CN102555889A - 一种自适应车灯及其转向执行器 - Google Patents
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Abstract
一种自适应车灯及其转向执行器。本发明公开了一种转向执行器，包括：壳体；由纵轴和横轴集合而成的十字轴，横轴的两端分别安装在壳体相应的突起部上；安装在十字轴的纵轴上，用来连接需要转向组件的连接件；安装在纵轴上的输出锥齿轮；分别安装在十字轴的横轴两端的第一齿轮机构和第二齿轮机构，第一齿轮机构和第二齿轮机构分别具有与输出锥齿轮啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮；分别用来驱动第一齿轮机构和第二齿轮机构旋转的第一驱动装置和第二驱动装置。该转向执行器，整合了现有技术中两个单独的执行器，结构紧凑，工艺生产简化；同时，借助锥齿轮传动，增强输出端转矩，降低功率要求。本发明还提供了一种具有上述转向执行器的自适应车灯，占用空间小，制造和运行成本降低。
Description
技术领域
本发明涉及自适应车灯转向系统技术领域，特别涉及一种自适应车灯及其转向执行器。
背景技术
随着汽车电子技术的不断发展，安全驾驶，智能驾驶对汽车电子及汽车结构设计领域提出了越来越高的要求。其中自适应车灯转向系统(AFS：Adaptive Front-lighting system)，是为了解决汽车夜间行驶时视角问题而出现的，汽车车灯能够及时调整旋转方向和俯仰的角度，将灯的照射方向及时转到驾驶员所要的视觉范围，以使驾驶员能够清楚的了解到将要转向的方向的具体情况，提高驾驶安全性。该系统实现以上功能需要采用执行装置来控制车灯的两个自由度：一个是车灯的水平旋转；另一个是车灯的垂直俯仰。
目前的主要技术是采用两个单独的执行器：一个是驱动灯头水平旋转的执行器；另一个是驱动灯头垂直俯仰运动的执行器。利用两套执行装置分别控制灯头的两个自由度运动。从结构来看，两套执行装置分别为两个产品，产品所占的空间比较大，零部件较多，结构比较复杂，工艺制造实现较复杂且产品制造成本比较高。从工作过程来看，执行俯仰运动的执行器在驱动灯头运动时还需要带动水平旋转执行器一起运动，旋转执行器本身的重量增加了俯仰执行器的负载，因此对俯仰执行器出力要求比较大、驱动电机的功率要求比较高。这样的结果是产品的运行成本比较高，另一方面也造成了能源的浪费。
因此，如何整合现有的两个单独的执行器，实现水平旋转和垂直俯仰，简化整个装置的结构，降低功率要求，降低成本，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于，提供一种转向执行器，整合现有的两个单独的执行器，实现水平旋转和垂直俯仰，简化整个装置的结构，降低了功率要求，降低了成本。
在提供了上述的转向执行器的基础上，还提供了一种具有上述转向执行器的自适应车灯。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种转向执行器，包括：
壳体；
由纵轴和横轴集合而成的十字轴，所述横轴的两端分别安装在所述壳体相应的突起部上；
安装在所述十字轴的纵轴上，用来连接需要转向组件的连接件；
安装在所述纵轴上的输出锥齿轮；
分别安装在所述十字轴横轴两端的第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构和所述第二齿轮机构分别具有与所述输出锥齿轮啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮；
分别用来驱动所述第一齿轮机构和所述第二齿轮机构旋转的第一驱动装置和第二驱动装置。
优选的，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置具体为第一电机和第二电机。
优选的，所述第一电机和所述第二电机的轴端分别集成有第一蜗杆和第二蜗杆。
优选的，所述第一齿轮机构和所述第二齿轮机构分别包括与所述第一蜗杆和第二蜗杆配合的第一斜齿轮和第二斜齿轮。
优选的，所述第一齿轮机构的所述第一锥齿轮和所述第一斜齿轮固连为一体式结构，形成第一联体齿轮，所述第二齿轮机构的所述第二锥齿轮和所述第二斜齿轮固连为一体式结构，形成第二联体齿轮。
优选的，所述十字轴的横轴左端和所述十字轴的横轴右端分别通过第一轴承和第二轴承安装在所述壳体相应的突起部上。
优选的，所述锥齿轮通过第三轴承配合安装在所述壳体的所述纵轴上。
优选的，所述连接件集成在所述输出锥齿轮上形成花键。
优选的，还包括用于分别控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置输出的控制装置。
