DE19723045B4

DE19723045B4 - Scheinwerferanordnung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE19723045B4
Application number: DE19723045A
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Gotoh
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2017-06-03
Also published as: TW358784B; JP3622808B2; KR980001297A; KR100486004B1; JPH09315215A; DE19723045A1; US5909949A; CN1159176C; CA2206924C; CN1172741A; CA2206924A1

Abstract

Scheinwerferanordnung für ein Fahrzeug (1), die in der Lage ist, einen Leuchtbereich (3) vor dem Fahrzeug (1) in Richtungen nach rechts und links zu ändern, umfassend – Leuchtbereichsänderungsmittel (6, 7, 8) zum Ändern des Leuchtbereichs (3) eines Scheinwerfers (2), – Lenkwinkelerfassungsmittel (21) zum Erfassen des Lenkwinkels (φ) und – Steuermittel (24) zum Steuern der Leuchtbereichsänderungsmittel (6, 7, 8), um den Leuchtbereich (3) unter Berücksichtigung des vom Lenkwinkelerfassungsmittel (21) erfassten Lenkwinkels (φ) zu ändern, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferanordnung ferner umfasst: – Drehbewegungserfassungsmittel (23) zum Erfassen einer Drehbewegung (ω) eines Fahrzeuggrundkörpers in Richtungen nach rechts und links, – Erstleuchtwinkelberechnungsmittel (11) zum Berechnen eines ersten Leuchtwinkels (Θ1) auf Grundlage des durch die Lenkwinkelerfassungsmittel (21) erfassten Lenkwinkels (φ), – Zweitleuchtwinkelberechnungsmittel (12) zum Berechnen eines zweiten Leuchtwinkels (Θ2) auf Grundlage einer durch die Drehbewegungserfassungsmittel (23) erfassten Drehbewegung (ω), – Leuchtbereichsbestimmungsmittel (13), welche dazu ausgebildet sind, einen Endleuchtwinkel (Θ) auf Grundlage des ersten Leuchtwinkels (Θ1) zu bestimmen, falls der erste Leuchtwinkel (Θ1) und der zweite Leuchtwinkel (Θ2) gleiche Vorzeichen haben und der erste Leuchtwinkel (Θ1) betragsmäßig größer ist als der zweite Leuchtwinkel (Θ2), sowie einen Endleuchtwinkel (Θ) auf Grundlage eines vom ersten Leuchtwinkel (Θ1) verschiedenen Winkels (Θ2 oder 0) zu bestimmen, falls entweder a) der erste Leuchtwinkel (Θ1) und der zweite Leuchtwinkel (Θ2) gleiche Vorzeichen aufweisen und der erste Leuchtwinkel (Θ1) betragsmäßig kleiner als der zweite Leuchtwinkel (Θ2) ist oder falls b) der erste Leuchtwinkel (Θ1) und der zweite Leuchtwinkel (Θ2) entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen, wobei der vom ersten Leuchtwinkel (Θ1) verschiedene Winkel (Θ2 oder 0) entweder der zweite Leuchtwinkel (Θ2) ist oder 0° ist oder ein Leuchtwinkel zu dem Zeitpunkt ist, wenn sich der erste Leuchtwinkel (Θ1) derart ändert, dass er betragsmäßig kleiner wird als der zweite Leuchtwinkel (Θ2), und wobei die Steuermittel (24) dazu ausgebildet sind, den Leuchtbereich (3) auf Grundlage des Endleuchtwinkels (Θ) zu ändern.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Steuerung der Lichtverteilung einer Scheinwerferanordnung, um einen Leuchtbereich in Richtungen nach rechts und links zu ändern.
Es wurden bis heute verschiedene Scheinwerferanordnungen vorgeschlagen, die in der Lage sind, einen Leuchtbereich in Richtungen nach rechts und links zu ändern. Bei fast allen dieser Scheinwerferanordnungen wird der Leuchtbereich grundsätzlich so gesteuert, daß er sich in Antwort auf den Lenkwinkel eines Lenkrads ändert ( japanische offengelegte Palentschriften Nr. Sho 62-77249 , Hei 3-14742 ). Der Leuchtbereich eines Scheinwerfers wird dabei in Lenkrichtung geändert, um die Lichtausbeute in derjenigen Richtung zu erhöhen, in die sich das Fahrzeug gerade fortbewegt.
Wenn der Leuchtwinkel lediglich nach Maßgabe des Lenkwinkels gesteuert wird, ändert sich bei einem schnellen Lenkvorgang auch der Leuchtwinkel nach Maßgabe der schnellen Änderung des Lenkwinkels schnell, so daß der Leuchtbereich in einem Moment schnell nach rechts oder links schwenkt, was dem Fahrer das Gefühl einer Unstimmigkeit verleiht. Beim Befahren einer Kurve bricht der hintere Teil des Fahrzeugs manchmal nach außen aus, wenn beispielsweise das Lenkrad verglichen mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu schnell gedreht wird oder sich die Straßenoberfläche in einem glatten Zustand befindet, beispielsweise bei einer verschneiten Straße, so daß dann das Fahrzeug zu stark nach innen gerichtet ist. 8 zeigt einen solchen Zustand, in dem ein mit durchgezogenen Linien gezeigtes Fahrzeug 02 in der Mitte einer in einer Rechtskurve verlaufenden Straße zu stark nach innen gerichtet ist. Wenn in einem solchen Fall das Lenkrad in dem nach rechts gedrehten Zustand belassen wird, dreht sich das Fahrzeug im Kreis. Durch Zurückdrehen des Lenkrads (Gegenlenken) kann jedoch die Richtung der Fahrzeugkarosserie oder des Fahrzeugrahmens wiederhergestellt werden. In 8 ist daher das Lenkrad durch Gegenlenken nach links verdreht, so daß die Vorderräder 03 bezüglich der Fahrzeugkarosserie nach links gerichtet sind.
