CN105109400A - 车辆随动前照灯系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车辆随动前照灯系统，所述车辆上设有前照灯、车身控制器，以及控制前照灯启闭的灯光开关，所述车辆的前轮上或方向盘转轴上安装有前轮转向角度传感器，所述的前轮转向角度传感器输出感应信号至车身控制器，所述的前照灯安装在灯光随动机构上，所述的车身控制器输出转动控制信号至灯光随动机构。本发明车辆随动前照灯系统使车辆前照行驶灯光束照射方向与车辆行进方向保持一致，消除行车视觉盲区，提高行车安全性。此外，该系统结构简洁，安装方便，易于实现，易于扩展，可以根据需要增加行驶照明灯。

Description

车辆随动前照灯系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆照明系统，尤其涉及应用在车辆上能够随车轮前行方向而改变照明方向的前照灯系统。

背景技术

拖拉机为常用农工机械，而灯光系统在拖拉机上有着不可或缺的作用，由于拖拉机为非公路特种工作车辆，且其需要经常在夜间环境进行工作，工作环境比较复杂，所以灯光作用更加重要。

目前，拖拉机前照行驶灯(远光灯、近光灯)均采用固定安装方式，所以其光束照射方向固定不变，如图1所示，M、N为拖拉机前转向轮，E、F为前照行驶灯，AEFC为行驶灯光束照射区域，MB、ND为车轮前行方向路线。由于采用固定安装方式，使得拖拉机前照行驶灯光束照射方向固定不变。且非公路工作环境复杂，在拖拉机转向过程中，前照灯光束照射方向区域与目标行驶区域形成一定夹角，形成视觉盲区，例如CFND区域，容易造成行车事故，存在安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种应用在车辆上能够随车轮前行方向而改变照明方向的前照灯系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：车辆随动前照灯系统，所述车辆上设有前照灯、车身控制器，以及控制前照灯启闭的灯光开关，所述车辆的前轮上或方向盘转轴上安装有前轮转向角度传感器，所述的前轮转向角度传感器输出感应信号至车身控制器，所述的前照灯安装在灯光随动机构上，所述的车身控制器输出转动控制信号至灯光随动机构。

所述的灯光随动机构包括驱动杆和驱动部件，所述的驱动杆横向安装在发动机机罩内部，所述车辆前照灯的灯座上均固定有连杆，所述连杆纵向安装，端部铰接在驱动杆上，所述车身控制器输出控制信号至驱动部件，所述的驱动部件连接驱动杆驱动其横向位移。

所述的前照灯设有两个且位于车辆前侧的两侧位置，两个所述的前照灯的连杆分别铰接在驱动杆的两端，所述的驱动部件与驱动杆的中部连接。

所述的灯光开关输出开启和关闭信号至控制器。

所述灯光随动机构上安装灯光角度传感器，所述灯光角度传感器输出感应信号至车身控制器。

所述车辆驾驶舱内设有手动调节器，所述手动调节器输出手动输入的前照灯转动信号至车身控制器，所述车身控制器输出相应转动命令至驱动部件。

一种拖拉机，所述拖拉机安装有如权利要求1-6所述的车辆随动前照灯系统。

一种车辆随动前照灯系统的控制方法：

1)、灯光开关开启；

2)、前轮转向角度传感器获取转动信号至车身控制器；

3)、车身控制器根据前轮转动角度输出控制命令至驱动部件，使前照灯光束照射方向与前轮转动方向保持一致。

若灯光开关关闭，车身控制器控制前照灯返回与车身纵向轴线方向一致的位置。

灯光开关开启时，所述灯光角度传感器输出前照灯实时转向角度β信号至车身控制器，若车身控制器接收的转向角度β与前轮转角α相同，则车身控制器不动作，若车身控制器接收的转向角度β与前轮转角α不同，则车身控制器控制驱动部件转动使转向角度β值逼近前轮转角α。

