專利名稱：一種汽車前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種汽車前照燈的照射方向的控制裝置，特別涉及一種汽車 前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。
技術(shù)背景
汽車的前照燈都是固定在汽車前部的兩邊，當(dāng)汽車夜間直行時，其燈光能夠 照射在前進(jìn)方向的路面上，保證司機(jī)有良好的前方視線,但當(dāng)汽車在彎道轉(zhuǎn)彎時， 前照燈的照射燈光卻偏離了汽車的前進(jìn)方向，致使司機(jī)看不清路面情況，給司機(jī) 安全行駛帶來困難，往往因此造成交通事故。這不僅會影響正常駕駛和運(yùn)行，還 會造成不應(yīng)有的財產(chǎn)損失，甚至危及人身安全，尤其在山路或地理條件復(fù)雜的路 段這一問題就更為突出了?，F(xiàn)在有了一些能夠隨方向盤轉(zhuǎn)向的而改變照射方向的 前照燈，如有的是利用鋼索進(jìn)行傳動，隨方向盤的轉(zhuǎn)動而將轉(zhuǎn)動角傳遞給車輛前 照燈，以控制車輛前照燈的左右轉(zhuǎn)動給夜間安全運(yùn)行提供了方便，但是它的整體 傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于車輛上的布置，而且隨著使用時間的延長，鋼索的拉伸， 車輛前照燈的照射角的隨動性也變差，因此總體上存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，跟蹤效果較差 的缺點(diǎn)。 實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種控制精度和傳動可靠性更高的汽車前照燈 旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下 一種汽車前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行 器，包括外殼，外殼設(shè)有輸出軸，其特征在于該輸出軸設(shè)有輸出軸齒輪，該輸出 軸齒輪通過傳動齒輪組與步進(jìn)電機(jī)連接，在外殼內(nèi)還設(shè)有線路板，步進(jìn)電機(jī)的輸 入端與線路板電路連接，傳動齒輪組內(nèi)設(shè)有磁環(huán)，磁環(huán)與霍爾芯片相耦合，該霍 爾芯片與線路板電路連接。該傳動齒輪組包括與輸出軸齒輪嚙合連接的第-中間 齒輪，第一中間齒輪與第二中間齒輪固定連接，第二中間齒輪與第三中間齒輪嚙 合連接，第三中間齒輪與第四中間齒輪固定連接，第四中間齒輪與第五中間齒輪
嚙合連接，第五中間齒輪與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定連接，磁環(huán)與第二中間齒輪連 接，霍爾芯片設(shè)在磁環(huán)上方的線路板上。
本實用新型中線路板可以與車身ECU的LIN協(xié)議通信，根據(jù)燈光旋轉(zhuǎn)角度的 需要由線路板對其進(jìn)行控制，迅速實現(xiàn)AFS系統(tǒng)的燈光照射角度的調(diào)節(jié)，使用步 進(jìn)電機(jī)提供使燈具射燈單元旋轉(zhuǎn)所需要的動力。歩進(jìn)電機(jī)動作后，通過傳動一系 列齒輪組的傳動來改變與其相連的汽車前照燈射燈單元的角度，使射燈單元繞其 輸出軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)汽車前照燈的轉(zhuǎn)彎照明。本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于控制精度 和傳動可靠性高。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本實用新型的正向爆破圖 圖3是本實用新型的反向爆破圖 圖4是本實用新型的工作原理圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細(xì)說明。
本實用新型涉及的是一種用于汽車前照燈自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)AFS (Adaptive Frontlighting System: AFS)的汽車前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，它能實現(xiàn)與車身主電 子控制單元(electronic control unit: ECU)的LIN協(xié)議通信，并根據(jù)車體傳 感器信號(通過車身主ECU)判斷行車狀態(tài)，計算在不同行車狀態(tài)下前照燈射燈 單元需要調(diào)整的角度，之后由旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器根據(jù)車身主ECU發(fā)出的控制信號驅(qū)動步 進(jìn)電機(jī)。歩進(jìn)電機(jī)動作后，通過傳動一系列齒輪組的傳動來改變與其相連的汽車 前照燈射燈單元的角度，使射燈單元繞其輸出軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)汽車前照燈的轉(zhuǎn) 彎照明。