DE2742271A1 - Verfahren zur regelung des neigungswinkels eines fahrzeugscheinwerfers - Google Patents

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 ^{+ k}2 ^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

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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-X^s-

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^{= k}1

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:

¹2^kl ^{+ 1}I ^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. ( j^v ) für γ der Wert

VO^=kl ^(d2~^d1^)+k2^dl^+k3

eingesetzt wird, wobei

l₂k₁+l₁ k₂ α

ist.

Bei der Erläuterung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung haben die Symbole k, k_o k, I₁ l_o 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)

1. VON KREISLER SCHONWALD MEYER FUES VON KREISLER KELLER

   EISHOLD SELTING

   Anmelder:

   Societe pour I'Equipement de Vehicules
   26, rue Guynemer

   F-92132 Issy-les-Moulineaux

   PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler -f- 1973

   Dr.-Ing. K. Schönwüld, Köln

   Dr.-Ing. Th. Meyc-r, Köln

   Dr.-Imj. K. W. Eishold, Bad Soden

   Dr. J. F. Fues, Köln

   Dipl.-Chum. Ali k von Krtislur, Köln

   Dipl.-Criuin. Carola Keller, Köln

   Dipl.-Ing. G. Selling, Köln

   Sg/in 5 KÖLN 1 15. 9. 1977

   DIICHUANNHAUj AM HAUCIiIAHNH(Jf

   Ansprüche :

   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 Wert

   ^k2 ^d1

   erhält, wobei k,, k durch die Beziehung

   und k^ Konstanten sind, und k, und k₂

   verbunden sind,

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   original Inspected

   2, 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,

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   daß in der Rechenschaltung (5) bei der Berechnung der Spannung V^ (^₀) ^für j"_o der Wert

   eingesetzt wird, wobei

   k₂ 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.

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   10, 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.

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