DE10121919C1 - Verriegelungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Verriegelungsvorrichtung, insbesondere Lenkradverriegelung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verriegelungs-, einer Entriegelungs- und einer Ausbauposition, wobei die Drehachse 1 durch Verdrehung eines ersten Exzenterelementes 6a und der damit verbundenen Verschiebung des Auslöseschiebers 4 ver- bzw. entriegelt wird und wobei zusätzlich die Ausbauposition der Verriegelungsvorrichtung dadurch eingestellt werden kann, daß ein zweites größeres Exzenterelement 6b mit dem Auslöseschieber 4 in Wirkkontakt gebracht wird, so daß der Rastzahn 4a aus dem Rastfenster im Mantelrohr 3 heraus verschoben und die Verriegelungsvorrichtung vom Mantelrohr 3 abgezogen werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung, insbesondere eine Lenkradverriegelung, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Hochwertige Kraftfahrzeuge, die einen beträchtlichen Wert darstellen, sind ein potentielles Ziel für den Diebstahl durch insbesondere hoch spezialisierte und mit diversem Spezialwerkzeug ausgerüstete Tätergruppen. Es müssen daher zur Sicherung solcher Fahrzeuge gegen Diebstahl effektive Maßnahmen ge­ troffen werden.

Zur Diebstahlsicherung von Kraftfahrzeugen werden im allgemeinen sowohl elektronische, wie auch mechanische Wegfahrsperren eingesetzt.

Als mechanische Wegfahrsperre kann beispielsweise eine Verriegelungsvorrichtung mit einem beweglichen federbelasteten Sperrbolzen eingesetzt werden. Die prinzipielle Funk­ tionsweise einer solchen z. B. in der DE-OS 22 44 091 offenbarten Verriegelungsmechanik ist folgende: ein Sperrbolzen wird durch eine Aussparung in dem die Dreh­ achse (Lenkachse) umgebenden Mantelrohr hindurch verschoben und greift in eine fest an der Drehachse angebrachte, passgenaue Gegen-Aufnahme ein, wodurch die freie Drehung der Drehachse und damit die Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges verhindert wird. Die dem Sperrbolzen zugeordnete Ansteuer­ mechanik ist dabei auf einem Trägerkörper angeordnet, welcher das Mantel­ rohr umschließt und mit diesem z. B. verschraubt ist.

Um das Kraftfahrzeug berechtigungswidrig in Betrieb zu nehmen, muß die Verriegelungsvorrichtung außer Betrieb gesetzt werden. Es muß daher verhindert werden, daß die Verriegelungsvorrichtung ohne Berechtigung vom Mantelrohr demontiert werden kann. Zur Demontage muß zunächst das Lenkrad entfernt und ggfls. die Befestigungsschrauben der Verriegelungs­ vorrichtung vom Mantelrohr gelöst werden. Eine Demontagesicherung durch - beispielsweise mit speziell ausgestalteten Köpfen versehene - Befestigungs­ schrauben oder durch versteckt angebrachte Schrauben hat sich dabei als unzureichend herausgestellt und stellt für einen versierten Täter kein wirkliches Hindernis dar.

Auf der anderen Seite sollen Montage-, Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Verriegelungsvorrichtung nicht durch unzugänglich angebrachte Befestigungselemente erschwert werden.

Weiterhin ist durch die DE 696 06 126 T2 ein eine Verriegelungsvorrichtung darstellendes Lenkschloß für Kraftfahrzeuge bekannt geworden, beidem ein von einer Steuereinheit beeinflußter, als Exzenteranordnung ausgebildeter Aktuator vorhanden ist, der einen an einer als Auslöseelement ausgebildeten Ansteuermechanik vorhandenen Rastzahn verstellt, welcher einer mit der Drehachse (Lenkspindel) fest verbundenen, als Raststern ausgeführten Rastaufnahme zugeordnet ist.

Auch bei dieser Ausführungsform ist die (De-)Montage durch berechtigtes Personal sehr komplex und die Demontage durch unbefugte Leute noch möglich.

Schließlich ist durch die DE 197 13 318 C1 eine Verriegelungsvorrichtung bekannt geworden, wobei ein elektromechanisch verstellbarer Rast-Sperrbolzen mit einer an der Drehachse (Lenkspindel) vorhandenen, aus einem an der Drehachse befestigten, mit einer Ausnehmung versehenen Schließring bestehenden Rastaufnahme kooperiert. Die Verriegelungsvorrichtung ist dabei so aufgebaut, daß eine Demontage nur in der Entriegelungsstellung des Rast-Sperrbolzens möglich ist.

