DE19843666A1 - Totmannschaltung - Google Patents

Abstract

Um eine Totmannschaltung für Motorfahrzeuge, umfassend ein hinsichtlich einer elektrischen Größe durch Handkontakt beeinflußbares Sensorelement, eine die elektrische Größe erfassende und in ein Ausgangssignal umsetzende Auswertestufe und eine das Ausgangssignal verarbeitende Motorabschaltstufe, die bei nicht vorliegendem Handkontakt eine Motorabschaltung auslöst, derart zu verbessern, daß eine sichere und zuverlässige Erfassung des Handkontakts erfolgt, wird vorgeschlagen, daß das Sensorelement so ausgebildet ist, daß es aufgrund des durch in einem definierten Griffbereich entstehenden Drucks die elektrische Größe ändert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Totmannschaltung für Motorfahr­ zeuge, umfassend ein hinsichtlich einer elektrischen Größe durch Handkontakt beeinflußbares Sensorelement, eine die elektrische Größe erfassende und in ein Ausgangssignal um­ setzende Auswertestufe, und eine das Ausgangssignal ver­ arbeitende Motorabschaltstufe, die bei nicht vorliegendem Handkontakt eine Motorabschaltung auslöst.

Derartige Totmannschaltungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist eine derartige Totmannschaltung in der DE 43 44 187 A1 oder der EP 0 701 917 A1 offenbart.

Bei derartigen Totmannschaltungen besteht das Problem, daß der Handkontakt kapazitiv erfaßt wird und zwar dadurch, daß die Kapazität eines Kondensators durch Beeinflussung von dessen elektrischem Feld aufgrund des Handkontakts verändert wird.

Eine derartige Erfassung des Handkontakts ist hinsichtlich der elektrischen Auswertung der Kapazitätsänderung problema­ tisch.

Aus diesem Grund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Totmannschaltung der gattungsgemäßen Art derart zu ver­ bessern, daß eine sichere und zuverlässige Erfassung des Handkontakts erfolgt.

Diese Aufgabe wird bei einer Totmannschaltung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Sensorelement so ausgebildet ist, daß es aufgrund des durch Handkontakt in einem definierten Griffbereich entstehenden Drucks die elektrische Größe ändert.

Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß der durch den Hand­ kontakt entstehende Druck zuverlässig zu erfassen ist, insbe­ sondere, da eine korrekte Führung des Motorfahrzeugs ein sicheres Zugreifen und somit einen ausreichend großen Druck auf den Griffbereich eines Steuerelements erforderlich macht.

Prinzipiell wäre es ausreichend, das Sensorelement so anzu­ ordnen, daß es an einer Stelle im Griffbereich einen durch den Handkontakt ausgeübten Druck erfaßt.

Um auch sicherzustellen, daß die Totmannschaltung nicht aus­ löst, wenn die jeweilige Bedienungsperson in dem Griffbereich gegenüber einem üblichen Zugriff versetzt zugreift, ist vor­ zugsweise vorgesehen, daß mit dem Sensorelement der Druck an mehreren Stellen im Griffbereich erfaßbar ist, so daß es aus­ reicht, um ein Auslösen der Totmannschaltung zu verhindern, wenn ein Handkontakt beispielsweise nur in einem seitlichen Segment des Griffbereichs erfolgt.

Besonders günstig ist es dabei, wenn das Sensorelement sich flächig über mindestens einen Teil des Griffbereichs erstreckt. Besonders günstig ist es dabei, wenn sich das Sensorelement über mindestens die Hälfte des Griffbereichs, noch besser zwei Drittel, in dessen Längsrichtung erstreckt, wobei die Längsrichtung des Griffbereichs quer zur Richtung der zugreifenden Finger verläuft.

Hinsichtlich der Erstreckung des Sensorelements quer zur Längsrichtung des Griffbereichs, das heißt in Umfangsrichtung des Griffbereichs, ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Sensorelement sich in dem durch Handflächenkontakt beauf­ schlagten Segment des Griffbereichs erstreckt.

Hinsichtlich der Ausbildung des Sensorelements wurden bislang keine näheren Angaben gemacht, ausschließlich die, daß dieses seine elektrische Größe durch Druck ändert. Beispielsweise wäre es denkbar, das Sensorelement so aufzubauen, daß zwischen zwei flexiblen Elektroden eine sogenannte anisotrop druckleitfähige Folie beispielsweise aus Gummi liegt, welche ihren elektrischen Widerstand in Abstandsrichtung zwischen den Elektroden bei Druckbeaufschlagung ändert.