本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大，傳動穩(wěn)定，能提供汽車前照燈AFS系統(tǒng)的 燈光照射角度控制的要求，包括上下調(diào)光以及左右調(diào)光馬達(dá)的控制。并且，本實 用新型用于驅(qū)動的電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，因此,旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器也包括了步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動， 并且，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器內(nèi)部通過一系列的齒輪傳動，將歩進(jìn)電機(jī)的初始步距角轉(zhuǎn)化為 旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器輸出軸上的較小的步距角，使得本實用新型在滿足調(diào)光速度要求的同 時，得到了更高的控制精度以及傳動可靠性。
圖中示出了該旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器包括外殼l，外殼l設(shè)有輸 出軸2，其特征在于該輸出軸2設(shè)有輸出軸齒輪3，該輸出軸齒輪3通過傳動齒 輪組與歩進(jìn)電機(jī)4連接，在外殼l內(nèi)還設(shè)有線路板5，步進(jìn)電機(jī)4的輸入端與線 路板5電路連接，傳動齒輪組內(nèi)設(shè)有磁環(huán)6，磁環(huán)6與霍爾芯片7相耦合，該霍 爾芯片7與線路板5電路連接。該傳動齒輪組包括與輸出軸齒輪3嚙合連接的第 一中間齒輪8，第- -中間齒輪8與第二中間齒輪9固定連接，第二中間齒輪9與 第三中間齒輪10嚙合連接，第三中間齒輪10與第四中間齒輪11固定連接，第 四中間齒輪11與第五中間齒輪12嚙合連接，第五中間齒輪12與步進(jìn)電機(jī)4的 輸出軸固定連接，磁環(huán)6安裝在第二中間齒輪9上，霍爾芯片7設(shè)在位于磁環(huán)6 上方的線路板5上。
步進(jìn)電機(jī)4動作后，通過一系列齒輪傳動，在滿足調(diào)光速度及調(diào)光所需扭矩 的前提下，降低歩進(jìn)電機(jī)4走一步所得到的光形變化角度，可以使旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的 控制精度更高。
通過一組霍爾傳感器檢測其運(yùn)行后的位置。該霍爾傳感器包括霍爾芯片7和 磁環(huán)6，其中磁環(huán)6固定在傳動機(jī)構(gòu)中相對于輸出軸的次級齒輪上，用以產(chǎn)生磁 場，霍爾芯片7固定在線路板5上，用以感應(yīng)磁場變化。該設(shè)計可以判斷旋轉(zhuǎn)執(zhí) 行器運(yùn)行是否正常，為旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的位置精度提供了保證，同時，也可以提供故 障報鳘所需的信號。
磁環(huán)6上面可以設(shè)計幾個不對稱分布的槽，方便磁環(huán)6的安裝定位，同時， 在隨著傳動齒輪轉(zhuǎn)動時，可以輸出-個變化的磁場。磁環(huán)6安裝在第二中間齒輪 9上，而不是安裝在輸出軸2上，可以使磁環(huán)6的轉(zhuǎn)動角度增加，消除磁環(huán)6的 磁場變化響應(yīng)精度的影響。
輸出軸2的頭部加工成花鍵形式13，可以使旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器在工作時的傳動更 可靠，同時，在輸出軸2和射燈單元配合處增加一彈性簧片，可消除因加工誤差 引起的間隙。
在輸出軸2的下部，安裝了預(yù)緊彈簧15，可以提供旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的預(yù)緊力， 并保證預(yù)緊彈簧15在旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器工作時始終處于收縮狀態(tài)，消除了傳動齒輪加
工誤差及齒輪傳動的間隙的影響，保證了旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的定位精度。外殼1設(shè)有外
殼卡槽16，預(yù)緊彈簧15的一端固定在外殼卡槽16上，預(yù)緊彈簧15的另一端固 定在設(shè)在輸出軸2上的輸出軸卡槽17上。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器分左右兩個，分別采用左 右對稱的預(yù)緊彈簧，保證在旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的工作范圍內(nèi)，預(yù)緊彈簧均處于壓縮狀態(tài)， 為旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器在整個工作范圍內(nèi)提供預(yù)緊力；安裝時，需要使用夾具將預(yù)緊彈簧 15按壓縮方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入輸出軸卡槽17，使彈簧安裝后即有預(yù)緊力。
