DE102010001914A1

DE102010001914A1 - Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010001914A1
Application number: DE102010001914A
Authority: DE
Inventors: Torsten 71332 Henke; Min 70435 Xu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2011-08-18
Also published as: WO2011098353A1; EP2536598B1; JP2013519585A; EP2536598A1; US20130043740A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Lenkvorrichtung weist einen Antrieb, insbesondere einen elektromotorischen Antrieb auf. Der Antrieb ist ausgebildet, ein Drehmoment zum Unterstützen eines Lenkens eines Kraftfahrzeuges zu erzeugen. Erfindungsgemäß weist die Lenkvorrichtung ein elektromagnetisches Lenkschloss mit einem entlang einer Translationsachse oder um eine Schwenkachse hin- und herbeweglichen Sperrelement auf. Das Sperrelement ist angeordnet und ausgebildet, zum Sperren des Lenkens in den Antrieb formschlüssig und/oder kraftschlüssig einzugreifen. Das Lenkschloss weist wenigstens zwei oder genau zwei mit dem Sperrelement wirkverbundene elektromagnetische Spulen auf, wobei die elektromagnetischen Spulen jeweils angeordnet und ausgebildet sind, im bestromten Zustand das Sperrelement hin- oder herzubewegen. Die Lenkvorrichtung weist auch eine Positionserfassungsvorrichtung auf, welche ausgebildet ist, wenigstens eine Position des Sperrelements innerhalb des Bewegungsintervalls zu erfassen, wobei das Bewegungsintervall einen gesperrten und einen freigegebenen Zustand der Lenkvorrichtung umfasst.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Lenkvorrichtung weist einen Antrieb, insbesondere einen elektromotorischen Antrieb auf. Der Antrieb ist ausgebildet, insbesondere mittels eines Elektromotors, ein Drehmoment zum Unterstützen eines Lenkens eines Kraftfahrzeuges zu erzeugen.
In jüngster Zeit werden praktisch in allen Fahrzeugen Lenkvorrichtungen mit einer Unterstützung, beispielsweise elektrisch getriebene Servolenkungen, verwendet. Derartige Servolenkungen weisen beispielsweise einen Sensor auf, der einen Lenkvorgang eines Fahrers erfasst und über eine Steuereinheit einen an der Lenksäule oder einem Lenkgestänge angeordneten Elektromotor steuert. Dieser Elektromotor erzeugt dann ein entsprechendes Drehmoment, um den Lenkvorgang zu unterstützen. Während eines Fahrens, insbesondere in Gefahrensituationen, soll ein Blockieren der Lenkvorrichtung ausgeschlossen sein. Anders als beim Fahren, kann beim Parken des Fahrzeugs ein Blockieren der Lenkvorrichtung vorteilhaft als Wegfahrsperre dienen. Hierzu werden bisher Lenkradverriegelungen eingesetzt, die insbesondere an der Lenksäule montiert sind. Durch ein Zusammenwirken von beispielsweise Sperrelementen der Lenkverriegelung mit an der Lenksäule zusätzlich vorgesehenen Gegenelementen kann ein Blockieren der Lenkvorrichtung erreicht werden. Hierzu werden die Sperrelemente beispielsweise durch Ansteuerung von Aktuatoren zu einem definierten Zeitpunkt in eine sperrende Stellung oder in eine entsperrende Stellung gebracht.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß weist die Lenkvorrichtung ein elektromagnetisches Lenkschloss mit einem entlang einer Translationsachse oder um eine Schwenkachse hin- und herbeweglichen Sperrelement auf. Das Sperrelement ist angeordnet und ausgebildet, zum Sperren des Lenkens in den Antrieb formschlüssig und/oder kraftschlüssig einzugreifen. Das Lenkschloss weist wenigstens zwei oder genau zwei mit dem Sperrelement wirkverbundene elektromagnetische Spulen auf, wobei die elektromagnetischen Spulen jeweils angeordnet und ausgebildet sind, im bestromten Zustand das Sperrelement hin- oder herzubewegen. Die Lenkvorrichtung weist bevorzugt eine Positionserfassungsvorrichtung auf, welche ausgebildet ist, wenigstens eine Position des Sperrelements innerhalb des Bewegungsintervalls zu erfassen, wobei das Bewegungsintervall einen gesperrten und einen freigegebenen Zustand der Lenkvorrichtung umfasst.
