DE19918404A1

DE19918404A1 - Höhensensor und Gerät zum Einstellen der Strahlachse eines Fahrzeugscheinwerfers

Info

Publication number: DE19918404A1
Application number: DE19918404A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Okuchi; Takahide Kitahara; Fumio Asakura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 1999-10-28
Also published as: JP3849829B2; US6234654B1; JPH11304407A

Abstract

Ein Höhensensor (21) besitzt eine Erregerspule (22) zum Erzeugen eines Wechselmagnetfelds und eine Aufnahmespule (23) zum Detektieren des Magnetfelds. Die Erregerspule ist an einen Aufhängearm (12) und die Aufnahmespule an einen Körper (16) so angebracht, daß sie einander gegenüberliegen. Die Entfernung zwischen diesen Spulen wird durch eine von der Aufnahmespule ausgegebene Spannung bestimmt, und eine Höhe des Fahrzeugs wird aus der Entfernung zwischen diesen Spulen unter Berücksichtigung der Montageposition der Aufnahmespule an dem Aufhängearm berechnet. Der Höhensensor ist leicht zu befestigen und eine Detektionsgenauigkeit wird durch Einstellen der Montageposition der Aufnahmespule in einem Bereich von 1/10 bis 1/2 einer Länge des Aufhängearms von einem Verbindungsabschnitt (14) zwischen dem Aufhängearm und dem Körper verbessert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Höhensensor zum Detektieren einer Höhe eines Fahrzeugs unter Zuhilfenahme eines Magnetfelds und ein Einstellsystem für die Strahlachse eines Fahrzeugscheinwerfers zum automatischen Einstellen eines Winkels der Strahlachse des Scheinwerfers auf der Grundlage der Detektionsergebnisse des Höhensensors.

Höhensensoren wurden eingesetzt in einem Fahrzeugsaufhängungsregelsystem und in einem Einstellsystem für die Strahlachse eines Fahrzeugscheinwerfers. Unter den konventionellen Höhensensoren transformiert einer einen relativen Versatz von Aufhängungsarmen in der vertikalen Richtung bezüglich eines Körpers in einen Drehwinkel durch einen Verbindungsmechanismus, der zwischen den Aufhängearmen verbunden ist, und er detektiert Änderungen des Drehwinkels durch einen Winkelsensor. Der für den Höhensensor verwendete Winkelsensor dreht einen Magneten mittels des Verbindungsmechanismus, um Änderungen von durch Drehung des Magneten verursachten magnetischen Flüssen durch ein magnetisches Detektorelement zu detektieren, oder er dreht eine Schlitzscheibe durch den Verbindungsmechanismus, um die Drehung der Scheibe durch einen Bildunterbrecher zu detektieren.

Das konventionelle System zum Detektieren des relativen Versatzes der Aufhängearme in vertikaler Richtung und dessen Transformieren in den Drehversatz mittels des oben beschriebenen Verbindungsmechanismus hatte das Problem, daß nicht nur sein Gestaltungsfreiheitsgrad gering ist, sondern auch eine große Anzahl von zusammenzusetzenden Teilen erforderlich ist, da ein Raum zum Befestigen des Verbindungsmechanismus und ein Raum zum Drehen der Verbindung in einem engen Raum über den Aufhängearmen vorgesehen sein muß.

Zur Lösung der Probleme offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. Hei 9-2148 (JP-A-9-2148) ein Aufhängungsversatzdetektorgerät, bei dem ein Ultra schallsensor an einem Körper befestigt ist, so daß er der Fahrbahnoberfläche gegenübersteht und Ultraschall zur Fahrbahnoberfläche emittiert, um eine Laufzeit bis zum Empfang der von der Fahrbahnoberfläche reflektierten Welle zu messen und die Höhe des Fahrzeugs aus der Laufzeit zu bestimmen.

Das Höhendetektionssystem mit Hilfe des Ultraschallsensors hatte jedoch das Problem, daß der Detektionsfehler der Höhe groß sein konnte, da er leicht durch Fahr bahneigenschaften, wie etwa Unregelmäßigkeiten, Unkraut und Schnee auf der Fahr bahnoberfläche, die den Ultraschall reflektieren, beeinflußt wird. Obwohl der durch die Fahrbahneigenschaften verursachte Fehler durch Messen der Fahrbahnoberfläche um einen Reifen, der die Fahrbahnoberfläche kontaktiert, reduziert werden könnte, kann die Sende- und Empfangsfähigkeit des Ultraschallsensors beeinträchtigt werden, wenn Regentropfen und Schmutz an dem Ultraschallwandler haften, da der Raum zum Montieren des Sensors begrenzt ist und der Ultraschallsensor nicht durch ein Gehäuse oder dergleichen abgedeckt werden kann, wenn der Ultraschallsensor um den Reifen montiert wird.

Die vorliegende Erfindung wurde im Licht der genannten Probleme getätigt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Höhensensor und ein Ein stellgerät für die Strahlachse eines Fahrzeugscheinwerfers bereitzustellen, die die Detek tionsgenauigkeit unabhängig von der Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit, Regentropfen oder Schmutz verbessern.

Ein Höhensensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Mag netfeldgenerator, der in einem von einem Fahrzeugkörper und einem beweglichen Bau teil installiert ist, zum Erzeugen eines Wechselmagnetfelds und einen Magnetfeld detektor, der in dem anderen von dem Körper und dem beweglichen Bauteil installiert ist, so daß der Magnetfeldgenerator und der Magnetfelddetektor zum Detektieren des durch den Magnetfeldgenerator erzeugten Wechselmagnetfelds einander gegenüber liegend angeordnet sind.

