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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Verriegelungsschutz für eine elektrische Lenkverriegelung für ein Fahrzeug mit einem elektrisch angetriebenen Antriebsrad und einem Sperrbolzen. Dabei wird der Sperrbolzen durch eine Sperrfläche des Antriebsrads in einem unverriegelten Zustand der Lenkverriegelung gesichert.
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Stand der Technik
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Aus dem bekannten Stand der Technik sind eine Vielzahl von Lenkverriegelungen bekannt, die jedoch in der Regel keinen Verriegelungsschutz zur Vermeidung einer unfreiwilligen Sperrung einer Lenkspindel, z. B. während der Fahrt, aufweisen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verriegelungsschutz für eine elektrische Lenkverriegelung für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, die kostengünstig zu fertigen ist, eine kompakte Bauform aufweist, kostengünstig, schnell und bei sicherer Fehlervermeidung zu montieren und für unterschiedlichste Fahrzeugtypen aufgrund einer unterschiedlichen Kinematik verwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Verriegelungsschutz für eine elektrische Lenkverriegelung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
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Dazu wird erfindungsgemäß ein Verriegelungsschutz für eine elektrische Lenkverriegelung mit einem elektrisch angetriebenen Antriebsrad zur Betätigung eines translatorisch bewegbaren Sperrbolzens zur Verfügung gestellt, wobei der Verriegelungsschutz folgendes aufweist:
- • ein Sperrelement, das an dem Antriebsrad angeordnet ist, und
- • ein Sicherungselement, das an dem Sperrbolzen angeordnet ist, wobei der Sperrbolzen zwischen einer Sperrstellung zur Sperrung einer Lenkspindel und einer Freigabestellung zur Freigabe der Lenkspindel translatorisch bewegbar ist, also um seine Hochachse verfahren werden kann, und wobei das an dem Antriebsrad angeordnete Sperrelement in der Freigabestellung mit dem an dem Sperrbolzen angeordneten Sicherungselement in Eingriff steht, um ein unbeabsichtigtes Verriegeln der Lenkverriegelung zu verhindern.
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Vorteilhafterweise ist das an dem Antriebsrad angeordnete Sperrelement als Sperrfläche ausgebildet.
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Weiterhin ist das an dem Sperrbolzen angeordnete Sicherungselement vorteilhafterweise als eine Sicherungsnut ausgebildet.
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Dabei ist die Sperrfläche vorteilhafterweise starr und/oder einstückig mit dem Antriebsrad ausgebildet. Durch die Einstückigkeit kann die Anzahl der Teile und damit die Produktions- und Montagekosten gesenkt werden. Dabei kann das Antriebsrad beispielsweise aus Kunststoff oder jedem anderen Material gefertigt werden.
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Vorteilhafterweise erstreckt sich die Sperrfläche des Verriegelungsschutzes über einen Bogenwinkel von 30° bis 90°, vorzugsweise 60°. Damit kann während eines großen Bereichs eine hohe Betriebssicherheit zur Verfügung gestellt werden.
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Der Sperrbolzen des Verriegelungsschutzes weist vorteilhafterweise eine Freilaufnut auf, welche die Sperrfläche zwischen einer Sperrstellung zur Sperrung einer Lenkspindel und einer Freigabestellung zur Freigabe der Lenkspindel durchquert. Aufgrund des damit erzielten minimalen Abstands zwischen dem Antriebsrad und dem Sperrbolzen kann eine sehr kompakte Bauweise erreicht werden. Dabei kann der Sperrbolzen entweder als Sinterbauteil oder aber als Stahlbauteil, welches anschließend mit spanabhebenden oder Elektroerosionsverfahren bearbeitet wird, hergestellt sein.
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Zur weiteren Bauraum- und Fertigungsoptimierung sind die Freilaufnut und die Sicherungsnut auf der gleichen Seite in dem Sperrbolzen ausgebildet. Der Sperrbolzen kann dabei beispielsweise als Drehteil oder Sinterbauteil hergestellt sein.
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Die Freilaufnut weist dabei vorteilhafterweise eine größere Erstreckung als die Sicherungsnut auf. Damit wird bei gleichzeitig kompakter Bauform ein sicheres Entriegeln und Verriegeln der Lenkspindel zur Verfügung gestellt.
