DE102008031217A1

DE102008031217A1 - Sperrvorrichtung mit einem Sperrglied zur Sperrung eines funktionswesentlichen Bauteils

Info

Publication number: DE102008031217A1
Application number: DE102008031217A
Authority: DE
Inventors: Horst Zillmann; Robert Huber
Original assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Current assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: DE102008031217B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sperrvorrichtung mit einem Sperrglied (10) zur Sperrung eines funktionswesentlichen Bauteils (20), insbesondere einer Lenksäule (20) oder eines Gangschalthebels eines Kraftfahrzeuges, mit einem Getriebe, das mit dem Sperrglied (10) in mechanischer Wirkverbindung steht, wobei das Getriebe wenigstens ein huberzeugendes Übertragungsglied (30) aufweist, das das Sperrglied (10) zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung bewegt, wobei das Sperrglied (10) einen durch das Übertragungsglied (30) zwangsbewegten ersten Sperrgliedteil (10.1) und einen mit dem funktionswesentlichen Bauteil (20) zusammenwirkenden zweiten Sperrgliedteil (10.2) aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass am ersten Sperrgliedteil (10.1) ein Federelement (40) angeordnet ist, das nach Art einer Sperrklinke ausgeführt ist und zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeposition federelastisch bewegbar ist und in der Sperrposition das zweite Sperrgliedteil (10.2) in der Bewegung relativ zum ersten Sperrgliedteil (10.1) blockiert.

Description

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Sperrvorrichtung mit einem Sperrglied zur Sperrung eines funktionswesentlichen Bauteils, insbesondere einer Lenksäule oder eines Gangschalthebels eines Kraftfahrzeuges. Die Sperrvorrichtung weist ein Getriebe auf, das mit dem Sperrglied in mechanischer Wirkverbindung steht, wobei das Getriebe wenigstens ein huberzeugendes Übertragungsglied besitzt, welches das Sperrglied zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung bewegt. Das Sperrglied setzt sich zusammen aus wenigstens einem ersten Sperrgliedteil, das durch das Übertragungsglied zwangsbewegt wird und einen mit dem funktionswesentlichen Bauteil zusammenwirkenden zweiten Sperrgliedteil.
Aus dem Stand der Technik sind Sperrvorrichtungen mit einem Sperrglied bekannt, die zur Blockierung einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges ausgebildet sind, die dann aktiviert werden, wenn das Fahrzeug außer Betrieb gesetzt wird. Das Sperrglied wird in die Verriegelungsstellung überführt, in der es beispielsweise in eine Aussparung in der Lenksäule einrastet. Befindet sich die Lenksäule bzgl. ihrer Drehstellung in einer Fehlstellung, so dass das Sperrglied nicht in eine Aussparung einrasten kann, sondern beispielsweise auf einen hervorstehenden Teil der Lenksäule auftrifft, kann die wirksame Blockierung der Lenksäule erst nach einer korrigierenden Drehbewegung der Lenksäule erfolgen. Unabhängig von der Rastposition des zweiten Sperrgliedteiles in der Lenksäule wird der erste Sperrgliedteil durch das Übertragungsglied von der Entriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung zwangsbewegt, so dass eine Relativbewegung zwischen dem ersten Sperrgliedteil und dem zweiten Sperrgliedteil erfolgt. Befindet sich folglich der erste Sperrgliedteil, der durch das Übertragungsglied zwangsbewegt ist, in der Verriegelungsstellung und trifft zugleich der zweite Verriegelungsteil auf eine Lenksäule, die sich in der Fehlstellung befindet und das zweite Sperrgliedteil nicht in die Aussparung in der Lenksäule einrasten kann, so befindet sich die Sperrvorrichtung in der Zwischenstellung, wobei die Verriegelungsstellung durch eine Druckfeder nachträglich eingenommen wird, die das zweite Sperrgliedteil gegenüber dem ersten Sperrgliedteil in Richtung zur Lenksäule vorspannt und das zweite Sperrgliedteil in die Aussparung bewegt.
Folglich ist das zweite Sperrgliedteil nicht zwangsgeführt und lediglich durch die Kraft der Druckfeder beaufschlagt. Es hat sich gezeigt, dass durch gezielte Schwingungsanregung der Sperrvorrichtung, beispielsweise durch Hammerschläge auf das System aus Sperrvorrichtung und der Lenksäule, dass das zweite Sperrgliedteil derart in Schwingung versetzt werden kann, dass dieses aus der Verriegelungsstellung in die Zwischenstellung überführt werden kann, ohne die Sperrvorrichtung gemäß ihrer regelmäßigen Funktion zu betätigen. Folglich kann durch Fremdeinwirkung unberechtigter Personen die Sperrvorrichtung zur Sperrung einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges außer Funktion gesetzt werden. Ferner ist die Manipulation durch Magnete bekannt, mit der das zweite Sperrgliedteil ebenfalls aus der blockierenden Wirkverbindung zur Lenksäule gelöst werden kann.
