DE19646075A1

DE19646075A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Leuchtweiteneinstellung

Info

Publication number: DE19646075A1
Application number: DE1996146075
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Baeker; Ulrich Witt; Thomas Ruchatz; Norbert Hoever; Georg Otto Geduld; Joachim Tiedeke
Original assignee: ADC GmbH; Hella KGaA Huek and Co; Volkswagen AG
Current assignee: ADC Automotive Distance Control Systems GmbH
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2016-11-09
Also published as: DE19646075B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Leuchtweiteneinstellung von Scheinwerfern eines Fahrzeugs mit einem Abstandssensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Sensorvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.

In vielen Kraftfahrzeugen sind heute eine oder mehrere Abstandsmeßvorrichtungen einge baut, die u. a. als Einparkhilfe oder Auffahrwarnsysteme dienen. Diese Abstandsmeßvorrich tungen basieren häufig auf der Ermittlung der Laufzeit optischer oder akustischer Signale. Ein solches Abstandsmeßsystem ist aus DE 42 00 057 bekannt. Dabei handelt es sich um ein Lasermeßsystem zur Messung physikalischer Meßgrößen. Das System wird in einem Fahrzeug zur Messung des Abstandes zwischen dem sich wahlweise bewegenden Fahr zeug und einem in der Bewegungsbahn des Fahrzeuges befindlichen Hindernis eingesetzt. Das Lasersystem besteht aus einem vielfach auf der Meßstrecke zum Zwecke des Auf addierens von Lichtverzögerungszeiten eingesetzten und auf das Hindernis gerichteten Laserstrahl, dessen Reflexionsstrahl von einem Empfänger aufgenommen und in einer Aus werteschaltung verarbeitet wird.

Daneben verfügen viele Fahrzeuge heute über in ihrer Neigung gegenüber der Fahrbahn einstellbare Scheinwerfer. Die Einstellung erfolgt durch eine spezielle Einrichtung, die die Leuchtweite der Scheinwerfer ermittelt. Eine solche Einrichtung ist z. B. aus DE 41 22 531 bekannt. Sie weist an der Vorderseite des Kraftfahrzeugs angeordnete optoelektronische Sensoren auf, eine Auswerteeinrichtung und den Scheinwerfern zugeordnete Verstelleinrich tungen. Durch die Sensoren wird die Ausleuchtung der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug in Form des von der Fahrbahn reflektierten Lichts der Scheinwerfer registriert. Die Sensoren weisen lichtempfindliche Elemente auf, durch die die Lage der Ausleuchtungsgrenze der Ausleuchtung der Fahrbahn erkannt werden kann. Die Ist-Ausleuchtung wird mit einer Soll- Ausleuchtung verglichen, und abhängig von der Abweichung der beiden voneinander wer den die Verstelleinrichtungen angesteuert, durch die die Scheinwerfer verstellt werden, bis die Ist-Ausleuchtung mit geringstmöglicher Abweichung der Soll-Ausleuchtung entspricht. Nach DE 43 41 409 kann dabei der Sensor in mehrere Segmente unterteilt sein und die Ausleuchtungsgrenze aufgrund der angestrahlten unter den Segmenten ermittelt werden.

Nachteilig bei einer solchen Regelungseinrichtung zur Einstellung der Leuchtweite bei einem Kraftfahrzeug nach dem Stand der Technik ist, daß die Leuchtweite nur bei eingeschaltetem Scheinwerfer ermittelt werden kann und dann von den Straßen- bzw. Fahrbahnverhältnissen sehr stark abhängt. Mit anderen Worten, eine genaue und zuverlässige Leuchtweiteneinstel lung ist mit der Einrichtung kaum möglich, wenn man die Scheinwerfer bei Tag nicht zur Beleuchtung der Straße einschaltet, sondern die Scheinwerfer einschaltet, um von anderen Fahrzeugen besser gesehen zu werden.

