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Die
Erfindung betrifft ein Fahrberechtigungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In
der Patentschrift
DE
102 43 318 B4 wird ein Fahrberechtigungssystem für Verkehrsmittel
beschrieben. Das beschriebene Fahrberechtigungssystem umfasst eine
fahrzeugfeste Erkennungseinrichtung zum Durchführen einer die Nutzungsberechtigung
prüfenden
Kommunikation mit einer mobilen Freigabeeinrichtung, ein Zündschloss
für einen
Zündschlüssel und
eine Steuergeräteeinheit
zum Aktivieren von Zündschlossfunktionen,
wie Anlassen und Abschalten des Motors, wenn der Zündschlüssel im
Zündschloss
in eine entsprechenden Stellung gebracht wird. Die Zündschlossfunktionen
können
alternativ zum Zündschlüssel von
einem am Zündschloss
anbringbaren, betätigbaren
und abnehmbaren Taster aktiviert werden. Somit kann das Fahrberechtigungssystem
sowohl in einem Schlüsselbetrieb
als auch in einem Keyless-Go-Betrieb betrieben werden, wobei im
Keyless-Go-Betrieb an Stelle des Zündschlüssels zur Aktivierung der Zündschlossfunktionen
ein mechanisches Starterelement mit einem integrierten Taster in
die Aufnahmevorrichtung des elektronischen Zündschloss eingeführt wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Fahrberechtigungssystem, insbesondere
für ein
Kraftfahrzeug, mit einem elektronischen Zündschloss anzugeben, welches
einfach aufgebaut ist und eine robuste mechanische Konstruktion
aufweist.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch ein Fahrberechtigungssystem mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der
Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, dass eine Aufnahmevorrichtung
eines elektronischen Zündschlosses
eines erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
eine Schaltscheibe umfasst, welche zur Aktivierung von elektrischen
Schaltelementen von einem mechanischen Betätigungsmittel in der Aufnahmevorrichtung
bewegbar ist. Die elektrischen Schaltelemente sind als Tastelemente
und/oder als berührungslose induktive
Sensoren ausgeführt.
Die Ausführung
der elektrischen Schaltelemente als Tastelemente und/oder als induktive
Sensoren, z.B. als Hallsensoren, ermöglicht eine einfache und robuste
mechanische Konstruktion, welche kostengünstig hergestellt und implementiert
werden kann. Die Tastelemente und Hallsensoren sind beispielsweise
auf einer zentralen Leiterplatte angeordnet und werden durch die
mechanisch einfach aufgebaute Schaltscheibe angesteuert. Durch die
Verwendung von berührungslosen
induktiven Sensoren können durch
Verschmutzung verursachte Signalfehler ausgeschlossen werden, wie
sie beispielsweise bei Lichtschranken auftreten können. Die
Tastelemente können
beispielsweise als SMD-Bauteile ausgeführt und unter der Schaltscheibe
angeordnet werden und/oder als bedrahtetes Bauteil ausgeführt und
seitlich von der Schaltscheibe angeordnet werden. Die von den elektrischen
Schaltelementen ausgegebenen Schaltsignale, welche von einer Auswerte-
und Steuereinheit zum Auslösen
von Zündschlossfunk tionen
ausgewertet werden, stehen immer eindeutig und nicht codiert zur
Verfügung,
so dass die zugehörigen
Zündschlossfunktionen
mit hoher Sicherheit aktiviert werden können.
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Der
Begriff SMD-Bauteil, steht für „Surface
Mounted Devices" und
bedeutet Oberflächen-montierbare Bauteile.
SMD-Bauteile haben eine extrem kleine Bauform. Sie sind das Ergebnis
der fortschreitenden Miniaturisierung bei den elektronischen Bauelementen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen
Bauteilen wird SMD direkt auf die Oberfläche der Platine befestigt.
Dazu entfallen die Bohrungen auf der Platine, die bei bedrahteten
Bauelementen notwendig sind. SMD-Bauteile werden stattdessen auf
der Platine festgeklebt und anschließend verlötet.
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In
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
umfasst die Schaltscheibe Konturen zum Aktivieren der als Tastelemente
ausgeführten
elektrischen Schaltelemente und/oder dauermagnetische Bereiche mit
Magnetpartikeln zum Auslösen
der als berührungslose
induktive Sensoren ausgeführten elektrischen
Schaltelemente. Die Schaltscheibe ist beispielsweise als Kunststoffspritzteil
ausgeführt.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
kombiniert die Auswerte- und Steuereinheit zur Erzeugung der Zündschlossfunktionen
jeweils die Schaltsignale von mindestens zwei der elektrischen Schaltelemente.
Da die Auswerte- und Steuereinheit zur Erzeugung von Zündschlossfunktionen
jeweils Schaltsignale von mindestens zwei elektrischen Schaltelementen
auswertet und kombiniert werden in vorteilhafter Weise eine fehlersichere
Erkennung von stellungsabhängigen
Schaltpunkten und die Auslösung
der zugeordneten Zündschlossfunktionen
ermöglicht.
