ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ БЛОКИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО РУЛЕВОГО МЕХАНИЗМА, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ
ELECTRICAL INTERLOCKING DEVICE FOR STEERING MECHANISM FOR, IN PARTICULAR, AUTOMOBILE

Изобретение относится к электрическому блокирующему устройству рулевого механизма согласно ограничительной части пункта формулы изобретения.
Подобные блокирующие устройства служат для блокирования рулевой колонки автомобиля в целях защиты от угона.
Из DE 37 39 172 С1 известно электрическое блокирующее устройство рулевого механизма для системы для санкционирования доступа к управлению в автомобиле, содержащее блокировочное звено для блокировки рулевого вала при выдернутом ключе, перемещающееся между первым и вторым положениями. Блокировочное звено в первом положении входит в блокирующее зацепление с положением фиксации рулевого вала в рулевой колонке, а во втором положении выходит из этого блокирующего зацепления. Блокирующее устройство рулевого управления имеет привод для перемещения блокировочного звена, содержащий электродвигатель и снабжающийся электроэнергией от автомобильного аккумулятора.
Электрическое блокирующее устройство нуждается в дополнительном приборе управления. При этом обычно речь идет о замке зажигания, при включении которого с помощью соответствующего ключа привод настраивается для блокировки и/или деблокировки блокирующего устройства рулевого управления.
Такие системы санкционирования доступа к управлению усовершенствованы также за счет так называемых «бесключевых» функций («Keyless»). Так, например, при наличии функции «запуск без ключа» («KeylessGo») рабочий сигнал для санкционирования доступа к управлению автоматически бесконтактно передается между устройством, выполненным в качестве электронного ключа, и прибором управления, когда пользователь находится в автомобиле и, например, нажимает кнопку старт/стоп на приборном щитке. После получения устройством разрешения может быть настроен привод для перемещения блокировочного звена в соответствующее положение.
В основу изобретения положена задача такого выполнения электрического блокирующего устройства рулевого механизма, в частности, для системы санкционирования доступа к управлению с функцией «запуск без ключа», что можно отказаться от дополнительного прибора управления.
Эта задача в случае известного электрического блокирующего устройства рулевого механизма решается с помощью отличительных признаков пункта 1 формулы изобретения.
Электроника соответствующего изобретению блокирующего устройства рулевого механизма выдает сигналы, необходимые для санкционирования доступа к управлению. Система санкционирования доступа к управлению не нуждается в дополнительном приборе управления для генерирования сигналов, необходимых для эксплуатации автомобиля. В порядке дополнения или альтернативы электроника управляет приводом автономно с внутренней самозащитой, что обеспечивает самостоятельную работу блокировочного устройства рулевого механизма без дополнительного прибора управления. При этом обеспечивается также выполнение обычных требований техники безопасности без контроля посредством дополнительного прибора управления.
Предпочтительно, чтобы базовая модель автомобиля не требовала никаких затрат на оборудование системой «запуск без ключа» (KeylessGo). Поэтому в изобретении создана система «запуск без ключа» (KeylessGo), которая может быть встроена в автомобиль, оснащаемый «бесключевыми» функциями (Keyless), путем замены компонента или добавления компонентов при сохранении интерфейсов базовой модели автомобиля.
Другие варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
В другом варианте выполнения электрическое блокирующее устройство рулевого механизма выдает такие сигналы, служащие для реализации функций, обычно выполняемых с помощью электрического замка зажигания, являющегося компонентом традиционной системы санкционирования доступа к управлению. Электроника в соответствии с ходом процесса генерирует сигналы о положении ключа, обычно выдаваемые при ручном обслуживании с помощью ключа зажигания от, например, электрических переключателей в замке зажигания. За счет этого блокирующее устройство рулевого механизма предлагает тип моделирования (имитации) ключа электрического замка зажигания, генерируя такие сигналы в самом электрическом блокирующем устройстве рулевого механизма. В этом случае эти сигналы осуществляют как клеммовое управление, так и блокирование управления блокировкой рулевого механизма. Дополнительно или альтернативно электроника самостоятельно управляет приводом в соответствии с ходом процесса без необходимости в сигналах, обычно выдаваемых замком зажигания.
