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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Realisierung einer Kurvenlichtfunktion eines Fahrzeugscheinwerfers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Kurvenlichtfunktion zur Realisierung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
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Aus dem Stand der Technik sind Beleuchtungseinrichtung mit Scheinwerfern zur Realisierung einer Kurvenlichtfunktion grundsätzlich bekannt. Ein Verfahren und eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art sind bspw. aus der
DE 197 21 095 A1 bekannt. Ferner sind aus der
CH 136 798 A und der
DE 38 08 000 A1 ähnliche Verfahren und Beleuchtungseinrichtungen bekannt. Außerdem wird beispielsweise in der
DE 10 2004 019 086 A1 eine automatische Einstellvorrichtung zur Richtungsverstellung der optischen Achse von Fahrzeugfrontscheinwerfern beschrieben. In dieser Druckschrift werden in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen die Frontscheinwerfer geschwenkt, so dass die Lichtkegel, welche die Scheinwerfer verlassen, an den Verlauf der Fahrbahn, auf der sich ein Fahrzeug bewegt, angepasst werden, insbesondere dem Fahrbahnverlauf folgen. In einem Festspeicher sind für die Scheinwerfer charakterisierende Parameter für den Schwenkvorgang fest vorgegeben. Zusätzlich werden dynamische Signale, wie zum Beispiel die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, Drehzahl des linken und rechten Fahrzeugrades und der Lenkwinkel erfasst. Die Berechnung des Schwenkwinkels der Scheinwerfer erfolgt durch einen in einer Software realisierten Algorithmus, der aus den dynamischen Eingangssignalen und den vordefinierten Parametern das statische und dynamische Verhalten des Scheinwerfers ermittelt.
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Die Parameter, die das statische und dynamisch Verhalten der Scheinwerfer definieren, werden im Stand der Technik anhand theoretischer Betrachtungen und Applikationsfahrten ermittelt und anschließend unveränderbar in einem Speicher eines Steuergeräts hinterlegt. Durch die Parameter wird zum Beispiel der Zusammenhang von Schwenkwinkel zu Lenkwinkel, aber auch andere Eigenschaften der Schwenkbewegung, wie bspw. die Verschwenkgeschwindigkeit definiert. Die Parameter definieren also primär das für den Fahrer sichtbare Verhalten des dynamischen Kurvenlichts, also die subjektiven Eigenschaften des Kurvenlichts.
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Ein fest vorgegebener Parametersatz für die Kurvenlichtfunktion hat jedoch den Nachteil, dass die subjektiven Eigenschaften des Kurvenlichts für alle Fahrzeuge des gleichen Fahrzeugtyps gleich sind und die Fahrweise des Fahrers unberücksichtigt bleibt. Die Parameterwerte werden von dem jeweiligen Fahrzeughersteller für jeden Fahrzeugtyp je nach angestrebter Marktpositionierung und/oder gewünschter Zielgruppe des Fahrzeugs vorgegeben. Bei der Kurvenlichtfunktion handelt es sich jedoch um eine Funktionalität, die von verschiedenen Fahrern des gleichen Fahrzeugtyps subjektiv ganz unterschiedlich beurteilt wird. Je nach Fahrermentalität ist unabhängig vom jeweiligen Fahrzeugtyp entweder eine ruhige, komfortbetonte oder eine hoch dynamische Eigenschaft der Kurvenlichtfunktion gewünscht. Der feste Parametersatz stellt daher nur einen Kompromiss dar, der zu den verschiedenen Fahrern und ihren individuellen Vorlieben mal mehr, meistens jedoch eher weniger passt.
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Ein ruhiges Schwenken des Kurvenlichts harmoniert gut mit einer ruhigen, komfortbetonten, passiven Fahrweise, ein hoch dynamisches (schnelles) Schwenken harmoniert dagegen besser mit einer sportlichen, aktiven Fahrweise. Von Fahrern, die eine ruhigere Fahrweise bevorzugen, wird im Allgemeinen ein hoch dynamisches Verschwenken des Lichtkegels als zu nervös empfunden, während ein ruhiges Verschwenken von in ihrer Fahrweise eher sportlich ausgerichteten Fahrern als zu träge und als nicht dem Fahrzeug folgend empfunden wird.