Wenn der Leuchtbereich des Fahrzeugs 02 nach Maßgabe des Lenkwinkels geändert wird, wird vor dem Zurückdrehen des Lenkrads nach links der in bezug auf die Front der Fahrzeugkarosserie auf der rechten Seite liegende Bereich ausgeleuchtet, wie es in 8 durch gestrichelte Linien 04 angedeutet ist. Nach dem Gegenlenken wird der Leuchtbereich zur linken Seite bezüglich der Front der Fahrzeugkarosserie gerichtet, wie durch durchgezogene Linien 05 gezeigt.
Da das Gegenlenken plötzlich durchgeführt wird, ändert sich auch der Leuchtbereich augenblicklich von dem Bereich 04 in den Bereich 05. Die schnelle und starke Änderung des Leuchtbereichs gibt dem Fahrer dabei das Gefühl einer Mißstimmigkeit.
Eine weitere Scheinwerferanordnung ist aus der DE 38 08 000 C2 bekannt. Diese Druckschrift geht im Wesentlichen vom gleichen Stand der Technik aus wie die vorliegende Anmeldung, nämlich von einer Scheinwerferanordnung, bei welcher der Leuchtbereich auf Grundlage eines erfassten Lenkwinkels geändert wird.
Die DE 38 08 000 C2 beschäftigt sich überdies mit dem gleichen Problem wie die vorliegende Anmeldung, nämlich eine geeignete Ausleuchtung des vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbahnbereichs bei Kurvenfahrt zu erreichen. Wie die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben auch die Erfinder der in der genannten Druckschrift offenbarten technischen Lehre erkannt, dass eine Änderung des Leuchtbereichs einer Scheinwerferanordnung lediglich abhängig vom erfassten Lenkwinkel nicht zu optimalen Ergebnissen führt, was die Ausleuchtung des vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbereichs betrifft.
Die DE 38 08 000 C2 lehrt zur Lösung des festgestellten technischen Problems, nicht den Lenkwinkel, sondern vielmehr die Gierrate des Kraftfahrzeugs zur Grundlage der Änderung des Leuchtbereichs zu machen. Dies bedeutet, der Lenkwinkel des Standes der Technik wird ersetzt durch die Gierrate des Fahrzeugs.
Nachteilig an der Lehre der genannten Druckschrift ist, dass auch sie keine optimale Ausleuchtung des Fahrbahnbereichs vor einem Fahrzeug bietet.
Die US-A-50 97 917 betrifft ein Lenksystem, bei welchem ein Lenkmechanismus mechanisch von einem Lenkrad getrennt ist. Ein derartiges Lenksystem wird als Drive-by-Wire-Lenkung bezeichnet.
Diese Druckschrift offenbart ein System, bei welchem sowohl der Lenkwinkel eines Lenkrads als auch die Gierrate bzw. die Drehbewegung des Fahrzeugkörpers erfasst wird. Ein Sollwert eines Vorderrad-Lenkwinkels wird dabei auf Grundlage des Lenkradeinschlagwinkels berechnet, mit einem Istwert eines Vorderrad-Lenkwinkels verglichen und ein Vorderrad-Lenkmotor nach Maßgabe der Differenz zwischen Soll- und Istwert angetrieben. Entsprechendes geschieht mit den lenkbaren Hinterrädern, nur wird der Sollwert des Hinterradlenkwinkels aus der Differenz zwischen Soll- und Istwert der Gierrate berechnet. Die Soll-Gierrate wird wiederum aus dem Lenkradeinschlagwinkel berechnet.
Die Druckschrift DE 43 39 555 A1 offenbart im Wesentlichen ein der DE 38 08 000 C2 entsprechendes Scheinwerfersystem, nämlich ein Scheinwerfersystem, welches auf Grundlage der Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Änderung des Beleuchtungswinkels der Fahrzeugscheinwerfer berechnet.
Angesichts dessen liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Scheinwerferanordnung für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei der eine Änderung des Leuchtbereichs so weit unterdrückt wird, daß sich beim Fahrer nicht das Gefühl einer Mißstimmigkeit einstellt, wenn das Lenkrad wie im Fall des Gegenlenkens schnell zurückgedreht wird. Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scheinwerferanordnung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche in der Lage ist, einen Leuchtbereich vor dem Fahrzeug in Richtungen nach links und nach rechts möglichst optimal zu ändern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Scheinwerferanordnung mit allen Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht eine Scheinwerferanordnung für ein Fahrzeug vor, die in der Lage ist, einen Leuchtbereich vor dem Fahrzeug in Richtungen nach rechts und links zu ändern, umfassend Leuchtbereichsänderungsmittel zum Ändern des Leuchtbereichs eines Scheinwerfers, Lenkwinkelerfassungsmittel zum Erfassen eines Lenkwinkels, Drehbewegungserfassungsmittel zum Erfassen einer Drehbewegung eines Fahrzeuggrundkörpers in Richtungen nach rechts und links, Erstleuchtwinkelberechnungsmittel zum Berechnen eines ersten Leuchtwinkels auf Grundlage des durch die Lenkwinkelerfassungsmittel erfaßten Lenkwinkels, Zweitleuchtwinkelberechnungsmittel zum Berechnen eines zweiten Leuchtwinkels auf Grundlage einer durch die Drehbewegungserfassungsmittel erfaßten Drehbewegung, Leuchtbereichsbestimmungsmittel zum Bestimmen eines Endleuchtwinkels anhand des ersten Leuchtwinkels und des zweiten Leuchtwinkels und Steuermittel zum Steuern der Leuchtbereichsänderungsmittel, um den Leuchtbereich auf Grundlage des Endleuchtwinkels zu ändern.
