DE10259196B4

DE10259196B4 - Automobil-Beleuchtungssystem

Info

Publication number: DE10259196B4
Application number: DE10259196A
Authority: DE
Inventors: Heather Birmingham Steiner Brown
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: GB0227578D0; US20030112631A1; US6981787B2; GB2383407A; DE10259196A1; GB2383407B

Abstract

Automobil-Beleuchtungssystem, bestehend aus
a) einem bewegbaren Scheinwerfer,
b) einer elektronischen Steuereinheit und
c) einem Beschleunigungssensorsystem, das mit der Steuereinheit in Verbindung steht und die am Automobil vorhandenen Beschleunigungen in mindestens einer Richtung erfasst, wobei die Steuereinheit den Scheinwerfer zwecks seiner Ausrichtung zu einer den Beschleunigungen zugeordneten Bewegung veranlasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigungssensorsystem ein sphärisches Sensorsystem (15) darstellt, das eine Kapsel (20) mit niedrigviskoser Flüssigkeit (18), eine darin bewegliche Kugel (16) und mindestens einen die Relativbewegung der Kugel (16) erfassenden Drucksensor (22; 24) aufweist, wobei das sphärische Sensorsystem (15) an der Steuereinheit (10) gehaltert montiert ist und beide dicht hinter dem Scheinwerfer (14) angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Automobil-Beleuchtungssystem und vereinfacht das Adaptive Frontlighting System (AFS) für bewegliche Automobilscheinwerfer.
Heutige AFS-Systeme bestehen aus Sensoren, die normalerweise den Lenkwinkel, die Fahrzeuggeschwindigkeit und weitere Parameter erfassen, welche Signale für eine elektronische Steuereinheit (ESU) liefern. Die logischen Prozesse in der ESU verarbeiten diese Signale und senden dann die entsprechenden Eingaben an Schrittmotoren, die die Positionen der Beleuchtungseinheiten in den Scheinwerfern verändern. Die primäre Aufgabe eines AFS-Systems ist es, die Scheinwerfer bei einer Kurvenfahrt in Fahrtrichtung und bei unterschiedlichen Beladungszuständen in geeigneter Weise auszurichten. AFS im Stand der Technik benutzen typischerweise eine ESU, die im Kofferraum des Autos untergebracht ist. Systeme im Stand der Technik erfordern eine umfangreiche Verdrahtung zum Anschluss aller Sensoren an die ESU. Es wäre wünschenswert, die ESU an die Frontseite des Autos zu verlagern, den Lenkwinkel- oder den Geschwindigkeitssensor oder beide überflüssig zu machen und den Leitungsaufwand im System zu reduzieren.

Im Stand der Technik ist aus der WO 96/18524 ein Beleuchtungs-Steuerungssystem zum Regulieren der Lichtrichtung eines Scheinwerfers entsprechend der Richtungsänderung infolge der Bewegung eines Automobils bekannt. Die Lichtrichtung des Scheinwerfers, der an einem Automobil vorhanden ist, wird durch einen Motor und durch ein die Welle drehendes Element verändert. Ein Potentiometer und ein Steuerschaltkreis sind derart eingestellt, den Motor auf der Basis der Signal-Ausgabe aus einem Beschleunigungssensor zu steuern, der ausgebildet ist, die Veränderungen der Bewegungsrichtung des Automobils in solch einer Weise zu registrieren, dass die Lichtrichtung des Scheinwerfers sich entsprechend der Bewegungsänderung des Automobils ändert.

Das Steuergerät, in dem sich der Steuerschaltkreis und das Beschleunigungssensorsystem befinden, ist relativ weit entfernt zum Scheinwerfer zumindest im Armaturenbereich des Automobils angeordnet, der Schrittmotor zur Verstellung der Scheinwerfer befindet sich im Radkastenbereich des Motorraums. Das Problem besteht darin, dass die räumlichen Entfernungen zumindest zwischen Scheinwerfer und Steuerschaltkreis Beschleunigungssensorsystem einen relativ hohen Leitungs- und Verdrahtungsaufwand erfordern.