Problematisch bei einem solchen Aufbau ist, daß ein die Verriegelungsvorrichtung vollständig umgebendes, im Fußraum eines Kraftfahrzeuges anzuordnendes stabiles Gehäuse erforderlich ist, wodurch die von berechtigtem Personal durchzuführende (De-) Montage derselben sich recht schwierig gestaltet.

Es besteht daher die Aufgabe, eine betriebssichere Verriegelungsvorrichtung zu finden, welche einerseits die Demontage durch eine autorisierte Person - beispielsweise durch einen autorisierten Monteur einer Fachwerkstatt - in einfacher Weise zuläßt und andererseits die Demontage durch eine nicht autorisierte Person zumindest weitgehend verhindert. Der von der Ver­ riegelungsvorrichtung benötigte Bauraum soll darüber hinaus möglichst gering ausfallen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Verriegel­ ungsvorrichtung zumindest ein vorzugsweise elektromotorisch betriebenes Rastmittel vorhanden ist, welches einerseits in die entriegelte oder verriegelte Position der Drehachse bringbar ist ("Normalbetrieb") und andererseits - nach dem Nachweis einer Berechtigung - in eine Ausbauposition überführbar ist. Dazu verrastet das Rastmittel im Normalbetrieb zusätzlich innerhalb eines zugeordneten, vorzugsweise passgenauen Rastfensters am Mantelrohr. Der die mechanischen Komponenten der Verriegelungsvorrichtung tragende Trägerkörper ist dabei so ausgeformt, daß sich die Verriegelungsvorrichtung auch nach Lösen der Befestigungselemente nicht vom Mantelrohr demontieren läßt, solange das Rastmittel im Mantelrohr eingerastet ist. Notwendige Voraussetzung, um das Rastmittel in die Ausbauposition zu bringen, ist der Nachweis einer Ausbauberechtigung, beispielsweise durch das Einstecken des Zündschlüssels in das Zündschloß oder durch elektronische Identifikation eines elektronischen Identifikationsgebers.

Nachstehend werden einige vorteilhafte Realisierungsmöglichkeiten der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.

Die Verriegelungsvorrichtung ist auf einem, das Mantelrohr im wesentlichen konzentrisch umgebenden Trägerkörper angeordnet, welcher über eine lösbare Verbindung am Mantelrohr befestigt ist. Vorzugsweise ist diese lösbare Verbindung ein mehrstufiger Bajonettverschluß; es können jedoch auch zusätzliche Schrauben zur Befestigung des Trägerkörpers vorgesehen werden. Der Trägerkörper kann darüber hinaus als Träger für weitere Kom­ ponenten eines Lenksäulenmodules (bestehend aus einem Elektronikmodul, Lenkstockschaltern, einer Wickelfederkassette etc.) ausgebildet sein, so daß nach dem Lösen des Bajonettverschlusses das Lenksäulenmodul im we­ sentlichen als eine vollständige Einheit abgebaut werden kann.

Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung enthält weiterhin einen be­ weglichen Rastzahn, der fest mit einem das Mantelrohr umschließenden Aus­ löseschieber verbunden ist. Vorzugsweise sind Rastzahn und Auslöseschie­ ber einstückig gefertigt.

Der Auslöseschieber wird zusammen mit dem Rastzahn mit Hilfe einer dreh­ baren Exzenteranordnung, über einen begrenzten Hub entgegen einer elastischen, von einem Spannelement (beispielsweise einer Feder) aufge­ brachten Rückstellkraft verschoben. Dabei kann die Exzenteranordnung aus mehreren Exzenterelementen bestehen. Die Exzenteranordnung wird mit Hilfe von zumindest einem, vorzugsweise parallel zur Drechachse angeordneten Elektromotor angetrieben. Dadurch, daß der Elektromotor parallel zur Dreh­ achse angeordnet ist, wird eine Bauraum sparende, das Mantelrohr eng umschließende Anordnung erreicht.

Bei dem Elektromotor kann es sich um einen Gleichstrom- oder auch um einem Schrittmotor handeln. Es kann auch vorgesehen werden, zusätzlich eine Getriebeeinheit zwischen der Exzenteranordnung und dem Elektromotor zu schalten.

Der Elektromotor, sowie gegebenenfalls weitere aktuatorische Fixierelemente (siehe unten), werden durch eine elektronische Steuereinheit angesteuert. Als Steuereinheit kann eine programmierbare Steuerung, beispielsweise mit einem Mikrokontroller oder eine fest verdrahtete Steuerlogik vorgesehen sein.

