CN201980134U - 车灯转向驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种车灯转向驱动器，包括：驱动电机，具有电机输出轴，电机输出轴与车灯灯架旋转轴之间通过第一级传动机构和第二级传动机构传动连接；电控单元，与驱动电机电连接，其中，第一级传动机构为蜗杆斜齿轮机构，第二级传动机构为与蜗杆斜齿轮机构传动连接的摇摆机构，摇摆机构的第一端与蜗杆斜齿轮机构相连，摇摆机构的第二端与车灯灯架旋转轴传动连接。本实用新型提供的车灯转向驱动器利用蜗杆与斜齿轮的啮合使得驱动电机可以横向布置，使得各个部件整体配合更加紧凑，同时能够增大传动比。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆工程领域，特别地，涉及一种车灯转向驱动器。
背景技术
随着汽车电子技术的不断发展，安全驾驶，智能驾驶对汽车电子及汽车结构设计领域提出了越来越高的要求。其中自适应车灯转向系统(AFS：Adaptive Front-lighting system)，是为了解决汽车夜间行驶时产生的视角偏差问题而出现的。汽车车灯能够将灯的照射方向及时转动到驾驶员所要转向的方向，以使驾驶员能够清楚的了解到将要转向的方向的具体情况，提高驾驶安全性。该系统中最关键的装置之一就是汽车车灯水平转向驱动器。水平转向驱动器的结构目前有很多种，一般都包含以下几部分：1)步进电机，提供驱动动力；2)传动装置，作用是减速以及放大步进电机的输出扭矩；3)输出装置，与被驱动的灯头连接，以驱动灯头转动；4)转角精度控制系统，该系统由传感器感知转角位置，并与预存值进行比较，当产生误差时，由该驱动器自带的控制单元发出指令，对角度进行修正。
然而，目前的水平转向驱动器中的传动装置多采用多级齿轮传递，如图1所示，步进电机1的输出轴与齿轮2连接，齿轮2再驱动齿轮3的大齿转动，齿轮3的大齿带动齿轮3的小齿一起转动，齿轮3的小齿驱动齿轮4的大齿转动，齿轮4的大齿带动齿轮4的小齿转动，齿轮4的小齿驱动扇齿5转动。最终达到将步进电机的输出扭矩放大了i(传动比)倍，电机转速减小了i倍。由以上传动过程可以看出，该传动装置采用的是3级定轴，需要6个齿轮才能完成相应的传动工作，传动结构比较复杂，使得驱动器的整体体积和重量较大。而且，由于是三级定轴传动，所能产生的传动比也是有限的，再加上采用了直齿圆柱齿轮传动，若想增大传动比，需要多级才能实现最终的传动比，这必然增加转向驱动器的复杂度。另一方面，由于传动链所需要的齿轮级数较多，产生传动误差的机会也增多，给控制精度带来负面影响。
因此，有必要提供一种结构简单、齿轮级数少且具有较大的电机输出扭矩放大倍数的车灯转向驱动器。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种车灯转向驱动器，以解决现有车灯转向驱动装置结构复杂、电机输出扭矩放大倍数的增加受齿轮级数限制的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种车灯转向驱动器，包括：驱动电机，具有电机输出轴，电机输出轴与车灯灯架旋转轴之间通过第一级传动机构和第二级传动机构传动连接；电控单元，与驱动电机电连接，其中，第一级传动机构为蜗杆斜齿轮机构，第二级传动机构为与蜗杆斜齿轮机构传动连接的摇摆机构，摇摆机构的第一端与蜗杆斜齿轮机构相连，摇摆机构的第二端与车灯灯架旋转轴传动连接。
进一步地，蜗杆斜齿轮机构包括：蜗杆，与驱动电机的电机输出轴传动连接；斜齿轮，与蜗杆啮合；直齿轮，与斜齿轮同轴设置；摇摆机构为扇齿机构。
进一步地，扇齿机构包括：轴筒，其内壁设置有与车灯灯架旋转轴相连的连接键；第一扇形齿轮，其第一端具有第一扇形齿，第一扇形齿与直齿轮啮合，其第二端与轴筒相连；第二扇形齿轮，其第一端具有第二扇形齿，第二扇形齿与直齿轮啮合，其第二端与轴筒相连，第一扇齿与第二扇齿之间通过U形弹簧消除齿侧间隙。
