JP2005149988A - Lighting drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明駆動装置に関し、例えば自動車の前照灯を上下左右に揺動させるAFS(配光可変型前照灯)用駆動機構として利用される照明駆動装置に関する。 The present invention relates to an illumination drive device, for example, an illumination drive device used as a drive mechanism for an AFS (light distribution variable type headlight) that swings a headlight of an automobile vertically and horizontally.
例えば、自動車に装備された照明駆動装置の一つに、自動車の視認安全性を高めるために運転状況に応じて前照灯を上下左右の全方位へ可動させ得るAFS(配光可変型前照灯)用駆動機構がある。このAFS用駆動機構を具備した照明駆動装置としては、例えば前照灯ユニットの光源を上下左右方向に別々の機構で動かすことにより電気制御にて光軸を調整するもの(例えば、特許文献1参照)や、前照灯ユニットの反射板を上下左右方向に単独で動かすことにより光源の光軸を調整するもの(例えば、特許文献2参照)がある。 For example, in one of the lighting driving devices equipped in an automobile, an AFS (variable light distribution type headlight) in which the headlamp can be moved in all directions, up, down, left, and right according to driving conditions in order to improve the visual safety of the automobile. Drive mechanism. As an illumination drive device equipped with this AFS drive mechanism, for example, an optical axis is adjusted by electrical control by moving the light source of the headlamp unit in separate vertical and horizontal directions (for example, see Patent Document 1). ) And the one that adjusts the optical axis of the light source by moving the reflector of the headlamp unit in the vertical and horizontal directions independently (see, for example, Patent Document 2).
前者の特許文献1に開示された照明駆動装置は、車両走行状況に応じて前照灯ユニットを上下方向に傾動させてその配光パターンを上下動させるユニット傾動制御機構と、車両走行状況に応じて前照灯ユニットのシェードを移動させてその配光パターンを変化させる配光可変制御機構とを備えた構成としている。これらユニット傾動制御機構および配光可変制御機構によるビーム照射制御を適宜組み合わせることにより、車両走行状況に即応した配光パターンおよび照射角度でビーム照射可能とし、車両前方路面の視認性向上を図っている。 The illumination driving device disclosed in the former Patent Document 1 includes a unit tilt control mechanism that tilts the headlamp unit in the vertical direction in accordance with the vehicle traveling state to vertically move the light distribution pattern, and the vehicle driving state. And a light distribution variable control mechanism that changes the light distribution pattern by moving the shade of the headlamp unit. By appropriately combining beam irradiation control by these unit tilt control mechanism and variable light distribution control mechanism, beam irradiation can be performed with a light distribution pattern and an irradiation angle that correspond to the vehicle running situation, and the visibility of the road surface ahead of the vehicle is improved. .
また、後者の特許文献2に開示された照明駆動装置は、前照灯の投光範囲を車両の運転状態に応じて変化させる可動リフレクタと光学信号を検出する赤外線カメラとを備えた構成としている。この可動リフレクタを、支持体、軸、軸受およびギアを介してモータにより所定の首振り角で回転させることが可能となっている。
ところで、前述の照明駆動装置は、前照灯ユニット全体または反射板の一部を左右揺動させる駆動アクチュエータと前照灯ユニット全体を上下揺動させるオートレベリング機構とを組み合わせたものであり、駆動機構としては二つのアクチュエータを組み込んだ照明駆動装置となっている。そのため、可動部にアクチュエータを設置した構造となることから、可動部と一体に駆動機構が動くことになり、可動部の軽量コンパクト化を図ることが困難であった。 By the way, the above-described illumination driving device is a combination of a driving actuator that swings the entire headlamp unit or a part of the reflector plate left and right and an auto leveling mechanism that swings the entire headlamp unit up and down. The mechanism is a lighting drive device incorporating two actuators. Therefore, since the actuator is installed in the movable part, the drive mechanism moves integrally with the movable part, and it is difficult to reduce the weight of the movable part.
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、前照灯ユニットまたは反射板をその上下左右全方位へ可動させる構造を、可動部に駆動機構を設置することなく実現し、可動部の軽量コンパクト化を容易に成し得る照明駆動装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to install a drive mechanism in the movable part, with a structure that allows the headlamp unit or reflector to move in all directions. It is an object of the present invention to provide an illumination driving device that can be realized without being performed and can easily achieve a lightweight and compact movable part.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、入出力側にそれぞれ配された入出力部材に対して回転可能に端部リンク部材を連結し、入力側と出力側のそれぞれの端部リンク部材を中央リンク部材に対して回転可能に連結した四つの回転対偶部からなるリンク機構を三組以上有し、各リンク機構の中央部における横断面に関して入力側と出力側を幾何学的に同一とし、前記入出力部材のいずれか一方に光源を設け、前記リンク機構の作動により前記光源を可動させてその光軸を調整可能としたことを特徴とする。このリンク機構でもって光源の光軸を上下左右全方位へ可動させることができ、しかも、可動部にリンク機構の駆動部を設置する必要がなくなる。 As a technical means for achieving the above-mentioned object, the present invention connects the end link members so as to be rotatable with respect to the input / output members respectively arranged on the input / output side. There are three or more sets of link mechanisms consisting of four rotating pairs that rotatably connect the end link members to the center link member, and the input and output sides of the cross section at the center of each link mechanism are geometrical. The light source is provided in any one of the input / output members, and the optical axis can be adjusted by moving the light source by the operation of the link mechanism. With this link mechanism, the optical axis of the light source can be moved in all directions up, down, left, and right, and it is not necessary to install a drive unit of the link mechanism in the movable part.
