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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Rotationsantriebsgerät, insbesondere
ein Gerät
zur Bewegung einer optischen Achse von Scheinwerfern eines Motorfahrzeugs,
so dass die Strahlrichtung der Scheinwerfer entsprechend einem Lenkwinkel
eines Lenkrads gesteuert wird.
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In
einem herkömmlichen
Gerät zur
Steuerung der Richtung der Scheinwerferausstrahlung wird ein bürstenloser
Motor als Antriebskraft zur Bewegung der Strahlrichtung verwendet,
wobei eine Ausgangswelle des Geräts,
die wirksam mit den Scheinwerfer verbunden ist, mit dem bürstenlosen Motor über einen
Drehzahlreduzierungsmechanismus verbunden ist.
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In
einem derartigen herkömmlichen
Gerät, das
den bürstenlosen
Motor verwendet, ist es jedoch nachteilig, dass ein Positionssensor
zur Erfassung von Rotationspositionen des Motors notwendig ist, weshalb
ein derartiges Gerät
hohe Herstellungskosten aufweist und einen komplizierten Aufbau
aufweist. Weiterhin ist, wenn ein Potentiometer als Positionssensor
verwendet wird, die Erfassung der Position nicht ausreichend genau
und nicht ausreichend zuverlässig,
da die Position der Motorwellen durch dessen Kontaktwiderstand erfasst
wird. Im Stand der Technik wurde daher vorgeschlagen, dass ein Schrittmotor,
dessen Rotationsposition durch eine Schrittimpulsanzeige gesteuert
wird, anstelle des bürstenlosen
Motors als Antriebsquelle für
die Scheinwerfer verwendet wird.
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Selbst
in dem Fall, dass der Schrittmotor verwendet wird, weisen die erfassten
Positionen des Motors unvermeidlich Erfassungsfehler aufgrund verschiedener
Gründe
auf.
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Beispielsweise
weisen in einem Fall, das ein Magnetsensor zur Erfassung der Rotationspositionen
eine Ausgangswelle des Geräts
verwendet wird, die erfassten Positionen Fehler auf, die durch Variationen
von Magnetflüssen
von Permanentmagneten verursacht werden, wenn die Temperatur sich ändert. Weiterhin
können
die erfassten Positionen Fehler, die durch eine Stoppabweichung
verursacht werden, Fehler, die durch Abrieb in Reaktion auf die
Verwendungsdauer verursacht werden, und Fehler aufweisen, die durch
Sprünge
bei einem Aufprall der Ausgangswelle während eines Initialisierungsprozesses verursacht
werden.
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Die
erfassten Positionen weisen einen bestimmten Bereich auf, in dem
die erfasste Größe aus dem
Sensor sich nicht ändern
würde,
selbst wenn die Ausgangswelle des Geräts gedreht wird. Daher kann es
in einigen Fällen
nicht möglich
sein, dass die Rotationspositionen der Ausgangswelle genau erfasst werden.
Beispielsweise wird in einem Fall, dass der Schrittmotor sich aufgrund
einer Unterbrechung der elektrischen Energieversorgungsleitung gestört ist oder
mit Leerlauf (lost motion) betrieben wird, die Ausgangswelle nicht
proportional zu den Schrittimpulsen gedreht. Da die Erfassungsspannung
aus den Sensoren einen gewissen Bereich aufweist, in dem die Erfassungsspannung
unverändert
verbleibt, kann es in einigen Fällen
nicht möglich
sein, ob der Schrittmotor sich in gutem Betriebszustand befindet
oder nicht, wenn der Motor innerhalb eines kleinen Rotationswinkel
gedreht werden sollte.
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Daher
liegt der vorliegenden Erfindung in Hinblick auf die vorstehenden
Probleme die Aufgabe zugrunde, ein Rotationsantriebsgerät bereitzustellen, das
genau bestimmen kann, dass eine Ausgangswelle sich in einem guten
Betriebszustand befindet, wobei Fehler hingenommen (akzeptiert)
werden, die unvermeidbar auftreten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird bestimmt, dass die Ausgangswelle des Rotationsantriebsgeräts in einem
guten Zustand betrieben wird, wenn eine erste Erfassungsspannung
eine zweite Erfassungsspannung an einer ersten Erfassungsposition
und einer zweiten Erfassungsposition sich innerhalb eines vorbestimmten
Fehlerbereichs befinden, und wenn eine Differenzialspannung (Differenzspannung)
zwischen der ersten Erfassungsspannung und der zweiten Erfassungsspannung
sich innerhalb einer gewissen Differenzspannungsvariationsbreite befinden.
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Die
vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmal und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnung deutlich. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
eines Rotationsantriebsgeräts,
das in einem Motorfahrzeug eingebaut ist,
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2 eine Querschnittdarstellung,
die ein Betätigungsglied
gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung darstellt,
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3 eine Vorderansicht, die
das innere des Betätigungsglied
darstellt,
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4 eine Vorderansicht eines
ersten Gehäuses
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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5 ein Blockschaltbild, das
das Rotationsantriebsgerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstelle,
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6 ein Flussdiagramm, das
einen Betrieb des Rotationsantriebsgeräts darstellt,
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7 ein Flussdiagramm, das
einen Betrieb des Rotationsantriebsgeräts darstellt,
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8 einen Graphen, der eine
Beziehung zwischen einer Erfassungsspannung einer Schrittanzahl
für eine
Ausgangswelle darstellt,
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9 einen weiteren Graphen,
der ein Verhältnis
zwischen einer Erfassungsspannung eines Magnetsensors und einer
Schrittzahl für
eine Ausgangswelle darstellt, und
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10 ein Flussdiagramm, das
einen Betrieb des Rotationsantriebsgeräts darstellt.
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Ein
Rotationsantriebsgerät
für ein
Motorfahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Wie
es in 1 gezeigt ist,
weist ein Rotationsantriebsgerät 1 ein
Betätigungsglied 7,
das drehbar an der Vorderseite des Motorfahrzeugs 2 vorgesehenes
Paar Scheinwerfer 6 bewegt und eine Steuerungseinheit 5 zur
Steuerung des Betätigungsglieds 7 auf.
Die Steuerungseinheit 5 ist mit einem Winkelsensor 4 verbunden,
der eine Rotationsgröße eines Lenkrads 3 erfasst,
so dass die Steuerungseinheit 5 das Betätigungsglied 7 entsprechend
einer Ausgangsspannung des Winkelsensors 4 steuert, die
einem Lenkwinkel des Lenkrads 3 entspricht.
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Wie
es in 2 gezeigt ist,
weist das Betätigungsglied 7 ein
erstes Gehäuse 12 und
eines zweites Gehäuse 13 auf,
in dem ein Antriebszahnrad 14, ein erstes Zwischenzahnrad 15,
ein zweites Zwischenzahnrad 16 und ein Ausgangszahnrad 17 angeordnet
sind. Ein Schrittmotor 18 ist an der Außenseite des ersten Gehäuses 12 angebracht.
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Das
erste Gehäuse 12 weist
eine annähernd rechteckförmige Unterseite 12a und
eine Wand 12b auf, die die Unterseite 12a umgibt
und sich in einer zu der Unterseite 12a senkrechten Richtung
erstreckt. Das zweite Gehäuse 13 mit
einer flachen Form ist an der Wand 12b angebracht. Die
Unterseite 12a weist zwei Unterseitenabschnitte auf. Einer
davon ist ein flacher Unterseitenabschnitt 19, und der
andere ist ein tiefer Unterseitenabschnitt 20, wobei eine
Länge (ein
Abstand) zwischen dem zweiten Gehäuse 13 und dem flachen
Unterseitenabschnitt 19 kleiner als diejenige zwischen
dem zweiten Gehäuse 13 und dem
tiefen Unterseitenabschnitt 20 ist, wie es in 2 und 4 gezeigt ist, wobei 4 eine Vorderansicht des ersten Gehäuses 12 bei
Betrachtung von dem zweiten Gehäuse 13 aus
ist.
