DE102004045760A1 - Einrichtung zum elektrischen Verriegeln der Lenkung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Bei einer Einrichtung zum Verriegeln der Lenkung eines Kraftfahrzeugs wird ein in einem Gehäuse (1) gelagerter Riegel (5) mittels eines Elektromotors (2) über ein Untersetzungsgetriebe (z. B. 3) sowie ein Kurvengetriebe (4) zum Eingriff in ein Riegelelement (13) einer drehbar gelagerten Lenksäule (14) verschoben. Das Untersetzungsgetriebe ist als Hypozykloidgetriebe (3) ausgebildet, das eine den Riegel (5) betätigende Kurvenscheibe (6) des Kurvengetriebes (4) antreibt. DOLLAR A Dadurch wird eine kompakte und kostensparende Bauweise erreicht.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verriegeln der Lenkung eines Kraftfahrzeugs mittels eines Elektromotors, der über ein Untersetzungsgetriebe und ein Kurvengetriebe einen in einem stationären Gehäuse verschiebbar gelagerten Riegel zum Eingriff in ein Riegelelement einer drehbar gelagerten Lenksäule betätigt.
• Ein derartige Einrichtung ist z.B. durch die DE 101 09 609 C1 bekannt geworden. Danach treibt eine Elektromotor ein Schneckengetriebe an, das über eine axial wirkende Kurvenscheibe einen verschiebbaren Riegel betätigt. Ein druckfederbelasteter Stift verhindert die Rückwärtsbewegung des Riegels falls der Antriebsmotor nicht schnell genug abgeschaltet wird. Die Steuerung des Stiftes auf eine Vorlaufbahn und eine Rücklaufbahn verursacht aber beim Überspringen der erforderlichen Stufen unerwünschte Geräusche. Weiterhin erfordert die Anordnung aufgrund der großen erforderlichen Ablaufdurchmesser und der geringen erreichbaren Übersetzung einen relativ großen Elektromotor. Ein vollständigen Bewegungszyklus kann nur durch Drehrichtungsumkehr mittels zusätzlicher elektronischer Schaltkomponenten erreicht werden. Die große Motorleistung erfordert eine hohe Stromleitfähigkeit der entsprechend teueren Schaltkomponenten. Die relativ große Bauart bedingt nicht nur höhere Kosten für die schützenden Gehäuseteile, sondern auch ein unerwünscht hohes Gewicht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anforderungen an die Verriegelung durch eine besonders leichte und kostengünstige Konstruktion zu erfüllen.
• Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Derartige flach bauende reibungsarme Hypozykloidgetriebe sind üblicherweise mit einem deformierbaren Zahnriemen versehen der mittels einer Excenterscheibe mit einem äußeren Gehäusezahnkranz von geringfügig höherem Durchmesser in Eingriff gelangt. Das Hypozykloidgetriebe ermöglicht eine besonders große Übersetzung, so dass ein drehmomentschwächerer Antriebsmotors verwendet werden kann. Diese selbsthemmende Getriebebauart erschwert die gewaltsame Entriegelung erheblich selbst bei unvollständiger Verriegelung. Außerdem wird die unbeabsichtigte Verriegelung während der Fahrt z.B. durch Vibrationen sowie eine Beschädigung bei gehemmter Riegelbewegung vermieden. Der gleichmäßige Bewegungsablauf ergibt gleichmäßig schwache Antriebsgeräusche und dämpft die störenden Rastgeräusche.
• Montagetechnisch besonders vorteilhaft ist die koaxiale bzw. achsparallele Anordnung der der Antriebs- und Getriebeeinheiten in einer kompakten Bauweise, die den Einbau in unterschiedliche Lenksysteme begünstigt.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Ansprüchen 2 bis 8 gekennzeichneten Merkmalen.
• Durch den großen Verweilwinkel nach Anspruch 2 kann auf eine präzise Winkelpositionierung der Kurvenscheibe verzichtet werden, so dass hierfür nur einfache Tastelemente, z.B. in Form von Kontaktfedern.
• Die im wesentlichen dreieckige Kurvenscheibe in der Art eines Exzenternockens nach den Ansprüchen 4 und 5 mit einer Ecke in der Drehachse bewirkt während einer Volldrehung im wesentlichen vier Bewegungszyklen des Schiebers mit dem Riegel:
• 1. das Schieben in die verriegelte Stellung,
• 2. das Halten in der verriegelter Stellung,
• 3. das Schieben in die entriegelte Stellung und
• 4. das Halten in der entriegelten Stellung.
• Durch die Haltestellungen 2. und 4. ist es möglich, den Antriebsmotor mit einfachen Mitteln zu bremsen, ohne das hohe Anforderungen and die Genauigkeit der Winkelposition gestellt werden müssen.
• Durch die Ausformung der Rastkurven nach Anspruch 6 wird eine hohe Entriegelungskraft zu Beginn des Entriegelungszyklus ausgeübt. Falls diese Kraft nicht ausreicht, um den Riegel zu entriegeln, fällt die Kraft durch die Federrastung ab. Dadurch wird die Motorlast wieder verringert, was den Motor schont und die akustisch unerwünschte Drehzahlvariation des Motors minimiert.
• Durch die Feder nach Anspruch 7 wird die stabile Entriegelungsstellung gesichert.
