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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Lenkradschlosseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, elektrisch die Drehung eines Lenkrades eines geparkten Fahrzeuges zu blockieren.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In den vergangenen Jahren wurden als Schutz gegen Diebstahl einige Fahrzeuge mit einer elektrischen Lenkradschlosseinrichtung ausgestattet, die dazu ausgestaltet ist, elektrisch die Drehung eines Lenkrades zu blockieren, während das Fahrzeug geparkt ist. Diese elektrische Lenkradschlosseinrichtung umfasst: ein Verriegelungselement, das zwischen einer Verriegelungsstellung, in der das Verriegelungselement in eine Lenkwelle des Fahrzeuges eingreift und einer Entriegelungsstellung bewegt werden kann, in der das Verriegelungselement die Lenkwelle freigibt; einen Elektromotor, der ein elektrischer Aktor ist, der dazu ausgestaltet ist, das Verriegelungselement zu betätigen, und einen Antriebsmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, eine Drehkraft einer Abgabewelle des Elektromotors in eine Kraft zu wandeln, die bewirkt, dass das Verriegelungselement vorrückt oder zurückgezogen wird.
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Bei einer derartigen Lenkradschlossverriegelungseinrichtung detektiert eine Einheit höherer Ebene der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung, wenn das Fahrzeug stoppt und der Fahrer einen Motorstartschalter ausschaltet, während ein Motor läuft, dies und stoppt den Motor. Unter der Voraussetzung, dass die Sicherheit gewährleistet ist, sendet die Einheit höherer Ebene eine Verriegelungsanforderung an die elektrische Lenkradschlosseinrichtung. Beim Empfang der Verriegelungsanforderung steuert die elektrische Lenkradschlosseinrichtung den Elektromotor derart, dass er das Verriegelungselement so bewegt, dass das Verriegelungselement in die Lenkwelle eingreifen kann. Folglich wird die Drehung des Lenkrades verriegelt.
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Wenn der Fahrer andererseits den Motorstartschalter des Fahrzeuges einschaltet und daher den Motor, der gestoppt ist, ermittelt die Einheit höherer Ebene dies und sendet eine Entriegelungsanforderung an die elektrische Lenkradschlosseinrichtung. Beim Erhalt dieser Entriegelungsanforderung steuert die elektrische Lenkradschlosseinrichtung den Elektromotor derart an, dass er das Verriegelungselement so bewegt, dass das Verriegelungselement von der Lenkwelle entriegelt werden kann. Das Lenkrad ist folglich entriegelt, um Lenkmanöver zu ermöglichen.
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Damit die elektrische Lenkradschlosseinrichtung das Lenkrad elektrisch verriegelt und entriegelt, muss auf diese Weise das Ansteuern des Elektromotors auf Grundlage des Ermittelns gesteuert werden, ob sich das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung oder in der Entriegelungsstellung befindet und um dies zu ermitteln wird ein Mechanismus zum Ermitteln der Stellung des Verriegelungselementes vorgesehen. Beispielsweise wird der folgende Mechanismus als dieser Positionsermittlungsmechanismus verwendet (siehe beispielsweise die
JP 2008 -
049 908 A ). Insbesondere ist ein Magnet an einem beweglichen Element, beispielsweise dem Verriegelungselement angebracht, und magnetische Ermittlungselemente, beispielsweise Hall-Elemente, werden an einer Position, die der Verriegelungsposition entspricht bzw. an einer Position angeordnet, die der Entriegelungsposition entspricht. Dann wird, indem bewirkt wird, dass die magnetischen Ermittlungselemente die Magnetkraft des Magneten ermitteln, ermittelt, ob sich das Verriegelungselement an der Verriegelungsposition oder an der Entriegelungsposition befindet.
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Bei der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung muss sichergestellt werden, dass sich das Verriegelungselement an seiner Entriegelungsposition befindet, um sicherzustellen, dass der Motor nicht gestartet werden kann, wenn die Drehung des Lenkrades blockiert wurde. Als eine Maßnahme um dies sicherzustellen, werden mehrere Magnetermittlungselemente an der Position auf der Entriegelungsseite platziert. Bei diesem Verfahren kann ein Ausfall eines der magnetischen Direktionselemente aufgrund der Ausgangssignale der anderen elektrischen Ermittlungselemente geprüft werden. Folglich kann eine falsche Ermittlung der Stellung des Verriegelungselementes vermieden werden.
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Bei dem Verfahren zum Platzieren mehrerer magnetischer Ermittlungselemente an der entriegelungsseitigen Stellung werden jedoch die mehreren magnetischen Ermittlungselemente an der Entriegelungsseite alle von einem ausgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand geschaltet, wenn sie einem unerwartet starken elektromagnetischen Feld unterzogen werden, selbst wenn sich das Verriegelungselement eigentlich nicht in der Entriegelungsstellung befindet. Folglich wird fälschlicherweise ermittelt, dass sich das Verriegelungselement in den Entriegelungszustand bewegt hat. Dann wird das Verriegelungselement auf der Hälfte des Weges gestoppt und der Motor kann gestartet sein, wobei die Drehung des Lenkrades immer noch verriegelt ist.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2011 052 007A1 beschreibt eine Erfindung, die die Aufgabe zugrunde legt, eine elektrisch betätigte Lenkradschlosseinrichtung zu schaffen, mit welcher durch Verhindern der falschen Erfassung des Verriegelungselementes der entriegelte Zustand des Lenkrades während der Fahrt des Fahrzeugs sicher gewährleistet wird. Maßnahmen zum Lösen der Aufgabe: Elektrisch betätigte Lenkschlosseinrichtung mit einem Verriegelungselement (Schlossschraube), einem elektrischen Motor zum Antrieb des Verriegelungselementes, einem Antriebsmechanismus zur Umwandlung der Drehkraft der Antriebswelle des elektrischen Motors in die Verschiebungskraft des Verriegelungselementes, einem am Verriegelungselement (beweglichen Teil) angeordneten Magnet, die Hallelemente (Magnetfelderfassungselemente) zur Erfassung des Magnetfeldes des Magnetes und einem Mikrocomputer (Steuerungsmittel) zur Steuerung des elektrischen Motors entsprechend dem Erfassungsergebnis der Hallelemente dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Hallelement und ein zweites Hallelement vorgesehen sind, welche jeweils durch Verschiebung des Verriegelungselementes (Magnetes) in die Entriegelungsposition vom eingeschalteten Zustand auf den ausgeschalteten Zustand und vom ausgeschalteten Zustand auf den eingeschalteten Zustand umgeschaltet werden.
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Die Patentschrift
DE 101 29 095 C1 beschreibt die Erfindung einer elektrischen Lenkungsverriegelung, welche zur Erkennung der Verriegelungs- und Entriegelungsposition einen Permanentmagneten und zwei unterschiedliche Hallsensoren aufweist. Dabei weist der Polübergang des Magneten in Hubrichtung. Zur besseren Wirksamkeit wird vorgeschlagen, den einen Sensor südpolaktiv und den anderen nordpolaktiv zu machen, die Sensoren werden im Zwischenraum zwischen den beiden Endpositionen des Polübergangs vom Permanentmagneten angeordnet und in einem definierten Endabstand zu diesen beiden Endpositionen angeordnet. In diesem Endabstand ist der N-aktive Sensor dem Nordpol und der S-aktive Sensor dem Südpol des Permanentmagneten zugekehrt. Dieser Endabstand entspricht jener Entfernung, wo die magnetische Flussdichte des Permanentmagneten bei der im Anwendungsfall auftretenden höchsten Temperatur mindestens gleich ist dem zum Einschalten des N- bzw. S-aktiven Sensors erforderlichen Schwellenwert.
