DE19525138A1

DE19525138A1 - Elektrisches Bauteil für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19525138A1
Application number: DE19525138A
Authority: DE
Inventors: Jakob Marquardt
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: DE19525138B4

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil zur Anordnung an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Kraftfahrzeug befinden sich elektrische Komponenten, die durch Schalter und Bedienelemente vom Benutzer betätigt werden. Bestimmte Schaltfunktionen, die auch während der Fahrt durch den Fahrzeugführer ausgelöst werden müssen, wie die Fahrtrichtungsanzeiger, die Umschaltung zwischen Fern- und Abblendlicht, die Lichthupe, die Scheibenwischer, die Scheibenwaschanlage usw. werden im allgemeinen mittels in der Nähe des Lenkrades angeordneter Schalter bedient. Insbesondere sind dazu Schalter am Lenkrad angeordnet, die sogenannten Lenkstockschalter, bei denen mit einem Bedienelement mehrere Schaltfunktionen gesteuert werden.

Lenkstockschalter sind in vielfältiger Ausführung bekannt. Beispielsweise zeigt die DE-PS 41 27 076 einen derartigen Lenkstockschalter zur Anordnung an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs. Der Lenkstockschalter besitzt ein Gehäuse, in dem als Sensoren dienende elektrische Schalter zur Erfassung einer mehrere Zustände besitzenden Schaltfunktion und zur Erzeugung von Schaltsignalen entsprechend dem Zustand der Schaltfunktion angeordnet sind. Zur Bedienung der Schalter ist am Gehäuse ein Schalthebel als Bedienelement derart bewegbar gelagert, daß eine Wirkverbindung zwischen dem Schalthebel und den Schaltern zur Änderung des Zustandes der Schaltfunktion herstellbar ist.

Im allgemeinen sind bei einem Kraftfahrzeug mehrere dieser Lenkstockschalter am Lenkrad angeordnet. Dadurch entsteht ein hoher Montageaufwand. Die Lenkstockschalter sind jeweils mit elektrischen Leitungen versehen, deren Zahl etwa der Anzahl der im Lenkstockschalter befindlichen Schalter entspricht, so daß umfangreiche Kabelbäume im Bereich des Lenkrades zu verlegen sind. Hinzu kommt, daß auch weitere elektrische Komponenten, wie Motoren, Aggregate u. dgl. in diesem Bereich zu verkabeln sind. So sind bei heutigen Kraftfahrzeugen allein im Bereich des Armaturenbretts oft mehr als 100 Kabel und Steckverbindungen unterzubringen. Es ist unmittelbar ersichtlich, daß eine derartige konventionelle Verkabelung einen kaum noch beherrschbaren Umfang erreicht hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zur Anordnung an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeug bestimmtes elektrisches Bauteil, das Sensoren zur Erfassung von Schaltfunktionen enthält, derart weiterzuentwickeln, daß die Verkabelung vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Bauteil durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Für das erfindungsgemäße elektrische Bauteil bietet es sich insbesondere an, die in den bisherigen Lenkstockschaltern vorhandenen Funktionen, wie die Betätigung der Fahrtrichtungsanzeiger, der Scheibenwischeranlage, der Geschwindigkeitsregelanlage o. dgl., mit der elektrischen Lenkradverriegelung als Aktor zusammen in ein Modul zu integrieren. Weiter können auch Bedientasten im Lenkrad, die beispielsweise für die Hupe, das Autoradio o. dgl. bestimmt sind, über eine mit dem Trägerelement in Verbindung stehende Kontaktspirale mit dem Modul zusammenwirken. Es ist weiter vorteilhaft, im Modul einen Sensor zur Erfassung des Lenkwinkels anzuordnen, wobei dieser Sensor in der Art einer Lichtschranke ausgebildet sein kann. Für die im Modul angeordneten Sensoren und Aktoren genügt eine Signalverarbeitungseinheit, wobei über eine Leiterplatte, ein Stanzgitter o. dgl. die Verbindungsleitungen zwischen den Sensoren sowie Aktoren und der Signalverarbeitungseinheit hergestellt sind. Weitere Verbindungsleitungen führen von der Signalverarbeitungseinheit zu einem Steckerelement, das als Schnittstelle zum Anschluß einer Datenleitung für die externe Signalübertragung des Moduls dient.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Modul an ein Bus-System angeschlossen. Die Signalverarbeitungseinheit ist derart ausgebildet, daß dem Modul zugeführte Bus-Signale in Steuersignale für die Aktoren und gegebenenfalls Sensoren umgewandelt werden. Umgekehrt werden die von den Sensoren erzeugten Schaltsignale sowie gegebenenfalls weitere Signale der Aktoren in der Signalverarbeitungseinheit wiederum in Bus-Signale umgewandelt und an einen Bus-Knoten im Kraftfahrzeug weitergeleitet. Die Signalverarbeitungseinrichtung dient dann gleichzeitig als Bus-Anschluß für das Modul. Es kann sich dabei sogar weiter anbieten, den Bus-Knoten ebenfalls in das Modul zu integrieren. Vorteilhafterweise wird das Modul an dem als Bus-Knoten ausgebildeten Zündstartschalter des Kraftfahrzeugs angeschlossen.