Da Schaltsignale von min destens zwei Schaltelementen pro Schaltpunkt
ausgewertet werden, sind Einfachfehler erkennbar, welche beispielsweise
durch den Ausfall einer Komponente verursacht werden können.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
ist während
eines Schlüsselbetriebs
ein Fahrzeugschlüssel
als mechanisches Betätigungselement
in die Aufnahmevorrichtung eingeführt. Der eingeführte Fahrzeugschlüssel ist
dadurch erkennbar, dass über
die Schaltscheibe ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement
betätigt
sind, wobei das erste Schaltelement ein erstes Schaltsignal und
das zweite Schaltelement ein zweites Schaltsignal erzeugt, welche
von der Auswerte- und Steuereinheit ausgewertet werden. Die Auswerte-
und Steuereinheit erzeugt beispielsweise ein Schlüssel-steckt-Signal,
wenn das erste und zweite Schaltelement aktiviert ist, d.h. der
Fahrzeugschlüssel
vollständig
in die Aufnahmevorrichtung eingeführt ist. Durch das Schlüssel-steckt-Signal
werden beispielsweise die elektronischen Schaltungen und Datenbusse
des elektronischen Zündschlosses
geweckt und eine Kommunikation zur Überprüfung der Nutzungsberechtigung
zwischen dem eingeführten
mechanischen Betätigungsmittel,
d.h. dem Fahrzeugschlüssel,
und dem Zündschloss
durchgeführt.
Bei einer vorliegenden positiven Berechtigung wird das Bordnetz
geweckt und die Wegfahrsperre und sonstige Diebstahlsicherungssysteme
werden aufgehoben.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
ist während
eines Keyless-Go-Betriebs ein mechanisches Starterelement als mechanisches
Betätigungselement
in die Aufnahmevorrichtung einführbar.
Das eingeführte
mechanisches Starterelement ist dadurch erkennbar, dass über die Schaltscheibe
das erste Schaltelement betätigt
und das zweite Schaltelement nicht betätigt ist. Eine Betätigung des
in die Aufnahmevorrichtung eingeführten Starterelements ist dadurch
erkennbar, dass über
die Schaltscheibe zusätzlich
zum ersten Schaltelement das zweite Schaltelement betätigt wird,
wobei das eingeführte
mechanische Starterelement durch Auswerten einer elektronischen
Kommunikation vom eingeführten Fahrzeugschlüssel unterscheidbar
ist.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
ist ein Schlüsselabzugssignal
erzeugbar, wenn durch eine Schlüsselabzugsbewegung
das erste Schaltsignal und das zweite Schaltsignal innerhalb einer
vorgebbaren Zeitspanne deaktiviert werden. Durch das Schlüsselabzugsignal kann
beispielsweise ein Automatikgetriebe automatisch in eine P-Stellung gesetzt
werden, wodurch das Fahrzeug in vorteilhafter Weise bei Abzug des
Schlüssels
gegen ein Wegrollen gesichert ist.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
ist das elektronische Zündschloss
als Drehschloss ausgeführt,
wobei winkelabhängige
Schaltpunkte des Drehschlosses durch Kombinieren und Auswerten der
dem jeweiligen Schaltpunkt zugeordneten Schaltsignale erkennbar
sind. Bei einer Drehbewegung des vollständig eingeführten Fahrzeugschlüssels aus
einer Nullstellung heraus, ist über die
Schaltscheibe ein drittes Schaltelement betätigbar, welches ein drittes
Schaltsignal erzeugt. Das erzeugte dritte Signal aktiviert eine
Weckfunktion und/oder eine Überprüfungsfunktion.
Durch die Weckfunktion werden in vorteilhafter Weise elektronische
Schaltungen des Zündschlosses
wieder geweckt, wenn die Schaltungen nach dem Einführen des
Fahrzeugschlüssels
in das Zündschloss
wieder in einen Ruhezustand gewechselt haben, da eine vorgegebenen
Zeitspanne ohne weitere Be wegung des Fahrzeugschlüssels im
Zündschloss
verstrichen ist. Die Überprüfungsfunktion
führt eine
Kommunikation zwischen dem Zündschloss
und dem Fahrzeugschlüssel
aus, um zu erkennen, ob der Fahrzeugschlüssel noch vollständig im
Zündschloss
eingeführt
ist. Während
des Schlüsselbetriebs
erfolgt eine Drehfreigabe des Drehschlosses, wenn die Auswerte-
und Steuereinheit über
die Kommunikation einen zugehörigen
Fahrzeugschlüssel
erkennt.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
ist während
einer weiteren Drehbewegung des vollständig eingeführten Fahrzeugschlüssels zwischen
der ersten Zündschlossstellung
und einer zweiten Zündschlossstellung über die
Schaltscheibe ein viertes Schaltelement betätigbar, welches ein viertes
Schaltsignal erzeugt. Zusätzlich
kann während
der weiteren Drehbewegung des vollständig eingeführten Fahrzeugschlüssels zwischen
der ersten Zündschlossstellung
und der zweiten Zündschlossstellung über die
Schaltscheibe ein fünftes
als Tastelement ausgeführtes
Schaltelement betätigt
werden, welches ein fünftes
Schaltsignal erzeugt. Über
das fünfte
Schaltsignal ist ein Verriegelungspfad einer elektronischen Lenkungsverriegelung
stromlos schaltbar, d.h. die elektronische Lenkungsverriegelung
kann deaktiviert werden.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
ist nach der Betätigung des
vierten Schaltelements während
einer weiteren Drehbewegung des vollständig eingeführten Fahrzeugschlüssels zwischen
der ersten Zündschlossstellung
und einer vierten Zündschlossstellung
das erste und/oder zweite und/oder dritte Schaltelement über die
Schaltscheibe betätigbar,
wobei durch Signalwechsel des ersten, zweiten und dritten Schaltsignals,
welche durch die Be tätigung
der entsprechenden Schaltelemente bewirkt werden, logische Klemmenzustände erzeugbar
sind. Das vierte Schaltelement wird zur Absicherung der Klemmenschaltung
verwendet, da nur wenn das vierte Schaltelement aktiviert ist, die
weiteren Klemmensignale geschaltet werden. So kann beispielsweise
zwischen der ersten Zündschlossstellung
und der zweiten Zündschlossstellung
eine erste Klemme aktiviert werden, zwischen der zweiten Zündschlossstellung
und der dritten Zündschlossstellung
kann eine zweite Klemme aktiviert werden und zwischen der dritten
Zündschlossstellung
und der vierten Zündschlossstellung
kann eine dritte Klemme aktiviert werden. Durch die Aktivierung der
ersten Klemme zwischen der ersten und zweiten Drehstellung des Zündschlosses
werden beispielsweise Komfortelektronikgeräte, wie Radio, Fensterheber,
Sitzverstellung usw., mit Spannung versorgt. Durch die Aktivierung
der zweiten Klemme zwischen der zweiten und dritten Drehstellung
des Zündschlosses
wird die Triebstrangelektronik, welche beispielsweise ein Motorsteuergerät, Fahrwerksteuergeräte usw.
