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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Lenkschlosssystem umfassend:
ein Gehäuse,
das an einer Lenksäule
angebracht ist; ein Sperrelement, das in dem Gehäuse zwischen einer Stellung
zum Eingriff des Gehäuses
mit der Lenkwelle und einer Stellung zum Außereingriff des Gehäuses von
der Lenkwelle verschiebbar gelagert ist; ein Rotorelement zum Verschieben
des Sperrelements in Antwort auf dessen Drehung; einen Elektromotor;
und einen Planetengetriebemechanismus zum Reduzieren der Drehzahl des
Elektromotors und zum Übertragen
der reduzierten Drehzahl auf das Rotorelement. Ein solches Lenkschlosssystem
ist z. B. aus der
japanischen
Patentschrift Nr. 63-59903 bekannt.
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Jedoch
wird in diesem elektrischen Lenkschlosssystem mit einem Planetengetriebemechanismus
nur eine einstufige Untersetzung durchgeführt, wodurch die Untersetzung
möglicherweise nicht
ausreicht, um ein Sperrelement mit ausreichender Kraft verschiebbar
anzutreiben. Zwar ist es denkbar, dass mit dem Planetengetriebemechanismus eine
zweistufige Untersetzung durchgeführt wird, was aber natürlich zu
einer erhöhten
Anzahl und Größe der Komponenten
führt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein elektrisches Lenkschloss anzugeben,
das eine zweistufige Untersetzung mittels eines Planetengetriebemechanismus
erreicht, während
eine Zunahme der Bauteile und der Größe des Planetengetriebemechanismus
vermieden wird.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein elektrisches
Lenkschlosssystem angegeben, umfassend: ein Gehäuse, das an einer Lenksäule angebracht
ist; ein Sperrelement, das in dem Gehäuse zwischen einer Stellung
zum Eingriff des Gehäuses
mit der Lenkwelle und einer Stellung zum Außereingriff des Gehäuses von
der Lenkwelle verschiebbar gelagert ist; ein Rotorelement zum Verschieben
des Sperrelements in Antwort auf dessen Drehung; einen Elektromotor;
und einen Planetengetriebemechanismus zum Reduzieren der Drehzahl des
Elektromotors und zum Übertragen
der reduzierten Drehzahl auf das Rotorelement, worin der Planetengetriebemechanismus
enthält:
ein erstes Sonnenrad, das mit einer Ausgangswelle des Elektromotors relativ
nicht drehbar koaxial gekoppelt ist; eine Mehrzahl erster Planetenräder, die
mit dem ersten Sonnenrad in Eingriff stehen; ein Ringrad, das zu
dem Gehäuse
fest ist und eine Innenverzahnung zum Eingriff mit den ersten Planetenrädern aufweist;
einen ersten Träger
zum drehbaren Lagern der Mehrzahl erster Planetenräder; ein
zweites Sonnenrad, das koaxial zu dem ersten Sonnenrad angeordnet
und mit dem ersten Träger
relativ nicht drehbar gekoppelt ist; eine Mehrzahl zweiter Planetenräder, die
mit dem zweiten Sonnenrad und der Innenverzahnung in Eingriff stehen;
einen zweiten Träger,
der die zweiten Planetenräder
drehbar trägt
und mit einem Ende des Rotorelements relativ nicht drehbar gekoppelt
ist; und eine Welle deren entgegengesetzte Enden jeweils mit dem
ersten Sonnenrad und dem Rotorelement relativ drehbar koaxial gekoppelt
sind, wobei der erste Träger
und das zweite Sonnenrad auf der Welle relativ drehbar gelagert
sind.
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Mit
dieser Anordnung wird eine erste Untersetzung zwischen dem ersten
Sonnenrad und dem ersten Träger
durchgeführt,
und wird eine zweite Untersetzung zwischen dem zweiten Sonnenrad,
das zu dem ersten Träger
relativ nicht drehbar ist, und dem zweiten Träger durchgeführt, sodass
die Drehkraft des Elektromotors ausreichend reduziert wird und auf
das Rotorelement übertragen
wird, um hierdurch das Sperrelement mit ausreichender Kraft verschiebbar
anzutreiben. Auch ist das Ringrad des Planetengetriebemechanismus
eine einzelne Komponente, die gemeinsam in den ersten und zweiten
Untersetzungen genutzt wird, um hierdurch eine Zunahme in der Anzahl
der Komponenten und der Größe des Planetengetriebemechanismus
zu vermeiden.
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Bevorzugt
umfasst das System ferner: einen Zündschalter, der in dem Gehäuse aufgenommen
ist und in Antwort auf Drehung des Rotorelements Schaltmodi ändert; und
einen Bedienungsschalter, der an dem Gehäuse angebracht ist, zur Ausgabe
eines Befehls an eine in dem Gehäuse
aufgenommene Steuereinheit zur Betriebssteuerung des Elektromotors.
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Hierdurch
steuert der Bedienungsschalter den Betrieb des Elektromotors, sodass
das Sperrelement zwischen einem Lenksperrzustand und einem Lenkentsperrzustand
angetrieben wird, wobei auch die Schaltmodi des Zündschalters
geändert
werden. Die Untersetzung zwischen dem Elektromotor und dem Rotorelement
wird durch den Planetengetriebemechanismus durchgeführt, und
der Planetengetriebemechanismus ist in dem Gehäuse aufgenommen, sodass die
Größe des Gehäuses in
der radialen Richtung des Planetengetriebemechanismus nicht vergrößert wird,
und auch nicht über
die Größe des herkömmlichen
Lenkschlosssystems mittels eines mechanischen Schlüssels hinaus
vergrößert wird. Daher
wird es möglich,
im gleichen Fahrzeugtyp, entweder das elektrische Lenkschlosssystem
mit einem Betätgigungsschalter
und einem Zündschalter
oder ein herkömmliches
Lenkschlosssystem mittels eines mechanischen Schlüssels zu
verwenden.
