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Die Erfindung betrifft eine Scheinwerfereinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Referenzierung eines Schrittmotors der besagten Scheinwerfereinheit.
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Drehbeweglich gelagerte Scheinwerfer von Scheinwerfereinheiten sind üblicherweise über ein Gestänge oder dergleichen mit einem Schrittmotor gekoppelt, der den Scheinwerfer in einzelnen Stellschritten um eine Drehachse verschwenken kann. Dadurch können bspw. hohe Anforderungen an die Grundeinstellung des Scheinwerfers (Lage der Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichtes) erfüllt und/oder verschiedene Beladungszustände eines mit einer Scheinwerfereinheit ausgerüsteten Fahrzeuges, welche zu einer Neigungsänderung der Karosserie des Fahrzeugs führen, ausgeglichen werden (dynamische Nick-Kompensation). Dabei ist jedem Stellschritt des Schrittmotors eine Lage des Scheinwerfers zugeordnet, sodass anhand einem Stellschrittzähler des Schrittmotors, der die Stellschritte mitzählt, jederzeit auf die Lage des Scheinwerfers geschlossen werden kann. Beim Verschwenken des Scheinwerfers oder aufgrund anderer Einflüsse kann es zu Verlusten von Zählschritten bzw. zur Falschzählung kommen. Dann stimmt der aktuelle Zählschritt des Stellschrittzählers nicht mehr mit der anfänglich zugeordneten Lage des Scheinwerfers überein. Um dies zu vermeiden ist es gegenwärtig üblich, dass der Schrittmotor, bspw. beim Start des Fahrzeugs, eine Initialisierung durchläuft. Dabei wird der Scheinwerfer in einer Referenzierungsfahrt solange verschwenkt, bis der Schrittmotor oder das besagte Gestänge oder der Scheinwerfer auf einen eigens hierfür vorgesehenen mechanischen Anschlag prallt. An dieser Position wird der Schrittzähler zurückgesetzt. Anschließend wird der Scheinwerfer auf die Position verfahren, welche den aktuellen Nickwinkel des Fahrzeuges wiedergibt, wobei durch den zurückgesetzten Schrittzähler sichergestellt wurde, dass die Position ohne Verluste von Schritten erreicht wird. Durch dieses Vorgehen wird jedoch relativ häufig gegen den mechanischen Anschlag gefahren, was sich insbesondere auf die Lebensdauer des Schrittmotors negativ auswirken kann.
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Aus der
DE 60 2004 000 596 T2 ist ein Verfahren zur dynamischen Referenzierung einer mit einem Schrittmotor ausgestatteten Scheinwerfereinheit bekannt. Es beruht auf dem Grundprinzip einer Referenzierung über die Fahrt in einen mechanischen Anschlag.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, ein vergleichsweise einfach auszuführendes Verfahren zur Referenzierung eines Schrittmotors einer solchen Scheinwerfereinheit bereitzustellen. Dazu wird die Ausführung der Scheinwerfereinheit angepasst.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
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Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, eine Referenzierung eines Schrittmotors einer Scheinwerfereinheit anhand von an der Scheinwerfereinheit angebrachten Felderzeugungs- und Felderfassungsmitteln zu vereinfachen.
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Hierzu wird eine Scheinwerfereinheit vorgeschlagen, die einen ansteuerbaren Schrittmotor aufweist, der eine längs einem Verstellweg in Stellschritten linearverstellbare Kugelkopfstange besitzt. Diese Kugelkopfstange hat einen Stangenschaft und einen daran angeordneten Kugelkopf, welcher mit einem um eine Drehachse drehbeweglich gelagerten Scheinwerfer gekoppelt ist. Wesentlich ist, dass am Stangenschaft ein Felderzeugungsmittel angeordnet ist, das ein erfassbares magnetisches Feld bereitstellt. Weiterhin ist wesentlich, dass ein bezüglich dem Stangenschaft oder der Kugelkopfstange ortsfestes Felderfassungsmittel vorgesehen ist, das zum Erfassen des anhand dem Felderzeugungsmittel bereitgestellten magnetischen Felds eingerichtet ist. Dadurch ist eine vorteilhafte Scheinwerfereinheit angegeben, die anhand des Felderzeugungsmittels und des Felderfassungsmittels zur Durchführung eines nachfolgend beschriebenen Referenzierungsverfahrens eingerichtet ist. Die Scheinwerfereinheit ist insbesondere ohne mechanischen Endanschlag ausgeführt, da eine solche im vorgeschlagenen Referenzierungsverfahren nicht benötigt wird. Dadurch kann die angegebene Scheinwerfereinheit relativ kostengünstig und insbesondere kompakt bauen.