Ein weiterer Nachteil bei dem genannten Stand der Technik liegt darin, daß für jede Aufgabe im Fahrzeug ein eigener Sensor eingebaut werden muß. Dies führt zu einem erheblichen Mehraufwand bei der Herstellung des Fahrzeuges und zu einer erhöhten Gefahr gegenseiti ger Beeinflussung und Störung der Sensoren.

Die Erfindung hat daher zum Ziel, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung anzu geben, mit dem die Leuchtweiteneinstellung bei allen im Straßenverkehr auftretenden Bedingungen genau, zuverlässig und mit möglichst geringem Aufwand durchführbar ist.

Dieses Ziel wird mit einem Verfahren zum Einstellen der Leuchtweite nach Anspruch 1 bzw. einer Sensorvorrichtung nach Anspruch 5 erreicht. Die jeweiligen Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einstel len der Leuchtweite bzw. der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Leuchtweitenregelung mit einem Abstandssensor hat die Schritte Aussenden von wenigstens einem Signalpuls durch den Abstandssensor; Emp fangen eines von einem Hindernis rückgestreuten Echosignals durch den Abstandssensor; Erfassen der Laufzeit zwischen dem Senden und dem Empfangen des Echosignals und Berechnen des Abstandes zwischen dem Abstandssensor und dem Hindernis aus der Lauf zeit und der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Echosignals. Es ist gekennzeichnet durch die Schritte Bestimmen der Laufzeit eines Fahrbahnreflexes eines geneigten, auf die Fahrebene gerichteten Taststrahls; Vergleichen der Laufzeit des Fahrbahnreflexes mit einem vorgege benen Zeitwert; Ausgeben eines dem Unterschied zwischen der Laufzeit und dem vorgege benen Zeitwert entsprechenden Korrektursignals zum Nachführen des Scheinwerfers.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Abstandssensor beim Starten des Fahrzeugs für eine vorgegebene Zeitdauer zur Bestim mung der Laufzeit eines Fahrbahnreflexes eines auf die Fahrebene gerichteten Taststrahls um einen Winkel gegen eine Fahrzeugebene geneigt bis die Laufzeit einem vorgegebenem Wert entspricht, und anschließend in eine Position gebracht, in der die Taststrahlen des Abstandssensors im wesentlichen parallel zur Fahrebene ausgesendet werden.

Eine andere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß aus der Laufzeit und dem Neigungswinkel des Abstandssensor ein Neigungswinkel des Fahrzeugs bestimmt wird und ein Oberladungswarnsignal an den Fahrer ausgegeben wird, wenn der Winkel einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung zum Einstellen der Leuchtweite umfaßt einen Abstandssensor zum Senden von mindestens einem Signalpuls und Empfangen eines von einem Hindernis rückgestreuten Echosignals; eine Steuereinheit zum Berechnen der Entfer nung zwischen dem Abstandssensor und dem Hindernis aus einer Laufzeit des Echosignals. Sie ist gekennzeichnet durch eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleich von der Laufzeit eines Fahrbahnreflexes mit einem vorgegebenen Zeitwert und zum Ausgeben eines ent sprechenden Ausgangssignals an eine Scheinwerferverstelleinrichtung.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung umfaßt eine Ansteuereinheit zur Ausgabe von Befehlen zum Aussenden von Taststrahlen durch den Abstandssensor, wobei die Ausgaberate der Befehle von der gemessenen Laufzeit abhängt.

Eine weitere vorteilhafte Sensorvorrichtung umfaßt eine Aufspaltungsoptik, die einen ersten Teil der Taststrahlen des Abstandssensors zur Messung eines Abstandes von einer Fahr ebene in einem vorgegebenen Neigungswinkel auf die Fahrebene richtet und einen zweiten Teil zur Messung eines Abstandes von einem Hindernis parallel zur Fahrebene ausrichtet und die reflektierte Echostrahlen auf den Abstandssensor fokussiert.

Eine weiter bevorzugte Sensorvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor mit dem Scheinwerfer fest verbunden ist.

