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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Sperrgliedes
eines funktionswesentlichen Bauteils, insbesondere einer Lenksäule oder
eines Gangschalthebels eines Kraftfahrzeuges, mit einem Getriebe,
das mit dem Sperrglied in mechanischer Wirkverbindung steht, das
in eine Verriegelungsstellung und in eine Entriegelungsstellung und
umgekehrt bewegbar ist, wobei in der Verriegelungsstellung das Sperrglied
in das funktionswesentliche Bauteil eingreift, in der Entriegelungsstellung das
Sperrglied losgelöst vom funktionswesentlichen Bauteil
ist und das Getriebe einen Freilauf aufweist, bei dem das Sperrglied
in seiner jeweiligen Stellung verbleibt, während das Getriebe
aktiviert ist.
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Derartige
Vorrichtungen zum Ansteuern eines Sperrgliedes eines funktionswesentlichen
Bauteils sind insbesondere aus dem Kraftfahrzeugbereich bekannt und
werden dort erfolgreich als Sicherungseinrichtungen eingesetzt,
die eine Funktion eines Kraftfahrzeugbauteils verhindern, blockieren oder
zumindest stark einschränken.
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In
der
DE 10 2007 041 620.4 ist
beispielsweise eine Vorrichtung der genannten Art offenbart, wobei
ein Schwenkhebel, der um eine ortsfeste Achse drehbar gelagert ist,
und ein Antriebsrad vorgesehen sind, um das Sperrglied in seine
jeweilige Stellung zu bewegen. Die genannte Vorrichtung weist einen
definierten Freilauf, insbesondere Vorlauf und Nachlauf, auf, der
unter anderem durch eine Kulissenführung am Schwenkhebel
sowie am Antriebsrad ermöglicht wird.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße
Vorrichtung zur Ansteuerung eines Sperrgliedes zu schaffen, bei
der auch sehr einfache Motoren für den Antrieb des Getriebes
zum Einsatz kommen können, die über eine weniger
exakte Motorsteuerung verfügen.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 vorgeschlagen. In den abhängigen Ansprüchen
sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt.
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Dazu
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf das Getriebe
Mittel wirken, wodurch ein unendlicher Freilauf erzielbar ist. Unter
einem unendlichen Freilauf ist hierbei ein Freilauf zu verstehen,
bei dem das Getriebe sich in einem ständig aktivierten
Zustand befindet, das bedeutet, dass die Bauteile des Getriebes
sich zumindest teilweise in einem Bewegungszustand befinden, ohne
dass das Sperrglied aus der Entriegelungsstellung oder der Verriegelungsstellung
bewegt wird. Somit können auch Motoren für die
Ansteuerung des Sperrgliedes zum Einsatz kommen, die lediglich mit
einer sehr einfachen Motorsteuerung arbeiten. Obwohl das Sperrglied
seine Verriegelungsstellung oder Entriegelungsstellung längst
erreicht hat, kann der Motor problemlos im aktivierten Zustand sein,
bei dem das Getriebe angetrieben wird. Die Erfindung bietet sogar
im Extremfall die Möglichkeit, dass das Getriebe permanent
durch eine Motoreinheit aktivierbar ist, das bedeutet, dass in der
Verriegelungsstellung oder in der Entriegelungsstellung des Sperrgliedes
sich das Getriebe in einem Freilaufzustand für eine unbegrenzte
Zeit befinden kann, ohne dass es zu wesentlichen Störungen
an der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt.
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In
einer möglichen Ausführungsform der Erfindung
ist das Getriebe als mindestens ein zweistufiges Getriebe ausgeführt,
das ein Antriebsrad und einen Schwenkhebel aufweist, wobei das Antriebsrad den
Schwenkhebel antreibt und der Schwenkhebel als Abtriebselement des
Getriebes auf das Sperrglied wirkt. Hierbei kann das Antriebsrad
drehbar um eine erste Achse gelagert sein, wobei der Schwenkhebel
bewegbar um eine zweite Achse, die zur ersten Achse beabstandet
ist, angeordnet ist. Das Antriebsrad stellt hierbei die erste Stufe
und der Schwenkhebel die zweite Stufe des Getriebes dar. Der Antrieb des
Antriebsrades kann durch eine Vielzahl an Antriebseinrichtungen,
insbesondere Antriebsmotoren, bereitgestellt werden. Beispielsweise
kann ein Schrittmotor vorgesehen sein, der das Antriebsrad exakt
von einer Startposition in eine Endposition und umgekehrt bewegt,
wodurch auch entsprechend eine exakte Bewegung des Sperrgliedes
von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung und umgekehrt
erzielbar ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst
der Freilauf einen ersten Nachlauf, bei dem das Sperrglied in der
Entriegelungsstellung verbleibt, und einen zweiten Nachlauf, bei
dem das Sperrglied in der Verriegelungsstellung verbleibt. Hierbei
kann der Schwenkhebel in eine Betriebslage und mindestens in eine
Freilage gebracht werden, wobei in der Betriebslage das Antriebsrad
derart im Eingriff mit dem Schwenkhebel ist, dass eine Bewegung
des Sperrgliedes erzielbar ist. In der Freilage des Schwenkhebels
hingegen befindet sich das Getriebe im Freilauf, insbesondere im
Nachlauf, ohne dass eine Bewegung des Sperrgliedes erfolgt.