Das bewegbare Bauteil ist mit dem Körper beweglich verbunden und relativ zu dem Körper entsprechend der Höhe des Fahrzeugs bewegbar. Einer von dem Magnet feldgenerator und dem Magnetfelddetektor wird an dem bewegbaren Bauteil bei einer Außenfläche des Körpers installiert.

Dementsprechend wird die Fahrzeughöhe durch das Magnetfeld ohne Einsatz des Verbindungsmechanismus detektiert, wodurch die Größe und die Kosten des Sensors reduziert werden und das Montieren des Sensors an dem Fahrzeug erleichtert wird. Ferner wird im Gegensatz zum konventionellen Ultraschallhöhensensor die Höhe ohne Einfluß von Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit, Regentropfen und Schmutz detektiert und die Höhendetektionsgenauigkeit verbessert.

Andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie Betriebs verfahren und Funktionen der betroffenen Teile ergeben sich aus dem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Höhensensors und der Struktur um ihn her um gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm eines Aufbaus einer Erregerspulentreiberschaltung 41 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm eines Aufbaus einer Sensorausgangsverarbeitungs schaltung 50 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Einstellgeräts für die Strahl achse eines Fahrzeugscheinwerfers gemäß der ersten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Flusses von Prozeßschritten eines Scheinwerfer strahlachsenregelprogramms gemäß der ersten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 6 ein charakteristisches Diagramm der Beziehung zwischen einer Spulenent fernung und eines Sensorausgangs Vout gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ein charakteristisches Diagramm der Beziehungen zwischen der Position (P/L), an der eine Aufnahmespule befestigt ist, und der Sensorempfindlichkeit, und zwischen P/L und einer maximalen Detektionsentfernung gemäß der ersten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ein charakteristisches Diagramm der Beziehung zwischen P/L und der Detek tionsempfindlichkeit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Er findung; und

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Höhensensors und des Aufbaus um ihn her um gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Erste Ausführungsform

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt auf ein Ein stellgerät für die Strahlachse eines Fahrzeugscheinwerfers wird nun mit Bezug auf die Fig. 1 bis 8 beschrieben.

Ein in Fig. 1 gezeigtes Aufhängesystem 11 ist beispielsweise ein Aufhängesystem vom Typ eines Radquerlenkers, bei dem die entsprechenden einen Enden der unteren und oberen Aufhängearme 12 und 13 durch einen Körper 16 über Wellen 14 und 15 derart getragen werden, daß sich die unteren und oberen Aufhängearme 12 und 13 nicht nach oben und unten drehen können. Ein Rad 18 ist an den anderen Enden der Aufhängearme 12 und 13 über ein Verbindungsbauteil 17 derart befestigt, daß die Trägerarme 12 und 13 an der Drehachse der Wellen 14 und 15 entsprechend den Auf- und Abbewegungen des Rads 18 auf und ab schwingen. Eine Pufferspiralfeder 19 und ein Stoßdämpfer 20 sind zwischen dem unteren Aufhängearm 12 und dem Körper 16 vorgesehen.

Als nächstes wird der Aufbau eins Höhensensors 21 erläutert. Der Höhensensor 21 umfaßt eine Erregerspule 22 als Magnetfeldgenerator zum Erzeugen eines Wech selmagnetfelds und eine Aufnahmespule 23 als Magnetfelddetektor zum Detektieren des Magnetfelds. Beide Spulen 22 und 23 sind um Kerne 24 bzw. 25 gewickelt. Die Erregerspule 22 ist an dem unteren Aufhängearme 12 befestigt, und die Aufnahmespule 23 ist an dem Körper 16 durch eine Armatur 26 so befestigt, daß sie dem oberen Teil der Erregerspule 22 gegenübersteht.

Die Aufnahmespule 23 ist durch eine elektromagnetische Abschirmabdeckung 27 bedeckt mit Ausnahme des Frontabschnitts (untere Fläche), die der Erregerspule 22 zugewandt ist. Die Entfernung zwischen der Erregerspule 22 und der Aufnahmespule 23 wird so eingestellt, daß sich beide Spulen 22 und 23 gegenseitig nicht berühren, wenn die Fahrzeughöhe minimiert wird.

Die Entfernung von der Welle 14 zu der Befestigungsposition der Erregerspule 22 wird innerhalb des Bereichs von 1/10 bis ½ der Länge des Aufhängearms 12 (nachfolgend als "Armlänge" bezeichnet) eingestellt. Vorzugsweise wird die Entfernung von der Welle 14 zu der Montageposition der Erregerspule 22 innerhalb des Bereichs von 1/10 bis 2/5 der Armlänge des Aufhängearms 12 eingestellt. Der Grund hierfür wird später beschrieben.

Als nächstes wird der Aufbau der Erregerspulentreiberschaltung 41 zum Treiben der Erregerspule 22 mit Bezug auf Fig. 2 erläutert.