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Vorteilhafterweise entspricht die Höhe der Sicherungsnut im Wesentlichen der Wandstärke der Sperrfläche, die insbesondere noch ein Aufmaß aufweist und somit ein Spiel erlaubt.
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Vorteilhafterweise ist die Erstreckung der Sperrfläche in der Freigabestellung im Wesentlichen senkrecht zur translatorischen Bewegungsrichtung des Sperrbolzens ausgerichtet.
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Die Sperrfläche steht dabei vorteilhafterweise im Wesentlichen als ringsegmentförmiger Abschnitt axial vom Antriebsrad hervor. Auch dies wiederum ermöglicht einen kompakten Aufbau und eine einfache Fertigung.
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Alternativ steht die Sperrfläche vorteilhafterweise im Wesentlichen als fächerförmiger Abschnitt radial vom Antriebsrad hervor. Auch dies wiederum ermöglicht aufgrund des geringen Abstands zwischen dem Sperrbolzen und dem Antriebsrad einen kompakten Aufbau und eine einfache Fertigung, wobei noch weitere Einbaumöglichkeiten aufgrund dieser zweiten Ausführungsform der elektrischen Lenkverriegelungen ermöglicht werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen erläutert. Dazu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Verriegelungsschutzes einer elektrischen Lenkverriegelung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Sperrfläche mit der Sicherungsnut nicht im Eingriff steht;
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2 eine schematische Darstellung des Verriegelungsschutzes nach 1, wobei die Sperrfläche mit der Sicherungsnut im Eingriff steht;
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3 eine schematische Darstellung eines Verriegelungsschutzes einer elektrischen Lenkverriegelung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Sperrfläche mit der Sicherungsnut nicht im Eingriff steht,
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4 eine schematische Darstellung eines Verriegelungsschutzes nach 3, wobei die Sperrfläche mit der Sicherungsnut im Eingriff steht; und
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5 eine räumliche Darstellung des Verriegelungsschutzes einer elektrischen Lenkverriegelung gemäß der zweiten Ausführungsform.
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Nachfolgend beziehen sich Richtungsangaben auf die Zeichnungsebene sofern sich aus dem Text nichts anderes ergibt.
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Detaillierte Beschreibung einer ersten Ausführungsform
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Die 1 und 2 zeigen schematisch eine erste Ausführungsform eines Verriegelungsschutzes für eine elektrische Lenkverriegelung 1 für ein Fahrzeug mit einem elektrisch angetriebenen Antriebsrad 2 und einem Sperrbolzen 3.
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In der ersten Ausführungsform ist die Drehachse R des Antriebsrads 2 senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Sperrbolzens 3 ausgerichtet. Eine Hubbewegung H des Sperrbolzens 3 erfolgt somit senkrecht zur Drehachse R des Antriebsrads 2. In einem ersten Abschnitt des Antriebsrads 2 ist eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Sperrfläche 2c, als ringsegmentförmiger, hervorstehender Abschnitt, ausgebildet. Diese Sperrfläche 2c ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise integral am Antriebsrad 2 ausgebildet und erstreckt sich über einen Bogenwinkel von 60°. Die Wandstärke entspricht hierbei im Wesentlichen einem zu sichernden Eingriffsgegenstück. Des Weiteren ist in diesem ersten Abschnitt auf einer Außenfläche des Antriebsrads 2 eine Nocke 2a zur Ansteuerung eines Steuerbolzens 4 integral ausgebildet. Der Steuerbolzen 4 ist mit dem Sperrbolzen 3 kraftschlüssig verbunden und überträgt die Hubbewegung der Nocke 2a an den Sperrbolzen 3. In einem mittleren Abschnitt auf der Außenfläche des Antriebsrads 2 ist eine Verzahnung 2b radial ausgebildet. Dadurch ist ein verzahnender Eingriff mit einem schraubenförmig ausgebildeten Getrieberad möglich. Diese Verzahnung 2b ist ebenfalls integral mit dem Antriebsrad 2 ausgebildet. Angrenzend an den mittleren Abschnitt sind in einem oberen Abschnitt des Antriebsrads 2 Impulsgeber angeordnet und ausgebildet, um den Drehwinkel bzw. die aktuelle Stellung des Antriebsrads 2 und somit auch die aktuelle Stellung der Hubkurve zu erfassen. Dadurch kann eindeutig eine Aussage über den Ver- bzw. Entriegelungszustand getroffen werden.
