DE19817594C2

DE19817594C2 - Motorrad-Scheinwerferstabilisator-System

Info

Publication number: DE19817594C2
Application number: DE1998117594
Authority: DE
Inventors: Karl Baier; Klaus Freudenberg; Stephan Gropp
Original assignee: Individual
Current assignee: Baier Karl 79669 Zell De Freudenberg Klaus 79
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2018-04-21
Also published as: DE19817594A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Scheinwerferstabilisator-System für einspurige Fahrzeuge, die sich bei einem Fahrtrichtungswechsel um ihre Längsachse neigen, insbesondere für Motorräder, mit einem Scheinwerfer, dessen Strahlmuster mittels eines einen Drehantrieb aufweisenden Schwenksystems um eine Längsachse des Fahrzeugs verstellbar ist, mit einer Sensoreinheit, die einen Sensor zur Erfassung der Neigung des Fahrzeugs um die Längsach se aufweist, und mit einer mit dem Schwenksystem und der Sen soreinheit verbundenen Auswerteelektronik, mittels der das Schwenksystem zur Positionierung der Schwenklage des Strahlmus ters relativ zu dem Fahrzeug entsprechend der Neigung des Fahrzeugs ansteuerbar ist.

Die Einstellung des Fahrlichtes, insbesondere des Abblendlich tes wird vom Gesetzgeber vorgeschrieben und am gerade stehenden Fahrzeug gemessen. Bei aus der Praxis bekannten einspurigen Fahrzeugen, bei denen der Scheinwerfer fest mit dem Rahmen des Fahrzeugs verbunden ist, neigt sich das Fahrzeug mit dem Scheinwerfer um die Längsachse. Durch die Schräglage des Fahr zeuges in der Kurve ergibt sich eine verzerrte, stark verkleinerte ausgeleuchtete Fläche. Insbesondere bei Abblendlicht verlässt das Strahlmuster des Scheinwerferlichtkegels während der Kurvenfahrt die verkehrstechnisch vorgeschriebene Form und Reichweite, je nach Kurvenradius und Geschwindigkeit, erheb lich. Hierdurch wird zum einen die Sichtweite in der Kurve stark reduziert, zum anderen durch die asymmetrische Form des Lichtkegels insbesondere in Linkskurven (respektive bei Links verkehr in Rechtskurven) der Gegenverkehr geblendet. Dies führt zu einer deutlichen Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit.

Fig. 01 zeigt die ausgeleuchtete Fläche 04 bei Geradeausfahrt mit dem in Fahrtrichtung linken Begrenzungsstrahl 03 und dem in Fahrtrichtung rechten Begrenzungsstrahl 02, wobei der rechte Begrenzungsstrahl 02 bei Rechtsverkehr und aufgrund des asym metrischen Abblendlichtes weiter vor dem Fahrzeug 01 auf dem Boden auftrifft.

Fig. 02 zeigt das Fahrzeug 01 bei der Kurvenfahrt in einer Linkskurve. Die Schräglage des Fahrzeuges 01 um den Winkel β ergibt eine ausgeleuchtete Fläche 05. Der in Kurvenrichtung liegende Bereich 09 wird nicht mehr ausgeleuchtet. Zusätzlich trifft der rechte Begrenzungsstrahl 02 nicht mehr auf dem Boden auf und wird damit zum Blendstrahl 10.

Fig. 03 zeigt das Fahrzeug 01 bei der Kurvenfahrt in einer Rechtskurve. Die Schräglage des Fahrzeuges 01 um den Winkel α ergibt eine ausgeleuchtete Fläche 06. Die Bereiche 11 werden nicht mehr ausgeleuchtet. Zusätzlich trifft der linke Begren zungsstrahl 03 nicht mehr auf den Boden auf und wird damit zum Blendstrahl 12. Der Gegenverkehr wird trotz Abblendlicht ge blendet.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bei einem aus DE 41 02 586 A1 bekannten Scheinwerferstabilisator-System der eingangs genannten Art bereits versucht worden, das Strahl muster des Scheinwerfers dem Kurvenverlauf anzupassen. Das Scheinwerferstabilisator-System weist dazu einen Ultraschall- Abstandssensor mit einem am unteren Ende der Frontverkleidung des Motorrads mit seitlichem Abstand von der Längsmittelebene des Motorrads angebrachten Ultraschall-Sender und einem Ultra schall-Empfänger zum Detektieren der von dem Ultraschall-Sender ausgesandten, von der Straße reflektierten Ultraschallwellen auf. Der Abstandssensor hat jedoch den Nachteil, dass die Ultraschallwellen beim Durchfahren einer Kurve schräg auf die Straße auftreffen, so dass sie an der Auftreffstelle auf der Straße unter einem Winkel zur Einfallsrichtung von dem Motorrad wegreflektiert werden. Das Messsignal ist deshalb vor allem bei größeren Schräglagen nicht oder nur schlecht auswertbar, was zu Funktionsstörungen bei der Nachführung des Scheinwerfers führen kann. Diese Funktionsstörungen treten vor allem bei großen Neigungswinkeln auf, also dann, wenn die Gefahr, dass der Gegenverkehr durch die durch die Neigung bedingte Schrägstel lung des Scheinwerfers geblendet wird, besonders groß ist.

Darüber hinaus können aber auch Fahrbahnunebenheiten das Mess signal des Abstandssensors beeinflussen, wodurch zusätzliche Positionierfehler bei der Lagekorrektur des Scheinwerfers auftreten können. Schließlich hat der Ultraschall-Sensor aber auch den Nachteil, dass Verschmutzungen zu Störungen des Mess signals oder sogar zu einem Ausfall der Lagestabilisierung führen können. Derartige Verschmutzungen sind bei einem Motor rad praktisch unvermeidbar. Ungünstig ist außerdem, dass die Empfindlichkeit des Sensors mit abnehmendem Abstand des Sensors von der durch die Aufstandsstellen der Reifen verlaufenden Längsmittelebene des Motorrads abnimmt.

Aus DE 39 17 263 A1 ist zwar bereits bekannt, an dem Motorrad einen seitlich Querarm anzubringen und den Sensor am freien Ende dieses Querarmes anzuordnen, jedoch wird dieser Querarm von den Benutzern des Motorrads als störend empfunden. Auch kann der Sensor leicht beschädigt werden, beispielsweise wenn der Querarm bei starker Neigung des Motorrads die Straße be rührt oder das Motorrad mit dem Querarm seitlich an ein Hinder nis anstößt.

Bei einem aus DE 38 27 149 C2 bekannten Scheinwerferstabilisa tor-System wird die Straße mit vier oder mehr Ultraschallsenso ren abgetastet. Bei schräger werdender Straße, welche die Echofläche darstellt, werden die Ultraschallempfänger nicht mehr vom Ultraschallecho erreicht. Zum Ausgleich sind mehrere Empfänger vorgesehen. Das Scheinwerferstabilisator-System ist deshalb entsprechend aufwendig. Nachteilig ist auch bei diesem Scheinwerferstabilisator-System, dass unterschiedliche Straßen beläge, Randsteine, Sensorverschmutzung und auch die Eigen geschwindigkeit des Motorrads die Messung mit Ultraschall erschweren.

In DE 38 34 764 C2 ist auch bereits erwähnt, dass zur Messung der Neigung des Motorrads ein Sensor vorgesehene sein kann, der einen Kreisel aufweist. Ein Kreisel hat jedoch abgesehen von dem Nachteil, dass er aufgrund seiner mechanischen Empfindlich keit für die an einem Motorrad auftretenden Schwingungen und Erschütterungen praktisch nicht geeignet ist, noch den weiteren Nachteil, dass die Achse des Kreisels ihre Lage im Raum stets beibehält, so dass das Messsignal nicht nur durch die Lage des Motorrads relativ zum Erdboden sondern auch noch durch die Erddrehung beeinflusst wird. Dabei beträgt der durch die Erd drehung auftretende Lagemessfehler 15° pro Stunde, d. h. nach einer längeren Fahrtdauer kommt es zu einer beachtlichen Abwei chung der Drehlage des Scheinwerfers von der einzustellenden Lage. Dabei ist diese Abweichung auch bei Geradeausfahrt vor handen, was einerseits zur Folge haben kann, dass die Straße nicht mehr ausreichend beleuchtet wird und andererseits aber auch zu einer ständigen Blendung des Gegenverkehrs führen kann.

