DE19722457A1 - Scheinwerferanlage für ein Fahrzeug - Google Patents

Scheinwerferanlage für ein Fahrzeug

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Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Lichtausbreitungssteuerung einer Scheinwerferanlage zum Ändern eines Leuchtbereichs in Richtungen nach rechts und nach links.
Bislang wurden verschiedene Scheinwerferanlagen vorgeschlagen, welche dazu ausgelegt sind, einen Leuchtbereich in Richtungen nach rechts und nach links zu ändern. In nahezu jeder dieser Scheinwerferanlagen wird im Grunde der Leuchtbereich derart gesteuert, daß er in Antwort auf einen Lenkwinkel s des Lenkrads geändert wird (japanische offengelegte Patent­ veröffentlichungen Nr. Sho 62-77249, Nr. Hei 3-14742 etc.), und der Leuchtbereich des Scheinwerfers wird in einer Lenkrichtung geändert, um eine Leuchtstärke in der Richtung zu vergrößern, in welche sich das Fahr­ zeug gerade bewegen wird.
Folglich ist ein Fahrzeug mit einer derartigen Scheinwerferanlage speziell mit einem Lenkwinkelsensor zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrads ausgerüstet. Im Fall eines Einsatzes des Lenkwinkelsensors ist zusätzlich ein Mittel zum Erfassen eines Bezugspunktes des Lenkwinkels erforderlich, um einen Lenkwinkel mit Bezug auf die Fahrzeugkarosserie zu erhalten.
Einerseits sind in einem Fahrzeug verschiedene Sensoren angebracht und in einem Fahrzeug, welches mit einem Antiblockiersystem (ABS), einer An­ tischlupfregelung (ASR) oder dergleichen ausgerüstet ist, sind Sensoren zum Erfassen von Drehgeschwindigkeiten von Rädern vorgesehen. Insbe­ sondere ist zu künftig zu nehmend in vielen Fahrzeugtypen ein Antiblockier­ system (ABS) eingebaut.
Es ist unwirtschaftlich, daß trotz der oben genannten verschiedenen vor­ handenen Sensoren ferner der Lenkwinkelsensor und das Lenkwinkelbe­ zugspunkt-Erfassungsmittel hinzugefügt werden, um für ein Ändern des Leuchtbereichs eingesetzt zu werden. Falls jedoch ein für einen anderen Zweck verwendeter Sensor zum Ändern des Leuchtbereichs eingesetzt werden kann werden Kosten reduziert.
Abriß der Erfindung
Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf die vorausgehenden Ausführungen. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Leuchtanlage für ein Fahrzeug mit geringem Anschaffungspreis zu schaffen, welches Raddrehzahl-Erfassungsmittel zum Ändern eines Leuchtbereichs einsetzt.
Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Scheinwerferanlage für ein Fahrzeug vor, welche dazu ausgelegt ist, einen Leuchtbereich vor dem Fahrzeug in Richtungen nach rechts und nach links zu ändern, umfassend Leuchtbereich-Änderungsmittel zum Ändern des Leuchtbereichs des Scheinwerfers; rechte Raddrehzahl-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Drehzahl eines rechten Rades; linke Raddreh­ zahl-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Drehzahl eines linken Rades; Leucht­ winkel-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Leuchtwinkels des Schein­ werfers aus den Drehzahlen des rechten und linken Rades, welche jeweils durch die rechten Raddrehzahl-Erfassungsmittel bzw. die linken Raddreh­ zahl-Erfassungsmittel erfaßt wurden, und Steuermittel zum Steuern der Leuchtbereich-Änderungsmittel auf Grundlage des durch die Leucht­ winkel-Berechnungsmittel berechneten Leuchtwinkels, um den Leuchtbereich zu ändern.
Da ein aus den durch die rechten und linken Raddrehzahl-Erfassungsmittel erfaßten Drehzahlen berechneter Leuchtwinkel dazu verwendet wird, um den Leuchtbereich zu ändern, sind keine gesonderten Erfassungsmittel zum Ändern des Leuchtbereichs notwendig, so daß die Kosten verringert wer­ den können. Als Raddrehzahl-Erfassungsmittel kann ein Antiblockiersystem (ABS) oder dergleichen verwendet werden, was zunehmend zur Standar­ dausstattung eines Kraftfahrzeugs gehört.
Die Leuchtwinkel-Berechnungsmittel können einen Kurvenradius des Fahr­ zeugs aus den durch die rechten Raddrehzahl-Erfassungsmittel und die lin­ ken Raddrehzahl-Erfassungsmittel erfaßten rechten bzw. linken Raddrehzah­ len berechnen, um dann den Leuchtwinkel des Scheinwerfers aus dem Kurvenradius zu berechnen. Der Leuchtwinkel des Scheinwerfers kann zum Ändern des Leuchtbereichs exakt berechnet werden.
Es können Korrekturmittel zum Korrigieren des durch die Leuchtwinkel-Berech­ nungsmittel berechneten Leuchtwinkels vorgesehen sein. Der Leuchtwinkel kann auf einen einem bestimmten Betriebszustand entspre­ chenden Optimalwert eingestellt werden.
Die Korrekturmittel können den Leuchtwinkel um einen in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit vorbestimmten Korrekturwert korrigieren, um den Leuchtwinkel entsprechend einem bestimmten Betriebszustand auf einen Optimalwert einzustellen.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit aus den durch die rechten Raddrehzahl- Erfassungsmittel und die linken Raddrehzahl-Erfassungsmittel erfaßten Rad­ drehzahlen berechnet wird, ist es nicht erforderlich, eine gesondert erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit einzugeben. Wenn die rechten Raddrehzahl- Erfassungsmittel und die linken Raddrehzahl-Erfassungsmittel dafür vorge­ sehen sind, jeweils Drehzahlen von rechten und linken nicht angetriebenen Rädern zu erfassen, kann der Leuchtwinkel des Scheinwerfers zum Ändern des Leuchtbereichs berechnet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines Fahrzeugs einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Schwenk­ mechanismus für einen Scheinwerfer der bevorzugten Ausfüh­ rungsform;
Fig. 3 zeigt ein grobes Blockdiagramm eines Steuersystem zum Ändern eines Leuchtbereichs;
Fig. 4 ist eine Darstellung zum Einführen einer Formel zur Berechnung des Kurvenradius R; und
Fig. 5 ist eine Darstellung zum Einführen einer Formel zur Berechnung des Grundwinkels Θ₀.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung mit Bezug auf Fig. 1 bis 5 beschrieben.
Ein Fahrzeug 1 der bevorzugten Ausführungsform ist ein FF-Auto (Auto vom Frontmotor-Frontantrieb-Typ) und hat ein Antiblockiersystem (ABS) als Standardausstattung.
Das Fahrzeug 1 hat Scheinwerfer 2 zum Beleuchten des Raums vor dem Fahrzeug, welche derart installiert sind, daß sie in horizontaler Richtung nach links und nach rechts schwenkbar sind. Fig. 1 ist eine Draufsicht des Fahrzeugs 1, wobei in dieser Figur die rechten und linken Scheinwerfer 2, 2 nach rechts geschwenkt sind, um zu bewirken, daß die rechten vorderen Bereiche zu Leuchtbereichen 3, 3 werden.
Die rechten und linken Scheinwerfer 2, 2 sind zusammen in derselben Rich­ tung um denselben Winkel geschwenkt und, wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Winkel der optische Achsen L bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs, d. h. die Leuchtwinkel, beide gleich Θ. Hinsichtlich des Winkels Θ ist anzu­ merken, daß dieser auf der rechten Seite bezüglich der Fahrtrichtung ein positives Vorzeichen und auf der linken Seite bezüglich der Fahrtrichtung ein negatives Vorzeichen trägt.
Alternativ kann lediglich ein Scheinwerfer auf der Kurveninnenseite ge­ schwenkt werden, oder die rechten und linken Scheinwerfer können jeweils um voneinander verschiedene Winkel geschwenkt werden.
Ein Schwenkmechanismus der bevorzugten Ausführungsform zum Schwenken des Scheinwerfers 2 ist schematisch in Fig. 2 dargestellt, wo­ bei eine Lampeneinheit 4 des Scheinwerfers 2 an einer drehbaren Welle 5 befestigt ist, und wobei ferner ein an einer Antriebswelle eines Motors 8 ausgebildetes Schneckengetriebe mit einem an der drehbaren Welle 5 vor­ gesehenen Schneckenrad 6 im Eingriff ist.
Folglich wird die Lampeneinheit 4 zusammen mit der drehbaren Welle 5 durch einen Eingriff zwischen dem Schneckengetriebe 7 und dem Schneckenrad 6 durch einen Antrieb des Motors 8 geschwenkt. Der Motor 8 ist im Hinblick auf seinen Antrieb über eine Lichtverteilungssteuer-ECU 10 ge­ steuert.
In einem Fahrzeug mit Antiblockiersystem (ABS) ist ein Raddrehzahlsensor zum permanenten Überwachen eines Radzustandes an jedem Rad vorgese­ hen, um Schlupf des Rades auf der Straßenoberfläche zu erfassen. Der Raddrehzahlsensor nimmt einen Vorsprung eines zusammen mit dem Rad drehenden Impulsgebergetriebes mittels einer elektromagnetischen Tastspu­ le wahr und zählt die Impulse, um die Raddrehzahl zu erfassen.
Von diesen Raddrehzahlen gehen rechte und linke Raddrehzahlen Rs, Ls, welche jeweils durch Raddrehzahlsensoren 20R, 20L am rechten bzw. lin­ ken Hinterrad 9R, 9L erfaßt wurden, welche nicht angetriebene Räder sind, als Eingangsdaten in die Lichtverteilungssteuer-ECU 10 ein.
Das Impulsgebergetriebe hat vierzig in einem Kreis angeordnete vorsprin­ gende Elemente, so daß die elektromagnetische Tastspule vierzig Pulse pro Radumdrehung erzeugt. Deshalb kann, wenn die Anzahl P der Pulse pro Sekunde gezählt wird, die Raddrehzahl Rs, Ls als Winkelgeschwindigkeit (rad/s) durch den Ausdruck P × 2 π/40 erhalten werden.
Fig. 3 ist ein grobes Blockdiagramm, welches ein Steuersystem zum Än­ dern des Leuchtbereichs in der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die vom rechten und linken Raddrehzahlsensor 20R, 20L in die Lichtausbrei­ tungssteuer-ECU 10 eingegebenen Raddrehzahlen Rs, Ls werden in Fahr­ zeuggeschwindigkeits-Berechnungsmitteln 11 und in Kurvenradius- Berechnungsmitteln 12 in der Lichtausbreitungssteuer-ECU 10 verarbeitet, um die Fahrzeuggeschwindigkeit V und einen Kurvenradius R zu berech­ nen.
Wenn der Radius des Hinterrads 9R, 9L gleich r ist, sind die Translations­ geschwindigkeiten des rechten Hinterrads 9R und des linken Hinterrads 9L jeweils r × Rs bzw. r × Ls. Deshalb berechnen die Fahrzeuggeschwindig­ keits-Berechnungsmittel 11 die Fahrzeuggeschwindigkeit V mit der folgen­ den Formel (1), indem sie einen Durchschnittswert von beiden Raddrehzah­ len verwenden.
