RU2111136C1

RU2111136C1 - Vehicle headlight position control device

Info

Publication number: RU2111136C1
Application number: RU95100903A
Authority: RU
Inventors: Ф.А. Гречишников; В.А. Вегера; Г.Н. Болтонов; В.Н. Катькалов; Ю.А. Казанцев
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Экар ЭНВО"
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 1998-05-20
Also published as: RU95100903A

Abstract

FIELD: automotive industry; device to control headlight beams driver's cab. SUBSTANCE: device has headlight position pickup and setter, control signal shaping unit connected by inputs to outputs of pickup and setter, and electric motor coupled with output of unit. Electric motor is secured in housing provided with guide hole, gear reduction unit connected with electric motor shaft and forming with motor geared machine, crank with pin secured on shaft of geared machine, pin axis being parallel to axis of rotation of crank, and connecting rod with slot on one end into which crank pin is fitted. Other end of connecting rod passes through guide hole. Connecting rod is mechanically connected with headlight position pickup. EFFECT: improved headlight position control. 7 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для управления положением светового потока фар транспортных средств из кабины водителя. The invention relates to devices designed to control the position of the luminous flux of headlights of vehicles from the driver's cab.

Известно устройство управления положением фар транспортного средства [1] , содержащее привод поворота фар, датчик положения фар, датчик положения рулевого механизма, блок сравнения, входы которого связаны соответственно с выходами датчика положения рулевого механизма и датчика положения фар, а выход подключен к входу привода поворота фар. Датчик положения фар и датчик положения рулевого механизма содержит цепь из параллельно соединенных излучающих элементов и фоторезисторы, соединенные по мостовой схеме, одна диагональ которой подключена к источнику питания, а другая является выходом датчика положения фар, и подвижную светоотражающую пластину для перекрытия светового потока, механически связанную соответственно с рулевым механизмом и фарами. A device for controlling the position of headlights of a vehicle [1] is known, comprising a headlight rotation drive, a headlight position sensor, a steering position sensor, a comparison unit whose inputs are connected respectively to the outputs of the steering position sensor and headlight position sensor, and the output is connected to the input of the turn drive headlights. The headlight position sensor and the steering gear position sensor contains a circuit of parallel-connected emitting elements and photoresistors connected in a bridge circuit, one diagonal of which is connected to a power source, and the other is the output of the headlight position sensor, and a movable reflective plate to block the light flux mechanically connected with steering gear and headlights, respectively.

Недостатком такого устройства являются сложность конструкции датчиков, а запотевание отражающей пластины при смене температур и возможность запыленности в течение срока службы приводят к снижению или полному отсутствию отражающих свойств светоотражающих пластин и к выходу датчиков из строя. The disadvantage of this device is the complexity of the design of the sensors, and fogging of the reflecting plate with changing temperatures and the possibility of dust during the service life lead to a decrease or complete absence of reflective properties of reflective plates and to the failure of the sensors.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство управления положением фар транспортного средства, датчик и задатчик положения фар, подключенный входами к их выходам блок формирования управляющего сигнала, связанный с его выходом электродвигатель, закрепленный в корпусе, выполненном с направляющим отверстием [2]. The closest in technical essence to the proposed one is a device for controlling the position of the headlights of a vehicle, a sensor and a headlight position adjuster, an input signal generating unit connected to its outputs, an electric motor connected to its output, mounted in a housing made with a guide hole [2].

