CN110887005B - 车灯和用于调节该车灯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车灯和用于调节该车灯的方法。该车灯包括：壳体(1)；发光单元(2)，该发光单元能运动地安装在设置于壳体(1)中的支架(4)上；调节组件，该调节组件与发光单元(2)耦联，以便调节发光单元(2)的运动；探测组件，该探测组件用于探测发光单元(2)的状态；控制系统(3)，该控制系统基于探测组件探测到的发光单元(2)的状态借助于调节组件调节发光单元(2)，其中，探测组件集成在车灯(1)中。

Description

车灯和用于调节该车灯的方法

技术领域

本发明涉及一种车灯和用于调节该车灯的方法。

背景技术

当前的车辆中，特别机动车，需要对前灯进行调节，以产生满足法规要求的光分布。为此，已知的措施是在车辆启动前进行手动调节。然而，特别在车辆行驶中，在车灯的位置发生变化时，车灯本身不能作出自适应性调整。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种车灯，其能够结构紧凑地实现车灯的自动自适应调节。

根据本发明提出了一种车灯，包括：壳体；发光单元，其能运动地安装在设置于壳体中的支架上；调节组件，其与发光单元耦联，以便调节发光单元的运动；探测组件，其用于探测发光单元的状态；控制系统，其与调节组件在信号技术上相连接、并且基于探测组件探测到的发光单元的状态借助于调节组件调节发光单元，其中，探测组件集成在车灯中。

在此提出车灯的发光单元能运动地、特别浮动地设置，由此能够尽可能避免由于车辆在不同路况下受到的冲击和抖动而不利地影响车灯的相关部件。“浮动”至少应如此来理解，即，车灯的发光单元可在竖向方向上移动。当然，发光单元的角度可同样发生变化。在此，通过控制发光单元的亮度，例如在发光单元从初始位置上升到工作位置时，逐渐增强发光单元的亮度，而在发光单元从工作位置回到初始位置时，逐渐降低发光单元的亮度，这可实现渐亮的效果，从而形成强烈的视觉冲击力。同时，通过适宜地设置发光单元的初始位置，例如使其低于工作位置，特别是使得发光单元的透镜例如在偏转一定角度的情况下被遮挡，由此防止车灯的发光单元暴露于阳光下时，由于透镜的聚光导致的车灯的局部灼伤(sunburn)而烧坏车灯或严重时引起汽车自燃。

通过浮动地设置发光单元，在路况或车辆的行驶状态发生变化时，发光单元的状态可在运行中同样发生变化，例如其竖向位移和在竖向平面中的倾斜角。为此，通过探测组件探测发光单元的这种变化。控制系统基于探测的结果借助于调节组件对发光单元进行调节，以保证发光单元的光分布、例如近光光分布和远光光分布总是处于期望状态中。

探测组件可包括倾角传感器和位移传感器。

倾角传感器可用于感测发光单元在水平面内的水平角、在竖向平面内的倾斜角或由水平角和倾斜角合成的空间角。当然，还可根据实际情况需要采用其他适宜的用于感测车灯的发光单元的角度的倾角传感器，例如用于感测静态角或动态角的倾角传感器。

位移传感器尤其用于感测车灯的发光单元在竖向方向上的位移，特别在发光单元在竖向方向上能运动地安装在壳体中的情况下。

在一些实施例中，探测组件的倾角传感器可为MEMS微机电系统，Micro-Electro-Mechanical System)陀螺仪，其安装在发光单元上，以感测发光单元的在竖向平面中的角度。位移传感器可为线性变阻器，其安装在车灯中并用于感测发光单元在竖向方向上的位移。一旦由探测组件探测到发光单元的状态变化、更具体地说角度变化和竖向位移变化超过了预定的阈值，控制系统便触发与车灯的发光单元有效连接的相关调节组件对发光单元进行调节，例如调节发光单元的高度和/或在竖向平面中的倾斜角，即，仰俯角，以便产生满足法规要求的光分布。在此，特别是在探测组件集成在车灯中时，能节省设置于车身各处的传感器，并由此减少了用于传输信号的线束的长度或数量，实现了紧凑的结构。