umfasst, mit Spannung versorgt. Durch die Aktivierung der dritten
Klemme wird beispielsweise der Motor gestartet.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die untergeordneten
Ansprüche
und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung von Ausführungsformen
verwiesen. Es sollen auch die vorteilhaften Ausgestaltungen einbezogen
sein, die sich aus einer beliebigen Kombination der Unteransprüche ergeben.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend
beschrieben.
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Dabei
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems;
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2 ein
schematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer Schaltscheibe
und einer Schaltelementeanordnung von unten,
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3 ein
schematischer Längsschnitt
der Schaltscheibe gemäß 2,
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4 ein
schematisches Diagramm von Schaltsignalen, welche in einer Zündschlossstellung
0 von einer Translationsbewegung der Schaltscheibe und der Schaltelementeanordnung
gemäß 2 und 3 erzeugt
werden,
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5 ein
schematisches Diagramm von Schaltsignalen, welche während einer
Rotationsbewegung in der dritten Schaltscheibenposition 3 von
der Schaltscheibe und der Schaltelementeanordnung gemäß 2 und 3 erzeugt
werden,
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6 ein
schematisches Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Schaltscheibe
und einer Schaltelementeanordnung von unten,
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7 ein
schematischer Längsschnitt
der Schaltscheibe gemäß 6,
und
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8 ein
schematisches Diagramm von Schaltsignalen, welche von der Schaltscheibe
und der Schaltelementeanordnung gemäß 6 und 7 erzeugt
werden.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrberechtigungssystem,
insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, ein elektronisches Zündschloss 100 mit
einer Aufnahmevorrichtung 10, in welche ein mechanisches
Betätigungsmittel 20 einführbar und
bewegbar ist. In Abhängigkeit
von der Betriebsart des Fahrberechtigungssystems ist bei einem Keyless-Go-Betrieb
ein Starterelement als mechanisches Betätigungsmittel 20 in
die Aufnahmevorrichtung 10 eingeführt und bei einem Schlüsselbetrieb
ist ein Fahrzeugschlüssel
als mechanisches Betätigungsmittel 20 in
die Aufnahmevorrichtung 10 eingeführt. Das mechanische Betätigungsmittel 20 aktiviert über eine
in 1 nicht dargestellte Schaltscheibe, welche vom
mechanischen Betätigungsmittel 20 in
der Aufnahmevorrichtung 10 bewegbar ist, elektrische Schaltelemente 40, 50, 60, 70, 80,
welche im elektronischen Zündschloss 100 auf
einer nicht dargestellten Zentralplatine angeordnet sind und deren
Schaltsignale H0, SSS, SAS, H1, LS zum Auslösen von Zündschlossfunktionen von einer
Auswerte- und Steuereinheit 30 ausgewertet werden. Die
elektrischen Schaltelemente 40, 50, 50', 60, 70, 80 können als
Tastelemente 50', 70, 80 und/oder
als berührungslose
induktive Sensoren 40, 50, 60, 70 ausgeführt werden.