Das Gehäuse für das elektrische Bauteil kann ungefähr zylinderförmig ausgestaltet sein, wobei die Lenkradsäule eine ungefähr in der Achse des Zylinders verlaufende Öffnung im Gehäuse durchsetzt. Bei dem Gehäuse kann es sich um ein einstückiges, gemeinsames Teil für alle im Modul befindliche Sensoren und Aktoren handeln. Alternativ kann auch ein erstes Gehäuse für einen Sensor und/oder Aktor vorgesehen sein. An diesem ersten Gehäuse können weitere Gehäuse für Sensoren und/oder Aktoren derart angeordnet sein, daß die Gehäuse zu einem integrierten Modul verbunden sind. Es bietet sich dabei an, die Verbindung über eine Schnappverbindung zwischen den Gehäusen herzustellen.

Das elektrische Bauteil der Erfindung ist als integriertes Modul ausgebildet und bildet eine Bau- und Montageeinheit. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen daher insbesondere darin, daß das Modul komplett vormontierbar ist. Danach ist das Modul lediglich im Kraftfahrzeug am Lenkrad zu befestigen und die Datenleitung an der Schnittstelle aufzustecken. Es handelt sich somit um ein einfach zu montierendes Bauteil mit einem sehr geringen Montageaufwand im Kraftfahrzeug. Es resultiert daraus eine beträchtliche Kosten- und Zeiteinsparung bei der Montage.

Für sämtliche Sensoren und Aktoren im Modul ist nur eine einzige Datenleitung notwendig. Der Aufwand für die Verkabelung ist damit sehr stark reduziert.

In das Modul können weitere Funktionen durch Anordnung weiterer Sensoren und Aktoren, die bisher als Einzelteile im Kraftfahrzeug angeordnet sind, integriert werden. So ist insbesondere für die Sensoren und Aktoren lediglich eine einzige Signalverarbeitungseinheit notwendig. Dies führt insgesamt zu einer Verbilligung im Vergleich zu den bisherigen separaten Sensoren und Aktoren. Die damit gleichzeitig einhergehende Miniaturisierung entschärft das bisher im Bereich des Lenkrades bestehende Platzproblem und ergibt gleichzeitig die Möglichkeit, zusätzliche Funktionen am Lenkrad unterzubringen. Dadurch wird vorteilhafterweise wiederum deren Bedienung erleichtert, so daß auch die Ergonomie gesteigert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Schnittdarstellung durch ein elektrisches Bauteil zur Anordnung an einem Lenkrad in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2, wobei die Lenkradverriegelung in entriegeltem Zustand dargestellt ist,

Fig. 4 einen Schnitt wie in Fig. 3, wobei die Lenkradverriegelung in verriegeltem Zustand dargestellt ist, und

Fig. 5 schematisch ein elektrisches Bauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist ein Bedien- und Steuerelemente enthaltendes elektrisches Bauteil 1 gezeigt, das an einem Lenkrad 2 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Das elektrische Bauteil 1 besitzt ein ungefähr zylinderförmig ausgestaltetes Gehäuse 3. Durch das Gehäuse 3 verläuft eine Öffnung 4, die zentral in der Achse des Zylinders liegt. Durch die Öffnung 4 ragt die Lenkradsäule 5 derart hindurch, daß das Gehäuse 3 die Lenkradsäule 5 benachbart zum Lenkrad 2 umgibt. Das Gehäuse 3 ist dabei so im Kraftfahrzeug befestigt, daß die Lenkradsäule 5 mittels des Lenkrades 2 frei in der Öffnung 4 drehbar ist.