进一步地，第二扇形齿轮内设置有卡槽，U形弹簧的第一臂卡装于卡槽内，第一扇形齿轮的下方设置有与U形弹簧的第二臂相抵接使U形弹簧外扩的凸台。
进一步地，电控单元包括：转向角度检测传感器，该转向角度检测传感器包括：磁缸，与斜齿轮同步旋转；霍尔芯片，与磁缸相对设置；控制器，具有与霍尔芯片电连接的信号接收端及与驱动电机的控制信号输入端电连接的信号输出端。
进一步地，斜齿轮的下端面设置有磁缸安装槽，磁缸设置于磁缸安装槽内。
进一步地，电控单元还包括印刷电路板，霍尔芯片设置于印刷电路板上，驱动电机、第一级传动机构，以及第二级传动机构与印刷电路板同侧设置。
进一步地，本实用新型提供的车灯转向驱动器，还包括上壳和下壳，直齿轮上设置有限位块，上壳上设置有与限位块相匹配的限位部。
进一步地，上壳上设置有与轴筒相对应的通孔。
进一步地，蜗杆斜齿轮机构还包括设置于下壳上的齿轮轴，齿轮轴的上部穿过印刷电路板，斜齿轮和磁缸同轴套设于齿轮轴上。
本实用新型具有以下有益效果：
1、蜗杆与斜齿轮的啮合使得电机可以横向布置，驱动器的各个部件整体配合更加紧凑，同时能够增大传动比，即电机输出扭矩可以得到较大倍数的放大，所以可以选用体积较小的电机，使得车灯转向驱动器的体积整体上得到了大幅的减小。
2、传动系齿轮均易于注塑，提高了车灯转向驱动器的传动机构的可实现性。
3、将驱动电机、第一级传动机构、第二级传动机构，以及电控单元都设置于印刷电路板一侧，有利于车灯转向驱动器的拆卸和安装。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是现有技术的车灯转向驱动装置的传递机构的结果示意图；
图2是本实用新型优选实施例的分体结构示意图；
图3是本实用新型优选实施例的转向角度检测传感器的分解结构示意图；以及
图4是本实用新型优选实施例的磁缸的磁极示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图2所示，本实用新型提供了一种车灯转向驱动器，包括：驱动电机10，具有电机输出轴，电机输出轴与车灯灯架旋转轴之间通过第一级传动机构和第二级传动机构传动连接；电控单元50，与驱动电机10电连接，其中，第一级传动机构为蜗杆斜齿轮机构，第二级传动机构为与蜗杆斜齿轮机构传动连接的摇摆机构，摇摆机构的第一端与蜗杆斜齿轮机构相连，摇摆机构的第二端与车灯灯架旋转轴传动连接。
具体地说，蜗杆斜齿轮机构包括：蜗杆31，与驱动电机10的电机输出轴传动连接；斜齿轮32，与蜗杆31啮合；直齿轮34，与斜齿轮32同轴固定设置；摇摆机构可以为扇齿机构33。
蜗杆31与驱动电机10的电机输出轴相连，将驱动电机10的电机输出轴的旋转运动传递给蜗杆，蜗杆随驱动电机10的输出轴的旋转而旋转，驱动电机10可以选用步进电机，蜗杆31外周的齿轮与斜齿轮32啮合传递动力，与斜齿轮32同轴传动的直齿轮34与扇齿机构33中的扇齿啮合，使扇齿机构33能够随蜗杆31的旋转而进行水平摆动，斜齿轮32和直齿轮34可以同轴套设于齿轮轴37上，齿轮轴37安装在下壳80上并定位在上壳60和下壳80的轴孔内。步进电机采用内置式安装，蜗杆31与斜齿轮32的啮合特点使得步进电机可以横向布置，使得整体车灯转向驱动器配合更加紧凑。另外，第一级传动机构采用了蜗杆31与斜齿轮32啮合，能够产生大传动比，比如，采用具有四十个齿的斜齿轮与一头的蜗杆，第一级传递机构就能够将电机输出扭矩放大四十倍，如果采用直齿轮要想得到同样数量的放大倍数，那么直齿轮的体积就会相应地增大，占用空间较大。
采用扇齿机构33将驱动电机10的旋转动力转换成驱动车灯旋转的摆动力，该扇齿机构33可以包括：轴筒331，其内壁设置有与车灯灯架旋转轴相相连的连接键，该连接键可以是与车灯灯架旋转轴的外花键相匹配的内花键；第一扇形齿轮333，其第一端与斜齿轮32啮合，其第二端与轴筒331固定连接；第二扇形齿轮335，其第一端与斜齿轮32啮合，其第二端与轴筒331固定连接，其中，第一扇形齿轮333与第二扇形齿轮335之间可以通过U形弹簧334消除齿侧间隙。第二扇形齿轮335内设置有卡槽，U形弹簧334的第一臂卡装于卡槽内，第一扇形齿轮333的下方设置有与U形弹簧334的第二臂相抵接使U形弹簧334外扩的凸台(图中未示出)。
