CN102582506B - 一种转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向装置，包括：驱动部、旋转部和转动轴。驱动部具有输出轴，输出轴上设置有锥形蜗杆，锥形蜗杆能够通过输出轴进行转动。转动部的上侧边缘部分设置有齿牙，齿牙与锥形蜗杆啮合配合。转动轴设置于旋转部上，并远离旋转部设置有齿牙的边缘的一端，该结构设计能够使得旋转部围绕转动轴进行旋转动作，并且在旋转部进行转动时，齿牙能够围绕转动轴的轴线进行转动。本发明所提供的转向装置通过上述结构设计，采用锥形蜗杆通过与旋转部的一级传动形式实现车灯的转向操作，不仅使得该转向装置具有较高的传动精度，还能够实现解决现有技术中旋转执行器体积较大问题的目的。

Description

一种转向装置

技术领域

本发明涉及汽车自动化技术领域，特别涉及一种转向装置。

背景技术

随着汽车电子技术的不断发展，安全驾驶与智能驾驶对汽车电子及汽车结构设计领域提出了越来越高的要求。其中自适应车灯转向系统(AFS：Adaptive Front-lighting system)，是一种为了解决汽车夜间行驶时视角问题的系统。在该系统中汽车车灯能够将灯的照射方向及时转动到驾驶员所要转向的方向，以使驾驶员能够清楚的了解到将要转向的方向的具体情况，从而提高驾驶安全性。自适应车灯转向系统中最关键的装置之一就是汽车车灯水平转向驱动器。在现有技术中，水平转向驱动器的结构的种类较多，但是大体构造均包含以下几部分：1)步进电机，提供驱动动力并输出预定转动角度；2)传动装置，作用是减速以及放大步进电机的输出扭矩；3)输出装置，与被驱动的灯头连接，以驱动灯头转动；4)转角精度控制系统，该系统由传感器感知转角位置，并与预存值进行比较，当产生误差时，由该驱动器自带的控制单元发出指令，对角度进行修正。

在汽车技术领域中，任何一个零部件，在满足其使用性能的情况下，要求部件的体积越小越好。在上述的自适应车灯转向系统中，旋转执行器安装在汽车车灯的灯室内，如果旋转执行器体积能够减小，将会提高车灯安装的安装简便性。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的旋转执行器的结构示意图。

一种现有技术中典型的旋转执行器，包括两级传动，第一级传动采用蜗轮蜗杆传动，第二级采用平行轴外传动。采用两级传动的传动方式，虽然能够实现车灯的转向操作，但是其结构复杂、体积较大，不便于安装，并且在两级传动中，每一级都存在传动误差，将会降低旋转执行器的传动精度。

综上所述，如何解决现有技术中旋转执行器体积较大以及低传动精度的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种转向装置，该转向装置通过其结构能够实现解决现有技术中旋转执行器体积较大以及低传动精度问题的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种转向装置，主要用于汽车车灯的转向，包括：

