JP6956872B2 - プラグインコネクタのためのテスト装置、制御装置、制御システム - Google Patents

Description

本発明は、特に自動車用のステアリングシステムの制御装置の、プラグインコネクタのためのテスト装置であって、プラグインコネクタは、第１のプラグ部分及び第２のプラグ部分を有し、第１のプラグ部分及び第２のプラグ部分は、それぞれ複数の導電性のコンタクト要素を有し、第１のプラグ部分と第２のプラグ部分とは、当該第１のプラグ部分のコンタクト要素のうちの少なくともいくつかが、当該第２のプラグ部分の少なくともいくつかのコンタクト要素と電気的に接触コンタクトするように、差込結合可能であり又は差込結合されており、第１のプラグ部分と第２のプラグ部分とは、差込結合された状態で、コンタクト要素のための少なくとも１つの保護チャンバを形成する、テスト装置に関する。

本発明はさらに、そのようなプラグインコネクタのための少なくとも１つのプラグ部分を有する制御装置と、対応するプラグインコネクタが設けられている制御システムとに関する。

従来技術
冒頭に述べた形式のテスト装置は、先行技術からは知られていない。これに対して、制御装置内のプラグインコネクタは、特に制御装置を外部の電気装置に接続させるために広く普及している。例えば、自動車のステアリングシステムの制御装置は、ステアリングシステムを動作させるために及び／又は監視するために、プラグインコネクタを介してステアリングシステムの電気的なアクチュエータ及び／又はセンサ装置に電気的に接続されている。プラグインコネクタによって、電気的なコンタクト部が外部の影響から、特に湿気又は液体から保護され、隣り合うコンタクト要素同士の間で短絡が発生し得なくなることが保証される。このために、プラグインコネクタの２つのプラグ部分が１つの保護チャンバを形成し、この保護チャンバの内部にコンタクト要素が位置している。

本発明の基礎となる課題は、プラグインコネクタの機能、ひいては制御装置又は制御システムの機能を評価することが可能な、そのようなプラグインコネクタのためのテスト装置を提供することであり、これによって、例えば、プラグインコネクタが故障している場合に、一方では自動車の安全な継続動作を可能とし、又は、他方では安全停止をもたらすような緊急措置又は安全措置を講じることが可能となる。

発明の開示
本発明の基礎となる課題は、請求項１に記載の特徴を有するテスト装置によって解決される。本テスト装置は、プラグインコネクタの内部で短絡の危険性が存在するかどうかを簡単に識別することが可能であるという利点を有する。このために、本発明によれば、プラグ部分のうちの少なくとも一方のプラグ部分は、少なくとも１つの保護チャンバ内の湿気及び／又は液体を検出するための装置を有する。最も簡単なケースにおいては、この装置は、例えば流体センサ、特に湿気センサであり、この流体センサは、保護チャンバ内に配置されていて、信号技術的に及び／又はエネルギ技術的に制御装置に接続されている又は接続可能である。保護チャンバ内で湿気及び／又は液体が検出された場合には、プラグインコネクタにおけるエラー情報又は短絡の危険性が存在することが推定される。このようにして、安全措置又は緊急措置を簡単に講じることが可能となる。

本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、導電性のテストコンタクト要素、特にテストコンタクトピンを有し、テストコンタクト要素は、保護チャンバ内に突出しており、電気的にコンタクト可能である。従って、この追加的なテストコンタクト要素は、保護チャンバ内の湿度の値又は湿気の状態を監視するセンサ要素である。

好ましくは、テストコンタクト要素は、保護チャンバ内において、上記一方のプラグ部分の、電圧供給のために使用されるコンタクト要素と、アースコンタクト要素との間に配置されている。保護チャンバ内に湿気及び／又は液体が存在している場合には、この湿気及び／又は液体が、テストコンタクト要素とアースコンタクト要素との間の導電体を形成し、これによって信号の変化を検出することが可能であり、この信号の変化によって、湿気及び／又は液体の存在を簡単に推定することが可能となる。