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Kurzer Abriss der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Probleme gemacht und hat die Aufgabe, eine elektrische Lenkverriegelungseinrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, zu vermeiden, dass fälschlicherweise ermittelt wird, dass sich das Verriegelungselement in der entriegelten Position befindet, und folglich zuverlässig sicherstellt, dass der Motor mit entriegeltem Lenkrad gestartet wird.
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, stellt ein erster Aspekt der Erfindung eine elektrische Lenkradschlosseinrichtung bereit, die aufweist: ein Verriegelungselement, das zwischen einer Verriegelungsstellung, in der das Verriegelungselement mit einer Lenkwelle eines Fahrzeuges eingreift, und einer Entriegelungsstellung, in der das Verriegelungselement von der Lenkwelle entriegelt ist, beweglich ist; einen elektrischen Aktor, der dazu ausgestaltet ist, das Verriegelungselement zu betätigen; einen Antriebsmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, eine Antriebskraft des elektrischen Aktors in eine Kraft zu wandeln, durch die bewirkt wird, dass das Verriegelungselement vorgerückt wird oder zurückgezogen wird; einen Magneten, der dazu ausgestaltet ist, sich in Verbindung mit dem Verriegelungselement zu bewegen; eine Magnetermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Magnetkraft des Magneten, wobei die Magnetermittlungseinrichtung in einer Stellung angeordnet ist, die der Verriegelungsstellung entspricht, und an einer Stellung platziert ist, die der Entriegelungsstellung entspricht; und Steuerungsmittel zum Finden einer Stellung des Verriegelungselementes auf Grundlage eines Ergebnisses der Ermittlung durch die Magnetermittlungseinrichtung und ein demgemäßes Steuern der Ansteuerung des elektrischen Aktors. Die Magnetermittlungseinrichtung, die an der Stellung platziert ist, die der Entriegelungsstellung entspricht, umfasst eine Nordpolmagnetermittlungselement, das dazu ausgestaltet ist, beim Ermitteln eines Nordpols des Magneten eingeschaltet zu werden, und ein Südpolmagnetermittlungselement, das dazu ausgestaltet ist, beim Ermitteln eines Südpols des Magneten eingeschaltet zu werden. Das Steuerungsmittel ermittelt, dass sich das Verriegelungselement in die Entriegelungsstellung bewegt hat, wenn sowohl das Nordpolmagnetermittlungselement als auch das Südpolmagnetermittlungselement eingeschaltet werden und dann das Antreiben des elektrischen Aktors stoppt.
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In einem zweiten Aspekt der Erfindung sind gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung der Nordpol und der Südpol des Magneten Seite an Seite in einer Richtung orthogonal zur Bewegungsrichtung des Magneten angeordnet, und das Nordpolmagnetermittlungselement und das Südpolmagnetermittlungselement sind in einer Richtung orthogonal zur Bewegungsrichtung des Magneten angeordnet, um der Anordnung des Nordpols und des Südpols des Magneten zu entsprechen.
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Bei einem dritten Aspekt der Erfindung sind gemäß eines ersten oder zweiten Aspektes der Erfindung entgegengesetzte Pole von dem Nordpol und dem Südpol, die ein anderer Südpol und ein anderer Nordpol sind, über dem Nordpol bzw. des Südpols des Magneten an einer Seite angeordnet, die einer Seite entgegengesetzt ist, wo der Nordpol und der Südpol auf das Nordpolmagnetermittlungselement bzw. das Südpolmagnetermittlungselement gerichtet sind.
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Bei einem vierten Aspekt der Erfindung gemäß eines des ersten bis dritten Aspektes der Erfindung sind die Magnetermittlungsmittel auf einer Leiterplatte platziert und ein beliebiges des Nordpolmagnetermittlungselements und des Südpolmagnetermittlungselements ist auf einer Oberfläche der Leiterplatte platziert, die einer Oberfläche entgegengesetzt ist, die auf den Magnet gerichtet ist. Das Magnetermittlungselement, das auf der einen Oberfläche platziert ist, ist dazu ausgestaltet, als ein Magnetermittlungselement zu fungieren, das dazu ausgestaltet ist, eine magnetische Kraft des Magneten zu ermitteln, wobei die magnetische Kraft von einem Pol ist, der demjenigen entgegengesetzt ist, der durch die Magnetermittlungsmittel ermittelt wird, die auf der Oberfläche platziert ist, die auf den Magnet gerichtet ist.
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Bei einem fünften Aspekt der Erfindung gemäß einem der ersten bis vierten Aspekten der Erfindung stoppt die Steuerungseinrichtung das Ansteuern des elektrischen Aktors nach einem Ablaufen einer vorbestimmten Zeitspanne seit dem Betätigen des elektrischen Aktors.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ermittelt das Steuerungsmittel, dass sich das Verriegelungselement in die Entriegelungsstellung bewegt hat, wenn sowohl das Nordpolomagnetermittlungselement als auch das Südpolmagnetermittlungselement des Magnetermittlungsmittels eingeschaltet sind. Selbst wenn ein externes Monopolelektromagnetfeld (Nordpol oder Südpol) einwirkt, während das Verriegelungselement von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung bewegt wird, werden das Nordpolmagnetermittlungselement und das Südpolmagnetermittlungselement nicht gleichzeitig eingeschaltet, und zumindest eines davon behält seinen ausgeschalteten Zustand bei. Folglich ermittelt das Steuerungsmittel nicht fälschlicherweise, dass sich das Verriegelungselement in die entriegelte Stellung bewegt hat und steuert weiterhin den elektrischen Aktor an, so dass sich das Verriegelungselement weiterhin in die entriegelte Stellung bewegt.
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Folglich wird vermieden, dass das Verriegelungselement 6 auf dem halben Weg aufgrund einer falschen Ermittlung, dass sich das Verriegelungselement in die Entriegelungsstellung bewegt hat, gestoppt wird, obwohl das Verriegelungselement tatsächlich die Entriegelungsstellung noch nicht erreicht hat. Dadurch wird zuverlässig vermieden, dass der Motor gestartet wird, falls das Drehen des Lenkrades verriegelt ist.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sind der Nordpol und der Südpol des Magneten Seite an Seite in der Richtung orthogonal zur Bewegungsrichtung des Magneten angeordnet, und das Nordpolmagnetermittlungselement und das Südpolmagnetermittlungselement sind in der Richtung orthogonal zur Bewegungsrichtung des Magneten angeordnet, um der Anordnung des Nordpols und des Südpols des Magneten zu entsprechen. Folglich können der Nordpol und der Südpol des Magneten lang in der Bewegungsrichtung des Magneten gemacht werden. Folglich kann ein Bewegungsbereich des Magneten erhöht werden, in dem das Nordpolmagnetermittlungselement und das Südpolmagnetermittlungselement gleichzeitig eingeschaltet werden, so dass eine Stellung, an der der Magnet an der Entriegelungsstellung gestoppt wird, innerhalb eines weiteren Bereichs festgelegt werden kann, um dadurch die Konstruktionsflexibilität zu erhöhen.
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Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung werden der Nordpol und der Südpol in einer Richtung überlagert, die sich von dem Magneten in Richtung der Magnetermittlungselemente erstreckt. Folglich können die Magnetfeldschleifen lang in Richtung Magnetermittlungselemente erstreckt werden, um die Stärke des Magnetfeldes zu erhöhen, das durch die Magnetermittlungselemente detektiert werden soll. Dies erlaubt eine zuverlässige Ermittlung der Stellung des Verriegelungselementes.
