Автомобильная фара со ступенчатым циркулятором
Группа изобретений относится к конструкциям корпуса фары для пассивного увеличения циркуляции воздуха. Система освещения транспортного средства включает в себя корпус, прозрачный рассеиватель и ступенчатый циркулятор. Ступенчатый циркулятор содержит совокупность ступеней и подъемов, которые поднимаются от заднего щитка по направлению к рассеивателю по траектории, которая проходит по существу вдоль пути потока естественной конвекции воздуха внутри камеры. Способ усиления естественной конвекции воздуха внутри системы освещения транспортного средства включает в себя следующие стадии: формирование корпуса, формирование прозрачного рассеивателя, моделирование схемы движения конвективного воздушного потока внутри камеры, образующегося в результате работы источника света, определение зон замедленного потока в рамках схемы движения воздушного потока и формирование траектории и профиля ступенчатого циркулятора для взаимодействия с конвективным потоком для уменьшения зоны замедленного потока. Достигается обеспечение регулирования температуры воздуха в корпусе фары и сокращения горячих и холодных зон без использования вентиляторов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в общем случае к фарам моторных транспортных средств, в частности к конструкциям корпуса фары для пассивного увеличения циркуляции воздуха.
Уровень техники
Устройства фары для механических транспортных средств, как правило, состоят из корпуса и рассеивателя, образующих камеру, вмещающую источник света, которым обычно служит лампа накаливания, светодиод (LED), разрядная лампа высокой интенсивности - ксеноновая лампа (HID), или проекционная лампа, который электрически подключен к источнику питания. Камера также может содержать отражатель, окружающий источник света, или сам корпус может быть выполнен светоотражающим.
Во время работы источника света (то есть во время процесса освещения, приводимого в действие источником питания) в камере фары генерируется тепло, которое должно отводиться. В некоторых видах конструкций камеру выполняют герметичной, в то время как в других конструкциях в корпус встраивают вентиляционную систему (например, как описано в патентах США №4809144 или 6595672). Если используется вентиляция, то обычно требуется использование мембраны или фильтра для удаления загрязняющих веществ и для уменьшения степени проникновения влаги в камеру фары, которая может привести к конденсации. Управление тепловыми режимами и степенью конденсации является важным аспектом конструирования как для герметичных, так и для вентилируемых ламп.
Желательно во время использования сохранять источники света холодными и поддерживать относительно постоянное температурное распределение по всей камере. Конденсация связана с парциальным давлением водяного пара в воздухе, содержащегося в лампе. Когда воздух нагревается, парциальное давление водяного пара увеличивается. Когда под высоким давлением пары воды достигают холодных зон, они расширяются и происходит конденсация. Для того чтобы избежать образования горячих или холодных зон в корпусе, иногда в конструкцию фары устанавливают вентиляторы, чтобы распределять воздух в камере или внутри канала, отделенного от камеры стенкой. Подобная конструкция представлена, например, в патенте США №7329033, который может быть выбран в качестве ближайшего аналога. Недостатком использования вентилятора является увеличение стоимости и снижение стабильности работы фар. Кроме того, вентиляторы представляют собой движущиеся детали, использование которых не всегда эффективно. Однако без вентилятора циркуляция в обычных фарах происходит только благодаря различию плотности между горячим и холодным воздухом. Недостаточная циркуляция воздуха в обычных конструкциях фар может увеличить конденсацию и привести к затруднению эффективного удаления горячего воздуха из фар.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом представленного изобретения является обеспечение регулирования температуры воздуха в корпусе фары и сокращения горячих и холодных зон без использования вентиляторов.
