DE102004061880A1 - Vorrichtung zum automatischen Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Fahrzeugscheinwerfers - Google Patents

Vorrichtung zum automatischen Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Fahrzeugscheinwerfers Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Einstellen einer Lichtachse eines schwenkbaren Hilfsfrontscheinwerfers eines Fahrzeugs enthält einen Lenkwinkelsensor, welcher einen Winkel eines Lenkrads eines Fahrzeugs erfaßt, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs erfaßt, eine Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung, welche einen Spurkreisradius eines Fahrzeugs auf der Basis des erfaßten Lenkwinkels und der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, sowie eine Steuereinheit, welche eine Schwenksteuerung durchführt, durch welche die Richtungen der Lichtachsen der Hilfsfrontscheinwerfer des Fahrzeugs in Zielrichtungen eingestellt werden, welche in Abhängigkeit von dem erfaßten Lenkwinkel und der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden. Die Steuereinheit ist derart konfiguriert, die Hilfsfrontscheinwerfer so zu steuern, daß sich diese in einem AUS-Zustand befinden, während der berechnete Spurkreisradius größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung ist mit der japanischen Patentanmeldung Nr.2003-425567, welche am 22. Dezember 2003 eingereicht wurde, verwandt, deren Inhalt hiermit aufgenommen wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Einstellen der Richtungen von Lichtachsen oder Lichtbereichen von Lichtstrahlen, welche von Fahrzeugscheinwerfern in einer horizontalen Richtung basierend auf einem Lenkwinkel eines Lenkrads ausgestrahlt werden.
  • Ein automatisches Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Fahrzeugfrontscheinwerfers wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2002-52975 offenbart, ist bekannt. Dieses Dokument offenbart eine Schwenksteuertechnik (Strahlsteuertechnik), welche durch genaues Abschätzen einer zukünftigen Position, an welcher sich ein bewegendes Fahrzeug zu einem vorbestimmten Zeitpunkt befinden wird, gekennzeichnet ist. Hieraus ergibt sich eine gegenwärtige Zielposition für die Lichtstrahlen der schwenkbaren Frontscheinwerfer, (nachstehend als Hilfsfrontscheinwerfer bezeichnet,) welche in diesem Fahrzeug zusätzlich zu den normalen festen Frontscheinwerfern ver baut sind. Diese Schwenksteuerung dient dazu, den Fahrer des Fahrzeugs eine gute Sicht in Vorwärtsrichtung zu bieten, während sich das Fahrzeug in einer Kurve befindet.
  • Diese Schwenksteuertechnik weist jedoch ein Problem dahingehend auf daß wenn sich das Fahrzeug in einer Kurve mit relativ großem Radius befindet, der Effekt der Verbesserung der Sicht in Vorwärtsrichtung gering ist, und elektrische Leistung der fahrzeugseitigen Batterie deshalb nutzlos verbraucht wird, sowie sich der Fahrer darüber hinaus ungewohnt und unwohl fühlt, auch falls die zukünftige Position des Fahrzeug korrekt abgeschätzt wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Vorrichtung zum Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Hilfsfrontscheinwerfers eines Fahrzeugs der Erfindung weist eine Anordnung auf, mit:
    einem Lenkwinkelsensor, welcher einen Lenkwinkel eines Lenkrads des Fahrzeugs erfaßt;
    einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, welcher eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfaßt;
    einer Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung, welche einen Spurkreisradius des Fahrzeugs berechnet; und
    eine Steuereinheit, welche eine Schwenksteuerung durchführt, durch welche eine Lichtachse eines Hilfsfrontscheinwerfers des Fahrzeugs in eine Zielrichtung eingestellt wird, die in Abhängigkeit eines von einem Lenkwinkelsensor erfaßten Lenkwinkels und einer von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird;
    wobei die Steuereinheit die Hilfsfrontscheinwerfer derart steuert, daß sich diese in ausgeschaltetem Zustand befinden, während der durch die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung berechnete Spurkreisradius größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist, und den Hilfsfrontscheinwerfern erlaubt in einem eingeschalteten Zustand zu sein, während der durch die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung berechnete Spurkreisradius kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
    •
  • Bei der obigen Anordnung ist es möglich, den elektrischen Leistungsverbrauch einer fahrzeugseitigen Batterie zu senken, ohne dadurch bei der Sicht in Vorwärtsrichtung Abstriche machen zu müssen, sowie ebenfalls die mit der Zeit einhergehende Abnutzung und die Kennlinienänderungen der elektrischen Komponenten der Hilfsfrontscheinwerfer zu verringern.