Aus der EP 652 134 A1 ist ein elektronisches System für das automatische Einstellen der Neigung von Scheinwerfern in einem Automobil bekannt, in dem eine elektronische Steuereinheit zwei Schrittmotoren Befehle erteilt, die die Neigung der optischen Achse der jeweiligen Scheinwerfer gemäß einer Längsbeschleunigung des Automobils verändern, wobei die Längsbeschleunigung durch einen Beschleunigungssensor oder Geschwindigkeitssensor erfasst werden soll. Das System hält den maximalen Abstand zu der Fläche, die von dem Automobil ausgeleuchtet wird, weitgehend konstant.

Der Geschwindigkeitssensor und der Beschleunigungssensor befinden sich ebenso wie die Steuereinheit im Mittelbereich, insbesondere im Tachobereich des Automobils.

Ein Problem besteht wiederum darin, dass die räumlichen Entfernungen zumindest zwischen Scheinwerfer und Steuereinheit bzw. Steuereinheit und Beschleunigungssensor /Geschwindigkeitssensor einen relativ hohen Leitungs- und Verdrahtungsaufwand erfordern.

Die in der DE 36 04 216 A1 offenbarte Erfindung betrifft einen mit einem Pendel versehenen Sensor zum selbsttätigen Auslösen von Insassenschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen bei einem Unfall. Der abgeschlossene Raum ist vollständig mit einer Flüssigkeit gefüllt, so dass die Pendelbewegung relativ zur Flüssigkeit aperiodisch gedämpft wird. Für die Registrierung der Pendelbewegung ist eine Reflexionslichtschranke vorgesehen. Die Pendelbewegung ist, nur einer Richtung messbar. Die am Pendel befestigte Kugel ist nur pendelgebunden bewegbar.

Ein Problem besteht hierbei darin, dass mit einem Sensor nur eine Beschleunigungsrichtung des Automobils erfasst werden kann. Schon eine Verdrehung des Sensors bringt falsche Messwerte der Beschleunigung zustande. Für die beim Automobil vorhandenen Längs- und seitlichen Beschleunigungen müssten demnach zumindest zwei der Pendelsensoren rechtwinklig zueinander ausgerichtet eingebracht werden, was in Verbindung mit den zwei Reflexionslichtschranken einen relativ hohen Verdrahtungs- und Leitungsaufwand ergeben würde. Ein Pendelsensor ist auf Grund der vielen Einzelelemente auch sehr störanfällig aufgebaut.

Schließlich ist aus der WO 97/48986 ein Sensorsystem zur Messung der Lage, der Beschleunigung oder des Schwerkraftfeldes und seiner Gradientenkomponenten bekannt, das einen sphärischen Hohlraum aufweist, der mit einem Sensormaterial gefüllt ist und der mit messenden Sensoren in drei unterschiedlichen Koordinatenachsen versehen ist. Das Sensormaterial ist eine sehr hochviskose, träge Flüssigkeit. Die Sensoren reagieren auf Änderungen des Sensormaterials insbesondere auf dessen Masse-Druckänderungen. Die Sensoren sind als Piezokristallsensoren an der Hohlraumwandung ausgebildet.

Ein Problem besteht darin, dass das Sensormaterial eine hohe Viskosität aufweist. Mit diesem Sensormaterial ist die augenblickliche Umsetzung der Längs- und seitliche Beschleunigungen eines Automobils mit Verzögerungen verbunden. Des Weiteren bedingt die Auswertung der Druckverhältnisse in den Piezokristallsensoren einen Einsatz eines Vorverstärkers, Signaladapters, A/D-Wandlers und eines Computers, wobei der Computer einerseits örtlich entfernt ist, die Signal-Leitungen zu ihm andererseits gegen elektrische und magnetische Störungen abgeschirmt sein müssen und somit ein relativ hoher Verdrahtungs- und Leitungsaufwand vorhanden ist.