Da der Endleuchtwinkel nicht nur anhand des ersten Leuchtwinkels auf Basis des Lenkwinkels bestimmt wird, sondern anhand des ersten Leuchtwinkels und des auf der Drehbewegung basierenden zweiten Leuchtwinkels bestimmt wird, kann eine Änderung des Leuchtbereichs geeignet abgeschwächt oder unterdrückt werden, so daß der Fahrer nicht das Gefühl eines Mißverhältnisses hat, auch wenn das Lenkrad schnell zurückgedreht wird.
Die Leuchtwinkelbestimmungsmittel bestimmen den auf der Drehbewegung basierenden zweiten Leuchtwinkel als Endleuchtwinkel, wenn der erste und der zweite Leuchtwinkel auf einander entgegengesetzten Seiten bezüglich der unmittelbaren Front des Fahrzeuggrundkörpers liegen, und den größeren des ersten und des zweiten Leuchtwinkels als Endleucht-winkel bestimmen, wenn der erste und der zweite Leuchtwinkel auf derselben Seite bezüglich der unmittelbaren Front des Fahrzeug-grundkörpers liegen.
Wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt, läuft der Lenkwinkel anfangs beim Einfahren in die Kurve der Drehbewegung voraus, wobei der auf dem Lenkwinkel basierende erste Leuchtwinkel größer als der auf der Drehbewegung basierende zweite Leuchtwinkel ist, der auf der gleichen Seite liegt. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Lenkrad in umgekehrter Richtung gedreht wird, wird der auf dem Lenkwinkel basierende erste Leuchtwinkel kleiner als der auf der Drehbewegung basierende zweite Leuchtwinkel, weil der Lenkwinkel rasch klein wird, während die Änderung der Drehbewegung trägheitsbedingt langsam erfolgt.
Demgemäß wird, solange der erste und der zweite Leuchtwinkel auf der gleichen Seite liegen und der auf dem Lenkwinkel basierende erste Leuchtwinkel größer als der auf der Drehbewegung basierende zweite Leuchtwinkel ist, der Leuchtbereich unter Verwendung des ersten Leuchtwinkels als Endleuchtwinkel geändert. Nachdem der auf dem Leuchtwinkel basierende erste Leuchtwinkel kleiner als der auf der Drehbewegung basierende zweite Leuchtwinkel geworden ist, wird der Leuchtbereich unter Verwendung des zweiten Leuchtwinkels, der sich langsam ändert und groß ist, als Endleuchtwinkel geändert. Selbst wenn sich dabei der erste Leuchtwinkel auf die entgegengesetzte Seite des Leuchtwinkels bewegt, wird der auf der Drehbewegung basierende zweite Leuchtwinkel als Endleuchtwinkel verwendet. Auf diese Weise kann die Änderung des Leuchtbereichs auch dann, wenn das Lenkrad schnell in umgekehrter Richtung gedreht wird, ausreichend abgeschwächt werden, um den Fahrer vor einem Gefühl des Mißverhältnisses zu schützen.
Die Leuchtwinkelbestimmungsmittel können eine direkt geradeaus vor dem Fahrzeuggrundkörper liegende Richtung als Endleuchtrichtung bestimmen, wenn der erste und der zweite Leuchtwinkel auf einander entgegengesetzten Seiten bezüglich dieser Geradeausrichtung vor dem Fahrzeuggrundkörper liegen, einen auf dem Lenkwinkel basierenden Leuchtwinkel als Endleuchtwinkel bestimmen, wenn der erste und der zweite Leuchtwinkel auf der gleichen Seite bezüglich dieser Geradeausrichtung vor dem Fahrzeuggrundkörper liegen und der erste Leuchtwinkel größer als der zweite Leuchtwinkel ist, und die Geradeausrichtung vor dem Fahrzeuggrundkörper als Endleuchtrichtung bestimmen, wenn der erste und der zweite Leuchtwinkel auf der gleichen Seite bezüglich dieser Geradeausrichtung vor dem Fahrzeuggrundkörper liegen und der erste Leuchtwinkel kleiner als der zweite Leuchtwinkel ist.
