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Dokumentenidentifikation DE202007010290U1 29.11.2007
Titel Verstelleinrichtung für Kraftfahrzeugscheinwerfer und Beleuchtungseinrichtung mit einer solchen Verstelleinrichtung
Anmelder Automotive Lighting Reutlingen GmbH, 72762 Reutlingen, DE
Vertreter Dreiss, Fuhlendorf, Steimle & Becker, 70188 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 202007010290
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 29.11.2007
Registration date 25.10.2007
Application date from patent application 20.07.2007
IPC-Hauptklasse B60Q 11/00(2006.01)A, F, I, 20070720, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60Q 1/08(2006.01)A, L, I, 20070720, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für Kraftfahrzeugscheinwerfer zum Verstellen der Lage mindestens eines bewegbaren Teils der Verstelleinrichtung, die eine an eine Betriebsspannung angeschlossene Regeleinrichtung mit einem mit mindestens einer elektrischen Eingangsspannung beaufschlagten Eingang und mindestens einem Überwachungselement zur Überwachung, ob eine Überwachungsspannung innerhalb eines ersten Spannungsbereichs liegt, aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Beleuchtungseinrichtung mit einer solchen Verstelleinrichtung.

Aus der EP 0 545 111 A2 ist eine Einrichtung zum Verstellen der Neigung von Scheinwerfern bei Kraftfahrzeugen bekannt. Diese Einrichtung weist eine Regeleinrichtung auf, an der Eingangsspannungen in Form einer Sollwertspannung und einer Istwertspannung anliegen. Die Regeleinrichtung steuert einen Elektromotor zum Verstellen der Neigung eines Scheinwerfers in Abhängigkeit von diesen beiden Spannungen an. Die Regeleinrichtung weist ein Überwachungselement auf, welches den Elektromotor in einen sicheren Betriebszustand versetzt, wenn die Sollwertspannung oder die Istwertspannung unter einen bestimmten unteren Grenzwert sinkt oder einen bestimmten oberen Grenzwert überschreitet. Der sichere Betriebszustand kann darin bestehen, dass der Elektromotor abgeschaltet ist oder eine vordefinierte Drehrichtung aufweist. Nachteilig an dieser Einrichtung ist, dass der obere und der untere Grenzwert allein von der Auslegung der Regelreinrichtung bestimmt werden. Die Grenzwerte können nicht eingestellt werden, ohne den Aufbau oder die Dimensionierung des Überwachungselements zu ändern. Somit ist ein Betrieb der Einrichtung mit Sollwertspannungen oder Istwertspannungen, die innerhalb eines Spannungsbereichs liegen, der bei der Auslegung der Regeleinrichtung nicht vorgesehen war, nur nach einer nachträglichen, tiefgreifenden Änderung der Regeleinrichtung möglich. Beispielsweise kann die bekannte Verstelleinrichtung, wenn sie für eine Betriebsspannung von 12 V ausgelegt ist, nicht einfach bei einer anderen Betriebsspannung, beispielsweise 24 V oder 42 V, betrieben werden. Eine derartige Änderung ist insbesondere dann besonders kostspielig, wenn die für die ursprünglich vorgesehenen Spannungsbereiche konzipierte Regeleinrichtung als integrierte Schaltung, das heißt als Standardbauelement, hergestellt wird.

Eine Regeleinrichtung, die ein Überwachungselement der oben beschriebenen Art aufweist, ist in Form einer Integrierten Schaltung unter der Bezeichnung „TLE 4206" beispielsweise in einem Datenblatt der Firma Infineon Technologies AG, München, Deutschland dokumentiert. Diese integrierte Schaltung ist für einen festen, eng begrenzten Betriebspannungsbereich von 8 bis 18 V ausgelegt, der auf ein in Kraftfahrzeugen (Kfz) übliches Bordnetz, das eine Spannung von etwa 9 V bis 16 V, insbesondere 12 V, aufweist, abgestimmt ist. Der obere Grenzwert des Überwachungselements hängt fest mit der tatsächlich angelegten Betriebsspannung der integrierten Schaltung zusammen – er liegt einige Millivolt unter dieser Betriebsspannung. Der untere Grenzwert liegt bei höchstens einigen Millivolt über 0 V und ist ebenfalls nicht einstellbar.

Die bekannten Verstelleinrichtungen können somit insbesondere aufgrund der festen oberen und unteren Grenzwerte der Überwachungselemente nicht an einer anderen, insbesondere höheren Bordnetzspannung von beispielsweise 18 V bis 32 V, insbesondere 24 V, betrieben werden, die üblicherweise bei Nutzfahrzeugen (Nfz) vorliegt und in Zukunft auch in Kraftfahrzeugen immer weiter verbreitet sein wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verstelleinrichtung für Kraftfahrzeugscheinwerfer zu schaffen, die mit geringem Aufwand an einen anderen im Betrieb zulässigen Spannungsbereich einer Betriebsspannung und/oder einer Eingangsspannung anpassbar ist und außerdem einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Verstelleinrichtung für Kraftfahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen dem Eingang und dem Überwachungselement eine Anpassungsschaltung angeordnet ist, die erste Mittel zur Überwachung der Betriebsspannung und/oder zweite Mittel zur Überwachung einer Eingangspannung aufweist. Liegt die Eingangspannung außerhalb des ersten Spannungsbereichs, dann erkennt das Überwachungselement eine Störung. Bei Vorliegen einer Störung kann beispielsweise ein Elektromotor der Verstelleinrichtung abgeschaltet bzw. ein Einschalten des Elektromotors verhindert werden, oder es kann der Elektromotor in eine vordefinierte Drehrichtung versetzt werden. Bei dem Überwachungselement handelt es sich um ein Standardbauteil beziehungsweise ein Teil eines Standardbauteils, welches zur Verwendung in einer Vielzahl verschiedenartiger Verstelleinrichtungen vorgesehen ist, die sich im Wesentlichen nur in ihren Betriebsspannungen und/oder der normalerweise im Betrieb auftretenden Eingangsspannungen unterscheiden. Das Überwachungselement kann beispielsweise unter Verwendung eines Fensterkomparators, dessen Spannungsfenster dem ersten Spannungsbereich entspricht, realisiert werden. Mit Hilfe der speziell für eine bestimmte Art der Verstelleinrichtung vorgesehenen Anpassungsschaltung wird das standardisierte Überwachungselement an die speziellen Anforderungen der Verstelleinrichtung angepasst. Die Verstelleinrichtung lässt sich also auch in einer Vielzahl von Varianten kostengünstig herstellen, da das Überwachungselement ein in allen Varianten gleiches Standardbauteil darstellt und lediglich die Anpassungsschaltung angepasst werden muss. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Anpassungsschaltung ist zur gleichzeitigen Überwachung der Betriebsspannung und der Eingangsspannung lediglich ein Überwachungselement erforderlich, weil sowohl die Betriebsspannung als auch der Eingang an die Anpassungsschaltung angeschlossen wird. Dies führt zu einem einfachen Aufbau der Verstelleinrichtung, die somit kostengünstig herstellbar ist.