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Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung ist eines der Magnetermittlungselemente auf der Oberfläche der Leiterplatte entgegengesetzt zur Oberfläche angeordnet, die zum Magnet gerichtet ist. Folglich kann die Orientierung des Magnetermittlungselementes bezüglich des Magneten umgekehrt werden. Mit anderen Worten, die Orientierung eines Magnetfeldes, das durch das Magnetermittlungselement verläuft, kann umgekehrt werden, so dass der Südpol des Magneten durch das Nordpolmagnetermittlungselement ermittelt werden kann, und der Nordpol des Magneten kann durch das Südpolmagnetermittlungselement ermittelt werden. Selbst wenn das Magnetermittlungselement durch Umfassen sowohl eines Nordpolmagnetermittlungselementes und eines Südpolmagnetermittlungselementes ausgestaltet ist, kann folglich beispielsweise das Südpolmagnetermittlungselement als Nordpolermittlungselement verwendet werden und das Magnetermittlungsmittel kann nur mit Südpolermittlungselementen ausgestaltet sein. Dies kann Teile, Prüfungsschritte und Kosten pro Stück reduzieren und dadurch die Herstellungskosten der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung reduzieren.
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Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung stoppt, wenn die Magnetermittlungselemente nicht alle eingeschaltet sind, obwohl sich das Verriegelungselement in die Entriegelungsstellung bewegt hat, das Steuermittel das Ansteuern des elektrischen Aktors nach einem Ablaufen einer vorbestimmten Zeit. Folglich wird vermieden, dass der elektrische Aktor weiterhin angesteuert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Schnittansicht einer elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, wobei sich die Einrichtung in einem Verriegelungszustand befindet.
- 2 ist eine vertikale Schnittansicht der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, wobei sich die Einrichtung in einem entriegelten Zustand befindet.
- 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist ein Diagramm, das die Ermittlung der Stellung eines Verriegelungselementes durch Hall-Elemente der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 6 ist ein Diagramm, das die Ermittlung der Stellung eines Verriegelungselementes durch Hall-Elemente einer elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 7 ist ein Diagramm, dass die Ermittlung der Stellung eines Verriegelungselementes durch Hall-Elemente einer elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 8 ist ein Diagramm, das die Ermittlung der Stellung eines Verriegelungselementes durch Hall-Elemente einer elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 9 ist ein Diagramm, das die Ermittlung der Position eines Verriegelungselementes durch Hall-Elemente einer elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 ist eine vertikale Schnittansicht einer elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, wobei sich die Einrichtung in einem Verriegelungszustand befindet. 2 ist eine vertikale Schnittansicht der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung in einem Entriegelungszustand. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung. 4 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung. 5 ist ein Diagramm, das die Ermittlung der Position eines Verriegelungselementes durch Hall-Elemente der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung darstellt.
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Eine elektrische Lenkradschlosseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist ausgestaltet, die Drehung einer Lenkwelle (eines Lenkrades) (nicht gezeigt) elektrisch zu verriegeln/entriegeln. Ein Gehäuse 2 der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung 1 wird durch ein Gehäuse 3 gebildet, das aus einem nicht magnetischen Material (d.h. einer Magnesiumlegierung) und einem metallischen Deckel 4 hergestellt ist, der eine Öffnung des Gehäuses 3 an seiner unteren Oberfläche bedeckt.
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Das Gehäuse 3 ist als rechteckiger Behälter geformt, und ein bogenförmiger ausgenommener Bereich 3a ist an dessen oberen Bereich gebildet. Ein Säulenrohr (nicht gezeigt) ist in diesen ausgenommenen Bereich 3a eingepasst und ist an dem Gehäuse 3 mit einer bogenförmigen Klammer (nicht gezeigt) befestigt, die an dem Gehäuse 3 angebracht ist. Obwohl es nicht gezeigt ist, ist eine Lenkwelle in das Säulenrohr eingeführt. Ein Lenkrad ist an dem oberen Ende der Lenkwelle angebracht, und ein unteres Ende der Lenkwelle ist mit einem Lenkgetriebegehäuse verbunden, das ein Lenksystem bildet. Wenn ein Fahrer das Lenkrad dreht, wird die Drehung des Lenkrades auf das Lenkgetriebegehäuse über die Lenkwelle übertragen, und ein Lenkmechanismus (nicht gezeigt) wird angetrieben, um das geparkte vordere linke und vordere rechte Rad zu drehen. Folglich wird das erforderliche Lenken durchgeführt.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Seitenbereich des Gehäuses 3 als ein rechteckförmiger Verbinderanbringungsbereich 3b geöffnet, und eine kreisförmige Stiftöffnung 3c, in die ein Stift 5 hinein zu pressen ist, ist in jeder der drei Seitenoberflächen des Gehäuses 3 ausgebildet, außer der Seitenoberfläche, wo der Verbinderplatzierbereich 3b ausgebildet ist (lediglich zwei Stiftöffnungen 3c sind in 3 gezeigt).
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Der Deckel 4 ist als rechteckförmige Platte gebildet, und drei blockförmige Verstiftungsbereiche 4A, drei säulenförmige Abdeckungsdrückbereiche 4B und ein Zahnradhalterohrabschnitt 4C mit einem geschlossenen Ende sind integral mit dem Deckel 4 auf eine aufrechte Weise an deren Inneroberfläche (obere Oberfläche) ausgebildet. Die drei Verstiftungsbereiche 4A sind an Orten gebildet, die den Positionen der Stiftöffnungen 3c entsprechen und sind je mit einer kreisförmigen Stifteinführöffnung 4a versehen, in die der Stift 5 zu drücken ist (lediglich eine Stifteinführöffnung 4a ist in 3) gezeigt.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist der Deckel 4 in einen inneren Umfang eines unteren Endbereichs des Gehäuses 3 auf eine solche Weise eingepasst, um von unten den Öffnungsbereich des Gehäuses an seiner unteren Oberfläche zu bedecken. Dann wird der Deckel 4 an dem Gehäuse 3 durch Einfügen der Stifte 5 durch die drei Stiftöffnungen 3c, die an den Seitenoberflächen des Gehäuses 3 (siehe 3) gebildet sind, und durch Drücken der Stifte 5 in die Stifteinführöffnungen 4a eingeführt, die in den drei Verstiftungsbereichen 4a jeweils auf den Deckel 4 aufrecht vorgesehen sind.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, sind ein Verriegelungselementgehäusebereich 2A und ein Leiterplattengehäusebereich 2B in dem Gehäuse 2 gebildet, und ein Verriegelungselement 6 ist in dem Verriegelungselementgehäusebereich 2A aufgenommen. Das Verriegelungselement 6 ist durch eine im Wesentlichen zylinderförmigen Antriebseinrichtung 7 mit einem Außengewindeabschnitt 7a, der auf einen äußeren Umfang seines unteren Endbereichs eingraviert ist, und einem plattenförmigen Verriegelungsbolzen 8 gebildet, der in der Antriebseinrichtung 7 aufgenommen ist, so dass der Verriegelungsbolzen 8 nach oben und unten beweglich ist. Ein Langloch 8a, das lang in einer vertikalen Richtung ist, ist in dem Verriegelungsbolzen 8 ausgebildet, und der Verriegelungsbolzen 8 ist an die Antriebseinrichtung 7 durch einen Stift 9 verbunden, der horizontal durch das Langloch 8a eingeführt ist. Der Stift 9 wird in ein Stifteinführloch 7b, indem er dahin hineingepresst wird, eingeführt und gehalten, wobei das Stifteinführloch 7b durch die Antriebseinrichtung 7 horizontal durchdrungen wird.
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Der Verriegelungsstift 8 ist in eine rechteckförmige Einführöffnung 3d in dem Gehäuse 3 so eingepasst, dass der Verriegelungsbolzen 8 nach oben und unten beweglich ist, und ist konstant durch eine Feder 10, die in einem zusammengedrückten Zustand zwischen dem Verriegelungsbolzen 8 und einem Bereich 7c der Antriebseinrichtung 7 vorgesehen ist, nach oben vorgespannt. Üblicherweise bewegt sich der Verriegelungsbolzen 8 nach oben und unten mit der Antriebseinrichtung 7 mit einem unteren Bereich des Langloches 8a des Verriegelungsbolzens 8, der in den Stift 9 eingreift.
