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Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
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In einem Automobil ist es unter anderem durch direkt am Lenkrad platzierte Bedienelemente und Sicherheitsvorrichtungen erforderlich, elektrische Signale zum Beispiel zwischen dem Lenkrad oder einem darin integrierten Steuergerät und einem im Fahrzeug-Bordnetz angeschlossenen Steuergerät zu übertragen. Die Datenübertragung kann dabei in beide Richtungen erfolgen. Beispiele für solche Signalübertragungen sind die Ansteuerung eines Airbags oder einer Hupe, von Multifunktionslenkradtasten, von Schaltwippen oder einer Lenkradheizung. Elektrische Leitungen benötigen dazu einen Längenausgleich, der die Drehbewegung des Lenkrades ausgleicht, damit diese nicht zu einer mechanischen Beanspruchung oder Beschädigung der Leitungen führt. Dies kann mit einer sogenannten Wickelfederkassette realisiert werden, einem speziellen Bauteil, in welchem Flachbandleitungen in einer speziellen Art und Weise in einem Gehäuse verlegt sind. Damit bei Drehung des Lenkrades diese Drehbewegung ausgeglichen wird, rollen die Flachbandleitungen in der Wickelfederkassette ab, wenn deren Deckel, auch als Nabe bezeichnet, gegenüber deren Gehäuse verdreht wird. Der generelle Aufbau und die Funktionsweise einer Wickelfederkassette ist Stand der Technik und zum Beispiel in der
DE 41 13 011 beschrieben.
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Informationen und Leistung werden elektrisch von feststehenden Fahrzeugteilen in das drehbare Lenkrad und zurück zu übertragen. Dies muss möglich sein, während das Lenkrad aus seiner Mittelstellung heraus zum Einschlagen der Räder bis zu den vorgegebenen Lenkanschlägen verdrehbar bleiben muss, mit mehreren Umdrehungen in jede Richtung. Dabei ist diese Funktion bei Leichtgängigkeit, Geräuscharmut und mit geringen Kosten über die gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeugs sicher zu stellen und zwar mindestens für eine, aber gewöhnlich für eine große Anzahl an, elektrische(n) Leitung(en) mit einem Querschnitt für Stromstärken bis 8 Ampere. Zum Beispiel kann es leicht nötig sein, 16 elektrische Leitungen ins Lenkrad zu führen. Des Weiteren besitzen die meisten Fahrzeuge ein einstellbares Lenkrad mit Höhen- und Längenverstellung, die Längenverstellung verändert den Abstand zum Fahrer hin. Dazu kann die Lenksäule teleskopierbar ausgebildet sein.
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Durch eine Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkrad, das drehfest mit einer durchgehend hohlen Lenkwelle verbunden ist, durch die mindestens ein elektrischer Leiter zur elektrischen Anbindung lenkradseitiger Steuereinrichtungen geführt ist, kann eine Wickelfederkassette ersetzt werden. Insbesondere betrifft dies Lenkeinrichtungen mit Flexible-Steering-Concept, FSC-Bauart, ohne mechanischen Durchtrieb zwischen einem Lenkrad und einem Lenkgetriebe, mit einer hydraulischen Rückfallebene aus einer an das Lenkrad gekoppelten Hydraulik-Fördereinheit, sowie einer an das Lenkgetriebe gekoppelten Hydraulik-Stelleinheit, über welche im Versagensfall auch ein über das Lenkrad vorgegebener Rad-Lenkeinschlag hergestellt werden kann. Zum bekannten Stand der Technik, was die FSC-Bauart betrifft, wird auf die
DE 10 2008 021 973 A1 verwiesen.
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Zum Stand der Technik gehören auch flexible Leiterbahnen und hochflexible Kabel, die sich zwischen bewegten Elementen mit elektrischen Anschlüssen als flexible Übertragungsmittel für elektrischen Strom bereits bewährt haben. Der Inhalt von
DE 10 2005 016 676 A1 und
EP 1 713 096 B1 , die solche Leiter beschreiben, soll somit, in dem für die Erfindung erforderlichen Umfang zum bekannten Stand der Technik gehörend, auch hier als offenbart gelten.