Es ist besonders bevorzugt, dass es sich bei dem Eingang um einen Eingang zum Anschluss eines Sollwertsignals und bei der Eingangsspannung um eine Spannung eines Sollwertsignals handelt, so dass eine Verstelleinrichtung bereitgestellt wird, die die Betriebsspannung und eine Spannung des Sollwertsignals überwacht. Gerade diese beiden Spannungen bedürfen der Überwachung. Denn die Betriebsspannung kann beispielsweise aufgrund von Störungen in einem Bordnetz unzulässige Werte annehmen, und für den Fall, dass ein Sollwert zentral vorgegeben wird, und dadurch relativ lange Leitungen zur Übertragung des Sollwertsignals erforderlich sind, besteht die Gefahr, dass diese Leitungen kurzgeschlossen oder unterbrochen werden. Wird eine Störung erkannt, können geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise kann ein Elektromotor des Verstellantriebs abgeschaltet werden bzw. ein Anlaufen des Elektromotors verhindert werden.

Um ein zuverlässiges Ansprechen des Überwachungselements zu gewährleisten, kann vorgesehen werden, dass die Anpassungsschaltung die Überwachungsspannung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung und/oder der Betriebsspannung derart variiert, dass sie entweder innerhalb oder außerhalb des ersten Spannungsbereichs liegt.

Da bei Störungen die Betriebsspannung und/oder die Eingansspannung bestimmte Spannungsbereiche verlassen, kann zur Erkennung dieser Störungen die Verstelleinrichtung so ausgeführt werden, dass das Überwachungselement mit einer außerhalb des ersten Spannungsbereichs liegenden Spannung beaufschlagt ist, wenn die Betriebsspannung größer als ein Höchstwert ist und/oder wenn die Eingangsspannung außerhalb eines zweiten Spannungsbereichs liegt, wobei der zweite Spannungsbereich sich vom ersten Spannungsbereich unterscheidet. Störungen können beispielsweise im Bordnetz oder in einer Leitung, an der die Eingangsspannung anliegt, auftreten. Im ersten Fall kann es zu einem übermäßigen Ansteigen der Betriebsspannung und dadurch zu einer Beeinträchtigung der Funktion oder gar einem Defekt der Verstelleinrichtung kommen. Im zweiten Fall kann aufgrund eines Kurzschlusses in der Leitung an dem Eingang der Regeleinrichtung ein sehr hohes Potenzial oder auch ein sehr niederes Potenzial auftreten, während im normalen Betrieb am Eingang diese extrem hohen oder niedrigen Potentialwerte nicht vorhanden sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung einen ersten Betriebsspannungsanschluss und einen zweiten Betriebsspannungsanschluss aufweist, zwischen denen die Betriebsspannung anliegt, und dass die Anpassungsschaltung eine Spannungsteileranordnung aufweist, die die ersten Mittel zur Überwachung der Betriebsspannung umfasst, wobei die ersten Mittel durch mindestens einen Spannungsteiler gebildet sind, und die Spannungsteileranordnung mit dem ersten Betriebsspannungsanschluss, dem zweiten Betriebsspannungsanschluss sowie dem Überwachungselement verbunden ist. Mit Hilfe eines Spannungsteilers lässt sich nämlich eine Abbildung des Höchstwertes auf eine obere Grenze des ersten Spannungsbereichs besonders einfach unter Verwendung einer geringen Bauteilezahl realisieren. Diese Abbildung sorgt dafür, dass die Überwachungsspannung nur dann größer ist als die obere Grenze des ersten Spannungsbereichs, wenn die Betriebsspannung größer ist als der Höchstwert.

Zur Überwachung der Spannung der Eingangsspannung, kann die Verstelleinrichtung derart ausgeführt werden, dass die Spannungsteileranordnung die zweiten Mittel aufweist, die mindestens ein erstes Schaltmittel umfassen, wobei das Schaltmittel zwischen dem ersten Betriebsspannungsanschluss und den ersten Mitteln angeordnet ist und mit einer Steuerspannung, die zwischen dem ersten Betriebsspannungsanschluss und dem Eingang anliegt, beaufschlagt ist. Mit Hilfe eines solchen Schaltmittels lässt sich ein Kurzschluss zwischen dem Eingang bzw. der Leitung und dem ersten Betriebsspannungsanschluss erkennen, weil beim Auftreten eines solchen Kurzschlusses die Steuerspannung einen geringen Wert aufweist, so dass das Schaltmittel nicht mehr durchgeschaltet ist und somit der Spannungsteiler nicht mehr mit dem ersten Betriebsspannungsanschluss verbunden ist. Dies hat wiederum zur Folge, dass das Überwachungselement mit einer Spannung beaufschlagt wird, die oberhalb des ersten Spannungsbereichs liegt, so dass das Überwachungselement eine Störung erkennt.

