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Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung, insbesondere für ein Lenksystem, insbesondere für eine Überlagerungslenkung und/oder eine Hilfskraftlenkung eines Fahrzeuges, mit einem Verriegelungselement, das abwechselnd in eine Verriegelungsstellung oder in eine Freigabestellung überführbar ist.
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Aus
DE 10 2007 051 418 A1 ist ein Getriebe für ein Fahrzeuglenksystem bekannt. Das Getriebe dient dazu, den von einem Fahrer ausgeübten Lenkbewegungen zusätzliche Lenkbewegungen zu überlagern. Das Getriebe weist eine Eingangswelle auf, die mit einem Flexspline drehfest verbunden ist. Darüber hinaus weist das Getriebe eine Ausgangswelle auf, die drehfest mit einem Circularspline verbunden ist. Der Flexspline ist mit einer Außenverzahnung versehen, die mit einer Innenverzahnung des Circularsplines in Eingriff steht. Innerhalb des Flexspline ist ein elektromotorisch angetriebener Wellengenerator angeordnet.
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Auch aus
DE 10 2007 000 945 A1 ist ein Überlagerungssteller für ein Lenksystem eines Fahrzeuges bekannt. Der Überlagerungssteller weist ein Überlagerungsgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle zur Überlagerung der an beiden Getriebeeingangswellen auftretenden Drehwinkeln auf eine Getriebeausgangswelle des Überlagerungsgetriebes auf, wobei die erste Getriebeeingangswelle mit einer Lenkhandhabe wirkverbunden ist. Die zweite Getriebeeingangswelle ist mit einem elektronisch kommutierten Servomotor wirkverbunden.
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Insbesondere aus Sicherheitsgründen ist es zweckmäßig, Lenksysteme der vorgenannten Art mit einer Verriegelungsvorrichtung auszurüsten, um das Überlagerungssystem, falls nötig, blockieren zu können.
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Aus
DE 10 2007 000 943 A1 ist eine Verriegelungseinrichtung für eine Welle eines Lenksystems bekannt. Die Verriegelungseinrichtung weist einen elektromagnetischen Hubmagneten auf, welcher ein Sperrelement in der Weise beaufschlagt, dass die Welle formschlüssig lösbar an einem fahrzeugfesten Bauteil festlegbar ist. Es ist ein Energiespeicher zur automatischen Verriegelung der Welle bei einer Fehlfunktion im Lenksystem vorgesehen, wobei der Energiespeicher von zumindest einer ersten Schraubenfeder gebildet ist und die Schraubenfeder auf ihrer Innenseite oder Außenseite axial und radial an einem Führungselement anliegt.
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Aus
DE 10 2008 002 670 A1 ist eine ähnliche Verriegelungsvorrichtung für eine Welle eines Lenksystems eines Fahrzeuges bekannt. Bei dieser Verriegelungsvorrichtung ist vorgesehen, dass der Energiespeicher zumindest teilweise aus einem Permanentmagneten gebildet ist, dessen Magnetfeld bei Bestromung des elektrischen Hubmagneten zumindest teilweise aufgehoben wird.
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Eine Verriegelung des Lenksystems erfolgt aus unterschiedlichen Gründen in einer Vielzahl von Fällen. Zunächst sind die sicherheitskritischen Fälle zu nennen, bei denen unter anderem verhindert werden soll, dass ein Fahrzeug bei einer Störung des Hilfkraft- oder Überlagerungssystems ungewollte Lenkbewegungen ausführt. Auch beim Ausfall des Überlagerungs- und/oder Hilfskraftsystems muss sichergestellt sein, dass eine funktionsfähige Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe und den gelenkten Rädern besteht.
