CN103010155A

CN103010155A - 电动转向锁、其在车辆中的应用及其锁栓的锁定方法

Info

Publication number: CN103010155A
Application number: CN2012103280537A
Authority: CN
Inventors: 马克斯·英丁格尔
Original assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Current assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-09-06
Also published as: DE102011113669A1; CN103010155B; EP2572945B1; EP2572945A1

Abstract

本发明涉及一种车辆的电动转向锁(1)、转向锁在车辆中的应用以及转向锁锁栓的锁定方法；该转向锁具有：底板(5)；电动机(10)，其安装在该底板(5)上并且包括驱动轴(11)和传动齿轮(24)；驱动齿轮(21)，其具有位于外侧的提升曲线(21a)和与该传动齿轮(24)啮合的齿部(21c)；锁栓承座(3，3a，3b，3c)，它穿透该底板(5)；用于锁止转向轴的锁栓(30，30′)，该锁栓通过拨指(40，40′)与该驱动齿轮(21)的提升曲线(21a)配合，其特征在于，在该底板(5)上，围绕该驱动齿轮(21)设有所述锁栓承座(3，3a，3b，3c)的多个可选位置，并且根据所述锁栓承座(3，3a，3b，3c)的位置，设有匹配的锁栓(30，30′)和/或匹配的拨指(40，40′)，该转向轴能够选择性地设置在该驱动齿轮(21)的轴之外。

Description

电动转向锁、其在车辆中的应用及其锁栓的锁定方法

技术领域

本发明涉及用于车辆的电动转向锁，其具有底板，在底板上装有包括驱动轴和传动齿轮的电动机。此时，传动齿轮驱动具有位于外侧的提升曲线的驱动齿轮，驱动齿轮与锁栓的拨指相互配合。

背景技术

根据已知的现有技术，上述类型的转向锁按照转向轴与驱动齿轮轴的延长线相交的方式安装在转向系统上。此时，拨指和锁栓设置在驱动齿轮的径向线上。锁栓此时在其锁舌部以纵向突出的橇板或楔块的形式构成，用于插入设于转向轴上的槽环的槽中。结果出现以下问题，根据可用的结构空间和安装位置，必须找到具有适配于当前车辆类型或转向系统类型的锁栓配置结构的新底板。这要求更高的研发和生产成本和与之相关的费用以及用于在车辆使用寿命期间内准备单独的备用更换零件的高昂的后续费用。

发明内容

因此，本发明基于以下任务，提供一种用于车辆的电动转向锁，它避免了现有技术的缺点，能够成本低廉地制造，具有紧凑的结构形式，能够低成本、快速且可靠避免故障地来安装，并且可被用于转向轴位置各异的各类车辆。

该任务将通过具有权利要求1的特征的用于车辆的电动转向锁来完成。在从属权利要求中描述了本发明的有利实施方式和改进方案。

为此，本发明提供了一种用于车辆的电动转向锁，其具有：

●底板，例如由压铸材料或压力注射材料制造，

●安装在底板上且包括驱动轴和传动齿轮的电动机，

●驱动齿轮，其具有位于外侧的提升曲线和与该传动齿轮啮合的齿部，其中，该驱动齿轮或者说该驱动齿轮的轴最好垂直于该底板，

●锁栓承座，该锁栓承座穿透该底板，

●用于锁定转向轴的锁栓，锁栓通过拨指与该驱动齿轮的提升曲线配合，其中该锁栓的行程最好以垂直于该底板的方式穿过该底板。

在底板上围绕驱动齿轮设有锁栓承座的多个可选位置，以及根据所述锁栓承座的位置设有匹配的锁栓和/或匹配的拨指，转向轴选择性地设置在该驱动齿轮的轴之外，由此按照模块化结构方式涵盖了相对于转向轴位置的电动转向锁的多个不同安装位置。这样就做到了，不同类型的车辆和转向系统的不同的结构空间和安装位置可以配备同一个底板和驱动单元，因为锁栓位置的匹配通过锁栓承座的相应布置并且还通过使用匹配的锁栓和/或匹配的拨指来实现。在这里，“匹配”是指相应的不规则性(Asymmetrie)或者说应用。换句话说，底板、电动机、驱动轴、传动齿轮和驱动齿轮只需要一次性设计和计算。这些零部件可以是预制的并总是以相同方式来安装。只是锁栓和/或拨指根据应用场合的不同从模块构件中来选出。锁栓此时可以例如以车削件或烧结件的形式制成。