外殼內(nèi)設(shè)計有--固定彈簧的外殼卡槽I6，外殼卡槽16有一定的寬度，可以 使預(yù)緊彈簧15在一定范圍內(nèi)移動，通過外殼卡槽16可以看到預(yù)緊彈簧15。由 于左右旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的輸出軸2旋轉(zhuǎn)方向不一致，為了使預(yù)緊彈簧15在整個工作 范圍內(nèi)都能提供預(yù)緊力，因此，左右旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的預(yù)緊彈簧15分別采用左旋和 右旋，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器安裝好后，在預(yù)緊力的作用下，預(yù)緊彈簧15在外殼卡槽16中 的位置也不相同，因此，可以根據(jù)外殼卡槽16中預(yù)緊彈簧15的位置，分辨左右 側(cè)的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。同時，由于旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的傳動齒輪上始終存在預(yù)緊力，因此， 當(dāng)發(fā)生齒輪失效(如斷齒等情況)時，輸出軸2總是能在預(yù)緊彈簧15的作用下， 回到初始位置。
輸出軸齒輪3為扇形齒輪，扇形的圓弧上設(shè)有齒，外殼l內(nèi)還設(shè)有與該扇形 齒輪相配合的定位擋塊18。在旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器安裝后，需要確定其工作的初始位置， 因此，在工作前，需要對其進(jìn)行初始化動作，該定位擋塊18即提供初始化定位 的功能，在初始化時，先讓旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器動作，當(dāng)輸出軸齒輪3的側(cè)邊接觸定位擋 塊18后，按照左右側(cè)的不同，后退相應(yīng)的角度，該位置即為旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的工作 零位。由于旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器有左右之分，在執(zhí)行器工作時，左右側(cè)的旋轉(zhuǎn)角度不同， 因此定位擋塊18的位置也不同，為了節(jié)約成本，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器左右側(cè)的外殼9相 同，而改變旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器輸出軸2上的輸出軸齒輪3位置，使齒輪3側(cè)邊與定位擋 塊12保持各自需要的角度。
外殼l由上下兩部分組成，上下外殼1之間有一系列定位孔，可以保證上下 外殼l配合安裝時的精度；上下外殼l之間通過卡扣固定，固定方便可靠。
使用步進(jìn)電機(jī)4提供使燈具射燈單元旋轉(zhuǎn)所需要的動力?？梢愿鶕?jù)燈光旋轉(zhuǎn)
角度的需要由線路板5對其進(jìn)行控制,迅速實現(xiàn)AFS系統(tǒng)的燈光照射角度的調(diào)節(jié)。 歩進(jìn)電機(jī)4的外殼設(shè)有卡爪14，該旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的外殼1設(shè)有與該卡爪14相配合 的槽口，通過卡爪14與槽口的配合固定，使其生產(chǎn)過程中的安裝更簡單有效， 定位精度更高。步進(jìn)電機(jī)4通過其外殼上的卡爪與旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的外殼1經(jīng)沖壓后 配合，步進(jìn)電機(jī)4的引腳與線路板5焊接，避免了使用其他的接插件，降低了成 本，同時也使產(chǎn)品的性能更加可靠；線路板5的安裝固定是靠一些分布在外殼1 上的定位熱鉚腳19、歩進(jìn)電機(jī)的引腳焊接及旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器接插件20與線路板5的 八個針腳21的焊接來實現(xiàn)的，增加了定位約束，對零件的加工精度要求更高， 但能更好地保證旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器地精度，從而使配對的霍爾傳感器的輸出反饋信號更 為可靠，霍爾芯片7在PCB線路板5上，但引起磁場變化的磁環(huán)6安裝在齒輪9 上，同時也使旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的耐震動性能更好。