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Das Felderfassungsmittel kann bspw. dadurch bezüglich dem Stangenschaft ortsfest realisiert sein, indem es an einem Gehäuse des Schrittmotors angebaut ist.
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Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass das Felderzeugungsmittel durch zumindest einen Permanentmagnet realisiert ist. Ein entsprechender Permanentmagnet kann relativ einfach an dem Stangenschaft angeordnet werden. Grundsätzlich ist vorstellbar, dass das Felderzeugungsmittel durch andere, beispielsweise durch elektromagnetische Mittel, realisiert werden kann.
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Weiter zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass das Felderfassungsmittel durch zumindest einen Hall-Sensor realisiert ist. Dadurch ist ein relativ preiswerter und in großen Stückzahlen verfügbarer Sensor angegeben, anhand dem das vom Felderzeugungsmittel bereitgestellte Feld zuverlässig und mit einer hinreichenden Genauigkeit erfasst werden kann. Grundsätzlich kann ein einziger Hall-Sensor zur Erfassung des bereitgestellten Feldes ausreichend sein. Es können jedoch auch zwei oder mehr Hall-Sensoren vorgesehen sein, bspw. aus Gründen der Redundanz.
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Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass das Felderfassungsmittel bezüglich dem Felderzeugungsmittel so angeordnet ist, dass es das Felderzeugungsmittel in einer längs des Verstellwegs angeordneten Verstellwegposition der Kugelkopfstange erfasst. Der Verstellweg der Kugelkopfstange ist zweckmäßigerweise durch zwei maximale Verstellwegpositionen der Kugelkopfstange gekennzeichnet. Die mittige Verstellwegposition der Kugelkopfstange befindet sich zweckmäßigerweise mittig zwischen diesen zwei maximalen Verstellwegpositionen. Zweckmäßigerweise ist der Scheinwerfer, wenn die Kugelkopfstange in die mittige Verstellwegposition verstellt ist, in eine sogenannte Nominalschwenklage bewegt. Weiter zweckmäßigerweise ist der Scheinwerfer, wenn die Kugelkopfstange in die erste maximale Verstellwegposition verstellt ist, in eine obere Endlage bewegt. Wenn die Kugelkopfstange in die zweite maximale Verstellwegposition verstellt ist, befindet sich der Scheinwerfer bevorzugt in einer unteren Endlage.
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Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung ist ein Verfahren zur Referenzierung eines Schrittmotors der vorstehend beschriebenen Scheinwerfereinheit vorgesehen. Das Verfahren sieht hierzu folgende Schritte vor:
- - Verstellen der Kugelkopfstange längs des Verstellwegs anhand dem Schrittmotor,
- - sobald das Felderfassungsmittel der Scheinwerfereinheit eine Vorbeifahrt des Felderzeugungsmittels erfasst, Erzeugen eines Rücksetzsignals, insbesondere anhand dem Schrittmotor, das dazu eingerichtet ist, einen internen Stellschrittzähler einer zum Ansteuern des Schrittmotors eingerichtete Komponente der Scheinwerfereinheit auf einen vorgegebenen Zählerwert einzustellen,
- - Bereitstellen des erzeugten Rücksetzsignals an dem internen Stellschrittzähler, und
- - Einstellen des internen Stellschrittzählers auf den vorgegebenen Zählerwert.
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Mit anderen Worten wird das an der Kugelkopfstange angeordnete Felderzeugungsmittel infolge der Verstellung der Kugelkopfstange längs des Verstellwegs an dem Felderfassungsmittel vorbeigeführt. Dies wird vom Felderfassungsmittel als Vorbeifahrt des Felderzeugungsmittels erfasst. Zweckmäßigerweise ist das Felderfassungsmittel dabei bezüglich dem Felderzeugungsmittel so angeordnet, dass es das Felderzeugungsmittel in der mittigen Verstellwegposition der Kugelkopfstange längs des Verstellwegs erfasst, was einer Nominalschwenklage des Scheinwerfers der Scheinwerfereinheit entsprechen kann. Die Erfassung der Vorbeifahrt veranlasst im Schrittmotor die Erzeugung eines Rücksetzsignals, das dann einen internen Stellschrittzähler, der die Stellschritte zählt, auf einen vorgegebenen Zählerwert einstellt. Dadurch kann die Scheinwerfereinheit ohne den seither üblichen mechanischen Endanschlag ausgeführt werden, sodass insgesamt eine leichtbauende und kompakte Scheinwerfereinheit realisiert ist.
