Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge.
Beispielsweise aus der DE 100 61 025 A1 oder der DE 21 33 062 A1 sind Schaltanordnungen für Kraftfahrzeuge bekannt, womit über manuell zu betätigende Schalter in einer Bedieneinheit abhängig von der Schalterstellung unterschiedliche Wiederstände an den Messeingang einer Auswerteschaltung angelegt werden. Hierdurch findet eine manuell zu betätigende Kennzeichnung einer von mehreren anforderbaren Funktionen Einegattungsgemäße Schaltungsanordnung ist in
der DE 198 20 691 A1 beschrieben.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache und kostengünstige Schaltanordnung für Kraftfahrzeuge zur Kennzeichnung einer von mehreren Varianten einer elektrisch steuerbaren Baueinheit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
Durch die Erfindung kann eine Steuereinheit zur Steuerung der Baueinheit weiterhin unabhängig von der Baueinheit gefertigt, geliefert und verbaut werden. Bei unterschiedlichen Varianten einer Baueinheit ist kein logistischer Zusatzaufwand erforderlich. Die Variante wird durch die Auswerteeinheit, die vorzugsweise in der Steuereinheit zur Steuerung der Baueinheit integriert ist, "gelernt". Nach Erkennen der Variante in der Auswerteeinheit bzw. in der Steuereinheit können mechanische Toleranzen steuerungstechnisch ausgeglichen werden. Konstruktive Maßnahmen zur Verringerung der Toleranzen können eingespart werden. Eine einfache Auswertung in der Auswerteeinheit bzw. in der Steuereinheit ist gegeben. Auch im Kundendienst ist eine einfache Handhabung beim Austausch einer Baueinheit möglich. Die neue Variante kann neu gelernt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 zeigt eine Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei einer Steuervorrichtung für ein zumindest zeitweise vierradgetriebenes Kraftfahrzeug mit einer elektronischen Steuereinheit, mittels der das Antriebsmoment einer Antriebseinheit auf primäre Antriebsräder, die permanent mit der Antriebseinheit verbunden sind, und auf sekundäre Antriebsräder, die bedarfsweise über eine Übertragungskupplung mit der Antriebseinheit verbindbar sind, variabel verteilbar ist. Dabei ermittelt die Steuereinheit ein Soll-Kupplungsmoments, das mittels einer Aktuatorvorrichtung an der Übertragungskupplung einzustellen ist. Die Steuereinheit enthält die Auswerteeinheit und die Aktuatorvorrichtung für die Übertragungskupplung ist ein Beispiel für eine elektrisch steuerbare Baueinheit.
Im Detail ist in Fig. 1 ein zeitweise vierradgetriebenes Fahrzeug in Form eines grundsätzlich hinterradangetriebenen Kraftfahrzeugs mit bedarfsweise über eine Übertragungskupplung 1 zuschaltbarem Vorderradantrieb dargestellt. Die Übertragungskupplung 1 ist über eine Steuereinheit, bestehend aus einer Hauptsteuereinheit 8 und einer Zusatzsteuereinheit 10, einstellbar. Die Zusatzsteuereinheit 10 ist räumlich von der Hauptsteuereinheit 8 getrennt und in der Nähe der Übertragungskupplung 1 angeordnet. (Die Steuereinheit muss jedoch nicht aus zwei Teilsteuereinheiten bestehen.)
Bei einem Fahrzeug nach Fig. 1 wird mit offener Übertragungskupplung 1 das gesamte Drehmoment (Antriebsmoment) der Antriebseinheit 9 auf die Räder 6 und 7 der Hinterachse 3 übertragen. Vorzugsweise besteht die Antriebseinheit 9 aus einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe und mindestens einem Antriebssteuergerät (hier nicht näher dargestellt). Das Antriebssteuergerät kommuniziert beispielsweise auch über den bekannten Datenbus CAN mit der Hauptsteuereinheit 8 und der Zusatzsteuereinheit 10. In Fig. 1 sind die Hinterräder 6 und 7 die primären Antriebsräder, da sie permanent mit der Antriebseinheit 9 verbunden sind. Mit zunehmendem Kupplungsmoment an der Übertragungskupplung 1 treibt die Antriebseinheit 9 auch die Räder 4 und 5 der Vorderachse 2 an. Somit sind die Vorderräder 4 und 5 die sekundären Antriebsräder.
Die Hauptsteuereinheit 8, die vorzugsweise Teil eines elektronischen Fahrdynamikregel-Steuergeräts (z. B. DSC von BMW) ist, berechnet abhängig von im Steuergerät erfassten und/oder ermittelten Parametern ein Soll-Kupplungsmoment MKsoll. Die Hauptsteuereinheit 8 erfasst oder ermittelt beispielsweise die Fahrpedalstellung FP, den Lenkwinkel LW, die Gierrate bzw. Gierwinkelgeschwindigkeit r, die Raddrehzahlen nVL, nHL, nVR, nHR aller Räder 4, 5, 6, 7 sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit v als Parameter zur Ermittlung des Soll-Kupplungsmoments MKsoll. Das Soll-Kupplungsmoment MKsoll wird über den bekannten Fahrzeug-Datenbus CAN an die Zusatzsteuereinheit 10 weitergeleitet.
