汽车大灯调光电机的系统优化

陈金 1 刘冲文 2

宁波精华电子科技股份有限公司，浙江省宁波市 315000

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摘要：本文介绍了汽车前照灯调光系统的作用、要求、分类及原理，并简述了该类调光系统的优化过程。

关键词： 调节 前照灯 视觉范围 结构性优化

引言 ：随着中国经济的快速发展，中国已经连续10年成为全球 最大的汽车生产国和第一大新车市场。面对扑面而来的购车需求和大汽车时代，消费者对汽车驾驶的安全性和舒适性的 需求变得越来越突出。 在夜间行驶时，汽车灯光对车辆安全性起到至关重要的

作用，但在车辆使用中，由于车辆不同载荷的变化会引起前照灯的近光光束在垂直方向上的变化，其容易导致车辆灯具对路面照度和照射的距离产生变化，对周边车辆和行人等其

他道路使用者产生眩目等影响，对车辆行驶有不安全的因素。为了避免类似风险的出现，提高车辆安全性，车辆的灯光调光系统应运而生。中国刚刚实行发布的新标准GB4785—

2019的第5.2.6.2条“前照灯调光装置”对近光调光装置有明 确的要求，是车辆型式认证的重要判断依据，法规中明确定 义灯具本身必须配备调光装置或者能调节明暗截止线高度的装置。 随着汽车技术的发展，特别是汽车电子软件技术的发展 突飞猛进，汽车车灯的近光调光装置系统也出现了新的变 化。面对这个变化，本文介绍一种通过新方式实现车辆近

光高度调节的调光装置系统。前照灯作为汽车必不可缺的零部件，不仅是车身外观的重要组成部分，还是指示车辆前端照明、影响行驶安全 的法规强制件。为了满足强制性标准 GB4785《汽车及挂 车外部照明和光信号装置的安装规定》的要求和人们对汽 车前照灯的照明性能要求的提高，通常对前照灯增加了调 光系统。本文以我公司目前应用调光系统为 例对其优化过程等做了简要阐述。

背景技术：

汽车前照灯调光系统的作用及要求 ：在不同路况、车身负载不均衡、汽车进行加速、制动等 行驶状态下，汽车车身姿态会发生较大变化。当相对于设 计车身姿态，车身前部抬高时，前照灯灯光会上扬，反之则灯光向下倾斜。 为解决车身倾斜引起的路面照射距离变化的问题，人 们需要在灯光倾斜时将灯光调整到设计时的规定角度范围。

汽车前照灯调光系统有三个作用：

①保证驾驶员的最佳视觉范围； ②避免其它道路使用者眩目； ③由于在汽车行驶过程中能调节灯光，提高了驾驶的 舒适性和安全性。 汽车前照灯调光系统基本要求：灯光调节方便、调节 机构可靠、调节方向可控、不引起灯光的跳动、不能引起反光镜的变形等。

照射高度要求

汽车近光灯的灯光在实际设计和使用时， 其照射位置相对于基准中心高度会向下倾斜一

定的角度，称之为倾斜度，通常用百分数来表 示。倾斜度是综合了法规要求、灯光性能、驾 驶视野和制动安全距离等因素匹配设计的结 果；近光灯在初始倾斜度位置时的照射效果最 佳。按照 GB 4785—2007《汽车及挂车外部照明 和光信号装置的安装规定》，倾斜度计算式为a=(h1-h2/L)*100%式中：a 为倾斜度，用百分数表示；h1为在垂直 屏幕上测量上述特性点的离地高度，mm，该垂直屏 幕与车辆纵向对称平面垂直，且位于车前 L 距离处； h2为基准中心的离地高度，mm，该基准中心是 h1特 性点的标称原点；L 为屏幕到基准中心的距离，mm。

车辆在出厂时均会经过调光处理，将近光灯光照 位置调整到初始倾斜度的位置；但在用户使用过程 中，由于车辆载荷会根据载质量的不同发生变化，会 导致光轴中心和近光明暗截止线高度发生相应的改 变。一般来说，车辆满载时，灯光照射位置将向下移 动，使驾驶员在夜间的驾驶视野降低，影响行车安全。 为了保证驾驶员的夜间驾驶视野，需要增加灯光高度 调节装置来应对不同载荷条件下的车辆，使车辆在各种载荷下均能满足近光灯的倾斜度位于初始值位置，确保近光灯达到最佳照射效果

