DE19720314A1 - Einrichtung zur Regelung der Leuchtweite von Scheinwerfern von Fahrzeugen - Google Patents

Einrichtung zur Regelung der Leuchtweite von Scheinwerfern von Fahrzeugen

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Regelung der Leuchtweite von Scheinwerfern von Fahrzeugen nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Einrichtung ist durch die DE 23 33 983 A1 bekannt. Diese Einrichtung weist im Bereich der Vorderachse und im Bereich der Hinterachse des Fahrzeugs jeweils eine Sensoreinrichtung auf, durch die zumindest mittelbar die Änderung der Lage des Fahrzeugs im Bereich der Vorderachse und Hinterachse zur Fahrbahn erfaßt werden. Die Sensoreinrichtungen sind dabei als Ultraschallsensoren ausgebildet, die einen Sender und einen Empfänger aufweisen. Durch den Sender wird Ultraschallstrahlung zur Fahrbahn hin ausgesandt und durch den Empfänger wird an der Fahrbahn reflektierte Ultraschallstrahlung erfaßt. Die Ultraschallsensoren sind mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, durch die aus den Signalen der Sensoren der jeweilige Abstand der Sensoren und damit des Fahrzeugaufbaus von der Fahrbahn ermittelt wird. Aus dem Abstand der Sensoren an beiden Achsen wird durch die Auswerteeinrichtung die Neigung des Fahrzeugs ermittelt und den Scheinwerfern zugeordnete Verstelleinrichtungen werden durch die Auswerteeinrichtung derart angesteuert, daß die Leuchtweite der Scheinwerfer unabhängig von der Neigung des Fahrzeugs zumindest annähernd konstant gehalten wird. Nachteilig bei dieser bekannten Einrichtung zur Regelung der Leuchtweite ist, daß die Funktion der Ultraschallsensoreinrichtungen bei bestimmten Fahrbahnbeschaffenheiten und/oder Witterungsbedingungen unter Umständen gestört ist und somit Fehleinstellungen der Leuchtweite der Scheinwerfer nicht ausgeschlossen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Regelung der Leuchtweite von Scheinwerfern von Fahrzeugen mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Funktionssicherheit der Sensoreinrichtungen durch deren Ausbildung als Neigungssensoreinrichtungen verbessert ist. Die Neigungssensoreinrichtungen ermöglichen eine berührungslose Erfassung der Änderung der Lage des Fahrzeugaufbaus.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung angegeben. Durch gemäß Anspruch 3 vorgesehene zusätzliche Sensoreinrichtung können Einflüsse der Fahrbahnneigung und/oder der einseitigen Aufbauneigung eliminiert werden, so daß diese nicht zu Fehleinstellungen der Leuchtweite führen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Fahrzeug in vereinfachter Darstellung in einem Längsschnitt, Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Radaufhängung des Fahrzeugs bei einem ersten Beladungszustand, Fig. 3 die Radaufhängung bei einem zweiten Beladungszustand, Fig. 4 ausschnittsweise eine gegenüber Fig. 1 modifizierte Radaufhängung des Fahrzeugs und Fig. 5 ausschnittsweise eine nochmals modifizierte Ausführung einer Radaufhängung des Fahrzeugs.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein in Fig. 1 dargestelltes Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, weist an seiner Vorderseite in bekannter Weise wenigstens zwei Abblendlichtscheinwerfer 10 auf, von denen in Fig. 1 nur einer erkennbar ist. Die Scheinwerfer 10 sind mit dem Aufbau des Fahrzeugs, insbesondere mit dessen Karosserie 12, in bekannter Weise verbunden. Bei einer Änderung der Neigung γ des Fahrzeugs ändert sich dabei auch die Neigung der Scheinwerfer 10 und damit die Leuchtweite der durch diese ausgesandten Lichtbündel. Bei einer Beladung des Fahrzeugs wird dabei die Leuchtweite vergrößert, was zu einer Blendung entgegenkommender Verkehrsteilnehmer führen würde. Zur Ermöglichung einer Einstellung der Leuchtweite der durch die Scheinwerfer 10 ausgesandten Lichtbündel sind die Scheinwerfer 10 oder zumindest deren Reflektoren 14 um eine horizontale Achse 11 verschwenkbar. Um die Leuchtweite der durch die Scheinwerfer 10 ausgesandten Lichtbündel unabhängig von der Neigung γ des Fahrzeugs, die sich beispielsweise infolge einer Beladung, infolge von Fahrbahnunebenheiten oder infolge von Beschleunigungsvorgängen des Fahrzeugs ändern kann, zumindest annähernd konstant zu halten, ist eine Einrichtung zur Regelung der Leuchtweite vorgesehen.
