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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Fahrzeugscheinwerfers unter Verwendung der Hinterradspur.
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In modernen Fahrzeugen werden heute Scheinwerfer auf Basis einer LED-Matrix eingesetzt, mit denen sich die Lichtprojektion an diverse Fahrsituationen optimal anpassen lässt. Insbesondere kann die Lichtprojektion dynamisch an die sich während der Fahrt verändernde Fahrumgebung angepasst werden, indem beispielsweise der entgegenkommende Fahrzeuge ausleuchtende Teil der Lichtprojektion gedimmt wird oder Gefahrenstellen am Straßenrand besonders intensiv bzw. zusätzlich ausgeleuchtet werden.
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Um eine korrekte dynamische Anpassung der Lichtprojektion der LED-Matrix-Scheinwerfer vornehmen zu können, muss gewährleistet sein, dass die Lage und Ausrichtung der Scheinwerfer, insbesondere in Bezug auf die Fahrzeugkamera, korrekt sind. Nur dann kann auf Basis der von der Fahrzeugkamera gelieferten Bilddaten die Lichtprojektion korrekt an die aktuelle Fahrumgebung angepasst werden.
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Die klassische Einstellung der Scheinwerfer mit einem Lichtsammelkasten kann dazu führen, dass der Scheinwerfer (wenn dann eher nur zufällig) nicht parallel zur Fahrtrichtung leuchtet.
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Druckschrift
DE 10 2014 003 370 A1 beschreibt eine Prüfvorrichtung zur Überprüfung der Leuchten und Abstandssensoren eines Fahrzeugs. Die Prüfeinheit wird zur Leuchte oder dem Abstandssensor mit einer Laserlichtquelle ausgerichtet, die an der Vorder- oder Hinterachse des Fahrzeugs im rechten Winkel zu dieser ausgerichtet wird. Die Abweichung der Ausrichtung wird anhand der Abweichung der optischen Achse der Laserstrahlung von einer vorgegebenen Markierung gemessen, die auf einer Projektionsfläche angeordnet ist.
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Druckschrift
DE102014113070A1 beschreibt eine Justiervorrichtung und ein Verfahren zum Ausrichten eines Bauteils an einem Fahrzeug. Das Bauteil, das ausgerichtet werden soll, kann beispielsweise ein Scheinwerfer oder eine Achse sein. Die Ausrichtung erfolgt in Bezug auf eine Referenzachse, die eine Geradeausfahrtrichtung des Fahrzeugs repräsentiert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem die Scheinwerfer in einem Fahrzeug ohne übermäßigem Aufwand korrekt eingestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird mittels des Gegenstandes des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Einstellen eines Fahrzeugscheinwerfers über Hinterradspur bereitgestellt. Das Einstellen kann sowohl ein initiales Einstellen bzw. Justieren des Scheinwerfers durch vor der Werksauslieferung des Fahrzeugs als auch ein erneutes Einstellen des Scheinwerfers im Rahmen einer Wartung des Fahrzeugs umfassen.
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In einem ersten Schritt weist das erfindungsgemäße Verfahren Bestimmen eines Soll-Abstands zwischen dem Fahrzeug und einer Projektionsfläche, bei welchem sich ein die Hinterradspur anzeigender Lichtstrahl mit einer von dem Scheinwerfer erzeugten Lichtprojektion auf der Projektionsfläche überlappen würde unter der Annahme, dass der Scheinwerfer korrekt ausgerichtet ist. Das Bestimmen kann insbesondere rechnerisch erfolgen, indem die Position des Scheinwerfers bzw. des dazugehörigen Lichtmoduls im Fahrzeug, die Position einer den Lichtstrahl erzeugenden Vorrichtung, welche die Spur vermisst und bevorzugt am Hinterrad montiert sein kann, und der zuvor oder aktuell ermittelte Spurwinkel geometrisch in Beziehung zueinander gesetzt werden. Ausgehend von diesen Größen wird der Soll-Abstand berechnet, in dem der die Spur bzw. den Spurwinkel angebende Lichtstrahl die Soll-Position der Lichtprojektion des korrekt ausgerichteten Scheinwerfers angibt. Das Bestimmen des Soll-Abstands kann rechnergestützt ausgehend auf Basis eines Konstruktionsplans des Fahrzeugs ermittelt werden, aus dem die erforderlichen Größen bekannt sind. Auch die Lichtprojektion des Scheinwerfers in Soll-Lage bzw. Soll-Ausrichtung, kann zu dem Fahrzeugmodell eingelesen werden bzw. zusammen mit diesem abgespeichert sein. Aus diesen Größen kann die genaue Position bzw. der Abstand zum Überlapp zwischen der Lichtprojektion des korrekt ausgerichteten Scheinwerfers und dem die Spur angebenden Lichtstrahl rechnerisch ermittelt werden. Der Soll-Abstand hängt vom nominalen Spurwinkel und von der Lage der Scheinwerfer bzw. der Lichtmodle innerhalb des Fahrzeugs ab.