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Darüber hinaus sind die systemrelevanten Fälle zu nennen, bei denen eine Verriegelung deshalb erfolgt, um die Funktionsfähigkeit des Überlagerungs- und/oder Hilfskraftsystems zu gewährleisten. Beispielsweise könnte es ohne eine Aktivierung der Verriegelung vorkommen, dass bei abgeschaltetem System – beispielsweise bei einem abgestellten und/oder ausgeschaltetem Fahrzeug – die Lenkhandhabe verdreht wird, was dazu führen würde, dass nach dem Wiedereinschalten der Ist-Lenkwinkel nicht mit dem ursprünglichen Lenkwinkel übereinstimmt, den die Überlagerungs- und/oder Hilfskraftsteuerung als letztes abgespeichert hat.
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Unter anderem aus den vorgenannten Gründen erfolgt bei jedem Abschalten des Fahrzeugmotors automatisch eine Verriegelung des Lenksystems. Dies zumeist derart, dass ein mittels einer Vorspannfeder vorgespannter Sperrstift, der mit Hilfe eines Elektromagneten in einer Freigabestellung gehalten wird, durch Stromlosschalten des Elektromagneten von der Vorspannfeder in eine Aussparung eines Sperrrings, der drehfest mit einer zu blockierenden Welle verbunden ist, getrieben wird. Beim Wiedereinschalten zieht der Elektromagnet den Sperrstift gegen die Kraft der Vorspannfeder aus der Aussparung heraus, so dass der Sperrring und die mit ihm drehfest verbundene Welle wieder freigegeben sind.
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Es hat sich gezeigt, dass die Geräusche, die von einem Lenksystem, insbesondere von einer Überlagerungslenkung und/oder einer Hilfskraftlenkung, ausgehen, von den Fahrzeuginsassen als störend empfunden werden.
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Aus
DE 10 2004 037 617 A1 ist eine Lenkvorrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug bekannt, die einen Übertragungsverhältnis-Einstellmechanismus aufweist. Die Lenkvorrichtung weist eine Verriegelungsvorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die Geräusche zu vermeiden, die entstehen, wenn ein Eingriffsvorsprung in Eingriff mit einer Eingriffsaussparung tritt. Hierzu ist ein Gummielement bzw. ein elastisches Element an mindestens einem Eingriffsvorsprung eines Verriegelungsarmes und der Eingriffsaussparung oder einem Blockierorgan angebracht. Diese Lösung hat den Nachteil, dass das Gummielement bzw. das elastische Element während der Eingriffsbewegung bspw. durch Abscherung beschädigt werden kann.
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Aus
DE 103 15 704 A1 ist eine Hilfskraftlenkung mit Elektromotorsperre bekannt. Es ist eine mechanische Sperre vorgesehen, die bei einer störungsbehafteten Situation ein mechanisches Getriebeteil eines Überlagerungsgetriebes fixiert und gegen Bewegung sichert. Hierzu ist das Getriebeteil mit langlochförmigen Nuten versehen, in die ein Stift der mechanischen Sperre eingreift. Es wird erwähnt, dass zur Vermeidung eines unangenehmen Geräuschs eine Zusatzeinrichtung zur Geräuschdämpfung, z. B. nach Art eines hydraulichen Stoßdämpfers, vorgesehen sein kann. Konkrete Angaben, hinsichtlich der Ausbildung oder Anordnung des Stoßdämpfers macht diese Druckschrift nicht. Alternativ wird vorgeschlagen, einen Sperrenstift und einen Anker eines Magneten als getrennte Bauteile auszubilden, zwischen denen ein nachgiebiges Zwischenglied, z. B. eine Dämpfungsfeder, vorgesehen ist. Diese Ausführung bremst jedoch nachteiligerweise bei einer Eingriffsbewegung des Sperrenstiftes ausschließlich den Anker und vermeidet damit nicht, das Geräusch, das der eingreifende Sperrenstift erzeugt.
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Aus
DE 198 23 031 B4 ist eine Fahrzeuglenkvorrichtung bekannt, die eine Übersetzungsverhältnis-Änderungsvorrichtung aufweist. Die Fahrzeuglenkvorrichtung weist einen Sperrmechanismus auf. Mittel zum Vermeiden der von dem Sperrmechanismus ausgehenden Geräusche offenbart diese Druckschrift nicht.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Möglichkeit zu schaffen, zumindest einige der störenden Geräusche wirkungsvoll zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird durch eine Verriegelungsvorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest ein Abbrems- und/oder Dämpfungselement vorgesehen ist, das eine Überführungsbewegung des Verriegelungselementes von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung und/oder von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung abbremst und/oder dämpft.