Solange der auf dem Lenkwinkel basierende erste Leuchtwinkel größer als der auf der Drehbewegung basierende zweite Leuchtwinkel ist, wird die Änderung des Leuchtbereichs unter Verwendung des auf dem Lenkwinkel basierenden ersten Leuchtwinkel als Endleuchtwinkel gesteuert. Wenn der auf dem Lenkwinkel basierende erste Leuchtwinkel kleiner als der auf der Drehbewegung basierende zweite Leuchtwinkel wird, wird die Richtung unmittelbar geradeaus vor dem Fahrzeuggrundkörper als Endleuchtrichtung festgelegt. Selbst wenn dann der erste und der zweite Leuchtwinkel auf einander entgegengesetzten Seiten liegen, wird diese Richtung unmittelbar geradeaus vor dem Fahrzeuggrundkörper als Endleuchtrichtung festgelegt und der Leuchtbereich auf den unmittelbaren Vorderbereich des Fahrzeuggrundkörpers gesteuert. Wenn also das Lenkrad schnell in umgekehrter Richtung bewegt wird, wird der Leuchtbereich auf den unmittelbaren Vorderbereich des Fahrzeuggrundkörpers eingestellt, so daß eine Änderung des Leuchtbereichs ausreichend unterdrückt werden kann, um dem Fahrer nicht das Gefühl einer Unstimmigkeit zu verleihen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird, wenn der erste und der zweite Leuchtwinkel auf der gleichen Seite bezüglich des unmittelbaren Vorderbereichs des Fahrzeuggrundkörpers liegen, ein auf dem Lenkwinkel basierender Leuchtwinkel als Endleuchtwinkel bestimmt, falls der erste Leuchtwinkel größer als der zweite Leuchtwinkel ist. Falls sich dann der erste Leuchtwinkel dahingehend ändert, daß er kleiner als der zweite Leuchtwinkel wird, wird ein Leuchtwinkel im Moment der Änderung als Endleuchtwinkel bestimmt und fest eingestellt. Falls sich danach der erste und der zweite Leuchtwinkel derart ändern, daß sie auf einander entgegengesetzten Seiten bezüglich des unmittelbaren Vorderbereichs des Fahrzeuggrundkörpers liegen, wird ein Leuchtwinkel im Moment der Änderung als Endleuchtwinkel bestimmt und fest eingestellt.
Solange der auf dem Lenkwinkel basierende erste Leuchtwinkel größer als der auf der Drehbewegung basierende zweite Leuchtwinkel ist, wird der auf dem Lenkwinkel basierende erste Leuchtwinkel als Endleuchtwinkel bestimmt und dieser Leuchtwinkel fest eingestellt. Wenn der auf dem Lenkwinkel basierende erste Leuchtwinkel kleiner als der auf der Drehbewegung basierende zweite Leuchtwinkel wird, wird der Leuchtwinkel zu diesem Zeitpunkt als Endleuchtwinkel festgelegt. Auch wenn der erste und der zweite Leuchtwinkel dann auf einander gegenüberliegenden Seiten zu liegen kommen, bleibt der Leuchtwinkel fest. Wenn also das Lenkrad schnell betätigt wird, wird der Leuchtbereich fixiert, um so dem Fahrer nicht das Gefühl einer Unstimmigkeit zu verleihen.
Falls Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen sind und die Drehbewegungserfassungsmittel eine Gierwinkelgeschwindigkeit der Gierbewegung des Fahrzeuggrundkörpers erfassen und die Zweitleuchtwinkelberechnungsmittel ferner den zweiten Leuchtwinkel auf Basis der Gierwinkelgeschwindigkeit und der durch die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit berechnen, kann auf Basis der Gierbewegung des Fahrzeuggrundkörpers ein exakter zweiter Leuchtwinkel berechnet werden.
Die Zweitleuchtwinkelberechnungsmittel können einen Drehradius des Fahrzeugs aus der Gierwinkelgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnen, um den zweiten Leuchtwinkel in Abhängigkeit von dem Drehradius zu erhalten. Ein an eine Kurve einer Straße angepaßter zweiter Leuchtwinkel kann so berechnet werden.
Falls Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen sind und die Erstleuchtwinkelberechnungsmittel den durch die Lenkwinkelerfassungsmittel erfaßten Lenkwinkel in Abhängigkeit von der durch die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit korrigieren, um den ersten Leuchtwinkel zu erhalten, ist es möglich, für den auf dem Lenkwinkel basierenden ersten Leuchtwinkel einen exakten, von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Winkel zu erhalten.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
1 Leuchtbereiche eines Fahrzeugs bei Betrachtung von oben,
2 in schematischer Perspektive einen Schwenkmechanismus für einen Scheinwerfer,
3 ein grobes Blockdiagramm eines Steuersystems zum Ändern des Leuchtbereichs,
4 eine Skizze zur Herleitung einer Formel für die Berechnung eines Drehradius R,
5 eine Skizze zur Herleitung einer Formel für die Berechnung eines zweiten Leuchtwinkels Θ₂,
6 ein Flußdiagramm einer Prozedur zur Steuerung der Änderung des Leuchtbereichs,
7A–7D in grafischer Form zeitliche Verläufe eines Lenkwinkels ϕ, einer Gierwinkelgeschwindigkeit ω, eines ersten und des zweiten Leuchtwinkels Θ₁, Θ₂ bzw. eines Endleuchtwinkels Θ und
8 skizzenhaft die Änderung des Leuchtbereichs beim Gegenlenken im Stand der Technik.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt ein Fahrzeug 1 Scheinwerfer 2 zur Ausleuchtung des Raums vor dem Fahrzeug. Die Scheinwerfer 2 sind derart eingebaut, daß sie in horizontaler Richtung nach rechts und nach links verschwenkbar sind. 1 zeigt das Fahrzeug 1 von oben. In dieser Figur sind der rechte und der linke Scheinwerfer 2, 2 nach rechts verschwenkt, so daß die rechten vorderen Bereiche zu Leuchtbereichen 3, 3 geworden sind.
Der rechte und der linke Scheinwerfer 2, 2 werden zusammen in der gleichen Richtung um den gleichen Winkel verschwenkt. Aus 1 erkennt man, daß die Winkel ihrer optischen Achsen L, L bezüglich einer Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs, d. h. die Leuchtwinkel, beide auf Θ eingestellt sind. Was den Winkel Θ anbelangt, so besitzt er auf der rechten Seite bezüglich der Fortbewegungsrichtung ein positives Vorzeichen und auf der linken Seite ein negatives Vorzeichen.
Alternativ kann auch nur der Scheinwerfer auf der Kurvenseite verschwenkt werden, oder es können der rechte und der linke Scheinwerfer um verschiedene Winkel verschwenkt werden.
Ein Schwenkmechanismus zum Verschwenken des Scheinwerfers 2 bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist schematisch in 2 gezeigt. Eine Lampeneinheit 4 des Scheinwerfers 2 ist an einer Drehwelle 5 befestigt. Eine an einer Antriebswelle eines Motors 8 ausgebildete Schnecke 7 steht mit einem Schneckenrad 6 in Eingriff, das an der Drehwelle 5 angebracht ist. Demnach wird die Lampeneinheit 4 zusammen mit der Drehwelle 5 infolge des Eingriffs zwischen der Schnecke 7 und dem Schneckenrad 6 bei Antrieb durch den Motor 8 verschwenkt. Der Motor 8 wird hinsichtlich seiner Antriebstätigkeit durch eine elektronische Lichtverteilungssteuereinheit ECU 10 gesteuert.
3 ist ein grobes Blockdiagramm eines Steuersystems zum Ändern des Leuchtbereichs. Das Fahrzeug besitzt einen Lenkwinkelsensor 21 zum Erfassen der Richtung eines Vorderrads bezüglich der Fahrzeugkarosserie oder des Fahrzeugrahmens, allgemein eines Fahrzeuggrundkörpers, d. h. zum Erfassen eines Lenkwinkels Φ, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit v sowie einen Gierratensensor 23 zum Erfassen einer Gierwinkelgeschwindigkeit (Gierrate) ω.
Der durch den Lenkwinkelsensor 21 erfaßte Lenkwinkel ϕ und die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit v werden in eine Erstleuchtwinkelberechnungseinrichtung 11 in der Lichtverteilungssteuereinheit ECU 10 eingegeben, wobei ein erster Leuchtwinkel Θ₁ anhand der folgenden Formel (1) berechnet wird: Θ₁ = K(v) × Φ (1) wobei K(v) ein anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit v bestimmter Korrekturkoeffizient ist, der etwa proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit v ist. Der Maximalwert von K(v) ist 1.
Die Erstleuchtwinkelberechnungseinrichtung 11 berechnet so einen ersten Leuchtwinkel Θ₁, der auf dem Lenkwinkel Φ basiert und nach Maßgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit v korrigiert ist, so daß ein der Fahrzeuggeschwindigkeit v entsprechender, geeigneter erster Leuchtwinkel Θ₁ erhalten werden kann.
Die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit v und die durch den Gierratensensor 23 erfaßte Gierwinkelgeschwindigkeit werden in eine Zweitleuchtwinkelberechnungseinrichtung 12 in der Lichtverteilungssteuereinheit ECU 10 eingegeben, um einen zweiten Leuchtwinkel Θ₂ zu berechnen. In der Zweitleuchtwinkelberechnungseinrichtung 12 wird zunächst ein Dreh- oder Kurvenradius des Fahrzeugs aus der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der Gierwinkelgeschwindigkeit ω ermittelt.
In 4 erkennt man, daß die Gierwinkelgeschwindigkeit ω des Fahrzeuggrundkörpers der Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung oder Richtungsänderung des Fahrzeugs 1 entspricht, wenn das Fahrzeug 1 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v eine Rechtskurve entlang fährt. Der Drehradius R kann daher mittels der folgenden Gleichung (2) berechnet werden: R = v/ω (2)
In 5 sei ein gekrümmter Bordstein 30 an der rechten Seite einer in einer rechten Kurve verlaufenden Straße als idealer Kreisbogen angenommen, wobei der Abstand zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Bordstein 30 als x angenommen wird. Der zweite Leuchtwinkel Θ₂ wird unter der Annahme berechnet, daß die von dem Fahrzeug 1 zu dem kreisbogenförmigen Bordstein 30 gezogene Tangente die Grundleuchtrichtung des Scheinwerfers ist. Wenn man den Drehmittelpunkt mit C bezeichnet, die Position des Fahrzeugs 1 mit M bezeichnet und den Berührpunkt zwischen der Tangente und dem Bordstein 30 mit N bezeichnet, ist der zweite Leuchtwinkel Θ₂ gleich dem Winkel des rechtwinkligen Dreiecks MNC im Scheitelpunkt C. Daher läßt sich die folgende Formel aufstellen: cosΘ₂ = NC/MC = (R – x)/R
Dies bedeutet: Θ₂ = cos^–1{(R – x)/R} (3)
Die Zweitleuchtwinkelberechnungseinrichtung 12 berechnet den zweiten Leuchtwinkel Θ₂ anhand dieser Gleichung (3).
Aus dem auf dem Lenkwinkel Φ basierenden ersten Leuchtwinkel Θ₁ und dem auf der Gierwinkelgeschwindigkeit ω basierenden zweiten Leuchtwinkel Θ₂ wird von einer Leuchtwinkelbestimmungseinrichtung 13 ein Endleuchtwinkel Θ bestimmt.