なお、前述の光源としては、自動車の前照灯が適用可能である。この自動車の前照灯に適用した場合、自動車の運転状態から検出される各種センサの出力信号に基づいて前述のリンク機構を作動させて光軸調整することが望ましい。 In addition, as a light source described above, a vehicle headlamp can be applied. When applied to the headlight of this automobile, it is desirable to adjust the optical axis by operating the above-mentioned link mechanism based on the output signals of various sensors detected from the driving state of the automobile.
前述の構成において、光源に、その光源による投光範囲を規制する反射板を付設した構造が可能であり、その場合、反射板の全体あるいは一部のいずれかを可動させて前記光源の光軸を調整することができる。 In the above-described configuration, a structure in which a light source is provided with a reflecting plate that restricts a light projection range by the light source is possible. In this case, either the whole or a part of the reflecting plate is moved to move the optical axis of the light source. Can be adjusted.
入出力間に設けられた三組以上のリンク機構のそれぞれは、幾何学的に同一形状を有し、そのリンク機構を三組以上としたのは、二自由度機構とするためである。ここで、「リンク機構の中央部における横断面に関して入力側と出力側を幾何学的に同一にする」とは、中央リンク部材の対称面において入力側と出力側に分断した場合に入力側と出力側の幾何学的形状が同一であることを意味する。 Each of the three or more sets of link mechanisms provided between the input and the output has the same geometric shape, and the reason why the three or more sets of link mechanisms are set is to provide a two-degree-of-freedom mechanism. Here, “the input side and the output side are geometrically identical with respect to the cross section at the center of the link mechanism” means that the input side and the output side are separated on the symmetry plane of the central link member. It means that the geometric shape on the output side is the same.
各リンク機構は、四つの回転対偶部からなる三節連鎖を構成している。入力側と出力側のそれぞれの端部リンク部材は球面リンク構造で、三組以上のリンク機構における球面リンク中心は一致しており、また、その中心からの距離も同じである。端部リンク部材と中央リンク部材との連結部となる回転対偶軸は、ある交差角をもってもよいし、平行であってもよい。但し、三組以上のリンク機構における中央リンク部材の形状は幾何学的に同一である。 Each link mechanism constitutes a three-bar chain composed of four rotating pairs. The end link members on the input side and the output side have a spherical link structure, and the spherical link centers in the three or more sets of link mechanisms coincide with each other, and the distances from the centers are also the same. The rotation pair axis that becomes the connecting portion between the end link member and the central link member may have a certain crossing angle or may be parallel. However, the shape of the central link member in the three or more sets of link mechanisms is geometrically the same.
また、本発明は、前述の構成において、二つ以上のリンク機構における入力部材と端部リンク部材間の回転対偶部に、前記端部リンク部材の回転角を測定する回転角検出手段を付設した構造とすることが望ましい。さらに、入力側の端部リンク部材に回転伝達部を介してリンク作動用アクチュエータを連結した構造とすれば、折れ角θと旋回角φで規定される出力部材の姿勢と入力側の端部リンク部材の回転角βnとの関係式(γは中央リンク部材の軸角、δは基準となる端部リンク部材に対する各端部リンク部材の円周方向離間角)、
cosθsinβn−sinθsin(φ+δn)cosβn+sinγ=0
による逆変換を利用して出力部材の姿勢を制御したり、あるいは、前述の関係式による順変換を利用して出力部材の姿勢を検出することにより、光軸を調整することができる。
Further, in the above-described configuration, the present invention is provided with a rotation angle detecting means for measuring the rotation angle of the end link member at the rotation pair between the input member and the end link member in the two or more link mechanisms. A structure is desirable. Further, if the link actuating actuator is connected to the input side end link member via the rotation transmission unit, the attitude of the output member defined by the bending angle θ and the turning angle φ and the input side end link Relational expression with the rotation angle βn of the member (γ is the axial angle of the central link member, δ is the circumferential separation angle of each end link member with respect to the reference end link member),
cosθsinβn−sinθsin (φ + δn) cosβn + sinγ = 0
The optical axis can be adjusted by controlling the attitude of the output member by using the inverse transformation by the above, or by detecting the attitude of the output member by using the forward transformation by the above-described relational expression.