Im Gehäuse 3 ist ein Sensor 6, der die Funktionen eines herkömmlichen Lenkstockschalters ausübt, vorliegend beispielsweise das Einschalten der Fahrtrichtungsanzeiger am Kraftfahrzeug, auf einem Trägerelement 9 angeordnet. Im Sensor 6 befinden sich schematisch gezeigte elektrische Schalter 7, 8, die zur Erfassung einer mehrere Zustände besitzenden Schaltfunktion und zur Erzeugung von Schaltsignalen entsprechend dem Zustand dieser Schaltfunktion dienen. Mittels eines als Schalthebel ausgebildeten Bedienelements 10, das am Sensor 6 bewegbar gelagert ist, ist eine Wirkverbindung zwischen dem Bedienelement 10 und dem Sensor 6 zur Änderung des Zustandes der Schaltfunktion herstellbar, indem das Bedienelement 10 bei dessen Bewegung entsprechend auf die Schalter 7, 8 einwirkt.

Befindet sich das Bedienelement 10 in Neutralstellung, so sind die beiden Schalter 7, 8 ausgeschaltet und geben daher kein Schaltsignal ab, was bedeutet, daß die beiden Fahrtrichtungsanzeiger ausgeschaltet sind. Wird das Bedienelement 10 aus seiner Neutralstellung im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, so wird der Schalter 7 eingeschaltet und gibt ein entsprechendes Schaltsignal ab, womit die Betätigung des linken Fahrtrichtungsanzeigers ausgelöst wird. Wird umgekehrt das Bedienelement 10 aus seiner Neutralstellung im Uhrzeigersinn verschwenkt, so wird der Schalter 8 eingeschaltet und gibt ebenfalls ein entsprechendes Schaltsignal ab, womit die Betätigung des rechten Fahrtrichtungsanzeigers ausgelöst wird. An der Lenkradsäule 5 ist eine Rückstellscheibe 34 befestigt, deren Peripherie mit dem Sensor 6 in Wirkverbindung steht. Beim Zurückstellen des Lenkrades 2 wird über die Rückstellscheibe 34 das Bedienelement 10 wieder in Neutralstellung zurückgestellt, falls das Bedienelement 10 zur Auslösung der Fahrtrichtungsanzeiger verschwenkt ist.

Im Gehäuse 3 befindet sich weiter ein auf dem Trägerelement 9 befestigter Aktor 11, der entsprechend von zugeführten Steuersignalen auf das Lenkrad 2 einwirkt. Bei dem Aktor 11 handelt es sich um eine elektrische Lenkradverriegelung, bei der ein Sperrglied aufgrund der entsprechenden Steuersignale in oder außer Eingriff mit einer in Fig. 2 gezeigten korrespondierenden Ausnehmung 13 an der an der Lenkradsäule 5 befestigten Rückstellscheibe 34 bringbar ist. Um unbefugte Manipulationen am Aktor 11 für die Lenkradverriegelung auszuschließen, ist das Gehäuse 3 im Bereich des Aktors 11 als zusätzliche Abdeckkappe 14 für den Diebstahlschutz ausgebildet. Die nähere Ausbildung der elektrischen Lenkradverriegelung ist in den Fig. 2 bis 4 gezeigt.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist das Sperrglied als eine an zwei Lagerbolzen 44 an einem Halteelement 46 verschwenkbar gelagerte Sperrwippe 12 ausgebildet. Das Halteelement 46 ist wiederum an Befestigungsstellen 35 im Gehäuse des Aktors 11 -gehalten. Die Sperrwippe 12 greift im verriegelten Zustand des Lenkrades 2 mittels eines Riegelbolzens 38 in die Ausnehmung 13 der Rückstellscheibe 34 ein (die Rückstellscheibe ist in Fig. 2 verdeckt und daher gestrichelt dargestellt). Wie der Fig. 3 weiter entnommen werden kann, läßt sich das Sperrglied durch elektromagnetische Krafteinwirkung mittels eines im Aktor 11 angeordneten Elektromagneten 36 und mit diesem zusammenwirkenden Haltemagneten 47 zur Ver- und Entriegelung betätigen. Der Elektromagnet 36 besitzt zur Einwirkung auf die Sperrwippe 12 einen Anker 37, der an der der Sperrwippe 12 zugeordneten Seite gabelförmig ausgestaltet ist. Am anderen Ende des Ankers 37 ist ein Ansatz 42 angeordnet, mit dem der Haltemagnet 47 über einen in die Bewegungsbahn des Ansatzes 42 ragenden Nocken 48 zusammenwirkt.

