CN109027956A - 一种自适应前照灯调光机构 - Google Patents

Abstract

一种自适应前照灯远近光调光机构，包括互相可上下移动且互相重叠一部分的的复数块档板1，档板2，档板3，档板4，挡板n,支架5，分布有特定形状的凸轮和齿纹的轴6，端部有齿纹的马达7，外层挡板8，弹簧9，弹簧10，弹簧11，弹簧12，所述驱动轴6上分布有3个相同截面但呈角度间隔偏置的凸轮块和1个不同截面的凸轮块，所述驱动轴6被马达7通过齿纹啮合驱动，依次升起挡板1，挡板2，挡板3，挡板4，每升起一块挡板时，从远而近动态的遮挡住一部分前方路面的光形，所述步进马达7的驱动信号来自于汽车的摄像头采集的来方车辆的从远而近的位置探测信号，当后方来车时，机构系统所述动作相反。

Description

一种自适应前照灯调光机构

本发明要求申请号为201710241681.4申请日为：2017年4月14 日名为一种自适应前照灯调光机构的发明专利为本国优先权，及申请号为201710572370.6申请日为：2017年7月14 日名为一种智能前照灯光学系统的发明专利为本国优先权。

技术领域

本发明涉及一种自适应照明装置或其系统的功能特征或零部件，尤其涉及借助于调节零部件改变发光的特性和分布的一种自适应前照灯光学系统。

背景技术

传统的汽车前照灯系统主要是由近光灯、远光灯等模块组合而成，其光束都是固定的，其光束都是固定的，只能通过手动开关切换远光、近光来控制照射距离和面积及光形，实现的功能单一，实际使用中传统的前照灯系统存在着诸多缺点，在车辆夜间会车过程中，时常会遇到对方来车将远光灯常开的情形，由于远光灯可使对向驾驶员视觉上产生瞬间致盲，致盲时间可持续两秒左右，在这两秒的时间内，驾驶员如同闭眼开车，存在着很大的交通事故隐患；当后方车辆开启远光灯时，前车的内外后视镜中会出现大面积光晕，会影响前车驾驶员从后视镜观察后方情况, 其中目前市场上具备投射镜组的光学模组的前照灯能在一个模组内同时实现远近光，主要依靠内置的一块具备明暗截止线的整体式金属挡板，或翻转或一端固定一端上下升降至2种极限状态，分别只能对应得实现单一的近光和远光。但单一的远光和近光状态的切换既需要驾驶员分心进行手工操作，不但不能及时的改变前路照明状态而且单纯的远光变化为近光对于会车时的部分区域照明不足。

再例如，车辆高速行驶的时候，由于照射距离有限，影响驾驶员对前方障碍物的可视性，不能保证安全制动距离，降低了车辆行驶的主动安全性，随着电子技术及车灯科技的发展，汽车自适应前照灯的概念应运而生，自适应车灯照明系统可以根据道路状况切换成不同的照明模式，如高速公路模式、城市道路模式、乡村道路模式、远光照明模式、远光自动变换为近光模式。

欧洲发明专利EP2088364A1 描述了一种自适应调光机构，由马达、线路板、传动齿轮、驱动齿轮、转轴、支架、固定架等零件组成。轴套及驱动齿轮分别装在转轴的两端，驱动

齿轮与转轴固定，可以与转轴一起以轴心线为旋转中心旋转。马达转轴、轴套、驱动齿轮、传动齿轮及线路板通过与支架固定架固定连接。

其调光原理是：1、通过线路板来控制马达的旋转角度。

2、马达通过传动齿轮带动驱动齿轮及转轴旋转一定的角度。

3、转轴设计成特定的形状，转轴旋转至不同角度时形成不同形状的截止线。

4、光源组件发出的光线一部分被转轴遮挡，其余光线经过透镜组件后照射到路面，其照明光形取决于截止线的形状。转轴旋转至不同的角度时截止线的形状也不同，从而达到改变照射到路面上的光线的光形的目的。

