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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftfahrzeuge, die mit
einer elektrischen Servolenkung ausgestattet sind. Im Spezielleren
bezieht sie sich auf eine Freigabe- oder Entriegelungsvorrichtung
für das Lenkungssystem
eines solchen Fahrzeugs, wobei diese Vorrichtung nach einer vorausgehenden
Sperrung oder Verriegelung eben dieses Lenkungssystems in Aktion
tritt.
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Die
meisten Kraftfahrzeuge sind mit einer Sperrvorrichtung für die Lenkung
ausgestattet, die aktiviert wird, wenn das Fahrzeug nicht benutzt
wird, um dadurch als Diebstahlsicherung zu dienen, dass das Fahrzeug am
Fahren gehindert wird.
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Die
Sperrung des Lenkungssystems eines Kraftfahrzeugs, das mit einer
dazu vorgesehenen Vorrichtung ausgestattet ist, findet für gewöhnlich dadurch
statt, dass der Benutzer das Lenkrad bis in eine Winkelposition
zum Einrasten dieser Sperrvorrichtung dreht, die dann eine mechanische
Verriegelung der Lenksäule durchführt. Der
umgekehrte Vorgang zum Entriegeln der Lenkung erfordert in manchen
Fällen
eine manuelle Krafteinwirkung auf das Lenkrad, ohne über eine
Hilfe zu verfügen,
damit das Entriegelungselement, das sich in manchen Fällen unter
Last verklemmt, sich aus seiner verriegelten Stellung befreien kann.
Darüber
hinaus kann der Fahrer des Fahrzeugs im Falle eines elektrischen
Diebstahlsicherungssystems in manchen Fällen nicht erkennen, ob das
Diebstahlsicherungssystem in der verriegelten Stellung verblieben
ist, was das nächste Ingangsetzen
des Fahrzeugs verhindert.
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Um
diese Nachteile zu verhindern, wurde bereits in der Veröffentlichung
DE 10016487 A eine
Lenkungsentriegelungsvorrichtung vorgeschlagen, die es unter Nutzung
der speziellen Eigenschaften eines bestimmten Typs von Servolenkungen,
und zwar den elektrischen Servolenkungen, dem Benutzer erspart,
eine manuelle Krafteinwirkung aufzubringen, um das Lenkungssystem
zu entriegeln, und gleichzeitig die Gefahr einer Losfahrsperre umgangen
wird, wobei diese Vorrichtung eine Automatisierung des Entriegelungsvorgangs sicherstellt.
Eine solche Lenkungsentriegelungsvorrichtung für ein mit einer elektrischen
Servolenkung ausgestattetes Fahrzeug umfasst einerseits einen auf
die Lenksäule
oder ein anderes Teil des Lenkungssystems einwirkenden Verriegelungsmechanismus,
und andererseits Ansteuerungseinrichtungen, die dem elektrischen Hilfsmotor
der Lenkung zugeordnet sind und Signale aufnehmen, die aus mindestens
einem Auslöseeintritts- und/oder
Fahrzeugzustandssensor stammen, um den elektrischen Hilfsmotor anzusteuern
und die Lenksäule durch
die Wirkung dieses Motors in Drehung zu versetzen, oder ein anderes
Teil des Lenkungssystems translatorisch anzutreiben oder anders
zu bewegen, bis ein Nullmoment oder eine Kraft Null oder ein Restmoment oder
eine Restkraft mit einem Wert von praktisch Null erreicht wird,
bei dem oder der sich der Verriegelungsmechanismus der Lenkung entriegeln
kann.
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Auf
diese Weise wird die elektrische Servolenkung, wenn der Benutzer
das Fahrzeug anfahren möchte,
automatisch angesteuert, um die Lenksäule sich drehen zu lassen oder
irgendein anderes Teil des Lenkungssystems zu bewegen, bis ein Moment-
oder Kräftewert
erreicht wird, der sich auf den Verriegelungsmechanismus der Lenkung
so auswirkt, dass die Entriegelung problemlos stattfinden kann.
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Eine
solche Vorrichtung erbringt die folgenden Ergebnisse und Vorteile:
- – In
erster Linie bietet sie dem Benutzer die Möglichkeit, keine manuelle Kraft
mehr aufbringen zu müssen, um
das Lenkungssystem freizugeben, weil der elektrische Hilfsmotor
dieser Lenkung genutzt wird, um die Lenksäule sich drehen zu lassen oder
irgendein anderes Teil des Lenkungssystems in Bewegung zu setzen,
bis die Entriegelung möglich
wird, so dass der „Komfort" erhöht ist.