Eine besonders günstige Ausführung des Sensorelements sieht jedoch vor, daß das Sensorelement durch Druck seine Kapazität ändert.

Ein derartiges durch Druck hinsichtlich seiner Kapazität ver­ änderbares Sensorelement ist beispielsweise so aufgebaut, daß es mindestens zwei einander gegenüberliegende flächenhafte Elektroden und ein dazwischenliegendes druckelastisches Dielektrikum umfaßt. Durch Beaufschlagung der Elektroden wird somit das zwischen diesen liegende druckelastische Dielek­ trium ebenfalls deformiert und somit der Abstand zwischen den Elektroden geändert, wodurch sich auch die Kapazität des Sensorelements ändert.

Noch vorteilhafter ist es, wenn das Sensorelement mehr als zwei übereinander liegende flächenhafte Elektroden mit dazwischen liegenden druckelastischen Dielektrika umfaßt, da damit eine Krafteinwirkung in einem Bereich eine noch größere Kapazitätsänderung bewirkt.

Eine noch vorteilhaftere Lösung des Sensorelements sieht vor, daß dieses eine ungerade Zahl von flächenhaften Elektroden aufweist, von denen zumindest die oberste und die unterste miteinander elektrisch verbunden sind und somit die zwischen diesen liegenden Elektroden gegen Störungen von außen ab­ schirmen. Damit ist eine besonders störungssichere Ausfüh­ rungsform des Sensorelements geschaffen, die gegen Änderung der äußeren Kapazitäten oder Einstreuungen unempfindlich ist.

Die einfachste Lösung eines derartigen Sensorelements wäre ein solches aus drei flächenhaften Elektroden, wobei die oberste und die unterste elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind und außerdem mit einem ersten Anschluß ver­ bunden sind, während die mittlere zweite Elektrode mit einem zweiten Anschluß verbunden ist. Eine weitere Fortbildung eines derartigen Sensorelements wäre beispielsweise ein solches aus fünf flächenhaften Elektroden, wobei die ungerad­ zahligen Elektroden elektrisch leitend miteinander und mit dem ersten Anschluß verbunden sind und die geradzahligen Elektroden elektrisch leitend miteinander und mit dem zweiten Anschluß verbunden sind.

Vorzugsweise sind die Elektroden des Sensorelements aus einem deformierbaren Material hergestellt, so daß eine regional eingeleitete Kraft auch zu einer regionalen Deformation des Dielektrikums und zu einer regionalen Änderung der Kapazität führt. Dadurch wird eine flächenhafte Erfassung des Hand­ kontakts ermöglicht und somit insbesondere auch ermöglicht, einen Handkontakt auch als solchen nur dann zu erfassen, wenn die Hand zumindest mit einer nennenswerten Fläche auf dem Griffbereich aufliegt.

Besonders günstig läßt sich ein erfindungsgemäßes Sensorele­ ment dann herstellen, wenn dieses mehrlagig aus Folienlagen aufgebaut ist, wobei jeweils die Elektroden und die zwischen diesen liegenden dielektrischen Schichten die einzelnen Lagen bilden.

Bei einem derartigen Aufbau des Sensorelements läßt sich dieses einerseits in beliebigen Formen herstellen und somit auch günstig der für den jeweiligen Griffbereich geeignetsten Form anpassen.

Im einfachsten Fall ist das Sensorelement als mehrlagig auf­ gebauter Materialstreifen ausgebildet.

Hinsichtlich der Auswertestufe für das Sensorelement sind die unterschiedlichsten Lösungen denkbar.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß die Auswerte­ stufe einen Schwingkreis umfaßt und daß das Sensorelement ein Bauteil des Schwingkreises darstellt. In diesem Fall läßt sich in besonders einfacher Weise durch Analyse des Schwingungsverhalten des Schwingkreises die Änderung der Kapazität des Sensorelements erfassen.