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Vorzugsweise
ist mindestens ein Rückstellelement als Mittel für
die Realisierung eines unendlichen Freilaufs vorgesehen, dass in
der Freilage auf den Schwenkhebel derart wirkt, dass der Schwenkhebel
in Richtung der Betriebslage bewegt wird. Vorteilhafterweise kontaktiert
der Schwenkhebel während seiner Freilage nur kurzzeitig
das Antriebsrad. Das Antriebsrad wiederum bewegt den Schwenkhebel
weg vom Antriebsrad, sodass eine oszillierende Bewegung des Schwenkhebels
in der Freilage, insbesondere während des Freilaufs des
Getriebes entsteht.
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In
einer möglichen Ausführungsvariante kann vorgesehen
sein, dass das Rückstellelement als Feder ausgeführt
ist, die eine Kraft auf den Schwenkhebel in seiner Freilage ausübt.
Das Getriebe kann in einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung durch ein Gehäuse umfasst sein, wobei das Gehäuse
eine Öffnung aufweist, durch die das Sperrglied zumindest
in der Verriegelungsstellung hindurchragt und das funktionswesentliche
Bauteil blockiert. Die genannte Feder kann am Gehäuse oder
direkt am Schwenkhebel befestigt sein, wobei in der Freilage die
Feder eine Bewegung des Schwenkhebels in Richtung des Antriebsrades
bewirkt.
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Ein
kompakter Bauraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird dadurch erzielt, dass das Sperrglied zumindest einen Kontaktbereich
aufweist, an dem der Schwenkhebel während der Bewegung des
Sperrgliedes angreift. Hierbei kann das Sperrglied mit einer Ausnehmung
ausgeführt sein, in die der Schwenkhebel mit einem Mitnehmerelement
vorsprungartig hineinragt. Vorzugsweise sind zwei gegenüberliegende
Kontaktbereiche am Sperrglied vorgesehen, die jeweils zu einer Seite
hin die Ausnehmung begrenzen. Während der Bewegung des Sperrgliedes
in die Entriegelungsstellung berührt das Mitnehmerelement
den ersten Kontaktbereich, wobei der Schwenkhebel sich in der Betriebslage
befindet und durch das Antriebsrad angetrieben wird.
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Vorteilhafterweise
weist der Schwenkhebel eine Verzahnung an seinem Randbereich auf,
an der das Antriebsrad, insbesondere ebenfalls mit einer Verzahnung
angreift. Anschließend verlässt der Schwenkhebel
seine Betriebslage und wird in die Freilage überführt,
bei der kurzzeitig das Antriebsrad den Schwenkhebel aus der gemeinsamen
Verzahnung wegführt. In dieser Zeit besteht kurzzeitig
kein direkter Kontakt zwischen dem Antriebsrad und dem Schwenkhebel.
In diesem kontaktlosen Zustand des Schwenkhebels drückt
das Rückstellelement wieder den Schwenkhebel zurück,
sodass eine Berührung des Antriebsrades, das im Freilauf
des Getriebes noch immer in der gleichen Richtung sich dreht, mit dem
Schwenkhebel wieder auftritt. Solange die Steuerung den Motor nicht
deaktiviert oder die Drehrichtung ändert, entsteht die
oben beschriebene oszillierende Bewegung des Schwenkhebels. Sobald
jedoch die Antriebseinheit insbesondere der Motor, der das Antriebsrad
antreibt, seine Antriebsrichtung ändert und damit auch
das Antriebsrad seine Drehrichtung verändert, um das Sperrglied
von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung oder
umgekehrt zu bewegen, drückt das Rückstellelement den
Schwenkhebel entsprechend zum Antriebrad, wodurch der Schwenkhebel
schlupffrei vom Antriebsrad mitgenommen wird und entsprechend der
zweiten Achse sich verschwenkt.
