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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Lenkungsverriegelung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige
Lenkungsverriegelungen dienen zum Verriegeln der Lenksäule in einem
Kraftfahrzeug, um den Diebstahlschutz zu erhöhen. Sie werden insbesondere
bei Betätigung
des Zündschlosses im
Kraftfahrzeug ver- und/oder entriegelt.
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In
Kraftfahrzeugen kann anstelle eines mechanischen Zündschlosses
ein elektronisches Zündschloß verwendet
werden. Zur näheren
Ausgestaltung eines elektronischen Zündschlosses wird auf die
DE 44 34 587 A1 verwiesen.
Bei einem elektronischen Zündschloß kann auch
die Lenkungsverriegelung durch einen Elektromotor angetrieben werden. Der
Elektromotor wird nur dann angesteuert, wenn die codierten Daten
des elektronischen Schlüssels richtig
sind. Es handelt sich bei einer derartigen Lenkungsverriegelung
um eine sogenannte elektrische Lenkungsverriegelung.
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Aus
der
DE 37 39 172 C1 ist
eine solche elektrische Lenkungsverriegelung für ein Kraftfahrzeug bekannt,
die ein zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbares
Sperrglied zur Verriegelung der Lenkwelle bei abgezogenem Schlüssel aufweist.
Das Sperrglied ist in der ersten Position in verriegelnden Eingriff
mit einer Einrastposition an der Lenkwelle in der Lenkradsäule bringbar
und steht in der zweiten Position außer Eingriff mit der Einrastposition.
Die Lenkungsverriegelung besitzt einen einen Elektromotor aufweisenden,
von der Batterie im Kraftfahrzeug mit elektrischer Spannung versorgten Antrieb
für die
Bewegung des Sperrglieds. Bei weiteren Lenkungsverriegelungen ist
noch bekannt, mehrere Einrastpositionen für das Sperrglied zum Sperren
der Lenkwelle vorzusehen, wobei diese Einrastpositionen beispielsweise
in der Art eines an der Lenkwelle befindlichen Zahnkranzes, Schließrings o. dgl.
ausgestaltet sind.
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Zur
Gewährleistung
der Diebstahlsicherheit ist es notwendig, daß die Lenkungsverriegelung hohe
Kräfte,
beispielsweise durch Gewalteinwirkung einer unberechtigten Person,
aufnehmen kann. Hierfür
sind entsprechend dimensionierte, massive Bauteile für die Lenkungsverriegelung
notwendig, was deren Kosten, Gewicht, Bauraum im Kraftfahrzeug o. dgl.
erhöht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lenkungsverriegelung einfacher
auszugestalten, wobei jedoch eine hohe Diebstahlsicherheit gewährleistet
sein soll.
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Diese
Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen elektrischen Lenkungsverriegelung
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung
besteht das Sperrglied aus zwei schwenkbar gelagerten Schwenkhebeln,
die insbesondere in der Art von Schwenkblechen ausgestaltet sind.
Die beiden Schwenkhebel sind zur Verriegelung in Richtung der Lenkwelle
bewegbar. Desweiteren sind die beiden Schwenkhebel unterschiedlich
lang, und zwar derart daß in
der Einrastposition lediglich einer der Schwenkhebel in verriegelnden
Eingriff mit der Lenkwelle steht. Diese Ausgestaltung stellt sicher,
daß in verriegelnder
Position jeweils einer der beiden Schwenkhebel für jede Drehrichtung an der
Lenkwelle sperrt und daß das über die
Drehung aufgebracht Drehmoment sicher in das Gehäuse der Lenkungsverriegelung
eingeleitet wird. Dennoch kann aufgrund der unterschiedliche Länge der
beiden Schwenkhebel das Lenkrad einen gewissen Bereich gedreht werden,
bis die andere Drehrichtung gesperrt wird, so daß ein eventuelles Verklemmen
der Lenkungsverriegelung verhindert ist. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In
weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Schwenkhebel zur Aktivierung
der Verriegelung mittels eines Hubzylinders und einer Druckfeder in
Richtung der Lenkwelle, und zwar insbesondere in eine verriegelte
Position bewegt wird. Zur Deaktivierung der Verriegelung wird der
Hubzylinder entgegen der von der Druckfeder ausgeübten Kraft
von dem Schwenkhebel, und zwar insbesondere in eine entriegelte
Position wegbewegt. Vorteilhafterweise bietet diese Ausgestaltung
eine sehr kompakte Anordnung für
den Antrieb des Schwenkhebels.
