DE602005004881T2

DE602005004881T2 - Elektrisches lenkschloss

Info

Publication number: DE602005004881T2
Application number: DE200560004881
Authority: DE
Inventors: Kazuya Niwa-gun OTANI; Toru Niwa-gun MAEDA; Toshihiro Niwa-gun NAGAE; Tomoo Toyota-shi Kakegawa
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: CN100406314C; US7589433B2; JP4364764B2; WO2006035972A1; US20070138869A1; EP1678017B1; EP1678017A1; CN1860051A; DE602005004881D1; JP2006096297A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Lenkradsperre.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein elektronisches Schlüsselsystem ist als ein System zum Durchführen von Bedienungsvorgängen in einem Fahrzeug bekannt, ohne einen mechanischen Schlüssel zu verwenden. Das elektronische Schlüsselsystem ist mit einer schlüssellosen Zutrittsfunktion zum Entsperren der Türen ausgestattet, wenn ein Benutzer (Fahrer), welcher einen elektronischen Schlüssel besitzt, sich einer Tür nähert und zum Sperren der Türen, wenn der Benutzer sich von der Tür wegbewegt. Das elektronische Schlüsselsystem ist auch mit einer Zündfunktion zum Starten des Motors nur durch Drehen eines Zündschalters ohne das Einsetzen eines mechanischen Schlüssels in einen Schlüsselzylinder ausgestattet.
Das elektronische Schlüsselsystem umfasst eine elektrische Lenkradsperre, welche das Lenkrad elektrisch sperrt und entsperrt. Die elektrische Lenkradsperre hat einen Sperrbalken, welcher von einem Sperrmotor bewegt wird. Der Sperrbalken steht in Eingriff mit einer Buchse, welche auf der Lenksäule ausgeformt ist, um die Lenksäule zu sperren. Die Lenksäule wird entsperrt, wenn der Sperrbalken aus der Buchse der Lenkradsperre entfernt wird.
Die elektrische Lenkradsperre umfasst einen Sperrschalter und einen Entsperrschalter. Der Sperrschalter geht auf ON, wenn die Lenksäule gesperrt ist, um ein H-Levelsignal auszugeben (Sperrsignal). Der Entsperrschalter geht auf ON, wenn die Lenkradsäule entsperrt ist, um ein H-Levelsignal auszugeben (Entsperrsignal). Die elektrische Lenkradsperre stellt fest, ob die Lenksäule gesperrt oder entsperrt ist, basierend auf dem Ausgabesignal des Sperrschalters oder des Entsperrschal ters. Ein elektrischer kontaktloser Schalter mit hoher Lebensdauer und Zuverlässigkeit wird für die Sperr- und Entsperrschalter verwendet. Ein Beispiel eines solchen elektrischen kontaktlosen Schalters ist ein Hall-IC.
Die Funktion des elektronischen Schlüsselsystems beim Starten des Motors wird nun beschrieben. Wenn die Lenksäule vom Sperrzustand in den Entsperrzustand wechselt, wird der Entsperrschalter auf ON geschaltet, um ein Entsperrsignal zu generieren. Die elektrische Lenkradsperre liefert das Entsperrsignal an eine Maschinen-ECU. Bei Empfang des Entsperrsignals startet die Maschinen-ECU die Maschine, wenn der elektronische Schlüssel und das Fahrzeug eine ID-Code-Authentifizierung erhalten und der Zündschalter in die Maschinenstartposition gedreht wird.
Wenn die Betriebsspannung sinkt, kann die Spannung eines Detektionssignals des elektrischen, kontaktlosen Schalters sinken. Beispielsweise verbrauchen beim Starten (Anlassen) der Maschine der Startermotor und die Zündung viel Batteriespannung. Somit könnte der Entsperrschalter nicht mit einer ausreichenden Spannung versorgt werden. Dies würde die Spannung des Ausgabesignals des Entsperrschalters absenken. Insbesondere tritt ein Absinken der Betriebsspannung des Entsperrschalters eher dann auf, wenn die Batterie schlechter wird oder wenn das Anlassen bei niedrigen Temperaturen vorgenommen wird.