按照有利方式，电动转向锁具有锁栓，该锁栓可在其立轴的方向上移动。而且，该锁栓具有基本呈楔形或滑橇形的下部分，该下部分可插入转向轴上的凹窝或槽中以锁定转向轴。楔形部分的纵向延伸走向是沿纵轴线方向。现在，该锁栓具有上部分和下部分，其中，该上部分在锁栓承座内导向移动且具有基本上与驱动齿轮的径向线重合的第一纵轴线，该下部分基本呈楔形且具有第二纵轴线，该下部分相对于该上部分扭转了一个角度α。

作为替代或作为补充，该拨指能以一个角度β相对于该锁栓的第一纵轴线设置，在这里，该锁栓的第一纵轴线相对于该驱动齿轮的半径成一个大于或等于0°的角度α。此时，该拨指例如可以与该锁栓一体形成，或者也可以作为该锁栓的附件来形成。

为了统一制造该底板，该底板可以有利地具有多个穿透底板的锁栓承座。这样一来，该底板已做好准备用于许多可能有的选择性安装位置。就是说，该底板连同驱动装置可能已经预装并且例如具有5个或7个贯穿该底板的锁栓承座。此时，以长孔形式形成在底板内的锁栓承座沿该驱动齿轮的周围设置于该底板上。此时，这些锁栓承座或是能以其纵轴线位于驱动齿轮的径向线上的方式取向，或是也能沿着待锁定的转向轴的轴向来取向。根据在车辆内的安装位置的不同，从模块构件中选出适用的锁栓承座连同匹配的锁栓和/或拨指。这意味着，待锁定的转向轴的错位或是通过锁栓下部分的斜置、或是通过拨指的斜置、或是通过两者来补偿的。

按照有利方式，该锁栓在移动方向上承受弹簧力并通过保持在弹簧承窝内的弹簧被保持在锁栓承座里。该锁栓通过施压弹簧被压向转向柱。该锁栓此时通过拨指抵接在该提升曲线上。

按照有利方式，为了安装该拨指，该锁栓在上部分(31)上具有用于拨指(40，40′)的容座，其中在可以在该上部分上的一个表面上设置第一槽，在该上部分上的对置表面上设置第二槽，用于安置该拨指。

为此，该拨指有利地呈U形结构并且具有可容纳在该锁栓的第一槽内的第一支腿、可容纳在该锁栓的第二槽内的第二支腿和与两个支腿相邻且与两个支腿连成一体的起推面。该拨指此时能以成本低廉的冲压件形式来构成。

为了提供安装可靠性，有利地将该锁栓的第一槽以不同于该锁栓的第二槽的方式构成且将该拨指的第一支腿以不同于该拨指的第二支腿的方式构成。例如，一个槽能以盲槽形式构成，另一个槽能以贯通槽形式构成。这样，实现了拨指关于锁栓的明确无疑的互补的安装位置。

按照有利方式，该拨指的端侧起推面呈凹形弯曲，因而实现了该拨指与驱动齿轮的提升曲线的更好的接合面。

为了减小驱动齿轮的提升曲线和拨指之间的磨损和摩擦噪声，与该提升曲线接合的拨指的端侧起推面有利地在侧面具有所设立的隆起。

有利的是，该锁栓为了无故障工作而朝向驱动齿轮具有锁止槽，该驱动齿轮具有与该锁止槽互补的且径向延伸的圆弧形或扇形的锁止面，该锁止面最好具有大于该齿部的直径并且在径向上超出该齿部。在该电动转向锁的未上锁状态下，该锁止面可靠插入该锁止槽中。只有在上锁操作中，该锁止面才转动离开该锁止槽。由此一来，例如可靠避免了转向系统在行驶过程中被不小心锁定。

为了获得最小的空间需求，或者为了减小锁栓和驱动齿轮之间的距离，该锁栓朝向驱动齿轮具有用于驱动齿轮的锁止面的空程槽，因而提供一种集成式上锁-解锁功能。由此一来，可以实现驱动齿轮转动多圈，而此时锁止面还没有插入锁栓上的锁止槽。