Die Erregerspulentreiberschaltung 41 umfaßt eine stabilisierende Leistungs- bzw. Spannungsquellenschaltung 42, eine Sinuswellenerzeugungsschaltung 43 zum Erzeugen von Sinuswellenformen (wechselnde Wellenformen) und eine Treiberschaltung 44 zum Liefern eines sinusförmigen Stroms an die Erregerspule 22. Die stabilisierende Spannungsquellenschaltung 42 enthält einen Schaltregler 45 und wandelt eine relativ hohe Quellenspannung Vb, z. B. eine Batteriespannung, in eine stabilisierte Quellspan nung Vc.

Die Sinuswellenerzeugungsschaltung 43 umfaßt eine Oszillatorschaltung 46, einen Filterabschnitt 47 und eine Verstärkerschaltung 48, die unter der stabilisierten Quellspannung Vc betrieben werden. Die Oszillatorschaltung 46 ist eine CR-Os zillatorschaltung (astabiler Multivibrator) mit drei Invertern U2 und gibt rechteck förmige Wellen von 0-Vc [V] zu dem Filterabschnitt 47 mit einer durch einen Widerstand R2 und einen Kondensator C3 bestimmten Frequenz f aus. Hier kann die Frequenz f eine beliebige Frequenz sein.

Der Filterabschnitt 47 ist ein Tiefpaßfilter, das durch Verbinden von Wider ständen R3 bis R6 und von Kondensatoren C4 bis C7 aufgebaut ist. Es beseitigt höhere harmonische Komponenten von von der Oszillatorschaltung 46 ausgegebenen rechteckförmigen Wellen und gibt eine sinusförmige Spannung V1, die in der folgenden Gleichung gezeigt und mit dem Gleichspannungspotential des Mittelpunkts von Vc vorgespannt ist, an die Verstärkerschaltung 48 aus.

V1 = Vi.sin(2πft) + Vc/2.

Dabei ist Vi die Amplitude der sinusförmigen Welle.

Die Verstärkerschaltung 48 verstärkt die Spannung mit einer nicht invertierenden Verstärkerschaltung, die einen Operationsverstärker U3 und Widerstände R7, R9 besitzt, während eine Offset-Spannung Vc/2 durch einen Operationsverstärker U4 ad diert wird, so daß die Gleichstrom- bzw. DC-Vorspannung Vc/2 nicht verstärkt wird, und gibt eine in der folgenden Gleichung gezeigte Spannung V2 aus:

V2 = Vo.sin(2πft) + Vc/2.

Dabei ist Vo = (1 + R9/R8).Vi.

Die Treiberschaltung 44 schneidet die DC-Vorspannung Vc/2 mit einem Kondensator C9 ab und addiert erneut eine DC-Vorspannung Vd, die durch Dividieren der stabilisierten Quellspannung Vc im Widerstandsverhältnis der Widerstände R13 und R14 erzeugt wird, und gibt eine in der folgenden Gleichung gezeigte sinusförmige Spannung V3 in den +Eingangsanschluß des Operationsverstärkers U5 ein:

V3 = Vo.sin(2πft) + Vd.

Ein Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers U5 ist mit einer Basis eines Transistors Q1 verbunden, der innerhalb eines Strompfads der Erregerspule 22 vorgesehen ist. Der Transistor Q1 steuert bzw. regelt den an die Erregerspule 22 von der Spannungsquelle Vb zu schickenden Strom.

Der durch die Erregerspule 22 fließende Strom wird durch einen Widerstand R15 detektiert, der innerhalb des Strompfads der Erregerspule 22 vorgesehen ist, und eine an dem Widerstand R15 erzeugte Spannung wird in den -Eingangsanschluß des Opera tionsverstärkers U5 eingegeben. Dementsprechend steuert der Operationsverstärker U5 das EIN/AUS des Transistors Q1 derart, daß die in den +Eingangsanschluß eingegebene sinusförmige Spannung V3 immer an die an dem Widerstand R15 erzeugte Spannung angeglichen wird, damit ein in der folgenden Gleichung gezeigter Strom I durch die Erregerspule 22 fließt:

I = {Vo.sin(2πft) + Vd}/R15
Vo/R15.sin(2πft) + Vd/R15.

Dabei repräsentiert der erste Term den sinusförmigen Strom von Vo/R15.sin(2πft) und der zweite Term den DC-Vorspannstrom von Vd/R15. Die DC-Vorspannung wird von Vc/2 zu Vd geändert, um zu verhindern, daß der DC-Vorspannstrom schwankt. Die Erregerspule 22 erzeugt durch diesen sinusförmigen Strom das zu dem Strom proportionale Wechselmagnetfeld.

Die wie oben beschrieben aufgebaute Erregerspulentreiberschaltung 41 besitzt den Vorteil, daß sich der Erregerstrom nicht ändern wird, auch wenn die an ein Ende der Erregerspule 22 angelegte Quellspannung Vb schwankt, da die Amplitude des durch die Erregerspule 22 fließenden sinusförmigen Stroms auf Vo/R15 festgelegt ist.

Der Aufbau einer Sensorausgangsverarbeitungsschaltung 50 zum Bearbeiten eines Ausgangssignals der Aufnahmespule 23 wird nun mit Bezug auf Fig. 3 erläutert.

Die Sensorausgangsverarbeitungsschaltung 50 umfaßt eine stabilisierende Span nungsquellenschaltung 51, eine Offset-Schaltung 52, eine Maximalwertseitenspitzen halteschaltung 53, eine Minimalwertseitenspitzenhalteschaltung 54 und eine Differenz verstärkerschaltung 55. Die stabilisierende Spannungsquellenschaltung 51 besitzt eine Kostantspannungsquellenschaltung 56, um die Quellenspannung Vb, z. B. Batterie spannung, in stabilisierte Quellenspannung Vf zu transformieren.

