DE102018106175A1

DE102018106175A1 - Überwachungsvorrichtung und Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung an einem Flachbandleiter einer Wickelfeder eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018106175A1
Application number: DE102018106175.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Müller; Yiming Liu; Mohamed Samy
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung (15) zum Erkennen einer Beschädigung an einem Flachbandleiter (4) einer Wickelfeder (3) eines Kraftfahrzeug (1), umfassend den Flachbandleiter (4), welcher wenigstens eine Leitung (5) zum elektrisch leitenden Verbinden eines lenkradseitigen drehbaren Bauteils mit einem fahrzeugseitigen Bauteil aufweist; eine erste Kontrollleitung (6) und eine zweite Kontrollleitung (7), welche in den Flachbandleiter (4) integriert sind und zwischen denen bezogen auf eine Querrichtung (y) des Flachbandleiters (4) die Leitung (5) angeordnet ist, eine Auswerteeinheit (16), an welcher die beiden Kontrollleitungen (6, 7) zumindest mittelbar angeschlossen sind und die dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Fehlfunktion, insbesondere eine unterbrochene Stromleitung, an den Kontrollleitungen (6, 7) zu erfassen, um einen sich in Querrichtung (y) des Flachbandleiters (4) ausbreitenden Riss (14) zu detektieren, bevor die Leitung (5) davon betroffen ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung an einem Flachbandleiter (4) einer Wickelfeder (3) eines Kraftfahrzeugs (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung der im Oberbegriff der Patentanspruchs 1 angegebenen Art und ein Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung an einem Flachbandleiter einer Wickelfeder eines Kraftfahrzeugs.
Der Einsatz von Airbags in Lenkrädern von Kraftfahrzeugen zur Verminderung eines Verletzungsrisikos für den Fahrer des Kraftfahrzeugs bei Unfällen ist seit vielen Jahren Stand der Technik. Das elektrische Zündelement im Airbag und dessen elektrische Zuleitungen, welche in der Regel von einem fahrzeugseitigen Airbagsteuergerät über Kabel, Steckverbinder und eine Wickelfeder bzw. Wickelfederkassette verlaufen, werden üblicherweise kontinuierlich auf Unterbrechung, also eine Widerstandserhöhung, und Kurzschlüsse überwacht, um frühzeitig zu erkennen, wenn hier ein Defekt vorliegt, welcher im Bedarfsfall die Funktion des Airbags beeinträchtigen könnte.
Die Überwachung ist für gewöhnlich im Airbagsteuergerät realisiert und basiert im Wesentlichen auf der Messung des elektrischen Widerstands der Leitungsschleife, die aus Hinleitung, Zündelement und Rückleitung besteht. Ferner ist bekannt, die Leitungsschleife auf eine unerwünschte elektrische Verbindung beziehungsweise einen Kurzschluss zu einem Fremdpotential hin zu überwachen.
Nachteilig bei einer solchen Vorgehensweise ist die Tatsache, dass Beschädigungen des mechanisch besonders stark beanspruchten, üblicherweise als Flachbandleiter ausgebildeten Wickelbands der Wickelfeder erst erkannt werden, wenn es zu einer deutlichen Erhöhung des elektrischen Widerstands kommt. Dies ist aber in den meisten Fällen erst unmittelbar vor dem Eintreten einer totalen Unterbrechung der Fall. Ein Grund dafür ist, dass die Beschädigung oft punktuell eintritt, zum Beispiel in Form eines quer zum Flachbandleiter der Wickelfeder verlaufenden, sich langsam ausbreitenden Einrisses. Selbst wenn ein solcher Einriss bereits 90 Prozent des Querschnitts des betreffenden Flachbandleiters der Wickelfeder eingenommen hat, liegt die dadurch verursachte Änderung des Widerstands der betreffenden Leitungsschleife üblicherweise weit unterhalb der robustheits- und toleranzbedingt nicht sehr eng wählbaren Detektionsschwelle. Eine vorausschauende Beschädigungserkennung, die einen entstehenden Quereinriss erkennt, bevor dieser eine Leitung im Flachbandleiter der Wickelfeder erreicht, ist somit auf diese Weise nicht möglich.
Allerdings werden die Anforderungen der Automobilhersteller bezüglich der Zuverlässigkeit und der Diagnostizierbarkeit der Airbagfunktionalität und der zugehörigen Bestandteile, also auch der Wickelfeder und der darin befindlichen als Flachbandleiter ausgebildeten Wickelbänder, immer höher. Daneben finden derzeit noch weitere sicherheitsrelevante Funktionen Einzug ins Lenkrad, bei denen ebenfalls eine plötzliche Unterbrechung der Leitungen in den Flachbandleitern der Wickelfeder unerwünscht beziehungsweise eine frühzeitige Erkennung einer bevorstehenden Unterbrechung vorteilhaft wäre oder gar gefordert ist.
Die EP 1 074 454 B1 beschreibt eine Lenkwinkelmesseinrichtung zur Messung des Lenkwinkels eines Lenkrads eines Fahrzeugs. Um eine Lenksäule des Fahrzeugs ist ein spiralförmiges Flachbandkabel angeordnet, dessen eines Ende an dem drehbaren Lenkrad und dessen anderes Ende ortsfest angeordnet ist, wobei am Flachbandkabel wenigstens ein Dehnungsmessstreifen zur Messung der Dehnung des Flachbandkabels angeordnet ist. Eine Auswerteeinheit kann basierend auf der gemessenen Dehnung den Lenkwinkel bestimmen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher eine Beschädigung an einem Flachbandleiter einer Wickelfeder eines Kraftfahrzeugs besonders frühzeitig und zuverlässig erkannt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Überwachungsvorrichtung sowie durch ein Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung an einem Flachbandleiter einer Wickelfeder eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung zum Erkennen einer Beschädigung an einem Flachbandleiter einer Wickelfeder eines Kraftfahrzeugs umfasst den Flachbandleiter, welcher wenigstens eine Leitung zum elektrisch leitenden Verbinden eines drehbaren lenkradseitigen Bauteils mit einem fahrzeugseitigen Bauteil aufweist. Bei dem Flachbandleiter handelt es sich vorzugsweise um ein spiralförmig aufgewickeltes Wickelband, welches die besagte wenigstens eine Leitung aufweist. Bei der Leitung kann es sich beispielsweise um einen 30 µm dicken Kupferstreifen handeln, der 1 bis 15 mm breit und beispielsweise beidseitig zwischen jeweiligen Kunststofffolie des Flachbandleiters einlaminiert ist. Natürlich sind auch andere Maße und Bauformen möglich. Geometrisch gesehen wesentlich ist für den Flachbandleiter, dass dieser eine relativ große Erstreckung in Längsrichtung und Querrichtung im Vergleich zu seiner Erstreckung in Dickenrichtung aufweist.
Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung umfasst des Weiteren eine erste Kontrollleitung und eine zweite Kontrollleitung, welche in den Flachbandleiter integriert sind und zwischen denen die Leitung bezogen auf eine Querrichtung des Flachbandleiters angeordnet ist. Bezogen auf die Querrichtung ist also die Leitung zwischen den beiden Kontrollleitungen angeordnet beziehungsweise von diesen umschlossen.
Zudem weist die Überwachungsvorrichtung noch eine Auswerteeinheit auf, an welcher die beiden Kontrollleitungen zumindest mittelbar angeschlossen sind und die dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Fehlfunktion, insbesondere eine unterbrochene Stromleitung, an den Kontrollleitungen zu erfassen, um einen sich in Querrichtung des Flachbandleiters ausbreitenden Riss zu detektieren, bevor die Leitung davon betroffen ist. Mit anderen Worten kann die Auswerteeinheit also insbesondere eine Unterbrechung der beiden Kontrollleitungen detektieren, nämlich indem die Auswerteeinheit vorzugsweise eine entsprechende Widerstandserhöhung detektiert. Andere vorgegebene Fehlfunktionen, wie beispielsweise unerwünschte Kurzschlüsse zwischen den Kontrollleitungen und der Leitung und/oder Kurzschlüsse zwischen zumindest einer der Kontrollleitungen und einem Fremdpotential sind ebenfalls möglich.
Gemäß einem alternativen unabhängigen Aspekt der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung zum Erkennen einer Beschädigung an einem Flachbandleiter einer Wickelfeder eines Kraftfahrzeugs den Flachbandleiter, welcher wenigstens eine Leitung zum elektrisch leitenden Verbinden eines lenkradseitigen Bauteils mit einem fahrzeugseitigen Bauteil aufweist, gegenüber welchem ein Lenkrad des Kraftfahrzeugs verdrehbar ist. Des Weiteren umfasst die Überwachungsvorrichtung nur eine einzige Kontrollleitung, welche in den Flachbandleiter integriert ist. Zudem umfasst die Überwachungsvorrichtung eine Auswerteeinheit, an welcher die einzige Kontrollleitung zumindest mittelbar angeschlossen ist, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Fehlfunktion, insbesondere eine unterbrochene Stromleitung, an der einzigen Kontrollleitung zu erfassen. Erfindungsgemäß kann es also auch vorgesehen sein, nur eine einzige Kontrollleitung vorzusehen.
An sich ist es allerdings erfindungsgemäß vorgesehen, den als Wickelband für die Wickelfeder dienenden Flachbandleiter mit den beiden Kontrollleitungen auszustatten. Die Auswerteeinheit kann die beiden Kontrollleitungen auf Unterbrechungen überwachen, was dazu dient, Einrisse oder dergleichen an dem Flachbandleiter zu diagnostizieren, und zwar bevor die Leitung zum elektrisch leitendenden Verbinden des lenkradseitigen Bauteils mit dem fahrzeugseitigen Bauteil davon betroffen ist. Da sich Beschädigungen, wie Einrisse an solchen Flachbandleitern, oft vom Bandrand her zur Mitte hin ausbreiten, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die beiden Kontrollleitungen jeweils an den Rändern bezogen auf die Querrichtung des Flachbandleiters angeordnet sind.
Dadurch, dass die Kontrollleitungen in Querrichtung des Flachbandleiters den Leiter umgeben, kann in Kombination mit der Überwachung der beiden Kontrollleitungen durch die Auswerteinheit sichergestellt werden, dass ein sich in Querrichtung des Flachbandleiters ausbreitender Riss schon detektiert wird, bevor die Leitung davon betroffen ist. So können besonders frühzeitig und zuverlässig Beschädigungen an solchen Flachbandleitern detektiert werden, und zwar noch bevor die wenigstens eine Leitung zum elektrisch leitenden Verbinden des lenkradseitigen Bauteils mit dem fahrzeugseitigen Bauteil von einer derartigen Beschädigung betroffen ist. Insbesondere wenn es sich bei der wenigstens einen Leitung um eine sicherheitsrelevante Leitung, wie beispielsweise eine Verbindungsleitung zwischen einem Airbagsteuergerät und einem Airbag handelt, kann dies erheblich zur Sicherheit beim Führen eines Kraftfahrzeugs beitragen, in welchem die Überwachungsvorrichtung verbaut ist. Die Überwachungsvorrichtung kann aber auch für beliebige andere Leitungen verwendet werden, mittels welchen beispielsweise Tasten oder auch andere Bauteile am Lenkrad mit Signalen und Strom versorgt werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Auswerteeinheit außerhalb des Lenkrads angeordnet ist. Vorzugsweise erfolgt also die Überwachung der Kontrollleitungen in einem fahrzeugseitigen Steuergerät, wie zum Beispiel dem Airbagsteuergerät, mittels welchem die besagte Auswerteeinheit ebenfalls implementiert ist. Noch vorteilhafter als im Airbagsteuergerät, welches oftmals relativ weit entfernt von der Wickelfeder verbaut ist, ist eine Überwachung im so genannten Lenksäulenmodul, in welches in dem Fall dann die Auswerteeinheit integriert ist. Denn die Wickelfeder beziehungsweise die Wickelfederkassette ist oft integraler Bestandteil des so genannten Lenksäulenmoduls, wobei das Lenksäulenmodul oft ohnehin schon über eine für Diagnosezwecke geeignete Auswerteeinheit verfügt, welche dann auch als die erfindungsgemäße Auswerteeinheit fungieren kann. In dem Fall kann eine zusätzliche Leitungsverlegung hin zum Airbagsteuergerät oder anderen von der Wickelfeder weiter entfernten Steuergeräten entfallen. Eine Anordnung der Überwachung, also der besagten Auswerteeinheit, im Lenkrad ist grundsätzlich auch möglich, aber weniger vorteilhaft als die Unterbringung der Auswerteeinheit beziehungsweise Realisierung der Auswerteeinheit außerhalb des Lenkrads. Denn wenn es zur Beschädigung an dem als Wickelband dienenden Flachbandleiter kommt, kann eine Datenübertragung vom und eine Spannungsversorgung zum Lenkrad beeinträchtigt sein. Daher ist grundsätzlich die Anordnung beziehungsweise Realisierung der Auswerteeinheit außerhalb des Lenkrads besonders bevorzugt.