In dieser Hinsicht ist festzuhalten, dass das Eintreten einer elektrischen
Servolenkung für
eine solche Funktion keinerlei Problem aufwirft, auch dann nicht,
wenn der Wärmemotor
des Fahrzeugs noch im Stillstand ist (was bei einer hydraulischen Servolenkung
nicht der Fall ist, die eine vom Wärmemotor angetriebene Pumpe
benötigen
würde).
- – Die
Automatisierung der vorgeschlagenen Vorrichtung, die mit „Intelligenz" ausgestattet ist,
macht jede Nichtentriegelung des Systems unmöglich, die von einem zu starken
Moment oder einer zu starken Kraft herrührt und das Anlassen des Motors
unmöglich
macht. In allen Kraftfahrzeugen wird nämlich, sei das Verriegelungssystem
nun mechanisch, elektrisch oder anders geartet, wenn keine Entriegelung
des Sperrsystems stattfindet, das Anlassen des Fahrzeugs unterbunden.
- – Das
vorgeschlagene System besitzt einen einfachen und wirtschaftlichen
Aufbau. Einerseits kann es Sensoren und Detektoren und einen elektronischen
Rechner verwenden, die bereits im Fahrzeug vorhanden sind. Andererseits
erfordert es keinen Umbau des Lenkungssystems des Fahrzeugs und
verwendet einen herkömmlichen
oder bestehenden Verriegelungsmechanismus für die Lenksäule oder ein anderes Teil des Lenkungssystems,
wobei auch dieser Mechanismus keine Änderung oder Anpassung notwendig
macht.
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Außerdem wird
in der Veröffentlichung
DE 199 40 323 A1 ein
Kraftfahrzeug mit einer über
einen Elektromotor angetriebene Lenkhilfe beschrieben, wobei nur
Mittel zu Unterbrechung des Betriebes des Elektromotors mit Mitteln
zur Zugangskontrolle des Fahrzeuges in Verbindung stehen.
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Weiterhin
wird in der Veröffentlichung
DE 196 01 827 A1 ein
Lenksystem für
ein Kraftfahrzeug beschrieben, wobei bei einer bestimmten, vorgegebenen
Betriebsbedingung das Lenkrad durch eine Ansteuerung des Stellantriebes
in eine bestimmte Stellung gebracht wird. Hierbei wird allerdings
nur erreicht, dass der Fahrer nach dem Abstellen des Fahrzeuges
das Lenkrad nicht selbst in die Arretierposition drehen muss.
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Die
Veröffentlichung
FR 2 821 312 A1 beschreibt außerdem eine
Lenkungsblockiervorrichtung für
ein Kraftfahrzeug, das mit einer elektrischen Servolenkung ausgestattet
ist, wobei die Vorrichtung eine Automatisierung des Blockiervorganges
sicherstellt und die Lenksäule
durch die Wirkung eines elektrischen Hilfsmotors in Drehung versetzt
wird bis eine Position erreicht wird in der die Verriegelungseinrichtung
einrastet.
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Die
Entriegelungsvorrichtungen, so wie sie in den vorgenannten Veröffentlichungen
und insbesondere in der
DE
10016487 A beschrieben sind, umfassen allerdings immer
noch Nachteile oder Unzulänglichkeiten, insbesondere
vom Standpunkt der Funktionssicherheit und der Anpassung des Funktionsablaufs
an gewisse besondere Situationen her, weil diese Vorrichtungen über keine „Intelligenz" verfügen. Insbesondere
wird eine Situation nicht berücksichtigt,
die aber relativ häufig
auftritt, und zwar, wenn das Leitrad des Kraftfahrzeug während des
automatischen Entriegelungsvorgangs auf ein feststehendes Hindernis
wie einen Randstein trifft, bevor die Entriegelung der Lenkung erreicht
wurde.
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Entriegelungsvorrichtung
von der vorstehend angegebenen Art so zu verbessern, dass ihr Funktionsablauf
solchen Situationen angepasst wird, damit diese Vorrichtung wirklich
funktionsfähig
und zuverlässig
ist.
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Dazu
hat die Erfindung eine Lenkungsentriegelungsvorrichtung der betreffenden
Art für
ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand, bei dem die Ansteuerung des elektrischen
Hilfsmotors zur Entriegelung der Lenkung automatisch von Steuereinrichtungen
am Ende einer vorbestimmten Zeit unterbrochen wird, wenn das Moment
oder die Kraft Null oder praktisch Null am Ende dieser Zeit nicht
erreicht wurde. Dies bietet eine Sicherheit vor allem dann, wenn
ein Rad des Fahrzeugs vor der Entriegelung der Lenkung auf ein Hindernis
wie einen Randstein trifft.