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In erfindungsgemäßer Weise wurde erkannt, dass einige der von den bekannten Lenksystemen ausgehenden Geräusche auf das harte Anschlagen des Sperrstiftes bei Erreichen der Verriegelungsposition und bei Erreichen der Freigabeposition entstehen. Da bei jedem Abschalten des Fahrzeuges, wie geschildert, automatisch eine Verriegelung des Lenksystems erfolgt, kommt es auch bei jedem Abschalten – unabhängig davon, ob dieses aus sicherheits- oder aus systembedingten Gründen erfolgt – zu einem geräuschvollen Anschlagen eines Verriegelungselementes bei Erreichen der Verriegelungsposition.
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Darüber hinaus kommt es beim Wiedereinschalten des Fahrzeuges zu einem erneuten Anschlagen des Verriegelungselementes in der Freigabestellung und damit wieder zu einer störenden Geräuschentwicklung. Insbesondere bei Fahrzeugen mit einer Start-Stopp-Automatik, die zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs den Motor, wann immer möglich, vorübergehend abschaltet, fallen den Fahrzeuginsassen die störenden Geräusche besonders deutlich und oft auf. Zuweilen werden die betroffenen Fahrzeuge sogar in eine Werkstatt verbracht, weil wegen der Geräusche das Vorliegen eines Defektes vermutet wird.
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Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung vermeidet auf sehr einfache, kostengünstig umsetzbare und effektive Weise die geschilderte Geräuschentwicklung. Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung zusätzlich dadurch aus, dass sie besonders verschleißfrei arbeitet.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung weist das Abbrems- und/oder Dämpfungselement ein Elastomer auf. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Abbrems- und/oder Dämpfungselement zumindest teilweise aus einem Elastomermaterial gebildet ist. Beispielsweise kann das Abbrems- und/oder Dämpfungselement in Form eines Ringes, insbesondere in Form eines O-Ringes oder Gummi-O-Ringes, ausgebildet sein.
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Die Verwendung eines Elastomermaterials für das Abbrems- und/oder Dämpfungselement hat zum einen den technischen Vorteil, dass das Verriegelungselement langsam abgebremst wird und zum anderen darüber hinaus, dass die kinetische Energie des Verriegelungselementes weitgehend in Wärmeenergie umgesetzt wird, sodass es nicht zu einem Hin- und Herschwingen des Verriegelungselementes kommt.
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Alternativ oder zusätzlich ist es erfindungsgemäß jedoch auch möglich, andere oder weitere Abbrems- oder weitere Dämpfungssysteme, wie beispielsweise Öldämpfungssysteme oder Luftdämpfungssysteme vorzusehen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß auch möglich, ein Abbremsen und/oder Dämpfen des Verriegelungselementes mit Hilfe von speziellen Magnetanordnungen zu bewerkstelligen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung sind mehrere Abbrems- und/oder Dämpfungselemente vorgesehen. Beispielsweise ist es von Vorteil, ein Abbrems- und/oder Dämpfungselement der Verriegelungsstellung zuzuordnen, während ein anderes Abbrems- und/oder Dämpfungselement der Freigabestellung zugeordnet ist.
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Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist zumindest ein Abbrems- und/oder Dämpfungselement an dem Verriegelungselement angeordnet. Beispielsweise kann zumindest ein Ende eines Sperrstiftes mit einem Abbrems- und/oder Dämpfungselement versehen sein. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, beide Enden eines Sperrstiftes jeweils mit einem oder mehreren Abbrems- und/oder Dämpfungselementen zu versehen.
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Bei einer anderen erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist ein Abbrems- und/oder Dämpfungselement an einem Verriegelungsanschlag angeordnet oder bildet einen Verriegelungsanschlag, an dem das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung anliegt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement in der Freigabestellung an einem Freigabeanschlag anliegt, und dass der Freigabeanschlag das Abbrems- und/oder Dämpfungselement aufweist.