Ein derartiges Erfassen des Schwingungsverhaltens des Schwingkreises ist in unterschiedlichster Weise denkbar. Bei­ spielsweise ist die Auswertestufe so aufbaubar, daß die durch Änderung der Kapazität des Sensorelements erfolgende Ver­ stimmung des Schwingkreises sich in einer Amplitudenänderung der im Schwingkreis entstehenden elektrischen Schwingung äußert.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn direkt die Frequenz der elektrischen Schwingung beeinflußt wird und somit sich die Änderung der Kapazität des Sensorelements in einer Änderung der Frequenz der elektrischen Schwingung äußert, denn eine Frequenz läßt sich durch Zählen von Pulsen besonders einfach ermitteln und auswerten.

Besonders günstig ist es hierbei, wenn der Schwingkreis, in welchem das Sensorelement angeordnet ist, ein frequenzbe­ stimmender Schwingkreis eines Oszillators ist.

Dabei besteht beispielsweise die Möglichkeit, den Schwing­ kreis als LC-Schwingkreis aufzubauen. Besonders vorteilhaft im vorliegenden Fall ist es, um das Vorsehen einer Indukti­ vität zu vermeiden, wenn der Schwingkreis als RC-Schwingkreis aufgebaut ist.

Hinsichtlich der Ausbildung der Motorabschaltstufe sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar. Die Motorabschalt­ stufe erfaßt das Ausgangssignal der Auswertestufe und ent­ scheidet anhand des Wertes dieses Ausgangssignals ob ein Handkontakt im Griffbereich vorliegt oder nicht.

Vorzugsweise läßt sich dies mit einer Vergleichsstufe einfach lösen, welche das Ausgangssignal der Auswertestufe mit einem Referenzwert vergleicht und anhand eines Über- oder Unter­ schreiten dieses Referenzwerts entscheidet, ob eine Motor­ abschaltung auszulösen ist.

Ist beispielsweise die Motorabschaltstufe so ausgebildet, daß sie die von der Auswertestufe als Ausgangssignal ausgegebene Frequenz detektiert, so ist in der Vergleichsstufe ein Ver­ gleich dieser tatsächlich detektierten Frequenz mit einer Referenzfrequenz vorgesehen und die Entscheidung betreffend das Motorabschalten läßt sich bei Über- oder Unterschreiten dieser Referenzfrequenz treffen.

Ist beispielsweise die Auswertestufe mit dem Schwingkreis so ausgebildet, daß ein Handkontakt eine Frequenzerniedrigung bewirkt, so vergleicht die Motorabschaltung die tatsächlich gemessene, beispielsweise in einem Zeitintervall gemessene Frequenz mit der Referenzfrequenz, die unterhalb der bei nicht bestehendem Handkontakt gemessenen Frequenz liegt und stellt dann, wenn die Referenzfrequenz nicht unterschritten wird fest, daß eine Motorabschaltung durchzuführen ist, während ein Unterschreiten der Referenzfrequenz zur Folge hat, daß keine Motorabschaltung erfolgt, da hieraus ein aus­ reichender Handkontakt erkennbar ist.

Darüber hinaus ist vorzugsweise die Motorabschaltstufe auch noch mit einer Manipulationserkennungsstufe versehen. Eine derartige Manipulationserkennungsstufe dient dazu, eine Mani­ pulation des Sensorelements dergestalt zu verhindern, daß dieses auch bei nicht bestehendem Handkontakt eine ein Aus­ lösen der Totmannschaltung verhindernde elektrische Größe aufweist. Beispielsweise würde bei einem druckempfindlichen Sensorelement eine Manipulationsmöglichkeit dadurch bestehen, daß im Griffbereich ein das Auslösen der Totmannschaltung verhindernder Druck auf das Sensorelement durch eine Klammer oder eine Bandage erzeugt wird. Ein derartiger Druck hätte jedoch zur Folge, daß er stets zu einem konstanten Ausgangs­ signal der Auswertestufe führt, während ein Handkontakt im Griffbereich stets einen sich ändernden Druck auf das Sensor­ element erzeugt, da eine Bedienungsperson einerseits unter­ schiedlich stark auf den Griffbereich einwirkt und anderer­ seits auch noch zusätzliche Bedienungsoperationen durchführt.