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Bei der Berechnung des Soll-Abstands wird die Tatsche ausgenutzt, dass die Spur an den Hinterrädern eines Fahrzeugs in der Regel auf Vorspur eingestellt ist (d.h. Räder bzw. Radmittelebenen sind leicht zur Fahrzeugmitte orientiert), da dies in der Regel ein stabileres Fahrverhalten des Fahrzeugs ergibt. Somit gibt es in einer vorbestimmten Entfernung vor dem Fahrzeug - dem Soll-Abstand - einen Überlapp zwischen dem die Spur angebenden Lichtstrahl und der Lichtprojektion des Scheinwerfers in Soll-Lage.
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In einem weiteren Schritt weist das erfindungsgemäße Verfahren Positionieren des Fahrzeugs in einem Soll-Abstand zu einer Projektionsfläche auf. Dadurch wird sichergestellt, dass der die Spur anzeigende und über die Fahrzeugfront hinauslaufende Lichtstrahl die Soll-Position der Lichtprojektion eines korrekt ausgerichteten Scheinwerfers auf der Projektionsfläche angibt - wobei, wohlgemerkt, dieser Fall beim tatsächlich betrachteten Fahrzeug nicht unbedingt vorliegt und im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens herbeigeführt wird.
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In einem weiteren Schritt weist das erfindungsgemäße Verfahren Erzeugen des die Hinterradspur anzeigenden Lichtstrahls.
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In einem weiteren Schritt, welcher vor, zusammen mit oder nach dem vorherigen Schritt erfolgen kann, weist das erfindungsgemäße Verfahren Erzeugen der Lichtprojektion mittels des Scheinwerfers des Fahrzeugs auf. Dabei handelt es sich um den auszurichtenden Scheinwerfer, welcher zudem bevorzugt auf derselben Seite des Fahrzeugs angeordnet ist wie das Rad, bezüglich dessen der die Spur angebende Lichtstrahl erzeugt wird. Die tatsächlich erzeugte Lichtprojektion kann hinsichtlich ihres Lichtmusters bzw. ihrer Lichtform der modellierten Lichtprojektion entsprechen, die im Rahmen der Berechnung des Soll-Abstands verwendet worden ist.