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Vorteilhafterweise
berührt während der Bewegung des Sperrglieds in
seine Verriegelungsstellung das Mitnehmerelement den zweiten Kontaktbereich.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung
kann das Getriebe mit einem Vorlauf ausgeführt sein, bei
dem während der Bewegung des Sperrgliedes von der Entriegelungsstellung
in die Verriegelungsstellung das Mitnehmerelement sich zunächst vom
ersten Kontaktbereich löst, sich anschließend innerhalb
der Ausnehmung des Sperrgliedes vom ersten Kontaktbereich weiter
entfernt bis es den zweiten Kontaktbereich berührt. Erst
wenn das Mitnehmerelement den zweiten Kontaktbereich berührt, erfolgt
eine Bewegung des Sperrgliedes von der Entriegelungsstellung in
die Verriegelungsstellung. Natürlich kann ein weiterer
Vorlauf der soeben beschriebenen Art während der Bewegung
des Sperrgliedes von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung
vorliegen. Die soeben beschriebenen Vorläufe stellen ebenfalls
Freiläufe dar, die jedoch nicht unendlich betrieben werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet
sich das Getriebe in einem deaktivierten Zustand, wobei gleichzeitig
das Sperrglied sich in einer Stellung, beispielsweise in der Entriegelungsstellung,
befindet. Soll nun eine Verriegelung vorgenommen werden, wird das
Getriebe aktiviert. Im deaktivierten Zustand des Getriebes befindet
sich das Sperrglied in seiner Freilage, wobei gleichzeitig das Rückstellelement
den Schwenkhebel gegen die Verzahnung des Antriebsrades drückt.
Das bedeutet, dass der Schwenkhebel am Antriebsrad anliegt. Wird nun
das Getriebe aktiviert, gelangt die Verzahnung des Schwenkhebels
schlupffrei in die Gegenverzahnung des Antriebsrades und die Betriebslage
des Schwenkhebels beginnt. Während der Betriebslage erfolgt
zunächst für eine definierte Zeit ein Vorlauf, bei
dem das Mitnehmerelement vom ersten Kontaktbereich entlang der Ausnehmung
zum zweiten Kontaktbereich verfährt. Bei der Kontaktierung
des Mitnehmerelementes am zweiten Kontaktbereich endet der genannte
Vorlauf. Anschließend wird das Sperrglied durch das sich
bewegende Mitnehmerelement von der Entriegelungsstellung in die
Verriegelungsstellung gebracht. Die Betriebslage des Schwenkhebels
endet dort, wo die Verzahnung des Schwenkhebels aus der Verzahnung
des Antriebsrades austritt. Genau zu diesem Zeitpunkt endet die
Betriebslage und das Getriebe – falls die Motorsteuerung
das Getriebe nicht deaktiviert – befindet sich in seinem Nachlauf.
Solange der Motor weiter aktiviert bleibt, nimmt der Schwenkhebel
seine Freilage ein, in der er die bereits beschriebene oszillierende
Hin- und Herbewegung ausführt.
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Eine
besonders einfache Ausführungsvariante kann vorsehen, dass
das Gehäuse Aufnahmebereiche aufweist, in denen Bauteile
des Getriebes, insbesondere der Motor, das Antriebsrad und der Schwenkhebel,
aufgenommen sind, wodurch eine kompakte Bauform mit wenig Bauteilen
realisiert werden kann. Vorteilhafterweise weist das Gehäuse
zumindest zwei Gehäuseschalen auf, innerhalb dieser die
Getriebebauteile sowie das Sperrglied angeordnet sind.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung kann als elektrische
Lenkungsverriegelung für Fahrzeuge zum Einsatz kommen,
wobei die Vorrichtung zudem problemlos mit insbesondere so genannten „Keyless-Entry"-Systemen
kombinierbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann von außen, beispielsweise per Funksignal oder nach
einem stattgefundenen Datenaustausch aktiviert werden. Dabei ermöglicht
die Erfindung selbstverständlich eine Rückmeldung
dahingehend, ob die betreffende Vorrichtung zuverlässig
das funktionswesentliche Bauteil, insbesondere die Lenksäule
oder den Gangschalthebel des Kraftfahrzeugs, blockiert oder nicht. Dies
kann zum Beispiel durch eine optische oder akustische Meldevorrichtung
dargestellt werden.
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Vorteilhafterweise
wird die Vorrichtung zur Ansteuerung des Sperrgliedes durch eine
Steuerelektronik überwacht, die fahrzeugseitig angeordnet sein
kann. Aus sicherheitstechnischen Gründen kann es vorteilhaft
sein, wenn neben der Erfassung des Drehweges oder Drehwinkels des
Antriebsrades auch bestimmte Positionen des Schwenkhebels oder des
Sperrgliedes erfasst werden. Dieses kann beispielsweise durch Sensoren,
insbesondere Magnetfeldsensoren, erfolgen, die das magnetische Feld
eines auf dem Antriebsrad, Schwenkhebel oder Sperrglied angebrachten
Permanentmagneten erfassen. Dadurch kann eine elektronische Steuerung
die Funktionsfähigkeit der mechanischen Kopplung zwischen
dem Antriebsrad und dem Sperrglied überwachen, so wie eine
Manipulation erkennen.
