DE2742271A1 - Verfahren zur regelung des neigungswinkels eines fahrzeugscheinwerfers - Google Patents
Verfahren zur regelung des neigungswinkels eines fahrzeugscheinwerfersInfo
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Description
Verfahren zur Regelung des Neigungswinkels eines Fahrzeugscheinwerfers.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Neigungswinkels eines Fahrzeugscheinwerfers in Bezug
auf die Fahrzeugkarosserie, bei welchem mindestens ein Meßwertaufneher C1 in der Nähe der Vorderräder und mindestens
ein Meßwertaufnehmer C2 in der Nähe der Hinterräder
in der Nähe von Punkten P1 und P~ der Karosserie
die Abstände d.. und d~ der Karosserie von der Fahrbahn
ermitteln, wobei der Abstand des Punktes P1 von
der Schwenkachse des Scheinwerfers I1 und der gegenseitige
Abstand der Punkte P2 und P1 I2 beträgt und
die Abstände I1 und I2 nach Projektion auf die durch
die Punkte P1 und P2 hindurchgehende Linie gemessen
und hieraus ein Sollwinkel f als Funktion von d1
und d2 gebildet wird, und bei dem der Winkel y
selbsttätig gleich oder nahezu gleich dem Sollwinkel y gemacht wird sowie eine Regeleinrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
Wenn ein Fahrzeug bei Dunkelheit auf einer Straße fährt, sollte die Fahrbahn vor dem Fahrzeug ausreichend weit beleuchtet
sein, um die Sicherheit der Fahrt zu gewährleisten. Die Ausleuchtung der Strecke durch die Scheinwerfer
muß jedoch begrenzt werden, um Blendungen entgegenkommender Fahrzeuge soweit wie möglich auszuschalten.
Um dies zu erreichen,ist es bekannt^Jie Entfernung L zwisehen
dem Fahrzeug und dem Punkt, an dem die Achse des Scheinwerferstrahles die Fahrbahn schneidet, während der
Fahrtdes Fahrzeugs im wesentlichen konstant zu halten, indem bei Änderungen des Neigungswinkels der Fahrzeug-
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karosserie eine Drehung des Scheinwerfers um eine Achse erfolgt, die im wesentlichen parallel zur Fahrbahn
und quer zu dieser ausgerichtet ist. Mann kann natürlich die Fahrzeugscheinwerfer bei leerem Fahrzeug
einstellen, jedoch wird diese Einstellung falsch, wenn das Fahrzeug vorn oder hinten mehr oder weniger beladen
ist. Solche Laständerungen treten auch während der Fahrinfolge von Beschleunigungen oder Abbremsungen des Fahrzeugs
auf und machen sich durch Veränderung der Position des Schwerpunktes, eine Änderung der Absenkung,
die weiter unten noch erläutert wird, und/oder eine Änderung des Neigungswinkels des Fahrzeugs in Bezug auf
die Fahrbahn bemerkbar, was nachfolgend als Änderung der Fahrlage bezeichnet wird.
Es ist eine Regeleinrichtung bekannt (franz. Patentanmeldung 96-37 513), mit der die Änderungen des Neigungswinkels
des Fahrzeugs, d.h. Änderungen der Fahrlage, korrigiert werden. Zu diesem Zweck wird die Stellung
der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf den Boden mit Meßwertaufnehmern ermittelt, die in der Nähe der vorderen
und der hinteren Radachse des Fahrzeugs angeordnet sind. Wenn mit d.. die Entfernung der Karosserie vom
Boden an einem Punkt P1 in der Nähe des vorderen Meßwertaufnehmers
und mit d- die Entfernung der Karosserie von dem Boden an einem Punkt 2 in der Nähe des
rückwärtigen Meßwertaufnehmers bezeichnet wird, und wenn man mit γ den Ist-Winkel der Position des Scheinwerfers
in Bezug auf das Fahrzeug bezeichnet, erfolgt bei der oben erwähnten Regeleinrichtung eine Regelung
derart, daß der Winkel \L einen Wert der Form )l· =
k(d2~d1) + k1 annimmt, worin k und k' Konstanten darstellen.
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Eine derartige Regelung, die im übrigen auch aus der FR-OS 22 97 153 bekannt ist, trägt lediglich Veränderungen
des Neigungswinkels des Fahrzeugs Rechnung, berücksichtigt aber nicht die Veränderungen der Absenkung.