ここで、出力部材の姿勢において、「折れ角θ」とは、入力部材の中心軸に対して出力部材が傾斜した垂直角度で、「旋回角φ」とは、入力部材の中心軸に対して出力部材が傾斜した水平角度を意味する。「回転角βn」とは、入力部材に回転自在に連結された端部リンク部材の連結端における回転角を意味する。また、「軸角γ」とは、入力側の端部リンク部材に回転自在に連結された中央リンク部材の連結端軸と、出力側の端部リンク部材に回転自在に連結された中央リンク部材の連結端軸とがなす角度を意味する。「離間角δ」とは、入力側の基準となる端部リンク部材に対する各端部リンク部材の円周方向位置間隔を規定し、端部リンク部材の入力部材との連結端軸のそれぞれがなす角度を意味する。また、「関係式による逆変換」とは、出力部材の姿勢を規定する目標値を関係式に入力することにより、その姿勢入力に対する入力側の端部リンク部材の回転角を求めることを意味し、「関係式による順変換」とは、入力側の端部リンク部材の回転角を規定する目標値を関係式に入力することにより、その回転角入力に対する出力部材の姿勢を求めることを意味する。 Here, in the attitude of the output member, the “fold angle θ” is a vertical angle at which the output member is inclined with respect to the central axis of the input member, and the “swivel angle φ” is the central axis of the input member. It means a horizontal angle at which the output member is inclined. “Rotation angle βn” means the rotation angle at the connecting end of the end link member rotatably connected to the input member. Further, the “axis angle γ” means a connecting end shaft of a central link member rotatably connected to an input side end link member and a central link member rotatably connected to an output side end link member. Means the angle formed by the connecting end axis. The “separation angle δ” defines the circumferential position distance of each end link member relative to the reference end link member on the input side, and is defined by each of the connecting end shafts of the end link member and the input member. Means angle. In addition, “inverse transformation based on the relational expression” means obtaining the rotation angle of the end link member on the input side with respect to the posture input by inputting a target value that defines the posture of the output member into the relational expression. , "Forward conversion by relational expression" means to obtain the attitude of the output member relative to the rotation angle input by inputting a target value defining the rotation angle of the input side end link member into the relational expression. .
本発明によれば、入出力側にそれぞれ配された入出力部材に対して回転可能に端部リンク部材を連結し、入力側と出力側のそれぞれの端部リンク部材を中央リンク部材に対して回転可能に連結した四つの回転対偶部からなるリンク機構を三組以上有し、各リンク機構の中央部における横断面に関して入力側と出力側を幾何学的に同一とし、前記入出力部材のいずれか一方に光源を設け、前記リンク機構の作動により前記光源を可動させてその光軸を調整可能としたことにより、光源の光軸を上下左右全方位へ可動させる構造を、可動部に駆動機構を設置することなく実現することができ、可動部の軽量コンパクト化が容易となって、その実用的価値は大きい。 According to the present invention, the end link members are rotatably connected to the input / output members respectively arranged on the input / output side, and the end link members on the input side and the output side are connected to the central link member. There are three or more sets of link mechanisms consisting of four rotating pairs connected in a rotatable manner, the input side and the output side are geometrically identical with respect to the cross section at the center of each link mechanism, and any of the input / output members By providing a light source on either side and moving the light source by the operation of the link mechanism so that the optical axis can be adjusted, a structure for moving the optical axis of the light source in all directions up, down, left, and right is provided in a movable mechanism. The movable part can be easily made lightweight and compact, and its practical value is great.
本発明を自動車の前照灯についての照明駆動装置に適用した実施形態を、以下に詳述する。図1は、前照灯ユニット30の姿勢を制御する照明駆動装置を例示し、その前照灯ユニット30は、光源である前照灯31とパラボラアンテナ状の反射板32からなり、以下に詳述するリンク機構1〜3からなる駆動部Aに設置されている。図2は、図1の照明駆動装置の駆動部Aを示し、それぞれが幾何学的に同一形状をなす三組のリンク機構1〜3を具備する。このリンク機構1〜3としては、安価で軽量の照明駆動装置を製作する上で樹脂製部材で構成することが望ましい。 An embodiment in which the present invention is applied to an illumination driving device for an automotive headlamp will be described in detail below. FIG. 1 illustrates an illumination driving device that controls the attitude of a headlamp unit 30. The headlamp unit 30 includes a headlamp 31 that is a light source and a parabolic antenna-shaped reflector 32, which will be described in detail below. It is installed in the drive unit A composed of the link mechanisms 1 to 3 described below. FIG. 2 shows a drive unit A of the illumination drive device of FIG. 1 and includes three sets of link mechanisms 1 to 3 that are geometrically identical in shape. The link mechanisms 1 to 3 are preferably made of a resin member when manufacturing an inexpensive and light illumination driving device.
図2に示すように、駆動部Aの各リンク機構1〜3は、円盤状の入力部材4に回動自在に連結された入力側の端部リンク部材1a〜3aと、円盤状の出力部材5に回動自在に連結された出力側の端部リンク部材1c〜3cと、両端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cのそれぞれに回動自在に連結されて両端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cを互いに連結する中央リンク部材1b〜3bとで構成され、四つの回転対偶部6a〜8a,6b1,6b2〜8b1,8b2,6c〜8cからなる三節連鎖構造をなす。 As shown in FIG. 2, each of the link mechanisms 1 to 3 of the drive unit A includes input side end link members 1 a to 3 a that are rotatably connected to a disk-shaped input member 4, and a disk-shaped output member. Output side end link members 1c to 3c, which are rotatably connected to 5, and both end link members 1a to 3a, 1c to 3c, which are rotatably connected to both end link members 1a to 3a, It is composed of a central link member 1b~3b connecting together 1C~3c, eggplant four rotating pair section 6a~8a, 6b 1, 6b 2 ~8b 1, 8b 2, a three-section chain structure consisting 6C~8c.
この実施形態の照明駆動装置では、図1に示すように入力部材4を固定し、出力部材5に前照灯31と反射板32を固定している。また、入力側の二つの端部リンク部材2a,3aにリンク作動用アクチュエータ41,42をそれぞれ設置している。リンク作動用アクチュエータ41,42としては、DCモータやパルスモータ等を使用することができ、前段に減速器を介在させることも可能である。このアクチュエータ41,42によりリンク機構1〜3を作動させることで、前照灯31および反射板32を可動させてその光軸を上下左右全方位に指向させることができる。 In the illumination driving apparatus of this embodiment, the input member 4 is fixed as shown in FIG. 1, and the headlamp 31 and the reflector 32 are fixed to the output member 5. In addition, link operation actuators 41 and 42 are installed on the two end link members 2a and 3a on the input side, respectively. As the link actuating actuators 41 and 42, a DC motor, a pulse motor, or the like can be used, and a speed reducer can be interposed in the preceding stage. By operating the link mechanisms 1 to 3 with the actuators 41 and 42, the headlamp 31 and the reflecting plate 32 can be moved to direct their optical axes in all directions.