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Vorteilhafter
Weise wird die Ansteuerung des elektrischen Hilfsmotors von den
Steuereinrichtungen am Ende einer ersten vorbestimmten Zeit automatisch
rückgängig gemacht,
um die Lenksäule
in Drehung zu versetzen oder ein anderes Teil des Lenkungssystems
in der zur Ausgangsrichtung umgekehrten Richtung zu bewegen, bis
ein Moment oder eine Kraft Null oder praktisch Null im Verriegelungsmechanismus
entsteht, oder bis eine weitere vorbestimmte Zeit erreicht wird,
und zwar, wenn das Moment oder die Kraft Null oder praktisch Null
nicht am Ende der ersten vorbestimmten Zeit erreicht wurde. Somit
bietet die Erfindung selbst dann eine wirksame Lösung, wenn bei einem anfänglichen
Entriegelungsversuch (wobei die Lenkung in einer Richtung bewegt
wird) ein Rad des Fahrzeugs auf ein Hindernis trifft, beispielsweise
gegen einen Randstein stößt. Darüber hinaus
wird der Vorgang im Falle eines Nichterreichens der Entriegelung
mit der zweiten Drehrichtung des elektrischen Hilfsmotors am Ende
einer bestimmten Zeit unterbrochen, ganz egal, was die Ursache dafür war.
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Die
Erfindung berücksichtigt
auch die Annahme, nach der zum Zeitpunkt der Entriegelungsanforderung
für die
Lenkung das Moment oder die Kraft am Verriegelungsmechanismus schon
Null oder praktisch Null ist. In diesem letztgenannten Fall findet
keine Ansteuerung des elektrischen Hilfsmotors zum Entriegeln der Lenkung
statt (weil diese Ansteuerung unnötig wird).
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In
der einfachsten Ausführungsform
der erfindungsgegenständlichen
Lenkungsentriegelungsvorrichtung „weiß" diese Vorrichtung im Entriegelungsaugenblick
nicht, welches Moment oder welche Kraft in diesem Augenblick anliegt.
Der Rechner gibt dann dem Lenkungssystem einen Befehl zur Winkelverschiebung
mit vorher festgelegten Grenzwerten nach rechts, dann gegebenenfalls
nach links, oder umgekehrt, bis die Entriegelung der Lenkung erfasst
wird, aber ohne die zu bevorzugende Richtung zu berücksichtigen,
um den Entriegelungszustand direkt zu erreichen.
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Um
diesen Nachteil zu vermeiden, können
im Falle eines Kraftfahrzeugs, das mit einem Winkelpositionssensor
für die
Lenksäule,
der ein Lagesensor sein kann oder auch nicht, oder einem Positionssensor
für ein
anderes Teil des Lenkungssystems ausgestattet ist, die Steuereinrichtungen,
die zur Vorrichtung der Erfindung gehören, dazu vorgesehen sein,
die anfängliche
Winkelposition oder die Position eines anderen Teils des Lenkungssystems,
d.h. die Position zum Zeitpunkt der Erfassung des Auslösungseintritts,
mit vorher festgelegten Verriegelungswinkelpositionen der Verriegelung
der Lenksäule
durch den Verriegelungsmechanismus, oder vorher festgelegten Verriegelungspositionen
eines anderen Teils des Lenkungssystems zu vergleichen, und um das
anfängliche
Drehenlassen des elektrischen Hilfsmotors in einer Richtung anzusteuern,
die der kürzesten
Verschiebung zwischen der Anfangsposition und einer Verriegelungsposition
entspricht, um einen Entriegelungsversuch in einer zur notwendigen
Richtung umgekehrten Richtung zu verhindern. Anders ausgedrückt ermöglicht es
die Vorrichtung, indem die Information eines Winkel- oder Positionssensors,
beispielsweise eines Lagesensors, der die Winkelposition oder einen
anderen Bezug auf den Wert „Null" angibt, die Lenksäule drehen
zu lassen oder irgendein anderes Teil des Lenkungssystems in der
notwendigen Richtung zu verschieben, um das am Verriegelungsmechanismus
anliegende Restmoment aufzuheben, wobei die Lenksäule oder
ein anderes Teil der Lenkung zur nächstliegenden Entriegelungsposition
gebracht wird.