Durch das Sperrelement kann vorteilhaft eine Wegfahrsperre für das Kraftfahrzeug gebildet sein. Die Positionserfassungsvorrichtung bewirkt vorteilhaft, dass wenn das Sperrelement während des Fahrens des Kraftfahrzeuges mittels Erschütterungen bewegt wird und so von dem freigegebenen Zustand in den gesperrten Zustand gerüttelt werden könnte, ein Verändern der Position des Sperrelements so rechtzeitig erfasst und verhindert werden kann. Weiter vorteilhaft kann ein gesperrter Zustand der Lenkvorrichtung zeitdiskret oder zeitkontinuierlich überwacht werden.
Bevorzugt weist das Sperrelement einen insbesondere ferromagnetisch ausgebildeten Anker auf, wobei der Anker im Wirkungsbereich der Spulen hin- und her beweglich angeordnet und mit dem Sperrelement verbunden ist.
Die Positionserfassungsvorrichtung ist in dieser Ausführungsform mit wenigstens einer der Spulen verbunden und ausgebildet, eine Induktivität der Spule zu erfassen und in Abhängigkeit der Induktivität der Spule eine Position des Ankers zu erfassen. Die Positionserfassung des Ankers und somit des Sperrelements in Abhängigkeit einer Induktivität der Spule hat den Vorteil, dass keine weiteren Erfassungsmittel, beispielsweise eine Lichtschranke zum Erfassen einer Bewegung des Sperrelements beziehungsweise des Ankers Bestandteil der Lenkvorrichtung sein müssen. Eine Positionserfassung des Sperrelements kann so besonders aufwandsgünstig bereitgestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Lenkvorrichtung ist die Positionserfassungsvorrichtung ausgebildet, wenigstens eine der Spulen oder beide Spulen mit einem Testsignal zu beaufschlagen und in Abhängigkeit eines Antwortsignals der Spule die Induktivität der Spule zu erfassen. Das Testsignal ist beispielsweise ein Rechtecksignal, insbesondere ein gepulstes Testsignal, welches ausgebildet ist, die Induktivität der Spule zu erfassen, ohne dabei den Anker zu bewegen. Das Testsignal kann auch ein pulweitenmoduliertes Signal sein.
Bevorzugt umfasst das Testsignal Spannungspulse und Pulspausen, weiter bevorzugt ist das Antwortsignal eine induzierte Spannung. Die Spannungspulse weisen beispielsweise eine Rechteckform auf.
Das Testsignal weist beispielsweise eine Periodendauer von wenigen Millisekunden auf, beispielsweise 10 Millisekunden.
Die Lenkvorrichtung weist bevorzugt eine Leistungsendstufe auf. Die Spulen der Lenkvorrichtung sind weiter bevorzugt mit der Leistungsendstufe verbunden, wobei die Leistungsendstufe eine H-Brücke umfasst. Die Leistungsendstufe ist ausgebildet, die Spulen zum Bewegen des Sperrelements mit zwei zueinander verschiedenen Stromrichtungen zu bestromen.
Die H-Brücke der Leistungsendstufe umfasst bevorzugt vier Halbleiterschalter. Die Halbleiterschalter sind beispielsweise durch Thyristoren gebildet oder durch Feldeffekttransistoren, insbesondere MIS-Feldeffekttransistoren MIS = Metal-Insulator-Semiconductor). Weitere Ausführungsbeispiele für Transistoren sind ein MOS-Feldeffekttranssitror (MOS = Metal-Oxide-Semiconductor), ein IG-Feldeffekttransistor (IG = Insulated-Gate), oder ein IGBT (IGBT = Insulated-Gate-Bipolar-Transistor).
Die Lenkvorrichtung weist bevorzugt einen Ausgang für ein Warnsignal auf und ist ausgebildet, in Abhängigkeit einer erfassten Positionsänderung des Sperrelements das Warnsignal zu erzeugen und dieses ausgangshaltig auszugeben. Durch das Warnsignal kann vorteilhaft eine Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs entsprechende Gegenmaßnahmen bewirken, so kann beispielsweise mittels eines das Lenkschloss steuernden Stromes das Sperrelement in seine während eines Fahrbetriebs vorgesehene Ausgangsposition, insbesondere in den freigegebenen Zustand zurückgezogen werden.