  • Die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung kann den Spurkreisradius des Fahrzeugs basierend auf dem durch den Lenkwinkelsensor erfaßten Lenkwinkel und der durch den Geschwindigkeitssensor erfaßten Geschwindigkeit berechnen.
  • Die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung kann den Spurkreisradius des Fahrzeugs basierend auf zumindest einer Differenzialdrehzahl zwischen einem linken Rad und einem rechten Rad des Fahrzeugs, einer Abweichung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, welche von einem Fahrtrichtungsabweichungssensor, welcher in dem Fahrzeug montiert ist, bereitgestellt wird, und einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs, welche durch einen Querbeschleunigungssensor, der in dem Fahrzeug montiert ist, bereitgestellt wird, berechnet werden.
  • Die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung kann den Spurkreisradius des Fahrzeugs basierend auf einer Vorausstreckeninformation über eine Strecke, auf welcher sich das Fahrzeug befindet, berechnen, welche von einem Navigationssystem bereitgestellt wird, das in dem Fahrzeug montiert ist.
  • Der Schwellwert ist vorzugsweise innerhalb eines Bereichs zwischen 300m und 500m eingestellt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In der begeleitenden Zeichnung zeigt:
  • 1 eine schematische Ansicht, welche eine Gesamtanordnung einer Vorrichtung zum automatischen Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Fahrzeugfrontscheinwerfers entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 2 eine Ansicht zur Erläuterung der Strahlmuster der festen Frontscheinwerfer und der schwenkbaren Hilfsfrontscheinwerfer, welche durch die Vorrichtung entsprechend der Ausführungsform der Erfindung gesteuert werden; und
  • 3 ein Flußdiagramm zur Erklärung einer Schwenksteuerroutine, welche durch eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU innerhalb einer elektronischen Steuereinheit ECU, die in der Vorrichtung entsprechend der Ausführungsform der Erfindung enthalten ist, durchgeführt wird.
    •
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt eine Gesamtanordnung einer Vorrichtung zum automatischen Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Fahrzeugfrontscheinwerfers entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung.
  • In 1 bezeichnen 10L und 10R den linken und rechten Frontscheinwerfer, und 11L sowie 11R bezeichnen den linken und rechten Hilfsfrontscheinwerfer, welche zusätzlich zur Schwenksteuerung der Lichtstrahlen verbaut sind. Die Hilfsfrontschein werfer 11L und 11R sind jeweils mit den Stellgliedern 12L und 12R verbunden, um die Richtungen der Lichtachsen der Hilfsfrontscheinwerfer 11L und 11R einzustellen.
  • Eine ECU 20 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit 21, nachstehend als CPU 21 bezeichnet, zur Durchführung verschiedener Datenverarbeitungen, einen Lesespeicher, nachstehend als ROM-Speicher 22 bezeichnet, zum Speichern von Steuerprogrammen, Steuerkennfeldern, etc., einen Schreib-Lese-Speicher, nachstehend als RAM-Speicher 23 bezeichnet, zum zeitweisen Speichern verschiedener Daten, einen Ersatz-RAM-Speicher 24, eine Eingabe-Ausgabe-Schaltung 25, und eine Busleitung 26 zum Verbinden dieser Elemente.
  • Die ECU 20 empfängt ein Ausgangssignal eines Lenkwinkelsensors 16, welcher einen Lenkwinkel (Winkelposition) θs eines Lenkrads 15 erfaßt, ein Ausgangssignal eines Drehzahlsensors 18L des linken Rads, welcher eine Drehzahl VL eines linken Rads erfaßt, ein Ausgabesignal eines Drehzahlsensors 18R des rechten Rads, welcher eine Drehzahl VR des rechten Rads erfaßt, sowie verschiedene Sensorsignale anderer Sensoren, welche nicht dargestellt sind. Die Stellglieder 12L und 12R stellen die Richtungen der Lichtachsen der Hilfsfrontscheinwerfer 11L und 11R in Übereinstimmung mit den von der ECU 20 ausgegebenen Signalen horizontal ein.