Die Zusatzsteuereinheit 10 setzt das Soll-Kupplungsmoment MKsoll in ein entsprechendes elektrisches Ansteuersignal für die Aktuatorvorrichtung der Übertragungskupplung 1 um. In der Zusatzsteuereinheit 10 ist vorzugsweise eine Auswerteeinheit 22 enthalten. Details zur Auswerteeinheit 22 und zu den beiden alternativen Kodiersteckern 20a bzw. 20b, die einerseits mit der Aktuatorvorrichtung und andererseits mit der Auswerteinheit 22 bzw. mit der Zusatzsteuereinheit 10 direkt oder indirekt verbindbar sind, werden im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 beschrieben.
Die Aktuatorvorrichtung ist hier ein Beispiel für eine elektrisch steuerbare Baueinheit: Die Aktuatorvorrichtung umfasst beispielsweise einen Elektromotor, der zum Öffnen und Schließen der Übertragungskupplung 1 ein Schneckengetriebe bewegt. Bei der Ansteuerung der Aktuatorvorrichtung wird ein hohes Maß an Genauigkeit gefordert, da das tatsächlich eingestellte Soll-Kupplungsmoments MKsoll) nicht erfasst wird. Da also keine kontrollierende Regelung sondern eine Steuerung der Aktuatorvorrichtung vorgenommen wird und bekannterweise derartige Aktuatorvorrichtungen hohe Toleranzen aufweisen, ist eine Klassifizierung der Aktuatorvorrichtungen erforderlich. Für die tatsächliche Einstellung eines Soll-Kupplungsmoments MKsoll können abhängig von Toleranzen unterschiedliche Einstellwinkel ϕ erforderlich sein. Diese Problematik ist in Fig. 4a gezeigt. Es ergeben sich also Offsetfehler Foffset und Steigungsfehler FSteigung. In Fig. 4b wird abhängig von der Verteilung der Offsetfehler Foffset und Steigungsfehler FSteigung eine Klassifizierung, d.h. hier eine Einteilung in fünfzehn Klassen K1 bis K15, vorgenommen. Die unterschiedlichen Klassen entsprechen den möglichen Varianten der Aktuatorvorrichtung.
In den Figuren 2 und 3 sind eine erste und eine zweite mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für Kraftfahrzeuge zur Kennzeichnung einer von mehreren Varianten einer elektrisch steuerbaren Baueinheit in Form der genannten Aktuatorvorrichtung 1 b für die Übertragungskupplung 1 näher dargestellt:
In Fig. 2 ist die Aktuatorvorrichtung 1 b mit einem Kodierstecker 20a über die hier beispielhaft dargestellten sechs elektrischen Anschlüsse verbindbar. Der Kodierstecker 20a weist mindestens einen elektrischen Anschluss b auf, der direkt oder indirekt unter Zwischenschaltung eines Kabels oder Kabelbaumes 21 mit einem Messeingang m der Auswerteeinheit 22 verbindbar ist. Vorzugsweise ist hier die Auswerteeinheit 22 in der Zusatzsteuereinheit 10, also innerhalb einer elektronischen Steuereinheit zur Steuerung der Baueinheit, integriert. Im speziellen Beispiel nach Fig. 2 ist der Kodierstecker 20a ein Zwischenstecker zwischen den elektrischen Anschlüssen der Aktuatorvorrichtung 1b und den elektrischen Anschlüssen der Auswerteeinheit 22 bzw. der Zusatzsteuereinheit 10. Auch kann der Kodierstecker 20a ein Zwischenstecker zwischen den elektrischen Anschlüssen der Aktuatorvorrichtung 1b und den Anschlüssen eines Kabelbaums 21 sein (daher ist der Kabelbaum 21 gestrichelt dargestellt), der wiederum mit der Auswerteeinheit 22 bzw. der Zusatzsteuereinheit 10 verbindbar ist. Unter dem Begriff Zwischenstecker ist ein Stecker gemeint, der eingangs- und ausgangsseitige elektrische Anschlüsse aufweist. Dabei sind vorzugsweise die Anzahl der elektrischen Anschlüsse der Aktuatorvorrichtung 1b gleich der Anzahl der elektrischen Anschlüsse (sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig) des Kodiersteckers 20a und die Anzahl der elektrischen Anschlüsse des Kodiersteckers 20a (eingangsseitig wie auch ausgangsseitig) gleich der Anzahl der elektrischen Anschlüsse der Auswerteeinheit 22 bzw. der Zusatzsteuereinheit 10. Ein eventuell zwischen dem Kodierstecker 20a und der Auswerteeinheit 22 bzw. der Zusatzsteuereinheit 10 vorgesehener Kabelbaum 21 weist eingangsseitig und ausgangsseitig ebenfalls die gleiche Anzahl elektrischer Anschlüsse wie der Kodierstecker 20a und die Auswerteeinheit 22 bzw. die Zusatzsteuereinheit 10 auf.
