一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，包括燈體、兩自由度球形電機、支架和微控制器，其特征在于所述的支架支撐燈體，所述的兩自由度球形電機包括定子和轉(zhuǎn)子，所述的支架安裝在兩自由度球形電機轉(zhuǎn)子端部中心點，所述的微控制器通過導(dǎo)線與兩自由度球形電機相連。本發(fā)明無需齒輪傳動、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低廉，且能夠滿足汽車前大燈水平和垂直兩自由度轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向靈明度高、轉(zhuǎn)向角度準(zhǔn)確的要求，符合司機的意圖。實現(xiàn)燈體在水平和垂直兩自由度的角度直接調(diào)節(jié)，保證了燈體轉(zhuǎn)向的快速性、轉(zhuǎn)角的精確性，確保照亮了“盲區(qū)”。
【專利說明】一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車前大燈照明方向、角度及寬度的調(diào)節(jié)裝置，具體涉及汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)車輛前大燈方向固定，大燈光線因和車輛行駛方向保持一致，在夜間或者氣候原因造成的視線不良情況下，轉(zhuǎn)彎時不可避免出現(xiàn)照明“盲區(qū)”；另當(dāng)載重、加速、減速、上坡、下坡等各種變化的軸載荷導(dǎo)致大燈傾角變化，無法有效照明車輛行駛方向的路面。在這些情況下，若路上存在障礙物，可能會引發(fā)交通事故。
[0003]汽車前大燈兩自由度轉(zhuǎn)向技術(shù)主要是改善夜間以及氣候因素所造成的視線不良問題。前大燈兩自由度轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠根據(jù)行車速度、車身轉(zhuǎn)向角度、加減速、軸間載荷的變化等因素自動調(diào)節(jié)前大燈的水平轉(zhuǎn)向角度和垂直仰角，以便及時照亮“未到達”的區(qū)域，提供全方位的安全照明，確保夜間行車的安全。
[0004]申請?zhí)枮?01220083167.5的專利《異步控制隨動轉(zhuǎn)向大燈系統(tǒng)》、申請?zhí)枮?01220399526.8的專利《汽車自動隨動轉(zhuǎn)向前大燈裝置》、以及現(xiàn)有汽車中的前大燈兩自由度轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由燈具、支架、控制器、伺服電機或步進電機和定位齒輪組成。其原理是通過使用一臺電機控制轉(zhuǎn)軸在垂直方向上下轉(zhuǎn)到達到燈體仰角的調(diào)節(jié)，使用另一臺電機控制齒輪間接驅(qū)動燈體水平方向轉(zhuǎn)動。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高且容易出現(xiàn)故障。另外由于燈體轉(zhuǎn)向是通過電機驅(qū)動齒輪完成的，存在轉(zhuǎn)向滯后、轉(zhuǎn)向靈敏度差、轉(zhuǎn)向角度偏差、爬行等問題，不能反映司機的真實意圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種無需齒輪傳動、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低廉，且能夠滿足汽車前大燈水平和垂直兩自由度轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向靈明度高、轉(zhuǎn)向角度準(zhǔn)確的要求，符合司機意圖的汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，包括燈體、兩自由度球形電機、支架和微控制器，其特征在于所述的支架支撐燈體，所述的兩自由度球形電機包括定子和轉(zhuǎn)子，所述的支架安裝在兩自由度球形電機轉(zhuǎn)子端部中心點，所述的微控制器通過導(dǎo)線與兩自由度球形電機相連。
[0007]所述的兩自由度球形電機為內(nèi)轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子上有兩套相互垂直的繞組，所述的轉(zhuǎn)子外表面上表貼了兩套相互垂直的磁鋼，所述的定子上的兩套繞組分別和轉(zhuǎn)子上的兩套磁鋼平行，所述的定子上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
[0008]所述的兩自由度球形電機為內(nèi)轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子內(nèi)表面上表貼兩套相互垂直的磁鋼，所述的轉(zhuǎn)子上有兩套相互垂直的繞組，所述的定子上的兩套磁鋼分別和轉(zhuǎn)子上的兩套繞組平行，所述的定子上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
[0009]所述的兩自由度球形電機為外轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子上有兩套相互垂直的繞組，所述的轉(zhuǎn)子內(nèi)表面上表貼了兩套相互垂直的磁鋼，所述的定子上的兩套繞組分別和轉(zhuǎn)子上的兩套磁鋼平行，所述的定子上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
[0010]所述的兩自由度球形電機為外轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子外表面上表貼兩套相互垂直的磁鋼，所述的轉(zhuǎn)子上有兩套相互垂直的繞組，所述的定子上的兩套磁鋼分別和轉(zhuǎn)子上的兩套繞組平行，所述的定子上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
