DE102007035498A1 - Lighting device for motor vehicle, has bearing mounting arrangement formed such that each position of movable parts inside bearing mounting region corresponds to direction of magnetic field line at predetermined measuring point - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer Lageerfassungseinrichtung zur Erfassung der Lage mindestens eines, innerhalb mindestens eines Lageerfassungsbereichs bewegbaren Teils, wobei die Lageerfassungseinrichtung mindestens eine Magnetanordnung und mindestens eine Magnetfeldsensoranordnung aufweist, die Magnetanordnung oder die Magnetfeldsensoranordnung mit dem bewegbaren Teil gekoppelt ist, die andere der beiden Anordnungen ortsfest bezüglich der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist und die Magnetfeldsensoranordnung mit einem Magnetfeld der Magnetanordnung beaufschlagt ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Beleuchtungseinrichtung.The The invention relates to a lighting device for motor vehicles with at least one position detection device for detecting the Location of at least one, within at least one position detection area movable part, wherein the position detecting device at least a magnet arrangement and at least one magnetic field sensor arrangement comprising the magnet arrangement or the magnetic field sensor arrangement is coupled to the movable part, the other of the two arrangements stationary with respect to the illumination device arranged is and the magnetic field sensor arrangement with a magnetic field of the magnet assembly is charged. The invention also relates to a method for operating such a lighting device.
Eine
derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielweise aus der
Aus
der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, die eine genaue, insbesondere temperaturunabhängige Erfassung der Lage eines bewegbaren Teils der Beleuchtungseinrichtung ermöglicht und dennoch platzsparend und robust sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist.task The invention is to provide a lighting device, the exact, especially temperature-independent detection allows the location of a movable part of the lighting device yet space-saving and robust as well as simple and cost-effective can be produced.
Diese Aufgabe wird mit einer Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Magnetfeldsensoranordnung Mittel zur mehrdimensionalen Richtungsdetektion des Magnetfelds aufweist und die Lageerfassungseinrichtung derart gebildet ist, dass jede Lage des bewegbaren Teils innerhalb des Lageerfassungsbereichs einer Richtung des Magnetfelds an einem bestimmten, relativ zu der Magnetfeldsensoranordnung ortsfesten Messpunkt entspricht. Anhand einer mit Hilfe der Magnetfeldsensoranordnung erfassten oder ermittelten Richtung des Magnetfelds innerhalb einer Ebene (bei zweidimensionaler Richtungsdetektion) oder eines Raumes (bei dreidimensionaler Richtungsdetektion) an dem Messpunkt kann eindeutig auf die Lage des bewegbaren Teils innerhalb des Lageerfassungsbereichs geschlossen werden. Die Stärke des Magnetfeldes kann dabei unberücksichtigt bleiben. Es können auch preiswerte, temperaturabhängige Magnetmaterialien, wie beispielsweise Ferrite eingesetzt werden, ohne dass es zu Fehlern bei der Lageermittlung kommt. Denn aufgrund von Temperaturänderungen ändert sich nur die Stärke, jedoch nicht die Richtung des Magnetfeldes. Außerdem ist die erfindungsgemäße Form der Lageermittlung verhältnismäßig unempfindlich gegen externe Störfelder, da diese üblicherweise die Stärke, jedoch weniger die Richtung des Magnetfeldes beeinflussen.These Task is with a lighting device of the aforementioned Art solved, which is characterized in that the magnetic field sensor arrangement Means for multi-dimensional directional detection of the magnetic field and the position detection device is formed such that each position of the movable part within the position detection range a direction of the magnetic field at a certain, relative to the Magnetic field sensor arrangement stationary measuring point corresponds. Based a detected or determined by means of the magnetic field sensor arrangement Direction of the magnetic field within a plane (in two-dimensional Direction detection) or a room (in three-dimensional direction detection) at the measuring point can clearly indicate the position of the movable part closed within the situation coverage area. The strenght of the magnetic field can be disregarded. It can also be inexpensive, temperature-dependent magnetic materials, such as ferrites are used without causing errors comes in the location. Because changes due to temperature changes only the strength, but not the direction of the magnetic field. In addition, the shape of the invention the location determination relatively insensitive against external interference fields, as these are usually the strength, but less the direction of the magnetic field influence.