Die Einrichtung weist den Scheinwerfern 10 zugeordnete Verstelleinrichtungen 20 auf, durch die die Scheinwerfer 10 um die horizontale Achse 11 verschwenkbar sind. Die Einrichtung weist außerdem im Bereich der Vorderachse 22 des Fahrzeugs eine Sensoreinrichtung 24 und im Bereich der Hinterachse 26 des Fahrzeugs eine Sensoreinrichtung 28 auf. Eine zusätzliche Sensoreinrichtung 30 ist wie in Fig. 1 dargestellt am Aufbau des Fahrzeugs, beispielsweise an dessen Karosserie 12, angeordnet. Die zusätzliche Sensoreinrichtung 30 kann alternativ insbesondere auch wie in Fig. 1 dargestellt am oder in einem mit dem Aufbau bzw. der Karosserie 12 des Fahrzeugs fest verbundenen Gehäuse 13 des Scheinwerfers 10 angeordnet sein. Die Sensoreinrichtungen 24, 28 und 30 sind mit einer Auswerteeinrichtung 32 verbunden, mit der auch die Verstelleinrichtungen 20 verbunden sind. Die Sensoreinrichtungen 24, 28 und 30 sind als Neigungssensoreinrichtungen ausgebildet, durch die ein in einer Meßebene liegender Winkel zwischen einer definierten Anbauebene und der Richtung 44 zum Erdmittelpunkt erfaßt wird. Die Neigungssensoreinrichtungen 24, 28 und 30 können beispielsweise ein Pendel aufweisen, das um eine senkrecht zur Meßebene verlaufende Achse schwenkbar ist und das durch sein Gewicht in Richtung 44 zum Erdmittelpunkt gezogen wird und dessen Auslenkung relativ zur Anbauebene ausgewertet wird, beispielsweise auf elektrischem Wege über einen durch das Pendel bewegten Schleifer eines Potentiometers. Alternativ können die Neigungssensoreinrichtungen 24, 28 und 30 auch nach dem kapazitiven Prinzip wirksam sein, wobei diese dann eine Masse aufweisen, die zwischen zwei Kondensatorplatten bewegbar ist, wobei sich bei der Bewegung der Masse die Kapazität ändert. Es können hierbei beispielsweise Sensoreinrichtungen verwendet werden, wie sie auch für die Steuerung der Auslösung von Fahrzeugsicherungssystemen wie Airbag oder Gurtstraffer eingesetzt werden.
In den Fig. 2 und 3 ist beispielhaft eine Radaufhängung des Fahrzeugs an dessen Hinterachse 26 dargestellt. Die Radaufhängung weist dabei einen Längslenker 40 auf, der beispielsweise an seinem in Fahrtrichtung 16 des Fahrzeugs weisenden vorderen Endbereich am Aufbau 12 des Fahrzeugs schwenkbar gelagert ist und dessen hinterer Endbereich zur Radführung dient. Der Längslenker 40 verläuft in einer vertikalen Längsebene 46 des Fahrzeugs. Die Neigungssensoreinrichtung 28 ist beispielsweise auf dem Längslenker 40 angeordnet und erfaßt den Winkel α zwischen dessen Anbauebene 42, die parallel zur Längserstreckung des Längslenkers 40 ist, und der Richtung 44 zum Erdmittelpunkt. Die Meßebene der Neigungssensoreinrichtung 28 fällt somit mit der vertikalen Längsebene 46 zusammen, wobei diese Längsebene 46 parallel zur Zeichenebene der Fig. 2 und 3 verläuft.
In Fig. 2 ist dabei das Fahrzeug nicht oder nur gering beladen, so daß der Aufbau 12 des Fahrzeugs einen Abstand e1 von der Fahrbahn 18 aufweist und durch die Neigungssensoreinrichtung 28 ein Winkel α1 erfaßt wird. Bei der Darstellung gemäß Fig. 3 ist das Fahrzeug stärker beladen, so daß der Aufbau 12 des Fahrzeugs einen geringeren Abstand e2 von der Fahrbahn 18 aufweist. Bei der Einfederung des Fahrzeugaufbaus 12 ändert sich die Winkellage des Längslenkers 40 und durch die Neigungssensoreinrichtung 28 wird entsprechend ein größerer Winkel α2 zwischen der Anbauebene 42 und der Richtung 44 zum Erdmittelpunkt erfaßt. An der Vorderachse 22 des Fahrzeugs ergeben sich für die dort angebrachte Neigungssensoreinrichtung 24 entsprechende Verhältnisse. Die Meßebene der Neigungssensoreinrichtung 24 verläuft dabei ebenfalls als eine vertikale Längsebene bezüglich der Fahrbahn 18. Durch die Neigungssensoreinrichtungen 24 und 28 der Vorderachse 22 und der Hinterachse 26 des Fahrzeugs werden somit der Auswerteeinrichtung 32 Signale über die Änderung der Winkel α an der Vorderachse 22 und an der Hinterachse 26 zugeführt.
Die am Scheinwerfergehäuse 13 oder an der Karosserie 12 des Fahrzeugs angeordnete zusätzliche Neigungssensoreinrichtung 30 erfaßt Neigungswinkeländerungen der Karosserie 12 und deren Meßebene verläuft vorzugsweise ebenfalls zumindest annähernd als eine vertikale Längsebene bezüglich der Fahrbahn 18 und somit zumindest annähernd parallel zur Meßebene 46 der an den Achsen 22 und 26 angeordneten Neigungssensoreinrichtungen 24 und 28. Durch die Neigungssensoreinrichtung 30 werden der Auswerteeinrichtung 32 Signale über die Neigungswinkeländerung der Karosserie 12 des Fahrzeugs zugeführt.
Nachfolgend werden die geometrischen Zusammenhänge zwischen den Signalen der Neigungssensoreinrichtungen 24, 28 und 30 und deren Verarbeitung durch die Auswerteeinrichtung 32 erläutert. Durch die Neigungssensoreinrichtung 24 der Vorderachse 22 wird der folgende Meßwert ermittelt:
B = αv+β+γ (1)
wobei hierbei αv der Winkel zwischen der Anbauebene 42 der Neigungssensoreinrichtung 24 und der Richtung 44 zum Erdmittelpunkt ist, β die Neigung der Fahrbahn 18 ist und γ die Neigung des Fahrzeugaufbaus bzw. der Karosserie 12 ist. Durch die Neigungssensoreinrichtung 28 der Hinterachse 26 wird der folgende Meßwert ermittelt:
C = αh+β+γ (2)
wobei αh der Winkel zwischen der Anbauebene 42 der Neigungssensoreinrichtung 24 und der Richtung 44 zum Erdmittelpunkt ist. Durch die zusätzliche Neigungssensoreinrichtung 30 wird der folgende Meßwert ermittelt:
A=β+γ (3)
Für den Neigungswinkel γ des Fahrzeugaufbaus bzw. der Karosserie 12 kann außerdem folgender Zusammenhang angegeben werden:
tan γ=(lh αh-lv αv)/R (4)
wobei hierin lh die Länge des Längslenkers 40 der Hinterachse 26, lv die Länge des Längslenkers 40 der Vorderachse 22 und R der Radstand, das ist der Abstand zwischen Vorderachse 22 und Hinterachse 26 bedeuten. Aus den Gleichungen (1) bis (4) kann der Neigungswinkel γ nach folgender Gleichung ermittelt werden:
tan γ=[lh (C-A)-lv (B-A)]/R (5)
Durch die kann der Winkel β eliminiert werden und unabhängig hiervon die Neigung γ des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahn 18 ermittelt werden und die Leuchtweite der durch die Scheinwerfer 10 ausgesandten Lichtbündel konstant gehalten werden. Durch diese Gleichungen können auch Seitenneigungen der Fahrbahn 18 und/oder der Karosserie 12 des Fahrzeugs eliminiert werden, so daß diese nicht zu Fehleinstellungen der Leuchtweite der durch die Scheinwerfer 10 ausgesandten Lichtbündel führen.
