WO2006133760A1 - Verriegelungsvorrichtung für eine lenkspindel mit wählbarer abschaltposition bei bewegung der sperrbolzenanordnung in richtung einer freigabeendposition - Google Patents

Verriegelungsvorrichtung für eine lenkspindel mit wählbarer abschaltposition bei bewegung der sperrbolzenanordnung in richtung einer freigabeendposition Download PDF

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locking
control member
locking device
analog
hall sensor
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Mark Hirche
Hans-Joachim Limburg
Horst Zillmann
Andreas Van Den Boom
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Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg
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    • Y10T70/565—Locked stationary

Definitions

  • the invention relates to a locking device for a steering shaft with a locking pin assembly, a control member which is coupled to the locking pin arrangement such that by rotating the control member, the locking pin assembly is movable in its axial direction between a locking position and a release end position, a motor drive for rotating the control member, an electronic control unit for controlling the motor drive and a sensor arrangement coupled to the control electronics for detecting at least one axial position of the locking pin assembly, wherein the control electronics, when the locking pin assembly moves in the axial direction from the locking position to the release end position and the sensor arrangement provides an output signal indicates the achievement of a shut-off position of the locking pin assembly causes a shutdown of the motor drive.
  • a locking device of the type mentioned is known for example from the patent DE 101 09 609 Cl.
  • This document describes a locking device (steering lock) for locking a steering spindle of a motor vehicle by means of a locking bolt, which can engage for the purpose of Verriegeins in locking grooves of a locking sleeve attached to the locking sleeve.
  • the rectangular locking pin is mounted axially displaceably in a channel of a housing.
  • For axial displacement of the locking pin between the locking position (or locking position) and the unlocking position (or release position) is provided by a driven by an electric motor rotatable control member.
  • the locking pin is coupled to the control member via guide means such that the locking pin moves upon rotation of the control member in the axial direction.
  • the control member is a sleeve-shaped worm wheel with an internal screw and an external toothing formed.
  • the locking pin engages with projections in the inner screw of the control member, wherein the projections are pressed by a locking pin in the direction of the steering spindle pushing spring force in the axial direction against guide surfaces of the inner screw of the control member.
  • the guide surfaces pass under the projections of the locking pin, and the projections are axially moved to the locking position and the releasing position, respectively, due to an increase or decrease of the guide surfaces along a circumferential direction of the control member.
  • the position of the locking pin, which triggers a shutdown of the engine, ie the shutdown position, should at the at the same time correspond to the unlocking or release position, in which the projections of the locking pin rests on the corresponding end surfaces of the mecanicschneckenerie- tion of the control member.
  • the limit switch In order to compensate for technological tolerances, it is of course necessary to design the limit switch so that it already generates a switch-off signal when the locking pin moving into the release position has not yet reached the release end position (contact of the projections on the end face). Otherwise, it could happen that the limit switch does not respond even if the projections of the locking pin already rest on the end faces of the control member and do not move further in the axial direction, so that no turn-off signal is generated at all.
  • the limit switch must already respond before the projections of the locking pin have reached the end surfaces of the control member, then it must also be ensured that the control member continues to move after the limit switch has been triggered so that the projections arrive at the end surfaces. It is thus necessary to provide a minimum delay of the engine shutdown. Thus, an exact positioning of the engine shutdown triggering limit switch is required, which requires an increased design effort.
  • the shutdown signal or brake signal for the electric motor drive could also be derived from a sensor which detects a rotational position of the control member, when it is intended to be started with the deceleration of the motor drive. However, this would require, in addition to the sensor for detecting the rotational position corresponding to the Freigendend ein, another rotational position sensor.
  • the difficulty in positioning the limit switch increases when a binary Hall sensor is used instead of a mechanical limit switch to detect the deactivation position of the locking pin. Due to technological tolerances of both the binary Hall sensor and the Hall sensor actuated permanent magnet and its arrival The distance between the permanent magnet and the Hall sensor surface, in which the Hall sensor switches, is subject to greater fluctuations.
  • the object of the invention is to reduce the requirements for an exact positioning of the shutdown position of the locking pin detecting sensor.
  • the sensor arrangement is designed such that the output signal can assume a plurality of monotonic output signal values depending on the axial position at least in one of the release end position preceding and a desired shutoff position including movement interval of the locking pin arrangement such that a selection the desired shutdown position by selecting an associated output signal value is possible.
  • the control electronics on a selection device which allows the selection of a desired shutdown corresponding output signal value as a threshold, so that when reaching, exceeding or falling below the threshold, a signal is output that causes the shutdown of the motor drive.
  • a monotone dependence of the output signal values from the axial position in the motion interval shall be understood to mean either a monotonously increasing dependence in which the output signal values increase with increasing distance of the locking pin arrangement from the steering spindle or a monotone decreasing dependence at which the output signal values decrease. Although a linear dependence between output signal values and path change is preferred in the movement interval, it is not required.
  • the locking device allows the selection of a desired shut-off position after assembly of the locking device. It only needs to be provided a suitable signal interface to the control electronics. An exact positioning of the axial position of the locking pin detecting sensor is not required lent, as long as the desired shutdown position an associated output signal value is uniquely assigned.
  • That position of the locking pin assembly is set at which the brake signal is to be released (i.e., the desired shutdown position). Then, a reference value corresponding to the corresponding output signal value is stored. During operation, the braking process is only triggered when the output signal reaches the reference value when unlocked.
  • the output signal of the sensor arrangement can be, for example, a signal which can assume a plurality of discrete values which are each assigned to a specific subinterval of the movement interval.
  • the output signal is an analog output signal which either increases monotonically in the movement interval or drops monotonically.
  • the dependence of the output signal on the path is preferably at least approximately linear, but may also be quadratic or logarithmic, for example.
  • the control electronics preferably have an analog-to-digital converter, which converts the analog output signal into a digital output value. Such an analog-to-digital converter is available, for example, inexpensively in a controller used to implement the control electronics.
  • the selection device used in the control electronics could be set, for example, by means of a voltage applied to a terminal of the control electronics.
  • the selector is programmable, for example using the programs implemented in an existing controller.
  • the selection device could comprise an analog signal comparator and a reference voltage generator.
  • the analog signal comparator receives the voltage generated by the reference voltage generator and compares it with the analog output signal.
  • the Reference voltage of the reference voltage generator could be adjustable by means of an external voltage or in turn programmable.
  • the selector preferably comprises a comparator coupled to the analog-to-digital converter which compares the digital value corresponding to the analog output signal with a reference value, the reference value being the comparator is supplied from a reference value memory. This function of the digital comparator can also be realized with the help of a program executed in a controller.
  • a preferred embodiment of the locking device according to the invention is characterized in that the sensor soranix at least one Hall sensor which is arranged so that it can detect the approach of a coupled with the locking pin assembly magnet at least in a portion of the movement interval.
  • the sensor arrangement preferably has an analogue Hall sensor, which is arranged so that it emits an output signal that is monotonically dependent on the axial position in the movement interval.
  • an analog Hall sensor in a locking device is known for example from the patent DE 199 29 435 C2.
  • the analog Hall sensor is used in combination with a binary Hall sensor for redundant detection of an unlocking position, wherein the detection range of the analog Hall sensor used there covers both the locking position and the unlocking position.
  • a wide detection range is not required in the analog Hall sensor used for the purposes of the present invention; the detection range of the analogue Hall sensor used here advantageously only needs that which precedes the release end position and the desired shift position enclosing movement interval of the locking bolt assembly to cover, the technological tolerances of the installation and the design of the HaIl sensor assembly and the permanent magnet are taken into account.
  • a preferred and advantageous embodiment of the locking device according to the invention is characterized in that the sensor arrangement additionally comprises at least one sensor for detecting a rotational position of the control member.
  • the locking pin assembly is passed through a recess of the control member such that the control member is rotatable about the locking pin assembly with a first permanent magnet secured to the locking pin assembly and approaching an analog first Hall sensor as approaching the release end position, at least one second permanent magnet is mounted on the upper side of the control member such that it acts on reaching a predetermined rotational position of the control member to a second Hall sensor. It is advantageous if the permanent magnets on the locking pin assembly and the control member are arranged such that the analog first Hall sensor and the at least one second Hall sensor can be arranged in a plane.
  • the first Hall sensor and the at least one second Hall sensor are arranged on a common circuit board.
  • all the sensor components and the control electronics, including the motor control can be accommodated on a circuit board, which simplifies the production.
  • such an arrangement allows a low overall height of the locking device.
  • a preferred development of the invention is characterized in that the at least one arranged on the control member permanent magnet and the at least one second Hall sensor are arranged so that both the locking position and the release end position of Sperrbolzenan- order corresponding rotational positions of the control member are detected can.
  • FIG. 1 shows a plan view of an embodiment of a locking device according to the invention with the housing cover removed and the control electronics circuit board removed;
  • FIG. 2A shows a sectional view of the locking device shown in FIG. 1 along the line A-A in the locked position and with the circuit board and the housing cover inserted;
  • Fig. 2B is a sectional view of the locking device shown in Fig. 2A taken along the line C-C; 3A is a sectional view of the locking device shown in Figure 1 along the line A-A in the unlocked position and with inserted circuit board and attached housing cover.
  • Fig. 3B is a sectional view of the locking device shown in Fig. 3A taken along the line D-D;
  • Figures 4A-4C are schematic plan views of the locking device shown in Figure 1, showing three positions of the control member on the way from the locking position to the release position.
  • Fig. 5 is a graph showing the dependence of the output voltage of an analog Hall sensor, which detects the approach of a permanent magnet connected to the locking pin, from the rotational path of the control member;
  • FIG. 6 shows a block diagram of the control electronics with sensor arrangement.
  • FIG. 1 shows a plan view of an exemplary embodiment of the locking device 1 according to the invention in the case of mens housing cover and removed control electronics circuit board.
  • a housing 2 encloses a guide and a drive for a locking pin. With the help of the drive, the locking pin is moved in its axial direction, wherein it engages in its locking position or locking position in grooves of a steering shaft mounted on a locking sleeve such that the steering shaft can not be rotated. In the release position or unlocking position of the locking pin is pulled out of the locking groove, so that the steering shaft can be rotated.
  • Figure 1 shows a plan view of an end face of the locking pin 3, wherein the axial direction in which the locking pin 3 moves, extending perpendicular to the plane of the drawing.
  • the rectangular locking pin 3 is mounted torsion-proof in a guide channel perpendicular to the plane of the drawing of FIG. A designed as a sleeve-shaped worm wheel with an inner screw and an outer toothing control member 4 surrounds the locking pin 3.
  • the control member 4 is rotatably mounted. In the outer toothing 5 of the control member 4 engages a mounted on a shaft 6 of an electric motor 7 drive screw 8 a.
  • the locking pin 3 engages with projections 9A, 9B in the inner screw of the control member 4, wherein the projections 9A, 9B are pressed by a spring force pushing the locking pin 3 in the direction of the steering shaft in the axial direction against guide surfaces of the inner screw of the control member 3.
  • FIGS. 2A, 2B, 3A and 3B show sectional views of the locking device shown in FIG. 1 with the control electronics circuit board 10 mounted and the housing cover 11 mounted.
  • FIGS. 2A and 3A show sectional views along the line AA in FIG. 1, FIG a sectional view of the locking device 1, in which the locking pin 3 is in the locked position, while 3A shows a sectional view of the locking device 1, in which the locking pin 3 is in the release position.
  • FIG. 2B shows a sectional view of the locking device 1 along the line CC in FIG. 2A.
  • FIG. 3B shows the sectional view along the line DD of FIG. 3A.
  • the locking device is in the release position (unlocked position).
  • the locking pin 3 engages in blocking grooves 12 of a locking sleeve 14 fastened on the steering spindle 13.
  • the locking sleeve 14 has a plurality of evenly distributed along its circumference, extending in the axial direction of the steering shaft 13 locking grooves 12, which are wider than the steering shaft 13 facing the front portion of the locking bolt 3, so that the locking pin 3 after an approach to the steering shaft 13 in a locking groove 12 can engage.
  • the engagement of the locking pin 3 in a locking groove 12 blocks further rotation of the steering shaft 13.
  • the housing 2 of the locking device 1 is mounted in a receptacle of a jacket tube 15 of the steering column.
  • the surfaces of the projections 9A and 9B of the locking bolt 3 facing the steering spindle 13 are pressed against guide surfaces 17A and 17B of the control member.
  • a permanent magnet 18 is attached at the side remote from the steering shaft 13 end face of the locking pin 3.
  • This permanent magnet 18 is associated with an analog Hall sensor 19, which is mounted on the circuit board 10.
  • the output voltage supplied by the analog Hall sensor 19 depends on the distance of the permanent magnet 18. In the blocking or locking position illustrated in FIGS. 2A and 2B, the permanent magnet 18 is farthest from the analog Hall sensor 19.
  • FIG. 3A also shows a further permanent magnet 20, which is fastened in the end face of the control member 4 facing away from the steering spindle.
  • This permanent magnet 20 of the control member acts on another HaIl sensor 21, which is also mounted on the circuit board 10.
  • the shape of the permanent magnet 20 can be seen in FIG.
  • the permanent magnet 20 extends arcuately along the circumference of the control member 4 and has at both ends in each case a north pole and in the middle a south pole. The transitions between North Pole and South Pole are by a
  • the Hall sensor 21 responds when the north pole-south pole junction of the permanent magnet 20 passes under the Hall sensor 21.
  • the Hall sensor 21 shows a binary output signal which can take one of two possible states. With the help of the Hall sensor 21 and the permanent magnet 20, that rotational position of the control member 4 can be detected, which corresponds to the release position or unlocked position.
  • Another (not shown in Figures 1 - 3B) Hall sensor is disposed on the circuit board 10 at a position at which it can detect the locking position or locking position corresponding rotational position of the control member 4 in cooperation with the permanent magnet 20.
  • FIGS. 4A-4C schematically illustrate the detection of both the release position of the locking pin 3 and different rotational positions of the control member 4 by three Hall sensors, which cooperate with a mounted on the end face of the locking pin 3 permanent magnet and a permanent magnet mounted on the control member.
  • FIGS. 4A-4B schematically show the electric motor 7 with its drive shaft 6 and the drive worm 8 fastened thereon, furthermore the control element 4 with external toothing 5, in FIG which engages the drive worm 8.
  • the circuit board 10 is shown with the Hall sensors 19, 21 and 23 mounted thereon, as well as the permanent magnets acting on the Hall sensors.
  • the permanent magnet mounted on the end face of the control member 4 extends over a circular arc segment of about 96 degrees and has at each end a north pole and a south pole extending therebetween (the polarity of the permanent magnet may also be reversed).
  • FIG. 4A shows the locking device in one
  • FIG. 4C shows the arrangement in a release position in which the Hall sensor 21 is located approximately in the center of the permanent magnet 20.
  • further rotation in a clockwise direction is possible until the transition from the south pole to the north pole reaches the Hall sensor 21 (approximately 45 degrees behind the position shown in FIG. 4C).
  • the locking pin 3 moves perpendicular to the plane of the figures 4A - 4C on the analog Hall sensor 19 to.
  • the Hall sensor 19 is positioned and designed such that its output voltage changes markedly, in particular in that interval preceding the release end position and comprising the position at which the switching off of the electric motor 7 is to be triggered. Due to a delay, the rotational movement of the control member does not end immediately at the point of reaching the shut-off position, but somewhat later.
  • FIG. 5 The dependence of the output voltage of the analogue Hall sensor 19 on the rotational position of the control member 4 and on the approach of the permanent magnet 18 of the locking pin 3 to the Hall sensor 19 is shown by way of example in FIG.
  • the output voltage of the analog Hall sensor is plotted against a measure of the rotational position of the control member 4.
  • the diagram starts on the left side at a locking position of the locking pin. If the locking bolt now slowly moves out of the locking position, the output voltage initially does not change.
  • U a shows the output voltage (U a ) a stronger, in a certain range approximately linear dependence on the path of the locking pin.
  • the arrangement of the permanent magnet and the Hall sensor are selected so that the interval 25 of the strongest dependence of the output voltage of the analog Hall sensor covers the covered path of the locking pin 3 an area in which a shutdown of the electric motor 7 is to be triggered ,
  • the output voltage is supplied to an analog-to-digital converter, preferably an analog-to-digital converter in a present on the circuit board 10 controller.
  • the controller also has an input option, with the aid of which it is possible to set at which output voltage of the Hall sensor or at which output value of the analog-to-digital converter the deceleration and shutdown sequence for the electric motor 7 is to be triggered.
  • Figure 6 shows a block diagram of the control electronics with coupled Hall sensors and the motor 7.
  • the control electronics comprises a controller 30 with a processor 32 and a memory 33.
  • the memory 33 stores both programs and data.
  • the binary Hall sensors 21 and 23 are coupled.
  • To an analog input port of the analog Hall sensor 19 is coupled.
  • an analog-to-digital converter 31 whose digital output value is read by the processor 32.
  • the processor 32 generates a digital output value corresponding to the desired motor drive.
  • the digital output value is input to a digital-to-analog converter 35.
  • the analog output signal of the digital / analogue converter 35 is input to a power stripping stage 36, which drives the motor 7.
  • the processor 32 also has various input and output options, illustrated by the arrow 34.
  • the controller 30 can be programmed via these input / output ports. In particular, in the operation of the controller 30 according to the invention that output value of the analog-to-digital converter 31 can be selected, in which, when the locking pin moves from the locked position to the Freigedendposition, the switching off of the motor 7 is to be triggered.

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Abstract

Eine Verriegelungsvorrichtung (l) für eine Lenkspindel umfaßt eine Sperrbolzenanordnung (3) , ein Steuerglied (4) , das mit der Sperrbolzenanordnung (3) derart gekoppelt ist, das durch Drehen des Steuerglieds (4) die Sperrbolzenanordnung (3) in ihrer axialen Richtung zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeendposition bewegbar ist, einen Motorantrieb zum Drehen des Steuerglieds (4) , eine Steuerelektronik zum Steuern des Motorantriebs und eine mit der Steuerelektronik gekoppelte Sensoranordnung (19) zum Erfassen wenigstens einer axialen Position der Sperrbolzenanordnung (3) . Die Steuerelektronik bewirkt dann, wenn sich die Sperrbolzenanordnung in der axialen Richtung aus der Sperrposition zur Freigabeendposition bewegt und die Sensoranordnung ein das Erreichen einer Abschaltposition der Sperrbolzenanordnung anzeigendes Ausgangs signal liefert, ein Abschalten des Motorantriebs. Die Sensoranordnung ist so ausgebildet, daß das Ausgangssignal zumindest in einem der Freigabeendposition vorausgehenden und eine gewünschte Abschaltposition einschließenden Bewegungsintervall der Sperrbolzenanordnung (3) eine Mehrzahl von monoton von der axialen Position abhängigen Ausgangssignalwerten derart annehmen kann, daß eine Auswahl der gewünschten Abschaltposition durch Auswahl eines zugehörigen Ausgangssignalwerts möglich ist. Die Steuerelektronik weist eine Auswahl einrichtung auf , die die Auswahl eines der gewünschten Abschaltposition entsprechenden Ausgangssignalwerts als Schwellwert ermöglicht, so daß bei Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten des Schwellwerts ein Signal ausgegeben wird, das das Abschalten des Motorantriebs bewirkt.

Description

Verriegelungsvorrichtung für eine Lenkspindel mit wählbarer
Abschaltposition bei Bewegung der Sperrbolzenanordnung in
Richtung einer Freigabeendposition
Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für eine Lenkspindel mit einer Sperrbolzenanordnung, einem Steuerglied, das mit der Sperrbolzenanordnung derart gekoppelt ist, daß durch Drehen des Steuerglieds die Sperrbolzenanordnung in ihrer axialen Richtung zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeendposition bewegbar ist, einem Motorantrieb zum Drehen des Steuerglieds, einer Steuerelektronik zum Steuern des Motorantriebs und einer mit der Steuerelektronik gekoppelten Sensoranordnung zum Erfassen wenigstens einer axialen Position der Sperrbolzenanordnung, wobei die Steuerelektronik dann, wenn sich die Sperrbolzenanordnung in der axialen Richtung aus der Sperrposition zu der Freigabeendposition bewegt und die Sensoranordnung ein AusgangsSignal liefert, daß das Erreichen einer Abschaltposition der Sperrbolzenanordnung anzeigt, ein Abschalten des Motorantriebs bewirkt. Eine Verriegelungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der Patentschrift DE 101 09 609 Cl bekannt. Diese Druckschrift beschreibt eine Verriegelungsvorrichtung (Lenkschloß) zum Verriegeln einer Lenkspindel eines Kraftfahrzeugs mittels eines Sperrbolzens, welcher zum Zwecke des Verriegeins in Sperrnuten einer auf der Lenkspindel befestigten Sperrhülse eingreifen kann. Der rechteckige Sperrbolzen ist in einem Kanal eines Gehäuses axial verschieblich gelagert. Zur Axialverschiebung des Sperrbolzens zwischen der Verriegelungsstellung (oder Sperrposition) und der Entriege- lungsstellung (oder Freigabeposition) ist ein von einem Elektromotor angetriebenes drehbares Steuerglied vorgesehen. Der Sperrbolzen ist mit dem Steuerglied über Führungseinrichtungen derart gekoppelt, daß sich der Sperrbolzen bei Drehung des Steuerglieds in axialer Richtung bewegt. Das Steuerglied ist als hülsenförmiges Schneckenrad mit einer Innenschnecke und einer Außenverzahnung ausgebildet. In die Außenverzahnung greift eine auf der Welle des Elektromotors befestigte Antriebsschnecke ein. Der Sperrbolzen greift mit Vorsprüngen in die Innenschnecke des Steuerglieds ein, wobei die Vorsprünge von einer den Sperrbolzen in Richtung der Lenkspindel drückenden Federkraft in axialer Richtung gegen Führungsflächen der Innenschnecke des Steuerglieds gedrückt werden. Wenn sich das Steuerglied dreht, so laufen die Führungsflächen unter den Vorsprüngen des Sperrbolzens weg, wobei die Vorsprünge auf- grund eines Anstiegs oder Abfalls der Führungsflächen entlang einer Umfangsrichtung des Steuerglieds in axialer Richtung in die Sperrposition bzw. die Freigabeposition bewegt werden.
An beide Enden der ansteigenden bzw. abfallenden Führungs- flächen des Sperrglieds schließen sich Endflächen an, die in einer zur axialen Richtung senkrechten Ebene liegen. Sobald die Vorsprünge des Sperrbolzens beim Drehen des Steuerglieds auf den Endflächen angelangt sind, so bewirkt ein Weiterdrehen des Steuerglieds keine weitere axiale Bewegung des Sperrbolzens, da die Vorsprünge des Sperrbolzens auf den Endflächen in derselben axialen Position (d.h. entweder der Sperrposition oder der Freigabeposition) verweilen.
Wenn beispielsweise nach dem Erreichen der Freigabeposition der das Steuerglied antreibende Elektromotor nicht sofort, sondern erst mit einer gewissen Verzögerung abgeschaltet wird, so gleiten die ebenen Endflächen unter den Vorsprüngen des Sperrbolzens weg, ohne diesen weiter in axialer Richtung zu bewegen. Ein Nachlaufen des Elektromotors nach Erreichen der Freigabeposition wäre somit unproblematisch, solange die ebenen Endflächen einen ausreichenden Drehwinkel einnehmen. Das Erreichen der Entriegelungsstellung oder Freigabeposition wird mit Hilfe eines mechanischen Endschalters erfaßt, auf den der Sperrbolzen direkt einwirkt. Wird der Endschalter beim Erreichen der Entriegelungsstellung betätigt, so wird daraufhin der Elektromotor abgeschaltet (von einer mit dem Endschalter und dem Elektromotor gekoppelten Steuereinrichtung) . Die Position des Sperrbolzens, welche ein Abschalten des Motors auslöst, d.h. die Abschaltposition, soll bei der bekannten Anordnung gleichzeitig der Entriegelungs- bzw. Freigabeposition entsprechen, bei der die Vorsprünge des Sperrbolzens auf den entsprechenden Endflächen der Innenschneckenfüh- rung des Steuerglieds aufliegt. Um technologische Toleranzen zu kompensieren, ist es selbstverständlich erforderlich, den Endschalter so auszubilden, daß er bereits dann ein Abschaltsignal erzeugt, wenn der sich in die Freigabeposition bewegende Sperrbolzen noch nicht die Freigabeendposition (Auflage der Vorsprünge auf der End- fläche) erreicht hat. Anderenfalls könnte es nämlich geschehen, daß der Endschalter selbst dann noch nicht anspricht, wenn die Vorsprünge des Sperrbolzens bereits auf den Endflächen des Steuerglieds aufliegen und sich nicht weiter in axialer Richtung bewegen, so daß überhaupt kein AbschaltSignal er- zeugt wird. Wenn demnach der Endschalter bereits ansprechen muß, bevor die Vorsprünge des Sperrbolzens auf den Endflächen des Steuerglieds angelangt sind, so muß außerdem gewährleistet werden, daß sich das Steuerglied nach Auslösen des Endschalters zumindest solange weiterbewegt, daß die Vorsprünge auf den Endflächen ankommen. Es ist somit eine Mindestverzögerung der Motorabschaltung vorzusehen. Somit ist eine exakte Positionierung des die Motorabschaltung auslösenden Endschalters erforderlich, was einen erhöhten konstruktiven Aufwand bedingt . Alternativ könnte das Abschaltsignal oder Bremssignal für den Elektromotorantrieb auch von einem Sensor abgeleitet werden, der eine Drehstellung des Steuerglieds erfaßt, bei deren Erreichen mit dem Abbremsen des Motorantriebs begonnen werden soll. Dies würde jedoch neben dem Sensor zum Erfassen der Drehstellung, die der Freigabeendstellung entspricht, einen weiteren Drehstellungssensor erfordern.
Die Schwierigkeiten bei der Positionierung des Endschalters erhöhen sich, wenn anstelle eines mechanischen Endschalters ein binärer Hall-Sensor verwendet wird, um die Abschalt- position des Sperrbolzens zu erfassen. Aufgrund technologischer Toleranzen sowohl des binären Hall-Sensors als auch des den Hall-Sensor betätigenden Permanentmagneten und dessen An- bringung ist der Abstand zwischen Permanentmagnet und Hall- Sensoroberfläche, bei dem der Hall-Sensor umschaltet, größeren Schwankungen unterworfen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Anforderungen an eine exakte Positionierung des die Abschaltposition des Sperrbolzens erfassenden Sensors zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Verriegelungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Erfindungsgemäß ist bei einer Verriegelungsvorrichtung der eingangs genannten Art die Sensoranordnung so ausgebildet, daß das Ausgangssignal zumindest in einem der Freigabeendposition vorausgehenden und eine gewünschte Abschaltposition einschließenden Bewegungsintervall der Sperrbolzenanordnung eine Mehrzahl von monoton von der axialen Position abhängigen Aus- gangssignalwerten derart annehmen kann, daß eine Auswahl der gewünschten Abschaltposition durch Auswahl eines zugehörigen Ausgangssignalwerts möglich ist. Ferner weist die Steuerelektronik eine Auswahleinrichtung auf, die die Auswahl eines der gewünschten Abschaltposition entsprechenden Ausgangssignal- werts als Schwellwert ermöglicht, so daß bei Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten des Schwellwerts ein Signal ausgegeben wird, daß das Abschalten des Motorantriebs bewirkt. Unter einer monotonen Abhängigkeit der Ausgangssignalwerte von der axialen Position in dem Bewegungsintervall soll entweder eine monoton ansteigende Abhängigkeit, bei der die Ausgangssignalwerte mit zunehmenden Abstand der Sperrbolzenanordnung von der Lenkspindel ansteigen, oder eine monoton abfallende Abhängigkeit, bei der die Ausgangssignalwerte abfallen, verstanden werden. Eine lineare Abhängigkeit zwischen Ausgangssignalwer- ten und Wegänderung ist in dem Bewegungsintervall zwar bevorzugt, nicht aber erforderlich.
Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung ermöglicht die Auswahl einer gewünschten Abschaltposition nach dem Zusammenbau der Verriegelungsvorrichtung. Es braucht lediglich eine geeignete Signalschnittstelle an der Steuerelektronik vorgesehen zu werden. Eine exakte Positionierung des die axiale Position des Sperrbolzen erfassenden Sensors ist nicht erforder- lieh, solange der gewünschten Abschaltposition ein zugehöriger Ausgangssignalwert eindeutig zuordenbar ist.
Nach dem Zusammenbau der Verriegelungsvorrichtung wird beispielsweise diejenige Position der Sperrbolzenanordnung eingestellt, bei der das Bremssignal ausgelöst werden soll (d.h. die gewünschte Abschaltposition) . Dann wird ein dem zugehörigen Ausgangssignalwert entsprechender Referenzwert gespeichert. Im Betrieb wird der Bremsvorgang nur dann ausgelöst, wenn beim Entriegeln das Ausgangssignal den Referenzwert erreicht.
Das Ausgangssignal der Sensoranordnung kann beispielsweise ein Signal sein, das mehrere diskrete Werte annehmen kann, die jeweils einem bestimmten Teilintervall des Bewegungsintervalls zugeordnet sind. Vorzugsweise ist das Ausgangssignal jedoch ein analoges Ausgangssignal, welches in dem Bewegungsintervall entweder monoton ansteigt oder monoton abfällt. Die Abhängigkeit des Ausgangssignals vom Weg ist vorzugsweise zumindest näherungsweise linear, kann aber auch beispielsweise quadratisch oder logarithmisch sein. Bei dieser bevorzugten Ausfüh- rungsform weist die Steuerelektronik vorzugsweise einen Analog-Digital-Umsetzer auf, der das analoge Ausgangssignal in einen digitalen Ausgabewert umsetzt. Ein derartiger Analog-Digital-Umsetzer steht beispielsweise kostengünstig in einem zur Implementierung der Steuerelektronik verwendeten Controller zur Verfügung.
Die in der Steuerelektronik verwendete Auswahleinrichtung könnte beispielsweise mit Hilfe einer an einen Anschluß der Steuerelektronik angelegten Spannung eingestellt werden. Vorzugsweise ist die Auswahleinrichtung jedoch programmierbar, beispielsweise unter Verwendung der in einem vorhandenen Controller implementierten Programme.
Bei einer Verriegelungsvorrichtung, bei der die Sensoranordnung ein analoges Ausgangssignal liefert, könnte die Auswahleinrichtung einen Analogsignalkomparator und einen Refe- renzspannungsgenerator umfassen. Der Analogsignalkomparator empfängt die von dem Referenzspannungsgenerator erzeugte Spannung und vergleicht diese mit dem analogen Ausgangssignal. Die Referenzspannung des Referenzspannungsgenerators könnte mit Hilfe einer externen Spannung einstellbar oder wiederum programmierbar sein. Wenn die Steuerelektronik - wie bei einer bevorzugten Ausführungsform - einen Analog-Digital-Umsetzer aufweist, umfaßt die Auswahleinrichtung vorzugsweise einen mit dem Analog-Digital-Umsetzer gekoppelten Komparator, der den dem analogen Ausgangssignal entsprechenden Digitalwert mit einem Referenzwert vergleicht, wobei der Referenzwert dem Komparator aus einem Referenzwertspeicher zugeführt wird. Diese Funktion des digitalen Komparators kann auch mit Hilfe eines in einem Controller abgearbeiteten Programms realisiert werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sen- soranordnung wenigstens einen Hall-Sensor aufweist, der so angeordnet ist, daß er die Annäherung eines mit der Sperrbolzenanordnung gekoppelten Magneten zumindest in einem Abschnitt des Bewegungsintervalls erfassen kann. Hierbei könnten mehrere, gestaffelt in axialer Richtung hintereinander angeord- nete binäre Hall-Sensoren verwendet werden, die bei einer Bewegung des Sperrbolzens in die Freigabeendposition nacheinander von einem Magneten ausgelöst werden. Vorzugsweise weist die Sensoranordnung jedoch einen analogen Hall-Sensor auf, der so angeordnet ist, daß er in dem Bewegungsintervall ein von der axialen Position monoton abhängiges Ausgangssignal ausgibt. Die Verwendung eines analogen Hall-Sensors in einer Verriegelungsvorrichtung ist beispielsweise aus der Patentschrift DE 199 29 435 C2 bekannt. Dort wird der analoge Hall-Sensor in Kombination mit einem binären Hall-Sensor zur redundanten Er- fassung einer Entriegelungsposition verwendet, wobei der Erfassungsbereich des dort verwendeten analogen Hall-Sensors sowohl die Verriegelungsposition als auch die Entriegelungsposition überdeckt. Ein derart breiter Erfassungsbereich ist bei dem für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendeten ana- logen Hall-Sensor nicht erforderlich; der Erfassungsbereich des hier vorteilhaft verwendeten analogen Hall-Sensors braucht lediglich das der Freigabeendposition vorausgehende und die gewünschte Abschaltposition einschließende Bewegungsintervall der Sperrbolzenanordnung zu überdecken, wobei die technologischen Toleranzen des Einbaus und der Ausgestaltung der HaIl- Sensoranordnung und des Permanentmagneten zu berücksichtigen sind.
Eine bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung zusätzlich wenigstens einen Sensor zum Erfassen einer Drehstellung des Steuerglieds um- faßt. Vorzugsweise ist die Sperrbolzenanordnung durch eine Ausnehmung des Steuerglieds derart hindurchgeführt, daß das Steuerglied um die Sperrbolzenanordnung herum drehbar ist, wobei ein erster Permanentmagnet an der Sperrbolzenanordnung befestigt ist und sich bei Annäherung an die Freigabeendposition an einen analogen ersten Hall-Sensor annähert, wobei wenigstens ein zweiter Permanentmagnet auf der Oberseite des Steuerglieds derart befestigt ist, daß er bei Erreichen einer vorgegebenen Drehstellung des Steuerglieds auf einen zweiten Hall-Sensor einwirkt. Es ist vorteilhaft, wenn die Permanent- magneten auf der Sperrbolzenanordnung und dem Steuerglied derart angeordnet sind, daß der analoge erste Hall-Sensor und der wenigstens eine zweite Hall-Sensor in einer Ebene angeordnet werden können. Vorzugsweise sind der erste Hall-Sensor und der wenigstens eine zweite Hall-Sensor auf einer gemeinsamen Schaltungsplatine angeordnet. Dadurch können sämtliche Sensorbauelemente und die Steuerelektronik einschließlich der Motorsteuerung auf einer Schaltungsplatine untergebracht werden, was die Herstellung vereinfacht. Zudem gestattet eine solche Anordnung eine geringe Bauhöhe der Verriegelungsvorrichtung. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine auf dem Steuerglied angeordnete Permanentmagnet und der wenigstens eine zweite Hall-Sensor so angeordnet sind, daß sowohl die der Sperrposition als auch die der Freigabeendposition der Sperrbolzenan- Ordnung entsprechenden Drehstellungen des Steuerglieds erfaßt werden können. Die Erfassung der beiden Drehstellungen des Steuerglieds in Kombination mit der Erfassung der Sperrbolzen- Position durch den analogen Hall-Sensor gestatten ein hohes Maß der Sicherheit der Erfassung der Freigabeposition in Kombination mit einer sicheren Motoransteuerung, insbesondere einem rechtzeitigen Auslösen des Abbremsens des Motors. Vorteilhafte und/oder bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1: eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung bei abgenommenem Gehäusedeckel und entnommener Steuerelektronik-Schaltungsplatine;
Fig. 2A: eine Schnittansicht der in Figur 1 gezeigten Ver- riegelungsvorrichtung entlang der Linie A-A in Verriegelungs- stellung und mit eingesetzter Schaltungsplatine und aufgesetztem Gehäusedeckel;
Fig. 2B: eine Schnittansicht der in Figur 2A dargestellten Verriegelungsvorrichtung entlang der Linie C-C; Fig. 3A: eine Schnittansicht der in Figur 1 gezeigten Verriegelungsvorrichtung entlang der Linie A-A in der Entriegelungsstellung und mit eingesetzter Schaltungsplatine und aufgesetztem Gehäusedeckel;
Fig. 3B: eine Schnittansicht der in Figur 3A dargestellten Verriegelungsvorrichtung entlang der Linie D-D;
Fig. 4A-4C: schematische Draufsichten auf die in Figur 1 gezeigte Verriegelungsvorrichtung, die drei Stellungen des Steuerglieds auf dem Wege von der Sperrposition in die Freigabeposition zeigen; Fig. 5: ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Ausgangsspannung eines analogen Hall-Sensors, der die Annäherung eines mit dem Sperrbolzen verbundenen Permanentmagneten erfaßt, vom Drehweg des Steuerglieds zeigt; und
Fig. 6: eine Blockdarstellung der Steuerelektronik mit Sensoranordnung.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 1 bei abgenom- menen Gehäusedeckel und entnommener Steuerelektronik-Schaltungsplatine. Ein Gehäuse 2 umschließt eine Führung und einen Antrieb für einen Sperrbolzen. Mit Hilfe des Antriebs wird der Sperrbolzen in seiner axialen Richtung bewegt, wobei er in seiner Sperrposition oder Verriegelungsstellung in Nuten einer auf einer Lenkspindel befestigten Sperrhülse derart eingreift, daß die Lenkspindel nicht gedreht werden kann. In der Freigabeposition oder Entriegelungsstellung ist der Sperrbolzen aus der Sperrnut herausgezogen, so daß die Lenkspindel gedreht werden kann. Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Stirnseite des Sperrbolzens 3, wobei sich die axiale Richtung, in der sich der Sperrbolzen 3 bewegt, senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckt. Der rechteckige Sperrbolzen 3 ist in einem zur Zeichnungsebene der Figur 1 senkrechten Führungskanal verdreh- sicher gelagert. Ein als hülsenförmiges Schneckenrad mit einer Innenschnecke und einer Außenverzahnung ausgebildetes Steuerglied 4 umgibt den Sperrbolzen 3. Das Steuerglied 4 ist drehbar gelagert . In die Außenverzahnung 5 des Steuerglieds 4 greift eine auf einer Welle 6 eines Elektromotors 7 befestigte Antriebsschnecke 8 ein. Der Sperrbolzen 3 greift mit Vorsprüngen 9A, 9B in die Innenschnecke des Steuerglieds 4 ein, wobei die Vorsprünge 9A, 9B von einer den Sperrbolzen 3 in Richtung der Lenkspindel drückenden Federkraft in axialer Richtung gegen Führungsflächen der Innenschnecke des Steuerglieds 3 ge- drückt werden. Wenn sich das Steuerglied 3 dreht, so laufen die Führungsflächen unter den Vorsprüngen 9A, 9B des Sperrbolzens 3 weg, wobei die Vorsprünge 9A, 9B aufgrund eines Anstiegs oder Abfalls der Führungsflächen entlang der Umfangs- richtung des Steuerglieds 3 in axialer Richtung in die Sperr- position bzw. die Freigabeposition bewegt werden.
Die Figuren 2A, 2B, 3A und 3B zeigen Schnittansichten der in Figur 1 gezeigten Verriegelungsvorrichtung mit montierter Steuerelektronik-Schaltungsplatine 10 und aufgesetztem Gehäusedeckel 11. Hierbei zeigen die Figuren 2A und 3A Schnittan- sichten entlang der Linie A-A in Figur 1, wobei die Figur 2A eine Schnittansicht der Verriegelungsvorrichtung 1 zeigt, bei der sich der Sperrbolzen 3 in der Sperrposition befindet, wäh- rend Figur 3A eine Schnittansicht der Verriegelungsvorrichtung 1 zeigt, bei der sich der Sperrbolzen 3 in der Freigabeposition befindet. Figur 2B zeigt eine Schnittansicht der Verriegelungsvorrichtung 1 entlang der Linie C-C in Figur 2A. Figur 3B zeigt die Schnittansicht entlang der Linie D-D der Figur 3A. Bei der Darstellung gemäß Figur 1 befindet sich die Verriegelungsvorrichtung in der Freigabeposition (entriegelte Stellung) .
Bei der in den Figuren 2A und 2B dargestellten Sperrposi- tion greift der Sperrbolzen 3 in Sperrnuten 12 einer auf der Lenkspindel 13 befestigten Sperrhülse 14 ein. Die Sperrhülse 14 weist mehrere gleichmäßig entlang ihres Umfangs verteilte, in axialer Richtung der Lenkspindel 13 verlaufende Sperrnuten 12 auf, die breiter sind als der der Lenkspindel 13 zugewandte vordere Abschnitt des Sperrbolzens 3, so daß der Sperrbolzen 3 nach einem Heranführen an die Lenkspindel 13 in eine Sperrnut 12 einrasten kann. Das Einrasten des Sperrbolzens 3 in eine Sperrnut 12 blockiert ein Weiterdrehen der Lenkspindel 13. Das Gehäuse 2 der Verriegelungsvorrichtung 1 ist in einer Aufnahme eines Mantelrohrs 15 der Lenksäule befestigt.