Nachfolgend wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

Ein erstes Exzenterelement der Exzenteranordnung wirkt entgegen der Rückstellkraft des Spannelementes auf einen am Auslöseschieber ange­ brachten Gegennocken ein, wodurch der Rastzahn durch Drehung des Exzenterelementes über einen begrenzten Hub verschoben werden kann.

Zur Verriegelung der Drehachse greift der Rastzahn durch ein passgenaues Rastfenster im Mantelrohr in eine zugeordnete, ebenfalls passgenaue Auf­ nahme in einen fest mit der Drehachse verbundenen Sperrstern ein. Die verriegelte Position des Sperrbolzens kann zusätzlich mit Hilfe eines elektro­ magnetisch aktuatierbaren Fixierbolzens gesichert werden. Der Fixierbolzen wird dazu mit Hilfe einer Feder in eine der Verriegelungsposition zugeordnete, quer zur Hubrichtung angeordnete Bohrung im Auslöseschieber gedrückt.

Bei der Entriegelung der Drehachse wird der Elektromagnet betätigt und der Fixierbolzen aus der Bohrung gehoben, so daß die Fixierung des Auslöse­ schiebers aufgehoben wird. Zusätzlich wird der Auslöseschieber durch eine Drehung des Exzenterelementes - wieder in dieselbe Richtung - in die Entriegelungsposition bewegt, wodurch der Raststern freigegeben wird; der Rastzahn verbleibt jedoch noch innerhalb des Mantelrohres. Auch die entriegelte Stellung des Rastzahnes wird bevorzugt wieder durch einen elek­ tromagnetisch aktuatierbaren Fixierbolzen gesichert, um eine ungewollte Blockade der Drehachse zu verhindern. Der Fixierbolzen greift dazu ebenfalls in eine der Entriegelungsposition zugeordnete Bohrung im Auslöseschieber ein.

Abhängig von den vorliegenden Platzverhältnissen kann für die Fixierung des Auslöseschiebers in der entriegelten bzw. verriegelten Position dasselbe oder auch zwei getrennte Fixierelemente benutzt werden.

In der Ent- und Verriegelungsposition befindet sich der Rastzahn - wie bereits erwähnt - noch innerhalb des Rastfensters im Mantelrohr; vorzugsweise schließt er im wesentlichen bündig mit der Innenwand des Mantelrohres ab. Der Trägerkörper umschließt dabei das Mantelrohr so eng, daß die Verrie­ gelungsvorrichtung weder in der Verriegelungs- noch in der Entriegelungs­ position vom Mantelrohr abgezogen werden kann.

Zur Demontage der Verriegelungsvorrichtung ist daher in der erfindungs­ gemäßen Lenkradverriegelung eine dritte Position - die sogenannte "Ausbau­ position" - vorgesehen. Die Ausbauposition ist dadurch gekennzeichnet, daß sich der Rastzahn außerhalb des Rastfensters im Mantelrohr befindet so, daß die Verriegelungsvorrichtung nach dem Lösen der Befestigungselemente (d. h. nach Lösen des Bajonettverschlusses und ggfs. weiterer Schrauben) vom Mantelrohr abgezogen werden kann. Um den Rastzahn in die Ausbau­ position zu bewegen, muß dieser über den durch das bereits erwähnte erste Exzenterelement ermöglichten Hub hinaus verschoben werden. Zu diesem Zweck ist ein zweites Exzenterelement vorgesehen. Das erste und das zweite Exzenterelement sind fest miteinander verbunden und bilden die Exzenter­ anordnung. Das zweite Exzenterelement ist entsprechend größer dimen­ sioniert, so daß ein größerer Hub des Rastzahns ermöglicht wird. Es ist weiterhin möglich, die Exzenteranordnung entlang der Achse des Elektro­ motors so zu verschieben, daß das zweite Exzenterelement mit dem an dem am Auslöseschieber befindlichen Gegennocken in Wirkkontakt gebracht werden kann.