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In
einer einfachen sowie kostengünstigen und
dennoch sehr funktionssicheren Ausbildung ist der Schwenkhebel als
ein zweiarmiger Hebel ausgestaltet. Im Hubzylinder ist ein Betätiger schwenkbar gelagert,
derart daß der
Betätiger
zur Verriegelung mittels des Hubzylinders gegen das Ende des einen Hebelarms
des Schwenkhebels gedrückt
wird.
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Desweiteren
kann zur Bewegung des Hubzylinders zwischen der verriegelten und
der entriegelten Position eine Hubkurve vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise
handelt es sich dabei um eine doppelte Hubkurve, so daß der Antrieb
für den Schwenkhebel
sowohl zum Ver- als auch Entriegeln stets in dieselbe Richtung bewegt
wird, was wiederum dessen Ansteuerung vereinfacht. Zum Antrieb der
Hubkurve eignet sich ein Elektromotor, beispielsweise ein Gleichstrommotor.
Der Elektromotor kann über
ein Getriebe, bei dem es sich beispielsweise um ein aus einer Schnecke
sowie einem Schneckenrad bestehendes Schneckengetriebe handelt,
auf die Hubkurve einwirken, womit ein Elektromotor von entsprechend
geringer Leistung ausreichend ist. Die Hubkurve befindet sich am
Innenumfang des in der Art eines Rotors ausgestalteten Schneckenrades. Eine
solche Ausbildung zeichnet sich trotz deren Kompaktheit durch eine
hohe Funktionssicherheit aus.
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Aus
Sicherheitsgründen
muß während der Fahrt
des Kraftfahrzeugs ausgeschlossen werden, daß der Elektromotor angesteuert
wird und die Lenkradsäule
verriegelt wird. Denn eine verriegelte Lenkung könnte während der Fahrt zu einem Unfall
führen
und das Leben der Kraftfahrzeuginsassen wäre in Gefahr. Um eine solche
Fehlfunktion durch ungewolltes Verriegeln der Lenkwelle während der
Fahrt zu verhindern, können
die beiden Schwenkhebel mittels Nocken in der entriegelten Position
gehalten und/oder gesichert sein. Die Nocken befinden sich zweckmäßigerweise
am Schneckenrad, und zwar an dessen Außenumfang.
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Der
ordnungsgemäßen Funktion
halber sowie auch aus Sicherheitsgründen sollte der jeweilige Zustand
der Lenkungsverriegelung bekannt sein. Hierzu bietet es sich an,
daß die
verriegelte und/oder die entriegelte Position mittels Hallsensoren,
elektrischen Schaltern, Schnappschaltern o. dgl. detektiert wird.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung
können
die Schwenkhebel in einem in der Art eines Führungskastens ausgestalteten,
aus Metall bestehenden Gehäuse,
das wiederum an der Lenkradsäule
befestigt ist oder auch direkter, integrierter Bestandteil der Lenkradsäule sein
kann, angeordnet sein. Dieser Teil der Lenkungsverriegelung läßt sich folglich
im Kraftfahrzeug bei dessen Herstellung vormontieren. Anschließend kann
dann der aus dem Elektromotor, dem Getriebe, dem Hubzylinder sowie dem
Betätiger
bestehende Antrieb als separates Bauteil in das Gehäuse eingesetzt
werden. Wird bei verriegelter Lenkungsverriegelung ein Drehmoment über das
Lenkrad aufgebracht, so sperrt der Schwenkhebel die Drehbewegung
und leitet die durch das Drehmoment bewirkte Kraft sicher in den Führungskasten
ein. Vorteilhafterweise werden folglich die Abstützkräfte direkt in den Führungskasten eingeleitet,
so daß für den Antrieb
keine Metallteile benötigt
werden. Vielmehr genügt
es, wenn der Antrieb als separates Bauteil ein Kunststoffgehäuse besitzt.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß bei
der erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung
mehrere Sperrpositionen für
die Lenkwelle, und zwar ca. 30 bis 35 Sperrpositionen, realisiert
werden können.
Dadurch kann die Sperre in nahezu allen Stellungen der Lenkwelle
einrasten, so daß das
als lästig
empfundene Drehen des Lenkrades durch den Benutzer bis zum Einrasten
der Lenkungsverriegelung entfällt.