为了防止扇齿机构33中的扇齿摆动幅度过大，可以在直齿轮34上设置限位块341，相应的，在上壳60上设置有与限位块341相配合，实现机械限位的限位部(图中未示出)。
如图3所示，为了提高车灯摆动角度的精度性，电控单元50可以包括转向角度检测传感器和根据该传感器的检测信号进行车灯摆动控制的控制器，其中，转向角度检测传感器包括：磁缸51，设置于斜齿轮32的下方并与斜齿轮32同步旋转；霍尔芯片53，与磁缸51相对设置；控制器，具有与霍尔芯片53电连接的信号接收端及与驱动电机10的控制信号输入端电连接的信号输出端。
磁缸51的磁极至少含有两个磁极交换的位置，也就是说，磁缸51转动一圈的过程中至少有两次磁极交换位置从霍尔芯片53的上方通过，优选地，本实施例中采用如图4所示的磁缸，该磁缸的磁极有4次交换的位置，相邻两个磁极交换位置所夹的角度是90°-。
斜齿轮32的下端面设置有磁缸安装槽，磁缸51设置于磁缸安装槽内。
电控单元50还包括印刷电路板57，霍尔芯片53设置于印刷电路板57上，齿轮轴37的上部穿过印刷电路板57位于印刷电路板57的上方，磁缸51、斜齿轮32和直齿轮34均以齿轮轴37为轴旋转。
为了便于对本实用新型提供的车灯转向驱动器进行拆装维修，可以将驱动电机10、第一级传动机构、第二级传动机构均与印刷电路板57同侧设置，优选地，这些机构均可以设置在下壳80内。在上壳60上可以设置有与轴筒331相适应的通孔61，轴筒331的上端穿过通孔61与车灯灯架旋转轴相连。上壳60与下壳80上需要设计有电机安装槽，用于对电机进行轴向、周向定位安装。上壳60和下壳80上还需要设计有扇齿安装孔，用于安装扇齿机构33，并对扇齿机构33进行径向和轴向的定位。
当汽车晚间行驶转弯时，方向盘发生转动，相应的检测装置会检测到方向盘所发生的转动角度的大小，由此计算灯头应该旋转多少角度，并将该信息通过上壳60上的数据接口62将此信息发送到印刷电路板57上的控制器，由控制器控制步进电机转动相应的步数，蜗杆随步进电机的输出轴一起转动，蜗杆31与斜齿轮32啮合，驱动直齿轮34转动，直齿轮34与斜齿轮32是一体，直齿轮34驱动扇齿机构33的第一扇齿轮333和第二扇齿轮335的第一端以转筒331进行转动，扇齿机构33通过花键与灯头联接，驱动灯头做相应转角。
由于齿轮啮合存在齿侧间隙，所谓齿侧间隙，就是两个啮合的齿轮，让其中一个齿轮固定，然后另外一个齿轮所能转动的角度就是齿侧间隙。齿侧间隙会导致车灯在往相反方向转动时会有一段空程，也就是说此时电机已经开始计算转动步数，但车灯并没有发生相应转动，从而导致控制精度的降低。如果蜗杆31与斜齿轮32之间存在齿侧间隙，则该间隙是直接反映到步进电机的转动步数上，而如果是最后一级扇齿机构存在的转动误差，则该转动误差会经过第一级传动机构的传动比被放大之后反映到步进电机的转动步数上，这样导致的结果就是电机转动误差明显增大。因此，针对最后一级齿侧间隙的消除是至关重要的。本实用新型中采用了常用的扇齿机构33，将最后一级的扇齿分成转筒331、第一扇形齿轮333、第二扇形齿轮335以及用于消除齿侧间隙的U形弹簧334这样几部分。当扇齿机构33安装好之后，扇齿轮与直齿轮34啮合时，U形弹簧334会使得第一扇形齿轮333与第二扇形齿轮335可以错开一定的角度，这样就保证了直齿轮34的齿廓两侧同时与扇齿组合体接触上，实现了零间隙传动。
关于车灯转向角度的修正，主要是由与斜齿轮32同步转动的磁缸51、霍尔芯片53以及相应的控制算法来对转角进行修正。当磁缸51的磁极到达霍尔芯片53的上方时，步进电机所用步数与预存步数不同时，控制器就会对步进电机的驱动步数进行修正，以实现最终的转角精度的提高。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车灯转向驱动器，其特征在于，包括：
驱动电机(10)，具有电机输出轴，所述电机输出轴与车灯灯架旋转轴之间通过第一级传动机构和第二级传动机构传动连接；