Die axiale Bewegung der Exzenteranordnung entlang der Achse des Elektro­ motors wird dadurch ermöglicht, daß die Exzenteranordnung nicht fest auf der Drehachse des Elektromotors angeordnet ist, sondern beweglich auf eine Spindel aufgesetzt ist. Dazu ist die Exzenteranordnung mit einem ent­ sprechenden Gegengewinde versehen. Das Gewinde der Spindel ist zu beiden Seiten durch Anschläge begrenzt. Die Exzenteranordnung kann somit abhängig vom Drehsinn des Elektromotors zwischen den beiden Anschlägen hin und her bewegt werden. Dabei ist der Drehsinn der Spindel und die Drehrichtung des Motors so gewählt, daß sich die Exzenteranordnung im Normalbetrieb (d. h. für die Ent- und Verriegelung) gegen den ersten Anschlag bewegt und in dieser Position drehfest mit der Achse des Elektromotors ver­ bunden ist, so daß Kräfte auf den Auslöseschieber übertragen werden kön­ nen. Wird der Drehsinn des Elektromotors dagegen umgekehrt, so trans­ portiert die Spindel die Exzenteranordnung vom ersten Anschlag weg gegen den zweiten Anschlag; in dieser Position und bei diesem umgekehrten Dreh­ sinn ist die Exzenteranordnung ebenfalls drehfest mit der Achse verbunden, so daß Kräfte auf den Auslöseschieber übertragen werden können.

Um zu verhindern, daß sich die an einer Anschlagposition befindliche Exzenteranordnung bei Umkehrung des Drehsinnes des Elektromotors lediglich im umgekehrten Drehsinn dreht, anstatt sich axial entlang der Spindel zu verschieben, muß ein Gegendrehmoment auf die Exzenteranordnung ein­ wirken. Normalerweise wird das erforderliche Gegendrehmoment allein durch die zwischen Exzenterelement und Gegennocken entstehende Reibung bewirkt (da der Durchmesser der Spindelachse deutlich kleiner als der (kleinste) Radius des Exzenterelementes gewählt werden kann, ist das zwischen dem Aussengewinde der Spindel und dem Innengewinde der Exzenteranordnung vorherrschende Reibmoment deutlich geringer, als das durch die Reibung zwischen Exzenterelement und Gegennocken bewirkte). Gegebenenfalls kann ein zusätzliches Reibmoment auf die Exzenteran­ ordnung aufgebracht werden. Dazu kann beispielsweise eine elastische Federzunge dienen, welche auf die Exzenteranordnung drückt.

In der zweiten Anschlagstellung der Spindel steht das zweite, größere Ex­ zenterelement in Wirkverbindung mit dem am Auslöseschieber angebrachten Gegennocken und kann daher den Auslöseschieber um den größeren Hub bewegen, der notwendig ist, um den Rastzahn aus dem Fenster im Mantelrohr heraus zu heben.

Somit besteht also die Möglichkeit, durch Umkehrung des Drehsinnes des Elektromotors die Ausbauposition der Verriegelungsvorrichtung einzustellen. Die Berechtigung zur Umkehrung der Motorsteuerung und zur Deaktivierung der Fixierelemente läßt sich weiterhin mit elektronischen Mitteln abfragen. Es kann dabei vorgesehen sein, daß durch Nachweis der Fahrberechtigung, beispielsweise durch das Einstecken des Zündschlüssels in das Zündschloß bzw. durch einen elektronischen Identifikationsgeber, gleichfalls die Berechtigung zum Ausbau der Verriegelungsvorrichtung erbracht wird. Nach erfolgreicher Identifikation kann, beispielsweise mit Hilfe eines am Lenksäulen­ modul angebrachten Tastschalters, wird ein in einem Speicher der Steuer­ einheit abgelegtes Steuerungsprogramm aktiviert.

Das Programm aktiviert die Elektromagneten, so daß die mechanische Fixierung des Auslöseschiebers aufgehoben wird; zugleich wird der Drehsinn des Elektromotors umgekehrt und der Auslöseschieber in die Ausbauposition bewegt. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist, daß im Ent- und Verriegelungsbetrieb der Elektromotor immer in derselben Drehrichtung betrieben wird und der Ent- bzw. Verriegelungspunkt auf dem Exzenter­ element bzgl. der Drehstellung der Achse um 180° versetzt sind. Daher ist die Anforderung an die erreichbare Winkelauflösung der Anordnung nicht besonders hoch. Um den Ver- bzw. Entriegelungspunkt des Exzenterele­ mentes, d. h. den Berührpunkt des minimalen bzw. maximalen Radius des Exzenterelementes mit dem Gegennocken exakt einzustellen, können über­ dies entsprechend um 180° versetzte Rastmittel an der Drehachse des Elek­ tromotors vorgesehen werden, beispielsweise eine federbelastete Kugel, die in zugeordnete, um 180° versetzte Vertiefungen an einem mit der Drehachse des Motors fest verbundenen rotationssymmetrischen Ansatz eingreift.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verriegelungs­ vorrichtung sind weiter unten in der Figurenbeschreibung angegeben.

Es zeigen

Fig. 1a eine schematische Schnittdarstellung durch die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus.