为了引导发光单元在竖向方向上的运动，壳体中可设有引导结构，其例如可呈导杆的形式。

对于车灯的调节组件，其可具有至少一个调节单元，以便基于探测组件感测的发光单元的状态信息对其进行调节，例如调节发光单元的角度和/或位移。

在此，调节组件具有第一调节单元，其用于调节车灯在竖向方向上的运动。

在一些实施例中，第一调节单元包括第一马达，引导结构为螺纹杆和套装在螺纹杆上的套筒，该套筒与安装发光单元的支架固定连接，其中，马达的输出轴与螺纹杆传力连接。

在一些实施例中，第一调节单元为成对设置的磁性部件，引导结构为导杆和套装在导杆上的滑块，该滑块与安装发光单元的支架固定连接，其中，第一磁性部件安装在壳体上，第二磁性部件安装支架上。磁性部件中的一个为永磁体，另一个为电磁体。

在一些实施例中，第一调节单元为线性电机，其具有定子和动子，动子与支架相连接。在此，定子可看作引导动子的引导结构。

在一些实施例中，第一调节单元包括液压或气压驱动机构，其活动推杆与用于发光单元的支架固定连接。

调节组件具有第二调节单元，其用于调节车灯的角度，例如在竖向平面和/或水平平面中的角度。

在一些实施例中，第二调节单元为第二马达，其安装在支架上，其中，第二马达的输出轴与发光单元固定连接。

在一些实施例中，第二调节单元为成对设置的第三磁性部件和第四磁性部件，其中，磁性部件中的一个安装在发光单元上，另一个安装在壳体或支架上。磁性部件中的一个为电磁体，另一个为永磁体。

替代地，为了检测汽车在平路、坡路、起伏路的状态，可以添加一个传感器，例如重力传感器，来检测汽车的状态，在调整发光单元时考虑该检测结果。当然，位移传感器可集成有运动方向检测的功能，即确定检测对象的运动位移和方向。基于此来检测特别是发光单元是向上还是向下运动。

在此，应提及的是，为了避免由于设置的磁性部件影响某些部件的正常功能，可以采用适宜的屏蔽措施，例如添加金属屏蔽以保护部件免受影响。

本发明还涉及一种用于调节上述车灯的方法，包括以下步骤：借助于探测组件探测发光单元的状态；基于探测到的发光单元的状态，控制系统控制调节组件调节发光单元的运动。

在一些实施例中，控制系统可控制调节组件的电流大小、方向和/或通电时长。

附图说明

下面借助附图进一步阐述本发明。其中：

图1示出了根据本发明的车灯的示意性的图示；

图2示出了用于根据本发明的车灯的发光单元的调节单元的示意性的图示；

图3至图9分别示出了用于根据本发明的车灯的发光单元的调节单元的另一示意性的图示；

图10示出了用于控制根据本发明的车灯的示意性的流程图；

图11示出了用于处理根据本发明的车灯的位移状态的流程图；

图12示出了用于处理根据本发明的车灯的角度状态的流程图。

具体实施方式

在下文中示例性地说明了本发明的实施方式。如本领域的技术人员应该意识到的那样，在不背离本发明的构思的情况下，所说明的实施方式可以各种不同的方式进行修改。因此，附图和说明书本质上为示例性而非限制性的。在下文中，相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。

在图1中示意性地示出了根据本发明的车灯的实施方式。车灯包括壳体1。在壳体1中布置有发光单元2，其具有未示出的光源、反射器、透镜等等，其中，光源可布置在PCB板上。发光单元2可为目前常用的发光单元，例如用于车辆前灯的发光单元，其结构是已知的，在此不做详细说明。发光单元可经由设置于壳体1中的支架4能运动地安装在壳体1中。例如，发光单元可在水平平面中和竖向平面中枢转运动，必要时，还可使发光单元在竖向方向上运动，以使得产生满足法规要求的光分布。为此，车灯还具有调节组件，该调节组件与发光单元2耦联，以调节发光单元的运动。此外，为了调节发光单元，车灯还具有探测组件，其用于探测车灯的发光单元2本身的状态，例如位移、角度和加速度等等。为了控制调节组件，车灯设有控制系统(未示出)，其可在车灯中或布置在车灯外部，例如为车身控制系统的组成部分。控制系统与调节组件在信号技术上相连接。控制系统基于探测组件探测到的车灯的发光单元2的信息借助于调节组件调节发光单元的运动。关于车灯的探测组件、调节组件和控制系统的相互作用，下文还将进行说明。

具体地，在壳体1中设置有引导结构，其呈导杆7的形式。在导杆7上装有滑块5和位移传感器，其例如可呈线性变阻器6的形式。当然，还可在此使用其他形式的位移传感器，其可根据具体情况安装在车灯中。滑块5可相应成对地安装在成对设置的导杆7上。与滑块5固定相连接地设有用于发光单元2的支架4，支架4可具有近似凹字形的横截面。在滑块5带动支架4在导杆7上上下运动时，位移传感器感测发光单元2的位移。在支架4上安装有调节组件的一调节单元，其呈马达8的形式。马达8固定在支架4上，并且马达8的输出轴与发光单元2固定连接。在这种情况下，可通过马达8的转动调节发光单元在竖向平面中的枢转运动，即，调节发光单元的仰俯角。为了引导发光单元2在竖向方向上的上下运动，从而实现发光单元2的高度调整，车灯还具有另一调节单元，如在图1中示出的那样呈磁性元件的形式，其由布置在支架4上的永磁体9和布置在壳体1上的电磁体10构成。当然，永磁体9和电磁体10的布置位置也可以调换。在此，可通过改变供给电磁体10的电流大小来改变它产生的磁场的强度大小，并且在和永磁体9的共同作用下，例如相互作用的斥力，来调节发光单元的高度。

作为调节组件的另一调节单元，车灯还具有用于探测发光单元2的角度的倾角传感器，例如MEMS陀螺仪，其可用于探测发光单元的角速度以及在竖向平面和水平平面中围绕相关的转动轴线的偏转角度。在此，MEMS陀螺仪为单轴、双轴或三轴MEMS陀螺仪，以便同时检测在竖向平面和水平平面中的运动。当然，其他的倾角传感器也是可行的。倾角传感器可和光源布置在装于车灯的发光单元中的同一块PCB板上。

车灯还设有控制系统，其例如可呈微控制单元MCU(Microcontroller Unit)的形式，和前述PCB板集成在一起。当然，控制系统也可以单独设置。

下面借助图2至图9阐述用于根据本发明的车灯的发光单元的其他实施方式的调节组件的示意性的图示，其中，简化地示出了车灯的其他组成部分。具体而言，图2至图5分别示意性地示出了发光单元的竖向调节单元，图6至图9分别示意性地示出了发光单元的角度调节单元。在通过探测组件检测到需要对发光单元进行调节时，经由控制系统触发调节组件的相应的执行相应的调节动作。

在图2中示意性地示出的用于车灯的发光单元的竖向调节单元主要包括马达11和螺纹杆12。马达11的输出轴与螺纹杆传力连接。马达11可固定在壳体1上。在需要调节发光单元的竖向高度时，例如在探测组件探测到发光单元2的高度变化超过阈值时，便向控制系统发出信号，控制系统触发马达转动，例如正转或反转，如在图2中通过双箭头示出的那样。在螺纹杆12和导杆7上分别装有与用于发光单元1的支架4相连接的套筒13和滑块5，其中，装在螺纹杆12上的套筒13设有内螺纹，其与螺纹杆的外螺纹共同作用。在运行时，经由上述结构将与马达的输出轴连接的螺纹杆12的转动运动转换成套筒13的线性运动，由此调整装有发光单元2的支架4的竖向高度。导杆7的位置除了附图中示出的那样，可根据需要任意设置。

在图3中示意性地示出的用于根据本发明的车灯的发光单元的竖向调节单元由磁性部件构成，例如相互作用的永磁体9’和电磁体10’，其中，永磁体9’安装在壳体上，电磁体10’经由导杆7引导地安装在它上面。在图3中设置有相同的两对磁性部件，由此相比于采用一对磁性部件可减少线圈发热量。电磁体10’可和与保持发光单元的支架4固定连接的滑块5相连接，并且电磁体的铁芯同轴于导杆7来布置。还设置有弹簧14，其一端连接在滑块5的上端，另一端固定在壳体上，借此来悬挂发光单元。

在图4中示意性地示出的用于根据本发明的车灯的发光单元的竖向调节单元基本上类似于图3中示出的竖向调节单元，然而不同之处是设置有仅仅一个竖向调节单元，在图3中设置另一竖向调节单元的部位仅仅设有滑块5。

在图5中示意性地示出的用于根据本发明的车灯的发光单元的竖向调节单元主要包括线性电机15，其包括定子和动子。线性电机的定子可布置在壳体上，例如壳体的导杆中的一根导杆上，动子可与用于保持发光单元2的支架4相连接。为了增强连接稳定性，支架4还可经由套筒5与导杆7相连接，以便可沿着导杆7沿竖向运动。

在图6中示意性地示出的用于根据本发明的车灯的发光单元的角度调节单元主要由马达构成。马达可如在图1中示出的那样固定在可上下移动的支架4上，马达的转子轴与发光单元相连接，通过转子轴的转动带动发光单元2沿示出的箭头的方向的转动，由此引起发光单元的角度调整。在此，马达设置在发光单元的一侧，发光单元在另一侧与支架转动连接。马达还可成对地设置在发光单元两侧，由此进一步提升连接稳定性。例如，马达可为音圈电机或其他合适的电机。

在图7和图8中示意性地示出了用于根据本发明的车灯的发光单元的另一角度调节单元，其主要有磁性部件构成，即，相互作用的永磁体和电磁体9’、10’。永磁体和电磁体中的一个设置在发光单元2上，另一个布置在壳体1或支架4的合适的位置。磁性部件可设置在发光单元的上侧(图7)或下侧(图8)。永磁体和电磁体的造型可根据需要任意设置。

图9示意性地示出了用于根据本发明的车灯的发光单元的另一角度调节单元，其附加地具有另一引导结构7’，以便在发光单元枢转时进行引导。

上面仅仅阐述了用于调节发光单元的竖向调节单元和角度调节单元的几种可行的实施方式，它们可任意组合成调节组件，以用于对车灯的发光单元进行调节。当然，调节组件还可具有其他的调节单元。例如，具有用于调节发光单元在水平平面内旋转的角度的调节单元，在此，需要相应设计的用于发光单元的支架。

在运行中，车灯的探测组件探测车灯的发光单元是否处于预定的工作位置中。一旦探测到发光单元的状态变化超过预定的阈值，其中，变化超出预定的时间，便向控制系统发出信号，使得通过控制系统触发调节组件执行调节过程。

例如，当车辆行驶在起伏路面上的时候，探测组件，即，位移传感器和角度传感器探测发光单元的位移变化和角度变化。若角度变化超过阈值并且超出预定时间时，控制系统会输出控制信号，控制与发光单元的支架相连的调节组件，例如电机，电机会根据控制信号调节发光单元的转动，从而实现车灯发出的光线、例如截止线的平稳。若车辆颠簸幅度过大，位移传感器，例如线性变阻器会感知发光单元的位置，由此产生的信号也会传到控制调节单元的控制系统，经由借助竖向调节单元调节发光单元在竖向方向上的高度，以避免灯光被装饰盘等遮住，保证灯光能够平稳的照射出去。

下面示例性地说明车灯的工作过程。

在车辆未启动时，车灯的发光单元处于初始状态中。例如，在该初始状态中，发光单元的位置相比于其工作位置更低，或者相比于正常的工作状态发光单元相对于水平面向下偏转预定的角度，或者同时具有两种状态，由此特别防止由于车辆暴露于阳光下透镜对光线的聚焦而出现不期望的灼伤现象。一旦启动车辆，便触发车灯向其工作状态的转变。在此，发光单元可在竖向上上升预定的位移和/或偏转预定的角度，直至到达设定的工作状态。在此期间，车灯的亮度可逐渐增强的变化到工作状态所需的强度，由此实现动态的效果。