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Bevorzugt
enthält
das System ferner: ein Steuersubstrat, das in dem Gehäuse aufgenommen und
daran befestigt ist; eine Steuereinheit, die auf dem Steuersubstrat
angeordnet ist, zur Betriebssteuerung des Elektromotors; und einen
Vibrationssensor zum Erfassen einer in dem Gehäuse erzeugten Vibration in
zumindest einem der Fälle,
wo eine Brennkraftmaschine in Betrieb ist und/oder das Fahrzeug fährt; worin
dann, wenn der Vibrationssensor eine Vibration erfasst, verhindert
wird, dass die Steuereinheit den Elektromotor so ansteuert, dass
er das Sperrelement in Richtung zum Eingriff mit der Lenkwelle verschiebt.
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Hierbei
erfasst der Vibrationssensor eine Vibration in dem Gehäuse in zumindest
einem der Fälle,
wo die Brennkraftmaschine in Betrieb ist und wo das Fahrzeug fährt, und
wenn der Vibrationssensor eine Vibration erfasst, wird verhindert,
dass der Elektromotor das Sperrelement zum Eingriff mit einer Lenkwelle
antreibt. Diese Anordnung bietet eine Ausfallsicherungsfunktion,
die verhindert, dass sich das Sperrelement verschiebt, wenn das
Fahrzeug fährt. Ferner
ist der Vibrationssensor auf einem Steuersubstrat angebracht, das
in dem Gehäuse
aufgenommen und daran befestigt ist, und an dem auch die Steuereinheit
angebracht ist, wodurch eine Verdrahtung zum Eingeben eines einen
Fahrzustand des Fahrzeugs angebenden Signals von der Außenseite des
Gehäuses
zur Steuereinheit nicht notwendig ist, um hierdurch die Struktur
des elektrischen Lenkschlosssystems zu vereinfachen und den Zusammenbau
davon zu erleichtern.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungen
in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert.
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1 ist
eine Draufsicht eines elektrischen Lenkschlosssystems gemäß einer
Ausführung
der Erfindung, das an einer Lenksäule angebracht ist.
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2 ist
eine Ansicht in Richtung von Pfeil 2 in 1.
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3 ist
eine Ansicht in Richtung von Pfeil 3 in 1.
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4 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in 3.
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils in der Umgebung eines Planetengetriebemechanismus von 4.
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6 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in 4.
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7 ist
ein Blockdiagramm eines Steuersystems eines Elektromotors.
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8 ist
eine Schnittansicht eines elektrischen Lenkschlosssystems gemäß einer
zweiten Ausführung
der Erfindung, entsprechend 4.
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Nun
wird eine erste Ausführung
der Erfindung in Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben. Zunächst ist,
in Bezug auf die 1 und 2, eine Lenksäule 11 am
Fahrzeugkörper
eines Fahrzeugs befestigt, und eine Lenkwelle 12 durchsetzt
die Lenksäule 11.
Die Lenksäule 11 ist
mit einer Säulenabdeckung 13 abgedeckt.
Ein Lenkrad 14 ist an einem Ende der Lenkwelle 12 angebracht,
das von der Säulenabdeckung 13 vorsteht.
Ein elektrisches Lenkschlosssystem 15 schaltet zwischen
einem Zustand, in dem das Lenken mit dem Lenkrad 14 erlaubt
wird und einem Zustand, in dem das Lenken verhindert wird. Das elektrische
Lenkschlosssystem 15 enthält ein Gehäuse 16, das an der
Lenksäule 11 angebracht ist,
sodass es sich in Richtung schräg
zu der vertikalen Ebene erstreckt, welche die Achse der Lenksäule 11 enthält. Der
Großteil
des Gehäuses 16 ist
mit der Säulenabdeckung 13 abgedeckt.
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Gemäß einer
Zusammenschau der 3 und 4 enthält das Gehäuse 16:
einen Gehäusehauptkörper 17 mit
einem allgemein U-förmigen Querschnitt,
der sich zu der der Lenksäule 11 gegenüberliegenden
Seite öffnet,
sowie eine Abdeckung 18 mit einem allgemein U-förmigen Querschnitt,
der sich zur Seite des Gehäusehauptkörpers 17 öffnet, wobei der
Gehäusehauptkörper 17 und
die Abdeckung 18 durch eine Mehrzahl von Schraubelementen 19 aneinander
befestigt sind. Der Gehäusehauptkörper 17 enthält ferner
integral einen bogenförmigen
Halterungsabschnitt 17a, der im wesentlichen den halben Umfang
der Lenksäule 11 abdeckt,
sowie ein Paar von Flanschabschnitten 17b, die sich von
entgegengesetzten Enden des Halterungsabschnitts 17a in der
Umfangsrichtung nach außen
erstrecken. Ein kreisförmiges
Halterungselement 20 ist bogenförmig ausgebildet, sodass es,
im Zusammenwirken mit dem Halterungsabschnitt 17a, allgemein
den gesamten Umfang der Lenksäule 11 abdeckt.
Das kreisförmige
Halterungselement 20 ist seinen in der Umfangsrichtung
entgegengesetzten Enden mit den beiden Flanschabschnitten 17b durch
jeweilige Bolzen 21 befestigt, um hierdurch das Gehäuse 16 an
der Lenksäule 11 anzubringen,
wobei dessen eines Ende, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs, diagonal
nach hinten rechts ausgerichtet ist.
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Das
Gehäuse 16 hat
erste bis sechste Zwischenwände 22 bis 27,
die aufeinander folgend vom einen Ende des Gehäuses 16 (rechts in 4)
mit Zwischenräumen
dazwischen in der Längsrichtung des
Gehäuses 16 angeordnet
sind. Die ersten bis sechsten Zwischenräume 22 bis 27 sind
gemeinsam von dem Gehäusehauptkörper 17 und
der Abdeckung 18 ausgebildet. Die erste Trennwand 22 ist
an einer Position mit Abstand einwärts von dem einen Ende des
Gehäuses 16 angeordnet.