Man hat festgestellt, daß eine derartige Regelung unzureichend ist und verbessert werden sollte.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Regelverfahren anzugeben, das eine erheblich genauere Einhaltung der Entfernung
L ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß der Sollwinkel f den Wert
i ο
ΐο = WV + k2 d1 + k
erhält, wobei k., k2 und k.. Konstanten sind, und k, und
ky durch die Beziehung
k k + k 1 — 1
1 2 2 X1 X
1 2 2 X1 X
verbunden sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Berechnung
des Anstellwinkels des zu regelnden Scheinwerfers nicht nur der Neigungswinkel des Fahrzeugs, sondern auch der
Abstand des Fahrzeugs vom Boden berücksichtigt. Dieser Abstand kann durch die Variable (d. + d2)/2 bezeichnet
werden, derart, daß der oben definierte Winkel den Wert:
f= k (d2-d1)+k1 + k" (d2 + (J1)
annimmt,worin k" eine Konstante ist.
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-Xs-
Nach der Erfindung wird ein Verfahren angewandt, bei dem der einzustellende Winkel j*· des Scheinwerfers,der
einer Regelung unterliegt, durch geeignete Mittel so eingestellt wird, daß er im wesentlichen gleich einem
Sollwinkel f ist, der durch eine Formel der folgenden Form vorgegeben ist:
fo= k1
überraschenderweise wurde festgestellt, daß man eine
nahezu vollständige Konstant der Ertfernung L erhält, wenn die Keeffizienten k, und k~ in der obigen Formel
so gewählt sind, daß sie die folgende Gleichung erfüllen:
12kl + 1I k2" 1'
Hierin bezeichnet 1„ die Entfernung zwischen den Punkten
P1 und P2, die der Vorderachse bzw. der Hinterachse zugenordnet
sind und I1 bezeichnet die Entfernung zwischen
dem Punkt P und der Drehachse des Scheinwerfers, dessen Stellung geregelt werden soll. Die außerordentlich große
Genauigkeit, die man bei Anwendung der obigen Gleichungen erhält, erlaubt bei allen Verwendungsarten des Fahzreugs
die Einhaltung der Entfernung L, die im allgemeinen etwa 75 m beträgt, mit einer Abweichung von 2%.
Es hat sich herausgestellt, daß das erfindungsgemäße
Regelverfahren Resultate liefert, die umso besser sind, je besser die Beziehung zwischen den Werten I1 und 1-
und den Konstanten k und k- erfüllt ist. In der Praxis
verfährt man so, daß die Konstanten k.. und k2 so gewählt
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werden, daß der Ausdruck ^I2 + k I1 einen Wert zwischen
0,9 und 1,1 annimmt. In der Gleichung, die die Beziehung zwischen den Werten k. und k_ wiedergibt,
müssen die Längen I1 und I2 natürlich in gleichen Einheiten
angegeben werden.
Um den Wert von $■ ständig an den oben erläuterten
Sollwert y anzupassen, können verschiedene Mittel verwendet werden, d.h, entweder eine manuelle Regelung
oder eine automatische Regeleinrichtung. Im Falle einer manuellen Regelung kann der Benutzer beispielsweise Koinzidenz
zwischen einer ersten Anzeigeeinrichtung, deren Position eine Funktion des Winkels f ist und einer zwei
ten Anzeigeeinrichtung, deren Position eine Funktion des Winkels y ist, herstellen. Die zweite Anzeigeeinrichtung
wird dabei automatisch von den Ausgangssignalen der Meßwertaufnehmer C1 und C2 gesteuert. Im Falle einer automatischen
Regelung kann der Winkel y~ durch eine mechanische, hydraulische, elektrische oder andere Regeleinrichtung
stets dem jeweiligen Sollwert y angepaßt werden, Dieser Sollwert ändert sich in Abhängigkeit von
der Bodenhöhe bzw. der Schräglage des Fahrzeugs.