• Durch die zweiteilige Ausgestaltung des Riegels nach Anspruch 8 ist es mit geringem Aufwand möglich, die Einrichtung unter schiedlichen Riegelelementen der Lenksäule mit unterschiedlichen verschleißfesten Rastspitzen anzupassen bei gleichbleibendem Grundkörper gewichtsparend anzupassen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit den in den Unteransprüchen gekennzeichneten Merkmalen ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Verriegelungseinrichtung mit den durch Pfeile angedeuteten Montagerichtungen,
• 2 einen axialen Längsschnitt durch die Einrichtung nach 1 mit einem Teil einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs
• 3 eine Stirnansicht III eines Hypozykloidgetriebes nach 1
• 4 eine Stirnansicht IV eines Kurvengetriebes mit einem Riegel nach 1 mit der Lenksäule in einer stabilen Entriegelungsphase
• 5 bis 7 nachfolgende Riegelphasen des Kurvengetriebes nach 5
• 1 und 2 zeigen eine Einrichtung zum Verriegeln der Lenkung eines Kraftfahrzeugs mit einem im Kraftfahrzeug stationär befestigbaren Gehäuse 1, einem Elektromotor 2, der über ein Hypozykloidgetriebe 3 und ein Kurvengetriebe 4 einen im Gehäuse 1 verschiebbar gelagerten Riegel 5 zum Eingriff in ein Riegelelement 13 einer drehbar gelagerten Lenksäule 14 des Kraftfahrzeugs betätigt.
• Das Hypozykloidgetriebe besteht aus einem Gehäusekörper 15, der auch den Elektromotor 2 aufnimmt und zuordnet. An der Innenseite eines äußeren Ringstegs des Gehäusekörpers ist ein Zahnkranz 16 einstückig ausgeformt. Auf einer Abtriebswelle 20 des Elektromotors 2 ist eine Exzenterscheibe 17 angebracht. Zwischen dieser und dem Zahnkranz 16 ist ein flexibler Zahnriemen 18 angeordnet der partiell in den Zahnkranz 16 eingreift, wie dies in 4 zu erkennen ist. Der Zahnriemen ist mit einer Abtriebsscheibe 21 gekoppelt, die mit einem zentralen Vorsprung 22 aus dem Hypozykloidgetriebe 3 herausragt. Ein am Gehäuse 1 verschraubter Getriebedeckel 19 verschließt die Abtriebsseite des Hypozykloidgetriebes 3 und hält die zusammengesteckten Funktionsteile der Abtriebswelle 20 und des Hypozykloidgetriebes 3 in ihrer Montagelage sichert. Die Abtriebsscheibe 21 weist zum auf den Deckel ge richtete Federkontakte 28 auf, die mit nicht dargestellten Gegenkontakten zur Überwachung der Drehstellung versehen ist. Aufgrund des großen Übersetzungsverhältisses ist die Abtriebsscheibe 21 bei abgeschalteten Motor in ihrer Drehlage selbsthemmend fixiert.
• Das Kurvengetriebe 4 weist eine am Vorsprung 22 ausgebildete radial wirkende exzentrische Kurvenscheibe 6 mit einer dreieckförmigen Umlaufkontur in der Art eines Gleichdicks auf, der in der Art eines Kurbeltriebs spielarm in ein angepasstes rechteckiges Fenster 7 eines radial beweglichen Schiebers 8 eingreift, der den Riegel 5 betätigt. Die Gleichdickform der Kurvenscheibe 6 ergibt in den beiden Endstellung einen relativ großer Verweilwinkel. Am Schieber 8 und am Getriebedeckel 19 sind wechselseitig Kontaktelemente 23 angeordnet, die die Schieberstellung überwachen und über elektrische Leitungen 23 mit einer Steuerung des Elektromotors 2 verbunden sind. Das Gehäuse 1 ist abtriebseitig durch einen Deckel 29 verschlossen, der der Schieber 8 mit dem Riegel 5 umgreift.
• Nach den 4 bis 7 ist der Riegel 5 im Schieber 8 in der Riegelrichtung verschiebbar und verrastbar gelagert. Er weist quer zur Riegelrichtung federbelastete rollenförmige Rastkörper 9 auf, die in Rastkurven 10 des Schiebers 8 eingreifen. Der Riegel 5 ist durch eine Feder 11 in der Entriegelungsrichtung vorgespannt. Er ist zweiteilig ausgebildet und weist eine verschleißfeste formschlüssig angesetzte, an das Riegelelement 13 der Lenksäule 14 angepasste Spitze 12 auf.
• 4 zeigt die Einrichtung in einer stabilen Ausgangsstellung, in der der Riegel 5 mit den Rastkörpern 9 in stark ausgebildeten Vertiefungen 25 der Rastkurve 10 fixiert ist. Nach 5 ist die Kurvenscheibe 6 um eine halbe Umdrehung in Richtung des Riegels verdreht und der Schieber 8 entsprechend ausgelenkt. Durch Vorlaufschrägen 26 der Rastkurve 10 ist sichergestellt, dass der Riegel gegen die Vorspannung der Feder 11 gemäß der Pfeilrichtung in die in 6 gezeigt Riegelstellung verschoben wird, in der die Rastkörper 9 in den Vertiefungen 25 Rastkurve gehalten sind. Nach 7 ist die Kurvenscheibe 6 mit dem Schieber 8 in ihre Ausgangsstellung weitergedreht. Die Rastkörper liegen nun an Rücklaufschrägen 27 der Rastkurve 10 an, wodurch der Riegel 5 unter Mithilfe der Feder 11 aus der Riegelstellung in seine Ausgangsstellung zurückgedrängt wird. Durch die Steigungen der Vor- und Rück laufschrägen und die Federkennlinie der Rastkörper 9 können für einen günstigen Ablauf am Riegel 5 unterschiedliche Druckkräfte eingestellt werden. Insbesondere wird erreicht, dass bei einem Aufsetzen des Riegels 5 auf die Lenksäule 14 oder beim Verklemmen in den Riegelelementen 13 die Betätigungskräfte abgefedert werden, so dass das Kurvengetriebe 4 nicht überbelastet und beschädigt werden kann.