Aus diesem Grund sieht die Manipulationserkennungsstufe vor, daß bei nicht vorhandenen wesentlichen Änderungen des Aus­ gangssignals der Auswertestufe eine Motorabschaltung erfolgt, da in diesem Fall ein Indikator für eine Manipulation liegt, während die Manipulationserkennungsstufe bei Änderungen des Ausgangssignals der Auswertestufe in einem vorgegebenen Mani­ pulationserkennungsintervall erkennt, daß ein Handkontakt im Griffbereich besteht und somit die Motorabschaltung nicht auslöst.

Vorzugsweise ist die Manipulationserkennungsstufe so ausge­ bildet, daß sie aufeinanderfolgende Ausgangssignale der Aus­ wertestufe abspeichert und miteinander vergleicht und auf­ grund dieses Vergleiches Änderungen in den Ausgangssignalen feststellt.

Im einfachsten Fall ist vorgesehen, daß die Manipulations­ erkennungsstufe die abgespeicherten Ausgangssignale der Aus­ wertestufe durch Differenzbildung miteinander vergleicht und durch Analyse der Differenz Änderungen derselben erkennt.

Im einfachsten Fall erfolgt die Analyse der Differenz dadurch, daß die Manipulationserkennungsstufe die ermittelte Differenz mit einem Referenzwert vergleicht und bei Über­ schreiten des Referenzwertes erkennt, daß ein zu einem variierenden Druck führender Handkontakt im Griffbereich besteht, während bei Unterschreiten des Referenzwertes auf eine Manipulation geschlossen und die Motorabschaltung aus­ gelöst wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Motorfahr­ zeugs zum Einsatz einer erfindungsgemäßen Tot­ mannschaltung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Handgriff des in Fig. 1 dargestellten Motorfahrzeugs längs Linie 2-2 in Fig. 3;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Handgriff längs Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Sensorelement mit einer diesem zugeordneten Auswerteschaltung;

Fig. 5 eine Darstellung der Auswerteschaltungen gemeinsam mit einer Motorabschaltung in Form eines Blockschaltbildes; und

Fig. 6 eine Darstellung der Funktion der Motorab­ schaltung in einzelnen Funktionsblöcken.

Ein Ausführungsbeispiel eines Motorfahrzeugs, an welchem eine erfindungsgemäße Totmannschaltung zum Einsatz kommen kann, ist ein als Ganzes in Fig. 1 bezeichnetes Motorgerät, vor­ zugsweise ausgebildet als Einachs-Motorgerät, welches einen Rahmen 12 umfaßt, an welchem eine Achse 14 angeordnet ist, die mit zwei Rädern 16 und 18 versehen ist.

An dem Rahmen 12 ist ein als Ganzes mit 20 bezeichneter Motor angeordnet, der zum Antrieb der Räder 16 und 18 und anbau­ barer Zusatzaggregate dient.

Zur Führung des Motorfahrzeugs 10 ist eine als Ganzes mit 22 bezeichnete Lenkergabel vorgesehen, die ausgehend vom Rahmen 12 zwei Äste 24 und 26 aufweist, an deren Enden Handgriffe 28 und 30 vorgesehen sind, die zur Führung des Motorgeräts 10 dienen. Parallel zu den Handgriffen 28, 30 erstrecken sich dann noch zusätzliche Bedienungshebel 32 und 34, die zur Bedienung der einzelnen Funktionen des Motorgeräts vorgesehen sind, wobei die Bedienungshebel 32 und 34 lediglich exem­ plarisch dargestellte Bedienungshebel repräsentieren, die noch durch zusätzliche andere Bedienungshebel ergänzt werden können.

Jeder dieser Handgriffe 28, 30 weist, wie exemplarisch in Fig. 2 und 3 am Beispiel des Handgriffs 30 dargestellt, eine Griffhülle 40, vorzugsweise ausgebildet aus einem elastischen Material wie Gummi oder Kunststoff, auf, die auf ein Endstück 42 eines den Ast 22 bildenden Rohrs 44 aufgeschoben ist und eine ergonomisch, vorzugsweise einer Hand, angepaßte Außen­ kontur 46 in einem Griffbereich G für die Hand aufweist, der sich zwischen einem Endstück 48 der Griffhülle 40 und einem Schutzwulst 50 derselben erstreckt.

Zur Fixierung auf dem Rohr 22 weist die Griffhülle 40 eine Ausnehmung 52 auf, die mit einer zylindrischen Wand 54 ver­ sehen ist, welche auf einer Mantelfläche 56 des Rohrs 44 auf­ liegt, sowie eine Abschlußwand 58, welche ein Rohrende 60 übergreift und verschließt.