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Aufgabe der Erfindung ist, ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art, das Verhalten und die Eigenschaften der Kurvenlichtfunktion besser an die individuellen Wünsche und Vorlieben des Fahrers, insbesondere an seine aktuelle Fahrweise, anzupassen und zu verhindern, dass kurzzeitige Änderungen des Fahrzustands bzw. der Fahrweise des Fahrers zu einer unruhigen und hektischen Verschwenkbewegung des Scheinwerfers führen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass eine Verzögerungsfunktion in den Kurvenlicht-Algorithmus integriert wird, die eine Verzögerung der Umschaltung von einem Parametersatz auf einen anderen bei lediglich vorübergehenden Fahrzustandsänderungen während der Fahrt bewirkt, so dass ein störendes ständiges Hin- und Herschalten zwischen verschiedenen Parametersätzen und resultierenden Verschwenkeigenschaften vermieden wird.
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Dadurch wird ein ruhiges Schwenken bei ruhiger Fahrweise und ein hoch dynamisches Schwenken bei sportlicher Fahrweise erzielt. Der Vorteil hierbei ist, dass der Fahrer in allen Fahrzuständen individuell ein auf seine Vorlieben abgestimmtes Schwenkverhalten des Lichtkegels erhält und so immer die subjektiven Erwartungen des Fahrers an eine optimale Ausleuchtung einer kurvigen Fahrbahn voll erfüllt werden.
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Das für den Fahrer ”erlebbare” Verhalten des Kurvenlichts wird neben der Verstellgeschwindigkeit bei kleineren Geschwindigkeiten auch durch den maximalen Verstellbereich und den Beginn der Verstellung (u. U. abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit) beeinflusst. Auch diese Parameter sollen erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Fahrweise des Fahrers variiert werden.
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Es wird vorgeschlagen, dass ein einziger Basis-Parametersatz verwendet wird, wobei die Parameterwerte des Parametersatzes in der Weise dynamisch modifiziert werden, dass die Schwenkgeschwindigkeit des Lichtkegels fahrzustandsabhängig angepasst werden kann.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung zum Gegenstand. So wird beispielsweise vorgeschlagen, dass anstelle des einen fest vorgegebenen Parametersatzes zwei oder mehrere Parametersätze verwendet werden, zwischen denen fahrzustandsabhängig umgeschaltet und so die Schwenkgeschwindigkeit des Lichtmoduls angepasst werden kann. Dabei können also nicht nur die dynamischen Signale, wie zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkwinkels oder der Gierrate des Fahrzeugs, die unmittelbar in den Kurvenlichtalgorithmus einfließen, das Kurvenlichtverhalten beeinflussen, sondern auch die in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs dynamisch ausgewählten Parametersätze.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen dargestellt.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens zur Realisierung einer Kurvenlichtfunktion;
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2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Realisierung einer Kurvenlichtfunktion gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform; und
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3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Realisierung einer Kurvenlichtfunktion gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung des Verfahrens
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Realisierung einer Kurvenlichtfunktion eines Fahrzeugscheinwerfers. Ein aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist in 1 gezeigt. Das Verfahren ist in einem Steuergerät für den Scheinwerfer bzw. für die Kurvenlichtfunktionalität realisiert. Das Steuergerät kann außer der Kurvenlichtfunktionalität auch noch andere Funktionen, insbesondere im Bereich des Scheinwerfers, beispielsweise Leuchtweitenregelung, Steuerung einer adaptiven Lichtverteilung etc., übernehmen. In dem Steuergerät ist auf einem Speichermedium ein Computerprogramm abgelegt, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist, wenn es auf einem Rechengerät, insbesondere einem Mikroprozessor, abgearbeitet wird.