Недостатком такого устройства является сложность конструкции исполнительного механизма. Кроме того, в указанных устройствах необходимо предусматривать защиту при аварийных режимах, возникающих, например, при выходе из строя элементов блока формирования управляющего сигнала и потенциометров. В этом случае электродвигатель будет включен под полное напряжение источника питания, вал электродвигателя будет вращаться в одном из направлений влево или вправо, поворот фар будет осуществляться только вверх и вниз, а, достигнув крайней точки, произойдут поломка фар и заклинивание электродвигателя. The disadvantage of this device is the complexity of the design of the actuator. In addition, in these devices it is necessary to provide protection during emergency conditions that occur, for example, in case of failure of the elements of the control signal generation unit and potentiometers. In this case, the electric motor will be turned on under the full voltage of the power source, the electric motor shaft will rotate left or right in one direction, the headlights will only turn up and down, and, reaching the extreme point, the headlights will break and the motor will jam.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы устройства и его упрощение. The aim of the invention is to increase the reliability of the device and its simplification.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления положением фар транспортного средства, содержащее датчик и задатчик положения фар, подключенный входами к их выходам блок формирования управляющего сигнала, связанный с его выходом электродвигатель, закрепленный в корпусе, выполненном с направляющим отверстием, снабжено шестеренчатым редуктором, соединенным с валом электродвигателя и образующим с ним редукторный двигатель, укрепленным на валу этого двигателя кривошипом с пальцем, ось которого параллельна оси вращения кривошипа, и шатуном, выполненным с пазом на одном конце, в который входит палец кривошипа, другой конец шатуна проходит через направляющее отверстие, при этом шатун механически соединен с датчиком положения фар. This goal is achieved in that the device for controlling the position of the headlights of the vehicle, comprising a sensor and a headlight position adjuster, a control signal generating unit connected to its outputs, an electric motor connected to its output, mounted in a housing made with a guide hole, is equipped with a gear reducer connected with a motor shaft and a gear motor forming with it, mounted on the shaft of this motor with a crank with a pin, the axis of which is parallel to the axis of rotation of the curve stud, and a connecting rod made with a groove at one end, which includes the crank pin, the other end of the connecting rod passes through the guide hole, while the connecting rod is mechanically connected to the headlight position sensor.

На фиг. 1 приведена функциональная блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - сборочный чертеж, общий вид; на фиг. 3 - вид сверху на фиг. 2 без крышки; на фиг. 4 - кривошип с пальцами; на фиг. 5 - шатун с пазом; на фиг. 6 - график зависимости хода шатуна от углового перемещения пальца; на фиг. 7 - вид в аксонометрии исполнительного механизма. In FIG. 1 shows a functional block diagram of the proposed device; in FIG. 2 - assembly drawing, general view; in FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 without cover; in FIG. 4 - crank with fingers; in FIG. 5 - a rod with a groove; in FIG. 6 is a graph of the connecting rod stroke versus the angular movement of the finger; in FIG. 7 is a perspective view of an actuator.

Устройство содержит корпус 1 с направляющим отверстием 2 и крышкой 3, датчик положения фар 4, задатчик положения фар 5, блок формирования управляющего сигнала 6, исполнительный механизм 7, редукторный двигатель 8. The device comprises a housing 1 with a guide hole 2 and a cover 3, a headlight position sensor 4, a headlight positioner 5, a control signal generating unit 6, an actuator 7, a gear motor 8.

Редукторный двигатель 8 состоит из электродвигателя 9 и шестеренчатого редуктора 10, закрепленного на валу электродвигателя 9. The gear motor 8 consists of an electric motor 9 and a gear reducer 10, mounted on the shaft of the electric motor 9.

Исполнительный механизм 7 содержит кривошип 11 с пальцем 12, шатун 13 с пазом 14, шток 15 с приспособлением для крепления и поворота фар ввинчен в шатун 13. The actuator 7 contains a crank 11 with a finger 12, a connecting rod 13 with a groove 14, a rod 15 with a device for mounting and turning the headlights screwed into the connecting rod 13.

Кривошип 11 с пальцем 12 закреплен на валу редукторного двигателя 8. The crank 11 with a finger 12 is mounted on the shaft of the geared motor 8.

Шатун 13 одним концом проходит через направляющее отверстие 2, расположенное в корпусе 1, и соединен со штоком 15, второй конец с пазом 14 соединен с кривошипом 11 с помощью пальца 12, входящего в паз 14. The connecting rod 13 at one end passes through a guide hole 2 located in the housing 1, and is connected to the rod 15, the second end with a groove 14 is connected to the crank 11 using a finger 12, which is included in the groove 14.

Задатчик положения фар 5 включает первый потенциометр 16, подвижный контакт 17 которого соединен с поворотным механизмом 18. The headlight positioner 5 includes a first potentiometer 16, the movable contact 17 of which is connected to the rotary mechanism 18.