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Wenn das Felderfassungsmittel durch einen Hall-Sensor realisiert ist, kann die besagte Vorbeifahrt zweckmäßigerweise durch ein Flankenwechselsignal des Hall-Sensors gekennzeichnet sein. Anhand des Flankenwechselsignals kann dann die Erzeugung des Rücksetzsignals ausgelöst werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
- 1 eine stark vereinfachte Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Scheinwerfereinheit und
- 2 ein Diagramm, bei dem Signalwerte eines von einem Felderfassungsmittel der Scheinwerfereinheit bereitgestellten Signals zur Kennzeichnung einer Vorbeifahrt eines Felderzeugungsmittels der Scheinwerfereinheit am Felderfassungsmittel über den Verstellweg einer Kugelkopfstange der Scheinwerfereinheit aufgetragen ist.
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Die 1 zeigt eine im Gesamten mit 1 bezeichnete Scheinwerfereinheit 1 für ein nicht illustriertes Fahrzeug. Die Scheinwerfereinheit 1 weist einen bspw. anhand einer Steuereinrichtung (nicht illustriert) ansteuerbaren Schrittmotor 2 auf, der eine Kugelkopfstange 4 besitzt, die längs einem Verstellweg 3 in in 1 durch einen Pfeil 13 angedeuteten Richtungen in Stellschritten linearverstellbar ist. Die Kugelkopfstange 4 hat ihrerseits einen Stangenschaft 5 und einen daran angeformten Kugelkopf 6. Die Kugelkopfstange 4 kann längs des Verstellwegs 3 in zwei maximale Verstellwegpositionen 14,15 verstellt werden, was in 1 durch einen gestrichelt dargestellten Kugelkopf 6' in der ersten maximalen Verstellwegposition 14 und einen ebenfalls gestrichelt dargestellten Kugelkopf 6" in der zweiten maximalen Verstellwegposition 15 dargestellt ist. Außerdem kann die Kugelkopfstange 4 längs des Verstellwegs 3 in eine sogenannte mittige Verstellwegposition 11 verstellt werden, in der der Kugelkopf 6 den Verstellweg 3 in zwei gleich große Hälften aufteilt. Eine zum Ansteuern des Schrittmotors 2 eingerichtete Komponente oder der Schrittmotor 2 besitzt außerdem einen internen Stellschrittzähler, der die Stellschritte beim Verstellen der Kugelkopfstange 4 längs des Verstellwegs 3 als Zählschritte mitzählt.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass der Kugelkopf 6 der Kugelkopfstange 4 mit einem Scheinwerfer 8 der Scheinwerfereinheit 1 verbunden ist. Die in 1 eingezeichnete Koppelverbindung ist dabei rein symbolisch zu verstehen. Der Scheinwerfer 8 realisiert eine Beleuchtung des Fahrzeugs bspw. ein Abblendlicht. Der Scheinwerfer 8 ist ferner um eine Drehachse 7 drehbeweglich gelagert, sodass er anhand des Schrittmotors 2 in einem vorgegebenen Schwenkbereich zwischen zwei maximalen Schwenklagen des Scheinwerfers 8 drehverstellbar ist. Der Schwenkbereich des Scheinwerfers 8 weist insbesondere eine Nominalschwenklage auf, die beispielsweise mittig zwischen zwei maximalen Schwenklagen des Scheinwerfers 8 im Schwenkbereich liegt. Die Nominalschwenklage des Scheinwerfers 8 ist dabei zweckmäßigerweise der mittigen Verstellwegposition 11 der Kugelkopfstange 4 zugeordnet, also in dem Sinne, dass wenn die Kugelkopfstange 4 in die mittige Verstellwegposition 11 verstellt ist, der Scheinwerfer 8 in die Nominalschwenklage betätigt ist.
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Die Scheinwerfereinheit 1 gemäß 1 zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass am Stangenschaft 5 ein Felderzeugungsmittel 9 angeordnet ist, welches ein erfassbares magnetisches Feld bereitstellt. Rein exemplarisch ist das Felderzeugungsmittel 9 durch einen kostengünstig bereitstellbaren Permanentmagnet realisiert. Ferner ist ein Felderfassungsmittel 10 vorgesehen, das zum Erfassen des bereitgestellten magnetischen Felds eingerichtet ist und bezüglich dem Stangenschaft 5 oder der Kugelkopfstange 4 ortsfest angeordnet ist, bspw. an einem Gehäuse des Schrittmotors 2. Rein exemplarisch ist das Felderfassungsmittel 10 durch einen Hall-Sensor realisiert. Entsprechende Hall-Sensoren sind relativ preiswert und außerdem kostengünstig in großen Stückzahlen verfügbar. Das Felderfassungsmittel 10 ist bezüglich dem Felderzeugungsmittel 9 beispielsweise so angeordnet, dass es dem Felderzeugungsmittel 9 in der längs des Verstellwegs 3 betrachtet mittigen Verstellwegposition 11 der Kugelkopfstange 4 gegenüberliegt und das von ihm bereitgestellte magnetische Feld erfasst.
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Um einem Verlust von Zählschritten bzw. eine Falschzählung durch den Stellschrittzähler vorzubeugen, wird ein Verfahren zur Referenzierung des vorstehend beschriebenen Schrittmotors 2 der Scheinwerfereinheit 1 vorgeschlagen. Das Verfahren sieht konkret vor, dass bei der üblichen Benutzung der Scheinwerfereinheit 1 die Kugelkopfstange 4 längs des Verstellwegs 3 anhand dem Schrittmotor 2 in einzelnen Stellschritten verstellt wird. Sobald das besagte Felderfassungsmittel 10 der Scheinwerfereinheit 1 eine Vorbeifahrt des Felderzeugungsmittels 9 erfasst, also der Moment, wenn das Felderzeugungsmittel 9 und das Felderfassungsmittel 10 einander gegenüberliegen, wird anhand dem Schrittmotor 2 oder der damit verbundenen Steuereinrichtung oder dem Felderfassungsmittel 10 ein Rücksetzsignal 12 generiert. Dieses ist dazu eingerichtet, den internen Stellschrittzähler auf einen vorgegebenen Zählerwert einzustellen. Das generierte Rücksetzsignal 12 wird dann an dem internen Stellschrittzähler bereitgestellt, der dann auf den vorgegebenen Zählerwert eingestellt wird. Dadurch kann der Schrittmotor 2 oder die Scheinwerfereinheit 1 ohne den seither üblichen mechanischen Endanschlag ausgeführt werden, wodurch die Scheinwerfereinheit 1 insgesamt leichtbauend und kompakt ist. Zudem ist es nicht weiter notwendig, beim Fahrzeugstart einen automatisierten Referenzlauf des Schrittmotors 2 durchzuführen, da durch die regelmäßige Rücksetzung des Schrittzählers darauf verzichtet werden kann. Zweckmäßigerweise ist die Vorbeifahrt des Felderzeugungsmittels 9 am Felderfassungsmittel 10 (Hall-Sensor) durch ein Flankenwechselsignal des Felderfassungsmittels 10 gekennzeichnet. Dieses kann im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens zur Auslösung der Generierung des Rücksetzsignals verwendet werden.
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Die 2 zeigt ein Diagramm, bei dem Signalwerte 16 eines vom Felderfassungsmittel 10 (Hall-Sensor) bereitgestellten Signals über den Verstellweg 3 der Kugelkopfstange 4 der Scheinwerfereinheit 1 aufgetragen sind. Eine unmittelbare Vorbeifahrt des Felderzeugungsmittels 9 (Permanentmagnet) am Felderfassungsmittel 10 (Hall-Sensor), d.h. der Zeitpunkt in dem das Felderzeugungsmittel 9 und das Felderfassungsmittel 10 einander gegenüberliegen, zeichnet sich durch einen Sprung (Flankenwechsel) im Signalwertverlauf 17 aus. Genau zu dem Zeitpunkt, wenn der Signalwertverlauf 17 einen Sprung (Flankenwechsel) zeigt, wird anhand dem Schrittmotor 2 oder der damit verbundenen Steuereinrichtung das Rücksetzsignal 12 generiert, anhand welchem der interne Stellschrittzähler auf den vorgegebenen Zählerwert gesetzt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 602004000596 T2 [0003]