Um auf entsprechende Weise auch einen Kurzschluss zwischen dem Eingang bzw. der Leitung und dem zweiten Betriebsspannungsanschluss erkennen zu können, können die zweiten Mittel mindestens ein zweites Schaltmittel umfassen, dass zwischen den ersten Mitteln und dem zweiten Betriebsspannungsanschluss angeordnet ist, und mit einer Steuerspannung, die zwischen dem Eingang und dem zweiten Betriebsspannungsanschluss anliegt, beaufschlagt ist. Ein Kurzschluss zwischen dem Eingang bzw. der Leitung und dem zweiten Betriebsspannungsanschluss führt zu einem Absinken der Steuerspannung, so dass das zweite Schaltmittel nicht durchgeschaltet ist und der Spannungsteiler nicht mehr mit dem zweiten Betriebsspannungsanschluss verbunden ist, so dass am Überwachungselement eine Spannung anliegt, die einen unter der unteren Grenze des ersten Spannungsbereichs liegenden Wert aufweist, sodass das Überwachungselement eine Störung erkennt.

Sollen also Kurzschlüsse zwischen dem Eingang bzw. der Leitung und dem ersten oder dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss erkannt werden, dann weisen also die zweiten Mittel insgesamt zwei Schaltmittel auf. Durch die oben beschriebene Kopplung der zweiten Mittel mit dem Spannungsteiler der ersten Mittel wird eine logische Verknüpfung der beiden Überwachungsfunktionen (Überwachung der Betriebsspannung und Überwachung der Eingangsspannung) erreicht, ohne dass dafür dezidierte Bauteile vorgesehen werden müssen. Es ergibt sich also insgesamt eine Anpassungsschaltung, die eine relativ geringe Teilezahl aufweist und somit kostengünstig herstellbar ist. Um einen zuverlässigen Betrieb der Anpassungsschaltung zu gewährleisten, kann vorgesehen werden, dass die Schaltmittel einen Halbleiterschalter, insbesondere einen Bipolartransistor oder Feldeffekttransistor, umfassen.

Da das Überwachungselement üblicherweise eine Versorgungsspannung benötigt, die sich jedoch von der Betriebsspannung unterscheiden kann, kann vorgesehen werden, dass die Regeleinrichtung einen Spannungsregler aufweist, an welchem das Überwachungselement zur Spannungsversorgung angeschlossen ist. Hierdurch wird ein zuverlässiger Betrieb des Überwachungselements an der Betriebsspannung, die sich von der Versorgungsspannung des Überwachungselements unterscheidet, gewährleistet. Der Spannungsregler kann einen Längsregler und/oder einen Schaltregler umfassen. Der Vorteil eines Längsreglers liegt in seinem relativ einfachen Aufbau und in dem dadurch erzielten vergleichsweise geringen Preis, während ein Schaltregler insbesondere bei einer großen Differenz zwischen der Betriebsspannung und der Versorgungsspannung aufgrund seiner relativ geringen Verlustleistung eine vergleichsweise geringe Wärmeentwicklung aufweist.

Um einen möglichst großen Anteil der Regeleinrichtung als Standardbaugruppe ausführen zu können, kann vorgesehen werden, dass die Regeleinrichtung eine gemeinsame Baugruppe für das Überwachungselement und eine Regel- und Ansteuerschaltung aufweist und/oder die gemeinsame Baugruppe an dem Spannungsregler zur Spannungsversorgung angeschlossen ist. Das Überwachungselement und die Regel- und Ansteuerschaltung können in einer gemeinsamen integrierten Schaltung zusammengefasst werden. Dadurch, dass der Spannungsregler nicht nur mit dem Überwachungselement sondern mit der gemeinsamen Baugruppe in ihrer Gesamtheit verbunden ist, können mehrere oder alle in der gemeinsamen Baugruppe vorhandenen Bauelemente, insbesondere das Überwachungselement und die Regel- und Ansteuerschaltung von dem Spannungsregler mit der von diesem erzeugten Versorgungsspannung versorgt werden. Bei Versorgung der Regel- und Ansteuerschaltung mit der Versorgungsspannung kann auch ein Elektromotor der Verstelleinrichtung, der an die Regel- und Ansteuerschaltung angeschlossen ist, für einen Betrieb an der Versorgungsspannung ausgelegt werden. Da die Versorgungsspannung unabhängig von der Betriebsspannung ist, kann der Elektromotor als Standardbauteil ausgeführt werden. Es kann also bei verschiedenen Varianten der Verstellvorrichtung, die sich vor allem in ihrer Betriebsspannung unterscheiden, immer derselbe Elektromotor eingesetzt werden. Dadurch kann die Verstelleinrichtung auch bei einer hohen Variantenanzahl kostengünstig realisiert werden.

Es kann vorgesehen werden, dass das bewegbare Teil ein zur Leuchtweiten-Regulierung in vertikaler Richtung bewegbarer Reflektor und/oder ein zur Leuchtweiten-Regulierung in vertikaler Richtung bewegbares Lichtmodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers ist. Auf diese Weise kann eine Leuchtweiten-Regulierung auf besonders einfache und kostengünstige Weise bereitgestellt werden, die außerdem zuverlässig arbeitet.