示例性地，在采用磁性部件调节位移和马达调节角度时，当车灯点亮的同时，电流通过电磁体的线圈产生稳定的磁场，其与永磁体的磁场共同作用并产生与重力方向相反的磁力，以推动着发光单元向上浮起。当磁力与重力相平衡时，发光单元会固定在平衡点。在行驶过程中，角度传感器感测发光单元的角度，通过将它与设定值相比较，再将对比信号转化成电流驱动电机，从而实现实时调整发光单元。

下面借助图10至图12示例性地说明车灯的调节过程。

在启动车辆之后，为车灯的调节单元上电，并将发光单元调节到预定的工作状态中。一旦按键按下启动，便启动探测。一旦按键按下关机，便结束探测。为此，在运行中，探测组件探测车灯的位移和角度状态改变。一旦状态改变超过阈值，即，变化的时间以及位移和/或角度的变化超过预设值，触发相应的发光单元位移状态处理和/或发光单元角度状态处理。

在此，为了判断车灯的位移变化，例如使用位移传感器。当位移传感器的测量值D1大于预设值D0，并且测量值D1与预设值D0之差大于阈值ΔD，即，D1-D0＞ΔD，则发光单元向上移动，表明发光单元向上偏离预定位置。当位移传感器的测量值D1小于预设值D0，并且预设值D0与测量值D1之差大于阈值ΔD，即，D0-D1＞ΔD，则发光单元向下移动，表明发光单元向下偏离预定位置。同时在此记录变化的时间T，如果其大于预设的时间ΔT，则控制系统触发调节组件的动作。

为了判断发光单元的运动方向，即，是向上偏离预定位置还是向下偏离预定位置，位移传感器中可集成有重力传感器。当实时的重力传感器的感测值大于静止的G值时，发光单元向下运动，即G_实时值＞G_静止值+Δ_阈值范围，发光单元向下运动。当实时的重力传感器的感测值小于静止的G值时，发光单元向上运动，即G_实时值+Δ_阈值范围＜G_静止值，发光单元有向上运动。当实时的重力传感器的感测值与静止的G值绝对值差值小于阈值，即，|G_实时值-G_静止值|＜Δ_阈值范围，发光单元静止。

例如，在通过呈磁性部件的调节单元调节发光单元的竖向位移时，可使用两路PWM信号来调节电磁体线圈电流。当控制系统发现车灯位置向上偏移时，打开PWM2，逐渐减少PWM2脉宽，使车灯向下移动到平衡位置。当PWM2脉宽达到0％，发光单元仍未到达平衡位置，则关闭PWM2，打开PWM3，逐渐增加PWM3脉宽，直到发光单元达到平衡位置。当MCU发现发光单元位置向下偏移时，打开PWM3，逐渐减少PWM3脉宽，使发光单元向上移动到平衡位置。当PWM3脉宽为0％，发光单元仍未到达平衡位置，则关闭PWM3，打开PWM2，逐渐增加PWM2脉宽，直到发光单元达到平衡位置。

在通过呈马达的形式的调节单元调节发光单元的竖向位移时，基于探测到的发光单元是向上还是向下偏离预定位置，控制提供给马达的电流的方向，由此控制马达的转子的旋转方向或动子的移动方向，直至发光单元到达预设位置。

在处理发光单元角度状态调节时，类似于发光单元位移状态的处理。在此例如可使用MEMS陀螺仪。一旦探测到角度传感器的当前值与预设的初始值的绝对差值大于阈值，并且该状态变化的时间也超过预设的时间，则调节发光单元的角度。否则则判定发光单元处于预定的工作状态。在此，可使用上文所述的磁性部件的形式或马达调节的形式。通过控制提供给磁性部件的电流的大小或供给马达的电流的方向将发光单元调节到预定的工作状态。

对于配备有根据本发明的车灯的车辆，其能够根据路况的变化实时地调节车灯的发光单元，由此实现车灯产生的光分布总是与相应的路况相匹配。即使当车辆在平路上行驶，并且车辆由于乘客的上下车而重心发生变化时，探测组件会感测到发生的变化，必要时经由控制系统控制调节组件调节发光单元。

