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Die Erfindung betrifft ein Lenkungsverriegelungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektromechanischen Lenkungsverriegelung (ELV) zum Ver- und Entriegeln einer Lenkung.
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Eine derartige elektromechanische Lenkungsverriegelung offenbaren z.B. die
DE 100 16 487 A1 und die
DE 199 29 435 A1 . Die elektromechanische Lenkungsverriegelung gemäß der
DE 100 16 487 A1 umfasst einen durch einen Sperrbolzenmotor elektromotorisch bewegbareren Sperrbolzen, der zur Überführung des Systems in den Verriegelungszustand in eine Ausnehmung eines drehbaren Elementes der Lenkung eingeführt und zur Überführung des Systems in den Entriegelungszustand aus dieser ausgefahren werden kann, wobei Sensoren zur Durchführung von Erfolgskontrollen der Sperrbolzenbewegung vorgesehen sein können, und wobei beim Entriegelungsvorgang vor der Sperrbolzenbewegung zunächst eine Servo-Lenkung zur Entlastung des Lenkschlosses aktiviert werden kann.
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Die
DE 199 29 435 A1 offenbart zudem eine Vorrichtung zur Positionserkennung eines Sperrbolzens einer elektronischen Lenkungsverriegelung bei einem Kraftfahrzeug, wobei der Sperrbolzen unmittelbar oder mittelbar einen mitbeweglichen Permanentmagneten trägt und im Wirkfeld des bewegten Permanentmagneten wenigstens zwei Hallsensoren angeordnet sind, von denen der eine auf eine Verriegelungsposition des Sperrbolzens und der andere auf eine Entriegelungsposition des Sperrbolzens anspricht, und wobei und die Ausgänge der beiden Hallsensoren mit einem elektronischen Auswerter verbunden sind, der – entsprechend den eingehenden Signalen – bestimmte Funktionen auslöst.
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Die
DE 199 45 867 A1 offenbart ein elektrische Lenkungsverriegelungsvorrichtung mit zwischen einem Verriegelungs- und einem Entriegelungszustand umsteuerbaren Stellmitteln, mit Steuerungsmitteln zur Ansteuerung der Stellmittel und mit Spannungsversorgungsmitteln für die Stellmittel, wobei die Spannungsversorgungsmittel einen Entriegelungs-Versorgungspfad, der den Stellmitteln die zum Verbringen in ihre Entriegelungsstellung benötigte elektrische Energie permanent bereitstellt, und einen davon getrennten Verriegelungs-Versorgungspfad umfassen, der den Stellmitteln die zum Verbringen in ihre Verriegelungsstellung benötigte elektrische Energie bereitstellt und in den ein oder mehrere Schaltelemente eingeschleift sind.
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Die
DE 43 03 485 A1 offenbart eine Lenkanlage mit einer Verriegelungseinrichtung, die nach dem Einstecken eines Schlüssels durch Aufbringen einer mechanischen Kraft entriegelt werden kann, wobei eine Hilfskraftunterstützung zum Ver- und/oder Entriegeln der Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist.
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Die
DE 199 08 216 A1 offenbart ein Verfahren zum Starten eine Kraftfahrzeugs, wobei ein Auslöseschalter manuell betätig wird, wodurch codierte Berechtigungsdaten zwischen einem Schlüssel und einem Zündstartschloss berührungslos übertragen werden, wobei eine Lenkungsverriegelung aktiviert wird, falls die Berechtigungsdaten mit Referenzdaten übereinstimmen, wodurch die Lenkung des Kraftfahrzeugs elektromechanisch freigegeben wird, und wobei eine Wegfahrsperre gelöst wird, falls die Berechtigungsdaten mit den Referenzdaten übereinstimmen.
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Die
DE 101 51 010 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkradverriegelung, bei der bei einem bestimmten Verriegelungswinkel in der Stellung des Lenkrads eine formschlüssige Verriegelung des Lenkrads gegen Verdrehung ausgelöst wird, wobei Mittel vorgesehen sind, die beim Abstellen des Fahrzeugs nach dem Abschalten der Zündung automatisch über einen elektromechanischen Drehantrieb eine Drehung des Lenkrads von der momentanen Winkelstellung in die Verriegelungsstellung bewirken.