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Vorteilhafterweise
sind das Sperrglied und der Schwenkhebel aus einem Metall, insbesondere aus
Stahl, hergestellt. Die Materialdicke ist dabei so bemessen, dass
weitestgehend eine Materialzerstörung ausgeschlossen werden
kann. In einer alternativen Ausführungsform können
die genannten Bauteile in Spritzgusstechnik hergestellt sein. Vorteilhafterweise
ist das freie Ende des Sperrgliedes in seiner Kontur abgerundet
und/oder angeschrägt ausgeführt, wodurch ein Einrasten
des Sperrgliedes in eine Nut des funktionswesentlichen Bauteils
erleichtert wird.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen
beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen
und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln
für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich
sein. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung eines
Sperrgliedes einer Lenksäule, wobei das Sperrglied in einer
Entriegelungsstellung sich befindet,
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2 die
erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1,
wobei der Schwenkhebel zur Bewegung des Sperrgliedes sich in der
Betriebslage befindet,
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3 die
Vorrichtung gemäß 1, wobei das
Sperrglied in einer Verriegelungsstellung sich befindet,
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4 eine
weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in vereinfachter Darstellung,
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5 eine
weitere Ausführungsalternative der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in vereinfachter Darstellung,
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6 eine
Explosionsdarstellung der wesentlichen Bauteile der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß den 1 bis 3 und
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7 eine
Schnittansicht gemäß Schnittlinie VIII-VIII aus 2.
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Die 1 bis 3 zeigen
rein schematisch eine mögliche Ausführungsform
einer Vorrichtung 10 zur Steuerung eines Sperrgliedes 11 eines
funktionswesentlichen Bauteils 40. Bei dem Bauteil 40 handelt es
sich um eine Lenksäule 40 eines Kraftfahrzeugs. Die
Vorrichtung 10 weist ein Getriebe 20 auf, dass
mit dem Sperrglied 11 in mechanischer Kopplung steht, wobei
das Sperrglied 11 in 1 sich in
einer Entriegelungsstellung 2 befindet. Über das
Getriebe 20 ist das Sperrglied 11 aus der Entriegelungsstellung 2 in einer
Verriegelungsstellung 1 bewegbar, die in 3 dargestellt
ist. In der Verriegelungsstellung 1 ragt das Sperrglied 11 mit
seinem freien Ende in eine Nut 41 der Lenksäule 40 ein,
wodurch die Lenksäule 40 gesperrt ist. Im Gegensatz
dazu ist das Sperrglied 11 in der Entriegelungsstellung 2 losgelöst
von der Lenksäule 40.
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Das
Getriebe 20 weist ein Antriebsrad 21 auf, das
an einer ersten Achse 25 drehbar gelagert ist. Das Antriebsrad 21 weist
gemäß 6 eine Antriebsseite 21a und
eine Abtriebsseite 21b auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Antriebsseite 21a aus einem gehärteten
Kunststoff ausgeführt, wobei die Abtriebsseite 21b aus
einem metallischen Material besteht. Die Antriebsseite 21a ist
als Schneckenwelle ausgeführt, die durch ein Schneckenrad 26 eines
elektronischen Motors 24 angetrieben wird. Hierbei weist
die Antriebsseite 21a einen wesentlich größeren
Durchmesser auf als die Abtriebsseite 21b des Antriebsrades 21.
Hierdurch können hohe Drehmomente auf den Schwenkhebel 22 übertragen
werden, der im Folgenden beschrieben wird: Der Schwenkhebel 22 wird
durch das Antriebsrad 21 angetrieben, wobei der Schwenkhebel 22 als
Abtriebselement des Getriebes 20 dient. Gleichzeitig wirkt
der Schwenkhebel 22 mit einem Mitnehmerelement 23 auf
das Sperrglied 11. Der Schwenkhebel 22 ist schwenkbar
um eine zweite Achse 26 gelagert. Hierbei weist der Schwenkhebel 22 eine
Verzahnung 22a an seinem Randbereich auf, die mit der Abtriebsseite 21b des
Antriebsrades 21, die als Zahnritze) ausgeführt
ist, in Wirkverbindung steht. Ausgehend von der Entriegelungsstellung 2 aus 1 wird
das Sperrglied 11 in die Verriegelungsstellung 1 dadurch überführt,
dass die verzahnte Abtriebsseite 21b in die Verzahnung 22a des
Schwenkhebels 22 eingreift und somit den Schwenkhebel 22 im
Uhrzeigersinn um die zweite Achse 26 verschwenkt.