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Ein Scheinwerfer mit Kurvenlichtfunktionalität weist üblicherweise ein um eine im wesentlichen vertikale Schwenkachse verschwenkbares Lichtmodul auf. Das Lichtmodul umfasst einen Reflektor und eine darin angeordnete Lichtquelle, bspw. eine Glühlampe, eine Gasentladungslampe oder mindestens eine Halbleiterlichtquelle. Das Lichtmodul kann als ein Reflexions-Lichtmodul oder als ein Projektions-Lichtmodul (sog. PES(Poly-Ellipsoid-System)-Modul) ausgebildet sein. Falls das Lichtmodul als ein PES-Lichtmodul ausgebildet ist, ist der Reflektor ellipsoidförmig oder der Ellipsoidform ähnlichen Freiform ausgebildet und umfasst das Lichtmodul außerdem noch eine im Strahlengang angeordnete Blende, insbesondere eine zwischen mindestens zwei verschiedenen Stellungen bewegbare Blende sowie eine Projektionslinse, welche eine Oberkante der Blende als Helldunkelgrenze auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert. Die Blende ist beispielsweise zum Umschalten des Scheinwerfers zwischen einer Abblendlichtverteilung und einer Fernlichtverteilung oder aber zur Variation der Lichtverteilung im Rahmen einer variablen Lichtverteilung (sog. AFS – Adaptive Frontlighting System) zwischen den verschiedenen Stellungen bewegbar.
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Alternativ kann die Funktion des Kurvenlichts mit einem statischen Lichtmodul realisiert werden, indem die Ablenkung des Lichtkegels mit einem schwenkbaren Spiegel, einem drehbaren Prisma oder mit einem aktiven optischen Bauelement bzw. einem optischen Modulator, wie bspw. einem DMD (Digital Mirror Device – sog. Mikrospiegelanordnung) oder einem LCD (Liquid Crystal Display – Flüssigkristallanzeige) erzeugt wird.
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In dem Computerprogramm ist ein Kurvenlicht-Algorithmus 1 implementiert, der in Abhängigkeit von verschiedenen Eingangsgrößen einen Wert für den Schwenkwinkel des Lichtkegels ermittelt und damit einen Aktor zum Verschwenken des Lichtkegels bzw. einen optischen Modulator ansteuert. Ein Parametersatz 20 definiert die grundsätzlichen, statischen und dynamischen Funktionen der Kurvenlichtfunktion des Scheinwerfers. Die Parameterwerte des Parametersatzes 20 werden üblicherweise von Fahrzeugherstellern je nach angestrebter Marktpositionierung und/oder gewünschter Zielgruppe des Fahrzeugs vorgegeben und in einem Speicher (z. B. in einem ROM) des Steuergeräts unveränderlich abgespeichert.
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Dynamische Eingangsgrößen für den Algorithmus 1 sind zum Beispiel die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Drehzahl der einzelnen Fahrzeugräder, der Lenkwinkel oder die Gierrate des Fahrzeugs. Statische Eingangsgrößen sind die Parameterwerte des Parametersatzes 20. Die dynamischen Eingangsgrößen steuern die durch den Parametersatz 20 festgelegte Aktionen des Kurvenlicht-Algorithmus 1 und damit den ermittelten Schwenkwinkel des Lichtkegels. Wünschenswerte zeitabhängige Komponenten des Schwenkens, wie zum Beispiel das Ändern der Schwenkgeschwindigkeit bei ruhiger, komfortbetonter oder bei hoch dynamischer Fahrweise des Fahrers werden nicht berücksichtigt. Das bekannte Verfahren stellt immer einen Kompromiss dar, der zu den unterschiedlichen Fahrzuständen mal mehr oder weniger passt. Dies wird von Fahrern häufig subjektiv als Nachteil und unter Umständen sogar störend empfunden.
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Als erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäß 2 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem mehrere verschiedene Parametersätze 21 vorgegeben sind. Die einzelnen Parametersätze 21 unterscheiden sich durch mindestens einen Parameterwert voneinander. Die verschiedenen Parametersätze 21 sind ebenfalls in einem Speicher des Steuergeräts abgelegt. Zur Realisierung des Verfahrens ist eine Vorrichtung zur Fahrzustandserkennung 31 vorgesehen, die in Abhängigkeit von Fahrzeug- und Fahrzustandsgrößen die aktuelle Fahrsituation als Indiz für die Fahrweise des Fahrers ermittelt. Als Fahrzeug- und Fahrzustandsgrößen werden beispielsweise die Geschwindigkeit der Gaspedalbetätigung, die Beschleunigung des Gaspedals, der Bremsdruck, die Bremshäufigkeit, der Zeitraum zwischen Bremsbetätigung und Gaspedalbetätigung, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugbeschleunigung, die Anzahl der Gangwechsel pro Zeiteinheit, die Gierrate, die Lenkwinkeländerungsgeschwindigkeit und die mittlere Motordrehzahl herangezogen, um nur einige zu nennen. Andere messbare oder herleitbare Fahrzeug- und Fahrzustandsgrößen, aus denen sich der Fahrstil des Fahrers ableiten lässt, sind ebenso anwendbar.