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Die
FR 2 821 312 A1 offenbart ein Lenkungsverriegelungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektromechanischen Lenkungsverriegelung zum Verriegeln und Entriegeln einer Lenkung, wobei das Lenkungsverriegelungssystem derart ausgestaltet ist, dass diesem Ausgangssignale eines an der Lenkung und/oder Lenksäule angeordneten Lenksensors zuführbar sind, wobei der Lenksensor zum Messen eines Lenkwinkels dient.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Lenkungsverriegelungssystem mit einer elektromechanischen Lenkungsverriegelung zum Ver- und Entriegeln einer Lenkung anzugeben.
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Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Lenkungsverriegelungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektromechanischen Lenkungsverriegelung zum Ver- und Entriegeln einer Lenkung gelöst, wobei das Lenkungsverriegelungssystem derart ausgestaltet ist, das diesem Ausgangssignale eines an der Lenkung und/oder Lenksäule angeordneten Lenksensors zuführbar sind, wobei der Lenksensor zum Messen eines Lenkwinkels und/oder eines von einem Benutzer auf die Lenkung ausgeübten Torsionsmomentes dient. Es kann vorgesehen sein, dass ein Lenksensor im Sinne der Erfindung das Torsionsmoment unmittelbar misst. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass ein Lenksensor im Sinne der Erfindung das Torsionsmoment mittelbar bzw. eine zum Torsionsmoment äquivalente Größe, wie z.B. die Verdrehung einer Lenksäule (insbesondere in einem Bereich zwischen einem Lenkrad und der elektromechanischen Lenkungsverriegelung), misst.
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Eine elektromechanische Lenkungsverriegelung im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Vorrichtung, mittels der sich eine Lenkung verriegeln und ausgelöst durch ein der elektromechanischen Lenkungsverriegelung zugeführtes Entriegelungs-Steuersignal entriegeln lässt.
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Ein von einem Benutzer auf die Lenkung ausgeübtes Torsionsmoment soll im Sinne der Erfindung insbesondere ein von dem Benutzer (z.B. Fahrer oder Führer des Kraftfahrzeuges) durch Drehen bzw. versuchtes Drehen eines Lenkrades (des Kraftfahrzeuges) erzeugtes Torsionsmoment sein.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die elektromechanische Lenkungsverriegelung durch ein Entriegelungs-Steuersignal in eine Entriegelstellung zur Entriegelung der Lenkung gebracht werden, wobei das Lenkungsverriegelungssystem eine Steuerung zur Erzeugung des Entriegelungs-Steuersignals in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des Lenksensors aufweist.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lenksensor zwischen der elektromechanischen Lenkungsverriegelung und einem Lenkrad zur Betätigung der Lenkung und/oder an oder im Bereich einer Lenksäule angeordnet.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerung datentechnisch mit einer Vorrichtung zur Fahrzeugzugangsberechtigungskontrolle zum Starten der Entriegelung der Lenkung bei positiver Zugangsberechtigungskontrolle verbunden. Die Vorrichtung zur Kontrolle der Fahrzeugzugangsberechtigung ist vorteilhafterweise als Bedienelement (z.B. einem Zündschloss und/oder einem Startknopf) oder als Keyless-Entry/Go-System (Öffnen und Schließen des Fahrzeuges ohne die Verwendung eines herkömmlichen Schlüssels) ausgeführt. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Steuerung das Entriegelungs-Steuersignal (auch dann bzw. nur dann) ausgibt, wenn die Zugangsberechtigungskontrolle positiv ist und/oder wenn mittels des Bedienelementes eine Aufforderung zum Entriegeln der Lenkung erfolgt ist. Eine solche Aufforderung kann z.B. das Drehen oder axiale Verschieben eines Zündschlüssels im Zündschloss oder das Bedienen eines Startknopfes sein.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Lenkungsverriegelungssystem einen Aktor für eine (elektromotorische) Servolenkung oder wirkt das Lenkungsverriegelungssystem mit einem Aktor für eine (elektromotorische) Servolenkung zusammen, wobei mittels des Aktors eine Kraft auf die Lenkung bei Ausgabe des Entriegelungs-Steuersignals ausübbar ist. Dazu wird in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung von der Steuerung ein Servo-Steuersignal zur entsprechenden Ansteuerung des Aktors erzeugt.
