DE19739354A1 - Lenkradmodul eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Lenkradmodul eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.

Aus der DE 195 28 693 A1 ist ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit in ihm integrierten Airbag und integrierten Schaltern beschrieben. Am Lenkrad ist ein Mikroprozessor angeordnet, der kontaktfrei übertragene Signale verarbeitet und seinerseits Signale über die kontaktfreie Verbindung abgibt. Die Schalter sind ebenso wie der Mikroprozessor im Lenkradpralltopf integriert. Eine Anpassung der Bedienelemente, Signalerfassung und Signalverarbeitung an unterschiedliche Ausstattungsvarianten ist für die gesamte Lenkradbaueinheit durchzuführen. Ein modulares Konzept ist nicht vorgesehen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Lenkradmodul eines Kraftfahrzeugs weist eine Signalerfassung auf, die Bediensignale von zumindest einem Bedienelement erfaßt und an ein Steuergerät weitergibt. Das Steuergerät tauscht Daten sowohl über eine Signalübertragung mit zumindest einem Funktionsmodul als auch mit einem Airbag-Steuerkreis aus, der gegebenenfalls einen Airbag auslöst. Ein Rotor der Signalübertragung, Airbagsteuerkreis und Airbag sind in einem Pralltopf des Lenkrads integriert.

Erfindungsgemäß sind in einem das Bedienelement aufnehmenden Gehäuse die Signalerfassung und das Steuergerät angeordnet und bilden eine Bedienbaueinheit. Die Anpassung des Lenkradmoduls an die spezifischen Kundenwünsche erfolgt über die Wahl der Bedienbaueinheit, die mechanisch und elektrisch über Standardschnittstellen mit dem Pralltopf des Lenkrads verbindbar ist. Pralltopf und Bedienbaueinheit bilden im montierten Zustand das komplette Lenkradmodul. Signalerfassung und Steuergerät sind auf den kundenspezifischen Ausstattungsgrad abgestimmt, so daß die Bediensignale unterschiedlicher Bedienelemente sicher erkannt und den entsprechenden Funktionsmodulen zugeordnet werden. Zweckmäßigerweise sind solche Bedienelemente am Lenkrad anzuordnen, die beispielsweise Hupe, Geschwindigkeitsregeleinheit, Radio, automatisches Getriebe, CD-Wechsler, Telefon oder Klimaanlage ansteuern. Diese Funktionen werden während des Fahrbetriebs häufig benötigt und lenken den Fahrer bei Betätigung der am Lenkrad angeordneten Bedienelemente nur in geringem Maß ab. Aufgrund der räumlichen Nähe von Bedienelement, Signalerfassung und Steuergerät lassen sich die Leitungslängen und der Verkabelungsaufwand vermindern.

In dem Pralltopf des Lenkrads sind Airbag, Airbagsteuerkreis und Rotor angeordnet. Die Komponenten dieses Grundmoduls sind hierbei so gewählt, daß sie unabhängig vom kundenspezifischen Ausstattungsgrad bereits jede mögliche Option - insbesondere hinsichtlich der Signalübertragung unterschiedlicher Bedienelemente - standardmäßig vorsehen. Dadurch kann dieses Grundmodul in hohen Stückzahlen gefertigt werden, so daß sich die Herstellkosten verringern.

Das Steuergerät wird von mehreren Komponenten für unterschiedliche Funktionen genutzt. Es steuert den Datenaustausch der Signalübertragung hinsichtlich sowohl der Bediensignale als auch eines möglichen Zündsignals für den Airbagsteuerkreis und dessen Diagnose- und Überwachungsdaten. Aufgrund des knappen Platzangebots im Armaturenbrettbereich ist eine Nutzung des Lenkrads für Bedienelemente sinnvoll.

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Verkabelung der Bedienelemente reduzieren sich sowohl der Verkabelungsaufwand als auch das Gewicht des Moduls für den Fall, daß die Bediensignale durch die Signalübertragung an ein Bussystem weitergegeben werden, an das die entsprechenden Funktionsmodule angeschlossen sind, die mit den am Lenkrad angeordneten Bedienelementen angesteuert werden können.

In einer Ausgestaltung sind Steuergerät und Signalerfassung auf einer Platine angeordnet. Die Integration der elektrischen Komponenten auf einer Platine reduziert den Platzbedarf.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind der Pralltopf und das Bedienelementgehäuse lösbar miteinander verbunden. Entsprechende elektrische Schnittstellen sind standardisiert zwischen den beiden Baugruppen vorzusehen, unabhängig von der kundenspezifischen Ausstattung der Bedienelementbaugruppe. Mechanische Verrastungen, Führungen oder Schraubverbindungen erlauben eine rasche Vormontage des Grundmoduls und der Bedienbaueinheit zu dem kompletten Lenkradmodul.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.