Als weitere Lösung der oben genannten Aufgabe wird eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer Verstelleinrichtung zum Verstellen der Lage mindestens eines bewegbaren Teils der Beleuchtungseinrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verstelleinrichtung als eine erfindungsgemäße Verstelleinrichtung ausgebildet ist. In einer solchen Beleuchtungseinrichtung wird üblicherweise für jeden Kraftfahrzeugscheinwerfer je eine Verstelleinrichtung benötigt, welche jeweils eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung aufweist. Dadurch, dass also mehrere Verstelleinrichtungen verwendet werden, kommen die Vorteile der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung, insbesondere was die Zuverlässigkeit und die Kosten angeht, besonders zum Tragen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Zeichnung und der folgenden Beschreibung, in welcher eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. Gleiche Elemente tragen dieselben Bezugszeichen und werden in der Regel nur einmal im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung:

1 eine Draufsicht auf eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;

2 eine detaillierte Ansicht der Verstelleinrichtung der Beleuchtungseinrichtung aus 1; und

3 den zeitlichen Verlauf einer Betriebsspannung, einer ersten Eingangsspannung, einer Versorgungsspannung einer Ansteuerbaugruppe sowie einer Überwachungsspannung.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gezeigt, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet ist. Sie weist einen Sollwertgeber 13 auf, der über eine Sollwertsignalleitung 15 an einen ersten Eingang 17 zum Anschluss eines Sollwertsignals einer Regeleinrichtung 19 angeschlossen ist. Die Regeleinrichtung 19 weist einen ersten Betriebsspannungsanschluss 21 und einen zweiten Betriebsspannungsanschluss 23 auf. Der erste Betriebsspannungsanschluss 21 ist mit einer ersten Bordnetzleitung 25 eines Nutzfahrzeugs oder Kraftfahrzeugs verbunden, während der zweite Betriebsspannungsanschluss 23 mit einer zweiten Bordnetzleitung 27, vorzugsweise Masse, verbunden ist. Zwei Ausgänge 29 der Regeleinrichtung 19 sind mit einem Elektromotor 31 verbunden. Der Elektromotor 31 ist in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer 33 angeordnet. Außer dem Elektromotor 31 weist der Kraftfahrzeugscheinwerfer 33 ein Getriebe 35, ein um eine horizontale Drehachse 37 drehbares Lichtmodul 39 mit einer Lichtquelle (nicht gezeigt) und einem Reflektor 40 sowie einen Istwertgeber 41 auf. Der Elektromotor 31 ist mit dem Getriebe 35 gekoppelt, welches wiederum mit dem Lichtmodul 39 gekoppelt ist. Außerdem ist das Getriebe 35 mit dem Istwertgeber 41 zur Erfassung der momentanen Lage des bewegbaren Lichtmoduls 39 gekoppelt. Letzterer ist an einen zweiten Eingang 43 zum Anschluss eines Istwertsignals der Regeleinrichtung 19 angeschlossen.

Bei dem Lichtmodul 39 handelt es sich also um ein bewegbares Teil, dass zur Bereitstellung einer Leuchtweitenregelung (LWR) um die horizontale Drehachse 37 drehbar ist. Das beschriebene Lichtmodul 39 ist als Reflexionsmodul ausgebildet. Es kann jedoch auch als ein Projektionsmodul (sog. PES-Modul) ausgebildet sein, das außer Lichtquelle und Reflektor 40 noch eine Projektionslinse und wahlweise eine Blende im Strahlengang zwischen Reflektor und Linse umfasst. Außerdem kann abweichend von der gezeigten Ausführungsform auch eine vertikale Drehachse vorgesehen werden, um beispielsweise eine Kurvenlichtfunktion realisieren zu können. Die Erfindung ist auch anwendbar für Scheinwerfer bzw. Beleuchtungseinrichtungen, bei denen lediglich ein Teil des Lichtmoduls 39, insbesondere der Reflektor 40, bewegbar ist, oder die zur Einstellung einer Lichtverteilung, insbesondere einer Hell-Dunkel-Grenze eine Blendenanordnung mit bewegbaren Blendenelementen aufweisen.

Der Sollwertgeber 13, die Regeleinrichtung 19, der Motor 31, das Getriebe 35 und der Istwertgeber 41 bilden somit die wesentlichen Teile einer Verstelleinrichtung 45 der Beleuchtungseinrichtung 11. Eine detaillierte Ansicht der Verstelleinrichtung 45, insbesondere der Regeleinrichtung 19, zeigt 2. Man erkennt, dass der Sollwertgeber 13 und der Istwertgeber 41 Potentiometer (ohne Bezugszeichen) aufweisen können. Der Sollwertgeber 13 oder der Istwertgeber 41 können jedoch auch unter Verwendung anderer Bauteile realisiert werden. Insbesondere kann vorgesehen werden, dass als Sollwertgeber 13 eine Steuer- oder Regeleinrichtung verwendet wird, die einen Sollwert für die Lage des bewegbaren Teils der Verstelleinrichtung 45 ermittelt. In Verbindung mit der gezeigten Ausführungsform kann eine solche Steuer- oder Regeleinrichtung als Sollwert eine Größe vorgeben, welche die momentan gemäß der aktuellen Fahrzeug- und Umweltbedingungen empfehlenswerte bzw. erforderliche Leuchtweite charakterisiert.