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Der Sperrbolzen 3 wird in einer hier nicht dargestellten Sperrbolzenlagerung im Wesentlichen spielfrei und translatorisch entlang seiner Hochachse geführt. Dabei weist der Sperrbolzen 3 im Wesentlichen einen länglichen, rechteckförmigen Querschnitt mit entsprechender Längs- und Querachse auf. Die Stirnseiten sind dabei im Wesentlichen leicht nach außen gewölbt, d. h. konvex ausgebildet. Die beiden Seitenflächen sind plan ausgebildet. In einem oberen Abschnitt, auf einer der gewölbten Flächen, ist eine Freilaufnut 3a ausgebildet. Dabei entspricht die Länge bzw. Höhe der Freilaufnut 3a dem Hub der Nocke 2a des Antriebsrads 2 und ermöglicht eine translatorische Bewegung des Sperrbolzens 3, wenn die Sperrfläche 2c des Antriebsrads 2 in Richtung des Sperrbolzens 3 während eines Ver- bzw. Entriegelungsvorgangs geschwenkt wird und die Freilaufnut 3a durchquert. Unterhalb dieser Freilaufnut 3a weist der Sperrbolzen 3 eine Sicherungsnut 3b auf. In einer entriegelten Position der Lenkverriegelung 3 befindet sich der Sperrbolzen 3 über die Sicherungsnut 3b in Eingriff mit der Sperrfläche 2c des Antriebsrads 2. Aufgrund der Drehbewegung des Antriebsrads 2 wird der Verriegelungsschutz 2c durch ein Einschwenken der Sperrfläche 2c in Eingriff mit der Sicherungsnut 3b gebracht. Im Wesentlichen entspricht die Länge bzw. Höhe der Sicherungsnut 3b der Wandstärke der Sicherungsfläche 2c zuzüglich eines Spiels. Durch den Eingriff der Sperrfläche 2c in die Sicherungsnut 3b wird eine mechanische Verriegelung zwischen dem Sperrbolzen 3 und dem Antriebsrad 2 bewirkt und somit eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkverriegelung, beispielsweise ein plötzliches Verriegeln während der Fahrt, verhindert. An einem unteren Abschnitt des Sperrbolzens 3 befindet sich ein im Wesentlichen keil- bzw. kufenförmiger Abschnitt. Dieser Abschnitt befindet sich zur Verriegelung im Eingriff mit einer Lenksäule. Dieser keilförmige Abschnitt ist dabei zu einer (nicht gezeigten) Lenksäulenachse ausgerichtet, um einen optimalen verriegelnden Eingriff in einen an der Lenksäule angebrachten Nutenkranz bewirken zu können. Zur Verbesserung der Maßhaltigkeit der angewandten Geometrien bei gleichzeitiger Massenproduktion wird der Sperrbolzen 3 im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Sinterverfahren aus einem Sinterstahl wie D32 gefertigt.
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In montiertem Zustand befindet sich der Steuerbolzen 4 im Eingriff mit dem Antriebsrad 2 durch die Nocke 2a. Der Steuerbolzen 4 ist mit dem Sperrbolzen 3 in einem mittleren Abschnitt kraftschlüssig verbunden und wandelt die Drehbewegung des Antriebsrads 2 mittels der Nocke 2a und dem Steuerbolzen in eine translatorische Bewegung des Sperrbolzens 3 um.
