DE10012440C2 - Verriegelungseinrichtung für Lenkungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Eine Verriegelungseinrichtung für Lenkungen von Kraftfahrzeugen enthält DOLLAR A - ein Verriegelungselement zur Ver- und Entriegelung der Lenkspindel eines Kraftfahrzeugs, DOLLAR A - ein elektrisches Antriebsorgan zum Bewegungsantrieb des Verriegelungselements und einen das Antriebsorgan speisenden elektrischen Speisestromkreis und DOLLAR A - einen im Speisestromkreis einliegenden Schalter, welcher den Speisestromkreis während des Startvorganges des Kraftfahrzeugmotors automatisch unterbricht, DOLLAR A wobei ein zusätzlicher Hilfsstromkreis vorgesehen ist, welcher DOLLAR A - das Antriebsorgan während des Startvorganges bei unterbrochenem Speisestromkreis zur Entriegelung der Lenkspindel versorgt und DOLLAR A - bei in Entriegelungsposition einliegendem Verriegelungselement automatisch unterbrochen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung für Len­ kungen von Kraftfahrzeugen. Diese Verriegelungseinrichtungen enthalten ein Verriegelungselement, welches zwischen einer die Lenkung verriegelnden Verriegelungsposition und einer die Len­ kung freigebenden Entriegelungsposition beweglich ist. In DE 197 52 519 A1 ist ein Verriegelungsring vorgeschlagen, der von einem Elektromagneten angetrieben mit einer Innenverzahnung in eine Außenverzahnung der Lenkwelle des Kraftfahrzeugs eingreift und hierdurch die Lenkwelle arretiert. Nach dem Entriegeln der Lenkwelle werden die verwendeten Elektromagneten abgeschaltet. Aus DE 195 00 682 C1 ist es bekannt, daß die Verriegelungsvor­ richtung bei entriegelter Lenkspindel stromlos geschaltet ist. In DE 197 36 651 C1 wird zur Stromentlastung bei gedrehtem Zündschlüssel ein Elektromagnet deaktiviert, der einen Riegel zur Verriegelung einer Lenkwelle antreibt.

Das Trennen der elektrischen Verriegelungseinrichtung von der elektrischen Energieversorgung im Fahrbetrieb ist notwendig, damit die Lenkung während des Fahrbetriebs nicht versehentlich verriegelt wird. Dieses Abschalten der Energieversorgung kann automatisch während des Startens des Kraftfahrzeugmotors erfol­ gen, z. B. während des Drehens eines Zündschlüssels im Zündschloß des Kraftfahrzeugs. Hierzu kann während des Start­ vorganges automatisch ein elektrischer Schalter beaufschlagt werden, um den Speisestromkreis der Verriegelungseinrichtung zu unterbrechen. In diesem Fall muß die elektrische Entriegelung der Lenkung wegen der hierzu notwendigen elektrischen Energie bereits vor der Unterbrechung des Speisestromkreises erfolgen. Der Ablauf des Startvorganges muß deshalb nach einer ersten Phase zunächst blockiert werden, damit die Entriegelung erfol­ gen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Entriegeln der Lenkung eine Ansteuerung der Verriegelungseinrichtung unabhän­ gig von dem Verlauf des Startvorgangs zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist neben dem Speisestromkreis ein zusätzlicher Stromkreis (= Hilfsstromkreis) vorgesehen, welcher das elektri­ sche Antriebsorgan mit elektrischer Energie versorgt, wenn der Speisestromkreis beim Startvorgang unterbrochen wird. Auf diese Weise wird der Startvorgang nicht verzögert oder blockiert. Beispielsweise kann auf ein kurzzeitiges Sperren der Drehung eines Zündschlüssels im Zündschloß verzichtet werden. Dennoch wird ein ausreichender Sicherheitsstandard bezüglich der Ent­ riegelungsposition des Verriegelungselements erzielt, da der Hilfsstromkreis in Entriegelungsposition des Verriegelungsele­ ments durch geeignete Mittel automatisch unterbrochen wird. Ei­ ne versehentliche Verriegelung der Lenkung im Fahrbetrieb wird deshalb zuverlässig verhindert.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Hilfsstromkreis dadurch unterbrochen, daß das Verriegelungselement ein in den Hilfsstromkreis eingebautes Schaltelement beaufschlagt, sobald das Verriegelungselement in seine Entriegelungsposition über­ führt ist. Hierbei ist zwischen dem Verriegelungselement und dem Schaltelement eine derartige Relativanordnung vorgesehen, daß das Verriegelungselement in Entriegelungsposition bei­ spielsweise direkt oder indirekt über eine Hebelkonstruktion das Schaltelement in eine den Hilfsstromkreis unterbrechende Schaltstellung umschaltet und in dieser Schaltstellung hält. Sobald das Verriegelungselement in Richtung seiner Verriege­ lungsposition angetrieben ist, wird die Unterbrechung des Hilfsstromkreises automatisch wieder aufgehoben.