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Ein
erstes oberes Lager 22a ist an dem flachen Unterseitenabschnitt 19 angebracht,
und ein Motorlager 22b ist an einer Oberseite eines kastenförmigem Motorgehäuses 11 angebracht,
wobei eine Rotationswelle 21 des Schrittmotors 18 drehbar durch
diese Lager 22a und 22b gestützt ist. Ein zweites oberes
Lager 23a ist an einer inneren Oberfläche 19a des flachen
Unterseitenabschnitts 19 vorgesehen, und ein zweites unteres
Lager 23b ist an einer inneren Oberfläche des zweiten Gehäuses 13 gebildet,
so dass das erste Zwischenzahnrad 15 drehbar durch die
Lager 23a und 23b gestützt ist. Ein drittes oberes
Lagers 24a ist an einer inneren Oberfläche des tiefen Unterseitenabschnitts 20 vorgesehen,
und ein drittes unteres Lager 24b ist an einer inneren Oberfläche des
zweiten Gehäuses 13 geformt,
so dass das zweite Zwischenzahnrad 16 drehbar durch die
Lager 24a und 24b gestützt ist.
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Ein
viertes oberes Lager 25a ist an dem tiefen Unterseitenabschnitt 20 vorgesehen,
und ein viertes unteres Lager 25b ist an dem zweiten Gehäuse 13 geformt,
so dass eine Ausgangswelle 26 drehbar durch die Lager 25a und 25b gestützt wird.
Ein Anschlag (Stopper) 27 weist eine Bogenform auf, deren
Mitte mit einer Mitte des dritten oberen Lagers 24a übereinstimmt,
und ist mit einem flachen Oberflächenabschnitt 27a an
den umlaufenden Enden geformt. Der Anschlag 27 ist an einer
Position gebildet, die gegenüberliegend
benachbart zu einer Wand 27 zwischen dem flachen Unterseitenabschnitt
und dem tiefen Unterseitenabschnitt liegt.
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Der
Schrittmotor 18 ist an einer äußeren Oberfläche 19b des
flachen Unterseitenabschnitts 19 angebracht. Die Rotationswelle 21 des
Schrittmotors 18 wird mit einem vorbestimmten Winkelbereich
entsprechend eines Steuerungsimpulssignals aus der Steuerungseinheit 5 ( 1) gedreht. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
erfasst der mit dem Lenkrad 3 des Motorfahrzeugs 2 verbunden
Winkelsensor 4 eine Rotationsgröße des Lenkrads 3 (die
der Lenkwinkel ist) und überträgt die Größe zu der
Steuerungseinheit 5. Die Steuerungseinheit 5 gibt
dann das Steuerungsimpulssignal zu dem Schrittmotor 18 entsprechend
der vorstehend beschriebenen Größe aus,
so dass die Rotationswelle 21 um einen gewünschten Rotationswinkel
gedreht wird. Somit wird die Richtung des Motorfahrzeugs 2 als
auch die Richtung der Strahlung der Scheinwerfer 6 in Reaktion auf
die Rotation des Lenkwinkels 3 gesteuert, so dass die Richtung
der Bewegung des Motorfahrzeugs 2 durch die Scheinwerfer 6 gestrahlt
wird.
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Der
Scheinwerfer 6 auf der rechten Seite des Motorfahrzeugs 2 wird
derartig justiert, dass eine optische Achse von dessen Referenzposition
nach recht um 15 Grad maximal bewegt wird, wohingegen die optischen
Achse des Scheinwerfers 6 auf der linken Seite von dessen
Referenzposition nach links um maximal 5 Grad bewegt wird. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
bedeutet eine Vorwärtsrichtung
eine Richtung der Bewegung der optischen Achsen von deren Referenzpositionen
zu jeweils der rechten Richtung und der linken Richtung.
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Die
Rotationswelle 21 des Schrittmotors 18 wird drehbar
durch die Lager 22a und 22b gestützt, und
das Antriebszahnrad 14, das durch die Welle 21 gedreht
wird, ist an der Vorderseite der Rotationswelle 21 vorgesehen.
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Das
erste Zwischenzahnrad 15 wird drehbar durch die Lager 23a und 23b gestützt und
weist ein großes
Zahnrad 29 und ein kleines Zahnrad 30 auf, wobei
das größere Zahnrad 29 sich
in Eingriff mit dem Antriebszahnrad 14 befindet. Das zweite
Zwischenzahnrad 16 wird drehbar durch die Lager 24a und 24b gestützt, und
weist gleichermaßen
ein großes
Zahnrad 31 und ein kleines Zahnrad 32 auf, wobei
das große
Zahnrad 31 sich in Eingriff mit dem kleinen Zahnrad 30 des
ersten Zwischenzahnrads 15 befindet.
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Wie
es in 2 und 3 gezeigt ist, ist eine kreisförmige Höhlung (Konkav) 33 in
einer oberen Oberfläche
des großen Zahnrads 31 des
zweiten Zwischenzahnrads 16 geformt. Ein Begrenzer 34 ist in
der kreisförmigen
Höhlung 33 geformt,
wobei der Begrenzer 34 eine Bogenform aufweist, deren Mitte mit
einer Mitte des zweiten Zwischenzahnrads 16 übereinstimmt,
und erstreckt sich von der Unterseite der kreisförmigen Höhlung 33 zu dem ersten
Gehäuse 12 hin.
Ein flacher Oberflächenabschnitt 34a ist
an beiden umlaufenden Enden geformt.
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Wie
es in 2 gezeigt ist,
ist die kreisförmige
Höhlung 33 des
zweiten Zwischenzahnrads 16 der Unterseite 12a des
ersten Gehäuses 12 zugewandt,
wobei das zweite Zwischenzahnrad 16 drehbar durch die Lager 24a und 24b gestützt ist.
Der an dem flachen Unterseitenabschnitt 19 geformte Anschlag 27 springt
in die kreisförmige
Höhlung 33 vor, so
dass, wenn das zweite Zwischenzahnrad 16 entweder in Vorwärts- oder
Rückwärtsrichtung
gedreht wird, der flache Oberflächenabschnitt 34a mit
dem flachen Oberflächenabschnitt 27a des
Anschlags 27 in Kontakt tritt.
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Der
Anschlag 27 weist die Bogenform entsprechend der kreisförmigen Höhlung 33 auf
und springt in die Höhlung 33 vor,
so dass der Anschlag den Begrenzer 34a in der Umlaufsrichtung
berühren wird,
wenn das zweite Zwischenzahnrad 16 in jeder Richtung gedreht
wird. Die Breite des Anschlags 27 von dessen inneren Ende
in Durchmesserrichtung zu dessen äußerem Ende in Durchmesserrichtung
ist kleiner ausgeführt
als dessen als die Breite der Höhlung 33 von
deren innerem Ende in Durchmesserrichtung zu den deren äußeren Ende
in Durchmesserrichtung, so dass das zweite Zwischenzahnrad 16 gedreht
werden kann, wobei der Anschlag 27 in der Höhlung 33 aufgenommen
ist, bis der Begrenzer 34 den Anschlag in der Umlaufsrichtung
berührt.
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Die
Ausgangswelle 26 ist drehbar durch die Lager 25a und 25b gestützt und
ist mit einem Ausgangszahnrad 17 geformt. Ein Ausgangszahnradabschnitt 17a mit
einer Bogenform ist an dem äußeren Rand
des Ausgangszahnrads 17 geformt und steht in Eingriff mit
dem kleinen Zahnrad 32 des zweiten Zwischenzahnrads 16.
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Dementsprechend
ist die Rotation der Ausgangswelle 26 möglich, bis der Begrenzer 34 des zweiten
Zwischenzahnrads 16 den Anschlag 27 berührt. Die
Rotationsbewegung der Ausgangswelle 26 wird innerhalb eines
bestimmten Winkelbereichs begrenzt, und eine Stoppeinrichtung für die Ausgangswelle
ist gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
durch den Begrenzer 34 und den Anschlag 27 gebildet.
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Die
Ausgangswelle 26 springt aus dem ersten Gehäuse 12 vor
und ein Ende davon ist wirksam mit den Scheinwerfern 6 verbunden.
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An
dem anderen Ende der Ausgangswelle 26 ist eine zylindrische
Höhlung 35 geformt,
an die ein zylindrischer Winkel 36 durch ein Klebematerial angebracht
ist.
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Ein
paar Permanentmagnete 37, die einander gegenüberliegen,
sind an einer inneren Oberfläche
des zylindrischen Rings 26 angebracht. Ein Magnetsensor 38,
bei dem es sich um einen Sensor zur Erfassung einer Rotationsposition
der Ausgangswelle 26 handelt, ist an dem zweiten Gehäuse 13 angebracht
und innerhalb davon und an der Mitte des zylindrischen Rings 26 angeordnet.
Der Magnetsensor 38 erfasst eine an dem Magneten 37 erzeugte
Magnetflussdichte und gibt ein so proportional zu der Änderung
der Magnetflussdichte aus, die durch die Rotation der Ausgangswelle 26 verursacht
wird. Dementsprechend kann die Position Ausgangszahnrads 17,
nämlich
die Richtung der Strahlung der Scheinwerfer 6, erfasst
werden.
