CN103692960B - 一种汽车前大灯两自由度转向驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车前大灯两自由度转向驱动系统，包括灯体、第一支架、两自由度直线电机、微控制器、第一万向节、基座、第二万向节、第二支架，其特征在于所述的两自由度直线电机的侧面为圆弧形，所述的动子既能作直线运行又能作旋转转动，所述的微控制器通过导线和两自由度直线电机相连。本发明结构简单、可靠性高、成本低廉，且能满足前大灯水平和垂直两自由度的转向灵明度高、转向角度准确的要求，符合司机的转向意图。实现了灯体水平和垂直两自由度的角度调节，保证了灯体转向的快速性、转角的精确性，确保照亮了“盲区”。
Description
技术领域
本发明涉及汽车前大灯照明方向、角度及宽度的调节装置，具体涉及一种汽车前大灯两自由度转向驱动系统。
背景技术
传统车辆前大灯方向固定，大灯光线因和车辆行驶方向保持一致，在夜间或者气候原因造成的视线不良情况下，转弯时不可避免出现照明“盲区”；另当载重、加速、减速、上坡、下坡等各种变化的轴载荷导致大灯倾角变化，无法有效照明车辆行驶方向的路面。在这些情况下，若路上存在障碍物，可能会引发交通事故。
汽车前大灯两自由度转向技术（AFS）主要是改善夜间以及气候因素所造成的视线不良问题。前大灯两自由度转向系统能够根据行车速度、车身转向角度、加减速、轴间载荷的变化等因素自动调节前大灯的水平转向角度和垂直仰角，以便及时照亮“未到达”的区域，提供全方位的安全照明，确保夜间行车的安全。
申请号为201220083167.5的专利《异步控制随动转向大灯系统》、申请号为201220399526.8的专利《汽车自动随动转向前大灯装置》、以及现有汽车中的前大灯两自由度转向系统主要由灯具、支架、控制器、伺服电机或步进电机和定位齿轮组成。其原理是通过使用一台电机控制转轴在垂直方向上下转到达到灯体仰角的调节，使用一台电机控制齿轮使灯体水平方向转动。该系统结构复杂，制造成本高且容易出现故障。另外由于灯体转向是通过电机驱动齿轮完成的，存在转向滞后、转向灵敏度差、转向角度偏差、爬行等问题，不能反映司机的真实意图。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、可靠性高、成本低廉，且能满足前大灯水平和垂直两自由度的转向灵明度高、转向角度准确的要求，符合司机的转向意图的汽车前大灯两自由度转向驱动系统。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种汽车前大灯两自由度转向驱动系统，包括灯体、第一支架、两自由度直线电机、微控制器、第一万向节、基座、第二万向节、第二支架，其特征在于所述的两自由度直线电机的侧面为圆弧形，所述的动子既能作直线运行又能作旋转转动，所述的微控制器通过导线和两自由度直线电机相连。
所述两自由度直线电机包括定子和动子，所述的定子上表贴两组磁钢，所述的动子上设有两组绕组，所述的定子上的两组磁钢互相垂直，所述的动子上的两组绕组互相垂直，所述的动子上的两组绕组分别与定子上的磁钢平行。
所述的定子上设有两组绕组，所述的动子上表贴两组磁钢，所述的定子上的两组绕组互相垂直，所述的动子上的两组磁钢互相垂直，所述的动子上的两组磁钢分别与定子上的绕组平行。
所述的两自由度直线电机为永磁型或者异步感应型。
所述的灯体安装在第一支架上，所述的第一支架通过第一万向节安装在基座上，所述的第一万向节位于定子弧面所在圆筒的轴心线上，所述的灯体尾部侧面通过第二万向节和第二支架连接，所述的第二支架安装在动子上。
所述的灯体转动方向与两自由度直线电机动子在定子上的运动方向相反。
所述的两自由度直线电机采用矢量控制策略，所述的微控制器根据有效的方向盘转向信号、前后车身高度传感器信号及时控制两自由度直线电机动子在定子上做直线和旋转运动，从而驱动灯体在水平面和垂直面上做两自由度转动。
采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：本发明结构简单、可靠性高、成本低廉，且能满足前大灯水平和垂直两自由度的转向灵明度高、转向角度准确的要求，符合司机的转向意图。微控制器使用矢量控制策略根据有效的方向盘转向信号和前后车身高度传感器信号驱动两自由度直线电机动子在定子上作直线运动和旋转运动，从而驱动灯体在水平面上左右转动，在垂直面上俯仰运动，实现了灯体水平和垂直两自由度的角度调节，保证了灯体转向的快速性、转角的精确性，确保照亮了“盲区”。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的侧视图。
图3是本发明的两自由度直线电机结构示意图。
图4是本发明的两自由度直线电机驱动控制结构示意图。
图中：1、灯体2、第一支架3、两自由度直线电机3-1、定子3-2、动子3-3、磁钢3-4、绕组4、微控制器5、第一万向节6、基座7、第二万向节8、第二支架。