Aus der JP 2005-319875 ist eine Sperrvorrichtung bekannt, mit der über ein Sperrglied eine Lenksäule blockiert werden kann. Um ein unberechtigtes Zurückziehen des zweiten Sperrgliedteiles aus der Verriegelungsstellung zu verhindern, wird hierin eine Gelenkmechanik vorgeschlagen, die das zweite Sperrgliedteil in Richtung zur Lenksäule nach Art einer Sperrklinke arretiert. Die Gelenkmechanik ist derart gesteuert, dass sich beide Sperrgliedteile in die Verriegelungsstellung bewegen lassen, und im Falle einer Fehlstellung der Lenksäule kann die Nachgiebigkeit der Druckfeder die Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Sperrgliedteil ausgleichen. Dabei nimmt die Sperrvorrichtung eine Zwischenstellung ein, wobei die Gelenkmechanik die Sperrklinke derart ansteuert, dass diese nicht einrastet und in einer Zwischenstellung verbleibt. Erst wenn die Fehlstellung der Lenksäule korrigiert wird und der zweite Sperrgliedteil in die Verriegelungsstellung gelangen kann, rastet die Sperrklinke ein und das zweite Sperrgliedteil ist nur über das erste Sperrgliedteil wieder von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung überführbar. Nachteilhafterweise ist die Gelenkmechanik aufwendig ausgestaltet und umfasst mehrere Einzelteile, die zudem aufwendig montiert werden müssen. Des Weiteren verursacht die Gelenkmechanik in ihrer Bewegung unerwünschte Geräusche, die vom Fahrer des Kraftfahrzeuges wahrgenommen werden können.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Sperrvorrichtung zur Sperrung einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei der die oben genannten Nachteile vermieden werden und die insbesondere einen einfachen Aufbau mit einer minimalen Anzahl von Einzelteilen aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen aufgeführt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass am ersten Sperrgliedteil ein Federelement angeordnet ist, das nach Art einer Sperrklinke ausgeführt ist und zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeposition federelastisch bewegbar ist und in der Sperrposition das zweite Sperrgliedteil in der Bewegung relativ zum ersten Sperrgliedteil blockiert. Erfindungsgemäß wird ein Federelement vorgeschlagen, das als einzelnes Bauteil die Sicherung des zweiten Sperrgliedteiles in der Verriegelungsstellung ermöglicht. Das Federelement ist an einem ersten Ende fest am ersten Sperrgliedteil befestigt, wobei das gegenüberliegende zweite Ende des Federelementes frei beweglich ist. Die freie Beweglichkeit des zweiten Endes des Federelementes ergibt sich durch die federelastische Beweglichkeit des Federelementes selbst. Folglich ist das Federelement zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeposition federelastisch bewegbar, wobei die Sperrposition eine Relativbewegung des zweiten Sperrgliedteiles in Richtung des ersten Sperrgliedteiles verhindert, die hingegen in der Freigabeposition freigegeben ist.
Eine Weiterführung der erfindungsgemäßen Sperrvorrichtung weist eine Führungseinrichtung auf, mit der das Federelement zusammenwirkt, wobei die Führungseinrichtung das Federelement zwischen der Sperrposition und der Freigabeposition federelastisch verformt. Die Führungseinrichtung kann nach Art einer Kulissenführung ausgeführt und relativ zum Sperrglied ruhend angeordnet sein. Die Führungseinrichtung weist eine Führungsbahn auf, die sich in einen ersten Führungsbahnabschnitt und in einen zweiten Führungsbahnabschnitt unterteilt.
Gemäß einer weiterführenden Ausführungsform der Führungseinrichtung kann diese als eine Aussparung in einem Gehäuse ausgebildet sein, dass durch das Gehäuse der Sperrvorrichtung gebildet ist. In dem Gehäuse sind folglich die Sperrvorrichtung und das Sperrglied aufgenommen, das sich abhängig von der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung verschieden weit aus einer Öffnung im Gehäuse heraus erstreckt. Das Gehäuse ist relativ zum Sperrglied ruhend angeordnet, so dass die Führungseinrichtung ebenfalls gegenüber der Bewegung des Sperrgliedes und folglich des Federelementes unbeweglich angeordnet ist. Über die Führungsbahnabschnitte der Führungsbahn kann das Federelement federelastisch zwischen der Sperrposition und der Freigabeposition verformt werden, indem das Federelement an der Führungsbahn entlang gleitet. Durch die Relativbewegung des Sperrgliedes gegenüber der Führungseinrichtung ergibt sich folglich abhängig von der Position des ersten Sperrgliedteiles, an dem das Federelement angeordnet ist, die jeweils geforderte Freigabe- oder Sperrposition des Federelementes.