电控单元(50)，与所述驱动电机(10)电连接，
其中，所述第一级传动机构为蜗杆斜齿轮机构，所述第二级传动机构为与所述蜗杆斜齿轮机构传动连接的摇摆机构，所述摇摆机构的第一端与所述蜗杆斜齿轮机构相连，所述摇摆机构的第二端与所述车灯灯架旋转轴传动连接。
2.根据权利要求1所述的车灯转向驱动器，其特征在于，
所述蜗杆斜齿轮机构包括：
蜗杆(31)，与所述驱动电机(10)的电机输出轴传动连接；
斜齿轮(32)，与所述蜗杆(31)啮合；
直齿轮(34)，与所述斜齿轮(32)同轴设置；
所述摇摆机构为扇齿机构(33)。
3.根据权利要求2所述的车灯转向驱动器，其特征在于，所述扇齿机构(33)包括：
轴筒(331)，其内壁设置有与所述车灯灯架旋转轴相连的连接键；
第一扇形齿轮(333)，其第一端具有第一扇形齿，所述第一扇形齿与所述直齿轮(34)啮合，其第二端与所述轴筒(331)相连；
第二扇形齿轮(335)，其第一端具有第二扇形齿，所述第二扇形齿与所述直齿轮(34)啮合，其第二端与所述轴筒(331)相连，所述第一扇齿(333)与所述第二扇齿(335)之间通过U形弹簧(334)消除齿侧间隙。
4.根据权利要求3所述的车灯转向驱动器，其特征在于，所述第二扇形齿轮(335)内设置有卡槽，所述U形弹簧(334)的第一臂卡装于所述卡槽内，第一扇形齿轮(333)的下方设置有与所述U形弹簧(334)的第二臂相抵接使所述U形弹簧(334)外扩的凸台。
5.根据权利要求4所述的车灯转向驱动器，其特征在于，所述电控单元(50)包括：
转向角度检测传感器，包括：
磁缸(51)，与所述斜齿轮(32)同步旋转；
霍尔芯片(53)，与所述磁缸(51)相对设置；
控制器，具有与所述霍尔芯片(53)电连接的信号接收端及与所述驱动电机(10)的控制信号输入端电连接的信号输出端。
6.根据权利要求5所述的车灯转向驱动器，其特征在于，所述斜齿轮(32)的下端面设置有磁缸安装槽，所述磁缸(51)设置于所述磁缸安装槽内。
7.根据权利要求6所述的车灯转向驱动器，其特征在于，所述电控单元(50)还包括印刷电路板(57)，所述霍尔芯片(53)设置于所述印刷电路板(57)上，所述驱动电机(10)、所述第一级传动机构，以及所述第二级传动机构与所述印刷电路板(57)同侧设置。
8.根据权利要求7所述的车灯转向驱动器，其特征在于，还包括上壳(60)和下壳(80)，所述直齿轮(34)上设置有限位块(341)，所述上壳(60)上设置有与所述限位块(341)相匹配的限位部。
9.根据权利要求8所述的车灯转向驱动器，其特征在于，所述上壳(60)上设置有与所述轴筒(331)相对应的通孔(61)。
10.根据权利要求9所述的车灯转向驱动器，其特征在于，所述蜗杆斜齿轮机构还包括设置于下壳(80)上的齿轮轴(37)，所述齿轮轴(37)的上部穿过所述印刷电路板(57)，所述斜齿轮(32)和所述磁缸(51)同轴套设于所述齿轮轴(37)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 4 / F, building 1, No.14 Jiuxianqiao Road, Chaoyang District, Beijing 100020 Patentee after: Beijing Jingwei Hirain Technologies Co.,Inc. Address before: 100101 1-2 / F, commercial building, No.23, anxiangli, Chaoyang District, Beijing Patentee before: Beijing Jingwei HiRain Technologies Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20110921 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |