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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine perfektionierte elektrische
Verriegelungsvorrichtung bzw. Lenkradsperre für eine Fahrzeugslenkung.
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Spezifischer
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine elektrische Lenkradsperre
des Typs, welcher eine Schubstange umfaßt, welche in eine vordere
bzw. vorwärts
gerichtete Arbeitsposition gedrückt
wird, in welcher sie die Lenkwelle des Fahrzeugs in einer winkelig
festgelegten Position verriegelt bzw. sperrt, und in eine zurückgezogene
Ruheposition, in welcher sie eine freie Drehung der Lenkwelle erlaubt,
mittels eines elektrischen Motors bewegt wird.
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In
einer bekannten Lenkradsperre dieses Typ arbeitet der elektrische
Motor in beiden Richtungen und regelt bzw. steuert direkt die Zurücknahme der
Schubstange über
eine Reduzierung, welche eine Anzahl von Kaskaden-Reduziergliedern
umfaßt. Wenn
die zurückgezogene
Position erreicht ist, wird ein erstes Verriegelungs- bzw. Sperrglied
aktiviert, um die Reduzierung zu sperren bzw. regulieren und so
die Schubstange in der zurückgezogenen
Position zu sperren. Um die Lenkradsperre zu aktivieren, löst eine
Betätigung
des Motors in der entgegengesetzten Richtung das erste Verriegelungs-
bzw. Sperrglied, und eine Feder drückt bzw. schiebt die Schubstange
in die vordere bzw. Vorwärtsposition,
in welcher sie durch ein zweites Sperrglied gesperrt bzw. verriegelt
ist.
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Diese
bekannte Lenkradsperre hat den Nachteil, daß die Reduzierung bzw. das
Reduzierglied eine Anzahl von Gliedern umfaßt, so daß während der Auszieh- bzw. Entnahmebewegung
das durch den Motor übertragene
Drehmoment niedrig ist und die Lenkradsperre in der Arbeitsposition
verbleiben kann. Wobei dieser Nachteil weiter in dem Fall von Fahrzeugen
verschlimmert wird, welcher ein schnelles Lösen der Lenkradsperre erfordert.
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Darüber hinaus
türmen
sich in einem Mehrstufen-Reduzierer jeder Schlupf und Herstellungstoleranzen
zu einer Verschlechterung der Effizienz des Systems als Ganzes auf.
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Aus
Sicherheitsgründen
versagt die obige bekannte Lenkradsperre auch, um ihre Freigabestellung
im Fall eines Fehlers auf dem Motor oder einer Kollision des Fahrzeugs
zu garantieren, in welchem Fall die Feder die Schubstange in die
Vorwärtsposition
drückt.
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Die
obige bekannte Lenkradsperre ist auch ziemlich komplex durch ein
Umfassen zahlreicher Verriegelungs- bzw. Sperrglieder zum Verriegeln bzw.
Sperren der Schubstange in der zurückgezogenen oder Vorwärtsposition.
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Und
schließlich
erfordert ein Regeln bzw. Steuern einer Arbeit bzw. eines Betriebs
des Motors in zwei entgegengesetzten Richtungen einen komplexen
Regelungs- bzw. Steuerschaltkreis. Eine elektrische Lenkradsperre,
welche mit einem elektrischen Motor versehen ist, der geregelt bzw.
gesteuert wird, um sich in einer Drehrichtung zu drehen und dem Oberbegriff
von Anspruch 1 entspricht, ist in
EP 1 078 829 A gezeigt.
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Es
ist ein Gegenstand bzw. Ziel der vorliegenden Erfindung, eine perfektionierte
Lenkradsperre zur Verfügung
zu stellen, die entworfen bzw. konstruiert ist, um die Nachteile
von bekannten Lösungen
zu eliminieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine elektrische Lenkradsperre für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt,
wie sie in Anspruch 1 beansprucht wird.
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Eine
nicht beschränkende
Ausführungsform der
Erfindung wird als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, in welchen:
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1 einen
Querschnitt der elektrischen Lenkradsperre gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 einen
Querschnitt der Lenkradsperre entlang der Linie II-II in 1 zeigt;
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3 eine
Explosionsansicht einer Anzahl von Bauteilen der Lenkradsperre zeigt.
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Bezugszeichen 1 in
den beigefügten
Zeichnungen bezeichnet insgesamt eine elektrische Lenkradsperre
für ein
Kraftfahrzeug, welche in eine bekannte Lenkungsanordnung eingepaßt ist,
von welcher 1 nur ein Teil einer Lenkwelle 2 zeigt,
welche einen radialen Sitz 3 aufweist.
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Die
Lenkradsperre 1 umfaßt
ein äußeres Gehäuse bzw.
eine äußere Verkleidung 4,
welche(s) einen elektrischen Motor 5 (2)
aufnimmt, welcher über
eine Reduzierungs- bzw. Untersetzungsanordnung 6, eine
Rotations/Linear-Umwandlungsanordnung 11 und eine Schiebe-
bzw. Gleitanordnung 7 die axiale Bewegung einer Druck-
bzw. Schubstange 8 zum Sperren bzw. Verriegeln der Lenkwelle 2 winkelig
im Bezug auf das Gehäuse 4 regelt
bzw. steuert (1). Spezi fischer wird die Schubstange 8 durch einen
elektrischen Motor 5 und in einer Richtung A normal zur
Lenkwelle 2 zwischen einer vorderen winkeligen Verriegelungsposition,
in welcher sie mit einem radialen Sitz 3 (wie in 1 gezeigt
wird) in Eingriff ist, und einer zurückgezogenen Ruheposition bewegt,
in welcher sie eine freie Drehung der Lenkwelle 2 erlaubt.
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Spezifischer
wird der elektrische Motor 5, um sich in der selben Richtung
zu jeder Zeit zu drehen, durch einen elektronischen Antriebsschaltkreis
(nicht gezeigt) gesteuert bzw. geregelt, welcher durch eine gedruckte
Leiterplatte 9 definiert ist, und umfaßt eine Ausgabewelle bzw. Abtriebswelle 5a,
welche integral mit einer Schraube bzw. Schnecke 10 eingepaßt ist, welche
ein Teil einer Untersetzungsanordnung 6 zu bilden. Die
Schnecke 10 ergreift die externen Zähne 12a eines Ritzels 12,
welches zwei interne Nocken 13 aufweist, wovon jeder durch
einen ersten Abschnitt 13a mit einem graduell zunehmenden
Anstieg, einen zweiten Abschnitt 13b mit einem steiler abnehmenden
Anstieg und einen zwischenliegenden Abschnitt 13c definiert
ist, welcher zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt eingeschoben
bzw. zwischengeschaltet ist.
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Die
Nocken 13 sind durch entsprechende Nockenstößelabschnitte 14 ergriffen,
welche zusammen mit den Nocken 13 eine Rotations/Linear-Umwandlungsanordnung 11 definieren
und integral mit einer schalenförmigen
Gleitanordnung 15 sind, welche ein Teil der Gleitanordnung 7 bildet
und einen im wesentlichen rechtwinkeligen oberen Flansch 16 mit abgerundeten
kurzen Seiten aufweist, von welchem sich die Nockenstößelabschnitte 14 erstrecken.
Die Gleitanordnung bzw. der Schieber 15 nimmt eine Rückhol- bzw.
Rückzugsfeder 20 auf,
die zwischen dem Gehäuse 4 und
einer Bodenwand 21 der Gleitvorrichtung 15 zusammengedrückt wird
und auch einen Abschnitt einer Stange 22 umgibt, von welcher ein
erstes Ende integral mit der Schiebevorrichtung 15 durch
zwei Unterlegscheiben 23, 24 gehalten wird, welche
zwischen der Bodenwand 21 der Schiebevorrichtung 15 und
der Rückzugsfeder 20 zwischengeschaltet
ist.
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Ein
zweites Ende der Stange 22 erstreckt sich innerhalb der
Schubstange 8, welche hohl ist und auch eine Kompressions- bzw. Druckfeder 27 aufnimmt,
welche zwischen einer oberen inneren Wand der Schubstange 8 und
einer Unterlegscheibe 28 zusammengepreßt ist, welche mit einer Rille
in der Stange 22 in Eingriff ist, um einen bestimmten Betrag an
Schlupf zwischen der Schubstange 8 und der Stange 22 zu
erlauben, wenn sich die Gleitanordnung 7 vorwärts bewegt
und die Lenkwelle 2 sperrt bzw. verriegelt.
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An
seiner äußeren Oberfläche weist
das Ritzel bzw. Zahnrad 12 zwei Paare von Zähnen 35 auf, welche
entworfen sind, um mit einem ersten Mikroschalter 31 zusammenzuwirken,
welcher auf der gedruckten Leiterplatte 9 eingepaßt ist;
und die Gleitvorrichtung 15 weist einen Vorsprung 30 auf,
welcher sich von einem Eck des Flansches 16 zu einem zweiten
Mikroschalter 32 erstreckt, welcher auf der gedruckten
Leiterplatte 9 eingepaßt
ist.
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Eine
Betätigung
der Lenkradsperre 1 wird nun als ein Sperrzustand beschrieben
werden, in welchem die Nockenstößelabschnitte 14 des
Schiebers 15 an zwischengelagerten Abschnitten 13c der Nocken 13 angeordnet
sind, so daß sich
die Gleitanordnung 7 in der Vorwärtsposition befindet und eine Schubstange 8 mit
den radialen Sitz 3 in der Lenkwelle 2 ergreift.
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Von
dem obigen Zustand aus wird, sobald die zentrale Regel- bzw. Steuereinheit
(nicht gezeigt) des Fahrzeugs ein Freigabegenehmigungssignal sendet,
der elektrische Motor 5 aktiviert, um das Ritzel 12 zu
drehen, so daß sich
die Nockenstößelabschnitte 14 entlang
zweiter Abschnitte 13b der Nocken 13 bewegen,
und die Gleitvorrichtung 15 wird durch die Rückzugsfeder 20 abgesenkt,
um die Stange 22 und die Schubstange 8 rasch zu
der zurückgezogenen
Position eines Nicht-Eingriffs mit dem radialen Sitz 3 in
der Lenkwelle 2 rückzuführen bzw.
wiederherzustellen. Aufgrund des steilen Anstiegs der zweiten Nockenabschnitte 13b wird
die Lenkradsperre 1 deshalb rasch gelöst, typischerweise bevor das Fahrzeug
eingeschaltet ist.
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Um
zu dem Verriegelungszustand zurückzukehren,
wird der elektrische Motor 5 erneut aktiviert bzw. betätigt und
dreht mittels des Schneckenglieds 10 das Ritzel 12,
so daß die
Nockenstößel 14 der Gleitrichtung 15 erste
Abschnitte 13a der Nocken 13 ergreifen; und die
Schiebe- bzw. Gleitanordnung 7 wird graduell bzw. zunehmend
in die Vorwärtsposition
bewegt, wobei die Rückzugsfeder 20 zusammengedrückt bzw.
komprimiert wird. Wenn bzw. da sich die gleitende bzw. Gleitanordnung 7 vorwärts bewegt,
erlaubt die Druckfeder 27 der Schubstange 8, in
der zurückgezogenen
Position zu verbleiben, wenn der radiale Sitz 3 in der
Lenkwelle 2 nicht perfekt mit der Schubstange 8 ausgerichtet
ist, und sich in die ausgezogene bzw. ausgefahrene Position zu bewegen,
sobald der radiale Sitz 3 und die Schubstange 8 ausgerichtet
sind.
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Zähne 35 auf
dem Ritzel 12, ein Vorsprung 30 auf der Gleitvorrichtung 15,
und Mikroschalter 31, 32 auf der gedruckten Leiterplatte 9 stellen
ein Bestimmen der Position der Gleitanordnung 7 und einer korrekten
Betätigung
der Mikroschalter 31, 32 zur Verfügung. Das
heißt,
wenn bzw. da sich das Ritzel 12 dreht, wird der erste Mikroschalter 31 aktiviert bzw.
betätigt,
sobald sich die Zähne 35 hinter
diesen bzw. über
diesen hinaus bewegen; und der Vorsprung 30 aktiviert den
zweiten Mikroschalter 32, wenn sich die Gleitvorrichtung 15 in
der zurückgezogenen
Position befindet. Mit anderen Worten wird, wenn sich die Lenkradsperre 1 in
der Sperrposition mit der Gleitvorrichtung 15 in der Vorwärtsposition befindet,
nur der erste Mikroschalter 31 betätigt; umgekehrt werden, wenn
sich die Lenkradsperre in der Freigabe- bzw. Löseposition mit der Gleitvorrichtung 15 in
der zurückgezogenen
Position befindet, beide Mikroschalter 31, 32 aktiviert.
Durch ein Bestimmen eines korrekten Schaltens der Signale, welche
durch die Mikroschalter 31, 32 geliefert bzw.
zugeführt
werden, kann der elektronische Regel- bzw. Steuerschaltkreis somit die Position
der Lenkradsperre, wie auch die korrekte Betätigung der Mikroschalter 31, 32 bestimmen,
um somit ein Nicht-Lösen
der Lenkradsperre 1 am Erzeugen von Problemen zu hindern, wenn
das Fahrzeug gestartet wird.
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Die
beschriebene Lenkradsperre 1 weist deshalb zahlreiche Vorteile
im Vergleich mit bekannten Lösungen
auf. Insbesondere durch ein Aufweisen einer einzigen Untersetzungsanordnung
ist eine Drehmomentübertragung
hoch und stellt so ein Sperren bzw. Verriegeln der Lenkradsperre
zu allen Zeiten sicher. Ein Lösen
wird auch sowohl durch das hohe übertragene
Drehmoment, welches die Drehung bzw. Rotation des Ritzels 12 zu
allen Zeiten sicherstellt, und durch ein Zu rückziehen der Gleitanordnung 7 gewährleistet
bzw. sichergestellt, welches direkt durch die Rückzugsfeder 20 erzeugt
wird.
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Eine
Einwegbetätigung
des elektrischen bzw. Elektromotors 5 vereinfacht den Regel-
bzw. Steuerschaltkreis, welcher somit billiger, zuverlässiger und
kompakt ist.
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Da
die Übertragung
irreversibel bzw. unumkehrbar ist (das Ritzel 12 kann kein
ausreichendes Drehmoment auf die Schnecke 10 ausüben), besteht kein
Bedarf, wie bei einigen bekannten Servolenkungsvorrichtungen, für hilfsweise
Sicherheitsglieder, wie beispielsweise einen hilfsweisen Sicherheits-Elektromagnet,
so daß die
Lenkradsperre 1 einfacher, billiger und sicherer als bekannte
Servolenkvorrichtungen ist.
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Selbstverständlich können Veränderungen an
der Lenkradsperre, wie sie hier beschrieben und illustriert wurde,
vorgenommen werden, ohne sich jedoch von dem Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung
zu entfernen.