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Bei einer ganz besonders robusten und zuverlässigen Ausführungsform ist das Verriegelungselement als zylindrischer Bolzen mit zwei unterschiedlichen Außendurchmessern ausgeführt. Während der Teil mit dem geringeren Außendurchmesser dazu bestimmt ist, in einer Ausnehmung einer Welle und/oder eines Sperrrings einzugreifen, ist der Teil des Bolzens mit dem größeren Außendurchmesser in einem Führungszylinder verschiebbar gelagert, wobei am Boden und an der Decke des Führungszylinders jeweils ein Abbrems- und/oder Dämpfungselement, das beispielsweise als Gummi-O-Ring ausgeführt sein kann, angeordnet ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist vorgesehen, dass ein weiteres Verriegelungselement, insbesondere eine Aussparung oder eine Ausnehmung eines zu blockierenden Bauteils, das dazu bestimmt ist, in der Verriegelungsstellung formschlüssig mit dem Verriegelungselement zusammenzuwirken, das Abbrems- und/oder Dämpfungselement aufweist.
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Beispielsweise kann das Abbrems- und/oder Dämpfungselement an der Außenseite und/oder in den Ausnehmungen eines Sperrringes angeordnet sein. Hierbei kann das Abbrems- und/oder Dämpfungselement in erfindungsgemäßer Weise vorteilhaft insbesondere derart angeordnet sein, dass es beim Überführen des Verriegelungselementes von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung oder in umgekehrter Richtung nicht durch die zu Relativbewegung der zu blockierenden Teile beschädigt – insbesondere ganz oder teilweise nicht abgeschert – wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung wenigstens teilweise in ein weiteres Verriegelungselement, insbesondere in eine Aussparung oder in eine Ausnehmung eines zu blockierenden Bauteils, eingreift.
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Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass in der Verriegelungsstellung zwischen dem Boden der Aussparung bzw. Ausnehmung und einem in die Aussparung bzw. Ausnehmung eingreifenden Verriegelungselement, insbesondere einem Verriegelungsende des Verriegelungselements, ein Abstand verbleibt. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass ein geräuschverursachendes Anschlagen des Verriegelungselements am Boden der Aussparung bzw. Ausnehmung vermieden ist. Bei einer solchen Ausführung kann die Aussparung bzw. Ausnehmung frei von dem Abbrems- und/oder Dämpfungselement, bleiben, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Gefahr einer Beschädigung durch die Relativbewegung der zu blockierenden Teile besteht.
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Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ist das Abbrems- und/oder Dämpfungselement bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung außerhalb des Eingriffsbereichs angeordnet. Dies hat den ganz besonderen Vorteil, dass es nicht zu einer Beschädigung des Abbrems- und/oder Dämpfungselements, insbesondere nicht zu einer Abscherung von Teilen des Abbrems- und/oder Dämpfungselements, im Eingriffsbereich kommen kann. Insbesondere bei einer solchen Lösung kann das Abbrems- und/oder Dämpfungselement stattdessen an Absätzen und/oder vor Sprüngen angeordnet sein, die außerhalb des Eingriffsbereichs liegen. Hierbei bietet es sich beispielsweise an, dass das Abbrems- und/oder Dämpfungselement beispielsweise aus einem Elastomer-Material besteht und/oder geschützt in einem Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung angeordnet ist.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist zumindest ein Überführungsmittel zum Überführen des Verriegelungselements von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung und/oder von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung vorgesehen. Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung fungiert das Abbrems- und/oder Dämpfungselement zusätzlich zu seinen bereits geschilderten Funktionen auch als Überführungsmittel.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein auf Druck belastetes Abbrems- und/oder Dämpfungselement das Verriegelungselement gegen die Kraft eines Elektromagneten unter Vorspannung hält und das Verriegelungselement bei Abschalten des Elektromagneten in die Verriegelungsstellung drückt. Hierbei kann weiter vorgesehen sein, dass das Abbrems- und/oder Dämpfungselement derart dimensioniert ist, dass es – beispielsweise auf Zug belastet – das Verriegelungselement bei Erreichen der Verriegelungsposition automatisch und sanft abbremst. Darüber hinaus hat dieses Abbrems- und/oder Dämpfungselement die weitere Funktion, bei Wiederaktivierung des Elektromagneten zusammengedrückt zu werden, was einerseits das Verriegelungselement wieder unter Vorspannung setzt, aber insbesondere auch andererseits das aus der Verriegelungsstellung kommende Verriegelungselement in der Freigabestellung sanft abbremst und dämpft.