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Anhand des ermittelten aktuellen Fahrzustands bzw. Fahrstils des Fahrers wird dann in einer Vorrichtung 32 zur Parametersatzanpassung einer der abgespeicherten Parametersätze 21 ausgewählt und die entsprechenden Parameterwerte des ausgewählten Parametersatzes 21 dem Kurvenlicht-Algorithmus 1 zur Verfügung gestellt. Auch hier steuert der Kurvenlicht-Algorithmus 1 die Schwenkbewegung des Lichtkegels. Der Lenkwinkel, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Drehzahl der Fahrzeugräder und die Gierrate des Fahrzeugs sind mögliche dynamische Eingangsgrößen für den Algorithmus 1, wobei mindestens eine der genannten Eingangsgrößen für die Ermittlung eingesetzt wird. Es können jedoch auch andere messbare oder herleitbare charakteristische Eingangsgrößen, die das Verschwenken des Lichtkegels beeinflussen, herangezogen werden. Zusammen mit den Parameterwerten des dynamisch fahrzustandsabhängig ausgewählten Parametersatzes 21 kann das Verschwenken des Lichtkegels an den Fahrstil des Fahrers angepasst werden. Insbesondere kann die Verschwenkgeschwindigkeit des Lichtmoduls den Vorlieben des Fahrers angepasst werden.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 3 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten dadurch, dass nicht mehrere Parametersätze 21, sondern lediglich ein einziger Basis-Parametersatz 22 vorgegeben wird. Dieser enthält zu Beginn des Verfahrens zunächst bestimmte vorgegebene Standard-Parameterwerte. Im Unterschied zum Stand der Technik können die Parameterwerte jedoch während des Verfahrens fahrzustandsabhängig adaptiert oder neu berechnet werden. Zur dynamischen Anpassung oder Berechnung der Parameterwerte ist eine Vorrichtung 33 zur Parametersatz-Berechnung vorgesehen. Diese adaptiert bzw. berechnet in Abhängigkeit von dem Fahrstil des Fahrers mindestens einen der Parameterwerte des Basis-Parametersatzes 22. Auch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung zur Fahrzustandserkennung und damit zum Erkennen des Fahrstils des Fahrers vorgesehen, die jedoch in die Vorrichtung 33 zur Parameter-Berechnung integriert ist. Selbstverständlich kann sie auch gesondert ausgebildet sein.
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Die Vorrichtung 33 ermittelt aus den Fahrzeug- und Fahrzustandsgrößen das charakterisierende Fahrverhalten des Fahrers und in Abhängigkeit davon die geeigneten Parameterwerte für den Basis-Parametersatz 22. Die Vorrichtung 33 modifiziert den Basis-Parametersatz 22 in der Weise, dass mindestens ein Parameterwert adaptiert oder dass mindestens ein neuer, nicht vordefinierter Parameterwert ermittelt und in den Parametersatz 22 eingesetzt wird. Durch Anwendung dieses dynamisch modifizierten Parametersatzes 22 ermittelt der Kurvenlicht-Algorithmus 1 den entsprechenden Schwenkwinkel des Lichtkegels sowie die entsprechenden Eigenschaften der Verschwenkbewegung, wie beispielsweise die Verschwenkgeschwindigkeit, gemäß dem ermittelten Fahrverhalten bzw. Fahrstil des Fahrers.
