽袋中，且散热器的主体突出至壳体中并与发光元件相热联接。沿着壳体的外部可形成一个或多个流动通道，以确保冷却空气在鳍片上并绕着鳍片被导向。

所公开的构思中的至少一些的附带好处包括省去了安装支架、密封件和用于将散热器附接在灯壳体内的相关部件，这转而降低了部件和制造成本。通过在壳体外部形成散热器，专用的内部封装空间被最小化，以使得灯壳体可以被制造的更小，这导致进一步降低组件的重量和材料的成本。同样，当与常规的金属鳍片设计相比时，模制的塑料鳍片降低了部件重量以及材料成本，允许增加3-D形状复杂性，提高了抗腐蚀性，并且省略了保护性涂层的需求。此外，消除了需要冷却风扇相灯壳体内注入空气，这又导致降低了部件和组件成本，同时也降低了封装空间和组件重量。

本发明的方面涉及用于机动车灯组件的一体形成的散热器和灯壳体，其可用在头灯、尾灯、雾灯、中央高位制动灯等的情况下。例如，公开了一种用于机动车辆的车灯组件的保护性灯壳体。车灯组件包括透明的或大致透明的光透射透镜以及产生光的光源(例如，白炽灯泡、LED阵列、固态照明等)。保护性灯壳体包括壳体主体，该壳体主体配置成用于附接至机动车辆的车辆结构(例如，在位于前保险杠或后保险杠上的灯井内)。壳体主体限定了配置成用于在其中储存光源的内腔室。壳体主体的开口端配置成用于附接至透镜，且因而与内腔室相流体地隔离。具有从导热主体突出的多个对流散热片的散热器与壳体主体一体形成。当组合时，散热器的主体延伸进壳体主体的内腔室中，且对流散热片延伸出壳体主体，例如从外表面横向地突出。散热器的主体和散热片配置成用于以对流的方式来耗散来自内腔室的热量。

本发明的其它方面涉及采用具有一体形成的散热器和灯壳体的灯组件的机动车辆。如在此使用的“机动车辆”可包括任何有关车辆平台，例如，客车(内燃机(ICE)、混合动力，电动，燃料电池等)、商用车辆、工业车辆、全地形车辆(ATV)、农场设备、摩托车、船舶、飞机等。在一个实例中，公开了一种机动车辆，其包括具有前端和后端车辆结构的车辆主体。具有灯壳体的灯组件被安装至车辆结构的前端或后端。灯壳体主体限定了内腔室以及远离车辆主体朝向的开口端。

灯组件还包括附接至灯壳体的光透射透镜；该透镜覆盖壳体主体的开口端并将内腔室流体地隔离。可包括联接至光导管的LED阵列的产生光的光源被安装在灯壳体的内腔室之内。具有从导热主体突出的多个对流散热片的散热器与壳体主体一体形成。散热器的主体延伸进灯壳体的内腔室，然而对流散热片壳体主体的外表面横向地延伸。散热器的主体和散热片配置成用于以对流的方式来耗散来自内腔室的热量。

根据本发明的其它方面，呈现了制造一体形成的散热器和灯壳体的方法以及使用一体形成的散热器和灯壳体的方法。例如，公开了一种用于构造用于机动车辆的车灯组件的保护性灯壳体的方法。该方法包括：第一注料注射模制壳体主体，该壳体主体配置成用于附接至机动车辆的车辆结构，该壳体主体形成有内腔室和开口端，该内腔室用于在其中储存光源，该开口端用于附接至光透射透镜且因而将内腔室流体地隔离；以及第二注料注射模制具有壳体主体的散热器，该散热器形成有导热主体和从该主体突出的多个对流散热片，该散热器被模制至壳体主体，以使得该主体延伸进内腔室中且该散热片延伸出壳体主体。主体和散热片配置成用于以对流的方式来耗散来自内腔室的热量。

以上发明内容并不意于代表本发明的每个实施例和每个方面。相反，前述发明内容仅仅提供了在此提出的新的方面和特征的一些的范例。当结合附图和所附权利要求书时，从以下用于实践本发明的代表性实施例和模式的详细说明，将更容易地理解本发明的以上特征和优势以及其它特征和优势。