Auch die Anzahl der Kontrollleitungen kann über die besagten zwei Kontrollleitungen hinausgehen. So ist es innerhalb gewisser technischer Grenzen möglich, in einem als Wickelband dienenden Flachbandleiter auch mehr als die zwei Kontrollleitungen unterzubringen, im Extremfall kann auch außer den Kontrollleitungen am Bandrand zusätzlich zwischen allen einzelnen sicherheitsrelevanten Leitungen des Flachbandleiters eine Kontrollleitung eingefügt werden. Dabei können die Flachbandleiter eine beliebige Anzahl an sicherheitsrelevanten Leitungen beinhalten, und eine beliebige Anzahl von als Wickelbänder dienenden Flachbandleiter in der Wickelfeder vorhanden sein. Es können auch mehr als die zwei Kontrollleitungen über weitere, auch im Bereich eines fahrzeugseitigen Steckers angeordnete Verbindungsbrücken in Reihe geschaltet werden, statt immer nur zwei der Kontrollleitungen zu einer Schleife zusammenzufassen und bei mehreren Schleifen mehrere Analogeingänge mit einer zugehörigen Beschaltung bei der Auswerteeinheit zu verwenden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die beiden Kontrollleitungen mittels eines Verbindungselements elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Bei dem Verbindungselement kann es sich beispielsweise um eine Verbindungsbrücke in einem lenkradseitigen Steckerbereich handeln, wobei mittels der Verbindungsbrücke die beiden Kontrollleitungen zu einer Schleife verbunden sind. Die erste Kontrollleitung ist dabei vorzugsweise an einer Spannungsquelle angeschlossen, wobei die zweite Kontrollleitung vorzugsweise an einem Eingang der Auswerteeinheit angeschlossen ist, welche dazu eingerichtet ist, zu ermittelten, ob eine an ihrem Eingang anliegende Eingangsspannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt. Vorzugsweise werden in einem fahrzeugseitigen Steckerbereich neben der Leitung auch die beiden Kontrollleitungen herausgeführt und somit der Auswerteeinheit zugänglich gemacht. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise einen integrierten Analogeingang in Form des besagten Eingangs aufweisen. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass der Auswerteeinheit ein Analog-Digital-Wandler vorgeschaltet ist, welcher dann als der besagte Eingang dienen kann. Ebenso kann statt eines Analogeingangs beispielsweise ein Komparatoreingang mit zwei Schwellen verwendet werden. Zudem ist es auch möglich, zwei Komparatoreingänge mit je einer Schwelle zu verwenden, sofern die Schwellen entsprechend einstellbar sind. Dadurch, dass die beiden Kontrollleitungen mittels des Verbindungselements elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die erste Kontrollleitung an der Spannungsquelle angeschlossen ist und die zweite Kontrollleitung an dem Ausgang der Auswerteeinheit angeschlossen ist, kann die Auswerteeinheit zuverlässig ermitteln, ob die an ihrem Eingang anliegende Eingangsspannung der aus den beiden Kontrollleitungen gebildeten Schleife innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, anhand der am Eingang anliegenden Spannung zu ermitteln, ob die Kontrollleitungen unterbrochen sind, ob ein Kurzschluss zwischen zumindest einer der Kontrollleitungen und der Leitung besteht oder ob ein Kurzschluss zwischen zumindest einer der Kontrollleitungen und einem Fremdpotential besteht. Es ist also nicht nur möglich, dass die Auswerteeinheit einfach eine Unterbrechung der Kontrollleitung erkennt. Darüber hinaus kann die Auswerteeinheit auch erkennen, ob die besagten Kurzschlüsse vorliegen oder nicht. Kommt es zu einer Unterbrechung im Bereich der Kontrollleitungen, so wird der sie durchfließende Strom gleich Null und somit die am Eingang anliegende Spannung ebenfalls gleich Null. Je nach Art von Kurzschluss kann die am Eingang anliegende Spannung variieren, wodurch es der Auswerteeinheit möglich ist, anhand der gemessenen Spannung am Eingang die unterschiedlichen Kurzschlussarten zu detektieren. Insbesondere kann die Auswerteeinheit über ein Datenübertragungssystem im Fahrzeug eine Statusinformation bezüglich des Flachbandleiters weitergeben und dadurch vor allem einen Fahrer des betreffenden Kraftfahrzeugs im Falle eines Risses des Flachbandleiters unter dergleichen entsprechend frühzeitig warnen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Kontrollleitung über einen Pull-up-Widerstand und eine Schutzdiode mit der Spannungsquelle verbunden ist, wobei die zweite Kontrollleitung über einen Schutzwiderstand mit dem Eingang der Auswerteeinheit und außerdem über einen Ableitwiderstand mit einem Bezugspotential verbunden ist. Pull-up bezeichnet in der Elektrotechnik einen Widerstand, der eine Signalleitung mit einem höheren Spannungs-Potential verbindet. Durch ihn wird die Leitung auf das höhere Potential gebracht, für den Fall, dass kein Stromfluss die Leitung aktiv auf ein niedrigeres Potential bringt. Ein Ableitwiderstand baut Spannung kontrolliert ab, dazu wird er gegen das Bezugspotential geschaltet. Die Schutzdiode schützt die als Spannungsversorgung dienende Spannungsquelle vor einem Rückstrom im Falle eines Kurzschlusses der Kontrollleitungen zu einer Fremdspannung höheren Potentials. Die Schutzdiode ist dementsprechend dimensioniert. Der Pull-up-Widerstand schützt im Falle eines Kurzschlusses der Kontrollleitungen zum Bezugspotential die Spannungsquelle vor einer zu großen Stromentnahme. Der Ableitwiderstand und der Schutzwiderstand begrenzen den Strom im Fall eines Kurzschlusses zu einer Fremdspannung. Außerdem bildet der Pull-up-Widerstand (und die vom Widerstandswert her im Normalfall vernachlässigbaren Kontrollleitungen) mit dem Ableitwiderstand einen Spannungsteiler. Ein Querstrom durch den Spannungsteiler wird so gewählt, dass er einerseits ausreichend groß ist, um robust gegenüber Störung, vor allem im Hinblick auf eine elektromagnetische Verträglichkeit, zu sein und andererseits nicht unnötig Verlustleistung, also Wärme, entsteht und keine unerwünschte Beeinflussung der sicherheitsrelevanten Leitung im Fall eines Kurzschlusses auftritt. Der Pull-up-Widerstand und der Ableitwiderstand werden dementsprechend dimensioniert, im einfachsten Fall wird der Pull-up-Widerstand genauso groß dimensioniert