Wenn der Entsperrschalter in einem niedrigen Spannungszustand ist, kann die Ausgabe eines H-Levelsignals oder eines Entsperrsignals nicht aufrechterhalten werden. In einem solchen Fall wird kein Entsperrsignal von der elektrischen Lenkradsperre an die Maschinen-ECU geliefert, obwohl die Lenksäule sich im Entsperrzustand befindet. Da das Entsperrsignal notwendig ist, um die Maschine zu starten, wird die Maschinen-ECU die Maschine nicht starten. Somit kann das elektronische Schlüsselsystem im Stand der Technik, welches eine solche elektrische Lenkradsperre verwendet, irrtümlicherweise fest stellen, dass die Lenkradsperre im Entsperrzustand ist, wenn die Betriebsspannung abnimmt. Es ist somit notwendig, dass solch eine irrtümliche Bestimmung, dass die Lenksäule im Entsperrzustand ist, verhindert wird, selbst wenn die Batteriespannung gering ist. Ein Beispiel eines Lenkradsperrsystems nach dem Stand der Technik kann in der US-B-640004 gesehen werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektrische Lenkradsperre zur Verfügung zu stellen, welche die irrtümliche Bestimmung des Betriebszustandes des Lenkradsperrmechanismus verhindert, selbst wenn die Betriebsspannung abnimmt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Lenkradsperre zum Sperren und Entsperren einer Lenksäule mit einer Buchse. Die elektrische Lenkradsperre hat einen Lenkradsperrmechanismus. Der Lenkradsperrmechanismus umfasst einen Riegel, welcher bewegt werden kann, um mit der Buchse in Eingriff und außer Eingriff zu stehen. Ein Antrieb treibt den Riegel an. Der Lenkradsperrmechanismus kann zwischen einer Mehrzahl von Betriebszuständen bewegt werden, darunter ein Sperrzustand, in welchem der Riegel mit der Buchse in Eingriff steht und ein Entsperrzustand, in welchem der Riegel von der Buchse außer Eingriff steht. Ein Detektionsmittel stellt zumindest einen der Betriebszustände fest, umfassend den Sperrzustand und den Entsperrzustand des Lenkradsperrmechanismus und gibt ein Detektionssignal aus, wenn das Wechseln zu den zumindest einem der Betriebszustände beendet ist. Ein Zustandshaltemittel, welches mit dem Detektionsmittel verbunden ist, generiert ein Haltesignal, welches bei einer Spannung gehalten wird, die die gleiche ist, wie jene des Detektionssignals zum Ausgeben eines Beendigungssignals, welches anzeigt, dass das Wechseln zu den zumindest einem der Betriebszustände beendet wurde, in Übereinstimmung mit entweder dem Detektionssignal, welches vom Detektionsmittel ausgegeben wurde oder dem Haltesignal.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Lenkradsperre, die mit einer Batterie zur Stromversorgung verbunden werden kann, zum Sperren und Entsperren einer Lenksäule. Die elektrische Lenkradsperre umfasst einen Riegel, welcher zwischen einer Sperrposition, in welcher der Riegel mit der Lenksäule in Eingriff steht und einer Entsperrposition, in welcher der Riegel von der Lenksäule außer Eingriff steht, bewegt werden kann. Ein Antrieb treibt den Riegel an. Ein kontaktloser Entsperrsensor wird von der Batterie gespeist und aktiviert, um ein Entsperrdetektionssignal auszugeben, wenn der Riegel in der Entsperrposition ist. Ein Halteschaltkreis, welcher mit dem Entsperrsensor verbunden ist, gibt ein Haltesignal entsprechend dem Entsperrdetektionssignal aus. Ein OR-Schaltkreis, welcher mit dem Entsperrsensor und dem Halteschaltkreis verbunden ist, gibt ein Entsperrabschlusssignal aus, wenn entweder das Entsperrsignal oder Haltesignal einen vorbestimmten Wert hat.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der vorliegenden Beschreibung zusammen mit den entsprechenden Zeichnungen, welche das Prinzip der Erfindung beispielhaft illustrieren, ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung gemeinsam mit ihren Aufgaben und Vorteilen wird am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den entsprechenden Zeichnungen verstanden, in welchen:
1 ein Blockdiagramm eines elektronischen Schlüsselsystems ist, welches eine elektrische Lenkradsperre entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt; und
2 ein Blockdiagramm der elektrischen Lenkradsperre ist.
BESTE ART, UM DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN
Eine elektrische Lenkradsperre entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Fahrzeug 1 ein elektronisches Schlüsselsystem 2, um Fahrzeugfunktionen ohne einen Zündschlüssel zu verwenden. Das elektronische Schlüsselsystem 2 gestattet es, eine Funktion im Fahrzeug 1 zu starten ohne einen Schlüssel zu verwenden, solange ein ID-Code, welcher an einen elektronischen Schlüssel vergeben wurde, mit dem ID-Code des Fahrzeugs 1 identisch ist. Die Fahrzeugfunktionen umfassen das Sperren und Entsperren der Fahrzeugtüren, Sperren und Entsperren der Lenksäule, Starten der Maschine und das Öffnen des Kofferraumes.
Das elektronische Schlüsselsystem 2 umfasst eine Smart-ECU 4 zum Ausführen einer ID-Authentifizierung mit dem elektronischen Schlüssel 3, eine Tür-ECU 6, um ein Türschloss 5 zu steuern und eine Wegfahrsperren-ECU 7, um zu bestimmen, ob Fahrzeugfunktionen (z. B. Entsperren des Lenkrades und Starten der Maschine) aktiviert oder deaktiviert werden, basierend auf dem Resultat der Fahrgastzellenauthentifizierung des elektronischen Schlüssels 3. Das elektronische Schlüsselsystem 2 umfasst weiters eine Lenkradsperren-ECU 9, um einen Lenkradsperrmechanismus 8 zum Steuern und eine Maschinen-ECU 11, um die Maschine 10 zu steuern. Eine elektrische Lenkradsperre 100 umfasst den Lenkradsperrmechanismus 8 und die Lenkradsperr-ECU 9.
Wenn das Fahrzeug 1 geparkt ist (Zustand, in welchem die Maschine gestoppt ist und die Türen gesperrt sind), gibt die Smart-ECU 4 einen Befehl an einen externen Senderschaltkreis 12 aus, um intermittierend ein Abfragesignal Srq über eine externe Antenne 12a zu senden. Wenn eine Person, welche den elektronischen Schlüssel 3 inne hat, in den Kommunikationsbereich des Abfragesignals Srq tritt, zündet der elektronische Schlüssel 3 ein ID-Code-Signal Sid, enthaltend einen ID-Code, welcher einzigartig für den Schlüssel ist, in Abhängigkeit vom Abfragesignal Srq. Das ID-Code-Signal Sid, welches über eine externe Antenne 12a empfangen wird, wird der Smart-ECU 4 über den externen Sendeschaltkreis 12 zugeführt. Die Smart-ECU 4 führt eine externe Authentifizierung durch, um den ID-Code des elektronischen Schlüssels 3, der im ID-Code-Signal Sid enthalten ist, mit dem ID-Code des Fahrzeugs 1 zu vergleichen (ID-Authentifizierung). Wenn die externe Authentifizierung erhalten wird, gibt die Smart-ECU 4 einen Türentsperrbefehl an die Tür-ECU 6. Die Tür-ECU 6 entsperrt die Türsperre 5 in Abhängigkeit vom Türentsperrbefehl.