[0011]所述的兩自由度球形電機既能在垂直面上作搖擺運動，也能在水平面上作旋轉(zhuǎn)運動。
[0012]所述的燈體轉(zhuǎn)動方向和兩自由度球形電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向一致。
[0013]所述的微控制器根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)向信號以及前后車身高度傳感器信號、采用矢量控制策略控制兩自由度球形電機直接驅(qū)動燈體在水平面和垂直面兩自由度轉(zhuǎn)動。
[0014]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明無需齒輪傳動、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低廉，且能夠滿足汽車前大燈水平和垂直兩自由度轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向靈明度高、轉(zhuǎn)向角度準(zhǔn)確的要求，符合司機的轉(zhuǎn)向意圖。微控制器接受方向盤的有效轉(zhuǎn)向角信號，根據(jù)車速計算出燈體期望水平轉(zhuǎn)向角，根據(jù)前后車身高度傳感器的信號計算出燈體期望垂直轉(zhuǎn)向角，使用矢量控制策略驅(qū)動兩自由度球形電機運行，直接驅(qū)動燈體到期望的角度，實現(xiàn)燈體在水平和垂直兩自由度的角度直接調(diào)節(jié)，保證了燈體轉(zhuǎn)向的快速性、轉(zhuǎn)角的精確性，確保照亮了“盲區(qū)”。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明內(nèi)轉(zhuǎn)子式球形電機驅(qū)動燈體的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明外轉(zhuǎn)子式球形電機驅(qū)動燈體的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明內(nèi)轉(zhuǎn)子式兩自由度球形電機結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明兩自由度球形電機驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1、燈體 2、兩自由度球形電機 2-1、定子 2-2、轉(zhuǎn)子2_3、第一套繞組 2-4、第一套磁鋼 2-5、第二套繞組 2-6、第二套磁鋼3、支架 4、微控制器。
【具體實施方式】
[0020]下面根據(jù)說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的解釋。
[0021 ] 如圖1和圖2所示，一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，包括燈體1、兩自由度球形電機2、支架3和微控制器4，其特征在于所述的支架3支撐燈體1，所述的兩自由度球形電機2包括定子2-1和轉(zhuǎn)子2-2，支撐燈體I的支架3位于燈體I的重心位置，所述的支架3安裝在兩自由度球形電機2轉(zhuǎn)子2-2端部中心點，所述的微控制器4通過導(dǎo)線與兩自由度球形電機2相連。
[0022]如圖3所示，所述的兩自由度球形電機2為內(nèi)轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子2-1上有兩套相互垂直的繞組(第一套繞組2-3和第二套繞組2-5)均勻的位于定子2-1四周，所述的轉(zhuǎn)子2-2外表面上表貼了兩套相互垂直的磁鋼(第一套磁鋼2-4和第二套磁鋼2-6)均勻的位于轉(zhuǎn)子2-2四周，所述的定子2-1上的兩套繞組分別和轉(zhuǎn)子2-2上的兩套磁鋼平行，所述的定子2-1上的繞組和與其平行的轉(zhuǎn)子2-2上的磁鋼對應(yīng)從而構(gòu)成“電機”;所述的定子
2-1上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子2-2在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
[0023]所述的兩自由度球形電機2為內(nèi)轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子2-1內(nèi)表面上表貼兩套相互垂直的磁鋼(第一套磁鋼2-4和第二套磁鋼2-6)均勻的位于定子2-1四周，所述的轉(zhuǎn)子2-2上有兩套相互垂直的繞組(第一套繞組2-3和第二套繞組2-5)均勻的位于轉(zhuǎn)子2-2四周，所述的定子2-1上的兩套磁鋼分別和轉(zhuǎn)子2-2上的兩套繞組平行，所述的定子2-1上的磁鋼和與其平行的轉(zhuǎn)子2-2上的繞組對應(yīng)從而構(gòu)成“電機”;所述的定子2-1上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子2-2在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
[0024]所述的兩自由度球形電機2為外轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子2-1上有兩套相互垂直的繞組(第一套繞組2-3和第二套繞組2-5)均勻的位于定子2-1四周，所述的轉(zhuǎn)子2-2內(nèi)表面上表貼了兩套相互垂直的磁鋼(第一套磁鋼2-4和第二套磁鋼2-6)均勻的位于轉(zhuǎn)子2-2四周，所述的定子2-1上的兩套繞組分別和轉(zhuǎn)子2-2上的兩套磁鋼平行，所述的定子
2-1上的繞組和與其平行的轉(zhuǎn)子2-2上的磁鋼對應(yīng)從而構(gòu)成“電機”；所述的定子2-1上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子2-2在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