Aus DE 38 34 764 C2 ist außerdem eine gattungsfremde Scheinwer fereinrichtung bekannt, bei der das Lichtbündel des Scheinwer fers beim Durchfahren einer Kurve nicht um die Längsachse gedreht sondern seitlich verschwenkt wird. Die zur Nachführung des Scheinwerfers vorgesehene Auswerteelektronik ist relativ kompliziert und weist eine Vielzahl von Sensoren auf, nämlich einen Fahrgeschwindigkeitssensor, einen Lenkstangendrehwinkel sensor und einen Drosselsensor. Die Scheinwerfereinrichtung ermöglicht jedoch beim Durchfahren von Kurven nur eine geringe Nachführgenauigkeit des Scheinwerfers, da bei einem Motorrad beim Durchfahren einer Kurve kein oder nur ein geringer Lenk winkeleinschlag vorhanden ist. Vielmehr wird das Durchfahren einer Kurve vor allem dadurch ermöglicht, dass das Motorrad zur Seite geneigt wird, wobei in der Regel lediglich am Beginn und am Ende der Kurve beziehungsweise bei einer Änderung der Krüm mung der Kurve eine Lenkbewegung erforderlich ist, um das Motorrad zu Neigen beziehungsweise aufzurichten. Dabei wird der Lenker zu Beginn einer Kurve kurz in die zu der Kurve ent gegengesetzte Richtung betätigt, um das Motorrad in Schräglage zu bringen.

Es besteht deshalb die Aufgabe, ein kostengünstiges Motorrad- Scheinwerferstabilisator-System zu schaffen, das eine betriebs sichere, zuverlässige Positionierung der Schwenklage des Scheinwerfer-Strahlmusters relativ zu dem Fahrzeug entsprechend der Neigung des Fahrzeuges ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Scheinwerferstabilisator-System der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Sensor ein Winkelgeschwindigkeits-Sensor ist, der zur Messung der Winkel geschwindigkeit um die Hochachse ausgebildet ist, dass der Sensor schwingende Piezokristalle aufweist, dass die Sensorein heit zur Messung des von der Beschleunigung bei Kurvefahrt abhängigen Schwingungsverhaltens der Piezokristalle ausgebildet ist und dass eine Rückstelleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher das Strahlmuster des Scheinwerfers bei Systemausfall in eine Mittelstellung bringbar ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen wiedergegeben.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 01 eine Aufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderan sicht eines auf einer geraden Straße fahrenden Motor rads,

Fig. 02 eine Aufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderan sicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Mo torrads beim Durchfahren einer Linkskurve,

Fig. 03 eine Aufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderan sicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Mo torrads beim Durchfahren einer Rechtskurve,

Fig. 04 eine Aufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderan sicht eines das erfindungsgemäße Scheinwerferstabili sator-System aufweisenden Motorrads beim Durchfahren einer Linkskurve,

Fig. 05 eine Aufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderan sicht eines das erfindungsgemäße Scheinwerferstabili sator-System aufweisenden Motorrads beim Durchfahren einer Rechtskurve,

Fig. 06 einen Längsschnitt durch eine einen Drehantrieb aufweisende Scheinwerfereinheit,

Fig. 07 eine Ansicht auf die in Fig. 06 mit AB bezeichnete Schnittebene der Scheinwerfereinheit,

Fig. 08 schematische Darstellung des Funktionsprinzips des Scheinwerferstabilisator-Systems und

Fig. 09 eine schematische Darstellung des Scheinwerferstabi lisator-Systems.

Wie in Fig. 06 und 07 erkennbar ist, wird die Scheinwerferein heit 14 in der Motorradverkleidung 13 derart gestaltet, dass das Strahlmuster um die Längsachse (x-x) des Fahrzeugs ver stellbar ist.