wie der Ableitwiderstand. Die so geteilte Spannung wird über den Schutzwiderstand dem Eingang der Auswerteeinheit zugeführt. Der Schutzwiderstand schützt dabei den Eingang der Auswerteeinheit vor Überlastung im Falle eines Kurzschlusses der Kontrollleitungen zu einer Fremdspannung höheren Potentials. Im Normalfall, wenn der Eingang der Auswerteeinheit hochimpendant ist, ist der am Schutzwiderstand auftretende Spannungsabfall vernachlässigbar. Der Schutzwiderstand wird entsprechend dimensioniert. Die Auswerteeinheit kann regelmäßig die an ihrem Eingang abfallende Spannung ermitteln und diese beispielsweise mit einem festgelegten oberen und unteren Grenzwert vergleichen. Liegt die am Eingang der Auswerteeinheit abfallende Spannung innerhalb dieser Grenzwerte, wird der Status des Flachbandleiters als „in Ordnung“ interpretiert. Liegt die am Eingang der Auswerteeinheit anliegende Spannung jedoch außerhalb der Grenzwerte, wird als Status ein „Fehler“ interpretiert. Dabei kann auch abhängig davon, ob die am Eingang der Auswerteeinheit anliegende Spannung zu groß oder zu klein ist, auf die Art des Fehlers rückgeschlossen werden. Vernachlässigt man die im Normalfall sehr geringen Spannungsabfälle an dem Schutzwiderstand und an den Kontrollleitungen und wählt man den Pull-up-Widerstand genauso groß wie den Ableitwiderstand, dann liegt am Eingang der Auswerteeinheit eine Spannung an, welche der Hälfte der Differenz aus der Spannung der Spannungsquelle und der an der Schutzdiode anliegenden Spannung entspricht. Grundsätzlich können unterschiedliche Fehlerfälle unterschieden werden. Kommt es zu einer Unterbrechung im Bereich der Kontrollleitungen, so wird der sie durchfließende Strom gleich Null und somit die am Eingang der Auswerteeinheit anliegende Spannung ebenfalls Null. Im Falle eines Kurzschlusses nach dem Bezugspotential im Bereich der Kontrollleitung ergibt sich ebenfalls eine Spannung von Null am Eingang der Auswerteeinheit. Im Falle eines Kurzschlusses nach einer Fremdspannung wird sich die am Eingang der Auswerteeinheit anliegende Spannung, abhängig von den Widerstandsverhältnissen, dem Wert dieser Fremdspannung annähern. Sofern also die Fremdspannung ausreichend verschieden von der Hälfte der Differenz der Spannung an der Spannungsquelle und der an der Schutzdiode anliegenden Spannung ist, wird die Auswerteeinheit dazu in der Lage sein, dies festzustellen, da die am Eingang der Auswerteeinheit anliegende Spannung die zuvor festgelegten Grenzwerte über- beziehungsweise unterschreitet. Besonders vorteilhaft dabei ist auch, dass die Überwachung so gestaltet werden kann beziehungsweise so gestaltet ist, dass die Signale auf der Leitung durch die Überwachung nicht beeinträchtigt werden. Selbst wenn es zu Kurzschlüssen zwischen Kontrollleitungen und der beispielsweise sicherheitsrelevanten Leitung kommen sollte, kann dies unter den oben genannten Voraussetzungen erkannt werden. Außerdem können der Pull-up-Widerstand und der Ableitwiderstand so hochohmig ausgelegt werden, dass eine gefährliche Beeinflussung der beispielsweise sicherheitsrelevanten Leitung ausgeschlossen werden kann. Natürlich können auch andere schaltungstechnische oder abgewandelte Lösung zur Erreichung der oben beschriebenen Funktion verwendet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei der Spannungsquelle eine vorgegebene Spannung permanent anliegt. Dadurch ergibt sich ein besonders geringer Steuerungs- beziehungsweise Regelaufwand im Hinblick auf die besagte Spannungsquelle.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Spannungsquelle dazu eingerichtet ist, eine vorgegebene Spannung nur dann zu schalten, wenn die Auswerteeinheit die an ihrem Eingang anliegende Eingangsspannung ermittelt. Mit anderen Worten kann der Pfad aus der Schutzdiode, dem Pull-up-Widerstand und den Kontrollleitungen statt aus der permanent anliegenden Spannung auch aus einer zyklisch geschalteten Spannungsquelle versorgt werden, die vorzugsweise nur dann angelegt wird, wenn die Auswerteeinheit die Eingangsspannung an ihrem Eingang ermittelt. Damit lässt sich Strom sparen. Die Auswerteeinheit kann dabei entweder in einen Stromsparmodus versetzt werden oder auch weiter uneingeschränkt in Betrieb sein. Man kann beim zyklischen Schalten der Spannungsquelle mittels der Auswerteeinheit auch in den Zeiträumen, in denen keine Spannungsversorgung des Pfads aus der Schutzdiode, dem Pull-up-Widerstand und den Kontrollleitungen erfolgt, Messungen bzw. Auswertungen vornehmen. Dadurch können innerhalb des besagten Pfads Kurzschlüsse mit Fremdspannungen erkannt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Spannungsquelle eine stabilisierte Spannung aufweist. Unter Spannungsstabilisierung versteht man in der Elektrotechnik das Stabilisieren, also das konstant halten der elektrischen Spannung trotz variablem Strom. Wenn die Spannungsquelle eine stabilisierte Spannung aufweist, kann eine direkte Messung der stabilisierten Spannung entfallen, was den Auswerteaufwand bei der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung reduziert.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Spannungsquelle eine unstabilisierte Spannung aufweist. Mit anderen Worten kann also der Pfad aus der der Schutzdiode, dem Pull-up-Widerstand und den Kontrollleitungen statt aus einer stabilisierten Versorgungsspannung auch aus einer unstabilisierten Versorgungsspannung, wie zum Beispiel der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs, gespeist werden. Dadurch entfällt der Aufwand für die Stabilisierung der Spannungsquelle. Dies erfordert jedoch unter Umständen eine zusätzliche, direkte Messung der unstabilisierten Versorgungsspannung und eine Verhältnisbildung in der Auswerteeinheit, um die möglichen Spannungsschwankungen herauszurechnen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, eine mittels der Leitung übermittelte Datenkommunikation und/oder einen Stromfluss der Leitung zu überwachen. Für den Fall, dass es sich bei der Leitung zum Lenkrad um eine Kommunikationsleitung eines Datenbusses oder dergleichen handelt, kann es also vorgesehen sein, dass zusätzlich diese Datenkommunikation der Leitung zur Überwachung des