Vorteilhafterweise ist das Federelement als Blattfeder ausgeführt und in einer Federrichtung federelastisch verformbar. Damit ergibt sich eine definierte Bewegungsbahn des Federelementes, das sich in einer Ebene bewegen kann, wobei eine Bewegung des Federelementes aus der Ebene heraus verhindert ist. Das Federelement ist in einer Federaufnahme aufgenommen, die im ersten Sperrgliedteil ausgebildet ist. Die Federaufnahme kann ohne weitere Aufnahmemittel als selbsthaltende Aufnahme ausgeführt sein, so dass das Federelement lediglich über einen geometrischen Formschluss im ersten Sperrgliedteil gehalten ist. Die Federaufnahme ist im ersten Sperrgliedteil derart ausgebildet, dass das Federelement in seiner Längserstreckung in Richtung des zweiten Sperrgliedteiles weist. Folglich kann das Federelement die Funktion einer Sperrklinke übernehmen, in dem es mit dem zweiten, freien Ende in der Sperrposition gegen das zweite Sperrgliedteil stößt und in der Freigabeposition durch die Führungseinrichtung derart federelastisch verschwenkt wird, dass das freie Ende des Federelementes nicht gegen das zweite Sperrgliedteil anstößt und dieses in Richtung des ersten Sperrgliedteiles beweglich ist.
Eine mögliche Ausführungsform der Verrastung des Sperrgliedes in der Lenksäule besteht darin, die Lenksäule mit Ausnehmungen zu versehen, in die das Sperrglied einrasten kann. Die Ausnehmungen können gleichverteilt auf dem Umfang der Lenksäule angeordnet sein, wobei die Lenksäule häufig einen Zahnkranz aufweist und das Sperrglied in eine Lücke zwischen zwei Zähnen verrastet wird. Ferner sind Lenksäulen bekannt, die in ihrer zylinderförmigen Grundstruktur eine Planfläche aufweisen, so dass eine Aussparung entsteht. Das Sperrglied wird in tangentialer Anordnung zur zylinderförmigen Lenksäule in der Aussparung eingesetzt, um die Verriegelungsstellung zu bilden. Eine Drehung der Lenksäule ist so lange vermieden, bis das Sperrglied aus der Aussparung wieder zurückbewegt wird.
In einer weiteren Ausführungsform weist der zweite Sperrgliedteil eine Sperrfläche auf, gegen die das Federelement nach Art der obenstehend beschriebenen Sperrklinke endseitig anstößt, um die Sperrposition zu bilden. Diese kann dann gebildet werden, wenn der erste Sperrgliedteil durch das Übertragungsglied in die Verriegelungsstellung gebracht ist und das zweite Sperrgliedteil in die Ausnehmung eingerastet ist, die in der Lenksäule ausgebildet ist. Damit kann ein fremd verursachter Rückzug des Sperrgliedes aus der Ausnehmung in der Lenksäule verhindert werden, da durch das Federelement eine Relativbewegung des zweiten Sperrgliedteiles gegenüber dem ersten Sperrgliedteil nicht mehr möglich ist.
Das Federelement gleitet bei Bewegung des Sperrgliedes zwischen der Entriegelungsstellung und der Verriegelungsstellung an der Führungsbahn der Führungseinrichtung entlang, wobei der erste Führungsbahnabschnitt derart ausgebildet ist, dass das Federelement durch seine federelastische Vorspannung zur endseitigen Anlage an der Sperrfläche kommt, wenn sich der erste Sperrgliedteil und der zweite Sperrgliedteil in der Verriegelungsstellung befinden. In dieser Anordnung kann das zweite Sperrgliedteil nicht durch Fremdeinwirkung aus der Verriegelungsstellung überführt werden, da nur das erste und das zweite Sperrgliedteil gemeinsam wieder in die Entriegelungsstellung überführt werden können.
Bewegen sich der erste und der zweite Sperrgliedteil gleichermaßen in Richtung der Verriegelungsstellung, so gleitet das Federelement zunächst über den zweiten Führungsbahnabschnitt entlang und gelangt dann in den ersten Führungsbahnabschnitt. Der zweite Führungsbahnabschnitt lenkt das Federelement in Richtung zur Sperrposition ab, wobei sich der erste Führungsbahnabschnitt in Bezug auf den zweiten Führungsbahnabschnitt in einer anderen Ebene erstreckt, so dass das Federelement durch eine federelastische Bewegung in die Sperrposition gelenkt wird. Die Sperrposition kann nur dann eingenommen werden, wenn der zweite Sperrgliedteil in der Aussparung der Lenksäule einrastet.