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Zur
Erzeugung der Zündschlossfunktionen
kombiniert die Auswerte- und Steuereinheit 30 jeweils die Schaltsignale
H0, SSS, SAS, H1, LS von mindestens zwei der elektrischen Schaltelemente 40, 50, 50', 60, 70, 80 und
wertet diese aus. Zudem umfasst das elektronische Zündschloss 100 eine
nicht dargestellte Erkennungseinrichtung zum Durchführen eines
die Nutzungsberechtigung prüfenden
Dialogs mit einer mobilen Freigabeeinrichtung, welche im Fahrzeugschlüssel integriert
sein kann. Während
des Schlüsselbetriebs
wird der die Nutzungsberechtigung prüfende Dialog beispielsweise über eine
Kommunikation im Infrarotfrequenzbereich zwischen einer auf der
Zentralplatine 15 angeordneten Sende-/Empfangseinheit 16 und
dem vollständig eingeführten Fahrzeugschlüssel ausgeführt. Während des
Keyless-Go-Betriebs wird der die Nutzungsberechtigung prüfende Dialog
beispielsweise über
eine Kommunikati on im Hochfrequenzbereich zwischen einer nicht dargestellten
Hochfrequenzsende-/Hochfrequenzempfangseinheit und der mobilen Freigabeeinrichtung durchgeführt.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 2 bis 5 die
Funktionsweise eines ersten Ausführungsbeispiels
der Schaltscheibe 12 des erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
am Beispiel eines als Drehschloss ausgeführten elektronischen Zündschlosses 100 beschrieben.
Die winkelabhängigen
Schaltpunkte 0, 1, 2, 3 des Zündschlosses 100 sind
durch Auswerten der dem jeweiligen Schaltpunkt zugeordneten Schaltsignale
H0, SSS, SAS, H1, LS erkennbar.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind das erste elektrische Schaltelement 40, das zweite
elektrische Schaltelement 50 und das dritte elektrische
Schaltelement 60 jeweils als Hallsensor ausgeführt. Alternativ kann
das zweite Schaltele- ment als Tastelement 50' ausgeführt sein,
welches von einer entsprechenden Kontur der Schaltscheibe 12 aktivierbar
ist. Das vierte Schaltelement 70 und das fünfte Schaltelement 80 sind
jeweils als Tastelement ausgeführt,
wobei das fünfte
Schaltelement 70 durch eine entsprechende seitliche Kontur 11 der
Schaltscheibe 12 aktivierbar ist. Die Schaltscheibe 12 ist
im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel als
Kunststoffspritzteil ausgeführt
und umfasst Konturen zum Aktivieren der als Tastelemente 50', 70, 80 ausgeführten elektrischen
Schaltelemente und dauermagnetische Bereiche 13 mit Magnetpartikeln
zum Auslösen der
als berührungslose
induktive Hallsensoren 40, 50, 60, 70 ausgeführten elektrischen
Schaltelemente. Zudem umfasst die Schaltscheibe 12 nicht
magneti- sche Bereiche 14. Die Konturen zum Aktivieren
der Tastelemente 50', 70, 80 können in
dauermagnetischen Bereichen 13 und/oder in nicht magnetischen
Bereichen 14 angeordnet sein.
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2 zeigt
ein schematisches Diagramm des ersten Ausführungsbeispiels der Schaltscheibe 12 und einer
zugehörigen
Schaltelementeanordnung von unten. 3 zeigt
einen schematischen Längsschnitt
der Schaltscheibe 12 gemäß 2. Wie aus 2 und 3 ersichtlich
ist, führt
die Schaltscheibe 12 zur Aktivierung der Schaltelemente 40, 50, 50', 60, 70, 80 eine
Translationsbewegung und/oder eine Rotationsbewegung aus. Durch
die Translationsbewegung kann die Schaltscheibe 12 die
in 3 mit 1, 2, 3 bezeichneten Schaltscheibenpositionen
einnehmen und durch die Rotationsbewegung kann die Schaltscheibe 12 die
in 2 mit 0, 1, 2, 3 bezeichneten Zündschlossstellungen
einnehmen.
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4 zeigt
ein schematisches Diagramm von Schaltsignalen H0, SSS, SAS, H1,
LS, welche in einer Zündschlossstellung
0 von einer Translationsbewegung der Schaltscheibe 12 und
von den Schaltelementen 40, 50, 50', 60, 70, 80 aus 2 und 3 in
Abhängigkeit
von der Schaltscheibenposition 1, 2, 3 erzeugt werden
und von der Auswerte- und Steuereinheit 30 zur Auslösung der
Zündschlossfunktionen
kombiniert und ausgewertet werden.
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5 zeigt
ein schematisches Diagramm von Schaltsignalen H0, SSS, SAS, H1,
LS, welche während einer
Rotationsbewegung der Schaltscheibe 12 zwischen den Zündschlossstellungen
0, 1, 2, 3 in der dritten Schaltscheibenposition 3 von
der Schaltscheibe 12 und von den Schaltelementen 40, 50, 50', 60, 70, 80 aus 2 und 3 erzeugt
werden und von der Auswerte- und Steuereinheit 30 zur Auslösung der
Zündschlossfunktionen
kombiniert und ausgewertet werden.
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Wie
aus 4 ersichtlich ist, erzeugt die Auswerte- und Steuereinheit 30 in
der ersten Zündschlossstellung
0 ein Taster-Steckt-Signal, wenn während des Keyless-Go-Betriebs
ein Starterelement als mechanisches Betätigungselement 20 in
die Aufnahmevorrichtung 10 eingeführt wird. Das eingeführte mechanische Starterelement
ist so ausgeführt,
dass durch das vollständige
Einführen
des Starterelements die Schaltscheibe 12 von der Schaltscheibenposition 1 in
die Schaltscheibenposition 2 bewegt wird, so dass nur das
erste Schaltelement 50, 50' betätigt wird und das zweite Schaltelement 60 nicht
betätigt
ist.