Wenn die durch die Erregerspule 22 erzeugten Wechselmagnetflüsse die Aufnahmespule 23 durchqueren, wird in der Aufnahmespule 23 eine in der folgenden Gleichung gezeigte induzierte elektromotorische Kraft V4 erzeugt:

V4 = k.Io.cos(2πft).

Dabei ist k eine Proportionalkonstante und Io = 2πf.Vo/R15.

Die Offset-Schaltung 52 erzeugt eine DC-Vorspannung Ve durch Dividieren der stabilisierten Quellenspannung Vf in dem Widerstandsverhältnis der Widerstände R2 und R3 und verschiebt die induzierte elektromotorische Kraft V4 durch die DC-Vor spannung Ve, indem die DC-Vorspannung Ve an die von der Aufnahmespule 23 aus gegebene induzierte elektromotorische Kraft V4 angelegt wird, und gibt die in der folgenden Gleichung gezeigte Spannung V5 an die Maximalwertseitenspitzen halteschaltung 53 und die Minimalwertseitenspitzenhalteschaltung 54 ein:

V5 = {k.Io.cos(2πft)}+Ve.

Die Maximalwertseitenspitzenhalteschaltung 53 lädt einen Haltekondensator C4 durch zwei Operationsverstärker U2 und U3 gemäß einer Eingangsspannung V5. Die Minimalwertseitenspitzenhalteschaltung 54 lädt einen Haltekondensator C5 durch zwei Operationsverstärker U4 und U5 gemäß der Eingangsspannung V5. Durch Einstellen der Richtungen der Dioden D1 und D2 entgegengesetzt zueinander halten die Maximal wertseiten- und Minimalwertseitenspitzenhalteschaltungen 53 und 54 den maximalen Wert Vmax (Spitzenwert) der Eingangsspannung V5 an dem Haltekondensator C4 der Maximalwertseitenspitzenhalteschaltung 53 und halten den minimalen Wert Vmin (Grundwert) der Eingangsspannung V5 am Haltekondensator C5 der Minimalwert seitenspitzenhalteschaltung 54.

Entladewiderstände R10 und R11 sind parallel an die Haltekondensatoren C4 bzw. C5 angeschlossen, und die in den Haltekondensatoren C4 und C5 geladenen elektrischen Ladungen werden langsam mit Zeitkonstanten von C4×R10 bzw. C5×R15 entladen. Dementsprechend wird der Maximalwert Vmax (Spitzenwert) und der Minimalwert Vmin (Grundwert) der Eingangsspannung V5 kontinuierlich durch Einstellen der Entladewiderstände R10 und R11 detektiert.

Die Differentialverstärkerschaltung 55 verstärkt die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin, die von den Maximalwertseiten- und Minimalwertseitenspitzenhalteschaltungen 53 und 54 eingegeben sind, und gibt als Sensorausgang Vout aus.

Die durch die Aufnahmespule 23 zu induzierende Spannung V4 oder der Sen sorausgang Vout ist invers proportional zu dem Kubik des Abstands zwischen der Erregerspule 22 und der Aufnahmespule 23, so daß die Entfernung zwischen den Spulen 22 und 23 durch das Sensorausgangssignal Vout bestimmt ist. Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer charakteristischen Änderung des Sensorausgangssignals Vout bezüglich der Entfernung zwischen der Spule 22 und der Spule 23.

Die wie oben beschrieben konstruierten Höhensensoren 21 werden an dem Frontrad 18a und dem Rückrad 18b jeweils einzeln, wie in Fig. 4 gezeigt ist, auf der Fahrerseite des Fahrzeugs 28 installiert. Das Ausgangssignal Vout jedes der Höhensensoren 21 wird in eine elektrische Regelschaltung (nachfolgend als "ECU" bezeichnet) 29 geleitet.

Die ECU 29 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer. Er berechnet einen Neigungswinkel in der Längsrichtung des Körpers 16 bezüglich der Fahrbahnoberfläche 30 aus den Ausgangssignalen Vout der entsprechenden Höhensensoren 21 durch Ausführen eines Scheinwerferstrahlachsenregelprogramms gemäß Fig. 5 und regelt bzw. steuert den Winkel der Strahlachse eines Scheinwerfers 32 durch Einstellen eines Winkels einer Lichtreflexionsplatte 33 innerhalb des Scheinwerfers 32 durch Regeln eines Stellglieds 31 auf der Basis des Berechnungsresultats.

Das Scheinwerferstrahlachsenregelungsprogramm von Fig. 5 wird immer nach einer vorbestimmten Zeit nach dem Anschalten eines nicht gezeigten Zündungsschalters aktiviert. Wenn dieses Programm aktiviert ist, werden die Ausgangssignale Vout der Höhensensoren 21 an der Vorder- und Rückseite des Fahrzeugs in die ECU 29 über einen nicht gezeigten A/D-Wandler in Schritt 101 gelesen. Daraufhin wird eine Beschleunigung des Fahrzeugs auf der Basis von Änderungen von Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten von einem nicht gezeigten Radgeschwindigkeitssensor in Schritt 102 berechnet.