Flachbandleiters der Wickelfeder herangezogen wird, um Unterbrechungen oder Kurzschlüsse innerhalb des Flachbandleiters zu erkennen. Diese Überwachung kann beispielsweise aus den bereits genannten Gründen im bereits erwähnten Lenksäulenmodul erfolgen. Für den Fall, dass es sich bei der Leitung zum Lenkrad um eine Spannungsversorgungsleitung eines elektrischen Verbrauchers mit einer bekannten Stromaufnahme im Lenkrad handelt, kann es auch vorgesehen sein, dass zusätzlich eine Überwachung des Stromflusses, also eine Strommessung, in der Leitung herangezogen wird, um auf Unterbrechungen oder Kurzschlüsse im Flachbandleiter der Wickelfeder zu schließen. Diese Überwachung kann beispielsweise ebenfalls aus den bereits genannten Gründen im Lenksäulenmodul erfolgen. Sowohl die Überwachung der Datenkommunikation als auch die Überwachung des Stromflusses in der Leitung kann dazu beitragen, eine besonders zuverlässige Überwachung des Flachbandleiters vorzunehmen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest ein Dehnungsmessstreifen in den Flachbandleiter integriert und die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, Signale des Dehnungsmessstreifens auszuwerten. Dies ermöglicht zusätzlich, dass nicht erst ein Bandeinriss erkannt werden muss, sondern eine kontinuierliche Überwachung der mechanischen Zugkraft am Flachbandleiter erfolgen kann. So kann eine gegebenenfalls schon vor einem Bandeinriss auftretende zu hohe Zugbelastung des Flachbandleiters erkannt werden, was unter Umständen zu einer noch früheren Diagnose einer Fehlfunktion der Wickelfeder führen kann. Denn im Normalbetrieb treten in den als Wickelbänder dienenden Flachbandleitern der Wickelfedern nur sehr geringe Zugkräfte auf. Zumindest eine der Kontrollleitungen kann dabei wenigstens teilweise durch den zumindest einen Dehnungsmessstreifen gebildet sein. Die Auswerteschaltung ist vorzugsweise bei Verwendung des Dehnungsmessstreifenprinzips entsprechend verändert, damit die hier auftretenden sehr kleinen Widerstandsänderungen mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden können. Auswerteschaltungen für Dehnungsmessstreifen sind an sich bekannt. Besonders bevorzugt sind die Kontrollleitungen für eine Vierleitermessung mit einem Vierleiteranschluss verbunden, welches auch als so genanntes Kelvin-Verfahren bezeichnet wird, um Zuleitungswiderstände als Messfehlerquelle weitgehend bei der Verwendung des zumindest einen Dehnungsmessstreifens ausschließen zu können. Beispielsweise wird bei fahrzeugseitiger Messung ein fahrzeugseitiger Stecker so ausgeführt, dass je zwei Anschlüsse pro Kontrollleitung vorhanden sind, die an der Kontaktierung des als Wickelband dienenden Flachbandleiters zusammengeführt werden, womit in diesem Fall der Einfluss der Steckerübergangswiderstände auf die Messung deutlich reduziert werden kann. Statt den zumindest einen Dehnungsmesstreifen in die Kontrollleitungen zu integrieren, kann es auch vorgesehen sein, dass der zumindest eine Dehnungsmesstreifen außenseitig an dem Flachbandleiter angebracht, insbesondere auf diesem aufgeklebt, ist. Dies kann unter Umständen die Herstellung der Kontrollleitung vereinfachen, wenn in dieser der zumindest eine Dehnungsmesstreifen nicht integriert werden muss. Auch in dem Fall, dass der Dehnungsmesstreifen außenseitig an dem Flachbandleiter angebracht ist, ist es möglich, mittels diesem übermäßige und formunzulässige Dehnungen des Flachbandleiters so detektieren, um so eine besonders zuverlässige Überwachung des Flachbandleiters zu gewährleisten.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung an einem Flachbandleiter einer Wickelfeder eines Kraftfahrzeugs wird die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung verwendet, in dem mittels der Auswerteeinheit ein Auftreten wenigstens einer Fehlfunktion, insbesondere eine unterbrochene Stromleitung, an den Kontrollleitungen überwacht wird, um dadurch einen sich in Querrichtung des Flachbandleiters ausbreitenden Riss zu detektieren, bevor die Leitung davon betroffen ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen, wobei die Überwachungsvorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüche, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Wickelfeder dargestellt ist, welche dazu dient, eine einwandfreie und bewegliche elektrische Verbindung zwischen einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs und einem weiteren Bauteil des Kraftfahrzeugs herzustellen, gegenüber welchem das Lenkrad verdrehbar ist;
2 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Flachbandleiters der Wickelfeder, wobei der Flachbandleiter zwei Leitungen zum elektrisch leitenden Verbinden jeweiliger lenkradseitiger Bauteile mit fahrzeugseitigen Bauteilen und zwei Kontrollleitungen sowie zwei Kontrollleitungen aufweist,
3 ein Schaltbild eines Überwachungsvorrichtung zum Erkennen einer Beschädigung an dem Flachbandleiter, wobei zur Überwachungsvorrichtung der Flachbandleiter und eine Auswerteeinheit gehören;
4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Flachbandleiters mit den beiden Leitungen und Kontrollleitungen, wobei die Kontrollleitungen zumindest größtenteils aus Dehnmessstreifen ausgebildet sind; und in
5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Flachbandleiters, welche sich von der in 4 gezeigten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass nur eine der beiden Kontrollleitungen in einem örtlich relativ begrenzten Bereich aus einem Dehnmessstreifen ausgebildet ist.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Ein Kraftfahrzeug 1 ist in einer schematischen Seitenansicht in 1 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Lenkrad 2 und eine Wickelfeder 3. Die Wickelfeder 3 sorgt für eine einwandfreie und bewegliche elektrische Verbindung zwischen beispielsweise einem fahrzeugseitigen starren Kabelbaum an einer Lenksäule und dem beweglichen Lenkrad 2. Die Wickelfeder 3 kann beispielsweise ein fahrzeugfestes zylindrisches Bauteil und ein lenkradfestes zylindrisches Bauteil aufweisen, die konzentrisch zueinander angeordnet und über einen flexiblen Flachbandleiter 4 (in 1 nicht dargestellt) miteinander elektrisch verbunden sind.