Die Erfindung schafft ferner eine automatische Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
3 zum Ausrichten eines Fahrzeugscheinwerfers mit mindestens einem in der Nähe der Vorderräder des Fahrzeugs
angeordneten Meßwertaufnehmer C1 und mindestens
einem in der Nähe der Hinterräder angeordneten Meßwertaufnehmer C2, mit einer den Fahrzeugscheinwerfer um eine
im wesentlichen parallel und quer zur Fahrbahn verlauffende Achse schwenkenden Stelleinrichtung sowie mit einer
Recheneinrichtung, die in Abhängigkeit von den Meßwerten
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d1 und d2, die von den Meßwertaufnehmern C1 und C2
geliefert werden, eine Spannung V1( y ) erzeugt, die
mit einer dem Istwinkel des Scheinwerfers entsprechenden
Spannung V(^) verglichen wird, wobei V ( j-) gleich
V1 ( γ- ) ist, wenn/gleich y ist,und mit einer Steuereinrichtung,
die den Scheinwerfer entsprechend der Differenz V ( f ) -V1 ( f ) verstellt, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß in der Rechenschaltung bei der Berechnung der Spannung V. ( jv ) für γ der Wert
VO=kl (d2~d1)+k2dl+k3
eingesetzt wird, wobei
l2k1+l1 k2 α
ist.
Bei der Erläuterung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung
haben die Symbole k, ko k, I1 lo d.. d_ die-
J
If Δι it \ ι 2.1 1 ' 2.
selben Bedeutungen wie bei der Erläuterung des Verfahrens,
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Recheneinrichtung
aus einer elektronischen Schaltung, die von den Meßwertaufnehmern C1 und C2 Spannungen erhält,
die Funktionen von d1 und d2 sind. Diese Spannungen, die
der Recheneinrichtung von den Meßwertaufnehmern C1 und
C2 zugeführt werden, sind den Werten d1 und d- proportional,
Der Meßwertaufnehmer zur Ermittlung des Winkels des Scheinwerfers ist vorzugsweise ein Potentiometer,
das von einem mit dem Scheinwerfer verbundenen Element betätigt wird. Die Spannungen V(^) und V1 ( y ) werden
einem Subtrahierer zugeführt, dessen Ausgangssignal
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über einen Verstärker das Stellorgang steuert. Das Stellorgang kann ein Elektromotor sein, der den Scheinwerfer
um seine Drehachse herum verschwenkt.
Ferner kann für die noch näher zu erläuternde Regeleinrichtung
eine Funktionsbegrenzung vorgesehen sein. Insbesondere wenn der Winkel f zwei Grenzwerte, die
den Verstellbereich begrenzen, nicht überschreiten soll. In diesem Fall kann das Stellorgang blockiert
werden, wenn die Spannung V ( f ) einen von zwei den Stellbereich begrenzenden Grenzwerten übersteigt. In
diesem Fall ist vorgesehen, daß an dem Meßwertaufnehmer
für den Winkel γ des Scheinwerfers eine Blockiereinrichtung
angeschlossen ist, die die Spannung des Meßwertaufnehmers mit mindestens einem vorbestimmten
Schwellenwert vergleicht und bei überschreiten des Schwellenwertes die Funktion des Stellorgangs arretiert.
Es ist klar, daß die erfindungsgemäße Regeleinrichtung
eine Simultanregelung der beiden Scheinwerfer eines Fahrzeugs durchführen kann. Man kann aber auch für jeden
der Fahrzeugscheinwerfer einen eigenen Regelkreis vorsehen. In diesem Fall sieht man zweckmäßigerweise
eine einzige Recheneinrichtung vor, die jeweils die gleiche Spannung V.. ( / ) an die beiden getrennten,
jedoch einander gleichen Regelkreise liefert und so die Positionen der Fahrzeugscheinwerfer einzeln einstellt.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Frontscheinwerfer, der um
eine im wesentlichen parallel zur Fahrbahn verlaufende Achse schwenkbar ist und dessen Ausrichtung in einer vertikalen
Ebene nach dem beschriebenen Regelverfahren erfolg
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug, das zwei Meßwertaufnehmer
C, und C2 aufweist, und bei dem die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigten
Parameter eingezeichnet sind, und
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild einer automatischen Regeleinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
In der Zeichnung ist das Fahrzeug mit 1 bezeichnet. Dieses Fahrzeug ist mit zwei einander gleichen Scheinwerfern
2 ausgestattet, die um eine parallel zur Fahrtrichtung 4 verlaufende Achse 3 schwenkbar sind. Bei ihrer
Schwenkbewegung sind die beiden Scheinwerfer 2 starr miteinander gekoppelt und ihre Stellung in Bezug auf die
Karosserie ist durch den Bezugswinkel ^ gekennzeichnet. Die Achse des Strahlenbündels der Scheinwerfer 2 schneidet
die Fahrbahn im Punkt A der in horizontaler Projektion in einem Abstand von L von der Achse 3 liegt.