In Fig. 3 ist die entriegelte Stellung der Lenkradverriegelung dargestellt. Soll nun der Aktor 11 zur Verriegelung betätigt werden, so wird der Haltemagnet 47 eingeschaltet, womit der Nocken 48 aus der Bewegungsbahn des Ansatzes 42 herausgezogen wird. Dadurch ist der Ansatz 42 frei bewegbar. Gleichzeitig wird der Elektromagnet 36 eingeschaltet, wodurch der Anker 37 sich in Richtung der Sperrwippe 12 bewegt. Der gabelförmige Anker 37 wirkt auf ein, ebenfalls an den Lagerbolzen 44 drehbar gelagertes Wippenelement 41 ein und verschwenkt dieses um die Lagerbolzen 44, wobei gleichzeitig eine zwischen dem Wippenelement 41 und der Sperrwippe 12 befindliche Druckfeder 49 belastet wird. Sobald das Lenkrad 2 in die Stellung gebracht ist, in der die Ausnehmung 13 den Riegelbolzen 38 überdeckt, wird aufgrund der Kraft der Druckfeder 49 die Sperrwippe 12 um die Lagerbolzen 44 zurückgeschwenkt und der Riegelbolzen 38 an der Sperrwippe 12 rastet wieder in die Ausnehmung 13 zur Verriegelung ein. Bei der Bewegung des Ankers 37 in Richtung der Sperrwippe 12 wird eine am Ansatz 42 angeordnete Druckfeder 39 gespannt. Ist die Bewegung des Ankers 37 beendet, so wird der Haltemagnet 47 ausgeschaltet, womit der Nocken 48 durch eine Rückstellfeder 50 wieder in die Bewegungsbahn des Ansatzes 42 zurückgeführt wird, so daß der Ansatz 42 vom Nocken 48 festgehalten wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Dadurch ist die Sperrwippe 12 im verriegelten Zustand festgehalten, so daß der Elektromagnet 36 abgeschaltet werden kann.

Soll umgekehrt der Aktor 11 zur Entriegelung betätigt werden, so wird der Haltemagnet 47 kurzzeitig eingeschaltet, womit der Nocken 48 kurzzeitig aus der Bewegungsbahn des Ansatzes 42 herausgezogen wird. Aufgrund der bei der Verriegelung gespannten Druckfeder 39 wird der Anker 37 in Richtung weg von der Sperrwippe 12 bewegt bis der Ansatz 42 an einen Anschlag 43 zur Anlage kommt, wie in Fig. 3 zu sehen ist. Dabei nimmt der Anker 37 das Wippenelement 41 mit, wobei das Wippenelement 41 um die Lagerbolzen 44 verschwenkt wird. Über ein Mitnahmeelement 45 wird gleichzeitig die Sperrwippe 12 durch das Wippenelement 41 um die Lagerbolzen 44 verschwenkt, so daß der Riegelbolzen 38 aus der Ausnehmung 13 herausgezogen wird. Das Lenkrad 2 ist somit entriegelt.

Die Signale zur Betätigung des Aktors 11 werden von einem im Kraftfahrzeug befindlichen Zündstartschalter 32, wie in Fig. 1 gezeigt ist, erzeugt und über eine Datenleitung 16 dem elektrischen Bauteil 1 zugeführt. Das elektrische Bauteil 1 besitzt eine Schnittstelle 15, die als Steckerelement zum Anschluß der Datenleitung 16 ausgebildet ist. Dabei ist das Steckerelement derart auf dem Trägerelement 9 befestigt, daß sich die Schnittstelle an einer Gehäusewand 17 befindet. Von der Schnittstelle 15 führen im Trägerelement 9 befindliche Signalleitungen zu einer ebenfalls auf dem Trägerelement 9 befindlichen Signalverarbeitungseinheit 18 des Aktors 11, von der in Fig. 1 lediglich ein beispielsweise als integrierte Schaltung ausgebildetes Bauteil gezeigt ist. In der -Signalverarbeitungseinheit 18 werden die vom Zündstartschalter 32 zugeführten Signale ausgewertet, in entsprechende Steuersignale zur Ansteuerung des Aktors 11 umgewandelt und diese Steuersignale dann dem Aktor 11 über Verbindungsleitungen im Trägerelement 9 zu dessen Betätigung zugeführt. Umgekehrt können auch vom Aktor 11 erzeugte Signale, beispielsweise Signale, die den Zustand der Lenkradverriegelung codieren, über die Signalverarbeitungseinheit 18 der Schnittstelle 15 und von dort dem Zündstartschalter 32 zugeführt werden. Diese Signale entsprechend der Stellung der Sperrwippe 12 im verriegelten oder entriegelten Zustand werden von einem in Fig. 3 gezeigten Schalter 40 erzeugt, der mittels des Wippenelements 41 entsprechend der Bewegung des Ankers 37 betätigt wird.