また、他の実施形態として、例えば図4に示すように入力部材4を固定し、その入力部材4にハウジング33を介して反射板32を固着すると共に出力部材5に前照灯31を取り付ける。これにより、前照灯31のみを可動させてその光軸を上下左右全方位に指向させることができる。なお、前述のハウジング33はリンク機構1〜3と干渉しないような大きさを有する。また、反射板32は、ハウジング33を介して入力部材4に固定されているが、他の固定部位であってもよい。 As another embodiment, for example, as shown in FIG. 4, the input member 4 is fixed, the reflector 32 is fixed to the input member 4 via the housing 33, and the headlamp 31 is attached to the output member 5. Thereby, only the headlamp 31 can be moved and the optical axis can be directed to all directions up and down, right and left. The housing 33 described above has a size that does not interfere with the link mechanisms 1 to 3. Moreover, although the reflecting plate 32 is being fixed to the input member 4 via the housing 33, other fixed parts may be sufficient.
さらに、他の実施形態として、例えば図5に示すように前照灯31と分割タイプの下部反射板32bを取り付け台52に固定すると共に、その取り付け台52に入力部材4を固着する。一方、分割タイプの上部反射板32aを支持部材51を介して出力部材5に取り付ける。これにより、固定された前照灯31および下部反射板32bに対して上部反射板32aを可動させてその光軸を上下左右全方位に指向させることができる。 Furthermore, as another embodiment, for example, as shown in FIG. 5, the headlamp 31 and the split type lower reflector 32 b are fixed to the mounting base 52, and the input member 4 is fixed to the mounting base 52. On the other hand, the split type upper reflector 32 a is attached to the output member 5 via the support member 51. Thereby, the upper reflecting plate 32a can be moved with respect to the fixed headlamp 31 and the lower reflecting plate 32b, and the optical axis thereof can be oriented in all directions.
端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cは球面リンク構造で、三組のリンク機構1〜3における球面リンク中心は一致しており、また、その中心からの距離も同じである。端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cと中央リンク部材1b〜3bとの回転対偶部6b1,6b2〜8b1,8b2の連結軸は、ある交差角をもってもよいし、平行であってもよい。ただし、三組のリンク機構1〜3における中央リンク部材1b〜3bの形状は幾何学的に同一である。 The end link members 1a to 3a and 1c to 3c have a spherical link structure, and the spherical link centers in the three sets of link mechanisms 1 to 3 coincide with each other, and the distances from the centers are also the same. The connecting shafts of the rotating pairs 6b 1 , 6b 2 to 8b 1 , 8b 2 of the end link members 1a to 3a and 1c to 3c and the central link members 1b to 3b may have a certain crossing angle or are parallel to each other. May be. However, the shapes of the central link members 1b to 3b in the three sets of link mechanisms 1 to 3 are geometrically the same.
図3は、前述の実施形態における入力部材4と入力側の端部リンク部材1a〜3aの回転対偶部6a〜8aを示す。円盤状をなす入力部材4の上面には、各リンク機構1〜3について一対の支持部材11a〜13aが設置されている。この一対の支持部材11a〜13aには軸受17a〜19aが取り付けられており、この二つの軸受17a〜19a間に回転自在に支承された支持棒14a〜16aに、L字状をなす端部リンク部材1a〜3aの一方のアーム端部が一対の支持部材11a〜13a間に挿入配置されて連結されている。この支持部材11a〜13aは、入力部材4に対してねじ等により着脱自在な構造となっているが、入力部材4と一体的に形成することも可能である。 FIG. 3 shows the rotation pair 6a to 8a of the input member 4 and the input side end link members 1a to 3a in the above-described embodiment. On the upper surface of the input member 4 having a disk shape, a pair of support members 11a to 13a are installed for the link mechanisms 1 to 3. Bearings 17a to 19a are attached to the pair of support members 11a to 13a, and L-shaped end links are formed on the support rods 14a to 16a rotatably supported between the two bearings 17a to 19a. One arm end of each of the members 1a to 3a is inserted and disposed between the pair of support members 11a to 13a. The support members 11 a to 13 a have a structure that can be attached to and detached from the input member 4 with screws or the like, but can also be formed integrally with the input member 4.
なお、端部リンク部材1a〜3aのアーム端部は、止めねじにより支持棒14a〜16aに固定されている。また、支持棒14a〜16aの端部は、ナット20a〜22aによる締付けでもって間座などを介在させることにより軸受17a〜19aに所定の予圧量を付与して調整可能となっている。 Note that the arm ends of the end link members 1a to 3a are fixed to the support bars 14a to 16a by set screws. The ends of the support bars 14a to 16a can be adjusted by applying a predetermined preload to the bearings 17a to 19a by interposing a spacer or the like by tightening with nuts 20a to 22a.