Для установления санкционирования доступа к управлению происходит обмен электромагнитными сигналами между устройством, находящимся у пользователя и выполненным, например, в виде электронного ключа, и автомобилем. Для этого электроника и устройство в соответствии со своим функциональным предназначением содержит передатчики и/или приемники. По желанию электроника для этой цели может взаимодействовать также с передатчиком и/или приемником, находящимися в отдельном приборе управления в автомобиле. В случае, по меньшей мере, одного из упомянутых передаваемых сигналов речь может идти о закодированном рабочем сигнале для аутентификации устройства. После положительной оценки переданного рабочего сигнала, т.е. электронный ключ является правомерным, электроника управляет приводом для перемещения блокировочного звена в соответствующее положение.
Для получения компактного устройства представляется интеграция электроники, а также при необходимости соответствующего передатчика и/или преемника в электрическое блокирующее устройство рулевого механизма. Такое выполнение подходит для автомобилей с ограниченным монтажным пространством.
С передатчиком и/или приемником для электрического блокирующего устройства рулевого механизма соединена антенна для передачи сигналов. В частности, эта антенна может быть оснащена соответствующим устройством для управления низкочастотными сигналами для инициирования или определения присутствия устройства. Если для сокращения монтажного пространства желательно, то антенну также можно интегрировать в электрическое блокирующее устройство рулевого механизма.
Привод для электрического блокирующего устройства рулевого механизма может иметь электродвигатель. Целесообразно, чтобы электродвигатель снабжался электроэнергией от автомобильного аккумулятора.
Для запуска пользователем режима вождения автомобиля целесообразно взаимодействующий с электроникой переключатель старт/стоп соединить с электрическим блокирующим устройством рулевого механизма. В целях экономии места предлагается расположить переключатель страт/стоп в том же монтажном пространстве автомобиля, в котором обычно находится цилиндр замка зажигания. Таким образом, предпочтительно пользователь может эксплуатировать устройство, по существу, традиционным образом. Кроме того, базовую модель автомобиля следует оснастить недорогим специальным оборудованием для выполнения «бесключевых» функций (Keyless).
Кроме того, предлагается расширить заявленную систему санкционирования доступа к управлению за счет системы расширения доступа, которая также выполнена с функцией «отпирание дверей без ключа» (KeylessEntry). Для этого целесообразным образом электрическое блокирующее устройство рулевого механизма взаимодействует с системой разрешения доступа, что, в свою очередь, способствует экономии на соответствующих приборах управления.
В итоге о предпочтительной форме выполнения можно сказать, что создано самозащищенное электрическое блокирующее устройство рулевого механизма, имитирующее положение ключа с помощью переключающих сигналов базовой модели автомобиля. Это электрическое блокирующее устройство рулевого механизма реализуется в монтажном пространстве обычно присутствующего механического блокирующего устройства базовой модели автомобиля. Интерфейсы для управления идентичны используемым для механического блокирующего устройства.
Электрическое блокирующее устройство рулевого механизма может также заменяться механическим блокирующим устройством с вращающимся блокировочным механизмом, в котором электроника последнего содержит интерфейсы электрического блокирующего устройства рулевого механизма. Управление индуктивными антеннами осуществляется с помощью дополнительного устройства управления или так называемой «интеллектуальной» антенны. «Бесключевые» процессы (Keyless) происходят в электрическом блокирующем устройстве рулевого механизма.
Преимущества, достигнутые благодаря изобретению, состоят, в частности, в создании недорогой «бесключевой» системы (Keyless). Электрическое блокирующее устройство рулевого механизма в смысле внештатного оборудования может заменяться на традиционное механическое блокирующее устройство рулевого механизма. При этом для реализации «бесключевого» автомобиля нет необходимости в дорогостоящих изменениях в базовой модели автомобиля.
Пример осуществления изобретения с различными усовершенствованиями и выполнениями представлен на чертежах и подробно описывается ниже.
Фиг.1 - автомобиль, оснащенный системой запирания,
фиг.2 - блок-схема системы запирания с диаграммой передачи сигналов,
фиг.3 - блок-схема электрического блокирующего устройства рулевого механизма, установленного в системе запирания, и
фиг.4 - схема соединений электрического блокирующего устройства рулевого механизма на фиг.3.