Датчик положения фар 4 включает второй потенциометр 19, подвижный контакт 20 которого соединен с шатуном 13. The headlight position sensor 4 includes a second potentiometer 19, a movable contact 20 of which is connected to the connecting rod 13.

Блок формирования управляющего сигнала 6 имеет два входа "x" и "y". На вход "x" подается напряжение И1 от задатчика положения фар 5, на вход "y" подается напряжение И2 от датчика положения фар 4. Выход блока формирования управляющего сигнала 6 подключен к электродвигателю 9. Питание на блок формирования управляющего сигнала 6, задатчик положения фар 5 и датчик положения фар 4 подается от источника постоянного тока через выключатель 21, расположенный вместе с задатчиком положения фар 5 в кабине транспортного средства. Блок формирования управляющего сигнала 6 смонтирован на плате 22. The control signal generating unit 6 has two inputs “x” and “y”. Input “x” is supplied with voltage I1 from the headlight positioner 5, input “y” is supplied with voltage I2 from the headlight position sensor 4. The output of the control signal generating unit 6 is connected to the electric motor 9. Power is supplied to the control signal generating unit 6, headlight positioner 5 and the headlight position sensor 4 is supplied from a direct current source through a switch 21 located together with the headlight position adjuster 5 in the vehicle cabin. The control signal generating unit 6 is mounted on the board 22.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При включении выключателя 21 на блок формирования управляющего сигнала 6, задатчик положения фар 5 и датчик положения фар 4 подается напряжение от источника питания. Если напряжение И1, поступаемое с задатчика положения фар 5, на вход "x" равно напряжению И2, поступаемому на вход "y" от датчика положения фар 4, то на выходе блока формирования управляющего сигнала 6 и на электродвигателе 9 напряжение равно нулю. Электродвигатель 9 не вращается. Световой поток фар будет иметь определенный наклон к горизонтальной плоскости. When the switch 21 is turned on, the control signal generating unit 6, the headlight position adjuster 5 and the headlight position sensor 4 are supplied with voltage from the power source. If the voltage I1 supplied from the headlight positioner 5 to the input "x" is equal to the voltage I2 supplied to the input "y" from the headlight position sensor 4, then the voltage is zero at the output of the control signal generating unit 6 and on the electric motor 9. The electric motor 9 does not rotate. The luminous flux of the headlights will have a certain inclination to the horizontal plane.

Установка светового потока фар в нужное положение осуществляется изменением напряжения на выходе задатчика положения фар 5 поворотным механизмом 18. Setting the luminous flux of the headlights to the desired position is carried out by changing the voltage at the output of the headlight positioner 5 by the rotary mechanism 18.

Для увеличения угла наклона светового потока фар поворотным механизмом 18 задатчика положения фар 5 увеличивают напряжение И1 на входе "x" блока формирования управляющего сигнала 6. При этом напряжение И1 становится больше напряжения И2, поступаемого от датчика положения фар 4. To increase the angle of inclination of the light flux of the headlights by the rotary mechanism 18 of the headlight positioner 5, increase the voltage I1 at the input "x" of the control signal generating unit 6. In this case, the voltage I1 becomes greater than the voltage I2 received from the headlight position sensor 4.

На выходе блока формирования управляющего сигнала 6 и на электродвигателе 9 появится напряжение, обеспечивающее правое вращение вала редукторного двигателя. Вместе с валом вращается кривошип 11 с пальцем 12. Палец 12, вращаясь по окружности, одновременно перемещается по пазу 14 шатуна 13, сообщает ему линейное перемещение в направлении от точки А к точке Б (фиг. 6) вдоль направляющего отверстия 2. At the output of the control signal generating unit 6 and on the electric motor 9, a voltage appears that ensures the right rotation of the gear motor shaft. Together with the shaft, the crank 11 rotates with the finger 12. The finger 12, rotating in a circle, simultaneously moves along the groove 14 of the connecting rod 13, tells it linear movement in the direction from point A to point B (Fig. 6) along the guide hole 2.

Максимальная длина хода шатуна 13 от точки А до точки Б равна диаметру окружности, описываемой пальцем 12, при вращении кривошипа 11 в пределах от 0 до 180^o.The maximum stroke length of the connecting rod 13 from point A to point B is equal to the diameter of the circle described by the finger 12, when the crank 11 rotates in the range from 0 to 180 ^o .