Zeichnung

Es zeigen die Fig. 1 ein Blockschaltbild, Fig. 2 eine Bedienbaueinheit sowie Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Lenkradmodul möglicher Ausführungsbeispiele.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Mehrere Funktionsmodule 22 sind über einen Bus 36 mit einem Stator 34 einer Signalübertragung 12 verbunden. Ein zugehöriger Rotor 32, der zusammen mit dem Stator 34 die Signalübertragung 12 bildet, tauscht Daten mit einem Steuergerät 10 aus. Das Steuergerät 10 ist zum Zweck eines bidirektionalen Datenaustausches mit einem Airbagsteuerkreis 24 verbunden, der einen Airbag 26 auslösen kann. Von einem Bedienelement 20 beeinflußte Bediensignale 16, 18 gibt eine Signalerfassung 14 an das Steuergerät 10 weiter. Der Rotor 32 der Signalübertragung 12, der Airbagsteuerkreis 24 und der Airbag 26 sind in einer Pralltopfbaueinheit 30 komplett vormontiert zusammengefaßt. Ein Bedienelementgehäuse 40 nimmt das Bedienelement 20, die Signalerfassung 14 und das Steuergerät 10 auf; diese Komponenten bilden eine Bedienbaueinheit 28.

Jedem der Bedienelemente 20 ist ein Schalter zugeordnet, zu dem jeweils ein Widerstand parallel geschaltet ist. Die Schalter und Widerstände bilden die Signalerfassung 14, die Signale an das Steuergerät 10 abgibt. Signalerfassung 14 und Steuergerät 10 werden von dem Bedienelementgehäuse 40 umgeben, das auch die Aufnahme für die Bedienelemente 20 bildet. Bedienelement 20, Bedienelementgehäuse 40, Signalerfassung 14 und Steuergerät 10 ergeben die Bedienbaueinheit 28.

Die Signalübertragung 12 gewährleistet den Daten- und/oder Energieaustausch zwischen Lenkrad und Lenksäule. Es kommen insbesondere Drehübertrager zum Einsatz, die entweder über Schleifringe, Wickelfeder bzw. sonstige Kontaktleitungen oder jedoch berührungslos (induktiv, kapazitiv, optisch) die Signalübertragung zwischen bewegtem und unbewegtem Teil sicherstellen.

Bei einer induktiven Kopplung zwischen Rotor 32 und Stator 34 sind diese mit Primär- bzw. Sekundärwicklung versehen. Die Signalübertragung 12 gewährleistet einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen den über den Bus 36 verbundenen Funktionsmodulen 22 und dem im Lenkrad angeordneten Steuergerät 10, gegebenenfalls auch mit Hilfe mehrerer Transformatoren. Im Stator 34 erfolgt die Umsetzung von Bus- Daten und Signalübertragungs-Daten, um die Datenkompatibilität sicherzustellen.

Als Funktionsmodule 22, die mit dem Lenkradmodul kommunizieren, sind insbesondere Airbagsteuergerät, Radio, Klimaanlage, Motorsteuerung, Getriebesteuerung, CD-Wechsler und Hupe zu nennen. Das Airbagsteuergerät beispielsweise wertet das Signal eines Beschleunigungssensors aus und gibt bei Überschreiten kritischer Grenzwerte einen Zündimpuls über den Bus 36, die Signalübertragung 12 und das Steuergerät 10 an den Airbagsteuerkreis 24 weiter, der hierauf den Airbag 26 auslöst. Das Lenkradmodul liefert Überwachungsgrößen des Airbagsteuerkreises 24 an das Airbagsteuergerät. Hierzu erfaßt das Steuergerät 10 aussagekräftige Parameter des Airbagsteuerkreises 24, die Rückschlüsse auf die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Bauteile, wie beispielsweise Transistoren oder Zündpillenwiderstand, zulassen. Das Steuergerät 10 gibt die Parameter entweder an das Airbagsteuergerät weiter oder aber überwacht und verarbeitet sie selbst und generiert anschließend ein Signal, ob der Airbagsteuerkreis 24 ordnungsgemäß arbeitet oder nicht. Die letzte Variante der dezentralen Datenverarbeitung minimiert die Wahrscheinlichkeit einer falschen Informationsübertragung, da lediglich ein binäres Signal weitergegeben wird. Die Generierung des Diagnosesignals des Airbagsteuerkreises 24 kann auch durch eine analoge Schaltung realisiert sein.

Das Lenkradmodul setzt sich aus zwei Komponenten zusammen, aus der Bedienbaueinheit 28 und der Pralltopfbaueinheit 30. Der Rotor 22, Airbagsteuerkreis 24 und Airbag 26 sind in dem Pralltopf 38 des Lenkrads zu der Pralltopfbaueinheit 30 zusammengefaßt. Die Bedienbaueinheit 28 wird von dem Bedienelementgehäuse 40 gebildet, das das Bedienelement 20, die Signalerfassung 14 und das Steuergerät 10 aufnimmt.

Die Signalerfassung 14 stellt die Schnittstelle zwischen dem Steuergerät 10 und dem jeweils verwendeten Bedienelement 20 her. Die Bediensignale 16, 18 werden über das Steuergerät 10, Signalübertragung 12 und den Bus 36 an das entsprechende Funktionsmodul 22 weitergeleitet, das den Befehl des Bediensignals 16, 18 in entsprechende Aktionen umsetzt.