Die Regeleinrichtung 19 weist eine Ansteuerbaugruppe 47 mit einem Überwachungselement 49 und einer Regel- und Ansteuerschaltung 51 auf. Die Regel- und Ansteuerschaltung 51 umfasst mindestens ein zur Lageregelung eines bewegbaren Teils mittels eines Elektromotors üblicherweise verwendetes Regelelement, wie beispielsweise einen Dreipunktregler, und eine Ansteuerelektronik, die beispielsweise eine Brückenschaltung aufweisen kann. Das Überwachungselement 49 ist mit der Regel- und Ansteuerschaltung 51 gekoppelt, so dass es den Motor 31 bei Bedarf abschalten kann. Die Ansteuerbaugruppe 47 kann, ohne dass Veränderungen an ihr vorgenommen werden, in einer Vielzahl von verschiedenen Verstelleinrichtungen eingesetzt werden kann, die sich insbesondere in ihrer Betriebsspannung UB, für die sie ausgelegt sind, und in den im normalen Betrieb an ihren Eingängen auftretenden Spannungen unterscheiden. Eine derartige Ansteuerbaugruppe 47 vertreibt beispielsweise der Halbleiterhersteller Infineon Technologies AG, München, Deutschland unter der Bezeichnung „TLE 4206" in Form einer integrierten Schaltung.

Die Regeleinrichtung 19 weist außerdem eine Anpassungsschaltung 53, die mit dem Überwachungselement 49 der Ansteuerbaugruppe 47 verbunden ist, sowie einen als Längsregler oder als Schaltregler ausgebildeten Spannungsregler 55 auf, der mit den beiden Betriebsspannungsanschlüssen 21, 23 und einem ersten Versorgungsspannungsanschluss 57 der Ansteuerbaugruppe 47 verbunden ist. Ein zweiter Versorgungsspannungsanschluss 59 der Ansteuerbaugruppe 47 ist mit dem zweiten Betriebsspannungsanschluss 23, vorzugsweise mit Masse, verbunden. Die Regel- und Ansteuerschaltung 51 ist mit den Ausgängen 29 der Regeleinrichtung 19 verbunden und an dem ersten Eingang sowie an dem 17 zweiten Eingang 43 angeschlossen.

Die Anpassungsschaltung 53 ist zwischen dem ersten Eingang 17 der Regeleinrichtung 19 und einem Überwachungseingang 61 der Ansteuerbaugruppe 47 angeordnet. Die Anpassungsschaltung 53 weist einen aus zwei Widerständen R1, R2 gebildeten Spannungsteiler 63 (erstes Mittel 63) zur Überwachung einer zwischen dem ersten Betriebsspannungsanschluss 21 und dem zweiten Betriebsspannungsanschluss 23 (z.B. Masse) anliegenden Betriebsspannung UB auf. Während ein mittlerer Anschluss 64 des Spannungsteilers 63 mit dem Überwachungseingang 61 der Ansteuerbaugruppe 47 bzw. mit dem Überwachungselements 49 verbunden ist, sind zwei äußere Anschlüsse (ohne Bezugszeichen) des Spannungsteilers 63 mit zweiten Mitteln 65 verbunden, die zwei durch Transistoren T1, T2 gebildete Schaltmittel aufweisen. Hierbei ist eine Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors T1 zwischen dem ersten Betriebsspannungsanschluss 21 und dem oberen äußeren Anschluss des Spannungsteilers 63 angeordnet, und eine Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors T2 ist zwischen dem unteren äußeren Anschluss des Spannungsteilers 63 und dem zweiten Betriebsspannungsanschluss 23 angeordnet. Die Basisanschlüsse der beiden Transistoren T1, T2 sind mit dem ersten Eingang 17 verbunden.

In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei den beiden Transistoren T1, T2 um Bipolartransistoren, wobei der erste Transistor T1 ein PNP-Transistor und der zweite Transistor T2 ein NPN-Transistor ist. Abweichend hiervon können anstelle der Bipolartransistoren auch Unipolartransistoren verwendet werden. Statt der Transistoren T1, T2 können beliebige andere Schalter, vorzugsweise Halbleiterschalter eingesetzt werden. Außerdem kann zwischen dem ersten Eingang 17 und dem zweiten Betriebsspannungsanschluss 23 ein Widerstand R3 angeordnet werden.

Beim Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 11 beziehungsweise der Verstelleinrichtung 45 erzeugt der Sollwertgeber 13 ein Sollwertsignal, das eine erste Eingangsspannung uS aufweist, welches der Regel- und Ansteuerschaltung 51 der Ansteuerbaugruppe 47 zugeführt wird. Gleichzeitig erzeugt der Istwertgeber 41 in Abhängigkeit von der momentanen Lage des Lichtmoduls 39 ein Istwertsignal, das eine zweite Eingangsspannung uI aufweist, welches ebenfalls der Regel- und Ansteuerschaltung 51 zugeführt wird. Die Regel- und Ansteuerschaltung 51 steuert dann über die Ausgänge 29 den Motor 31 so an, dass dieser das Lichtmodul 39 in eine Position bewegt, in welcher die zweite Eingangspannung uI eine momentane Lage des Lichtmoduls 39 charakterisiert, welche der durch die erste Eingangsspannung uS vorgegebenen Lage annähernd oder exakt entspricht. Je nach genauer Ausführung der Verstelleinrichtung 45 kann dies der Fall sein, wenn sich die erste Eingangsspannung uS und die zweite Eingangsspannung uI entsprechen.

Da die von der Ansteuerbaugruppe 57 benötigte Versorgungsspannung UIC geringer ist als die Betriebsspannung UB der Verstelleinrichtung 45, stellt der Spannungsregler 55 der Ansteuerbaugruppe 47 diese Versorgungsspannung UIC bereit, indem er diese konstant auf den benötigten Wert hält.