Am einen Ende des Gehäuses 16 wirken
der Gehäusehauptkörper 17 und
die Abdeckung 18 zusammen, unter Bildung einer Aufnahmevertiefung 28,
die durch die erste Trennwand 22 geschlossen ist und sich
nach außen öffnet. Der
Gehäusehauptkörper 17 und
die Abdeckung 18 wirken auch zur Bildung einer Endwand 29 zusammen,
die das andere Ende des Gehäuses 16 verschließt.
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Das
Gehäuse 16 trägt eine
Sperrplatte 18 als Sperrelement, das sich zwischen einer
Position zum Eingriff des Gehäuses 16 mit
der Lenkwelle 12 und einer Position zum Außereingriff
des Gehäuses 16 von
der Lenkwelle 12 verschiebt. Ein Gleitloch 31 ist an
einem mittleren Abschnitt in der Umfangsrichtung des Halterungsabschnitts 17a des
Gehäusehauptkörpers 17 des
Gehäuses 16 so
vorgesehen, dass es sich entlang der radialen Richtung der Lenkwelle 12 erstreckt.
Die Sperrplatte 30 ist in das Gleitloch 31 verschiebbar
eingesetzt.
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Das
Gehäuse 16 enthält ein Rotorelement 32,
das die Sperrplatte 30 zum Verschieben in Antwort auf eine
Drehung des Motorelements 32 betätigt, einen Elektromotor 33,
einen Planetengetriebemechanismus 34 als Untersetzungsmechanismus, der
die Drehzahl des Elektromotors 33 reduziert und die Drehzahl
auf das Rotorelement 32 überträgt, sowie einen Zündschalter 35,
der in Antwort auf die Drehung des Rotorelements 32 seine
Schaltmodi verändert.
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Der
Elektromotor 33 enthält
ein Motorgehäuse 36,
das in dem Gehäuse 16 an
einer Position zwischen den ersten und zweiten Trennwänden 22 und 23 aufgenommen
und befestigt ist. Das Motorgehäuse 36 hat
an seiner zur zweiten Trennwand 23 weisenden Ende einen
koaxial vorstehenden Abschnitt 36a. Der vorstehende Abschnitt 36a durchsetzt
ein Durchgangsloch 37, das in der zweiten Trennwand 23 vorgesehen
ist, sodass eine Ausgangswelle 38 des Elektromotors 33 aus
dem vorstehenden Abschnitt 36a vorsteht.
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In
Bezug auf die 5 und 6 enthält der Planetengetriebemechanismus 34:
ein erstes Sonnenrad 40, das mit der Ausgangswelle 38 des
Elektromotors 33 relativ nicht drehbar koaxial gekoppelt ist,
eine Mehrzahl von, z. B. ein Paar, ersten Planetenrädern 41,
die mit dem ersten Sonnenrad 40 in Eingriff stehen, ein
Ringrad 43, das an dem Gehäuse 16 befestigt ist
und eine Innenverzahnung 42 zum Eingriff mit den ersten
Planetenrädern 41 aufweist, einen
ersten Träger 44 zum
drehbaren Lagern der Mehrzahl der ersten Planetenräder 41;
ein zweites Sonnenrad 45, das koaxial zu dem ersten Sonnenrad 40 angeordnet
und mit dem ersten Träger 44 relativ nicht
drehbar verbunden ist; eine Mehrzahl von, z. B. ein Paar, zweiten
Planetenrädern 46,
die mit dem zweiten Sonnenrad 47 und der Innenverzahnung 47 in
Eingriff stehen, sowie einen zweiten Träger 47, der die zweiten
Planetenräder 46 drehbar
lagert und mit dem einen Ende des Rotorelements 32 relativ
nicht drehbar gekoppelt ist.
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Das
Ringrad 43 ist in dem Gehäuse 16 an einer Position
zwischen der dritten Trennwand 24 und der vierten Trennwand 25 aufgenommen.
Ein Paar von Eingriffsvorsprüngen 48 steht
von dem Außenumfang
des Ringrads 43 entlang einer Durchmesserlinie des Ringrads 43 nach
außen
vor. Die Eingriffsvorsprünge 48 stehen
mit Sperrausnehmungen 49 in Eingriff, die jeweils in den
Innenoberflächen
des Gehäusehauptkörpers 17 und
der Abdeckung 18 in dem Gehäuse 16 ausgebildet
sind, um hierdurch den Planetengetriebemechanismus 34 an
dem Gehäuse 16 zu
fixieren.
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Die
ersten und zweiten Träger 44, 47 sind
in dem Gehäuse 16 derart
aufgenommen, dass der erste Träger 44 an
der Seite der dritten Trennwand 24 angeordnet ist und der
zweite Träger 47 an
der Seite der vierten Trennwand 25 angeordnet ist, und
dass sie koaxial zwischen der dritten Trennwand 24 und der
vierten Trennwand 25 ausgerichtet sind. Das Paar der ersten
Planetenräder 41 ist
an einem Paar erster Tragwellen 50 drehbar gelagert, die
integral in dem ersten Träger 44 vorgesehen
sind, sodass sie zu der dritten Trennwand 24 hin vorstehen.
Das erste Sonnenrad 40 durchsetzt ein Aufnahmeloch 51,
das in der dritten Trennwand 24 vorgesehen ist. Ein Ende des
ersten Sonnenrads 40 steht in Gleitkontakt mit dem ersten
Träger 44.
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Ein
Paar zweiter Planetenräder 46 ist
an einem Paar zweiter Tragwellen 52 drehbar gelagert, die
zu dem ersten Träger 44 hin
vorstehen und integral an dem zweiten Träger 47 vorgesehen
sind. Das zweite Sonnenrad 45 ist koaxial und integral
mit dem ersten Träger 44 ausgebildet,
sodass es mit den zweiten Planetenrädern 46 in Eingriff
steht.