有利的是，上述的电动转向锁可被用在转向轴位置或者说转向轴姿态各异的车辆中。就是说，根据车辆类型的不同，使用锁定座的不同位置，这没有偏离基本结构。通过这种类似模块化的结构，可以在构造、研发和库存和备用件保管方面获得显著的节省。

附图说明

以下，将结合多个实施例并连同附图来说明本发明，其中：

图1是根据本发明第一、第二和第三实施方式的电动转向锁的示意俯视图；

图1a是根据本发明第四实施方式的电动转向锁的示意俯视图；

图2是根据第二实施方式的锁栓的透视图；

图3是根据第一和第三实施方式的锁栓的透视图；

图4是根据第一实施方式的拨指的俯视图；

图5是根据第二和第三实施方式的拨指的俯视图；

图6是拨指和锁栓的俯视图，其示出了根据第一至第五实施方式的锁栓的槽的走向；

图7是锁栓的俯视图，其示出了根据第一至第五实施方式的锁栓的槽的走向；

图8是第二实施方式中的拨指和锁栓的俯视图；

图9是驱动齿轮的俯视图；

图10是电动转向锁的分解透视图；和

图11是包括其它构件的电动转向锁的分解透视图。

(符号说明)

1 电动转向锁

2 转向柱轴

3 锁栓承座

3a，3b，3c 可选的锁栓承座

4 缺口(方向盘柱上的)

5 底板

6 驱动装置

10 电动机

11 驱动轴

20 传动装置

21 驱动齿轮

21a 提升曲线

21b 锁止面

21c 齿部

21d 突起(用于回转脉冲发送器)、

24 传动齿轮

25 穿孔

30，30′ 锁栓

31 上部分

32 弹簧承窝

33 第一槽

34 第二槽

35 楔形下部分

36 空程槽

37 锁止槽

38 第一纵轴线

39 第二纵轴线

40，40′ 拨指

41 隆起

42 起推面

43 第一支腿

44 第二支腿

45 第一轴线

46 第二轴线

50 弹簧

51 微开关的操作件

52 微开关

具体实施方式

以下，方向说明涉及到图面，只要文字内容未另作说明。

(第一实施方式)

图1、3、4、6、7、9和10示意示出用于车辆的电动转向锁1的第一实施方式，它能通过简单改动适应于与转向轴位置2相关的多个不同安装位置。在这里，第一实施方式涉及在图1中用3a标记的安装位置。

如图1所示，第一实施方式中的电动转向锁1具有：底板5、带有驱动轴11和传动齿轮24的电动机10、驱动齿轮21、锁栓承座3a、锁栓30′和拨指40。在第一实施方式中，锁栓承座3a居中一体形成在底板5中，该底板通过压力注射法由玻璃纤维强化塑料(在这里是PBT)制造。锁栓承座3a基本上具有长条状的矩形、椭圆形或环形结构并且以其下端垂直穿过底板5。内表面是相应地基本平滑构成的，以引导并容纳锁栓30′并提供对锁栓的无间隙无磨损引导。

另外，在其它地方基本为平坦的底板5中还一体形成有用于电动机10、驱动轴11和传动齿轮24的支座。电动机10通过驱动轴11驱动传动齿轮24，该传动齿轮在此实施方式中呈蜗轮蜗杆传动装置形式并使驱动齿轮21转动。在此实施方式中，传动齿轮24以螺杆形式构成并在转动中使得借助齿圈与传动齿轮啮合的驱动齿轮21转动。为此，在狭小的空间内在低噪声齿啮合驱动的同时实现了高传动比。