Wenn die Türsperre 5 im Entsperrzustand ist, wurde die externe Authentifizierung erhalten und weder die externe Antenne 12a noch der externe Sendeschaltkreis 12 empfangen das ID-Code-Signal Sid, bestimmt die Smart-ECU 4, dass die Tür gesperrt werden muss. Folglich gibt die Smart-ECU 4 einen Türsperrbefehl an die Tür-ECU 6 aus. In Abhängigkeit vom Türsperrbefehl sperrt die Tür-ECU 6 die Türsperre 5.
Wenn die Tür-ECU 6 aufgrund eine Detektionssignals eines Innenbeleuchtungsschalters 13, welcher das Öffnen und Schließen einer Tür detektiert, feststellt, dass eine Person das Fahrzeug betreten hat, gibt die Tür-ECU 6 einen Kommunikationsschalterbefehl an die Smart-ECU 4 aus. In Abhängigkeit vom Kommunikationsschalterbefehl aktiviert die Smart-ECU 4 einen internen Sendeschaltkreis 14 und eine interne Antenne 14a anstelle des externen Sendeschaltkreises 12 und der externen Antenne 12a. Der interne Sendeschaltkreis 14 gibt intermittierend ein Abfragesignal Srq über die interne Antenne 14a im Fahrgastraum des Fahrzeugs aus. Die Smart-ECU 4 führt eine interne Authentifizierung durch, um den ID-Code des elektroni schen Schlüssels 3, welcher im ID-Code-Signal Sid enthalten ist, mit dem ID-Code des Fahrzeug 1 zu vergleichen. Wenn die interne Authentifizierung erhalten wird, gibt die Smart-ECU 4 ein internes Authentifizierungsabschlusssignal an die Wegfahrsperren-ECU 7 aus. In Abhängigkeit vom internen Authentifizierungsabschlusssignal gibt die Wegfahrsperren-ECU 7 einen Lenkradentsperrbefehl an die Lenkradsperren-ECU 9. In Abhängigkeit vom Lenkradentsperrbefehl tritt die Lenkradsperr-ECU 9 in einen Entsperr-Standby-Zustand.
Im Entsperr-Standby-Zustand startet die Lenkradsperren-ECU 9 einen Entsperrvorgang des Lenkradsperrmechanismus 8 in Abhängigkeit der Betätigung des Maschinenschalters 15. Nach Beendigung des Entsperrvorganges des Lenksperrmechanismus 8 liefert die Lenkradsperren-ECU 9 ein Entsperrabschlusssignal Sa an die Wegfahrsperren-ECU 7. In Abhängigkeit vom Entsperrabschlusssignal Sa gibt die im Wegfahrsperren-ECU 7 einen Maschinenstartberechtigungsbefehl an die Maschinen-ECU 11. Die Maschinen-ECU 11 veranlasst einen Startermotor die Maschine zu starten, wenn sie den Maschinenstartberechtigungsbefehl erhält und wenn die interne Authentifizierung erhalten wurde und der Maschinenschalter 15 in die Startposition gedreht wurde.
Wenn der Maschinenschalter 15 betätigt wird, um die Maschine 10 zu stoppen, tritt die Lenkradsperren-ECU 9 in einen Sperr-Standby-Zustand. Basierend auf einem Detektionssignal vom Innenbeleuchtungsschalter 13 liefert die Türen-ECU 6 ein Exit-Signal an die Wegfahrsperren-ECU 7, welches anzeigt, dass der Fahrer das Fahrzeug 1 verlassen hat. In Abhängigkeit vom Exit-Signal gibt die Wegfahrsperren-ECU 7 einen Lenkradsperrbefehl an die Lenkradsperren-ECU 9 aus. In Abhängigkeit vom Lenkradsperrenbefehl an die Lenkradsperren-ECU 9 aus.
In Abhängigkeit vom Lenkradsperrenbefehl veranlasst die Lenkradsperren-ECU 9, welche sich in einem Sperr-Standby-Zustand befindet, den Lenkradsperrmechanismus 8 die Lenksäule 16 zu sperren. Die Lenkradsperren-ECU 9 liefert ein Lenkradsperren abschlusssignal Sb an die Wegfahrsperren-ECU 7, wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 in einen Sperrzustand gegangen ist. Die Smart-ECU 4 führt eine externe Authentifizierung durch, wenn sie feststellt, dass das Lenkradsperrenabschlusssignal Sb an die Wegfahrsperren-ECU 7 geliefert wurde und der Fahrer den Fahrgastraum verlassen hat. Die Smart-ECU 4 veranlasst die Türen-ECU 6 die Türsperre 5 zu sperren, wenn die externe Antenne 12a das ID-Code-Signal Sid vom elektronischen Schlüssel 3 nicht mehr empfängt.