一种自适应车灯，包括转向装置，所述转向装置为上述的转向执行器。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的转向执行器，利用两个齿轮机构与输出锥齿轮的配合，通过分别调整两个驱动装置输出的转向和转速，实现带动需要转向组件进行水平旋转和垂直俯仰，两种运动可分别执行，也可同时执行，整合了现有技术中两个单独的执行器，使得整个装置的结构更加紧凑，工艺生产更加简化，降低了成本；同时，借助锥齿轮传动，使输出端转矩得到大大增强，降低了功率要求。本发明还提供了一种具有上述转向执行器的自适应车灯，占用空间小，制造和运行成本降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的转向执行器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的转向执行器其十字轴的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的转向执行器其联体齿轮的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的转向执行器其输出锥齿轮的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的转向执行器其输出锥齿轮的运动示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种转向执行器，整合现有的两个单独的执行器，实现水平旋转和垂直俯仰，简化整个装置的结构，降低了功率要求，降低了成本。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明实施例提供的转向执行器，包括：
壳体1，用来在其上面安装和固定其他的部件；
由纵轴6-1和横轴集合而成的十字轴6，如图2所示，横轴的两端分别安装在壳体1相应的突起部上；
安装在十字轴6的纵轴6-1上，用来连接需要转向组件的连接件；
安装在纵轴6-1上的输出锥齿轮2，其锥齿部分靠近十字轴6横轴和纵轴6-1的交叉处；
分别安装在十字轴6横轴两端的第一齿轮机构和第二齿轮机构，第一齿轮机构和第二齿轮机构分别具有与输出锥齿轮2啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮；
分别用来驱动第一齿轮机构和第二齿轮机构旋转的第一驱动装置和第二驱动装置。
本发明实施例提供的转向执行器，利用两个齿轮机构与输出锥齿轮2的配合，通过分别调整两个驱动装置输出的转向和转速，实现带动需要转向组件进行水平旋转和垂直俯仰，两种运动可分别执行，也可同时执行，整合了现有技术中两个单独的执行器，使得整个装置的结构更加紧凑，工艺生产更加简化，单个产品较两个产品所占空间减小，空间利用率提高，产品的总体制造成本得到明显降低；同时，借助锥齿轮传动，使输出端转矩得到大大增强，在输出端所需转矩一定的条件下，此转向执行器的带载能力更强，电机功率的要求得到降低，运行成本下降。
另一方面，背景技术中两个执行器工作时，执行俯仰运动的执行器在驱动运动时还需要带动水平旋转执行器一起运动，旋转执行器本身的重量增加了俯仰执行器的负载，因此对俯仰执行器出力要求比较大、驱动电机的功率要求比较高。本发明方案中的转向执行器完全固定，不需要带动额外负载。
作为机械能的输入单元，驱动装置可以为液压式、机械式或者全电式，其中电机又可以是步进电机、伺服电机或其它电机。在这里，驱动装置优选的采用伺服电机，对输出转速的控制更加精确。具体的，如图1所示，第一驱动装置和第二驱动装置具体为第一电机7-1和第二电机7-2，分别位于输出锥齿轮2的两侧。
进一步的，本发明实施例提供的转向执行器，第一电机7-1和第二电机7-2的轴端分别集成有第一蜗杆5-1和第二蜗杆5-2，提高了装置的整合度，简化了内部结构。
相应的，第一齿轮机构和第二齿轮机构分别包括与第一蜗杆5-1和第二蜗杆5-2配合的第一斜齿轮和第二斜齿轮，通过蜗杆斜齿轮传动，用于对转矩的第一级放大，与之后的锥齿轮传动，组成了两级的齿轮传动机构，进一步降低了对驱动装置的功率要求，降低了运行成本。
请参阅图3，第一齿轮机构的第一锥齿轮和第一斜齿轮固连为一体式结构，形成第一联体齿轮3-1，第二齿轮机构的第二锥齿轮和第二斜齿轮固连为一体式结构，形成第二联体齿轮3-2，第一联体齿轮3-1和第二联体齿轮3-2中间分别开设有贯穿的轴孔，分别用来与十字轴6的横轴左端6-1和横轴右端6-2配合。这种联体式的结构，保证了齿轮机构中锥齿轮部分和斜齿轮部分的同步转动，传动效果更加良好，结构更加牢固，方便了装卸和维护。当然，也可以将它们进行分体设计，并用联轴器等方式进行传动，效果相同，在此不再赘述。
为了进一步优化上述的技术方案，十字轴6的横轴左端6-2和十字轴6的横轴右端6-3分别通过第一轴承4-1和第二轴承4-2安装在壳体1相应的突起部上。当然，横轴与突起部还可以通过其他方式配合安装，比如轴套等等，效果相同，在此不再赘述。
类似的，输出锥齿轮2通过第三轴承4-3配合安装在壳体1的纵轴6-1上，输出锥齿轮2的下端开设有用于安装第三轴承4-3的轴承孔。
请参阅图4，连接件集成在输出锥齿轮2上形成花键8，用来与需要转向的组件配合连接，另外输出锥齿轮2也可通过其它方式与需要转向的组件固连或者与其做成一体，进一步简化结构。
本发明实施例提供的转向执行器，还包括用于分别控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置输出的控制装置，用来精确控制水平旋转和灯头垂直俯仰的速度和角度。
