DE10000290A1 - Scheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeug-Scheinwerfer - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer, insbesondere einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, mit einer elektrischen Scheinwerferlampe, welche Lichteinstrahlung durch eine Abschlußscheibe nach außen abstrahlt, und mit einem optoelektronischen Lichtempfänger (1), der von Verunreinigungen auf der Außenseite der Abschlußscheibe nach innen reflektiertes Licht der Scheinwerferlampe empfängt und in Abhängigkeit davon ein elektrisches Ausgangssignal abgibt. Um die Störsicherheit zu erhöhen und einen effizienteren Einsatz von Reinigungsmitteln zur Scheinwerferreinigung zu ermöglichen, schlägt die Erfindung vor, daß der Lichtempfänger (1) an eine ereignisgesteuerte elektronische Filtereinheit (2) mit externen Steuereingängen (S1-S5) angeschlossen ist. Diese Anordnung ermöglicht die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Scheinwerfer-Reinigungsanlage, die erfindungsgemäß nur dann aktivierbar ist, wenn vorgegebene Bedingungen durch externe Steuersignale erfüllt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Scheinwerfer, insbesondere einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, mit einer elektrischen Scheinwerfer-Lampe, welche Lichtstrahlung durch eine Abschlußscheibe nach außen abstrahlt, und mit einem optoelektronischen Lichtempfänger, der von Verunreinigungen auf der Außenseite der Abschlußscheibe nach innen reflektiertes Licht der Lampe empfängt und in Abhängigkeit davon ein elektrisches Ausgangssignal abgibt. Weiterhin umfaßt die Erfindung ein Verfahren, bei dem in Abhängigkeit von der gemessenen Verunreinigung der Abschlußscheibe eine Scheinwerfer- Reinigungsanlage in Betrieb genommen wird.

Auf der Außenseite von Scheinwerfern sammeln sich im Laufe der Zeit unvermeidlich Verunreinigungen, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Scheinwerfern durch Staub, aufgewirbelten Straßenschmutz, Insekten und dergleichen. Diese Verunreinigungen führen unweigerlich zu einer Abdunkelung des Scheinwerfers und müssen daher auf jeden Fall von Zeit zu Zeit entfernt werden, wenn die Verschmutzung ein gewisses Maß übersteigt. Bei modernen Kraftfahrzeugen sind hierzu spezielle Scheinwerfer-Reinigungsanlagen mit auf die Streuscheibe gerichteten Hochdruck-Wasser- bzw. Reinigungsmitteldüsen vorhanden. Durch die allmähliche Abdunkelung des Scheinwerferlichts und die Anpassungsfähigkeit des menschlichen Auges würde eine allein auf die Wahrnehmung eines Fahrzeugfahrers gestützte, manuelle Aktivierung der Reinigungsanlage in der Regel zu spät erfolgen, das heißt, wenn die Verschmutzung der Scheinwerfer- Streuscheibe bereits so stark ist, daß die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer nicht mehr umfassend gewährleistet ist. Wenn hingegen die Scheinwerfer-Reinigungsanlage aus Sicherheitsüberlegungen unabhängig von der Wahrnehmung des Fahrzeugfahrers beispielsweise fest an die Betätigung der Windschutzscheiben-Waschanlage gekoppelt wird, wird die Scheinwerfer-Reinigungsanlage zu häufig aktiviert mit der Folge, daß ein enormer Verbrauch des Reinigungsmittels auftritt. Dies wird als unangenehm empfunden, da das Reinigungsmittel relativ kostspielig ist und das Nachfüllen des in aller Regel im Motorraum angeordneten Reinigungsbehälters mit einem gewissen Aufwand verbunden ist.

Um einem Fahrzeugfahrer den Verschmutzungsgrad der Scheinwerfer-Abschlußscheibe objektiv anzuzeigen, sind im Stand der Technik optische Schmutzsensoren bekannt, beispielsweise aus der DE-OS 21 37 231. Diese nutzen den Effekt, daß ein Teil des von der Scheinwerferlampe durch die Abschlußscheibe abgestrahlten Lichts durch anhaftende Verunreinigungen ins Scheinwerferinnere zurückreflektiert bzw. -remittiert wird. Dieses reflektierte Licht, welches ein eindeutiges Maß für den jeweiligen Verschmutzungsgrad ist, wird von einem optoelektronischen Lichtempfänger, wie einer Fotodiode oder dergleichen erfaßt. Das Ausgangssignal kann dem Fahrzeugfahrer optisch oder akustisch angezeigt werden oder unmittelbar, das heißt automatisch die Aktivierung der Scheinwerfer-Reinigungsanlage auslösen.