支持部材11a〜13aの円周方向位置は等間隔でなくてもよいが、入力部材4と出力部材5では同じ円周方向の位置関係とする必要がある。この入力部材4と出力部材5は、三組のリンク機構1〜3で共有され、各支持部材11a〜13a,11c〜13cに端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cが連結される。支持部材11a〜13a,11c〜13cが取り付けられる入力部材4および出力部材5は、図では円盤状の部材を示しているが、支持部材11a〜13a,11c〜13cの取り付けスペースを確保することができるのであれば、どのような形状であってもよい。また、配線などを通す必要があれば、貫通孔を形成することも可能である。 The circumferential positions of the support members 11a to 13a may not be equally spaced, but the input member 4 and the output member 5 need to have the same circumferential positional relationship. The input member 4 and the output member 5 are shared by the three sets of link mechanisms 1 to 3, and the end link members 1a to 3a and 1c to 3c are connected to the support members 11a to 13a and 11c to 13c. Although the input member 4 and the output member 5 to which the support members 11a to 13a and 11c to 13c are attached are disk-shaped members in the drawing, it is possible to secure a mounting space for the support members 11a to 13a and 11c to 13c. Any shape is possible as long as it is possible. Further, if it is necessary to pass wiring or the like, a through hole can be formed.
出力部材5と出力側の端部リンク部材1c〜3cとの連結部分である回転対偶部6c〜8cは、前述の入力部材4と入力側の端部リンク部材1a〜3aとの回転対偶部6a〜8aと同一構造であるため、重複説明は省略する。 The rotation pair 6c-8c, which is a connecting portion between the output member 5 and the output side end link members 1c-3c, is a rotation pair 6a between the input member 4 and the input side end link members 1a-3a. Since it has the same structure as ˜8a, the duplicate description is omitted.
入力側の端部リンク部材1a〜3aと中央リンク部材1b〜3bの一方の端部との回転対偶部6b1〜8b1では、入力側の端部リンク部材1a〜3aの他方のアーム端部は、ほぼL字状をなす中央リンク部材1b〜3bの一方の端部に連結されている。この中央リンク部材1b〜3bの一方の端部には、一対の支持部材11b1〜13b1が設けられている。この一対の支持部材11b1〜13b1には軸受(図示せず)が取り付けられており、この二つの軸受間に回転自在に支承された支持棒14b1〜16b1に、L字状をなす端部リンク部材1a〜3aの他方のアーム端部が一対の支持部材11b1〜13b1間に挿入配置されて連結されている。この支持部材11b1〜13b1は、中央リンク部材1b〜3bに対してねじ等により着脱自在な構造あるいは一体構造のいずれであってもよい。 In the rotation pair portions 6b 1 to 8b 1 between the input side end link members 1a to 3a and one end of the central link members 1b to 3b, the other arm end of the input side end link members 1a to 3a Is connected to one end of the central link members 1b to 3b which are substantially L-shaped. A pair of support members 11b 1 to 13b 1 are provided at one end of the central link members 1b to 3b. Bearings (not shown) are attached to the pair of support members 11b 1 to 13b 1 , and the support rods 14b 1 to 16b 1 rotatably supported between the two bearings have an L shape. the other arm end of the end links 1a~3a are connected are inserted and disposed between the pair of support members 11b 1 13 b 1. The support members 11b 1 to 13b 1 may have either a structure that can be attached to and detached from the central link members 1b to 3b with screws or an integral structure.
なお、端部リンク部材1a〜3aのアーム端部は、止めねじにより支持棒14b1〜16b1に固定されている。また、支持棒14b1〜16b1の端部は、ナットによる締付けでもって間座などを介在させることにより軸受に所定の予圧量を付与して調整可能となっている。 Incidentally, the arm end portion of the end links 1a~3a is fixed to the support rod 14b 1 ~16b 1 by a set screw. The ends of the support rods 14b 1 to 16b 1 can be adjusted by applying a predetermined preload to the bearing by interposing a spacer or the like by tightening with a nut.
出力側の端部リンク部材1c〜3cの他方のアーム端部と中央リンク部材1b〜3bの他方の端部との連結部分である回転対偶部6b2〜8b2は、前述の入力側の端部リンク部材1a〜3aの他方のアーム端部と中央リンク部材1b〜3bの一方の端部との回転対偶部6b1〜8b1と同一構造であるため、重複説明は省略する。 The rotary pair portions 6b 2 to 8b 2 , which are connecting portions between the other arm end portions of the output side end link members 1c to 3c and the other end portions of the central link members 1b to 3b, since parts link the same structure as rotating pair section 6b 1 ~8b 1 and one end of the other arm end of the member 1a~3a and central link member 1b to 3b, duplicate description is omitted.
前記リンク機構1〜3において、入出力部材4,5の支持棒14a〜16a、14c〜16cの角度、長さおよび端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cの幾何学的形状が入力側と出力側で等しく、また、中央リンク部材1b〜3bについても入力側と出力側で形状が等しいとき、中央リンク部材1b〜3bの対称面に対して中央リンク部材1b〜3bと入出力部材4,5と連結される端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cとの角度位置関係を入力側と出力側で同じにすれば、幾何学的対称性から入力部材4および入力側の端部リンク部材1a〜3aと出力部材5および出力側の端部リンク部材1c〜3cは同じに動き、入力側と出力側は同じ回転角になって等速回転することになる。この等速回転するときの中央リンク部材1b〜3bの対称面を等速二等分面という。 In the link mechanisms 1 to 3, the angles and lengths of the support rods 14a to 16a and 14c to 16c of the input / output members 4 and 5 and the geometric shapes of the end link members 1a to 3a and 1c to 3c are When the shape is the same on the output side, and the shape of the central link members 1b-3b is the same on the input side and the output side, the central link members 1b-3b and the input / output members 4, with respect to the symmetry plane of the central link members 1b-3b. 5 and the end link members 1a to 3a and 1c to 3c connected to the input side 4 and the input side end link member from the geometrical symmetry. 1a to 3a, the output member 5 and the output side end link members 1c to 3c move in the same manner, and the input side and the output side rotate at the same speed at the same rotation angle. The plane of symmetry of the central link members 1b to 3b when rotating at a constant speed is referred to as a uniform speed bisector.