Das erfindungsgemäße Automobil-Beleuchtungssystem, besteht aus

a) einem bewegbaren Scheinwerfer,
b) einer elektronischen Steuereinheit und
c) einem Beschleunigungssensorsystem, das mit der Steuereinheit in Verbindung steht und die am Automobil vorhandenen Beschleunigungen in mindestens einer Richtung erfasst, wobei die Steuereinheit den Scheinwerfer zwecks seiner Ausrichtung zu einer den Beschleunigungen zugeordneten Bewegung veranlasst, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigungssensorsystem ein sphärisches Sensorsystem (15) darstellt, das eine Kapsel (20) mit niedrigviskoser Flüssigkeit (18), eine darin bewegliche Kugel (16) und mindestens einen die Relativbewegung der Kugel (16) erfassenden Drucksensor (22; 24) aufweist, wobei das sphärische Sensorsystem (15) an der Steuereinheit (10) gehalten montiert ist und beide dicht hinter dem Scheinwerfer (14) angeordnet sind.

Der Beschleunigungssensor der Erfindung enthält eine Metallkugel, die von einer in einer kugelförmigen Polycarbonatkapsel eingeschlossenen viskosen Flüssigkeit umgeben ist. Wenn das Fahrzeug entweder in Längs- oder in seitlicher Richtung beschleunigt, misst ein Druckgeber an der Innenseite der Kapsel den Druck, der durch die Bewegung der Kugel gegen die Wand der Kapsel hervorgerufen wird. Bestimmte Druckwerte, die bestimmten Beschleunigungsbedingungen entsprechen, werden durch die ESU verarbeitet und veranlassen die entsprechende Scheinwerferbewegung. Indem er seitliche Beschleunigungen erfasst, ersetzt der Beschleunigungssensor (oder Beschleunigungmesser) den Lenkradwinkelsensor. Dieses den Beschleunigungssensor enthaltende System mit gekapselter Kugel sitzt auf der Oberseite der ESU hinter dem Scheinwerfersystem und hat Drahtleitungen zur Verbindung des Sensors mit der ESU.

Eine typische derzeitige Konstruktion eines AFS umfasst Lenkwinkel-, Geschwindigkeits- und Armaturentafelsteuergeräte, die Eingaben in eine elektronische Einheit erzeugen. Die ESU verarbeitet diese Signale und sendet eine Eingabe an Schrittmotoren, die die Position der Scheinwerfereinheiten einstellen.

Erfindungsgemäß sitzt die den Beschleunigungssensor enthaltende sphärische Kapsel auf einem rohrförmigen Ständer aus Polycarbonat, der mit einer ESU verbunden ist. Dieses gesamte System befindet sich hinter den Scheinwerfern des Autos. Vorzugsweise beträgt die Höhe der sphärischen Kapsel mit rohrförmigen Ständer ungefähr drei Zoll (76,2 mm). Die Reibung zwischen der Kugel und der Flüssigkeit sollte so gering wie möglich sein, weshalb der Reibungskoeffizient der Kugeloberfläche und die Viskosität dieser Flüssigkeit niedrig sein sollten. Wenn das Fahrzeug vorwärts beschleunigt, übt die Kugel Druck auf die hintere Wand der Kapsel aus. Wenn das Fahrzeug eine Kurve befährt, übt die Kugel Druck auf die seitliche Wand der Kapsel aus.

In die Wände der Polycarbonatkapsel sind zwei Sensoren eingebaut. Der eine Sensor befindet sich an der Stelle der Kapsel, die zum Heck des Fahrzeugs weist. Wenn das Fahrzeug beschleunigt, misst dieser Sensor den Druck, der durch die Vor- und Rückwärtsbewegung (oder Längsbewegung) der Kugel auf die Kapselwand hervorgerufen wird. Jeder von diesem Sensor gemessene Druckwert ist der Beschleunigung des Fahrzeugs proportional, die bestrebt ist, das Fahrzeug nach rückwärts kippen zu lassen, was zu einem Schweinwerferrichtfehler führt, wenn keine Kompensation erfolgt. Diese Druckwerte werden über Drahtleitungen an die ESU gesandt.

Die ESU verarbeitet diese Signale und sendet die entsprechenden Signale an Schrittmotoren, die die Bewegungen der Scheinwerfereinheit steuern. Dieser Sensor ersetzt den in traditionellen AFS-Systemen anzutreffenden Lenkradwinkelsensor. Der andere Sensor in der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls in die Wand der sphärischen Kapsel eingebaut. Wenn das Fahrzeug eine Kurve befährt, erfasst dieser Sensor die Position der Kugel. Bestimmte Kugelpositionen (die bestimmten Lenkradstellungen entsprechen) werden von der ESU verarbeitet und veranlassen die entsprechenden Scheinwerferbewegungen.