Weiter bevorzugt ist der Ausgang eine Schnittstelle eines Feldbusses, insbesondere eines CAN-Busses (CAN = Controller-Area-Network). Weitere Ausführungsformen für einen Datenbus sind ein LIN-Bus (LIN = Local-Interconnect-Network) oder ein Flex-Ray-Bus.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Lenkvorrichtung ist die Lenkvorrichtung ausgebildet, in Abhängigkeit einer erfassten Positionsänderung des Sperrelements, die Leistungsendstufe zum Stellen einer vorbestimmten Position des Sperrelements anzusteuern. Die vorbestimmte Position des Sperrelements ist beispielsweise die freigegebene Position, bei der eine Lenkung des Kraftfahrzeugs frei beweglich ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Lenkvorrichtung bevorzugt einen Beschleunigungssensor auf, wobei der Beschleunigungssensor ausgebildet ist, eine Erschütterung der Lenkvorrichtung zu erfassen und ein die Erschütterung repräsentierendes Beschleunigungssignal zu erzeugen. Die Lenkvorrichtung ist in dieser Ausführungsform ausgebildet, die Positionserfassung des Sperrelements in Abhängigkeit des Beschleunigungssignals durchzuführen Der Beschleunigungssensor ist beispielsweise ein mit einem Airbag verbundener Beschleunigungssensor. Weiter bevorzugt kann in Abhängigkeit des Beschleunigungssignals das zuvor beschriebene Warnsignal erzeugt werden und weiter bevorzugt ausgangsseitig bereitgestellt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischmagnetisch betriebenen Lenksperre einer elektromotorisch unterstützten Fahrzeuglenkung.
Bei dem Verfahren wird zum Sperren oder Freigeben der Lenkung ein Sperrelement mittels zwei elektromagnetischen Spulen hin- oder beziehungsweise herbewegt, und beim Sperren eine Welle eines Antriebs der Lenkunterstützung, beispielsweise eine Motorwelle eines Elektromotors des Antriebs, mittels des Sperrelements formschlüssig gegen ein Drehbewegen gesperrt, und eine Position des Sperrelements in Abhängigkeit einer Induktivität wenigstens einer Spule erfasst.
Bevorzugt wird bei dem Verfahren mittels eines Spannungspulses ein Strom in der Spule erzeugt und die Induktivität der Spule in Abhängigkeit einer über der Spule abfallenden Spannung erfasst.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weiter vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus den in der Figurenbeschreibung aufgezeigten Merkmalen.
1 zeigt schematisch im Ausführungsbeispiel für einen elektromotorischen Antrieb eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem elektromagnetischen Lenkschloss;
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung für ein elektromagnetisches Lenkschloss wie in 1 gezeigt;
3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für Signalverläufe zu der zu der in 2 gezeigten Schaltungsanordnung;
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für Signalverläufe der in 2 gezeigten Schaltungsanordnung, wobei das Sperrelement sich in einer die Lenkung sperrenden Position befindet und die Induktivität der erfassten Spule im Vergleich zu 3 erhöht ist.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Sperrelement, welches im eine Schwenkachse hin- und herbewegt werden kann.
1 zeigt – schematisch – ein Ausführungsbeispiel für einen elektromotorischen Antrieb 10 eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug in einer Schnittdarstellung. Der Antrieb 10 umfasst ein Gehäuse 18, welches einen Elektromotor mit einer Motorwelle 22 aufnimmt. Das Gehäuse 18 nimmt auch zwei Spulen 5 und 7 auf. Die Spulen 5 und 7 umschließen gemeinsam ein Lumen, welches sich entlang einer Translationsachse 25 erstreckt.
Der Antrieb 10 weist auch ein sich längserstreckendes Sperrelement 12 auf, welches entlang der Translationsachse 25 hin- und herbeweglich gelagert ist. Das Sperrelement 12 weist an einem zum Eingriff mit der Motorwelle 22 vorgesehenen Ende eine Sperrgabel 14 auf, welche ausgebildet ist, in eine Aussparung 24 der Motorwelle 22 einzugreifen und die Motorwelle 22 so gegen ein Drehbewegen formschlüssig zu sichern.
Das Sperrelement 12 ist mit einem Anker 16 verbunden, welcher das Sperrelement 12 auf einem Längsabschnitt entlang der Translationsachse 15 umschließt und in dem Lumen zusammen mit dem Sperrelement 12 hin- und herbeweglich entlang der Translationsachse 25 beweglich angeordnet ist. Das Sperrelement 12 und der Anker 16 können sich zusammen entlang der Translationsachse 25 innerhalb eines Bewegungsintervalls 26 bewegen.
Der Antrieb 10 weist dazu zwei Anschlagbuchsen 27 und 28 auf, welche jeweils einen Durchbruch zum Führen des Sperrelements 12 aufweisen. Die Anschlagbuchsen 27 und 28 sind dabei derart angeordnet, dass der mit dem Sperrelement 12 verbundene Anker 16 beim Hin- und Herbewegen entlang der Translationsachse 25 mittels der Anschlagbuchsen 27 und 28 gegen ein Weiterbewegen entlang der Translationsachse 25 formschlüssig gesichert ist, so dass die Hin- und Herbewegung entlang der Translationsachse 25 das zuvor beschriebene Bewegungsintervall 26 nicht überschreiten kann.
Zwischen den Spulen 5 und 7 ist entlang der Translationsachse 25 ein ringförmig ausgebildeter Permanentmagnet 15 angeordnet, welcher das Lumen auf einem Längsabschnitt entlang der Translationsachse 25 umschließt, sodass der Anker 16 zusammen mit dem von diesem umschlossenen Längsabschnitt des Sperrelements 12 sich beim Hin- und Herbewegen entlang der Translationsachse 25 durch den Permanentmagnet 15 hindurchbewegen kann. Mittels des Permanentmagnets 15 ist für die Hin- und Herbewegung des Sperrelements 10 entlang der Translationsachse 25 ein bistabiler Zustand gebildet. Mittels des Permanentmagnets 15 wird nämlich der Anker 16 im Bereich der Enden des Bewegungsintervalls 26 kraftschlüssig festgehalten und so gegen ein unbeabsichtigtes Bewegen – beispielsweise durch eine Erschütterung – entlang der Translationsachse 25 gehindert.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung 30 für ein Lenkschloss, beispielsweise das in 1 dargestellte Lenkschloss. Die Schaltungsanordnung 30 weist eine Leistungsendstufe auf, wobei die Leistungsendstufe vier Halbleiterschalter, nämlich die Halbleiterschalter 36, 38, 40 und 42 umfasst. Die Halbleiterschalter 36, 38, 40 und 42 sind jeweils durch MOS-Feldeffekt-Transistioren (MOS = Metal-Oxide-Semiconductor) gebildet. Die Halbleiterschalter 36, 38, 40 und 42 sind Bestandteil einer H-Brücke.
Die Schaltstrecken der Halbleiterschalter 36 und 38 sind jeweils über einen Verbindungsknoten 44 miteinander verbunden, sodass die Schaltstrecken 36 und 38 über den Verbindungsknoten 44 miteinander in Serie geschaltet sind. Die Schaltstrecken der Halbleiterschalter 40 und 42 sind jeweils über einen Verbindungsknoten 46 derart miteinander verbunden, dass die Schaltstrecken der Halbleiterschalter 40 und 42 jeweils miteinander in Serie verbunden sind.
Zwischen den Verbindungsknoten 44 und 46 sind die in 1 bereits dargestellten Spulen 5 und 7 seriell miteinander verbunden als Ausgangslast geschaltet.
Dazu ist ein erster Anschluss der Spule 5 mit dem Verbindungsknoten 44 verbunden, wobei ein zweiter Anschluss der Spule 5 mit einem ersten Anschluss der Spule 7 verbunden ist. Ein zweiter Anschluss der Spule 7 ist mit dem Verbindungsknoten 46 verbunden.
Die Spulen 5 und 7 weisen jeweils neben einer Induktivität einen ohmschen Restwiderstand auf, welcher in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt und in der Praxis vernachlässigbar klein ist.