Fig. 1b eine Aufsicht auf die wesentlichen Komponenten des Verriegelungsmechanismus.

Fig. 2a-c perspektivische Darstellungen einer vorteilhaften Ausführung des Verriegelungsmechanismus in der Entrie­ gelungsposition (a), der Verriegelungsposition (b) und der Ausbauposition (c).

Fig. 3a, b weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung.

In Fig. 1a, b sind die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus in der Verriegelungsposition dargestellt. Der Rast­ stern 2 ist mit der Drehachse 1 fest verbunden. Die Drehachse 1 selbst ist von dem feststehenden Mantelrohr 3 konzentrisch umgeben. Ein Rastzahn 4a greift durch ein Rastfenster 3a hindurch formschlüssig in den Raststern ein. Der Rastzahn ist fest - in diesem Ausführungsbeispiel einstückig - mit einem Auslöseschieber 4 verbunden.

Der Auslöseschieber 4 wird einerseits durch die Rückstellkraft des Spann­ elementes 5 beaufschlagt, andererseits steht der Auslöseschieber über einen Gegennocken 4b mit der Exzenteranordnung 6 in Wirkverbindung. Das Spannelement 5 ist zwischen einem Anschlußstück 4c an dem beweglichen Auslöseschieber 4 und einem Anschlußstück 7a an dem Trägerkörper 7 gespannt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Spannelement 5 als Druckfeder ausgestaltet, welche den Auslöseschieber 4 gegen die Ex­ zenteranordnung 6 drückt (Selbstverständlich kann zu diesem Zweck auch eine Zugfeder verwandt werden, welche so angeordnet ist, daß sie den Aus­ löseschieber 4 quasi gegen die Exzenteranordnung 6 zieht).

Am Trägerkörper 7 befinden sich weiterhin Führungselemente, um die Hub­ bewegung des Auslöseschiebers 4 zu führen (aus Gründen der Übersichtlich­ keit ist der Trägerkörper 7 nur zum Teil dargestellt). In dem Ausführungs­ beispiel greift ein Führungszapfen 4d am Auslöseschieber 4 in einen zuge­ ordneten Führungsschlitz 7b im Trägerkörper 7 ein.

Der Trägerkörper 7 ist beispielsweise über den vorgenannten Bajonett­ verschluss mit dem Mantelrohr 3 lösbar verbunden. Die technische Aus­ führung eines solchen Verschlusses ist einem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann wohl vertraut und wird daher an dieser Stelle nicht weiter erörtert.

Die Exzenteranordnung 6, bestehend aus den Exzenterelementen 6a und 6b, ist auf eine Spindel 8 aufgesetzt. Dazu ist die Exzenteranordnung 6 mit einem zum Gewinde der Spindel 8 korrespondierenden Innengewinde versehen. Die Spindel 8 ist mit zwei Anschlägen 8a, 8b versehen, zwischen denen die Exzenteranordnung 6 um etwa die Breite eines Exzenterelementes verfahren werden kann. Die Spindel 8 ist fest mit der Achse 9a des Elektromotors 9 verbunden. Für die Betriebsweise "Ver- und Entriegelung" dreht der Elektro­ motor 9 bei der dargestellten Gängigkeit der Spindel 8 (von oben gesehen) im Uhrzeigersinn.

Der Auslöseschieber wird durch einen Fixierbolzen 10a, welcher durch den Elektromagneten 10 bewegt wird, in der verriegelten Position gehalten. Dazu greift der Fixierbolzen 10a formschlüssig in eine zugeordnete Aufnahme 4e im Auslöseschieber 4 ein.

Zweckmäßigerweise ist die elektromagnetische Fixierung so ausgelegt, daß der Auslöseschieber 4 vom Elektromagneten stromlos gesichert wird.

Ein zweiter Elektromagnet 10' dient dazu, die entriegelte Position zu sichern. Der Elektromagnet 10' bewegt dazu den Fixierbolzen 10'a in eine zuge­ ordnete Aufnahme 4e'.

In Fig. 2 sind perspektivische Ansichten der Anordnung dargestellt, welche die entriegelte, die verriegelte und die Ausbauposition zeigen.

Fig. 2a zeigt die entriegelte Position. Die Exzenteranordnung 6 befindet sich am oberen Anschlag 8a der Spindel (in Fig. 2 ist die Spindel verdeckt). Das Exzenterelement 6a hebt den Auslöseschieber 4 entgegen der Rückstellkraft des Spannelementes 5 aus einer Aufnahme 2a im Raststern 2 und gibt diesen frei; der Rastzahn 4a befindet sich dabei jedoch noch innerhalb des Rast­ fensters 3a im Mantelrohr 3. Der durch den Elektromagneten 10' aktuatierbare Fixierbolzen 10a' sichert stromlos die Position des Auslöseschiebers. In dieser Position kann die Verriegelungsvorrichtung nicht demontiert werden, da der Rastzahn 4a sich innerhalb des Mantelrohres 3 befindet.