Vorteilhaft wird der mittels eines Schalters unterbrochene Speisestromkreis während oder nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugmotors automatisch wieder geschlossen, indem der Schalter durch geeignete Mittel beaufschlagt wird. Diese Beaufschlagung kann mittels Betätigung eines Handhabemittels durch den Fahrer, z. B. mittels Drehen oder Abziehen des Zündschlüssels aus dem Zündschloss, bewirkt werden. Nach dem Abstellen des Kraftfahr­ zeugmotors ist automatisch der Grundzustand der Verriegelungs­ einrichtung erreicht, wie er für einen neuen Start des Kraft­ fahrzeugmotors erforderlich ist.

Um den automatischen Ablauf der Verriegelung und/oder Entriege­ lung der Lenkung zu unterstützen, enthält die Verriegelungsein­ richtung vorzugsweise Verarbeitungsmittel, welche das Starten (z. B. Einstecken des Zündschlüssels in das Zündschloß) und/oder das Abstellen (z. B. Abziehen des Zündschlüssels aus dem Zünd­ schloß) des Kraftfahrzeugmotors durch den Fahrer erkennen - z. B. indem die Verarbeitungsmittel entsprechende Signale über den Zustand des Motors und/oder der Zündung und/oder des Zünd­ schlosses etc. empfangen - und entsprechende Steuersignale für einen Verriegelungsbefehl oder Entriegelungsbefehl erzeugen. Diese Steuersignale werden insbesondere mittelbar über ein ge­ eignetes steuerbares Schaltmittel (z. B. Transistoren, Relais usw., welche in die Stromversorgung des Antriebsorgans einge­ baut sind) oder in einer weiteren Ausführungsform unmittelbar an das Antriebsorgan gesendet. Das Antriebsorgan überführt auf diese Weise das Verriegelungselement automatisch in dessen er­ forderliche Position.

Vorzugsweise ist das Antriebsorgan als Elektromotor ausgebil­ det, wodurch eine Vielzahl vorkonfektioniert vorhandener Ver­ riegelungselemente kostengünstig durch einfache Kopplungskon­ struktionen, insbesondere Hebel- oder Getriebekonstruktionen, mit dem Elektromotor gekoppelt werden können.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Aus­ führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Ein Blockschaltbild einer elektrischen Verriegelungs­ einrichtung und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der elektrischen Lenkungsverriege­ lung.

Die elektrische Verriegelungseinrichtung 1 weist einen elektro­ nischen Zündstartschalter 2 und eine elektrische Lenkungsver­ riegelung 3 zur Ver- und Entriegelung einer hier nicht darge­ stellten Lenkspindel eines Kraftfahrzeuges auf (Fig. 1). Hierzu wirkt die Lenkspindel mit einem Verriegelungselement in Form eines Verriegelungsbolzens 4 zusammen, der in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.

Der Verriegelungsbolzen 4 ist in Bewegungsrichtung 5 translati­ onsbeweglich zwischen einer die Lenkspindel arretierenden Ver­ riegelungsposition 6 und einer die Lenkspindel freigebenden Entriegelungsposition 7. Zum Bewegungsantrieb des Verriege­ lungsbolzens 4 dient ein Elektromotor 8 als elektrisches An­ triebsorgan. Der Rotor 9 des Elektromotors 8 ist über ein hier lediglich schematisch dargestelltes Getriebe 10 (z. B. Schneck­ entrieb) mit dem Verriegelungsbolzen 4 gekoppelt.

Der Elektromotor 8 ist in einen ersten Stromkreis - einem soge­ nannten Speisestromkreis 11 - eingebaut, dessen äußerer An­ schluß 12 an dem elektronischen Zündstartschalter 2 angeordnet ist und dessen äußerer Anschluß M' den Masseanschluß für den Speisestromkreis 11 und für einen noch zu erläuternden Hilfs­ stromkreis 13 bildet. Im Speisestromkreis 11 ist ein Schalter 14 eingebaut, welcher den Speisestromkreis 11 während des Star­ tens des Kraftfahrzeugmotors automatisch unterbricht. So wird z. B. bei Verwendung eines Zündschlüssels der Kontakt des Schal­ ters 14 geöffnet, wenn der Zündschlüssel im Zündschloß beim Mo­ torstarten in die Fahrstellung gedreht wird. Bei Erreichen der Fahrstellung ist die Lenkungsverriegelung dann spannungslos ge­ schaltet. Da die Lenkung selbstverständlich bei vorhandener elektrischer Spannung entriegelt werden muß, ist es herkömmlich beim Starten erforderlich, mit dem Weiterdrehen des Zündschlüs­ sels und dem damit einhergehenden automatischen Unterbrechen des Speisestromkreises 11 zu warten, bis die Lenkung entriegelt ist.