2 ist ein Blockdiagramm der elektrischen Lenkradsperre. Der Lenkradsperrmechanismus 8 umfasst einen Riegel, wie beispielsweise einen Sperrbalken 17, welcher sich zwischen einer Sperrposition und einer Entsperrposition bewegt und einen Antrieb, wie beispielsweise einen Lenkradsperrenmotor 18, welcher den Sperrbalken 17 zurück und vorwärts bewegt. Wenn er sich in der Sperrposition befindet, steht der Sperrbalken 17 mit einer Buchse (Ausnehmung) 16a, welche an der Lenksäule 16 ausgebildet ist, in Eingriff. In diesem Zustand ist der Lenkradsperrmechanismus 8 in einem Sperrzustand. Wenn er sich in der Entsperrposition befindet, steht der Sperrbalken 17 von der Buchse 16a außer Eingriff. In diesem Zustand ist der Lenkradsperrmechanismus in einem Entsperrzustand.
Die Lenkradsperren-ECU 9 umfasst eine CPU 19, einen Sperrsensor 20, um festzustellen, ob der Sperrbalken 17 mit der Buchse 16a in Eingriff steht und einen Entsperrsensor 21, um festzustellen, ob der Sperrbalken 17 von der Buchse 16a außer Eingriff steht. Die Sperr- und Entsperrsensoren 20 und 21 werden beide von einem kontaktlosen Schalter, wie beispielsweise einem Hall-IC gebildet. Der Sperrsensor 20 geht auf ON, wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 zum Sperrzustand wechselt, um ein H-Level-Detektionssignal (ON-Signal oder Sperrdetektionssignal S_L) auszugeben. Der Sperrsensor 20 geht auf OFF, wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 in den Entsperrzustand geht, um ein L-Level-Detektionssignal (OFF-Sinal) auszugeben. Der Entsperrsensor 21 geht auf ON, wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 in den Entsperrzustand wechselt, um ein H-Level-Detektionssignal (ON-Signal oder Entsperrdetektionssignal S_UL) auszugeben. Der Entsperrsensor 21 geht auf OFF, wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 in den Sperrzustand wechselt, um ein L-Level-Detektionssignal (OFF-Signal) auszugeben. Die CPU 19 ist ein Beispiel eines Steuermittels. Die Sensoren 20 und 21 funktionieren als Detektionsmittel.
Die CPU 19 ist mit dem Sperrsensor 20 und dem Entsperrsensor 21 verbunden. Die CPU 19 bestimmt den Betriebszustand des Lenkradsperrmechanismus 8 aus den Detektionssignalen der Sensoren 20 und 21. Beispielsweise stellt die CPU 19 fest, dass der Lenkradsperrmechanismus 8 im Sperrzustand ist, wenn sie das ON-Signal (Sperrdetektionssignal S_L) vom Sperrsensor 20 und das OFF-Signal vom Entsperrsensor 21 empfängt. Die CPU 19 kann auch feststellen, dass der Lenkradsperrmechanismus im Sperrzustand ist, wenn sie das ON-Signal (Sperrdetektionssignal S_L) vom Sperrsensor 20 empfängt. Wenn sie das OFF-Signal vom Sperrsensor 20 und das ON-Signal (Entsperrdetektionssignal S_UL) vom Entsperrsensor 21 empfängt, stellt die CPU 19 fest, dass der Lenkradsperrmechanismus im Entsperrzustand ist. Die CPU 19 kann auch feststellen, dass der Lenkradsperrmechanismus 8 im Entsperrzustand ist, wenn sie das ON-Signal (Entsperrdetektionssignal S_UL) vom Entsperrsensor empfängt.
Die Lenkradsperren-ECU 9 umfasst einen Signalhalteschaltkreis 22, welcher mit der CPU 19 und dem Entsperrsensor 21 verbunden ist, und einen OR-Schaltkreis, welcher mit dem Entsperrsensor 21 und dem Signalhalteschaltkreis 22 verbunden ist. Der Signalhalteschaltkreis 22 empfängt ein Ausgabesignal von der CPU 19 und ein Detektionssignal vom Entsperrsensor 21. In Abhängigkeit von einem Befehl von der CPU 19 gibt der Signalhalteschaltkreis 22 eine Haltesignal aus, welches auf der Spannung des Detektionssignals des Entsperrsensor 21 gehalten wird. Der OR-Schaltkreis 23 gibt ein Ausgabesignal (Sa oder Sb) basierend auf den beiden Eingabesignalen (dem Haltesignal und dem Detektionssignal vom Entsperrsensor 21) an einen Ausgabean schluss 9a der Lenkradsperren-ECU 9 aus. Beispielsweise, wenn zumindest entweder das Detektionssignal vom Entsperrsensor 21 oder das Haltesignal vom Signalhalteschaltkreis 22 auf einem H-Level ist, gibt der OR-Schaltkreis 23 ein H-Level-Entsperrabschlusssignal Sa aus. Der Signalhalteschaltkreis 22 wird beispielsweise von einem Flip-Flop-IC gebildet. Der Signalhalteschaltkreis 22 und der OR-Schaltkreis 23 bilden ein Zustandshaltemittel oder einen Fehlsignalausgabe verhindernden Schaltkreis.
Der Signalhalteschaltkreis 22 ist als ein Niederspannungsschaltkreis anwendbar, welcher in der Lage ist, zu funktionieren, selbst wenn die Sensoren 20 und 21 aufgrund einer niedrigen Batteriespannung keine Ausgabesignale generieren können. Der Signalhalteschaltkreis 22 hält das Detektionssignal des Entsperrsensors 21 und gibt ein Haltesignal in Abhängigkeit eines Befehls von der CPU 19 aus.