1

Gehäuse

2

Elektromotor

3

Hypozykloidgetriebe

4

Kurvengetriebe

5

Riegel

6

Kurvenscheibe

7

Fenster

8

Schieber

9

Rastkörper

10

Rastkurve

11

Feder

12

Spitze

13

Riegelelement

14

Lenksäule

15

Gehäusekörper

16

Zahnkranz

17

Exzenterscheibe

18

Zahnriemen

19

Getriebedeckel

20

Abtriebwelle

21

Abtriebsscheibe

22

Vorsprung

23

Kontaktelement

24

Leitung

25

Vertiefung

26

Vorlaufschräge

27

Rücklaufschräge

28

Federkontakte

29

Deckel

Claims (8)

1. Einrichtung zum Verriegeln der Lenkung eines Kraftfahrzeugs mittels eines Elektromotors (2), der über ein Untersetzungsgetriebe und ein Kurvengetriebe (4) einen in einem stationären Gehäuse (1) verschiebbar gelagerten Riegel (5) zum Eingriff in ein Riegelelement (13) einer drehbar gelagerten Lenksäule (14) betätigt, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe als Hypozykloidgetriebe (3) ausgebildet ist, das eine den Riegel (5) betätigende Kurvenscheibe (6) des Kurvengetriebes (4) antreibt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (6) in den Extremlagen einen Verweilwinkel aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (6) axial wirkende Ablaufkurven aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial wirkende Kurvenscheibe (6) ein quer zur Drehachse beweglichen Schieber (8) des Kurvengetriebes (4) antreibt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (6) im wesentlichen ein an einer Ecke gelagerter dreieckiger Gleichdick ist, der an den quer zur Bewegungsrichtung liegenden Flanken eines Fensters (7) des Schiebers (8) spielarm eingreift.
6. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (5) im Schieber (8) in der Riegelrichtung verschiebbar und verrastbar gelagert ist, dass der Riegel (5) mit zumindest einem quer zur Riegelrichtung federbelasteten Rastkörper (9) versehen ist, der in eine Rastkurve (10) des Schiebers eingreift, und dass die Rastkurve (10) eine Kontur aufweist, die im Zusammenspiel mit dem Rastkörper (9) je nach relativer Auslenkung unterschiedliche Vorschubkräfte auf den Riegel (5) ausübt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (5) durch eine in der Entriegelungsrichtung wirkende Feder (11) vorgespannt ist.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus zwei Teilen zusammengesetzte Riegel (5) eine verschleißfeste Spitze (12) aufweist.