DE10314872B3 - Scheinwerferschwenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Scheinwerferschwenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät zur Ermittlung der Gierrate, zur Ermittlung des Lenkradwinkels, zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels zumindest eines über einen bestimmten Winkelbereich schwenkbaren Scheinwerfers, wobei das Steuergerät derart ausgestaltet ist, dass der Soll-Schwenkwinkel oberhalb einer definierten Grenz-Fahrzeuggeschwindigkeit zumindest vorwiegend über die ermittelte Gierrate und unterhalb der definierten Grenz-Fahrzeuggeschwindigkeit zumindest vorwiegend über den Lenkradwinkel bestimmbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Eine Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 38 08 000 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung wird ein Soll-Schwenkwinkel ausschließlich abhängig vom Gieren des Fahrzeuges bestimmt. Weiterhin sind Scheinwerfer-Schwenkvorrichtungen bekannt, durch die ein Verschwenken abhängig vom Lenkradwinkel oder von Daten eines Navigationssystems vorgenommen wird.
  • Weiterhin ist aus der DE 101 54 413 A1 eine Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung bekannt, die sowohl den Lenkwinkel als auch die Gierrate berücksichtigt.
    •
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung zu schaffen, durch die eine mit dem Fahrerwunsch besser übereinstimmende Verschwenkung der Scheinwerfer vorgenommen wird.
  • Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Gegenstände der abhängigen Ansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die Erfindung ist eine Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät zur Ermittlung der Gierrate, zur Ermittlung des Lenkradwinkels, zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels zumindest eines über einen bestimmten Winkelbereich schwenkbaren Scheinwerfers, wobei das Steuergerät derart ausgestaltet ist, dass der Soll-Schwenkwinkel oberhalb einer definierten Grenz-Fahrzeuggeschwindigkeit zumindest vorwiegend (d. h. vorwiegend oder ausschließlich) über die ermittelte Gierrate und unterhalb der definierten Grenz-Fahrzeuggeschwindigkeit zumindest vorwiegend über den Lenkradwinkel bestimmbar ist. Hierdurch wird zumindest ein Basis-Soll-Schwenkwinkel ermittelt.
  • Der Begriff Ermittlung soll im weitesten Sinne auch als Eingangssignal-Erfassung, Messung oder Berechnung verstanden werden.
  • Der Erfindung liegt folgende Erkenntnis zugrunde:
    Der Lenkradwinkel (und damit der daraus ermittelbare Lenkwinkel der Vorderräder) ist nur bei "kleinen" Geschwindigkeiten proportional zum durchfahrenen Kurvenradius; bei "höheren" Geschwindigkeiten wird zunehmend ein größerer Lenkwinkel benötigt. Dieser Effekt wird noch verstärkt durch Reifenverschleiß, Winterräder, nassen/glatten Fahrbahnbelag und ähnliche Einflüsse.
  • Die Gierrate spiegelt erst bei "höheren" Geschwindigkeiten den durchfahrenen Kurvenradius wieder; bei "kleinen" Geschwindigkeiten ist der Rauschanteil so hoch, dass eine Verwendung für eine präzise Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung praktisch nicht sinnvoll ist.
  • Die Gierrate und der Lenkradwinkel werden bei entsprechenden vorhandenen Sensoren vorzugsweise gemessen. Die Messsignale werden vorzugsweise tiefpassgefiltert.
  • Vorzugsweise ist ein dynamischer Offset zur Ermittlung eines (Gesamt-)Soll-Schwenkwinkels bestimmbar, der aus schnellen Änderungen des Lenkradwinkels ermittelt wird. Somit wird erfindungsgemäß zu einem Basis-Soll-Schwenkwinkel (als statischer Anteil) ein Offset (als dynamischer Anteil) addiert, um somit einen hochgenauen Gesamt-Soll-Schwenkwinkel zu erhalten.
  • Dieser Weiterbildung der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Scheinwerfer-Schenkvorrichtung im Hinblick auf die Ansteuerung unterschieden werden soll zwischen dem korrekten Schwenken der Scheinwerfer in einer bestimmten Fahrsituation (statisches Verhalten) und dem Übergangsverhalten zum Beispiel beim Hineinfahren in eine Kurve oder beim Verlassen derselben (dynamisches Verhalten). Ersteres kennzeichnet den "eingeschwungenen" Zustand bei "konstanter" Kurvenfahrt, letzteres hingegen bedeutet einen "angenehmen" Übergang von dem "einen" in einen "anderen" Fahrzustand.
  • Der "direkte" Lenkwinkel, der aus dem Lenkradwinkel resultiert, ist die primäre Führungsgröße, die vom Fahrer ausgeht. Wenn der Fahrer am Lenkrad dreht, möchte er grundsätzlich in eine Kurve hineinfahren.
  • Es gibt aber auch Fahrsituationen, in denen zwar eine korrigierende Lenkradbewegung ausgeführt wird, jedoch der bisherige Fahrkurs beibehalten werden soll, z. B. wenn bei höherer Geschwindigkeit plötzlich Seitenwind auftritt, dessen Einfluss korrigiert werden soll.