Aus den obigen Darlegungen geht hervor, dass das sphärische AFS-Sensorsystem der Erfindung das frühere AFS-System insofern verbessert, dass die ESU dicht hinter dem zu steuernden Scheinwerfer platziert wird und weniger äußere Eingaben zu verarbeiten sind. Außerdem wird Verdrahtung in dem großen Umfang, wie bisher erforderlich, nicht benötigt.

Weitere allgemeine und speziellere Aspekte der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen bekannt gemacht.
1 ist eine perspektivische Ansicht des AFS-Systems der Erfindung, die den auf der elektronischen Steuereinheit (ESU) angeordneten Sensor der Einrichtung zeigt.
2 ist eine Ansicht eines Querschnitts des Sensors entlang der Geraden 2-2 in 1.
3 ist eine Seitenansicht eines Automobils und der am Auto angebrachten AFS.
Die folgende Beschreibung der Vorzugsausgestaltung der Erfindung soll nicht den Geltungsbereich der beschriebenen Erfindung beschränken, sondern eine mit dem Fachgebiet vertraute Person befähigen, die Erfindung zu bauen und zu verwenden. Was die Zeichnungen anbelangt, so sind durchgängig dieselben Teile mit denselben Bezugsnummern versehen.
Bezug nehmend auf 1 wird die AFS der Erfindung mit der Bezugsnummer 11 gekennzeichnet und umfasst eine elektronische Steuereinheit (ESU) 10, die am Fahrzeug 12 in einer Position dicht hinter dem Scheinwerfer 14 des Fahrzeugs 12 angebracht ist. Das sphärische Sensorsystem 15 besteht aus einer Metallkugel 16, die von einer in einer sphärischen Polycarbonatkapsel 20 eingeschlossenen viskosen Flüssigkeit 18 umgeben ist.
Die Reibung zwischen der Kugel 16 und der Flüssigkeit 18 und die Viskosität der Flüssigkeit 18 sind sehr gering. In die Innenwand der Polycarbonatkapsel 20 sind zwei Sensoren 22 und 24 eingebaut. Die Sensoren 22 und 24 erfassen Änderungen des von der viskosen Flüssigkeit 18 innerhalb der Kapsel 20 ausgeübten Drucks. Die Drucksensoren 22 und 24 sind an um 90° versetzten Positionen angeordnet. Dementsprechend ruft jede Bewegung der Kugel 16 in der Kapsel 20 zugehörige Druckänderungen hervor, die je nach der Bewegungsrichtung der Kugel entweder positive oder negative Druckänderungen sein können. Es kann ferner ermöglicht werden, Sensoren 22 und 24 bereitzustellen, die eine Relativbewegung zwischen der Kapsel 20 und der Kugel 16 zu messen vermögen. Das bietet eine weitere Möglichkeit zur Erfassung einer Kurvenbewegung des Fahrzeugs, weil die Kugel 16 infolge ihrer Trägheit bestrebt ist, bei einer Drehbewegung des Fahrzeugs 12 und der Kapsel 20 in Ruhe zu bleiben. Sensor 22 befindet sich an dem Ort der Kugel 16, der zur Rückseite der Kapsel weist. Der Drucksensor 24 kann in vielen Anwendungsfällen den Geschwindigkeitssensor ersetzen. Bestimmte Druckwerte werden durch die ESU verarbeitet und veranlassen die zugehörige Scheinwerferbewegung. Wenn das Fahrzeug eine Kurve befährt, erfasst der Sensor 24 die Position der Kugel 16. Der Positionssensor ersetzt den Lenkradwinkelsensor. Bestimmte Kugelpositionen (die bestimmten Lenkradstellungen entsprechen) werden von der ESU verarbeitet und veranlassen die zugehörigen Scheinwerferbewegungen.
Zusätzlich zu den Sensoren 22 und 24, die Druckänderungen messen, könnten andere Sensorarten benutzt werden. Beispielsweise könnten Annäherungssensoren oder lichtwellenbasierte Sensoren benutzt werden, insofern sie in der Lage sind, die Bewegung einer Masse, wie der Kugel 16, zu erfassen. Darüber hinaus ist es ferner möglich, zur Messung von längsgerichteten und seitlichen Beschleunigungen individuelle Beschleunigungsmesser zu benutzen. Eine vereinfachte Ausführung des AFS 11 würde lediglich seitliche Beschleunigungen messen, wodurch eine Lenkradwinkeleingabe ersetzt würde.
Dieses System mit gekapselter Kugel sitzt auf der Oberseite der ESU 10 hinter dem Scheinwerfer 14 und hat über die Drahtleitung 26 (3) Verbindung mit der Armaturentafel 30, wo die Scheinwerfer ein- und ausgeschaltet werden. Die ESU 10 verarbeitet vom Sensorsystem 15 und von Steuerungen an der Armaturentafel 30 kommende Signale und sendet eine Eingabe an Schrittmotoren (nicht dargestellt), die die Position der Scheinwerfereinheiten einstellen.
Die Drahtleitungen 34 und 36 verbinden Sensoren 22 und 24 mit der Steuereinheit 10, die den Scheinwerfer 14 über die Drahtleitung 29 ansteuert.
Hervorzuheben ist, dass das Sensorsystem 15 auf der ESU 10 sitzt. Die Höhe des Sensorsystems 15 plus ESU 10 beträgt ungefähr drei Zoll (76,2 mm). Die Reibung zwischen der Kugel 16 und der Flüssigkeit 18 sollte so gering wie möglich sein. Aus diesem Grunde sollten der Reibungskoeffizient der Kugeloberfläche und die Viskosität dieser Flüssigkeit niedrig sein.
Die voranstehende Beschreibung offenbart und beschreibt eine Vorzugsausgestaltung der Erfindung. Eine mit dem Fach vertraute Person kann aus einer solchen Beschreibung und aus den zugehörigen Zeichnungen und Ansprüchen ohne Schwierigkeiten entnehmen, dass Veränderungen und Modifikationen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass von der ihr innewohnenden Idee und dem angemessenen Geltungsbereich der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist, abgewichen wird. Die Erfindung ist illustrierend beschrieben worden, und es gilt als vereinbart, dass die verwendete Terminologie beschreibend, nicht einschränkend, gemeint ist.