In Schritt 103 wird die Entfernung zwischen der Erregerspule 22 und der Aufnahmespule 23 aus dem Sensorausgangssignal Vout durch Bezugnahme auf eine Sensorausgangscharakteristiktabelle, die beispielsweise in Fig. 6 gezeigt ist und im voraus in einem nicht gezeigten ROM innerhalb der ECU 29 gespeichert wird, bestimmt, und die Fahrzeughöhe wird aus der Entfernung zwischen den Spulen 22 und 23 unter Berücksichtigung der Montageposition, an der die Aufnahmespule 23 bezüg lich des Aufhängearms 12 befestigt ist, berechnet. Schließlich wird in Schritt 103 der Neigungswinkel in Längsrichtung des Körpers 16 auf der Basis entsprechender Höhen werte in der Längsrichtung des Fahrzeugs, die aus entsprechenden Ausgangssignalen Vout der an der Vorder- und Rückseite des Fahrzeugs befestigten Höhensensoren 21 berechnet sind, und der Entfernung zwischen den Achswellen (Entfernung zwischen den Höhensensoren 21 an den Vorder- und Rückseiten des Fahrzeugs) berechnet. Dieser Prozeß in Schritt 103 entspricht der Neigungswinkelberechnungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.

Daraufhin wird in Schritt 104 aus dem Neigungswinkel des Körpers, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Beschleunigung ein Regelungsmodus bestimmt. Das folgende ist ein Beispiel der entsprechenden Regelungsmoden, Kriterien und Rege lungsverfahren davon.

(1) Wenn als Kriterium die Fahrzeuggeschwindigkeit 2 km/h oder weniger be trägt, wird entschieden, daß der Regelungsmodus ein Stoppmodus ist, und die Regelung wird linear abhängig vom Winkel der Neigung des Körpers ge macht.
(2) Wenn als Kriterium die Fahrzeuggeschwindigkeit 2 km/h oder mehr und die Beschleunigung ±2 km/s² oder mehr beträgt, wird entschieden, daß der Regelungsmodus ein schneller Beschleunigungs/Bremsmodus ist, und die Re gelung wird linear abhängig von dem Winkel der Neigung des Körpers gemacht.
(3) Wenn als Kriterium die Fahrzeuggeschwindigkeit 2 km/h oder mehr und die Beschleunigung weniger als ±2 m/s² oder mehr als ±1 m/s² beträgt, wird entschieden, daß der Regelungsmodus ein langsamer Beschleunigungs/Brems modus ist und die Regelung wird mit einem Durchschnittswert des Neigungswinkels des Körpers in einer Sekunde durchgeführt.
(4) Wenn als Kriterium die Fahrzeuggeschwindigkeit 2 km/h oder mehr und die Beschleunigung weniger als ±1 m/s² beträgt, wird entschieden, daß der Rege lungsmodus ein Konstantgeschwindigkeitsmodus ist, und die Regelung wird mit einem Durchschnittswert des Neigungswinkels des Körpers in 10 Sekunden durchgeführt.
(5) Wenn als Kriterium der Neigungswinkel des Körpers zwischen + und - schwankt, wird entschieden, daß der Regelungsmodus ein Modus für schlechte Fahrbahnen ist, und die Regelung wird mit einem Durchschnittswert des Neigungswinkel des Körpers in 10 Sekunden durchgeführt.

In Schritt 105 wird ein Zielwert des Stellglieds 31 entsprechend jedem Regelungsmodus berechnet. In Schritt 106 wird bestimmt, ob ein nicht gezeigter Scheinwerferschalter eingeschaltet ist. Wenn er in seinem EIN-Zustand ist, geht der Prozeß zu Schritt 107, um den Winkel der Strahlachse des Scheinwerfers 32 durch Antreiben des Stellglieds 31 zu dem Zielwert und Einstellen des Winkels der Lichtreflexionsplatte 33 zu regeln. Wenn der Scheinwerferschalter im AUS-Zustand ist, wird dieses Programm ohne Antrieb des Stellglieds 31 beendet. Danach wird der Winkel der Strahlachse des Scheinwerfers 32 gemäß dem Neigungswinkel des Körpers, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Beschleunigung zu jedem Zeitpunkt durch Ausführen dieses Programmes zu jeder vorbestimmten Zeitspanne geregelt.

Als nächstes wird die Montageposition des Höhensensors 21 im Detail erläutert. Ein Änderungsbereich der Höhe der Welle beträgt beispielsweise -80 mm (maximale Änderung in der Richtung, in der die Höhe abnimmt) bis +50 mm (maximale Änderung in der Richtung, in der die Höhe zunimmt). Die Erregerspule 22 und die Aufnahmespule 23 werden auf dem Aufhängearm 12 bzw. dem Körper 16 montiert, so daß die entsprechenden Zentralachsen der Spulen 22 und 23 ausgerichtet sind und sie sich einander vertikal gegenüberstehen, wenn die Höhenvariation 0 mm ist.

Wenn das Verhältnis der Entfernung P (Entfernung der Welle 14 auf der Seite des Körpers 16 zu der Zentralachse der Aufnahmespule 23) zu der Armlänge L (Länge des Aufhängearms 12), d. h. P/L, hier als "Montageposition" definiert ist, ändert sich die maximale zu detektierende Entfernung des Höhensensors 21 (maximale Detektions distanz = M.D.D.) proportional zu der Montageposition, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Mit anderen Worten, je kleiner die Montageposition P/L ist (je näher an dem Körper 16) desto kleiner wird die maximale Detektionsdistanz, da die Änderung (Versatzwert) des Aufhängearms 12 an der Montageposition gering wird, und je größer die Montageposition P/L ist (je näher an dem Rad 18), desto größer wird demgegenüber die maximale Detektionsdistanz, da die Änderung des Aufhängearms 12 an der Montageposition groß wird.