Вместе с шатуном 13 перемещается шток 15, увеличивающий угол наклона фар, и подвижный контакт 20 потенциометра 19, увеличивающий напряжение И2 на выходе датчика положения фар 4 и на входе "y" блока формирования управляющего сигнала 6. Together with the connecting rod 13, the rod 15 moves, increasing the angle of the headlights, and the movable contact 20 of the potentiometer 19, increasing the voltage I2 at the output of the headlight position sensor 4 and at the input "y" of the control signal generating unit 6.

Шатун 13 будет перемещаться до тех пор, пока напряжение И1 будет больше напряжения И2. Как только эти напряжения сравняются, напряжение на выходе блока формирования управляющего сигнала 6 и на электродвигателе 9 станет равным нулю. Вращение вала редукторного двигателя 8 прекратится. Прекратится движение шатуна 13 и поворот фар. Световой поток фар будет направлен под определенным углом вверх к плоскости горизонта. The connecting rod 13 will move as long as the voltage And1 is greater than the voltage And2. As soon as these voltages become equal, the voltage at the output of the control signal generating unit 6 and at the electric motor 9 will become equal to zero. The rotation of the shaft of the gear motor 8 will stop. The movement of the connecting rod 13 and the rotation of the headlights will stop. The luminous flux of the headlights will be directed at a certain angle up to the horizon plane.

Аналогично происходит уменьшение угла наклона светового потока фар. Поворотным механизмом 18 уменьшают напряжение И1 на выходе задатчика положения фар 5 и на входе "x" блока формирования управляющего сигнал 6. На выходе блока формирования управляющего сигнала 6 и на электродвигателе 9 появится напряжение обратной полярности. Вал электродвигателя 9 будет вращаться в обратном (левом) направлении. Шатун 13 будет перемещаться в направлении от точки Б к точке А. Шток 15, перемещаясь, будет уменьшать угол наклона фар, а вместе с шатуном 13 будет перемещаться подвижный контакт 20 потенциометра 19. Будет уменьшаться напряжение И2 на выходе датчика положения фар 4 и на входе "y" блока формирования управляющего сигнала 6. Как только напряжение И2 станет равным И1, электродвигатель 9 обесточится, движение шатуна 13 прекратится. Угол наклона светового потока фар уменьшится и будет иметь другое заданное задатчиком положения фар 5 значение. Similarly, there is a decrease in the angle of inclination of the light flux of headlights. The rotary mechanism 18 reduces the voltage I1 at the output of the headlight positioner 5 and at the input "x" of the control signal generating unit 6. The reverse polarity voltage will appear at the output of the control signal generating unit 6 and on the motor 9. The shaft of the motor 9 will rotate in the opposite (left) direction. The connecting rod 13 will move in the direction from point B to point A. The rod 15, moving, will reduce the angle of inclination of the headlights, and together with the connecting rod 13, the movable contact 20 of the potentiometer 19 will move. The voltage I2 at the output of the headlight position sensor 4 and at the input will decrease "y" of the block forming the control signal 6. As soon as the voltage And2 becomes equal to And1, the electric motor 9 is de-energized, the movement of the connecting rod 13 will stop. The angle of inclination of the luminous flux of the headlights will decrease and will have another value set by the headlight positioner 5.

На фиг. 6 видно, что движение шатуна 13 в направлении от точки А до точки Б и обратно, при угловом перемещении пальца 12 в пределах от 0 до 180^o, происходит с переменной скоростью, значение которой в любой промежуток определяется соотношением:

,
где
ΔL - приращение расстояния, пройденного шатуном;
Δφ - приращение угла поворота пальца.In FIG. 6 shows that the movement of the connecting rod 13 in the direction from point A to point B and vice versa, with the angular movement of the finger 12 in the range from 0 to 180 ^o , occurs at a variable speed, the value of which in any interval is determined by the ratio:

,
Where
ΔL is the increment of the distance traveled by the connecting rod;
Δφ is the increment of the angle of rotation of the finger.

Очевидно, что вблизи крайних точек А и Б скорость движения шатуна 13 минимальна, что предотвращает возникновение ударных нагрузок на оптические элементы фар при пуске и остановке электродвигателя 9. Obviously, near the extreme points A and B, the speed of the connecting rod 13 is minimal, which prevents the occurrence of shock loads on the optical elements of the headlights when starting and stopping the electric motor 9.