In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, bei der anstelle eines Zwischensteckers, der elektrisch mit der Aktuatorvorrichtung 1 b verbindbar ist, ein Zusatzstecker 20b als Kodierstecker verwendet wird, der durch eine mechanische Verbindung an der Aktuatorvorrichtung 1b befestigt ist (z. B. Verschraubung des Gehäuses des Zusatzsteckers am Gehäuse der Baueinheit). Ein derartiger Zusatzstecker 20b weist nur einseitig zumindest einen elektrischen Anschluss b auf, der direkt oder indirekt über ein Kabel oder über einen Kabelbaum 21 mit dem dem Messeingang m zugeordneten elektrischen Anschluss der Auswerteeinheit 22 verbindbar ist. Vorzugsweise ist zwischen den elektrischen Anschlüssen der Aktuatorvorrichtung 1b und den elektrischen Anschlüssen der Auswerteeinheit 22 bzw. der Zusatzsteuereinheit 10 ein Kabelbaum 21 angeordnet, von dem zumindest das dem Messeingang m zugeordnete Kabel mit dem Anschluss b' abgezweigt wird.
Der Kodierstecker 20a oder 20b nach den Figuren 2 oder 3 weist eine feste elektrische Beschaltung auf, durch die am Messeingang m in der Auswerteeinheit 22 ein definierter elektrischer Zustand erzeugbar ist.
Dazu ist am Anschluss b des Kodiersteckers 20a oder 20b, der direkt oder indirekt mit dem Anschluss m der Auswerteeinheit 22 bzw. der Zusatzsteuereinheit 10 verbindbar ist, ein ohmscher Widerstand R mit definiertem Wert (kann auch Null oder unendlich sein) angeschlossen, der entsprechend der Beschaltung des Messeinganges beispielsweise gegen "Masse" (siehe Beschaltung des Anschlusses d) oder gegen "Plus" (hier nicht dargestellt) geschaltet werden kann. Die elektrische Beschaltung mit dem ohmschen Widerstand R ist jedenfalls derart, dass am Messeingang m der Auswerteschaltung entsprechend dem Wert des Widerstandes ein entsprechender elektrischer Zustand erfasst werden kann. Vorzugsweise ist sowohl beim Kodierstecker 20a als Zwischenstecker als auch beim Kodierstecker 20b als Zusatzstecker der definierte Widerstand R auf einer Seite mit dem Anschluss b, der mit dem Messeingang m der Auswerteeinheit 22 verbindbar ist, und auf der anderen Seite mit einem Anschluss d angeschlossen, der direkt oder indirekt mit Masse oder Plus in der Auswerteeinheit 22 bzw. der Zusatzsteuereinheit 10 verbindbar ist.
Jeder möglichen Variante (z. B. Klasse K1 bis K15) der Aktuatorvorrichtung 1 b ist beispielsweise jeweils ein von allen anderen Widerstandswerten unterscheidbarer Widerstandswert zugeordnet. In der Auswerteeinheit 22 sind Daten abgespeichert, durch die jeder möglichen Variante der Aktuatoreinheit 1b jeweils ein von allen anderen Zuständen unterscheidbarer definierter elektrischer Zustand z. B. entsprechend den ausgewählten unterscheidbaren Widerstandwerten zugeordnet ist.
Ein elektrischer Zustand ist z.B. entweder durch einen Spannungswert oder eine Kombination von einem Stromwert und einem Spannungswert definiert. Die Erfindung umfasst z. B. auch elektrische Beschaltungen wie Kurzschluss (entspricht einem Widerstand mit dem Wert Null) des Anschlusses b gegen Masse, Kurzschluss des Anschlusses b gegen Plus und offener Anschluss b (entspricht einem Widerstand mit dem Wert unendlich). Der offene Anschluss b wird aus Kostengründen vorzugsweise für die Variante bzw. für die Klasse (z.B. Klasse K7) verwendet, die an häufigsten verbaut wird. Zur Unterscheidung dieser drei elektrischen Beschaltungen sind z. B. definierte elektrische Zustände in Form von Strom-/Spannungskombinationen erforderlich.
Der elektrische Zustand wird von der Auswerteeinheit 22 erfasst und mit den abgespeicherten Daten verglichen. Vorzugsweise wird entsprechend der von der Auswerteeinheit 22 so erkannten vorliegenden Variante der Baueinheit bzw. Aktuatorvorrichtung 1b vorzugsweise über in der Steuereinheit zur Steuerung der Baueinheit bzw. über in der Zusatzsteuereinheit 10 abgelegte Kennfelder eine entsprechende Steuerung der Baueinheit bzw. Aktuatorvorrichtung 1 b vorgenommen.