特に有利には、テストコンタクト要素には、評価回路が接続されており、評価回路は、制御可能な信号生成装置及び信号検出装置を有し、信号生成装置によって生成された信号を、信号検出装置によって検出するように構成されており、テストコンタクト要素は、保護チャンバ内に湿気及び／又は液体が存在している場合に、生成された信号が影響を受けるように、評価回路に接続されている。即ち、信号が生成及び検出され、その際、生成された信号は、湿気及び／又は液体が存在している場合には影響を受けるので、予期される信号ではなく他の信号が検出されることとなる。これによって、保護チャンバ内の湿気及び／又は液体の存在を簡単に推定することが可能となる。従って、評価回路によって、保護チャンバ内に一種の流体センサ、特に湿気センサが、特に低コストに実現され、この際には、具体的な湿度の値は、必ずしも特定可能である必要はなく、むしろ、保護チャンバ内に存在している湿気及び／又は液体が危機的な値を上回っているかどうかを識別することが可能であり、この際には、生成された信号が、予期される信号とは識別可能に異なるように、影響を受ける。

さらに好ましくは、信号生成装置は、パルス幅変調信号を生成し、パルス幅変調信号は、分圧器を介してテストコンタクト要素に供給される。これによって、生成された信号を、信号検出装置によって簡単に検出又は監視することが可能になる。特に、信号パルスが欠如している場合には、保護チャンバ内に湿気又は液体が存在しており、この湿気又は液体がテストコンタクト要素とアースコンタクト要素との間に分路を形成しているということを簡単に識別することが可能である。

このために特に、分圧器は、信号生成装置と半導体スイッチとの間に２つの直列接続された抵抗器を有し、２つの抵抗器の間にテストコンタクト要素が接続されており、半導体スイッチは、一方では、電圧供給部及び信号検出装置に接続されており、他方では、アース端子に接続されている。信号生成装置によって生成された信号、特にパルス幅変調信号は、テストコンタクト要素とアースコンタクト要素との間の電気抵抗が分路によって十分に低下している場合に、半導体スイッチのスイッチオンが実施されなくなるように、テストコンタクト要素とアースコンタクト要素に対して形成された分路によって影響を受ける。従って、信号検出装置によって監視される、信号生成装置のスイッチングパターンによって規定されているはずの電圧供給部の電圧曲線は、検出され得なくなる。供給電圧のスイッチングが実施されていない場合には、保護チャンバ内に過多の湿気及び／又は液体が存在していることを簡単に推定することが可能である。生成される信号は、保護チャンバ内に湿気及び／又は液体が存在しない場合に半導体スイッチがパルス幅変調に従ってスイッチングされるように選択されており、これによって、検出可能な供給電圧又は検出可能な供給電圧曲線が得られるようになっている。

特に好ましくは、半導体スイッチは、トランジスタとして構成されている。トランジスタは、低コストに使用可能であり、テスト装置の長寿命を保証する。

さらに好ましくは、信号検出装置は、半導体スイッチによってスイッチングされる供給電圧を、スイッチングエッジに関して監視するように構成されており、信号検出装置は、スイッチングエッジが存在する場合には、保護チャンバ内に危機的な量の湿気及び／又は液体が存在しないと識別し、スイッチングエッジが存在しない場合には、保護チャンバ内に危機的な量の湿気及び／又は液体が存在していると識別する。既に上述したように、これによって保護チャンバ内の湿気の状態が簡単に評価される。

請求項９に記載の特徴を有する本発明に係る制御装置は、第１のプラグ部分、即ち、制御装置のプラグ部分に対応付けられた、本発明に係るテスト装置を特徴とする。これによって、評価回路を、制御装置自体内に特に簡単に実現することが可能となり、好ましくは、評価回路は、制御装置内に構成されている。特に好ましくは、制御装置は、複数の第１のプラグ部分を有し、これら複数の第１のプラグ部分は、それぞれ１つのテストコンタクト要素を有する。好ましくは、それぞれのテストコンタクト要素には、上述したような１つの独自の評価回路が対応付けられている。これに代わる形態においては、複数のテストコンタクト要素が、電気的に一緒にまとめられており、１つの共通の評価回路に対応付けられている。その場合には、少なくとも、制御装置のプラグインコネクタのうちの１つに危機的な液体値が存在しているかどうかは、依然として判断可能であるが、どのプラグインコネクタに存在しているかを判断することは不可能である。

請求項１１に記載の特徴を有する本発明に係る制御システムは、テスト装置又は制御装置が本発明に従って構成されていることを特徴とする。これにより、既に上述した利点が得られる。

さらなる利点、並びに、好ましい特徴及び特徴の組合せは、特に、上述の説明及び特許請求の範囲から明らかである。以下においては、本発明を、図面に基づいてより詳細に説明することとする。