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Wieder
in Bezug auf 4, ist ein Schieber 55 in
dem Gehäuse 16 an
einer Position zwischen der fünften
Trennwand 26 und der sechsten Trennwand 27 aufgenommen.
Der Schieber 55 ist mit der Sperrplatte 30 gekoppelt,
die in das Gleitloch 31 verschiebbar eingesetzt ist, sodass
der Schieber 55 in der Gleitrichtung der Sperrplatte 30 gleiten
kann. Der Schieber 55 hat eine Öffnung 56, die das
Rotorelement 32 durchsetzt.
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Das
Rotorelement 42 enthält
integral einen ersten Wellenabschnitt 32a, einen zweiten
Wellenabschnitt 32b sowie einen Hubnockenabschnitt 32c. Der
erste Wellenabschnitt 32a durchsetzt drehbar die vierten
bis fünften
Trennwände 25 und 26.
Der zweite Wellenabschnitt 32b ist koaxial zu dem ersten
Wellenabschnitt 32a und durchsetzt drehbar die sechste Trennwand 27.
Der Hubnockenabschnitt 32c sorgt für eine Verbindung zwischen
dem ersten Wellenabschnitt 32a und dem zweiten Wellenabschnitt 32b und durchsetzt
die Öffnung 56 in
dem Schieber 55. Eine Feder 57 ist unter Druck
zwischen der Abdeckung 18 und dem Schieber 55 in
dem Gehäuse 16 eingefügt. Die
Feder 57 spannt den Schieber 55 vor, um die Innenoberfläche der Öffnung 56 an
der der Sperrplatte 30 gegenüberliegenden Seite in Kontakt mit
dem Hubnockenabschnitt 32c zu bringen.
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Somit
bewirkt eine Positionsänderung
der Innenoberfläche
der Öffnung 56,
die mit dem Außenumfang
des Hubnockenabschnitts 32c in Kontakt steht, in Antwort
auf die Drehung des Rotorelements 32, dass sich die Sperrplatte 30 zwischen
einer Position zum Eingriff mit der Lenkwelle 12 und einer
Position zum Außereingriff
von der Lenkwelle 12 verschiebt.
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Zusätzlich ist
ein Ende des ersten Wellenabschnitts 32a des Rotorelements 32 mit
dem Mittelabschnitt des zweiten Trägers 47 des Planetengetriebemechanismus 34 relativ
nicht drehbar verbunden, wodurch die von dem Elektromotor 33 ausgegebene Drehzahl
in dem Planetengetriebemechanismus 34 reduziert wird und
dann auf das Rotorelement 32 übertragen wird.
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Ferner
sind das erste Sonnenrad 40 und der erste Wellenabschnitt 32a des
Rotorelements 32 auf die entgegengesetzten Enden der koaxialen
Welle 53 jeweils relativ drehbar aufgesetzt, sodass die
Welle 53 den ersten Träger 44 und
das zweite Sonnenrad 45 relativ drehbar trägt. Das
heißt,
der erste Träger 44 und
das zweite Sonnenrad 45 sind relativ drehbar an der Welle 53 gelagert,
deren entgegengesetzte Enden mit dem ersten Sonnenrad 40 und
dem Rotorelement 32 jeweils relativ drehbar koaxial gekoppelt sind.
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Ein
Zündschalter 45 ist
in dem Gehäuse 16 an
einem Abschnitt zwischen der vierten Trennwand 27 und der
fünften
Trennwand 26 aufgenommen. Der Zündschalter 35 hat
ein Schaltergehäuse 58,
das eine erste Gehäusehälfte 59 an
der Seite der vierten Trennwand 25 und eine zweite Gehäusehälfte 60 an der
Seite der fünften
Trennwand 26 aufweist, die miteinander gekoppelt sind.
Ein bewegbares Element 61 ist in dem Schaltergehäuse 58 drehbar aufgenommen
und ist mit dem ersten Wellenabschnitt 32a des Rotorelements 32 relativ
nicht drehbar verbunden. Daher dreht sich das bewegbare Element 61 mit
dem Rotorelement 32, und die Drehung des bewegbaren Elements 61 verändert die
Schaltmodi des Zündschalters 35.
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Die
zweite Gehäusehälfte 60 des
Schaltergehäuses 58 hat
einen damit integral ausgebildeten Steckerabschnitt 60a,
der von der unteren Seitenwand des Gehäuses 16 vorsteht.
Eine Mehrzahl von Kontakten 62 sind in dem Steckerabschnitt 16a angeordnet.
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Ein
Betätigungsabschnitt 64 ist
in der Aufnahmevertiefung 28 am einen Ende des Gehäuses 16 angeordnet
und enthält:
ein topfförmiges
zylindrisches Knopfgehäuse 65,
das in der Aufnahmevertiefung 28 aufgenommen und dort befestigt
ist; einen Druckknopf 66, der in das Knopfgehäuse 65 verschiebbar
eingesetzt ist; eine Rückstellfeder 67,
die unter Druck zwischen dem geschlossenen Ende des Knopfgehäuses 65 und
dem Druckknopf 66 angeordnet ist; sowie einen Bedienungsschalter 68,
der am geschlossenen Ende des Knopfgehäuses 65 so angeordnet
ist, dass der Bedienungsschalter 68 eingeschaltet wird,
wenn der Druckknopf 66 gegen die Federkraft der Rückstellfeder 67 gedrückt wird.
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Ein
Steuersubstrat 70 ist in dem Gehäuse 16 an einer Position
zwischen der sechsten Trennwand 27 und einer Endwand 29 aufgenommen.
Das Steuersubstrat 70 ist in einem aus Kunstharz hergestellten
Trägerelement 69 befestigt.
Das Trägerelement 69 hat
einen Steckerabschnitt 69a, der integral darin ausgebildet
ist und von dem Seitenabschnitt des Gehäuses 16 nach außen vorsteht.