Beispielsweise bildet die in Fig. 2 gezeigte Verschaltung von Schalter und Widerstand die Signalerfassung 14. Das Steuergerät 10 setzt die Spannung der Widerstandsbrücke in einen Digitalwert um, wertet den Spannungspegel aus und ordnet diesem die Information zu, welche Bedienelemente 20 aktiviert bzw. betätigt wurden.

Vorteilhafterweise sind solche Bedienfunktionen durch das Bedienelement 20 anzusteuern, die durch Tippen ausgelöst werden können. Denkbar wäre beispielsweise die Senderwahl des Radios, Tempomatbedienung, Menüwahl für Telefonfunktionen, die inkrementelle Einstellung der gewünschten Innenraumtemperatur, Aktivierung der Lenkradheizung oder die Ansteuerung eines automatischen Getriebes.

Die Bedienbaueinheit 28 wird kundenspezifisch vormontiert und über eine Steckverbindung mit der Pralltopfbaueinheit 30 zu dem Lenkradmodul verbunden. Signalerfassung 14 und Steuergerät 10 können hierbei so konfiguriert sein, daß sie die Bediensignale 16, 18 aller bestellbaren Bedienelemente 20 sicher erkennen, auch wenn nicht alle Optionen wahrgenommen werden.

Es ist eine räumliche Zweiteilung des Lenkradmoduls, bestehend aus Bedienbaueinheit 28 und Pralltopfbaueinheit 30, vorgesehen. Der Pralltopf 38 des Lenkrads enthält den Airbag 26 mit zugehörigem Airbagsteuerkreis 24 und den Rotor 32 der Signalübertragung 12. Über den Pralltopf 38 läßt sich die Hupe bedienen. Eines der beiden in Fig. 3 schematisch dargestellten Bedienbauteile enthält die in Fig. 2 gezeigten Funktionsgruppen wie Bedienelemente 20, Signalerfassung 14 und Steuergerät 10. Die Signalerfassung 14 ist über eine Widerstandscodierung für die jeweilige Stellung der Bedienelemente 20 realisiert, die das Steuergerät 10 auswertet. Diesem Steuergerät 10 ist das widerstandscodierte Ausgangssignal der für das zweite Bedienbauteil zuständigen Signalerfassung 14 zur Auswertung zugeführt. Das Bedienelementgehäuse 40 umschließt sowohl die Signalerfassung 14 als auch das Steuergerät 10 und bildet zusätzlich die Aufnahme für die Bedienelemente 20. Die elektrische Verbindung mit dem im Pralltopf 38 angeordneten Komponenten wird durch einen Stecker hergestellt. Die Bedienbaueinheiten 28 lassen sich in Abhängigkeit von Kundenwünschen konfigurieren. Das Steuergerät 10 ist hinsichtlich der Signalauswertung auf die jeweiligen Bedienelemente 20 abzustimmen.

Die beiden das Lenkradmodul bildenden Baueinheiten können im wesentlichen formschlüssig, wie in Fig. 3 angedeutet, montiert werden. Mechanische Aufnahmen und Führungen sind ebenso vorzusehen wie die elektrische Kontaktierung durch standardisierte Steckverbindungen.

In dem Lenkrad kann zusätzlich eine Lenkradheizung integriert sein. Das Steuergerät 10 wertet diesbezügliche Bediensignale 16, 18 eines Bedienelements 20 für die Lenkradheizungsaktivierung aus und steuert die Energieversorgung. Zur Energieübertragung kann ein gesonderter Signalübertrager 12 vorgesehen werden.

Claims (6)

1. Lenkradmodul eines Kraftfahrzeugs, mit einer Signalerfassung (14), die Bediensignale (16, 18) von zumindest einem Bedienelement (20) erfaßt und an ein Steuergerät (10) weitergibt, wobei das Steuergerät (10) Daten sowohl über eine Signalübertragung (12) mit zumindest einem Funktionsmodul (22) als auch mit einem Airbagsteuerkreis (24) austauscht, der gegebenenfalls einen Airbag (26) auslöst, und wobei ein Rotor (22) der Signalübertragung (12), Airbagsteuerkreis (24) und Airbag (26) in einem Pralltopf (38) des Lenkrads integriert sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem das Bedienelement (20) aufnehmenden Bedienelementgehäuse (40) die Signalerfassung (14) und das Steuergerät (10) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Steuergerät (10) und Signalerfassung (14) auf einer Platine angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (10) für die Diagnose des Airbagsteuerkreises (24) relevante Daten erfaßt und auswertet.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pralltopf (38) und das Bedienelementgehäuse (40) lösbar verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Bedienelement (20) eine Tempomatfunktion und/oder ein Radio und/oder ein automatisches Getriebe und/oder eine Klimaanlage ansteuerbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten Bedienelementgehäuse zumindest ein zweites Bedienelement und eine zweite Signalerfassung untergebracht sind, wobei das Ausgangssignal der zweiten Signalerfassung dem Steuergerät (10) zugeführt ist.