汽车车灯的创新设计
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汽车车灯的创新设计
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1 问题背景
在阴雨天、夜间行车时,车灯的亮度和清晰度构成了了驾驶员最重要的安全保证。尤其是在会车的时候,对面车的大灯一晃过来,前方什么情况都看不见了。这时,要想恢复视觉还得等一会儿,因而很多的车主都有这样的经历,以彼之道还施彼身,谁敢闪我,我就比你的车灯更闪。于是,越来越多的人将车灯进行了改装,但是这些做法很可能会对车造成损害少。那么我们应该怎样通过车灯创新来解决这一问题了。
2 问题描述
现在市场上的汽车前大灯主要有以下几种,如图1所示,各种车灯的优缺点比较如表1所示。
a) 卤素车灯 b) 奥迪 A6 氙气大灯
c) LEAF 全LED 前照灯
图1 市场上主流车灯
国内外很多车事故是与车灯有关。由其是在夜间开车转弯时出现事故的情况由其多。因为一般传统的汽车大灯都是直射的,车子晚上过弯的时候,根本无法照射到内侧,也就是我们常说的照明“盲区”, 转向时静态大灯限制了驾驶者的视野,因此常常会产生"黑洞"。如果没有及时发现弯道内侧的行人情况,很容易发生危险事故。以上是转向时静态大灯的不足之处,下表列出了市场主流车灯优缺点比较。
表1 市场主流车灯优缺点比较
图号 名称 优点 缺点
图1a) 卤素车灯 1、价格低
2、结构简单,制造安装方便
3、光的穿透能力强
1、亮度低
2、寿命短
图1b) 氙气大灯 1、亮度高,接近太阳光,人眼
看上去比较清楚
2、寿命长
3、耗电低
1、价格高
2、安装比较复杂
3、启动慢(达到最大亮度需要三到四秒)
图1c) LED 前照灯 1、光效高
2、寿命长
3、响应快
4、环保 1、LED车灯比普通车灯成本高
2、散热性不好,散热处理不好容易光衰
3 运用的创新方法
针对现在市场上的各式车灯都有着这样或者那样的问题,下面我就运用TRIZ理论的方法来对车灯进行一次创新设计,争取想出一款功能更加完善,使用更加方便的新型车灯!
4 问题分析与解决方案
4.1 解决车灯亮度低的问题
改善的技术特性参数:21#功率——用更小的功率完成同样的工作;22#能量损失——使得电能更多的转换为光能,减少能量损失。
恶化的技术特性参数:36#装置的复杂性——提高车灯亮度必然使得装置较普通车灯而言更加复杂。
查冲突解矩阵可知使用的解决原理是:20,19,30,34;10,35,13,2,如表2所示。
表2 车灯亮度低的问题解决方案
原理编号 内容 可能的解决方案
20 有效作用的连续性原理 1、运动除去空转;
2、运动除去间歇运动,实现事半功倍的效果。
35 改变参数 1改变物体的物理状态
2改变物体的浓度、粘度
3改变物体的柔性
4改变物体的温度或体积等参数
19 周期性作用 1变持续性作用为周期性(脉冲)作用
2如果作用已经是周期性的,就改变其频率
3在脉冲中嵌套其他作用以达到其他效率
30 柔性壳体或薄膜 1用柔性壳体或薄膜来替代传统结构
2用柔性壳体或薄膜把物体从其环境中隔离开
34 抛弃或再生原理 1采用溶解、蒸发等手段废弃已完成其功能的零部件
2在工作过程中直接变化
3在工作过程中迅速补充消耗或减少的部分
10 预先作用原理 1为完成事物事先做准备
2部分或全部完成任务
3预先将物体安置妥当,使它们能在现地和最方便的地点立即起作用
13 逆向作用 1用与原来相反的动作达到相同的目的
2让物体可动部分不动,而让不动部分可动
3让物体(或过程)倒过来
2 抽取原理 1从物体中抽出必要的部分或属性
2从物体中抽出产生负面影响(即干扰)的部分或属性
采取的解决方案:1、利用10#为完成事物事先做准备(部分或全部完成任务)的原理在原车大灯总成加装双光透镜,简单来概括就是打开原车大灯总成的罩子,然后把透镜加进去再密封装车;2、利用35#改变参数的原理用包裹在石英管内的高压氙气替代传统的钨丝,提供更高色温、更聚集的照明。
4.2 解决车灯散热性不好的问题
改善的技术特性参数:17#温度——降低车灯的温度;31#物体产生的有害因素——结温上升会导致光输出减少,芯片加快蜕化,缩短器件寿命
恶化的技术特性参数:36#装置的复杂性——其形状必将更加的复杂。