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In 7 ist
eine einen Mikrocomputer aufweisende Steuereinheit 71 auf
dem Steuersubstrat 70 angebracht. Die Steuereinheit 71 steuert
den Betrieb des Elektromotors 33 in Antwort auf einen vom Bedienungsschalter 68 ausgegebenen
Befehl.
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Zusätzlich zur
Steuereinheit 71 ist eine Motortreiberschaltung 73 auf
dem Steuersubstrat 70 angeordnet, um in Antwort auf ein
Signal von der Steuereinheit 71 den Elektromotor 33 anzutreiben. Auch
ist ein Vibrationssensor 73 auf dem Steuersubstrat 70 angebracht,
um eine in dem Gehäuse 16 erzeugte
Vibration zu erfassen, in zumindest einem der Fälle – oder in der vorliegenden
Ausführung
beiden Fällen – wo die
Brennkraftmaschine in Betrieb ist und wo das Fahrzeug fährt.
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Wie
klar in 4 ersichtlich, ist ein Armabschnitt 32d integral
an einem dem Steuersubstrat 70 gegenüberliegenden einen Ende des
zweiten Wellenabschnitts 32b des Motorelements 32 vorgesehen.
Der Armabschnitt 32b erstreckt sich von dem zweiten Wellenabschnitt 32b in
radialer Richtung nach außen.
Ein Magnet 74 ist am Außenende des Armabschnitts 32d so
angebracht, dass er zu dem Steuersubstrat 70 weist. Vier
Hallelemente 75 bis 78 sind auf dem Steuersubstrat 70 angeordnet.
Die Hallelemente 75 bis 78 erfassen eine Betriebsstellung des
Elektromotors 33, das heißt eine EIN-(Sperr)Stellung, eine ACC-Stellung,
eine EIN-Stellung oder eine ST-Stellung durch Erfassung der Position
des Magneten 74 in Antwort auf die Drehung des Rotorelements 32 durch
Betrieb des Elektromotors 33.
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In
die Steuereinheit 71 werden eingegeben Signale von dem
Bedienungsschalter 68, dem Vibrationssensor 73 und
den Hallelementen 75 bis 78 Signale von einem
Brennschalter 79, der den Druck auf ein Bremspedal durch
den Fahrer des Fahrzeugs erfasst, sowie Signale, die von einem Schaltstellungssensor 80 erfasst
werden, der eine Schaltstellung eines Getriebes (nicht gezeigt)
erfasst. Die Steuereinheit 71 gibt ein Treibersignal aus,
welches bewirkt, dass der Elektromotor 33 in Antwort auf
die eingegebenen Signale arbeitet, was wiederum bewirkt, dass die
Motortreiberschaltung 32 arbeitet.
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Das
heißt,
wenn in einem Zustand, wo der Schaltstellungsdetektor 80 eine
Parkstellung erfasst und der Bremsschalter 79 einen Druck
auf das Bremspedal erfasst, ein berechtigter Benutzer, der für den Betrieb
autorisiert ist, den Druckknopf 66 des Betätigungsabschnitts 64 drückt, gibt
die Steuereinheit 71 ein Treibersignal an die Motortreiberschaltung 72 aus,
um zu bewirken, dass der Elektromotor 33 sequenziell die
Aus-(Sperr)-Stellung, die ACC-Stellung und die EIN-Stellung zur
ST-Stellung durchläuft. Dementsprechend
wird der Zündschalter 35 eingeschaltet,
verschiebt sich die Sperrplatte 30 zu der Position zum
Außereingriff
mit der Lenkwelle 12 in einem entsperrten Zustand; und
nachdem die Brennkraftmaschine angesprungen ist, läuft der
Elektromotor 33 rückwärts zur
EIN-Stellung.
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Wenn
jedoch in einem Zustand, wo der Schaltstellungsdetektor 80 erfasst,
aber der Bremsschalter 79 keinen Druck auf das Bremspedal
erfasst, der Druckknopf 66 des Bedienungsschalters 64 gedrückt wird,
bewirkt die Steuereinheit 71, dass sich der Elektromotor 33 zur
ACC-Stellung bewegt, und wenn der Druckknopf 66 weiter
gedrückt
wird, wiederholt der Elektromotor 33 den Betrieb durch
die Aus-(Sperr)Stellung, die ACC-Stellung,
die EIN-Stellung, die AUS-(Sperr)Stellung und die ACC-Stellung in
die EIN-Stellung, was verhindert, dass die Brennkraftmaschine gestartet
wird. Auch wenn in einem Zustand, wo der Schaltstellungsdetektor 80 keine Parkstellung
erfasst, der Druckknopf 66 gedrückt wird, arbeitet der Elektromotor 33 gar
nicht.
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Wenn
in einem Zustand, wo der Elektromotor 33 in der EIN-Stellung
ist und der Schaltstellungsdetektor 77 eine Parkstellung
erfasst, der Druckknopf 66 des Betätigungsabschnitts 64 gedrückt wird,
bewirkt die Steuereinheit 71 eine Rückbewegung zur Aus-(Sperr)Stellung.
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Der
Vibrationssensor 73 erfasst eine auf das Gehäuse 16 einwirkende
Vibration in zumindest einem der Fälle – oder in der vorliegenden
Ausführung beiden
Fällen – wo die
Brennkraftmaschine in Betrieb ist und wo das Fahrzeug fährt. In
einem Zustand, wo der Vibrationssensor 73 eine Vibration
erfasst, wird verhindert, dass die Steuereinheit 71 den
Elektromotor 73 so antreibt, dass er die Sperrplatte 30 in
einer Eingriffsrichtung mit der Lenkwelle 12 verschiebt.