Wenn ein ON-Signal vom Sperrsensor 20 oder dem Entsperrsensor 21 ausgegeben wird, sendet die EPU 19 einen Zustandshaltebefehl an den Signalhalteschaltkreis 22. In Abhängigkeit vom zustandshaltebefehl hält der Signalhalteschaltkreis 22 den gegenwärtigen Signalzustand (die Spannung des Detektionssignals, welches vom Entsperrsensor 21 geliefert wird) und gibt ein Signal aus, welches dem Signalzustand entspricht. Beispielsweise, wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 in einem Entsperrzustand ist, wird der Signalhalteschaltkreis 22 mit einem ON-Signal vom Entsperrsensor 21 versorgt. In diesem Fall gibt der Signalhalteschaltkreis 22 ein Signal aus, welches das Niveau des ON-Signals (H-Level) hat. Wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 im Sperrzustand ist, wird der Signalhalteschaltkreis 22 mit einem OFF-Signal vom Entsperrsensor 21 versorgt. In diesem Fall gibt der Signalhalteschaltkreis 22 ein Signal aus, welches das Niveau des OFF-Signals (L-Level) hat.
Der OR-Schaltkreis 23 gibt ein ON-Signal (Entsperrabschlusssignal) Sa über den Ausgabeanschluss 9a aus, wenn zumindest eines der zwei Eingabesignale (das Haltesignal vom Signalhalteschaltkreis 22 und das Detektionssignal vom Entsperrsensor 21) ein H-Level haben. Dementsprechend wird das Entsperrabschlusssignal Sa vom Ausgabeterminal 9a ausgegeben, wenn der Entsperrsensor 21 ein ON-Signal ausgibt. Das Entsperrabschlusssignal Sa wird auch über den Ausgabeanschluss 9a ausgegeben, wenn der Entsperrsensor 21 kein ON-Signal ausgibt, jedoch der Signalhalteschaltkreis 22 ein H-Level-Haltesignal ausgibt.
Der Betrieb der elektrischen Lenkradsperre wird nun beschrieben.
Der Fahrer betritt das geparkte Fahrzeug 1 und bedient des Maschinenschalter 15, sodass das Lenkradsperrmechanismus 8 in den Entsperrzustand geht. In der Folge geht der Sperrsensor 20 auf OFF und der Entsperrsensor 21 auf ON. Der Entsperrsensor 21 liefert ein ON-Signal an die CPU 19, den Signalhalteschaltkreis 22 und den OR-Schaltkreis 23. In Abhängigkeit vom ON-Signal des Entsperrsensors 21 gibt die CPU 19 einen Zustandshaltebefehl an den Signalhalteschaltkreis 22 aus. In Abhängigkeit vom Zustandshaltebefehl hält der Signalhalteschaltkreis 22 das ON-Signal vom Entsperrsensor 21 und liefert ein H-Level-Haltesignal an den OR-Schaltkreis 23.
Da das Detektionssignal vom Entsperrsensor 21 und das Haltesignal vom Signalhalteschaltkreis 22 beide ein H-Level haben, gibt der OR-Schaltkreis 23 ein H-Level-Signal (Entsperrabschlusssignal) Sa aus. Dementsprechend liefert die Lenkradsperren-ECU 9 das Entsperrabschlusssignal Sa an die Wegfahrsperren-ECU 7. In Abhängigkeit vom Entsperrabschlusssignal Sa gibt die Wegfahrsperren-ECU 7 einen Maschinenstartberechtigungsbefehl an die Maschinen-ECU 11 aus. Die Maschinen-ECU 11 startet die Maschine 10, wenn die Maschinen-ECU 11 den Maschinenstartberechtigungsbefehl erhält, die interne Authentifizierung erhalten wird und der Maschinenschalter 15 in die Startposition gedreht wird.
Wenn der Entsperrsensor 21 nicht mit einer ausreichenden Betriebsspannung von der Batterie versorgt wird, wie beispielsweise während des Anlassens, wenn eine hohe Spannung durch das Maschinensystem verbraucht wird, wechselt der Entsperrsensor 21 zu einem Niederspannungszustand. In diesem Fall kann der Entsperrsensor 21 kein H-Level-Detektionssignal generieren, obwohl der Lenkradsperrmechanismus 8 im Entsperrzustand ist. Gemäß dem Stand der Technik würde das Anlassen nicht fortgesetzt werden, da die Wegfahrsperren-ECU 7 nicht mit dem Entsperrabschlusssignal Sa versorgt wird, welches für das Starten der Maschine notwendig ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform gibt die CPU 19 einen Zustandshaltebefehl an den Signalhalteschaltkreis 22 aus, wenn der Entsperrsensor 21 den Entsperrzustand detektiert. In Abhängigkeit vom Zustandshaltebefehl generiert der Signalhalteschaltkreis 22 ein Haltesignal, welches bei einem Potential gehalten wird, welches dem Zustand (Entsperrzustand) des Lenkradsperrmechanismus gehalten wird. Dementsprechend gibt der Signalhalteschaltkreis 22 kontinuierlich ein H-Level-Haltesignal aus, bevor das Anlassen gestartet wird. Das Anlassen wird dann gestartet, wenn der Fahrer den Maschinenschalter 15 in die Startposition dreht. Das Anlassen kann den Entsperrsensor 21 dazu veranlassen, in einen Niederspannungszustand zu wechseln, sodass ein H-Level-Detektionssignal nicht generiert werden kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform jedoch gibt der Signalhalteschaltkreis 22 kontinuierlich ein H-Level-Haltesignal aus. Somit wird das Entsperrabschlusssignal Sa kontinuierlich über den Ausgabeanschluss 9a der Lenkradsperren-ECU 9 ausgegeben.
