CN104340108A - 一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法和装置，所述的汽车的左车灯和右车灯结构相同，左车灯包括车灯I、车灯II和车灯III，所述的车灯I、车灯III包括水平转动模块和上下转动模块；所述的车灯II固定安装在车灯处；所述的方法主要特征如下：将汽车测得的车速、俯仰角、转向盘角信号输入到单片机中，单片机来控制左、右车灯的照明角度的调节。所述的装置包括反光灯罩、灯源、回转装置、俯仰装置、电机I、电机II、电机III、电机IV，且反光灯罩可随回转装置旋转，回转和俯仰装置可实现车灯I、车灯III的灯光的水平和上下调节。本发明有效保证重型汽车在转弯时无照明盲区，可广泛应用在重型汽车、载重货车、越野车等车辆上。

Description

一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种重型汽车车灯的照明方向自动控制的方法，包括汽车前车灯左、右车灯处设置三个可调节车灯以及利用单片机控制来实现车灯的照明角度自动调节，属于汽车自动控制领域。

本发明还涉及一种重型汽车车灯照明方向自动控制的装置，包括车灯的水平回转模块和上下转动模块，以此来实现对车灯照明角度进行调节，属于汽车零部件创新领域。

背景技术

在日常生活中，当驾驶员驾驶重型汽车或者越野车在夜晚行驶，尤其是在山路或者坑洼不平路面上行驶时，总是担心急转弯的问题，因为在汽车需要急转弯时，当转动汽车方向盘一定转角后，汽车车轮发生了转向而汽车的车身尚未完全转向，此时，在汽车的左前方和侧向位置存在着较大的盲区，若汽车在急转弯时的车速很大，那么汽车很容易撞到障碍物或者行人和其他车辆，从而大大增加了发生车祸的概率。现有的重型汽车的车灯照明方向大多是是垂直汽车的前脸照向正前面的，此种车灯布局决定着汽车在转弯时必然存在着盲区，导致交通事故的频频发生。

在现有技术中，为了解决汽车转弯时存在照明盲区的问题，人们提出了根据转向盘的转角大小来相应的调节车灯的旋转，从而控制车灯的照明方向，以减少汽车转弯时的盲区范围的方案。现有的车灯照明角度随转向盘转角变化的调节和控制主要采用以下几种方式实现。第一种方式是，采用机械结构，包括拉绳和连杆的结合、水平和竖直的推拉杆的结合，齿轮齿条和摆动装置等机构的组合来实现当转动转向盘一定转角，车灯会相应的转动一定角度，但采用机械机构控制精度不够准确。如在中国专利申请号为200420035373.4中公开了一种汽车弯道转向照明灯，包括推拉杆、水平杆、竖杆和车灯，通过推拉杆、水平杆、竖杆的动作实现对车灯的调节，此技术方案只能实现车灯的一个方向移动，且调节的精度较差；第二种方式是，根据汽车行驶状况采用控制系统对车灯的照明方向进行实时调节，如在中国专利申请号为200910261684.X中公开了一种车灯自动控制方法和系统，通过采集车速信号和方向盘转角信号，来驱动车灯调节电机来改变车灯照明的方向，此技术方案只能控制汽车左车灯和右车灯，在车灯改变的过程中，汽车的前方仍然存在着盲区位置，且灯光覆盖区域有限，存在着交通隐患。如在中国专利申请号为201220561874.0中公开了一种灯光调节系统及汽车，此技术方案可以智能调节光照距离和光照角度，能实现车灯水平和竖直两个自由度的转动，此技术方案存在的缺点是车身转向过程中的照明范围有限，存在安全隐患。