Fig. 2b zeigt die verriegelte Position. Die Exzenteranordnung 6 ist um 180° verdreht. Das Spannelement 5 drückt den Auslöseschieber 4 in den Raststern 2; der Rastzahn 4a befindet sich innerhalb einer Aufnahme 2a des Raststerns 2. Der durch den Elektromagneten 10 aktuatierbare Fixierbolzen 10a sichert stromlos die Position des Auslöseschiebers 4. Auch in dieser Position kann die Verriegelungsvorrichtung nicht demontiert werden.

Fig. 2c zeigt die Ausbauposition der Verriegelungsvorrichtung. Die Elektro­ magnete sind aktiviert und die Fixierbolzen 10a, 10a' sind aus ihren zuge­ ordneten Aufnahmen 4e, 4e' im Auslöseschieber 4 herausgehoben. Desweiteren wurde die Exzenteranordnung 6 nach Umkehrung der Dreh­ richtung des Elektromotors 9 an den unteren Anschlag 8b der Spindel 8 transportiert, so daß nun das größere Exzenterelement 6b mit dem Gegen­ nocken 4b in Wirkverbindung steht; das Exzenterelement drückt den Auslöse­ schieber 4 aus dem Mantelrohr 3 heraus und die Verriegelungsmechanik kann nunmehr - nach Lösen der Befestigungselemente - vom Mantelrohr 3 abgezogen werden.

Eine weitere Möglichkeit die vorgeschlagene Erfindung auszuführen, ist die Verwendung einer Exzenteranordnung 6, welche aus einem einzelnen Ex­ zenterelement besteht, das fest mit der Achse 9a des Elektromotors 9 ver­ bundenen ist und vorzugsweise mehrere exzentrische Ausbauchungen auf­ weist (Fig. 3a).

Dabei ist dem zur Ent- bzw. Verriegelung des Rastmittels (d. h. des Rast­ zahnes 4a) notwendigen Hub ein erster Winkelbereich zwischen der kleinsten Ausbauchung (mit dem kleinsten Radius r₁) und einer mittleren Ausbauchung (mit einem mittleren Radius r₂) der Exzenteranordnung 6 zugeordnet, wobei zur Entriegelung der Drehachse 1 die mittlere Ausbauchung (Radius r₂) und zur Verriegelung die kleinste Ausbauchung (Radius r₁) der Exzenteran­ ordnung 6 mit dem Gegennocken 4b in Wirkverbindung gebracht wird. Zwischen der Ver- bzw. Entriegelung wird jeweils durch Umkehr der Dreh­ richtung des Elektromotors 9 hin- und hergeschaltet. Um dagegen in die Ausbauposition zu gelangen, wird die Exzenteranordnung 6 so weit verdreht, daß die größte Ausbauchung (mit dem größten Radius r₃) mit dem Gegennocken 4b in Wirkkontakt steht. Dadurch wird ein solcher Hub des Auslöseschiebers 4 bewirkt, daß der Rastzahn 4a aus der Rastfenster 3a bewegt wird und die Verriegelungsvorrichtung nunmehr demontiert werden kann.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3b dargestellt. In dieser Variante werden zwei von separaten Elektromotoren 9, 9' angetriebene Exzenterelemente 6a, 6b unterschiedlicher Größe verwendet, um den notwen­ digen Hub für die Ver/Entriegelungs- bzw. die Ausbauposition zu realisieren. Vorzugsweise werden die Motoren übereinander angeordnet, so daß sie auf einen gemeinsamen, mittig am Auslöseschieber 4 angebrachten Gegen­ nocken 4b einwirken.

Vorzugsweise sind an der Verriegelungsvorrichtung sensorische Mittel zur Bestimmung der absoluten Drehstellung der Exzenteranordnung 6 und/oder der absoluten Verschiebeposition des Auslöseschiebers 4 vorhanden. Durch die sensorischen Mittel können die Positionen "Entriegelung", "Verriegelung" und "Ausbau" des Auslöseschiebers detektiert werden. Die Ausgangssignale der sensorischen Mittel werden der Steuereinheit zur Auswertung zugeführt.

