汽車車燈轉向機構的探討

摘 要：隨著公路的建設質量越來越好，車輛行駛的速度逐漸提高，因此汽車在高速行駛中的安全問題也被高度重視，這就要求汽車的各項功能都達到符合的標準。傳統的汽車車燈照明都是固定的方式，它的光束會沿著彎道的切線方向射出，這就會給駕駛員造成很大的視覺盲區，所以在彎道處很容易造成車禍的發生。因此，夜間高速行駛的汽車需要有車燈能同步轉向的功能，保證前行的安全。本文就汽車車燈轉向機構做重要的探討，并提出一些可供參考的意見和建議。

關鍵詞：汽車車燈 轉向機構 自動控制系統 安全性能

中圖分類號：U463.651 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（c）-0100-01

1 汽車車燈轉向機構的簡要介紹

1.1 汽車的轉向頭燈

根據調查的數據發現，汽車在夜間行駛時發生車禍的概率遠大于白天，其中因視線阻礙而造成車禍所占比例相當大，因此視線的保持就需要汽車的車燈有良好的性能。因各地形不同導致公路的形狀不同，路況十分復雜，在夜間時，特別在公路的轉彎處，汽車的車燈不能夠迅速同步轉向，造成了公路內側視線盲區，會引發嚴重的車禍。轉向頭燈，就是在駕駛員轉彎的時候，汽車的大燈發出的光線會隨之向轉彎的方向發生一定的偏角，及時照明前方的路況，增加了駕駛員的視野，減少了車禍的發生。轉頭燈偏轉的角度最多是15°，有些汽車的轉頭燈是單邊作動，有的是左右同時轉，甚至是灣內的燈轉動的角度大、灣外的燈轉動的角度小。

1.2 汽車同步轉向控制系統

單邊作動只是單純的應用了大燈后面的步進馬達，再結合方向盤的轉角信息，然后連動步進馬達和方向盤同時發生相同的轉向，這種技術只是單純的機械式的設計。而主動轉向頭具有自動控制系統，它會隨著駕駛員汽車的轉向，迅速做出相對應的轉向。當汽車進入到彎道時，燈光會立即照射到路面上。這樣的照明可以是路面的照明效果增加90%：當汽車進入到半徑為190 m的彎道時，較常規的車燈只能照亮約30 m的范圍，而新的轉頭燈系統能夠照亮約55 m的范圍。車燈的照明和轉向角度的相互配合就能使駕駛員及時看到前方的路面，以便做出相應的反應，調整好駕駛員的駕駛狀態。主動轉向燈控制系統能自動根據駕駛情況做出調整，當處于高速駕駛時，它能迅速跟著方向盤的轉動而轉動，當低俗行駛時，它的旋機結構也自動調節為低速，讓駕駛員更好的適應光速的變化。

1.3 國內外的研究現狀和發展趨向

目前，國際上有2個不同的汽車前燈照明標準，即美國標準和歐洲標準。兩者的最大差別在于近光的配光上，歐洲更加關注對眩光的控制，所以在配光上有15°的截止線，并且照明亮度也很低。而由于美國的公路大多都很寬闊，所以對眩光沒有很高的要求，只要前燈能夠照遠照亮即可。隨著經濟的全球化不斷加快，這兩個標準之間的差別有望被消除，從而建立一個國際化標準。這就需要研發一種可適應兩種標準的全新轉向車燈，它可以根據路況、天氣的不同而做出正確的反應，真正實現照明的安全性。未來的轉向燈將具有智能化、自動化、便捷化等功能，能夠給駕駛員最好的駕駛狀態。