  • Die verschiedenen Sensorsignale können ein Signal enthalten, welches als ein Parameter zum Berechnen eines Spurkreisradius des Fahrzeugs verwendet wird. Ein solcher Parameter kann eine Fahrtrichtungsabweichung des Fahrzeugs sein, falls ein Fahrtrichtungsabweichungssensor in dem Fahrzeug montiert ist, oder eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs, falls ein Querbeschleunigungssensor in dem Fahrzeug montiert ist.
  • Die ECU 20 kann Informationen über einen Radius der Straße an einem Punkt, welcher 150 m vor dem Fahrzeug liegt, oder einen Punkt, welchen das Fahrzeug unter Beibehaltung der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit in geschätzten 3 s passiert (nachstehend als „Vorausstreckeninformationen" bezeichnet), falls z. B. ein Navigationssystem in dem Fahrzeug montiert ist, empfangen.
  • 2 zeigt Strahlenmuster (Abblendlicht) der Frontscheinwerfer 10L, 10R und der Hilfsfrontscheinwerfer 11L, 11R. In dieser Figur stellen die durchgezogenen Linien 10L-P und 10R-P Strahlenmuster der jeweiligen Frontscheinwerfer 10L und 10R dar. Der gebogene Pfeil SVL stellt einen Schwenkbereich dar, innerhalb dem die Lichtachse des Hilfsscheinwerfers 11L in Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel des Lenkrads 15 geschwenkt werden kann. Die strich-doppelgepunktete Linie 11L-LP und die durchgezogene Linie 11L-RP stellen Strahlenmuster des Hilfsfrontscheinwerfers 11L dar, wenn die Lichtachse des Hilfsfrontscheinwerfers 11L sich jeweils in der äußersten linken Position und der äußersten rechten Position innerhalb des Schwenkbereichs SVL befindet. Der gebogene Pfeil SVR stellt einen Schwenkbereich dar, innerhalb welchem die Lichtachse des Hilfsfrontscheinwerfers 11R in Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel des Lenkrads 15 geschwenkt werden kann. Die strich-doppelgepunktete Linie 11R-RP und die durchgezogene Linie 11R-LP stellen Strahlenmuster des Hilfsfrontscheinwerfers 11R dar, wenn die Lichtachse des Hilfsfrontscheinwerfers 11R sich jeweils in der äußersten rechten Position und der äußersten linken Position innerhalb des Schwenkbereichs SVR befindet.
  • Im folgenden wird eine Schwenksteuerroutine, welche durch die CPU 21 der ECU 20 durchgeführt wird, die in der Vorrichtung entsprechend dieser Ausführungsform enthalten ist, in Bezug auf das in 3 gezeigte Flußdiagramm erklärt. Die CPU 21 führt diese Schwenksteuerroutine in regelmäßigen Intervallen durch.
  • Die Ausgabesignale des Linkwinkelsensors 16, des Drehzahlsensors 18L des linken Rads, und des Drehzahlsensors 18R des rechten Rads werden als Fahrzeuginformationen bei Schritt S101 ausgelesen. Nachfolgend werden die Drehzahlen VL, VR des linken und des rechten Rads von den Ausgabesignalen der Drehzahlsensoren 18L, 18R des linken und des rechten Rads bei Schritt S102 bezogen. Anschließend wird der Lenkwinkel θs (Bogenmaß) des Lenkrads 15 auf der Basis des Ausgabesignals des Lenkwinkelsensors 16 bei Schritt S103 bestimmt.
  • Danach wird der Spurkreisradius R (m) des Fahrzeugs durch folgende Gleichung (1) berechnet. R = (1 + K·V2)·(L/φs) (1)wobei φs = θs geteilt durch ein Lenkgetriebeverhältnis des Fahrzeugs.
  • In Gleichung (1) ist K ein Stabilitätsfaktor (s2/m2) des Fahrzeugs, V ist eine Fahrzeuggeschwindigkeit (m/s), welche abhängig von den Drehzahlen VL, VR der linken und der rechten Räder bestimmt wird, L ist ein Radstand (m) des Fahrzeugs, und φs stellt einen Lenkwinkel (Bogenmaß) der Reifen des Fahrzeugs dar.