现阶段普遍使用的前照灯调光机构

前照灯调光机构 前照灯调光结构为近光调光执 行机构，其设计尺寸是需要根据灯具造型和近光透镜模块尺 寸来设计。根据三点式的调光结构设计原理，调光电机控制 调光机构其中一个活动点的位置，前照灯调光结构依据电机 的移动量，使发光体透镜模块以其他2个相对稳定的固定点 为轴进行旋转，从而实现在车辆不同载荷下，对近光光束在 照射方向上水平角度的调整。

当前调光照明技术存在的缺陷

随着汽车安全照明技术的发展，汽车的智能调光系统的应用越来越广泛，特别是应用于汽车前照明灯的汽车大灯调光电机，这种调光电机的工作原理是通过壳体内的电机驱动，电机带动内部传动机构转动，从而带动球头顶杆伸缩，球头带动大灯的反光碗以旋转轴前后摆动，从而使汽车的光源距离发生变化，照射不同范围。该调光电机安装在大灯的灯壳上，从而对汽车大灯的光源距离进行调节。在现有技术中，调光电机上通常设置有一个圆柱孔，通过使灯壳上的圆柱伸入到调光电机的圆柱孔内，这样就能将调光电机固定在灯壳上，该种固定方式存在以下缺陷：1、在车辆行驶过程中，电机的耐震性偏弱，会出现圆柱断裂的情况，影响到调光电机工作；2、该种固定结构不稳固，电机会出现晃动的情况，从而导致光源距离的调节误差大。

针对缺陷的具体优化方案

实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、能够提高调光电机的耐震性，且能够避免调光电机出现晃动的汽车大灯调光电机的结构。汽车大灯调光电机的结构，包括电机本体，电机本体包括电机基座、与电机基座连接的上盖以及用于将电机本体固定在大灯灯壳上的电机固定机构，电机固定机构包括至少一个供汽车大灯灯壳上的定位柱嵌入的定位孔，定位孔包括定位圆腔以及与至少一个定位圆腔连通的定位倾斜槽。

而这样有益效果是：采用上述结构的汽车大灯调光电机的结构，该结构中的定位孔设置了与定位圆腔连通的定位倾斜槽，可以供新设计出来的非圆柱形结构定位柱嵌入，非圆柱形结构为定位圆柱与定位三角筋一体成型的结构，电机本体上的定位圆腔刚好供灯壳上的定位圆柱嵌入，电机本体上的定位倾斜槽刚好能够供定位三角筋嵌入，那么灯壳上带有三角筋的定位圆柱就刚好能嵌入到定位孔内，该种固定结构能够提高调光电机的耐震性，避免出现圆柱断裂的情况，避免影响到调光电机工作。该种固定结构相比原有技术更加稳固，电机不会出现晃动的情况，不会导致光源距离的调节误差大。

电机固定机构还包括供灯壳上定位圆柱穿过的定位通孔，该定位通孔位于定位圆腔的底部，采用该结构，嵌入到定位圆腔内的定位圆柱，该定位圆柱能够穿过定位通孔，与电机本体的上盖牢固地固定在一起，该结构可以提高调光电机与灯壳之间的稳固性，避免定位圆柱断裂，且能够避免电机出现晃动，电机固定机构还包括设置在电机基座上且与定位通孔对应的定位圆槽，采用该结构，穿过定位通孔的定位圆柱能够直接伸入到电机基座上的定位圆槽内，这样可以提高调光电机与灯壳之间的稳固性，避免定位圆柱断裂，且能够避免电机出现晃动，定位孔位于电机本体的边缘处，采用该结构，将定位孔设置在电机本体的边缘处，可以提高调光电机的结构布局合理性，且能够进一步提高调光电机与灯壳之间的稳固性，定位孔的数量为两个，采用该结构，将定位孔设置为两个，可以提高调光电机的结构布局合理性，且节省成本。位倾斜槽的数量为三个，所述三个定位倾斜槽均匀的分布在定位圆腔的周围，采用该结构，三个均匀分布在定位圆腔的周围的定位倾斜槽，可以进一步提高调光电机与灯壳之间的稳固性，避免定位圆柱断裂，且能够避免电机出现晃动。电机本体还包括安装在电机基座内的电路板以及设置在电机基座上用于固定电路板的卡扣机构，采用该结构，通过在电机基座上设置一个卡扣机构，该卡扣机构可以将电路板固定在电机基座内，这样就能防止电路板晃动，影响调光电机的性能。卡扣机构包括与电机基座一体成型的固定柱以及与固定柱连接的卡勾，所述卡勾与固定柱为一体成型结构，采用该结构，将电路板安装到电机基座内，然后通过卡勾勾住电路板，使电路板固定在电机基座的内表面上，该结构在没安装上盖的情况下，也不会出现电路板掉落的情况，该结构简单，能够稳固地将电路板固定住，提高调光电机的性能。卡扣机构还包括设置在电机基座上的通孔，所述固定柱穿过通孔伸入到电机基座内，采用该结构，可以在生产调光电机时，方便脱模。