Die Verwendung derartiger Lichtsensor-Anordnungen in Scheinwerfern hat den Vorteil, daß das Lichtsensor- Ausgangssignal ein objektives Kriterium für die Auslösung bzw. Betätigung der Abschlußscheiben-Reinigungsanlage liefert. Nachteilig ist dabei jedoch, daß Störeinflüsse zu einer Verfälschung des Lichtempfänger-Ausgangssignals führen können, wodurch der Reinigungsvorgang zu häufig oder zu selten eingeleitet wird. Diese unerwünschten Signaländerungen werden beispielsweise durch interne Lichtquellen wie Blinklicht, Fernlicht, Positionslicht oder Nebelscheinwerfer, Änderungen im Strahlengang des Scheinwerfers, wie etwa durch Leuchtweitenregelung, oder auch durch bestimmte externe Störeinflüsse, wie eingestrahltes Fremdlicht oder dergleichen, hervorgerufen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deswegen die Aufgabenstellung zugrunde, die Störsicherheit einer derartigen Verschmutzungsanzeige für die Abschlußscheibe eines Scheinwerfers zu verbessern. Insbesondere sollen Störeinflüsse von externen Störquellen erkannt und berücksichtigt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung schlägt die Erfindung vor, daß der Lichtempfänger an eine ereignisgesteuerte elektronische Filtereinheit mit externen Steuereingängen angeschlossen ist.

Ein ereignisgesteuertes elektronisches Filter hat neben dem eigentlichen Signaleingang zumindest einen weiteren Steuereingang, dem externe Steuersignale zugeführt werden können. Das Eingangssignal, bei der Erfindung das vom Lichtempfänger abgegebene Signal, wird dabei gemäß einem vorgegebenen Filteralgorithmus in Abhängigkeit und unter Berücksichtigung von den anstehenden Steuersignalen bewertet. Das Ausgangssignal der Filtereinheit, welches eine Anzeige- oder Betätigungseinrichtung ansteuert, wird somit unter Berücksichtigung externer Informationen, beispielsweise über externe Störquellen abgegeben. Dadurch wird die Relevanz externer Störquellen für die Qualität des Ausgangssignals zugunsten einer besseren Störsicherheit erheblich vermindert.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß externe Störeinflüsse bezüglich der Verschmutzungsgrad- Messung der Scheinwerfer-Abschlußscheibe nunmehr erstmals quantitativ berücksichtigt werden können. Den Fahrern von Kraftfahrzeugen wird die Notwendigkeit einer Reinigung der Scheinwerfer-Abschlußscheibe nur dann angezeigt bzw. diese selbsttätig wird nur dann ausgelöst, wenn sie tatsächlich erforderlich ist. Dies bringt natürlich einen besonders effektiven Einsatz des Reinigungsmittels mit sich, wodurch wegen des geringeren Verbrauchs einerseits Kosten eingespart werden und andererseits der Vorratsbehälter seltener nachgefüllt werden muß. Dabei ist auf jeden Fall gewährleistet, daß ein Verschmutzungsgrad, der eine Reinigung erforderlich macht, sicher erkannt wird und die Reinigung der Scheinwerfer-Abschlußscheibe eingeleitet bzw. angezeigt wird, noch bevor eine zu starke Verschmutzung zu einer unmittelbaren Gefährdung führen könnte.

Im einzelnen sieht die Erfindung vor, daß elektrische Signale, welche eindeutig mit den externen Störgrößen korreliert sind, als Steuersignale dem erfindungsgemäßen ereignisorientierten Filter zugeführt werden. Dort gehen sie als Bedingungen in die Bewertung des Lichtempfänger- Ausgangssignals ein, um zu entscheiden, ob eine Scheinwerfer- Reinigung angezeigt bzw. direkt veranlaßt werden soll. Zu diesem Zweck kann der Steuerausgang der Filtereinheit an eine Anzeigeeinrichtung angeschlossen sein, die dem Fahrzeugfahrer optische und/oder akustische Meldung gibt, wenn der Scheinwerfer über ein bestimmtes Maß verschmutzt ist, oder dies kontinuierlich anzeigt.

Alternativ kann der Steuerausgang der Filtereinheit an eine Reinigungseinrichtung für die Abschlußscheibe angeschlossen sein, wodurch beim Erreichen eines vorgegebenen Verschmutzungs-Grenzwerts durch Betätigung der Reinigungsdüsen selbsttätig eine Scheinwerferreinigung veranlaßt wird.

