DE3814420A1

DE3814420A1 - Electrically heated steering wheel for the car industry

Info

Publication number: DE3814420A1
Application number: DE19883814420
Authority: DE
Inventors: Theo Baier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1989-11-09

Abstract

Electric switching system according to Fig. 1 using an electronic relay which, in addition to the use of the existing steering wheel slip ring 50 of the horn circuit as a current contact point, permits an additional power capacity function of the steering wheel heater to be fulfilled, the primary function of the horn not being interrupted or reduced. <IMAGE>

Description

Elektrisch beheiztes Lenkrad im Kraftfahrzeugbau Die Beheizung des Lenkrades ist im Automobilbau von besonde rer BedeutungElectrically heated steering wheel in motor vehicle construction The heating of the steering wheel is special in automotive engineering rer meaning

(a) for traffic safety reasons; and
b) Health-related impairment of mobility hands and arms.

Falls ein Kraftfahrzeug im kalten Raum oder im Freien abge stellt ist, tritt wegen der neuzeitlichen Anwendung von Kunststoffen bzw. Elastomeren eine gewisse Steifigkeit des Materials ein. Um dem entgegenzuwirken, werden die im Lenk radbau eingesetzten Elastomere entsprechend oberflächengrif fig ausgebildet. Trotzdem verlieren diese in der Kälte einen Teil ihrer Griffigkeit und die kalte Oberfläche wirkt beim Fahrzeuglenker psychisch einer starken Umklammerung des Lenkrades entgegen. Dies stellt durchaus einen Verkehrsrisi kofaktor dar. Bei Verkehrsteilnehmern, die unter Durchblu tungsstörungen leiden, dauert die "Klimatisierungsphase am Lenkrad" unter Umständen recht lange. Schlechte Griffigkeit und klamme Finger können dazu führen, daß der Fahrzeugführer das Fahrzeug zumindest während der ersten, gefährlichen Fahrphase nur mangelhaft beherrscht. If a motor vehicle is cold or outdoors is due to the modern application of Plastics or elastomers have a certain stiffness Material. To counteract this, they are in control Radbau used elastomers according to surface grip fig trained. Nevertheless, they lose you in the cold Part of their grip and the cold surface works when Vehicle drivers mentally gripped the car Steering wheel counter. This poses a traffic risk cofactor. For road users who are under circulation suffering from disruptions, the "air conditioning phase lasts Steering wheel "may take a long time. Poor grip and clammy fingers can cause the driver the vehicle at least during the first, dangerous Driving phase poorly mastered.

Potentiert wird dieser Risikofaktor noch dadurch, daß die Lenkung im Kaltzustand schwerfälliger ist. Dadurch ist ein größerer Aufwand an Kraft der noch klammen Handgelenke er forderlich.This risk factor is further potentiated by the fact that Steering in the cold state is more cumbersome. This is a greater effort in the force of still clammy wrists conducive.

Aufgabe der Erfindung ist es, deshalb für ein elektrisch beheiztes Lenkrad eine Schaltung und Stromversorgungsanord nung anzugeben, bei der die vorhandene Stromzuführung von der Stromquelle zur Hupe hin so genutzt werden kann, daß die gleichzeitige Nutzung für eine zweite Stromabnahme, im kon kreten Fall für eine Lenkradbeheizung, ohne eine gegenseiti ge Beeinflussung der Funktionen erfolgt.The object of the invention is therefore for an electrical heated steering wheel a circuit and power supply arrangement Specify the current supply from the power source to the horn can be used so that the simultaneous use for a second power purchase, in the con Crete case for a steering wheel heating, without a mutual The functions are influenced.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe bei einem elek trisch beheizten Lenkrad im Kraftfahrzeugbau, durch einen im Lenkradkranz eingezogenen dünnen, elektrisch leitenden Widerstandsdraht und ein elektronisches Relais, welches an den Stromkontakt des Hupenstromkreises im Nebenschluß ange schlossen ist, so daß Hupe und Lenkradheizung gleichzeitig betätigbar sind.The present invention solves this problem with an elek trically heated steering wheel in motor vehicle construction, by an im Steering wheel rim retracted thin, electrically conductive Resistance wire and an electronic relay, which on the current contact of the horn circuit in the shunt is closed, so that the horn and the steering wheel heater at the same time can be operated.