具体实施方式
下面根据说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的解释。
如图1和图2所示，一种汽车前大灯两自由度转向驱动系统，包括灯体1、第一支架2、两自由度直线电机3、微控制器4、第一万向节5、基座6、第二万向节7、第二支架8，其特征在于所述的两自由度直线电机定子3-1的侧面为圆弧形，将灯体1基座6安装在两自由度直线电机3侧前方，灯体1前段第一支架2通过第一万向节5和基座6连接，灯体1尾部侧面通过第二万向节7和两自由度直线电机3上第二支架8连接。务必保证当两自由度直线电机3动子3-2处于定子3-1中间位置时，灯体1水平轴线和基座6垂直，灯体1能在水平面上左右转动、在垂直面上上下转动。所述的动子3-2既能作直线运行又能作旋转转动，所述的微控制器4通过导线和两自由度直线电机3相连。将微控制器4分别与两自由度直线电机3和电源等部件相连。
如图3所示，所述两自由度直线电机3包括定子3-1和动子3-2，所述的定子3-1上表贴两组磁钢3-3，所述的动子3-2上设有两组绕组3-4，所述的定子3-1上的两组磁钢3-3互相垂直，所述的动子3-2上的两组绕组3-4互相垂直，所述的动子3-2上的两组绕组3-4分别与定子3-1上的磁钢3-3平行。
所述的定子3-1上设有两组绕组3-4，所述的动子3-2上表贴两组磁钢3-3，所述的定子3-1上的两组绕组3-4互相垂直，所述的动子3-2上的两组磁钢3-3互相垂直，所述的动子3-2上的两组磁钢3-3分别与定子3-1上的绕组3-4平行。
所述的两自由度直线电机3为永磁型或者异步感应型。
所述的灯体1安装在第一支架2上，所述的第一支架2通过第一万向节5安装在基座6上，所述的第一万向节5位于定子3-1弧面所在圆筒的轴心线上，所述的灯体1尾部侧面通过第二万向节7和第二支架8连接，所述的第二支架8安装在动子3-2上。
所述的灯体1转动方向与两自由度直线电机3动子3-2在定子3-1上的运动方向相反。
如图4所示，所述的两自由度直线电机3采用矢量控制策略，所述的微控制器4根据有效的方向盘转向信号、前后车身高度传感器信号及时控制两自由度直线电机3动子3-2在定子3-1上做直线和旋转运动，从而驱动灯体1在水平面和垂直面上做两自由度转动。
使用时，微控制器4接受方向盘的转向信号，根据车速计算出灯体1期望转向角度。当方向指示灯启动时，微控制器4认为方向盘转向信号有效，控制两自由度直线电机3动子3-2通过第二支架8、第一万向节5、第二万向节7的作用驱动灯体1在水平面上转动到期望角度；当方向指示灯关闭时，微控制器4不响应方向盘转向信号，仅控制两自由度直线电机3驱动灯体1回复到原始零位；微控制器4根据前后车身高度传感器信号，控制两自由度直线电机3的动子3-2做旋转运动，通过第二支架8、第一万向节5和第二万向节7的作用及时调整灯体1的仰角使灯体1轴线和路面平行。
Claims (7)
1.一种汽车前大灯两自由度转向驱动系统，包括灯体、第一支架、两自由度直线电机、微控制器、第一万向节、基座、第二万向节、第二支架，其特征在于所述的两自由度直线电机的侧面为圆弧形，所述两自由度直线电机包括定子和动子，所述的动子既能作直线运行又能作旋转转动，所述的微控制器通过导线和两自由度直线电机相连。
2.根据权利要求1所述的一种汽车前大灯两自由度转向驱动系统，其特征在于所述的定子上表贴两组磁钢，所述的动子上设有两组绕组，所述的定子上的两组磁钢互相垂直，所述的动子上的两组绕组互相垂直，所述的动子上的两组绕组分别与定子上的磁钢平行。
3.根据权利要求1所述的一种汽车前大灯两自由度转向驱动系统，其特征在于所述的定子上设有两组绕组，所述的动子上表贴两组磁钢，所述的定子上的两组绕组互相垂直，所述的动子上的两组磁钢互相垂直，所述的动子上的两组磁钢分别与定子上的绕组平行。
4.根据权利要求1所述的一种汽车前大灯两自由度转向驱动系统，其特征在于所述的两自由度直线电机为永磁型或者异步感应型。
5.根据权利要求1所述的一种汽车前大灯两自由度转向驱动系统，其特征在于所述的灯体安装在第一支架上，所述的第一支架通过第一万向节安装在基座上，所述的第一万向节位于定子弧面所在圆筒的轴心线上，所述的灯体尾部侧面通过第二万向节和第二支架连接，所述的第二支架安装在动子上。
6.根据权利要求1所述的汽车前大灯两自由度转向驱动系统，其特征在于所述的灯体转动方向与两自由度直线电机动子在定子上的运动方向相反。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的汽车前大灯两自由度转向驱动系统，其特征在于所述的两自由度直线电机采用矢量控制策略，所述的微控制器根据有效的方向盘转向信号、前后车身高度传感器信号及时控制两自由度直线电机动子在定子上做直线和旋转运动，从而驱动灯体在水平面和垂直面上做两自由度转动。
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