Daher verschiebt sich die Sperrplatte 30 niemals zur Eingriffseite
mit der Lenkwelle 12, selbst wenn der Druckknopf 66 des
Betätigungsknopfs 64 irrtümlich gedrückt wird,
wenn das Fahrzeug fährt,
sowie auch dann, wenn das Fahrzeug gestoppt ist aber die Maschine
läuft,
und wenn die Maschine bei fahrendem Fahrzeug gestoppt wird.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der ersten Ausführung
beschrieben. Der Planetengetriebemechanismus 34 ist in
dem Gehäuse 16 aufgenommen
und reduziert die Drehzahl des Elektromotors 33 und überträgt die Drehzahl
auf das Rotorelement 32. Der Planetengetriebemechanismus
enthält:
ein erstes Sonnenrad 40, das mit einer Ausgangswelle 38 des Elektromotors 33 relativ
nicht drehbar koaxial gekoppelt ist; eine Mehrzahl erster Planetenräder 41,
die mit dem ersten Sonnenrad 40 in Eingriff stehen; ein Ringrad 43,
das zu dem Gehäuse 16 fest
ist und eine Innenverzahnung 42 zum Eingriff mit den ersten
Planetenrädern 41 aufweist;
einen ersten Träger 44 zum drehbaren
Lagern der Mehrzahl erster Planetenräder 41; ein zweites
Sonnenrad 45, das koaxial zu dem ersten Sonnenrad 40 angeordnet
ist und mit dem ersten Träger 44 relativ
nicht drehbar gekoppelt ist; eine Mehrzahl zweiter Planetenräder 45,
die mit dem zweiten Sonnenrad 45 und der Innenverzahnung 42 in
Eingriff stehen; einen zweiten Träger 47, der die zweiten
Planetenräder 46 drehbar
trägt und
mit einem Ende des Rotorelements 32 relativ nicht drehbar gekoppelt
ist; sowie eine Welle 53, deren entgegengesetzte Enden
koaxial mit dem ersten Sonnenrad 40 bzw. dem Rotorelement 32 relativ
drehbar gekoppelt sind, wobei der erste Träger 44 und das zweite Sonnenrad 45 auf
der Welle 53 relativ drehbar gelagert sind.
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Das
heißt,
in dem Planetengetriebemechanismus 34 wird eine erste Drehzahluntersetzung
zwischen dem ersten Sonnenrad 40 und dem ersten Träger 44 durchgeführt, und
wird eine zweite Drehzahluntersetzung zwischen dem zweiten Sonnenrad 45, das
zum ersten Träger 44 relativ
nicht drehbar ist, und dem zweiten Träger 47 durchgeführt, sodass
die Drehzahl des Elektromotors 33 ausreichend reduziert
und auf das Rotorelement 32 übertragen wird, um hierdurch
das Sperrelement 32 so anzutreiben, dass es mit einer ausreichenden
Kraft gleitet. Das Ringrad 43 des Planetengetriebemechanismus 34 ist eine
einzelne Komponente, die gemeinsam in den ersten und zweiten Drehzahluntersetzungen
verwendet wird, um hierdurch eine Zunahme der Anzahl der Bauteile
und der Größe des Planetengetriebemechanismusses 34 zu
vermeiden.
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Auch
ist der Zündschalter 35 in
dem Gehäuse 16 aufgenommen
und ändert
die Schaltmodi in Antwort auf die Drehung des Rotorelements 32;
sowie auch der Bedienungsschalter 68 zum Ausgeben eines
Befehls an die Steuereinheit 71, die in dem Gehäuse 16 aufgenommen
ist, um den Betrieb des Elektromotors 33 zu steuern. Daher
steuert die Bedienung des Bedienungsschalters 68 den Betrieb des
Elektromotors 33, sodass die Sperrplatte 30 zwischen
einem Lenksperrzustand und einem Lenkentsperrungszustand angetrieben
wird, und es werden auch die Schaltmodi des Zündschalters 35 geändert. Die
Drehzahluntersetzung zwischen dem Elektromotor 33 und dem
Rotorelement 32 wird mit dem Planetengetriebemechanismus 34 durchgeführt, und
der Planetengetriebemechanismus 34 ist in dem Gehäuse 16 aufgenommen,
sodass die Größe des Gehäuses 16 in
der radialen Richtung des Planetengetriebemechanismus nicht zunimmt,
und auch nicht über die
Größe des herkömmlichen
Lenkschlosssystems unter Verwendung eines mechanischen Schlüssels hinaus
vorsteht. Somit wird es möglich,
im gleichen Fahrzeugtyp entweder das elektrische Lenkschlosssystem 15 mit
dem Bedienungsschalter 68 und dem Zündschalter 35 oder
ein herkömmliches
Lenkschlosssystem mit mechanischem Schlüssel zu verwenden.
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Ferner
ist das Steuersubstrat 70 in dem Gehäuse 16 aufgenommen
und dort fixiert; die Steuereinheit 71 ist auf dem Steuersubstrat 70 angeordnet, um
den Betrieb des Elektromotors 73 zu steuern; und der Vibrationssensor 73 zum
Erfassen einer in dem Gehäuse 16 erzeugten
Vibration in zumindest einem der Fälle – oder in der vorliegenden
Ausführung
beiden Fällen – wo die Brennkraftmaschine
läuft und
wo das Fahrzeug fährt.
Wenn der Vibrationssensor 73 eine Vibration erfasst, wird
verhindert, dass die Steuereinheit 71 den Elektromotor 33 so
ansteuert, dass er die Sperrplatte 30 in Eingriffsrichtung
mit der Lenkwelle 12 verschiebt. Daher bietet diese Anordnung eine
Ausfallsicherungsfunktion, die ein Verschieben der Sperrplatte verhindert,
wenn das Fahrzeug fährt. Auch
ist der Vibrationssensor 73 auf dem Steuersubstrat 70 angebracht,
das in dem Gehäuse 16 aufgenommen
und dort befestigt ist, und auf dem auch die Steuereinheit 71 angebracht
ist, wodurch sich eine Verdrahtung zum Eingeben eines Signals, das
einen Fahrzeugfahrzustand anzeigt, von außerhalb des Gehäuses 16 zur
Steuereinheit 71 erübrigt,
um die Struktur des elektrischen Lenkschlosssystems 15 zu vereinfachen
und dessen Zusammenbau zu erleichtern.