Weiterführend weist der zweite Sperrgliedteil eine Rastfläche auf, gegen die das Federelement mittels der Führungseinrichtung zur Anlage bringbar ist und seine Freigabeposition annimmt, wenn der erste Sperrgliedteil durch das Übertragungsglied in die Verriegelungsstellung gebracht wird und der zweite Sperrgliedteil nicht in die Aussparung in der Lenksäule zum Einrasten gelangt. Stößt das zweite Sperrgliedteil auf einen Zahn oder eine Erhebung zwischen zwei Aussparungen der Lenksäule, so wird die Bewegung des zweiten Sperrgliedteiles vorzeitig unterbrochen. Durch diese Fehlstellung der Lenksäule nimmt die Sperrvorrichtung eine Zwischenstellung ein, in der zwar der erste Sperrgliedteil bereits in der Verriegelungsstellung positioniert ist, jedoch der zweite Sperrgliedteil noch nicht in die Aussparung eingerastet ist. Hierfür weist der zweite Sperrgliedteil die Rastfläche auf, gegen die das Federelement zur Anlage kommt, wenn die Rastfläche in den Bewegungsabschnitt des Federelementes im Übergang des zweiten Führungsbahnabschnittes zum ersten Führungsbahnabschnitt gelangt. Die Rastfläche kann nur dann in den Zwischenbereich zwischen den Führungsbahnabschnitten gelangen, wenn der zweite Sperrgliedteil beispielsweise gegen einen Zahn auf der Lenksäule zur Anlage kommt. Folglich kann das Federelement nicht gegen die Sperrfläche geführt werden, da dieses bereits zuvor an der Rastfläche zur Anlage kommt.
Zwischen dem ersten Sperrgliedteil und dem zweiten Sperrgliedteil ist eine Druckfeder angeordnet, wobei das zweite Sperrgliedteil im ersten Sperrgliedteil beweglich aufgenommen ist und das zweite Sperrgliedteil durch die Druckfeder in Richtung der Lenksäule vor dem ersten Sperrgliedteil bewegt und vorgespannt ist. Wird nun die Lenksäule leicht verdreht, so kann die Druckfeder den zweiten Sperrgliedteil in einer Aussparung in der Lenksäule bewegen, so dass zugleich das Federelement von der Rastfläche auf die Sperrfläche bewegt wird. Dies geschieht durch die federelastische Vorspannung des Federelementes, und da sich das Sperrglied gegenüber der Führungseinrichtung bereits in der Verriegelungsstellung befindet, wird der Übergang des Federelementes von der Rastfläche auf die Sperrfläche nicht durch den zweiten Führungsbahnabschnitt verhindert, da das Ende des Federelementes bereits im Bereich des ersten Führungsabschnittes liegt. Weiterführend ist vorgesehen, dass das Federelement eine Führungsanformung aufweist, über die das Federelement an der Führungsbahn entlang gleitet. Diese Führungsanformung kann einen ausgeklinkten Bereich der Blattfeder betreffen, so dass sich nur die Führungsanformung in die Führungseinrichtung hinein erstreckt und an der Führungsbahn entlang läuft.
Zur Erhöhung der Sicherheit gegen eine Manipulation der Sperrvorrichtung wird vorgeschlagen, dass wenigstens das Federelement oder auch das zweite Sperrgliedteil aus einem nicht magnetischen Material besteht. Ferner kann vorgeschlagen werden, das zweite, frei bewegliche und lediglich durch die Druckfeder vorgespannte Sperrgliedteil in der Verriegelungsstellung mit einem weiteren Federelement derart in der Linearführung vorzuspannen, dass eine Mindestkraft aufgewendet werden muss, um das zweite Sperrgliedteil zu bewegen. Damit ist eine Bewegung des zweiten Sperrgliedteiles durch einfache äußere Schwingungsanregung, beispielsweise durch Hammerschläge, erschwert. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit gegen eine Manipulation der Sperrvorrichtung wird vorgeschlagen, dass die Aussparung im Gehäuse zur Bildung der Führungseinrichtung zur Gehäuseaußenseite hin geschlossen ausgeführt ist, um eine Fremdeinwirkung auf das Federelement zwischen der Sperrposition und der Freigabeposition zu verhindern.
Eine mögliche Ausführungsform des Getriebes der Sperrvorrichtung kann ein Übertragungsglied mit einer Steuerkurve aufweisen, in der ein am Sperrglied angeordnetes Führungselement geführt ist, derart, dass bei Rotation des Übertragungsgliedes das Sperrglied zwischen der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung bewegbar ist. Das Übertragungsglied kann als Kurvenrad ausgeführt sein, so dass die Steuerkurve beispielsweise auf der Planfläche des Kurvenrades angeordnet und nach Art einer archimedischen Spirale ausgeführt ist. Das Sperrglied weist dafür ein Führungselement auf, das in der Steuerkurve geführt ist und bei Rotation des Kurvenrades das Sperrglied in der Hubstellung verändert. Weitere Ausbildungen von Steuerkurven in einem Übertragungsglied können auch zur Anwendung in der vorliegenden Sperrvorrichtung finden. Beispielsweise sind Steuerkurven bekannt, die sich auf der Mantelfläche des Übertragungsgliedes befinden und nach Art eines Außengewindes ausgeführt sind. Das Sperrglied kann dabei über ein Gestänge bewegt werden, das als Kniehebelgestänge ausgebildet ist. Ferner kann die Steuerkurve innenseitig in einer Hohlbohrung im Übertragungsglied ausgeformt sein, so dass bei Rotation des Übertragungsgliedes ein ruhendes Sperrglied hubbeweglich geführt wird.