  • Bei Schritt S105 wird nachfolgend bestimmt, ob der bei Schritt S104 berechnete Spurkreisradius R größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert Rth ist.
  • Falls bestimmt wird, daß der Spurkreisradius R größer oder gleich dem Schwellwert Rth bei Schritt S105 ist, schreitet das Verfahren zu Schritt S106 fort, bei welchem die Hilfsfrontscheinwerfer 11L, 11R ausgeschaltet werden (falls diese an sind). Das Einstellen der Richtungen der Lichtachsen der Hilfsfrontscheinwerfer 11L, 11R wird jedoch dennoch durchgeführt, um die Schwenksteuerroutine abzuschließen.
  • Wie oben erklärt, werden die Richtungen der Lichtachsen, obwohl die Hilfsfrontscheinwerfer 11L, 11R ausgeschaltet bleiben, während sich das Fahrzeug in einer Kurve mit größerem Radius als dem vorbestimmten Schwellwert Rth befindet, weiterhin auf Zielrichtungen eingestellt, welche mit den durch die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem gegenwärtigen Lenkwinkel θs berechneten Schwenkwinkeln entsprechen, eingestellt. Dies vermeidet abrupte Bewegungen der Lichtstrahlen der Hilfsfrontscheinwerfer zu einem Zeitpunkt, bei welchem der Spurkreisradius M des Fahrzeugs kleiner als der Schwellwert Rth wird, und die Hilfsfrontscheinwerfer deshalb eingeschaltet werden.
  • Falls andererseits bestimmt wird, daß der Spurkreisradius R kleiner als der Schwellwert Rth bei Schritt S105 ist, so schreitet das Verfahren zu Schritt S107 fort, bei welchem die Hilfsfrontscheinwerfer 11L, 11R eingeschaltet werden (falls diese aus sind), und die Richtungen der Lichtachsen der Hilfsfrontscheinwerfer 11L, 11R werden in Zielrichtungen entsprechend den Schwenkwinkeln, die durch die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V und den gegenwärtigen Lenkwinkel θs berechnet werden, eingestellt, um die Schwenksteuerroutine abzuschließen.
  • Wie oben erklärt, weist die Vorrichtung entsprechend der Ausführungsform der Erfindung eine Anordnung auf, welche einen Lenkwinkelsensor (16) enthält, der einen Lenkwinkel (θs) eines Lenkrads (15) eines Fahrzeugs erfaßt, sowie einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (18L, 18R), welcher eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfaßt, eine Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung (bestehend aus der ECU 20), welche einen Spurkreisradius (R) des Fahrzeugs basierend auf dem durch den Lenkwinkelsensor erfaßten Lenkwinkel und der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, und eine Steuereinheit (20), welche eine Schwenksteuerung durchführt, durch welche die Richtungen der Lichtachsen der Hilfsfrontscheinwerfer (11L, 11R) des Fahrzeugs in Zielrichtung eingestellt werden, die in Abhängigkeit von dem durch den Lenkwinkelsensor erfaßten Lenkwinkel und die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden, wobei die Steuereinheit derart konfiguriert ist, daß diese die Hilfsfrontscheinwerfer in einen AUS-Zustand steuert, während der durch die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung berechnete Spurkreisradius größer oder gleich einer vorbestimmten Schwellwert (Rth) ist, und den Hilfsfrontscheinwerfern, in einen AN-Zustand steuert, während der durch die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung berechnete Spurkreisradius kleiner als die vorbestimmte Schwellwert (Rth) ist.
  • Indem die schwenkbaren Hilfsscheinwerfer 11L, 11R in ausgeschalteten Zustand gehalten werden, während der Spurkreisradius R des Fahrzeugs, welcher anhand dem Lenkwinkel θs und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet wird, größer oder gleich dem Schwellwert Rth ist, ist es möglich, den elektrischen Leistungsverbrauch der fahr zeugseitigen Batterie ohne Abstriche bei der Sicht in Vorwärtsrichtung zu verringern und ebenfalls eine mit der Zeit einhergehende Abnutzung sowie Kennfeldlinienänderung der elektrischen Komponenten der Hilfsfrontscheinwerfer zu verringern.