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8 zeigt
eine zweite Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Jene Teile, die denen in der ersten
Ausführung
entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und in 8 gezeigt.
Daher wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
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Ein
elektrisches Lenkschlosssystem 85 enthält ein Gehäuse 86 mit einem Gehäusehauptkörper 87 und
einer Abdeckung 88, die durch eine Mehrzahl von Schraubelementen 89 aneinander
befestigt sind. Ein Gleitloch 90 ist an einem Mittelabschnitt
in der Umfangsrichtung eines bogenförmigen Halterungsabschnitts 87a des
Gehäusehauptkörpers 87 vorgesehen,
der an der Lenksäule 11 angebracht
ist (siehe die erste Ausführung
in den 1 bis 7).
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Das
Gehäuse 86 hat
eine Endwand 91, erste bis vierte Zwischenräume 92 bis 95 und
eine andere Endwand 96 am anderen Ende, die aufeinander
folgend vom einen Ende des Gehäuses 86 (vom
rechten Ende in 8) angeordnet sind, wobei Zwischenräume dazwischen
in der Längsrichtung
des Gehäuses 16 vorgesehen
sind. Die eine Endwand 91 am einen Ende, die ersten bis
vierten Trennwände 92 bis 95 und
die andere Endwand 96 am anderen Ende sind gemeinsam zwischen
dem Gehäusehauptkörper 87 und
der Abdeckung 88 ausgebildet.
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Das
Gehäuse 86 enthält ein Rotorelement 87,
das in Antwort auf seine Drehung die Sperrplatte 30 verschiebt,
den Elektromotor 33 sowie den Planetengetriebemechanismus 34,
die Drehzahl des Elektromotors 33 reduziert und diese auf
das Rotorelement 97 überträgt.
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Der
Elektromotor 33 enthält
ein Motorgehäuse 36,
das in dem Gehäuse 86 an
einer Position zwischen der einen Endwand 91 und der ersten
Trennwand 92 aufgenommen und dort befestigt ist. Der Planetengetriebemechanismus 34 ist
in dem Gehäuse 86 an
einer Position zwischen der dritten Trennwand 93 und der
vierten Trennwand 94 aufgenommen und dort befestigt. Der
Planetengetriebemechanismus 34 enthält ein erstes Sonnenrad 40,
das koaxial mit der Ausgangswelle 38 des Elektromotors 33 relativ
nicht drehbar gekoppelt ist, eine Mehrzahl von, z. B. ein Paar,
ersten Planetenrädern 41,
die mit dem ersten Sonnenrad 40 in Eingriff stehen; ein
Ringrad 43, das an dem Gehäuse 86 befestigt ist
und eine Innenverzahnung 42 zum Eingriff mit den ersten
Planetenrädern 41 aufweist;
einen ersten Träger 44 zum drehbaren
Lagern der Mehrzahl der ersten Planetenräder 41; ein zweites
Sonnenrad 45, das koaxial zu dem ersten Sonnenrad 40 und
mit dem ersten Träger 44 relativ
nicht drehbar verbunden ist; eine Mehrzahl, von z. B. ein Paar,
zweiten Planetenrädern 46,
die mit dem zweiten Sonnenrad 45 und der Innenverzahnung 42 in
Eingriff stehen; sowie einen zweiten Planetenträger 47, der die zweiten
Planetenräder 46 drehbar
trägt und
mit einem Ende des Rotorelements 47 relativ nicht drehbar
gekoppelt ist.
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Ein
Schieber 55 ist in dem Gehäuse 16 an einer Position
zwischen der dritten Trennwand 94 und der vierten Trennwand 95 aufgenommen.
Der Schieber ist mit einer Sperrplatte 30 gekoppelt, die
in das Gleitloch 90 verschiebbar eingesetzt ist, sodass
der Schieber 55 in der Gleitrichtung der Sperrplatte 30 gleiten
kann. Der Schieber 55 hat eine Öffnung 56, die das Rotorelement 97 durchsetzt.
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Das
Rotorelement 97 enthält
integral einen ersten Wellenabschnitt 97a, einen zweiten
Wellenabschnitt 97b und einen Hubnockenabschnitt 97c.
Der erste Wellenabschnitt 97a durchsetzt drehbar die dritte
Trennwand 34. Der zweite Wellenabschnitt 97b ist
koaxial zum ersten Wellenabschnitt 97a und durchsetzt drehbar
die vierte Trennwand 95. Der Hubnockenabschnitt 97c sorgt
für eine
Verbindung zwischen dem ersten Wellenabschnitt 97a und
dem zweiten Wellenabschnitt 97b und durchsetzt die Öffnung 56 des
Schiebers 55. Eine Feder 57 ist unter Druck zwischen
der Abwicklung 88 und dem Schieber 55 in dem Gehäuse 86 eingefügt. Die
Feder 57 spannt den Schieber 55 vor, um die Innenoberfläche der Öffnung 56 in
Kontakt mit dem Hubnocken 97c an der der Sperrplatte 30 entgegengesetzten
Seite zu bringen.
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Zusätzlich ist
ein Ende des ersten Wellenabschnitts 97a des Rotorelements 97 mit
dem Mittelabschnitt des zweiten Trägers 47 des Planetengetriebemechanismus 34 relativ
nicht drehbar verbunden, wodurch die von dem Elektromotor 33 ausgegebene Drehzahl
durch den Planetengetriebemechanismus 34 reduziert und
dann auf das Rotorelement 97 übertragen wird.