然而上述调光系统的缺点在于：

1. 该方案由于采用一体式具备特定形状的转轴，不同形状的截面布置在轴体的不同的角度，但在每一个角度的截面时正投影仍为单一形状且贯穿至整体，光学成像因其出射角度的原因被放大到远距离的路面，因此不同角度的快速切换将会被几何级放大光形的变化速度，驾驶员人眼受制于频率变化能够感受识别到的只是台阶式的光形及亮度突变，影响舒适性。

2. 该方案由于采用一体式具备特定形状的转轴，不同形状的截面布置在轴体的不同的角度，但在每一个角度的截面时正投影仍为单一形状且贯穿至轴的母线整体，因此前方路面的光形变化是大面积的变化，对前方路面的照明影响变化很大，对极端情况下前方路面的车辆或行人识别及自身驾驶的安全性有缺陷。

3. 该方案如果需要提供更多的截面，则需要直径更大的转轴，需求更大的设计空间，而对于汽车设计来说，零部件彼此的设计空间尤为有限。

4. 该方案如果需要提供更多的截面，且更平缓的变换光形，那么则需要直径更大的齿轮用来驱动转轴，因此也需求更大的设计空间。

5. 该方案如果需要提供更多的截面，则需要直径更大的转轴，按照投射镜车灯的系统光学设计原理，转轴尺寸增大则整个圆柱本体上下前后360°一周圈尺寸增大，则会遮挡后方反射镜射往前方透镜的部分光线，直接影响整体光学系统的照明效率，量产后该产品将会成为先天设计缺陷。

6. 类似于该方案的其他欧洲专利，利用转轴上的特定凸起形状制造的前方局部固定的阴影，随着会车的逼近，需求在会车时左右转动其中一边或者同时转动左右两边的投射镜模组加大前方路面阴影和亮区的分叉度，这种方案将会导致原本左右前照灯光学系统叠加的光线被扩宽分散，进而导致前方路面最需要的照明且不需要制造阴影的区域的亮度直接下降。

7. 类似于该方案的其他欧洲专利，利用转轴上的特定凸起形状制造的前方局部固定的阴影，随着会车的逼近，需求在会车时左右转动其中一边或者同时转动左右两边的投射镜模组加大前方路面阴影和亮区的分叉度，这种方案将会导致原本左右前照灯光学系统叠加的光线被扩宽分散，被分散的光线扩宽至路面其他不需要太亮的区域，进而影响路边的车辆，驾驶员，行人及小动物，造成部分区域多余的光线干扰或污染而引起不适。

8. 类似于该方案的其他欧洲专利，利用转轴上的特定凸起形状制造的前方局部固定的阴影，随着会车的逼近，需求在会车时左右转动其中一边或者同时转动左右两边的投射镜模组加大前方路面阴影和亮区的分叉度，因此需求能提供左右旋转的驱动电机，且模组左右旋转需求前照灯灯体划分出更大的旋转运动空间，既浪费成本又显得笨拙。

本发明的技术方案在于：将原本传统透射镜模组的单一挡板分割为复数块分挡板，各分挡板被依次动态的顶起，这样前路的光形变化更为精细且依然动态，且制造出的前路变化的阴影效果不必要依靠两边的投射镜模组的左右旋转，省掉了提供左右选转的额外电机，和由此造成的左右运动空间的需求，同时不会出现背景技术中所述的旋转单边光学系统后前路依然需要照亮的区域的照明亮度的下降以及上述背景技术中描述的其它问题。为了依次顶起前一块挡板而不至于后一块挡板顶起后又落下，因此需要借助多块截面包含直径阶梯增大的圆弧段的凸轮块，且每块凸轮块相对前一凸轮块应该偏置一定角度，以使得复数块挡板能被依次有序的升起，为了能使各小段截面能够顺滑的顶起上方的挡板，则需要在各段截面始末段设置平滑过渡的圆弧，为了满足车灯法规，最后近光状态需要一块具备15°明暗截止截面的挡板，挡板依然被底部的凸轮块顶起，该凸轮块只需具备1个简单的2段大小半径圆弧双切线的截面，以配作其他挡板共同组成一个整体的具备15°明暗截止线的形状以实现最终的近光光形。