查冲突解矩阵可知使用的解决原理是:2,17,13;19,1,31;如表3所示。
表3车灯散热性不好的问题解决方案
原理编号 内容 可能的解决方案
2 抽取原理 1从物体中抽出必要的部分或属性
2从物体中抽出产生负面影响(即干扰)的部分或属性
17 多维运作原理 1将一维线性运动的物体变为二维平面运动,或三维空间运动
2单层排列的物体变为多层排列;利用给定表面的反面;
3利用给定表面的反面;
4将物体倾斜或斜向旋转
13 反向作用原理 1用与原来相反的动作达到相同的目的
2让物体可动部分不动,而让不动部分可动
3让物体(或过程)倒过来
19 周期性作用 1变持续性作用为周期性(脉冲)作用
2如果作用已经是周期性的,就改变其频率
3在脉冲中嵌套其他作用以达到其他效率
1 分割 1把一个物体分成相互独立的部分
2把物体分成容易组装和拆卸的部分
3提高物体的可分性
31 多孔材料 1使物体多空或加入多孔物体
2利用物体的多孔结构引入有用的物质和功能
采取的解决方案:1利用31#多孔材料提高内部衬底粘合剂、热沉的热导率,同时增大传热面积,这样可以降低热阻;2加装风扇后强制对流。
4.3解决车子晚上过弯的时候,根本无法照射到内侧的问题
改善的技术特性参数:35#适用性及多样性,38#自动化程度
恶化的技术特性参数:36#装置的复杂性。
查冲突解矩阵可知使用的解决原理是:15,29,37,28;15,1,24如表4所示。
表4 车子晚上过弯的时候,根本无法照射到内侧的问题解决方案
原理编号 内容 可能的解决方案
15 动态化 1在物体变化的每个阶段让物体或其环境自动调整到最优状态
2把物体的结构分成即可变化又可相互配合的若干组成部分
3使不动的物体可动或自适应
29 用气体或液体 用气体或液体替换物体的固定部分
37 热膨胀 1使用热膨胀和热收缩材料
2组合使用不同膨胀系数的材料
28 替代机械系统 1用声学、光学、嗅觉系统替换机械系统
2使用与物体作用的电场、磁场或电磁场
3用动态场替代静态场,用确定场替代随机场
1 分割 1把一个物体分成相互独立的部分
2把物体分成容易组装和拆卸的部分
3提高物体的可分性
24 中介原理 1把一物体与另一容易去除的物体暂时结合在一起;
2使用中介物实现所需运作
采取的解决方案:利用24#中介原理使用中介物实现所需运作,安装一种汽车前大灯同步转向器,属于汽车照明用,其特征是:在汽车转向器的转向轴上套有一软轴,在软轴的另一端套有与前大灯灯轴下的蜗轮啮合蜗杆。当汽车夜间行驶转弯时,转向盘使软轴转向带动蜗杆蜗轮转动,从而使前大灯转向器同步转动,前大灯始终照射汽车欲行的路面,BMW 330i是同级别车型中唯一一款具备高级随动控制大灯系统的车型。随动控制大灯能够不断对大灯进行动态调节,保持与汽车的当前行驶方向一致,以确保对前方道路提供最佳照明并对驾驶员提供最佳可见度,从而显著增强了黑暗中驾驶的安全性。这在转向时更具优势。如下图所示:
d) 普通车灯 e) 随动转向大灯
4.4解决对人眼伤害的的问题
改善的技术特性参数:31#物体产生的有害因素——使得人眼视觉受损。
恶化的技术特性参数:36#装置的复杂性——其形状必将更加的复杂。
查冲突解矩阵可知使用的解决原理是:19,1,31,如表3所示。
表3 对人眼伤害的问题解决方案
原理编号 内容 可能的解决方案
19 周期性作用 1变持续性作用为周期性(脉冲)作用
2如果作用已经是周期性的,就改变其频率
3在脉冲中嵌套其他作用以达到其他效率
1 分割 1把一个物体分成相互独立的部分
2把物体分成容易组装和拆卸的部分
3提高物体的可分性
31 多孔材料 1使物体多空或加入多孔物体
2利用物体的多孔结构引入有用的物质和功能
采取的解决方案:利用40#周期性作用原理使每个头灯能够实现分别点亮、熄灭或者是调整亮度,光线能够自动避开对向或者同向行驶车辆的车体。如下图所示:
f)光线能够自动避开对向或者同向行驶车辆的车体
5 创新设计体会
目前,越来越多的人开始观注注汽车给我们生活带来的方便,但是,陪随着不断升高的事故及其带事的严重的损失。人们追求的不但是汽车快速便利的交通工具与外表的美观,而且也希望着有驾车更能使人感觉到舒适。而车灯作为汽车的眼睛具有传递汽车神韵的说法。而以上的小创新能够更好的展现汽车之眼的神韵,解决困扰行车与路人的问题,总之,我们应该多从身边的小事出发,多观察多思考,将创新的思维运用到实践中去,真正的做一个创新型人才!