In 2 ist eine erste Ausführungsform des Flachbandleiters 4 in einer Draufsicht gezeigt. Der Flachbandleiter 4 ist im verbauten Zustand normalerweise spiralförmig aufgewickelt, jedoch in der vorliegenden Darstellung im abgerollten Zustand in einer Draufsicht gezeigt. Der Flachbandleiter 4 umfasst zum einen zwei Leitungen 5, welche zum elektrisch leitenden Verbinden eines jeweiligen lenkradseitigen Bauteils mit einem fahrzeugseitigen Bauteil dienen, gegenüber welchem das Lenkrad 2 des Kraftfahrzeugs 1 verdrehbar ist. Beispielsweise kann eine der Leitungen 5 zum Auslösen eines Airbags dienen, wobei die andere Leitung 5 beispielsweise dazu dienen kann, ein Signal von einer am Lenkrad 2 angebrachten Steuerungstaste abzugreifen oder dergleichen. Neben den Leitungen 5 umfasst der Flachbandleiter 4 noch zwei Kontrollleitungen 6, 7. Die obere Kontrollleitung 6 und die untere Kontrollleitung 7 sowie die beiden Leitungen 5 verlaufen in Längsrichtung x des Flachbandleiters, wobei die Leitungen 5 in Querrichtung y des Flachbandleiters von den beiden Kontrollleitungen 6, 7 eingerahmt sind.
Die Leitungen 5 sowie die Kontrollleitungen 6, 7 sind in einen lenkradseitigen Stecker 8 und in einen fahrzeugseitigen Stecker 9 eingesteckt beziehungsweise eingeführt. Der fahrzeugseitige Stecker 9 umfasst dabei fahrzeugseitige Anschlüsse 10, an denen die Kontrollleitungen 6, 7 angeschlossen sind. Des Weiteren umfasst der fahrzeugseitige Stecker 9 noch fahrzeugseitige Anschlüsse 11, an welchen die Leitungen 5 angeschlossen sind.
Die beiden Kontrollleitungen 6, 7 sind über eine Verbindungsbrücke 13 im Bereich des lenkradseitigen Steckers 8 miteinander verbunden. Zudem umfasst der lenkradseitige Stecker 8 noch zwei lenkradseitige Anschlüsse 12, an welchen die beiden Leitungen 5 angeschlossen sind. Des Weiteren ist noch ein Riss 14 am Flachbandleiter 4 eingezeichnet, welcher sich hauptsächlich in Querrichtung y des Flachbandleiters 4 erstreckt.
In 3 ist eine Überwachungsvorrichtung 15 zum Erkennen einer Beschädigung, wie beispielsweise dem besagten Riss 14, am Flachbandleiter 4 der Wickelfeder 3 des Kraftfahrzeugs 1 in Form eines Schaltbilds dargestellt. Die beiden mittels der Verbindungsbrücke 13 miteinander verbundenen Kontrollleitungen 6, 7 sind im Schaltbild dargestellt. Zudem umfasst die Überwachungsvorrichtung 15 eine Auswerteeinheit 16. Die obere Kontrollleitung 6 ist an einer Spannungsquelle Ub angeschlossen. Die untere der Kontrollleitungen 7 ist an einem Eingang 17 der Auswerteeinheit 16 angeschlossen, wobei die Auswerteeinheit 16 dazu eingerichtet ist, zu ermitteln, ob eine an ihrem Eingang 17 einliegende Eingangsspannung Ui innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt. Die obere der Kontrollleitungen 6 ist dabei über einen Pull-up-Widerstand R1 und eine Schutzdiode D1 mit der Spannungsquelle Ub verbunden. Die untere der Kontrollleitungen 7 ist über einen Schutzwiderstand R2 mit dem Eingang 17 der Auswerteeinheit 16 und außerdem über einen Ableitwiderstand R3 mit einem Bezugspotential 18 verbunden. Vorzugsweise liegt an der Spannungsquelle Ub eine vorgegebene Spannung permanent an. Alternativ ist es auch möglich, dass die Spannungsquelle Ub dazu eingerichtet ist, eine vorgegebene Spannung nur dann zu schalten, wenn die Auswerteeinheit 16 die an ihrem Eingang 17 anliegende Eingangsspannung Ui ermittelt. Zudem kann es sich bei der Spannungsquelle Ub um eine stabilisierte Spannung handeln. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Spannungsquelle Ub eine unstabilisierte Spannung aufweist, indem als die Spannungsquelle Ub beispielsweise einfach ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs 1 dient.
Die Schutzdiode schützt die Spannungsquelle Ub vor einem Rückstrom im Falle eines Kurzschlusses der Kontrollleitungen 6, 7 zu einer Fremdspannung höheren Potentials. Die Schutzdiode D1 wird dementsprechend dimensioniert. Der Pull-up-Widerstand R1 begrenzt im Fall eines Kurzschlusses der Kontrollleitungen 6, 7 zum Bezugspotential 18 die Spannungsquelle Ub vor zu großer Stromentnahme. Außerdem bilden der Pull-up-Widerstand R1 und die vom Widerstandswert im Normalfall vernachlässigbaren Kontrollleitungen 6, 7 mit dem Ableitwiderstand R1 einen Spannungsteiler. Ein Querstrom durch den Spannungsteiler wird so gewählt, dass er einerseits ausreichend groß ist, um robust gegenüber Störung, vor allem im Hinblick der elektromagnetischen Verträglichkeit, zu sein und andererseits nicht unnötig Verlustleistung, in Form von Wärme, entsteht. Der Pull-up-Widerstand R1 und der Ableitwiderstand R3 werden dementsprechend dimensioniert. Im einfachsten Fall können der Der Pull-up-Widerstand R1 und der Ableitwiderstand R3 gleich groß dimensioniert sein.