一种车辆随动前照灯系统的控制方法，其特征在于：

1)、灯光开关开启；

2)、前轮转向角度传感器获取转动信号至车身控制器；

3)、车身控制器根据前轮转动角度输出控制命令至驱动部件，使前照灯光束照射方向与前轮转动方向保持一致。

若灯光开关关闭，车身控制器控制前照灯返回与车身纵向轴线方向一致的位置。

灯光开关开启时，所述灯光角度传感器输出前照灯实时转向角度β信号至车身控制器，若车身控制器接收的转向角度β与前轮转角α相同，则车身控制器不动作，若车身控制器接收的转向角度β与前轮转角α不同，则车身控制器控制驱动部件转动使转向角度β值逼近前轮转角α。

本发明车辆随动前照灯系统使车辆前照行驶灯光束照射方向与车辆行进方向保持一致，消除行车视觉盲区，提高行车安全性。此外，该系统结构简洁，安装方便，易于实现，易于扩展，可以根据需要增加行驶照明灯。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为相关现有技术车辆前照行驶灯光束照射示意图；

图2为实施例1中车辆随动灯光系统框图；

图3为灯光系统中转向装置结构示意图；

图4为前照灯向左转动示意图；

图5为前照灯向右转动示意图；

图6为实施例1中车辆随动灯光系统工作控制流程；

图7为实施例2中车辆随动灯光系统框图；

图8为实施例2中车辆随动灯光系统工作控制流程；

图9为手动调节器工作控制流程；

上述图中的标记均为：1、车身控制器；2、灯光随动机构；21、驱动部件；22、驱动杆；23、连杆；3、前照灯；4、前轮转向角度传感器；5、灯光开关；6、灯光角度传感器；7、手动调节器。

具体实施方式

本发明是针对车辆前照明系统的改进，下面以拖拉机为例说明前照明结构和控制方法的改进，一般来说，目前使用的拖拉机包括车身控制器1、前照灯3、灯光开关5，其中前照灯3安装在拖拉机前部用于照明，为固接方式，不可随意改变照明角度，灯光开关5用于控制前照灯3开启或者关闭，灯光开关5与车身控制器1连接，向车身控制器1发生开启或关闭前照灯3的信号，车身控制器1为拖拉机接收控制动作信号的集中处理装置，用作信号的运算、放大、再控制的车身元件，主要起到准确执行和保护开关的等功能，参见图2可知，相比目前使用的拖拉机(部分)元器件，本发明通过增设前轮转向角度传感器4，并利用前轮转向角度传感器4采集拖拉机的转向信号获取拖拉机前轮的转向角度，并将采集的信号输送至车身控制器1。在具体实施操作时，前轮转向角度传感器4可安装于拖拉机的前轮上或方向盘转轴上。

此外，如图2所示，相比目前使用的拖拉机(部分)元器件，本发明还增设了灯光随动机构2，并将拖拉机的前照灯3安装在灯光随动机构2上，灯光随动机构2用作使前照灯3随前轮转动，这样车身控制器1根据前轮转向角度传感器4输入的信号输出转动控制信号至灯光随动机构2，车身控制器1根据前轮转向角度传感器4输入的转向信号，进行逻辑运算处理，然后根据处理后的信号输出控制信号，实时驱动控制灯光系统转向装置，以使前照灯3照射方向与车辆行进方向一致，提高车辆行驶安全。

如图3所示灯光随动机构2包括连杆23、驱动杆22和驱动部件21，用以驱动灯光系统，并能根据车身控制器1输出的控制信号进行动作，使前照灯3照射方向与车辆行驶方向一致。驱动杆22和驱动部件21安装在发动机机罩内部，要求周边无障碍物，保证该机构运动时不受影响，驱动杆22横向(沿拖拉机前舱横向布置)安装在发动机机罩内部，前照灯3采用嵌入安装方式安装在拖拉机发动机机罩前侧，拖拉机前照灯3的灯座上均固定有连杆23，连杆23向后延伸通过转轴固定在驱动部件21端部，即连杆23纵向安装并且端部铰接在驱动杆22上，这样位于车辆前部两侧的前照灯3的两个连杆23分别安装在驱动杆22的两端。此外，两个连杆23的中部需要通过转轴固定在车体上，即图4、5所示的m、n固定点。

驱动部件21连接驱动杆22驱动其横向位移，具体来说，驱动部件21通过转轴固定在驱动杆22中部(位置C),这样驱动杆22的横向位移则能带动连杆23摆动，从而使前照灯3随之转动，驱动部件21可以是气缸、电机等部件。由于采用驱动杆22机构，所以如果后期增加照明灯，只需要对驱动杆22机构进行较小的改动便可实现相应的功能，简单方便，易于实现，利于成本控制。