На фиг.1 изображен автомобиль 1 с правомочным пользователем 2. Автомобиль 1 для разрешения доступа оснащен системой 3 запирания в виде системы запирания дверей, содержащей в качестве первого устройства 4 устройство управления и соответствующее второе устройство 5. Второе устройство 5 выполнено в качестве электронного ключа, идентификационного (ID) датчика, чип-карты, смарт-карты и т.п. Второе устройство 5 находится у правомочного пользователя 2, благодаря чему он в пределах некоторой зоны 8 действия имеет доступ к автомобилю 1.
Первое устройство 4 имеет по меньшей мере два состояния, причем в первом состоянии имеет место блокировка дверей 6 автомобиля, а во втором - их деблокировка. Оба устройства 4, 5 для их соответствующей назначению эксплуатации имеют средства для передачи и приема сигналов 7 посредством электромагнитной несущей волны. В случае по меньшей мере одного из этих сигналов 7, передаваемых между вторым 5 и первым устройством 4, речь идет о кодированном электромагнитном рабочем сигнале 15 (см. фиг.2). Кодированный рабочий сигнал 15 служит для аутентификации второго устройства 5, в результате чего в проволочном втором устройстве 5 после положительной оценки переданного рабочего сигнала 15, может произойти изменение состояния первого устройства 4. Передача кодированного рабочего сигнала 15 происходит тогда, когда правомочный пользователь 2 приводит в действие ручку 16 двери 6 автомобиля или приближается к этой ручке 16. За счет этого происходит деблокирование дверей 6 автомобиля в соответствии с независимым от манипулирования функционированием «отпирание дверей без ключа» (KeylessEntry). С таким же успехом передача кодированного рабочего сигнала 15 может осуществляться также автоматически без участия пользователя 2, как только последний окажется в зоне 8 действия, что, однако, в дальнейшем подробно не рассматривается. Когда пользователь закрывает двери 6 автомобиля снаружи, происходит автоматическая блокировка дверей. Также автоматическая блокировка дверей 6 автомобиля может произойти, после того как пользователь покинет зону 8 действия.
В остальном наряду с функционированием KeylessEntry возможно также дистанционное деблокирование/блокирование дверей 6 автомобиля, срабатывающее при использовании пользователем исполнительных органов, выполненных в виде кнопок на втором устройстве 5, чтобы позволить пользователю 2 получить зависимое от манипулирования разрешение доступа к автомобилю 1. Путем ручного приведения исполнительных органов можно, например, заблокировать и/или деблокировать центральную блокировку дверей 6 автомобиля, а также открыть крышку багажника, направляя соответственно кодированные рабочие сигналы от второго устройства 5 к первому устройству 4.
Кроме того, система 3 запирания устанавливает право (санкционирование) доступа к управлению автомобиля 1. Для этого первое устройство 4 осуществляет также в соответствии с обоими состояниями деблокирование и/или блокирование электрического блокирующего устройства 9 рулевого механизма, схематически изображенного на фиг.1. Также с успехом с помощью первого устройства 4 может соответственно этому управляться другой функционально релевантный компонент автомобиля 1. За чет этого могут быть, например, реализованы отпирание и/или блокировка иммобилайзера, прибора управления двигателем и т.п. Передача кодированного рабочего сигнала 15 для аутентификации второго устройства 5 происходит тогда, когда правомочный пользователь 2 находится в автомобиле 1 и приводит в действие переключатель 11 страт/стоп. После этого в соответствии с функционированием «запуск без ключа» (KeylessGo) включается процесс запуска автомобиля или т.п.