Die Regel- und Ansteuerschaltung 51 wird wie alle Teile der Ansteuerbaugruppe 57 vom Spannungsregler 55 mit der Versorgungsspannung UIC versorgt. Die Regel- und Ansteuerschaltung 51 legt die Versorgungsspannung UIC bei Bedarf an den Elektromotor 31 an. Deshalb ist der Elektromotor 31 auf einen Betrieb an der Versorgungsspannung UIC ausgelegt. Es handelt sich also um ein Standardbauteil und nicht um einen an die Betriebsspannung UB abgepassten Elektromotor 31. Der Spannungsregler 55 versorgt somit auch den Elektromotor 31 mit elektrischer Leistung. Falls ein Elektromotor 31 mit einer relativ hohen Nennleistung vorgesehen wird, empfiehlt es sich, den Spannungsregler 55 als Schaltregler auszubilden, um eine geringe Verlustleistung bzw. Wärmeentwicklung am Spannungsregler 55 zu erreichen. Der Spannungsregler 55 kann jedoch auch als Längsregler ausgebildet sein.

Das Überwachungselement 49 überwacht eine an ihm anliegende Überwachungsspannung uR zwischen dem Überwachungseingang 61 und dem zweiten Betriebsspannungsanschluss 27 dahingehend, ob sich diese innerhalb eines ersten Spannungsbereichs 67 (siehe 3) befindet. Dieser erste Spannungsbereich 67 umfasst in der gezeigten Ausführungsform Spannungen uR zwischen 0 V und einem Wert der etwas, das heißt bis zu etwa 100 mV, unterhalb der Versorgungsspannung UIC liegt. Liegt die Überwachungsspannung uR außerhalb dieses ersten Spannungsbereichs 67, dann schaltet das Überwachungselement 49 den Elektromotor 31 ab. In entsprechender Weise überwacht das Überwachungselement 49 auch die Versorgungsspannung UIC der Ansteuerbaugruppe 47 dahingehend, ob die Versorgungsspannung UIC innerhalb eines zulässigen Versorgungsspannungsbereichs liegt.

Bei dem Überwachungselement 49 handelt es sich also um einen Bestandteil einer Sicherheitsvorkehrung, die insbesondere ein Dauerbetrieb des Elektromotors 31 bei einer Störung in der Verstelleinrichtung 45 verhindert, um einen übermäßigen Verschleiß oder eine Zerstörung des Elektromotors 31 oder anderer Teile der Beleuchtungseinrichtung 11 im Falle einer Störung zu vermeiden.

Eine Störung besteht darin, dass die erste Eingangsspannung uS außerhalb eines zweiten Spannungsbereichs 69 und/oder die Betriebsspannung UB außerhalb eines dritten Spannungsbereichs 71, der von einem Höchstwert UBmax nach oben begrenzt wird, liegt. Da sich der zweite Spannungsbereich 69 und/oder der dritte Spannungsbereich 71 vom ersten Spannungsbereich 67 unterscheiden, kann zur Überwachung der Verstelleinrichtung 45 dahingehend, ob eine Störung vorliegt, das Überwachungselement 49 nicht direkt an den ersten Betriebsspannungsanschluss 21 oder den ersten Eingang 17 angeschlossen werden.

Des Weiteren können mit nur einem Überwachungselement 49 nicht zwei Spannungen, nämlich die Betriebsspannung UB und die erste Eingangsspannung uS ohne weiteres gleichzeitig überwacht werden. Um dennoch eine Überwachung dieser beiden Spannungen UB, uS mit Hilfe des Überwachungselements 49 zu ermöglichen, legt die Anpassungsschaltung 53 in Abhängigkeit von der Betriebsspannung UB und der ersten Eingangsspannung uS eine bestimmte Überwachungsspannung uR an das Überwachungselement 49 an. Dabei sorgt die Anpassungsschaltung 53 dafür, dass die Überwachungsspannung uR außerhalb des ersten Spannungsbereichs 69 liegt, wenn eine Störung vorliegt.

Die Funktionsweise der Anpassungsschaltung 53 wird im Folgenden anhand eines in 3 gezeigten exemplarischen zeitlichen Verlaufs der Betriebsspannung UB, der ersten Eingangsspannung uS, der Versorgungsspannung UIC der Ansteuerbaugruppe 47 und der Überwachungsspannung uR im Detail erläutert. Zum Zeitpunkt t1 liegt keine Störung vor. Die Betriebsspannung UB liegt innerhalb des dritten Spannungsbereichs 71, und die erste Eingangsspannung uS liegt innerhalb des zweiten Spannungsbereichs 69. An beiden Transistoren T1, T2 der zweiten Mittel 65 liegt somit eine Spannung zwischen Basis und Emitter an, die ausreicht, um beide Transistoren T1 und T2 durchzuschalten. Folglich sind die beiden äußeren Anschlüsse des Spannungsteilers 63 mit den beiden Betriebsspannungsanschlüssen 21, 23 verbunden. Im Einzelnen sind der erste Widerstand R1 mit dem ersten Betriebsspannungsanschluss 21 und der zweite Widerstand R2 mit dem zweiten Betriebsspannungsanschluss 23 verbunden. Somit ergibt sich für die Spannung, die am zweiten Widerstand R2 abfällt, das heißt der Überwachungsspannung uR, ein Wert der innerhalb des ersten Spannungsbereichs 67 liegt. Folglich schaltet das Überwachungselement 49 den Elektromotor 31 nicht ab und die Regel- und Ansteuerschaltung 51 befindet sich in einem normalen Betriebszustand.