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Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Betrieb eines – insbesondere eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassenden – Lenkungsverriegelungssystems mit einer elektromechanischen Lenkungsverriegelung zum Ver- und Entriegeln einer Lenkung gelöst, wobei ein Lenkwinkel und/oder ein von einem Benutzer auf die Lenkung ausgeübtes Torsionsmoment mit einem Lenksensor gemessen wird, und wobei die elektromechanische Lenkungsverriegelung eine Entriegelstellung zur Entriegelung der Lenkung annimmt, wenn eine Auswertung der Ausgangssignale des Lenksensors eine Lenkradbetätigung ergibt und/oder wenn von einem Benutzer ein Torsionsmoment auf die Lenkung ausgeübt wird, und/oder wenn von einem Benutzer ein Torsionsmoment auf die Lenkung ausgeübt wird, das bzw. dessen Betrag einen Grenzwert überschreitet.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung nimmt die elektromechanische Lenkungsverriegelung, insbesondere nur dann, eine Entriegelstellung zur Entriegelung der Lenkung an, wenn eine positive Fahrzeugzugangsberechtigungskontrolle erfolgt ist und/oder ein Bedienelement bedient wird oder worden ist, wenn ein Zündschlüssel in einem Zündschloss gedreht oder axial verschoben wird oder worden ist und/oder wenn eine sonstige autorisierende Handlung vorgenommen wird oder wurde.
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Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Lenkungsverriegelungssystem angewandt, wenn nach einer bestimmten Anzahl von Eintriegelungsversuchen eine erfolglose Entriegelung, beispielsweise verursacht durch mechanische Spannungen, mit Hilfe von Erfolgskontrollsensoren festgestellt wurde. Weitere Entriegelungsversuche werden erst veranlasst, nachdem eine Entlastung der Lenkung durch den Nutzer festgestellt wird. Diese Entlastung der Lenkung wird erfindungsgemäß festgestellt, wenn die Auswertung der Ausgangssignale eines Lenkwinkel erfassenden Lenksensors eine Lenkradbetätigung ergibt und/oder wenn von einem Nutzer ein Torsionsmoment auf die Lenkung ausgeübt wird und/oder wenn von einem Nutzer ein Torsionsmoment auf die Lenkung ausgeübt wird, das bzw. dessen Betrag einen Grenzwert überschreitet.
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Das erfindungsgemäße Lenkungsverriegelungssystem kann mit einer automatischen Lenkradverriegelung gemäß der
DE 101 51 010 A1 kombiniert werden.
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Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines Lenkungsverriegelungssystems in einer Prinzipdarstellung,
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2 ein Ausführungsbeispiel einer elektromechanischen Lenkungsverriegelung,
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3 ein Ausführungsbeispiel eines Entriegelungs-Steuersignals und
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4 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betrieb eines Lenkungsverriegelungssystems.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lenkungsverriegelungssystems 1 für ein Kraftfahrzeug in einer Prinzipdarstellung. Das Lenkungsverriegelungssystem 1 umfasst eine Lenksäule 2 zur Lenkung des Kraftfahrzeuges mittels eines Lenkrades 3. Das Lenkungsverriegelungssystem 1 umfasst zudem eine elektromechanische Lenkungsverriegelung 10 und einen Lenksensor 4 zum Messen eines Lenkwinkels und/oder eines von einem Benutzer auf das Lenkrad 3 bzw. auf die Lenkung ausgeübten Torsionsmomentes. Der Lenksensor 4 kann ein Sensor zur unmittelbaren Messung des Torsionsmomentes sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Lenksensor 4 das Torsionsmoment mittelbar bzw. eine zum Torsionsmoment äquivalente Größe, wie z.B. die Verdrehung einer Lenksäule 2, insbesondere in einem Bereich zwischen dem Lenkrad 3 und der elektromechanischen Lenkungsverriegelung 10, misst. Bezugszeichen MT bezeichnet ein Ausgangssignal des Lenksensors 4.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der elektromechanischen Lenkungsverriegelung