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Das
Starterelement umfasst beispielsweise einen Tastschalter, welcher
so ausgeführt
ist, dass bei einer Betätigung
des Tastschalters des in die Aufnahmevorrichtung 10 eingeführten Starterelements
während des
Keyless-Go-Betriebs die Schaltscheibe von der zweiten Schaltscheibenposition 2 in
die dritte Schaltscheibenposition 3 bewegt wird, so dass über die
Schaltscheibe 12 zusätzlich
zum ersten Schaltelement 50, 50' auch das zweite Schaltelement 60 betätigt wird
und ein Taster-Betätigt-Signal
erzeugt wird. Durch das Taster-Betätigt-Signal werden beispielsweise die elektronischen
Schaltungen und Datenbusse des elektronischen Zündschlosses 100 geweckt
und eine Kommunikation zur Überprüfung der
Nutzungsberechtigung durchgeführt.
Bei einer vorliegenden positiven Berechtigung wird das Bordnetz
geweckt und die Wegfahrsperre und sonstige Diebstahlsicherungssysteme
werden aufgehoben. Der Keyless-Go-Betrieb bzw. das eingeführte Starterelement
wird durch Auswerten des die Nutzungsberechtigung prüfenden Dialogs
erkannt, wobei sich der Keyless-Go-Betrieb beispielsweise durch
die verwendete Kommunikationsstrecke vom Schlüsselbetrieb mit einem eingeführten Fahrzeugschlüssel als
me chanisches Betätigungsmittel 20 unterscheidet.
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Wie
weiter aus 4 ersichtlich ist, erzeugt die
Auswerte- und Steuereinheit 30 in
der ersten Zündschlossstellung
0 ein Schlüssel-Steckt-Signal,
wenn während
des Schlüsselbetriebs
ein Fahrzeugschlüssel
als mechanisches Betätigungselement 20 in
die Aufnahmevorrichtung 10 eingeführt wird. Der eingeführte Fahrzeugschlüssel ist
dadurch erkennbar, dass über
die Schaltscheibe 12 das erste Schaltelement 50, 50' und das zweite
Schaltelement 60 betätigt
sind, wobei das erste Schaltelement 50, 50' ein erstes
Schaltsignal SSS und das zweite Schaltelement 60 ein zweites
Schaltsignal SAS erzeugt. Durch das vollständige Einführen des Fahrzeugschlüssels wird
die Schaltscheibe 12 von der Schaltscheibenposition 1 in
die Schaltscheibenposition 3 bewegt, so dass das erste
Schaltelement 50, 50' und das zweite Schaltelement 60 betätigt sind
und das Schlüssel-steckt-Signal
erzeugt wird. Durch das Schlüssel-steckt-Signal
werden analog zum Taster-Steckt-Signal
beispielsweise die elektronischen Schaltungen und Datenbusse des
elektronischen Zündschlosses
geweckt und eine Kommunikation zur Überprüfung der Nutzungsberechtigung
durchgeführt.
Bei einer vorliegenden positiven Berechtigung und einem vollständig eingeführten Fahrzeugschlüssel wird
das Bordnetz geweckt und die Wegfahrsperre und sonstige Diebstahlsicherungssysteme
werden aufgehoben und die Drehsperre des Zündschlosses 100 wird
freigegeben. Der Schlüsselbetrieb
bzw. der vollständig
eingeführte
Fahrzeugschlüssel
wird durch Auswerten des die Nutzungsberechtigung prüfenden Dialogs
erkannt, so dass sich der Schlüsselbetrieb
mit einem eingeführten
Fahrzeugschlüssel
als mechanisches Betätigungsmittel 20 beispielsweise durch
die verwendete Kommunikationsstrecke vom Keyless-Go-Betrieb unterscheidet.
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Zusätzlich kann
in der ersten Zündschlossstellung
0 ein Schlüsselabzugssignal
erzeugt werden, wenn durch eine Schlüsselabzugsbewegung das zweite
Schaltsignal SAS und das erste Schaltsignal SSS deaktiviert werden.
Durch das Schlüsselabzug-Signal
kann beispielsweise ein Getriebe, insbesondere ein über Shift-by-Wire
geschaltetes Automatikgetriebe, automatisch in eine P-Stellung gesetzt
werden. Ist kein mechanisches Betätigungselement 20 in
die Aufnahmevorrichtung 10 eingeführt, dann kann ein Signal „Kein Taster" bzw. „Kein Schlüssel" erzeugt werden,
wenn die Schaltsignale einen niedrigen Pegel aufweisen, d.h. deaktiviert
sind. In den Zeichnungen zeigt ein niedriger logischer Pegel ein
deaktiviertes Schaltsignal an und ein hoher logischer Pegel zeigt
ein aktiviertes Schaltsignal an.