Claims

Automobil-Beleuchtungssystem, bestehend aus a) einem bewegbaren Scheinwerfer, b) einer elektronischen Steuereinheit und c) einem Beschleunigungssensorsystem, das mit der Steuereinheit in Verbindung steht und die am Automobil vorhandenen Beschleunigungen in mindestens einer Richtung erfasst, wobei die Steuereinheit den Scheinwerfer zwecks seiner Ausrichtung zu einer den Beschleunigungen zugeordneten Bewegung veranlasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigungssensorsystem ein sphärisches Sensorsystem (15) darstellt, das eine Kapsel (20) mit niedrigviskoser Flüssigkeit (18), eine darin bewegliche Kugel (16) und mindestens einen die Relativbewegung der Kugel (16) erfassenden Drucksensor (22; 24) aufweist, wobei das sphärische Sensorsystem (15) an der Steuereinheit (10) gehaltert montiert ist und beide dicht hinter dem Scheinwerfer (14) angeordnet sind.
Automobil-Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kapsel (20) mindestens zwei Sensoren (22,24) derart auf versetzten Positionen eingebracht sind, dass ein erster Sensor (24) in Bezug auf die Kugel (16) die Beschleunigung in Längsrichtung und ein zweiter Sensor (22) in Bezug auf die Kugel (16) die Beschleunigung in Seitenrichtung erfassen.
Automobil-Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Sensor (24) an der Hinterseite der Innenwandung der Kapsel (20) angeordnet ist.
Automobil-Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Sensor (22) seitlich zum ersten Sensor (24) an der Innenwandung der Kapsel (20) angeordnet ist.
Automobil-Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (22, 24) und die Kugel (16) eine Messeinheit ausbilden, mit der durch die relative Bewegung der Kugel (16) auftretende positive und negative Flüssigkeits-Druckänderungen erfassbar sind.