Einige Zeit nach dem Zeitpunkt t1 beginnt die erste Eingangsspannung uS anzusteigen, bis sie zum Zeitpunkt t2 den zweiten Spannungsbereich 69 verlassen hat. Dabei ist die Spannung zwischen Emitter und Basis des ersten Transistors T1 so weit gesunken, dass dieser nicht mehr leitet. Folglich ist der Spannungsteiler 63 nicht mehr mit dem ersten Betriebsspannungsanschluss 21 verbunden. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Überwachungsspannung uR im Wesentlichen auf Null absinkt. Denn der zweite Transistor T2 ist weiterhin durchgeschaltet. Da die Überwachungsspannung uR nun außerhalb des ersten Spannungsbereichs 67 ist, schaltet das Überwachungselement 49 den Elektromotor 31 zur Sicherheit ab, das heißt, die Verstelleinrichtung 45 befindet sich in einem abgeschalteten Betriebszustand. Eine mögliche Ursache für ein derartiges Ansteigen der erste Eingangsspannung uS kann in einem Kurzschluss zwischen der Sollwertsignalleitung 15 und der ersten Bordnetzleitung 25 oder des ersten Betriebsspannungsanschlusses 21 liegen.

Sinkt die erste Eingangsspannung uS nun wieder ab, kehrt die Verstelleinrichtung 45 wieder in den normalen Betriebszustand zurück, sobald sie zum Zeitpunkt t3 wieder in den zweiten Spannungsbereich 69 eingetreten ist.

Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 weist die erste Eingangsspannung uS einen derart tiefen Wert auf, dass sie sich nicht mehr im zweiten Spannungsbereich 69 befindet. Ein derartiges Absinken dieser Spannung uS kann durch einen Kurzschluss zwischen der Sollwertsignalleitung 15 und der zweiten Bordnetzleitung bzw. des zweiten Betriebsspannungsanschlusses 23 verursacht werden. Die Folge des Absinkens der erste Eingangsspannung uS ist, dass der Transistor T2 nicht mehr leitet, der untere Anschluss des Spannungsteilers 63 nicht mehr mit dem zweiten Betriebsspannungsanschluss 23 verbunden ist, die Überwachungsspannung uR auf einen Wert angestiegen ist, der oberhalb des ersten Spannungsbereichs 67 liegt und das Überwachungselement 49 eine Störung erkennt und die Verstelleinrichtung 45 in den abgeschalteten Betriebszustand bringt.

Zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 ist die Sollwertsignalleitung 15 unterbrochen, das heißt es liegt keine Spannung am ersten Eingang 17 an. Folglich sperrt der zweite Transistor T2 und der erste Transistor T1 leitet, so dass lediglich der erste Widerstand R1 an den ersten Betriebsspannungsanschluss 21 angeschlossen ist, während der zweite Widerstand R2 nicht mit dem zweiten Betriebsspannungsanschluss 23 verbunden ist, so dass die Überwachungsspannung uR über der Obergrenze des ersten Spannungsbereichs 67 liegt und das Überwachungselement 49 die Verstelleinrichtung 45 in den abgeschalteten Betriebszustand versetzt hat. Der Widerstand R3 unterstützt den Übergang des zweiten Transistors T2 in den gesperrten Zustand und stellt sicher, dass der erste Transistor T1 bei unterbrochener Sollwertsignalleitung 15 leitet.

Zwischen den Zeitpunkten t8 und t9 liegt die Spannung erste Eingangsspannung uS im zweiten Spannungsbereich 69, jedoch ist die Betriebsspannung UB so weit angestiegen, dass sie größer ist als der Höchstwert UBmax. Dies kann auf Störungen im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs zurückzuführen sein. Beide Transistoren T1, T2 leiten. Der Spannungsteiler 63 ist so dimensioniert, dass die am zweiten Widerstand R2 abfallende Überwachungsspannung uR einen Wert annimmt, der größer ist als die Obergrenze des ersten Spannungsbereichs 67, wenn die Betriebsspannung UB größer ist als der Höchstwert UBmax. Somit weist aufgrund der hohen Betriebsspannung UB die Überwachungsspannung uR auf einen Wert oberhalb des ersten Spannungsbereichs 67 auf. Folglich befindet sich die Verstelleinrichtung 45 im abgeschalteten Betriebszustand.

Sinkt die Betriebsspannung UB so weit ab, dass der Spannungsregler 55 keine ausreichend hohe Versorgungsspannung UIC erzeugen kann, schaltet das Überwachungselement 49 den Verstellantrieb 45 sicherheitshalber ab. Diese Abschaltung beruht jedoch nicht auf dem Überwachen der Überwachungsspannung uR durch das Überwachungselement 49, sondern darauf, dass das Überwachungselement 49 gleichzeitig mit der Überwachungsspannung uR auch die Versorgungsspannung UIC der Ansteuerbaugruppe 47 überwacht.

Die Zeitspannen 73, in denen das Überwachungselement eine Störung erkennt, sind in 3 durch schraffierte Balken 73 gekennzeichnet. In der gezeigten Ausführungsform wird bei Vorliegen einer Störung der Elektromotor 31 abgeschaltet. Abweichend hiervon kann jedoch auch eine andere Aktion durchgeführt werden. Beispielsweise kann der das Lichtmodul 39 mittels des Elektromotors 31 in eine bestimmte Bewegungsrichtung gebracht werden.

Abschließend seien bevorzugte, exemplarische Werte für die beiden Spannungsbereiche 67 und 69 angegeben. Da die Ansteuerbaugruppe 47 üblicherweise für ein Bordnetz mit einer Spannung von 9 V bis 16 V (Kraftfahrzeugs) ausgelegt ist, weist der erste Spannungsbereich 67 typischerweise eine Untergrenze von höchstens einigen Millivolt und eine Obergrenze von etwa 9 V bis 12 V auf. Der zweite Spannungsbereich 69 ergibt sich aus einer höheren Bordnetzspannung von beispielsweise etwa 18 V bis 32 V (Nutzfahrzeugs). Er wird dementsprechend durch eine knapp über 0 V liegende und eine knapp unter der Bordnetzspannung von etwa 18 V bis 32 V liegende Spannung begrenzt.