Im Trägerelement 9 sind ebenfalls Verbindungsleitungen zwischen dem in Fig. 1 gezeigten Sensor 6 und der Signalverarbeitungseinheit 18 des Aktors 11 angeordnet. Über diese Verbindungsleitungen werden die Schaltsignale des Sensors 6 übertragen. Die Schaltsignale werden dann in der Signalverarbeitungseinheit 18 weiterverarbeitet, indem die Signalverarbeitungseinheit 18 daraus weitere Signale erzeugt.

Diese weiteren Signale sind nun wiederum über die Schnittstelle 15 und der Datenleitung 16 dem Zündstartschalter 32 oder auch anderen externen elektrischen Komponenten zur Auslösung der jeweiligen Funktionen zuführbar, beispielsweise zum Einschalten der jeweiligen Fahrtrichtungsanzeiger.

Wie ausgeführt sind über die Schnittstelle 15 die Steuersignale für die Ansteuerung des Aktors 11 sowie weitere von der Signalverarbeitungseinheit 18 erzeugte Signale, insbesondere Schaltsignale des Sensors 6, zwischen dem elektrischen Bauteil 1 und externen Komponenten, wie einem Steuerungssystem, über eine gemeinsame Datenleitung 16 austauschbar. Es bietet sich zur Vereinfachung der Verkabelung an, die Datenleitung 16 als eine Bus-Leitung eines Bus-Systems auszubilden. Vorteilhafterweise ist weiter der Zündstartschalter 32 als Bus-Knoten ausgebildet. Die auszutauschenden Signale werden dann als elektrische Bus- Signale, die beispielsweise puls-weiten-moduliert sind, übertragen. In der Signalverarbeitungseinheit 18 werden aus den vom Bus-Knoten übertragenen Bus-Signalen die Steuersignale für den Aktor 11 ermittelt. Umgekehrt werden die vom elektrischen Bauteil 1 an den Bus-Knoten zu übertragenden Signale zuvor von der Signalverarbeitungseinrichtung 18 in entsprechende Bus- Signale umgewandelt. Ein derartiges Bus-System ist beispielsweise in der DE-OS 43 22 249 beschrieben. Es kann aber auch ein anderes Bus-System, wie der in der Automobil- Elektronik bekannte CAN-Bus verwendet werden. Der Bus-Knoten, insbesondere der Zündstartschalter 32, kann auch direkt im Gehäuse 3 des elektrischen Bauteils 1 integriert sein. Dann übernimmt die Schnittstelle 15 die Rolle eines Bus- Anschlusses für das elektrische Bauteil 1.

Das Trägerelement 9 dient als Träger für die einzelnen Bauteile der Signalverarbeitungseinheit 18 und stellt die elektrischen Verbindungen zwischen diesen Bauteilen her. Gleichzeitig dient das Trägerelement 9 zur Befestigung des Sensors 6 und des Aktors 11. Weiter befinden sich auch die Signalleitungen zwischen der Schnittstelle 15 und der Signalverarbeitungseinheit 18 sowie die Verbindungsleitungen zwischen der Signalverarbeitungseinheit 18 und dem Sensor 6 bzw. dem Aktor 11 auf dem Trägerelement 9. Es bietet sich daher an, das Trägerelement als Leiterplatte, als ein aus einem Blech hergestelltes Stanzgitter o. dgl. auszubilden. Der Sensor 6, der Aktor 11, die Schnittstelle 15 und das Trägerelement 9 sind folglich miteinander verbunden und in einem gemeinsamen, einstückigen Gehäuse 3 angeordnet, so daß das elektrische Bauteil 1 ein integriertes Modul bildet, das eine selbständige Bau- und Montageeinheit darstellt.

Selbstverständlich können im Gehäuse 3 noch weitere Sensoren und/oder Aktoren untergebracht werden. So bietet es sich an, einen die Ansteuerungselektronik enthaltenden Aktor 19 für die Auslösung eines Personenrückhaltesystems vorzusehen. Der Aktor 19 steht über eine Zuleitung 20 mit dem im Lenkrad 2 befindlichen Airbag 21 in Verbindung. Eine im Gehäuse 3 befindliche Wickelfeder 33, die in der Art einer Kontaktspirale einerseits an der mit dem Lenkrad 2 drehbaren Rückstellscheibe 34 und andererseits mit einem am Trägerelement 9 fest angeordneten Verbindungselement 51 befestigt ist, dient zur Übertragung von elektrischen Signalen von dem Trägerelement 9 zu dem mit dem Lenkrad 2 bewegten Airbag 21.

An weiteren Sensoren können im Gehäuse 3 noch mit Bedienelementen in der Art eines Lenkstockschalters ausgebildete Schaltelemente für die Betätigung der Scheibenwischeranlage o. dgl. angeordnet sein. Insbesondere ist in Fig. 1 noch ein Sensor 22 für eine Geschwindigkeitsregelanlage des Kraftfahrzeugs, nämlich für einen Tempomat zu sehen. Wie in Fig. 1 weiter gezeigt ist, befinden sich Schaltelemente 24 am Lenkrad 2, die mit Bedienelementen 25 zusammenwirken, wobei diese Bedienelemente 25 von einer Bedienplatte in der Mitte des Lenkrades 2 für die Hupe, nicht weiter gezeigten Bedientasten im Lenkrad 2 für ein Autoradio o. dgl. gebildet werden können. Über eine Zuleitung 23 stehen diese Sensoren wiederum mit der Wickelfeder 33 in Verbindung, so daß die von den Schaltelementen 24 erzeugten Schaltsignale der Signalverarbeitungseinrichtung 18 auf dem Trägerelement 9 zugeführt werden.

Im Gehäuse 3 kann weiter ein Sensor zur Erfassung des am Lenkrad 2 eingeschlagenen Lenkwinkels angeordnet sein. Dieser Sensor besteht vorliegend aus einer gabelförmigen Lichtschranke 54, die über das Verbindungselement 51 am Trägerelement 9 befestigt ist. In die Lichtschranke 54 greift eine Lochblende 55 ein, in der äquidistante Löcher befindlich sind. Die Lochblende 55 ist an der Rückstellscheibe 34 befestigt, so daß die Lochblende 55 gleichzeitig mit dem Lenkrad 2 drehbar ist. Bei Drehung des Lenkrades 2 wird daher in der Lichtschranke 54 eine Impulsfolge erzeugt. Diese Impulsfolge wird von der Signalverarbeitungseinheit 18 ausgewertet, wobei die Anzahl der Impulse proportional zum jeweiligen am Lenkrad 2 eingestellten Lenkwinkel ist. Zur Erhöhung der Auflösung für den Lenkwinkel können mehrere derartige Lichtschranken 54 und Lochblenden 55 im Gehäuse 3 angeordnet sein. In Abhängigkeit vom jeweiligen am Lenkrad 2 eingestellten Lenkwinkel können Fahrzeugfunktionen von der Signalverarbeitungseinrichtung 18 über die Datenleitung 16 auslösbar sein. Beispielsweise kann eine Antischlupf-Regelung der Antriebsräder oder eine Fahrwerks-Regelung zur Stabilisierung in Kurvenfahrten in Abhängigkeit vom jeweiligen Lenkwinkel vorgenommen werden.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, bei dem die Sensoren, die Aktoren und das Trägerelement in einem gemeinsamen, einstückig ausgebildeten Gehäuse 3 angeordnet sind. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen des Erfindungsgedankens. So können, wie in Fig. 5 gezeigt ist, die als Lenkstockschalter 29, 29′ ausgebildeten Sensoren auch jeweils in einem ersten Gehäuse 26, 26′ und der von der elektrischen Lenkradverriegelung 28 gebildete Aktor in einem zweiten Gehäuse 27 angeordnet sein. Das Trägerelement 30 befindet sich in einem der Gehäuse 26 bzw. 26′ oder 27, wobei die Schnittstelle 31 wiederum an einer Gehäusewand von einem der Gehäuse 26, 26′ oder 27 angeordnet ist. Bei der in Fig. 5 gezeigten weiteren Ausführungsform befinden sich das Trägerelement 30 und die Schnittstelle 31 im Gehäuse 27, in dem die Lenkradverriegelung 28 angeordnet ist, die mittels eines bewegbaren Sperrstiftes 52 in eine Ausnehmung 53 an der Lenkradsäule 5 eingreifen kann. Zur Bildung eines integrierten Moduls sind die Gehäuse 26, 26′, 27 miteinander verbindbar, indem sie aneinandersteckbar ausgebildet sind. Dazu können an einem der beiden Gehäuse 26 bzw. 26′ oder 27 Rasthaken und im anderen Gehäuse 27 oder 26 bzw. 26′ dazu korrespondierende Ausnehmungen zum Eingriff für die Rasthaken in der Art einer an sich bekannten und in Fig. 5 nicht näher gezeigten Schnappverbindung angebracht sein.