An dem Fahrzeug ist in der Nähe der Vorderräder ein Meßwertaufnehmer C, und in der Nähe der Hinterräder
ein Meßwertaufnehmer C2 angebracht. Bei dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel fallen die Punkte P, und "ut P2 den Positionen der Meßwertaufnehmer C1 und C2
zusammen. Die Meßwertaufnehmer C1 und C- liefern Dauerspannungen;
die jeweils den Entfernungen d, und d-, d.h. der jeweiligen Entfernung der Fahrzeugkarosserie von der
Fahrbahn im Bereich der Meßwertaufnehmer C1 bzw. C-, proportinal
sind. Nach Projektion auf P1, P2, wird der Ab-
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stand des Meßwertaufnehmers C, von der Achse 3 mit 1,
und der gegenseitige Abstand der beiden Meßwertaufnehmer Cj und C2 mit I2 bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung enthält eine
Recheneinrichtung 5, die an ihren beiden Eingängen 6 und 7 die von den Meßwertaufnehmern C. und C~ gelieferten
Spannungen empfängt. Aus diesen Spannungen erzeugt die Recheneinrichtung eine Spannung V1 als Funktion von
)' . f ist dabei ein Parameter, der durch die beiden
folgenden Gleichungen definiert ist:
Ϋ = k.j (d2~d ) + k2 d. + k3 und
Hierin sind k.., k_ und k~ Konstanten und die Werte
1.. 1~ d.. d« haben die oben erläuterten Bedeutungen.
Die Scheinwerfer 2 sind mit einem Meßwertaufnehmer verbunden, der beispielsweise aus einem Potentiometer
besteht, das als Funktion des Winkels £ eine Spannung
V liefert. Die Spannung V1 (y"o) i-st gleich der Spannung
V ( γ ), wenn f = y ist. Diese Funktionen V1 und V
können gleich oder verschieden sein. Das Ausgangssignal der Recheneinrichtung 5 und das Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers
8 werden einem Sutrahierer 9 zugeführt, dessen Ausgangssignal an einen Verstärker 10 geleitet wird.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 10 steuert ein Stellorgan 11, Bei dem Stellorgan 11 handelt es sich beispielsweise
um einen Elektromotor, der in beiden Richtungen drehbar ist. Dieser Motor bewirkt in beiden Stellrichtungen
die Verschwenkung des Scheinwerfers 2, dem er zugeordnet ist. Die Wahl des Verstärkungsfaktors des Verstärkers
10 in der so gebildeten Regelschleife wird so
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getroffen, daß die Regelung stabil bleibt.
Mit einer Regelung dieser Art kann man unabhängig von Laständerungen des Fahrzeugs und unabhängig von den Änderungen
der Absenkung und der Fahrlage ,die als Folge starker Beschleunigungen oder starker Abbremsungen auftreten,
die Entfernung L konstant auf 75 m halten, mit einer maximalen Abweichung von 2 %. Wenn man berücksichtigt, daß mit
den bekannten Regeleinrichtungen die Entfernung L nur mit einer Genauigkeit von etwa 20 % eingehalten werden kann,
ist dieses Ergebnis sehr bemerkenswert.