Die Schaltungsanordnung 30 weist auch einen Verstärker 48 auf, welcher eingangseitig über eine Verbindungsleitung 55 mit dem Verbindungsknoten 44 und so mit dem ersten Anschluss der Spule 5 und über eine Verbindungsleitung 56 mit dem zweiten Anschluss der Spule 5, und so auch mit dem ersten Anschluss der Spule 7 verbunden ist. Die Verbindungsleitungen 55 und 56 greifen so eine über der Spule 5 abfallende Spannung ab.
Der Verstärker 48 ist ausgebildet, die eingangseitig empfangene, über der Spule 5 abfallende Spannung zu verstärken und ausgangsseitig an einen Analog-Digital-Wandler 50 zu senden. Anstelle des Verstärkers 48 kann die Schaltungsanordnung 30 ein Widerstandsnetzwerk, beispielsweise einen Spannungsteiler aufweisen.
Der Analog-Digital-Wandler 50 ist dazu eingangsseitig mit dem Ausgang des Verstärkers 48 verbunden. Die Schaltungsanordnung 30 weist auch eine Verarbeitungseinheit 52, in diesem Ausführungsbeispiel einen Mikroprozessor 52 auf. Der Mikroprozessor 52 ist eingangsseitig mit dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 50 verbunden. Der Mikroprozessor 52 weist einen Ausgang 54 auf. Der Mikroprozessor 52 ist ausgebildet, in Abhängigkeit von der über der Spule 5 abfallenden Spannung, insbesondere in Abhängigkeit einer Spannungsänderung der über der Spule 5 abfallenden Spannung, ein Ausgangssignal als Warnsignal zu erzeugen und dieses am Ausgang 54 bereitzustellen. Der Ausgang 54 kann beispielsweise mit einem Datenbus, insbesondere einem Feldbus, beispielsweise mit einem CAN-Bus verbunden sein. Der Mikroprozessor 52 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 57 mit einer Steuereinheit 58 verbunden. Die Steuereinheit 58 ist ausgangsseitig mit der Leistungsendstufe verbunden, insbesondere mit Steueranschlüssen der Halbleiterschalter 36, 38, 40 und 42. Während eines Betriebs der Schaltungsanordnung 30 liegt zwischen den Anschlüssen 51 und 53 eine Betriebsspannung zum Betreiben des Lenkschlosses an, beispielsweise eine Bordnetzspannung 32. Die Betriebsspannung wird durch einen Kondensator 34 gestützt, der mit den Anschlüssen 51 und 53 verbunden ist. Wenn die Halbleiterschalter 36 und 42 – beispielsweise mittels von der Steuereinheit erzeugter Steuersignale – geschlossen werden, so fließt ein Strom vom Anschluss 53 über den Halbleiterschalter 36, weiter über die Spule 5, die Spule 7 über den Verbindungsknoten 46 und den Halbleiterschalter 42, zurück zum Anschluss 51. Wenn die Halbleiterschalter 38 und 40 geschlossen werden, so fliest ein dazu umgekehrter Strom durch die Spulen 5 und 7. Die Spulen 5 und 7 erzeugen dabei jeweils zueinander entgegengesetzte Magnetfelder, so dass der in 1 dargestellte Anker 16 – je nach Stromrichtung – hin- oder herbewegt wird.
Die Verarbeitungseinheit 52 ist ausgebildet, ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 57 ein Steuersignal zum Erzeugen des Testsignals zu erzeugen. Die Steuereinheit 58, welche eingangsseitig über die Verbindungsleitung 57 mit der Verarbeitungseinheit 52 verbunden ist, ist ausgebildet, in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Steuersignals ausgangsseitig die Halbleiterschalter 36, 38, 40 und 42 mittels des Testsignals anzusteuern und das Testsignal so zu erzeugen. Der Testsignalgenerator 58 ist dazu ausgangsseitig mit Steueranschlüssen der Halbleiterschalter 36, 38, 40 und 42 verbunden. Das Testsignal, insbesondere eine Pulsdauer des Testsignals ist derart ausgebildet, dass der Anker und das Sperrelement nicht bewegt werden können. Die Testpulse des Testsignal können – anders als in 3 dargestellt – zeitlich aufeinanderfolgend alternierend zueinander entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für Signale, welche beim Betrieb der in 2 gezeigten Schaltungsanordnung 30 erzeugt werden können, in einem Diagramm 60. Das Diagramm 60 weist eine Abszisse 62 auf, welche eine Zeitachse repräsentiert und eine Ordinate 64 auf, welche eine Amplitudenachse repräsentiert. Abszisse 62 zeigt Zeitwerte in zehntel Millisekunden (10^–4 Sekunden).