Die Erfindung behandelt insofern ein elektrisches Schaltsy stem mit elektronischer Steuerung, das es gestattet, über den vorhandenen Lenkrad-Schleifring des Hupenstromkreises als Stromkontaktstelle eine zusätzliche Stromleistungsfunk tion der Lenkradheizung zu erfüllen, wobei die Primärfunk tion des Hupens nicht unterbrochen oder gemindert wird.In this respect, the invention deals with an electrical switching system stem with electronic control that allows over the existing steering wheel slip ring of the horn circuit an additional power radio as a power contact point tion of the steering wheel heater to fulfill, the primary radio horn is not interrupted or reduced.

Die Erfindung betrifft im besonderen eine Schaltsystemanord nung mit elektronischer Steuerung wie in Fig. 1 und 2 zur gleichzeitigen Stromversorgung einer Lenkradheizung und der Hupe aus der gleichen Stromquelle. The invention particularly relates to a Schalttsystemanord voltage with electronic control as in Fig. 1 and 2 for the simultaneous power supply of a steering wheel heater and the horn from the same power source.

Der Einbau eines beheizten Lenkrades ist in jedes Kraftfahr zeug, welches mit integriertem Hupentaster im Lenkrad ver sehen ist, völlig problemlos möglich.The installation of a heated steering wheel is in every motor vehicle stuff, which ver with integrated horn button in the steering wheel see is possible without any problems.

Dazu ist ein Austausch des serienmäßigen Lenkrades gegen ein umgerüstetes Lenkrad nötig. Dieses hat im Kranz eingezogene Heizwendeln, welche aus dünnem Widerstandsdraht bestehen. Durch Einschalten des Zündschlosses wird das elektronische Relais mit Strom versorgt, d. h. die Hupe ist betriebsbe reit. Die Lenkradheizung selbst wird erst durch Einschalten des Schalters in Betrieb genommen. Sie funktioniert jedoch nur bei eingeschalteter Zündung. Beim Heizen fließt der Strom über den am Lenkrad serienmäßig vorhandenen Schleif ring (Hupenstromkreis). Um die Hupe trotzdem betätigen zu können, ist der Einbau eines elektronischen Relais (Fig. 2) notwendig, welches zwischen Lenkradheizung und Betätigung der Hupe unterscheiden kann. Bei Kraftfahrzeugen mit serien mäßigem Hupenrelais im Motorraum wird dieses durch ein elek tronisches Relais ersetzt, welches im selben Stecksockel Platz findet.This requires an exchange of the standard steering wheel against a converted steering wheel. This has heating coils drawn into the ring, which consist of thin resistance wire. The electronic relay is supplied with power by switching on the ignition lock, ie the horn is ready for operation. The steering wheel heater itself is only put into operation when the switch is turned on. However, it only works when the ignition is switched on. When heating, the current flows through the slip ring (horn circuit) that is standard on the steering wheel. In order to still be able to operate the horn, an electronic relay ( Fig. 2) must be installed, which can differentiate between the steering wheel heating and the operation of the horn. In vehicles with a standard horn relay in the engine compartment, this is replaced by an electronic relay, which is located in the same socket.

Bei Fahrzeugen ohne Hupenrelais muß die Leitung von der Hupe zum Hupentaster durchgetrennt werden und nach dem Schaltbild - (Fig. 1) neu verdrahtet werden. Zusätzlich ist eine zweite Leitung, die über das Zündschloß geschaltet ist, und ein Masseanschluß erforderlich.On vehicles without horn relay, the line from the horn to the horn button must be cut and rewired according to the wiring diagram - ( Fig. 1). In addition, a second line, which is connected via the ignition lock, and a ground connection are required.

Die erfinderische Stromversorgungsanordnung ist wie in Fig. 2 aufgebaut, und deren Funktion wird wie folgend beschrie ben: The inventive power supply arrangement is constructed as in FIG. 2, and its function is described as follows:

Nach dem Einschalten der Zündung 58, Klemme I, entsteht im Schaltkreis eine Betriebsspannung von z. B. 12 V. Klemme II 59 ist fest mit der Masse verbunden. Klemme III ist mit dem Schleifring 50 des Lenkrades 51 verbunden. An Klemme IV ist die Hupe 54 einpolig angeschlossen. Der zweite Pol 60 der Hupe kann entweder mit Masse verbunden sein, wobei in der elektronischen Schaltung Schalter S 1 80 auf ⊕ geschaltet sein muß, oder falls die Hupe mit ⊕ der Batterie verbunden ist, muß S 1 auf Masse geschaltet sein, damit beim Hupen ein Spannungsgefälle vorhanden ist. Diese Schaltereinstellung von Schalter S 1 80 erfolgt bei der Installation des Relais und bleibt dauernd so bestehen.After switching on the ignition 58 , terminal I, an operating voltage of z. B. 12 V. Terminal II 59 is firmly connected to ground. Terminal III is connected to the slip ring 50 of the steering wheel 51 . Horn 54 is connected to terminal IV in a single pole. The second pole 60 of the horn can either be connected to ground, switch S 1 80 in the electronic circuit must be switched to ⊕, or if the horn is connected to ⊕ of the battery, S 1 must be connected to ground, so that when the horn is sounded there is a voltage gradient. This switch setting of switch S 1 80 is carried out when the relay is installed and remains so permanently.

Im normalen Betriebsfall des elektronischen Relais - Fig. 2 - das heißt, wenn die Lenkradheizung in Betrieb ist, Schalter 52 ist geschlossen, fließt der Strom über den Tran sistor T 4 14 und den niederohmigen Widerstand R 7 27 über Klemme III in Richtung Lenkrad.In normal operation of the electronic relay - Fig. 2 - that is, when the steering wheel heater is in operation, switch 52 is closed, the current flows through the transistor T 4 14 and the low-resistance resistor R 7 27 via terminal III towards the steering wheel.

Transistor T 4 14 läßt Strom fließen, da seine Basis über Transistor T 3 13 mit ⊕ Batterie voll übersteuert wird. Transistor T 3 13 leitet, da dessen Basis über Widerstand R 8 28 in Richtung Masse gezogen wird. Über den Widerstand R 7 27 dürfen hierbei bis zu ca. maximal 5 A fließen, was bei einer Spannung von 12 V eine Heizleistung von ca. 60 W am Lenkrad ergibt.Transistor T 4 14 allows current to flow because its base is overdriven by transistor T 3 13 with ⊕ battery. Transistor T 3 13 conducts, since its base is pulled toward resistor R 8 28 towards ground. A maximum of 5 A may flow through the resistor R 7 27 , which results in a heating power of approx. 60 W at the steering wheel at a voltage of 12 V.

Transistor T 5 15 und der Widerstand R 6 26 bilden mit Wider stand R 7 27 eine Strombegrenzung. Wird der Spannungsabfall über Widerstand R 7 27 größer als ca. 0,7 V (dies geschieht beim Drücken des Huptasters 55, da dann Klemme III über den Tasterkontakt mit Masse verbunden wird), so fängt Transistor T 5 15 an zu leiten. Hierbei wird das Potential an der Basis von Transistor T 2 12 negativer, wobei auch Transistor T 2 12 leitend wird und dadurch das ⊕ Batterie von Klemme I an die Basis von Transistor T 3 13 durchsteuert. Dadurch sperrt Transistor T 3 13 und schaltet den Basisstrom an Transistor T 4 14 aus, wodurch auch dieser anfängt zu sperren. Der Widerstand R 5 25 dient im Normalzustand - wenn man nicht hupt - zum sicheren Sperren von Transistor T 2 12, da über die Kollektor-Emitter-Strecke von Transistor T 5 kleine Leck ströme fließen können, die einen unsicheren Schaltpunkt von Transistor T 2 12 hervorrufen würden. Da durch den Sperrvor gang von T 4 14 der Strom über Widerstand R 7 27 wieder ab nimmt, wird dessen Spannungsabfall kleiner, wodurch Transi stor T 5 15 wieder sperrt. Dadurch sperrt auch Transistor T 2 12, wodurch Transistor T 3 13 wieder leitend wird und Transistor T 4 14 durchsteuern kann. Dieses Wechselspiel zwi schen Ein- und Ausschalten geschieht im kHz-Bereich von zwi schen 10 bis 500 kHz. Kondensator C 2 32 und C 3 33 sind so geschaltet, daß der Wiedereinschaltungsvorgang etwas verzö gert wird, die Abschaltung aber sofort einsetzt.Transistor T 5 15 and the resistor R 6 26 form with opposing stand R 7 27 a current limitation. If the voltage drop across resistor R 7 27 is greater than approx. 0.7 V (this happens when the push button 55 is pressed, since terminal III is then connected to ground via the push button contact), transistor T 5 15 begins to conduct. Here, the potential at the base of transistor T 2 12 becomes more negative, transistor T 2 12 also becoming conductive and thereby controlling the ⊕ battery from terminal I to the base of transistor T 3 13 . As a result, transistor T 3 13 blocks and switches off the base current at transistor T 4 14 , which also begins to block it. The resistor R 5 25 is used in the normal state - if you do not honk - for the safe blocking of transistor T 2 12 , since small leakage currents can flow over the collector-emitter path of transistor T 5, causing an unsafe switching point of transistor T 2 12 would cause. Since by the blocking operation of T 4 14, the current via resistor R 7 27 decreases again, its voltage drop becomes smaller, as a result of which Transi stor T 5 15 blocks again. This also turns off transistor T 2 12 , which makes transistor T 3 13 conductive again and can turn transistor T 4 14 on . This interplay between switching on and off occurs in the kHz range between 10 to 500 kHz. Capacitor C 2 32 and C 3 33 are switched so that the reclosing process is delayed somewhat, but the shutdown starts immediately.