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Eine
Torsionsfeder 39 ist in einem Ringraum angeordnet, der
an dem ersten Gehäuse 12 geformt ist,
und ein Ende der Feder 39 ist mit dem ersten Gehäuse 12 verbunden,
wohingegen das andere Ende mit der Ausgangswelle 26 (oder
dem Ausgangszahnrad 17) verbunden ist, so dass die Ausgangswelle 26 in
eine Rückwärtsrichtung
gedrängt
wird. Dementsprechend wird die Ausgangswelle 26 fest durch
das Gehäuse 12 gehalten,
und ein durch die Ausgangswelle 26 verursachter Fehler
kann unterdrückt
werden, das heißt,
dass die Unterdrückung
des Fehlers effektiv ist, wenn das Rotationsantriebsgerät 1 einer Vibration
ausgesetzt ist.
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Wie
es in 5 gezeigt ist,
ist die Steuerungseinheit 5 mit den in dem Betätigungsglied 7 vorgesehenen
Magnetsensor 38 verbunden. Die Steuerungseinheit 5 entspricht
einer Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Rotationsposition
der Ausgangswelle 26 auf der Grundlage des Signals (der
Erfassungsspannung) des Magnetsensors 38. Die Steuerungseinheit 5 führt weiterhin
elektrische Leistung dem Magnetsensor 38 zu. Die Steuerungseinheit 5 ist
mit einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 5a als
Speichereinrichtung versehen, in dem die Erfassungsspannung aus
dem Magnetsensor 38 und eine Schrittzahl des Schrittmotors 38 gespeichert
sind. Die Erfassungsspannung aus dem Magnetsensor 38 wird
aktualisiert, sobald der Wert der Erfassungsspannung sich ändert.
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Wie
es in dem Graphen gemäß 8 gezeigt ist, wird eine
Ausgangsspannung aus dem Magnetsensor 38 entsprechend jeder
Rotationsposition der Ausgangswelle 26 vorab in der Steuerungseinheit 5 gespeichert,
wie es durch die Referenzlinie LT angegeben
ist. Die Rotationsposition der Ausgangswelle 26 wird in
eine entsprechende Schrittzahl umgewandelt und eine derartige Schrittzahl
wird in der Steuerungseinheit 5 gespeichert, wobei ein
Schritt 0, 1 Grad entspricht. Die Steuerungseinheit 5 erfasst die
Rotationsposition der Ausgangswelle 26 anhand einer Erfassungsspannung
aus dem Magnetsensor 38 unter Bezug auf die Linie LT. Dann treibt die Steuerungseinheit 5 den
Schrittmotor 18 des Betätigungsglieds 7 in
Reaktion auf die Rotationsposition der Ausgangswelle 26 an,
um diesen zu drehen. Gemäß der nachstehenden
Beschreibung steuert die Steuerungseinheit 5 den Schrittmotor 18 entsprechend dem
in 18 gezeigten Graphen.
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Die
Erfassungsspannung aus dem Magnetsensor 38 fluktuiert in
einem ersten Fehlerbereich E1 und einem
zweiten Fehlerbereich E2 unter Bezug auf die
Referenzlinie LT.
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Der
erste Fehlerbereich E1 ist ein Bereich von
Fehlern, die an der Ausgangswelle 26 verursacht werden,
wobei die maximalen Werte davon durch eine Linie LA angegeben
sind, wohingegen die Minimalwerte durch eine Linie LB angegeben
sind. Der erste Fehlerbereich E1 entspricht
Fehlern in Bezug auf die Positionserfassung der Ausgangswelle 26. beispielsweise
umfassen derartige Fehler Fehler in der Erfassungsspannung aus dem
Magnetsensor 38 aufgrund einer Temperaturvariation, Fehler
der Ausgangswelle 26, die durch eine Stoppabweichung verursacht
werden, Fehler der Ausgangswelle 26, die durch eine sakkadische
Bewegung aufgrund der Vibration des Motorfahrzeugs 2 verursacht
werden, Fehler der Ausgangswelle 26, die durch Abrieb in
Reaktion auf dessen Lebensdauer verursacht werden, und Fehler der
Ausgangswelle 26, die durch Sprünge bei einem Aufprall der
Ausgangswelle 26 gegen die Stoppeinrichtung (Kontakt oder
Aufprall des Begrenzers 34 gegen den Anschlag 27)
verursacht werden.
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Der
zweite Fehlerbereich E2 ist enger ausgeführt als
der erste Fehlerbereich E1, wobei dessen Maximalwerte
durch eine Linie LC angegeben sind, und
die Minimalwerte durch eine Linie LD angegeben sind.
Der zweite Fehlerbereich E2 entspricht Fehlern die
in Relation auf die Rotation der Ausgangswelle 26 verursacht
werden, beispielsweise umfassen derartige Fehler Fehler der Ausgangswelle 26,
die durch eine Stoppabweichung verursacht werden, Fehler der Ausgangswelle 26,
die durch eine sakkadische Bewegung aufgrund der Vibration des Motorfahrzeugs 2 verursacht
werden, und Fehler der Ausgangswelle 26, die durch Abrieb
in Reaktion auf dessen Lebensdauer verursacht werden. Es sind nämlich die
Fehler in der Erfassungsspannung, die durch Temperaturvariationen
verursacht werden, und die Fehler der Ausgangswelle 26,
die durch Sprünge
bei einem Aufprall der Welle 26 verursacht werden, im Vergleich
zu dem ersten Fehlerbereich E1 ausgeschlossen,
da die Temperaturvariation des Rotationsantriebsgeräts 1 bei
einem gewissen Rotationszeitverlauf vernachlässigt werden kann, und da die Sprünge während er
normalen Rotation der Welle 26 nicht auftreten können. Dementsprechend
kann, wenn der zweite Fehlerbereich E2 für den Betrieb
verwendet wird, die Rotationsposition und der Betrieb in einem guten
Zustand genauer erfasst werden.
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Wie
es in 1 gezeigt ist,
ist die Steuerungseinheit 5 weiterhin mit dem Winkelsensor 4 verbunden,
der an dem Lenkrad 2 angebracht ist. Der Winkelsensor 4 gibt
ein Lenksignal proportional zu einem Lenkwinkel des Lenkrads 3 aus.
Die Steuerungseinheit 5 treibt das Betätigungsglied 7 entsprechend
dem Lenksignal an und steuert die Position der optischen Achse der
Scheinwerfer 6, die wirksam mit der Ausgangswelle 26 verbunden
sind.
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Die
Steuerungseinheit 5 abreitet ebenfalls als eine Bestimmungseinrichtung
zur Bestimmung auf der Grundlage der Erfassungsspannung aus dem Magnetsensor 38,
ob die Ausgangswelle 26 sich in einem guten Zustand befindet.
Beispielsweise bestimmt die Steuerungseinheit 5, ob eine
erste Erfassungsspannung der Ausgangswelle 26 an einer
ersten Erfassungsposition als auch eine zweite Erfassungsspannung
der Ausgangswelle 26 an einer zweiten Erfassungsposition,
auf die die Ausgangswelle 26 durch Antrieb des Schrittmotors 18 um
eine vorbestimmte Schrittzahl gedreht worden ist, sich innerhalb
des ersten Fehlerbereichs E1 befinden. Dann bestimmt
die Steuerungseinheit 5 weiterhin, ob einer Differenzspannung
zwischen der ersten Erfassungsspannung und der zweiten Erfassungsspannung
sich innerhalb einer vorbestimmten Variationsbreite der Differenzspannung
befinden, wobei die erste Position und die zweite Position sich
um die vorbestimmte Schrittimpulszahl für den Schrittmotor 18 unterscheiden.
Weiterhin bestimmt die Steuerungseinheit 5, ob die Ausgangswelle 26 sich
in gutem Zustand befindet, wenn die erste Erfassungsspannung und
die zweite Erfassungsspannung sich innerhalb des ersten Fehlerbereichs
E1 befinden und die Differenzspannung der
ersten Erfassungsspannung und der zweiten Erfassungsspannung sich
ebenfalls innerhalb der vorbestimmten Variationsbreite der Differenzspannung
befinden.