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Wird
der vollständig
eingeführte
Fahrzeugschlüssel
nach der Drehfreigabe durch eine Drehbewegung aus der ersten Zündschlossstellung
0, d.h. einer Nullstellung 0 heraus bewegt, dann wird zwischen der
ersten und zweiten Zündschlossstellung
0, 1 über
die Schaltscheibe 12 das dritte als Hallsensor ausgeführte Schaltelement 40 betätigt, welches
ein drittes Schaltsignal H0 erzeugt. Das dritte Schaltsignal H0
aktiviert eine Weckfunktion und/oder eine Überprüfungsfunktion, wobei über die
Weckfunktion elektronische Schaltungen geweckt werden, welche nach
dem Einführen
des Fahrzeugschlüssels
in die Aufnahmevorrichtung 10 wieder einen Ruhezustand
eingenommen haben. Der Ruhezustand wird beispielsweise dann eingenommen,
wenn zwischen dem vollständigen
Einführen
des Fahrzeugschlüssels 20 in
die Aufnahmevorrichtung 10 und dem Weiterbewegen des Fahrzeugschlüssels eine
vorgebbare Zeitspanne verstreicht. Die Überprüfungsfunktion führt einen
Datenaustausch zwischen dem Zündschloss 100 und
dem eingeführten
Fahrzeug schlüssel
aus, um ein Vorhandensein des Fahrzeugschlüssels in der Aufnahmevorrichtung 10 durch
einen Empfang eines Antwortsignals vom Fahrzeugschlüssel zu
erkennen.
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Während einer
weiteren Drehbewegung des vollständig
eingeführten
Fahrzeugschlüssels
zwischen der Nullstellung 0 und der zweiten Zündschlossstellung 1 wird über die
Schaltscheibe 12 das vierte Schaltelement 70 betätigt, welches
ein viertes Schaltsignal H1 erzeugt. Das vierte Schaltelement 70 kann
als Tastelement oder als Hallsensor ausgeführt werden. Zudem wird das
vierte Schaltelement 70 zur Absicherung der Klemmenschaltung
verwendet, d.h. nur wenn das vierte Schaltelement aktiviert ist,
werden die weiteren Klemmensignale erzeugt und geschaltet.
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Umfasst
das Fahrberechtigungssystem eine elektronische Lenkungsverriegelung
dann kann zusätzlich
zum vierten Schaltelement 70 über die Kontur 11 der
Schaltscheibe 12 das fünfte
als Tastelement ausgeführte
Schaltelement 80 betätigt
werden, welches ein fünftes
Schaltsignal LS erzeugt, mit welchem ein Verriegelungspfad einer
elektronischen Lenkungsverriegelung stromlos geschaltet werden kann.
Das vierte und fünfte
Schaltelement 70, 80 können in einem Schaltelement
kombiniert werden.
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Bei
dem aktivierten vierten Schaltelement 70 und dem zugehörigen Schaltsignal
H1 werden die folgenden Signalwechsel des ersten, zweiten und dritten
Schaltsignals SAS, SSS und H0 zur Erkennung und Erzeugung der logischen
Klemmensignale Kl. 15R (Radiostellung), Kl. 15 (Zündung ein)
und Kl. 50 (Motorstart) verwendet. So wird nach der Betätigung des
vierten Schaltelements 70 während einer weiteren Drehbewegung
des vollständig
eingeführten
Fahrzeugschlüssels
zwischen der Nullstellung 0 und der zweiten Zündschlossstellung 1 durch die
Deaktivierung des zweiten Schaltsignals SAS die erste Klemme Kl.15R
aktiviert. Zwischen der zweiten Zündschlossstellung 1 und der
dritten Zündschlossstellung
2 wird durch die Deaktivierung des ersten Schaltsignals SSS die
zweite Klemme Kl.15 aktiviert. Zwischen der dritten Zündschlossstellung
2 und der vierten Zündschlossstellung
3 wird durch die Deaktivierung des dritten Schaltsignals H0 die
dritte Klemme Kl.50 aktiviert.
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Durch
die Aktivierung der ersten Klemme Kl.15R werden Komfortelektronikgeräte mit Spannung
versorgt. Durch die Aktivierung der zweiten Klemme KL.15 wird die
Triebstrangelektronik mit Spannung versorgt. Durch die Aktivierung
der Klemme Kl.50 wird der Motor gestartet.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 6 bis 8 die
Funktionsweise eines zweiten Ausführungsbeispiels der Schaltscheibe 112 des
erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems
am Beispiel eines als Drehschloss ausgeführten elektronischen Zündschlosses 100 beschrieben.
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Analog
zum ersten Ausführungsbeispiel
sind die winkelabhängigen
Schaltpunkte 0, 1, 2, 3 des Zündschlosses 100 durch
Auswerten der dem jeweiligen Schaltpunkt zugeordneten Schaltsignale
H0, SSS, SAS, H1, LS erkennbar. Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
sind das erste elektrische Schaltelement 140, das zweite
elektrische Schaltelement 150, das dritte elektrische Schaltelement 160 und
das vierte Schaltelement 170 jeweils als Hallsensor ausgeführt. Das
fünfte
Schaltelement 180 ist als Tastelement ausgeführt und wird
durch eine entsprechende seitliche Kontur 111 der Schaltscheibe 112 aktiviert.
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Die
Schaltscheibe 112 ist im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
ebenfalls als Kunststoffspritzteil ausgeführt und umfasst dauermagnetische
Bereiche 113 mit Magnetpartikeln zum Auslösen der
als berührungslose
induktive Hallsensoren 140, 150, 160, 170 ausgeführten elektrischen
Schaltelemente. Zudem umfasst die Schaltscheibe 112 nicht
magnetische Bereiche 114. Um das Schaltverhalten der Hallsensoren
zu verbessern, können
die nicht magnetischen Bereiche ebenfalls als magnetische Bereiche
ausgeführt
sein, jedoch mit einer zu den magnetischen Bereichen 113 entgegengesetzten
magnetischen Polung.