间隔设置分别滞后于前一凸轮块单元的凸轮块组的目的在于能实现挡板逐步的被升起或降落，每一次由转动升起前一块挡板时，而后一块挡板则还能保持在原来的高度不变并维持一段时间，因为前方车辆从被遮挡的暗区走到下一阶段的亮区需要一定的较短的时间。

本发明利用车载摄像头或者光学传感器输出的驱动信号，驱动马达，马达转动凸轮轴，凸轮轴巧妙间隔分布着能分别滞后转动到最大外径的凸轮块单元组，以便于遮光挡板能被分时间隔的升起或降落。

挡板和凸轮块的数目对应，为复数块，为了得到更精细的光形变换，可以是4块及以上，为了得到次精细的光形变换则可以是3块，如果只需要实现单纯的远光到近光和近光到远光模式的切换，则可以只使用2块。

后一块凸轮块单元的各半径起始点在旋转方向滞后于前一块凸轮块一定角度。

为了更清晰的说明，引用图示，附图说明如下：

图1：所述自适应前照灯调光机构示意图

图2：整体透镜光学模组的爆炸示意图

图3：包含多圆弧段截面间隔偏置凸轮块的驱动轴及马达组合

图4：半径阶梯增大的同心圆圆弧段截面

图5：顺时针方向依次为原始凸轮块截面及凸轮块1,2,3的各截面示意图

图6：调光机构的过程运动正视及轴侧图

图7：各挡板处纵断面弹簧回复机构示意图

图8：会车时机构未作动时的初始远光光形

图9：对方车辆刚切入时挡板1被升起时的光形

图10：对方车辆继续逼近时挡板1挡板2挡板3均被不同程度升起时的光形

图11：对方车辆继续逼近时挡板1挡板2挡板3和挡板4均被完全升起时的单纯近光光形

其中图示2：A——透镜， B——支架， C——遮光板，D自适应调光机构，E——反射镜，F——光源

实施例说明：

实施例举例为4块凸轮块及4块挡板。

一种自适应前照灯远近光调光机构，位于透镜光学模组中间（如图2），如图1所示，包括可上下移动且互相重叠一部分的的复数块档板4，档板1，档板2，档板3，驱动轴6上分布有4块凸轮块，分别为凸轮块4，凸轮块1，凸轮块2，凸轮块3，支架5，分布有特定形状的凸轮和齿纹的轴6，去端部有齿纹的马达7，外层挡板8，弹簧9，弹簧10，弹簧11，弹簧12，所述驱动轴6上分布有3个相同截面但呈角度间隔偏置的凸轮块1，凸轮块2，凸轮块3，和1个不同截面的凸轮块4，所述驱动轴6被马达7通过齿纹啮合驱动，依次升起挡板1，挡板2，挡板3，挡板4，每升起一块挡板时，从远而近动态的遮挡住一部分前方路面的光形，所述步进马达7的驱动信号来自于汽车的摄像头采集的来方车辆的从远而近的位置探测信号，当后方来车时，机构系统所述动作相反，分别实现图8模式A，图9模式B，图10模式，图11模式D的典型光形。

