Адаптивная фара головного освещения автомобиля
ADAPTIVE CAR HEAD LAMP

Изобретение относится к автомобильной светотехнике, а более конкретно к конструкциям световых приборов автотранспортных средств, устройствам регулирования и корректирования положения светового пучка на дорожном полотне, и может быть использовано в качестве адаптивной фары в составе системы головного освещения автомобиля. Ожидаемый технический результат при осуществлении изобретения – увеличение точности и скорости перемещения линзы при создании требуемого светораспределения в режимах ближнего, дальнего, противотуманного света и дневных ходовых огней при резких изменениях скорости, маневра автомобиля, погодных условий, а так же своевременное снижение слепимости при встречном разъезде транспортных средств.
Известно устройство для регулирования положения светового пучка фары транспортного средства, включающее источника света, эллипсоидный отражатель, волоконно-оптический преобразователь изображения, линзу. Процесс регулирования положения светового пучка фары относительно дорожного полотна осуществляется поворотом волоконно-оптического преобразователя изображения относительно второй фокальной точки эллипсоидного отражателя в горизонтальной и/или вертикальной плоскостях [1]. К недостаткам данного устройства можно отнести невозможность изменения ширины светового пучка в зависимости от скорости и маневра автомобиля, создания требуемого светораспределения при изменении погодных условий, а так же ослепление водителей транспортных средств при встречном разъезде.
Наиболее близкой к заявляемому устройству является адаптивная система головного освещения автомобиля [2], содержащая корпус, эллипсоидный отражатель, конденсорную линзу, RGB светодиод, три шаговых двигателя для вертикального, горизонтального и продольного перемещения линзы соответственно (фиг.1), где: 1 – RGB светодиод, 2- отражатель, 3 – двигатель обтюратора противотуманного света, 4 – корпус фары, 5 – направляющие горизонтального перемещения линзы, 6 – рамка вертикального перемещения линзы, 7 – конденсорная линза, 8 – двигатель вертикального перемещения, 9 – рамка горизонтального перемещения линзы, 10 – двигатель горизонтального перемещения линзы, 11 – двигатель обтюратора ближнего света, 12 – направляющие продольного перемещения отражателя, 13 – двигатель продольного перемещения отражателя.
Конструкция фары позволяет осевым перемещением отражателя изменять ширину светового пучка. Поворот светового пучка происходит перемещением линзы в горизонтальной плоскости в зависимости от скорости движения и положения рулевого колеса. Хотя система и обеспечивает изменение освещенности дорожного полотна в зависимости от скорости движения и положения рулевого колеса это возможно только на одной скорости движения, поскольку радиус кривизны поверхности перемещения линзы задан жёстко конструкцией фары.
Предлагаемое техническое решение направлено на улучшение светораспределения дорожного полотна на дальнем, ближнем и противотуманном свете в зависимости от положения рулевого колеса на всех скоростях движения автомобиля.
Ожидаемый технический результат при реализации предлагаемого изобретения – это повышение точности реализации светораспределения дальнего, ближнего и противотуманного света, а так же повышение безопасности дорожного движения вследствие отсутствия деформации светового пучка при изменении положения рулевого колеса на всех скоростях движения.
Это достигается за счет того, что в известной системе головного освещения в фаре, содержащей корпус, эллипсоидный отражатель, конденсорную линзу, RGB светодиод перемещение линзы по сферической поверхности заменено продольным перемещением ее углов.
Отличительными конструктивными признаками фары для повышения точности создания светораспределения от ближайшего аналога является введение дополнительного четвертого шагового двигателя. При этом все двигатели размещены по углам прямоугольной фары и соединены с линзой направляющими с шаровыми креплениями.  Одна из направляющих цельная и является опорной. Три других сборные и состоят из двух частей с шаровыми подпружиненными соединениями для создания вертикального и горизонтальной перемещений линзы.
Конструкция заявляемой адаптивной фары и ее разрез приведены на фиг. 2, где: 1, 16 – двигатели продольного перемещения линзы, 2, 15 – направляющие  продольного перемещения линзы, 3 – RGB светодиод, 4, 14 – ограничители направляющих  перемещения линзы,  5 – отражатель, 6 – двигатель обтюратора противотуманного света, 7, 13 – шаровые подпружиненные соединения направляющих, 8 – корпус фары,  9, 11 – шаровые крепления линзы, 10 – конденсорная линза, 12 – двигатель обтюратора ближнего света.
Благодаря наличию этих признаков в конструкции заявляемого устройства расширились функциональные возможности изделия, достигнут описанный выше технический результат, что в итоге дало возможность решить поставленную задачу и улучшить технические характеристики адаптивной фары головного освещения транспортного средства.
Принципиальным отличием заявляемой фары адаптивного освещения от прототипа является отсутствие сферической поверхности перемещения линзы, что позволяет создать любой радиус ее поворота при повороте рулевого колеса на любой скорости движения. Одна из направляющих 15 выполнена сплошной и является осью опоры при перемещении линзы в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Подпружиненные шаровые соединения 7, 13 в остальных опорах необходимы для обеспечения перемещения линзы в вертикальной и горизонтальной плоскостях из-за уменьшения ее проекции на соответствующие оси при поворотах рулевого колеса.
Сущность изобретения при встречном разъезде транспортных средств поясняется ходом световых лучей при повороте рулевого колеса, представленными на фиг. 3.
R
F
F
R
R
1
2
/
Радиус сферической поверхности движения линзы в прототипе неизменен и определяется конструкцией фары. Он не может быть маленьким, поскольку это не позволит крупногабаритной линзе надежно крепиться и быть неподверженной вибрациям при движении по неровной дороге. Поэтому при движении на любой скорости радиус перемещения линзы будет большим и равным 1, как показано на фиг.3, а. Такое значение радиуса позволяет создавать адаптивное светораспределение при движении по автомагистралям при небольших радиусах поворота дорожного полотна.  При движении на небольших скоростях и городском цикле при подъезде к перекрестку в прототипе отражатель придвинется к линзе для увеличения ширины освещаемой зоны, и фокус сместится из  в  как это показано на фиг.3,а. Тогда для поддержания требуемой ширины светового пучка при повороте на угол α линза должна поворачиваться вдоль сферической поверхности радиусом 2. Однако поскольку в прототипе этот радиус изменить невозможно, то линза будет перемещаться по сферической поверхности с прежним радиусом 1. Вследствие этого при повороте линзы на угол α линза окажется не в положении 2, а в положении 2, что неминуемо приведет к изменению светораспределения на дорожном полотне и оно не будет соответствовать требуемому. В заявляемой фаре адаптивного освещения это проблема решена за счет отсутствия самой сферической поверхности и радиус кривизны сферической поверхности, равно как и расстояние до отражателя устанавливается путем наклона линзы в вертикальной или горизонтальной плоскостях с одновременным ее перемещением на требуемое расстояние от фокуса (см. фиг.3,в) при изменении скорости движения.
Адаптивная фара позволяет увеличить точность создании требуемого светораспределения на дальнем, ближнем и противотуманном свет при изменении положения рулевого колеса на всех скоростях движения транспортного средства, что снижает деформацию светового пучка и освещенность его контрольных точек, увеличивая тем самым безопасность дорожного движения.
Источники информации
1. Патент РФ на изобретение № 2 289 754, кл. F21S8/12, F21V14/00, B60Q 1/04, опубл. 20.12.2006.
2. Патент РФ на изобретение № 2 656 976, кл. B60Q1/14, B60Q 1/04, опубл. 07.06.2018.