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Genauer
bestimmt die Steuerungseinheit 5, dass die Ausgangswelle 26 ohne
Verursachen eines bewegungsunmöglichen
Zustands oder eines verlorene Bewegung (lost motion) gedreht worden
ist, wenn die Differenzspannung zwischen der ersten Erfassungsspannung
und der zweiten Erfassungsspannung sich innerhalb einer Variationsbreite
einer ersten und einer zweiten Differenzspannung befinden. Dabei
bedeutet die erste Differenzspannung eine Differenzspannung zwischen
dem maximalen Wert (VOC) des zweiten Fehlerbereichs
E2 an der ersten Erfassungsposition und
dem minimalen Wert (VND) des zweiten Fehlerbereichs
E2 an der zweiten Erfassungsposition, wohingegen
die zweite Differenzspannung eine Differenzspannung zwischen dem
minimalen Wert (VOD) des zweiten Fehlerbereichs
E2 an der ersten Erfassungsposition und
dem maximalen Wert (VNC) des zweiten Fehlerbereichs
E2 an der zweiten Erfassungsposition bedeutet,
wie es in 8 gezeigt
ist.
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Wenn
eine Initialisierung der Ausgangswelle 26 erforderlich
ist, treibt die Steuerungseinheit 5 zunächst die Ausgangswelle 26 zum
Drehen in einer Rückwärtsrichtung
an, bis eine der umlaufenden flachen Oberflächen 34a des Begrenzers 34 berührt, und
dann zum Drehen der Ausgangswelle 36 in die Vorwärtsrichtung
um eine Vorrichtung der Schrittimpulszahl, bis die Ausgangswelle 26 eine
Referenzposition erreicht (ein Initialisierungsvorgang). Als Ergebnis
dieses Vorgangs wird die Ausgangswelle 26 stets und genau
an ihrer Referenzposition positioniert. In diesem Vorgang arbeitet
die Steuerungseinheit 5 als Einrichtung zur Initialisierung
der Position der Ausgangswelle.
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In
diesem Fall ist die erste Erfassungsposition eine Ursprungsposition
der Ausgangswelle 26 vor dem Initialisierungsvorgang, und
die zweite Erfassungsposition ist eine Position der Ausgangswelle 26,
die zu der Referenzposition gedreht worden ist (nach dem Initialisierungsvorgang).
Die Steuerungseinheit 5 bestimmt, ob die Differenzspannung
zwischen der ersten Erfassungsspannung und der zweiten Erfassungsspannung
sich innerhalb eines dritten Fehlerbereichs befindet, wobei der
dritte Fehlerbereich ein Fehlerbereich der Ausgangswelle 26 einschließlich Fehlern
ist, die durch Sprünge
verursacht werden, die auftreten können, wenn der Begrenzer 34 den
Anschlag 27 berührt.
Die Steuerungseinheit 5 bestimmt, dass die Ausgangswelle 26 korrekt
an ihrer Referenzposition positioniert ist, wenn die Differenzspannung
sich innerhalb des dritten Fehlerbereichs befindet.
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Das
heißt,
dass, wenn die Ausgangswelle 26 an ihrer Referenzposition
oder benachbart zu ihrer Referenzposition positioniert ist, die
Differenzspannung zwischen der ersten Erfassungsspannung und der
zweiten Erfassungsspannung innerhalb des dritten Fehlerbereichs
bei dem Initialisierungsvorgang liegen sollte. Dementsprechend kann
die Steuerungseinheit 5 durch die Bestimmung, ob die Differenzspannung
zwischen der ersten Erfassungsspannung vor dem Initialisierungsvorgang
und der zweiten Erfassungsspannung nach dem Initialisierungsvorgang
sich innerhalb des dritten Fehlerbereichs befindet, die durch Sprünge verursachte
Fehler umfasst, bestimmen, ob die Ausgangswelle 26 an ihrer Referenzposition
positioniert ist, wobei die durch die Sprünge verursachten Fehler hingenommen
(akzeptiert) werden.
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Die
Steuerungseinheit 5 bestimmt, dass die Ausgangswelle 26 nicht
an der Referenzposition positioniert ist, wenn die Differenzspannung
sich nicht innerhalb des dritten Fehlerbereichs befindet. In diesem
Fall treibt die Steuerungseinheit 5 die Ausgangswelle 26 derart
an, dass diese in die Rückwärtsrichtung
von der Position (die Position nach dem Initialisierungsvorgang)
zu einer Kontaktposition gedreht wird, an der der Begrenzer 34 den
Anschlag 37 berührt
(diese Kontaktposition wird ebenfalls in dieser Beschreibung als
Aufprallposition der Ausgangswelle bezeichnet) und damit dann die
Ausgangswelle 26 in Vorwärtsrichtung zu der Referenzposition
gedreht wird (Rückkehrinitialisierungsvorgang).
Bei diesem Vorgang arbeitet die Steuerungseinheit 5 als
Einrichtung zum Zurückführen der
Ausgangswelle 26 zu ihrer Referenzposition.
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Wenn
die Ausgangswelle 26 in Rückwärtsrichtung von ihrer anfänglichen
(ursprünglichen)
Position zu der Kontaktposition (der Aufprallposition) in dem Initialisierungsvorgang
gedreht wird, sollte ein Winkel für die Rotation der Ausgangswelle 26 größer als
ein Winkel gemacht werden, der ein zusätzlicher Wert des Winkels zwischen
der Referenzposition und der Kontaktposition und einem Winkel entsprechend dem
dritten Fehlerbereich ist. Dann wird in dem Fall, dass die Ausgangswelle 26 nicht
an ihrer Referenzposition positioniert ist, durch die Steuerungseinheit bestimmt,
dass die anfängliche
Position (die erste Erfassungsposition) sich von der Position nach
der Rotation (der zweiten Erfassungsposition) unterscheidet, und
der Rückkehrinitialisierungsvorgang
wird fortgesetzt.
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Es
wird dementsprechend bestätigt,
dass die Ausgangswelle 26 an ihrer Referenzposition positioniert
ist, nachdem die Ausgangswelle 26 in Rückwärtsrichtung um die bloße minimale
Impulszahl in dem Initialisierungsvorgang gedreht worden ist. Der Rückkehrinitialisierungsvorgang
wird lediglich dann ausgeführt,
wenn die Ausgangswelle 26 nicht an ihrer Referenzposition
positioniert. Auf diese Weise kann die Anzahl der Aufpralle (Aufprall
zwischen dem Begrenzer und dem Anschlag) der Ausgangswelle 26 minimiert
werden, egal ob die Ausgangswelle 26 an ihrer Referenzposition
positioniert ist oder nicht.
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Falls
die Steuerungseinheit 5 jedes Mal mit dem Rückkehrinitialisierungsvorgang
fortschreitet, wird die Ausgangswelle 26 stets an ihrer
Referenzposition ohne einen Prozess zur Bestimmung positioniert,
wo die ursprüngliche
oder anfängliche
Position der Ausgangswelle 26 ist. Es ist jedoch nicht
vorzuziehen, da eine Aufprallanzahl zwischen dem Begrenzer 34 und
dem Anschlag 27 erhöht
wird, weshalb die Lebensdauer des Schrittmotors 18 und
der Zahnräder
(der ersten und zweiten Zwischenzahnräder 15 und 16)
verschlechtert wird, und eine längere Zeitdauer
zur Initialisierung der Position der Scheinwerfer 26 erforderlich
sein wird. Die Ausgangswelle 26 ist in vielen Fällen an
deren Referenzposition vor Start des betrieb des Rotationsantriebsgeräts positioniert,
weshalb die Aufprallanzahl (bei denen der Begrenzer 34 gegen
den Anschlag 27 aufprallt) unnötig in Abhängigkeit von den Bereich der
Fehler höher wird,
falls der Initialisierungsvorgang und/oder der Rückkehrinitialisierungsvorgang
jedes Mal von einer derartigen ursprünglichen (anfänglichen)
Position ausgeführt
wird. Demgegenüber
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung die Ausgangswelle 26 zunächst in dem Initialisierungsvorgang
gedreht, und es wird erfasst und bestimmt, ob die Ausgangswelle 26 sich in
einem guten Zustand befindet oder nicht, und lediglich dann, wenn
die Ausgangswelle 26 sich nicht in einem guten Zustand
befindet, findet der Rückkehrinitialisierungsvorgang
statt. Dementsprechend ist die Aufprallanzahl (zwischen dem Begrenzer 34 und dem
Anschlag 27) gemäß der vorliegenden
Erfindung kleiner als in den Fällen,
in denen der Rückkehrinitialisierungsvorgang
jedes Mal ausgeführt wird.