如图4所示，前照灯向左转动时，驱动部件21向右摆动，由于驱动部件21为固接在车体内，并且驱动部件21通过转轴固定在驱动杆22中部C点位置，这样驱动杆22会侧向(向右)移动，则连杆23绕固定点m、n向左转动，前照灯随之向左转动。同理，如图5所示，前照灯向右转动原理相同，方向相反。

优选方案，由于前照灯3大都安装于拖拉机前侧的两侧位置，因此前照灯3的连杆23分别铰接在驱动杆22的两端，驱动部件21与驱动杆22的中部连接，从而使部件布置更加紧凑合理。

灯光开关5输出启闭信号至车身控制器1，由车身控制器1控制前照灯3开启或关闭，同时车身控制器1输出开启和关闭信号至驱动部件21，即灯光开关5信号同时用作随动前照灯3系统的启动和停止信号。该灯光开有效，随动前照灯3系统启动，否则随动前照灯3系统停止工作。

基于上面描述的硬件结构和机械结构，只要拖拉机内安装了车身控制器1、灯光随动机构2和前轮转向角度传感器4，则可以利用采用以下控制方法：

步骤1、系统开始工作；

步骤2、前轮转向角度传感器4获取转动信号至车身控制器1；

步骤3、车身控制器1根据前轮转动角度输出控制命令至驱动部件21，使前照灯3光束照射方向与前轮转动方向保持一致；

步骤4、若灯光开关5关闭，则系统关闭，若灯光开关5仍开启，则返回步骤2。

其中步骤4中，若灯光开关5关闭，车身控制器1控制前照灯3返回与车身纵向轴线方向一致的位置。

为提高随动前照灯3系统工作的可靠性，基于上述两个方案，本发明具有以下两个更加优选的实施例：

实施例1：如图2所示，灯光随动机构2上安装灯光角度传感器6，其检测灯光系统的旋转角度，并将该信号反馈至车身控制器1内，形成闭环系统，利于系统精确控制。

车辆还配备了灯光角度传感器6后，则灯光开关5开启时，灯光角度传感器6输出前照灯实时转向角度β信号至车身控制器1，若车身控制器1接收的转向角度β与前轮转角α相同，则车身控制器1不动作，若车身控制器1接收的转向角度β与前轮转角α不同，则车身控制器1控制驱动部件21转动使转向角度β值逼近前轮转角α，从而实现闭环控制，更加精确的调整灯光照明的角度。

具体控制方法如下(如图6所示)：

预先在车身控制器1中设定，拖拉机前照行驶灯光束照射方向与车身纵向轴线方向一致时，灯光系统转向角度为0°位置；拖拉机前轮转向角度为α，灯光系统转向角度为β。角度位置位于0°左侧时，角度值为正值；角度位置位于0°右侧时，角度值为负值。

步骤1、系统开始工作；

步骤2、前轮转向角度传感器4获取转动信号至车身控制器1；

步骤3、车身控制器1判定灯光开关5是否开启，若开启执行下一步；若未开启，则执行步骤6；

步骤4、车身控制器1通过灯光角度传感器6获取前轮转角α

步骤5、若车身控制器1接收的转向角度β与前轮转角α相同，则车身控制器1不动作，若车身控制器1接收的转向角度β与前轮转角α不同，则车身控制器1控制驱动部件21转动使转向角度β值逼近前轮转角α，使前照灯3光束照射方向与前轮转动方向保持一致，之后返回步骤2；

步骤6、车身控制器1接收的转向角度β，并检查丨β丨是否＝0°，若为零度则返回步骤2，若不是零度，则车身控制器1输出控制信号至驱动部件21，使前照灯回归到0°位置，之后返回步骤2.