10, wie sie z.B. in der
DE 100 16 487 A1 offenbart ist. Die elektromechanische Lenkungsverriegelung
10 umfasst ein Gehäuse
17, in dem ein Sperrbolzenmotor
15 untergebracht ist, der über eine Hubmimik
16 ein Hubglied
12 zwischen einer Verriegelungsposition und einer Entriegelungsposition
12' hin und her bewegen kann. Mittels des Hubgliedes
12 ist ein Sperrbolzen
11 zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung
11' hin und her bewegbar. Dabei greift der Sperrbolzen
11 in seiner Verriegelungsstellung in eine Sperröffnung
19 der Lenksäule
2 ein. Eine Drehung der Lenksäule
2 wird hierdurch verhindert. Zur effektiven Ansteuerung des Hubgliedes
12 und des Sperrbolzens
11 sind Federn
13,
14 vorgesehen, die schnelle Hubbewegungen des Sperrbolzens
11 und des Hubgliedes
12 ermöglichen. Die elektromechanische Lenkungsverriegelung
10 kann auf diese Weise durch entsprechende Ansteuerung des Sperrbolzenmotors
15 mittels eines Entriegelungs-Steuersignals S in die Entriegelstellung
11’ zur Entriegelung der Lenkung bzw. der Lenksäule
2 gebracht werden.
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Das in 1 in einer Prinzipdarstellung dargestellte Lenkungsverriegelungssystem 1 umfasst weiterhin eine Steuerung 20 zur Erzeugung des Entriegelungs-Steuersignals S in Abhängigkeit des Ausgangssignals MT des Lenksensors 4 sowie dem Zustand eines Zündschlosses 21 bzw. einer Vorrichtung zur Fahrzeugzugangsberechtigungskontrolle. Dabei ist vorgesehen, dass die Lenkung bzw. die Lenksäule 2 nur dann entriegelbar ist, wenn eine positive Zugangsberechtigungskontrolle erfolgt ist. Beispielsweise wenn ein zugelassener bzw. berechtigter Zündschlüssel 22 bestimmungsgemäß in dem Zündschloss 21 gedreht oder in dem Zündschloss 21 axial verschoben wird, oder wenn eine vergleichbare den Betrieb des Kraftfahrzeuges autorisierende Handlung vorgenommen wird.
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Sind vorgenannte Voraussetzungen erfüllt, kann die Steuerung 20 das Entriegelungs-Steuersignal S derart ausgeben, dass der Sperrbolzen 11 seine Entriegelstellung zur Entriegelung der Lenkung bzw. der Lenksäule 2 annimmt, wenn die Auswertung der Ausgangssignale des Lenksensors eine Lenkradbetätigung ergibt und/oder wenn von dem Benutzer ein Torsionsmoment auf die Lenkung bzw. das Lenkrad 3 ausgeübt wird, und/oder wenn von einem Benutzer ein Torsionsmoment auf die Lenkung bzw. das Lenkrad 3 ausgeübt wird, das bzw. dessen Betrag einen – z.B. in 3 mit Bezugszeichen G bezeichneten – Grenzwert überschreitet. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines solchen Entriegelungs-Steuersignals S, wobei der Wert SENTR des Entriegelungs-Steuersignals S den Wert des Entriegelungs-Steuersignals S bezeichnet, den das des Entriegelungs-Steuersignal S zur Enriegelung der Lenkung bzw. der Lenksäule 2 annimmt.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betrieb des Lenkungsverriegelungssystems 1, wobei die links von der gestrichelten Linie dargestellten Schritte 30 und 35 von einem Bediener ausgeführt werden, und wobei die rechts von der gestrichelten Linie dargestellten Schritte 31, 33, 34, 37, 39 und Abfragen 32, 36, 38 von der Steuerung 20 ausgeführt werden.