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Falls
die Differenzspannung zwischen der ersten Erfassungsspannung und
der zweiten Erfassungsspannung sich innerhalb des dritten Fehlerbereichs
befindet, und dadurch bestimmt wird, dass die Ausgangswelle 26 nicht
an ihrer Referenzposition positioniert ist, wird weiterhin erfasst,
ob sich die Erfassungsspannung der Ausgangswelle 26 innerhalb eines
Referenzpositionsbereichs E3 gemäß 9 befindet. Der Referenzpositionsbereich
E3 ist Bereich, innerhalb dessen Fehler,
die durch Sprünge verursacht
wurden, die bei Aufprall des Begrenzers 34 gegen den Anschlag 27 auftreten,
unterdrückt werden,
indem die Ausgangswelle 26 in Rückwärtsrichtung bei geringer Drehzahl
gedreht wird.
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Wenn
durch die Erfassungsspannung der Ausgangswelle 26 bestimmt
wird, dass die Ausgangswelle 26 sich außerhalb des Referenzpositionsbereichs
E3 befindet, berechnet die Steuerungseinheit 5 eine
notwendige Schrittimpulszahl (eine notwendige Rotationsgröße für den Schrittmotor) zum
Antrieb der Ausgangswelle 26, um diese zu drehen, bis die
Erfassungsspannung innerhalb des Referenzpositionsbereichs E3 gerät,
wobei die Ausgangswelle 26 in Rückwärtsrichtung um eine derartige
Rotationsgröße bei einer
erst Rotationsdrehzahl Vf gedreht wird,
und dann wird die Ausgangswelle 26 weiter in dieselbe Richtung
bei einer Drehzahl Vs gedreht, die niedriger
als die erste Drehzahl Vf ist. Die zweite
Drehzahl Vs ist derart ausgewählt, dass
sie eine relativ geringe Geschwindigkeit ist, so dass Fehler der
Erfassungsspannung, die durch Sprünge bei einem Aufprall zwischen
dem Begrenzer 34 und dem Stopper 27 verursacht
werden, in dem Rückkehrinitialisierungsvorgang
unterdrückt
werden können. Demgegenüber wird
die Ausgangswelle 26 bei der ersten Drehzahl Vf gedreht,
wenn die Position der Ausgangswelle 26 weit von der Referenzposition
entfernt ist, weshalb die durch den Aufprall zwischen dem Begrenzer 34 und
dem Anschlag 27 verursachten Sprünge in dem Rückkehrinitialisierungsvorgang nicht
berücksichtigt
werden brauchen. Wenn nämlich die
Position der Ausgangswelle 26 so nahe an der Referenzposition
ist, dass der Einfluss durch die Sprünge berücksichtigt werden sollte, wird
die Ausgangswelle 26 mit der zweiten Drehzahl Vs gedreht.
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Die
Steuerungseinheit 5 steuert die Drehzahl der Ausgangswelle 26 derart,
dass sie mit der Drehzahl Vs lediglich dann
gedreht wird, wenn die Erfassungsspannung der Ausgangswelle 26 innerhalb
des Referenzpositionsbereichs liegt, und dass die Ausgangswelle 26 mit
einer Drehzahl Vst, die höher als die
zweite Drehzahl Vs ist, jedoch niedriger
als die erste Drehzahl Vf ist, in dem Fall
gedreht wird, dass die Ausgangswelle 26 bei einer anderen
Drehzahl als die erste Drehzahl Vf und die
zweite Drehzahl Vs gedreht werden soll.
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Wenn
die Steuerungseinheit 5 die Ausgangswelle 26 zur
Drehung mit der ersten Drehzahl Vf antreibt,
erhöht
die Steuerungseinheit 5 den elektrischen Strom und die
Spannung, die den Schrittmotor 18 zuzuführen sind, proportional zu
dem Anstieg der Drehzahl, um aus dem Schritt fallen des Motors 18 zu
vermeiden.
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Der
vorstehend beschriebene Referenzpositionsbereich E3 ist
ein Bereich, in dem eine vorbestimmte Spannung ΔV zu dem ersten Fehlerbereich E1 (dem Bereich von der Linie des maximalen
Werts LA zu der Linie des minimalen Werts
LB) eine Referenzpositionsbereich (an der
die Schrittzahl Null ist) addiert wird. Die Spannung ΔV ist ein
Wert, der Fehler der Erfassungsspannung akzeptiert, die durch die Änderung
der Drehzahl von der ersten Drehzahl Vf zu der
zweiten Drehzahl Vs aufgrund der des Trägheitsmoments
der Ausgangswelle 26 verursacht werden.
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Die
vorstehend beschriebene notwendige Schrittimpulszahl zum Antrieb
des Schrittmotors 18 (und der Ausgangswelle 26)
derart, dass die Erfassungsspannung innerhalb des Referenzpositionsbereichs
E3 liegt, wird als Schrittzahl berechnet,
und die des Schrittmotors 18 derart gedreht wird, dass
der erste Fehlerbereich E1 entsprechend
der Erfassungsspannung der Ausgangswelle 26 innerhalb des
Referenzpositionsbereichs E3 liegt. Das
heißt,
sie wird die Schrittzahl derart, dass der minimale Wert (die Linie LB) des ersten Fehlerbereichs E1 kleiner
als der maximale Wert des Referenzpositionsbereichs E3 wird, nachdem
die Ausgangswelle 26 um einen Winkel entsprechend der Schrittimpulszahl
gedreht worden ist.
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Dieser
Vorgang ist nachstehend ausführlicher
unter Bezugnahme auf den Graphen gemäß 9 beschrieben. Die Steuerungseinheit 5 berechnet
eine erste Koordinate (m, Vo A + ΔV) eines
Punkts, an dem der maximale Wert des Referenzpositionsbereichs E3 (VoA + ΔV) die Linie
LB schneidet. Dann berechnet die Steuerungseinheit 5 in
dem Fall, dass anhand der Erfassungsspannung aus dem Magnetsensor 38 erfasst
wird, dass die Ausgangswelle 26 an einem Punkt X positioniert
ist, der einer Position entspricht, die weit von der Referenzposition
um X Schritte entfernt ist, die notwendige Schrittimpulszahl (X – m) für den Schrittmotor 18 derart,
dass, wenn der Schrittmotor 18 um die Schrittimpulse dieser
Zahl (X – m)
gedreht wird, der minimale Wert (die Linie LB) der
Erfassungsspannung aus dem Magnetsensor 38 in dem ersten
Fehlerbereich E1 liegt. In dieser Berechnung
wird bestimmt, dass die Erfassungsspannung sich außerhalb
des Referenzpositionsbereichs E3 liegt,
wenn die Schrittzahl (X) größer als
die Anzahl (m) ist, und umgekehrt.
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In
diesem Fall, nämlich
wenn die Ausgangswelle 26 an dem Punkt X positioniert ist,
und wenn die Ausgangswelle 26 mit der zweiten Drehzahl
Vs gedreht wurde, um die Position der Ausgangswelle 26 von
dem Punkt X zu der Referenzposition zu bewegen, würde die
erforderliche Zeit für
die Bewegung X/Vs sein (1). Wenn demgegenüber die
Ausgangswelle 26 mit der ersten Drehzahl Vf von
dem Punkt X zu dem Punkt m gedreht wird und dann mit der zweiten
Drehzahl Vs von dem Punkt m zu der Referenzposition
gedreht wird, beträgt
die erforderliche Zeit für die
Bewegung (X – m)/Vf + m/Vs (2). Dementsprechend
ist die Zeitdifferenz zwischen den vorstehend beschriebenen zwei
Fällen
(1) – (2)
= (X – m)(Vf – Vf)/Vs × Vf. Wie aus dieser Berechnung hervorgeht, ist
es klar, dass die zur Bewegung (zum Drehen) der Ausgangswelle 26 zu
ihrer Referenzposition erforderliche Zeit kleiner wird, wenn die
erste Drehzahl Vf höher als die zweite Drehzahl
Vs gemacht wird. Je größer der Abstand der Ausgangswelle 26 von
der Referenzposition ist, desto größer wird die Zeitdifferenz.
Wenn die erste Drehzahl Vf schneller als
die zweite Drehzahl Vs gemacht wird, kann
ein großer Zeitverringerungseffekt
erhalten werden.
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Nachstehend
ist ein Betrieb zur Steuerung der Richtung der optischen Achse der
Scheinwerfer 6 beschrieben.