本发明公开了一种在重型汽车前车灯左、右两边各设置三个并行车灯的方法，三个车灯的调节由控制系统自动控制，且本发明公开了一种可以实现车灯照明角度调节的装置，此方案可在极大程度上减少重型汽车行驶时的照明盲区，保障汽车的转向安全性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可以自动控制车灯照明方向的方法和装置，特别是能根据转向盘转角和路面状况对重型汽车车灯进行照明角度的自动调节，且车灯照明的覆盖区域较大，可大大减少汽车转弯时存在的照明盲区，实现汽车车灯随着方向盘的转角和路面情况进行实时的照明角度控制，提高汽车行驶的安全性。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法，包括对汽车前车灯的左车灯和右车灯的照明方向的自动控制，所述的左车灯和右车灯结构相同；所述的左车灯包括车灯I、车灯II和车灯III，所述的车灯I包括水平转动模块和上下转动模块，用于产生车灯I绕车辆坐标系中Z轴和Y轴的转动；所述的车灯II固定安装在车灯处的车身上，灯光垂直照向车辆坐标系X轴正方向；所述的车灯III也包括水平转动模块和上下转动模块，用于产生绕车辆坐标系中Z轴和Y轴的转动；所述的左车灯的车灯I、车灯III的亮度弱于车灯II，所述的右车灯的车灯I、车灯III的亮度弱于车灯II，主要防止汽车在行驶时车灯的照明对其他车辆的行驶产生干扰。在汽车的转向盘上安装角度传感器，在汽车行驶过程中的某一时刻，当驾驶员转动转向盘一定转角，角度传感器将测得的方向盘转角信号传到单片机，单片机进行处理并发出指令，使车灯I和车灯III绕车辆坐标系中的Z轴转动相应的角度；当汽车在行驶过程中上坡、下坡或路面的不平度较大时，汽车上的陀螺仪将测得的汽车俯仰角信号输入到单片机，单片机进行处理并发出指令使车灯I和车灯III绕车辆坐标系中的Y轴转动相应的角度。所述的汽车上装有车速传感器，实时测量汽车的车速，并将车速信号输入到单片机中，单片机进行处理并发出指令，以此来控制车灯I和车灯III绕车辆坐标系中的Y、Z轴转动的速度。汽车的右车灯也包括车灯I、车灯II和车灯III，能实现和汽车左车灯相同的自动控制方案。采用此技术方案后，当汽车在行驶过程中左转弯时，左车灯的车灯I可实现汽车左侧向的照明，左车灯的车灯II可实现路面前方左侧的照明，左车灯的车灯III和右车灯的车灯I实现路面正前方的照明和角度调节；同理，右车灯的车灯II可实现路面前方右侧的照明，右车灯的车灯III可实现汽车右侧向的照明，且右车灯的车灯III相对于车灯II的水平转动角度小于左车灯的车灯I相对于车灯II的水平转动角度。当汽车右转弯时，左、右车灯产生相对应的照明效果。当汽车直线行驶时，左右车灯均照向前方，根据陀螺仪的变化仅使车灯的照明方向沿着车辆坐标系中的Y轴做相应角度调节；当汽车在较宽阔、平整的路面保持直线行驶，且不需要左车灯的I、III和右车灯的I、III起作用时，可将左、右车灯照明方向自动调节功能关闭。

作为本发明的方法的另一种改进方案，一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法，包括左车灯和右车灯，左、右车灯结构完全相同，以左车灯为例，所述的左车灯包括车灯I、车灯II和车灯III，所述的车灯I、车灯II和车灯III共用一个上下转动模块，用于产生车灯绕车辆坐标系中Y轴转动；所述的车灯II有水平转动模块，车灯II固定安装，不产生绕车辆坐标系中Z轴的转动，所述的车灯I、车灯III通过传动装置和车灯II的水平转动模块连接，车灯I和车灯III绕车辆坐标系中Z轴具有不同的转动方向，此方案可减少驱动源的数量，便于控制。另外，为了实现车灯I、车灯III的调节互不干扰，可采用如下的技术方案：所述的车灯I、车灯III分别有水平转动模块，所述的车灯II不具有水平转动模块，不产生绕车辆坐标系中Z轴的转动。

作为本发明的方法的另一种改进方案，为了减少车灯所占空间，便于对车灯进行控制，所述的左、右车灯处各设置两个车灯，所述的左车灯包括车灯I和车灯II，同理，所述的右车灯包括车灯I和车灯II。左、右车灯的车灯I和车灯II可实现相应的水平转动和上下转动。

一种重型汽车车灯照明方向自动控制的装置采用以下技术方案来实现：

包括左车灯和右车灯，所述的左车灯和右车灯的结构相同，以左车灯为例，左车灯包括车灯I、车灯II和车灯III，所述的车灯I和车灯III结构相同；所述的车灯I包括反光灯罩、灯源、立柱、回转装置、电机I、俯仰装置、电机II；所述的车灯II包括反光灯罩、灯源和立架；所述的车灯III包括反光灯罩、灯源、立柱、回转装置、电机III、俯仰装置、电机IV；以车灯I为例，所述的车灯I的回转装置包括主动齿轮、从动齿轮、空心转轴；所述的车灯I的俯仰装置包括底架、转动圆盘、圆盘齿轮轴和驱动齿轮，所述的圆盘齿轮轴固定安装在转动圆盘上，并通过轴承安装在底架上，所述的圆盘齿轮轴可转动；所述的车灯II通过立架固定安装在车灯处的车身上，所述的灯源和反光灯罩均不产生转动；以左车灯的车灯I调节为例，所述的空心转轴和转动圆盘焊接在一起，且空心转轴通过径向轴承和止推轴承与从动齿轮连接；所述的反光灯罩固定安装在从动齿轮上，实现反光灯罩和从动齿轮的共同转动；所述的电机I控制回转装置中主动齿轮的转动，主动齿轮和从动齿轮啮合转动，从而实现反光灯罩的水平转动；所述的回转装置安装在俯仰装置的转动圆盘上，电机II带动驱动齿轮转动，从而带动俯仰装置的圆盘齿轮轴和转动圆盘的共同转动，实现车灯I的上下转动；所述的车灯I的灯源通过立柱固定安装在转动圆盘上，从而反光灯罩产生绕车辆坐标系中Z轴的转动，灯源不产生绕车辆坐标系中Z轴的转动，从而实现对车灯照明角度的调节；所述的车灯I的立柱上安装有角度传感器，用于检测反光灯罩相对于灯源的转动角度，并将信息反馈到单片机中，以精确控制反光灯罩的转动。