V = r (Ls+Rs)/2 (1)
Mit Bezug auf Fig. 4 ist vorgesehen, daß der Abstand zwischen den rech­ ten und linken Rädern 9R, 9L gleich T ist, daß der Kurvenradius gleich R ist und daß das Fahrzeug nach rechts fährt (Ls < Rs). Ferner ist vorgesehen, daß ein Radius von einem Kurvenmittelpunkt C zum rechten Hinterrad 9L gleich R + T12 und ein Radius vom Mittelpunkt C zum rechten Hinterrad 9R gleich R - T12 ist.
Es ist vorgesehen, daß die Kurvengeschwindigkeit gleich ω ist, daß die translatorische Geschwindigkeit des linken Hinterrades 9L gleich ω (R+T/2) ist und daß die des rechten Hinterrades 9R gleich ω (R-T/2) ist. Da diese Translationsgeschwindigkeiten gleich den vorher erwähnten Translations­ geschwindigkeiten r × Ls, r × Rs sind, welche jeweils aus den Raddrehzah­ len Ls, Rs erhalten wurden, ergeben sich die folgenden Gleichungen:
ω (R+T/2) = r × Ls
ω (R-T/2) = r × Rs.
Da die Kurvenwinkelgeschwindigkeit ω sowohl für das linke als auch für das rechte Hinterrad 9L, 9R gleich ist, gilt
ω = r × Ls/(R+T/2) = r × Rs/(R-T/2).
Aus dieser Formel wird die folgende Formel (2) hergeleitet.
R = {T(Ls + Rs)}/{2(Ls-Rs)} (2)
Die Kurvenradius-Berechnungsmittel 12 berechnen den Kurvenradius R über diese Formel (2).
Der berechnete Kurvenradius R wird in LeuchtwinkeI-Berechnungsmittel 13 in die Lichtausbreitungssteuer-ECU 10 eingegeben, um zur Berechnung eines Basisleuchtwinkels Θ₀ verarbeitet zu werden.
In bezug auf Fig. 5 wird angenommen, daß ein gekrümmter Straßenrand 30 auf der rechten Seite einer als Rechtskurve ausgebildeten Straße ein idealer Kreisbogen ist, und es wird angenommen, daß ein Abstand vom Fahrzeug 1 zum Straßenrand 30 gleich x ist.
Der Basisleuchtwinkel Θ₀ wird unter der Annahme berechnet, daß eine Richtung einer vom Fahrzeug 1 zum kreisbogenförmigen Straßenrand 30 gezogenen Tangente eine Basisleuchtrichtung des Scheinwerfers ist.
Wenn der Kurvenmittelpunkt mit C, die Position des Fahrzeugs 1 mit M und ein Berührungspunkt der Tangente und des Straßenrandes mit N bezeichnet werden, dann ist der Basisleuchtwinkel Θ₀ gleich einem Winkel eines rechtwinkligen Dreiecks MNC am Scheitelpunkt C. Deshalb ergibt sich die nächste Formel.
cos Θ₀ = NC/MC = (R-x)/R.
Das heißt
Θ₀ = cos-1 {(R-x)/R} (3)
Die Leuchtwinkel-Berechnungsmittel 13 berechnen den Basisleuchtwinkel Θ₀ über die Formel (3).
Der oben genannte Basisleuchtwinkel Θ₀ wird in Korrekturberechnungsmit­ tel 14 eingegeben, um auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V kor­ rigiert zu werden, und schließlich wird ein Leuchtwinkel Θ berechnet. In den Korrekturberechnungsmitteln 14 wird nämlich der Basisleuchtwinkel Θ₀ mit einem Korrekturkoeffizienten K(V) multipliziert, welcher auf Grundlage der durch die Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsmittel 11 berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit V ermittelt wurde, um den Leuchtwinkel Θ über die folgende Formel (4) zu berechnen.
Θ = K(V) × Θ₀ (4)
Der Korrekturkoeffizient K(V) ist proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit V vorbestimmt.