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Die
Steuerungseinheit 5 gibt ein Steuerungssignal zu dem Schrittmotor 18 aus,
um die Position der Ausgangswelle 26 zu initialisieren,
bevor die Richtung der optischen Achse der Scheinwerfer 6 in Reaktion
auf die Lenkbewegung des Lenkrads 3 des Motorfahrzeugs 2 gesteuert
wird.
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Wenn
der Schrittmotor 18 das Steuerungssignal aus der Steuerungseinheit 5 empfängt, wird
die Rotationswelle 21 gedreht. Dann wird das Antriebszahnrad 14 zusammen
mit der Welle 21 gedreht, und die ersten und zweiten Zwischenzahnräder 15 und 16 werden
gedreht. Weiterhin wird das zweite Zwischenzahnrad 16 (in
umgekehrter Richtung) gedreht, bis der an dem zweiten Zahnrad 16 gebildete
Begrenzer 34 gegen den Anschlag 27 anprallt.
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Da
das Ausgangszahnrad 17 in Eingriff mit dem kleinen Zahnrad 32 des
zweiten Zwischenzahnrads 16 steht, werden die Ausgangswelle 26 und
der Scheinwerfer 6, der wirksam mit der Ausgangswelle 26 verbunden
ist, entsprechend der Drehung des zweiten Zwischenzahnrads 16 bewegt.
Wenn der Begrenzer 34 gegen den Anschlag 27 anstößt, wird
die Ausgangswelle 26 dann in Vorwärtsrichtung um einen vorbestimmten
Winkel gedreht, und stoppt an einer Position, die die Referenzposition
ist. Diese Referenzposition ist vorab in der Steuerungseinheit 5 gespeichert.
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Nach
Abschluss der Initialisierung der Ausgangswelle 26 gibt
die Steuerungseinheit 5 ein Impulssignal zu dem Schrittmotor 18 aus,
um die Ausgangswelle 26 um einen gewünschten Winkel von der Referenzposition
zu drehen, um schließlich
die Scheinwerfer 6 in die gewünschte Richtung zu bewegen.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, gibt die Steuerungseinheit 5 das
Impulssignal zu dem Betätigungsglied 7 proportional
zu dem Lenkwinkel des Lenkrads 3 aus, um die Strahlrichtung
der Scheinwerfer 6 entsprechend der Änderung der Richtung des Motorfahrzeugs 2 zu ändern.
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Der
Betrieb der Steuerungseinheit 5 ist nachstehend unter Bezugnahme
auf 6, 7 und 10 beschrieben.
Zunächst
ist ein Prozess zur Bestimmung beschrieben, dass der Betrieb der
Ausgangswelle 26 in gutem Zustand ist. Dieser Prozess wird
für einen Fall
beschrieben, in dem die Ausgangswelle 26 von der Referenzposition
zu einem Punkt n bewegt wird, der der Schrittzahl m entspricht,
wobei die erste Erfassungsposition die Referenzposition ist und
die zweite Erfassungsposition der Punkt n ist.
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Bei
dem Schritt S1 in 6 wird
die erste Erfassungsspannung Vo aus dem
Magnetsensor 38 eingelesen, und es wird in Schritt S2 bestimmt,
ob die erste Erfassungsspannung Vo innerhalb
des ersten Fehlerbereichs E1 bei der ersten
Erfassungsposition liegt, der ein Punkt ist, bei dem die Schrittzahl
Null ist. Das heißt,
es wird in Schritt S2 bestimmt, ob die erste Erfassungsspannung
Vo zwischen der Spannung VoB und
der Spannung VoA liegt (8). In dem Fall, dass die erste Erfassungsspannung
(erfasste Spannung) sich innerhalb des ersten Fehlerbereichs E1 befindet (JA, in Schritt S2), geht der
Prozess zu Schritt S3 über,
in dem die Scheinwerfer 6 durch den betrieb der Steuerungseinheit 5 entsprechend
dem Lenksignal aus dem Winkelsensor 4 bewegt werden. in
Schritt S4 wird die zweite Erfassungsspannung (erfasste Spannung)
VN aus dem Magnetsensor 38 eingelesen und
aus dem RAM 5 wird eine Schrittzahl der Ausgangswelle 26 ausgelesen,
die der zweiten Erfassungsspannung VN entspricht.
Dann wird in Schritt S5 bestimmt, ob die zweite Erfassungsspannung
VN innerhalb des ersten Fehlerbereichs E1 an der zweiten Erfassungsposition liegt,
die ein Punkt ist, an der die Schrittzahl n beträgt. Es wird nämlich in
Schritt S5 bestimmt, ob die zweite Erfassungsspannung VN zwischen
der Spannung VNB und der Spannung VNA liegt (8).
In dem Fall, dass die zweite Erfassungsspannung innerhalb des ersten
Fehlerbereichs E1 liegt (JA, in Schritt
S5), geht der Prozess zu Schritt S6 über.
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In
Schritt S6 wird bestimmt, ob die Ausgangswelle 26 gedreht
worden ist, ohne das ein unbeweglicher Zustand oder eine verlorene
Bewegung verursacht wird. Es wird nämlich bestimmt, ob die Differenzspannung
(VN – Vo) zwischen der ersten Erfassungsspannung
und der Erfassungsspannung innerhalb einer Variationsbreite einer
ersten Differenzspannung (VND – VOC) und einer zweiten Differenzspannung (VN C – VOD) liegt. Die erste Differenzspannung (VND – VOC) ist eine Differenzspannung zwischen dem
maximalen Wert des zweiten Fehlerbereichs E2 einer
Referenzposition (der ersten Erfassungsposition) und dem minimalen
Wert des zweiten Fehlerbereichs E2 an dem
Punkt n (der zweiten Erfassungsposition), zu dem die Ausgangswelle 26 gedreht
worden ist, wohingegen die zweiten Differenzspannung (VNC – VOD) eine Differenzspannung zwischen dem minimalen
Wert des zweiten Fehlerbereichs E2 an der Referenzposition und dem
maximalen Wert des zweiten Fehlerbereichs E2 an
dem Punkt n ist.
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Wenn
in dem Schritt S6 bestimmt wird (JA, in Schritt S6), dass die Differenzspannung
(VN – VO) innerhalb der Variationsbreite zwischen
der ersten Differenzspannung (VN D – VOC) und der zweiten Differenzspannung (VNC – VO D) liegt, wird der
Prozess beendet und geht zu Schritt S1 zurück.
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In
dem vorstehend beschriebenen Betrieb geht der Prozess zu Schritt
S7 über,
wenn die ersten Erfassungsspannung Vo nicht
innerhalb des ersten Fehlerbereichs E1 (NEIN,
in Schritt S2), wenn die zweite Erfassungsspannung VN nicht
innerhalb des ersten Fehlerbereichs E1 liegt
(NEIN, in Schritt S5), oder wenn die Differenzspannung (VN – VO) nicht innerhalb der Variationsbreite zwischen
der ersten Differenzspannung (VND – VOC) und der zweiten Differenzspannung (VNC – VOD) liegt (NEIN, in Schritt S6).
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In
Schritt S7 wird bestimmt, ob eine Gesamtanzahl von Anomalitätsbestimmungen
in den Schritten S2, S5 und S6 größer als eine Zahl N ist, wobei,
wenn die Gesamtzahl größer als
N ist (JA, in Schritt S7), der Prozess zu Schritt S8 übergeht.
In Schritt S8 wird der Betrieb des Schrittmotors 18 gestoppt,
und ein Steuerungssignal zur Initialisierung der Ausgangswelle 26 wird
zu dem Schrittmotor 18 gesendet.
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In
Schritt S9 wird bestimmt, ob die Zeitdauer für die Anomalitätsbestimmung
der Ausgangswelle 26 über
einer vorbestimmten Zeit T liegt, und bei einem JA in diesem Schritt
S9 geht der Prozess zu einem Schritt S10 über.
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In
Schritt S10 wird bestimmt, dass das Rotationsantriebsgerät sich nicht
in einem guten Betriebszustand befindet, und die Steuerungseinheit 5 gibt eine
Warnung an den Fahrer durch eine Warnlampe oder dergleichen aus,
dass das Rotationsantriebsgerät
nicht betriebsfähig
ist. Nach dieser Warnung wird der Prozess beendet.
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Der
Prozess geht zu Schritt S1 zurück,
wenn die Gesamtzahl weniger als N ist (NEIN, in Schritt S7), oder die
Zeitdauer von Anomalitätserfassung kürzer als
die vorbestimmte Zeit T ist (NEIN, in Schritt S9).