  • Der Erfinder hat durch Forschung und experimentelle Tests herausgefunden, daß sich die meisten Fahrer nicht ungewohnt fühlen, wenn die Hilfsfrontscheinwerfer ausgeschaltet werden, falls der Schwellwert Rth innerhalb eines Bereichs zwischen 300 (m) und 500 (m) gesetzt wird.
  • Obwohl der Spurkreisradius R des Fahrzeugs aus dem Lenkwinkel θs des Lenkrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet wird, welche basierend auf den Drehzahlen VL, VR der linken und der rechten Räder in dieser Ausführungsform bestimmt werden, kann der Spurkreisradius R von jedem Parameter berechnet werden, welcher bezüglich des Fahrzeugverhaltens oder der Fahrzeugneigung in Querrichtung aufschlußgebend ist. Ein solcher Parameter kann eine Differenzialdrehzahl zwischen einem linken Rad und einem rechten Rad des Fahrzeugs, oder eine Abweichung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, oder eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs sein. Es ist ebenfalls möglich, den Spurkreisradius basierend auf einer Kombination dieser Parameter zu berechnen. Der Spurkreisradius R kann ebenfalls anhand der Vorausstreckeninformationen, welche von einem Navigationssystem, das in dem Fahrzeug montiert ist, über eine Strecke erhalten werden, auf welcher sich das Fahrzeug befindet.
  • Die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind in Bezug auf die Erfindung der vorliegenden Anmeldung, welche ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche beschrieben ist, beispielhaft. Es ist dem Fachmann ersichtlich, daß Modifikationen der bevorzugten Ausführungsformen durchgeführt werden können.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Hilfsfrontscheinwerfers eines Fahrzeugs mit: einem Lenkwinkelsensor, welcher einen Lenkwinkel eines Lenkrads eines Fahrzeugs erfaßt; einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs erfaßt; einer Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung, welche einen Spurkreisradius des Fahrzeugs berechnet; und einer Steuereinheit, welche eine Schwenksteuerung durchführt, durch die eine Lichtachse eines Hilfsfrontscheinwerfers des Fahrzeugs in eine Zielrichtung eingestellt wird, die in Abhängigkeit des durch den Lenkwinkelsensor erfaßten Lenkwinkels und der durch den Geschwindigkeitssensor erfaßten Geschwindigkeit bestimmt wird; wobei die Steuereinheit die Hilfsfrontscheinwerfer derart steuert, daß sich diese in einem AUS-Zustand befinden, während der durch die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung berechnete Spurkreisradius größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist; und ermöglicht, daß die Hilfsfrontscheinwerfer sich in einem AN-Zustand befinden, während der durch die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung berechnete Spurkreis kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist.
  2. Vorrichtung zum Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Hilfsscheinwerfers eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Spurkreisradiusberechnungsvor richtung den Spurkreis des Fahrzeugs basierend auf dem durch den Lenkwinkelsensor erfaßten Lenkwinkel und der durch den Geschwindigkeitssensor erfaßten Geschwindigkeit berechnet.
  3. Vorrichtung zum Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Hilfsfrontscheinwerfers eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung den Spurkreisradius und das Fahrzeugs basierend auf zumindest einer Differenzialgeschwindigkeit zwischen dem linken Rad und dem rechten Rad des Fahrzeugs sowie einer Abweichung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, die von einem Fahrtrichtungsabweichungssensor des Fahrzeugs bereitgestellt wird, und eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs, welche durch einen Querbeschleunigungssensor, der in dem Fahrzeug verbaut ist, bereitgestellt wird, berechnet.
  4. Vorrichtung zum Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Hilfsfrontscheinwerfers eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Spurkreisradiusberechnungsvorrichtung den Spurkreisradius des Fahrzeugs basierend auf einer Vorausstreckeninformation, welche von einem in dem Fahrzeug montierten Navigationssystem über eine Strecke bereitgestellt wird, auf welcher sich das Fahrzeug befindet, berechnet.
  5. Vorrichtung zum Einstellen der Richtung einer Lichtachse eines Hilfsfrontscheinwerfers eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Schwelle innerhalb eines Bereichs zwischen 300m und 500m festgesetzt wird.
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