Generelle Vorteile, die sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungs gemäßen Sensorvorrichtung erzielen lassen, sind damit die Einsparung eines separaten Sensors für die Leuchtweitenermittlung der Scheinwerfer oder eines sonstigen separaten Sensors und damit die Reduzierung der elektrischen Verbindungen in einem Fahrzeug. Der verbliebene Abstandssensor kann in ein vorhandenes oder designmäßig angepaßtes Scheinwerfergehäuse eingebaut werden. Die vorteilhafte Befestigung eines solchen Abstandssensors in einem Kraftfahrzeug ist im übrigen Gegenstand der Anmeldung DE 196 32 252 der gleichen Anmelderin. Durch den Einbau des Abstandssensors mit der zusätzli chen Funktion der Leuchtweiteneinstellung in das Scheinwerfergehäuse kann dieser an die Lichtanlage unmittelbar gekoppelt werden, und Bewegungen des Sensors, wie sie bei einer der Ausführungsformen vorgesehen sind, werden durch den Scheinwerfer unmittelbar mit ausgeführt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Sensorvorrichtung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit eingebautem erfindungsgemäßen Abstandssen sor in der Ansicht von der Seite;

Fig. 2 zeigt das Echosignal bei einer langen Laufzeit bzw. bei einer kurzen Laufzeit des Echosignals.

In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einem eingebauten Scheinwerfer mit Abstandssensor 2 dar gestellt. Das Fahrzeug bewegt sich auf einer Fahrbahn oder Fahrebene 4. Der von dem Scheinwerfer des Fahrzeugs erzeugte Lichtkegel ist durch die Leuchtkegelbegrenzung 3 angedeutet. Dieser Leuchtkegel entspricht der optimalen Scheinwerferstellung. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung arbeitet mit zwei in unterschiedliche Richtung ausgesendeten Taststrahlen 5 gleichzeitig. Ein vom (nicht darge stellten) Sender des Abstandssensor ausgesendeter Taststrahl 5 tritt parallel zur Fahrebene des Fahrzeugs aus dem Scheinwerfergehäuse aus, und bei der hier dargestellten Ausfüh rungsform wird ein zweiter Taststrahl 5 zusätzlich steil nach unten auf die Fahrbahn aus dem Scheinwerfergehäuse 2 gelenkt. Dieser zweite zusätzliche Taststrahl 5 kann mit einer opti schen Vorrichtung aus dem Hauptstrahl des Abstandssensors ausgekoppelt werden, wobei diese Technik allgemein bekannt ist und hier nicht weiter erläutert zu werden braucht. Wäh rend die parallel zur Fahrbahn austretenden Strahlen erst von einem weit entfernten (nicht dargestellten) Hindernis reflektiert werden und daher erst nach einer längeren Laufzeit zum Abstandssensor zurückkehren, werden die steil nach unten abgestrahlten Taststrahlen 5 nach sehr viel kürzerer Laufzeit vom Abstandssensor wieder registriert. Die von einem weiter entfernten Hindernis rückgestreuten Taststrahlen kommen zu deutlich andern Zeiten am Abstandssensor wieder an als die Fahrbahnreflexe 6 und werden im folgenden nicht weiter berücksichtigt. Die nach unten geneigten Taststrahlen 5 werden von der direkt vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbahn reflektiert, ohne daß dabei die Taststrahlen senkrecht auf die Fahrbahnebene treffen. Kleinste Unebenheiten auf dem Fahrbahnbelag reichen bereits aus, um ein für das erfindungsgemäße Verfahren brauchbares Signal zu erzeugen. Der Fahr bahnreflex 6, der mit dem nach unten geneigten Taststrahl 5 zusammenfällt, kehrt zum Abstandssensor 2 zurück und wird dort als Echosignal 7 gemessen. Aus der Laufzeit des Fahrbahnreflexes kann unmittelbar der Abstand zwischen Abstandssensor und dem Auf treffpunkt der Taststrahlen bestimmt werden. Kommt der Fahrbahnreflex 6 später an, so ist der Auftreffpunkt weiter vom Fahrzeug entfernt. Kommt er früher zurück, so ist die Entfer nung zur Fahrebene 4 geringer.

