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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Lenkungsverriegelungsvorrichtung
für ein Kraftfahrzeug mit zwischen einem Verriegelungs-
und einem Entriegelungszustand umsteuerbaren Steilmitteln, Steuermitteln
zur Ansteuerung der Stellmittel und Spannungsversorgungsmitteln
für die Stellmittel, wobei den Steuermitteln zumindest
eine Verriegelungsspannung über mindestens einen unterbrechbaren Kontakt
zuführbar ist.
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Derartige
Vorrichtungen sind insbesondere in Automobilen als sogenannte elektrische
oder elektronische Lenkradverriegelungen gebräuchlich.
Die Lenkungsverriegelung erfüllt eine Wegfahrsperrfunktion,
indem sie ein Lenkelement, wie ein Lenkrad, einen Lenkhebel oder
ein anderes Bedienelement zur Fahrzeugquerdynamiksteuerung, verriegelt
hält, solange sich der Fahrzeugnutzer nicht über
ein entsprechendes Authentikationsmittel, z. B. einen mechanischen
oder elektronischen Schlüssel als fahrberechtigt ausgewiesen
hat. Dazu ist die Lenkungsverrieglung häufig mit einer
Zündstartschaltereinheit mit der Maßgabe gekoppelt,
dass sichergestellt werden soll, dass sich beim Starten des Motors
die Lenkungsverriegelung in ihrem entriegelten Zustand befindet.
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Aus
der
DE 199 45 867
C2 ist eine elektrische Lenkungsverriegelungsvorrichtung
bekannt mit
- – zwischen einem Verriegelungs-
und einem Entriegelungszustand umsteuerbaren Steilmitteln,
- – Steuerungsmitteln zur Ansteuerung der Stellmittel
und
- – Spannungsversorgungsmitteln für die Stellmittel,
wobei
die Spannungsversorgungsmittel einen Entriegelungs-Versorgungspfad,
der den Steilmitteln 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 benutzerbetätigte
Schaltelemente eingeschleift sind.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte elektrische Lenkungsverriegelungsvorrichtung
anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Lenkungsverriegelungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
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Eine
erfindungsgemäße elektrische Lenkungsverriegelungsvorrichtung
für ein Kraftfahrzeug weist Stellmittel, beispielsweise
einen Elektromotor mit einem optional in eine Lenkwelle greifenden
Riegel auf, die zwischen einem Verriegelungs- und einem Entriegelungszustand
umsteuerbar sind. Es sind Steuermittel zur Ansteuerung der Stellmittel
und Spannungsversorgungsmitteln für die Stellmittel vorgesehen,
wobei den Steuermitteln zumindest eine Verriegelungsspannung über
mindestens einen unterbrechbaren Kontakt zuführbar ist.
Ein solcher Kontakt kann beispielsweise als ein Relais ausgebildet sein.
Weiter sind mindestens zwei voneinander unabhängige Steuergeräte
vorgesehen, wobei alle unterbrechbaren Kontakte nur dann schließbar
sind, wenn von mindestens zweien der Steuergeräte eine
Verriegelungsfreigabe vorliegt. Die Steuergeräte sind vorzugsweise
solche, die bereits für andere Aufgaben im Kraftfahrzeug
vorhanden sind, beispielsweise ein Steuergerät eines elektronischen Zündschlosses,
mit dem die Verriegelungsfreigabe nur dann erteilbar ist, wenn ein
gültiger Schlüssel sich außerhalb eines
Detektionsbereichs des elektronischen Zündschlosses befindet,
beispielsweise bei einem so genannten Keyless-Go-System.
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Eine
solche elektrische Lenkungsverriegelungsvorrichtung erlaubt einen
effektiven Diebstahlschutz und kann nicht nur bei Fahrzeugen mit
Automatikgetriebe, sondern auch bei mittels Shift-By-Wire geschalteten
Fahrzeugen eingesetzt werden, da zum Verriegeln oder Entriegeln
eine Abfrage einer gewählten Fahrstufe nicht erforderlich
ist. Stattdessen erfolgt die Freigabe zum Verriegeln und Entriegeln unter
Beteiligung vorzugsweise des Steuergerätes des elektronischen
Zündschlosses und eines weiteren Steuergerätes,
beispielsweise eines so genannten Body-Controllers, der der Steuerung
von Fensterhebern und Schlössern dienen kann, so dass sich eine
sehr hohe Sicherheit ergibt. Die Steuergeräte können
untereinander über einen CAN-Bus vernetzt sein.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Ausführungsform einer elektrischen Lenkungsverriegelungsvorrichtung
mit zwei mittels zweier Steuergeräte geschalteten, in einem Relais
angeordneten Kontakten, und
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2 eine
weitere Ausführungsform einer elektrischen Lenkungsverriegelung
mit zwei mittels zweier Steuergeräte geschalteten, jeweils
als Relais ausgebildeten Kontakten.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
ein Prinzipschaltbild einer elektrischen Lenkungsverriegelungsvorrichtung 1 für
ein Kraftfahrzeug gezeigt. Die elektrische Lenkungsverriegelungsvorrichtung 1 umfasst
zwischen einem Verriegelungs- und einem Entriegelungszustand umsteuerbare
Stellmittel 2, hier durch einen Elektromotor repräsentiert.
Mechanische Komponenten der Stellmittel 2, wie beispielsweise
ein im Verriegelungszustand in eine Lenkwelle greifender Riegel,
sind nicht dargestellt. Zum Ansteuern der Stellmittel 2 sind Steuermittel 3.1, 3.2 vorgesehen.
Das Steuermittel 3.1 dient als Verriegelungsrelais, das
Steuermittel 3.2 als Entriegelungsrelais. Über
die Steuermittel 3.1, 3.2 können die
Stellmittel wahlweise zum Entriegeln oder Verriegeln mit Spannung
versorgt werden.
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Um
eine Verriegelung der Stellmittel 2 nicht während
der Fahrt auszulösen, sind drei Steuergeräte 4.1, 4.2 und 4.3 vorgesehen.
Das Steuergerät 4.1 ist beispielsweise ein Airbagsteuergerät,
das eine Motordrehzahl überwacht und somit weiß,
ob der Motor steht oder in Betrieb ist. Das Steuergerät 4.2 ist beispielsweise
ein so genannter Body-Controller, der unter anderem eine Raddrehzahl überwacht
und somit weiß, ob das Fahrzeug steht oder sich bewegt. Das
Steuergerät 4.3 ist ein Steuergerät eines
elektronischen Zündschlosses, beispielsweise in einem so genannten
Keyless-Go-System, bei dem ein Schlüssel nicht in das Zündschloss
eingeführt werden muss sondern sich lediglich im Empfangsbereich
des elektronischen Zündschlosses befinden muss. Wenn kein solcher
Schlüssel in diesem Empfangsbereich ist, fordert das Steuergerät 4.3 bei
einem Mikrocontroller 5 eine Verriegelung an. Dieser versucht,
die Verriegelung durchzuführen und leitet die Anforderung
an einen von zwei Eingängen des Steuermittels 3.1 weiter. Die
Eingänge des Steuermittels 3.1 sind logisch UND-verknüpft.
Um den Ausgang des Steuermittels 3.1 zu aktivieren und
die Verriegelung durchzuführen, muss daher auch der zweite
Eingang des Steuermittels 3.1 aktiviert sein. Dies erfolgt über
die Kontakte 6.1, 6.2, die in einem gemeinsamen
Relais 7 angeordnet sind. Das Relais weist eine Relaisspule 8 auf,
die die Kontakte 6.1, 6.2 nur dann schließt,
wenn vom Steuergerät 4.1 eine negative Betriebsspannung –UB,V bzw. ein Massepotential und vom Steuergerät 4.2 eine
positive Betriebsspannung +UB,V angelegt
wird. Beispielsweise stellt das Steuergerät 4.1 die
negative Betriebsspannung –UB,V nur
dann zur Verfügung, wenn die Motordrehzahl Null ist, das heißt,
wenn der Motor außer Betrieb ist. Das Steuergerät 4.2 stellt
die positive Betriebsspannung +UB,V beispielsweise
nur dann zur Verfügung, wenn die Raddrehzahl Null ist,
das heißt, wenn das Fahrzeug steht.
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Im
Relais 7 kann auch nur ein Kontakt 6.1, 6.2 vorgesehen
sein. Ebenso kann eine größere Anzahl von Kontakten
in Serie geschaltet vorgesehen sein. Es kann eine andere Anzahl
Steuergeräte 4.1 bis 4.3 vorgesehen sein.
Es sind jedoch mindestens zwei Steuergeräte 4.1 bis 4.3 erforderlich,
die beide eine Verriegelung freigeben müssen. Die Steuergeräte 4.1 bis 4.3 können
untereinander über ein Bussystem kommunizieren, beispielsweise über
einen CAN-Bus.
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In 2 ist
ein Ausschnitt aus einem Prinzipschaltbild einer weiteren Ausführungsform
der elektrischen Lenkungsverriegelungsvorrichtung 1 gezeigt.
Die Kontakte 6.1, 6.2 sind anders als in 1 nicht
in einem gemeinsamen Relais 7 sondern in separaten Relais 7.1, 7.2 mit
jeweiligen Relaisspulen 8.1, 8.2 angeordnet. Jede
Relaisspule 8.1, 8.2 wird von jeweils einem Steuergerät 4.1, 4.2 angesteuert und
wahlweise mit der positiven Betriebsspannung UB,V versorgt.
Die weitere Wirkungsweise entspricht der für 1 beschriebenen.
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Parallel
zur Relaisspule 8.1, 8.2 ist jeweils ein Spannungsteiler 9.1, 9.2 aus
zwei Widerständen geschaltet.
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Eine
zwischen den Widerständen an einem Diagnosepunkt AD1, AD2
abgegriffene Spannung wird ausgewertet, beispielsweise im Mikrocontroller 5.
Ein weiterer Diagnosepunkt AD3 ist ebenfalls mittels eines gegen
Masse geschalteten Spannungsteilers 9.3 an einem der Kontakte 6.2 vorgesehen.
Dieser Diagnosepunkt AD3 diagnostiziert die Stromversorgung des
nachgeschalteten Steuermittels 3.1 (nicht dargestellt).
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Um
sicherzustellen, dass die Steuerleitungen 10.1, 10.2 zwischen
dem Steuergerät 4.1, 4.2 und der jeweiligen
Relaisspule 8.1, 8.2 funktionsfähig sind,
kann folgendermaßen vorgegangen werden:
Bevor die
Stellmittel 2 in den entriegelten Zustand gesteuert werden,
beispielsweise bei einem Motorstart, überprüft
der Mikrocontroller 5 in einem Selbsttest zunächst
die Funktionsfähigkeit seiner Analogeingänge.
Sofern diese in Ordnung sind, wird die Schaltfunktion des Steuergeräts 4.1, 4.2 überprüft.
Das Steuergerät 4.1, 4.2 erhält
zunächst den Befehl, den Kontakt 6.1, 6.2 nicht
zu schließen. Sofern das Steuergerät 4.1, 4.2 in
Ordnung ist, sollte keine vom Massepotential abweichende Spannung
am Diagnosepunkt AD1, AD2 messbar sein. Ist eine solche Spannung
messbar, kann auf einen defekten Transistor in einer Ausgangsstufe
des Steuergeräts 4.1, 4.2 geschlossen
werden. Hat das Steuergerät 4.1, 4.2 hingegen
den Befehl, den Kontakt 6.1, 6.2 zu schließen,
muss bei ordnungsgemäßer Funktion am Diagnosepunkt
AD1, AD2 eine deutlich vom Massepotential verschiedene Spannung
messbar sein. Anderenfalls kann auf eine unterbrochene Steuerleitung 10.1, 10.2 geschlossen
werden. Beide Steuergeräte und zugehörige Steuerleitungen 10.1, 10.2 werden
in gleicher Weise getestet.
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Wenn
die Funktion der Steuergeräte 4.1, 4.2 und
der Steuerleitungen 10.1, 10.2 sichergestellt
ist, wird die Funktion der Kontakte 6.1, 6.2 überprüft. Werden
beide Kontakte 6.1, 6.2 von den Steuergeräten 4.1, 4.2 zum Schließen
angesteuert, muss am Diagnosepunkt AD3 eine Spannung messbar sein.
Anderenfalls ist mindestens einer der Kontakte 6.1, 6.2 defekt.
Wird nur einer der Kontakte 6.1, 6.2 von seinem
Steuergerät 4.1, 4.2 zum Schließen
angesteuert, während der andere nicht angesteuert wird,
darf am Diagnosepunkt AD3 keine vom Massepotential verschiedene
Spannung messbar sein. Falls eine solche Spannung messbar ist, kann
darauf geschlossen werden, dass der jeweils andere Kontakt 6.2, 6.1 fehlerhaft
geschlossen ist. Werden beide Kontakte 6.1, 6.2 nicht
angesteuert, darf am Diagnosepunkt AD3 keine vom Massepotential
verschiedene Spannung messbar sein. In diesem Fall kann eine Entriegelung
der Stellmittel 2 freigegeben werden. Wird in diesem Zustand
jedoch eine Spannung am Diagnosepunkt AD3 gemessen, kann geschlussfolgert
werden, dass beide Kontakte 6.1, 6.2 fehlerhaft
geschlossen sind.
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Beim
Verriegeln der Stellmittel 2 werden beide Kontakte 6.1, 6.2 geschlossen.
An allen Diagnosepunkten AD1, AD2, AD3 müssen dabei Spannungen
messbar sein.
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- 1
- Lenkungsverriegelungsvorrichtung
- 2
- Stellmittel
- 3.1,
3.2
- Steuermittel
- 4.1,
4.2, 4.3
- Steuergerät
- 5
- Mikrocontroller
- 6.1,
6.2
- Kontakt
- 7,
7.1, 7.2
- Relais
- 8,
8.1, 8.2
- Relaisspule
- 9.1,
9.2, 9.3
- Spannungsteiler
- 10.1,
10.2
- Steuerleitung
- AD1,
AD2, AD3
- Diagnosepunkt
- –UB,V
- negative
Betriebsspannung
- +UB,V
- positive
Betriebsspannung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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