このため、入出力部材4,5を共有する同じ幾何学形状のリンク機構1〜3を円周上に複数配置させることにより、複数のリンク機構1〜3が矛盾無く動ける位置として中央リンク部材1b〜3bが等速二等分面上のみの動きに限定され、これにより入力側と出力側は任意の作動角をとっても等速回転が得られる。 For this reason, by arranging a plurality of link mechanisms 1 to 3 having the same geometric shape sharing the input / output members 4 and 5 on the circumference, the central link member 1b is a position where the plurality of link mechanisms 1 to 3 can move without contradiction. -3b is limited to the movement only on the uniform speed bisector, so that constant speed rotation can be obtained even if the input side and the output side take any operating angle.
各リンク機構1〜3における四つの回転対偶部6a〜8a,6b1,6b2〜8b1,8b2,6c〜8c、つまり、入力部材4と端部リンク部材1a〜3aの連結部分と、入力側の端部リンク部材1a〜3aと中央リンク部材1b〜3bの連結部分、中央リンク部材1b〜3bと出力側の端部リンク部材1c〜3cとの連結部分、出力側の端部リンク部材1c〜3cと出力部材5との連結部分を軸受構造とすることにより、その連結部分での摩擦抵抗を抑えて回転抵抗の軽減を図ることができ、滑らかな動力伝達を確保できると共に耐久性を向上できる。さらに、リンク機構1〜3の各回転対偶部6a〜8a,6b1,6b2〜8b1,8b2,6c〜8cを両端支持するように前記各回転対偶部6a〜8a,6b1,6b2〜8b1,8b2,6c〜8cに軸受を配置していることから、軸受剛性の向上が図れる。また、回転対偶部以外の部分で部品同士の着脱が可能となるので、組立性の向上が図れる。なお、この実施形態では、リンク機構1〜3の各回転対偶部6a〜8a,6b1,6b2〜8b1,8b2,6c〜8cを両端支持する構造としているが、片持ち支持する構造であってもよい。 Four rotating pair section 6a~8a in each link mechanism 1~3, 6b 1, 6b 2 ~8b 1, 8b 2, 6c~8c, i.e., a connecting portion of the input member 4 and the end links 1a to 3a, Input side end link members 1a to 3a and central link members 1b to 3b are connected, central link members 1b to 3b are connected to output side end link members 1c to 3c, and output side end link members are connected. By making the connecting part between 1c to 3c and the output member 5 into a bearing structure, it is possible to reduce the rotational resistance by suppressing the frictional resistance at the connecting part, and to ensure smooth power transmission and durability. It can be improved. Furthermore, each rotary pair section 6a~8a linkage 1~3, 6b 1, 6b 2 ~8b 1, 8b 2, wherein each rotary pair section 6a~8a to both ends support 6c~8c, 6b 1, 6b Since the bearings are arranged at 2 to 8b 1 , 8b 2 and 6c to 8c, the bearing rigidity can be improved. Further, since parts can be attached and detached at portions other than the rotating pair portion, the assemblability can be improved. In this embodiment, each rotary pair section 6a~8a linkage 1~3, 6b 1, 6b 2 ~8b 1, 8b 2, but has a structure that both ends supporting 6C~8c, to cantilever structure It may be.
この実施形態の照明駆動装置は、入力側の端部リンク部材1a〜3aのアーム端部と連結された支持棒14a〜16aに、アクチュエータ41,42の出力軸を同軸的に連結した構造を具備する。このアクチュエータ41,42により、端部リンク部材1a〜3aの回転角位置を制御することで、出力部材5の姿勢を制御して前照灯31、反射板32、上部反射板32aを可動させてその光軸を上下左右全方位に指向させることができる。 The illumination drive device of this embodiment has a structure in which the output shafts of the actuators 41 and 42 are coaxially connected to support rods 14a to 16a connected to arm ends of input side end link members 1a to 3a. To do. By controlling the rotational angle positions of the end link members 1a to 3a by the actuators 41 and 42, the posture of the output member 5 is controlled to move the headlamp 31, the reflector 32, and the upper reflector 32a. The optical axis can be oriented in all directions.