Der Endleuchtwinkel Θ wird abhängig davon bestimmt, ob der erste Leuchtwinkel Θ₁ und der zweite Leuchtwinkel Θ₂ auf der gleichen Seite bezüglich der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs liegen oder nicht, d. h. ob Θ₁, Θ₂ das gleiche Vorzeichen haben oder nicht, und anhand eines Vergleichs der Absolutwerte |Θ₁| und |Θ₂| der Leuchtwinkel Θ₁, Θ₂.
Nach Maßgabe des auf diese Weise erhaltenen Endleuchtwinkels Θ wird ein Steuersignal an einen Motortreiber 24 ausgegeben, welcher den rechten und den linken Motor 8 ansteuert, um den Scheinwerfer 2 in eine dem Leuchtwinkel Θ entsprechende Richtung zu verschwenken.
Die vorstehend beschriebenen Abläufe sind in dem Flußdiagramm der 6 gezeigt. Zunächst werden die Fahrzeuggeschwindigkeit v, der Lenkwinkel Φ und die Gierwinkelgeschwindigkeit ω, die von den jeweiligen Sensoren erfaßt werden, gelesen (Schritt 1). Sodann wird der erste Leuchtwinkel Θ₁ anhand der Gleichung (1) aus dem Lenkwinkel Φ und der Fahrzeuggeschwindigkeit v berechnet (Schritt 2), der Dreh- oder Kurvenradius R anhand der Gleichung (2) aus der Gierwinkelgeschwindigkeit ω und der Fahrzeuggeschwindigkeit v berechnet (Schritt 3) und der zweite Leuchtwinkel Θ₂ anhand der Gleichung (3) aus dem Drehradius R berechnet (Schritt 4).
Als nächstes wird geprüft, ob das Vorzeichen des Produkts Θ₁ × Θ₂ des ersten Leuchtwinkels Θ₁ und des zweiten Leuchtwinkels Θ₂ positiv ist oder nicht (Schritt 5). Wenn das Vorzeichen positiv ist, wird festgestellt, daß beide Leuchtwinkel Θ₁ und Θ₂ das gleiche Vorzeichen besitzen und auf der gleichen rechten oder linken Seite bezüglich der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs liegen. Der Ablauf rückt vor zu Schritt 6. Wenn das Vorzeichen negativ ist, wird festgestellt, daß der erste und der zweite Leuchtwinkel Θ₁, Θ₂ auf einander gegenüberliegenden Seiten bezüglich der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs liegen. Der Ablauf rückt vor zu Schritt 8.
In Schritt 8 wird stets der auf der Gierwinkelgeschwindigkeit basierende zweite Leuchtwinkel Θ₂ als Endleuchtwinkel Θ bestimmt.
In Schritt 6, bei dem Θ₁ und Θ₂ das gleiche Vorzeichen besitzen und auf der gleichen Seite liegen, wird ¦Θ₁¦ mit ¦Θ₂¦ verglichen. Falls ¦Θ₁¦ > ¦Θ₂¦, rückt der Ablauf vor zu Schritt 7, wo der erste Leuchtwinkel Θ₁ als Endleuchtwinkel Θ bestimmt wird. Falls in Schrit 6 ¦Θ₁¦ ≤ ¦Θ₂|, rückt der Ablauf vor zu Schritt 8, wo der zweite Leuchtwinkel Θ₂ als Endleuchtwinkel Θ bestimmt wird.
In Schritt 9 wird die Lichtverteilungssteuerung auf Basis des in Schritt 7 oder 8 bestimmten Endleuchtwinkels Θ durchgeführt.
Anhand eines in den 7A bis 7D gezeigten Beispiels wird eine der zuvor beschriebenen Lichtverteilungssteuerung gemäße Änderung des Leuchtwinkels Θ erläutert.
Die 7A und 7B zeigen zeitliche Verläufe des Lenkwinkels Φ bzw. der Gierwinkelgeschwindigkeit ω, wobei die Zeitachsen (horizontalen Achsen) in diesen Figuren miteinander überstimmen. Bei Betrachtung der 8 wird unter den zeitlichen Verläufen des Lenkwinkels Φ und der Gierwinkelgeschwindigkeit ω der 7A und 7B folgendes verstanden. Wenn das Fahrzeug entlang einer Rechtskurve fährt, wird das Lenkrad zunächst nach rechts gedreht, so daß es einen positiven Lenkwinkel Φ besitzt. Nach der Änderung des Lenkwinkels Φ giert der Fahrzeuggrundkörper etwas, so daß die Gierwinkelgeschwindigkeit ω auf die Zunahme des Lenkwinkels Φ hin größer wird.
In der Zwischenzeit schwenkt der hintere Teil des Fahrzeugs stark nach außen, weswegen der Fahrer gegenlenkt und das Lenkrad in umgekehrter Richtung nach links dreht, um das Fahrzeug wieder in seine Richtung zurückzubringen. Dabei ändert sich der Lenkwinkel Φ in 7A von einem Anstieg in einen Abfall. Die Gierwinkelgeschwindigkeit ω bleibt aber trägheitsbedingt erhalten.
Wenn sich die Richtung des Fahrzeugs wieder etwas stabilisiert, dreht der Fahrer das Lenkrad erneut nach rechts, um die Rechtskurve entlangzufahren, wobei er jedoch bald danach erneut eine Gegenlenkung durchführt. Der Lenkwinkel Φ schwingt daher stark nach rechts und nach links. Während jedoch der Lenkwinkel in solcher Weise nach rechts und nach links schwingt, bleibt die Gierwinkelgeschwindigkeit ω im allgemeinen stabil bei einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit, wobei die Gierwinkelgeschwindigkeit ω in Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel Φ kommt, kurz bevor das Fahrzeug die Kurve vollständig durchfahren hat.