ステアリングシステムの概略図である。 ステアリングシステムのプラグインコネクタの概略断面図である。 ステアリングシステムのテスト装置の概略回路図である。

図１は、自動車のステアリングシステム１の概略図を示しており、ステアリングシステム１は、ステアリングハンドル２、特にステアリングホイールを有し、ステアリングハンドル２は、パワーステアリング装置４によって自動車の２つのステアリング可能な車輪３に接続されている。パワーステアリング装置４は、制御装置５に接続されており、制御装置５自体は、ステアリングハンドル２のステアリング動作を検出するために使用されるセンサ６に接続されている。

図１には空間的な対応関係なしで図示されている制御装置５は、例えば、パワーステアリング装置４内に直接的に配置されているが、図１においては見やすくするためにパワーステアリング装置４の隣に図示されている。

制御装置５は、プラグインコネクタ７を介してセンサ６及びパワーステアリング装置４に接続されている。

図２は、そのようなプラグインコネクタ７の概略断面図を示している。それぞれのプラグインコネクタ７は、制御装置５に対応付けられた第１のプラグ部分８と、センサ６又はパワーステアリング装置４に対応付けられている又は直接的に接続されている第２のプラグ部分９とを有する。プラグ部分８とプラグ部分９とは、差込結合されるように、かつ、これによって、制御装置５の導電体とセンサ６又はパワーステアリング装置４との間に電気的な接触コンタクト部を形成するように、構成されている。このために第１のプラグ部分８は、複数のコンタクト要素１０及び１１を有しており、本明細書においては、コンタクト要素１０は、アースコンタクト要素であり、コンタクト要素１１は、供給電圧コンタクト要素である。プラグ部分９も同様に、複数のコンタクト要素１２，１３を有しており、これらのコンタクト要素１２，１３は、差込結合された状態では、それぞれコンタクト要素１０，１１のうちの１つと接触コンタクトする。このために、本明細書においては、図２に示すように、コンタクト要素１０及び１１が、コンタクトピンとして構成されており、コンタクト要素１２，１３が、コンタクトソケットとして構成されており、このコンタクトソケット内に、コンタクトピンを挿入することが可能である。

プラグ部分８，９はさらに、自身の最終的な状態において保護チャンバ１４を形成し、この保護チャンバ１４内においては、コンタクト要素１０乃至１３が外部の影響、特に液体から保護されるように配置されている。

プラグ部分８にはさらに、テストコンタクト要素１５が対応付けられており、このテストコンタクト要素１５は、保護チャンバ１４内においてコンタクト要素１１と１０との間に位置している。テストコンタクト要素１５も同様に、コンタクトピンとして構成されており、従って、保護チャンバ１４内に突出している。テストコンタクト要素１５は、評価回路に接続されており、この評価回路によって、プラグインコネクタ７の機能エラーをもたらすおそれのある液体又は湿気が保護チャンバ１４内に存在しているかどうかを簡単に検出することが可能である。

これに関して、図３は、有利な評価回路１６を示しており、この評価回路１６は、有利には制御装置５において実現されている。評価回路１６は、信号生成装置１７及び信号検出装置１８を有する。信号生成装置１７は、パルス幅変調信号を生成するように構成されており、そのためにパルス幅信号発生器１９を有する。

信号生成装置１７は、半導体スイッチ２０に接続されており、この半導体スイッチ２０は、パルス幅変調信号の結果として動作させられる。動作させられている状態では、半導体スイッチ２０は、供給電圧源２１をアース端子２２に接続している。供給電圧源２１と半導体スイッチ２０との間には、抵抗器Ｒ１が接続されている。さらに、抵抗器Ｒ１と半導体スイッチ２０との間には、信号検出装置１８が接続されている。

従って、通常の動作においては、半導体スイッチ２０によってスイッチング曲線に従ってスイッチングされる供給電圧を、信号検出装置１８によって検出することが可能である。従って、通常時には、検出される信号は、生成された信号に少なくとも実質的に相当することとなる。

半導体スイッチ２０は、トランジスタとして構成されており、このトランジスタにはさらに、フリーホイールダイオードＤ１と、フリーホイールダイオードＤ１に並列に接続されたコンデンサＣ１とが対応付けられている。

半導体スイッチ２０と信号生成装置１７との間には、２つの直列接続された抵抗器Ｒ２及びＲ３が配置されており、この抵抗器Ｒ２とＲ３との間には、テストコンタクト要素１５が接続されている。従って、テストコンタクト要素１５は、分圧器２３を介して信号生成装置１７に接続されている。