Am Motorrad wird eine Sensoreinheit 15 angebaut, die aus einem oder zwei Sensoren auf Basis von handelsüblichen schwingenden Piezokristallen besteht, deren abweichendes Schwingungsverhal ten bei Beschleunigungen in bestimmten Richtungen gemessen wird.

Die Sensoreinheit 15 misst die um die Hochachse und/oder die Längsachse auftretenden Beschleunigungen. Aus den gemessenen Beschleunigungswerten wird in einem Rechner mathematisch die Neigung des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt auf annähernd horizontaler Straße errechnet und die Verstellung der Schein werfereinheit entsprechend angesteuert.

Der Drehantrieb 17 im Gehäuse 18 bewegt über die Gabel 20 die Scheinwerfereinheit 14, welche mit dem Winkelsensor 16 über wacht wird. Weiterhin ist die Scheinwerfereinheit mit einer Rückstelleinrichtung 19 versehen, welche bei Ausfall des Scheinwerferstabilisierungssystems die Scheinwerfereinheit in Mittelstellung zurückführt.

In Fig. 09 ist erkennbar, dass sich durch die Verwendung von zwei Piezokristallsensoren 35 und 36 in zwei unterschiedlichen Achsen ein redundantes System ergibt. Die Lagesensorik 34 auf Piezo- und Halbleiterbasis, vollelektronisch aufgebaut, erfasst kontinuierlich die Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugbewegung um die Längsachse und Hochachse und meldet sie an die überge ordnete Regelungselektronik 38. Der Winkelsensor 37 erfasst die eingestellte Verdrehung des Scheinwerfersystems um die Längs achse (x-x) und meldet sie an die Regelungselektronik 38 zu rück. Wird die Lagesensorik 34 am beweglichen Teil des Schein werfersystems 40 angebracht, kann auf den Winkelsensor 37 verzichtet werden. In diesem Fall enthält das Integral über das Ausgangssignal des Längsachsen-Sensor 36 direkt Information Über die Verdrehung des Scheinwerfersystems 40 gegenüber der Horizontalen.

Die Regelungselektronik 38 wertet die von der Lagesensorik 34 erfasste Lageänderung aus und bildet daraus die für die Schein werfer-Verstellung erforderlichen Steuersignale. Gleichzeitig Überwacht sie die korrekte Funktion der Lagesensorik 34 und kann ggf. einen Nullierungsvorgang durchführen. Im Fall eines Defektes werden die Steuersignale so Geschaltet, dass sich die Scheinwerferanlage in Ruheposition zurück bewegt bzw. dort stehen bleibt und so einer standardmäßigen Beleuchtung ohne Stabilisierung entspricht.

Die Treiberstufe 39 verstärkt die Steuersignale der Regelungs elektronik auf die für die Scheinwerferverstellung erforderli che Ausgangsleistung.

Der Spannungswandler 33 erzeugt aus dem vorhandenen Bordnetz 32 die für den Betrieb von Lagesensorik 34 und Regelungselektronik 38 erforderlichen, störungsfreien Versorgungsspannung.

Durch das Motorrad-Scheinwerferstabilisator-System wird das Fahrlicht, insbesondere das Abblendlicht korrigiert.

Fig. 04 zeigt das Fahrzeug 01 bei der Kurvenfahrt in einer Linkskurve. Die Schräglage des Fahrzeuges 01 um den Winkel β ergibt eine ausgeleuchtete Fläche 07. Durch den Einsatz des Motorrad-Scheinwerferstabilisator-Systems wird die Scheinwer fereinheit um den Winkel β korrigiert. Die ausgeleuchtete Fläche 07 ist gegenüber der ausgeleuchteten Fläche bei Gerade ausfahrt (siehe Fig. 01) nicht mehr verändert. Ein Blendstrahl (siehe Fig. 02) tritt nicht mehr auf.