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Während
der Überführung des Sperrgliedes 11 in
die Verriegelungsstellung 1 gemäß 3 bewegt
sich das Sperrglied 11 translatorisch entlang einer Führung 12.
Wie insbesondere aus 6 deutlich zu erkennen ist,
ist ein Gehäuse 15 vorgesehen, das mit einer Öffnung 15a ausgeführt
ist, durch die das Sperrglied 11 in der Verriegelungsstellung 1 hindurch
ragt. Das Gehäuse 15 weist unterschiedliche Aufnahmebereiche 16 auf,
in denen die einzelnen Bauteile des Getriebes 20, insbesondere
das Antriebsrad 21 und der elektrische Motor 24 mit
seinem Schneckenrad 27 aufgenommen sind. Auch die Führung 12 für
das Sperrglied 11 ist durch das Gehäuse 15 gebildet.
Die erste Achse 25 des Antriebsrades 21 ist im
dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig und
materialeinheitlich mit dem Gehäuse 15 verbunden,
welches in 6 ebenfalls zu erkennen ist.
Die zweite Achse 26 des Schwenkhebels 22 wird
durch einen am Schwenkhebel 22 angeordneten Stift 26 realisiert,
der in eine Öffnung 17 des Gehäuses 15 hineinragt.
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Wie
in 1, 3 und 6 verdeutlicht ist,
weist das Sperrglied 11 ein Basisteil 11.1 und
ein Sperrelement 11.2 auf. Das Sperrelement 11.2 ist
relativ zum Basisteil 11.1 beweglich gelagert. Zwischen dem
Basisteil 11.1 und dem Sperrelement 11.2 ist ein Federelement 11.3 angeordnet.
Falls beim Verriegeln das Sperrglied 11, insbesondere das
Sperrelement 11.2 nicht in die Nut 41 der Lenksäule 40 verfahren kann
(welches nicht explizit dargestellt ist), da beispielsweise der
Zahn der Lenksäule 40 unmittelbar am Ausgang der
Führung 12 sich befindet, kontaktiert das Sperrelement 11.2 den
Zahn, wobei gleichzeitig das Federelement 11.3 durch das
heruntergefahrene Basiselement 11.1 zusammengedrückt
wird. Durch dieses mehrteilige Sperrglied 11 wird verhindert,
dass bei einer oben genannten Fehlstellung der Lenksäule 40 eine
Zerstörung, Bruch etc. am Sperrglied 11, an der
Lenksäule 40 und/oder an einem Bauteil des Getriebes 20 entsteht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Basisteil 11.1 an
der der Lenksäule 40 zugewandten Seite hülsenartig
ausgeführt, in die zumindest teilweise das Sperrelement 11.2 hineinragt.
Zusätzlich weist das Sperrelement 11.2 ein Langloch
auf, in das ein Stift des Gehäuses 15 hineinragt.
Hierdurch wird eine verbesserte Führung des Sperrgliedes 11 bewirkt.
Alternativ dazu kann das Sperrelement 11.2 durch ein Befestigungselement,
insbesondere durch einen Stift des Basisteils 11.1 gehalten
sein, wodurch zwar das Sperrelement 11.2 relativ zum Basisteil 11.1 beweglich
ist, jedoch das Sperrelement 11.2 nicht aus dem Basisteil 11.1 fallen
beziehungsweise vom Basisteil 11.1 sich nicht lösen
kann.
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Des
Weiteren weist das Sperrglied 11 zwei Kontaktbereiche 13a, 13b auf,
die jeweils zu einer Seite hin eine Ausnehmung 14 des Sperrgliedes 11 begrenzen.
Die Ausnehmung 14 stellt eine nutförmige Vertiefung
am Sperrglied 11 dar. In der Entriegelungsstellung 2 aus 1 liegt
das Mitnehmerelement 23 am ersten Kontaktbereich 13a an,
wobei das Mitnehmerelement 23 gleichzeitig in die Ausnehmung 14 hineinragt.
Während sich nun der Schwenkhebel 22 – angetrieben
durch das Antriebsrad 21 – im Uhrzeigersinn um
die zweite Achse 26 verschwenkt, löst sich das
Mitnehmerelement 23 vom Kontaktbereich 13a, durchläuft
die Ausnehmung 14 in Richtung der Öffnung 15a des
Gehäuses 15 und tritt nach kurzer Zeit in Kontakt
mit dem zweiten Kontaktbereich 13b des Sperrgliedes 11.