Wenn sich das Fahrzeug in der zuvor beschriebenen Weise bewegt, ändern sich der erste Leuchtwinkel Θ₁ und der zweite Leuchtwinkel Θ₂ wie in 7C. Der auf dem Lenkwinkel Φ basierende erste Leuchtwinkel Θ₁ wird anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit v korrigiert. Wenn man jedoch davon ausgeht, daß sich die Fahrzeuggeschwindigkeit v nicht sehr stark ändert, ändert sich der erste Leuchtwinkel Θ₁ in der gleichen Weise wie der Lenkwinkel Φ, wie dies in 7C gestrichelt angedeutet ist. Auch der auf der Gierwinkelgeschwindigkeit ω basierende zweite Leuchtwinkel Θ₂ wird durch die Fahrzeuggeschwindigkeit v beeinflußt. Unter der Annahme, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit v annähernd konstant ist, ändert sich jedoch der zweite Leuchtwinkel Θ₂ in der gleichen Weise wie die Gierwinkelgeschwindigkeit ω (7B), wie man anhand der Gleichungen (2) und (3) erkennen kann. In 7C ist dieser zweite Leuchtwinkel Θ₂ strichpunktiert angedeutet.
In 7D ist mit durchgezogener Linie der Endleuchtwinkel Θ gezeigt, der dadurch bestimmt wird, daß der erste Leuchtwinkel Θ₁ oder der zweite Leuchtwinkel Θ₂ im Rahmen der Prüfschritte 5 und 6 in dem Flußdiagramm der 6 ausgewählt wird.
In einem Abschnitt, wo das Fahrzeug beginnt, um die Rechtskurve zu fahren, existiert die Bedingung (Θ₁ > Θ₂ > 0), so daß der Ablauf den Weg über die Schritte 5, 6 und 7 nimmt und der erste Leuchtwinkel Θ₁ als Endleuchtwinkel Θ ausgewählt wird. Wenn gegengelenkt wird und sich die Beziehung zwischen dem ersten Leuchtwinkel Θ₁ und dem zweiten Leuchtwinkel Θ₂ nach 0 < Θ₁ < Θ₂ umkehrt, nimmt der Ablauf den Weg über die Schritte 5, 6 und 8, wobei der zweite Leuchtwinkel Θ₂ als Endleuchtwinkel Θ ausgewählt wird.
Auch wenn danach Θ₁ negativ wird, während Θ₂ positiv bleibt, durchläuft der Ablauf die Schritte 5 und 8, so daß der zweite Leuchtwinkel Θ₂ als Endleuchtwinkel Θ ausgewählt wird.
Da die eigentliche Lichtverteilungssteuerung auf Grundlage des Endleuchtwinkels Θ durchgeführt wird, wird selbst bei einer raschen Gegenlenkbewegung oder ähnlichem des Lenkrads die Änderung des Leuchtbereichs hinreichend unterdrückt, so daß der Fahrer nicht das Gefühl eines Mißverhältnisses bekommt.
Anzumerken ist, daß dann, wenn die Lichtverteilungssteuerung lediglich in Abhängigkeit von dem auf dem Lenkwinkel Φ basierenden ersten Leuchtwinkel Θ₁ erfolgen würde, die Lichtverteilung in kurzer Zeit stark nach rechts und nach links schwingen würde, wie dies in 7C gestrichelt gezeigt ist. Dies würde nicht nur dem Fahrer das Gefühl eines Mißverhältnisses geben, sondern auch Fahrzeuge in der Umgebung stören.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der zweite Leuchtwinkel Θ₂ als Endleuchtwinkel Θ ausgewählt, wenn Θ₁ × Θ₂ < 0 oder wenn Θ₁ × Θ₂ > 0 und ¦Θ₁| < ¦Θ₂|. Der Endleuchtwinkel Θ kann in diesem Fall aber auch auf 0 (rad) fixiert werden, d. h. es kann die Leuchtrichtung auf den unmittelbaren Vorderbereich des Fahrzeuggrundkörpers fixiert werden.
Da der Leuchtbereich bei einer schnellen Betätigung des Lenkrads dann in den Bereich unmittelbar vor dem Fahrzeuggrundkörper zurückgebracht und fixiert wird, um ein Schwingen der Lichtverteilung nach rechts und nach links zu vermeiden, bekommt der Fahrer nicht das Gefühl eines Mißverhältnisses. Die Richtung des Fahrzeuggrundkörpers kann leicht erkannt werden.
Des weiteren kann der Endleuchtwinkel Θ auf den Leuchtwinkel zu dem Zeitpunkt, wenn ¦Θ₁¦ und ¦Θ₂¦ umgekehrte Größe besitzen, fest eingestellt werden. Selbst bei einer schnellen Betätigung des Lenkrads wird dann ein Schwingen des Leuchtbereichs nach rechts und nach links vermieden, so daß der Fahrer nicht das Gefühl eines Mißverhältnisses hat.