替代地，还可调节通过发光单元的光源的电流大小来控制光源的亮度。例如，当发现距离前车较近时，降低光源亮度。

本发明不限于上述结构，也可以采用其他的各种变体。虽然已经通过有限数量的实施方式描述了本发明，但是受益于本公开，本领域技术人员可以设计出不脱离在此公开的本发明的保护范围的其他实施方式。因此，本发明的保护范围应仅由所附权利要求限定。

Claims (15)

1.一种车灯，包括：

壳体(1)；

发光单元(2)，该发光单元(2)能运动地安装在设置于所述壳体(1)中的支架(4)上；

调节组件，所述调节组件与所述发光单元(2)耦联，以便调节所述发光单元(2)的运动；其中，所述调节组件具有第一调节单元，其用于调节所述发光单元(2)在竖向方向上的运动；

探测组件，所述探测组件用于探测所述发光单元(2)的状态，所述探测组件包括倾角传感器和位移传感器；其中，所述倾角传感器用于感测车灯发光单元(2)在水平面内的水平角、在竖向平面内的倾斜角或由水平角和倾斜角合成的空间角，所述位移传感器用于感测车灯的发光单元(2)在竖向方向上的位移；

控制系统，该控制系统与所述调节组件在信号技术上相连接、并且基于所述探测组件探测到的所述发光单元(2)的状态借助于所述调节组件调节所述发光单元(2)，

其中，所述探测组件集成在所述车灯中。

2.根据权利要求1所述的车灯，其特征在于，所述倾角传感器为MEMS陀螺仪，其布置在所述发光单元(2)上。

3.根据权利要求1所述的车灯，其特征在于，所述位移传感器为线性变阻器(6)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的车灯，其特征在于，所述壳体(1)具有引导结构，借助该引导结构引导所述发光单元(2)在竖向方向上的运动。

5.根据权利要求4所述的车灯，其特征在于，所述第一调节单元包括第一马达(11)，所述引导结构为螺纹杆(12)和套装在所述螺纹杆上的套筒(13)，该套筒与安装所述发光单元(2)的支架(4)固定连接，其中，所述马达(11)的输出轴与所述螺纹杆传力连接。

6.根据权利要求4所述的车灯，其特征在于，所述第一调节单元为成对设置的磁性部件，所述引导结构为导杆(7)和套装在所述导杆上的滑块(5)，该滑块与安装所述发光单元(2)的支架(4)固定连接，其中，第一磁性部件安装在壳体(1)上，第二磁性部件安装所述支架(4)上。

7.根据权利要求6所述的车灯，其特征在于，所述磁性部件中的一个为永磁体，另一个为电磁体。

8.根据权利要求1所述的车灯，其特征在于，所述第一调节单元包括线性电机(15)，其包括定子和动子，所述动子与用于所述发光单元(2)的支架(4)固定连接。

9.根据权利要求1所述的车灯，其特征在于，所述第一调节单元包括液压或气压驱动机构，其活动推杆与用于所述发光单元(2)的支架(4)固定连接。

10.根据权利要求1所述的车灯，其特征在于，所述调节组件具有第二调节单元，其用于调节所述发光单元(2)的角度。

11.根据权利要求10所述的车灯，其特征在于，所述第二调节单元为第二马达(8)，其安装在所述支架(4)上，其中，所述第二马达(8)的输出轴与所述发光单元(2)固定连接。

12.根据权利要求10所述的车灯，其特征在于，所述第二调节单元为成对设置的第三磁性部件和第四磁性部件，其中，第三磁性部件安装在发光单元(2)上，第四磁性部件安装在所述壳体(1)或支架(4)上。

13.根据权利要求12所述的车灯，其特征在于，所述磁性部件中的一个为电磁体，另一个为永磁体。

14.一种用于调节根据权利要求1至13中任一项所述的车灯的方法，包括以下步骤：

借助于所述探测组件探测所述发光单元(2)的状态；

基于所述探测组件探测到的所述发光单元(2)的状态，所述控制系统控制所述调节组件调节所述发光单元(2)的运动。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述控制系统控制所述调节组件的电流大小、方向和/或通电时长。

Images