本发明还提供了一种具有上述转向执行器的自适应车灯，结构紧凑，工艺生产简化，占用空间小，制造和运行成本降低，其转向执行器的带载能力更强，对电机功率的要求得到降低。
其具体工作工程如下：
当汽车前照灯开启，转向执行器开始工作。一方面，第一电机7-1接收控制信号开始转动，带动集成在其轴端的第一蜗杆5-1一起转动，第一蜗杆5-1与联体齿轮3-2中的斜齿轮部分啮合，第一蜗杆5-1转动带动第二联体齿轮3-2一起转动，此时经过了一次增加转距和降低转速的过程。第二联体齿轮3-2中的锥齿轮部分与输出锥齿轮2啮合，第二联体齿轮3-2转动带动输出锥齿轮2转动，此时又经过了一次增加转距和降低转速的过程。另一方面，第二电机7-2接收控制信号开始转动，带动集成在其轴端的第二蜗杆5-2一起转动，第二蜗杆5-2与第一联体齿轮3-1中的斜齿轮部分啮合，第二蜗杆5-2转动带动第一联体齿轮3-1一起转动，此时经过了一次增加转距和降低转速的过程。第一联体齿轮3-1中的锥齿轮部分与输出锥齿轮2啮合，第一联体齿轮3-1转动带动输出锥齿轮2转动，此时又经过了一次增加转距和降低转速的过程。
当车灯只需要水平转动时，控制第一电机7-1与第二电机7-2的转速相同、转向相反，可实现车灯水平转向的功能。请参阅图5，如第一电机7-1顺时针旋转、第二电机7-2逆时针旋转，经过传动转化后，输出锥齿轮2受到的两方面的作用力都促使其绕纵轴6-1顺时针自转；如第一电机7-1逆时针旋转、第二电机7-2顺时针旋转，经过传动转化后，输出锥齿轮2受到的两方面的作用力都促使其绕纵轴6-1逆时针自转。输出锥齿轮2上端花键8连接灯头，因此车灯可完成水平转动功能。
当车灯只需要俯仰调节时，控制第一电机7-1与第二电机7-2的转速相同、转向相同，可实现车灯垂直俯仰的功能。如第一电机7-1与第二电机7-2同时都顺时针旋转，经过传动转化后，输出锥齿轮2受到的两方面的合力促使其绕十字轴6横轴做公转。输出锥齿轮2上端花键8连接灯头，因此车灯可完成垂直俯仰功能。
当车灯同时需要水平转动和垂直俯仰时，控制第一电机7-1与第二电机7-2的转速不同，使第一联体齿轮3-1与第二联体齿轮3-2形成差速，那么输出锥齿轮2就可以在绕十字轴6纵轴6-1自转的同时完成绕十字轴6横轴的公转，实现水平转动和垂直俯仰同时实现。输出锥齿轮2上端花键8连接灯头，因此车灯可完成水平转动和垂直俯仰功能。控制电机的转向不同，可控制灯头水平转动方向和垂直运动方向。通过控制电机的转速可改变灯头水平旋转的速度和灯头垂直俯仰的速度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种转向执行器，其特征在于，包括：
壳体(1)；
由纵轴(6-1)和横轴集合而成的十字轴(6)，所述横轴的两端分别安装在所述壳体(1)相应的突起部上；
安装在所述十字轴(6)的纵轴(6-1)上，用来连接需要转向组件的连接件；
安装在所述纵轴(6-1)上的输出锥齿轮(2)；
分别安装在所述十字轴(6)的横轴两端的第一齿轮机构和第二齿轮机构，所述第一齿轮机构和所述第二齿轮机构分别具有与所述输出锥齿轮(2)啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮；
分别用来驱动所述第一齿轮机构和所述第二齿轮机构旋转的第一驱动装置和第二驱动装置。
2.根据权利要求1所述的转向执行器，其特征在于，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置具体为第一电机(7-1)和第二电机(7-2)。
3.根据权利要求2所述的转向执行器，其特征在于，所述第一电机(7-1)和所述第二电机(7-2)的轴端分别集成有第一蜗杆(5-1)和第二蜗杆(5-2)。
4.根据权利要求3所述的转向执行器，其特征在于，所述第一齿轮机构和所述第二齿轮机构分别包括与所述第一蜗杆(5-1)和第二蜗杆(5-2)配合的第一斜齿轮和第二斜齿轮。
5.根据权利要求4所述的转向执行器，其特征在于，所述第一齿轮机构的所述第一锥齿轮和所述第一斜齿轮固连为一体式结构，形成第一联体齿轮(3-1)，所述第二齿轮机构的所述第二锥齿轮和所述第二斜齿轮固连为一体式结构，形成第二联体齿轮(3-2)。
6.根据权利要求1所述的转向执行器，其特征在于，所述十字轴(6)的横轴左端(6-2)和所述十字轴(6)的横轴右端(6-3)分别通过第一轴承(4-1)和第二轴承(4-2)安装在所述壳体(1)相应的突起部上。
7.根据权利要求1所述的转向执行器，其特征在于，所述输出锥齿轮(2)通过第三轴承(4-3)配合安装在所述纵轴(6-1)上。
8.根据权利要求1所述的转向执行器，其特征在于，所述连接件集成在所述锥齿轮(2)上形成花键(8)。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的转向执行器，其特征在于，还包括用于分别控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置输出的控制装置。
10.一种自适应车灯，包括转向装置，其特征在于，所述转向装置为如权利要求1-9任意一项所述的转向执行器。
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