本實用新型采用了 8針的接插件，同時在線路板上設(shè)計有兩套步進(jìn)電機(jī)的單 獨(dú)驅(qū)動，因此，在應(yīng)用于AFS中時，只要通過一根LIN信號線發(fā)送處理信號，即 可由本旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器同時提供水平調(diào)光馬達(dá)的驅(qū)動，減少了 AFS中用于水平調(diào)光的 驅(qū)動模塊，大大節(jié)約了成本。接插件20的8根針腳11與外殼I 一體注塑，保證 了定位精度，使其在與接插件20對插側(cè)的接頭以及線路板5上焊孔的配合更好， 便于實現(xiàn)生產(chǎn)線上的自動化安裝。這8針引腳的功能定義為--根U:N信號線、一 根+12V電源線、 一根接地以及四根歩進(jìn)電機(jī)驅(qū)動信號線和一根空腳，空腳可用 于以后進(jìn)行功能上的補(bǔ)充(旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器上的電機(jī)引腳在旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器內(nèi)部，與線路 板焊接)。
通過這樣的設(shè)計，可以實現(xiàn)與車身ECU的L1N協(xié)議通信，并根據(jù)車體傳感器 信號(通過車身ECU)判斷行車狀態(tài)，計算前照燈射燈單元的調(diào)整角度，并驅(qū)動 步進(jìn)電機(jī)。該設(shè)計可以使旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器與車身ECU的信息交換更簡單快捷，效率更 高。通過一根LIN信號線控制，由-個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器同時驅(qū)動AFS功能實現(xiàn)需要的 兩個電機(jī)(用于上下調(diào)光的水平調(diào)光執(zhí)行器以及用于彎道照明的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的電 機(jī))，提高了控制的效率，節(jié)約了成本。
圖4示出了本實用新型的工作原理當(dāng)車輛行車狀態(tài)改變，需要改變汽車前
照燈
的照射角度時，車身ECU根據(jù)車身傳感器的檢測信號，通過車身UN總線發(fā)送一 個控制信號到旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器接收到該信號后，首先判斷該信號是控制 旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器還是控制水平調(diào)光馬達(dá)，如果該信號是控制水平調(diào)光步進(jìn)電機(jī)，則 PCB線路板上的MCU根據(jù)信號計算出對水平調(diào)光步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整需要的脈沖 數(shù)，并產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖，通過電機(jī)控制模塊輸出到水平調(diào)光步進(jìn)電機(jī)；如果確認(rèn) 該信號是控制旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的，則根據(jù)霍爾傳感器的輸出信號判斷旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器輸出 軸的位置，計算當(dāng)前位置與控制信號指定位置的位置差，計算步進(jìn)電機(jī)需要運(yùn)行 的步數(shù)并且把模擬信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動歩進(jìn)電機(jī)所需要的脈沖信號，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)工 作。以上過程都是在PCB線路板上完成，其核心為單片機(jī)。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行后，通 過齒輪組傳動，將步進(jìn)電機(jī)的歩距角(步進(jìn)電機(jī)每走一步，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn) 過的角度)由15度轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器輸出軸的0.1度，使旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的控制精 度更高，并且，由于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于驅(qū)動頻率，因此，只要在滿足旋轉(zhuǎn)執(zhí) 行器的輸出扭矩的前提下，通過改變單片機(jī)輸出脈沖信號的頻率，就可以控制光 線出射角度變化的快慢，使旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的動態(tài)響應(yīng)性能更好；旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的位置 反饋是通過一套霍爾傳感器實現(xiàn)的。在與輸出軸相連的次級齒輪(第二中間齒 輪9)上，用膠水固定一形狀不對稱的磁環(huán)，這樣，在旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器動作時，就能 通過齒輪的傳動，帶動該磁環(huán)轉(zhuǎn)動，從而在其周圍得到一個變化的磁場；線路板 上的霍爾檢測芯片可以根據(jù)該磁場的變化，產(chǎn)生一個變動的電信號反饋給單片 機(jī)，單片機(jī)就能根據(jù)該信號的大小判斷出旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器輸出軸所處的位置，進(jìn)而可 以判斷旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器是否正常工作。