该结构可能存在的异音问题与配套的检测维修模式

异音故障诊断一直以来是故障诊断领域备受关 注的研究方向。本文所研究的车灯电机调节装置，采用的是塑 料材质的小模数齿轮传动，而非传统的齿轮箱机构， 因小模数塑料齿轮有着重量轻、噪声低、自润滑良 好、生产效率高和制造成本低等优点，现已广泛应用 于汽车电器等各领域［但是我国在塑料齿轮箱 传动的电机异音故障诊断分析研究不够深入，加上 小模数塑料齿轮是注塑成型的，其精度等方面不如 金属齿轮，易出现制造误差，导致装配后其运行过程 中的不稳定性，从而引起产品异音。这种异音产生 原因复杂，产生位置多样，但总体来说并非大的故 障，因而在实际生产中不需要做产线上故障定位，仅 需要分选出正常件和异音件即可。而异音本身就是一个相对主观的存在，是人耳对产品声音品质的感 受。在选择特征参数不够准确的情况下，利用机器 学习方法有时候反倒分辨率不高。基于以上分析并 通过实践，在诊断方法上利用将主观决策数学 化的层次分析法( AHP) 对调光电机进行异音识别， 在识别的有效性、可靠性、可行性、简明性和广泛的 适应性方面具有良好的工程应用价值，也能基本上解决该类问题。

该种设计模式的优点

这种汽车大灯调光电机的结构，包括电机本体1，如图1所示，电机本体1包括电机基座2、与电机基座2连接的上盖3以及用于将电机本体1固定在大灯灯壳4上的电机固定机构，电机固定机构包括供汽车大灯灯壳4上的定位柱5嵌入的定位孔6，定位孔6包括定位圆腔127以及与定位圆腔127连通的定位倾斜槽8。图1中采用上述结构的汽车大灯调光电机的结构，该结构中的定位孔6设置了与定位圆腔127连通的定位倾斜槽8，可以供新设计出来的非圆柱形结构定位柱5嵌入，非圆柱形结构为定位圆柱9与定位三角筋10一体成型的结构，电机本体1上的定位圆腔127刚好供灯壳上的定位圆柱9嵌入，电机本体1上的定位倾斜槽8刚好能够供定位三角筋10嵌入，那么灯壳上带有三角筋的定位圆柱9就刚好能嵌入到定位孔6内，该种固定结构能够提高调光电机的耐震性，避免出现圆柱断裂的情况，避免影响到调光电机工作。该种固定结构相比原有技术更加稳固，电机不会出现晃动的情况，不会导致光源距离的调节误差大

结束语

结合汽车电气化的发展趋势，本文介绍了一种近光调光 装置系统的设计思路和控制原理，利用整车原有的平台，增 加软件功能和模块，通过整车通信协议，实现了对近光调光的控制。整个控制系统具有很好的成本优势，便于实现平台化，推动了汽车电子整体化、系统化，让汽车电子和灯光技术发展网络化，让车辆驾驶更加安全舒适。

参考文献：

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［2］ GB7258—2012， 机动车运行安全技术条件［S］.

［3］ 乌曼（美）. 电机学（第七版）［M］. 刘新正， 苏少平， 高 琳， 译.北京： 电子工业出版社， 2014.

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