作为本发明的装置的另一种改进方案，以左车灯为例，所述的车灯I、车灯II、车灯III共用一个俯仰装置，从而车灯I、车灯II、车灯III均可实现绕车辆坐标系中Z轴转动；所述的车灯I、车灯III有回转装置，可实现绕车辆坐标系中Y轴的转动；所述的车灯II固定安装在改进后的俯仰装置的转动圆盘上。

作为本发明的装置的另一种改进方案，以左车灯为例，所述的车灯I、车灯II、车灯III共用一个俯仰装置，所述的车灯II有回转装置，车灯II固定安装，不产生绕车辆坐标系中Z轴的转动，且车灯I、车灯III通过传动装置和车灯II的回转装置连接，实现绕车辆坐标系中Y轴的转动，且车灯I和车灯III的转动方向相反。

作为本发明的装置的另一种改进方案，为了减少车灯所占空间，便于对车灯进行控制，所述的左、右车灯各设置两个车灯，所述的左车灯包括车灯I和车灯II，同理，所述的右车灯包括车灯I和车灯II。

本发明的有益效果是，与现有的技术相比，本发明可根据汽车的转向盘转角和行驶路面情况自动对车灯进行照明角度的调节，且车灯照明的覆盖区域大，可有效保证汽车在转弯时无照明盲区，提高汽车转向的安全性，减少事故的发生；同时，本发明的车灯对路面的适应性较好，当重型汽车或者越野汽车夜间行驶在山路或者较差路况时，可保证驾驶员在整个动态行驶过程中全方位无照明死角；当重型汽车行驶路况较好时，可相应关闭车灯的水平调节和上下调节功能；本发明结构简单，控制方便，可广泛应用在重型汽车、载重货车、越野车等车辆上，市场前景广阔。

附图说明

图1为本发明的车灯I的结构示意图；

图2为本发明的车灯I的控制流程示意图；

图3为汽车左转向时本发明的车灯的照明原理示意图；

图4为本发明的车灯I的回转装置的结构原理示意图；

图5为汽车左转向时本发明的另一种改进方案的照明原理示意图；

图6为本发明的另一种改进方案的总体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

参照图2和图3，本发明的一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法，包括以下步骤：

(1)在汽车的转向盘上安装角度传感器，在汽车行驶过程中的某一时刻，当驾驶员转动转向盘转角δ_sw，角度传感器将测得的方向盘转角信号传到单片机，单片机进行处理并发出指令，使车灯I和车灯III绕车辆坐标系中的Z轴转动角度δ₁；

(2)当汽车在行驶过程中上坡、下坡或路面的不平度较大时，汽车上的陀螺仪将测得的汽车俯仰角信号输入到单片机，单片机进行处理并发出指令使车灯I和车灯III绕车辆坐标系中的Y轴转动角度δ₂；

(3)所述的汽车上装有车速传感器，实时测量汽车的车速υ，并将车速信号输入到单片机中，单片机进行处理并发出指令，以此来控制车灯I和车灯III绕车辆坐标系中的Y、Z轴转动的速度υ'、υ″；

(4)当汽车在行驶过程中左转弯时，所述的左车灯的车灯I实现汽车左侧向的照明，左车灯的车灯II实现路面前方左侧的照明，左车灯的车灯III和右车灯的车灯I实现路面正前方的照明和角度调节；所述的右车灯的车灯II实现路面前方右侧的照明，右车灯的车灯III实现汽车右侧向的照明，且右车灯的车灯III相对于车灯II的水平转动角度小于左车灯的车灯I相对于车灯II的水平转动角度；同理，当汽车右转弯时，汽车右车灯和汽车左车灯能实现相对应的自动控制方案；