Während das Mitnehmerelement 23 ausgehend vom
ersten Kontaktbereich 13a zum zweiten Kontaktbereich 13b sich
bewegt, verbleibt das Sperrglied 11 in seiner Entriegelungsstellung 2,
das bedeutet, dass keine Bewegung des Sperrgliedes 11 erfolgt.
Das aktivierte Getriebe 20, bei dem sowohl das Antriebsrad 21 als
auch der Schwenkhebel 22 in Bewegung ist, weist somit einen definierten
Vorlauf auf, bei dem es zu keiner Kraftübertragung vom
Getriebe 20 insbesondere vom Schwenkhebel 22 auf
das Sperrglied 11 kommt. Erst bei einer Kontaktierung des
Mitnehmerelementes 23 mit dem zweiten Kontaktbereich 13b und
einer weiteren Verschwenkung des Schwenk hebels 22 im Uhrzeigersinn,
erfolgt eine translatorische Bewegung des Sperrgliedes 11 aus
seiner Entriegelungsstellung 1 in die Verriegelungsstellung 2 gemäß 3.
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Gemäß 2 befindet
sich der Schwenkhebel 22 in der Betriebslage 3,
bei der die Abtriebsseite 21b des Antriebsrades 21 im
Eingriff mit der Verzahnung 22a des Schwenkhebels 22 ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiels
erfolgt während der Betriebslage 3 des Schwenkhebels 22 der
bereits beschriebene Vorlauf, bei dem das Mitnehmerelement 23 in
der Ausnehmung 14 vom ersten Kontaktbereich 13a zum
zweiten Kontaktbereich 13b verfährt, ohne dass
das Sperrglied 11 sich aus seiner Entriegelungsstellung 2 bewegt.
Anschließend erfolgt die Kontaktierung des Mitnehmerelementes 23 mit
dem ersten Kontaktbereich 13a, wodurch eine gezielte Bewegung
des Sperrgliedes 11 bewirkt wird, welches immer noch die
Betriebslage 3 des Schwenkhebels 22 darstellt.
Solange die Abtriebsseite 21b im Eingriff mit der Verzahnung 22a des Schwenkhebels 22 ist
und eine kontinuierliche Bewegung des Schwenkhebels 22 erzielt
wird, liegt die oben beschriebene Betriebslage 3 des Schwenkhebels 22 vor.
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In 3 nimmt
der Schwenkhebel 22 eine Freilage 4 ein, in der
die Verzahnung 22a des Schwenkhebels 22 nicht
mehr im direkten Eingriff mit der Verzahnung des Antriebsrades 21 ist.
Die Verriegelungsstellung 1 des Sperrgliedes 11 ist
nun erreicht, wobei das Getriebe 20 noch aktiviert sein kann,
das bedeutet, dass der elektrische Motor 24 noch das Antriebsrad 21 antreiben
kann. Die Verzahnung 22a des Schwenkhebels 22 verlässt
in dieser Position gemäß 3 den Eingriff
mit der Verzahnung der Abtriebsseite 21b. Wie in 1 bis 3 dargestellt
ist, ist ein Rückstellelement 5 vorgesehen, das – rein
schematisch dargestellt – am Gehäuse 15 angeordnet
ist. Nachdem der Schwenkhebel 22 den unmittelbaren Eingriff
mit der Verzahnung der Abtriebsseite 21b verlassen hat,
wechselt der Schwenkhebel 22 von der Betriebslage 3 in
die Freilage 4.
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In
der Freilage 4 gemäß 3 drückt
bei einem weiter aktivierten Motor 24 die Abtriebsseite 21b den
Schwenkhebel 22 aus der gemeinsamen Verzahnung weg, wodurch
kurzzeitig der Kontakt zwischen der Verzahnung 22a des
Schwenkhebels 22 und der Abtriebsseite 21b sich
löst. In der Freilage 4 des Schwenkhebels 22 bewirkt
das Rückstellelement 5 hingegen, dass der Schwenkhebel 22 zurück
in Richtung der Betriebslage 3, insbesondere in Richtung
der Verzahnung der Abtriebsseite 21b, bewegt wird. Solange
die Drehrichtung des elektrischen Motors 24 beibehalten
wird, drückt das Rückstellelement 5,
das als Feder ausgeführt ist, den Schwenkhebel 22 zurück
zum Antriebsrad 21, bis die Verzahnung 22a des
Schwenkhebels 22 die Abtriebsseite 21b kontaktiert.
Jedoch gelangt der Schwenkhebel 22 nicht in die Betriebslage 3,
sondern verbleibt in der Freilage 4, bei der das Antriebsrad 21 wiederum
den Schwenkhebel 22 wegdrückt und der Schwenkhebel 22 somit
wiederum kurzzeitig losgelöst zum Antriebsrad 21 ist.