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Das in 4 darstellte Verfahren zum Betrieb des Lenkungsverriegelungssystems 1 beginnt mit Schritt 30, in dem überprüft wird, ob der Nutzer zugangsberechtigt ist. Hierfür wird beispielsweise der Zündschlüssel 22 bestimmungsgemäß in dem Zündschloss 21 gedreht oder axial verschoben oder es wird eine vergleichbare den Betrieb des Kraftfahrzeuges autorisierende Handlung vorgenommen. Dem Schritt 30 folgt der Schritt 31, in dem die Steuerung 20 versucht, die Lenkung bzw. die Lenksäule 2 zu entriegeln. Dem Schritt 31 folgt die Abfrage 32, ob die Lenkung bzw. die Lenksäule 2 entriegelt ist. Gegebenenfalls kann bei Nichtentriegelbarkeit der Lenksäule 2, infolge mechanischer Spannungen, eine Wiederholung, vorzugsweise eine zweimalige Wiederholung, des Schrittes 31 und der Abfrage 32 vorgesehen sein. Ist die Lenkung bzw. die Lenksäule 2 entriegelt, so wird das Verfahren beendet. Andernfalls folgt der Abfrage 32 der Schritt 33, in dem mittels einer in 1 dargestellten Anzeigevorrichtung 23 eine Aufforderung, das Lenkrad 3 zu drehen, ausgegeben wird. Dem Schritt 33 folgt der Schritt 34, in dem ein (ggf. zeitlich begrenzter) Entriegelungsflag gesetzt wird, der angibt, dass ein autorisierter Entriegelungsversuch nicht erfolgreich war.
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Wird nun am Lenkrad gedreht (Schritt 35), so wird – sofern der Entriegelungsflag gesetzt ist (Abfrage 36) – im Schritt 37 von der Steuerung 20 ein in 3 dargestelltes Entriegelungs-Steuersignal S erzeugt. Dem Schritt 37 folgt die der Abfrage 32 entsprechende Abfrage 38, ob die Lenkung bzw. die Lenksäule 2 entriegelt ist. Ist die Lenkung bzw. die Lenksäule 2 entriegelt, so wird das Verfahren beendet. Andernfalls folgt der Abfrage 38 der Schritt 39, in dem mittels der Anzeigevorrichtung 23 eine Aufforderung, das Lenkrad 3 nochmals zu drehen, aufgegeben wird.
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In einer beispielhaften Ausgestaltung wirkt das in 1 dargestellte Lenkungsverriegelungssystem mit einem Aktor 5 für eine (elektromotorische) Servolenkung zusammen, wobei mittels des Aktors 5 eine Kraft auf die Lenkung bzw. die Lenksäule 2 bei Ausgabe des Wertes SENTR des Entriegelungs-Steuersignals S ausübbar ist. Dazu wird in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung von der Steuerung 20 ein Servo-Steuersignal A zur entsprechenden Ansteuerung des Aktors 5 erzeugt. So kann in Bezug auf die Schritte 31 und 37 gemäß 4 vorgesehen sein, dass der Aktor 5 eine Entriegelung unterstützt oder selbständig durchführt bzw. durchzuführen versucht.
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Die Elemente und Abstände in 1 sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z.B. die Größenordnungen einiger Elemente bzw. Abstände übertrieben gegenüber anderen Elementen bzw. Abständen dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkungsverriegelungssystem
- 2
- Lenksäule
- 3
- Lenkrad
- 4
- Lenksensor
- 5
- Aktor
- 10
- elektromechanische Lenkungsverriegelung
- 11
- Sperrbolzen
- 11’
- Entriegelungsstellung
- 12
- Hubglied
- 12’
- Entriegelungsposition
- 13, 14
- Feder
- 15
- Sperrbolzenmotor
- 16
- Hubmimik
- 17
- Gehäuse
- 19
- Sperröffnung
- 20
- Steuerung
- 21
- Zündschloss
- 22
- Zündschlüssel
- 23
- Anzeigevorrichtung
- 30, 31, 33, 34, 35, 37, 39
- Schritt
- 32, 36, 38
- Abfrage
- A
- Servo-Steuersignal
- G
- Grenzwert
- MT
- Ausgangssignal eines Lenksensors
- S
- Entriegelungs-Steuersignal
- SENTR
- Wert des Entriegelungs-Steuersignals