Die Messung des von der Scheinwerferlampe abgegebenen und von der Verschmutzung reflektierten Lichts setzt voraus, daß die Scheinwerferlampe in Betrieb ist, das heißt tatsächlich an ihre Stromversorgung angeschlossen ist. Die erfindungsgemäße Filtereinheit sollte dies dadurch berücksichtigen, daß von der Stromversorgung der Scheinwerferlampe ein Steuersignal auf einen Steuereingang der Filtereinheit abgebbar ist, das heißt die Stromversorgung mit dem Steuereingang verbunden ist. Bei einem Kraftfahrzeug läßt sich dies am einfachsten dadurch realisieren, daß vom Abblendlichtschalter eines Kraftfahrzeugs ein Steuersignal auf den Steuereingang abgebbar ist. Im einfachsten Fall liegt der Steuereingang parallel zum Abblendlicht, das heißt zur Scheinwerferlampe, so daß dort beim Einschalten ebenfalls Betriebsspannung anliegt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß von der Windschutzscheiben- Reinigungsanlage eines Kraftfahrzeugs ein Steuersignal auf einen Steuereingang der Filtereinheit abgebbar ist. Bei einer stärkeren Verschmutzung der Windschutzscheibe wird der Fahrzeugfahrer die Windschutzscheiben-Reinigungsanlage betätigen, so daß Reinigungsflüssigkeit auf die Windschutzscheibe abgegeben wird und die Scheibenwischer in Gang gesetzt werden. Die Aktivierung der Windschutzscheiben- Reinigungsanlage ist ein zutreffendes Kriterium für die Aktivierung der Scheinwerferreinigung, da in der Regel mit der Verschmutzung der Windschutzscheibe die Verschmutzung der Scheinwerfer einhergeht. Außerdem ist für den Fahrzeugfahrer dadurch leicht erkennbar, ob noch Reinigungsflüssigkeit in dem Vorratsbehälter vorhanden ist.

Eine wesentliche Ursache von Störeinflüssen ergibt sich durch fahrzeugeigene Lichtquellen. Daher ist es überaus vorteilhaft, daß von den Versorgungsschaltungen elektrischer Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs Steuersignale auf einen Steuereingang der erfindungsgemäßen Filtereinheit abgebbar sind. Derartige fahrzeuginterne Lichtquellen, welche störende Lichteinwirkungen auf den Lichtempfänger ausüben können, sind beispielsweise Blinker, Fernlicht, Positionslicht, Nebelscheinwerfer und dergleichen. Werden diese über ihre Versorgungsschaltungen aktiviert, so wird das erfindungsgemäße Filter über die Steuereingänge darüber informiert, so daß diese Umstände bezüglich einer dadurch verursachten Signaländerung des Lichtempfängers berücksichtigt werden können.

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß von Steuereinrichtungen für Strahlengang-Verstellmittel des Scheinwerfers Steuersignale auf einen Steuereingang abgebbar sind. Derartige Strahlengang-Verstellmittel sind beispielsweise die Leuchtweitenregelung, bei welcher der Abstrahlwinkel des Scheinwerfers bezüglich seiner Abschlußscheibe verstellt wird. Über Positionssensoren an der Verstellmechanik können beispielsweise Steuersignale an die erfindungsgemäße Filtereinheit abgegeben werden, so daß eine Veränderung des Strahlengangs bezüglich der Bewertung des vom Lichtempfänger empfangenen, von Verschmutzungen reflektierten Lichts ebenfalls in Betracht gezogen wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß von Fremdlicht-Sensoreinrichtungen Steuersignale auf einen Steuereingang abgebbar sind. Als derartige Fremdlicht- Sensoreinrichtungen werden beispielsweise Fotosensoren vorgesehen, welche externe Lichteinstrahlung registrieren. Dadurch ist es möglich, auf den Lichtempfänger eingestrahltes Sonnenlicht und sowie das Scheinwerferlicht entgegenkommender Fahrzeuge zu berücksichtigen. Dabei wird das von den Fremdlicht-Sensoreinrichtungen erzeugte Steuersignal von dem Lichtempfänger-Ausgangssignal subtrahiert, um zu verhindern, daß der Eindruck entsteht, aufgrund sehr starker Verschmutzung würde eine sehr starke Lichtmenge in den Lichtempfänger reflektiert. Durch diese erfindungsgemäße Korrektur wird folglich eine übermäßige Betätigung der Reinigungsanlage aufgrund von extern einfallendem Licht weitgehend verhindert.