В одном из вариантов воплощения изобретения система освещения для автотранспортного средства содержит корпус, выполненный с возможностью установки в транспортное средство, и имеющий направленный наружу задний щиток и по меньшей мере одно гнездо для источника света (лампы накаливания). К корпусу также прикреплена прозрачная линза-рассеиватель, образующая внутреннюю камеру между корпусом и рассеивателем. Ступенчатый циркулятор на корпусе содержит совокупность ступеней и подъемов, поднимающихся от заднего щитка по направлению к рассеивателю по траектории, проходящей на расстоянии от гнезда, при этом траектория обычно проходит вдоль пути потока естественной конвекции воздуха внутри камеры. При этом ступенчатый циркулятор может быть сформирован за одно целое с корпусом, а траектория циркулятора может быть как практически прямой, так и изогнутой с практически постоянным радиусом кривизны.
Ступенчатый циркулятор может иметь первую и вторую секции, расположенные друг за другом и имеющие общую наивысшую точку.
Корпус системы освещения может содержать вентиляционное отверстие в заднем щитке.
Представленное изобретение также относится к способу усиления естественной конвекции воздуха внутри системы освещения моторного транспортного средства, который включает в себя следующие стадии:
формирование корпуса, содержащего по меньшей мере одно гнездо для источника света в направленном наружу заднем щитке, причем на заднем щитке отсутствует ступенчатый циркулятор;
формирование прозрачного рассеивателя для прикрепления к корпусу и образования внутренней камеры между рассеивателем и корпусом;
моделирование схемы движения конвективного воздушного потока внутри камеры, образующегося в результате работы источника света;
определение зон замедленного потока в рамках схемы движения воздушного потока;
формирование траектории и профиля ступенчатого циркулятора для взаимодействия с конвективным потоком для уменьшения зоны замедленного потока, причем траектория совпадает с зоной замедленного потока, а профиль состоит из совокупности ступеней и подъемов, поднимающихся от заднего щитка к рассеивателю вдоль траектории, проходящей на расстоянии от гнезда источника света. При этом траектория может быть как практически прямой, так и изогнутой с практически постоянным радиусом кривизны.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой изображение корпуса, вид спереди, в плане.
Фиг.2 представляет собой более детальное изображение ступенчатого циркулятора, показанного на Фиг.1, вид в перспективе.
Фиг.3 представляет собой схему, показывающую циркуляцию воздуха.
Фиг.4 представляет собой вид спереди в плане части корпуса, содержащего альтернативный вариант ступенчатого циркулятора.
Фиг.5 представляет собой вид в перспективе ступенчатого циркулятора, показанного на Фиг.4.
Фиг.6 представляет собой вид в перспективе ступенчатого циркулятора, показанного на Фиг.4, отдельно от корпуса.
Фиг.7 представляет собой изображение корпуса, вид сбоку, в перспективе.
Фиг.8 представляет собой вид в перспективе корпуса, показанного на Фиг.7, с включением рассеивателя.
Осуществление изобретения
Со ссылкой на Фиг.1, корпус 10 для узла автомобильной фары имеет гнездо 11 для светового элемента и гнездо 12 для светового элемента, которые сформированы в направленном наружу заднем щитке 13. Паз 14 по периметру корпуса 10 выполнен с возможностью монтирования рассеивателя (не показан) приклеиванием или другим известным способом прикрепления. Ступенчатый циркулятор 15, описанный более подробно ниже, выступает наружу от заднего щитка 13.
Корпус 10 выполнен с возможностью монтажа в корпус транспортного средства с помощью крепежных кронштейнов 16. Установочный цоколь 17 предназначен для использования в качестве пункта крепления для основного источника освещения и/или отражателя. Гнезда 11 и 12 для световых элементов могут быть соединены с сигнальным или дополнительным освещением. Гнездо 18 выполнено в корпусе 10 для подключения регулировочного механизма фар, например, для регулирования направления пучка света фар. Приливы 19 шарниров работают во взаимодействии с регулировочным механизмом как известно из уровня техники.
В корпусе 10 предусмотрено вентиляционное отверстие 20, обеспечивающее выравнивание давления во время цикличного изменения температуры узла фары, вызванного теплом, образуемым различными источниками света, работающими внутри фары.