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Claims (1)
- VON KREISLER SCHONWALD MEYER FUES VON KREISLER KELLEREISHOLD SELTINGAnmelder:Societe pour I'Equipement de Vehicules
26, rue GuynemerF-92132 Issy-les-MoulineauxPATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler -f- 1973Dr.-Ing. K. Schönwüld, KölnDr.-Ing. Th. Meyc-r, KölnDr.-Imj. K. W. Eishold, Bad SodenDr. J. F. Fues, KölnDipl.-Chum. Ali k von Krtislur, KölnDipl.-Criuin. Carola Keller, KölnDipl.-Ing. G. Selling, KölnSg/in 5 KÖLN 1 15. 9. 1977DIICHUANNHAUj AM HAUCIiIAHNH(JfAnsprüche :Verfahren zur Regelung des Neigungswinkels eines Fahrzeugscheinwerfers in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie, bei welchem mindestens ein Meßwertaufnehmer C1 in der Nähe der Vorderräder und mindestens ein Meßwertaufnehmer C2 in der Nähe der Hinterräder in der Nähe von Punkten P1 und P2 der Karosserie die Abstände /der Karosserie von der Fahrbahn ermitteln, wobei der Abstand des Punktes P1 von der Schwenkachse des Scheinwerfers I1 und der gegenseitige Abstand der Punkte P2 und P- I2 beträgt und die Abstände I1 und 1~ nach Projektion auf die durch die Punkte P1 und P2 hindurchgehende Linie gemessen und hieraus ein Sollwinkel f als Funktion von d.. und d2 gebildet wird, und bei dem der Winkel f selbstütig gleich oder nahezu gleich dem Sollwinkel )" gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwinkel f den Wertk2 d1erhält, wobei k,, k durch die Beziehungund k^ Konstanten sind, und k, und k2verbunden sind,809813/0847original Inspected2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Winkels auf den Sollwinkel f mit einer manuellen Regeleinrichtung erfolgt, an der Koinzidenz zwischen einer ersten Anzeigeeinrichtung, deren Anzeige dem Winkely entspricht und einer zweiten Anzeigeeinrichtung, deren Anzeige dem Sollwinkel y- entspricht, herstellbar ist, wobei die zweite Anzeigeeinrichtung automatisch von den Ausgangssignalen der Meßwertaufnehmer C. und Cj gesteuert wird.3, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Winkels auf den Sollwert f mit einer automatischen Regeleinrichtung, vorzugsweise mechanisch, hydraulisch oder elektrisch t erfolgt,4, Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 zum Ausrichten eines Fahrzeugscheinwerfers,mit mindestens einem in der Nähe der Vorderräder des Fahrzeugs angeordneten Meßwertaufnehmer C1 und mindestens einem in der Nähe der Hinterräder angeordneten Meßwertaufnehmer C2, mit einer den Fahrzeugscheinwerfer um eine im wesentlichen parallel und quer zur Fahrbahn verlaufende Achse schwenkenden Stelleinrichtung, sowie mit einer Recheneinrichtung, die in Abhängigkeit von den Meßwerten d.. und d_,die von den Meßwertaufnehmern C. und C2 geliefert werden, eine Spannung V1 (jf ) erzeugt, die mit einer den- Istwinkel des Scheinwerfers entsprechenden Spannung V (f ) verglichen wird, wobei V (y) gleich V, ( y ) ist, wenn j*- gleich f ist und mit einer Steuereinrichtung, die den Scheinwerfer entsprechend der Differenz V(^") -V, ( ^Q) verstellt, dadurch ge kennzeichnet,809813/0847daß in der Rechenschaltung (5) bei der Berechnung der Spannung V^ (^0) für j"o der Werteingesetzt wird, wobeik2 r i.5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung 6)aus einer elektrischen Schaltung besteht, der die den Abständen λ und d_ entsprechenden Ausgangssignale der Meßwertaufnehmer C1 und C-, zugeführt werden.6, Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der Recheneinrichtung 6)von den Meßwertaufnehmern C1 und C- zugeführten Spannungen den Abständen d, und d_ proportional sind.7, Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Scheinwerfer (2) verbundene Meßwertaufnehmer (8) ein Potentiometer ist.8, Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen V ( £ ) und V1 (^) einem Subtrahierer, (9) zugeführt werden, dessen Ausgangssignal über einen Verstärker (10) ein Stellorgan (11) steuert.9, Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (11) ein Elektromotor ist, der den Scheinwerfer um seine Rotationsachse verschwenkt.809813/08^710, Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Meßwertaufnehmer (8) für den Winkel tf~ des Scheinwerfers eine Blockiereinrichtung angeschlossen ist, die die Spannung des Meßwertaufnehmers mit mindestens einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, und bei überschreiten des Schwellenwertes die Funktion des Stellorgans (11) arretiert.11, Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Regelung der beiden vorderen Scheinwerfer eines Fahrzeugs.12, Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Fahrzeugscheinwerfer (2) ein eigener Regelkreis vorgesehen ist.13, Regeleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Recheneinrichtung (5) vorgesehen ist, die die gleiche Spannung V-. ( )u ) an beide Regelkreise liefert, welche getrennt jeweils die Position eines Fahrzeugscheinwerfers (2) steuern.809813/0847
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