Um eine an der Griffhülle 40 im Griffbereich G anliegende Hand zu detektieren, ist die Ausnehmung 52 mit einer gegen­ über der zylindrischen Wand 54 zurückgesetzten Tasche 62 ver­ sehen, welche sich in Längsrichtung 64 der Griffhülle 40 über den gesamten Griffbereich G erstreckt und in welche ein als Ganzes mit 70 bezeichnetes druckempfindliches Sensorelement eingelegt ist, welches in der Lage ist, in der Längsrichtung des Griffbereichs G gesehen, das heißt in einer Richtung quer zu den Fingern der auf dem Griffbereich G aufliegenden Hand an unterschiedlichen Stellen einwirkende Kräfte K1 und K5 zu erkennen und selbst bei Einwirken nur einer der Kraftkompo­ nenten K1 bis K5 eine seiner elektrischen Größen zu ver­ ändern.

Vorzugsweise ist das Sensorelement 70 als Druckmeßstreifen ausgebildet, welcher auf der Mantelfläche 56 des Rohrs 44 aufliegt und bei Auftreten einer der Kraftkomponenten K1 bis K5 seine elektrische Größe verändert.

Der Druckmeßstreifen 70 liegt dabei in Azimutalrichtung des Rohrs 44 gesehen in einem Segment G der Griffhülle 40, in welchem die Außenkontur 46 bei üblichem Greifen des Hand­ griffs 30 von der Handfläche beaufschlagt ist, so daß unab­ hängig davon, ob mittels der Finger einer der Bedienungshebel 32 oder 34 betätigt wird, stets durch die Handfläche eine Krafteinwirkung K auf den Sensorelement 70 erfolgt.

Das Sensorelement 70 ist, wie in Fig. 4 dargestellt, vorzugs­ weise als mehrlagiger Druckmeßstreifen ausgebildet, welcher beispielsweise drei Lagen einer deformierbaren Metallfolie 72, 74 und 76 aufweist, wobei jeweils zwei übereinander­ liegende Lagen, nämlich die Lagen 72 und 74 sowie die Lagen 74 und 76 durch eine Lage 78 bzw. 80 eines Dielektrikums getrennt sind, welches aus einem elastischen Material ausge­ bildet ist.

Ferner sind die unterste Lage 72 der Metallfolie und die oberste Lage 76 der Metallfolie elektrisch leitend mitein­ ander verbunden, beispielsweise an einer Endseite 82 des Streifens.

Wird nun durch eine Kraft K ein Druck auf eine Stelle S des Sensorelements 70 ausgeübt, so erfolgt eine Deformation der elastischen Dielektrika 78 und 80 an dieser Stelle und somit ändert sich die Kapazität des Druckmeßstreifens, die durch den Abstand der untersten Lage 72 und der obersten Lage 76 von der mittleren Lage 74 definiert ist, wenn die unterste Lage 72 und die oberste Lage 76 elektrisch leitend mitein­ ander verbunden sind.

Wird nun ein derartiges Sensorelement 70 als Kapazität c eines RC-Schwingkreises 90 eingesetzt, dem ein Widerstand R1 parallel geschaltet ist, so ist die Frequenz dieses Schwing­ kreises proportional zu 1/RC ist, so ändert sich die Frequenz dieses RC-Schwingkreises 90 entsprechend einer Änderung der Kapazität C des Sensorelements 70 beispielsweise durch die Krafteinwirkung K, wie in Fig. 4 dargestellt.

Der RC-Schwingkreis 90 umfaßt vorzugsweise zwei invertierende Schmitt-Trigger ST1 und ST2, wobei ein Eingang El des Schmitt-Triggers ST1 über einen Kondensator C1 auf Masse liegt, während ein Ausgang A1 des ersten Schmitt-Triggers ST1 mit einem Eingang E2 des zweiten Schmitt-Triggers ST2 verbun­ den ist. Ferner ist ein Ausgang A2 des zweiten Schmitt- Triggers ST2 mit einem ersten Anschluß SA1 des Sensorelements 70 verbunden und ein zweiter Anschluß SA2 des Sensorelements 70 ist über den Widerstand R1 mit dem Ausgang A1 des ersten Schmitt-Triggers ST1 und dem Eingang E2 des zweiten Schmitt- Triggers ST2 verbunden. Zusätzlich ist noch ein Widerstand R2 mit dem Eingang E1 des Schmitt-Triggers ST1 und dem Anschluß SA2 des Sensorelements 70 verbunden, wobei dieser Widerstand R2 lediglich zur Minimierung des Einflusses der Vorwärts­ spannung einer Eingangsschutzdiode des Schmitt-Triggers ST1 auf die Frequenz dient.