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Die Auswahl eines von mehreren Parametersätzen 21 bzw. die Adaption oder Neuberechung mindestens eines Parameterwertes des Basis-Parametersatzes 22 kann in regelmäßigen zeitlichen Abständen wiederholt werden, so dass das Verhalten des Kurvenlichtfunktion stets dem aktuellen Fahrstil des Fahrers und damit den geänderten Vorgaben des Fahrers angepasst werden kann. Unter Umständen ändert sich der Fahrstil des Fahrers aufgrund eines geänderten Verkehrsaufkommens während der Fahrt zwangsläufig, so dass sich das Verhalten der Kurvenlichtfunktion diesen geänderten Umständen anpasst. Selbst einen üblicherweise sportlichen Fahrer würde im Kolonnenverkehr oder bei hohem Verkehrsaufkommen mit zwangsläufig reduzierter Fahrzeuggeschwindigkeit ein zu hektisch verwschenkendes Kurvenlicht stören. Die Erfindung kann sogar zur Erhöhung der Verkehrsicherheit beitragen, indem ein an sich sportlicher Fahrer bei hohem Verkehrsaufkommen durch hektisch verschwenkendes Kurvenlicht nicht zusätzlich noch zu nicht angepasster Fahrweise verleitet wird, sondern ganz im Gegenteil durch langsam und bedächtig verschwenkendes Kurvenlicht eher beruhigt wird.
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Statt zu festgelegten Zeitpunkten kann die Auswahl eines von mehreren Parametersätzen 21 bzw. die Adaption oder Neuberechung mindestens eines Parameterwertes des Basis-Parametersatzes 22 auch beim Auftreten bestimmter Ereignisse, bspw. bei einer Änderung der Fahrweise des Fahrers, wiederholt werden. Das bedeutet also, dass zwar die Fahrweise des Fahrers kontinuierlich bzw. zu regelmäßigen diskreten Zeitpunkten durch die Vorrichtung 31 zur Fahrzustandserkennung bzw. die Vorrichtung 33 zur Parametersatz-Berechnung beobachtet und mit der bisherigen Fahrweise verglichen wird. Nur falls hier Abweichungen festgestellt werden, wird die Auswahl eines von mehreren Parametersätzen 21 bzw. die Adaption oder Neuberechung mindestens eines Parameterwertes des Basis-Parametersatzes 22 veranlasst.
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Als vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann zum Beispiel eine Gedächtnisfunktion in den Kurvenlicht-Algorithmus 1 und/oder in die Vorrichtung 32 zur Parametersatzanpassung bzw. in die Vorrichtung 33 zur Parametersatz-Berechnung und/oder in die Fahrzustandserkennung 31 eingebaut werden, durch welche die vor dem Ausschalten der Scheinwerfer zuletzt detektierte Fahrweise bzw. der zuletzt eingestellte Parametersatz 21 oder die zuletzt eingestellten Parameterwerte des Basis-Parametersatzes 22 abgespeichert werden können. Diese abgespeicherten Werte können dann bei erneutem Einschalten der Scheinwerfer als Standard-Werte herangezogen werden. Eine weitere Auswahl eines Parametersatzes 22 bzw. eine weitere Adaption der Parameterwerte des Basis-Parametersatzes 22 kann dann ausgehend von diesen Standard-Werten erfolgen. Außerdem ist es denkbar, das eine Verzögerungsfunktion in den Kurvenlicht-Algorithmus 1 integriert wird, die eine Verzögerung der Umschaltung bei lediglich vorübergehenden Fahrzustandsänderungen während der Fahrt bewirkt, so dass ein störendes ständiges Hin- und Herschalten zwischen verschiedenen Verschwenkeigenschaften vermieden wird.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist beispielsweise ein gleitender Übergang von einem Parametersatz zu einem anderen bzw. von einem Parameterwert zu einem anderen realisiert.
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Durch die vorliegende Erfindung ist es erstmals möglich, bei einer ruhigen Fahrweise des Fahrers auch ein ruhiges Verschwenken des Lichtkegels eines Scheinwerfers zu bewirken, und bei einer sportlichen Fahrweise des Fahrers ein hoch dynamisches Verschwenken der Lichtkegel zu realisieren. Durch dieses Verfahren erhält der Fahrer zu jeder Fahrweise subjektiv das bestmögliche Verhalten der verschwenkbaren Lichtkegel bei gleichzeitig optimaler Ausleuchtung der Fahrbahn.