为了依次升起前一块挡板而不至于后一块挡板升起后又落下，凸轮块具备多块截面由直径阶梯增大的圆弧段组成，且每块凸轮块相对前一凸轮块绕轴6偏置一定角度，当第一个凸轮块的第一段最小半径的圆弧开始随轴6旋转作动时，第二块偏置的凸轮块的更小半径的起始段也开始旋转，当第1块凸轮块的稍大半径的圆弧段开始作动时，第2块凸轮块的较小半径的圆弧段也开始作动，第3块凸轮块的更小半径的圆弧段仍位于最低位做准备工作，当第1块凸轮块的更大半径的圆弧段开始旋转时，第2块，第3块凸轮得各自较小及更小半径的圆弧段也开始作动，各圆弧段具备一定的弧长，以使得复数块挡板能被依次有序的升起，为了能使各小段截面能够顺滑的顶起上方的挡板，在各段截面始末段设置了平滑过渡的圆弧，为了满足车灯法规，最后近光状态配备一块具备15°明暗截止截面的挡板，挡板依然被底部的凸轮块顶起，以配作其他挡板共同组成一个整体的具备15°明暗截止线的形状以实现最终的近光光形。

如图3，凸轮轴巧妙间隔分布着能分别滞后转动到最大外径的凸轮块单元组，以便于遮光挡板能被分时间隔的升起或降落, 凸轮块3单元起点在顺时针方向滞后于块凸轮块2单元一定角度，凸轮块2单元起点在顺时针方向滞后于块凸轮块1单元一定角度，凸轮块4的最大外径能和凸轮块3最大外径同时顶起或降落对应的挡板4和挡板3，首先作动的是第1块凸轮块，制造前方路面的阴影，而从右往左的起始端的凸轮块只需具备1个简单的2段大小半径圆弧双切线的截面, 可以将偏置角度设置为最后升起其顶上的挡板，或者与最左末端的凸轮块同步升起其顶上的挡板，完成近光光形的变换。

如图4，本发明所述前3块凸轮块单元截面被划分为4段直径阶梯增大的圆弧的同心圆弧，目的在于：实现远光能被逐步遮挡为近光的光形变化效果，而不是直接由远光突变为近光，同时由于圆弧具备一定弧长的特点，将会保证每一段圆弧都能让对应的遮光挡板的高度维持在一定的时间内，后一块挡板能间隔一段时间升起或降落，凸轮块4的截面相对简单只需实现将挡板4顺滑顶起。

如图5，凸轮驱动轴旋转一定角度完成原弧段5ab时，挡板1，挡板2，档板3，档板4均保持原状态不动，当凸轮块5a由b点向c点旋转时，小半径向大半径切换时，挡板1开始向上运动,此时挡板2，挡板3，挡板4均保持不动，挡板2进入5a2b2,凸轮开始接触挡板2底部，当驱动轴旋转，凸轮块5a 完成5c1d1原弧段时则凸轮块5b完成b2c2,挡板1继续升高，挡板2开始第一次升高，挡板3，挡板4仍然保持原始高度不变，当凸轮块5a完成e1g1时，凸轮块5b完成c2e2,凸轮块5c则完成a3c3,凸轮块5d，此时挡板1挡板2，挡板3均依次升高，挡板4由于圆弧长度则继续保持原始高度，当凸轮块5a跨过g1点时，挡板1升至极限最高点后由于圆弧长度较长，对应步进马达7旋转在一定角度区间内挡板1维持保持高度不变，同时凸轮块5b跨过e2,开始进入e2f2行程，当凸轮块5b跨过f2点时，挡板2开始继续上升，对应挡板3继续上升，当凸轮块5a,5b,5c均滑过各自对应的g1,g2,g3点时，挡板1，挡板2，挡板3，挡板4上升到达各自对应的上限最高点，此时投射镜组照射在路面的光形完全由最初的远光形状切换为近光光形，所述远光光形和近光光形对应下图4。

挡板的降落回位可通过在支架5内设置弹簧配合自身重力回位，如图7，挡板设计有运动间隙，挡板和支架设计有导向小圆柱形凸台。

Claims (9)