(5)当汽车直线行驶时，左右车灯均照向前方，根据陀螺仪的变化使车灯的照明方向沿着车辆坐标系中的Y轴做相应角度调节；当汽车在较宽阔、平整的路面直线行驶，且不需要左车灯的I、III和右车灯的I、III起作用时，可将左、右车灯照明方向自动调节功能关闭。

参照图6，作为本发明的方法的另一种改进方案，一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法，包括左车灯和右车灯，左、右车灯结构完全相同，以左车灯为例，所述的左车灯包括车灯I、车灯II和车灯III，所述的车灯I、车灯II和车灯III共用一个上下转动模块，用于产生车灯绕车辆坐标系中Y轴转动；所述的车灯II有水平转动模块，车灯II固定安装，不产生绕车辆坐标系中Z轴的转动，所述的车灯I、车灯III通过传动装置和车灯II的水平转动模块连接，车灯I和车灯III绕车辆坐标系中Z轴具有不同的转动方向，此方案可减少驱动源的数量，便于控制。另外，为了实现车灯I、车灯III的调节互不干扰，可采用如下的技术方案：所述的车灯I、车灯III分别有水平转动模块，所述的车灯II不具有水平转动模块，不产生绕车辆坐标系中Z轴的转动。

参照图5，作为本发明的方法的另一种改进方案，为了减少车灯所占空间，便于对车灯进行控制，所述的左、右车灯处各设置两个车灯，所述的左车灯包括车灯I和车灯II，同理，所述的右车灯包括车灯I和车灯II。左、右车灯的车灯I和车灯II可实现相应的水平转动和上下转动。

参照图1和图4，下面结合附图对本发明的一种重型汽车车灯照明方向自动控制的装置进行具体说明：

包括左车灯和右车灯，所述的左车灯和右车灯的结构相同，以左车灯为例，左车灯包括车灯I、车灯II和车灯III，所述的车灯I和车灯III结构相同；所述的车灯I包括反光灯罩1、灯源2、立柱3、回转装置4、电机I(5)、俯仰装置6、电机II(7)；所述的车灯II包括反光灯罩、灯源和立架；所述的车灯III包括反光灯罩、灯源、立柱、回转装置、电机III、俯仰装置、电机IV；以车灯I为例，所述的车灯I的回转装置4包括主动齿轮401、从动齿轮402、空心转轴403；所述的车灯I的俯仰装置6包括底架601、转动圆盘602、圆盘齿轮轴603和驱动齿轮604，所述的圆盘齿轮轴603固定安装在转动圆盘602上，并通过轴承安装在底架601上，所述的圆盘齿轮轴603可转动；所述的车灯II通过立架固定安装在车灯处的车身上，所述的灯源和反光灯罩均不产生转动；以左车灯的车灯I调节为例，所述的空心转轴403和转动圆盘602焊接在一起，且空心转轴403通过径向轴承404和止推轴承405与从动齿轮402连接；所述的反光灯罩1固定安装在从动齿轮402上，实现反光灯罩1和从动齿轮402的共同转动；所述的电机I(5)控制回转装置4中主动齿轮401的转动，主动齿轮401和从动齿轮402啮合转动，从而实现反光灯罩1的水平转动；所述的回转装置4安装在俯仰装置6的转动圆盘602上，电机II(7)带动驱动齿轮604转动，从而带动俯仰装置6的圆盘齿轮轴603和转动圆盘602的共同转动，实现车灯I的上下转动；所述的车灯I的灯源2通过立柱3固定安装在转动圆盘602上，从而反光灯罩产生绕车辆坐标系中Z轴的转动，灯源不产生绕车辆坐标系中Z轴的转动，从而实现对车灯照明角度的调节；所述的车灯I的立柱3上安装有角度传感器301，用于检测反光灯罩1相对于灯源2的转动角度，并将信息反馈到单片机中，以精确控制反光灯罩1的转动。

参照图6，作为本发明的装置的另一种改进方案，以左车灯为例，所述的车灯I、车灯II、车灯III共用一个俯仰装置，从而车灯I、车灯II、车灯III均可实现绕车辆坐标系中Z轴转动；所述的车灯I、车灯III有回转装置，可实现绕车辆坐标系中Y轴的转动；所述的车灯II固定安装在改进后的俯仰装置的转动圆盘上。

作为本发明的装置的另一种改进方案，以左车灯为例，所述的车灯I、车灯II、车灯III共用一个俯仰装置，所述的车灯II有回转装置，车灯II固定安装，不产生绕车辆坐标系中Z轴的转动，且车灯I、车灯III通过传动装置和车灯II的回转装置连接，实现绕车辆坐标系中Y轴的转动，且车灯I和车灯III的转动方向相反。