Ступенчатый циркулятор 15 более детально изображен на Фиг.2. Совокупность ступеней 21 объединена чередующимися подъемами 22 между первым концом 23 и вторым концом 24. В варианте воплощения, показанном на Фиг.1 и 2, корпус 10 огибает корпус транспортного средства от передней части к боковой части таким образом, что ламповые гнезда 11 и 12 направлены в разные стороны. Ступенчатый циркулятор 15 в общем случае может следовать изогнутому контуру или может выступать за пределы заднего щитка 13.
Как показано на Фиг.3, ступенчатый циркулятор изменяет динамику движения воздуха, что позволяет конструктору управлять конвенцией воздуха с целью перераспределить циркулирующий воздух таким образом, чтобы достичь большей степени выравнивания температур по всей системе фары. Стрелки 25 указывают векторы потоков воздуха в различных точках внутри камеры фары между корпусом и рассеивателем. Благодаря наличию ступенчатого циркулятора 15 поток воздуха должен проходить над ступенями 21 и подъемами 22 в результате естественной конвенции. Во время прохождения над поверхностями ступеней 21 поток воздуха двигается с относительно высокой скоростью. Высокая скорость движения потока воздуха уменьшает давление на поверхностях ступенчатого циркулятора, а пониженное давление смещает окружающий воздух в сторону ступенчатого циркулятора. Формой потока воздуха управляют соответствующим расположением ступенчатого циркулятора с целью увеличения циркуляции воздуха и усиления температурного потока в желаемом направлении или в желаемое место для корректирования дисбаланса в рамках естественной конвенции в камере фары.
На Фиг.4 показан альтернативный вариант воплощения изобретения, где корпус 10' включает в себя ступенчатый циркулятор 30. Вместо по существу прямого пути, показанного на Фиг.1 и 2, ступенчатый циркулятор 30 следует по траектории, которая является изогнутой с по существу постоянным радиусом кривизны. Как показано на видах в перспективе на Фиг.5 и 6, изогнутый ступенчатый циркулятор 30 имеет первый и второй концы 32 и 33, которые расположены непрерывно друг за другом и имеют общую наивысшую точку 31. Например, каждая секция может соединяться с различными зонами потока воздуха внутри камеры фары.
Как показано на Фиг.7, корпус 10 включает в себя переднюю часть 36, направленную вперед по ходу движения транспортного средства, и которая изгибается к боковой части 35. Гнезда 11 и 12 также могут вмещать сигнальные огни, направленные в разные стороны. В представленных вариантах конструкции задний щиток образует основание внутренней камеры фары и может быть плоским или изогнутым. Корпус 10 предпочтительно изготавливают из формованного термопластика со ступенчатым циркулятором, который отформован за одно целое с задним щитком. В альтернативном варианте ступенчатый циркулятор также может быть изготовлен в виде отдельного компонента, который присоединен к заднему щитку, как показано на Фиг.6.
Фиг.8 представляет собой вид в перспективе прозрачной линзы-рассеивателя 40, которая прикреплена к корпусу 10. Камера 41 образуется между прозрачным рассеивателем 40 и задним щитком 13. Ступенчатый циркулятор 30 поднимается от заднего щитка 13 по направлению к прозрачному рассеивателю 40 вдоль траектории, расположенной на расстоянии от ламповых гнезд 11 и 17. Выступы 42 на рассеивателе 40 являются держателями для соединения с передней панелью.