Eine weiterführende Ausführungsform des Sperrgliedes sieht vor, dass im Übergang zwischen der Sperrfläche und der Rastfläche eine Raststufe eingebracht ist, in die das Federelement endseitig zur Anlage gelangt, wenn das Sperrglied nicht vollständig den Weg in Richtung zur Lenksäule verfährt. Damit wird der Vorteil erreicht, dass auch dann eine Sperrung des Sperrgliedes in Richtung zur Lenksäule ermöglicht ist, wenn die Lenksäule bzw. der auf dieser angebrachte Schließring mit den Ausnehmungen, in die der Sperrnocken einrasten soll, Rundlaufeigenschaften oder Montagetoleranzen aufweist. Das Federelement kommt dann gegen die Raststufe zum Einsatz, und eine Sicherung des Sperrgliedes ist auch bei auftretenden Toleranzen zwischen der Sperrvorrichtung und der Lenksäule ermöglicht. Wäre keine zusätzliche Raststufe vorhanden, müsste sichergestellt sein, dass das Federelement alle Toleranzlagen abdeckt. Somit wäre im ungünstigsten Fall, beispielsweise bei einem weit entfernten Schließring, der Abstand zwischen dem Sperrbolzen und dem Federelement relativ groß, und um diesen Weg könnte der Sperrbolzen angehoben werden. Dieses könnte bei einer kleinen Zahnhöhe ein Durchdrehen bedeuten oder eine zu kleine Anlagefläche des Sperrbolzens am Zahn des Schließringes könnte zu Verformungen der Zahngeometrie führen.
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 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 Kraftfahrzeuges, blockiert oder nicht. Dies kann z. B. durch eine optische oder akustische Meldevorrichtung innerhalb des Kraftfahrzeuges dargestellt werden.
Vorteilhafterweise wird die Vorrichtung zur Sperrung des funktionswesentlichen Bauteils durch eine Steuerelektronik überwacht, die fahrzeugseitig angeordnet sein kann. Aus sicherheitstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn neben der Erfassung der Position des Übertragungsgliedes auch bestimmte Positionen des Sperrgliedes erfasst werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrer 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:
1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sperrvorrichtung mit einem Übertragungsglied, das ein Sperrglied in Hubbewegung versetzt, wobei das Sperrglied einen ersten Sperrgliedteil und einen zweiten Sperrgliedteil aufweist, und wobei das zweite Sperrgliedteil zur Verrastung in einer Lenksäule ausgeführt ist,
2 eine Ansicht des Ausführungsbeispiels der Sperrvorrichtung gemäß 1, wobei sich der erste Sperrgliedteil in der Verriegelungsposition befindet und der zweite Sperrgliedteil in einer Aussparung in der Lenksäule eingerastet ist,
3 das Ausführungsbeispiel der Sperrvorrichtung gemäß der 1, wobei der erste Sperrgliedteil in der Verriegelungsstellung gezeigt ist und die Lenksäule in einer Fehlstellung angeordnet ist, so dass der zweite Sperrgliedteil endseitig gegen einen Zahn der Lenksäule anstößt, so dass die Sperrvorrichtung eine Zwischenstellung einnimmt,
4 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes des Sperrgliedes, in dem ein erfindungsgemäßes Federelement angeordnet ist, das als Sperrklinke zwischen den Sperrgliedteilen wirkt und
5 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung, wobei das Sperrglied eine Raststufe aufweist.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sperrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Ansicht. Die Sperrvorrichtung ist mit einem Sperrglied 10 ausgeführt, dass zur Sperrung einer Lenksäule 20 ausgebildet ist. Derartige Sperrvorrichtungen finden bei Kraftfahrzeugen Anwendung, wobei die Lenksäule 20 in der Drehrichtung gesperrt wird, um ein unberechtigtes Bewegen des Fahrzeuges, beispielsweise ein Auto oder ein Motorrad, zu verhindern.
Die Sperrvorrichtung umfasst ein Getriebe, dass mit dem Sperrglied 10 in mechanischer Wirkverbindung steht und ein Übertragungsglied 30 aufweist, das um eine Rotationsachse 32 rotieren kann. Auf dem Außenumfang besitzt das Übertragungsglied 30 eine Verzahnung 33, so dass das Übertragungsglied 30 durch einen Schneckentrieb in Drehbewegung versetzt werden kann.
Auf der Planfläche des Übertragungsgliedes 30 ist eine Steuerkurve 31 gezeigt, die sich nach Art einer archimedischen Spirale um die Rotationsachse 32 herum erstreckt. Am Sperrglied 10 ist ein Führungselement 16 angeordnet, das in der Steuerkurve 31 geführt ist. Wird nun das Übertragungsglied 30 in Rotation versetzt, führt das Sperrglied 10 eine Hubbewegung aus, und der Sperrnocken 11, der endseitig am Sperrglied 10 in Richtung zur Lenksäule 20 hin angeordnet ist, kann zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung hin- und herbewegt werden.