根据上述控制方法，如果灯光系统使能开关关闭，控制器进行相应逻辑处理，系统会自动控制灯光系统回归到0°位置。如果灯光开关5开启，则根据当前车轮转向角度和灯光系统实际角度，自动调节灯光系统向车轮角度方向旋转，使其角度保持一致。

实施例2：如图7所示采用开环控制方式，取消灯光系统转向角度传感器，系统无法将灯光系统实时角度值反馈至控制器以形成闭环控制，控制精度稍差，因此本实施例在拖拉机驾驶舱内设有手动调节器7，手动调节器7输出手动输入的前照灯3转动信号至车身控制器1，车身控制器1输出相应转动命令至驱动部件21，可以实现对随动灯光系统进行手动修正，提高控制精确性。

基于实施例2，本发明控制方法(如图8所示)如下：

步骤1、系统开始工作；

步骤2、车身控制器1判定灯光开关5是否开启，若开启执行下一步；若未开启，则返回步骤1；

步骤3、前轮转向角度传感器4获取转动信号至车身控制器1；

步骤4、车身控制器1进行信号逻辑运算处理(车身控制器1依照程序并根据获取的转动信号获得驱动部件21的转向信号)；

步骤5、车身控制器1输出转向信号至驱动部件21(驱动部件21根据车身控制器信号执行动作)，之后返回步骤2；

上述控制方法为开环控制，手动调节器7为介入控制方法，如图9所示，若驾驶人员认为前照灯3照明角度与前轮转角有所偏差，手动调节器7输入转动角度和方向信息，该信号控制前照灯3的基准角度，用于校正，即用于调整系统灯光系统回归到0°位置时所处的角度；当车速控制器在接收到手动调节器7输入的信号后，控制驱动部件21工作，调整前照灯3角度。该控制方法虽然在精度上有所牺牲，但程序更加简单，运行更加可靠，并且硬件成本更低。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.车辆随动前照灯系统，所述车辆上设有前照灯、车身控制器，以及控制前照灯启闭的灯光开关，其特征在于：所述车辆的前轮上或方向盘转轴上安装有前轮转向角度传感器，所述的前轮转向角度传感器输出感应信号至车身控制器，所述的前照灯安装在灯光随动机构上，所述的车身控制器输出转动控制信号至灯光随动机构。

2.根据权利要求1所述的车辆随动前照灯系统，其特征在于：所述的灯光随动机构包括驱动杆和驱动部件，所述的驱动杆横向安装在发动机机罩内部，所述车辆前照灯的灯座上均固定有连杆，所述连杆纵向安装，端部铰接在驱动杆上，所述车身控制器输出控制信号至驱动部件，所述的驱动部件连接驱动杆驱动其横向位移。

3.根据权利要求2所述的车辆随动前照灯系统，其特征在于：所述的前照灯设有两个且位于车辆前侧的两侧位置，两个所述的前照灯的连杆分别铰接在驱动杆的两端，所述的驱动部件与驱动杆的中部连接。

4.根据权利要求2或3所述的车辆随动前照灯系统，其特征在于：所述的灯光开关输出开启和关闭信号至控制器。

5.根据权利要求4所述的车辆随动前照灯系统，其特征在于：所述灯光随动机构上安装灯光角度传感器，所述灯光角度传感器输出感应信号至车身控制器。

6.根据权利要求4所述的车辆随动前照灯系统，其特征在于：所述车辆驾驶舱内设有手动调节器，所述手动调节器输出手动输入的前照灯转动信号至车身控制器，所述车身控制器输出相应转动命令至驱动部件。

7.一种拖拉机，其特征在于：所述拖拉机安装有如权利要求1-6所述的车辆随动前照灯系统。

8.一种车辆随动前照灯系统的控制方法，其特征在于：

1)、灯光开关开启；

2)、前轮转向角度传感器获取转动信号至车身控制器；

3)、车身控制器根据前轮转动角度输出控制命令至驱动部件，使前照灯光束照射方向与前轮转动方向保持一致。

9.根据权利要求8所述的车辆随动前照灯系统的控制方法，其特征在于：若灯光开关关闭，车身控制器控制前照灯返回与车身纵向轴线方向一致的位置。

10.一种基于权利要求1-6所述的车辆随动前照灯系统的控制方法，其特征在于：

1)、灯光开关开启；

2)、前轮转向角度传感器获取转动信号至车身控制器；

3)、车身控制器根据前轮转动角度输出控制命令至驱动部件，使前照灯光束照射方向与前轮转动方向保持一致。