なお、入力側の端部リンク部材1a〜3aの回転角位置を制御するアクチュエータは、前述の実施形態の構造に限らず、入力側の端部リンク部材1a〜3aと入力部材4との回転対偶部6a〜8aに回転伝達部(図示せず)を設け、その回転伝達部を介してアクチュエータを連結した構造も可能である。例えば、支持部材11a〜13aに軸受17a〜19aを介して支承された支持棒14a〜16aの端部にギアを取り付け、このギアを介してモータ等のアクチュエータに連結する。このアクチュエータは、入力部材4の下部に配置されてハウジング(図示せず)に収納され、入力部材4に形成された貫通孔を介してギアに連結した構造も可能である。 The actuator for controlling the rotation angle position of the input side end link members 1a to 3a is not limited to the structure of the above-described embodiment, and the rotation pair between the input side end link members 1a to 3a and the input member 4 is not limited. A structure in which a rotation transmission part (not shown) is provided in the parts 6a to 8a and an actuator is connected via the rotation transmission part is also possible. For example, a gear is attached to the ends of the support rods 14a to 16a supported on the support members 11a to 13a via bearings 17a to 19a, and connected to an actuator such as a motor via this gear. The actuator may be arranged below the input member 4 and accommodated in a housing (not shown) and connected to a gear through a through hole formed in the input member 4.
また、他の実施形態として、入力側の端部リンク部材1a〜3aを支承する支持棒14a〜16aに回転角度センサ(図示せず)を設けるようにしてもよい。このようにすれば、アクチュエータにサーボ機構を取り付けなくてもよくなり、アクチュエータのコンパクト化が図れ、また、電源投入時の原点出しも不要となる。なお、前述の回転角度センサとしては、端部リンク部材の回転により生じた磁束の変化を検出し、その磁束密度に対応した出力信号を発生させる片側磁界動作型あるいは交番磁界動作型の矩形出力の磁気センサが使用可能である。端部リンク部材の回転により支持棒14a〜16aが回転すると、回転角度センサにより磁束密度に対応した出力信号が発生し、支持棒14a〜16aの回転角度、つまり、端部リンク部材1a〜3aの回転角度を検出することが可能となる。なお、磁気センサだけではA相あるいはZ相出力のエンコーダとして機能するが、磁気センサ以外に、AB相出力やABZ相出力の回転角度センサ付き軸受を使用することも可能である。 As another embodiment, a rotation angle sensor (not shown) may be provided on the support rods 14a to 16a that support the input side end link members 1a to 3a. In this way, it is not necessary to attach a servo mechanism to the actuator, so that the actuator can be made compact and the origin is not required when the power is turned on. The rotation angle sensor described above detects a change in magnetic flux generated by the rotation of the end link member, and generates a single-side magnetic field operation type or alternating magnetic field operation type rectangular output that generates an output signal corresponding to the magnetic flux density. Magnetic sensors can be used. When the support rods 14a to 16a are rotated by the rotation of the end link member, an output signal corresponding to the magnetic flux density is generated by the rotation angle sensor, and the rotation angle of the support rods 14a to 16a, that is, the end link members 1a to 3a. The rotation angle can be detected. Although the magnetic sensor alone functions as an encoder for A-phase or Z-phase output, a bearing with a rotation angle sensor for AB-phase output or ABZ-phase output can be used in addition to the magnetic sensor.
この実施形態では、図1に示すように折れ角θと旋回角φで規定される出力部材5の姿勢と入力側の端部リンク部材1a〜3aの回転角βnとの関係式(γは中央リンク部材1b〜3bの軸角、δは基準となる端部リンク部材に対する各端部リンク部材の円周方向離間角)、
cosθsinβn−sinθsin(φ+δn)cosβn+sinγ=0
による逆変換を利用して、出力部材5の姿勢を制御することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a relational expression between the attitude of the output member 5 defined by the bending angle θ and the turning angle φ and the rotation angle βn of the end link members 1a to 3a on the input side (γ is the center) The axial angles of the link members 1b to 3b, δ is the circumferential separation angle of each end link member with respect to the reference end link member),
cosθsinβn−sinθsin (φ + δn) cosβn + sinγ = 0
The posture of the output member 5 can be controlled by using the inverse transformation by.
すなわち、出力部材5の姿勢は、図2に示すように二自由度(折れ角θと旋回角φ)で規定することができ、出力部材5の姿勢(折れ角θと旋回角φ)と入力側の端部リンク部材の回転角βnとの関係を以下の式で規定することができる。 That is, the posture of the output member 5 can be defined by two degrees of freedom (fold angle θ and turning angle φ) as shown in FIG. 2, and the posture of the output member 5 (fold angle θ and turning angle φ) and the input The relationship with the rotation angle βn of the end link member on the side can be defined by the following equation.
なお、下記の関係式におけるパラメータθは、入力部材4に対して出力部材5が垂直方向に傾斜した角度、パラメータφは、入力部材4に対して出力部材5が0°から水平方向に傾斜した角度、パラメータβ1,β2(リンク機構が三組であるため、そのうちの二つのパラメータで規定可能である)は、入力側の端部リンク部材1a〜3aの回転対偶部6a〜8aにおける回転角、パラメータγは、入力側の端部リンク部材1a〜3aに連結された中央リンク部材1b〜3bの回転対偶部6b1〜8b1と、出力側の端部リンク部材1c〜3cに連結された中央リンク部材1b〜3bの回転対偶部6b2〜8b2とがなす角度である。この関係式は、リンク機構1〜3が三組で、端部リンク部材1a〜3a,1c〜3cの円周方向位置が等間隔の場合である。
cosθsinβ1−sinθsinφcosβ1+sinγ=0
cosθsinβ2−sinθsin(φ+120°)cosβ2+sinγ=0
cosθsinβ3−sinθsin(φ+240°)cosβ3+sinγ=0
The parameter θ in the following relational expression is the angle at which the output member 5 is inclined in the vertical direction with respect to the input member 4, and the parameter φ is the angle at which the output member 5 is inclined from 0 ° to the horizontal direction with respect to the input member 4. The angles and parameters β 1 and β 2 (there are three sets of link mechanisms, which can be defined by two of them) are the rotations at the rotation pair portions 6a to 8a of the input side end link members 1a to 3a. The angle and the parameter γ are connected to the rotation pair parts 6b 1 to 8b 1 of the central link members 1b to 3b connected to the input side end link members 1a to 3a and the output side end link members 1c to 3c. It is an angle formed by the rotating pair portions 6b 2 to 8b 2 of the central link members 1b to 3b. This relational expression is a case where the link mechanisms 1 to 3 are in three sets and the circumferential positions of the end link members 1a to 3a and 1c to 3c are equally spaced.