Der Lageerfassungsbereich umfasst alle Lagen des bewegbaren Teils, die eindeutig voneinander unterschieden werden können. Er ist festgelegt durch die Beschaffenheit bzw. die Dimensionierung der Lageerfassungseinrichtung, insbesondere der Magnetanordnung und der Magnetfeldsensoranordnung. Vorzugsweise umfasst der Lageerfassungsbereich einen Bewegungsbereich des bewegbaren Teils zumindest im Wesentlichen, sodass die Lage des bewegbaren Teils jederzeit ermittelt werden kann. Somit ist ausgeschlossen, dass Fehler beim Bewegen des bewegbaren Teils beim Betrieb der Beleuchtungseinrichtung von einer Steuer- oder Regeleinrichtung unerkannt bleiben. Es kann auch vorgesehen werden, dass mindestens ein Teilbereich des Bewegungsbereichs, insbesondere ein solcher, in denen sich im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung das bewegbare Teil selten befindet, nicht zum Lageerfassungsbereich gehört. Schließlich arbeitet die Anordnung zur Erfassung der Lage des bewegbaren Teils berührungslos und ist somit besonders robust und verschleißarm.Of the Lageerfassungsbereich includes all layers of the movable part, the clearly distinguishable from each other. He is determined by the nature or dimensioning of Position detecting device, in particular the magnet arrangement and the magnetic field sensor arrangement. Preferably, the attitude detection area comprises a Range of motion of the movable part at least substantially, so that the position of the movable part are determined at any time can. Thus, it is impossible that mistakes when moving the movable Part of the operation of the lighting device by a control or control device go undetected. It can also be provided be that at least a portion of the range of motion, in particular one in which in the operation of the lighting device the movable part is rarely located, not to the position detection area belongs. Finally, the arrangement works for Detecting the position of the movable part non-contact and is therefore particularly robust and low-wear.
Ein besonders einfacher Aufbau der Beleuchtungseinrichtung ergibt sich, wenn die Magnetanordnung mit dem bewegbaren Teil gekoppelt ist, so dass die Magnetfeldsensoranordnung fest mit dem Rest der Beleuchtungseinrichtung verbunden werden kann und Leitungen zum Anschluss der Magnetfeldsensoranordnung ortsfest verlegt werden können und nicht mit dem bewegbaren Teil bewegt werden müssen. Durch eine solche starre Leitungsführung wird ein Defektwahrscheinlichkeit der Leitungen vermindert.One Particularly simple construction of the lighting device results, when the magnet assembly is coupled to the movable member, so that the magnetic field sensor assembly fixed to the rest of the illumination device can be connected and lines for connection of the magnetic field sensor arrangement can be moved stationary and not with the movable Part must be moved. By such a rigid wiring a probability of failure of the lines is reduced.
Es ist bevorzugt, dass mit den Mitteln zur Richtungsdetektion eine das Magnetfeld am Messpunkt charakterisierende Größe erfassbar ist, die mindestens zwei, vorzugsweise drei Komponenten aufweist, wobei jede Komponente jeweils einer anderen räumlichen Dimension des Magnetfeldes entspricht. Ausgehend von einer solchen mehrdimensionalen Sensorgröße kann die Richtung des Magnetfelds einfach ermittelt werden. Ein Beispiel für die das Magnetfeld charakterisierende Größe ist die magnetische Flussdichte. Am Messpunkt können beispielsweise drei Komponenten der Flussdichte bzw. eines Flussdichtevektors bezüglich eines relativ zur Magnetfeldsensoranordnung ortsfesten kartesischen Koordinatensystems erfasst werden. Es kann auch vorgesehen werden, dass lediglich zwei Komponenten erfasst werden, was zu einem zweidimensionalen Flussdichtevektor führt. Letzteres ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn lediglich eine geringe Genauigkeit und/oder ein kleiner Lageerfassungsbereich erforderlich sind oder der Lageerfassungsbereich nur eine Dimension umfasst.It it is preferred that with the means for direction detection a the magnetic field characterizing the measuring point size can be detected, which has at least two, preferably three components, each component being a different spatial one Dimension of the magnetic field corresponds. Starting from such multidimensional sensor size can be the direction of the magnetic field can be easily determined. An example for is the size characterizing the magnetic field the magnetic flux density. For example, at the measuring point three components of the flux density or a flux density vector with respect to a Cartesian relative to the magnetic field sensor arrangement stationary Coordinate system are recorded. It can also be provided that only two components are detected, resulting in a two-dimensional flux density vector leads. The latter is particularly advantageous if only a low accuracy and / or a small position detection range required or the coverage area is only one dimension includes.