Es entsteht somit eine oszillierende Bewegung des Schwenkhebels 22,
bei der das Rückstellelement 5 den Schwenkhebel 22 gegen
den Uhrzeigersinn um die zweite Achse 26 in Richtung des
Antriebsrades 21 drückt und bei Kontaktierung
des Schwenkhebels 22 mit dem Antriebsrad 21 die
Abtriebsseite 21b wiederum den Schwenkhebel 22 im Uhrzeigersinn
um die zweite Achse 26 aus der gemeinsamen Verzahnung führt.
Solange die Motorsteuerung den elektrischen Motor 24 nicht
abschaltet bzw. die Drehrichtung des elektrischen Motors 24 ändert,
ist ein unendlicher Nachlauf des Getriebes 20 möglich,
bei der der Schwenkhebel 22 eine Hin- und Herbewegung um
wenige Winkelgrade durchführt.
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Erfolgt
nun eine Zurückbewegung des Sperrgliedes 11 von
der Verriegelungsstellung 1 in die Entriegelungsstellung 2 wird
der elektrische Motor 24 in einer entgegen gesetzten Drehrichtung
betrieben, bei der das Antriebsrad 21 nun im Uhrzeigersinn
um die erste Achse 25 sich dreht. Hierdurch wird der Schwenkhebel 22 gegen
den Uhrzeigersinn um die zweite Achse 26 verschwenkt. Analog
zur Bewegung des Sperrgliedes 11 von der Entriegelungsstellung 2 in
die Verriegelungsstellung 1 verlässt das Mitnehmerelement 23 den
Kontakt mit dem zweiten Kontaktbereich 13b und durchläuft
die Ausnehmung 14 des Sperrgliedes 11, welches
wiederum den Vorlauf des Getriebes 20 darstellt. Erst wenn
das Mitnehmerelement 23 den ersten Kontaktbereich 13a kontaktiert,
erfolgt eine Kraftübertragung auf das Sperrglied 11 nach
oben, sodass eine entsprechende Bewegung des Sperrgliedes 11 entlang
der Führung 12 in die Entriegelungsstellung 2 erfolgen
kann. Während sich der Schwenkhebel 22 in seiner
Betriebslage 3 befindet, wird das Sperrglied 11 – nach
einem gewissen Vorlauf, bei dem das Sperrglied 11 unbewegt sich
in der Führung 12 befindet – in die Entriegelungsstellung 2 gebracht.
Ab einem definierten Drehwinkeibereich des Schwenkhebels 22 verlässt
der Schwenkhebel 22 seine Betriebslage 3 und wird
in die Freilage 4 gemäß 1 geführt.
Auch in dieser Freilage 4 kann der Schwenkhebel 22 eine
oszillierende Bewegung ausführen, solange der elektrische Motor 24 seine
Drehrichtung beibehält. Das Rückstellelement 5 übt
eine Kraft auf den Schwenkhebel 22 aus, sodass der Schwenkhebel 22 mit
dem Uhrzeigersinn um die zweite Achse 26 bewegt wird, bis die
Verzahnung 22a des Schwenkhebels 22 in Kontakt
mit der Abtriebsseite 21b kommt. Die Abtriebsseite 21b des
Antriebsrades 22 sorgt wiederum dafür, dass der
Schwenkhebel 22 gegen den Uhrzeigersinn um die zweite Achse 26 verschwenkt
wird. Auch in dieser Freilage 4 ist ein unendlicher Nachlauf
denkbar, bei dem das Sperrglied 11 in der Entriegelungsstellung 2 verbleibt.
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Ein
besonders kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 10 wird dadurch erreicht, dass gemäß dem
Ausführungsbeispiel aus 1 bis 3 das
Sperrglied 11 eine weitere Ausnehmung 19 aufweist,
die an der einen Seite durch den zweiten Kontaktbereich 13b begrenzt
ist und an der gegenüberliegenden Seite mit einem Stufenelement 19b ausgeführt
ist. Die beiden Ausnehmungen 14, 19 bilden somit
einen treppenförmigen Verlauf am Sperrglied 11.
Die Ausnehmung 14, in die das Mitnehmerelement 23 hineinragt,
ist tiefer als die benachbarte Ausnehmung 19 ausgeführt.
In der Freilage 4 gemäß 3 befindet
sich der Schwenkhebel 22 in der zweiten Ausnehmung 19,
wobei das Mitnehmerelement 23 in die erste Ausnehmung 14 hineinragt.
Wird der Schwenkhebel 22 aus seiner Position gemäß 3 in
die Position gemäß 1 bewegt,
schwenkt der Schwenkhebel 22 aus der Ausnehmung 19 heraus. Wie 7 besonders
verdeutlicht, wird die kompakte Bauform dadurch erreicht, dass der
Schwenkbereich des Schwenkhebels 22 unterhalb der Antriebsseite 21a verläuft.