Dies ist ein besonderer erfinderischer Vorteil, da hierdurch der Gesamtstromfluß über den Hupentaster und somit auch durch Transistor T 4 14 während dem Hupen im Durchschnitt auf ca. 0,8 A abgesenkt wird. Dadurch erwärmt sich Transistor T 4 14, welcher die gesamte Leistung (12 V×0,8 A) verkraften muß, nur mäßig. Außerdem ist er auf dem Gehäuse der Schal tung wärmeableitend montiert.This is a particular inventive advantage, since it reduces the total current flow through the horn button and thus also through transistor T 4 14 during the horn to an average of about 0.8 A. As a result, transistor T 4 14 , which has to cope with the entire power (12 V × 0.8 A), heats up only moderately. In addition, it is mounted on the housing of the circuit to dissipate heat.

Kondensator C 1 31 dient dazu, die hochfrequenten Störungen, die durch das schnelle Schalten der Strombegrenzung entste hen, vom Bordnetz abzublocken. Mittels Schalter 52 wird die Lenkradheizung ausgeschaltet. Capacitor C 1 31 is used to block the high-frequency interference that arises from the rapid switching of the current limit from the vehicle electrical system. The steering wheel heating is switched off by means of switch 52 .

Der Rest der Schaltung dient zum Ansteuern der Hupe. Bau stein IC 1 70 vergleicht die Ausgangsspannung von Klemme III der Schaltung, die über Schutz-Widerstand R 3 23 an Eingang 2 des IC′s geführt wird, mit einer Referenzspannung von ca. 2,1 V, welche über die Spannungsteiler R 1 21 und R 2 22 ge bildet wird, am Eingang 3 des IC′s.The rest of the circuit is used to control the horn. Building stone IC 1 70 compares the output voltage from terminal III of the circuit, which is led via protective resistor R 3 23 to input 2 of the IC ' s, with a reference voltage of approximately 2.1 V, which is via the voltage divider R 1 21st and R 2 22 forms ge, at the input 3 of the IC ' s.

Wird nun die Spannung am Minus-Eingang 2 des IC′s negativer (beim Hupen) als am Plus-Eingang 3, so kippt die Ausgangs spannung des integrierten IC′s am Ausgang 6 in den positiven Zustand. Pin 4 und Pin 7 des IC′s dienen zur Spannungsver sorgung desselben.Now if the voltage at the minus input 2 of the IC ' s more negative (when honking) than at the plus input 3 , the output voltage of the integrated IC' s at output 6 tilts into the positive state. Pin 4 and pin 7 of the IC ' s serve to supply the same voltage.

Die positive Spannung am Ausgang des IC′s 1 bewirkt über Zener-Diode D 1 41 und den Widerstand R 4 24 einen Stromfluß in die Basis von Transistor T 1 11, welcher dadurch leitend wird und Relais 1 90 ansteuert, wodurch der Hupenstromkreis geschlossen wird. Zener-Diode D 1 dient im normalen Heizbe trieb zum sicheren Sperren von Transistor T 1 11, da die Aus gangsspannung von IC 1 70 nicht ganz auf OV zurückgeht. Diode D 2 42 dient zum Funkenlöschen der Relaisspule, um beim Ausschalten derselben (Hupe ist ausgeschaltet) ein Zerstören von der Kollektor-Emitter-Strecke an Transistor T 1 11 durch negative Überspannung zu verhindern.The positive voltage at the output of the IC ' s 1 causes a current flow into the base of transistor T 1 11 via Zener diode D 1 41 and resistor R 4 24 , which thereby becomes conductive and controls relay 1 90 , thereby closing the horn circuit . Zener diode D 1 is used in normal Heizbe operation for the safe blocking of transistor T 1 11 , since the output voltage from IC 1 70 is not entirely due to OV. Diode D 2 42 serves to quench the relay coil in order to prevent destruction of the collector-emitter path at transistor T 11 by negative overvoltage when the same is switched off (horn is switched off).