任意選択的に、抵抗器Ｒ２の上流には、さらにもう１つのコンデンサＣ２が接続されており、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ２との間には、任意選択的にアース端子２４が抵抗器Ｒ４を介して接続されている。

テストコンタクト要素１５は、好ましくは、コンデンサＣ３を介してアース端子２５に接続されている。

通常の動作においては、生成された信号は、接続されているテストコンタクト要素１５によって影響を受けないので、半導体スイッチ２０のスイッチングは、上述したように実施され、これを信号検出装置１８によって監視することができる。しかしながら、保護チャンバ１４内に水又は他の液体が存在している場合には、この水又は他の液体によって、アース端子である、隣接するコンタクト要素１０への分路が形成される。この接続は、図３においては分路の可変抵抗Ｒ_Ｎによって示されている。抵抗が小さくなりすぎると、分路が短絡に近似し、このことによって、生成された信号は、スイッチング要素２０がもはやスイッチングしなくなるように影響を受け、その結果、信号検出装置１８も、供給電圧においてもはやスイッチング曲線を検出することができなくなる。その代わりに、定電圧が検出されることとなる。

評価回路１６は、好ましくは、テストコンタクト要素１５に電流が流れることによる電気腐食を十分に排除するために、テストコンタクト要素１５における交流電圧及び低電圧で動作する。信号検出装置１８によって信号生成装置１７の反転信号が読み戻された場合には、保護チャンバ１４内に液体が存在しないことが識別される。これに対して、定電圧が検出された場合には、保護チャンバ１４内に水又は他の導電性の液体が存在しているはずであると識別される。スイッチング要素２０のスイッチングが実施されていないことにより、もはや信号検出装置１８によってスイッチングエッジを検出することができなくなる。１つの具体的な実施例によれば、抵抗及び静電容量に関して、以下の値、Ｒ１＝１０ｋΩ、Ｒ２＝２２．１ｋΩ、Ｒ３＝２２．１ｋΩ、Ｒ４＝２２．１ｋΩ、Ｃ１＝１００ｐＦ、Ｃ２＝１ｎＦ、Ｃ３＝４．７ｎＦを選択することができる。供給電圧としては、例えば、Ｕｖ＝３．３Ｖの（ＤＶＤＤ）電圧を選択することができる。

Claims (8)