Das Diagramm 60 zeigt eine Kurve 66, wobei die Kurve 66 ein Steuersignal zum Ansteuern einer Leistungsendstufe eines elektromagnetischen Lenkschlosses repräsentiert. Die Kurve 66 repräsentiert beispielsweise das Steuersignal, welches von der Steuereinheit 58 in 2 erzeugt worden ist. Die Kurve 66 weist Steuerpulse mit einer Steuerpulsdauer 65 und Pulspausen mit einer Pulspausendauer 67 auf.
Das Diagramm 60 zeigt auch einen Stromverlauf 68, welcher beispielsweise den Strom repräsentiert, der durch die Spulen 5 und 7 der in 2 gezeigten Schaltungsanordnung 30 fließt. Während der Steuerpulsdauer 65 steigt der Strom, repräsentiert durch den Stromverlauf 68, kontinuierlich an.
Das Diagramm 60 zeigt auch einen Spannungsverlauf 70, welcher einen über einer Spule abfallenden Spannungsverlauf repräsentiert, die von dem Strom durchflossen wird, der durch den Stromverlauf 68 repräsentiert ist. Während der Steuerpulsdauer 65 fällt über der Spule, beispielsweise der Spule 5 in der Schaltungsanordnung 30 in 2, eine Spannung ab, welche von dem Verstärker 48 verstärkt, weiter von dem Analog-Digital-Wandler 50 gewandelt und weiter von der Verarbeitungseinheit 52 erfasst werden kann.
4 zeigt ein Diagramm 61, in welchem die Kurve 66 wie in dem Diagramm 60 eingetragen ist. Das Diagramm 61 zeigt auch einen Stromverlauf 69 und einen Spannungsverlauf 71. Der Stromverlauf 69 und der Spannungsverlauf 71 sind jeweils erzeugt worden, als sich der Anker 16 in 1 zum überwiegenden Teil innerhalb des von der Spule 7 umschlossenen Lumens befand. Der Stromverlauf 68 und der Spannungsverlauf 70 sind jeweils erzeugt worden, als sich der in 1 dargestellte Anker 16 innerhalb des von der Spule 5 umschlossnen Lumens befand.
Die in 2 dargestellte Verarbeitungseinheit 52 ist ausgebildet, in Abhängigkeit der Spannungsverläufe 71 und 70, insbesondere in Abhängigkeit eines Unterschiedes zwischen den Spannungsverläufen 71 und 70, die Position des in 1 dargestellten Sperrelements 12 zu erfassen. Auf diese Weise kann mittels der Verarbeitungseinheit 52 erfasst werden, ob das Sperrelement 12 in 1 sich aufgrund einer Erschütterung in Richtung Motorwelle 22 bewegt hat. Die Verarbeitungseinheit 52 kann dann ein Warnsignal erzeugen und am Ausgang 54 in 2 bereitstellen.
5 zeigt – schematisch in einer Schnittdarstellung – ein Ausführungsbeispiel für einen Antrieb einer Lenkvorrichtung mit einem Sperrelement 11, welches um eine Schwenkachse 23 hin- und herbeweglich angeordnet ist. Das Sperrelement 11 weist einen kreisbogenförmigen Abschnitt auf, welcher von zwei Spulen 5 und 7 umschlossen ist. Das Sperrelement 11 weist im Bereich eines Endes des kreisbogenförmigen Abschnitts einen Anker 16 auf, welcher innerhalb eines von den Spulen 5 und 7 umschlossenen, gemäß einem Ringabschnitt geformten Lumens hin- und herbeweglich mit dem Sperrelement 11 verbunden ist. Das Sperrelement 11 weist eine Sperrgabel 14 auf, welche um die Schwenkachse 23 schwenkend in entsprechenden Aussparungen einer Motorwelle 22 eingreifen kann und die Motorwelle 22 so formschlüssig gegen ein Drehbewegen sichern kann.