Ein Steuersignal auf Grundlage des Leuchtwinkels Θ wird an den Motortrei­ ber 21 ausgegeben, welcher den Motor 8 antreibt, um den Scheinwerfer 2 um den Leuchtwinkel Θ zu schwenken.
Das oben beschriebene Vorgehen wird mit konkreten numerischen Werten wie folgt beschrieben.
Es wird angenommen, daß der Radius des Hinterrads 9L, 9R gleich 0,25 (m) ist, der Radabstand T gleich 1 (m) ist und die Tastspulen des linken und rechten Hinterrads 9L, 9R jeweils 240 und 220 Pulse pro Sekunde erzeugen. Die linke Hinterraddrehzahl Ls ist 12π <rad/s), die rechte Hinter­ raddrehzahl Rs ist 11 π (rad/s), und das Fahrzeug fährt eine Rechtskurve, da Ls < Rs ist.
Aus der Formel (1) wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V wie folgt berech­ net.
V = 0,25 (12 π + 11 π)/2 = 9 (m/s) = 32 (km/h).
Aus der Formel (2) wird der Kurvenradius R wie folgt berechnet.
R = {1 × (12 π + 11 π)}/{2 × (12 π - 11 π)} = 11(m).
Wenn der Abstand x vom Fahrzeug zum Straßenrand 30 gleich 3 (m) ist, wird der Basisleuchtwinkel Θ₀ aus der Formel (3) wie folgt berechnet.
Θ₀ = cos-1 {(11-3)/11} = 43 (Grad).
Wenn der Korrekturkoeffizient K(V) für die Fahrzeuggeschwindigkeit von 32 km/h einen Wert von 0,6 hat, ist der Leuchtwinkel Θ gleich 0,6 × 43 = 25,8 Grad. Folglich wird die Leuchtrichtung so gesteuert, daß sie um 25,8 Grad bezüglich der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie nach rechts gerich­ tet ist.
In der vorangehenden Ausführungsform wird der Leuchtwinkel Θ, welcher zur Steuerung einer Änderung des Leuchtbereichs verwendet wird, unter Verwendung der rechten und linken Raddrehzahlsensoren 20R, 20L für ein im Fahrzeug 1 installiertes Antiblockiersystem (ABS) berechnet, so daß kein gesonderter Sensor zum Erfassen des Lenkwinkels oder dergleichen zum Steuern einer Änderung des Leuchtbereichs erforderlich ist, und die Kosten können verringert werden.
Da das Fahrzeug 1 der oben beschriebenen Ausführungsform ein FF-Auto (Frontmotor-Frontantrieb) ist, wird die Raddrehzahl Rs des Hinterrads, wel­ ches ein nicht angetriebenes Rad ist, dazu verwendet, um den Leuchtwin­ kel Θ zu berechnen, da Schlupf an einer Radoberfläche eines nicht ange­ triebenen Rades geringer als der eines angetriebenen Rades ist. Ferner zeigt das nicht angetriebene Rad die Bewegung des Fahrzeugs genau an, um eine exaktere Berechnung des Basisleuchtwinkels Θ₀ zu ermöglichen. Des­ halb wird im Fall eines FH-Autos (Frontmotor-Heckantrieb) eine Raddreh­ zahl eines Vorderrades, welches ein nicht angetriebenes Rad ist, zur Be­ rechnung des Leuchtwinkels Θ verwendet.