Die Wegfahrsperren-ECU 7 empfängt somit ein Entsperrabschlusssignal Sa von der Lenkradsperren-ECU 9, selbst wenn das Anlassen dazu führt, dass der Entsperrsensor 21 in einen Niederspannungszustand wechselt. Die Wegfahrsperren-ECU 7 sendet dann einen Maschinenstartberechtigungsbefehl an die Maschinen- ECU 11. Dementsprechend setzt die Maschinen-ECU 11 in Abhängigkeit vom Maschinenstartberechtigungsbefehl das Anlassen fort und startet die Maschine 10.
Wenn der Fahrer das Fahrzeug stoppt, dreht er den Maschinenschalter 15 in die OFF-Position, um die Maschine 10 zu stoppen und verlasst dann das Fahrzeug 1. Dies führt dazu, dass die Tür-ECU 6 ein Exit-Detektionssignal an die Wegfahrsperren-ECU 7 basierend auf dem Detektionssignal vom Innenbeleuchtungsschalter 13 ausgibt. In Abhängigkeit vom Exit-Detektionssignal gibt die Wegfahrsperren-ECU 7 einen Sperrbefehl an die Lenkradsperren-ECU 9. In Abhängigkeit vom Sperrbefehl veranlasst die Lenkradsperren-ECU 9, welche im Sperr-Standby-Zustand ist, den Lenkradsperrmechanismus 8 die Lenksäule 16 zu sperren.
In der Folge geht der Sperrsensor 20 auf ON und der Entsperrsensor 21 auf OFF. Der Sperrsensor 20 liefert ein ON-Signal an die CPU 19 und der Entsperrsensor 21 liefert ein OFF-Signal an die CPU 19, den OR-Schaltkreis und den Signalhalteschaltkreis 22. In Abhängigkeit vom ON-Signal des Sperrsensors 20 gibt die CPU 19 einen Zustandshaltebefehl an den Signalhalteschaltkreis 22 aus. In Abhängigkeit vom Signalhaltebefehl hält der Signalhalteschaltkreis 22 den gegenwärtigen Signalzustand, d. h. das OFF-Signal des Entsperrsensors 21, und gibt ein L-Level-Haltesignal aus. Der OR-Schaltkreis 23 gibt ein L-Level-Signal aus, da das Detektionssignal vom Entsperrsensor 21 und das Haltesignal vom Signalhalteschaltkreis 22 beide L-Level-Signale sind. Dementsprechend gibt die Lenkradsperren-ECU 9 ein L-Level-OFF-Signal aus.
Die bevorzugte Ausführungsform hat die unten beschriebenen Vorteile.

(1) Selbst wenn eine Veränderung der Betriebsspannung den Entsperrsensor 21 dazu veranlasst, ein falsches Detektionssignal auszugeben, welches nicht mit dem tatsächlichen Zustand des Lenkradsperrmechanismus 8 übereinstimmt, gibt die Lenkrad sperren-ECU 9 das korrekte Signal aus, welches mit dem tatsächlichen Zustand des Lenkradsperrmechanismus 8 übereinstimmt. Dies deshalb, weil der Signalhalteschaltkreis 22 das Haltesignal in Übereinstimmung mit dem Zustand des Lenkradsperrmechanismus 8 generiert. Dies verhindert, dass die Lenkradsperren-ECU 9 ein falsches Signal ausgibt. Zusätzlich wird das Anlassen fortgesetzt, selbst wenn die Spannung des Detektionssignals des Entsperrsensors 21 abnimmt, da die Lenkradsperren-ECU 9 das Entsperrabschlusssignal Sa weiterhin ausgibt. Das stellt das Starten der Maschine sicher.
(2) In Abhängigkeit vom Zustandshaltebefehl der CPU 19 hält der Signalhalteschaltkreis 22 ein Detektionssignal, welches dem Betriebszustand des Lenkradsperrmechanismus 8 entspricht und gibt ein Haltesignal aus. Somit wird der Betrieb des Signalhalteschaltkreises 22 von der CPU 19 gesteuert. Dies vereinfacht die Schaltkreiskonfiguration des Signalhalteschaltkreises 22. Somit ist der Signalhalteschaltkreis 22 kompakt und kostengünstig.
(3) Der Signalhalteschaltkreis 22 wird von einer Flip-Flop-IC gebildet, welche einfach bereitzustellen ist. Somit wird der Falschsignalausgabe verhindernde Schaltkreis, welcher den Signalhalteschaltkreis 22 und den OR-Schaltkreis 23 umfasst, zu niedrigen Kosten hergestellt.
(4) Die Flip-Flop-IC des Signalhalteschaltkreises 22 ist ein mit Niederspannung betreibbarer Schaltkreis. Somit bleibt der Signalhalteschaltkreis 22 selbst bei geringen Spannungen während des Anlassens in Betrieb. Insbesondere hält der Einsatz einer Flip-Flop-IC, welche bei einer extrem geringen Spannung betrieben werden kann, den Signalhalteschaltkreis 22 in Betrieb, selbst wenn das Anlassen einen Spannungsabfall verursacht.

Es sollte dem Fachmann offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausge bildet werden kann, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sollte es selbstverständlich sein, dass die vorliegende Erfindung in den folgenden Formen ausgebildet werden kann.
Der Signalhalteschaltkreis 22, welcher als ein Zustandshaltemittel funktioniert, ist nicht auf eine Flip-Flop-IC limitiert und kann z. B. ein Booster-Schaltkreis (Kondensator) zum Anheben des Spannungsniveaus des Detektionssignals vom Entsperrsensor 21 sein und kann ein Signal mit dem erhöhten Spannungsniveau ausgeben. Mit dem Einsatz eines solchen Booster-Schaltkreises kann die Konfiguration des Signalhalteschaltkreises 22 weiter vereinfacht werden, als beim Einsatz einer Flip-Flop-IC.
Der Signalhalteschaltkreis 22 hält das Detektionssignal des Entsperrsensors 21 und gibt ein Haltesignal in Abhängigkeit vom Zustandshaltebefehl der CPU 19 aus. Stattdessen kann der Signalhalteschaltkreis 22 das Detektionssignal vom Entsperrsensor 21 selbstständig halten und ein Haltesignal ausgeben, ohne einen Zustandshaltebefehl der CPU 19 zu empfangen. Beispielsweise kann der Signalhalteschaltkreis 22 das ON-Signal in Abhängigkeit eines ON-Signals des Entsperrsensors 21 halten und ein H-Level-Haltesignal ausgeben. In der Folge setzt der Signalhalteschaltkreis 22 das Haltesignal in Abhängigkeit eines ON-Signals vom Sperrsensor 20 zurück.
Der Entsperrsensor 21 gibt ein ON-Signal aus, wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 entsperrt wird und gibt ein OFF-Signal aus, wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 nicht entsperrt ist. Stattdessen kann ein OFF-Signal ausgegeben werden wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 entsperrt ist und ein ON-Signal kann ausgegeben werden, wenn der Lenkradsperrmechanismus 8 nicht entsperrt ist.
Der Falschsignalausgabe verhindernde Schaltkreis, welcher den Halteschaltkreis 22 und den OR-Schaltkreis 23 umfasst, kann mit dem Sperrsensor 20 anstelle des Entsperrsensors 21 verbunden werden. In diesem Fall liefert die Lenkradsperren-ECU 9 ein korrektes Sperrabschlusssignal Sb an die Wegfahrsperren-ECU 7, selbst wenn die Betriebsspannung des Sperrsensors 20 vorübergehend abnimmt. Der Sperrsensor 20 und der Entsperrsensor 21 können jeweils mit einem unterschiedlichen Falschsignalausgabe verhindernden Schaltkreis verbunden werden. In diesem Fall liefert die Lenkradsperren-ECU 9 das korrekte Sperrabschlusssignal Sb und das korrekte Entsperrabschlusssignal 2b an die Wegfahrsperren-ECU 7, selbst wenn die Betriebsspannung des Sperrsensors 20 und des Entsperrsensors 21 vorübergehend abnehmen.
Die drahtlose Kommunikation zwischen dem Fahrzeug 1 und dem elektronischen Schlüssel 3 ist nicht auf Smart-Kommunikation beschränkt, bei welcher der elektronische Schlüssel auf ein Abfragesignal Sre des Fahrzeugs 1 antwortet, um ein ID-Code-Signal Sid, welches für den Schlüssel einzigartig ist, auszugeben und eine Funktion des Fahrzeugs 1 auszuführen, wenn eine ID-Authentifizierung erhalten wurde. Die drahtlose Kommunikation, welche zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Schlüssel 3 ausgeführt wird, kann beispielsweise eine Transponderkommunikation unter Einsatz eines Transponders des elektronischen Schlüssels 3 oder eine Radiowellenkommunikation, in welcher ein ID-Code, der einzigartig für den Schlüssel ist, durch Drücken eines Knopfes des elektronischen Schlüssels 3 übertragen wird, sein.
Der Sperrsensor 20 und der Entsperrsensor 21 sind nicht auf eine Hall-IC beschränkt und können andere elektrische kontaktfreie Schalter, wie ein optischer Sensor, sein.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Falschsignalausgabe verhindernde Schaltkreis im Fahrzeug 1 eingesetzt. Zusätzlich zu Automobilen kann der Falschsignalausgabe verhindernde Schaltkreis in jeder Art von Fahrzeug eingesetzt werden. Weiters ist der Einsatz der Falschsignalausgabe verhin dernden Struktur nicht auf das Fahrzeug 1 beschränkt. Die Falschsignalausgabe verhindernde Struktur kann auch auf jede Struktur mit einem Lenkradsperrmechanismus 8 angewandt werden.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind als illustrativ und nicht restriktiv zu verstehen und die Erfindung ist nicht auf die Details, welche hierin angegeben sind, limitiert, sondern kann innerhalb des Umfangs der Äquivalenz der entsprechenden Ansprüche verändert werden.