Die Ausgangscharakteristik des magnetischen Höhensensors 21 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Sensorausgangssignals Vout gemäß Fig. 6 desto geringer wird je länger die Entfernung zwischen der Spule 22 und der Spule 23 ist. Mit anderen Worten, je größer die Entfernung ist, desto geringer wird die Sensorempfindlichkeit "S.S." (sie ist ein Sensorausgangssignal pro Änderungseinheit der Höhe an der Sensorposition und ist durch die Neigung der Ausgangscharak teristikkurve bestimmt). Dementsprechend wird die Sensorempfindlichkeit minimiert, wenn sich die Höhe im bzw. zum Maximum ändert. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird der minimale Wert der Sensorempfindlichkeit kleiner, wenn die Montageposition P/L größer wird.

Die Änderung der Detektionsempfindlichkeit (Sensorausgangssignal) pro Änderungseinheit der tatsächlichen Höhe) infolge der Montageposition P/L wird durch Multiplizieren der Sensorempfindlichkeit mit der Montageposition P/L bestimmt und besitzt eine wie in Fig. 8 gezeigte Charakteristik. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, ist die Änderung der Detektionsempfindlichkeit entsprechend der Montageposition P/L am größten, wenn die Montageposition P/L etwa 0,1 beträgt. Die Montageposition P/L muß jedoch 0,1 oder größer sein, da es schwierig wird, den Sensor zu montieren, wenn die Montageposition näher als 0,1 von P/L an den Körper 16 kommt, da ein Trägerabschnitt des Körpers 16 zum Tragen der Welle 14 hindert. Die Detektionsempfindlichkeit wird kleiner, wenn die Montageposition P/L größer wird, falls die Montageposition P/L größer als 0,1 ist, und die Sensorausgangsverarbeitungsschaltung 50 genauer sein soll.

Unter Beachtung derartiger Charakteristiken wird, wenn die Montageposition P/L in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 oder vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 0,4 eingestellt wird, das Montieren des Höhensensors 21 erleichtert, und die Änderung des Sensorausgangssignals bezüglich der Auflösungsfähigkeit wird vollkommen sicher gestellt, und die Detektionsgenauigkeit wird verbessert.

Darüber hinaus ist die Sensorempfindlichkeit proportional zu I.a², wobei a der Radius der Erregerspule 22 und I der durch die Erregerspule 22 fließende Strom ist. Daher wird der Spulenstrom I und der Spulenradius a kleiner, wenn die Montage position P/L kleiner wird.

Gemäß dem Höhensensor 21 der ersten Ausführungsform wird die Fahrzeughöhe durch das Magnetfeld ohne Einsatz eines Verbindungsmechanismus detektiert, wodurch der Sensor in seiner Größe und seinen Kosten reduziert und das Montieren des Sensors auf dem Fahrzeug erleichtert wird. Darüber hinaus detektiert er im Unterschied zu dem konventionellen Ultraschallhöhensensor die Höhe unabhängig von Fahrbahnober flächeneigenschaften, Regentropfen und Schmutz und verbessert die Höhendetektions genauigkeit.

Ferner wird in Anbetracht dessen, daß elektrische Teile, die ein Magnetfeld nach außen streuen, wie etwa ein Wechselstromgenerator, in dem Fahrzeug 28 installiert werden, die Aufnahmespule 23 durch eine elektromagnetische Abschirmabdeckung 27 mit Ausnahme der der Seite der Erregerspule 22 gegenüberstehenden Fläche bei der ersten Ausführungsform abgedeckt, so daß das Signal-Rauschverhältnis des Sensorausgangssignals durch Blockieren des Eindringens des externen Magnetfelds in die Aufnahmespule 23 durch die elektromagnetische Abschirmabdeckung 27 verbessert wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß keine elektrischen Teile, die Magnetfeld nach außen streuen, in der Nähe des Höhensensors 21 an der Seite des Rückrads 18b montiert werden. Daher kann bei dem Höhensensor 21 auf der Seite des Rückrads 18b auf die elektromagnetische Abschirmabdeckung 27 verzichtet werden. Mit anderen Worten die elektromagnetische Abschirmabdeckung 27 muß an die Aufnahmespule 23 angebracht werden, wenn der Höhensensor 21 an einer Position relativ nahe zu elektrischen Teilen, die Magnetfeld nach außen streuen, z. B. in der Nähe des Frontrads 18a des Fahrzeugs, installiert wird.

Obwohl die Erregerspule 22 an den Aufhängearm 12 und die Aufnahmespule 23 an den Körper 16 bei der ersten Ausführungsform befestigt worden ist, kann die Er regerspule 22 statt dessen an den Körper 16 und die Aufnahmespule 23 an den Auf hängearm 12 befestigt werden.

Zweite Ausführungsform

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 9 gezeigt. Bei der zweiten Ausführungsform sind den Komponenten, die im wesentlichen die gleichen sind, wie jene bei der ersten Ausführungsform, die gleichen Bezugsziffern zugeordnet und auf die Erläuterung derselben wird im folgenden verzichtet.