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Zweite Ausführungsform
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In einer zweiten Ausführungsform ist der Sperrbolzen 3' in Längsachsenrichtung parallel zu einer Drehachse R' eines Antriebsrads 2' ausgerichtet. Die Hubbewegung des Sperrbolzens 3' erfolgt somit ebenfalls parallel zur Drehachse R'. Auf einer Außenfläche des Antriebsrads 2' ist in einem unteren Abschnitt eine bogenförmige, im wesentlichen senkrecht zum Sperrbolzen 3' ausgerichtete fächerförmige Sperrfläche 2c' vorgesehen. Diese Sperrfläche 2c' ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise integral am Antriebsrad 2' ausgebildet und erstreckt sich über ein Bogensegment von 60° in radialer Richtung. Die Wandstärke entspricht hierbei im Wesentlichen einem zu sichernden Eingriffsgegenstück. In einem mittleren Abschnitt auf der Außenfläche des Antriebsrads 2' ist eine Verzahnung 2b' radial ausgebildet. Dadurch ist ein verzahnender Eingriff mit einem schraubenförmig ausgebildeten Getrieberad möglich. Diese Verzahnung 2b' ist ebenfalls integral mit dem Antriebsrad 2' ausgebildet. Dabei ist der Durchmesser der Verzahnung 2b' geringer als der Durchmesser der Sperrfläche 2c', so dass die Sperrfläche 2c' radial überstehend gegenüber der Verzahnung 2b' ausgeführt ist. Angrenzend an den mittleren Abschnitt ist in einem oberen Abschnitt des Antriebsrads 2' eine sich um mehr als 360° erstreckende Hubkurve 2a' spiralförmig ausgebildet. D. h., das Antriebsrad 2' benötigt mehr als eine Umdrehung, um einen vollen Hub des Sperrbolzens 3' auszuführen. Diese Hubkurve 2a' erstreckt sich wiederum an der Außenfläche des Antriebsrads 2' und ist damit integral ausgebildet. Des weiteren sind in diesem oberen Abschnitt Impulsgeber angeordnet und ausgebildet, um den Drehwinkel bzw. die aktuelle Stellung des Antriebsrads 2' und somit auch die aktuelle Stellung der Hubkurve 2a' zu erfassen. Dadurch kann eindeutig eine Aussage über den Ver- bzw. Entriegelungsstatus getroffen werden.
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Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform weist der Sperrbolzen 3' in dem oberen Abschnitt zwei nicht dargestellte uneinheitliche Nuten auf zwei gegenüberliegenden, planen Seitenflächen auf. Auf einer der beiden gewölbten zum Antriebsrad 2' weisenden Flächen ist noch eine die beiden Nuten verbindende Quernut ausgebildet. Diese drei Nuten ermöglichen eine verwechslungssichere bzw. fail safe Montage eines Betätigers 4', da sich alle drei Nuten unterscheiden. Über diesen Betätiger 4' wird der Sperrbolzen 3' durch die Hubkurve 2a' des Antriebsrads 2' translatorisch bewegt. Aufgrund der Drehbewegung des Antriebsrads 2' wird der Verriegelungsschutz 2c' ebenfalls durch ein Einschwenken der Sperrfläche 2c' in Eingriff mit der Sicherungsnut 3b' gebracht.
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Die hier beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen dienen lediglich der Erläuterung und stellen keine Einschränkung des Schutzumfangs dar.
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In einer nicht gezeigten abgewandelten Ausführungsform ist ein Sperrbolzen 3, 3' als Drehteil aus C45 ausgebildet.
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In weiteren Ausführungsformen sind für einen Sperrbolzen 3, 3' sowohl weitere geometrische Formen wie, Würfel, Zylinder, etc., als auch andere Materialien wie Aluminium, faserverstärkter Kunststoffe etc., denkbar. Auch eine integrale Ausführung eines Steuerbolzens bzw. Betätigers 4, 4' mit dem Sperrbolzen 3; 3' ist denkbar.
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In einer nicht gezeigten abgewandelten Ausführungsform ist ein Antriebsrad 2, 2' aus einem faserverstärkten Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt. Aber auch andere Materialien wie Aluminium, Stahlsorten, C45 etc., sind denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrische Lenkverriegelung
- 2; 2'
- Antriebsrad
- 2a; 2a'
- Nocke; Hubkurve
- 2b; 2b'
- Verzahnung
- 2c; 2c'
- Sperrfläche
- 3; 3'
- Sperrbolzen
- 3a; 3a'
- Freilaufnut
- 3b; 3b'
- Sicherungsnut
- 4; 4'
- Steuerbolzen; Betätiger
- R
- Drehachse
- H
- Hubbewegungsrichtung