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Ein Arm 7A als Eingriffsbereich, der sich horizontal erstreckt, und ein Anti-Dreh-Bereich 7B, der ein vertikaler Langeingriffsbereich ist, sind am äußeren Umfang eines oberen Bereichs der Antriebseinrichtung 7 an jeweils zueinander entgegengesetzten Positionen gebildet. Der Arm 7A ist in dem Gehäuse 2 (der Behälter 3) auf eine solche Weise aufgenommen, dass der Arm 7A nach oben und unten beweglich ist, und der Anti-Dreh-Bereich 7B blockiert die Drehung der Antriebseinrichtung 7 durch Eingriff in eine Eingriffsnut 3e, die in dem Behälter 3 gebildet ist. Ein Magnetgehäusebereich 7d mit einer rechteckförmigen Form in der Querrichtung ist an einem Spitzenendbereich des Arms 7A gebildet, und ein Magnet 11 mit einer viereckigen Prismenform ist in diesen Magnetgehäusebereich 7d gedrückt und in diesem untergebracht.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist ein zylinderförmiges Zahnradelement 12 drehbar in dem Verriegelungselementgehäusebereich 2A untergebracht, das in dem Gehäuse 2 gebildet ist, und ein äußerer Umfang eines unteren Bereichs des Zahnradelementes 12 ist drehbar durch den Zahnradhalterohrbereich 4C gehalten, der aufrecht an der Innenoberfläche (obere Oberfläche) des Deckels 4 gebildet ist. Ein Wurmrad 12a ist am äußeren Umfang des unteren Bereichs des unteren Bereichs des Zahnradelementes 12 gebildet, und ein Innengewindebereich 12b ist am Innenumfang des Zahnradelementes 12 gebildet.
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Ein unterer Bereich der Antriebseinrichtung 7 ist in die Innenseite des Getriebeelementes 12 eingeführt, und der innere Gewindebereich 12b, der am Innenumfang des Zahnradelementes 12 gebildet ist, kämmt mit dem Außengewindebereich 7a, der am Außenumfang des unteren Bereichs der Antriebseinrichtung 7 gebildet ist. Eine Feder 13 ist in einem zusammengedrückten Zustand zwischen der Scheidewand 7c der Antriebseinrichtung 7 und einem säulenförmigen Federlager 4b vorgesehen, das an einem mittleren Bereich des Getriebehalterohrbereichs 4C des Deckels 4 vorgesehen ist, und das Verriegelungselement 6 (die Antriebseinrichtung 7 und der Verriegelungsbolzen 8) sind konstant nach oben durch die Feder 13 vorgespannt.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Elektromotor 14 (ein elektrischer Aktor) quer in dem Verriegelungsgehäusebereich 2A, der in dem Gehäuse 2 gebildet ist, untergebracht, und ein Wurm 15 mit einem kleinen Durchmesser ist an einer Abgabewelle 14a des Elektromotors 14 gebildet. Der Wurm 15 kämpft mit dem Wurmrad 12a, das auf dem Außenumfang des Zahnradelementes 12 gebildet ist. Der Wurm 15 und das Wurmrad 12a bilden einen Antriebsmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, eine Drehkraft auf die Abgabewelle 14a des Elektromotors 14 in eine Kraft zu wandeln, die bewirkt, dass das Verriegelungselement 6 vorrückt oder eingezogen wird.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist eine Platine 16 in dem Platinengehäusebereich 2B des Gehäuses 2 aufrecht untergebracht, so dass die Innenoberfläche der Leiterplatte 16 parallel mit der Bewegungsrichtung des Verriegelungselementes 6 sein kann.
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Ein einziges Hall-Element 17 ist an der oberen Position auf einer Innenoberfläche der Leiterplatte 16 vorgesehen, wobei die Position einer Verriegelungsstellung entspricht, und zwei Hall-Elemente 18 und 19 sind an einem unteren Bereich auf dieser Innenoberfläche vorgesehen, wobei die Position einer Verriegelungsstellung entspricht. Die Hall-Elemente 17 bis 19 sind magnetische Ermittlungsmittel und ermitteln die Stellung des Verriegelungselementes 6 (der Verriegelungsbolzen 8) (an der Verriegelungsstellung oder der Entriegelungsstellung), wie nachstehend beschrieben wird.
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Wie in 5 gezeigt ist, ist das Hall-Element 17 ein Südpolmagnetermittlungselement (das als „SW_ A“ nachstehend bezeichnet wird), das dazu ausgestaltet ist, um beim Ermitteln des Südpols des Magneten 11 an der Verriegelungsposition eingeschaltet zu werden, und die Hall-Elemente 18 und 19 sind ein Südpolmagnetermittlungselement (das nachstehend als „SW_ B“ bezeichnet wird) und ein Nordpolmagnetermittlungselement (das nachstehend als SW_C bezeichnet wird), die dazu ausgestaltet sind, beim Ermitteln des Südpols bzw. des Nordpols des Magneten 11 an der Entriegelungsstellung eingeschaltet zu werden. Es ist zu beachten, dass das Hall-Element (SW_ B) 18 über dem Hall-Element (SW_ C) entlang der Bewegungsrichtung des Magneten 11 angeordnet ist.
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Als nächstes wird auf Grundlage von 4 die Systemausgestaltung der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung 1 nachstehend beschrieben.
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Die Hall-Elemente 17 und 19 sind elektrisch an einen Mikrocomputer 20 angeschlossen, der ein Steuerungsmittel zum Steuern des Antriebs des Elektromotors 14 ist, und der Mikrocomputer 20 ist elektrisch an eine ECU (electronic control unit: Elektronische Steuereinheit) (nicht gezeigt) eines Fahrzeuges über eine Kommunikationsschnittstelle (Kommunikation I/F) 21 und eine Kommunikationsleitung 22 des Fahrzeuges angeschlossen. Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Verbinder 23, der die Funktion der Kommunikationsschnittstelle 21 übernimmt, an der Leiterplatte 16 angebracht, und eine elektrische Verbindungsleitung (nicht gezeigt), die sich von dem Mikrocomputer 20 (siehe 4) erstreckt, ist an den Verbinder 23 angeschlossen, um die Hall-Elemente 17 bis 19 elektrisch an den Mikrocomputer 20 anzuschließen, wie zuvor beschrieben wurde.
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Wie in 5 gezeigt ist, wird das einzige Hall-Element (SW_A) 17, das an der Verriegelungsstellung der Leiterplatte 16 platziert ist, vom Aus-Zustand (nicht verriegelt (aus)) in einen Ein-Zustand (verriegelt (ein)) beim Ermitteln des Südpols des Magneten 11 geschaltet, der an dem Verriegelungselement 6 (der Arm 7A) vorgesehen ist, und der Mikrocomputer 20 ermittelt dadurch, dass sich der Verriegelungsbolzen 8 in die Verriegelungsstellung bewegt hat.
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Das Hall-Element (SW_B) 18, das eines der Hall-Elemente ist, das an der Verriegelungsstellung der Leiterplatte 16 platziert ist, wird von einem Aus-Zustand (nicht entriegelt (aus)) in einem Ein-Zustand (entriegelt (ein)) beim Ermitteln des Südpols des Magneten 11 geschaltet, und das Hall-Element (SW_C) 19, das das andere der Hall-Elemente ist, das an der Entriegelungsstellung der Leiterplatte 16 platziert ist, wird von einem Aus-Zustand (nicht entriegelt (aus)) in einen Ein-Zustand (entriegelt (ein)) beim Ermitteln des Nordpols des Magneten 11 geschaltet. Der Mikrocomputer 20 ermittelt hierbei, dass sich der Verriegelungsbolzen 8 in die Entriegelungsstellung bewegt hat.