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Nach einem vollkommen eigenständigen Erfindungsgedanken – der auch losgelöst vom Vorhandensein eines Abbrems- und/oder Dämpfungselements umsetzbar ist – kann das Überführungsmittel in vorteilhafter Weise als Mehrdrahtfeder ausgeführt sein und/oder eine Mehrdrahtfeder aufweisen. Eine solche Ausführung ist besonders sicher, weil sie auch dann noch zuverlässig funktioniert, wenn einer der Drähte bricht.
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Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das Überführungsmittel einen Magneten, insbesondere einen Elektromagneten oder einen Permanentmagneten, aufweist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist nach einem eigenständigen Erfindungsgedanken, der auch losgelöst vom Vorhandensein eines Abbrems- und/oder Dämpfungselements verwirklicht sein kann, ein Überführungsmittel zum Überführen des Verriegelungselementes von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung und/oder von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung vorgesehen, das eine elektrische Spule mit einem Spulenkern aufweist. Hierbei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass in der Freigabestellung und/oder in der Verriegelungsstellung zwischen dem Spulenkern und wenigstens einem Teil des Verriegelungselementes ein Spalt, insbesondere ein Luftspalt besteht, wobei sich die Breite des Spaltes entlang des Spaltquerschnitts ändert. Dies hat den ganz besonderen Vorteil, dass die Kraftkennlinie der auf das Verriegelungselement während einer Verschiebebewegung wirkenden Kraft, die bei einem reinen Parallelspalt eine 1/x2-Abhängigkeit aufweisen würde, vollkommen anders – und für eine Überführungsbewegung von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung und/oder von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung besonders vorteilhaft – verlaufen kann. Insbesondere kann auf diese Weise bewirkt werden, dass zu Beginn einer Überführungsbewegung von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung – bei gleicher elektrischer Ansteuerung der Spule – eine höhere Kraft auf das Verriegelungselement wirkt. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass am Ende einer Überführungsbewegung von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung eine niedrigere Kraft auf das Verriegelungselement wirkt, als bei einem reinen Parallelspalt.
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Die vorgenannten Vorteile lassen sich alternativ oder zusätzlich auch dadurch erzielen, dass der Spulenkern und/oder das Verriegelungselement wenigstens einen parallel zur Bewegungsrichtung des Verriegelungselements ausgerichteten Vorsprung und/oder einen parallel zur Bewegungsrichtung des Verriegelungselements ausgerichtete Vertiefung aufweist.
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Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der Spulenkern wenigstens einen, dem Verriegelungselement zugewandten Vorsprung und/oder eine, dem Verriegelungselement zugewandte Vertiefung aufweist.
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Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ist die Verteilung der Breite des Spaltes und/oder die Form, die Größe und die Position des Vorsprungs und/oder der Vertiefung derart gewählt ist, dass die auf das Verriegelungselement wirkende Kraft wenigstens entlang einer Teilstrecke während des Überführens des Verriegelungselementes von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung und/oder von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung konstant ist. Insbesondere ist auf diese Weise eine Kraftkennlinie erzielbar, die zumindest in einem Teilbereich flach oder zumindest abgeflacht verläuft. In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass sich eine Überführungsbewegung des Verriegelungselements innerhalb dieses flachen bzw. abgeflachten Teilbereichs vollzieht.