Bei den angegebenen Spannungsbereichen, kann eine Versorgungsspannung UIC von beispielsweise etwa 9 V bis 16 V, vorzugsweise 12 V, gewählt werden. Dementsprechend kann der Elektromotor 31 auf eine Nennbetriebsspannung von etwa 9 V bis 16 V, vorzugsweise 12 V, ausgelegt sein, die dieser Versorgungsspannung UIC in etwa oder exakt entspricht.

Mit der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 45 wird somit der Betrieb des Elektromotors 31 der Verstelleinrichtung 45, welcher für die Versorgungsspannung UIC, ausgelegt ist, die sich von der Betriebsspannung UB der Verstelleinrichtung 45 unterscheidet, ermöglicht. Zu diesem Zweck ist der Spannungsregler 55 vorgesehen, der die Ansteuerbaugruppe 47 mitsamt dem Elektromotor 31 mit der Versorgungsspannung UIC versorgt. Zusätzlich ist eine Anpassungsschaltung 53 vorhanden, die eine Überwachung der ersten Eingangsspannung uS unter Verwendung des Überwachungselements 49 ermöglicht.


Anspruch[de]
Verstelleinrichtung (45) für Kraftfahrzeugscheinwerfer (33) zum Verstellen der Lage mindestens eines bewegbaren Teils (39) der Verstelleinrichtung (45), die eine an eine Betriebsspannung (UB) angeschlossene Regeleinrichtung (19) mit einem mit mindestens einer elektrischen Eingangsspannung (uS) beaufschlagten Eingang (17) und mindestens einem Überwachungselement (49) zur Überwachung, ob eine Überwachungsspannung (uR) innerhalb eines ersten Spannungsbereichs (67) liegt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingang (17) und dem Überwachungselement (49) eine Anpassungsschaltung (53) angeordnet ist, die erste Mittel (63) zur Überwachung der Betriebsspannung (UB) und/oder zweite Mittel (65) zur Überwachung der Eingangsspannung (uS) aufweist. Verstelleinrichtung (45) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Eingang (17) um einen Eingang (17) zum Anschluss eines Sollwertsignals und bei der Eingangsspannung (uS) um eine Spannung (uS) eines Sollwertsignals handelt. Verstelleinrichtung (45) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsschaltung (53) die Überwachungsspannung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung (uS) und/oder der Betriebsspannung (UB) derart variiert, dass sie entweder innerhalb oder außerhalb des ersten Spannungsbereichs (67) liegt. Verstelleinrichtung (45) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungselement (49) mit einer außerhalb des ersten Spannungsbereichs (67) liegenden Spannung beaufschlagt ist, wenn die Betriebsspannung (UB) größer als ein Höchstwert (UBmax) ist und/oder die Eingangsspannung (uS) außerhalb eines zweiten Spannungsbereichs (69) liegt, wobei der zweite Spannungsbereich (69) sich vom ersten Spannungsbereich (67) unterscheidet. Verstelleinrichtung (45) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (19) einen ersten Betriebsspannungsanschluss (21) und einen zweiten Betriebsspannungsanschluss (23) aufweist, zwischen denen die Betriebsspannung (UB) anliegt, und dass die Anpassungsschaltung (53) eine Spannungsteileranordnung aufweist, die die ersten Mittel (63) zur Überwachung der Betriebsspannung (UB) umfasst, wobei die ersten Mittel durch mindestens einen Spannungsteiler (63) gebildet sind und die Spannungsteileranordnung mit dem ersten Betriebsspannungsanschluss (21), dem zweiten Betriebsspannungsanschluss (23) sowie dem Überwachungselement (49) verbunden ist. Verstelleinrichtung (45) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsteileranordnung die zweiten Mittel (65) aufweist, die mindestens ein erstes Schaltmittel (T1) umfassen, wobei das erste Schaltmittel (T1) zwischen dem ersten Betriebspannungsanschluss (21) und den ersten Mitteln (63) angeordnet ist und mit einer Steuerspannung, die zwischen dem ersten Betriebsspannungsanschluss (21) und dem Eingang (17) anliegt, beaufschlagt ist. Verstelleinrichtung (45) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (65) mindestens ein zweites Schaltmittel (T2) umfassen, das zwischen den ersten Mitteln (63) und dem zweiten Betriebspannungsanschluss (23) angeordnet ist und mit einer Steuerspannung, die zwischen dem Eingang (17) und dem zweiten Betriebsspannungsanschluss (23) anliegt, beaufschlagt ist. Verstelleinrichtung (45) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (19) einen Spannungsregler (55) aufweist, an welchem das Überwachungselement (49) zur Spannungsversorgung angeschlossen ist. Verstelleinrichtung (45) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (19) eine gemeinsame Baugruppe (47) für das Überwachungselement (49) und eine Regel- und Ansteuerschaltung (51) aufweist und/oder die gemeinsame Baugruppe (47) an dem Spannungsregler (55) zur Spannungsversorgung angeschlossen ist. Verstelleinrichtung (45) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Teil (39) ein zur Leuchtweitenregulierung in vertikaler Richtung bewegbarer Reflektor (40) und/oder ein zur Leuchtweitenregulierung in vertikaler Richtung bewegbares Lichtmodul (39) eines Kraftfahrzeugscheinwerfers (33) ist. Beleuchtungseinrichtung (11) für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer Verstelleinrichtung (45) zum Verstellen der Lage mindestens eines bewegbaren Teils (39) der Beleuchtungseinrichtung (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (45) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.






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