В аварийном режиме при отказе блока формирования управляющего сигнала 6, задатчика положения фар 5, датчика положения фар 4 электродвигатель 9 будет вращаться в одном направлении вправо или влево, при этом палец 12 совершает движение по окружности и, одновременно, перемещаясь по пазу 14, обеспечивает возвратно-поступательное движение шатуна 13 со штоком 15 в направлении от точки А к точке Б по фиг. 6 и обратно. Угол наклона светового потока фар будет постоянно изменяться от минимального до максимального значения, сигнализируя о неисправности устройства. В этом случае для установки нужного угла светового потока фар с достаточной степенью точности необходимо отключить устройство от источника питания выключателем 21 при подходе светового потока фар к нужному углу наклона. In emergency mode, in the event of a failure of the control signal generating unit 6, headlight positioner 5, headlight position sensor 4, the electric motor 9 will rotate in one direction to the right or left, while finger 12 moves in a circle and, while moving along groove 14, provides a return - translational movement of the connecting rod 13 with the rod 15 in the direction from point A to point B of FIG. 6 and back. The angle of inclination of the light flux of the headlights will constantly change from minimum to maximum value, signaling a malfunction of the device. In this case, to set the desired angle of the headlights with a sufficient degree of accuracy, it is necessary to disconnect the device from the power source with switch 21 when the headlights approach the desired angle of inclination.

Таким образом, используя в предлагаемом устройстве кривошип с пальцем, закрепленный на валу редукторного двигателя шатун, один конец которого проходит через направляющее отверстие корпуса и соединен со штоком, второй конец шатуна имеет паз, в который входит палец, кроме того, шатун механически соединен с датчиком положения фар, позволили обеспечить поворот фар в крайних точках с минимальной скоростью, исключающей воздействие на оптические элементы фар ударных нагрузок, возникающих при остановках и пусках электродвигателя, а в случае отказов элементов блока формирования управляющего сигнала, задатчика положения фар и датчика положения фар обеспечивается дальнейший поворот фар сверху вниз и снизу без поломки и заклинивания двигателя. Кроме того, устройство позволяет установить световой поток фар в заданное положение с достаточной степенью точности в аварийном режиме, для этого необходимо отключить источник питания выключателем при подходе светового потока фар к нужному углу наклона. Thus, using the crank with a finger mounted on the shaft of the geared motor in the proposed device, one end of which passes through the guide hole of the housing and is connected to the rod, the second end of the connecting rod has a groove in which the pin enters, and the connecting rod is mechanically connected to the sensor the position of the headlights made it possible to ensure that the headlights rotate at extreme points with a minimum speed, eliminating the impact on the optical elements of the headlights of shock loads that occur during stops and starts of the electric motor, and in the case of basics elements forming unit control signal setpoint position range and the range position sensor is provided further rotation range downward from the bottom without breakage and jamming of the engine. In addition, the device allows you to set the luminous flux of the headlights to a predetermined position with a sufficient degree of accuracy in emergency mode, for this it is necessary to turn off the power source with a switch when the light flux of the headlights approaches the desired angle of inclination.

Все это повышает надежность устройства и оптических элементов фар. All this increases the reliability of the device and the optical elements of the headlights.

Устройство просто в изготовлении, технологично. Все детали исполнительного механизма изготавливаются методом литья под давлением. The device is easy to manufacture, technologically advanced. All parts of the actuator are made by injection molding.

Claims

A device for controlling the position of headlights of a vehicle, comprising a sensor and a headlight position adjuster, a control signal generating unit connected to the inputs by their outputs, an electric motor connected to its output, mounted in a housing made with a guide hole, characterized in that it is equipped with a gear reducer connected to the shaft of the electric motor and the gear motor forming with it, mounted on the shaft of this motor with a crank with a pin, the axis of which is parallel to the axis of rotation of the crank, and a connecting rod Ohm, made with a groove at one end, which includes the crank pin, the other end of the connecting rod passes through the guide hole, while the connecting rod is mechanically connected to the headlight position sensor.