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Schließlich weist das erfindungsgemäße Verfahren Einstellen bzw. Anpassen der Ausrichtung des Scheinwerfers derart, dass dessen Lichtprojektion mit dem die Spur anzeigenden Lichtstrahl überlappt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einer ersten Phase die während der Fahrzeugherstellung eingestellte Spur quasi als normative Größe verwendet, um auf dieser Basis und bei angenommen korrekter Einstellung/Ausrichtung der Scheinwerfer den Soll-Abstand rechnerisch zu bestimmen, in welchem der zur Fahrzeugmitte orientierte Schenkel des Spurwinkels mit einer Lichtprojektion des Scheinwerfers überlappt. Hierbei werden geometrische Zusammenhänge ausgenutzt, um die Soll-Lage für die seitliche Scheinwerfereinstellung mittels der Hinterradspur anzuzeigen. Ein korrekt eingestellter Scheinwerfer zeichnet sich dadurch aus, dass seine Lichtabstrahlung im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Fahrzeugs ausgerichtet ist. In einer nachgelagerten Phase wird dann der Überlapp tatsächlich real herbeigeführt bzw. überprüft, z.B. auf einer Projektionsfläche, die im der Soll-Abstand vor dem Fahrzeug angeordnet ist.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieses ferner Bestimmen der Spur mindestens eines der Hinterräder des Fahrzeugs aufweisen. Das Bestimmen der Spur kann also zu Beginn des Verfahrens ermittelt werden und damit Teil des Verfahrens sein. Alternativ kann die Spur im Vorfeld ermittelt werden, experimentell oder aus dem Konstruktionsplan des Fahrzeugs, und zur Berechnung des Soll-Abstands verwendet werden. Die Spur kann über eine Messung des dazugehörigen Spurwinkels bestimmt werden, welcher angibt, wie schräg das Rad bei Geradeausfahrt zur Fahrtrichtung steht, d.h. wie sehr die Radmittelachse gegenüber der Hinterradachse verkippt ist. Die Spur eines Fahrzeugrades wird üblicherweise mit einer Messvorrichtung bestimmt, welche zugleich auch den Sturz des Rades bestimmt, also den Winkel zwischen der Radmittelebene und einem Lot zur Fahrbahn.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der die Hinterradspur anzeigende Lichtstrahl bei dem Bestimmen der Hinterradspur erzeugt werden. Anders ausgedrückt können das Vermessen der Spur und deren Anzeigen mittels eines Lichtstrahls zusammenfallen. Insbesondere kann die Spur mittels der sie vermessenden Messvorrichtung erzeugt werden, insbesondere mittels eines Laserstrahls. Dabei kann der erzeugte Strahl parallel zur Radmittelebene in Richtung der Fahrzeugfront und über diese hinaus verlaufen. Der Lichtstrahl bildet dabei einen Schenkel des Spurwinkels ab. Bei Bedarf kann das Rad abmontiert werden, um die Messvorrichtung zur Spurbestimmung direkt an die Radaufnahme anlegen zu können, falls zu besorgen ist, dass aus der Sphäre des Rades Ungenauigkeiten das Ergebnis verfälschen können.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Spur des Hinterrades mittels einer vertikal selbst nivellierenden Messvorrichtung gemessen werden. Bei der Messvorrichtung kann es sich um einen Radspurlaser handeln, also eine Vorrichtung, die einen selbstnivellierenden Laser verwendet, um den Sturz der Hinterräder zu egalisieren. Anders ausgedrückt kann die Messvorrichtung einen Mechanismus aufweisen, welcher die Spur des entsprechenden Hinterrades anzeigt, ohne dass dabei der Sturz des Hinterrades die mittels des Laserstrahls angezeigte Spurausrichtung verfälscht.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieses für einen Scheinwerfer auf Basis der Spur des sich auf der gleichen Fahrzeugseite befindenden Hinterrades ausgeführt werden.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die erzeugte Lichtprojektion einen vertikalen Lichtstreifen oder zwei in einem Abstand zueinander liegende Lichtfelder (z.B. Lichtstreifen) aufweisen. Die Aktivierung einer speziellen Lichtprojektion dieser Art für den Justier-/Einstellvorgang des Lichtmoduls kann dabei helfen, den lateralen Fehler beim Herbeiführen des Überlapps zu minimieren. So kann dann zwecks korrekter Ausrichtung des Lichtmoduls des Scheinwerfers im ersten Fall die streifenartige Projektion des die Spur anzeigenden Lichtstrahls mit der ebenfalls streifenartigen vom Scheinwerfer erzeugten Lichtprojektion überlappt werden. Im zweiten Fall kann der Überlapp herbeigeführt werden, indem die streifenartige Projektion des die Spur anzeigenden Lichtstrahls mittig zwischen die beiden Lichtfelder der vom Scheinwerfer erzeugten Lichtprojektion positioniert wird.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in der erzeugten Lichtprojektion die optische Achse des Scheinwerfers markiert sein bzw. in dieser erkennbar sein. Um die Erkennung der optischen Achse des Scheinwerfers zu vereinfachen kann deren Lage in der erzeugten Lichtprojektion beispielsweise durch einen dunklen (lichtfreien) Bereich oder durch einen hellen (beleuchteten) Bereich, der lateral von dunklen Bereichen begrenzt ist, ausgewiesen sein.