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Der
Auslöseeintritts-
und/oder Zustandsdetektor, den die Lenkungsentriegelungsvorrichtung
braucht, ist ein Detektor, der das Einstecken eines Zündschlüssels, einer
Magnetkarte oder eines anderen entsprechenden Mittels erfasst, um
das Fahrzeug in den Losfahrzustand zu versetzen (Vorgang des „Kontaktherstellens"). Auf alle Fälle erzeugen
die Auslöseeintritts-
und/oder Zustandsdetektoren elektrische Signale, die an die Steuereinrichtungen übertragen
werden, wo sie verarbeitet und zusammengefasst werden, um zu veranlassen,
dass die Lenksäule
durch den elektrischen Hilfsmotor in Drehung ver- oder ein anderes
Teil des Lenkungssystems in Bewegung gesetzt wird, indem dieser
Motor mit einer Leistung versorgt wird, die ausreicht, um das Moment
oder die Kraft, das/die am Verriegelungsmechanismus anliegt, zu
Null oder praktisch Null zu machen, sobald sich dieser Mechanismus
automatisch in die entriegelte Position begibt, sobald das Moment oder
die Kraft ausreichend niedrig wird. Was die Steuereinrichtungen
anbelangt, die ins Spiel kommen, um den elektrischen Hilfsmotor
anzusteuern, indem sie die Signale der Auslöseeintritts- und/oder Zustandsdetektoren und
des Moment- oder Positionssensors empfangen und verarbeiten, um
den Entriegelungsvorgang zu prüfen, so
bestehen diese vorteilhafter Weise aus einem elektronischen Rechner.
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Die
Erfindung wird mittels der folgenden Beschreibung mit Bezug auf
die beigefügte
Schemazeichnung verständlicher,
die beispielhaft eine Ausführungsform
dieser Lenkungsentriegelungsvorrichtung für ein mit einer elektrischen
Servolenkung ausgestattetes Fahrzeug darstellt.
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Die
einzige Figur der Zeichnung stellt stark schematisiert ein Beispiel
einer elektrischen Kraftfahrzeugservolenkung mit einer Verriegelungsvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung dar.
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Diese
Zeichnung zeigt die gewöhnlichen
Bestandteile einer Kraftfahrzeuglenkung 2, und zwar ein Lenkrad 3,
das mit einer Lenksäule 4 verbunden
ist, deren Ende, das vom Lenkrad 3 entfernt liegt, ein
Ritzel 5 trägt,
das mit einer Zahnstange 6 in Eingriff gelangt, wobei die
beiden Enden der Zahnstange 6 jeweils mittels Pleuelstangen
mit den beiden Leiträdern 7 und 8 des
betreffenden Fahrzeugs verbunden sind.
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Die
Lenkung 2 umfasst einen Verriegelungsmechanismus 9 mit
Diebstahlsicherungsfunktion, der auf der Lenksäule 4, beispielsweise
unter dem Lenkrad 3 angeordnet ist. Es handelt sich beispielsweise
um einen Verriegelungsmechanismus 9, der durch Einstecken
eines Zündschlüssels in
ein Zündschloss
deaktiviert wird, und der aktiviert ist, wenn der Zündschlüssel aus
dem Schloss entnommen wurde.
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Da
es sich hier um eine elektrische Servolenkung handelt, ist ein elektrischer
Hilfsmotor 10 mit zwei Drehrichtungen vorgesehen, dessen
Ausgangswelle mittels einer mechanischen Übersetzung 11 mit
der Lenksäule 4 gekoppelt
ist, um dieser ein Motordrehmoment zu erteilen.
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Der
elektrische Hilfsmotor 10 wird von einem elektronischen
Rechner 12 gesteuert. Dieser empfängt unter anderem ein elektrisches
Signal S1, das von einem Widerstandsmomentsensor 13 abgegeben
wird, der auf der Lenksäule 4 zwischen
dem Verriegelungsmechanismus 9 und dem Angriffspunkt der
mechanischen Übersetzung 11 angeordnet
ist (sich nicht unbedingt an der in der Zeichnung dargestellten
Stelle befinden muss).
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Der
elektronische Rechner 12 empfängt auch ein elektrisches Signal
S2, das von einem Auslöseeintritts-
oder Zustandsdetektor 15 abgegeben wird, insbesondere einem
Detektor zum Erfassen des Vorhandenseins des Zündschlüssels im Zündschloss, oder eines anderen
gleichwertigen Systems, wobei dieser Zustand zum Zeitpunkt einer
Auslöseeintrittserfassung
zulässt,
dass die Entriegelungsvorrichtung in Aktion tritt.
