用于调节前照灯的照射方向的方法和装置以及汽车的制作方法

用于调节前照灯的照射方向的方法和装置以及汽车的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于调节车辆（1）的前照灯（6）的照射方向（R）的方法，该车辆具有至少一个前轮（2）和至少一个后轮（3），该方法具有以下步骤：a）检测至少一个前轮（2）的前轮转角（a）；b）检测至少一个后轮（3）的后轮转角（b）；c）根据前轮转角（a）和后轮转角（b）确定前照灯（6）的照射方向（R）；和d）将前照灯（6）的照射方向（R）调节为所确定出的照射方向（R）。
【专利说明】用于调节前照灯的照射方向的方法和装置以及汽车
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于调节车辆的前照灯/大灯/探照灯的照射方向的方法，所述车辆具有至少一个前轮和至少一个后轮。本发明还涉及一种用于调节车辆的前照灯的照射方向的装置。最后，本发明还涉及一种具有这种装置的汽车。
【背景技术】
[0002]在机动车中常见的是借助于前照灯对行车道进行静态照明，其中固定地预定了经过规定的光分布。该光分布通常设计为不对称的，因此在采用右侧行驶规则的国家或地区，车辆前区照明在左侧被垂直地削减大约1%。通常对于不同的道路等级而言需要寻求折衷办法。
[0003]此外已知了一种所谓的动态的转弯指示灯，该转弯指示灯基于转向角度地由于前轴转向角度而使光分布转到转弯内侧。通过车辆电子设备的合适的控制装置可以预测出期望的转弯曲线，因此能围绕其水平轴摆动的前照灯的摆动角度能被提早地根据期望的道路情况进行调节。在此额外地考虑了汽车的速度，这是因为在高速情况下摆动角度的偏转通常减小。汽车的偏转比率也可以用作为用于控制摆动角度的输入参数。摆动通常通过合适的步进电机进行。
[0004]由DE 20 2004 010 944 Ul已知了一种具有至少一个工作照明装置的地面运输工具，其中，设有至少一个装置，用于根据地面运输工具的经过计划的和/或进行的行驶方向变化来自动地改变工作照明装置的照明区域。

【发明内容】

[0005]本发明的目的是，提出一种方法、一种装置和一种汽车，借助于它们能使前照灯的照射方向更好地匹配于期望的转弯行驶。
[0006]该目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法、一种具有权利要求7所述特征的装置、以及一种具有权利要求8所述特征的汽车来实现。
[0007]根据本发明的方法用于调节车辆的前照灯的照射方向，该车辆具有至少一个前轮和至少一个后轮。该方法具有以下步骤:
[0008]a)检测所述至少一个前轮的前轮转角；
[0009]b)检测所述至少一个后轮的后轮转角；
[0010]c)根据前轮转角和后轮转角确定出前照灯的照射方向；和
[0011]d)将前照灯的照射方向调节为所确定出的照射方向。
[0012]前轮转角特别是应当理解为:车辆前轮相对于该车轮的可确定的中性位置(非转向位置)的偏转角。这同样也适用于后轮的后轮转角。相应的中性位置则特别是为车辆的直线行驶而规定。车轮转角通常导致车辆的转弯行驶。前轮转角特别是可以通过车辆的前轴转向装置来调节，而为了调节后轮转角可以在车辆上设置合适的后轴转向装置。前照灯特别是可以设计为照亮沿车辆行驶方向的车辆前区。为了调节前照灯的照射方向，该前照灯特别能以所谓的静态的或动态的转弯指示灯的形式而存在。特别地，前照灯的照射方向根据前轮转角并且根据后轮转角来确定、也就是说不是仅根据这两个车轮转角之一来确定。
[0013]根据本发明的方法实现了，更好地根据车辆的期望的转弯行驶调节前照灯的实际照射方向。如果例如存在后轮转角但仅根据前轮转角来调节照射方向，那么前照灯的照射方向并未被足够准确地调节。如果过于剧烈地调节照射方向则可能设想的是，这蕴藏着如下危险:对于车辆驾驶员而言车辆前区仅被不足够地照明，或者其它交通参与者会目眩。如果照射方向被过于轻微地调节，则动态的转弯光线的效果不充分并且位于前方的转弯处也可能被较差地照明。通过非常精确的且匹配于实际环境的照射方向调节，始终确保了对车辆周围环境的非常良好的照明并且显著改善了交通安全性。