Es kann vorgesehen werden, dass der Lageerfassungsbereich des bewegbaren Teils mindestens zwei Dimensionen umfasst. Dies ermöglicht auch eine Lageermittlung des bewegbaren Teils, wenn dessen Bewegungsbereich mehrere Richtungen aufweist. Im Falle eines entlang zweier Richtungen bewegbaren Teils der Beleuchtungseinrichtung bilden alle Lagen eines Punktes des innerhalb des gesamten Lageerfassungsbereichs bewegten Teils eine gekrümmte Ebene. Schneiden sich außerdem zwei Drehachsen, die den beiden Richtungen zugeordnet sind, orthogonal, so weist die gekrümmte Ebene die Form eines Kugelausschnitts auf. Die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall der sich schneidenden Drehachsen beschränkt.It can be provided that the position detection range of the movable Part comprises at least two dimensions. this makes possible also a position determination of the movable part, if its range of motion has multiple directions. In the case of one along two directions movable part of the lighting device form all layers of a Point of moving within the entire position detection range Partly a curved plane. Cut as well two axes of rotation, which are assigned to the two directions, orthogonal, Thus, the curved plane has the shape of a spherical cutout on. However, the applicability of the present invention is not limited to this case of intersecting axes of rotation.
Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass die erste Dimension des Lageerfassungsbereichs einer Horizontalbewegung und die zweite Dimension des Lageerfassungsbereichs einer Vertikalbewegung des bewegbaren Teils entsprechen. Denn dies sind Bewegungsrichtungen, welche zur Beeinflussung einer von der Beleuchtungseinrichtung erzeugten Lichtverteilung vorgesehen sind. Die Horizontalbewegung dient zur Erzeugung von Kurvenlicht, und die Vertikalbewegung zur Bereitstellung einer adaptiven Leuchtweitenregulierung (ALWR).in this connection It is particularly preferred that the first dimension of the position detection range a horizontal movement and the second dimension of the position detection area to correspond to a vertical movement of the movable part. Because this are directions of movement which influence one of the illumination device generated light distribution are provided. The horizontal movement is used for generating cornering light, and the vertical movement for providing Adaptive headlamp leveling (ALWR).
Eine einfache und kompakte Magnetfeldsensoranordnung lässt sich dadurch realisieren, dass die Magnetfeldsensoranordnung mindestens einen Hallsensor aufweist. Es kann ein so genannter 3D-Hallsensor verwendet werden, um das Magnetfeld oder eine Größe, die dieses charakterisiert, in allen drei Dimensionen eines Raums in einer hohen Auflösung bei großer Genauigkeit zu erfassen. Dabei braucht nur ein 3D-Hallsensor vorgesehen zu werden. Ein solcher Sensor wurde am Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) in Erlangen entwickelt. Er kann sowohl die Richtung als auch die Stärke eines Magnetfeldes erfassen. Er weist eine geringe Größe auf, so dass sich eine kompakte Abmessung der Beleuchtungsanordnung insgesamt ergibt.A simple and compact magnetic field sensor arrangement can be realize that the magnetic field sensor arrangement at least has a Hall sensor. It can be a so-called 3D Hall sensor used to measure the magnetic field or a size, which characterizes this, in all three dimensions of a space in high resolution with high accuracy capture. In this case, only a 3D Hall sensor needs to be provided. Such a sensor was developed at the Fraunhofer Institute for Integrated Technology Circuits (IIS) developed in Erlangen. He can do both the direction as well as the strength of a magnetic field. He points a small size, so that is a compact Overall dimension of the lighting arrangement results.
Wird die Magnetfeldanordnung von einer Platte von Dauermagneten gebildet, so ergibt sich eine relativ kompakte Magnetanordnung, welche relativ einfach mit dem bewegbaren Teil verbunden werden kann. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung, insbesondere der Dimensionierung der Magnetanordnung ergibt sich ein bestimmter Lageerfassungsbereich.Becomes the magnetic field arrangement formed by a plate of permanent magnets, this results in a relatively compact magnet arrangement, which is relatively can be easily connected to the movable part. Dependent on from the design, in particular the dimensioning of the magnet arrangement results in a certain situation coverage area.