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Der
Rechner 12, der das elektrische Signal S2 empfängt und
verarbeitet, das vom Auslöseeintritts- oder
Zustandsdetektor 15 abgegeben wurde, erzeugt, wenn dieses
Signal anzeigt, dass sich das Fahrzeug in der Startphase befindet,
eine Ansteuerung des elektrischen Hilfsmotors 10 bis zur
Entriegelung der Lenkung 2 durch den Verriegelungsmechanismus,
und zwar nach einem vollautomatischen Funktionsablauf.
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Genauer
ausgedrückt
wird, sobald der Auslöseeintritt
stattfindet, der elektrische Hilfsmotor 10 mit Energie
versorgt, um sich in einer bestimmten Richtung zu drehen, und mit
einer Leistung, die ausreicht, um ein Moment auf die Lenksäule 4 auszuüben und
deren Entriegelung zuzulassen. Die Drehung der Lenksäule 4 hört, sobald
die Entriegelung festgestellt wird, oder nach einer vorbestimmten
Zeit auf.
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Noch
genauer, wenn am Ende der vorbestimmten Zeit t die Entriegelung
der Lenkung 2 nicht festgestellt wird, wird der elektrische
Hilfsmotor 10 mit Energie, um sich in der umgekehrten Richtung
zu drehen, und mit einer Leistung versorgt, die ausreicht, um ein
Drehmoment an der Lenksäule 4 zu
erzeugen und nun ihre Entriegelung zuzulassen. Die umgekehrte Drehung
der Lenksäule 4 hört auf,
sobald die Entriegelung dieser Säule
festgestellt wird, oder nach Ablauf einer weiteren vorbestimmten
Zeit t'.
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Eine
etwaige Warnleuchte 14, wie etwa ein Leuchtmelder, kann
den Fahrer des Fahrzeugs über
die Unmöglichkeit
in Kenntnis setzen, die Lenkung 2 im Rahmen der vorstehend
beschriebenen automatischen Funktionsabläufe zu entriegeln. Der Fahrer
kann dann eine herkömmliche
manuelle Entriegelung versuchen.
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Wird
zum Zeitpunkt der Anforderung der Entriegelung diese sofort festgestellt,
findet der vorstehend beschriebene Vorgang (da er unnötig wird)
nicht statt.
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Die
vorstehend beschriebene Lenkungsentriegelungsvorrichtung lässt sich
auf jedes Kraftfahrzeug anwenden, das mit einer elektrischen Servolenkung
und einem Verriegelungsmechanismus für die Lenksäule (oder einem Verriegelungssystem,
das auf ein anderes Teil des Lenkungssystems wirkt) ausgestattet
ist.
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Man
würde den
Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist,
nicht verlassen, wenn:
- – irgendeine Messeinrichtung
für das
Moment, nicht unbedingt ein einem Torsionsstab zugehöriger Momentsensor
oder ein Kräftesensor
verwendet würde;
- – der
Funktionsablauf der Vorrichtung mittels eines Positionssensors der
Lenkung, beispielsweise eines Winkelpositionssensors oder eines
Positions- oder
Verschiebungssensors für
irgendein Teil dieser Lenkung geprüft würde oder auch nicht;
- – dem
Rechner andere, zusätzliche
Funktionen für
einen verbesserten Funktionsablauf der Vorrichtung zugeteilt würden;
- – die
Vorrichtung auf Fahrzeuge angewandt würde, deren Verriegelungsmechanismus
nicht unbedingt durch einen Zündschlüssel aktiviert
oder deaktiviert wird, sondern von irgendeinem anderen Mittel wie
einer codierten Magnetkarte, die eingesteckt oder entnommen werden
muss;
- – die
Vorrichtung für
eine Lenkung bestimmt wäre,
bei welcher der Verriegelungsmechanismus irgendeine Position im
Lenkungssystem, nicht unbedingt an der Lenksäule, einnimmt, wobei dieser
Verriegelungsmechanismus sogar am Hilfsmotor angebracht werden kann;
- – die
Vorrichtung auf elektrische Servolenkungen aller Auslegungen angewandt
würde,
ganz egal, um welchen Wirkungspunkt oder welche Wirkungsfunktion
es sich im Lenksystem vor allem handelt, wobei sich der Wirkungspunkt
an der Lenksäule,
dem Ritzel oder der Zahnstange befinden kann und die Wirkungsfunktion
je nach dem bewegten Teil eine Dreh- oder Translationsansteuerung
sein kann.
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