Ein Höhensensor 61 umfaßt einen Permanentmagneten 62, der an den Aufhänge arm 12 befestigt ist, als Magnetfeldgenerator und ein Magnetdetektionselement 63, wie etwa ein Hall-Element oder ein magnetisches Widerstandselement, wird oberhalb des Permanentmagneten 62 als Magnetfelddetektor zum Detektieren des Magnetfelds des Permanentmagneten 62 angeordnet. Ein Magnet der SmCo-Serie kann beispielsweise als Permanentmagnet 62 verwendet werden, da ein Magnet der SmCo-Serie eine gute Temperaturcharakteristik und eine große Magnetfeldstärke besitzt. Es kann jedoch auch ein Ferrit- oder Neodym-Magnet verwendet werden, wenn die Detektionsentfernung kurz ist oder wenn ein enger Temperaturbereich verwendet wird.

Das Magnetdetektionselement 63 wird nun auf einer Leiterplatte 64 installiert, und die Leiterplatte 64 ist über eine Befestigung 26 an dem Körper 16 befestigt. Das Magnetdetektionselement 63 und die Leiterplatte 64 werden durch eine elektro magnetische Abschirmabdeckung 65 mit Ausnahme der der Seite des Permanent magneten 62 gegenüberliegenden Fläche (Unterseite) abgedeckt.

Es wird darauf hingewiesen, daß ein nicht gezeigter Magnetsubstanzkern aus einer Siliziumstahlplatte oder aus Ferrit auf der Rückseite (Oberseite) des Magnet detektionselements 63 angeordnet werden kann, wenn die Empfindlichkeit des Magnetdetektionselements 63 gering ist. Dementsprechend kann die Empfindlichkeit des Magnetdetektionselements 63 durch Erhöhung magnetischer Flüsse durch das Magnetdetektionselement 63 verbessert werden, in dem die Magnetflüsse von dem Per manentmagneten 62 zu dem Magnetsubstanzkern konzentriert werden.

In diesem Fall wird die Montageposition P/L des Permanentmagneten 62 in dem Bereich von 1/10 bis ½ oder vorzugsweise in dem Bereich von 1/10 bis 2/5, der Länge des Aufhängearms 12 von der Welle 14 auf die gleiche Weise wie die Montageposition der Aufnahmespule 23 bei der ersten Ausführungsform eingestellt.

Der Permanentmagnet 62, das Magnetdetektionselement 63 und die Leiterplatte 64 werden zusammen durch eine nicht-magnetische Abdeckung 66 abgedeckt. Diese nicht-magnetische Abdeckung 66 ist aus einem Balg geformt, so daß sie in der ver tikalen Richtung entsprechend den Auf- und Abbewegungen des Aufhängearms 12 expandieren bzw. kontraktieren kann.

Gemäß dem wie oben beschrieben konstruierten Höhensensor 61 erzeugt das dem Permanentmagneten 62 gegenüberstehende Magnetdetektionselement 63 eine zur Magnetfeldstärke des Permanentmagneten 62 proportionale Spannung. Da die das Magnetdetektionselement 63 erreichende Magnetfeldstärke umgekehrt proportional zu der Entfernung zwischen dem Permanentmagneten 62 und dem Magnetdetektions element 63 ist, erzeugt das Magnetdetektionselement 63 eine Spannung entsprechend der Entfernung von dem Permanentmagneten 62.

Dementsprechend wird die Entfernung zwischen dem Permanentmagneten 62 und dem Magnetdetektionselement 63 aus der von dem Magnetdetektionselement 63 ausge gebenen Spannung berechnet, und die Höhe des Fahrzeugs wird durch diese Entfernung und die Montageposition P/L des Permanentmagneten 62 bestimmt.

Gemäß der ersten Ausführungsform wird verhindert, daß magnetische Verun reinigungen, z. B. Eisenstaub, an den Magnetfelderzeugungsabschnitt (die Erregerspule 22) anhaftet, da die Erregerspule 22 ein Wechselmagnetfeld erzeugt. Es besteht jedoch eine Möglichkeit, daß magnetische Substanz, z. B. Eisenstaub, unter Umständen an dem Permanentmagneten 62 anhaftet, da der Permanentmagnet 62 ein magnetisches Gleichfeld erzeugt. Daher kann die Magnetfeldstärke durch die anhaftende magnetische Substanz reduziert werden, und die Detektionsgenauigkeit der Fahrzeughöhe kann beeinträchtigt werden.

Zur Lösung dieses Problems werden gemäß der zweiten Ausführungsform der Permanentmagnet 62 und das Magnetdetektionselement 63 zusammen durch die balgförmige nicht-magnetische Abdeckung 66 abgedeckt. Dementsprechend wird durch die nicht-magnetische Abdeckung 66 verhindert, daß magnetische Substanz, z. B. Eisen staub, an dem Permanentmagneten 62 anhaftet und die Magnetfeldstärke aufgrund der Anhaftung der magnetischen Substanz abnimmt, und somit wird die Detek tionsgenauigkeit verbessert. Da ferner der Permanentmagnet 62 als Magnetfeldgenerator verwendet wird, wird auf die bei der ersten Ausführungsform beschriebene Treiberschaltung verzichtet und die Schaltungsstruktur vereinfacht. Daneben werden gemäß der zweiten Ausführungsform die gleichen Vorteile erzielt wie bei der ersten Ausführungsform.