顯而易見，熟悉前照燈燈光控制技術(shù)的人在不違背本實用新型的精神或者 不超出其范圍的情況下可對本實用新型的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器作出種種修改和變形，包括 PCB線路板設(shè)計、傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計、外殼與內(nèi)部各元件的配合設(shè)計等等。因此， 倘若對本實用新型的種種修改和變型處在所附的權(quán)利要求書及其等同物的范圍 內(nèi)，則本實用新型包括這些修改和變型。
權(quán)利要求1、一種汽車前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，包括外殼，外殼設(shè)有輸出軸，其特征在于該輸出軸設(shè)有輸出軸齒輪，該輸出軸齒輪通過傳動齒輪組與步進(jìn)電機(jī)連接，在外殼內(nèi)還設(shè)有線路板，步進(jìn)電機(jī)的輸入端與線路板電路連接，傳動齒輪組內(nèi)設(shè)有磁環(huán)，磁環(huán)與霍爾芯片相耦合，該霍爾芯片與線路板電路連接。
2、 按權(quán)利要求1所述的汽車前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，其特征在于該傳動齒輪組 包括與輸出軸齒輪嚙合連接的第一中間齒輪，第一中間齒輪與第二中間齒輪固定 連接，第二中間齒輪與第三中間齒輪嚙合連接，第三中間齒輪與第四中間齒輪固 定連接，第四中間齒輪與第五中間齒輪嚙合連接，第五中間齒輪與步進(jìn)電機(jī)的輸 出軸固定連接，磁環(huán)與第二中間齒輪連接，霍爾芯片設(shè)在磁環(huán)上方的線路板上。
3、 按權(quán)利要求1或2所述的汽車前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，其特征在于輸出軸的 頭部加工成花鍵的形式，在輸出軸的下部設(shè)有預(yù)緊彈簧。
4、 按權(quán)利要求3所述的汽車前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，其特征在于外殼設(shè)有外殼 卡槽，預(yù)緊彈簧的--端固定在外殼卡槽上，預(yù)緊彈簧的另一端固定在設(shè)在輸出軸 上的輸出軸卡槽上。
5、 按權(quán)利要求2所述的汽車前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，其特征在于輸出軸齒輪為 扇形結(jié)構(gòu)，扇形的圓弧設(shè)有與第一中間齒輪相嚙合的齒，外殼內(nèi)還設(shè)有與該扇形 齒輪相配合的定位擋塊。
6、 按權(quán)利要求1所述的汽車前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，其特征在于步進(jìn)電機(jī)的外 殼設(shè)有卡爪，該旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的外殼設(shè)有與該卡爪相配合的槽口。
7、 按權(quán)利要求1所述的汽車前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，其特征在于線路板與車身 通過信號線連接。
專利摘要本實用新型涉及一種用于汽車前照燈的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，其特征在于該輸出軸設(shè)有輸出軸齒輪，該輸出軸齒輪通過傳動齒輪組與步進(jìn)電機(jī)連接，在外殼內(nèi)還設(shè)有線路板，步進(jìn)電機(jī)的輸入端與線路板電路連接，在傳動齒輪組上設(shè)有磁環(huán)，磁環(huán)與霍爾芯片相耦合，該霍爾芯片與線路板電路連接。本實用新型使用步進(jìn)電機(jī)提供使燈具射燈單元旋轉(zhuǎn)所需要的動力。步進(jìn)電機(jī)動作后，通過傳動一系列齒輪組的傳動來改變與其相連的汽車前照燈射燈單元的角度，使射燈單元繞其輸出軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)汽車前照燈的轉(zhuǎn)彎照明，通過磁環(huán)和霍爾芯片的配合使用，可以判斷旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器運(yùn)行是否正常，為旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的位置精度提供了保證。本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于控制精度和傳動可靠性高。
文檔編號B60Q1/115GK201002553SQ20062016247
公開日2008年1月9日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者朱明華, 蔣旻昊 申請人:上海小糸車燈有限公司