Die sensorischen Mittel sind vorzugsweise drei mit dem Trägerkörper 7 fest verbundene Schaltelemente, welche sich in der Richtung parallel zum Verschiebeweg des Auslöseschiebers um die Distanz Verriegelungs- /Entriegelungsposition bzw. um die Distanz Entriegelungs-/Ausbauposition beabstanden (in den Richtungen senkrecht dazu können sie aus Bauraum­ gründen auch versetzt angeordnet sein). Die Schaltelemente werden dabei durch fest mit dem beweglichen Auslöseschieber 4 verbundene Betätigungs­ elemente betätigt. Liegen die Schaltelemente auf einer Linie parallel zum Verschiebeweg so können diese vorzugsweise durch ein einzelnes Betä­ tigungselement betätigt werden. Sind die Schaltelemente dagegen aus Bau­ raumgründen seitlich versetzt, so ist es zweckmäßig, daß jedem Schalt­ element jeweils ein Betätigungselement zugeordnet wird.

Die Schaltelemente können beispielsweise auf einer Leiterplatte aufgebrachte Kontaktpaare sein, welche durch am Auslöseschieber befestigte, die Betä­ tigungselemente darstellende Schleifer betätigt werden oder dergleichen. In einer berührungslos arbeitenden Variante der sensorischen Mittel sind die Schaltelemente als optische Lichtschranken ausgelegt; die zugeordneten Betätigungselemente sind als lichtundurchlässige Zeiger ausgestaltet, welche fest mit dem Auslöseschieber verbunden sind und abhängig von der Position des Auslöseschiebers in die zugeordneten Lichtschranken eintauchen.

Ist die Exzenteranordnung 6 fest mit der Motorachse 9a verbunden, so kann die Position des Auslöseschiebers 4 direkt aus der Drehstellung der Exzenter­ anordnung 6 mit Hilfe eines mit der Motorachse 9a drehfest verbundenen Drehpotentiometers bestimmt werden, welches ein dem Drehwinkel pro­ portionales Signal ausgibt.

Vorzugsweise werden die Spannungszuführungen der Elektromotoren zur Erschwerung einer kriminellen Manipulation - beispielsweise durch das Anschließen einer externen Spannungsquelle - unzugänglich angeordnet.

Obgleich die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung im Vorstehenden anhand von Ausführungsbeispielen zur Anwendung als Lenkradverriegelung in einem Kraftfahrzeug erläutert wurde, ist der Einsatz der Erfindung nicht allein auf diese Anwendung beschränkt, vielmehr kann diese Verriegelungs­ vorrichtung überall dort zum Einsatz kommen, wo drehbare Achsen oder Wellen schaltbar blockiert werden sollen, beispielsweise zur Sicherung von drehbaren elektromechanischen Schaltwerken.

Bezugszeichenliste

1

Lenkachse

2

Raststern

2

a Aufnahme

3

Mantelrohr

3

a Rastfenster

4

Auslöseschieber

4

a Rastzahn

4

b Gegennocken

4

c Anschlußstück

4

d Führungszapfen

4

e,

4

e' Aufnahmen

5

Spannelement

6

Exzenteranordnung

6

a,

6

b Exzenterelemente

7

Trägerkörper

7

a Anschlußstück

7

b Führungsschlize

8

Spindel

8

a Anschlag

8

b Anschlag

9

,

9

' Elektromotor

9

a Achse des Elektro­ motors

10

1

. Elektromagnet

10

a

1

. Fixierbolzen

10

'

2

. Elektromagnet

10

a'

2

. Fixierbolzen

Claims (22)

1. Verriegelungsvorrichtung für eine zumindest teilweise durch ein fest­ stehendes Gehäuse, insbesondere ein Mantelrohr (3), gekapselte Dreh­ achse (1), bestehend aus einem am Mantelrohr (3) mit lösbaren Be­ festigungselementen verbundenen Trägerkörper (7), zumindest einem von einer Steuereinheit angesteuerten Aktuator, welcher eine Ansteuer­ mechanik antreibt und zumindest einem durch die Ansteuermechanik quer zur Drehachse (1) entgegen einer von einem Spannelement (5) aufge­ brachten Rückstellkraft verschieblichen Rastelement, welches in zuge­ ordnete, mit der Drehachse fest verbundene Rastaufnahmen verrastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuermechanik, der Trägerkörper (7) und das Rastelement so angeordnet und ausgebildet sind, daß das Rastelement durch einen ersten Verschiebeweg in die Ver- oder Ent­ riegelungsposition bringbar ist, wobei sich das Rastelement zumindest teilweise innerhalb eines zugeordneten Rastfensters (3a) im Mantelrohr (3) befindet, wodurch die Verriegelungsvorrichtung undemontierbar am Mantelrohr (3) fixiert ist und daß das Rastelement zusätzlich durch einen zweiten Verschiebeweg zur Demontage in eine Ausbauposition außerhalb des Rastfensters (3a) bringbar ist.