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Wie in 4 gezeigt ist, wird über ein Verriegelungsrelais 25 und einen Entriegelungsrelais 26 der Elektromotor (M) 14 an eine Batterie 24 elektrisch angeschlossen, die in dem Fahrzeug angebracht ist, und das Verriegelungsrelais 25 und das Entriegelungsrelais 26 werden in Reaktion auf ein Verriegelungssignal bzw. ein Entriegelungssignal angesteuert, das durch den Mikrocomputer 20 gesendet wird. Wie in 3 gezeigt ist, hat der Verbinder 23 zwei Motorstromzuführanschlüsse 27, die in einer vorstehenden Weise übereinander bereitgestellt werden, und diese Motorstromzuführanschlüsse 27 sind an den Elektromotor 14 angeschlossen.
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Als Nächstes wird die Arbeitsweise (Verriegel-/Entriegel-Vorgänge) der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung 1 beschrieben, die wie zuvor beschrieben ausgestaltet ist.
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Während der Motor (nicht gezeigt) gestoppt ist, befindet sich der Verriegelungsbolzen 8 des Verriegelungselementes 6 an der oberen Endanschlagsverriegelungsstellung, wie in 1 gezeigt ist, wo ein oberer Endbereich des Verriegelungsbolzens 8 von dem Verriegelungsbolzeneinführungsloch 3d des Gehäuses 3 in den ausgenommenen Bereich 3a davon ragt, um in die Lenkwelle (nicht gezeigt) einzugreifen und dadurch die Drehung der Lenkwelle zu verriegeln. In diesem geschlossenen Zustand kann das Lenkrad (nicht gezeigt) nicht gedreht werden, was den Diebstahl des Fahrzeuges verhindert. In diesem Zustand ist der Magnet 11, der in dem Arm 7A aufgenommen ist, in der Nähe des Hall-Elementes (SW_A) 17 auf der Platine 16 (bei einer Position, die durch eine gestrichelte Linie auf der linken Seite in 5 angezeigt ist) angeordnet, und daher befindet sich das Hall-Element (SW_A) 17 in dem Ein-Zustand (verriegelt (ein)). Der Mikrocomputer 20 stellt dadurch fest, dass sich der Verriegelungsbolzen 8 in der Verriegelungsposition befindet. Eine „eindeutige Verriegelungsstellung“, die in 5 gezeigt ist, ist eine Stellung, bei der die Lenkwelle vollständig in den Verriegelungsbolzen 8 eingreift und dadurch verriegelt ist. Zusätzlich ist ein „Ermittlungsbereich A“ ein Variationsbereich, in dem das Hall-Element (SW_A) 17 den Südpol des Magneten 11 ermittelt und vom Aus-Zustand (nicht verriegelt (aus)) in den An-Zustand (verriegelt (ein)) übergeht. Mit anderen Worten, selbst wenn Hall-Elemente des gleichen Modells Variationen hinsichtlich Stellung des Magneten zeigen, wenn sie den Magnet ermitteln und das Hall-Element (SW_A) 17 wird vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand geschaltet, wenn sich ein linker Endbereich des Magneten 11 irgendwo im „Ermittlungsbereich A“ befindet. Folglich wird zur Einfachheit der Darstellung in 5 eine Mittenstellung des „Ermittlungsbereichs A“ als eine Stellung gezeigt, bei der das Hall-Element (SW_A) 17 vom Aus-Zustand (nicht verriegelt (aus)) in den Ein-Zustand (verriegelt (ein)) übergeht.
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Wenn der Fahrer den Motorstartschalter (nicht gezeigt) in dem zuvor beschriebenen Zustand einschaltet, ermittelt die ECU dies und sendet ein Entriegelungsanforderungssignal an die elektrische Lenkungsverriegelungseinrichtung 1. Dann gibt der Mikrocomputer 20 der elektrischen Lenkungsverriegelungseinrichtung 1 ein Entriegelungssignal an das Entriegelungsrelais 26 aus. Dann wird das in 4 gezeigte Verriegelungsrelais 26 in die Stellung geschaltet, die durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist. Da sich das Verriegelungsrelais 25 an einer Position befindet, die durch eine durchgezogene Linie angezeigt wird, fließt Strom von der Batterie 24 entlang einem Pfad, der durch Pfeile mit einer durchgezogenen Linie in 4 angezeigt wird, um den Elektromotor 14 zu betätigen.
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Wenn der Elektromotor 14 wie zuvor beschrieben betätigt wird, wird die Drehung seiner Abgabewelle 14a durch den Wurm 15 und das Wurmgetriebe 12a verlangsamt, und die Richtung wird in eine vertikale Richtung umgewandelt und an das Getriebeelement 12 übertragen. Da das Getriebeelement 12 dadurch gedreht wird, bewegt sich die Antriebseinrichtung 7 mit dem Außengewindebereich 7a, der mit dem Innengewindebereich 12b kämmt, der am Innenumfang des Getriebeelementes 12 eingraviert ist, nach unten gegen die Vorspannkraft der Feder 13. Wenn sich die Antriebseinrichtung 7 nach unten bewegt, bewegt sich der Arm 7A, der integral mit der Antriebseinrichtung 7 ausgebildet ist, und der Schließbolzen 8, der mit der Antriebseinrichtung 7 durch den Stift 9 verbunden ist, abwärts.
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Wenn sich der Arm 7A der Antriebseinrichtung 7 wie zuvor beschrieben nach unten bewegt, um zu bewirken, dass der Schließbolzen 8 die untere Anschlagentriegelungsstellung erreicht, wie in 2 gezeigt ist, zieht sich der obere Endbereich des Verriegelungsbolzen 8 zur Innenseite des Verriegelungsbolzeneinführungslochs 3d des Behälters 3, und dadurch gibt der Verriegelungsbolzen 8 die Lenkwelle frei. Folglich wird die Lenkwelle entriegelt, was dem Fahrer ermöglicht, das Lenkrad zu drehen. Wenn sich der Magnet 11, der am Arm 7A der Antriebseinrichtung 7 vorgesehen ist, bei diesem Ereignis in eine Stellung bewegt, die durch eine gestrichelte Linie an der rechten Seite in 5 angezeigt wird, werden die zwei Hall-Elemente (SW_B) 18 und (SW_C) 19 beide von dem Aus-Zustand (nicht entriegelt (aus)) zum An-Zustand (entriegelt (ein)) geschaltet. Der Mikrocomputer 20 entdeckt dadurch, dass sich der Verriegelungsbolzen 8 in die entriegelte Stellung bewegt hat und beendet dann das Ansteuern des Elektromotors 14 und sendet ein Entriegelungsabschlusssignal an die ECU fahrzeugseitig über die Kommunikationsschnittstelle 21 und die Kommunikationsleitung 22, wie in 4 gezeigt ist. Folglich wird der in 2 gezeigte Entriegelungszustand beibehalten und der Motor des Fahrzeuges kann gestartet werden.
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Eine „endgültige Entriegelungsstellung“ ist eine Stellung, in der, wenn sich ein rechter Endbereich des Magneten 11 in diese Stellung bewegt und sich der Verriegelungsbolzen 8 von der Lenkwelle vollständig löst, um die Lenkwelle zu entriegeln. Zusätzlich ist ein „Ermittlungsbereich B“ ein Bereich, in dem das Hall-Element (SW_B) 18 vom Aus-Zustand (nicht entriegelt (aus)) zum Ein-Zustand (entriegelt (ein)) geschaltet wird, wenn sich der rechte Endbereich des Südpols des Magneten 11 irgendwo in diesem Bereich befindet, und ein „Ermittlungsbereich C “ ist ein Bereich, in dem das Hall-Element (SW_C) 19 von dem Aus-Zustand (nicht entriegelt (aus)) in den Ein-Zustand (entriegelt (ein)) geschaltet wird, wenn sich der rechte Endbereich des Nordpols des Magneten 11 irgendwo in diesem Bereich befindet.