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Der Vorsprung und/oder die Vertiefung können beispielsweise rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der Vorsprung und/oder die Vertiefung ringförmig ausgebildet sind. Bei einer besonderen Ausführung sind der Vorsprung und/oder die Vertiefung kegelförmig ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Vorsprung und/oder die Vertiefung kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass der Vorsprung und/oder die Vertiefung pilzförmig ausgebildet sind und/oder dass der Vorsprung und/oder die Vertiefung kuppelförmig ausgebildet sind.
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Auch eine solche Ausführung kann in erfindungsgemäßer und vorteilhafter Weise derart ausgebildet sein, dass das Überführungsmittel zusätzlich auch die Funktion eines Abbrems- und/oder Dämpfungselementes Wahrnimmt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Überführungsmittel als Elektromagnet ausgebildet, der die Aufgabe hat, bei Bedarf das Verriegelungselement aus der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung zu ziehen und bis zur Anforderung einer Erneuten Verriegelung dort zu halten. Um das Verriegelungselement in die Freigabestellung zu überführen wird der Elektromagnet stromlos geschaltet, so dass das Verriegelungselement beispielsweise von einer Feder in Bewegung versetzt und in die Verriegelungsstellung gedrückt werden kann.
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Zusätzlich zu der Überführungs- und Haltefunktion kann der Elektromagnet erfindungsgemäß auch als Abbrems- und Dämpfungselement fungieren, indem er – vorzugsweise mit niedriger Stromstärke als nötig ist, um das Verriegelungselement in der Freigabestellung zu halten oder in die Freigabestellung zu überführen und vorzugsweise kurzzeitig – wieder bestromt wird, bevor das Verriegelungselement die Freigabestellung erreicht. Hierdurch wird eine abbremsende Kraft auf das Verriegelungselement ausgeübt, die der von der Feder ausgeübten Kraft entgegen gerichtet ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement oder damit fest verbundene Teile einen Magneten oder magnetische Eigenschaften aufweisen, so dass mittels einer Spule und/oder mittels eines Elektromagneten dem Verriegelungselement induktiv Bewegungsenergie entzogen werden kann.
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Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist vorgesehen, dass das Überführungsmittel in Abhängigkeit von der Stellung eines zu verriegelnden Bauteils, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehstellung einer Welle oder eines Sperrrings, aktivierbar ist. Bei dieser Ausführung kann in vorteilhafter Weise ein Drehwinkelsensor vorgesehen sein, der fortlaufend die Drehstellung des zu blockierenden Bauteils überwacht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Drehwinkelsensor eine Auflösung aufweist, die es erlaubt zuverlässig und genau die Position einer Aussparung oder einer Ausnehmung des zu blockierenden Teils, insbesondere einer Welle oder eines Sperrrings, zu erfassen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auflösung des Drehwinkelsensors deutlich größer ist, als das Winkelverhältnis der Breite der Aussparung zu einem Vollkreis. Besonders vorteilhaft ist ein Drehwinkelsensor, der eine Auflösung von mehr als 1000 Teilen bezogen auf den Vollkreis hat.
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Insbesondere in erfindungsgemäßer Weise kann vorgesehen sein, dass auf diese Weise fortlaufend die Positionen der Aussparungen eines Sperrringes überwacht werden. Auf diese Weise ist es ermöglicht, mit Hilfe einer geeigneten elektronischen Steuerung, die Verriegelungsvorrichtung genau dann zu aktivieren, wenn das zu blockierende Bauteil eine besondere Stellung eingenommen hat. Beispielsweise kann ein Sperrstift genau in dem Augenblick von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung überführt werden, wenn der Sperrstift und die Aussparung, in die er zum Blockieren eingreifen soll, miteinander fluchten. Auf diese Weise ist wirkungsvoll vermieden, dass der Sperrstift zunächst auf die Außenseite eines Sperrringes auftrifft und an dieser entlang rutscht, bevor er in eine Aussparung eingreift.