Um diese Verzögerung beim Starten zu vermeiden, ist der zweite Stromkreis - der Hilfsstromkreis 13 - vorgesehen. Dieser Hilfs­ stromkreis 13 weist neben dem Masseanschluß Anschluß M' einen äußeren Anschluß 15 auf. Der Hilfsstromkreis 13 versorgt den Elektromotor 8 mit elektrischer Energie, sobald der Spei­ sestromkreis 11 beim Startvorgang unterbrochen ist. Der Start­ vorgang braucht deshalb nicht unterbrochen werden. Sobald der Verriegelungsbolzen 4 in seine Entriegelungsposition 7 über­ führt ist, wird der Hilfsstromkreis 13 automatisch unterbro­ chen, so daß in Fahrstellung wiederum der erwünschte spannungs­ lose Zustand der Lenkungsverriegelung 1 erzielt ist. Um den Hilfsstromkreis 13 automatisch zu unterbrechen, ist an dem Ver­ riegelungsbolzen 4 eine Schaltnocke 16 befestigt, welche quer zur Bewegungsrichtung 5 verläuft. Befindet sich der Verriege­ lungsbolzen 4 in der Entriegelungsposition, beaufschlagt die Schaltnocke 16 in Druckrichtung 17 einen Schalthebel 18 eines elektrischen Schaltelements 19. Dieses Schaltelement 19 ist in den Hilfsstromkreis 13 eingebaut. Sein Schaltkontakt wird ge­ öffnet und dadurch der Hilfsstromkreis 13 unterbrochen, sobald der Schalthebel 18 beaufschlagt ist.

Die elektrische Verriegelungseinrichtung 1 enthält außerdem Verarbeitungsmittel in Form von einem dem elektronischen Zünd­ startschalter 2 zugeordneten ersten Mikroprozessor 20 und einem der elektrischen Lenkungsverriegelung 3 zugeordneten zweiten Mikroprozessor 21. Alternativ oder zusätzlich können die Verar­ beitungsmittel auch andere Bauteile wie Mikrocomputer, Periphe­ riebausteine oder dergleichen aufweisen. Die Verarbeitungsmit­ tel 20, 21 sind an den Masseanschluß M bzw. M' sowie an die Ver­ sorgungsanschlüsse 22 bzw. 22' zur Versorgung der Elektronik angeschlossen. Die beiden Mikroprozessoren 20, 21 kommunizieren über eine Datenleitung 23 oder mehrerer solcher Datenleitungen, insbesondere über einen Datenbus, miteinander. Die Datenkommu­ nikation ist insbesondere bidirektional ausgebildet. Mittels einer Signalleitung 24 empfangen die Verarbeitungsmittel den elektrischen Zustand (geschlossen oder unterbrochen) des Schal­ ters 14. Außerdem können die Verarbeitungsmittel 20, 21 durch hier nicht näher dargestellte Bauteile Signale bezüglich des Zustands des Motors und/oder der Zündung und/oder eines Zünd­ schlosses etc. empfangen. Auf diese Weise erkennen die Verar­ beitungsmittel 20, 21 das Starten und das Abstellen des Kraft­ fahrzeugmotors und können entsprechende Steuersignale an den Elektromotor 8 ausgeben, um den Verriegelungsbolzen 4 in die erforderliche Position zu überführen. Zu diesem Zweck sind die Verarbeitungsmittel 20, 21 über eine Steuerleitung 25 an einen Steuereingang 26 eines steuerbaren Schaltmittels in Form eines Steuerrelais 27 angeschlossen. Dieses Relais 27 ist in die Stromversorgung des Elektromotors 8 eingebaut und empfängt an dem Steuereingang 26 die Steuersignale der Verarbeitungsmittel 20, 21. Letztere sind derart programmiert, daß bei erkanntem Starten oder Abstellen des Kraftfahrzeugmotors entsprechende Steuersignale das Steuerrelais 27 schalten, um die erforderli­ che Drehrichtung des Elektromotors 8 zu erzielen.

Der Funktionsablauf der Verriegelungseinrichtung 1 ist am Bei­ spiel eines Zündschlüssels wie folgt:
Bei abgestelltem Kraftfahrzeugmotor wird die Verriegelungsein­ richtung 1 mittels des elektronischen Zündstartschalters 2 und mittels der elektrischen Lenkungsverriegelung 3 mit elektri­ scher Energie versorgt (Stellung "0"). Der Zündschlüssel wird in das Zündschloß gesteckt. Daraufhin senden die Verarbeitungs­ mittel 20, 21 einen Entriegelungsbefehl über die Steuerleitung 25 an das Steuerrelais 27, so daß das Verriegelungselement 4 in Richtung der Entriegelungsposition 7 angetrieben wird. Durch die Drehbewegung des Zündschlüssels in Richtung der Stellung "Fahrstellung" wird die Spannungsversorgung des Elektromotors 8 über den elektronischen Zündstartschalter 2 unterbrochen, weil der Schalter 14 automatisch geöffnet wird. Gleichzeitig ist der Elektromotor 8 jedoch über den Hilfsstromkreis 13 mit elektrischer Spannung versorgt und treibt den Verriegelungsbolzen 4 weiter in Richtung der Entriegelungsposition 7 an. Bei Errei­ chen der Entriegelungsposition 7 wird der Elektromotor 8 durch das Schaltelement 19 automatisch spannungsfrei geschaltet. In Fahrstellung bleibt die Lenkspindel zuverlässig entriegelt.

Bei der Verriegelung wird der Zündschlüssel aus der "Fahrstel­ lung" in die Stellung "0" gedreht. Bei diesem Zurückdrehen des Zündschlüssels wird der Schalter 14 wieder geschlossen und der Elektromotor 8 über den Stromkreis 11 mit elektrischer Energie versorgt. Beim Ziehen des Zündschlüssels aus dem Zündschloß veranlassen die Verarbeitungsmittel 20, 21 einen Verriegelungs­ befehl an das Steuerrelais 27, wodurch der Elektromotor 8 in diejenige Drehrichtung angetrieben wird, welche den Verriege­ lungsbolzen 4 in die Verriegelungsposition 6 überführt. Bei diesem Antrieb gibt die Schaltnocke 16 des Verriegelungsbolzens 4 den Schaltkontakt des Schaltelementes 19 frei, d. h. der Hilfsstromkreis 13 ist wieder geschlossen. Somit ist der Grund­ zustand erreicht, bei dem der Elektromotor 8 - wie im Grundzu­ stand unmittelbar vor der Entriegelung der Lenkspindel - über den elektronischen Zündstartschalter 2 und über die elektrische Lenkungsverriegelung 3 mit elektrischer Energie versorgt wird.

Derselbe Funktionsablauf ist auch auf andere Systeme zum Motor­ starten und -abstellen anwendbar, z. B. beim "Keyless-Go- System".

Claims (6)

1. Verriegelungseinrichtung (1) für Lenkungen von Kraftfahrzeu­ gen
mit einem zwischen einer Verriegelungsposition (6) und ei­ ner Entriegelungsposition (7) beweglichen Verriegelungs­ element (4) zur Ver- und Entriegelung der Lenkspindel ei­ nes Kraftfahrzeugs,
mit einem elektrischen Antriebsorgan (8) zum Bewegungsan­ trieb des Verriegelungselements (4) und einem das Antrieb­ sorgan (8) speisenden elektrischen Speisestromkreis (11) und
mit einem im Speisestromkreis (11) einliegenden Schalter (14), welcher den Speisestromkreis (11) während des Start­ vorganges des Kraftfahrzeugmotors automatisch unterbricht,
wobei ein zusätzlicher Hilfsstromkreis (13) vorgesehen ist, welcher
das Antriebsorgan (8) während des Startvorganges bei un­ terbrochenem Speisestromkreis (11) zur Entriegelung der Lenkspindel versorgt und
bei in Entriegelungsposition (7) einliegendem Verriege­ lungselement (4) automatisch unterbrochen ist.

2. Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromkreis (13) ein elektrisches Schaltelement (19) enthält, welches in Entriegelungsposition (7) des Verrie­ gelungselements (4) von diesem beaufschlagt den Hilfsstromkreis (13) unterbricht.

3. Verriegelungseinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestromkreis (11) mittels des Schalters (14) wäh­ rend oder nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugmotors wieder ge­ schlossen wird.

4. Verriegelungseinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß Verarbeitungsmittel (20, 21) vorgesehen sind, welche das Starten und das Abstellen des Kraftfahrzeugmotors erkennen und Steuersignale zur Steuerung des Antriebsorgans (8) ausgeben derart, daß das Antriebsorgan (8)
beim Starten das Verriegelungselement (4) in dessen Ent­ riegelungsposition (7) überführt und
beim oder nach dem Abstellen das Verriegelungselement (4) in dessen Verriegelungsposition (6) überführt.

5. Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale an einen Steuereingang (26) eines steuer­ baren Schaltmittels (27) gesendet werden, welches in den Strom­ kreis (11, 13) des Antriebsorgans (8) eingebaut ist.

6. Verriegelungseinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsorgan als Elektromotor (8) ausgebildet ist.