附图说明

图1是根据本发明的方面的具有车灯组件的代表性机动车辆的部分的前透视图。

图2是根据本发明的方面的图1的代表性车灯组件的部分的横截面视图，其示出了一体形成的散热器和灯壳体。

图3是根据本发明的方面的图2的一体形成的散热器和灯壳体的部分的横截面视图，其示出了由双次注料注射模制形成的叠拼合接头。

本发明易于作出各种修改及替代形式，且已经在附图中以实例的方式示出具一些代表性实施例，并且将在后面详细描述。然而，应当理解的是，本发明的新的方面并未被限制为所公开的特定形式。相反，本公开意在涵盖落在如由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等价物、组合、子组合和替代物。

具体实施方式

本发明容许许多不同形式的实施例。在附图中示出并在此详细描述了本发明的示意性实施例，应理解的是，本发明意在被视作为本发明的原理的范例且并不意于将本发明的宽广范围限制为示出的实施例。就此而言，例如在摘要、发明内容和具体实施方式中示出但未在权利要求书中明确阐述的元件和限制不应隐含地、参考地或以其它方式被单个地或共同地合并至权利要求书中。为了本发明详细描述的目的，除非明确地放弃保护：单数形式包括复数形式，且反之亦然；词语“和”和“或”应当都为结合的和分离的；词语“所有”意味着“任何和所有”；词语“任何”意味着“任何和所有”；以及词语“包括”和“包含”以及“具有”意味着“包括但不限于”。再者，表示接近的词语，例如“约”、“几乎”、“大体地”、“近似地”等类似词语，在此例如可被用于表示以下含义：“位于……处、位于……附近、或者几近位于……处”或者“在……的3-5％内”或者“在可接受的制造公差内”，或者它们的任何逻辑组合。

现在参考附图，贯穿几个视图，其中相同的附图标记指代相同的特征，在图1中示出了根据本发明的方面的、代表性汽车的前视图该代表性汽车通常由附图标记10来指示。在汽车10的向前部分处、于汽车的前格栅14与前翼子板16之间安装有车灯组件12。汽车10-在此还称作为“机动车辆”或简要的称为“车辆”-仅仅为实例性应用，利用该应用可实践本发明的发明性方面。同样地，将本构思实施进头灯组件也将被理解为在此公开的发明构思的实例性应用。由此，应当理解的是，本发明的发明性特征能够被集成进其它的车灯组件中并被用于任何类型的机动车辆。最后，在此呈现的附图并不必须按照比例绘制且仅仅出于指导目的而被提供。因而，在附图中示出的具体的和相对的尺寸并不构造成为限制。

图1为汽车10的车辆主体的示意性描述，该车辆主体出于描述目的可被分解为前车辆结构，该前车辆结构(在提供的视图中并不可见)邻近于后车辆结构并位于后车辆结构之前。在此，前车辆结构由前格栅14、翼子板16、前保险杠18和可移动罩组件20代表。前保险杠18横向地延伸通过车辆10的前向大部分以覆盖并隐蔽尤其是能量吸收保险杠子结构(不可见)。保险杠18为可移动罩组件20的前部，其跨越并覆盖汽车10的前发动机室(不可见)。前保险杠18与右手边前翼子板16相协作以部分地限定前右车轮井的周边轮廓，其通常由22来指示。保险杠18还与前翼子板16和罩组件20相协作以部分地限定前右灯井，在图1中以标记24识别。在灯井24内封装的是相应的车灯组件12(在图1中仅仅显示了右手边组件，但在该特定的实施例中还呈现了镜像的、左手边相对应部件)。

转向图2，根据本发明的方面，以横截面的方式示出了车灯组件12的一部分以更好的示出一体形成的灯壳体和散热器，通常以标记26指示。保护性灯壳体26包括具有内腔室21的刚性壳体主体28，该内腔室通过开口前端23可被访问。透明或半透明保护性外透镜30被安装至灯壳体26的前端，延伸通过并覆盖该灯壳体的开口端23以将内腔室21流体地隔离。灯壳体主体28被设计成在灯井28内装配，该灯壳体主体可由液压成形的或注射模制的塑料材料制成，例如高冲击聚丙烯。壳体主体28可制作有多个附接件(例如，按扣紧固件、安装舌片、螺纹螺栓腔等)，通过该附接件，该灯组件12被安装至该车辆结构。外透镜30可由光透射材料组成，例如聚碳酸酯或丙烯酸，该外透镜用作为与外部环境的保护性屏障且同时仍然允许光穿出组件12。为了防止不希望的腐蚀和起雾，透镜30可覆盖有耐磨紫外线反射硬涂层。