Der Scheinwerfer mit den vorangehend angegebenen Merkmalen eignet sich besonders gut zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Scheinwerfer-Reinigungsanlage in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines optoelektronischen Lichtempfängers, der das von Verunreinigungen auf der Außenseite der Abschlußscheibe des Scheinwerfers nach innen reflektierte Licht der Scheinwerferlampe empfängt. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Scheinwerfer-Reinigungsanlage nur dann aktivierbar ist, wenn vorgegebene Bedingungen durch externe Steuersignale erfüllt sind.

Wie bereits erläutert worden ist, unterscheidet man bei den vorgegebenen Bedingungen sogenannte notwendige Signale, die beispielsweise den Betrieb des Abblendlichts sowie der Windschutzscheiben-Reinigungsanlage anzeigen. Optional zu berücksichtigende Bedingungen sind beispielsweise Fremdlichteinstrahlungen durch fahrzeuginterne Lichtquellen sowie externe Lichtquellen (Sonneneinstrahlung, Scheinwerferlicht entgegenkommender Fahrzeuge) und eine Beeinträchtigung durch Strahlengangänderungen wie beispielsweise der Leuchtweitenregelung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Scheinwerfer- Reinigungsanlage so lange logisch verriegelt, das heißt kann nicht betätigt werden, wenn nicht ein vorgegebener Satz von Bedingungen erfüllt ist, das heißt die dazugehörigen Steuersignale bestimmte, vorgegebene Werte erreichen oder überschreiten.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Notwendigkeit einer Scheinwerferreinigung einerseits sicherer als im Stand der Technik erkannt wird und andererseits keine überflüssige Scheibenreinigung erfolgt, welche unter anderem zu einem übermäßigen, nutzlosen Verbrauch von Reinigungsflüssigkeit führen würde.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen im einzelnen

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch einen Scheinwerfer.

Die Schaltung der wichtigsten Funktionsgruppen einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Registrierung von Verunreinigungen auf der Abschlußscheibe eines Kraftfahrzeug- Scheinwerfers ist in Fig. 1 schematisch als Blockschaltbild dargestellt. Ein Lichtempfänger 1, beispielsweise eine im Kraftfahrzeug-Scheinwerfer hinter der Abschlußscheibe angebrachte Fotodioden-Einheit ist mit ihrem elektrischen Signalausgang an den Signaleingang E einer ereignisgesteuerten Filterschaltung 2 angeschlossen. Der Steuerausgang A dieser Filterschaltung 2 ist an eine nachfolgende Schalteinrichtung 3 angeschlossen, welche entweder als optische und/oder akustische Meldeeinrichtung für den Fahrzeugfahrer eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist oder unmittelbar als Leistungsendstufe zur Betätigung einer Scheinwerfer-Reinigungsanlage.

Neben dem Signaleingang E und dem Steuerausgang A weist die Filterschaltung 2 noch Steuereingänge S1-S5 auf. S1 ist an den Abblendlichtschalter, S2 an den Windschutzscheibenreinigungs-Schalter angeschlossen. S3, S4 und S5 können optional an Betätigungsschalter für fahrzeuginterne Lichtquellen wie Blinker, Fernlicht oder Nebelscheinwerfer, Sensoren für externe Lichteinstrahlung und/oder Strahlengang-Verstellmittel wie Leuchtweitenregelung oder dergleichen angeschlossen sein.

Gemäß einem vorgegebenen Filter- bzw. Plausibilitätsalgorithmus werden in der ereignisgesteuerten Filterschaltung 2 das Vorhandensein bzw. die Größe der an den Steuereingängen S1-S5 anstehenden Steuersignale berücksichtigt. In Abhängigkeit davon wird das am Eingang E anstehende Lichtempfänger-Signal interpretiert und am Ausgang A ein entsprechendes Ausgangssignal an eine Anzeigeeinrichtung bzw. Scheibenreinigungsanlage 3 abgegeben.

Als Auswerteelektronik der ereignisgesteuerten Filterschaltung 2 wird bevorzugt eine Microcontroller- Schaltung oder eine vergleichbare Steuereinheit vorgesehen, bei welcher die entsprechenden Funktionsalgorithmen durch eine entsprechende Programmierung einstellbar sind.