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Wenn der Fahrer das Fahrzeug stoppt und den Motor ausschaltet, indem er den Motorstartschalter ausschaltet, ermittelt die ECU dies und sendet ein Verriegelungsanforderungssignal an die elektrische Lenkradschlosseinrichtung 1. Dann gibt der Mikrocomputer 20 der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung 1 ein Verriegelungssignal aus, um das in 4 gezeigte Verriegelungsrelais 25 in die Stellung zu schalten, die durch die gestrichelte Linie angezeigt ist. Da sich das Entriegelungsrelais 26 an einer Stellung befindet, die durch die durchgezogene Linie gezeigt ist, fließt Strom von der Batterie 24 entlang einem Pfad, der durch Pfeile mit gestrichelten Linien in 4 gezeigt ist, um den Elektromotor 14 in umgekehrter Richtung zu betätigen, und seine Abgabewelle 14a dreht sich folglich rückwärts.
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Wenn sich die Abgabewelle 14a des Elektromotors 14 rückwärts dreht, wie zuvor beschrieben wurde, wird dessen Drehung auf ein Zahnradelement 12 über den Wurm 15 und das Wurmrad 12a übertragen, und das Zahnradelement dreht sich rückwärts. Die Antriebseinrichtung 7 bewegt sich dadurch aufwärts, wodurch der Arm 7A, der integral mit der Antriebseinrichtung 7 ausgebildet ist, und der Verriegelungsbolzen 8, der an die Antriebseinrichtung 7 durch den Stift 9 verbunden ist, aufwärts bewegt werden.
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Wenn sich der Arm 7A der Antriebseinrichtung 7 folglich aufwärts bewegt und der Magnet 11 die Position erreicht, die durch die gestrichelte Linie auf der linken Seite in 5 angezeigt wird, wird das Hall-Element (SW_A) 17, das in der Nähe der Verriegelungsposition vorgesehen ist, von dem Aus-Zustand (nicht verriegelt (aus)) in den Ein-Zustand (verriegelt (ein)) geschaltet. Der Mikrocomputer 20 entdeckt dadurch, dass sich der Verriegelungsbolzen 8 in die Verriegelungsstellung bewegt hat und beendet dann das Ansteuern des Elektromotors 14 und sendet ein Verriegelungsabschlusssignal an die ECU fahrzeugseitig über die Kommunikationsschnittstelle 21 und die Kommunikationsleitung 22, wie in 4 gezeigt ist. Folglich, wie in 1 gezeigt ist, ragt der obere Endbereich des Verriegelungsbolzens 8 von dem ausgenommenen Bereich 3a des Gehäuses 3 weg, um in die Lenkwelle (nicht gezeigt) einzugreifen, und die Drehung der Lenkwelle wird folglich verriegelt. In diesem verriegelten Zustand wird ein Diebstahl des Fahrzeuges vermieden, während das Fahrzeug abgestellt ist. Wenn der Verriegelungsbolzen 8 nicht ordnungsgemäß in eine Eingriffsnut der Lenkwelle eingreift, bewegt sich der Verriegelungsbolzen 8 nach unten gegen die Vorspannungskraft der Feder 10 innerhalb eines Bereichs, wo sich der Stift 9 innerhalb des Langlochs 8a, das an dem Verriegelungsbolzen 8 gebildet ist, relativ bewegen kann und daher wirkt keine exzessive Last auf den Verriegelungsbolzen 8.
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Als Nächstes wird eine Arbeitsweise beschrieben, die in einem Fall durchgeführt wird, wo ein starkes elektromagnetisches Feld ausgeübt wird, während der Verriegelungsbolzen 8 von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung bewegt wird.
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Während sich der Verriegelungsbolzen 8 von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung bewegt, sind die Hall-Elemente (SW_B) 18 und (SW_C) 19 beide im Aus-Zustand (nicht entriegelt (aus)). Falls beispielsweise ein starkes äußeres Südpolelektromagnetfeld in diesem Zustand ausgeübt wird, wird lediglich das Hall-Element (SW_B) 18 fehlerhafterweise nicht eingeschaltet (entriegelt (ein)), und das Hall-Element (SW_C) 19, das dazu ausgestaltet ist, beim Ermitteln des Nordpols eingeschaltet zu werden, behält seinen Aus-Zustand (nicht entriegelt (aus)) bei. Auf diese Weise werden, selbst wenn ein starkes Südpolelektromagnetfeld ausgeübt wird, das Hall-Element (SW_B) 18 und das Hall-Element (SW_C) 19 nicht gleichzeitig eingeschaltet. Folglich ermittelt der Mikrocomputer 20 nicht, dass das Verriegelungselement 6 die Entriegelungsstellung erreicht hat und treibt den Elektromotor 14 weiterhin an.
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Wenn ein starkes äußeres Nordpolelektromagnetfeld einwirkt, behält das Hall-Element (SW_B) 18, das dazu ausgestaltet ist, beim Ermitteln des Südpols eingeschaltet zu werden, seinen Aus-Zustand (nicht entriegelt (aus)), und das Hall-Element (SW_C) 19, das dazu ausgestaltet ist, beim Ermitteln des Nordpols eingeschaltet zu werden, wird im Sinne einer Fehlfunktion eingeschaltet (entriegelt (ein)). Auf diese Weise werden, selbst wenn ein starkes nordpolelektromagnetisches Feld einwirkt, das Hall-Element (SW_B) 18 und das Hall-Element (SW_C) nicht gleichzeitig eingeschaltet (entriegelt (ein)). Folglicherweise ermittelt der Mikrocomputer 20 nicht, dass das Verriegelungselement 6 die Entriegelungsstellung erreicht hat und steuert den Elektromotor 14 weiter an.
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Selbst wenn ein starkes elektromagnetisches Feld einwirkt, während sich der Verriegelungsbolzen 8 von der Verriegelungsstellung zur Entriegelungsstellung bewegt, wird folglich die Stellung des Verriegelungsbolzens 8 nicht fehlerhaft ermittelt, was vermeidet, dass das Ansteuern des Elektromotors 14 fehlerhaft beendet wird, obwohl der Verriegelungsbolzen 8 die Entriegelungsstellung noch nicht erreicht hat.
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Falls sich der Verriegelungsbolzen 8 (der Magnet 11) zur Entriegelungsstellung bewegt, werden die zwei Hall-Elemente (SW_B) 18 und (SW_C) 19 beide eingeschaltet (entriegelt (ein)). Der Mikrocomputer 20 erkennt dadurch, dass sich der Verriegelungsbolzen 8 in die Entriegelungsstellung bewegt hat, und beendet dann das Ansteuern des Elektromotors 14 und sendet ein Entriegelungsabschlusssignal an die ECU. Beim Empfang des Entriegelungsabschlusssignals vom Mikrocomputer 20, startet die ECU den Motor, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug gefahren wird.
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Falls das Hall-Element (SW_B) 18 und das Hall-Element (SW_C) 19 aufgrund einer Fehlfunktion oder dergleichen nicht eingeschaltet sind, obwohl sich das Verriegelungselement 6 in die Entriegelungsstellung bewegt hat, stoppt der Mikrocomputer 20 den Elektromotor 14 nach einem Ablauf eines vorbestimmten Zeitraumes seit der Betätigung des Elektromotors 14 (d.h. genügend Zeit für das Verriegelungselement 6 sich vollständig in die Entriegelungsstellung zu bewegen (beispielsweise 1 sec.)), und sendet eine Abnormalitätssignal an die ECU. Beim Empfang des Abnormalitätssignals vom Mikrocomputer 20 beendet die ECU das Starten des Motors und schaltet eine Warnlampe ein, die in einem Armaturenbrett oder dergleichen in dem Fahrzeug angeordnet ist, um den Fahrer über die Abnormalität zu informieren.