Die so geteilte Spannung wird über den Schutzwiderstand R2 dem als Analogeingang ausgebildeten Eingang 17 der Auswerteeinheit 16 zugeführt. Der Schutzwiderstand R2 schützt den Eingang 17 der Auswerteeinheit 16 vor Überlastung im Falle eines Kurzschlusses der Kontrollleitungen 6, 7 zu einer Fremdspannung höheren Potentials. Im Normalfall, wenn der Eingang 17 der Auswerteeinheit 16 hochimpendant ist, ist der am Schutzwiderstand R2 auftretende Spannungsabfall Ur2 vernachlässigbar. Der Schutzwiderstand R2 wird dementsprechend dimensioniert.
Die Auswerteeinheit 16 ermittelt regelmäßig die Eingangsspannung Uin und vergleicht diese mit einem festgelegten oberen und unteren Grenzwert. Liegt die Eingangsspannung Uin innerhalb der Grenzwerte, wird dies als Status „in Ordnung“ interpretiert. Liegt die Eingangsspannung Uin jedoch außerhalb der Grenzwerte, wird als Status „Fehler“ interpretiert. Dabei kann auch abhängig davon, ob die Eingangsspannung Uin zu groß oder zu klein ist, auf die Art des Fehlers rückgeschlossen werden.
Vernachlässigt man die im Normalfall sehr geringen Spannungsabfälle an dem Schutzwiderstand R2 und den Kontrollleitungen 6, 7 und wählt man die Dimensionierung des Pull-up-Widerstand R1 und des Ableitwiderstands R3 gleich groß, dann liegt am vorzugsweise als Analogeingang ausgebildeten Eingang 17 der Auswerteeinheit 16 eine Eingangsspannung Uin mit folgendem Wert an: $Uin = (Ub - Ud 1) / 2$
Die Eingangsspannung Uin entspricht also der Hälfte der Differenz zwischen der Spannung Ub der Spannungsquelle und der über der Schutzdiode D1 abfallenden Spannung.
Es kann zu unterschiedlichen Fehlerfällen kommen, die mittels der Auswerteeinheit 16 detektiert werden können. Kommt es zu einer Unterbrechung im Bereich der Kontrollleitung 6, 7, so wird der sie durchfließende Strom gleich Null und somit die am Eingangsspannung Uin ebenfalls Null. Im Falle eines Kurzschlusses nach dem Bezugspotential 18 im Bereich der Kontrollleitung 6, 7 ergibt sich ebenfalls der Wert Null für die Eingangsspannung Uin. Im Falle eines Kurzschlusses nach einer Fremdspannung wird sich die Eingangsspannung, abhängig von den Widerstandsverhältnissen, dem Wert dieser Fremdspannung annähern. Sofern also die Fremdspannung von (Ub-Ud1)/2 ausreichend verschieden ist, wird die Auswerteeinheit 16 dazu in der Lage sein, dies festzustellen, indem die Eingangsspannung Uin zuvor festgelegte Grenzwerte überbeziehungsweise unterschreitet.
Entsprechende Statusinformationen, also ob und welche Art von Fehler vorliegt, können dann mittels der Auswerteeinheit 16 über ein hier nicht näher dargestelltes Datenübertragungssystem im Kraftfahrzeug 1 weitergegeben werden, um so beispielsweise einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 im Falle eines Einrisses oder einer anderweitigen Beschädigung an dem Flachbandleiter 4 entsprechend frühzeitig zu warnen.
Die Auswerteeinheit 16 kann zudem dazu eingerichtet sein, eine mittels der Leitungen 5 übermittelte Datenkommunikation und/oder einen Stromfluss der Leitung 5 zu überwachen. Handelt es sich bei einer der Leitungen 5 zum Lenkrad 2 beispielsweise um eine Kommunikationsleitung eines Datenbusses oder dergleichen, kann zusätzlich die Datenkommunikation mittels dieser Leitung 5 dazu herangezogen werden, Unterbrechungen oder Kurzschlüsse an dem als Wickelband dienenden Flachbandleiter 4 zu erkennen. Für den Fall, dass es sich bei einer der Leitungen 5 zum Lenkrad 2 um eine Spannungsversorgungsleitung eines elektrischen Verbrauchers bekannter Stromaufnahme im Lenkrad 2 handelt, kann zudem eine Überwachung des Stromflusses, also eine Strommessung, innerhalb dieser Leitung 5 dafür herangezogen werden, um Unterbrechungen oder Kurzschlüsse an dem Flachbandleiter 4 zu detektieren.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform des Flachbandleiters 4 im abgewickelten Zustand in einer Draufsicht gezeigt. Die hier gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass beide Kontrollleitungen 6, 7 im Wesentlichen über ihre gesamte Länge durch Dehnungsmessstreifen 19 gebildet sind. Dies ermöglicht zusätzlich, dass nicht erst ein Bandeinriss erkannt werden muss, sondern eine kontinuierliche Überwachung der mechanischen Zugkraft im Flachbandleiter 4 durch eine Erfassung einer Dehnung, durch den Doppelpfeil 20 schematisch gekennzeichnet, erfolgen kann. So kann eine gegebenenfalls schon vor einem Bandeinriss auftretende zu hohe Zugbelastung des Flachbandleiters 4 erkannt werden, infolgedessen eine noch frühzeitigere Diagnose einer Fehlfunktion innerhalb der Wickelfeder 3 erfolgen kann. Denn im Normalbetrieb treten in den als Wickelbändern dienenden Flachbandleitern 4 nur sehr geringe Zugkräfte auf.