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Konventionell wurden die Signale meist über direkt verdrahtete Leitungen oder über widerstandskodierte Leitungen ins Lenkrad übertragen. Um der steigenden Anzahl an Funktionen im Lenkrad gerecht zu werden, wurden in den letzten Jahren verstärkt Bussysteme mit niedrigen Datenübertragungsraten, wie beispielsweise K-Bus oder LIN-Bus eingesetzt. Aufgrund neuer Funktionen bzw. Anforderungen könnte aber auch der Einsatz von Bussystemen mit höheren Übertragungsraten notwendig werden. Beispiele für solche Bussysteme sind CAN (Low-Speed- oder High-Speed-CAN) oder FlexRay, aber auch andere Bussysteme sind denkbar. Beim Einsatz eines solchen Bussystems ist aber gewöhnlich auf elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und/oder elektrostatische Entladung (ESD) zu achten, das heißt, eine sichere Datenübertragung muss gewährleistet sein trotz des Einflusses von elektromagnetischen Feldern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, elektrisch leitende Verbindungen ins Lenkrad, mit zum Beispiel Flachbandleitern, bereitzustellen, bei denen es nicht zu Übertragungsfehlern kommen kann, dass ein Einsatz von oben genannten Bussystemen mit sicherer Datenübertragung möglich ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der abhängigen Ansprüche.
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Nach der Erfindung ist eine Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkrad, zu dem mindestens ein elektrischer Leiter, insbesondere eine flexible Leiterbahn und/oder hochflexible Kabel und/oder Flachbandleitungen, zur elektrischen Anbindung lenkradseitiger Ausrüstung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter gegen die Einwirkung von diesen umgebenden magnetischen und/oder elektrischen und/oder elektromagnetischen Feldern ausgerüstet ist.
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Das hat den Vorteil, dass Übertragungsfehler vermieden werden und damit keine Unzufriedenheit beim Benutzer entsteht.
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Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Ausrüstung des elektrischen Leiters gegen die Einwirkung von diesen umgebenden magnetischen und/oder elektrischen und/oder elektromagnetischen Feldern aus einer Abschirmeinrichtung für den Leiter besteht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Ausrüstung von wenigstens zwei elektrischen Leitern gegen die Einwirkung von diese umgebenden magnetischen und/oder elektrischen und/oder elektromagnetischen Feldern aus paarweise sich kreuzenden Leitern besteht.
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Eine Kombination aus beiden vorstehenden vorteilhaften Ausführungen der Erfindung ist ebenfalls möglich, wodurch die Ausrüstung von wenigstens zwei elektrischen Leitern gegen die Einwirkung von diese umgebenden magnetischen und/oder elektrischen und/oder elektromagnetischen Feldern dann aus paarweise sich kreuzenden Leitern und einer Abschirmeinrichtung besteht.
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Aufgrund der Abschirmung und/oder den sich paarweise kreuzenden Leitern können hohe Übertragungsraten zur Signalübertragung ins Lenkrad eingesetzt werden, ohne dass aufgrund von Störungen durch Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und/oder elektrostatische Entladung (ESD) eine sichere Datenübertragung gefährdet ist. Dadurch können in Zukunft neuartige Anzeige- und Bedienelemente im Lenkradbereich eingesetzt werden, für die höhere Datenraten benötigt werden, ohne dass Einschränkungen am Sicherheitskonzept und/oder an der Funktionalität der Systeme hingenommen werden müssen.
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So können zum Beispiel Funktionserweiterungen im Fahrzeugbordnetz umgesetzt werden, Kostenersparnis kann erzielt werden, da mehrere Übertragungskanäle mit niedrigen Übertragungsraten vermieden, beziehungsweise zusammengefasst werden können. Außerdem wird die Funktionssicherheit gegenüber elektrischen Störungen gewährleistet.
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Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sehen vor, dass der elektrische Leiter mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zu wenigstens einem zweiten elektrischen Leiter und/oder zu elektrischer Ausrüstung umfasst. Wenn die elektrisch leitende Verbindung, insbesondere über Leitungsverbinder, eine Wickelfederkassette anbindet und umfasst, können auch Maßnahmen umgesetzt werden, die bei der Übertragung von Signalen mit einem Bussystem mit hoher Datenübertragungsrate eine sichere Datenübertragung garantieren, ohne den grundsätzlichen Aufbau der Wickelfederkassette zu ändern.
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Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsverbinder als Steckverbinder, insbesondere mit einem Gehäuse, ausgebildet sind. In dem Gehäuse können dann auch mehrere Leitungsverbinder mehrerer Flachbandleiter gehalten sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschirmung und/oder paarweise sich kreuzende Leiter als Ausrüstung gegen die Einwirkung von magnetischen und/oder elektrischen und/oder elektromagnetischen Feldern für den elektrischen Leiter und/oder die elektrisch leitende Verbindung und/oder die Wickelfederkassette und/oder die elektrische Lenkradausrüstung vorgesehen ist.
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Die folgende Beschreibung erklärt Ausführungsbeispiele von Flachbandleitern für eine Lenkeinrichtung mit elektrisch leitenden Verbindungen gemäß der Erfindung.
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Um die Wickelfederkassette bezüglich elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) und/oder elektrostatischer Entladung (ESD) robuster zu machen und Störungen durch elektromagnetische Felder zu verhindern, kann eine Einrichtung zur Sicherstellung der Signal-Übertragungsqualität an der Wickelfederkassette umgesetzt werden. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zum Einen können die Leitungen der Wickelfederkassette abgeschirmt werden, indem sie mit einem metallischen Schirm und/oder Mantel versehen werden, der an Masse angebunden wird. Hierbei ist unerheblich, ob das Flachband insgesamt oder nur partiell, zum Beispiel nur einzelne Leitungen auf dem Flachband, geschirmt wird. Auch die exakte Ausführung der Schirmung ist hier unerheblich. Denkbar sind hier unter anderem folgende Ausführungen einer Schirmung: Der Schirm kann als Mantel um das Flachband gelegt werden ohne feste Verbindung zum Flachband, beispielsweise als Metallgeflecht oder als Metallfolie. Oder der Mantel kann beispielsweise in Form einer dünnen Metallfolie mit dem Flachband fest verbunden werden, zum Beispiel durch Klebung. Oder das Flachband kann mit einem Metall komplett oder partiell, das heißt einzelne Leitungen auf dem Band, bedampft werden. Dabei kann die Schirmung an allen Flachbändern einer Wickelfederkassette, oder aber auch nur an einzelnen Flachbändern der Wickelfederkassette angebracht werden. Zum Anderen kann, alternativ oder zusätzlich zur Schirmung der Flachbänder, eine Schirmung der Wickelfederkassette, insbesondere deren Gehäuse und/oder deren Nabe, vorgesehen und diese an Masse angebunden werden. Auch hier ist die exakte Ausführung der Schirmung unerheblich. Denkbar sind hier unter anderem auch verschiedene Ausführungen. Der Schirm kann ohne feste Verbindung oder mit partieller Anbindung an das Gehäuse und/oder zur Nabe der Wickelfederkassette ausgebildet sein. Hier könnte beispielsweise ein Metallgeflecht oder eine Metallfolie verwendet werden. Der Schirm kann, beispielsweise in Form einer dünnen Metallfolie, auch mit dem Gehäuse und/oder der Nabe der Wickelfederkassette fest verbunden, zum Beispiel geklebt, werden. Oder das Gehäuse und/oder die Nabe kann mit einem Metall bedampft werden, komplett oder partiell. Dabei kann die Schirmung auch nur einseitig, vorzugsweise auf der Innenseite, auf Gehäuse und/oder Nabe aufgebracht werden.
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Alternativ dazu können auch sich paarweise kreuzende Leitungen, zum Beispiel auch durch Verdrillung, die Signalqualität bei Übertragung über Zwei-Leiter-Bussysteme, zum Beispiel High-Speed-CAN, bezüglich des Einflusses elektrischer und/oder magnetischer und/oder elektromagnetischer Störfelder verbessern. Die Leitungen auf Flachbändern sind nach dem Stand der Technik immer parallel zueinander angeordnet. Zur Optimierung von solchen elektrischen Systemen bzgl. elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) und/oder elektrostatischer Entladung (ESD) können zwei Leitungen eines Flachleiters so angeordnet sein, dass diese, gegeneinander isoliert, sich immer wieder kreuzen. So auf den Flachbändern sich kreuzende oder andere miteinander verdrillte Signal-Leitungen tragen zur Sicherstellung der Signalqualität bei, dadurch, dass auf den beiden sich kreuzenden oder miteinander verdrillten Leitern identische, zueinander invertierte Signale übertragen werden. Dabei ist unerheblich, wie viele sich kreuzende Leitungspaare auf einem Flachband angeordnet und/oder miteinander verdrillte Leitungspaare vorhanden sind. Wichtig ist, dass die einzelnen sich kreuzenden oder miteinander verdrillten Leitungen gegeneinander isoliert sind.
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Dabei kann eine der Optimierungsmaßnahmen alleine umgesetzt werden, es können aber auch mehrere Optimierungen miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Flachband mit insgesamt vier, zwei sich immer wieder kreuzenden und zwei parallel miteinander verlaufenden Leitern ausgestattet sein, dazu können noch paarweise miteinander verdrillte und einzeln metallisch abgeschirmte Leiter kommen, wobei auch noch zusätzlich insgesamt alle Leiter mit einem metallischen Schirm umgeben sein können.
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Nachfolgend wird der Aufbau eines erfindungsgemäßen Flachbands unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur zeigt, schematisch dargestellt, ein solches Flachband in einer Teilansicht.
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In der Figur ist eine Flachbandleitung 1 dargestellt, mit sechs, als Linien gezeichneten elektrischen Leitern 2, 3, 4, 5, 6, 7 die voneinander und von der Umgebung elektrisch isoliert festgelegt sind, durch ihre Einbettung in einem durchsichtigen, elastischen und elektrisch nicht leitenden Isolationsmaterial 8, das auch die äußere Form der Fachbandleitung 1 bestimmt. Vier Leiter 2, 3, 4, 5 verlaufen unterschiedlich beabstandet, parallel zueinander, in der Flachbandleitung 1 und zwei Leiter 6, 7 sind paarweise in einer Art Mäander, sich immer wieder kreuzend, im Isolationsmaterial 8 verlegt. So in der Flachbandleitung 1 sich kreuzende Signal-Leitungen 6, 7 tragen zur Sicherstellung der Signalqualität bei, dadurch, dass auf den beiden sich kreuzenden Leitungen 6, 7 identische, zueinander invertierte Signale übertragen werden. Das dient zur Optimierung des elektrischen Systems bzgl. elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) und/oder elektrostatischer Entladung (ESD), wenn die Flachbandleitung 1 zwischen dem nicht gezeichneten Lenkrad oder einem darin integrierten Steuergerät und einem im Fahrzeug-Bordnetz angeschlossenen, ebenfalls nicht gezeichneten Steuergerät verlegt ist.
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Ein Ende der Flachbandleitung 1 ist mit Steckverbindern in einem Gehäuse 9 versehen, zur Verbindung zum Beispiel mit einer Wickelfederkassette. Das andere Ende ist als Bruchlinie 10 gezeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4113011 [0002]
- DE 102008021973 A1 [0004]
- DE 102005016676 A1 [0005]
- EP 1713096 B1 [0005]