Изобретение может включать в себя один или несколько отдельных ступенчатых циркуляторов, сформированных в корпусе фары. После того как в начале процесса проектирования выбрана общая форма корпуса фары и прозрачного рассеивателя, на основе выбранных форм моделируют генерацию температур и циркуляцию воздуха в отсутствии ступенчатого циркулятора. В процессе моделирования наблюдают за распределением температуры и направлениями воздушных потоков и затем в соответствующие места помещают один или несколько ступенчатых циркуляторов для перемещения воздуха в области, которые помогают выровнять общие температуры. Таким образом, в предпочтительном способе по изобретению форма корпуса предусматривает по крайней мере одно гнездо для источника света в направленном вовне заднем щитке, причем на заднем щитке нет ступенчатого циркулятора. Форма прозрачного рассеивателя предусматривает возможность присоединения к корпусу с образованием внутренней камеры между рассеивателем и корпусом. Характер движения конвективного потока воздуха моделируют внутри камеры в результате работы источника света. В рамках рисунка движения конвективного воздушного потока определяют зоны относительно стабильного потока. Траекторию и профиль ступенчатого циркулятора формируют для взаимодействия со смоделированной схемой движения конвективного воздушного потока для того, чтобы уменьшить зону малоподвижного потока. Траектория ступенчатого циркулятора в значительной степени может проходить вдоль зоны малоподвижного потока. Профиль ступенчатого циркулятора состоит из совокупности ступеней и подъемов, которые поднимаются от заднего щитка по направлению к рассеивателю по траектории, проходящей на расстоянии от гнезда для лампы. Траектория может быть практически прямой, изогнутой с практически постоянным радиусом кривизны или по-другому изогнутой таким образом, чтобы перенаправить циркуляцию воздуха как необходимо.
Приведенное выше описание относится к использованию ступенчатого циркулятора, являющегося неотъемлемой частью корпуса фары и работающего пассивно (без движущихся частей) и без какого-либо существенного увеличения стоимости при распределении воздуха внутри камеры для снижения горячих или холодных зон, а также при получении результатов, ранее достигаемых только через увеличение стоимости и снижение надежности работы, связанные с использованием вентилятора.
1. Система освещения для моторного транспортного средства, которая включает в себя:
корпус, выполненный с возможностью установки на транспортном средстве и имеющий направленный наружу задний щиток и по меньшей мере одно гнездо для источника света;
прозрачный рассеиватель, прикрепленный к указанному корпусу и образующий внутреннюю камеру между рассеивателем и указанным корпусом;
отличающаяся тем, что содержит ступенчатый циркулятор, содержащий совокупность ступеней и подъемов, которые поднимаются от заднего щитка по направлению к рассеивателю по траектории, которая проходит по существу вдоль пути потока естественной конвекции воздуха внутри камеры.
2. Система по п.1, в которой ступенчатый циркулятор сформирован за одно целое с корпусом.
3. Система по п.1, в которой траектория является практически прямой.
4. Система по п.1, в которой траектория является изогнутой с практически постоянным радиусом кривизны.
5. Система по п.1, в которой ступенчатый циркулятор имеет первую и вторую секции, расположенные друг за другом и имеющие общую наивысшую точку.
6. Система по п.1, в которой корпус содержит вентиляционное отверстие в заднем щитке.
7. Способ усиления естественной конвекции воздуха внутри системы освещения моторного транспортного средства, который включает в себя следующие стадии:
формирование корпуса, содержащего по меньшей мере одно гнездо для источника света в направленном наружу заднем щитке, причем на заднем щитке отсутствует ступенчатый циркулятор;
формирование прозрачного рассеивателя для прикрепления к корпусу и образования внутренней камеры между рассеивателем и корпусом;
моделирование схемы движения конвективного воздушного потока внутри камеры, образующегося в результате работы источника света;
определение зон замедленного потока в рамках схемы движения воздушного потока;
формирование траектории и профиля ступенчатого циркулятора для взаимодействия с конвективным потоком для уменьшения зоны замедленного потока, причем траектория совпадает с зоной замедленного потока, а профиль состоит из совокупности ступеней и подъемов, поднимающихся от заднего щитка к рассеивателю вдоль траектории, проходящей на расстоянии от гнезда источника света.
8. Способ по п.7, в котором траектория является практически прямой.
9. Способ по п.7, в котором траектория является изогнутой с практически постоянным радиусом кривизны.
10. Способ по п.7, в котором профиль содержит первую и вторую секции, расположенные друг за другом и имеющие общую наивысшую точку.