cosθsinβ 1 −sinθsinφcosβ 1 + sinγ = 0
cosθsinβ 2 -sinθsin (φ + 120 ° ) cosβ 2 + sinγ = 0
cosθsinβ 3 -sinθsin (φ + 240 ° ) cosβ 3 + sinγ = 0
これら二つ以上の方程式を解くことにより、前記関係式の逆変換でもって出力部材5の姿勢を制御することができる。つまり、出力部材5の姿勢制御は、所定の姿勢を規定する目標値を関係式に入力することにより、その姿勢入力に対する入力側の端部リンク部材1a〜3aの回転角を求めることで実現できる。 By solving these two or more equations, the posture of the output member 5 can be controlled by inverse transformation of the relational expression. That is, the attitude control of the output member 5 can be realized by obtaining a rotation angle of the input side end link members 1a to 3a with respect to the attitude input by inputting a target value defining a predetermined attitude into the relational expression. .
なお、前述の実施形態では、入力側の端部リンク部材1a〜3aを支承する支持棒14a〜16aに回転角度センサ(図示せず)を設ける場合について説明したが、回転角度センサ以外に原点検出装置を設置したり、また、出力部材5にジャイロ等の姿勢検出装置を設置することも可能である。その場合、前記関係式の順変換でもって出力部材5の姿勢を検出することができる。つまり、出力部材5の姿勢検出は、入力側の端部リンク部材1a〜3aの回転角を測定し、その測定値を関係式に入力することにより実現でき、この出力部材5の姿勢検出により、前照灯31、反射板32、上部反射板32aを可動させてその光軸を上下左右全方位に指向させることができる。 In the above-described embodiment, the case where the rotation angle sensor (not shown) is provided on the support rods 14a to 16a for supporting the input side end link members 1a to 3a has been described. It is also possible to install a device, or to install an attitude detection device such as a gyro on the output member 5. In that case, the posture of the output member 5 can be detected by forward conversion of the relational expression. That is, the posture detection of the output member 5 can be realized by measuring the rotation angle of the input side end link members 1a to 3a and inputting the measured value to the relational expression. By detecting the posture of the output member 5, The headlamp 31, the reflector 32, and the upper reflector 32a can be moved to direct their optical axes in all directions.
本発明は、自動車の視認安全性を高めるために運転状況に応じて前照灯を上下左右の全方位へ可動させる照明駆動装置以外にも、バックライト用の照明やレーザ照射などの他の様々な用途に適用可能である。 In addition to the illumination driving device that moves the headlight in all directions up, down, left, and right according to the driving situation in order to improve the visual safety of the automobile, the present invention provides various other things such as backlight illumination and laser irradiation. It is applicable to various uses.
1〜3 リンク機構
1a〜3a,1c〜3c 端部リンク部材
1b〜3b 中央リンク部材
4 入力部材
5 出力部材
6a〜8a 回転対偶部
6b1,6b2〜8b1,8b2 回転対偶部
6c〜8c 回転対偶部
31 光源(前照灯)
32 反射板
θ 折れ角
φ 旋回角
βn 回転角
1-3 linkage 1a~3a, 1c~3c end link member 1b~3b intermediate link member 4 input member 5 output member 6a~8a rotation pair portion 6b 1, 6b 2 ~8b 1, 8b 2 rotating pair section 6c~ 8c Rotating pair 31 Light source (headlight)
32 reflector θ bending angle φ turning angle βn rotation angle
Claims (9)
cosθsinβn−sinθsin(φ+δn)cosβn+sinγ=0
による逆変換でもって出力部材の姿勢を制御することにより光軸を調整可能とした請求項4又は5に記載の照明駆動装置。 Relational expression between the attitude of the output member defined by the bending angle θ and the turning angle φ and the rotation angle βn of the end link member on the input side (γ is the axial angle of the central link member, δ is the reference end link member Circumferential separation angle of each end link member with respect to
cosθsinβn−sinθsin (φ + δn) cosβn + sinγ = 0
The illumination driving device according to claim 4, wherein the optical axis can be adjusted by controlling the attitude of the output member by inverse conversion by the method.
cosθsinβn−sinθsin(φ+δn)cosβn+sinγ=0
による順変換でもって出力部材の姿勢を検出することにより光軸を調整可能とした請求項4又は5に記載の照明駆動装置。 Relational expression between the attitude of the output member defined by the bending angle θ and the turning angle φ and the rotation angle βn of the end link member on the input side (γ is the axial angle of the central link member, δ is the reference end link member Circumferential separation angle of each end link member with respect to
cosθsinβn−sinθsin (φ + δn) cosβn + sinγ = 0
The illumination driving device according to claim 4 or 5, wherein the optical axis can be adjusted by detecting the attitude of the output member by forward conversion according to claim 6.
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