[0025]所述的兩自由度球形電機2為外轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子2-1外表面上表貼兩套相互垂直的磁鋼(第一套磁鋼2-4和第二套磁鋼2-6)均勻的位于定子2-1四周，所述的轉(zhuǎn)子2-2上有兩套相互垂直的繞組(第一套繞組2-3和第二套繞組2-5)均勻的位于轉(zhuǎn)子2-2四周，所述的定子2-1上的兩套磁鋼分別和轉(zhuǎn)子2-2上的兩套繞組平行，所述的定子2-1上的磁鋼和與其平行的轉(zhuǎn)子2-2上的繞組對應(yīng)從而構(gòu)成“電機”;所述的定子2-1上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子2-2在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
[0026]所述的兩自由度球形電機2既能在垂直面上作搖擺運動，也能在水平面上作旋轉(zhuǎn)運動。所述燈體I沿水平軸線左右轉(zhuǎn)動角度和上下轉(zhuǎn)動角度受限于兩自由度球形電機2的轉(zhuǎn)角。
[0027]所述的燈體I轉(zhuǎn)動方向和兩自由度球形電機2轉(zhuǎn)子2-2轉(zhuǎn)動方向一致。
[0028]微控制器4和兩自由度球形電機2、電源等部件相連。
[0029]如圖4所示，所述的微控制器4根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)向信號以及前后車身高度傳感器信號、采用矢量控制策略控制兩自由度球形電機2直接驅(qū)動燈體I在水平面和垂直面兩自由度轉(zhuǎn)動。
[0030]使用時，微控制器4接受方向盤的轉(zhuǎn)向信號，根據(jù)車速計算出燈體I期望轉(zhuǎn)向角度，當(dāng)方向指示燈啟動時，微控制器4認(rèn)為方向盤轉(zhuǎn)向信號有效，控制兩自由度球形電機2轉(zhuǎn)子2-2在水平面轉(zhuǎn)動直接驅(qū)動燈體I在水平面上轉(zhuǎn)動到期望角度；當(dāng)方向指示燈關(guān)閉時，微控制器4不響應(yīng)方向盤轉(zhuǎn)向信號，僅控制兩自由度球形電機2驅(qū)動燈體I回復(fù)到水平面上的原始零位；微控制器4根據(jù)前后車身高度傳感器信號，計算出燈體I在垂直面上的期望仰角，控制兩自由度球形電機2轉(zhuǎn)子2-2在垂直面上轉(zhuǎn)動及時調(diào)整燈體I到期望的仰角確保燈體I軸線和路面平行。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，包括燈體、兩自由度球形電機、支架和微控制器，其特征在于所述的支架支撐燈體，所述的兩自由度球形電機包括定子和轉(zhuǎn)子，所述的支架安裝在兩自由度球形電機轉(zhuǎn)子端部中心點，所述的微控制器通過導(dǎo)線與兩自由度球形電機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，其特征在于所述的兩自由度球形電機為內(nèi)轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子上有兩套相互垂直的繞組，所述的轉(zhuǎn)子外表面上表貼了兩套相互垂直的磁鋼，所述的定子上的兩套繞組分別和轉(zhuǎn)子上的兩套磁鋼平行，所述的定子上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，其特征在于所述的兩自由度球形電機為內(nèi)轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子內(nèi)表面上表貼兩套相互垂直的磁鋼，所述的轉(zhuǎn)子上有兩套相互垂直的繞組，所述的定子上的兩套磁鋼分別和轉(zhuǎn)子上的兩套繞組平行，所述的定子上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，其特征在于所述的兩自由度球形電機為外轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子上有兩套相互垂直的繞組，所述的轉(zhuǎn)子內(nèi)表面上表貼了兩套相互垂直的磁鋼，所述的定子上的兩套繞組分別和轉(zhuǎn)子上的兩套磁鋼平行，所述的定子上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，其特征在于所述的兩自由度球形電機為外轉(zhuǎn)子球形電機，所述的定子外表面上表貼兩套相互垂直的磁鋼，所述的轉(zhuǎn)子上有兩套相互垂直的繞組，所述的定子上的兩套磁鋼分別和轉(zhuǎn)子上的兩套繞組平行，所述的定子上裝有兩個限位器，所述的限位器限制轉(zhuǎn)子在水平面和垂直面的轉(zhuǎn)動角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，其特征在于所述的兩自由度球形電機既能在垂直面上作搖擺運動，也能在水平面上作旋轉(zhuǎn)運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，其特征在于所述的燈體轉(zhuǎn)動方向和兩自由度球形電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的汽車前大燈自動隨行兩自由度轉(zhuǎn)向直驅(qū)系統(tǒng)，其特征在于所述的微控制器根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)向信號以及前后車身高度傳感器信號、采用矢量控制策略控制兩自由度球形電機直接驅(qū)動燈體在水平面和垂直面兩自由度轉(zhuǎn)動。
【文檔編號】B60Q1/12GK103692959SQ201310692179
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】周華偉, 趙文祥, 陳龍, 劉國海, 梅從立, 孫龍綱 申請人:江蘇大學(xué)