Das Sperrglied 10 unterteilt sich in einen ersten Sperrgliedteil 10.1 und in einen zweiten Sperrgliedteil 10.2. Der erste Sperrgliedteil 10.1 ist durch das Übertragungsglied 30 zwischen der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung zwangsgeführt, wobei das Sperrglied 10 in der Entriegelungsstellung dargestellt ist. Der zweite Sperrgliedteil 10.2 ist im ersten Sperrgliedteil 10.1 geführt und in Richtung zur Lenksäule 20 durch eine Druckfeder 15 vorgespannt. In der Darstellung befindet sich das Sperrglied 10 in der Entriegelungsstellung, so dass die Lenksäule 20 frei drehbar ist. Endseitig am Sperrglied 10 ist in Richtung zur Lenksäule 20 der Sperrnocken 11 angeformt, der zur Einrastung in eine Ausnehmung 22 der Lenksäule 20 einrasten kann, die zwischen mehreren Zähnen 21 gebildet ist. Wird nun das Sperrglied 10 in die Verriegelungsstellung überführt, rastet der Sperrnocken 11 in die Ausnehmung 22 ein, so dass die Lenksäule 20 in der Drehbewegung blockiert ist.
Die Anlagefläche des Sperrnockens 11, die gegen die Flanke des Zahnes 21 zur Anlage kommt, ist zur Hubrichtung des Sperrgliedes 10 um einen Nockenwinkel α abgeschrägt. Da das Sperrglied 10 in der Verriegelungsposition durch das Federelement 40 gehalten wird, kann der Nockenwinkel α größer gewählt werden. Dieser kann sogar so groß gewählt werden, dass der Winkel der Selbsthemmung des Sperrgliedes 10 in der Aussparung 22 fast erreicht wird oder sogar überschritten wird. Um das Sperrglied 10 aus der Sperrposition zu bewegen, muss die Haltekraft des Federelementes 40 überwunden werden, was lediglich durch eine plastische Verformung des Federelementes 40 ermöglicht ist. Folglich besteht die Möglichkeit, den Nockenwinkel α gegenüber einer Anordnung ohne ein Federelement 40 deutlich zu erhöhen.
Erfindungsgemäß ist am ersten Sperrgliedteil 10.1 ein Federelement 40 angeordnet, das in einer Führungsanrichtung 50 geführt ist. Das Federelement 40 ist in Form einer Blattfeder ausgeführt und in Richtung zur Druckfeder 15 vorgespannt. Indem die Führungseinrichtung 50 unbeweglich angeordnet ist und nicht der Hubbewegung des Sperrgliedes 10 folgt, gleitet das Federelement 40 mit einer Führungsanformung 41 an der Führungsbahn 51 entlang, die sich in einen ersten Führungsbahnabschnitt 51.1 und in einen zweiten Führungsbahnabschnitt 51.2 unterteilt. Gemäß der Darstellung befindet sich das Sperrglied 10 in der Entriegelungsstellung, so dass das Federelement 40 auf dem zweiten Führungsabschnitt 51.2 anliegt und auf diesem ruht. Wird das Sperrglied 10 in die Verriegelungsstellung bewegt, so gleitet das Federelement 40 an der Führungsbahn 51 entlang und wird vom zweiten Führungsbahnabschnitt 51.2 in den ersten Führungsbahnabschnitt 51.1 überführt. Die genaue Wirkverbindung zwischen dem Federelement 40 und dem Sperrglied 10 wird im Folgenden genauer dargestellt.
2 zeigt die Sperrvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 in der Verriegelungsstellung. Gemäß der Darstellung befindet sich das Führungselement 16 des ersten Sperrgliedteils 10.1 im Endbereich der Steuerkurve 31 des Übertragungsgliedes 30. Die Rotationsstellung der Lenksäule 20 gestattet ein Einrasten des Sperrnockens 11 in die Ausnehmung 22 zwischen den Zähnen 21. Folglich befinden sich beide Sperrgliedteile 10.1 und 10.2 in der Verriegelungsstellung, wobei die Druckfeder 15 den zweiten Sperrgliedteil 10.2 in Verriegelungsrichtung vorspannt, um den Sperrnocken 11 in der Ausnehmung 22 zu arretieren.
Da das Sperrglied 10 nunmehr in der Verriegelungsstellung positioniert ist, kommt das Federelement 40 mit dem ersten Führungsbahnabschnitt 50.1 in Kontakt, wobei dieses durch die federelastische Vorspannung eine Auslenkung macht und endseitig gegen eine Sperrfläche 12 am zweiten Sperrgliedteil 10.2 zur Anlage kommt. Der erste Führungsbahnabschnitt 51.1 erstreckt sich in einer Ebene, die gegenüber dem zweiten Führungsbahnabschnitt 50.2 in Richtung zur Druckfeder 15 angeordnet ist, so dass das Federelement 40 von der Freigabeposition in die Sperrposition umgelenkt wird. Die Sperrfläche 12 ist gegenüberliegend zum Sperrnocken 11 am zweiten Sperrgliedteil 10.2 angeordnet, so dass dieses nicht ohne Bewegung des ersten Sperrgliedteiles 10.1 in die Entriegelungsstellung überführt werden kann. Insbesondere verhindert die Stellung des Federelements 40 eine Entriegelung des zweiten Sperrgliedteiles 10.2 durch äußere Schwingungsanregung, so dass eine Erhöhung der Sicherheit der erfindungsgemäßen Sperrvorrichtung erreicht wird.