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Falls das Hall-Element (SW_A) 17 aufgrund einer Fehlfunktion oder dergleichen nicht eingeschaltet wird, obwohl sich das Verriegelungselement 6 von der Entriegelungsstellung zur Verriegelungsstellung bewegt hat, stoppt der Mikrocomputer 20 den Elektromotor 14 nach einem Ablauf eines vorbestimmten Zeitraumes nach der Betätigung des Elektromotors 14 (d. h. genügend Zeit, dass sich das Verriegelungselement 6 vollständig in die Verriegelungsstellung (beispielsweise 1 sec.) bewegt), und sendet ein Abnormalitätssignal an die ECU. Beim Empfang des Abnormalitätssignals vom Mikrocomputer 20 schaltet die ECU nach dem Stoppen des Motors die Warnlampe ein, die auf einem Armaturenbrett oder dergleichen des Fahrzeuges angeordnet ist, um den Fahrer über die Abnormalität zu informieren.
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Wie beschrieben ist, ist die elektrische Lenkradschlosseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung dazu ausgestaltet, zu ermitteln, dass sich das Verriegelungselement 6 in die Entriegelungsstellung bewegt hat, wenn sowohl das Hall-Element (SW_B) 18 als auch das Hall-Element (SW_C) 19, die an der Entriegelungsstellung platziert sind, eingeschaltet werden. Selbst wenn ein starkes externes Monopolelektromagnetfeld (Südpol oder Nordpol) einwirkt, während sich das Verriegelungselement 6 von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung bewegt, werden das Hall-Element (SW_B) 18 und das Hall-Element (SW_C) nicht gleichzeitig eingeschaltet, und zumindest eines davon behält seinen Aus-Zustand bei. Aus diesem Grund ermittelt der Mikrocomputer 20 nicht fehlerhafterweise, dass sich das Verriegelungselement 6 in die Entriegelungsstellung bewegt hat und hält das Ansteuern des Elektromotors 14 und des Verriegelungselementes 6 aufrecht und das Verriegelungselement 6 bewegt sich folglich weiterhin in die Entriegelungsstellung.
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Folglich wird vermieden, dass das Verriegelungselement 6 auf halbem Wege aufgrund eines falschen Ermittelns, dass sich das Verriegelungselement 6 in die Entriegelungsstellung bewegt hat, gestoppt wird, obwohl das Verriegelungselement 6 tatsächlich die Entriegelungsstellung noch nicht erreicht hat. Dadurch wird zuverlässig vermieden, dass der Motor gestartet wird, falls die Drehung des Lenkrades verriegelt ist.
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Ferner stoppt bei der elektrischen Lenkradschlossverriegelungseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung der Mikrocomputer 20 das Ansteuern des Elektromotors 14 nach einem Ablauf eines vorbestimmten Zeitraumes, wenn aufgrund eines Ausfalls oder dergleichen nicht ermittelt wird, dass das Hall-Element (SW_A) 17 eingeschaltet wird oder das Hall-Element (SW_B) 18 und das Hall-Element (SW_C) 19 eingeschaltet werden, obwohl sich das Verriegelungselement 6 in die Verriegelungsstellung oder in die Entriegelungsstellung bewegt hat. Folglich wird vermieden, dass der Elektromotor 14 weiter angesteuert wird.
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Ausführungsform 2
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Als Nächstes wird Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage von 6 beschrieben.
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6 ist ein Diagramm, das die Ermittlung der Stellung eines Verriegelungselementes durch Hall-Elemente einer elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Grundausgestaltung der elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß dieser Ausführungsform sowie gemäß den später gezeigten Ausführungsformen 3 bis 5 ist die gleiche als diejenige der elektrischen Steuerungsverriegelungseinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 und wird daher nicht wiederholt beschrieben. Die bei der Ausführungsform 1 verwendeten Bezugszeichen werden in der nachstehenden Beschreibung verwendet.
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Bei dieser Ausführungsform sind der Nordpol unter der Südpol des Magneten 11 Seite an Seite in einer Richtung (eine vertikaler Richtung in 6) orthogonal zur Bewegungsrichtung des Magneten 11 (eine horizontale Richtung in 6) angeordnet, und das Hall-Element (SW_B), das ein Südpolmagnetermittlungselement ist, und das Hall-Element (SW_C) 19, das ein Nordpolmagnetermittlungselement ist, sind in einer Richtung orthogonal zur Bewegungsrichtung des Magneten 11 angeordnet, um der Anordnung des Südpols und des Nordpols des Magneten 11 zu entsprechen. Andere Ausgestaltungen sind diegleichen wie jene von Ausführungsform 1.
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Dieser Ausführungsform liefert die gleichen Effekte, wie diejenigen, die von der Ausführungsform 1 geliefert werden und liefert zusätzlich den folgenden Effekt. Insbesondere, dass sich der Südpol und der Nordpol des Magneten 11 nicht mehr in der Bewegungsrichtung des Magneten 11 bei dieser Ausführungsform befinden, kann der Bewegungsbereich des Magneten 11, indem das Hall-Element (SW_B) 18 und das Hall-Element (SW_C) 19 gleichzeitig eingeschaltet werden, länger als in der Ausführungsform 1 gemacht werden. Folglich wird eine Stellung, an der der Magnet 11 an der Entriegelungsstellung gestoppt wird, innerhalb eines breiteren Bereichs festgelegt werden, um die Flexibilität der Konstruktion zu verbessern. Falls eine Position, an der der Magnet 11 an der Entriegelungsstellung gestoppt wird, innerhalb eines breiteren Bereichs festgelegt werden kann, besteht beispielsweise nicht mehr das Erfordernis nach einer Komponente, beispielsweise eines Anschlages, der dazu ausgestaltet ist, das Verriegelungselement 6 an einer Stellung zwangsweise zu stoppen, an der das Verriegelungselement 6 in dem entriegelten Zustand gehalten wird (d. h., das Hall-Element (SW_B) 18 und das Hall-Element (SW_C) 19 sind beide eingeschaltet). Folglich kann die Ausgestaltung in einigen Fällen vereinfacht werden.
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Ausführungsform 3
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Als Nächstes wird Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage von 7 beschrieben.
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7 ist ein Diagramm, das die Ermittlung der Stellung eines Verriegelungselementes durch Hall-Elemente einer elektrischen Lenkradverriegelungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Anordnung der magnetischen Ermittlungselemente (Hall-Elemente) an der Entriegelungsstellung dieser Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen in Ausführungsform 1.
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Insbesondere sind drei Hall-Elemente (SW_B) 28, (SW_C) 29 und (SW_D) 30, die Südpolermittlungselemente sind, an der Entriegelungsstellung angeordnet, wobei das Hall-Element (SW_B) 28 und das Hall-Element (SW_C) 29 an einer Oberfläche der Leiterplatte 16 angeordnet sind, die auf den Magneten 11 (eine obere Oberfläche in 7) gerichtet ist, und das Hall-Element (SW_D) 30 auf einer Oberfläche der Leiterplatte 16 entgegengesetzt von der Oberfläche platziert ist, die auf den Magnet 11 (eine untere Oberfläche in 7) gerichtet ist. Das Hall-Element (SW_D) 30 fungiert als ein Nordpolermittlungselement, weil seine Nordpolermittlungsoberfläche auf den Magnet 11 gerichtet ist.