Die Ausnehmung 19 am Sperrglied 11 bietet dem
Schwenkhebel 22 in der Position gemäß 3 entsprechend
Raum, wobei die Oberseite 11a des Sperrgliedes 11 zur
Oberseite 22b des Schwenkhebels 22 fluchten. Hierdurch
wird eine kompakte Einheit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 10 erzielt.
-
In
den 4 und 5 sind weitere Ausführungsalternativen
dargestellt, wobei in 4 eine Schenkelfeder 5 als
Rückstellelement 5 vorgesehen ist, die an der
zweiten Achse 26 befestigt ist. Die freien Enden der Schenkelfeder 5 stützen
sich an Anschlagflächen 18a des Gehäuses 15 ab.
Wird beispielsweise der Schwenkhebel 22 gegen den Uhrzeigersinn
um die zweite Achse 26 verschwenkt, um das nicht dargestellte
Sperrglied in die Entriegelungsstellung 2 zu bringen, verlässt
der Schwenkhebel 22 in einem definierten Winkelbereich
seine Betriebslage und kontaktiert in der Freilage den oberen Schenkel der
Schenkelfeder 5, die wiederum eine Kraft auf den Schwenkhebel 22 ausübt,
wodurch der Schwenkhebel 22 wieder zurück im Uhrzeigersinn
um die Drehachse 26 zum Antriebsrad bewegt wird. Dieser
Nachlauf des Getriebes im Entriegelungszustand 1 des Sperrgliedes
entspricht im Wesentlichen dem Nachlauf der bereits im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 bis 3 beschrieben
ist. Der untere Bereich der Schenkelfeder 5 übt
ebenfalls in der Freilage des Schwenkhebels 22 eine Kraft
in Richtung des Antriebsrades auf den Schwenkhebel 22 aus,
wodurch ebenfalls eine oszillierende Bewegung des Schwenkhebels 22 entsteht.
-
In
der 5 sind zwei Rückstellelemente 5 vorgesehen,
die am Schwenkhebel 22 befestigt sind. In der Freilage 4 des
Schwenkhebels 22 während des Nachlaufs des Getriebes
kontaktieren die Federelemente 5 die Anschlagflächen 18b des
Gehäuses, wodurch eine entsprechende Rückstellkraft
auf den Schwenkhebel 22 ausgeübt wird und die
bereits beschriebene oszillierende Bewegung des Schwenkhebels 22 entsteht.
Die Rückstellelemente 5 sind in 5 als
Druckfedern ausgeführt.
-
In
der Regel sollte das Getriebe 20 gemäß aller
dargestellten Ausführungsbeispiele derart betrieben werden,
dass beim Erreichen der jeweiligen Stellung 1, 2 des
Sperrgliedes 11 die Motorsteuerung den Motor 24 deaktiviert.
Aufgrund des unendlichen Nachlaufs, der durch die vorliegende Erfindung
bereit gestellt wird, ist ein exakter Zeitpunkt zur Deaktivierung
des Motors 24 nicht erforderlich. Wünschenswert
ist jedoch, dass eine Deaktivierung des Motors 24 möglichst
zeitnah mit dem Erreichen der jeweiligen Stellung 1, 2 des
Sperrgliedes 11 erfolgt.
-
- 1
- Verriegelungsstellung
- 2
- Entriegelungsstellung
- 3
- Betriebslage
- 4
- Freilage
- 5
- Mittel,
Rückstellelement, Feder
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Sperrglied
- 11a
- Oberseite
des Sperrgliedes
- 11.1
- Basisteil
der Sperrgliedes
- 11.2
- Sperrelement
des Sperrgliedes
- 11.3
- Feder
- 12
- Führung
- 13a
- Kontaktbereich,
erster Kontaktbereich
- 13b
- Kontaktbereich,
zweiter Kontaktbereich
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Gehäuse
- 15a
- Öffnung
- 16
- Aufnahmebereich
- 17
- Öffnung
(für die zweite Achse 26)
- 18a
- Anschlagfläche
- 18b
- Anschlagfläche
- 19
- Ausnehmung
- 19b
- Stufenelement
- 20
- Getriebe
- 21
- Antriebsrad
- 21a
- Antriebsseite
- 21b
- Abtriebsseite
- 22
- Schwenkhebel
- 22a
- Verzahnung
- 22b
- Oberseite
des Schwenkhebels
- 23
- Mitnehmerelement
- 24
- elektrischer
Motor
- 25
- erste
Achse
- 26
- zweite
Achse
- 27
- Schneckenrad
- 40
- funktionswesentliches
Bauteil, Lenksäule
- 41
- Nut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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