Um einen besonders großen Lageerfassungsbereich, mit welchem beispielsweise bei einer Kurvenlichtfunktion auftretende Schwenkbewegungen von bis zu ungefähr 40° mit hoher Genauigkeit erfasst werden können, zu erhalten, kann vorgesehen werden, dass ein erster Magnetpol sich im Zentrum der Platte befindet und eine Mehrzahl von zweiten Magnetpolen, deren Polarität der Polarität des ersten Magnetpols entgegengesetzt ist, um das Zentrum herum angeordnet ist. Dabei kann es sich bei dem ersten Magnetpol um einen Südpol und den zweiten Magnetpolen um einen Nordpol handeln. Die Anzahl der zweiten Magnetpole kann je nach den gegebenen Anforderungen an die Beleuchtungsanordnung variiert werden; sie kann beispielsweise acht betragen.Around a particularly large position detection range, with which For example, occurring in a cornering function pivoting movements up to about 40 ° with high accuracy can be obtained, that can be provided a first magnetic pole is located in the center of the disk and a Plurality of second magnetic poles whose polarity is polarity of the first magnetic pole is opposite to the center around is arranged. It may be at the first magnetic pole to a South Pole and the second magnetic poles to act around a north pole. The number of second magnetic poles can vary depending on the given requirements be varied to the lighting arrangement; she can, for example eight.
Um die Lage des bewegbaren Teils schnell und einfach zu ermitteln, kann die Beleuchtungsanordnung eine Recheneinheit, beispielsweise in Form einer Steuer- oder Regeleinrichtung, zur Ermittlung der Lage des bewegbaren Teils anhand der Richtung des Magnetfelds aufweisen. Diese Recheneinheit kann beispielsweise mit einem Bussystem mit der Sensoranordnung verbunden werden.Around quickly and easily determine the position of the moving part For example, the lighting arrangement may include a computing unit in the form of a control or regulating device, for determining the Position of the movable part based on the direction of the magnetic field. This arithmetic unit can, for example, with a bus system with the sensor array are connected.
Es ist besonders bevorzugt, dass das bewegbare Teil ein Lichtmodul oder einen Reflektor eines Kraftfahrzeugscheinwerfers umfasst, das/der zur Beeinflussung einer Lichtverteilung eines vom Kraftfahrzeugscheinwerfer erzeugten Lichts horizontal und/oder vertikal bewegbar, insbesondere um eine vertikale und/oder horizontale Achse drehbar, ist. Auf diese Weise kann eine sicher und zuverlässig arbeitende Kurvenlichtfunktion und/oder Leuchtweitenregulierung bereitgestellt werden. Denn die Lage des Lichtmoduls oder des Reflektors ist zu jedem Zeitpunkt bekannt, so dass etwaige Fehlpositionierungen des bewegbaren Teils, die beispielsweise auf Grund eines Defekts eines Verstellantriebs oder einer mechanischen Verformung des bewegbaren Teils und/oder der Beleuchtungseinrichtung auftreten können, zuverlässig und schnell erkannt werden. Somit können schnell Gegenmaßnahmen ergriffen werden und einer Blendung, beispielsweise entgegenkommender Verkehrsteilnehmer auf Grund dieser Fehlpositionierungen vermieden werden. Ferner wird für zwei Funktionen – Kurvenlicht und Leuchtweitenregulierung – nur eine Anordnung zur Erfassung der Lage des bewegbaren Teils benötigt.It is particularly preferred that the movable part comprises a light module or a reflector of a motor vehicle headlight, the / the horizontal for influencing a light distribution of a light generated by the motor vehicle headlight and / or vertically movable, in particular rotatable about a vertical and / or horizontal axis. In this way, a safe and reliable working cornering light function and / or headlamp leveling can be provided. Because the position of the light module or the reflector is known at all times, so that any incorrect positioning of the movable part, which may occur, for example, due to a defect of an adjustment or mechanical deformation of the movable part and / or the illumination device, are detected reliably and quickly , Thus, countermeasures can be taken quickly and glare, for example, oncoming traffic due to these mispositioning can be avoided. Further, for two functions - cornering and headlamp leveling - only one arrangement is needed to detect the position of the movable part.