In dem dargestellten Schema wird die Anzeige- oder Scheibenreinigungseinrichtung 3 nur dann aktiviert, wenn am Eingang E der Filterschaltung 2 ein Signal anliegt, welches einen bestimmten Verschmutzungsgrad der Abschlußscheibe anzeigt, gemäß der Steuersignale an S1 und S2 das Abblendlicht eingeschaltet ist und die Windschutzscheiben- Reinigungsanlage eingeschaltet wird. Gegebenenfalls werden ebenfalls an den Steuereingängen S3-S5 anliegende Steuersignale bezüglich weiterer externer Störquellen berücksichtigt. Erst wenn das vorgegebene Bedingungsschema erfüllt ist, wird am Ausgang A ein Ausgangs-Steuersignal abgeben, welches die Notwendigkeit der Reinigung der Abschlußscheibe signalisiert bzw. diese unmittelbar einleitet.

Ein Scheinwerfer 4, der an die erfindungsgemäße Filterschaltung 2 anschließbar ist, ist in Fig. 2 schematisch im Schnitt dargestellt. Dieser hat eine Scheinwerferlampe 5, die zusammen mit dem Lichtempfänger 1 in einem Reflektor 6 angeordnet ist, der auf seiner Lichtaustrittsseite eine Abschlußscheibe 7 hat.

Der Darstellung in Fig. 2 ist entnehmbar, daß der Lichtempfänger 1 von der Scheinwerferlampe 5 abgestrahltes und von Verunreinigungen auf der Abschlußscheibe 7 reflektiertes Licht empfängt. Wie bereits erläutert, ist der Lichtempfänger 1 an den Signaleingang E der Filterschaltung 2 und die Abblendlicht-Versorgungsspannung der Scheinwerferlampe 5 an den Steuereingang S1 angeschlossen. Im dargestellten Beispiel ist der Steuerausgang A unmittelbar an die Scheibenreinigungsanlage 3 angeschlossen, das heißt an die Wasser- bzw. Reinigungsmittelpumpe, mit der über entsprechende Düsen Reinigungsmittel unter Druck auf die Abschlußscheibe 7 abgegeben werden kann.

Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ergibt sich eine Einsparung von kostspieligem Reinigungsmittel und eine Verlängerung der Wartungsintervalle bezüglich der Nachfüllung des Reinigungmittelbehälters.

Claims (14)

1. Scheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, mit einer elektrischen Scheinwerferlampe, welche Lichtstrahlung durch eine Abschlußscheibe nach außen abstrahlt, und mit einem optoelektronischen Lichtempfänger, der von Verunreinigungen auf der Außenseite der Abschlußscheibe nach innen reflektiertes Licht der Scheinwerferlampe empfängt und in Abhängigkeit davon ein Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger (1) an eine ereignisgesteuerte elektronische Filtereinheit (2) mit externen Steuereingängen (S1-S5) angeschlossen ist.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerausgang (A) der Filtereinheit (2) an eine Anzeigeeinrichtung (3) angeschlossen ist.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerausgang (A) der Filtereinheit (2) an eine Reinigungseinrichtung (3) für die Abschlußscheibe angeschlossen ist.

4. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Stromversorgung der Scheinwerferlampe ein Steuersignal auf einen Steuereingang (S1) abgebbar ist.

5. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vom Abblendlichtschalter eines Kraftfahrzeugs ein Steuersignal auf den Steuereingang (S1) abgebbar ist.

6. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Windschutzscheiben-Reinigungsanlage eines Kraftfahrzeugs ein Steuersignal auf einen Steuereingang (S2) abgebbar ist.

7. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von Versorgungsschaltungen elektrischer Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs Steuersignale auf einen Steuereingang (S3-S5) abgebbar sind.

8. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von Steuereinrichtungen für Strahlengang-Verstellmittel Steuersignale auf einen Steuereingang (S3-S5) abgebbar sind.

9. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von Fremdlicht-Sensoreinrichtungen Steuersignale auf einen Steuereingang (S3-S5) abgebbar sind.

10. Verfahren zum Betrieb einer Scheinwerfer-Reinigungsanlage in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines optotelektronischen Lichtempfängers, der von Verunreinigungen auf der Außenseite der Abschlußscheibe eines Scheinwerfers nach innen reflektiertes Licht der Scheinwerferlampe empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheinwerfer-Reinigungsanlage (3) nur dann aktivierbar ist, wenn vorgegebene Bedingungen durch externe Steuersignale erfüllt sind.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungen erfüllt sind, wenn die Steuersignale den Betrieb der Scheinwerferlampe und die Betätigung der Windschutzscheiben-Reinigungsanlage anzeigen.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale die Aktivierung interner Lichtquellen angeben.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale die Betätigung von Strahlengang- Verstellmitteln angeben.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale externes Störlicht angeben.