Ein am Ausgang A2 des Schmitt-Triggers ST2 abgegriffenes Aus­ gangssignal SI₁, welches keine Rechteckform aufweist, sondern aufgrund der Kapazität des Sensorelements 70 abgerundete Flanken aufweist, wird auf den Eingang E3 eines weiteren Schmitt-Triggers ST3 gegeben und von diesem zu einem Recht­ ecksignal SI₂ geformt, welches an dessen Ausgang A3 anliegt.

Der RC-Oszillator 90 mit dem weiteren Schmitt-Trigger ST3 bildet eine als Ganzes mit 92a bezeichnete Auswertestufe für den Handgriff 30 und eine identisch ausgebildete Auswerte­ stufe 92b ist für den Handgriff 28 vorgesehen.

Die Ausgangssignale SI₂ dieser Auswertestufen 92a, b werden an eine Motorabschaltstufe 94 übermittelt, welche einen Prozessor 96 mit einem Speicher 98 aufweist. Der Prozessor 96 steuert einen ersten Treiber T1 für ein Relais 100, mit welchem ein zweiter Treiber T2 in Reihe geschaltet ist, wobei der zweite Treiber T2 von einer Überwachungsschaltung 102 für den Prozessor 96 angesteuert ist.

Das Relais 100 umfaßt einen Relaiskontakt 104, welcher vor­ zugsweise so geschaltet ist, daß er im geschlossenen Zustand (Ruhekontakt) die Zündspule des Motors 20 kurzschließt und somit den Motor 20 abschaltet.

Vorzugsweise ist das Relais 100 als Öffnerrelais ausgebildet, so daß es im bestromten Zustand offen ist und im stromlosen Zustand den Relaiskontakt 104 schließt. Aus diesem Grund sind auch die Treiber T1 und T2 so angesteuert, daß sie dann, wenn der Motor laufen soll, durchgeschaltet sind und somit ein Strom durch das Relais 100 fließt, welcher den Relaiskontakt 104 offen hält.

Die Verarbeitung der Signale SI₂ der Auswertestufe 92a durch den Prozessor 96 erfolgt dergestalt, daß, wie in Fig. 6 dar­ gestellt, ein Zähler 106 in aufeinanderfolgenden vorgegebenen Zeitintervallen Δt die Frequenz F des jeweiligen Oszillators 90, beispielsweise durch Bestimmung der Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flanken der Rechteckpulse, er­ mittelt und mit einer Referenzfrequenz F_REF in einer Ver­ gleichsstufe 108 vergleicht. Die Frequenz F_REF stellt dabei einen Schwellwert dar, der dazu vorgesehen ist, zu erkennen, ob das Sensorelement 70 mit einer Kraft K durch die Hand beaufschlagt ist oder nicht. Die Frequenz F_REF ist dabei so gewählt, daß sie einen Schwellwert darstellt, der ein sicheres Festhalten der Handgriffe 28, 30 fordert. Ist bei­ spielsweise die Frequenz bei einer nicht an dem jeweiligen Handgriff 28, 30 anliegenden Hand höher und bei an dem jewei­ ligen Handgriff 28, 30 anliegender Hand aufgrund der Ein­ wirkung der Kraft K auf das Sensorelement 70 niedriger, so liegt die Frequenz F_REF so weit unterhalb der Frequenz, die sich bei nicht angefaßtem Handgriff 28, 30 ergibt, daß eine nennenswerte Druckkraft K auf den jeweiligen Handgriff 28, 30 ausgeübt werden muß, um die gemessene Frequenz F des Oszilla­ tors 90 auf einen Wert unterhalb der Frequenz F_REF zu bringen.