Dieser Zusammenhang ist in Fig. 2 gezeigt, in der zwei Spektren von Reflexen aus unter schiedlicher Entfernung nebeneinander dargestellt sind. Das zeitlich erste Signal, also das links in der Fig. gezeigte Echosignal 7, stammt von einem näheren Auftreffpunkt auf der Fahrbahn 4, das - dahinter dargestellte - spätere Echosignal 7 stammt von einem weiter ent fernten Auftreffpunkt auf der Fahrbahn 4 und erscheint in der zeitlichen Darstellung damit zu einem späteren Zeitpunkt.

Das Verfahren vergleicht die zeitliche Lage des Reflexsignals mit einem Sollwert und berechnet aus der zeitlichen Lage des empfangenen Echosignals 7, dem Winkel zwischen Abstandssensor und einer (nicht dargestellten) Fahrzeugebene, der über einen (nicht dar gestellten) Winkelaufnehmer erfaßt wird, und einem Sollwert für die Laufzeit die Neigung des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahnebene, die sich aufgrund z. B. der Beladung des Fahr zeugs ergibt. Insbesondere wird der Abstand des Hecks zur Fahrbahn 4 sich bei einem Fahrzeug verringern, dessen Kofferraum hinten liegt und beladen worden ist. Dieser Nei gungswinkel läßt sich dann über eine Scheinwerferverstelleinrichtung, z. B. einen (nicht dargestellten) Elektromotor für den Scheinwerfer ausgleichen, so daß sich eine optimale Beleuchtung der Fahrbahn ohne Blendung entgegenkommender Fahrzeuge ergibt.

Ist der Abstandssensor mit in den Scheinwerfer 2 wie in dieser Ausführungsform eingebaut, so ändert sich mit der Einstellung des Scheinwerfers bzw. der Leuchtweite automatisch auch die Laufzeit des Echosignals 7. Die Übereinstimmung der gemessenen Laufzeit mit dem vorher abgespeicherten Sollwert kann daher als Signal für das Erreichen der Sollstellung des Scheinwerfers dienen. Um dabei unnötige Bewegungen des Scheinwerfers zu vermei den, kann die Sende- und Abfragerate des Abstandssensors mit größer werdender Über einstimmung zwischen gemessener Laufzeit und Sollaufzeit erhöht werden.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sendet der Abstandssensor nur einen Taststrahl 5, den Haupttaststrahl zum Erkennen von vor dem Fahrzeug befindlichen Hinder nissen aus. Um beim Starten des Fahrzeugs eine optimale, von der jeweiligen Beladung unabhängige Einstellung der Scheinwerfer zu erzielen, wird der Scheinwerfer zusammen mit dem Abstandssensor von einer Scheinwerferverstelleinrichtung, z. B. einem (nicht dar gestellten) Elektromotor geneigt. Diese Neigebewegung wird solange fortgesetzt, bis das Echosignal 7 des einzigen Taststrahls 5 die gewünschte Laufzeit hat. In einer Weiterentwick lung kann dabei wie auch bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Sende- und Abfragerate erhöht werden, je näher man der gewünschten Neigung des Abstandssensors kommt. Nach Erreichen der Sollstellung, d. h. der Stellung, in der die Laufzeit des Echo signal der gewünschten Zeit entspricht, wird diese Stellung als Bezugsstellung des Abstandssensors 2 zwischengespeichert und anschließend wird der Scheinwerfer zusam men mit dem Abstandssensor um einen vorher festgelegten, vorgegebenen Winkel in die Horizontale gekippt. Ist der Abstandssensor nicht zusammen mit dem Scheinwerfer in ein und demselben Gehäuse untergebracht und führt der Abstandssensor die bei dieser Ausfüh rungsform beschriebenen Bewegungen alleine aus, so wird der Scheinwerfer an der erreich ten Endstellung des Abstandssensors ausgerichtet. Damit ist auch bei dieser Ausführungs form die optimale Stellung des Scheinwerfers in Bezug auf die Fahrbahn und ohne Ein schränkung durch den Beladungszustand des Fahrzeugs erreicht.