Eine Auswerteschaltung muss bei Verwendung der Dehnungsmessstreifen 19 etwas abgewandelt werden, damit die hier auftretenden sehr kleinen Widerstandsänderungen mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden können. Die Kontrollleitungen 6, 7 sind dazu für eine Vierleitermessung mit einem Vierleiteranschluss verbunden. Dies erfolgt dadurch, dass die jeweiligen Kontrollleitungen 6, 7 im fahrzeugseitigen Stecker jeweils über zwei fahrzeugseitige Anschlüsse 10 angeschlossen sind. Dadurch kann der Einfluss der Steckerübergangswiderstände auf die Messung deutlich reduziert werden.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform des Flachbandleiters 4 im abgewickelten Zustand in einer Draufsicht gezeigt. Die hier gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 4 gezeigten Ausführungsform nur dadurch, dass nur die obere der Kontrollleitungen 6 lokal relativ stark begrenzt wiederum durch einen Dehnungsmessstreifen 19 gebildet ist. Mittels des Dehnungsmessstreifen 19 ist es wiederum möglich, die Dehnung 20 des Flachbandleiters 4 in Längsrichtung x zu ermitteln, was die im Zusammenhang mit 5 bereits erwähnten Vorteile mit sich bringt.
Anstelle der in den 4 und 5 dargestellten Integration der Dehnungsmessstreifen 19 in die Kontrollleitungen 6, 7, und somit ins Innere der Flachbandleiter 4, ist es auch möglich, Dehnungsmessstreifen 19 außenseitig auf den Flachbandleiter 4 aufzubringen, insbesondere aufzukleben. In dem Fall ist es ebenfalls möglich, die Dehnung 20 des Flachbandleiters 4 mit den damit zusammenhängenden Vorteilen insbesondere in Längsrichtung x zu messen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1074454 B1 [0006]

Claims

Überwachungsvorrichtung (15) zum Erkennen einer Beschädigung an einem Flachbandleiter (4) einer Wickelfeder (3) eines Kraftfahrzeug (1), umfassend - den Flachbandleiter (4), welcher wenigstens eine Leitung (5) zum elektrisch leitenden Verbinden eines lenkradseitigen drehbaren Bauteils mit einem fahrzeugseitigen Bauteil aufweist; gekennzeichnet durch - eine erste Kontrollleitung (6) und eine zweite Kontrollleitung (7), welche in den Flachbandleiter (4) integriert sind und zwischen denen bezogen auf eine Querrichtung (y) des Flachbandleiters (4) die Leitung (5) angeordnet ist, - eine Auswerteeinheit (16), an welcher die beiden Kontrollleitungen (6, 7) zumindest mittelbar angeschlossen sind und die dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Fehlfunktion, insbesondere eine unterbrochene Stromleitung, an den Kontrollleitungen (6, 7) zu erfassen, um einen sich in Querrichtung (y) des Flachbandleiters (4) ausbreitenden Riss (14) zu detektieren, bevor die Leitung (5) davon betroffen ist.
Überwachungsvorrichtung (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (16) außerhalb des Lenkrads (2) angeordnet ist.
Überwachungsvorrichtung (15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die beiden Kontrollleitungen (6, 7) mittels eines Verbindungselements (13) elektrisch leitend miteinander verbunden sind; - die erste Kontrollleitung (6) an einer Spannungsquelle (Ub) angeschlossen ist; - die zweite Kontrollleitung (7) an einem Eingang (17) der Auswerteeinheit (16) angeschlossen ist, welche dazu eingerichtet ist, zu ermittelten, ob eine an ihrem Eingang (17) anliegende Eingangsspannung (Uin) innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt.
Überwachungsvorrichtung (15) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (16) dazu eingerichtet ist, anhand der am Eingang (17) anliegenden Spannung (Uin) zu ermitteln, ob die Kontrollleitungen (6, 7) unterbrochen sind, ob ein Kurzschluss zwischen zumindest einer der Kontrollleitungen (6, 7) und der Leitung (5) besteht oder ob ein Kurzschluss zwischen zumindest einer der Kontrollleitungen (6, 7) und einem Fremdpotential besteht.
Überwachungsvorrichtung (15) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontrollleitung (6) über einen Pull-up-Widerstand (R1) und eine Schutzdiode (D1) mit der Spannungsquelle (Ub) verbunden ist, wobei die zweite Kontrollleitung (7) über einen Schutzwiederstand (R2) mit dem Eingang (17) der Auswerteeinheit (16) und außerdem über einen Ableitwiderstand (R2) mit einem Bezugspotential (18) verbunden ist.
Überwachungsvorrichtung (15) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Spannungsquelle (Ub) eine vorgegebene Spannung permanent anliegt.
Überwachungsvorrichtung (15) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (Ub) dazu eingerichtet ist, eine vorgegebene Spannung nur dann zu schalten, wenn die Auswerteeinheit (16) die an ihrem Eingang (17) anliegende Eingangsspannung (Uin) ermittelt.
Überwachungsvorrichtung (15) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (Ub) eine stabilisierte Spannung aufweist.
Überwachungsvorrichtung (15) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (Ub) eine unstabilisierte Spannung aufweist.
Überwachungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (16) dazu eingerichtet ist, eine mittels der Leitung (5) übermittelte Datenkommunikation und/oder einen Stromfluss der Leitung (5) zu überwachen.
Überwachungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Dehnungsmessstreifen (19) in den Flachbandleiter (4) integriert und die Auswerteeinheit (16) dazu eingerichtet ist, Signale des Dehnungsmessstreifens (19) auszuwerten.
Überwachungsvorrichtung (15) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kontrollleitungen (6, 7) wenigstens teilweise durch den zumindest einen Dehnungsmesstreifen (19) gebildet ist.
Überwachungsvorrichtung (15) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollleitungen (6, 7) für eine Vierleitermessung mit einem Vierleiteranschluss verbunden sind.
Überwachungsvorrichtung (15) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Dehnungsmesstreifen (19) außenseitig an dem Flachbandleiter (4) angebracht, insbesondere an diesem aufgeklebt, ist.
Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung an einem Flachbandleiter (4) einer Wickelfeder (3) eines Kraftfahrzeugs (1) mittels einer Überwachungsvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem mittels der Auswerteeinheit (16) ein Auftreten wenigstens einer Fehlfunktion, insbesondere eine unterbrochene Stromleitung, an den Kontrollleitungen (6, 7) überwacht wird, um dadurch einen sich in Querrichtung (y) des Flachbandleiters (4) ausbreitenden Riss (14) zu detektieren, bevor die Leitung (5) davon betroffen ist.