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Die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den beiliegenden Zeichnungen.
- 1 veranschaulicht ein beispielhaftes Vermessungsszenario sowie einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 2A zeigt die Lage von Lichtmarkierungen aus 1 relativ zueinander, wenn das Fahrzeug zu nah an einer Projektionsfläche steht.
- 2B zeigt die Lage von Lichtmarkierungen aus 1 relativ zueinander, wenn das Fahrzeug im Soll-Abstand zur Projektionsfläche steht.
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In 1 ist ein beispielhaftes Vermessungsszenario veranschaulicht, bei dem ein Fahrzeug 1 auf einem Untergrund 6 steht, etwa einer Fahrbahn. Das Fahrzeug 1 weist zwei Scheinwerfer 2 auf, die an der Fahrzeugvorderseite angeordnet sind. An einer Vorderachse sind zwei Vorderräder 3 montiert und an einer Hinterachse sind zwei Hinterräder 4 montiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen der Scheinwerfer 2 des Fahrzeugs 1 wird hier nur anhand des linken Scheinwerfers 2 erläutert - es läuft für den rechten Scheinwerfer 2 anlog ab.
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Das Verfahren beginnt mit dem Bestimmen der Spur bzw. des Spurwinkels S mindestens eines der Hinterräder 4 des Fahrzeugs 1, wobei bei dem Bestimmen die Spur mittels einer Projektion eines Lichtstrahls L2 über die Front des Fahrzeugs 1 hinaus anzeigt wird. Zu diesem Zweck ist an jedem der Hinterräder 4 jeweils eine lasergestützte Spur-Messvorrichtung 5 angeordnet, welche den dazugehörigen Spurwinkel S vermisst. Zugleich oder nachgelagert erzeugt die Spur-Messvorrichtung 5 auf den die Spur anzeigenden Lichtstrahl L2. Der Spurwinkel S ist nur auf der linken Fahrzeugseite angedeutet. Der Spurwinkel S wird gegen eine gedachte oder tatsächliche Begrenzungslinie L1 gemessen, welche parallel zur Längsachse des Fahrzeugs 1 und senkrecht zu einer Projektionsfläche 7 verläuft, die vor dem Fahrzeug 1 angeordnet ist.
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Auf Basis des Spurwinkels S, welcher direkt oder im Vorfeld ermittelt werden kann, wird der Soll-Abstand bestimmt, in welchem der Lichtstrahl L2 mit einer durch den entsprechenden Scheinwerfer 2 erzeugten Lichtprojektion L3 vor dem Fahrzeug 1 überlappt, unter der Annahme, dass der Scheinwerfer 2 korrekt ausgerichtet ist.
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In 1 ist der Fall skizziert, in dem der Abstand d zwischen Fahrzeug 1 und der Projektionsfläche 7 noch zu gering ist. Daher liegt auf der Projektionsfläche 7 in dem ausgewiesenen Bereich B kein Überlapp vor zwischen dem Lichtstrahl L2 des Hinterrad-Spurlaser 5 und der Lichtprojektion L3 des Scheinwerfers 2 bei dessen Soll-Lage bzw. Soll-Ausrichtung vor. Die relative Lage der Linien L2-L4 zueinander ist in 2A vergrößert gezeigt. Anders ausgedrückt leuchtet der Hinterrad-Spurlaser 5 noch zu weit links von der Soll-Lage der Lichtprojektion L3 des Scheinwerfers 2. Während des Einstellvorgangs ist die Lichtprojektion L3 nicht sichtbar, da diese eine theoretische Lichtprojektion repräsentiert, wenn der Scheinwerfer in seiner korrekten seitlichen Soll-Ausrichtung montiert ist. Die Soll-Position der tatsächlichen Lichtprojektion L4 des Scheinwerfers 2 wird von dem die - Spur anzeigenden Lichtstrahl L2 angezeigt, sofern zwischen Fahrzeug 1 und Projektionsfläche 7 der korrekte Soll-Abstand vorliegt.