Durch die Anordnung der Schwenkhebel werden die Abstützkräfte direkt
in den als Gehäuse
dienenden Führungskasten
eingeleitet. Somit werden – anders
als bisher – keine
massive Zink-Druckguß-Teile,
die entsprechend teuer sind, in der Lenkungsverriegelung benötigt. Damit
ist die erfindungsgemäße Lenkungsverriegelung
bei zumindest gleicher Funktions- und/oder
Diebstahlsicherheit erheblich kostengünstiger.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen
ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
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1 eine
am Lenkrad angeordnete elektrische Lenkungsverriegelung,
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2 die
Lenkungsverriegelung aus 1 in perspektivischer Ansicht
und mit durchsichtigem Gehäuse,
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3 einen
Schnitt durch die Lenkungsverriegelung gemäß 1, wobei
diese im entriegelten Zustand befindlich ist,
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4 einen
Schnitt durch die Lenkungsverriegelung gemäß 1, wobei
diese im verriegelten Zustand befindlich ist,
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5 der
Antrieb der Lenkungsverriegelung als Einzelheit und
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6 den
Aufbau der Lenkungsverriegelung in einzelnen Komponenten.
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In 1 ist
eine elektrische Lenkungsverriegelung 1 für ein Kraftfahrzeug
gezeigt, die zum Sperren der Lenkwelle 4 in der Lenkradsäule 5 dient,
und in der Art eines Moduls mit einem Gehäuse 2 ausgestaltet
ist. Das Gehäuse 2 ist
in der unmittelbaren Nähe
des Lenkrades 3 im Kraftfahrzeug angeordnet, und zwar ist
das Gehäuse 2 an
der die Lenkwelle 4 für
das Lenkrad 3 aufnehmenden Lenkradsäule 5 befestigt. Im
und/oder am Gehäuse 2 können noch
weitere Komponenten, beispielsweise Lenkstockschalter 18,
angeordnet sein, was jedoch im weiteren nicht näher betrachtet ist.
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Wie
näher in
der 2 zu sehen ist, besitzt die Lenkungsverriegelung 1 ein
bewegbares Sperrglied 6, das in oder außer verriegelnden Eingriff
mit einer Einrastposition an der Lenkwelle 4 bringbar ist. Die
entriegelte Position des Sperrglieds 6 ist in 3 und
die verriegelte Position in 4 gezeigt.
Um ein Einrasten des Lenkrades 3 beim Verriegeln in fast
beliebiger Stellung zu ermöglichen,
besitzt das Sperrglied 6 mehrere Einrastpositionen für das Sperren der
Lenkwelle 4. Hierzu befindet sich an der Lenkwelle 4 eine
Art von Zahnkranz, Schließring 7 o.
dgl., in den das Sperrglied 6 eingreifen kann. Der Schließring 7 kann
ca. 30 bis 35 Einrastpositionen aufweisen. Ein Elektromotor 8,
der von der Batterie im Kraftfahrzeug mit Spannung versorgt wird,
dient als Antrieb für
die Bewegung des Sperrglieds 6.
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Das
Sperrglied 6 besteht aus zwei schwenkbar im Gehäuse 2 gelagerten
Schwenkhebeln 6', 6'' in der Art von Schwenkblechen.
Mit Hilfe des Elektromotors 8 sind die beiden Schwenkhebel 6', 6'' in Richtung der Lenkwelle 4 bewegbar.
Dabei werden die Schwenkhebel 6', 6'' an
den Schließring 7 gedrückt. Die
Schwenkhebel 6', 6'' fahren somit durch Federkraft
in die durch die Verzahnung am Schließring 7 festgelegten
Einrastpositionen ein, wobei einer der beiden Schwenkhebel 6', 6'', und zwar im Falle gemäß 4 der
Schwenkhebel 6',
in verriegelnden Eingriff mit der Einrastposition im Schließring 7 kommt.
Wird dann im verriegelten Zustand ein Drehmoment über das
Lenkrad 3 auf die Lenkwelle 4 aufgebracht, so
sperrt der Schwenkhebel 6' die
Drehbewegung und leitet die Kraft in das in der Art eines Führungskastens
ausgestaltete Gehäuse 2 ein. Durch
die Selbsthemmung der Schwenkhebel 6', 6'' in
der Verzahnung des Schließrings 7 wird
das Sperrmoment direkt in das Gehäuse 2 geleitet, was
von der breiten Abstützfläche der
Schwenkhebel 6', 6'' unterstützt wird. Da das Gehäuse 2 wiederum
an der Lenkradsäule 5 befestigt
ist, erfolgt letztendlich eine Drehmomentaufnahme direkt in die
Lenkradsäule 5.