Принцип действия соответственно «бесключевому» функционированию соответствующей изобретению системы 3 запирания поясняется на основе фиг.2. Вначале первое устройство 4 с помощью приемника/передатчика 24 в качестве средства для приема и/или передачи сигналов передает соответствующему второму устройству 5 первый электромагнитный сигнал 12, называемый как «инициирующий сигнал». После этого второе устройство 5 переходит из состояния покоя с уменьшенным энергопотреблением в активированное состояние для соответствующей назначению эксплуатации. После этого первое устройство 4 посылает по меньшей мере один следующий третий электромагнитный сигнал 13, в дальнейшем именуемый как ограничивающий зону сигнал. В результате соответствующее второе устройство 5 может определить свое местоположение (присутствие) относительно первого устройства 4. В частности, можно установить, находится ли второе устройство 5 вне автомобиля 1, а также при необходимости, в каком месте внешнего пространства 23 и/или во внутреннем пространстве 22 автомобиля 1. Затем второе устройство 5 с помощью приемника/передатчика 17 посылает на первое устройство 4 четвертый сигнал 14, содержащий информацию относительно обнаруженного местоположения, который в дальнейшем именуется также ответным сигналом. Затем, наконец, как было описано выше, посредством приемника/передатчика 24, 17 между первым 4 и вторым устройством 5 передается пятый электромагнитный сигнал в виде кодированного электромагнитного рабочего сигнала 15 для аутентификации. В частности, сигнал 15 может состоять из нескольких частичных сигналов и передаваться между обоими устройствами 4, 5 в порядке двусторонней связи. Сами по себе подробности двусторонней связи содержатся также в DE 43 40 260 А1.
Инициирующий сигнал 12 может содержать, например, код опознания типа автомобиля. По получении инициирующего сигнала 12 сначала активируются все вторые устройства 5, расположенные в зоне 8 действия и относящиеся к тому же типу автомобиля. В другом варианте выполнения системы 3 запирания первое устройство 4 посылает между первым сигналом 12 и третьим сигналом 13 второй электромагнитный сигнал 18 для второго устройства 5 в качестве селекторного сигнала, как подробно показано на фиг.2. Второй сигнал 18 содержит информацию о более подробной идентификации автомобиля 1. Это ведет к тому, что в активированном состоянии остаются только вторые устройства 5, действительно относящиеся к первому устройству 4. В то же время вторые устройства, находящиеся в активированном состоянии, но не относящиеся к автомобилю 1, возвращаются в состояние покоя.
Электрическое блокирующее устройство 9 рулевого механизма, схематично изображенное на фиг.1, имеет подвижное блокировочное звено 10, переводимое соответственно первому положению в блокирующее зацепление с фиксирующим положением на рулевом валу 25 в рулевой колонке, а также соответственно второму положению для выведения из этого блокирующего зацепления. Как более подробно показано на фиг.4, блокирующее устройство 9 рулевого механизма содержит привод 27, например, в виде электродвигателя, для перемещения блокировочного звена 10 между обоими положениями. Привод 27 снабжается электроэнергией от автомобильного аккумулятора. Далее, в блокирующем устройстве 9 рулевого механизма установлена электроника 28 для управления приводом 27. В случае правомочного второго устройства 5 привод 27 настраивается электроникой 28 на перемещение блокировочного звена 10 в соответствующее положение, по меньшей мере, во второе деблокирующее положение.
Электроника 28 содержит микропроцессор 30, соответствующим образом управляющий рабочими процессами электрического блокирующего устройства 9 рулевого механизма. С одной стороны, таким образом, электроника 28 формирует сигналы, необходимые для санкционирования доступа к управлению, которые подаются на выходы 31 блокирующего устройства 9 рулевого механизма, обозначенные как KL. (клемма) 15, KL. 15 и т.д. С другой стороны, как видно на фиг.4, электрическое блокирующее устройство 9 рулевого механизма является в широком смысле замкнутой системой, работающей самостоятельно и без вмешательства другого устройства управления, так что электроника 28 автономно управляет приводом 27 посредством соответствующих задающих устройств. Далее, для удовлетворения критериям безопасности вместе с микропроцессором 30 в электронике 28 работает резервный сопроцессор 32. Таким образом, речь идет о самозащищенном блокирующем устройстве 9 рулевого механизма. Наконец, электрическое блокирующее устройство 9 рулевого механизма имеет также модуль 34 шин для обеспечения связи через систему шин в автомобиле 1.
На фиг.3 показана система самозащищенного электрического блокирующего устройства 9 рулевого механизма.