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Ausgehend von dem in 1 gezeigten Szenario wird der Abstand d zwischen Fahrzeug 1 und Projektionsfläche 7 auf den Soll-Abstand eingestellt, wobei hierfür das Fahrzeug 1, die Projektionsfläche 7 oder beide bewegt werden können. Dann kommt es zu einem Überlapp der die Spur anzeigenden Linie L2 mit der theoretischen Lichtprojektion L3 des korrekt ausgerichteten Scheinwerfers 2 im - dieser Zustand im Bereich B der Projektionsfläche ist in 2B vergrößert gezeigt. Wie an der relativen Lage der tatsächlichen Lichtprojektion L4 des linken Scheinwerfers 2 zu den anderen beiden Linien L2, L3 erkennbar ist, ist der linke Scheinwerfer 2 bzw. dessen Lichtmodul zu sehr zur Fahrzeugmitte ausgerichtet. Ausgehend davon kann der eigentliche Justiervorgang, welcher durch den Pfeil J in 2B angedeutet ist, vorgenommen werden.
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Während des Einstellens der korrekten Ausrichtung des Scheinwerfers 2 wird die mittels des Scheinwerfers 2 erzeugte Lichtprojektion L4 in Richtung des die Spur anzeigenden Lichtstrahls L2 verschoben durch entsprechendes Verstellen des Lichtmoduls innerhalb des Scheinwerfers 2. Dabei kann bevorzugt die tatsächliche Lichtprojektion L4 von der Form her derjenigen entsprechen, die als Model im Rahmen der Berechnung des Soll-Abstandes verwendet worden ist. Ziel der Justierung ist ein, dass die tatsächliche Lichtprojektion L4 des Scheinwerfers 2 bei eingestelltem Soll-Abstand mit dem Lichtstrahl L2 des Hinterrad-Spurlasers 5 überlappt. Erst wenn der Überlapp zwischen den Linien L2 und L4 besteht, ist der Scheinwerfer 2 korrekt ausgerichtet.
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Es sei drauf hingewiesen, dass die Linie L3, welche die Lichtprojektion des Scheinwerfers 2 bei dessen Soll-Lage repräsentiert und parallel zur Längsachse des Fahrzeugs 1 verläuft, nur eine Hilfslinie darstellt und bei dem Einstellvorgang nicht sichtbar ist - daher ist sie auch gestrichelt dargestellt. Die „modellierte“ Linie L3 wird bei der rechnerischen Ermittlung des Abstandes d zwischen Fahrzeug 2 und Projektionsfläche 7 verwendet als Eichmarkierung, um über deren Überlapp mit dem dann auch modellierten die Spur anzeigenden Lichtstrahl L2 den Soll-Abstand zu berechnen. Wird anschließend der Abstand d auf den errechneten Soll-Abstand eingestellt, so weiß man, dass die in 2B gezeigte Situation vorliegt, in der die Projektion des die Spur anzeigenden Lichtstrahls L2 die Lichtprojektion L3 eines korrekt ausgerichteten Scheinwerfers anzeigt, wobei letztere selbst nicht zu sehen ist.
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Das hier beschriebene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die seitliche Ausrichtung der Scheinwerfer 2 vorgenommen werden kann ohne Lichtsammelkasten und ohne jegliche präzise angebrachte Markierungen auf der Projektionsfläche 7. Die Präzision geht in die rechnerische Bestimmung des Soll-Abstandes ein auf Basis der im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens oder im Vorfeld bestimmten Hinterradspur S und in die Erzeugung des die Spur anzeigenden Lichtstrahls L2. Für letzteres sind heute auf dem Markt präzise vermessende und den Lichtstrahl L2 erzeugende Messvorrichtungen vorhanden. Das Verfahren kann dann auf Basis einer beliebigen, bevorzugt planen Projektionsfläche 7 durchgeführt werden, z.B. vor einer Wand in einer Tiefgarage.