通常以标记32指示的前照明发光布置包围在内腔室21内，其位于灯壳体主体28与保护性透镜30之间。参考图2，发光布置32提供有发光二极管(LED)阵列34(在此还称作为“光源”34)，其以光学方式联接至光导管36用于传输和发射由LED阵列34产生的光。可识别地，光源34可采用各种配置，作为一些非限制性实例，包括卤素灯泡、气体放电元件或白炽灯。在图2的代表性实施例中，光源34为高强度、高亮度LED模块，其具有安装至LED印刷电路板(PCB)(在提供的视图中不可见)日间白色或RGBLED阵列。用于车灯组件12的其它可选部件可包括远光/近光灯、光扩散器、颜色或偏振滤光器、边框等。

光导管36(本领域中还已知为“光波导”)的纵向端经由安装边框38与邻近于LED阵列34的光聚焦光耦合器(不可见)相密封。光导管36捕获由LED模块34产生的光的一些或所有，并沿着光导管主体的纵向跨度将光从第一(近端)面33朝向第二(远端)面(在图2中不可见，位于光导管的相对端)传输。光导管36由材料制成，例如具有高介电常数以及因而高折射率的材料，其可将由LED产生的光传输至沿着前车辆结构(图1)的预选位置，并经由连续的内反射在光导管主体的长度上以预选的量和预定的方向将光散射。这种材料可包括但并不特定地限制于聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯酸、玻璃以及它们的组合。在可选的实施例中，反射器系统可被集成至灯组件中，其中发射器的背壁与LED和散热器密封以允许热量从灯组件耗散。

为了耗散来自灯壳体主体28的燃料，包括当灯组件12操作时由光源34产生的热量，被动(非主动)对流散热器40与壳体主体28一体地形成。如所示，散热器40由轻质导热塑料形成为单件一体化结构，例如树脂基液晶聚合物基体，具有彼此相互平行布置且通常从导热主体42垂直地突出的一系列对流散热片44。壳体主体28和散热器40例如经由双次注料塑料注射模制被组合，以使得主体42衍射金内腔室21，同时对流散热片44从壳体主体28的外表面横向地延伸。针对至少一些实施例，可能希望的是，散热器40被一体地形成至壳体主体28的最顶侧外壁中，以优化上升热量的热耗散。根据示出的实例，壳体主体28包括阶梯状区域，其从最外侧边缘(例如，邻近于图2中的开口端23)向内凹进，其形成互补性槽袋46；散热器40的散热片44部分地坐落在该互补性槽袋46中。设计成用于将空气导向至散热片44的一个或多个可选的流动通道48可形成至壳体主体28的外表面中。

一体形成的散热器40、即主体42和散热片44，用作为被动式热交换器，其将热量从壳体主体28的内腔室21耗散至移动的冷却剂流体中。借助于实例且并不是为了限制，散热器40可由聚合物材料制成，该聚合物材料的热导率(λ)以瓦特每平方米(W/mk)为单位被测量，该热导率位于10W/mk至约90W/mk，或者在一些实施中为约20W/mk至约40W/mk。这样做，经由安装边框38联接至LED阵列34的散热器主体42将热量从内腔室21热传导出至散热片44。散热片44进而通过热对流将该热量耗散至通过的环境空气。在一些实施例中，对流散热片44具有近似0.07至近似0.57的热阻(以2℃/W)。

在于图3中示出的实例中，散热器40的主体42可被模制至壳体主体28的外表面27，以使得散热器40和壳体主体28在联接接头60处组合。针对一些配置，该联接接头60绕着散热器的主体42的外部周边连续地或大体连续地延伸。因而在两个部件之间产生的联接界面可包括叠拼合接头。特别地，图3中的联接接头分别地由第一和第二接合凸缘62和64组成，该接合凸缘中的一个从壳体主体28突出，且另外一个接合凸缘从散热器40突出。例如，第一接合凸缘62可从散热器的主体42的外部周边表面43突出，且第二接合凸缘64可从壳体主体28的外表面27中的腔体29向内突出。应当很容易理解的是，可选的配置可被设计成：第一接合凸缘62从壳体主体28突出，且第二接合凸缘64从散热器的主体42突出。附加地，尽管所示出的两个接合凸缘62、64具有不同的形状和尺寸，但可预想的是，接合凸缘62、64可为大致相同的几何结构。