1.一种自适应前照灯调光机构，包括互相可上下移动且互相重叠一部分的的复数块档板,装载挡板块的支架, 分布有特定形状的凸轮块和端部有齿纹的轴，端部有齿纹的马达，外层挡板，弹簧, 所述挡板包含有一块具备15°明暗截止截面的挡板，以满足车灯法规的近光15°明暗截止线要求，所述驱动轴上分布有多个相同截面但呈角度间隔偏置的凸轮块和1个不同截面的凸轮块，所述凸轮块的截面由多个直径阶梯增大的圆弧段组成, 所述圆弧段的数目可以和挡板数目对应，也可以多1个用作运动准备，从右数第2块开始，所述凸轮块组合的每后一块凸轮块相对前一凸轮块绕轴偏置一定角度，所述驱动轴被马达通过齿纹啮合驱动，依次升起上方复数块的挡板, 每升起一块挡板时，从远而近动态的遮挡住一部分前方路面的光形，当后方来车时，机构系统所述动作相反。

2.根据权利要求1所述挡板数量可以是复数块，申请将这种把传统整体式的单块挡板划分成多块小挡板以精细精确的变换前路光形的方法作为专利保护，以及利用间隔偏置特定形状的凸轮块依次直接或间接升起各分挡板的方案作为一种专利保护。

3.根据权利要求1所述，将原本传统透射镜模组的单一挡板分割为复数块分挡板，包含所述各分挡板底部对应相同数目的凸轮块, 所述凸轮块截面由多个直径阶梯增大的圆弧段组成, 所述圆弧段的数目比所述挡板多1个, 从右数第2块开始，每后一块凸轮块相对前一凸轮块绕轴偏置一定角度，以使得复数块挡板能被依次有序的升起，为了能使各小段截面能够顺滑的顶起上方的挡板，则需要在各段截面始末段设置平滑过渡的圆弧，为了满足车灯法规，最后近光状态需要一块具备15°明暗截止截面的挡板，挡板依然被底部的凸轮块顶起，而从右往左的起始端的凸轮块只需具备1个简单的2段大小半径圆弧双切线的截面,可以将偏置角度设置为最后升起其顶上的挡板，或者与最左末端的凸轮块同步升起其顶上的挡板，完成近光光形的变换。

4.以配作其他挡板共同组成一个整体的具备15°明暗截止线的形状以实现最终的近光光形。

5.根据权利要求1，从右数第2块开始，驱动轴上分布着分别滞后于前一凸轮块单元的凸轮块组，能实现挡板逐步的被升起或降落，每一次由转动升起前一块挡板时，从右数第2块开始，后一块挡板则还能保持在原来的高度不变并维持一段时间，应对前方车辆从被遮挡的暗区走到下一阶段的亮区需要一定的较短的时间，而从右往左的起始端的凸轮块只需具备1个简单的2段大小半径圆弧双切线的截面, 可以将偏置角度设置为最后升起其顶上的挡板，或者与最左末端的凸轮块同步升起其顶上的挡板，完成近光光形的变换。

6.挡板和凸轮块的数目对应且为复数块，为了得到更精细且顺滑的光形变换，可以是4块及以上，为了得到次精细顺滑和表现稍差的光形变换则可以只使用3块，如果只需要实现单纯的远光到近光和近光到远光模式的切换，则可以只使用2块。

7.挡板的降落回位可通过在支架5内设置弹簧配合自身重力回位，如图7，挡板设计有运动间隙，挡板和支架设计有导向小圆柱形凸台。

8.根据权利1所述，该方案和不受光源类型影响，所述的发光光源既可以是LED，氙气灯泡，卤素灯泡，激光光源以及任何其他光源，该调光机构的变光功能均能适用。

9.根据权利要求1所述，本发明利用车载摄像头或者光学传感器输出的驱动信号，驱动马达，马达转动凸轮轴，凸轮轴巧妙间隔分布着能分别滞后转动到最大外径的凸轮块单元组，以便于遮光挡板能被分时间隔的升起或降落。