Claims

Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem insbesondere elektromotorischen Antrieb (10), welcher ausgebildet ist, ein Drehmoment zum Unterstützen eines Lenkens des Kraftfahrzeugs zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung ein elektromagnetisches Lenkschloss (5, 7, 11, 16) mit einem entlang einer Translationsachse (25) oder um eine Schwenkachse (23) hin- und herbeweglichen Sperrelement (11) aufweist, wobei das Sperrelement (11) angeordnet und ausgebildet ist, zum Sperren des Lenkens in den Antrieb (22) formschlüssig und/oder kraftschlüssig einzugreifen, wobei das Lenkschloss (5, 7, 11, 16) wenigstens zwei mit dem Sperrelement wirkverbundene elektromagnetische Spulen (5, 7) aufweist, welche jeweils angeordnet und ausgebildet sind, im bestromten Zustand das Sperrelement (11) hin- oder herzubewegen, wobei die Lenkvorrichtung eine Positionserfassungsvorrichtung (48, 50, 52, 58) aufweist, welche ausgebildet ist, wenigstens eine Position des Sperrelements innerhalb des Bewegungsintervalls (26) zu erfassen, wobei das Bewegungsintervall (26) einen gesperrten und einen freigegebenen Zustand der Lenkvorrichtung umfasst.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (11) einen ferromagnetisch ausgebildeten Anker (16) aufweist, wobei der Anker (16) im Wirkungsbereich der Spulen (5, 7) hin- und herbeweglich angeordnet und mit dem Sperrelement (11) verbunden ist, und die Positionserfassungsvorrichtung (48, 50, 52, 58) mit wenigstens einer der Spulen (5, 7) verbunden und ausgebildet ist, eine Induktivität der Spule (5, 7) zu erfassen und in Abhängigkeit der Induktivität der Spule (5, 7) eine Position des Ankers (16) zu erfassen.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungsvorrichtung (48, 50, 52, 58) ausgebildet ist, wenigstens eine der Spulen (5, 7) oder beide Spulen (5, 7) mit einem Testsignal (66, 68, 69) zu beaufschlagen und in Abhängigkeit eines Antwortsignals (70, 71) der Spule (5, 7) die Induktivität der Spule (5, 7) zu erfassen.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal (68, 69) Spannungspulse (65) und Pulspausen (67) umfasst und das Antwortsignal (70, 71) eine induzierte Spannung (70, 71) ist.
Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (5, 7) mit einer Leistungsendstufe (36, 38, 40, 42) umfassend eine H-Brücke (36, 38, 40, 42) verbunden sind, wobei die Leistungsendstufe ausgebildet ist, die Spulen (5, 7) zum Bewegen des Sperrelements (11) mit zwei zueinander verschiedenen Stromrichtungen zu bestromen.
Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung einen Ausgang (54) für ein Warnsignal aufweist und ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer erfassten Positionsänderung des Sperrelements (11) ein Warnsignal zu erzeugen und dieses ausgangsseitig (54) auszugeben.
Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer erfassten Positionsänderung des Sperrelements (11) die Leistungsendstufe zum Stellen einer vorbestimmten Position des Sperrelements (11) anzusteuern.
Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung einen Beschleunigungssensor aufweist, wobei der Beschleunigungssensor ausgebildet ist, eine Erschütterung der Lenkvorrichtung zu erfassen und ein die Erschütterung repräsentierendes Beschleunigungssignal zu erzeugen und die Lenkvorrichtung ausgebildet ist, die Position des Sperrelements (11) in Abhängigkeit des Beschleunigungssignals zu erfassen.
Verfahren zum Betreiben einer elektromagnetisch betriebenen Lenksperre (10, 30) einer elektromotorisch unterstützten Fahrzeuglenkung, bei dem zum Sperren und Freigeben der Lenkung ein Sperrelement (11) mittels wenigstens zwei elektromagnetischen Spulen hin- oder herbewegt wird, und beim Sperren eine Welle (22) eines Antriebs der Lenkunterstützung mittels des Sperrelements (11) formschlüssig gegen ein Drehbewegen gesperrt wird, und eine Position des Sperrelements (11) in Abhängigkeit einer Induktivität wenigstens einer Spule (5, 7) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem mittels eines Spannungspulses ein Strom in der Spule erzeugt wird und die Induktivität der Spule (5, 7) (68, 69) und in Abhängigkeit einer über der Spule (5, 7) abfallenden Spannung (70, 71) erfasst wird.