Fig. 05 zeigt das Fahrzeug 01 bei der Kurvenfahrt in einer Rechtskurve. Die Schräglage des Fahrzeuges 01 um den Winkel α ergibt eine ausgeleuchtete Fläche 08. Durch den Einsatz des Motorrad-Scheinwerferstabilisator-Systems wird die Scheinwer fereinheit um den Winkel α korrigiert. Die ausgeleuchtete Fläche 08 ist gegenüber der ausgeleuchteten Fläche bei Gerade ausfahrt (siehe Fig. 01) nicht mehr verändert. Ein Blendstrahl (siehe Fig. 03) tritt nicht mehr auf.

Die Erfindung macht es möglich, auch Scheinwerfer mit höheren Lichtleistungen einzusetzen. Dies war aufgrund der starken Blendwirkung bisher nicht möglich.

Da die Sensorik vollelektronisch aufgebaut ist, ist sie absolut verschleißfrei. Auch die Empfindlichkeit der ebenfalls zur Erfassung der Fahrzeugneigung aus dem Sand der Technik bekann ten Ultraschall-Sensoren gegen Verschmutzung besteht hier nicht. Dies gilt ebenso für die Einflüsse unbekannter Umgebungsbedingungen wie der Beschaffenheit der Straßenoberfläche. Daraus ergibt sich auch gegenüber diesem System eine ungleich höhere Betriebssicherheit.

Claims

1. Scheinwerferstabilisator-System für einspurige Fahrzeuge (1), die sich bei einem Fahrtrichtungswechsel um ihre Längsachse neigen, insbesondere für Motorräder, mit einem Scheinwerfer (14), dessen Strahlmuster mittels eines einen Drehantrieb (17) aufweisenden Schwenksystems um eine Längsachse (x-x) des Fahrzeugs (1) verstellbar ist, mit einer Sensoreinheit (15), die einen Sensor (27) zur Erfas sung der Neigung des Fahrzeugs (1) um die Längsachse auf weist, und mit einer mit dem Schwenksystem und der Sensor einheit (15) verbundenen Auswerteelektronik (28), mittels der das Schwenksystem zur Positionierung der Schwenklage des Strahlmusters relativ zu dem Fahrzeug (1) entsprechend der Neigung des Fahrzeugs (1) ansteuerbar ist, dadurch ge kennzeichnet, dass der Sensor (27) ein Winkel geschwindigkeits-Sensor (27) ist, der zur Messung der Win kelgeschwindigkeit um die Hochachse ausgebildet ist, dass der Sensor (27) schwingende Piezokristalle aufweist, dass die Sensoreinheit (15) zur Messung des von der Beschleuni gung bei Kurvenfahrt abhängigen Schwingungsverhaltens der Piezokristalle ausgebildet ist und dass eine Rückstellein richtung (31) vorgesehen ist, mittels welcher das Strahl muster des Scheinwerfers (14) bei Systemausfall in eine Mittelstellung bringbar ist.

2. Scheinwerferstabilisator-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (15) zusätzlich zu dem ersten, zur Messung der Winkelgeschwindigkeit um die Hochachse des Fahrzeugs (1) ausgebildeten Winkelgeschwin digkeits-Sensor (27) einen zweiten, schwingende Piezokris talle aufweisenden Winkelgeschwindigkeits-Sensor (26) hat, dass der zweite Winkelgeschwindigkeits-Sensor (26) zur Messung des von der Winkelgeschwindigkeit um die Längsach se des Fahrzeugs (1) abhängigen Schwingungsverhaltens die ser Piezokristalle ausgebildet ist, und dass dieser zweite Winkelgeschwindigkeits-Sensor (26) zur Bildung eines re dundanten Systems mit der Auswerteelektronik (28) verbun den ist.

3. Scheinwerferstabilisator-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelgeschwindigkeits- Sensor (27) an einem zum Verstellen des Strahlmusters be weglichen Teil des Scheinwerfers (14) angebracht ist.

4. Scheinwerferstabilisator-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkelsensor (23) zur Erfassung der Verdrehung des Strahlmusters des Schein werfers (14) in Bezug zu dem Fahrzeug (1) vorgesehen ist und dass dieser Winkelsensor (23) mit der Auswerteelektro nik (28) verbunden ist.