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6 zeigt
ein schematisches Diagramm des zweiten Ausführungsbeispiels der Schaltscheibe 112 und
einer zugehörigen
Schaltelementeanordnung von unten. 7 zeigt
einen schematischen Längsschnitt der
Schaltscheibe 112 gemäß 6. 8 zeigt
ein schematisches Diagramm von Schaltsignalen H0, SSS, SAS, H1,
LS, welche von der Schaltscheibe 112 und von den Schaltelementen 140, 150, 160, 170, 180 gemäß 6 und 7 in
Abhängigkeit
von der Schaltscheibenposition erzeugt und von der Auswerte- und
Steuereinheit 30 zur Auslösung der Zündschlossfunktionen kombiniert
und ausgewertet werden.
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Wie
aus 6 bis 8 ersichtlich ist, führt die
Schaltscheibe 112 zur Aktivierung der Schaltelemente 140, 150, 160, 170, 180 im
Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel
nur eine Rotationsbewegung aus. Das bedeutet, dass die durch das
Einführen
des mechanischen Betätigungselements 20 in
die Aufnahmevorrichtung 10 bewirkte Translationsbewegung
in eine Rotationsbewegung der Schaltscheibe 112 umgewandelt
wird. Wie aus 6 und 8 ersichtlich
ist, entspricht beispielsweise die erste Zündschlossstellung 0 einer Auslenkung
der Schaltschei be um 15° aus
einer Ausgangsposition 0°,
die zweite Zündschlossstellung
1 entspricht einer Auslenkung der Schaltscheibe um 105° aus der
Ausgangsposition 0°,
die dritte Zündschlossstellung
2 entspricht einer Auslenkung der Schaltscheibe um 135° aus der
Ausgangsposition 0° und
die vierte Zündschlossstellung
3 entspricht einer Auslenkung der Schaltscheibe um 165° aus der
Ausgangsposition 0°.
Der Auslenkungsbereich der Schaltscheibe 112 zwischen der
Ausgangsposition 0° und
der ersten Zündschlossstellung
0 wird zur Aktivierung des ersten und zweiten Schaltelements 50, 60 und
zur Erzeugung des ersten und zweiten Schaltsignals SSS, SAS benutzt.
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Wie
aus 8 ersichtlich ist, erzeugt die Auswerte- und Steuereinheit 30 ein
Taster-Steckt-Signal, wenn während
des Keyless-Go-Betriebs ein Starterelement als mechanisches Betätigungselement 20 in
die Aufnahmevorrichtung 10 eingeführt wird. Die Aufnahmevorrichtung 10 umfasst
nicht dargestellte Mittel, welche die Translationsbewegung bei der
Einführung
des mechanischen Starterelements in eine Rotationsbewegung der Schaltscheibe 112 aus
der Ausgangsposition 0° umwandeln,
wobei die Umwandlungsmittel so ausgeführt sind, dass durch das vollständige Einführen des
Starterelements die Schaltscheibe 112 von der Ausgangsposition
0° eine
Drehbewegung von ungefähr
8° ausführt, so
dass das erste Schaltelement 150 durch den magnetisierten
Bereich 113 betätigt
wird und das zweite Schaltelement 160 noch nicht betätigt ist.
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Das
Starterelement ist analog zum ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt und
umfasst einen Tastschalter, welcher so ausgeführt ist, dass bei einer Betätigung des
Tastschalters während
des Keyless-Go-Betriebs die Schaltscheibe 112 von der Drehposition
8° in eine
Drehposition von ungefähr
15° weitergedreht
wird, so dass über
die Schaltscheibe 112 zusätzlich zum ersten Schaltelement 150 auch
das zweite Schaltelement 160 betätigt wird und ein Taster-Betätigt-Signal
erzeugt wird. Die Auswirkungen des Taster-Betätigt-Signals des zweiten Ausführungsbeispiels
entsprechen den Auswirkungen des bereits beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels,
so dass hier auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird.
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Wie
weiter aus 8 ersichtlich ist, erzeugt die
Auswerte- und Steuereinheit 30 in
der Zündschlossstellung
0 das Schlüssel-Steckt-Signal,
wenn während
des Schlüsselbetriebs
ein Fahrzeugschlüssel
als mechanisches Betätigungselement 20 in
die Aufnahmevorrichtung 10 eingeführt wird und über die
Drehbewegung der Schaltscheibe 112 das erste Schaltelement 150 und
das zweite Schaltelement 160 betätigt sind, wobei das erste
Schaltelement 150 das erste Schaltsignal SSS und das zweite
Schaltelement 160 das zweite Schaltsignal SAS erzeugt.
Die Auswirkungen des Schlüssel-Steckt-Signals
des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen
den Auswirkungen des bereits beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels,
so dass hier auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird. Durch
das Schlüssel-steckt-Signal
kann im Unterschied zu den Ausführungen
zum ersten Ausführungsbeispiel
nicht grundsätzlich
eine Drehbewegung freigegeben werden, sondern nur eine weitere Drehbewegung
der Schaltscheibe 112.
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Zusätzlich kann
ein Schlüsselabzugssignal
erzeugt werden, wenn durch eine Schlüsselabzugsbewegung das zweite
Schaltsignal SAS und das erste Schaltsignal SSS deaktiviert werden.
Ist kein mechanisches Betätigungselement 20 in
die Aufnahmevorrichtung 10 eingeführt, dann kann ein Signal „Kein Taster" bzw. „Kein Schlüssel" erzeugt werden,
wenn die Schaltsignale SAS, SSS, H1 und LS einen niedrigen Pegel
aufweisen, d.h. deaktiviert sind und das dritte Schaltsignal H0
einen hohen lo gischen Pegel aufweist, d.h. aktiviert ist. In den
Zeichnungen zeigt ein niedriger logischer Pegel ein deaktiviertes
Schaltsignal an und ein hoher logischer Pegel zeigt ein aktiviertes
Schaltsignal an.
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Wird
der vollständig
eingeführte
Fahrzeugschlüssel
nach der Drehfreigabe durch eine weitere Drehbewegung aus der ersten
Zündschlossstellung
0 heraus bewegt, dann wird zwischen der ersten und zweiten Zündschlossstellung
0, 1 bei einer Auslenkung der Schaltscheibe 112 von ungefähr 25° aus der
Ausgangsposition 0° über die
Schaltscheibe 112 das dritte als Hallsensor ausgeführte Schaltelement 140 betätigt, welches das
dritte Schaltsignal H0 erzeugt. Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
wird das dritte Schaltsignal H0 durch die Betätigung des dritten Schaltelements 140 deaktiviert,
wodurch die Weckfunktion und/oder die Überprüfungsfunktion aktiviert werden,
welche im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel bereits beschrieben
wurden. Während
einer weiteren Drehbewegung des vollständig eingeführten Fahrzeugschlüssels zwischen
der ersten Zündschlossstellung
0 und der zweiten Zündschlossstellung
1 wird bei einer Auslenkung der Schaltscheibe 112 von ungefähr 65° aus der
Ausgangsposition 0° über die
Schaltscheibe 112 das vierte Schaltelement 70 betätigt, welches
das vierte Schaltsignal H1 erzeugt. Umfasst das Fahrberechtigungssystem
eine elektronische Lenkungsverriegelung dann kann zusätzlich zum
vierten Schaltsignal H1 über
eine Kontur 111 der Schaltscheibe 112 das fünfte als
Tastelement ausgeführte
Schaltelement 180 betätigt
werden, welches das fünfte
Schaltsignal LS erzeugt, mit welchem der Verriegelungspfad der elektronischen
Lenkungsverriegelung stromlos geschaltet werden kann.
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Bei
dem aktivierten vierten Schaltelement 170 und dem zugehö rigen Schaltsignal
H1 werden die folgenden Signalwechsel des ersten, zweiten und dritten
Schaltsignals SAS, SSS und H0 analog zu den Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel
zur Erkennung und Erzeugung der logischen Klemmensignale Kl. 15R (Radiostellung),
Kl. 15 (Zündung
ein) und Kl. 50 (Motorstart) verwendet. So wird nach der Betätigung des
vierten Schaltelements 70 während einer weiteren Drehbewegung
des vollständig
eingeführten
Fahrzeugschlüssels
zwischen der ersten Zündschlossstellung
0 und der der zweiten Zündschlossstellung
1 bei einer Auslenkung der Schaltscheibe 112 von ungefähr 75° aus der
Ausgangsposition 0° durch
die Deaktivierung des zweiten Schaltsignals SAS die erste Klemme
Kl.15R aktiviert. Zwischen der zweiten Zündschlossstellung 1 und der dritten
Zündschlossstellung
2 wird bei einer Auslenkung der Schaltscheibe 112 von ungefähr 123° aus der
Ausgangsposition 0° durch
die Deaktivierung des ersten Schaltsignals SSS die zweite Klemme
Kl.15 aktiviert. Zwischen der dritten Zündschlossstellung 2 und der
vierten Zündschlossstellung
3 wird bei einer Auslenkung der Schaltscheibe 112 von ungefähr 155° aus der
Ausgangsposition 0° durch
die Aktivierung des dritten Schaltsignals H0 die dritte Klemme Kl.50
aktiviert.
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Aufgrund
der Anordnung und Ausführung
der Schaltelemente ist ein ruhestromoptimierter Betrieb möglich, wobei
das erfindungsgemäße Fahrberechtigungssystem
an verschiedene Fahrzeugausstattungen angepasst werden kann. So
sind beispielsweise nur das ersten und dritte Schaltelement für alle möglichen Fahrzeugausstattungen
erforderlich, wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist. Auf die andern
Schaltelemente kann bei Bedarf verzichtet werden.
Tabelle
1
- ELV: elektronische Lenkungsverriegelung
- KG: Keyless-Go-Funktionalität
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Durch
die beschriebenen Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Fahrberechtigungssystems können in
vorteilhafter Weise Zündschlossfunktionen
durch Kombinieren und Auswerten von Schaltsignalen erzeugt werden,
wobei jede der Zündschlossfunktionen
durch Kombinieren und Auswerten von Schaltsignalen von mindestens
zwei Schaltelementen erzeugt werden. Dadurch können in vorteilhafter Weise
Einfachfehler sicher erkannt werden. Die Signalerzeugung erfolgt
durch eine Kombination aus induktiven Sensoren und Tastern in Verbindung
mit einer als Dauermagnet ausgeführten
Schaltscheibe.