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Wie
es vorstehend beschrieben worden ist, wird das Steuerungssignal
zur Initialisierung der Ausgangswelle 26 dem Schrittmotor 18 in
Schritt S8 gemäß 6 zugeführt. Der Initialisierungsvorgang
ist nachstehend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
In diesem Initialisierungsvorgang wird die Ausgangswelle 26 zunächst in
Rückwärtsrichtung
gedreht und dann in Vorwärtsrichtung
um eine vorbestimmte Größe gedreht,
nachdem der Begrenzer 34 gegen den Anschlag 27 anstößt. Die
Position der derart gedrehten Ausgangswelle 26 wird als
Referenzposition angesehen.
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In
Schritt S11 wird eine erste Erfassungsspannung V1 eingelesen
und die Initialisierung der Ausgangswelle 26 wird in Schritt
S12 ausgeführt.
In diesem Initialisierungsprozess gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird die Ausgangswelle 26 zunächst in die Rückwärtsrichtung
um 20 Schritte gedreht, und dann in Vorwärtsrichtung
um 8 Schritte gedreht (8).
In Schritt S13 wird eine zweite Erfassungsspannung V2 eingelesen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
wird ein Rotationswinkel zwischen dem Punkt, an dem der Begrenzer 34 gegen den
Anschlag 27 anstößt, und
der Referenzposition derart eingestellt, dass er den 8 Schritten
entspricht, und der dritte Fehlerbereich wird derart eingestellt, dass
er kleiner als der maximale Wert der Differenzspannung entsprechend
6 Schritten ist.
-
In
Schritt S14 wird der Initialisierungsvorgang für die Ausgangswelle 26 bestätigt, es
wird nämlich
bestimmt, ob die Ausgangswelle 26 an der Referenzposition
positioniert ist. Genauer wird bestimmt, ob die Differenzspannung (|V1 – V2|) zwischen
den ersten und zweiten Erfassungsspannungen innerhalb des dritten
Fehlerbereichs liegt. Wenn bestimmt wird, dass die Differenzspannung
(|V1 – V2|)
innerhalb des dritten Fehlerbereichs liegt, (JA, in Schritt S14)
endet der Prozess.
-
Wenn
in Schritt S14 bestimmt wird, ob diese Differenzspannung (|V1 – V2|) nicht
innerhalb des dritten Fehlerbereichs liegt (NEIN, in Schritt S14), geht
der Prozess zu Schritt S15 über,
um mit einem Rückkehrinitialisierungsprozess
weiterzumachen. Der Betrieb des Rückkehrinitialisierungsprozesses ist
nachstehend unter Bezugnahme auf 9 und 10 beschrieben.
-
In
Schritt S21 wird bestimmt, ob die Erfassungsspannung (VX)
innerhalb des Referenzpositionsbereichs E3 liegt.
Diese Bestimmung wird durch Vergleich der Schrittzahl X und der
Schrittzahl m durchgeführt,
wobei die Schrittzahl X von der Erfassungsspannung (VX)
abgeleitet wird, und die Schrittzahl m aus der Linie LB abgeleitet
werden kann. Dann wird bestimmt, dass die Erfassungsspannung (VX) nicht innerhalb des Referenzpositionsbereichs
E3 liegt, wenn die Schrittzahl X größer als
die Schrittzahl m ist.
-
Wenn
dies der Fall ist, berechnet die Steuerungseinheit 5 eine
notwendige Schrittimpulszahl (X – m) in Schritt S22 und treibt
den Schrittmotor 18 um die Schrittimpulszahl (X – m) an,
um die Ausgangswelle 26 in Rückwärtsrichtung mit einer ersten
Drehzahl Vf in Schritt S23 zu drehen. Als
Ergebnis wird die Scheinwerfer zur Bewegung von der Position X zu der
Position m gedreht. Nachdem die Erfassungsspannung innerhalb des
Referenzpositionsbereichs E3 gelangt ist,
nämlich
danach, nachdem die Ausgangswelle 26 die Position m erreicht
hat, wird die Ausgangswelle 26 in Rückwärtsrichtung weiter um die Schrittzahl
m bei einer zweiten Drehzahl Vs in Schritt
S24 gedreht.
-
Wenn
in Schritt S21 bestimmt wird, dass die Erfassungsspannung (VX) innerhalb des Referenzpositionsbereichs
E3 liegt (JA, in Schritt S21), geht der Prozess
zu Schritt S25 über,
in dem die Ausgangswelle 26 in Rückwärtsrichtung mit der zweiten
Drehzahl Vs gedreht wird, in der selben
Weise wie in Schritt S24.
-
Wenn
die Ausgangswelle 26 in Schritt S24 oder S25 gedreht wird,
stößt der Begrenzer 34 gegen den
Anschlag 27 an, wie es bereits beschrieben worden ist,
und danach wird die Ausgangswelle 26 in Vorwärtsrichtung
um eine Größe entsprechen
8 Schritten gedreht, so dass die Ausgangswelle 26 an ihrer
Referenzposition positioniert wird. Wie vorstehend beschrieben,
wird der Rückkehrinitialisierungsprozess
beendet.
-
Wie
es vorstehend beschrieben worden ist, können die nachfolgenden Wirkungen
durch das Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten werden.
- (1) es wird zuverlässig erfasst,
dass die Ausgangswelle 26 in gutem Zustand arbeitet, wobei mögliche Fehler
akzeptiert werden, die unvermeidlich an der Ausgangswelle 26 erzeugt
werden. Dies wird durch die folgenden Prozesse erzielt: Zunächst wird
bestimmt, ob die ersten und zweiten Erfassungsspannungen an den
jeweiligen ersten und zweiten Erfassungspositionen innerhalb des
ersten Fehlerbereichs E1 liegen. Zweitens
wird bestimmt, dass die Differenzspannung zwischen den ersten und
zweiten Erfassungsspannungen innerhalb des zweiten Fehlerbereichs
E2 liegen. Da der Schrittmotor 18 an
dieser Stelle als Antriebseinrichtung verwendet wird, und dadurch
die Erfassungsspannungen aus dem Magnetsensor 38 aufgrund
eines Rastmoments (Rastkraft) des Schrittmotors stabil wird, kann
der Betriebszustand der Ausgangswelle 26 zuverlässiger erfasst
werden.
- (2) Es kann bestimmt werden, dass die Ausgangswelle 26 innerhalb
des zweiten Fehlerbereichs E2 arbeitet.
Dies liegt daran, dass die Differenzspannungsvariationsbreite zwischen
den ersten und zweiten Differenzspannungsbereichen liegt, von denen
der erste Differenzspannungsbereich von dem maximalen Wert des zweiten
Fehlerbereichs bei der ersten Erfassungsposition zu dem minimalen
Wert des zweiten Fehlerbereichs an der zweiten Erfassungsposition
reicht, wohingegen der zweite Differenzspannungsbereich von dem
minimalen Wert des zweiten Fehlerbereichs an der ersten Erfassungsposition
zu dem maximalen Wert des zweiten Fehlerbereichs an der zweiten
Erfassungsposition reicht.
- (3) Der zweite Fehlerbereich E2 ist
enger ausgeführt
als der erste Fehlerbereich E1, wobei diejenigen
Fehler, die in Bezug auf die Rotation der Ausgangswelle 26 verursacht
werden, berücksichtigt werden.
Als Ergebnis kann die Toleranz für
die Erfassungsspannungen der Ausgangswelle 26 exakt ausgewählt werden,
wodurch ein Rotationsbereich, der durch die Steuerungseinheit erfasst werden
kann, größer gemacht
werden kann.
- (4) Gemäß dem Ausführungsbeispiel
bestimmt die Steuerungseinheit 5, ob die Ausgangswelle 26 an
ihrer Referenzposition positioniert ist, wobei die Anfangsposition
der Ausgangswelle 26 vor der Drehung als die erste Erfassungsposition
ausgewählt
wird, die Position der Ausgangswelle 26 nach der Rotation
als zweite Erfassungsposition ausgewählt wird, und bestimmt wird,
ob die Differenzspannung innerhalb des dritten Fehlerbereichs liegt.
Wenn der dritte Fehlerbereich als ein derartiger Bereich ausgewählt wird,
der Fehler abdeckt, die zu einem Zeitpunkt verursacht werden, wenn
der Begrenzer 34 gegen den Anschlag 27 anstößt, kann
erfasst werden, dass die Ausgangswelle 26 an ihrer Referenzposition
positioniert ist, wobei Fehler hingenommen (akzeptiert) werden, die
in dem Initialisierungsvorgang auftreten können.