驱动部，所述驱动部的输出轴上设置有锥形蜗杆；

旋转部，所述旋转部的上侧边缘部分设置有与所述锥形蜗杆啮合的齿牙；

用于与汽车车灯相连的转动轴，所述转动轴设置于所述旋转部上，并远离所述旋转部设置有所述齿牙的一端。

优选地，所述驱动部为步进电机。

优选地，本发明还包括对所述驱动部的输出轴提供推力的弹性部件，所述弹性部件与所述输出轴安装有所述锥形蜗杆相对的一端相抵接。

优选地，所述弹性部件为U型弹片。

优选地，所述旋转部上设置有所述齿牙的边缘为弧形边缘。

优选地，所述旋转部为扇形旋转部。

优选地，所述旋转部上的齿牙于竖直方向上的投影形状构成包络结构，所述旋转部上的齿牙与所述旋转部形成包络体结构。

优选地，所述锥形蜗杆上的全部轮齿具有相同的模数。

本发明提供了一种转向装置，主要用于汽车车灯的转向，应用于汽车的自适应车灯转向系统中，用以调整汽车车灯的照明方向及时转动到驾驶员所要转向的方向上，从而使得驾驶员能够清楚的了解到将要转向的方向的具体情况，提高驾驶安全性。为了实现对汽车车灯的转向操作，本发明所提供的转向装置包括：驱动部、旋转部和转动轴。其中，驱动部用于提供车灯转向动力，驱动部具有输出轴，输出轴上设置有锥形蜗杆，锥形蜗杆能够通过输出轴进行转动。旋转部能够进行转动，转动部的上侧边缘部分设置有齿牙，齿牙与锥形蜗杆啮合配合。转动轴设置于旋转部上，并远离旋转部设置有齿牙的边缘的一端，该结构设计能够使得旋转部围绕转动轴的轴线进行旋转动作，并且在旋转部进行转动时，齿牙能够围绕转动轴的轴线进行转动。在上述转向装置的结构设计中，当驱动部驱动锥形蜗杆进行旋转时，由于锥形蜗杆与旋转部上的齿牙啮合配合，旋转部能够围绕转动轴的轴线进行转动。转动轴与旋转部相连接，旋转部转动时带动转动轴围绕自身的轴线转动，此时转动轴的端部与汽车车灯相连接，则能够实现汽车车灯转向的目的。在本发明所提供的转向装置中，首先，由于本装置采用一级传动，直接由锥形蜗杆带动旋转部转动(由于转动轴是设置于旋转部上，因此可以将转动轴视为旋转部的一部分)实现车灯的转向，采用一级传动引入的传动误差较小，因此能够实现提高传动精度的目的；并且，采用一级传动，其转向装置的结构简单，体积较小，便于本发明的安装操作；另外，由于采用锥形蜗杆与旋转部上齿牙的啮合方式实现连接，该连接结构类似于现有技术中的锥涡轮锥蜗杆结构，具有较大的传动比，从而能够满足车灯转向的动力输出要求。本发明所提供的转向装置通过上述结构设计，不仅具有较高的传动精度，还能够实现解决现有技术中旋转执行器体积较大问题的目的。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的旋转执行器的结构示意图；

图2为本发明一种实施例中转向装置的结构示意图；

图2中部件名称与附图标记的对应关系为：

驱动部1；锥形蜗杆11；

旋转部2；齿牙21；

转动轴3；

弹性部件4。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种转向装置，该转向装置通过其结构能够实现解决现有技术中旋转执行器体积较大以及低传动精度问题的目的。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明一种实施例中转向装置的结构示意图。

本发明提供了一种转向装置，主要用于汽车车灯的转向，应用于汽车的自适应车灯转向系统中，用以调整汽车车灯的照明方向及时转动到驾驶员所要转向的方向上，从而使得驾驶员能够清楚的了解到将要转向的方向的具体情况，提高驾驶安全性。为了实现对汽车车灯的转向操作，本发明所提供的转向装置包括：驱动部1、旋转部2和转动轴3。其中，驱动部1用于提供车灯转向动力，驱动部1具有输出轴，输出轴上设置有锥形蜗杆11，锥形蜗杆11能够通过输出轴进行转动。旋转部2能够进行转动，转动部的上侧边缘部分设置有齿牙21，齿牙21与锥形蜗杆11啮合配合。转动轴3设置于旋转部2上，并远离旋转部2设置有齿牙21的边缘的一端，该结构设计能够使得旋转部2围绕转动轴3的轴线进行旋转动作，并且在旋转部2进行转动时，齿牙21能够围绕转动轴3的轴线进行转动。在上述转向装置的结构设计中，当驱动部1驱动锥形蜗杆11进行旋转时，由于锥形蜗杆11与旋转部2上的齿牙21啮合配合，旋转部2能够围绕转动轴3的轴线进行转动。转动轴3与旋转部2相连接，旋转部2转动时带动转动轴3围绕自身的轴线转动，此时转动轴3的端部与汽车车灯相连接，则能够实现汽车车灯转向的目的。在本发明所提供的转向装置中，首先，由于本装置采用一级传动，直接由锥形蜗杆11带动旋转部2转动(由于转动轴3是设置于旋转部2上，因此可以将转动轴3视为旋转部2的一部分)实现车灯的转向，采用一级传动引入的传动误差较小，因此能够实现提高传动精度的目的；并且，采用一级传动，其转向装置的结构简单，体积较小，便于本发明的安装操作；另外，由于采用锥形蜗杆11与旋转部2上齿牙21的啮合方式实现连接，该连接结构类似于现有技术中的锥涡轮锥蜗杆结构，具有较大的传动比，从而能够满足车灯转向的动力输出要求。本发明所提供的转向装置通过上述结构设计，不仅具有较高的传动精度，还能够实现解决现有技术中旋转执行器体积较大问题的目的。

为了能够实现更加精准的车灯转向控制，在本发明的一个具体实施方式中，驱动部1为步进电机，步进电机的输出轴上设置有锥形蜗杆11。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。如果采用“步距角”较小的步进电机时，由于步进电机每一步的转动角度较小，能够实现精度较高的转向控制。