Als weitere Lösung der oben genannten Aufgabe wird ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsanordnung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass unter Verwendung der Magnetfeldsensoranordnung eine das Magnetfeld, insbesondere dessen Richtung, charakterisierende Größe erfasst wird und aus dieser Größe die Lage des bewegbaren Teils ermittelt wird. Denn mit diesem Verfahren kann gleichzeitig die Lage des bewegbaren Teils bezüglich mehrerer Richtungen, wie beispielsweise einer horizontalen und einer vertikalen Richtung, ermittelt werden. Es werden also keine getrennten Verfahren zur Bestimmung der horizontalen und der vertikalen Lage des bewegbaren Teils benötigt. Eine entsprechende Beleuchtungsanordnung ist einfach und robust und kann dadurch kostengünstig aufgebaut werden.When Another solution to the above object is a method for operating a lighting arrangement of the type described above proposed, which is characterized in that using the magnetic field sensor arrangement a the magnetic field, in particular whose direction, characterizing size recorded becomes and from this size the position of the movable Partly determined. Because with this procedure can simultaneously the position of the movable part with respect to several directions, such as a horizontal and a vertical direction, be determined. So there are no separate procedures for Determination of the horizontal and vertical position of the movable Partly needed. A corresponding lighting arrangement is simple and robust and can therefore be constructed cost-effectively become.
Hierbei ist besonders bevorzugt, dass unter Verwendung der Magnetfeldsensoranordnung mehrere, vorzugsweise drei, Komponenten erfasst werden, die verschiedenen räumlichen Dimensionen des Magnetfelds entsprechen, wobei die Komponenten zusammen die das Magnetfeld charakterisierende Größe bilden. Diese drei Komponenten lassen sich unter Verwendung eines 3D-Hallsensors einfach erfassen. Bei der das Magnetfeld charakterisierenden Größe kann es sich um eine magnetische Flussdichte handeln.in this connection It is particularly preferred that using the magnetic field sensor arrangement several, preferably three, components are detected, the different correspond to spatial dimensions of the magnetic field, wherein the components together the size characterizing the magnetic field form. These three components can be solved using a Easily capture 3D Hall sensor. At the size characterizing the magnetic field it can be a magnetic flux density.
Um die Ermittlung der Lage des bewegbaren Teils zu vereinfachen, kann eine Zwischengröße, die die Richtung des Magnetfeldes charakterisiert, gebildet werden. Eine solche Zwischengröße ist zudem auch leicht unter Anwendung relativ einfacher Rechnungen ermittelbar. Es kann beispielsweise ein normierter Vektor als Zwischengröße vorgesehen werden. Für den Fall dass die Größe, die das Magnetfeld charakterisiert, ein Vektor innerhalb eines kartesischen Koordinatensystems ist, lässt sich die Zwischengröße durch Division der einzelnen Komponenten des Vektors durch dessen Betrag ermitteln.Around can simplify the determination of the position of the movable part, can an intermediate quantity representing the direction of the magnetic field characterized, are formed. Such an intermediate size is also easy to do using relatively simple bills determined. For example, it may be a normalized vector as an intermediate size be provided. In case the size, which characterizes the magnetic field, a vector within a Cartesian Coordinate system is, the intermediate size can be by dividing the individual components of the vector by its Determine the amount.
Nachfolgend wird eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Gleiche Elemente tragen dieselben Bezugszeichen und werden in der Regel nur einmal im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung:following will be an exemplary embodiment of the present Invention with reference to the accompanying drawings closer explained. Like elements bear the same reference numerals and are usually described only once in detail. In the Drawing show in a schematic representation:
Außerdem
weist der Kraftfahrzeugscheinwerfer
An
dem bewegbaren Lichtmodul
Wie
aus
In
anderen Ausführungsformen weist die Magnetanordnung
Im
Folgenden wird anhand der
Im
Laufe des Betriebs der Beleuchtungseinrichtung
In
dieser Ausführungsform ist ein Lageerfassungsbereich
Unter
dem Messpunkt
Der
Einfluss der Lage des Lichtmoduls
In
In
den
Wie
aus dem in
In
einem dritten Schritt
Die
Abbildung der Richtung r auf die Lage α kann beispielsweise
unter Verwendung einer geschlossenen Berechnungsvorschrift (Formel und/oder
Algorithmus) durchgeführt werden, oder es kann in der Steuer-
oder Regeleinrichtung
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 1481846 A1 [0002] EP 1481846 A1 [0002]
- - DE 19741579 A1 [0003] - DE 19741579 A1 [0003]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20140527 |
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R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |