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Die
Erfindung betrifft eine Baugruppe einer elektronischen Lenkungsverriegelung
(ELV-Baugruppe) zur Ankopplung an ein Steuergerät, wobei die ELV-Baugruppe
einen Sperrbolzen, einen Antriebsmotor, ein den Sperrbolzen mit
dem Antriebsmotor koppelndes Getriebe und eine den Antriebsmotor
ansteuernde Steuerschaltung umfasst, wobei der Antriebsmotor in
einer Drehrichtung das Getriebe und den Sperrbolzen von einer Entriegelungsposition
in eine Verriegelungsposition und in der entgegengesetzten Drehrichtung
von der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition bewegt,
wobei mit der Steuerschaltung gekoppelte Sensoren das Erreichen der
Entriegelungsposition und der Verriegelungsposition erfassen, wobei
die Steuerschaltung wenigstens eine Datenausgabesignalleitung zur
Kopplung mit dem Steuergerät
aufweist und wobei die ELV-Baugruppe eine erste Sensorausgabesignalleitung
und eine zweite Sensorausgabesignalleitung zur Kopplung mit dem
Steuergerät
aufweist, wobei die erste Sensorausgabesignalleitung anzeigen soll,
ob sich der Sperrbolzen in der Entriegelungsposition befindet, und
die zweite Sensorausgabesignalleitung anzeigen soll, ob sich der
Sperrbolzen in der Verriegelungsposition befindet.
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Eine
derartige ELV-Baugruppe wird üblicherweise
in einem Kraftfahrzeug mit einem dort bereits vorhandenen Steuergerät gekoppelt.
Die Steuerschaltung der ELV-Baugruppe (welche üblicherweise einen Mikrocontroller
enthält)
ist dabei über
Datenausgabesignalleitungen (und auch Dateneingabesignalleitungen)
mit dem Steuergerät
gekoppelt, wobei über
diese Signalleitungen unter anderem ein Dialog geführt wird,
der dem Steuergerät
den jeweiligen Betriebszustand der ELV-Baugruppe anzeigt. Dabei
teilt die Steuerschaltung dem angekoppelten Steuergerät unter
anderem mit, ob sich der Sperrbolzen in der Entriegelungsposition
oder der Verriegelungsposition befindet.
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Aus
Sicherheitsgründen
werden zusätzlich zwei
(redundante) Sensorausgabesignalleitungen gefordert, über welche
die ELV-Baugruppe
dem Steuergerät
zusätzlich
mitteilen soll, ob sich der Sperrbolzen in der Entriegelungsposition
oder in der Verriegelungsposition befindet. Durch diese redundante
Zustandserkennung wird sichergestellt, dass dem Steuergerät die Zustände der
Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition auch dann noch angezeigt
werden, wenn eine Fehlfunktion der Steuerschaltung der ELV-Baugruppe
vorliegt. Damit diese zusätzlichen
Sensorausgabesignalleitungen die geforderte Funktion erfüllen können, sind
sie in der ELV-Baugruppe unter Umgehung der Steuerschaltung (des
Mikrocontrollers) mit den Sensoren gekoppelt, die die Verriegelungsposition
bzw. die Entriegelungsposition des Sperrbolzens erfassen.
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Im
einfachsten Fall könnte
die ELV-Baugruppe so gestaltet sein, dass ein erster Sensor in eindeutiger
Weise erfasst, ob sich der Sperrbolzen in der Entriegelungsposition
befindet, während
ein zweiter Sensor erfasst, ob sich der Sensor in der Verriegelungsposition
befindet. Hier könnten
beispielsweise zwei Mikrotaster vorgesehen sein, wobei der die Entriegelungsposition
erfassende Mikrotaster eine erste Sensorausgabesignalleitung auf
Masse legt, sofern sich der Sperrbolzen in der Entriegelungsposition
befindet, und ein zweiter Mikrotaster die zweite Sensorausgabesignalleitung
auf Masse legt, sofern sich der Sperrbolzen in der Verriegelungsposition
befindet.
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Aus
konstruktiven Gründen
sind bei einer ELV-Baugruppe die Sensoren jedoch so angeordnet, dass
ein erster Sensor, der unmittelbar von dem Sperrbolzen betätigt wird,
anspricht, wenn sich der Sperrbolzen der Entriegelungsposition annähert oder diese
erreicht hat. Ein zweiter Sensor jedoch, der einem den Sperrbolzen
antreibenden Getriebebauteil zugeordnet ist, spricht an, wenn sich
das Getriebebauteil in einer Position befindet, in der sich der
angekoppelte Sperrbolzen entweder in der Verriegelungsposition oder
in der Entriegelungsposition befindet. Dies kann der Sensor nicht
unterscheiden; das Ausgangsignal dieses Sensors ist somit nicht
eindeutig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, bei einer ELV-Baugruppe der eingangs
genannten Art, bei der ein zweiter Sensor anspricht, wenn sich ein
Getriebebauteil in einer Position befindet, in der sich der angekoppelte
Sperrbolzen in der Verriegelungsposition oder in der Entriegelungsposition
befindet, eine eindeutige Zustandserkennung in der Weise zur Verfügung zu
stellen, dass eine erste Sensorausgabesignalleitung anzeigt, ob
sich der Sperrbolzen in der Entriegelungsposition befindet, und
eine zweite Sensorausgabesignalleitung anzeigt, ob sich der Sperrbolzen
in der Verriegelungsposition befindet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
ELV-Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 (erste Ausführungsform)
bzw. eine ELV-Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 (zweite
Ausführungsform)
gelöst.
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Bei
der ersten Ausführungsform
ist die ELV-Baugruppe der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Sensor anspricht, wenn sich der Sperrbolzen der Entriegelungsposition annähert, während der
zweite Sensor anspricht, wenn sich ein Getriebebauteil in einer
Position befindet, in der sich der angekoppelte Sperrbolzen in der Verriegelungsposition
oder in der Entriegelungsposition befindet. Die ELV-Baugruppe weist
eine erste und eine zweite Sensorausgabesignalleitung zur Kopplung
mit dem Steuergerät
auf, wobei die erste Sensorausgabesignalleitung anzeigen soll, ob
sich der Sperrbolzen in der Entriegelungsposition befindet, und
die zweite Sensorausgabesignalleitung anzeigen soll, ob sich der
Sperrbolzen in der Verriegelungsposition befindet. Die Sensoren
sind bei dieser Ausführungsform
so angeordnet, dass – bei
Annäherung
des Sperrbolzens an die Entriegelungsposition – der erste Sensor vor dem
zweiten Sensor anspricht. Der erste Sensor betätigt einen Umschalter derart, dass
das Ausgangssignal des zweiten Sensors bei Ansprechen des ersten
Sensors mit der ersten Sensorausgabesignalleitung, anderenfalls
mit der zweiten Sensorausgabesignalleitung gekoppelt wird.
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Diese
erste Ausführungsform
gestattet eine besonders einfache und zuverlässige Bereitstellung der geforderten
Zustandserkennung. Neben den beiden Sensoren, die die genannten Ausgangssignale bereitstellen,
wird zur Ankopplung an die beiden Sensorausgabesignalleitungen lediglich
ein einziges Schaltbauelement, nämlich
der Umschalter, benötigt. Dies
führt zu
einer hohen Zuverlässigkeit.
Darüber
hinaus ist eine einfache Schaltungsgestaltung möglich.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung der ersten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Sensor einen mechanisch vom Sperrbolzen betätigten Schalter
aufweist, vorzugsweise einen Mikrotaster. Diese unmittelbare Kopplung
mit dem Sperrbolzen und die mögliche
einfache Gestaltung erhöhen
die Zuverlässigkeit
weiter. Vorzugsweise ist der mechanisch betätigte Schalter zugleich der
Umschalter, das heißt
der von dem Sperrbolzen bei Annäherung
an die Entriegelungsposition betätigte
Umschalter schaltet das Ausgangssignal des zweiten Sensors entweder
auf die erste oder die zweite Sensorausgabesignalleitung um. Dabei
wird das Ausgangsignal des zweiten Sensors bei Ansprechen des ersten
Sensors, also bei Annäherung
an die Entriegelungsposition, mit der ersten Ausgabesignalleitung gekoppelt,
die die Entriegelungsposition anzeigen soll. Andererseits wird das
Ausgangssignal des zweiten Sensors dann, wenn der Sperrbolzen von
der Entriegelungsposition entfernt ist, mit der zweiten Sensorausgabesignalleitung
gekoppelt, die die Verriegelungsposition anzeigen soll. Weil der
zweite Sensor anspricht, wenn sich ein Getriebebauteil in einer
Position befindet, in der sich der angekoppelte Sperrbolzen entweder
in der Verriegelungsposition oder in der Entriegelungsposition befindet,
dieser zweite Sensor somit in beiden Positionen ein Ausgangssignal
erzeugt, werden auf schaltungstechnisch einfache Weise die geforderten
Sensorausgabesignale auf den Sensorausgabesignalleitungen erzeugt.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung dieser ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen ELV-Baugruppe
ist das Getriebebauteil mit einem Permanentmagneten versehen und
umfasst der zweite Sensor einen Hall-Sensor. Bei dieser Ausführungsform
kann der Hall-Sensor (in Form einer integrierten Schaltung) beispielsweise
auf derselben Leiterplatte angeordnet sein, auf der sich auch die
Steuerschaltung (der Controller) befindet, wobei diese Leiterplatine
benachbart zu dem der Lenksäule
abgewandten Ende des Sperrbolzens angeordnet sein kann, so dass
auch der von dem Sperrbolzen in der Entriegelungsposition betätigte Mikrotaster
mit der Leiterplatte verbunden sein kann. Das Getriebebauteil kann
beispielsweise ein sich um den Sperrbolzen drehendes Getriebebauteil
sein, welches sich von der Verriegelungsposition zur Entriegelungsposition um
einen Winkel von etwa 360° dreht
und welches an einer bestimmten Umfangsposition den Permanentmagneten
aufweist, der sich dann sowohl in der Entriegelungsposition als
auch in der Verriegelungsposition dem Ort des Hall-Sensors auf der
Leiterplatte derart annähert,
dass der Hall-Sensor anspricht.
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Bei
dieser bevorzugten Ausführungsform könnte der
Hall-Sensor beispielsweise
einen niedrigen Ausgangssignalpegel liefern, wenn sich das Getriebebauteil
in einer Position befindet, in der sich der angekoppelte Sperrbolzen
in der Verriegelungsposition oder in der Entriegelungsposition befindet.
In diesem Fall wäre
die ELV-Baugruppe dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorausgabesignalleitung durch
einen logisch niedrigen Pegel anzeigt, dass sich der Sperrbolzen
in der Entriegelungsposition befindet, und die zweite Sensorausgabesignalleitung durch
einen logischen niedrigen Pegel anzeigt, dass sich der Sperrbolzen
in der Verriegelungsposition befindet. Vorzugsweise jedoch liefert
der Hall-Sensor (die integrierte Schaltung) einen hohen Ausgangssignalpegel,
wenn sich das Getriebebauteil in einer Position befindet, in der
sich der angekoppelte Sperrbolzen in der Verriegelungsposition oder
in der Entriegelungsposition befindet. Bei dieser Ausführungsform ist
die ELV-Baugruppe dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal
des Hall-Sensors an den Steuereingang eines Schaltbauelements angelegt wird,
dessen Ausgangsanschluss im eingeschalteten Zustand mit dem logisch
niedrigen Pegel (beispielsweise mit Masse) verbunden wird. Dieses
Ausgangssignal wir dann dem von dem Sperrbolzen bei Annäherung an
die Entriegelungsposition betätigten
Umschalter (beispielsweise Mikroschalter) zugeführt. Somit zeigt auch hier
die erste Sensorausgabesignalleitung durch einen logisch niedrigen
Pegel an, dass sich der Sperrbolzen in der Entriegelungsposition
befindet, und die zweite Sensorausgabesignalleitung ebenfalls durch
einen logisch niedrigen Pegel an, dass sich der Sperrbolzen in der
Verriegelungsposition befindet. Das Schaltbauelement ist beispielsweise
ein Relais, ein bipolarer Schalttransistor oder ein Feldeffekt-Transistor.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung ist es vorgesehen, dass die Sensorausgabesignalleitungen innerhalb
der ELV-Baugruppe oder auch in oder am Steuergerät über Pull-Up-Widerstände mit
einem logisch hohen Pegel gekoppelt sind. Dies gewährleistet,
dass die Sensorausgabesignalleitungen dann, wenn sie nicht über den
Umschalter auf den logisch niedrigen Pegel (Masse) gelegt sind,
durch die Pull-Up-Widerstände
auf den logisch hohen Pegel gezogen werden.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen ELV-Baugruppe
spricht der erste Sensor an, wenn der Sperrbolzen die Entriegelungsposition
erreicht. Der zweite Sensor spricht wiederum an, wenn sich ein mit
dem Sperrbolzen gekoppeltes Getriebebauteil in einer Position befindet,
in der sich der angekoppelte Sperrbolzen in der Verriegelungsposition
oder auch in der Entriegelungsposition befindet. Die ELV-Baugruppe
weist eine erste und eine zweite Sensorausgabesignalleitung zur
Kopplung mit dem Steuergerät
auf, wobei die erste Sensorausgabesignalleitung anzeigen soll, ob
sich der Sperrbolzen in der Entriegelungsposition befindet, und
die zweite Sensorausgabesignalleitung anzeigen soll, ob sich der
Sperrbolzen in der Verriegelungsposition befindet. Bei dieser Ausführungsform
wird das Ausgangssignal des ersten Sensors einfach mit der ersten
Sensorausgabesignalleitung gekoppelt. Das Ausgangssignal des zweiten
Sensors jedoch wird mit einem den Antriebsmotor ansteuernden Signal
zu einem modifizierten Ausgangssignal derart logisch verknüpft, dass
das modifizierte Ausgangssignal anzeigt, dass sich der Sperrbolzen
in der Verriegelungsposition befindet, wobei das modifizierte Ausgangssignal
mit der zweiten Ausgabesignalleitung gekoppelt ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird eine maximale Zuverlässigkeit
für das
Signal der ersten Sensorausgabesignalleitung er reicht. Darüber hinaus
ist dieses Signal von dem Ausgangssignal des zweiten Sensors entkoppelt.
Das Ausgangssignal der zweiten Sensorausgabesignalleitung wird aus
dem Ausgangssignal des zweiten Sensors abgeleitet, wobei hier – ebenfalls
unter Umgehung der Steuerschaltung (des Controllers) – zusätzlich wenigstens
ein den Motor der ELV-Baugruppe ansteuerndes Signal verarbeitet
wird. Dieser Ausführungsform
liegt der Gedanke zugrunde, dass das Motoransteuersignal die Richtung
der Motorbewegung und somit anzeigt, ob sich der Sperrbolzen aus
der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition oder aus
der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition bewegt. Dieses
Motorrichtungssignal lässt
sich mit dem sowohl die Entriegelungsposition als auch die Verriegelungsposition
anzeigenden Ausgangssignal des zweiten Sensors zu dem gewünschten
Signal der zweiten Sensorausgabesignalleitung verknüpfen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
dieser zweiten Ausführungsform
ist der erste Sensor wiederum ein von den Sperrbolzen betätigter mechanischer Schalter,
vorzugsweise ein Mikrotaster. Vorzugsweise weist das Getriebebauteil
einen Permanentmagneten auf und umfasst der zweite Sensor einen Hall-Sensor.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung dieser zweiten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Sensorausgabesignalleitung durch einen logisch niedrigen
Pegel anzeigt, dass sich der Sperrbolzen in der Verriegelungsposition
befindet, dass der zweite Sensor einen logisch hohen Pegel liefert,
wenn sich das Getriebebauteil in einer Position befindet, in der
sich der angekoppelte Sperrbolzen in der Verriegelungsposition oder
in der Entriegelungsposition befindet, und dass das modifizierte Ausgangssignal
auf einen logisch niedrigen Pegel umgeschaltet wird, wenn das Ausgangssignal
des zweiten Sensors auf einen logisch hohen Pegel ansteigt, während das
den Antriebsmotor ansteuernde Signal anzeigt, dass sich der Sperrbolzen
in die Verriegelungsrichtung bewegt, und das modifizierte Ausgangssignal
auf einen logisch hohen Pegel umgeschaltet wird, wenn das Ausgangssignal
des zweiten Sensors auf einen logisch niedrigen Pegel abfällt, während das
den Antriebsmotor ansteuernde Signal anzeigt, dass sich der Sperr bolzen
in die Entriegelungsrichtung bewegt. Diese bevorzugte Ausführungsform
ermöglicht
beispielsweise eine einfache und zuverlässige Gestaltung der Schaltungsanordnung
unter Verwendung eines einzigen Flip-Flop-Bauelements, sofern das
den Antriebsmotor ansteuernde Signal einen zur Ansteuerung des Flip-Flop-Bauelements
geeigneten Pegel aufweist. Anderenfalls muss eine entsprechende
Pegelumsetzung zwischengeschaltet werden.
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Das
mit dem Ausgangssignal des zweiten Sensors verknüpfte, den Antriebsmotor ansteuernde Signal
kann beispielsweise ein eine Steuerelektrode eines Schaltbauelements
einer Motor-H-Brückenschaltung
des Antriebsmotors ansteuerndes Ausgabesignal der Steuerschaltung
(des Controllers) sein. Bei einer alternativen Ausführungsform
kann das mit dem Ausgangssignal des zweiten Sensors verknüpfte, den
Antriebsmotor ansteuernde Signal die über dem Antriebsmotor anliegende
Spannung sein.
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Vorteilhafte
und/oder bevorzugte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den
Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispielen
näher beschrieben,
wobei in den Zeichnungen:
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1 eine
schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen ELV-Baugruppe
und des angekoppelten Steuergeräts
zeigt;
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2 Signalverläufe bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
gemäß 1 veranschaulicht; und
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3 eine
Prinzipdarstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen ELV-Baugruppe
mit angekoppeltem Steuergerät ist.
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In 1 ist
die ELV-Baugruppe 1 durch eine Strich-Punkt-Linie schematisch dargestellt.
Die ELV-Baugruppe 1 ist über diverse Versorgungs- und Signalleitungen
mit einem Steuergerät 2 des
Kraftfahrzeugs gekoppelt. Die ELV-Baugruppe 1 enthält eine
Steuerschaltung in Form eines Controllers 4. Der Controller 4 erhält über die
Leitungen 9 seine Spannungsversorgung aus dem Steuergerät 2.
Darüber
hinaus ist der Controller 4 über Datensignalleitungen 10 mit
dem Steuergerät 2 gekoppelt. Über die Datensignalleitungen 10 tauscht
der Control ler 4 Informationen mit dem Steuergerät 2 aus,
wobei dies vorzugsweise in Form seriell übermittelter Statustelegramme
geschieht, wobei die Statustelegramme Informationen über den
Status (z. B. verriegelt/entriegelt) und diagnostische Informationen
enthalten.
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Die
ELV-Baugruppe 1 umfasst einen Sperrbolzen 3, der über ein
(in 1 nicht dargestelltes) Getriebe mit einem (ebenfalls
nicht dargestellten) Antriebsmotor gekoppelt ist. In 1 ist
schematisch lediglich ein Getriebebauteil 8 dargestellt,
welches mit dem Sperrbolzen 3 gekoppelt ist. Der Sperrbolzen 3 bewegt
sich entlang der Pfeilrichtung 5 zwischen einer Entriegelungsposition
und einer Verriegelungsposition hin und her. Wenn sich der Antriebsmotor
in einer Drehrichtung bewegt, so bewegen sich das Getriebe und der
Sperrbolzen von einer Entriegelungsposition in eine Verriegelungsposition.
Bei entgegengesetzter Motordrehrichtung bewegt sich der Sperrbolzen
von der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition. Beispielsweise
bewegt sich das in 1 schematisch dargestellte Getriebebauteil 8,
indem es sich um den Sperrbolzen 3 dreht, wobei sich das
Getriebebauteil 8 bei einer bevorzugten Ausführungsform
um etwa 360° dreht,
wenn sich der Sperrbolzen 3 von der Verriegelungsposition
in die Entriegelungsposition oder umgekehrt bewegt. Die in 1 schematisch
dargestellte ELV-Baugruppe 1 umfasst einen ersten Sensor 6 in
Form eines Mikrotaster-Umschalters, der direkt von dem Sperrbolzen 3 betätigt wird,
was durch die gestrichelte Linie 13 angezeigt ist. Sobald
sich der Sperrbolzen 3 bei seiner Bewegung in Entriegelungsrichtung
der Entriegelungsposition annähert,
wird der Umschalter 6 in die in 1 dargestellte
Position umgeschaltet. In dieser Position verbindet der Umschalter 6 die
Leitung 14 mit der ersten Sensorausgabesignalleitung 11,
welche mit dem Steuergerät 2 gekoppelt
ist und welche anzeigen soll, ob sich der Sperrbolzen 3 in
der Entriegelungsposition befindet. Verlässt der Sperrbolzen 3 bei
einer Bewegung in der entgegengesetzten Richtung, d. h. aus der
Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition, den Bereich
der Entriegelungsposition, so wird der Schalter 6 wiederum
um geschaltet, so dass er die Leitung 14 mit der zweiten
Sensorausgabesignalleitung 12 verbindet, welche ebenfalls
mit dem Steuergerät 2 gekoppelt
ist und welche anzeigen soll, ob sich der Sperrbolzen 3 in
der Verriegelungsposition befindet.
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Die
ELV-Baugruppe 1 weist ferner einen Hall-Sensor 7 auf,
auf welchen ein Permanentmagnet einwirkt, wobei der Permanentmagnet
mit dem Getriebebauteil 8 gekoppelt ist. Während sich
der Sperrbolzen 3 aus der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition
oder umgekehrt bewegt, dreht sich das Getriebebauteil 8 derart,
dass ein sich mit dem Getriebebauteil 8 bewegender Permanentmagnet
sowohl in der Verriegelungsposition als auch in der Entriegelungsposition
auf den Hall-Sensor 7 einwirkt, so dass dieser ein Ausgangssignal 18 mit
einem hohen Signalpegel ausgibt. Dieses Auslösen des Hall-Sensors 7 sowohl
in der Entriegelungsposition als auch in der Verriegelungsposition
ist durch die gestrichelte Linie 19 veranschaulicht. Das
Ausgangssignal 18 des Hall-Sensors 7, welches
sowohl in der Verriegelungsposition als auch in der Entriegelungsposition
einen hohen Pegel aufweist, ist mit einem Steuereingang 16 eines
Schaltbauelements 15 gekoppelt, welches beispielsweise
ein Feldeffekttransistor oder ein bipolarer Schalttransistor sein kann.
Ein hoher Signalpegel am Steuereingang 16 des Schaltbauelements 15 führt dazu,
dass die Leitung 14 mit Masse 17 gekoppelt und
somit auf einen niedrigen Signalpegel (Massepegel) gezogen wird. Je
nachdem, in welcher Position sich der Umschalter 6 befindet,
wird entweder die erste Sensorausgabesignalleitung 11 oder
die zweite Sensorausgabesignalleitung 12 mit der Leitung 14 gekoppelt
und bei eingeschaltetem Schaltbauelement 15 auf Masse gezogen.
Die beiden Sensorausgabesignalleitungen sind außerdem über die Leitungen 20 mit
dem Controller 4 gekoppelt, der die Sensorausgabesignale auswertet
und dementsprechend Statustelegramme zur Übertragung über die Datensignalleitung 10 erzeugt.
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Die
in 1 schematisch dargestellte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen ELV-Baugruppe
erlaubt es, auf einfache und zuverlässige Weise neben den Ausgabesignalen
des Controllers 4 zwei Sensorausgabesignale auf den Leitungen 11 und 12 zur
Verfügung
zu stellen, die zuverlässig
anzeigen, ob sich der Sperrbolzen in der Entriegelungsposition oder
der Verriegelungsposition befindet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
zeigen die beiden Sensorausgabesignalleitungen den zugehörigen Zustand
durch einen niedrigen Pegel an, wobei die erste Sensorausgabesignalleitung 11 einen
niedrigen Pegel (Massepegel) annimmt, sofern sich der Sperrbolzen
in der Entriegelungsposition befindet, und wobei die zweite Sensorausgabesignalleitung 12 einen niedrigen
Pegel annimmt, wenn sich der Sperrbolzen 3 in der Verriegelungsposition
befindet. Dies wird auf folgende Weise erreicht: Nähert sich
der Sperrbolzen 3 der Entriegelungsposition an, so schaltet
er den Umschalter 6, so dass dieser die Leitung 14 mit
der ersten Sensorausgabesignalleitung 11 verbindet, wie es
in 1 dargestellt ist. Wenn dann der Hall-Sensor 7 eine
Position des Getriebebauteils 8 erfasst, die entweder der
Entriegelungsposition oder der Verriegelungsposition entsprechen
kann, so gibt er auf dem Ausgang 18 einen hohen Spannungspegel
aus, welcher mit dem Steuereingang 16 des Schaltbauelements 15 gekoppelt
wird. Bei Empfang des hohen Pegels am Steuereingang 16 schaltet
das Schaltbauelement 15 die Leitung 14 auf Masse 17.
Dadurch wird zugleich die erste Sensorausgabesignalleitung 11 auf
Masse gezogen, was dem Steuergerät 2 anzeigt,
dass sich der Sperrbolzen 3 in der Entriegelungsposition
befindet. Wenn andererseits der Sperrbolzen 3 die Entriegelungsposition
verlässt
und sich in Richtung der Verriegelungsposition bewegt, so verlässt zunächst der
mit dem Getriebebauteil 8 gekoppelte Permanentmagnet die
Position des Hall-Sensors 7, woraufhin dessen Ausgangssignal 18 auf
einen niedrigen Pegel abfällt,
was zu einem Abschalten des Schaltbauelements 15 führt. Anschließend verlässt der
Sperrbolzen 3 die Entriegelungsposition, was zu einem Umschalten
des Umschalters 6 führt,
so dass dieser die Leitung 14 mit der zweiten Sensorausgabesignalleitung 12 verbindet.
Die mittels eines Pull-up-Widerstands auf hohen Pegel gezogene Leitung 12 bleibt
bei diesem Umschalten auf dem hohen Pegel, weil die Signalleitung 14 aufgrund
des ausgeschalteten Schaltbauelements 15 nicht mit Masse 17 verbunden
ist. Wenn dann der Sperrbolzen 3 und das mit ihm gekoppelte Getriebebauteil 8 die
Verriegelungsposition erreichen, so betätigt der Permanentmagnet des
Getriebebauteils 8 wiederum den Hall-Sensor 7,
welcher wiederum ein hohes Ausgangssignal am Ausgang 18 erzeugt.
Das hohe Ausgangssignal wird an die Steuerelektrode 16 des
Schaltbauelements 15 angelegt und schaltet dieses ein.
Daraufhin wird die mit der zweiten Sensorausgabesignalleitung 12 über den Umschalter 6 verbundene
Leitung 14 mit Hilfe des Schaltbauelements 15 auf
Masse 17 gelegt, wodurch die zweite Sensorausgabesignalleitung 12 auf
Masse (niedrigen Pegel) gezogen wird. Dies zeigt dem Steuergerät 2 an,
dass der Sperrbolzen 3 die Verriegelungsposition erreicht
hat.
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Somit
werden auf den beiden Sensorausgabesignalleitungen 11 und 12 jeweils
die Entriegelungsposition bzw. Verriegelungsposition eindeutig anzeigende
Signale aus einem Ausgangssignal des Hall-Sensors 7 erzeugt,
welches sowohl in der Entriegelungsposition als auch in der Verriegelungsposition einen
hohen Pegel annimmt. Dies wird auf sehr einfache und zuverlässige Weise
mit einem Mikrotaster-Umschalter 6 erreicht, auf den der
Sperrbolzen 3 direkt unmittelbar vor dem Erreichen der
Entriegelungsposition einwirkt.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der Signalverläufe in Abhängigkeit von dem zurückgelegten
Weg des Sperrbolzens 3 für das anhand von 1 beschriebene
Ausführungsbeispiel.
Der am unteren Rand der 2 gezeigte Pfeil veranschaulicht
den Weg von der Verriegelungsposition am linken Rand des Bildes
zu der Entriegelungsposition am rechten Rand des Bildes. Die Position
P1 kennzeichnet das Erreichen der Verriegelungsposition, wobei sich
der Sperrbolzen in dem Intervall zwischen dem linken Rand der Figur
und der Position P1 in der Verriegelungsposition befindet. Die Position
P2 kennzeichnet einen Ort, an dem der Sperrbolzen mechanisch entriegelt
ist. Um eine sichere Entriegelung zu erreichen, wird der Sperrbolzen
aber noch weiter bewegt, wobei die Position P4 als der Ort definiert
ist, an dem der Sperrbolzen 3 die Entriegelungsposition erreicht.
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Der
Signalverlauf 21 zeigt den über dem Weg aufgetragenen Spannungsverlauf
auf der ersten Sensorausgabesignalleitung 11. Die Spannung
auf der ersten Sensorausgabesignalleitung 11 soll sich
in der Verriegelungsposition sowie auf dem Weg von der Verriegelungsposition
bis kurz vor Erreichen der Entriegelungsposition P4 auf einem hohen
Pegel befinden und erst beim Erreichen der Entriegelungsposition
P4 auf einen niedrigen Pegel (z. B. Masse) abfallen. Darunter ist
der Signalverlauf 22 auf der zweiten Sensorausgabesignalleitung 12 gezeigt.
Diese soll in der Verriegelungsposition links neben der Position
P1. auf einem niedrigen Pegel verbleiben und im Übrigen auf dem Weg zur Entriegelungsposition und
in der Entriegelungsposition einen hohen Pegel aufweisen.
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Der
Signalverlauf 23 zeigt das Ausgangssignal 18 des
Hall-Sensors 7.
Dieses Ausgangssignal 18 nimmt einen hohen Pegel dann an,
wenn sich das Getriebebauteil 8 entweder in der Verriegelungsposition
oder in der Entriegelungsposition befindet, sich somit der Permanentmagnet
dem Hall-Sensor 7 annähert.
Dann befindet sich der Sperrbolzen 3 in dem Wegbereich
links neben der Position P1 oder rechts neben der Position P4. Der
Signalverlauf 24 zeigt den Spannungsverlauf auf der Leitung 14 am
Ausgang des Schaltbauelements 15 und stellt somit praktisch eine
Invertierung des Ausgangssignals 18 des Hall-Sensors 7 dar.
Der Balken 25 zeigt den jeweiligen Schaltzustand des Umschalters 6 an.
Im Bereich zwischen dem linken Rand der Figur und der Position P3,
dem Umschaltpunkt des Schalters 6, ist die Leitung 14 am
Ausgang des Schaltbauelements 15 mit der zweiten Sensorausgabesignalleitung 12 verbunden.
Beginnend an der Umschaltposition P3 bis zum rechten Rand der Figur
ist dann die Leitung 14 über den Umschalter 6 mit
der ersten Sensorausgabesignalleitung 11 verbunden.
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Bewegt
sich der Sperrbolzen 3 beispielsweise entlang des Weges
von dem linken Rand über
die Positionen P1, P2, P3 und P4 nach rechts, so wird folgendes
ausgeführt:
Zunächst
ist der Umschalter 6 so eingestellt, dass das Ausgangssignal
des Schaltbauelements 15 auf Leitung 14, das durch
den Signalverlauf 24 dargestellt ist, mit der zweiten Sensorausgabesignal leitung 12 verbunden
ist. Dadurch übernimmt
die zweite Sensorausgabesignalleitung 12 den Signalverlauf 24 auf
der Leitung 14, wie am Signalverlauf 22 zu erkennen
ist. Wenn das Ausgangssignal des Verlaufs 24 am Ort P1
auf einen hohen Pegel wechselt, so wechselt auch der Signalverlauf 22 des
zweiten Sensorausgabesignals auf einen hohen Pegel, wie dies durch
den Pfeil 26 angezeigt ist. Während dieser Zeit, in der die
Leitung 14 über den
Umschalter mit der zweiten Sensorausgabesignalleitung 12 gekoppelt
ist, ist die erste Sensorausgabesignalleitung 11 entkoppelt.
Damit deren Spannungsverlauf 21 auf einem hohen Pegel verbleibt,
ist beispielsweise ein Pull-up-Widerstand
vorgesehen, der die im Umschalter 6 entkoppelte erste Sensorausgabesignalleitung 11 auf
den hohen Pegel zieht. An den Zuständen der Signalleitungen ändert sich nichts,
bis der Sperrbolzen 3 die Position P3 erreicht, an welcher
er den Umschalter 6 betätigt,
so dass nunmehr die Leitung 14 am Ausgang des Schaltbauelements 15 mit
der ersten Sensorausgabesignalleitung gekoppelt ist und dabei die
zweite Sensorausgabesignalleitung entkoppelt wird. An den durch
die Pfeile 28 angezeigten Punkten der Signalverläufe 21 und 22 der
beiden Sensorausgabesignalleitungen wird einerseits die zweite Sensorausgabesignalleitung 12 vom
Ausgang des Schaltbauelements 15 abgetrennt und im weiteren
Verlauf (nach rechts) durch einen Pull-up-Widerstand auf einen hohen
Pegel gezogen, während
andererseits die erste Sensorausgabesignalleitung 11 mit
dem Ausgang des Schaltbauelements 15 auf Leitung 14 gekoppelt
wird. Somit folgt der weitere Verlauf 21 auf der ersten
Sensorausgabesignalleitung 11 dem Verlauf 24 am
Ausgang des Schaltbauelements 15, wie 2 zu
entnehmen ist. Wenn an der Position P4 der Ausgang des Schaltbauelements 15 (Signalverlauf 24)
auf einen niedrigen Pegel wechselt, so folgt der Verlauf 21 auf
der ersten Sensorausgabesignalleitung 11 diesem Pegelabfall, was
durch den Pfeil 27 angezeigt ist. Somit wird der gewünschte Signalverlauf
auf den beiden Sensorausgabesignalleitungen erreicht.
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3 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen ELV-Baugruppe 1.
Die ELV-Baugruppe 1 ist wiederum über eine Datensignalleitung 10 und
eine erste und eine zweite Sensorausgabesignalleitung 11 und 12 mit
dem Steuergerät 2 gekoppelt.
Bei der in 3 gezeigten Darstellung sind
die Versorgungsleitungen fortgelassen. Die ELV-Baugruppe enthält wiederum
eine Steuerschaltung, nämlich
den Controller 4'.
Dieser Controller 4' kommuniziert über die
Datensignalleitung 10 Statusinformationen an das Steuergerät 2.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erster
Sensor 29 direkt mit der ersten Sensorausgabesignalleitung 11 verbunden.
Dieser erste Sensor 29 spricht an, d. h. schaltet die Verbindung
zwischen Masse 35 und der Sensorausgabesignalleitung 11 ein,
wenn der Sperrbolzen 3 die Entriegelungsposition erreicht.
Somit fällt
der Pegel der ersten Sensorausgabesignalleitung 11 auf
einen niedrigen Pegel ab, wenn die Entriegelungsposition erreicht
ist. Wenn der Sensorschalter 29 geöffnet ist, sorgt wiederum ein
(in 3 nicht dargestellter) Pull-up-Widerstand dafür, dass
die Spannung auf der ersten Sensorausgabesignalleitung 11 auf
einen hohen Pegel gezogen wird. Der Ausgang des Sensorschalters 29 ist
außerdem über eine
Leitung 20 mit dem Controller 4' gekoppelt, welcher das Sensorausgangssignal
auswertet.
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Der
zweite Sensor, welcher in 3 wiederum
als Schalter 38 schematisiert dargestellt ist, spricht
an, wenn sich ein mit dem Sperrbolzen gekoppeltes Getriebebauteil
in einer Position befindet, in der sich der angekoppelte Sperrbolzen
in der Verriegelungsposition oder in der Entriegelungsposition befindet.
Dies bedeutet, dass der Schalter 38 sowohl in der Entriegelungsposition
als auch in der Verriegelungsposition die Leitung 31 mit
Masse 35 koppelt. Das Ausgangssignal des Sensorschalters 38 ist über Leitung 39 ebenfalls
mit einem Eingang des Controllers 4' gekoppelt, der das Sensorausgangssignal auswertet.
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Der
Controller 4' erzeugt
Steuersignale 36, die vier Schaltbauelemente einer Motor-H-Brückenschaltung 37 ansteuern.
Diese vier Steuersignale 36 bestimmen, welcher Anschluss
des Motors 33 entweder mit Masse 35 oder mit einem
Spannungsversorgungsanschluss 34 gekoppelt wird. Somit
bestimmen die Steu ersignale 36 unter anderem die Drehrichtung des
Motors 33. Über
zwei Abgriffleitungen 32 wird die Spannung über dem
Motor 33 abgegriffen und einer Logikschaltung 30 zugeführt. Die
Logikschaltung 30 empfängt
außerdem über Leitung 31 das
Ausgangssignal des Sensors 38. Die jeweilige Motordrehrichtung
bestimmt die Polarität
der Spannung auf den Abgriffleitungen 32, die von der Schaltung 30 ausgewertet
wird. Aus der über
den Abgriffleitungen 32 anliegenden Spannung kann die Schaltung 30 bestimmen,
in welcher Richtung sich der Motor 33 dreht, das heißt, ob sich
der Sperrbolzen aus der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition
oder aus der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition
bewegt. Ein niedriger Pegel auf der Leitung 31 zeigt an,
dass sich der Sperrbolzen entweder in der Verriegelungsposition
oder in der Entriegelungsposition befindet. Die Logikschaltung 30 erzeugt
ein modifiziertes Ausgangssignal, welches an die zweite Sensorausgabesignalleitung 12 angelegt
wird. Das modifizierte Ausgangssignal wird von der Logikschaltung 30 auf
einen logisch niedrigen Pegel umgeschaltet, wenn das Signal auf
Leitung 31 auf einen logisch hohen Pegel ansteigt, während die
Spannung auf den Abgriffleitungen 32 anzeigt, dass sich
der Sperrbolzen aus der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition,
dass heißt
in Verriegelungsrichtung, bewegt. Das modifizierte Ausgangssignal
wird von der Schaltung 30 auf einen logisch hohen Pegel umgeschaltet,
wenn das Signal auf Leitung 31, das Ausgangssignal des
Sensors 38, auf einen logisch niedrigen Pegel abfällt, während die
Spannung auf den Abgriffleitungen 32 anzeigt, dass sich
der Sperrbolzen aus der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition,
das heißt
in Entriegelungsrichtung, bewegt.
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Bei
einer Modifikation des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels
wird der Logikschaltung 30 anstelle der über die
Abgriffleitungen 32 zugeführten Spannung über den
Motor 33 eines oder mehrere der vier Steuersignale 36 zugeführt, dass
heißt
wenigstens ein Steuersignal 36, welches anzeigt, ob sich der
Motor in Entriegelungsrichtung oder in Verriegelungsrichtung bewegt.
Beispielsweise kann eines der vier Steuersignale 36 über ein
Flip-Flop mit dem Signal auf Leitung 31 verknüpft werden.
Bei den anhand von 3 beschriebenen Ausführungsformen
fiel das Signal auf Leitung 31 auf einen niedrigen Pegel ab,
sobald der Sperrbolzen entweder die Verriegelungsposition oder die
Entriegelungsposition erreicht hat. Sofern als Sensor 38 ein
Hall-Sensor verwendet wird, dessen Ausgangssignal direkt mit Leitung 31 verbunden
ist, kann auf Leitung 31 auch ein Signal verwendet werden,
welches bei Erreichen der Entriegelungsposition oder der Verriegelungsposition
auf einen hohen Pegel ansteigt. Auch ein solches Signal ist unter
Verwendung eines Flip-Flops mit einem der Steuersignale 36 in
einer Weise verknüpfbar,
dass das gewünschte,
auf Leitung 12 anzulegende Ausgangssignal erzeugt wird.