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Wie
anhand von 4 zu erkennen ist, sind die
beiden Schwenkhebel 6', 6'' unterschiedlich lang ausgebildet.
Dadurch steht in der Einrastposition lediglich einer der Schwenkhebel 6', 6'' in verriegelnden Eingriff mit
der Lenkwelle 4, und zwar in der Stellung gemäß 4 der
Sperrhebel 6'.
Aufgrund der unterschiedlichen Länge
der Schwenkhebel 6', 6'' kann somit das Lenkrad 3 einen
gewissen Winkel gedreht werden, bis die andere Drehrichtung mit
Hilfe des Schwenkhebels 6'' gesperrt wird.
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Wie
anhand der 3 und 4 ersichtlich ist,
wird der Schwenkhebel 6', 6'' mittels eines Hubzylinders 9 und
einer Druckfeder 10 zur Aktivierung der Verriegelung in
Richtung der Lenkwelle 4, und damit des Schließrings 7,
bewegt. Zur Deaktivierung der Verriegelung beziehungsweise Entriegelung
wird der Hubzylinder 9 entgegen der von der Druckfeder 10 ausgeübten Kraft
von dem Schwenkhebel 6', 6'' wegbewegt. Der Schwenkhebel 6', 6'' ist als ein zweiarmiger Hebel
ausgestaltet, der an einem Lagerlement 20 (siehe 6)
im Gehäuse 2 verschwenkbar gelagert
ist. Im Hubzylinder 9 ist ein Betätiger 11 schwenkbar
gelagert. Der Betätiger 11 wird
mittels des Hubzylinders 9 zur Verriegelung gegen das Ende des
einen Hebelarms am Schwenkhebel 6', 6'' gedrückt. Die
Entriegelung wird mittels eines am Hebelarm des Schwenkhebels 6', 6'' befindlichen Federarms 19 unterstützt, der
sich wiederum im Inneren am Gehäuse 2 abstützt.
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Zur
Bewegung des Hubzylinders 9 zwischen der verriegelten und
der entriegelten Position ist eine Hubkurve 12 vorgesehen,
wie anhand von 5 zu sehen ist. Der Elektromotor 8,
bei dem es sich um einen Gleichstrommotor handelt, treibt die Hubkurve 12 an.
Hierzu wirkt der Gleichstrommotor 8 über ein aus einer Schnecke 13 sowie
einem Schneckenrad 14 bestehendes Schneckengetriebe auf
die Hubkurve 12 ein. Die Hubkurve 12 ist der kompakten
Anordnung halber am Innenumfang des in der Art eines Rotors ausgestalteten
Schneckenrades 14 befindlich. Bevorzugterweise ist die
Hubkurve 12 in der Art einer doppelten Hubkurve ausgestaltet,
womit Drehwinkel um 360° realisiert
werden können.
Außerdem
kann dann der Elektromotor 8 zur Bewegung zwischen der verriegelten
und der entriegelten Position immer in die gleiche Richtung drehen,
was dessen Ansteuerung erleichtert.
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Am
Außenumfang
des Schneckenrades 14 befinden sich in 3 sichtbare
Nocken 15. Mittels der Nocken 15 werden die beiden
Schwenkhebel 6', 6'' in der entriegelten Position auf
dem Schneckenrad 14 gedrückt gehalten sowie gesichert.
Damit ist ein ungewolltes Verriegeln der Lenkwelle 4 durch
die Schwenkhebel 6', 6'' während der Fahrt des Kraftfahrzeugs
mit Sicherheit verhindert. Somit ist sichergestellt, daß die Position
entriegelt erreicht wurde und die Schwenkhebel 6', 6'' gesichert sind. Die verriegelte
und/oder die entriegelte Position der Lenkungsverriegelung 1 wird
schließlich
mittels Hallsensoren, elektrische Schalter, Schnappschalter o. dgl., die
jedoch nicht weiter gezeigt sind, detektiert. Damit ist ein zuverlässiges Erkennen
der jeweiligen Position der Lenkungsverriegelung 1, insbesondere
also ein sicheres Erkennen der Position entriegelt, ermöglicht.