Es wird eine Scheinwerferanordnung für ein Fahrzeug vorgeschlagen, die in der Lage ist, einen Leuchtbereich vor dem Fahrzeug in Richtungen nach rechts und nach links zu ändern, wobei die Änderung des Leuchtbereichs reduziert oder unterdrückt wird, wenn ein Lenkrad schnell in umgekehrter Richtung bewegt wird, wie etwa im Fall des Gegenlenkens, um so einem Fahrer nicht das Gefühl einer Unstimmigkeit zu geben. Die Anordnung umfaßt Leuchtbereichsänderungsmittel zum Ändern des Leuchtbereichs eines Scheinwerfers, Lenkwinkelerfassungsmittel zum Erfassen eines Lenkwinkels, Drehbewegungserfassungsmittel zum Erfassen einer Drehbewegung eines Fahrzeuggrundkörpers oder Fahrzeugrumpfs in Richtung nach rechts und links, Erstleuchtwinkelberechnungsmittel zum Berechnen eines ersten Leuchtwinkels auf Basis des durch die Lenkwinkelerfassungsmittel erfaßten Lenkwinkels, Zweitleuchtwinkelberechnungsmittel zum Berechnen eines zweiten Leuchtwinkels auf Basis einer durch die Drehbewegungserfassungsmittel erfaßten Drehbewegung, Leuchtwinkelbestimmungsmittel zum Bestimmen eines Endleuchtwinkels anhand des ersten Leuchtwinkels und des zweiten Leuchtwinkels sowie Steuermittel zum Steuern der Leuchtbereichsänderungsmittel, um den Leuchtbereich auf Grundlage des Endleuchtwinkels zu ändern.

Claims

Scheinwerferanordnung für ein Fahrzeug (1), die in der Lage ist, einen Leuchtbereich (3) vor dem Fahrzeug (1) in Richtungen nach rechts und links zu ändern, umfassend – Leuchtbereichsänderungsmittel (6, 7, 8) zum Ändern des Leuchtbereichs (3) eines Scheinwerfers (2), – Lenkwinkelerfassungsmittel (21) zum Erfassen des Lenkwinkels (ϕ) und – Steuermittel (24) zum Steuern der Leuchtbereichsänderungsmittel (6, 7, 8), um den Leuchtbereich (3) unter Berücksichtigung des vom Lenkwinkelerfassungsmittel (21) erfassten Lenkwinkels (ϕ) zu ändern, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferanordnung ferner umfasst: – Drehbewegungserfassungsmittel (23) zum Erfassen einer Drehbewegung (ω) eines Fahrzeuggrundkörpers in Richtungen nach rechts und links, – Erstleuchtwinkelberechnungsmittel (11) zum Berechnen eines ersten Leuchtwinkels (Θ₁) auf Grundlage des durch die Lenkwinkelerfassungsmittel (21) erfassten Lenkwinkels (ϕ), – Zweitleuchtwinkelberechnungsmittel (12) zum Berechnen eines zweiten Leuchtwinkels (Θ₂) auf Grundlage einer durch die Drehbewegungserfassungsmittel (23) erfassten Drehbewegung (ω), – Leuchtbereichsbestimmungsmittel (13), welche dazu ausgebildet sind, einen Endleuchtwinkel (Θ) auf Grundlage des ersten Leuchtwinkels (Θ₁) zu bestimmen, falls der erste Leuchtwinkel (Θ₁) und der zweite Leuchtwinkel (Θ₂) gleiche Vorzeichen haben und der erste Leuchtwinkel (Θ₁) betragsmäßig größer ist als der zweite Leuchtwinkel (Θ₂), sowie einen Endleuchtwinkel (Θ) auf Grundlage eines vom ersten Leuchtwinkel (Θ₁) verschiedenen Winkels (Θ₂ oder 0) zu bestimmen, falls entweder a) der erste Leuchtwinkel (Θ₁) und der zweite Leuchtwinkel (Θ₂) gleiche Vorzeichen aufweisen und der erste Leuchtwinkel (Θ₁) betragsmäßig kleiner als der zweite Leuchtwinkel (Θ₂) ist oder falls b) der erste Leuchtwinkel (Θ₁) und der zweite Leuchtwinkel (Θ₂) entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen, wobei der vom ersten Leuchtwinkel (Θ₁) verschiedene Winkel (Θ₂ oder 0) entweder der zweite Leuchtwinkel (Θ₂) ist oder 0° ist oder ein Leuchtwinkel zu dem Zeitpunkt ist, wenn sich der erste Leuchtwinkel (Θ₁) derart ändert, dass er betragsmäßig kleiner wird als der zweite Leuchtwinkel (Θ₂), und wobei die Steuermittel (24) dazu ausgebildet sind, den Leuchtbereich (3) auf Grundlage des Endleuchtwinkels (Θ) zu ändern.
Scheinwerferanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel (22) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (v) vorgesehen sind, dass die Drehbewegungserfassungsmittel (23) eine Gierwinkelgeschwindigkeit (ω) einer Gierbewegung des Fahrzeuggrundkörpers erfassen und dass die Zweitleuchtwinkelberechnungsmittel (12) den zweiten Leuchtwinkel (Θ₂) auf Grundlage der Gierwinkelgeschwindigkeit (ω) und der durch die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel (22) erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit (v) berechnen.
Scheinwerferanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitleuchtwinkelberechnungsmittel (12) einen Drehradius (R) des Fahrzeugs (1) anhand der Gierwinkelgeschwindigkeit (ω) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) berechnen, um den zweiten Leuchtwinkel (Θ₂) nach Maßgabe des Drehradius (R) zu erhalten.
Scheinwerferanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstleuchtwinkelberechnungsmittel (11) den durch die Lenkwinkelerfassungsmittel (21) erfassten Lenkwinkel (ϕ) nach Maßgabe der durch die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel (22) erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit (v) korrigieren, um den ersten Leuchtwinkel (Θ₁) zu erhalten.