3 zeigt eine Ansicht der Sperrvorrichtung für den Fall, dass sich die Lenksäule 20 in einer Fehlstellung befindet und der Sperrnocken 11 des zweiten Sperrgliedteils 10.2 auf einen Zahn 21 der Lenksäule 20 auftrifft. Folglich kann der zweite Sperrgliedteil 10.2 nicht die Sperrposition einnehmen, wobei jedoch der erste Sperrgliedteil 10.1 durch das Übertragungsglied 30 zwangsgeführt ist und in die Verriegelungsstellung gefahren wird. Daraus ergibt sich eine Verschiebung des zweiten Sperrgliedteiles 10.2 relativ zum ersten Sperrgliedteil 10.1 unter gleichzeitiger Kompression der Druckfeder 15. Da die Führungseinrichtung 50 ortsfest angeordnet ist, gleitet zunächst das Federelement 40 entlang des zweiten Führungsbahnabschnittes 51.2 in Richtung zum ersten Führungsbahnabschnitt 51.1. Jedoch gerät durch die blockierende Stellung des zweiten Sperrgliedteiles 10.2 das Federelement 40 zur Anlage gegen eine Rastfläche 13, die seitlich am zweiten Sperrgliedteil 10.2 angeordnet ist. Das Federelement 40 kann folglich nicht den ersten Führungsbahnabschnitt 51.1 erreichen und es wird eine Kollision des Federelementes 40 gegen die Sperrfläche 12 des zweiten Sperrgliedteiles 10.2 vermieden. Erst wenn die Lenksäule 20 beispielsweise durch leichte Drehung des Lenkrades des Kraftfahrzeuges in Rotation versetzt wird, kann der Sperrnocken 11 vom Zahn 21 herunter springen und die Position in der Ausnehmung 22 einnehmen. Infolgedessen bewegt die Druckfeder 15 den zweiten Sperrgliedteil 10.2 in Richtung der Lenksäule 20 und das Federelement 40 kann seine Sperrposition einnehmen, in dem dieses endseitig gegen die Sperrfläche 12 angrenzt. Die Überführung des Federelementes 40 in die Sperrposition wird durch elastische Rückfederung des Federelementes 40 erreicht.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Sperrgliedes 10 mit dem ersten Sperrgliedteil 10.1 und dem zweiten Sperrgliedteil 10.2. Das Federelement 40 ist im ersten Sperrgliedteil 10.1 durch eine Federaufnahme 14 aufgenommen, wobei die Aufnahme auf einem geometrischen Formschluss ohne weitere Befestigungsmittel beruht. Die Ansicht zeigt in detaillierter Weise die Ausgestaltung der Führungsanformung 41, um das Federelement in der Führungseinrichtung zu führen. Das Federelement ist als Stanz-Biegeteil ausgeführt und kann aus nicht magnetischem Federstahl bestehen.
In 5 ist eine weitere Ansicht der Vorrichtung mit einem Sperrglied 10 gezeigt, das eine Zwischenposition mit einer Raststellung durch das Federelement 40 aufweist. Vorteilhafterweise ist hierfür im Übergang zwischen der Sperrfläche 12 und der Rastfläche 13 eine Raststufe 17 eingebracht, in die das Federelement 40 endseitig zur Anlage gelangt, wenn das Sperrglied 10 nicht vollständig den Weg in Richtung zur Lenksäule 20 verfährt und in der Sperrnocken 11 nicht vollständig in die Ausnehmung 22 zwischen zwei Zähnen 21 einrasten kann, was beispielsweise durch eine Unrundheit der Lenksäule 20 bzw. im aufgebrachten Schließring hervorgerufen werden kann.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich andersgearteten Ausführungen Gebrauch macht.