Obwohl der Permanentmagnet 62 an den Trägerarm 12 und das Magnet detektionselement 63 an den Körper 16 bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform befestigt worden ist, kann der Permanentmagnet 62 statt dessen auch an den Körper 16 und das Magnetdetektionselement 63 an den Aufhängearm 12 befestigt werden.

Während der Höhensensor bei der ersten und zweiten Ausführungsform an den Aufhängearm 12 an der Unterseite befestigt worden ist, ist die Position, an der der Höhensensor befestigt ist, nicht auf eine solche Position beschränkt und kann bewegbar bzw. ein bewegliches Glied sein, das sich entsprechend den Auf- und Abwärts bewegungen des Körpers 16 auf und ab bewegt. Beispielsweise kann der Höhensensor an dem oberen Aufhängearm 13 oder dem Stoßdämpfer 20 befestigt werden. Das Aufhängesystem, in dem die Höhensensoren 21 und 61 befestigt sind, ist nicht auf das in den Fig. 1 und 9 gezeigte Aufhängesystem vom Radquerlenkertyp beschränkt. Beispielsweise können sie an ein Aufhängesystem von verschiedenen Typen, beispielsweise einem Spiralfedertyp, einem Strebentyp und einem Vielfachverbindertyp, befestigt werden.

Darüber hinaus ist das Anbringen des erfindungsgemäßen Höhensensors nicht auf das Einstellgerät für die Strahlachse von Fahrzeugscheinwerfern begrenzt. Beispiels weise kann der erfindungsgemäße Höhensensor für ein Aufhängeregelgerät oder ein Höhenregelgerät verwendet werden. Es ist ebenfalls eine Anordnung möglich, mit der in Neigungswinkel (Kippwinkel) in der rechten und linken Richtung des Körpers durch Befestigen der erfindungsgemäßen Höhensensoren an den rechten und linken Rädern des Fahrzeuges detektiert werden kann.

Darüber hinaus ist bei der ersten Ausführungsform ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform eine Anordnung möglich, bei der die Erregerspule 22 und die Auf nahmespule 23 durch eine in der vertikalen Richtung dehnbare nicht-magnetische Abdeckung abgedeckt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen in bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann im Rahmen des Erfindungsgedankens offensichtlich sind.

Claims

1. Höhensensor (21, 61) zum Detektieren einer Höhe eines Fahrzeugs mit einem Körper (16) und einem beweglichen Bauteil (11, 12), das bewegbar mit dem Kör per verbunden und entsprechend der Höhe des Fahrzeugs relativ zu dem Körper bewegbar ist, wobei der Höhensensor umfaßt:
einen Magnetfeldgenerator (22, 62), der in bzw. an einem von dem Körper und dem beweglichen Bauteil zum Erzeugen eines Wechselmagnetfelds angebracht ist, und
einen Magnetfelddetektor (23, 63), der in bzw. an dem anderen von dem Körper und dem beweglichen Bauteil so angebracht ist, daß der Magnetfeldgenerator und der Magnetfelddetektor einander gegenüberliegend angeordnet sind, zum Detek tieren des Wechselmagnetfelds, wobei
einer von dem Magnetfeldgenerator und dem Magnetfelddetektor an dem beweg lichen Bauteil bei einer Außenfläche des Körpers angebracht ist.

2. Höhensensor nach Anspruch 1, wobei die Montageposition des in bzw. an dem beweglichen Bauteil zu installierenden einen von dem Magnetfeldgenerator und dem Magnetfelddetektor in der Nähe von 1/10 einer Länge (L) des beweglichen Bauteils von einer Verbindung (14) zwischen dem Körper und dem beweglichen Bauteil liegt.

3. Höhensensor nach Anspruch 1, wobei eine Montageposition des in bzw. an dem beweglichen Bauteil zu installierenden einen von dem Magnetfeldgenerator und Magnetfelddetektor innerhalb eines Bereichs von 1/10 bis ½ einer Länge (L) des beweglichen Bauteils von einer Verbindung (14) zwischen dem Körper und dem beweglichen Bauteil liegt.

4. Höhensensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Magnetfeldgenerator einen Permanentmagneten (62) umfaßt.

5. Höhensensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Magnetpfad zwischen dem Magnetfeldgenerator und dem Magnetfelddetektor durch eine dehnbare nicht-magnetische Abdeckung (66) abgedeckt ist.

6. Höhensensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Magnetfelddetektor mit Ausnahme eines dem Magnetfeldgenerator gegenüberliegenden Abschnitts durch eine elektromagnetische Abschirmabdeckung (27) abgedeckt ist.

7. Einstellgerät für die Strahlachse eines Fahrzeugscheinwerfers zum Steuern bzw. Regeln einer Scheinwerferstrahlachse mit
einem Höhensensor (21, 61) gemäß Anspruch 1,
einer Neigungswinkelberechnungseinrichtung (29, S103) zum Berechnen eines Neigungswinkels eines Körpers (16) in bezug auf eine Fahrbahnoberfläche auf der Grundlage der durch den Höhensensor detektierten Höhe des Fahrzeugs, und
einem Stellglied (31) zum Einstellen der Scheinwerferstrahlachse auf der Basis des durch die Neigungswinkelberechnungseinrichtung berechneten Neigungs winkels.