- (5) In dem Fall, dass bestimmt wird, dass die Ausgangswelle 26 nicht
an ihrer Referenzposition positioniert ist, dreht die Steuerungseinheit 5 die Ausgangswelle 26 in
Rückwärtsrichtung,
bis der Begrenzer 34 gegen den Anschlag 27 anstößt, und
dreht sie dann in die Vorwärtsrichtung.
Dementsprechend wird die Ausgangswelle 26 an ihrer Referenzposition
positioniert.
- (6) In dem Fall, dass die Ausgangswelle 26 in Rückwärtsrichtung
gedreht wird, wird die notwendige Schrittzahl für den Schrittmotor 18 durch
die Steuerungseinheit 5 entsprechend der Beziehung zwischen
dem minimalen Wert des Fehlerbereichs und der Schrittzahl entsprechend
der Position der Ausgangswelle berechnet, so dass die Ausgangswelle 26 in
Rückwärtsrichtung
um die vorstehend beschriebenen Schritte gedreht wird. Wie es vorstehend
beschrieben worden ist, wird die Ausgangswelle 26 zuverlässig in
Rückwärtsrichtung
zu der Position gedreht, an der der Begrenzer 34 gegen
den Anschlag 27 anstößt, und wird
weiterhin die Ausgangswelle um die minimale Schrittzahl gedreht,
um eine nutzlose Rotation der Ausgangswelle 26 zu vermeiden.
- (7) Die Ausgangswelle 26 wird durch die Torsionsfeder
in Rückwärtsrichtung
gedrängt,
so dass die Ausgangswelle 26 genauer gehalten wird und Fehler
unterdrückt
werden, die an der Ausgangswelle 26 verursacht werden können. Dies
ist insbesondere effektiv, wenn das Rotationsantriebsgerät 1 einer
Vibration ausgesetzt wird.
- (8) Die Drehzahl für
die Ausgangswelle 26 wird durch die ersten und zweiten
Zwischenzahnräder 15 und 16 reduziert,
so dass Fehler beim Zusammenbau absorbiert werden.
- (9) Die Scheinwerfer 6 sind wirksam mit der Ausgangswelle 26 verbunden,
so dass die optische Achse der Scheinwerfer 6 durch das
Rotationsantriebsgerät 1 in
Reaktion auf den Lenkwinkel des Lenkrads gesteuert wird.
- (10) In dem Fall, dass die Erfassungsspannung sich außerhalb
des Referenzpositionsbereichs E3 befindet,
und die Ausgangswelle 26 anfänglich an einem Punkt positioniert
ist, der weit entfernt von der Referenzposition liegt, wird die
Ausgangswelle 26 mit einer relativ hohen ersten Drehzahl
Vf gedreht, so dass die Zeit zur Drehung
zu der Referenzposition verringert werden kann. Wenn die Erfassungsspannung
der Ausgangswelle 26 in den Referenzpositionsbereich E3 gelangt, wenn nämlich die Ausgangswelle an
eine Position nahe an der Referenzposition bewegt worden ist, dreht sich
die Ausgangswelle 26 bei einer zweiten Drehzahl Vs, die geringer als die erste Drehzahl Vf ist. Als Ergebnis werden Fehler, die durch
Sprünge
verursacht werden, die auftreten können, wenn der Begrenzer 34 gegen
den Anschlag 27 anstößt, minimiert.
- (11) In dem Fall, dass die Erfassungsspannung sich außerhalb
des Referenzpositionsbereichs E3 befindet,
und die Ausgangswelle 26 anfänglich an einem Punkt positioniert
ist, der weit weg von der Referenzposition liegt, wird die Ausgangswelle 26 mit
einer relativ hohen ersten Drehzahl Vf gedreht, so
dass das Drehmoment zum Drehen des Schrittmotors verringert werden
kann. Weiterhin wird zusätzlich
zu der Verringerung des Drehmoments ein Außerschrittfallen des Motors 18 verhindert,
da die Steuerungseinheit 5 den elektrischen Strom und die
Spannung, die dem Schrittmotor 18 zuzuführen sind, proportional zum
dem Anstieg der Drehzahl erhöht.
-
Das
vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
kann in vielerlei Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann
die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Betätigungsglied 7 direkt
aus der Batterie anstelle über
die Steuerungseinheit 5 durchgeführt werden.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist die erste Erfassungsposition die Referenzposition, und ist die
zweite Erfassungsposition die Position nach Drehung der Ausgangswelle 26 um
den vorbestimmten Drehwinkel. Jedoch kann die zweite Erfassungsposition
eine Position sein, die eine maximale Rotationsposition innerhalb eines
Rotationssteuerungsbereichs der Ausgangswelle 26 ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
beträgt
der maximale Rotationswinkel des rechten Scheinwerfers 6 des
Motorfahrzeugs 2 15 Grad, was 152 Schritten entspricht,
wohingegen der maximale Rotationswinkel des linken Scheinwerfers 6 5
Grad entsprechend 52 Schritten ist. Wenn die zweiten Erfassungspositionen
jeweils als die maximalen Rotationspositionen von 152 und 52 Schritten
von der Referenzposition ausgewählt
werden, wird die Ausgangswelle 26 stabil gehalten, dun
werden die Ausgangsspannungen aus dem Magnetsensor 38 stabiler,
so dass die Bestimmung, die Ausgangswelle 26 in gutem Zustand
arbeitet, zuverlässiger
ausgeführt werden
kann.
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Das
Verhältnis
zwischen der Erfassungsspannung aus dem Magnetsensor 38 und
der entsprechenden Schrittzahl für
die Ausgangswelle 26 ist nicht auf das in 8 gezeigte beschränkt.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist die erste Erfassungsposition die Referenzposition, und ist die
zweite Erfassungsposition die Position nach Drehung der Ausgangswelle 26 um
den vorbestimmten Rotationsbereich. Jedoch kann die erste Erfassungsposition
eine Position sein, zu der die Ausgangswelle um eine vorbestimmte
Impulsanzahl von der Referenzposition aus gedreht wird.
-
Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird die Ausgangswelle 26 in Rückwärtsrichtung mit der Drehzahl
Vf gedreht, bis die Erfassungsspannung der Ausgangswelle 26 innerhalb
des Referenzpositionsbereichs E3 gelangt. Jedoch
kann der Rotationsbereich der Ausgangswelle 26 in der Rückwärtsrichtung
auf andere Weise entschieden werden, beispielsweise ist ein Positionssensor
derart vorgesehen, dass die Ausgangswelle 26 mit relativ
hoher Drehzahl Vf um einen gewissen Rotationswinkel
gedreht wird, der durch das Ausgangssignal aus dem Positionssensor
entschieden wird, jedoch wird währenddessen
der Begrenzer 34 nicht gegen den Anschlag 27 anstoßen. Dann
wird die Ausgangswelle 26 mit der zweiten geringeren Drehzahl
Vs gedreht.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen
gemäß 1 empfängt die Steuerungseinheit 5 ein
Signal aus dem Winkelsensor 4 zur Steuerung der Richtung
der optischen Achse der Scheinwerfer 6. Es ist jedoch ebenfalls
möglich,
einen Drehzahlsensor 8 vorzusehen, wie es durch eine gestrichelte
Linie in 1 angedeutet
ist, wobei ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal der Steuerungseinheit 5 zugeführt wird,
so dass die Steuerungseinheit 5 nicht nur die Richtung
der Scheinwerfer 6, sondern auch eine Richtungssteuerungsgeschwindigkeit
entsprechend den Signalen für
das Lenkrad und Druckereinheit Fahrzeuggeschwindigkeit steuert.
-
Wie
es vorstehend beschrieben worden ist, liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein Rotationsantriebsgerät für ein Motorfahrzeug bereitzustellen,
das die optische Achse von Scheinwerfern in Reaktion auf einen Lenkwinkel
eines Lenkrads bewegt, und das genau bestimmen kann, das eine Ausgangswelle
sich in einem guten Betriebszustand befindet, wobei Fehler akzeptiert
werden, die unvermeidbar stattfinden. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird bestimmt, dass die Ausgangswelle des Rotationsantriebsgeräts in einem
guten Zustand arbeitet, wenn eine erste und eine zweite Erfassungsspannung
an einer ersten und einer zweiten Erfassungsposition innerhalb eines
vorbestimmten Fehlerbereichs liegen, und wenn eine Differenzspannung
zwischen den ersten und zweiten Erfassungsspannungen innerhalb einer
bestimmten Differenzspannungsvariationsbreite liegen.