该刚性接合凸缘62、64以啮合关系的方式被组合在一起，以将壳体主体28和主体42组合起来。在第一接合凸缘62的远端处形成第一细长轨道61和第一凹槽63。同样地，在第二接合凸缘64的远端处形成第二细长轨道65和第二凹槽67。如所示，第一轨道61齐平地坐落在第二接合凸缘64的第二槽67内，且第二轨道65齐平地坐落在第一接合凸缘62的第一槽63内，以因而将第一和第二接合凸缘62、64互锁。为了提供更加紧固的互锁接合，第一槽63具有小于第二槽67的第二深度D2的第一深度D1。作为另一种选择，第一轨道61可被制造为具有第一宽度W1，且第二轨道65可被制造为具有比第一宽度W1更宽的第二宽度W2。可选的配置可使用粘合剂、螺纹紧固件、热接、铆钉等类似物来将壳体主体28与散热器主体42之间的接头60刚性地紧固。

尽管参考示出的实施例已经详细地描述了本发明的方面，但本领域技术人员将意识到，在不脱离本发明的范围的情况下可做出一些变化。本发明并不限制于在此公开的精确构造和组成；从以上描述可理解的任何和所有修改、变化和变型都落在本发明的由所附权利要求书限定的精神和范围之内。此外，本发明清楚地包括前述元件和特征的任何和所有组合和子组合。

Claims (10)

1.一种用于具有车辆结构的机动车辆的车灯组件的保护性灯壳体，所述车灯组件包括透明或大致透明的透镜和配置成用于产生光的光源，所述保护性灯壳体包括：

壳体主体，其配置成用于附接至所述机动车辆的所述车辆结构，所述壳体主体限定内腔室，所述内腔室配置成用于在其中储存所述光源，所述壳体主体具有开口端，所述开口端配置成用于附接至所述透镜从而将所述内腔室流体地隔离；以及

散热器，其具有导热主体和从所述主体突出的多个对流散热片，所述散热器与所述壳体主体一体形成，使得所述主体延伸到所述内腔室中且所述多个散热片延伸到所述壳体主体外，所述主体和所述散热片共同配置成耗散来自所述内腔室的热量。

2.根据权利要求1所述的保护性灯壳体，其中所述散热器的所述主体被模制至所述壳体主体的外表面，以使得所述散热器和所述壳体主体在联接接头处组合。

3.根据权利要求2所述的保护性灯壳体，其中所述联接接头绕着所述主体的外部周边连续地或大体连续地延伸。

4.根据权利要求2所述的保护性灯壳体，其中所述联接接头包括第一接合凸缘和第二接合凸缘，所述第一接合凸缘从所述主体的外部周边突出并包括第一轨道和狭槽，并且所述第二接合凸缘从所述壳体主体的所述外表面内的腔体向内突出且包括第二轨道和狭槽，所述第一轨道坐落在所述第二狭槽中且所述第二轨道坐落在所述第一狭槽中，以因而将所述第一接合凸缘和所述第二接合凸缘互锁。

5.根据权利要求4所述的保护性灯壳体，其中所述第一狭槽具有第一深度，所述第一深度小于所述第二狭槽的第二深度。

6.根据权利要求4所述的保护性灯壳体，其中所述第一轨道具有第一宽度，所述第一宽度小于所述第二轨道的第二宽度。

7.根据权利要求1所述的保护性灯壳体，其中所述壳体主体具有外表面，所述外表面具有限定互补槽袋的阶梯状区域，所述散热器的所述散热片至少部分地坐落在所述互补槽袋中。

8.根据权利要求1所述的保护性灯壳体，其中所述散热器的所述主体配置成用于热联接至所述光源。

9.根据权利要求1所述的保护性灯壳体，其中所述散热器的所述主体包括边框，所述边框配置成用于在其上安装所述光源和光学光导管。

10.根据权利要求1所述的保护性灯壳体，其中所述壳体主体包括具有一个或多个流动通道的外表面，所述一个或多个流动通道配置成用于将空气导向至所述散热片。