  • Es wurde bereits erörtert, dass bei höheren Geschwindigkeiten die Gierrate besser geeignet ist als der Lenkradwinkel, weil dadurch die Präzision der Steuerung verbessert wird und der negative Einfluss diverser Störgrößen (Reifenzustand, Fahrbahnbelag etc.) entfällt.
  • Die Gierrate hat jedoch wegen der Trägheit des Fahrzeuges keine so hohe Dynamik wie der "direkte" Lenkwinkel, und deshalb wirkt eine "einfache" Verwendung der Gierrate zur Steuerung deutlich träger.
  • Es wird deshalb ein dynamischer Anteil (Offset) aus dem "direkten" Lenkwinkel gebildet, der dann dem Signal aus der Gierrate zugefügt wird. Dadurch wird ein guter Kompromiss zwischen Genauigkeit und Dynamik erzielt.
  • Vorzugsweise ist wiederum der dynamische Offset abhängig vom Erkennen definierter Fahrzustände (z. B. Lenkmissbrauch-Erkennung, Drift-Erkennung, Übersteuerungs-Erkennung) (auch bis auf Null) reduzierbar.
  • Lenkmissbrauch-Erkennung: (hektisches) periodisches Verstellen des Lenkrades wird erkannt. Auch die "Stärke" einer solchen "Missbrauchs"-Situation wird berücksichtigt.
  • Drift-Erkennung: instabile Fahrmanöver werden erkannt (Schleudern, Driften) Die Drift-Erkennung basiert auf dem Vergleich des aus dem Lenkradwinkel berechneten Schwenkwinkels mit dem aus der Gierrate berechneten.
  • Übersteuerungs-Erkennung: die beim Durchfahren kleiner Kurvenradien oftmals stattfindenden ständigen Kurskorrekturen mittels Lenkrad werden erkannt.
  • Alternativ oder zusätzlich ist das Steuergerät zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels derart ausgestaltet, dass eine Ist-Leuchtweite erfassbar und der Soll-Schwenkwinkel zumindest zusätzlich abhängig von der Ist-Leuchtweite bestimmbar ist.
  • Alternativ oder zusätzlich ist das Steuergerät zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels derart ausgestaltet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit erfassbar und der Soll-Schwenkwinkel zumindest zusätzlich abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmbar ist. Dabei wird grundsätzlich mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit auch ein größer werdender Soll-Schwenkwinkel vorgegeben.
  • Entsprechend des Ansatzes, für einen bestimmten aktuellen Kurvenradius den passenden Scheinwerfer-Schwenkwinkel anzusteuern gäbe es zunächst keinen Bedarf, an dieser Ansteuergröße "Änderungen" vorzunehmen. In der Praxis treten jedoch verschiedene Fahrsituationen auf, die dennoch zu unterschiedlichen Wünschen bzgl. dieser Ansteuerung führen. So ist generell zu bedenken, dass bei Lenkmanövern im Bereich niedriger Fahrgeschwindigkeiten die Aufmerksamkeit des Fahrers nicht in der Entfernung liegt, sondern eher "unmittelbar" vor dem Fahrzeug. Insofern stört in solchen Situationen ein zu starkes Mitlenken der Scheinwerfer eher als dass es dem Fahrer nützt. Aus diesem Grund wird eine virtuelle Lenkübersetzung eingeführt, die bei niedrigen Geschwindigkeiten deutlich reduziert werden kann, wodurch das Mitlenken der Scheinwerfer abgeschwächt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich ist das Steuergerät zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels derart ausgestaltet, dass die Kurvenart (Linkskurve, Rechtskurve) erfassbar und der Soll-Schwenkwinkel zumindest zusätzlich abhängig von der Kurvenart bestimmbar ist.
  • Alternativ oder zusätzlich ist das Steuergerät zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels derart ausgestaltet, dass die Information über die Verkehrsart (Rechtsverkehr, Linksverkehr) vorliegt und dass der Soll-Schwenkwinkel zumindest zusätzlich abhängig von der Verkehrsart bestimmbar ist.
  • Unterschiede beim Links- bzw. Rechtsschwenken: Wird auf der rechten Fahrbahnseite gefahren (Rechtsverkehr), so ergibt sich die folgende Situation: In Rechtskurven soll der rechte Scheinwerfer den rechten Fahrbahnrand gut ausleuchten; der linke Scheinwerfer beleuchtet hauptsächlich die Fahrbahnseite des Gegenverkehrs, da sein Schwenkwinkel in einer Rechtskurve deutlich kleiner ist als der des rechten Scheinwerfers. In Linkskurven soll der linke Scheinwerfer nur die rechte Fahrbahnseite ausleuchten, da eine Blendung entgegenkommender Fahrzeuge zwingend vermieden werden muss. Ein Schwenken auf die linke Fahrbahnseite ist (auch aus gesetzlichen Gründen) nicht zulässig. Der rechte Scheinwerfer, der in Linkskurven nicht so weit geschwenkt wird wie der linke, beleuchtet deshalb die Fahrbahn kaum. Beim Linksverkehr sind die Verhältnisse entsprechend umgekehrt.