Alternativ zur vorstehend beschriebenen Anordnung der Neigungssensoreinrichtungen 24 und 28 an Längslenkern der Achsen 22 und 26 des Fahrzeugs können diese auch bei einer in Fig. 4 dargestellten modifizierten Ausführung an Querlenkern 50 der Achsen angeordnet sein. Die Querlenker 50 sind dabei an ihren inneren Endbereichen jeweils um eine horizontale Längsachse 51 verschwenkbar gelagert und an deren äußeren Endbereichen sind die Räder 55 des Fahrzeugs angelenkt. Die Meßebenen der Neigungssensoreinrichtungen 24 und 28 verlaufen somit als vertikale Querebenen 52, die senkrecht zur Fahrbahn 18 und senkrecht zur vertikalen Längsebene 15 des Fahrzeugs verlaufen. Die am Aufbau bzw. der Karosserie 12 des Fahrzeugs angeordnete zusätzliche Neigungssensoreinrichtung 30 ist derart angeordnet, daß deren Meßebene ebenfalls als eine vertikale Querebene verläuft, die zumindest annähernd parallel zu den Meßebenen 52 der Neigungssensoreinrichtungen 24 und 28 der Achsen 22 und 26 verläuft.
Weiterhin alternativ können die Neigungssensoreinrichtungen 24 und 28 der Achsen 22 und 26 des Fahrzeugs auch bei einer in Fig. 5 dargestellten modifizierten Ausführung an Torsionsstäben 60 der Achsen angeordnet sein. Die Torsionsstäbe 60 können dabei beispielsweise in vertikalen Querebenen 62 angeordnet sein, wobei sie sich bei einer Ein- oder Ausfederung des Fahrzeugaufbaus 12 um ihre Längsachse 61 verdrehen. Die Torsionsstäbe 60 können beispielsweise an ihrem einen Endbereich am Fahrzeugaufbau 12 festgelegt sein und an deren anderem Endbereich sind über Lenker die Räder 65 des Fahrzeugs angelenkt. Die Neigungssensoreinrichtungen 24 und 28 sind derart an den Torsionsstäben 60 angeordnet, daß sie deren Verdrehung um ihre Längsachsen 61 mit ausführen. Die Meßebenen der Neigungssensoreinrichtungen 24 und 28 verlaufen dabei als vertikale Längsebenen 64 senkrecht zu den Längsachsen 61 der Torsionsstäbe 60. Die zusätzliche Neigungssensoreinrichtung 30 an der Karosserie 12 ist derart angeordnet, daß deren Meßebene als eine vertikale Längsebene zumindest annähernd parallel zu den Längsebenen 64 der Neigungssensoreinrichtungen 24 und 28 der Achsen 22 und 26 verläuft.
Eine Justierung der Neigungssensoreinrichtungen 24, 28 und 30 relativ zu den Teilen der Achsen 22 und 26, an denen diese angeordnet sind, ist nicht erforderlich. Es genügt, daß durch die Auswerteeinrichtung 32 die Null-Signale oder Offset-Signale der Neigungssensoreinrichtungen 24, 28 und 30 bei einer Grundstellung des Fahrzeugs, in der dieses auf einer ebenen Fahrbahn in unbeladenem Zustand angeordnet ist, gespeichert sind, wobei die Änderungen der tatsächlichen Signale ausgehend von diesen Offset-Signalen verarbeitet werden. Die Scheinwerfer 10 werden dabei durch Grundeinstellvorrichtungen derart eingestellt, daß die Leuchtweite der durch diese ausgesandten Lichtbündel bei Vorliegen der Offset-Signale der Neigungssensoreinrichtungen 24, 28 und 30 korrekt eingestellt ist. Der Auswerteeinrichtung 32 können zusätzlich zu den Signalen der Neigungssensoreinrichtungen 24, 28 und 30 noch weitere Signale zugeführt werden, wie beispielsweise für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder einer Betätigung der Bremse.