1. 特に自動車用のステアリングシステム（１）の制御装置（５）の、プラグインコネクタのためのテスト装置であって、
   前記プラグインコネクタは、第１のプラグ部分（８）及び第２のプラグ部分（９）を有し、
   前記第１のプラグ部分（８）及び前記第２のプラグ部分（９）は、それぞれ複数の導電性のコンタクト要素（１０，１１，１２，１３）を有し、
   前記第１のプラグ部分（８）と前記第２のプラグ部分（９）とは、当該第１のプラグ部分（８）の前記コンタクト要素（１０，１１，１２，１３）のうちの少なくともいくつかが、当該第２のプラグ部分（９）の少なくともいくつかのコンタクト要素（１０，１１，１２，１３）と電気的に接触コンタクトするように、差込結合可能であり又は差込結合されており、
   前記第１のプラグ部分（８）と前記第２のプラグ部分（９）とは、差込結合された状態で、前記コンタクト要素（１０，１１，１２，１３）のための少なくとも１つの保護チャンバ（１４）を形成し、
   前記プラグ部分（８，９）のうちの少なくとも一方のプラグ部分（８，９）は、前記少なくとも１つの保護チャンバ（１４）内の湿気及び／又は液体を検出するための装置を有し、
   前記装置は、導電性のテストコンタクト要素（１５）、特にテストコンタクトピンを有し、
   前記テストコンタクト要素（１５）は、前記保護チャンバ（１４）内に突出しており、電気的にコンタクト可能である、
   テスト装置において、
   前記テストコンタクト要素（１５）には、評価回路（１６）が接続されており、
   前記評価回路（１６）は、制御可能な信号生成装置（１７）及び信号検出装置（１８）を有し、前記信号生成装置（１７）によって生成された信号を、前記信号検出装置（１８）によって検出するように構成されており、
   前記テストコンタクト要素（１５）は、前記保護チャンバ（１４）内に湿気及び／又は液体が存在している場合に、前記生成された信号が、前記信号検出装置（１８）によって識別可能に影響を受けるように、前記評価回路（１６）に接続されており、
   前記信号生成装置（１７）は、パルス幅変調信号を生成し、前記パルス幅変調信号は、分圧器（２３）を介して前記テストコンタクト要素（１５）に供給される、
   ことを特徴とするテスト装置。
2. 前記テストコンタクト要素（１５）は、前記保護チャンバ（１４）内において、前記一方のプラグ部分（８，９）の電圧供給コンタクト要素とアースコンタクト要素との間に配置されている、
   請求項１に記載のテスト装置。
3. 前記分圧器（２３）は、前記信号生成装置（１７）と半導体スイッチ（２０）との間に２つの直列接続された抵抗器を有し、前記２つの直列接続された抵抗器の間に前記テストコンタクト要素（１５）が接続されており、
   前記半導体スイッチ（２０）は、一方では、電圧供給部（２１）及び前記信号検出装置（１８）に接続されており、他方では、アース端子（２２）に接続されている、
   請求項１又は２に記載のテスト装置。
4. 前記半導体スイッチ（２０）は、トランジスタである、
   請求項３に記載のテスト装置。
5. 前記信号検出装置（１８）は、前記半導体スイッチ（２０）によってスイッチングされる供給電圧を、スイッチングエッジに関して監視するように構成されており、
   前記信号検出装置（１８）は、
   前記スイッチングエッジが存在する場合には、前記保護チャンバ（１４）内に危機的な量の液体が存在しないと識別し、
   前記スイッチングエッジが存在しない場合には、前記保護チャンバ（１４）内に危機的な量の液体が存在していると識別する、
   請求項３又は４に記載のテスト装置。
6. 特に自動車のステアリングシステム（１）のための、制御装置（５）であって、
   前記制御装置（５）は、プラグインコネクタのための少なくとも１つの第１のプラグ部分（８）を有し、
   前記プラグインコネクタは、前記第１のプラグ部分（８）及び第２のプラグ部分（９）を有し、
   前記第１のプラグ部分（８）及び前記第２のプラグ部分（９）は、それぞれ複数の導電性のコンタクト要素（１０，１１，１２，１３）を有し、
   前記第１のプラグ部分（８）と前記第２のプラグ部分（９）とは、当該第１のプラグ部分（８）の前記コンタクト要素（１０，１１，１２，１３）のうちの少なくともいくつかが、当該第２のプラグ部分（９）の少なくともいくつかのコンタクト要素（１０，１１，１２，１３）と電気的に接触コンタクトするように、差込結合可能であり又は差込結合されており、
   前記第１のプラグ部分（８）と前記第２のプラグ部分（９）とは、差込結合された状態で、前記コンタクト要素（１０，１１，１２，１３）のための少なくとも１つの保護チャンバ（１４）を形成する、
   制御装置（５）において、
   前記第１のプラグ部分（８）に対応付けられた、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のテスト装置を備えることを特徴とする制御装置（５）。
7. 前記評価回路（１６）は、前記制御装置（５）内に構成されている、
   請求項６に記載の制御装置。
8. 制御システム、特に自動車のステアリングシステム（１）であって、
   前記制御システムは、
   少なくとも１つの制御装置（５）と、
   プラグインコネクタを介して前記制御装置（５）に接続されている、少なくとも１つの電気的に動作可能な装置と、
   を有し、
   前記プラグインコネクタは、第１のプラグ部分（８）及び第２のプラグ部分（９）を有し、
   前記第１のプラグ部分（８）及び前記第２のプラグ部分（９）は、それぞれ複数の導電性のコンタクト要素（１０，１１，１２，１３）を有し、
   前記第１のプラグ部分（８）と前記第２のプラグ部分（９）とは、当該第１のプラグ部分（８）の前記コンタクト要素（１０，１１，１２，１３）のうちの少なくともいくつかが、当該第２のプラグ部分（９）の少なくともいくつかのコンタクト要素（１０，１１，１２，１３）と電気的に接触コンタクトするように、差込結合可能であり又は差込結合されており、
   前記第１のプラグ部分（８）と前記第２のプラグ部分（９）とは、差込結合された状態で、前記コンタクト要素（１０，１１，１２，１３）のための少なくとも１つの保護チャンバ（１４）を形成する、
   制御システムにおいて、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のテスト装置、又は、請求項６若しくは７に記載の制御装置を備えることを特徴とする制御システム。

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