Claims

Elektrische Lenkradsperre zum Sperren und Entsperren einer Lenksäule mit einem Buchsenteil, die elektrische Lenkradsperre aufweisend: einen Lenkradsperrmechanismus umfassend: einen beweglichen Riegel, welcher mit dem Buchsenteil in der Lenksäule in Eingriff und außer Eingriff gebracht werden kann; und einen Antrieb um den Riegel anzutreiben, wobei der Lenkradsperrmechanismus zwischen einer Mehrzahl von Betriebszustanden verstellt werden kann, darunter ein Sperrzustand, in welchem der Riegel mit dem Buchsenteil in Eingriff steht und ein Entsperrzustand, in welchem der Riegel vom Buchsenteil außer Eingriff steht; ein Detektionsmittel, um zumindest einen der Betriebszustände, umfassend den Sperrzustand und den Entsperrzustand des Lenkradsperrmechanismus zu detektieren und um ein Detektionssignal auszugeben, wenn das Wechseln zu dem zumindest einen der Betriebszustände abgeschlossen ist; wobei der Lenkradsperrmechanismus dadurch gekennzeichnet ist, dass er aufweist: ein Zustandshaltemittel, welches mit dem Detektionsmittel verbunden ist, um ein Haltesignal zu generieren, welches bei einer Spannung gehalten wird, welche dieselbe ist, wie jene des Detektionssignals und um ein Abschlusssignal auszugeben, welches anzeigt, dass das Wechseln zu dem zumindest einen der Betriebszustände in Übereinstimmung mit mindestens dem Detektionssignal, welches vom Detektionsmittel bereit gestellt wird oder dem Haltesignal abgeschlossen wurde.
Elektrische Lenkradsprerre nach Anspruch 1, wobei: das Detektionsmittel ein Entsperrdetektionssignal ausgibt, wenn der Lenkradsperrmechanismus den Entsperrzustand detektiert; und das Zustandshaltemittel das Haltesignal auf einer Spannung hält, welche dem Entsperrsignal entspricht und ein Ent sperrabschlusssignal ausgibt, wenn zumindest entweder das Haltesignal oder das Entsperrdetektionssignal die Spannung hat, welche den Entsperrzustand anzeigt.
Elektrische Lenkradsperre nach Anspruch 1 oder 2, weiters aufweisend: ein Kontrollmittel, welches mit dem Detektionsmittel und dem Zustandshaltemittel verbunden ist, um zu bestimmen, ob das Wechseln zu dem zumindest einen der Betriebszustände abgeschlossen wurde oder nicht, basierend auf dem Detektionssignal, wobei das Kontrollmittel einen Zustandshaltebefehl an das Zustandshaltemittel abhängig vom Detektionssignal bereit stellt, wobei das Zustandshaltemittel das Detektionssignal abhängig vom Zustandshaltebefehl hält um ein Haltesignal auszugeben, welches der Spannung des gehaltenen Detektionssignals entspricht.
Elektrische Lenkradsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zustandshaltemittel umfasst: einen Halteschaltkreis, um das Detektionssignal, welches vom Detektionsmittel bereit gestellt wird, zu halten und um ein Haltesignal mit einer Spannung auszugeben, welche gleich dem gehaltenen Detektionssignal ist; und einen OR-Schaltkreis, welcher mit dem Detektionsmittel und dem Halteschaltkreis verbunden ist, um ein H-Level-Signal auszugeben, wenn zumindest das Haltesignal oder das Detektionssignal ein H-Level hat.
Elektrische Lenkradsperre nach Anspruch 4, wobei der Halteschaltkreis ein Flip-Flop ist.
Elektrische Lenkradsperre nach Anspruch 4, wobei der Halteschaltkreis ein Booster-Schaltkreis ist.
Elektrische Lenkradsperre, welche mit einer Batterie zur Stromversorgung verbunden werden kann zum Sperren und Entsperren einer Lenksäule, wobei die elektrische Lenkradsperre auf weist: einen Riegel, welcher beweglich ist zwischen einer Sperrposition, in welcher der Riegel mit der Lenksäule in Eingriff steht und einer Entsperrposition, in welcher der Riegel von der Lenksäule außer Eingriff steht; einen Antrieb, um den Riegel anzutreiben; einen kontaktlosen Entsperrsensor, welcher von der Batterie gespeist wird, wobei der berührungslose Entsperrsensor aktiviert wird, um ein Entsperrdetektionssignal auszugeben, wenn der Riegel in der Entsperrposition ist; wobei die Lenkradsperre dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist: einen Halteschaltkreis, welcher mit dem Entsperrsensor verbunden ist, um ein Haltesignal entsprechend dem Entsperrdetektionssignal auszugeben; und einen OR-Schaltkreis, welcher mit dem Entsperrsensor und dem Halteschaltkreis verbunden ist um ein Entsperrabschlusssignal auszugeben, wenn zumindest das Entsperrsignal oder das Haltesignal ein bestimmtes Niveau hat.
Elektrische Lenkradsperre nach Anspruch 7, weiters umfassend: einen Steuerschaltkreis, welcher mit dem Entsperrsensor und dem Halteschaltkreis verbunden ist, um den Halteschaltkreis zu steuern, wobei der Steuerschaltkreis dem Halteschaltkreis in Abhängigkeit vom Entsperrdetektionssignal einen Zustandshaltebefehl bereitstellt, wobei der Halteschaltkreis das Entsperrdetektionssignal abhängig vom Zustandshaltebefehl hält und kontinuierlich ein Haltesignal ausgibt, welches dem gehaltenen Entsperrdetektionssignal entspricht.
Elektrische Lenkradsperre nach Anspruch 8, wobei der OR-Schaltkreis kontinuierlich das Entsperrabschlusssignal ausgibt, wenn zumindest das Entsperrsignal oder das Haltesignal ein bestimmtes Niveau hat.