[0014]优选地，该方法包括确定车辆的行驶速度的额外步骤，其中在步骤c)中额外地根据行驶速度来确定前照灯的照射方向。该实施方式实现了，前照灯照射方向的调节更好地匹配于实际的行驶情况。在高行驶速度的情况下，不会期望非常小的转弯半径，因此前照灯的照射方向仅须被略微地被追加/修正。在低行驶速度的情况下，相反可以实现较窄的转弯，因此前照灯的照射方向也必须被程度较强地改变，以便通过合适的照明来预测期望的转弯。
[0015]优选地，该方法包括在不考虑后轮转角的情况下根据前轮转角来确定出前照灯的比较照射方向的额外步骤。对于后轮转角和前轮转角分别相对于对应后轮和前轮的相应中性位置沿相反方向定向的情况，在步骤c)中这样确定照射方向:使该照射方向相对于比较照射方向更多地沿前轮转角的方向定向。这描述了以下情况:后轮和前轮相对于特别是共同的中性位置相反地摆动，因此与后轮停留在其中性位置并且仅前轮摆动了同样的前轮转角的情况相比可以实现更小的转弯半径。那么与本来的前轮转角的情况相比程度更强地追加前照灯的照射方向。因此前照灯的照射方向可以更好地匹配于实际调节出的转弯半径。
[0016]类似地可以设计为,对于后轮转角和前轮转角分别相对于对应后轮和前轮的相应中性位置沿相同方向定向的情况，在步骤c)中这样确定照射方向:使该照射方向相对于比较照射方向更少地沿前轮转角的方向定向。这特别描述了以下情况:前轮和后轮相对于共同的中性位置沿相同的摆动方向摆动，并且特别是摆动了相同的角度。在这种情况下尽管车轮摆动但车辆并不转弯行驶，而是直线地相对于初始的行驶方向沿斜角地运动。那么通过对前照灯的照射方向的调节也必然不会预测到转弯，因此提供了与相应于原来的前轮转角的情况相比更小的调节量。
[0017]优选地，在步骤c)中为了确定前照灯的照射方向，确定出前照灯基本上围绕车辆竖轴的摆动角度，并且在步骤d)中通过使前照灯在其照射方向方面摆动所确定出的摆动角度来对该前照灯进行调节。特别是可以设计为:使整个前照灯水平摆动或例如仅使一前照灯透镜水平摆动。特别可以设计为:通过安置在前照灯上的步进电机来摆动该摆动角度。前照灯的摆动实现了技术上容易实现的并且精确的前照灯照射方向调节。
[0018]优选地，步骤c)可以包括以下分步骤:
[0019]Cl)由后轮转角求出一校正值；
[0020]c2)由前轮转角和校正值求出一假想前轮转角(等效前轮转角)。特别地，可以通过数学关系式或结构关系的特性曲线将前轮转角与校正值相联系，从而得出假想前轮转角；和
[0021]c3)根据该假想前轮转角确定出前照灯的照射方向。
[0022]特别地，后轴转向角度可以作为前轴转向角度的校正值被考虑用于计算前照灯的近光灯光锥的摆动角度。该实施方式实现了对前照灯的照射方向的简单而又非常有效的确定。
[0023]优选地，可以在步骤c)中借助于单辙模型确定前照灯的照射方向。特别是可以考虑具有转向后轴的扩展的单辙模型，以便计算前照灯的正确的摆动角度。单辙模型在机动车技术中是常见的，用来对双辙的车辆的转向行为进行建模。对后轴转向角度的考虑在这种模型的范围内是能非常容易的并且又实现了对于前照灯的摆动角度的非常精确的预测。
[0024]根据本发明的用于调节具有至少一个前轮和至少一个后轮的车辆的前照灯的照射方向的装置包括:
[0025]-检测单元，所述检测单元设计用于:检测所述至少一个前轮的前轮转角；
[0026]-计算单元，所述计算单元设计用于:根据前轮转角确定出前照灯的照射方向；和
[0027]-调节单元，所述调节单元设计用于:将前照灯的照射方向调节为所确定出的照射方向，
[0028]其特征在于，
[0029]-所述检测单元设计用于:检测所述至少一个后轮的后轮转角；和
[0030]-所述计算单元设计用于:根据前轮转角和后轮转角确定出前照灯的照射方向。
[0031]检测单元可以包括特别合适的摆动角度检测传感器，该传感器被安置在前轮或后轮或前轴或后轴上并且设计用于，测量前轮转角或后轮转角。计算单元可以特别由检测单元所包括。在计算单元中可以特别是存储有数学关系式或特性曲线，以便将检测到的前轮转角或后轮转角与用于前照灯的照射方向的调节角度联系起来。调节单元可以特别设计为执行器或步进电机。
[0032]根据本发明的汽车包括根据本发明的装置。
[0033]与根据本发明的方法相关联地描述的优选实施方式和其优点相应地也适用于根据本发明的装置以及根据本发明的汽车。
【专利附图】

【附图说明】
[0034]下面根据实施例详细说明本发明。图中示出:
[0035]图1示出具有前轴转向装置和后轴转向装置以及能摆动的前照灯的汽车的示意性俯视图；