10: Sperrglied
10.1: erstes Sperrgliedteil
10.2: zweites Sperrgliedteil
11: Sperrnocken
12: Sperrfläche
13: Rastfläche
14: Federaufnahme
15: Druckfeder
16: Führungselement
17: Raststufe
20: funktionswesentliches Bauteil/Lenksäule
21: Zahn
22: Ausnehmung
30: Übertragungsglied
31: Steuerkurve
32: Rotationsachse
33: Verzahnung
40: Federelement
41: Führungsanformung
50: Führungseinrichtung
51: Führungsbahn
51.1: erster Führungsbahnabschnitt
51.2: zweiter Führungsbahnabschnitt
α: Nockenwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2005-319875 [0004]

Claims

Sperrvorrichtung mit einem Sperrglied (10) zur Sperrung eines funktionswesentlichen Bauteils (20), insbesondere einer Lenksäule (20) oder eines Gangschalthebels eines Kraftfahrzeuges, mit einem Getriebe, das mit dem Sperrglied (10) in mechanischer Wirkverbindung steht, wobei das Getriebe wenigstens ein huberzeugendes Übertragungsglied (30) aufweist, das das Sperrglied (10) zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung bewegt, wobei das Sperrglied (10) einen durch das Übertragungsglied (30) zwangsbewegten ersten Sperrgliedteil (10.1) und einen mit dem funktionswesentlichen Bauteil (20) zusammenwirkenden zweiten Sperrgliedteil (10.2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Sperrgliedteil (10.1) ein Federelement (40) angeordnet ist, das nach Art einer Sperrklinke ausgeführt ist und zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeposition federelastisch bewegbar ist und in der Sperrposition das zweite Sperrgliedteil (10.2) in der Bewegung relativ zum ersten Sperrgliedteil (10.1) blockiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (40) mit einer Führungseinrichtung (50) zusammenwirkt, die das Federelement (40) zwischen der Sperrposition und der Freigabeposition federelastisch verformt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (40) als Blattfeder (40) ausgeführt ist und in einer Federrichtung federelastisch verformbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäule (20) wenigstens eine Ausnehmung (22) aufweist, in die das zweite Sperrgliedteil (10.2) in der Verriegelungsstellung zur Sperrung der Lenksäule (20) einrastbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sperrgliedteil (10.2) eine Sperrfläche (12) aufweist, gegen die das Federelement (40) nach Art einer Sperrklinke endseitig anstößt und die Sperrposition bildet, wenn der erste Sperrgliedteil (10.1) durch das Übertragungsglied (30) in die Verriegelungsstellung gebracht ist und das zweite Sperrgliedteil (10.2) in die Ausnehmung (22) eingerastet ist, um einen fremdverursachten Rückzug des Sperrgliedes (10) aus der Ausnehmung (22) zu verhindern.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (50) nach Art einer Kulissenführung ausgeführt und relativ zum Sperrglied (10) ruhend angeordnet ist und eine Führungsbahn (51) aufweist, die sich in einen ersten Führungsbahnabschnitt (51.1) und in einen zweiten Führungsbahnabschnitt (51.2) unterteilt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (40) bei Bewegung des Sperrgliedes (10) zwischen der Entriegelungsstellung und der Verriegelungsstellung an der Führungsbahn (51) der Führungseinrichtung (50) entlang gleitet, wobei der erste Führungsbahnabschnitt (51.1) derart ausgebildet ist, dass das Federelement (40) durch seine federelastische Verformung zur endseitigen Anlage an der Sperrfläche (12) kommt, wenn sich der erste Sperrgliedteil (10.1) und der zweite Sperrgliedteil (10.2) in der Verriegelungsstellung befinden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sperrgliedteil (10.2) eine Rastfläche (13) aufweist, gegen die das Federelement (40) mittels der Führungseinrichtung (50) zur Anlage bringbar ist und seine Freigabeposition annimmt, wenn der erste Sperrgliedteil (10.1) durch das Übertragungsglied (30) in die Verriegelungsstellung gebracht wird und der zweite Sperrgliedteil (10.2) nicht in die Aussparung (22) in der Lenksäule (20) zum Einrasten gelangt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse vorgesehen ist, in dem die Vorrichtung zur Sicherung des Sperrgliedes (10) zur Sperrung des funktionswesentlichen Bauteils (20) aufgenommen ist, wobei die Führungseinrichtung (50) durch eine Aussparung im Gehäuse gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sperrgliedteil (10.1) eine Federaufnahme (14) aufweist, in der das Federelement (40) selbsthaltend aufgenommen ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem ersten Sperrgliedteil (10.1) und dem zweiten Sperrgliedteil (10.2) eine Druckfeder (15) erstreckt, wobei das zweite Sperrgliedteil (10.2) im ersten Sperrgliedteil (10.1) beweglich aufgenommen ist und das zweite Sperrgliedteil (10.2) durch die Druckfeder (15) in Richtung der Lenksäule (20) vorspannt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (40) eine Führungsanformung (41) aufweist, über die das Federelement (40) an der Führungsbahn (51) entlang gleitet.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Federelement (40) und/oder das zweite Sperrgliedteil (10.2) ein nicht magnetisches Material aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung im Gehäuse zur Bildung der Führungseinrichtung (50) zur Gehäuseaußenseite hin geschlossen ausgeführt ist, um eine Fremdeinwirkung auf das Federelement (40) zwischen der Sperrposition und der Freigabeposition zu verhindern.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (30) eine Steuerkurve (31) aufweist, in der ein am Sperrglied (10) angeordnetes Führungselement (16) geführt ist, derart, dass bei Rotation des Übertragungsgliedes (30) das Sperrglied (10) zwischen der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergang zwischen der Sperrfläche (12) und der Rastfläche (13) eine Raststufe (17) eingebracht ist, in die das Federelement (40) endseitig zur Anlage gelangt, wenn das Sperrglied (10) nicht vollständig den Weg in Richtung zur Lenksäule (20) verfährt.