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Auch bei dieser Ausführungsform ermitteln das Hall-Element (SW_B) 28 und das Hall-Element (SW_C) 29 den Südpol des Magneten 11 und werden eingeschaltet, falls sich der Magnet 11 zusammen mit dem Verriegelungselement 6 zur Entriegelungsposition bewegt, und das Hall-Element (SW_D) 30 ermittelt dem Nordpol des Magneten 11 und wird eingeschaltet. Folglich bereitet diese Ausführungsform die Effekte, die durch Ausführungsform 1 bereitet werden und zusätzlich den folgenden Effekt.
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Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform, da das Hall-Element (SW_D) 30 auf der Oberfläche der Leiterplatte 16 angeordnet ist, die der Oberfläche entgegengesetzt ist, die auf den Magneten 11 gerichtet ist, die Orientierung des Hall-Elements (SW_D) bezüglich des Magneten 11 umgekehrt werden. Mit anderen Worten, die Orientierung eines Magnetfeldes, das durch das Hall-Element (SW_D) 30 verläuft, kann umgekehrt werden, so dass der Nordpol des Magneten 11 durch das Hall-Element (SW_D) 30 ermittelt werden kann, was ein Südpolmagnetermittlungselement ist. Das Hall-Element (SW_D) 30 kann daher als ein Nordpolmagnetermittlungselement fungieren. Aus diesem Grund können die Hall-Elemente (SW_B) 28, (SW_C) 29 und (SW_D) 30 lediglich mit Südpolmagnetermittlungselementen ausgestaltet sein, was die Anzahl der Teileprüfschritte und die Kosten pro Stück und folglich die Kosten zum Herstellen der elektrischen Lenkradverriegelungseinrichtung 1 reduzieren kann.
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Obwohl die Hall-Elemente (SW_B) 28, (SW_C) 29 und (SW_D) 30 lediglich mit Südpolermittlungselementen in dieser Ausführungsform ausgestaltet sind, können sie lediglich mit Nordpolmagnetermittlungselementen ausgestaltet sein. In diesem Fall fungiert das Hall-Element (SW_D) 30 als ein Südpolmagnetermittlungselement.
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Ausführungsform 4
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Als Nächstes wird Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage von 8 beschrieben.
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8 ist ein Diagramm, das die Ermittlung der Stellung eines Verriegelungselementes durch Hall-Elemente einer elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform sind neben drei Hall-Elementen (SW_B) 31, (SW_C) 32 und (SW_D) 33, die an der Entriegelungsstellung angeordnet sind, die zwei Hall-Elemente (SW_B) 31 und (SW_D) 33, die an einer Seite der Leiterplatte 16 in ihrer Breitenrichtung (eine untere Seite in 8) angeordnet sind, mit Südpolmagnetermittlungselementen ausgestaltet sind, und das Hall-Element (SW_C) 32, das an der anderen Seite der Leiterplatte 16 in deren Breitenrichtung (eine obere Seite in 8) angeordnet ist, ist mit einem Nordpolmagnetermittlungselement ausgestaltet. Das einzige Hall-Element (SW_A) 17, das an der Verriegelungsstellung angeordnet ist, ist mit einem Südpolmagnetermittlungselement ausgestaltet.
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Der Südpol des Magneten 11 ist an einer Stellung angeordnet, die auf die Hall-Elemente (SW_A) 17, (SW_B) 31 und (SW_D) 33 gerichtet ist, die die Südpolmagnetermittlungselemente sind, und der Nordpol des Magneten 11 ist an einer Stellung angeordnet, die auf das Hall-Element (SW_C) 32 gerichtet ist, die ein Nordpolmagnetermittlungselement ist. An diesem Südpol und diesem Nordpol sind ein anderer Nordpol und ein anderer Südpol, d. h. ihre entgegengesetzten Pole entsprechend angeordnet. Mit anderen Worten, der Magnet 11 hat vier Teile, in denen benachbarte Teile voneinander unterschiedliche Pole aufweisen.
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Auch in dieser Ausführungsform ermitteln das Hall-Element (SW_B) 31 und das Hall-Element (SW_D) 33 den Südpol des Magneten 11 und werden eingeschaltet (entriegelt (ein)), und das Hall-Element (SW_C) 32 ermittelt den Nordpol des Magneten 11 und wird eingeschaltet (entriegelt (ein)). Somit bietet diese Ausführungsform die von der Ausführungsform 1 bereitgestellten Effekte und zusätzlich den folgenden Effekt.
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Da der Nordpol und der Südpol des Magneten 11 in dieser Ausführungsform übereinander gelagert sind, können die Magnetfeldschleifen lang in Richtung der Leiterplatte 16 ausgestreckt werden, um die Stärke des durch die Hall-Elemente (SW_A) 17, (SW_B) 31, (SW_C) 32 und (SW_D) 33 zu ermittelnden Magnetfeldes zu erhöhen. Dies ermöglicht eine zuverlässige Ermittlung der Stellung des Verriegelungselementes 6.
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Ausführungsform 5
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Als Nächstes wird Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage und 9 beschrieben.
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9 ist ein Diagramm, das die Ermittlung der Stellung eines Verriegelungselementes durch Hall-Elemente einer elektrischen Lenkradschlosseinrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei dieser Ausführungsform sind neben drei Hall-Elementen (SW_B) 34, (SW_C) 35 und (SW_D) 36, die an der Entriegelungsstellung angeordnet sind, die zwei Hall-Elemente (SW_B) 34 und (SW_C) 35, die Seite an Seite in der Breitenrichtung der Leiterplatte 16 angeordnet sind, mit Südpolmagnetermittlungselementen ausgestaltet, und das Hall-Element (SW_D) 36, das unterhalb (rechte Seite in 9) dieser Hall-Elemente angeordnet ist, ist mit einem Nordpolmagnetermittlungselement ausgestaltet. Das einzige Hall-Element (SW_A) 17, das an der Verriegelungsstellung angeordnet ist, ist mit einem Südpolmagnetermittlungselement ausgestaltet.
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Der Südpol des Magneten 11 ist an einer Stellung angeordnet, die auf das Hall-Element (SW_A) 17 gerichtet ist, wenn sich der Magnet 11 in die Verriegelungsposition bewegt, und auf die Hall-Elemente (SW_B) 34 und (SW_C) 35 gerichtet, wenn sich der Magnet 11 in die Entriegelungsstellung bewegt, wobei die Hall-Elemente (SW_A) 17, (SW_B) 34 und (SW_C) 35 Südpolmagnetermittlungselemente sind. Der Nordpol des Magneten 11 ist an einer Stellung angeordnet, die auf das Hall-Element (SW_D) 36 gerichtet ist, die ein Nordpolmagnetermittlungselement ist, wenn sich der Magnet 11 in die Entriegelungsstellung bewegt. Bei diesem Südpol und Nordpol sind ein anderer Nordpol und ein anderer Südpol, d. h. ihre entgegengesetzten Pole entsprechend angeordnet. Mit anderen Worten, der Magnet 11 hat vier Teile, wobei benachbarte Teile voneinander unterschiedliche Pole aufweisen.
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Da der Nordpol und der Südpol des Magneten 11 in dieser Ausführungsform wie bei der Ausführungsform 4 überlagert sind, können die Magnetfeldschleifen in Richtung der Leiterplatte 16 lang ausgedehnt werden, um die Stärke des durch die Hall-Elemente (SW_A) 17, (SW_B) 34, (SW_C) 35 und (SW_D) 36 ermittelnde Magnetfeld zu erhöhen. Dies erlaubt eine zuverlässige Ermittlung der Position des Verriegelungselementes 6. Diese Ausführungsform stellt die gleichen Effekte zur Verfügung, die durch die Ausführungsform 1 zur Verfügung gestellt werden.