Weiter läßt sich die Erfindung auch anwenden, wenn anstelle der elektrischen Signale andere Signalarten, beispielsweise optische Signale zur Übertragung verwendet werden. Es ist auch denkbar, anstelle der elektrischen Schaltelemente in den Sensoren weitere Schaltprinzipien zu verwenden, beispielsweise solche, die optische Schaltelemente verwenden.

Bezugszeichenliste

1: elektrisches Bauteil
2: Lenkrad
3: Gehäuse
4: Öffnung
5: Lenkradsäule
6: Sensor
7: elektrischer Schalter
8: elektrischer Schalter
9: Trägerelement
10: Bedienelement
11: Aktor
12: Sperrwippe
13: Ausnehmung
14: Abdeckkappe
15: Schnittstelle
16: Datenleitung
17: Gehäusewand
18: Signalverarbeitungseinheit
19: Aktor (für Airbag)
20: Zuleitung (für Airbag)
21: Airbag
22: Sensor (für Tempomat)
23: Zuleitung (für Hupe)
24: Schaltelement
25: Bedienelement (im Lenkrad)
26: erstes Gehäuse (weitere Ausführung)
26′: erstes Gehäuse (weitere Ausführung
27: zweites Gehäuse (weitere Ausführung
28: Lenkradverriegelung
29: Lenkstockschalter
29′: Lenkstockschalter
30: Trägerelement
31: Schnittstelle
32: Zündstartschalter
33: Wickelfeder
34: Rückstellscheibe
35: Befestigungsstelle
36: Elektromagnet
37: Anker
38: Bolzen
39: Druckfeder
40: Schalter
41: Wippenelement
42: Ansatz
43: Anschlag
44: Lagerbolzen
45: Mitnahmeelement
46: Halteelement
47: Haltemagnet
48: Nocken
49: Druckfeder
50: Rückstellfeder
51: Verbindungselement
52: Sperrstift
53: Ausnehmung
54: Lichtschranke
55: Lochblende.

Claims

1. Elektrisches Bauteil zur Anordnung an einem Lenkrad (2) eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Sensor (6) zur Erfassung einer wenigstens zwei Zustände besitzenden Schaltfunktion und zur Erzeugung von Schaltsignalen entsprechend dem Zustand der Schaltfunktion, wobei ein Bedienelement (10) am Sensor (6) derart bewegbar gelagert ist, daß eine Wirkverbindung zwischen dem Bedienelement (10) und dem Sensor (6) zur Änderung des Zustandes der Schaltfunktion herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Lenkrad (2) ein Aktor (11) zur Einwirkung auf das Lenkrad (2) entsprechend von Steuersignalen, die einer Signalverarbeitungseinheit (18) des Aktors (11) zugeführt werden, angeordnet ist, daß die Signalverarbeitungseinheit (18) mit einer Schnittstelle (15) in Verbindung steht, wobei über die Schnittstelle (15) die Steuersignale sowie weitere von der Signalverarbeitungseinheit (18) erzeugte Signale austauschbar sind, und daß der Sensor (6), der Aktor (11) und die Schnittstelle (15) derart miteinander verbindbar sind, daß sie eine selbständige Bau- und Montageeinheit in der Art eines integrierten Moduls bilden.

2. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit (18) auf einem Trägerelement (9) angeordnet ist, daß Signalleitungen von der Signalverarbeitungseinheit (18) zu der Schnittstelle (15) führen und daß Verbindungsleitungen zwischen dem Sensor (6) und der Signalverarbeitungseinheit (18) angeordnet sind zur Übertragung der Schaltsignale für deren Weiterbearbeitung in der Signalverarbeitungseinheit (18), wobei das Trägerelement (9) vorzugsweise von einer die elektrischen Verbindungen für die Bauteile der Signalverarbeitungseinheit (18) enthaltenden Leiterplatte, einem Stanzgitter o. dgl. gebildet wird und wobei weiter vorzugsweise die Signalleitungen und Verbindungsleitungen auf dem Trägerelement (9) befindlich sind sowie insbesondere die Schnittstelle (15) als Steckerelement auf dem Trägerelement (9) befestigt ist.

3. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schnittstelle (15) eine gemeinsame Datenleitung (16) für die Sensoren (6) und Aktoren (11) angeordnet ist, wobei die Datenleitung (16) insbesondere als Bus-Leitung eines Bus-Systems mit vorzugsweise puls-weiten modulierten, elektrischen Bus-Signalen ausgebildet ist, wobei die Bus-Signale zwischen der Signalverarbeitungseinrichtung (18) und einem im Kraftfahrzeug befindlichen Bus-Knoten, der weiter vorzugsweise in dem elektrischen Zündstartschalter (32) des Kraftfahrzeugs befindlich ist, ausgetauscht werden.

4. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (29, 29′) in einem ersten Gehäuse (26, 26′), der Aktor (28) in einem zweiten Gehäuse (27) und das Trägerelement (30) in einem der beiden Gehäuse (26, 26′, 27) sowie die Schnittstelle (15) an einer Gehäusewand angeordnet sind, wobei die beiden Gehäuse (26, 26′, 27) aneinandersteckbar ausgebildet sind, insbesondere mittels an einem Gehäuse (26, 26′ bzw. 27) angebrachter Rasthaken und dazu korrespondierenden Ausnehmungen im anderen Gehäuse (27 bzw. 26, 26′) zum Eingriff für die Rasthaken in der Art einer Schnappverbindung.

5. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6), der Aktor (11) und das Trägerelement (9) in einem gemeinsamen, einstückig ausgebildeten Gehäuse (3) angeordnet sind, wobei die Schnittstelle (15) sich an einer Gehäusewand (17) befindet.

6. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Gehäuse (26, 26′, 27) oder das gemeinsame Gehäuse (3) ungefähr zylinderförmig mit einer durch das Gehäuse (3), vorzugsweise zentral in der Achse des Zylinders verlaufenden Öffnung (4) ausgestaltet ist, wobei die Lenkradsäule (5) derart durch die Öffnung (4) hindurchragt, daß das Gehäuse (3, 26, 26′, 27) die Lenkradsäule (5) benachbart zum Lenkrad (2) umgibt.

7. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Aktor (11), der gegebenenfalls mit einer zusätzlichen Abdeckkappe (14) zum Diebstahlschutz versehen sein kann, um eine elektrische Lenkradverriegelung handelt, bei der ein Sperrglied, das als Sperrwippe (12), Sperrstift (52) o. dgl. ausgebildet sein kann, durch entsprechende elektrische Signale in oder außer Eingriff, insbesondere durch elektromagnetische Krafteinwirkung mit einer korrespondierenden Ausnehmung (13, 53) in der Lenkradsäule (5) oder in einem mit der Lenkradsäule (5) in Verbindung stehenden Teil, wie eine Rückstellscheibe (34), bringbar ist, wobei vorzugsweise ein weiterer Aktor am integrierten Modul angeordnet ist, insbesondere ein eine Ansteuerungselektronik enthaltender Aktor (19) für die Auslösung eines Personenrückhaltesystems, wie eines Airbags (21).

8. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sensor (6) um einen Lenkstockschalter für die Betätigung der Fahrtrichtungsanzeiger, der Scheibenwischeranlage o. dgl. handelt, wobei vorzugsweise ein weiterer Sensor mit einem Bedienelement am integrierten Modul angeordnet ist, insbesondere ein Sensor (22) für eine Geschwindigkeitsregelanlage, wie ein Tempomat.

9. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im integrierten Modul eine Wickelfeder (33) angeordnet ist, die vorzugsweise einerseits an einer mit dem Lenkrad (2) drehbaren Rückstellscheibe (34) und andererseits mit einem am Trägerelement (9) fest angeordneten Verbindungselement (51) befestigt ist, wobei die Wickelfeder (33) in der Art einer Kontaktspirale eine Verbindung von einem am Lenkrad (2) befestigten und gemeinsam mit diesem bewegten Bedienelement (25), insbesondere einer Bedienplatte für die Hupe, Bedientasten für ein Autoradio o. dgl. zu der im Gehäuse (3) fest angeordneten Signalverarbeitungseinheit (18) herstellt.

10. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im integrierten Modul ein Sensor zur Erfassung des am Lenkrad (2) eingestellten Lenkwinkels angeordnet ist, wobei der Sensor vorzugsweise aus einer im Modul, insbesondere am Trägerelement (9), fest angeordneten Lichtschranke (54) und einer in die Lichtschranke (54) eingreifenden, an einer mit dem Lenkrad (2) drehbaren, insbesondere an der Rückstellscheibe (34) befestigten, Lochblende (55) besteht.