    •
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
  • 1 eine Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung mit zugehörigem erfindungsgemäßen Steuergerät
  • 2 eine Darstellung einer möglichen erfindungsgemäßen Zusammensetzung des Soll-Schwenkwinkels
  • In 1 ist ein Steuergerät 1 dargestellt, das zumindest die Gierrate r, den Lenkradwinkel LRW, die Fahrzeuggeschwindigkeit v und die Ist-Leuchtweite LW als Eingangssignale erfasst. Abhängig von im Steuergerät implementierten Steuereinheiten wird abhängig von diesen Signalen ein Soll-Schwenkwinkel SW ermittelt, der in bekannter Weise als Ansteuersignal einer Verstellvorrichtung 2 zur Verschwenkung eines Scheinwerfers 3 ausgegeben wird.
  • In 2 ist über Wichtungslinien w dargestellt, dass sich der Gesamt-Soll-Schwenkwinkel SW oberhalb der definierten Grenz-Fahrzeuggeschwindigkeit vgrenz zumindest vorwiegend über die ermittelte Gierrate r (gestrichelte Wichtungslinie) und unterhalb der definierten Grenz-Fahrzeuggeschwindigkeit vgrenz zumindest vorwiegend über den Lenkradwinkel LRW (durchgezogene Wichtungslinie) bestimmbar ist. Dazu wird der Gesamt-Soll-Schwenkwinkel SW oberhalb der definierten Grenz-Fahrzeuggeschwindigkeit vgrenz zunächst in einem Übergangsbereich vorwiegend und anschließend ausschließlich durch einen Gierraten-Schwenkwinkel-Anteil SWr bestimmt. Unterhalb der definierten Grenz-Fahrzeuggeschwindigkeit vgrenz wird der Gesamt-Soll-Schwenkwinkel SW zunächst in einem Übergangsbereich vorwiegend und anschließend ausschließlich durch einen Lenkradwinkel-Schwenkwinkel-Anteil SWLRW bestimmt.

Claims (6)

  1. Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät (1) zur Ermittlung der Gierrate (r), zur Ermittlung des Lenkradwinkels (LRW), zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) sowie zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels (SW) zumindest eines über einen bestimmten Winkelbereich schwenkbaren Scheinwerfers (3), wobei das Steuergerät (1) derart ausgestaltet ist, dass der Soll-Schwenkwinkel (SW) oberhalb einer definierten Grenz-Fahrzeuggeschwindigkeit (vgrenz) zumindest vorwiegend über die ermittelte Gierrate (r) und unterhalb der definierten Grenz-Fahrzeuggeschwindigkeit (vgrenz) zumindest vorwiegend über den Lenkradwinkel (LRW) bestimmbar ist, wobei ein dynamischer Offset (d) zur Ermittlung des Soll-Schwenkwinkels (SW) bestimmbar ist, der aus schnellen Änderungen des Lenkradwinkels (LRW) ermittelt wird.
  2. Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Offset (d) abhängig vom Erkennen definierter Fahrzustände reduzierbar ist.
  3. Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Steuergerät (1) zur Erfassung einer Ist-Leuchtweite (LW) sowie zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels (SW) zumindest eines über einen bestimmten Winkelbereich schwenkbaren Scheinwerfers (3), wobei das Steuergerät (1) derart ausgestaltet ist, dass der Soll-Schwenkwinkel (SW) zumindest zusätzlich abhängig von der Ist-Leuchtweite (LW) bestimmbar ist.
  4. Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Steuergerät (1) zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) sowie zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels (SW) zumindest eines über einen bestimmten Winkelbereich schwenkbaren Scheinwerfers (3), wobei das Steuergerät (1) derart ausgestaltet ist, dass der Soll-Schwenkwinkel (SW) zumindest zusätzlich abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) bestimmbar ist.
  5. Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Steuergerät (1), zur Erfassung der Kurvenart (Linkskurve, Rechtskurve) sowie zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels (SW) zumindest eines über einen bestimmten Winkelbereich schwenkbaren Scheinwerfers (3), wobei das Steuergerät (1) derart ausgestaltet ist, dass der Soll-Schwenkwinkel (SW) zumindest zusätzlich abhängig von der Kurvenart bestimmbar ist.
  6. Scheinwerfer-Schwenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Steuergerät (1) zur Ermittlung und Einstellung eines Soll-Schwenkwinkels (SW) zumindest eines über einen bestimmten Winkelbereich schwenkbaren Scheinwerfers (3), in dem die Information über die Verkehrsart (Rechtsverkehr, Linksverkehr) vorliegt, wobei das Steuergerät (1) derart ausgestaltet ist, dass der Soll-Schwenkwinkel (SW) zumindest zusätzlich abhängig von der Verkehrsart bestimmbar ist.
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