驱动齿轮21在其轴向的轴中具有孔，用以容纳支承在底板5中的轴。此时，在转向锁安装于车辆的状态下，驱动齿轮21的轴位于转向轴之外，就是说，这两个轴彼此不相交。在驱动齿轮21的外表面上，在下部分中设有弧形的、基本平行于底板5取向的扇形锁止面21b。在本实施方式中，锁止面21b最好平行于底板5一体形成在该驱动齿轮上并在周向上延伸经过120°弧段。在此情况下，壁厚基本上等于待锁定的配对接合件。在该驱动齿轮的外表面上的中央部分，沿着周向形成有齿部21c。由此，可以实现呈螺杆状构成的传动齿轮21的齿啮合。该齿部也与驱动齿轮21一体形成。此时，齿部21c的直径小于锁止面21b的直径，因而，锁止面21b在径向上超出齿部21c地构成。与该中央部分相邻，在驱动齿轮21的上部分内呈螺旋线形地形成延伸超过360°的提升曲线21a。即，该驱动齿轮需要多于一圈的转动以完成锁栓的完全提升。提升曲线21a又在驱动齿轮21的外表面上延伸并与驱动齿轮一体形成。另外，在该上部分中设有回转脉冲发送器21d，作为光电脉冲发送器的一部分。为此，沿周向一体形成有围绕驱动齿轮21的轴均匀分布的多个突起21d。这样，光电回转脉冲发送器可以测定该驱动齿轮的转动角度或者说实际位置，进而也测定该提升曲线的实际位置。由此一来，可以明确无疑地说明上锁状态或解锁状态。

在锁栓承座3a中，锁栓30′基本上无间隙且沿着其立轴平移地导向移动。在这里，锁栓30′具有基本呈长条形的矩形横截面，包括相应的纵轴线和横轴线。两个对置的侧面此时基本上朝外隆起，就是说形成凸形结构。两个侧面平坦地构成。在上部分内，锁栓30′分别在两个对置的平坦侧面上具有两个彼此不一样的槽33和34。在两个隆起面中朝向驱动齿轮21的隆起面上，还形成有一个连接这两个槽33和34的横槽。这三个槽实现了拨指40的防混淆安装或者说故障保护安装，这是因为这三个槽是彼此不同的。

在连接用的横槽的下方，在隆起表面上形成有空程槽36。在这里，空程槽36的长度(或者说高度)对应于驱动齿轮21的提升曲线21a的升程，并且当驱动齿轮21的锁止面21b在上锁过程或解锁过程中朝向锁栓30′转动且与空程槽36相交时，允许锁栓30′平移运动。如果该锁栓的整个升程需要该驱动齿轮转动超过一圈，就会是这种情况。在空程槽36的下方，锁栓30′具有锁止槽37。在锁栓30′的解锁位置上，该锁栓通过锁止槽37与驱动齿轮21的锁止面21b相接合。为此，锁止槽37的长度(或者说高度)基本上等于锁止面21b的壁厚。借此，造成在锁栓30′和驱动齿轮21之间的机械锁定，进而阻止电动转向锁的误操作，避免意外锁定。

在锁栓30′的下部分中有基本呈楔形或滑橇形的部分35。该部分35具有下纵轴线39，并且为了实现锁定而处于与转向柱的接合中。楔形下部分35此时对准转向柱轴2，用于能实现最佳锁定插入装在转向柱上的槽环中。因为楔形下部分35对准转向柱轴2，所以在锁栓30′上部分的第一纵轴线38相对于第二下纵轴线39扭转一个角度α。为了在批量生产的同时改善复杂形状的尺寸精度，锁栓30′在本实施例中通过烧结法由烧结钢如D32制成。

在图11中还是以透视图示出微开关52的安装，该微开关用于在到达解锁位置且同时通过锁止面21b转入锁止槽37而到达的稳固位置时断开该电动转向锁。在这里也能看到为此所需要的操作件51的安装。另外，图10也示出锁止面21b和传动齿部21c具有不同的半径。在此视图中也公开了弹簧50定位在以盲孔形式设于锁栓30′顶面上的弹簧承窝32内。

该拨指基本上呈U形构成，该拨指具有形成有不同形状和长度的两个支腿43、44，并且该拨指具有连接两个支腿43和44的部分。该部分在端侧具有朝内弯曲的凹面42，用于实现与提升曲线21a接触的较大接触面积。另外，该部分在面向提升曲线的升高侧具有隆起结构，用于减小起动力矩、力矩、磨损以及噪音产生。拨指40能够借助于其两个彼此不同的支腿43、44并且借助于与锁栓相连的连接部分，以明确无误、安装可靠、不会混淆且无需附加构件的方式安装在槽33、34和连接槽内。在此实施方式中，拨指40以钢制冲弯件的形式构成。这允许批量生产并导致成本有利且同时坚固耐用的构件。

在安装状态中，拨指40处于与驱动齿轮21和提升曲线21a的接合中。拨指40又与锁栓30′的上部分相接合并因此借助该提升曲线将该驱动齿轮的转动转换为平移运动并将该平移运动传递给锁栓30′。因此，使锁栓30′的楔形下部分35与转向柱接合。通过下部分35的“扭转”来提供锁栓的最佳接合，即，转向柱轴2具有与第二纵轴线39基本相同的轴取向，就是说，具有与锁栓30′的楔形下部分一样的轴取向。在图1中用3a标出该位置。图1所示的错位角度γ在此实施方式中等于扭转角α。

(第二实施方式)

在第二实施方式中采用了锁栓30，在锁栓的上部分31中，基本上与驱动齿轮21的半径重合的第一纵轴线38与在锁栓的下部分35中的第二纵轴线39对齐。因此，第一纵轴线38基本平行于第二纵轴线39取向，并且锁栓30不像第一实施例中的锁栓30′那样具有扭转角。为了在此情况下实现锁栓30最佳插入转向柱的槽环中，拨指40′具有一个扭转，即，该拨指的前侧起推面42相对于锁栓30的第一纵轴线38扭转了角度β，如图1、图5和图8所示。在此，拨指40′具有第一纵轴线45和第二纵轴线46，其中，第一纵轴线45和第二纵轴线46构成角度β，所述第二纵轴线46大致平行于锁栓30的第一纵轴线38。该位置在图1中用位置3b来表示。在这里，也实现了锁栓30位于多个可选位置，相对于转向柱轴2b处于最佳取向，并且可以完成最佳地锁定插入该转向柱，不需要不同构型的锁栓30。相反，在这里，根据本发明的模块式构造的转向锁已足够了。该角度补偿此时只通过拨指40′的扭转来实现，如图5所示。此时如图1所示，错位角度γ′在此实施例中基本上等于角度β。

(第三实施方式)

在第三实施方式中，如图1针对位置3c所示，采用了第一和第二实施方式的组合形式。为此，利用锁栓30′和拨指40′无需其他措施就可以占据相对于转向柱轴2的其它可选位置，因而无需附加改动锁栓30′和拨指40′就能涵盖宽广的范围。在此情况下，图1所示的错位角度γ″等于锁栓30′和拨指40′的各扭转角α和β之和。

(第四实施方式)

在第四实施方式中，放弃了锁栓承座3、3a、3b和3c的有利于驱动齿轮21中心支承的中心居中位置，如图1a所示。这样就可以采用其它的可选位置，以便安装和操纵锁栓30、30′。

在此所述的有利实施方式只是用于说明，不是要限制保护范围。

因此，例如在与第一至第四实施方式组合的另一个实施方式中，多个锁栓承座3、3a、3b和3c一体形成在一个底板5中。此时，这些锁栓承座3、3a、3b和3c穿透底板5。为此，底板5的一种结构形式就可以涵盖各种转向柱轴的所要求涵盖的整个范围。

在一个未示出的变形实施方式中，锁栓30、30′被构成为以由C45制成的车削件。

在其它实施方式中，对于锁栓，不仅可以想到其它的几何形状如立方体形、圆柱体形等等，而且可以想到其它的材料如铝、纤维强化塑料等等。也可以想到拨指与锁栓集成的实施方式。

在其它实施方式中，对于拨指，不仅可以想到其它的几何形状如圆柱体形、圆锥体形、长方体形等等，而且可以想到其它的材料如铝、塑料等等。

在一个未示出的变形实施方式中，该驱动齿轮由纤维强化塑料注塑制成。但也可以想到其它的材料如铝、钢种、C45等等。

另外，在另一个实施方式中，锁栓可以由三个部分构成，包括上部分、楔形下部分和连接这两个部分的卡接件。此时，该上部分和该下部分的、朝向卡接件的两个表面分别具有齿部，用于与该卡接件卡合。为此，只需要一种结构形式就可以涵盖大的范围。

Claims

1.一种用于车辆的电动转向锁(1)，其具有：

底板(5)；

电动机(10)，其安装在该底板(5)上并且包括驱动轴(11)和传动齿轮(24)；

驱动齿轮(21)，其具有位于外侧的提升曲线(21a)和与该传动齿轮(24)啮合的齿部(21c)；

锁栓承座(3，3a，3b，3c)，它穿透该底板(5)；

用于锁止转向轴的锁栓(30，30′)，该锁栓通过拨指(40，40′)与该驱动齿轮(21)的提升曲线(21a)配合，

其特征在于，

在该底板(5)上，围绕该驱动齿轮(21)设有所述锁栓承座(3，3a，3b，3c)的多个可选位置，并且根据所述锁栓承座(3，3a，3b，3c)的位置，设有匹配的锁栓(30，30′)和/或匹配的拨指(40，40′)，该转向轴能够选择性地设置在该驱动齿轮(21)的轴之外。

2.根据权利要求1所述的电动转向锁(1)，其中，该锁栓(30，30′)具有上部分(31)和下部分(35)，其中，所述上部分在所述锁栓承座(3，3a，3b，3c)内导向移动并且具有基本上与该驱动齿轮(21)的半径重合的第一纵轴线(38)，所述下部分基本呈楔形并且具有第二纵轴线(39)，

其特征在于，该下部分(35)相对于该上部分(31)扭转了一个角度α。

3.根据权利要求1所述的电动转向锁(1)，其中，该拨指(40，40′)以一个角度β相对于该锁栓(30，30′)的第一纵轴线(38)设置，并且其中，该锁栓(30，30′)的第一纵轴线(38)相对于该驱动齿轮(21)的半径成一个角度α。

4.根据前述权利要求之一所述的电动转向锁(1)，其中，该底板(5)具有穿过该底板(5)的多个锁栓承座(3，3a，3b，3c)。

5.根据前述权利要求之一所述的电动转向锁(1)，其中，该锁栓(30，30′)承受弹簧力。

6.根据前述权利要求之一所述的电动转向锁(1)，其中，该锁栓(30，30′)在上部分(31)中具有用于拨指(40，40′)的容座。

7.根据前述权利要求之一所述的电动转向锁(1)，其中，该拨指(40，40′)呈U形，并且该拨指具有：

第一支腿(43)，其能够容纳在该锁栓(30，30′)的第一槽(33)内；

第二支腿(44)，其能够容纳在该锁栓(30，30′)的第二槽(34)内；和

起推面(42)，该起推面与这两个支腿(43，44)相邻并且与这两个支腿连成一体。

8.根据前述权利要求之一所述的电动转向锁(1)，其中，该锁栓(30，30′)的第一槽(33)按照不同于该锁栓的第二槽(34)的方式构成，并且该拨指(40，40′)的第一支腿(43)按照不同于该拨指的第二支腿(44)的方式构成。

9.根据前述权利要求之一所述的电动转向锁(1)，其中，该拨指(40)的端侧起推面(42)呈凹形弯曲。

10.根据前述权利要求之一所述的电动转向锁(1)，其中，该端侧起推面(42)是侧设的。

11.根据前述权利要求之一所述的电动转向锁(1)，其中，该锁栓(30)朝向该驱动齿轮(21)具有锁止槽(37)，该驱动齿轮(21)包括径向延伸的扇形锁止面(21b)，其中，在该电动转向锁的未上锁状态下，该锁止面(21b)插入该锁止槽(37)。

12.根据前述权利要求之一所述的电动转向锁(1)，其中，该锁栓(30，30′)朝向该驱动齿轮(21)具有用于该驱动齿轮(21)的锁止面(21b)的空程槽(36)。

13.一种将根据前述权利要求之一所述的电动转向锁(1)应用在车辆中的用途，其中，所述车辆具有多个不同的转向轴位置或者说转向轴姿态。

14.一种用于机械锁定根据权利要求12所述的转向锁(1)的锁栓(30，30′)的方法，其中，该方法包括以下步骤：

-随着驱动齿轮(21)开始转动，开始解锁与转向柱接合的该锁栓(30，30′)；

-进行该锁栓(30，30′)的提升运动并使该驱动齿轮(21)的锁止面(21b)在该锁栓(30，30′)的空程槽(36)内移动；

-在该转向柱解锁后，使该锁止面(21b)插入该锁止槽(37)中；解锁结束。