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In Bezug auf ein erfindungsgemäßes Lenksystem mit einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Relativposition des zu blockierenden Bauteils zu dem Verriegelungselement so genau steuer- und/oder regelbar ist, dass das zu blockierende Bauteil vor der Auslösen der Überführungsbewegung des Verriegelungselementes an der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung in eine oder ein von mehreren möglichen vorbestimmte Positionen verbracht wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Welle derart ausgerichtet wird, dass eine Ausnehmung und/oder Aussparung, in die das Verriegelungselement eingreifen soll, genau mit dem Verschiebungsweg des Verriegelungselementes fluchtet.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement ein Eingriffsende aufweist, das dazu bestimmt ist, in eine Ausnehmung und/oder eine Aussparung eines zu blockierenden Bauteils einzugreifen, wobei das Verriegelungselement und die Aussparung derart dimensioniert und zueinander positioniert sind, dass zwischen dem Boden der Aussparung und dem Verriegelungsende in der Verriegelungsstellung ein Abstand verbleibt. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass es nicht zu einem harten und geräuschvollen Anschlagen des Verriegelungsendes am Boden der Aussparung kommt. Insbesondere vermeidet eine solche Ausführung das zusätzliche Anbringen eines weiteren Abbrems- und/oder Dämpfungselements zur Vermeidung eines solchen harten Anschlagens.
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In erfindungsgemäßer Weise kann es sich bei dem zu blockierenden Bauteil beispielsweise um die Eingangswelle eines Getriebes, insbesondere eines Spannungswellengetriebes handeln.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung und
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2 Detailansichten von Spulenkern und Verriegelungselement unterschiedlicher Ausführungsformen.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 1 für ein Lenksystem eines Fahrzeuges. Die Verriegelungsvorrichtung 1 weist ein Verriegelungselement 2 auf, das aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist. Das Verriegelungselement 2 hat einen Sperrstift 3 mit einem Verriegelungsende 15. Der Sperrstift 3 ist mit einem zylinderförmigen Bolzen 4 fest verbunden und ragt in diesen hinein. An dem von dem Sperrstift abgewandten Ende weist der zylindrische Bolzen 4 eine Bohrung 5 auf, in der als Überführungsmittel 6 zum Überführen des Verriegelungselements 2 von einer Freigabestellung in eine Verriegelungsstellung ein Teil einer Schraubenfeder 7 angeordnet ist.
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Der zylinderförmige Bolzen 4 ist in einem Führungszylinder 8 längs verschiebbar gelagert. Am Boden 9 des Führungszylinders 8 ist ein erstes Abbrems- und/oder Dämpfungselement 10, das als Gummi-O-Ring ausgebildet ist, angeordnet. An der Decke 11 des Führungszylinders 8 ist ein weiteres Abbrems- und/oder Dämpfungselement 12 angeordnet, das ebenfalls als Gummi-O-Ring ausgebildet ist. Die Verriegelungsvorrichtung 1 weist eine elektrische Spule 13 auf, mit deren Hilfe, das zumindest teilweise aus ferromagnetischem Metall bestehenden Verriegelungselements 2 gegen die Kraft der Feder 7 in eine Freigabestellung gezogen und dort gehalten werden kann. In der Freigabestellung liegt die Oberseite des zylinderförmigen Bolzens 4 an dem weiteren Abbrems- und/oder Dämpfungselement 12 an. Wenn die elektrische Spule 13 stromlos geschaltet wird, drückt die Feder 7 das Verriegelungselement 2 aus der Freigabestellung in eine Verriegelungsstellung.
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In der Verriegelungsstellung liegt der zylindrische Bolzen 4 an dem ersten Abbrems- und/oder Dämpfungselement 10 an. Das weitere Abbrems- und/oder Dämpfungselement 10 ist dazu ausgebildet und angeordnet, das von der Feder 7 aus der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung gedrückte Verriegelungselement 2 abzubremsen und die Bewegungsenergie in Wärmeenergie umzusetzen. Hierdurch ist ein geräuschvolles Anschlagen wirkungsvoll vermieden.