В электронике 28 электрического блокирующего устройства 9 рулевого механизма формируются сигналы, служащие для выполнения функций, обычно реализуемых с помощью электрического замка зажигания. Таким образом, в электронике 28 согласно фиг.3 имитируются клеммовые сигналы замка зажигания, например, так называемые, клемма 15, клемма 50 и т.п., деблокирующие включение таких электрических потребителей, как, например, авторадио и т.п. Электроника 28 генерирует сигналы 35 о положении ключа, причем имитация позиционных переключателей осуществляется с помощью электрических сигналов, которые затем передаются дальше в устройство 36 управления клеммами. Привод 27 включается с помощью микропроцессора 30, а также сопроцессора 32 самостоятельно и, таким образом, без подаваемых обычно с замка зажигания сигналов через задающие устройства 33, благодаря чему «бесключевое» (Keyless) управление автономно осуществляется в электрическом блокирующем устройстве 9 рулевого механизма. Следовательно, прежний механический замок зажигания заменяется электрическим блокирующим устройством 9 рулевого механизма без необходимости какой бы то ни было подгонки под автомобиль 1. Таким образом, в блокирующем устройстве 9 рулевого механизма обеспечивается полная самозащищенность, в частности резерв управления двигателем для блокировочного звена 10.
Как уже говорилось, электроника 28, а также второе устройство 5 с приемником и/или передатчиком 24, 17 для электромагнитных сигналов 7 взаимодействуют для своей соответствующей назначению эксплуатации. В соответствующей назначению эксплуатации, в частности, для кодированного рабочего сигнала 15 генерирование случайных чисел, а также управление криптологическим процессом 40 осуществляются обоими устройствами 4, 5. При этом первое устройство 4 может соответствующим образом взаимодействовать с комбинированным прибором 37 в автомобиле 1.
Наряду с электроникой 28 в электрическое блокирующее устройство 9 рулевого механизма при желании могут быть интегрированы соответствующий передатчик и/или приемник 24, что, однако, на фиг.3 не показано. Кроме того, антенна 38 для управления низкочастотными сигналами для инициирования или определения присутствия (местонахождения) второго устройства 5 может быть соединена с электрическим блокирующим устройством 9 рулевого механизма через соответствующие антенные интерфейсы 39, при желании даже быть интегрированной в него. Помимо этого передача сигнала может быть предусмотрена также с помощью транспордера 29, служащего в качестве антенны. Переключатель 11 старт/стоп, взаимодействующий с электроникой 28, предпочтительно устанавливается в том же монтажном пространстве автомобиля 1, в котором обычно располагается цилиндр ненужного теперь электрического замка зажигания. Наконец, система 3 запирания согласно фиг.3 предоставляет также переданное посредством дверных ручек 16 разрешение доступа в автомобиль в виде функции KeylessEntry.
Изобретение не ограничивается описанным и представленным примером осуществления. Более того, оно включает также все специализированные усовершенствованные варианты в рамках изобретения, определенного формулой изобретения. Так, например, электрическое блокирующее устройство 9 рулевого механизма согласно изобретению может найти применение и в других транспортных средствах, как-то: мотоциклы, строительные машины, автомобили-цистерны или т.п.
Список ссылочных позиций
1. автомобиль
2. (правомочный) пользователь
3. система запирания
4. (первое) устройство
5. (второе) устройство/электронный ключ
6. дверь автомобиля
7. сигнал
8. зона действия
9. электрическое блокирующее устройство рулевого механизма
10. блокировочное звено
11. переключатель старт/стоп
12. (первый) сигнал/инициирующий сигнал
13. (третий) сигнал/ограничивающий зону сигнал
14.(четвертый) сигнал/ответный сигнал
14. (пятый) сигнал/(кодированный) рабочий сигнал/код
15. дверная ручка
16. приемник/передатчик (во втором устройстве)
17. (второй) сигнал/селекторный сигнал
22. внутреннее пространство (автомобиля)
23. внешнее пространство (автомобиля)
24. приемник/передатчик (в первом устройстве)
25. рулевой вал
26. фиксированное положение (на рулевом валу)
27. привод
28. электроника
29. транспордер
30. микропроцессор
31. выход (для сигнала разрешения вождения)
сопроцессор
задающее устройство
модуль шин (BUS)
сигнал о положении ключа
устройство управления клеммами
комбинированный прибор
антенна
антенный интерфейс
криптологический процесс