Bezugszeichenliste

1

Fahrzeug

2

Scheinwerfer mit Abstandssensor

3

Leuchtkegelbegrenzung

4

Fahrbahn

5

Taststrahl

6

Fahrbahnreflex

7

gemessenes Echosignal von der Fahrbahn

Claims

1. Verfahren zur Leuchtweitenregelung bei einem Fahrzeug (1) mit einem Abstandssensor (2) mit den Schritten:
Aussenden von wenigstens einem Signalpuls durch den Abstandssensor (2);
Empfangen eines von einem Hindernis rückgestreuten Echosignals (6) durch den Abstandssensor (2);
Erfassen der Laufzeit (7) zwischen dem Senden und dem empfangen des Echosignals (6) und Berechnen des Abstandes zwischen dem Abstandssensor (2) und dem Hin dernis aus der Laufzeit und der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Echosignals (6);
gekennzeichnet durch die Schritte:
Bestimmen der Laufzeit eines Fahrbahnreflexes (6) eines geneigten, auf die Fahr ebene gerichteten Taststrahls (5);
Vergleichen der Laufzeit (7) des Fahrbahnreflexes (6) mit einem vorgegebenen Zeit wert;
Ausgeben eines dem Unterschied zwischen der Laufzeit und dem vorgegebenen Zeit wert entsprechenden Korrektursignals zum Nachführen des Scheinwerfers (2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor beim Starten des Fahrzeugs (1) für eine vorgegebene Zeitdauer um einen Winkel gegen eine Fahrzeugebene zur Bestimmung der Laufzeit eines Fahrbahnreflexes eines auf die Fahrebene (4) gerichteten Taststrahls (5) geneigt wird und anschließend in eine Position gebracht wird, in der die Taststrahlen (5) des Abstandssensors (2) im wesentlichen paral lel zur Fahrebene (4) ausgesendet werden.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Laufzeit und dem Neigungswinkel des Abstandssensor (2) ein Neigungswinkel des Fahrzeugs bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines Grenzwertes durch das Korrektursignal ein Überladungswarnsignal ausgegeben wird.

5. Sensorvorrichtung zum Einstellen der Leuchtweite bei einem Fahrzeug (1) mit:
einem Abstandssensor (2) zum Senden von mindestens einem Signalpuls und Emp fangen eines von einem Hindernis rückgestreuten Echosignals;
einer Steuereinheit zum Berechnen der Entfernung zwischen dem Abstandssensor (2) und dem Hindernis aus der Laufzeit des Echosignals;
gekennzeichnet durch
eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleich von einer Laufzeit eines Fahrbahnreflexes mit einem vorgegebenen Zeitwert und zum Ausgeben eines entsprechenden Aus gangssignals an eine Scheinwerferverstelleinrichtung.

6. Sensorvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Ansteuereinheit zur Aus gabe von Befehlen zum Aussenden von Taststrahlen durch den Abstandssensor, wobei die Ausgaberate der Befehle von der gemessenen Laufzeit abhängt.

7. Sensorvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Aufspaltungs optik, die einen ersten Teil der Taststrahlen des Abstandssensors zur Messung eines Abstandes von einer Fahrebene (4) in einem vorgegebenen Neigungswinkel auf die Fahrebene (4) richtet und einen zweiten Teil zur Messung eines Abstandes von einem Hindernis parallel zur Fahrebene (4) ausrichtet und die reflektierte Echostrahlen auf den Abstandssensor fokussiert.

8. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor mit dem Scheinwerfer fest verbunden ist.