Liegt die gemessene Frequenz F über der Frequenz F_REF, so ver­ anlaßt die Vergleichsstufe 108 ein Ansteuern des Treibers T1 dergestalt, daß dieser den Strom durch das Relais 100 ab­ schaltet und somit ein Schließen des Relaiskontakts 104 und somit ein Abschalten des Motors 20 bewirkt.

Die Vergleichsstufe 108 dient somit als Handkontakt­ erkennungsstufe für den jeweiligen Handgriff 28, 30.

Der Handkontakterkennungsstufe 108 ist eine Manipulations­ erkennungsstufe 110 parallel geschaltet, welche die in den jeweiligen aufeinanderfolgenden Intervallen Δt_{1 bis N} eines Manipulationserkennungsintervalls der Dauer N × Δt ermittel­ ten Frequenzen F₁ bis F_N zunächst in einem Speicher 112 speichert. Anschließend wird die Differenz der einzelnen Frequenzen F₁ bis F_N untereinander ermittelt. Beispielsweise wird in einer Differenzstufe 114 die Differenz zwischen dem ersten Wert F₁ und allen nachfolgenden Werten F_N ermittelt. Die dabei ermittelten Differenzwerte sind D₁ bis D_M, wobei M = N-1 ist. Danach wird in einer Vergleichsstufe 116 ermittelt, ob die Differenzwerte D₁ bis D_M kleiner D_REF sind. Ist dies der Fall, so wird ebenfalls der Treiber T1 ange­ steuert und der Motor 20 abgeschaltet.

Die Manipulationserkennungsstufe 110 geht dabei davon aus, daß bei Anliegen einer Hand an einem der Handgriffe 28 oder 30 die Kraft K, mit welcher die Hand auf das Sensorelement 70 wirkt, nie konstant ist, sondern ständig variiert, entweder durch unterschiedlich starkes Festhalten oder durch Betä­ tigung einer von einem der Bedienungshebel 32 oder 34. Aus­ gehend hiervon bleiben die gemessenen Frequenzen F₁ bis F_N auch nicht konstant, so daß die Differenzen D₁ bis D_M ein Mindestmaß überschreiten, und somit läßt sich durch Vorgabe einer minimalen Differenz D_REF feststellen, ob die ermittelten Frequenzen F sich innerhalb des Manipulationserkennungsinter­ valls N × Δt geändert haben oder nicht.

Wäre beispielsweise eine Manipulation der Totmannschaltung dergestalt erfolgt, daß um einen der Handgriffe 28 oder 30 ein Klemmelement oder Spannelement gelegt wurde, welches mit einer ständigen Kraft K auf das Sensorelement 70 wirkt, so würden sich die Frequenzen F₁ bis F_N im Manipulations­ erkennungsintervall nicht ändern und somit auch die Differen­ zen D₁ bis D_M unterhalb des Referenzwerts liegen.

Die Überwachungsschaltung 102 arbeitet so, daß sie ständig durch den Prozessor 96 getaktet wird und somit bei Ausfall des Prozessors, den Treiber T2 so ansteuert, daß dieser ebenfalls den Strom über das Relais 100 unterbricht und somit zu einem Schließen des Relaiskontakts 104 und somit einem Abschalten des Motors führt. Nur wenn der Prozessor 96 arbeitet, hält die Überwachungsschaltung 102 durch Ansteuern des Treibers T2 den Strom über das Relais 100 aufrecht.

Die in Fig. 6 dargestellten Funktionen der Motorabschaltung 94 werden für die Signale SN₂ beider Auswertestufen 92a und 92b entweder parallel oder in zwischengeschachtelten Inter­ vallen ausgeführt.

Zusätzlich erfolgt eine Stromversorgung sowohl der Auswerte­ stufen 92a und 92b sowie des Prozessors 96 und der Über­ wachungsschaltung 102 über eine Stromversorgungseinheit 120.

Claims (21)

1. Totmannschaltung für Motorfahrzeuge umfassend ein hin­ sichtlich einer elektrischen Größe durch Handkontakt beeinflußbares Sensorelement, eine die elektrische Größe erfassende und in ein Ausgangssignal umsetzende Aus­ wertestufe und eine das Ausgangssignal verarbeitende Motorabschaltstufe, die bei nicht vorliegendem Hand­ kontakt eine Motorabschaltung auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (70) so ausgebildet ist, daß es aufgrund des durch in einem definierten Griffbereich (G) ent­ stehenden Drucks (K) die elektrische Größe (C) ändert.

2. Totmannschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß mit dem Sensorelement (G) der Druck (K) an mehreren Stellen im Griffbereich (G) erfaßbar ist.

3. Totmannschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich das Sensorelement (70) über minde­ stens die Hälfte des Griffbereichs (G) in dessen Längs­ richtung (64) erstreckt.

4. Totmannschaltung nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (70) sich in dem durch Handflächenkontakt beaufschlagten Segment (SG) des Griffbereichs (G) erstreckt.

5. Totmannschaltung nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (70) durch Druck (K) seine Kapazität (C) ändert.

6. Totmannschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß Sensorelement (70) mindestens zwei einander gegenüberliegende flächenhafte Elektroden (72, 74, 76) und ein dazwischenliegendes druckelastisches Dielektri­ kum (78, 80) umfaßt.

7. Totmannschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sensorelement (70) mehr als zwei überein­ anderliegende flächenhafte Elektroden mit dazwischen­ liegenden druckelastischen Dielektrika umfaßt.

8. Totmannschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sensorelement (70) eine ungerade Zahl von flächenhaften Elektroden (72, 74, 76) aufweist, von denen zumindest die oberste (76) und die unterste (72) miteinander elektrisch verbunden sind.

9. Totmannschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (72, 74, 76) des Sensorelements (70) aus einem deformierbaren Material sind.

10. Totmannschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (70) mehr­ lagig aus Folienlagen (72 bis 80) aufgebaut ist.

11. Totmannschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertestufe (92) einen Schwingkreis (R1, 70) umfaßt und daß das Sensorelement (70) ein Bauteil des Schwingkreises (R1, 70) darstellt.

12. Totmannschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß sich durch Änderung der Kapazität (C) des Sensorelements (70) eine Frequenz (F) der elektrischen Schwingung im Schwingkreis ändert.

13. Totmannschaltung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (R1, 70) ein frequenzbestimmender Schwingkreis eines Oszillators (90) ist.

14. Totmannschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (R1, 70) als RC-Schwingkreis ausgebildet ist.

15. Totmannschaltung nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorabschalt­ stufe (94) das Ausgangssignal (SI) der Auswertestufe (92a, b) erfaßt und anhand des Werts des Ausgangssignals (SI) entscheidet ob ein Handkontakt im Griffbereich (G) vorliegt oder nicht.

16. Totmannschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Motorabschaltstufe (94) in einer Ver­ gleichsstufe (108) das Ausgangssignal (F) der Auswerte­ stufe (92 mit einem Referenzwert (F_REF) vergleicht und anhand eines Über- oder Unterschreitens dieses Referenz­ wertes (F_REF) entscheidet, ob eine Motorabschaltung aus­ zulösen ist.

17. Totmannschaltung nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor­ abschaltstufe (94) eine Manipulationserkennungsstufe (110) umfaßt, mit welcher Änderungen im Ausgangssignal der Auswertestufe erkennbar sind.

18. Totmannschaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß die Manipulationserkennungsstufe (110) Ände­ rungen des Ausgangssignals (F) der Auswertestufe (92) innerhalb eines vorgegebenen Manipulationserkennungs­ intervalls (N × Δt) erfaßt und bei unwesentlichen Ände­ rungen (D) des Ausgangssignals (F) die Motorabschaltung auslöst.

19. Totmannschaltung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Manipulationserkennungsstufe (110) aufeinanderfolgende Ausgangssignale (F₁. . .F_N) der Auswertestufe (92) abspeichert und miteinander ver­ gleicht und aufgrund dieses Vergleichs Änderungen (D₁. . .D_M) feststellt.

20. Totmannschaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß die Manipulationserkennungsstufe (110) die abgespeicherten Ausgangssignale (F₁. . .F_N) der Auswerte­ stufe (92) durch Differenzbildung miteinander vergleicht und durch Analyse der Differenz (D) Änderungen derselben erkennt.

21. Totmannschaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß die Manipulationserkennungsstufe (110) die ermittelte Differenz (D₁. . .D_M) mit einem Referenzwert (D_REF) vergleicht und bei Unterschreiten des Referenz­ wertes (D_REF) die Motorabschaltung ausläßt.