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Ferner
sind das erste Sonnenrad 40 und der erste Wellenabschnitt 97a des
Rotorelements 97 mit den entgegengesetzten Enden der koaxialen
Welle 98 relativ drehbar zusammengesetzt, sodass die Welle 98 den
ersten Träger 44 und
das zweite Sonnenrad 45 relativ drehbar trägt. Das
heißt,
der erste Träger 44 und
das zweite Sonnenrad 45 sind relativ drehbar an der Welle 98 gelagert,
deren entgegengesetzte Enden koaxial mit dem ersten Sonnenrad 40 und
dem Rotorelement 97 jeweils relativ drehbar gekoppelt sind.
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Ein
Steuersubstrat 100 ist in dem Gehäuse 86 an einer Position
zwischen der vierten Trennwand 95 und der anderen Endwand 96 aufgenommen
und dort befestigt. Das Steuersubstrat 100 enthält: eine Steuereinheit
(nicht gezeigt), wie im Falle der ersten Ausführung; eine Motortreiberschaltung
(nicht gezeigt) zum Antreiben des Elektromotors 33 in Antwort auf
ein Steuersignal von der Steuereinheit; sowie ein Vibrationssensor
zum Erfassen einer in dem Gehäuse 86 erfassten
Vibration in zumindest einem der Fälle, wo die Brennkraftmaschine
gestartet wird und wo das Fahrzeug fährt. Wenn der Vibrationssensor
eine Vibration erfasst, wird verhindert, dass die Steuereinheit
den Elektromotor 33 so ansteuert, dass die Sperrplatte 30 zwischen
die Sperrstellung geschoben wird.
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Ein
Armabschnitt 97d ist integral an einem dem Steuersubstrat 100 gegenüberliegenden
Ende des zweiten Wellenabschnitts 97b des Rotorelements 97 vorgesehen.
Der Armabschnitt 32d erstreckt sich von dem zweiten Wellenabschnitt 97b in radialer
Richtung nach außen.
Ein Magnet 74 ist an der Endspitze des Armabschnitts 97d angebracht, sodass
er zu dem Steuersubstrat 100 weist. Vier Hallelemente 75 bis 78 sind
auf dem Steuersubstrat 100 angeordnet. Die Hallelemente 75 bis 78 erfassen eine
Betriebsstellung des Elektromotors 33, d. h. eine Aus-(Sperr)Stellung,
eine ACC-Stellung, eine EIN-Stellung oder eine ST-Stellung durch
Erfassung der Position des Magneten 74 in Antwort auf die
Drehung des Rotorelements 97 durch den Betrieb des Elektromotors 33.
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Das
elektrische Lenkschlosssystem 85 wird als eine Funktion
eines intelligenten Zugangssystems (smart entry system) verwendet.
Wenn ein berechtigter Benutzer identifiziert ist, wird der Elektromotor 33 von
der Steuereinheit zum Entsperren betätigt. Wenn der berechtigte
Benutzer das Fahrzeug verlässt,
werden die Türen
des Fahrzeugs verriegelt, und der Elektromotor 33 wird
durch die Steuereinheit gleichzeitig zum Verriegeln betätigt.
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Auch
in der zweiten Ausführung
ermöglicht, wie
auch in der ersten Ausführung,
der Planetengetriebemechanismus 34, dass eine erste Drehzahluntersetzung
zwischen dem ersten Sonnenrad 40 und dem ersten Träger 44 erfolgt,
und die zweite Drehzahluntersetzung zwischen dem zweiten Sonnenrad 45,
das zu dem ersten Träger 44 relativ
nicht drehbar ist, und dem zweiten Träger 47 erfolgt, sodass
die Drehzahl des Elektromotors 33 ausreichend reduziert
wird und auf das Rotorelement 97 übertragen wird um hierdurch
die Sperrplatte 30 mit ausreichender Kraft zu verschieben
und eine Zunahme der Anzahl der Komponenten und der Größe des Planetengetriebemechanismus 34 zu
vermeiden.
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Um
auch eine Ausfallsicherungsfunktion vorzusehen, die den Sperrbetrieb
des Elektromotors 33 verhindert, wenn das Fahrzeug fährt, ist
es nicht erforderlich, eine Verdrahtung zum Eingeben eines Signals
vorzusehen, das zumindest einen der Zustände „Maschine in Betrieb" und „Fahrzeug
fährt" erfasst, um die
Struktur des elektrischen Lenkschlosssystems 85 zu vereinfachen
und den Zusammenbau davon zu erleichtern.
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Ein
erfindungsgemäßes elektrisches
Lenkschlosssystem enthält
einen Planetengetriebemechanismus (34), der zwischen einem
Rotorelement (32) und einem Elektromotor (33)
vorgesehen ist, um ein Sperrelement (30) zu verschieben.
Der Planetengetriebemechanismus (34) enthält: ein
erstes Sonnenrad (40), das mit dem Elektromotor (33)
relativ nicht drehbar gekoppelt ist, ein Ringrad (43),
das an dem Gehäuse
(16) fest ist und eine Innenverzahnung (42) aufweist;
erste Planetenräder
(41), die an einem ersten Träger (44) gelagert
sind und mit dem ersten Sonnenrad (40) und der Innenverzahnung
(42) in Eingriff stehen; ein zweites Sonnenrad (45),
das mit dem ersten Träger
(44) relativ nicht drehbar gekoppelt ist; einen zweiten
Träger
(47), der mit dem Rotorelement (32) relativ nicht
drehbar verbunden ist und zweite Planetenräder (46) trägt, die
mit dem zweiten Sonnenrad (45) und der Innenverzahnung
(42) in Eingriff stehen. Entgegengesetzte Enden einer Welle (53)
sind jeweils mit dem ersten Sonnenrad (40) und dem Rotorelement
(32) relativ drehbar koaxial gekoppelt. Der erste Träger (44)
und das zweite Sonnenrad (45) sind auf der Welle (43)
relativ drehbar gelagert. Somit kann der Planetengetriebemechanismus
(34) einen zweistufig untersetzen, während eine Zunahme der Anzahl
der Bauteile und der Größe des Planetengetriebemechanismus
(34) vermieden wird.