Es wird eine Scheinwerferanlage für ein Fahrzeug 1 vorgeschlagen, welche dazu ausgelegt ist, einen Leuchtbereich 3 vor dem Fahrzeug 1 in Richtun­ gen nach rechts und nach links zu ändern. Die Anlage umfaßt Leuchtbe­ reich-Änderungsmittel 8 zum Ändern des Leuchtbereichs 3 des Scheinwer­ fers 2, rechte Raddrehzahl-Erfassungsmittel 20R zum Erfassen einer Dreh­ zahl Rs eines rechten Rades 9R, linke Raddrehzahl-Erfassungsmittel 20L zum Erfassen einer Drehzahl Ls eines linken Rades 9L, Leuchtwinkel- Berechnungsmittel 13 zum Berechnen eines Leuchtwinkels Θ des Schein­ werfers 2 aus den durch die rechten Raddrehzahl-Erfassungsmittel 20R und die linken Raddrehzahl-Erfassungsmittel 20L jeweils erfaßten rechten und linken Raddrehzahlen Rs, Ls, und Steuermittel 21 zum Steuern der Leucht­ bereich-Änderungsmittel 8 auf Grundlage des durch die Leuchtwinkel- Berechnungsmittel 13 berechneten Leuchtwinkels Θ, um den Leuchtbereich 3 zu ändern.

Claims (6)

1. Scheinwerferanlage für ein Fahrzeug (1), welche dazu ausgelegt ist, um einen Leuchtbereich (3) vor dem Fahrzeug (1) in Richtungen nach rechts und nach links zu ändern, umfassend:
  • - Leuchtbereich-Änderungsmittel (8) zum Ändern des Leuchtbe­ reichs (3) des Scheinwerfers (2);
  • - rechte Raddrehzahl-Erfassungsmittel (20R) zum Erfassen einer Drehzahl (Rs) eines rechten Rades (9R);
  • - linke Raddrehzahl-Erfassungsmittel (20L) zum Erfassen einer Dreh­ zahl (Ls) eines linken Rades (9L);
  • - Leuchtwinkel-Berechnungsmittel (13) zum Berechnen eines Leuchtwinkels (Θ) des Scheinwerfers (2) aus den durch die rech­ ten Raddrehzahl-Erfassungsmittel (20R) und die linken Raddreh­ zahl-Erfassungsmittel (20L) jeweils erfaßten rechten bzw. linken Raddrehzahlen (Rs, Ls); und
  • - Steuermittel (21) zum Steuern der Leuchtbereich-Änderungsmittel (8) auf Grundlage des von den Leuchtwinkel-Berechnungsmitteln (13) berechneten Leuchtwinkels (Θ), um den Leuchtbereich (3) zu ändern.
2. Scheinwerferanlage für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtwinkel-Berechnungsmittel (13) einen Kurvenradius (R) des Fahrzeugs (1) aus den durch die rechten Rad­ drehzahl-Erfassungsmittel (20R) und die linken Raddrehzahl- Erfassungsmittel (20L) erfaßten rechten und linken Raddrehzahlen (Rs, Ls) berechnen, um den Leuchtwinkel (Θ) des Scheinwerfers (2) aus dem Kurvenradius (R) zu berechnen.
3. Scheinwerferanlage für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, umfassend Korrekturmittel (14) zum Korrigieren des durch die Leuchtwinkel-Berechnungsmittel (13) berechneten Leuchtwinkels (Θ₀).
4. Scheinwerferanlage für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 3, wobei die Korrekturmittel (14) den Leuchtwinkel (Θ₀) durch einen Korrekturwert (K(V)) korrigieren, welcher in Abhängigkeit vom einer Fahrzeugge­ schwindigkeit (V) vorbestimmt ist.
5. Scheinwerferanlage für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 4, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) aus den durch die rechten Raddrehzahl- Erfassungsmittel (20R) und die linken Raddrehzahl-Erfassungsmittel (20L) erfaßten Raddrehzahlen (Rs, Ls) berechnet wird.
6. Scheinwerferanlage für ein Fahrzeug (1) nach einem der vorange­ henden Ansprüche 1 bis 5, wobei die rechten Raddrehzahl- Erfassungsmittel (20R) und die linken Raddrehzahl-Erfassungsmittel (20L) jeweils Drehzahlen (Rs, Ls) eines rechten bzw. linken nicht an­ getriebenen Rades (9R, 9L) erfassen.
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