2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator ein Elektromotor (9, 9') ist.

3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rastelement als ein Rastzahn (4a) auf einem die Drehachse (1) umschließenden in radialer Richtung verschieblichen Auslöseschieber (4) ausgebildet ist, welcher durch das Rastfenster (3a) in einen Raststern (2) einrastbar ist, wobei der erste und der zweite Ver­ schiebeweg durch eine auf den Auslöseschieber (4) wirkende drehbare Exzenteranordnung (6) bewirkt wird.

4. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenteranordnung (6) aus einem einzelnen, fest mit der Achse (9a) des Elektromotors (9) verbundenen Exzenter­ element besteht, welches den ersten und den zweiten Verschiebeweg des Auslöseschiebers (4) bewirkt.

5. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Exzenterelement drei Ausbauchungen mit einem kleinsten Radius (r₁), einem mittleren Radius (r₂) und einem größten Radius (r₃) aufweist.

6. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Verschiebungsweg des Auslöseschiebers (4) durch ein erstes und ein zweites Exzenterelement (6a, 6b) bewirkt wird.

7. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Exzenterelement (6a, 6b) eine fest miteinander verbundene Exzenteranordnung (6) bilden, welche auf eine von einem Elektromotor (9) angetriebene und mit zwei Anschlägen (8a, 8b) versehene Spindel (8) aufgesetzt ist, wobei sich die Exzenteranordnung (6) bei gegebener Drehrichtung des Elektromotors gegen den der Ent- und Verriegelungsposition zugeordneten ersten Anschlag (8a) bewegt, an dem die Exzenteranordnung (6) drehfest mit der Spindel (8) verbunden ist und an dem das erste Exzenterelement (6a) in Wirkverbindung mit dem Auslöseschieber (4) steht und wobei sich die Exzenteranordnung (6) durch Richtungsumkehr des Motors (9) gegen den der Ausbauposition zugeordneten zweiten Anschlag (8b) bewegt, an dem die Exzenter­ anordnung (6) drehfest mit der Spindel (8) verbunden ist und an dem das zweite Exzenterelement (6b) mit dem Auslöseschieber (4) in Wirkver­ bindung steht.

8. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Exzenteranordnung (6) durch ein elastisches Element ein externes Reibmoment zur Herstellung eines Gegendrehmomentes ausgeübt wird.

9. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Exzenterelement (6a, 6b) von je einem separaten Elektromotor (9, 9') angetrieben wird.

10. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die ent- und verriegelte Position des Auslöseschiebers (4) durch zumindest ein elektromagnetisch aktutierbares Fixierelement fixiert wird.

11. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierelement ein Elektromagnet (10, 10') ist, welcher die Verriegelungs- und/oder Entriegelungsposition des Auslöseschiebers (4) im stromlosen Zustand fixiert.

12. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (7) der Verriegelungsvorrichtung durch einen Bajonettverschluß mit dem Mantelrohr (3) lösbar verbunden ist.

13. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (9) ein Gleichstrommotor ist.

14. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (9) ein Schrittmotor ist.

15. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verriegelungsvorrichtung sensorische Mittel zur Erfassung des absoluten Drehwinkels der Exzenteranordnung (6) und/oder der absoluten Position des Auslöseschiebers (4) vorhanden sind.

16. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die sensorischen Mittel aus drei bezüglich des Mantelrohres ortsfesten Schaltelementen und zumindest einem diesen zugeordneten, am Auslöse­ schieber (4) befestigten Betätigungselement bestehen, wobei sich das erste und das zweite Schaltelement in der Richtung parallel zum Verschiebeweg des Auslöseschiebers um die Distanz Verriegelungs- /Entriegelungsposition und das zweite und das dritte Schaltelement um die Distanz Entriegelungs-/Ausbauposition beabstanden.

17. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente Kontaktpaare und die Betätigungselemente Schleifer sind.

18. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet das die Verriegelungsvorrichtung die Lenkradver­ riegelung eines Kraftfahrzeuges ist.

19. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (7) das Basisteil eines Lenksäulenmodules bildet.

20. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18-19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauberechtigung durch Einstecken des Zündschlüssels in das Zündschloß des Kraftfahrzeuges erreicht wird.

21. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (5) eine Druckfeder ist.

22. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (5) eine Zugfeder ist.