由于本发明提供的转向装置是通过锥形蜗杆11与旋转部2上的齿牙21相互啮合实现传动的，该结构类似于现有技术中的锥涡轮锥蜗杆结构，在这种连接结构中，锥形蜗杆11上的轮齿与旋转部2上的齿牙21之间具有较大的间隙。为了减小这种齿牙21之间的间隙，本发明还提供了弹性部件4，弹性部件4与输出轴安装有锥形蜗杆11相对的一端抵接，弹性部件4在产生形变后，能够对驱动部1的输出轴提供推力。作为一般性常识可知，在类似于电机等驱动装置中，进行旋转的输出轴都具有沿其轴线方向上的较小的活动量。因此，当弹性部件4作用于传动部件的输出轴上时，能够推动输出轴移动，使得输出轴带动锥形蜗杆11顶住旋转部2上的齿牙21，通过该结构设计减小锥形蜗杆11上的轮齿与旋转部2上的齿牙21之间的间隙，提高传动的可靠性。

具体地，在本发明的一个实施方式中弹性部件4为U型弹片。U型弹片具有两个摆臂，这两个摆臂由于制作材料的材料性能，例如铜质弹片，在发生形变时能够产生回复力。压缩U型弹片的两个摆臂使其间距减小，固定其中一个摆臂，另一个摆臂与驱动装置的输出轴相抵接，此时，U型弹片所产生的回复作用将给与输出轴一个推力，该推力作用输出轴实现锥形蜗杆11与旋转部2上的齿牙21之间间距的减小。此外，其他的能够实现推动驱动部1的输出轴的部件均可应用于本发明中，例如弹簧。在采用弹簧时，弹簧在压缩状态下，一端固定设置，另外一端则与驱动部1的输出轴相连接，也可以实现对输出轴的推动作用。

一般情况下，如果一个部件能够进行旋转运动时，为了保证该部件具有限定的转动空间，该部件大多会采用具有弧形边缘的结构设计。例如，采用圆盘结构的部件，围绕其圆盘中心线进行旋转时，该部件所占用的转动空间是固定的。在本发明中，由于旋转部2在工作时需要进行转动，为了能够使得旋转部2转动时占用的空间固定，旋转部2上设置有齿牙21的边缘为弧形边缘。

具体地，基于上述实施例，在本发明的另外一个实施方式中，旋转部2采用扇形结构，旋转部2为扇形旋转部2。采用扇形结构的旋转部2类似于上述圆盘结构的一部分，在旋转部2转动时，其转动空间一定。

在此需要说明一下，包络是一种可以认为由许多椭圆形曲线交织而成的结构。在本发明的一个具体实施方式中，旋转部2上的齿牙21于竖直方向上的投影形状构成包络结构，旋转部2上的齿牙21与旋转部2形成包络体结构。本发明所提供的转向装置，通过采用锥形蜗杆11以及旋转部2包络体结构，不仅能够在很小的中心距下实现很大的传动比，且强度也能满足要求。因为锥蜗轮锥蜗杆传动重合度非常大，能达到锥蜗轮所有齿数的10％。

具体地，本发明所提供的锥形蜗杆11上的全部轮齿具有相同的模数，如此设置不仅便于蜗杆的制造，还能够使得传动具有较高的平稳性。

以上对本发明所提供的一种转向装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种转向装置，用于汽车车灯的转向，其特征在于，包括：

驱动部(1)，所述驱动部(1)的输出轴上设置有锥形蜗杆(11)；

旋转部(2)，所述旋转部(2)的上侧边缘部分设置有与所述锥形蜗杆(11)啮合的齿牙(21)；

用于与汽车车灯相连的转动轴(3)，所述转动轴(3)设置于所述旋转部(2)上，并远离所述旋转部(2)设置有所述齿牙(21)的一端；

还包括对所述驱动部(1)的输出轴提供推力的弹性部件(4)，所述弹性部件(4)与所述输出轴安装有所述锥形蜗杆(11)相对的一端相抵接；

所述旋转部(2)上的齿牙(21)于竖直方向上的投影形状构成包络结构，所述旋转部(2)上的齿牙(21)与所述旋转部(2)形成包络体结构。

2.根据权利要求1所述转向装置，其特征在于，所述驱动部(1)为步进电机。

3.根据权利要求1所述转向装置，其特征在于，所述弹性部件(4)为U型弹片。

4.根据权利要求1所述转向装置，其特征在于，所述旋转部(2)上设置有所述齿牙(21)的边缘为弧形边缘。

5.根据权利要求4所述转向装置，其特征在于，所述旋转部(2)为扇形旋转部(2)。

6.根据权利要求1至5任一项所述转向装置，其特征在于，所述锥形蜗杆(11)上的全部轮齿具有相同的模数。