参照图5，作为本发明的装置的另一种改进方案，为了减少车灯所占空间，便于对车灯进行控制，所述的左、右车灯各设置两个车灯，所述的左车灯包括车灯I和车灯II，同理，所述的右车灯包括车灯I和车灯II。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法，其特征是包括以下步骤：

a.在汽车的转向盘上安装角度传感器，在汽车行驶过程中的某一时刻，当驾驶员转动转向盘转角δ_sw，角度传感器将测得的方向盘转角信号传到单片机，单片机进行处理并发出指令，使车灯I和车灯III绕车辆坐标系中的Z轴转动角度δ₁；

b.当汽车在行驶过程中上坡、下坡或路面的不平度较大时，汽车上的陀螺仪将测得的汽车俯仰角信号输入到单片机，单片机进行处理并发出指令使车灯I和车灯III绕车辆坐标系中的Y轴转动角度δ₂；

c.所述的汽车上装有车速传感器，实时测量汽车的车速υ，并将车速信号输入到单片机中，单片机进行处理并发出指令，以此来控制车灯I和车灯III绕车辆坐标系中的Y、Z轴转动的速度υ'、υ″；

d.当汽车在行驶过程中左转弯时，所述的左车灯的车灯I实现汽车左侧向的照明，左车灯的车灯II实现路面前方左侧的照明，左车灯的车灯III和右车灯的车灯I实现路面正前方的照明和角度调节；所述的右车灯的车灯II实现路面前方右侧的照明，右车灯的车灯III实现汽车右侧向的照明，且右车灯的车灯III相对于车灯II的水平转动角度小于左车灯的车灯I相对于车灯II的水平转动角度；

e.当汽车直线行驶时，左右车灯均照向前方，根据陀螺仪的变化使车灯的照明方向沿着车辆坐标系中的Y轴做角度调节；当汽车在较宽阔、平整的路面直线行驶，且不需要左车灯的I、III和右车灯的I、III起作用时，将左、右车灯照明方向自动调节功能关闭。

2.根据权利要求1所述的一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法，其特征是：所述的左车灯包括车灯I、车灯II和车灯III，所述的车灯I包括水平转动模块和上下转动模块；所述的车灯II固定安装在车灯处的车身上，灯光垂直照向车辆坐标系X轴正方向；所述的车灯III也包括水平转动模块和上下转动模块。

3.根据权利要求1所述的一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法，其特征是：所述的左车灯和右车灯结构相同。

4.根据权利要求1所述的一种重型汽车车灯照明方向自动控制的方法，其特征是：所述的左车灯的车灯I、车灯III的亮度弱于车灯II，所述的右车灯的车灯I、车灯III的亮度弱于车灯II。

5.一种重型汽车车灯照明方向自动控制的装置，其特征在于：所述的左车灯包括车灯I、车灯II和车灯III，所述的车灯I和车灯III结构相同；所述的车灯I包括反光灯罩、灯源、立柱、回转装置、电机I、俯仰装置、电机II；所述的车灯II包括反光灯罩、灯源和立架；所述的车灯III包括反光灯罩、灯源、立柱、回转装置、电机III、俯仰装置、电机IV。

6.根据权利要求5所述的一种重型汽车车灯照明方向自动控制的装置，其特征在于：所述的左车灯和右车灯的结构相同。

7.根据权利要求5所述的一种重型汽车车灯照明方向自动控制的装置，其特征在于：所述的车灯I的回转装置包括主动齿轮、从动齿轮、空心转轴；所述的车灯I的俯仰装置包括底架、转动圆盘、圆盘齿轮轴和驱动齿轮，所述的圆盘齿轮轴固定安装在转动圆盘上，并通过轴承安装在底架上；所述的车灯I的灯源通过立柱固定安装在转动圆盘上；所述的立柱上安装有角度传感器。

8.根据权利要求5所述的一种重型汽车车灯照明方向自动控制的装置，其特征在于：所述的车灯I的反光灯罩固定安装在从动齿轮上；所述的车灯I的电机I控制回转装置中主动齿轮的转动。

9.根据权利要求5所述的一种重型汽车车灯照明方向自动控制的装置，其特征在于：所述的空心转轴和转动圆盘焊接在一起，且空心转轴通过径向轴承和止推轴承与从动齿轮连接。

10.根据权利要求7所述的一种重型汽车车灯照明方向自动控制的装置的回转装置，其特征在于：所述的车灯I的回转装置安装在俯仰装置的转动圆盘上，车灯I的电机II带动驱动齿轮转动。