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Zusätzlich fungiert die elektrische Spule 13 auch als Abbremselement, indem diese – vorzugsweise mit niedriger Stromstärke als nötig ist, um das Verriegelungselement in der Freigabestellung zu halten oder in die Freigabestellung zu überführen und vorzugsweise kurzzeitig – wieder bestromt wird, bevor das Verriegelungselement die Freigabestellung erreicht. Hierdurch wird eine Kraft auf das Verriegelungselement 2 ausgeübt, die der von der Feder 7 ausgeübten Kraft entgegen gerichtet ist und die die Bewegung des Verriegelungselementes 2 abbremst.
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In der Verriegelungsstellung ragt das Verriegelungsende 15 über ein Gehäuse 14 des der Verriegelungsvorrichtung 1 hinaus, was in der Figur gestrichelt dargestellt ist. In dieser Stellung greift das (gestrichelt dargestellte) Verriegelungsende 15 des Verriegelungselement 2 in eine Ausnehmung 17 eines zu blockierenden Bauteils 16 ein, das beispielsweise der Sperrring einer drehbar gelagerten Welle ein kann.
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Das Verriegelungselement kann von der Freigabestellung wieder in die Verriegelungsstellung überführt werden, indem die elektrische Spule bestromt wird. Hierdurch wird das Verriegelungselement 2 durch Magnetkraft gegen die Kraft der Feder 7 aus der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung bewegt, wobei ein geräuschvolles Anschlagen durch das weitere Abbrems- und/oder Dämpfungselement 12 wirkungsvoll vermieden ist.
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2 zeigt mehrere Detailansichten von Spulenkern 18 und Verriegelungselement 2 unterschiedlicher Ausführungsformen, bei denen ein Überführungsmittel 6 zum Überführen des Verriegelungselementes 2 von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung und/oder von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung vorgesehen, das eine elektrische Spule mit einem Spulenkern aufweist.
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Bei einigen der dargestellten Ausführungen besteht in der Verriegelungsstellung zwischen dem Spulenkern 18 und dem Verriegelungselement 2 ein Luftspalt, wobei sich die Breite des Spaltes entlang des Spaltquerschnitts ändert. Hierdurch ist insbesondere bewirkt, dass zu Beginn einer Überführungsbewegung von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung – bei gleicher elektrischer Ansteuerung der Spule – eine höhere Kraft auf das Verriegelungselement 2 wirkt. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass am Ende einer Überführungsbewegung von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung eine niedrigere Kraft auf das Verriegelungselement 2 wirkt, als bei einem reinen Parallelspalt.
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Bei einigen der dargestellten Ausführungen weist der Spulenkern 18 und/oder das Verriegelungselement 2 wenigstens einen parallel zur Bewegungsrichtung des Verriegelungselements 2 ausgerichteten Vorsprung und/oder einen parallel zur Bewegungsrichtung des Verriegelungselements 2 ausgerichtete Vertiefung auf. Bei einigen der dargestellten Ausführungen ist alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass der Spulenkern 18 wenigstens einen, dem Verriegelungselement 2 zugewandten Vorsprung und/oder eine, dem Verriegelungselement 2 zugewandte Vertiefung aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verriegelungsvorrichtung
- 2
- Verriegelungselement
- 3
- Sperrstift
- 4
- Zylindrischer Bolzen
- 5
- Bohrung
- 6
- Überführungsmittel
- 7
- Feder
- 8
- Führungszylinder
- 9
- Boden des Führungszylinders 8
- 10
- Erstes Abbrems- und Dämpfungselement
- 11
- Deckel des Führungszylinders 8
- 12
- Weiteres Abbrems- und Dämpfungselement
- 13
- Elektrische Spule
- 14
- Gehäuse
- 15
- Verriegelungsende
- 16
- zu blockierendes Bauteil
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Spulenkern
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007051418 A1 [0002]
- DE 102007000945 A1 [0003]
- DE 102007000943 A1 [0005]
- DE 102008002670 A1 [0006]
- DE 102004037617 A1 [0011]
- DE 10315704 A1 [0012]
- DE 19823031 B4 [0013]