Es kann vorgesehen sein, daß eine Auswertung der Signale der Neigungssensoreinrichtungen 24, 28 und 30 und eine Ansteuerung der Verstelleinrichtungen 20 nur bei stehendem Fahrzeug erfolgt, wobei dann eine sogenannte statische automatische Leuchtweiteregelung erfolgt, oder auch bei fahrendem Fahrzeug erfolgt, wobei dann eine sogenannte dynamische automatische Leuchtweiteregelung erfolgt. Bei fahrendem Fahrzeug kann darüberhinaus eine zeitliche Filterung bzw. Mittelung der Signale der Neigungssensoreinrichtungen 24, 28 und 30 erfolgen, um kurzzeitige Änderungen der Signale auszufiltern und eine Ansteuerung der Verstelleinrichtungen 20 nur bei länger andauernden Änderungen der Neigung γ des Fahrzeugs vorzusehen. Es kann dabei vorgesehen sein, daß die Signale der einzelnen Neigungssensoreinrichtungen 24, 28 und 30 unterschiedlich gefiltert werden, abhängig von den Störeinflüssen der Vertikal- und Horizontalbeschleunigungen des Fahrzeugs bzw. dessen Karosserie 12. Zusätzlich oder alternativ kann auch das aus diesen Einzelsignalen ermittelte Gesamtsignal für den Neigungswinkel γ des Fahrzeugs gefiltert werden. Die Filterung kann durch eine Software der Steuereinrichtung 32 beispielsweise in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs für verschiedene Fahrsituationen unterschiedlich ausgeführt werden.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Regelung der Leuchtweite von Scheinwerfern von Fahrzeugen mit den Scheinwerfern (10) zugeordneten Verstelleinrichtungen (20), durch die die Leuchtweite der durch die Scheinwerfer (10) ausgesandten Lichtbündel änderbar ist, mit jeweils wenigstens einer im Bereich einer Vorderachse (22) und im Bereich einer Hinterachse (26) des Fahrzeugs angeordneten Sensoreinrichtung (24, 28), durch die zumindest mittelbar Änderungen der Lage des Fahrzeugs zur Fahrbahn (18) erfaßt werden, und mit einer mit den Sensoreinrichtungen (24, 28) und den Verstelleinrichtungen (20) verbundenen Auswerteeinrichtung (32), durch die aus den Signalen der Sensoreinrichtungen (24, 28) die Neigung (γ) des Fahrzeugs ermittelt wird und abhängig davon die Verstelleinrichtungen (20) angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtungen (24, 28) als Neigungssensoreinrichtungen ausgebildet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungssensoreinrichtungen (24, 28) der Achsen (22, 26) des Fahrzeugs an Aufhängungsteilen (40; 50; 60) der Achsen (22, 26) angeordnet sind, die bei Ein- und Ausfederungen des Fahrzeugaufbaus (12) Winkeländerungen ausführen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine zusätzliche Sensoreinrichtung (30) vorgesehen ist, die mit dem Fahrzeugaufbau (12) verbunden ist und die ebenfalls als Neigungssensoreinrichtung ausgebildet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine zusätzliche Neigungssensoreinrichtung (30) an einem mit dem Fahrzeugaufbau (12) verbundenen Gehäuse (13) eines Scheinwerfers (10) angeordnet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßebenen (46; 52; 64) der Neigungssensoreinrichtungen (24, 28, 30) zumindest annähernd zueinander parallel verlaufen.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (22, 26) als Aufhängungsteile Längslenker (40) aufweisen, an denen die Neigungssensoreinrichtungen (24, 28) angeordnet sind, und daß die Meßebenen (46) der Neigungssensoreinrichtungen (24, 28, 30) als vertikale Längsebenen verlaufen.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (22, 26) als Aufhängungsteile Querlenker (50) aufweisen, an denen die Neigungssensoreinrichtungen (24, 28) angeordnet sind, und daß die Meßebenen (52) der Neigungssensoreinrichtungen (24, 28, 30) als vertikale Querebenen verlaufen.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (22, 26) als Aufhängungsteile Torsionsstäbe (60) aufweisen, an denen die Neigungssensoreinrichtungen (24, 28) angeordnet sind, und daß die Meßebenen (64) der Neigungssensoreinrichtungen (24, 28, 30) als Vertikalebenen senkrecht zu den Längsachsen (61) der Torsionsstäbe (60) verlaufen.
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