[0036]图2示出两辆汽车的转向性能的示意图；
[0037]图3示出能摆动的前照灯的摆动角度差与速度和转弯半径的关系；
[0038]图4A示出具有反方向摆动的前轮和后轮的汽车的示意性俯视图；和
[0039]图4B示出具有同方向摆动的前轮和后轮的汽车的示意性俯视图。
【具体实施方式】
[0040]在附图中，相同或功能相同的元件以相同的附图标记标出。
[0041]图1示出具有前轴4和后轴5的汽车I。两个前轮2位于前轴4上，而两个后轮3位于后轴5上。汽车I在该实施例中沿速度矢量V的方向运动。汽车I的纵轴N定义了前轮2或后轮3的中性位置。该中性位置通过以虚线表示的前轮2’或后轮3’表明。
[0042]相对于该中性位置，前轮2具有前轮转角a。该前轮转角a具有正值。后轮3也相对于中性位置摆动，然而其摆动了后轮转角b。后轮转角b与前轮转角a不同地具有负值。也就是说，前轮2和后轮3沿相反的方向摆动或者说定向。
[0043]在前轴4和后轴5上安置有传感器8a或Sb，借助于这些传感器可以检测出转角a或b。为了分析传感器信号，在此设有检测单元9，该检测单元又与计算机11相连接。计算机11例如可以也对电机10进行操控，借助于该电机可以使后轮3摆动。
[0044]根据现有技术，计算机11可以根据前轮转角a计算出用于汽车I的可摆动的前照灯6的摆动角度C。随后可以通过步进电机7根据由计算机11计算出的摆动角度c来调节前照灯6的照射方向R。摆动角度c在此被定义为相对于纵轴N围绕汽车I的竖轴H的偏转角。
[0045]迄今为止常见的是，摆动角度c仅根据前轮转角a来确定。如果在当前的情况下执行该已知的方法，则前照灯6仅以比较照射方向S摆动。然而由于后轮3也转过了后轮转角b，因此该比较照射方向S对于实际设定的、非常小的转弯半径而言就不够了。因此现在额外地由计算机11考虑所测量的后轮转角b，以便算出前照灯6的改进的照射方向R。基于期望的较小的转弯半径，照射方向R相对于比较照射方向S沿前轮转角a的方向被追加了一摆动角度差Ac，因此整体上相对于纵轴N得出摆动角度C。
[0046]为了在各种行驶情况下都能通过前照灯6实现近光灯光锥的最佳的摆动结果，汽车I的后轴转向装置的后轮转角b也就被考虑用于计算摆动角度C。这在计算机11中进行，该计算机包括光线控制器，该光线控制器通过CAN总线与检测单元9或传感器Sb相连接。
[0047]在图2中再次示出这种情况。汽车Ia在其后轮3不转向的情况下沿速度矢量v的方向运动。也就是说，尽管前轮2转向，但后轮3还位于中性位置。汽车Ia则沿一曲线在界限12a内运动。
[0048]而汽车Ib则激活了后轴转向装置，因此后轮3相对于前轮2反方向地摆动。由此可以实现较小的转弯半径并且汽车Ib在界限12b内运动。对于汽车Ib而言因此应该调节出一与汽车Ia不同的另一摆动角度C。然而，如果仅考虑对于汽车Ia和Ib而言相同的前轮转角a，则可能对于两辆汽车得出相同的摆动角度C，然而该摆动角度对于汽车Ib的情况而言并不是足够准确的。
[0049]因此，在计算机11中提供一根据图3的特性曲线。该曲线中绘出了照射方向R相对于比较照射方向S的摆动角度差A c与转弯半径r和车辆速度V的关系。下面根据图4A和4B来讨论在这个特性曲线内的两个点Pl和P2。
[0050]图4A对应于图3中的点P1。图4A示出以下情况:后轮转角bl和前轮转角a分别相对于相应的后轮3和前轮2的相应中性位置沿相反方向定向。前轮转角a具有正值，而后轮转角bl具有负值。在这种情况下实现了非常小的转弯半径r。此外，出于行驶动力学方面的原因在这种小的转弯半径r的情况下速度V必须保持较小。如果对于前照灯6的摆动仅考虑前轮转角a，则会得出比较照射方向S。然而该比较照射方向相应于一过大的转弯半径r。因此必须这样确定照射方向R:使之与比较照射方向S相比更强地沿前轮转角a的方向定向。因此，根据后轮转角bl确定出额外的摆动角度差Acl。如根据图3得出地，该摆动角度差A Cl大约为+2.5°。