Alternativ besitzt das elektronische Relais - Fig. 2 - an stelle von IC 1 einen Leistungsoperationsverstärker. In einem solchen Falle sind die Zener-Diode 31, Widerstand 24 und Transistor 11 überflüssig.Alternatively, the electronic relay - Fig. 2 - instead of IC 1 has a power operational amplifier. In such a case, the Zener diode 31 , resistor 24 and transistor 11 are unnecessary.

Die in Fig. 2 zitierten Typenbezeichnungen bzw. physikali schen Daten der Bausteine sind optimiert und beispielhaft. Diese können jedoch laufend dem Stande der Technik angepaßt werden. Ebenfalls können die physikalischen Daten gewisse Änderungen, in Abhängigkeit des Gesamtfunktionssystems, er fahren. Dies wäre z.B. der Fall, wenn die Batteriespannung bei 24 V liegt.The type designations or physical data of the modules cited in FIG. 2 are optimized and are exemplary. However, these can be continuously adapted to the state of the art. The physical data can also undergo certain changes depending on the overall functional system. This would be the case, for example, if the battery voltage is 24 V.

Eine Überhitzung des Lenkrades wird dadurch ausgeschlossen, daß die Heizleistung bei 12 V Batteriespannung auf eine Leistung von 60 W begrenzt ist.This prevents overheating of the steering wheel that the heating power at 12 V battery voltage to a Power of 60 W is limited.

Falls eine geringere Heizleistung erwünscht ist, wird ein Thermostat bzw. Temperaturschalter ins Lenkrad eingebaut.If a lower heating output is desired, a Thermostat or temperature switch built into the steering wheel.

Die besondere erfinderische Leistung liegt darin, daß die Betätigung der Hupe bei gleichzeitiger Lenkradheizung den Gesamtstromkreis geradezu kurzschlußartig belasten würde. Durch das beanspruchte Schalt- und Steuersystem ist die gleichzeitige Nutzung beider Elemente, Hupe und Lenkradhei zung, über eine Kontaktstelle des Schleifrings 52 einwand frei handzuhaben.The particular inventive achievement lies in the fact that the actuation of the horn with simultaneous steering wheel heating would almost load the entire circuit like a short circuit. Due to the claimed switching and control system, the simultaneous use of both elements, horn and steering wheel heating, can be handled properly via a contact point of the slip ring 52 .

Claims

1. Electrically heated steering wheel in motor vehicle construction, characterized by a retracted in the steering wheel rim thin, electrically conductive resistance wire and an electronic cal relay, which is connected to the current contact of the horn current circuit in the shunt, so that the horn and steering wheel heater can be operated simultaneously.

2. Steering wheel according to claim 1, characterized by an elec tronic control, in the existing steering wheel slip ring ( 50 ) of the horn circuit as Stromkontaktstel le an additional power function for the steering wheel heater is connected without the primary function, the horn, interrupted or is reduced.

3. Steering wheel according to claims 1 and 2, characterized by simultaneously supplying power to the steering wheel heating and the horn from the same power source.

4. Electronic relay according to claim 1, consisting of the building blocks, resistors R 1 to R 8 ( 21 to 28 ), transistors T 1 to T 5 ( 11 to 15 ), Zener diode D 1 ( 41 ), diode D 2 ( 42 ), integrated circuit IC 1 ( 70 ), relay 1 ( 90 ), switch S 1 ( 80 ) and the capacitors C 1 to C 3 ( 31 to 33 ).

5. Electronic relay according to claim 4, wherein instead of the IC 1 ( 70 ), the Zener diode D 1 ( 31 ), resistor R 4 ( 24 ) and transistor T 1 ( 11 ), a power operational amplifier is used.

6. Steering wheel according to claim 1, according to FIG. 1, for simultaneous use of the horn and a steering wheel heater in driving witnesses without a serial horn relay or with a serial horn relay.