一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，包括灯体、两自由度球形电机、支架和微控制器，其特征在于所述的支架支撑灯体，所述的两自由度球形电机包括定子和转子，所述的支架安装在两自由度球形电机转子端部中心点，所述的微控制器通过导线与两自由度球形电机相连。本发明无需齿轮传动、结构简单、可靠性高、成本低廉，且能够满足汽车前大灯水平和垂直两自由度转向的转向灵明度高、转向角度准确的要求，符合司机的意图。实现灯体在水平和垂直两自由度的角度直接调节，保证了灯体转向的快速性、转角的精确性，确保照亮了“盲区”。
【专利说明】一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车前大灯照明方向、角度及宽度的调节装置，具体涉及汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统。
【背景技术】
[0002]传统车辆前大灯方向固定，大灯光线因和车辆行驶方向保持一致，在夜间或者气候原因造成的视线不良情况下，转弯时不可避免出现照明“盲区”；另当载重、加速、减速、上坡、下坡等各种变化的轴载荷导致大灯倾角变化，无法有效照明车辆行驶方向的路面。在这些情况下，若路上存在障碍物，可能会引发交通事故。
[0003]汽车前大灯两自由度转向技术主要是改善夜间以及气候因素所造成的视线不良问题。前大灯两自由度转向系统能够根据行车速度、车身转向角度、加减速、轴间载荷的变化等因素自动调节前大灯的水平转向角度和垂直仰角，以便及时照亮“未到达”的区域，提供全方位的安全照明，确保夜间行车的安全。
[0004]申请号为201220083167.5的专利《异步控制随动转向大灯系统》、申请号为201220399526.8的专利《汽车自动随动转向前大灯装置》、以及现有汽车中的前大灯两自由度转向系统主要由灯具、支架、控制器、伺服电机或步进电机和定位齿轮组成。其原理是通过使用一台电机控制转轴在垂直方向上下转到达到灯体仰角的调节，使用另一台电机控制齿轮间接驱动灯体水平方向转动。该系统结构复杂，制造成本高且容易出现故障。另外由于灯体转向是通过电机驱动齿轮完成的，存在转向滞后、转向灵敏度差、转向角度偏差、爬行等问题，不能反映司机的真实意图。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种无需齿轮传动、结构简单、可靠性高、成本低廉，且能够满足汽车前大灯水平和垂直两自由度转向的转向灵明度高、转向角度准确的要求，符合司机意图的汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案:一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，包括灯体、两自由度球形电机、支架和微控制器，其特征在于所述的支架支撑灯体，所述的两自由度球形电机包括定子和转子，所述的支架安装在两自由度球形电机转子端部中心点，所述的微控制器通过导线与两自由度球形电机相连。
[0007]所述的两自由度球形电机为内转子球形电机，所述的定子上有两套相互垂直的绕组，所述的转子外表面上表贴了两套相互垂直的磁钢，所述的定子上的两套绕组分别和转子上的两套磁钢平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。
[0008]所述的两自由度球形电机为内转子球形电机，所述的定子内表面上表贴两套相互垂直的磁钢，所述的转子上有两套相互垂直的绕组，所述的定子上的两套磁钢分别和转子上的两套绕组平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。
[0009]所述的两自由度球形电机为外转子球形电机，所述的定子上有两套相互垂直的绕组，所述的转子内表面上表贴了两套相互垂直的磁钢，所述的定子上的两套绕组分别和转子上的两套磁钢平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。
[0010]所述的两自由度球形电机为外转子球形电机，所述的定子外表面上表贴两套相互垂直的磁钢，所述的转子上有两套相互垂直的绕组，所述的定子上的两套磁钢分别和转子上的两套绕组平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。
[0011]所述的两自由度球形电机既能在垂直面上作摇摆运动，也能在水平面上作旋转运动。
[0012]所述的灯体转动方向和两自由度球形电机转子转动方向一致。
[0013]所述的微控制器根据方向盘转向信号以及前后车身高度传感器信号、采用矢量控制策略控制两自由度球形电机直接驱动灯体在水平面和垂直面两自由度转动。
[0014]采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果:本发明无需齿轮传动、结构简单、可靠性高、成本低廉，且能够满足汽车前大灯水平和垂直两自由度转向的转向灵明度高、转向角度准确的要求，符合司机的转向意图。微控制器接受方向盘的有效转向角信号，根据车速计算出灯体期望水平转向角，根据前后车身高度传感器的信号计算出灯体期望垂直转向角，使用矢量控制策略驱动两自由度球形电机运行，直接驱动灯体到期望的角度，实现灯体在水平和垂直两自由度的角度直接调节，保证了灯体转向的快速性、转角的精确性，确保照亮了“盲区”。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明内转子式球形电机驱动灯体的整体结构示意图。
[0016]图2是本发明外转子式球形电机驱动灯体的整体结构示意图。
[0017]图3是本发明内转子式两自由度球形电机结构示意图。
[0018]图4是本发明两自由度球形电机驱动控制结构示意图。
[0019]图中:1、灯体 2、两自由度球形电机 2-1、定子 2-2、转子2_3、第一套绕组 2-4、第一套磁钢 2-5、第二套绕组 2-6、第二套磁钢3、支架 4、微控制器。
【具体实施方式】
[0020]下面根据说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的解释。
[0021 ] 如图1和图2所示，一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，包括灯体1、两自由度球形电机2、支架3和微控制器4，其特征在于所述的支架3支撑灯体1，所述的两自由度球形电机2包括定子2-1和转子2-2，支撑灯体I的支架3位于灯体I的重心位置，所述的支架3安装在两自由度球形电机2转子2-2端部中心点，所述的微控制器4通过导线与两自由度球形电机2相连。
[0022]如图3所示，所述的两自由度球形电机2为内转子球形电机，所述的定子2-1上有两套相互垂直的绕组(第一套绕组2-3和第二套绕组2-5)均匀的位于定子2-1四周，所述的转子2-2外表面上表贴了两套相互垂直的磁钢(第一套磁钢2-4和第二套磁钢2-6)均匀的位于转子2-2四周，所述的定子2-1上的两套绕组分别和转子2-2上的两套磁钢平行，所述的定子2-1上的绕组和与其平行的转子2-2上的磁钢对应从而构成“电机”;所述的定子
2-1上装有两个限位器，所述的限位器限制转子2-2在水平面和垂直面的转动角度。
[0023]所述的两自由度球形电机2为内转子球形电机，所述的定子2-1内表面上表贴两套相互垂直的磁钢(第一套磁钢2-4和第二套磁钢2-6)均匀的位于定子2-1四周，所述的转子2-2上有两套相互垂直的绕组(第一套绕组2-3和第二套绕组2-5)均匀的位于转子2-2四周，所述的定子2-1上的两套磁钢分别和转子2-2上的两套绕组平行，所述的定子2-1上的磁钢和与其平行的转子2-2上的绕组对应从而构成“电机”;所述的定子2-1上装有两个限位器，所述的限位器限制转子2-2在水平面和垂直面的转动角度。
[0024]所述的两自由度球形电机2为外转子球形电机，所述的定子2-1上有两套相互垂直的绕组(第一套绕组2-3和第二套绕组2-5)均匀的位于定子2-1四周，所述的转子2-2内表面上表贴了两套相互垂直的磁钢(第一套磁钢2-4和第二套磁钢2-6)均匀的位于转子2-2四周，所述的定子2-1上的两套绕组分别和转子2-2上的两套磁钢平行，所述的定子
2-1上的绕组和与其平行的转子2-2上的磁钢对应从而构成“电机”；所述的定子2-1上装有两个限位器，所述的限位器限制转子2-2在水平面和垂直面的转动角度。
[0025]所述的两自由度球形电机2为外转子球形电机，所述的定子2-1外表面上表贴两套相互垂直的磁钢(第一套磁钢2-4和第二套磁钢2-6)均匀的位于定子2-1四周，所述的转子2-2上有两套相互垂直的绕组(第一套绕组2-3和第二套绕组2-5)均匀的位于转子2-2四周，所述的定子2-1上的两套磁钢分别和转子2-2上的两套绕组平行，所述的定子2-1上的磁钢和与其平行的转子2-2上的绕组对应从而构成“电机”;所述的定子2-1上装有两个限位器，所述的限位器限制转子2-2在水平面和垂直面的转动角度。
[0026]所述的两自由度球形电机2既能在垂直面上作摇摆运动，也能在水平面上作旋转运动。所述灯体I沿水平轴线左右转动角度和上下转动角度受限于两自由度球形电机2的转角。
[0027]所述的灯体I转动方向和两自由度球形电机2转子2-2转动方向一致。
[0028]微控制器4和两自由度球形电机2、电源等部件相连。
[0029]如图4所示，所述的微控制器4根据方向盘转向信号以及前后车身高度传感器信号、采用矢量控制策略控制两自由度球形电机2直接驱动灯体I在水平面和垂直面两自由度转动。
[0030]使用时，微控制器4接受方向盘的转向信号，根据车速计算出灯体I期望转向角度，当方向指示灯启动时，微控制器4认为方向盘转向信号有效，控制两自由度球形电机2转子2-2在水平面转动直接驱动灯体I在水平面上转动到期望角度；当方向指示灯关闭时，微控制器4不响应方向盘转向信号，仅控制两自由度球形电机2驱动灯体I回复到水平面上的原始零位；微控制器4根据前后车身高度传感器信号，计算出灯体I在垂直面上的期望仰角，控制两自由度球形电机2转子2-2在垂直面上转动及时调整灯体I到期望的仰角确保灯体I轴线和路面平行。
【权利要求】
1.一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，包括灯体、两自由度球形电机、支架和微控制器，其特征在于所述的支架支撑灯体，所述的两自由度球形电机包括定子和转子，所述的支架安装在两自由度球形电机转子端部中心点，所述的微控制器通过导线与两自由度球形电机相连。
2.根据权利要求1所述的一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，其特征在于所述的两自由度球形电机为内转子球形电机，所述的定子上有两套相互垂直的绕组，所述的转子外表面上表贴了两套相互垂直的磁钢，所述的定子上的两套绕组分别和转子上的两套磁钢平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。
3.根据权利要求1所述的一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，其特征在于所述的两自由度球形电机为内转子球形电机，所述的定子内表面上表贴两套相互垂直的磁钢，所述的转子上有两套相互垂直的绕组，所述的定子上的两套磁钢分别和转子上的两套绕组平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。
4.根据权利要求1所述的一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，其特征在于所述的两自由度球形电机为外转子球形电机，所述的定子上有两套相互垂直的绕组，所述的转子内表面上表贴了两套相互垂直的磁钢，所述的定子上的两套绕组分别和转子上的两套磁钢平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。
5.根据权利要求1所述的一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，其特征在于所述的两自由度球形电机为外转子球形电机，所述的定子外表面上表贴两套相互垂直的磁钢，所述的转子上有两套相互垂直的绕组，所述的定子上的两套磁钢分别和转子上的两套绕组平行，所述的定子上装有两个限位器，所述的限位器限制转子在水平面和垂直面的转动角度。
6.根据权利要求1所述的一种汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，其特征在于所述的两自由度球形电机既能在垂直面上作摇摆运动，也能在水平面上作旋转运动。
7.根据权利要求1所述的汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，其特征在于所述的灯体转动方向和两自由度球形电机转子转动方向一致。
8.根据权利要求1-7所述的汽车前大灯自动随行两自由度转向直驱系统，其特征在于所述的微控制器根据方向盘转向信号以及前后车身高度传感器信号、采用矢量控制策略控制两自由度球形电机直接驱动灯体在水平面和垂直面两自由度转动。
【文档编号】B60Q1/12GK103692959SQ201310692179
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】周华伟, 赵文祥, 陈龙, 刘国海, 梅从立, 孙龙纲 申请人:江苏大学