[0051]图4B对应于图3中的点P2。图4B示出以下情况:后轮转角b2和前轮转角a分别相对于相应的后轮3和前轮2的相应中性位置沿相同方向定向。后轮3的这个位置特别在汽车I在快速的高速公路上行驶时当应该从一个车道变换到另一个车道时是有利的。实现了非常大的转弯半径r并且汽车I在几乎没有横向加速度的情况下从一个行车道移动到另一个行车道，其中车辆乘员获得了非常舒适的行驶感觉。在这种情况下前轮转角a和后轮转角b2都是正的。如果对于通过前照灯6实现的动态的转弯指示灯仅考虑了前轮转角a，则得出比较照射方向S。然而，在这种情况下完全不需要这样强地摆动前照灯6。在考虑后轮转角b2的情况下，因此由计算机11计算出摆动角度差A c2,以便为实际的照射方向R得到相对于比较照射方向S的校正值。摆动角度差AC2在此具有负值并且——如可从图3中看出地那样-大约为-1.3°。
[0052]通过考虑后轴转向角，可以在前轴和后轴的转向行为相同和相反时沿机动车的运动方向正确地调节近光灯光锥。在构造有后轴转向装置并且同时仅考虑前轴的转向轮角度的情况下则可能使前照灯6的摆动方向错误或强度不足。
【权利要求】
1.一种用于调节车辆(I)的前照灯(6)的照射方向(R)的方法，所述车辆具有至少一个前轮(2 )和至少一个后轮(3 )，所述方法具有以下步骤: a)检测所述至少一个前轮(2)的前轮转角(a)； b)检测所述至少一个后轮(3)的后轮转角(b)； c)根据前轮转角(a)和后轮转角(b)确定出前照灯(6)的照射方向(R);和 d)将前照灯(6)的照射方向(R)调节为所确定出的照射方向(R)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤: bl)确定所述车辆(I)的行驶速度(V);其中在步骤c)中额外地根据行驶速度(V)确定出前照灯(6)的照射方向(R)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于以下步骤: al)在不考虑·后轮转角(b)的情况下根据前轮转角(a)确定出前照灯的比较照射方向(S)，其中 -对于后轮转角(bl)和前轮转角(a)分别相对于对应后轮(3’)和前轮(2’ )的相应中性位置沿相反方向定向的情况，在步骤c)中这样确定照射方向(R):使该照射方向相对于比较照射方向(S)更多地沿前轮转角(a)的方向定向(Acl);和/或 -对于后轮转角(b2)和前轮转角(a)分别相对于对应后轮(3’)和前轮(2’ )的相应中性位置沿相同方向定向的情况，在步骤c)中这样确定照射方向(R):使该照射方向相对于比较照射方向(S)更少地沿前轮转角(a)的方向定向(Ac2)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， 在步骤c)中为了确定前照灯(6)的照射方向(R)，确定出前照灯(6)基本上围绕车辆竖轴(H)的摆动角度(C)，并且在步骤d)中通过使前照灯(6)的照射方向(R)摆动所确定出的摆动角度(c)来对该前照灯进行调节。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， 步骤c)包括以下分步骤: Cl)由后轮转角(b)求出一校正值； c2)由前轮转角(a)和校正值求出一假想前轮转角；和 c3)根据该假想前轮转角确定出前照灯(6)的照射方向(R)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， 在步骤c)中，借助于单辙模型确定出前照灯(6)的照射方向(R)。
7.一种用于调节车辆(I)的前照灯(6)的照射方向(R)的装置，所述车辆具有至少一个前轮(2)和至少一个后轮(3)，其中，所述装置包括: -检测单元(9)，所述检测单元设计用于:检测所述至少一个前轮(2)的前轮转角(a)；-计算单元(11)，所述计算单元设计用于:根据前轮转角(a)确定出前照灯(6)的照射方向(R);和 -调节单元(7)，所述调节单元设计用于:将前照灯(6)的照射方向(R)调节为所确定出的照射方向(R)， 其特征在于， -所述检测单元(9)设计用于:检测所述至少一个后轮(3)的后轮转角(b);和 -所述计算单元(11)设计用于:根据前轮转角(a)和后轮转角(b)确定出前照灯(6)的照射方向(R)。
8.一种具有 根据权利要求7所述的装置的汽车(I)。
【文档编号】B60Q1/12GK103429464SQ201280011282
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年3月1日 优先权日:2011年3月2日
【发明者】C·丰克, A·西德贝克 申请人:奥迪股份公司