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Wie
weiter in 6 zu sehen ist, realisiert die elektrische
Lenkungsverriegelung 1 durch deren komponentenweisen Aufbau
eine Art von Einschublösung.
In das als Führungskasten
ausgestaltete Gehäuse 2,
das an der Lenkradsäule 5 befestigt
ist, sind die als Sperrelemente dienenden Schwenkhebel 6', 6'' für das Sperren der Lenkwelle 4 integriert. Üblicherweise
wird das Gehäuse 2 aus
Gründen
der Diebstahlsicherheit aus Metall hergestellt. Der Antrieb für die elektrische
Lenkungsverriegelung 1, der unter anderem den Elektromotor 8,
die Schnecke 13, das Schneckenrad 14 sowie den
Hubzylinder 9 mitsamt Betätiger 11 umfaßt, besteht
aus einem separaten Bauteil 17, das in einen Einschubbereich 16 in das
Gehäuse 2 eingesetzt
ist und dort direkt die Schwenkhebel 6', 6'' im
Gehäuse 2 bewegt.
Das separat herstellbare Bauteil 17 benötigt lediglich ein kostengünstiges
Kunststoffgehäuse,
da dieses nach Montage insoweit durch das Gehäuse 2 geschützt ist.
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Wie
bereits erwähnt,
wird der Elektromotor 8 für den Antrieb der Lenkungsverriegelung 1 von
der Batterie im Kraftfahrzeug mit Spannung versorgt. Erfindungsgemäß liegt
jedoch am Elektromotor 8 nicht die volle Batteriespannung
an, vielmehr wird der Elektromotor 8 mittels Pulsweitenmodulation
(PWM) derart angesteuert, daß am
Elektromotor 8 eine in Bezug auf die Batteriespannung reduzierte
Grenzspannung anliegt. Durch den Einsatz der Pulsweitenmodulation
kann die anliegende Spannung auf beispielsweise ca. 9 V bis gegebenenfalls
12 V reduziert werden. Somit können
die mechanischen Komponenten in der Lenkungsverriegelung 1,
wie das Schneckengetriebe und die sonstigen Antriebselemente schwächer sowie
gegebenenfalls auch kleiner dimensioniert werden. Insbesondere besteht
keine Notwendigkeit, diese – wie
bisher erforderlich – für 26 V auszulegen,
da die sogenannte „JUMPSTART''-Forderung entfällt.
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Es
kann sich weiterhin anbieten, daß die am Elektromotor 8 anliegende
Spannung ausgewertet wird. Hierzu eignet sich eine nicht weiter
gezeigte Elektronik, die an sich der Ansteuerung des Elektromotors 8 dient.
Die Elektronik ist im Gehäuse 2 der Lenkungsverriegelung 1,
und zwar im separaten Bauteil 17 angeordnet. Für die Elektronik
kann ein Mikroprozessor verwendet werden. Die Reduzierung der Spannung
für den
Elektromotor 8 auf die Grenzspannung erfolgt dann ebenfalls
mittels der Elektronik.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie
umfaßt
vielmehr auch alle fachmännischen
Weiterbildungen im Rahmen des Erfindungsgedankens. So kann eine
derartige Lenkungsverriegelung nicht nur an der Lenkradsäule sondern
auch als Verriegelungseinrichtung an einem sonstigen funktionsrelevanten
Betriebsaggregat des Kraftfahrzeugs Verwendung finden. Bei einem
solchen Betriebsaggregat kann es sich beispielsweise um den Getriebeschalthebel,
um den Wählhebel
für ein
Automatikgetriebe, um den Anlasser o. dgl. handeln.
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- 1
- elektrische
Lenkungsverriegelung
- 2
- Gehäuse (für Lenkungsverriegelung)
- 3
- Lenkrad
- 4
- Lenkwelle
- 5
- Lenkradsäule
- 6
- Sperrglied
- 6', 6''
- Schwenkhebel
- 7
- Schließring
- 8
- Elektromotor
/ Gleichstrommotor
- 9
- Hubzylinder
- 10
- Druckfeder
- 11
- Betätiger
- 12
- Hubkurve
- 13
- Schnecke
- 14
- Schneckenrad
- 15
- Nocken
- 16
- Einschubbereich
(in Gehäuse)
- 17
- Bauteil
(Antrieb für
Lenkungsverriegelung)
- 18
- Lenkstockschalter
- 19
- Federarm
- 20
- Lagerelement