2 汽車車燈轉向機構的設置

2.1 機構的硬件構成

燈體的動作機構是實現光線自動控制的主要構件。傳統的隨大燈系統，燈體動作是由軟件檢測來檢測方向盤不斷變化的脈沖來控制的。在夜間行駛時，隨動的大燈的燈體機構能夠根據方向盤的轉動而迅速轉動。控制系統由燈體動作機構、雙軸傳感器、燈體位置傳感器、定位信號放大濾波電路、步進電機、A/D轉換電路、LIN信號接收單元和控制盒中的MCU單元組成。車姿、輪速傳感器和軸向加速傳感器分布在車輛的不同部位。系統將各路被檢測到的信號分別送到MCU。

2.2 控制系統的工作原理

當系統啟動時，燈體內的燈體姿態傳感器，會把Z軸進行旋轉定位、限位信號和雙軸加速度的X軸基準位置信號分別放大和A/D處理后送至MCU單元。同時，車身傳感器組也將車身的姿態、車速、方向盤轉角和旋轉加速度信號分別送至MCU。二路信號在MCU單元中與預置的參數進行比較，并通過控制算法處理確立燈體的基準位，并且寫入燈體狀態存儲器中。與此同時系統產生電機驅動控制信號由經LIN—BUS數據傳輸模塊，驅使電機完成燈體自檢。當車輛前行時，MCU采集車身傳感器組的前后軸高度傳感器的信號和軸向加速度信號，比照燈體狀態存儲器中的燈體水平基準點的數據，經運算后發出控制信號分別給左右前照燈的水平調光步進電機，指示電機轉動到指定位置，完成自動水平調光。 當汽車駕駛到彎道時，MCU就會采集車身傳感器組的輪速信號和方向盤傳感器的轉向信號、旋轉加速度信號以及橫向加速度傳感器感測到的車身側向信號，再把檢測出的車身轉向信號演算成車身轉向角。比照燈體狀態存儲器中的燈體旋轉基準點，運算后發出控制信號分別給左右前照燈的旋轉調光電機，將燈體轉動到指定位置。與此同時系統監測方向盤的持續轉動，繼續驅動旋轉調節電機，直至大燈隨動轉向動作完成。

還由于燈體的溫度差、道路的不平整、運動造成的磨損、機構與控制的響應滯后等因素，造成燈體的基準位有累積誤差。所以，系統的歸零處理是定位控制的又一大重點。系統設計前要充分考慮到車燈的使用環境，設置的多個傳感器就可以解決系統軟件出現的難題。

2.3 汽車車燈轉向機構的設計要求

車燈轉向機構就是將汽車轉向器上的轉向臂軸的轉動，傳遞到可以繞其轉軸轉動的車燈上，以致車燈隨著車輪達到同步轉向。按照對汽車轉向系的要求可以得出對車燈轉向機構的設計要求是：（1）工作安全可靠，結構和體積較小，質量輕；（2）保證車輪的運動和車燈的轉向一致；（3）機構要求簡單并方便布置，盡量減少其調整量；（4）機掏應該安裝緩沖減震的裝置，延長車燈的使用壽命。

3 汽車車燈轉向機構的總結

公路的安全行駛是最重要的要求，因此要加大汽車在實際道路行駛中的安全的研究。汽車同步轉向車燈為駕駛員掃除了轉彎時的視線盲區，提前照亮了駕駛員的視覺死角，大大降低了交通事故的發生率。但是，汽車車燈轉向機構的研究不能止步，要繼續完善其功能，確保安全性。

參考文獻

[1]陳會.轉向機構對駕駛員傷害的試驗分析[J].客車技術與研究，2011（3）.

[2]卞學良，劉茜，李珂.基于凱恩方法的雙橫臂懸架和轉向機構優化[J].中國公路學報，2011（4）.

[3]王力.淺談雙前軸轉向汽車的檢測問題[J].汽車維護與修理，2011（8）.

[4]彭自力.汽車車燈轉向機構的探討（摘要）[C]//四川省汽車工程學會第一屆二次年會論文集，1991.

[5]周祥基.汽車轉向傳動機構的類型分析與優化設計[D].東南大學，2005.