Eine sich gegen den Gehäusedeckel 11 der Verriegelungsvorrichtung 1 abstützende Feder 16 drückt den Sperrbolzen 3 in Richtung der Lenkspindel 13. Dadurch werden die der Lenkspindel 13 zugewandten Flächen der Vorsprünge 9A und 9B des Sperr- bolzens 3 gegen Führungsflächen 17A bzw. 17B des Steuerglieds gedrückt .
An der von der Lenkspindel 13 abgewandten Stirnseite des Sperrbolzens 3 ist ein Permanentmagnet 18 befestigt. Diesem Permanentmagneten 18 ist ein analoger Hall-Sensor 19 zugeord- net, der auf der Schaltungsplatine 10 befestigt ist. Die von dem analogen Hall-Sensor 19 gelieferte AusgangsSpannung hängt von dem Abstand des Permanentmagneten 18 ab. Bei der in den Figuren 2A und 2B dargestellten Sperr- oder Verriegelungsstellung ist der Permanentmagnet 18 am weitesten vom analogen Hall-Sensor 19 entfernt.
Die Figuren 1, 3A und 3B zeigen die Verriegelungsvorrichtung in ihrer Freigabe- oder Entriegelungsstellung. Wie Figur 3B zu entnehmen ist, ist der Sperrbolzen 3 vollständig aus der Nut 12 der Sperrhülse 14 herausgefahren und in das Gehäuse 2 der Verriegelungsvorrichtung 1 zurückgezogen. Bei dieser Freigabeposition hat sich der an der Stirnseite des Sperrbolzens 3 befestigte Permanentmagnet 18 maximal an den Hall-Sensor 19 angenähert. In Figur 3A ist ferner ein weiterer Permanentmagnet 20 dargestellt, der in der von der Lenkspindel abgewandten Stirnseite des Steuerglieds 4 befestigt ist. Dieser Permanentmagnet 20 des Steuerglieds wirkt auf einen weiteren HaIl- Sensor 21 ein, der ebenfalls auf der Schaltungsplatine 10 befestigt ist. Die Form des Permanentmagneten 20 ist in Figur 1 zu erkennen. Der Permanentmagnet 20 erstreckt sich bogenförmig entlang des Umfangs des Steuerglieds 4 und weist an den beiden Enden jeweils einen Nordpol und in der Mitte einen Südpol auf. Die Übergänge zwischen Nordpolen und Südpol sind durch eine
Querlinie auf dem Magneten veranschaulicht. Der Hall-Sensor 21 spricht an, wenn der Nordpol-Südpol-Übergang des Permanentmagneten 20 unter dem Hall-Sensor 21 hindurchläuft. Der Hall- Sensor 21 zeigt ein binäres Ausgangssignal, welches einen von zwei möglichen Zuständen annehmen kann. Mit Hilfe des Hall- Sensors 21 und des Permanentmagneten 20 kann diejenige Drehstellung des Steuerglieds 4 erfaßt werden, die der Freigabeposition oder Entriegelungsstellung entspricht. Ein weiterer (in den Figuren 1 - 3B nicht gezeigter) Hall-Sensor ist auf der Schaltungsplatine 10 an einer Position angeordnet, an der er im Zusammenwirken mit dem Permanentmagneten 20 die der Sperrposition oder Verriegelungsstellung entsprechende Drehstellung des Steuerglieds 4 erfassen kann.
Die Figuren 4A - 4C veranschaulichen schematisch die Er- fassung sowohl der Freigabeposition des Sperrbolzens 3 als auch verschiedener Drehstellungen des Steuerglieds 4 durch drei Hall-Sensoren, die mit einem auf der Stirnfläche des Sperrbolzens 3 untergebrachten Permanentmagneten und einem auf dem Steuerglied befestigten Permanentmagneten zusammenwirken. Die Figuren 4A - 4B zeigen schematisch den Elektromotor 7 mit seiner Antriebswelle 6 und der darauf befestigten Antriebs- Schnecke 8, ferner das Steuerglied 4 mit Außenverzahnung 5, in die die Antriebsschnecke 8 eingreift. Ferner ist die Schaltungsplatine 10 mit den darauf befestigten Hall-Sensoren 19, 21 und 23 gezeigt, sowie die auf die Hall-Sensoren einwirkenden Permanentmagneten. Der auf der Stirnfläche des Steuer- glieds 4 befestigte Permanentmagnet erstreckt sich über ein Kreisbogensegment von etwa 96 Grad und weist an den Enden jeweils einen Nordpol und einen sich dazwischen erstreckenden Südpol auf (die Polarität des Permanentmagneten kann auch umgekehrt werden) . Figur 4A zeigt die Verriegelungsvorrichtung in einer
Sperrposition, bei der sich der Permanentmagnet 20 des Steuerglieds 4 unter dem Hall-Sensor 23 befindet. Bei der in Figur 4A dargestellten Position befindet sich die Mitte des Permanentmagneten 20 unter dem Hall-Sensor 23. In der Sperrendposi- tion ist das Steuerglied noch etwa 45 Grad entgegen dem Uhrzeigersinn weiter gedreht, als dies in Figur 4A gezeigt ist. Um von dieser Sperrposition in die Freigabeposition oder Entriegelungsstellung zu gelangen, wird der Elektromotor 7 so angesteuert, daß sich das Steuerglied 4 im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils 24 dreht. Dabei bewegt sich der Permanentmagnet 20 weiter im Uhrzeigersinn, so daß er den die Sperrposition erfassenden Hall-Sensor 23 verläßt. Eine Drehstellung, bei der der Permanentmagnet 20 den Hall-Sensor 23 verlassen hat, aber noch nicht den Hall-Sensor 21 erreicht hat, ist in Figur 4B dargestellt. Wird das Steuerglied weiter im Uhrzeigersinn gedreht, so erreicht schließlich der Permanentmagnet 20 derart den Sensor 21, daß zunächst der Nordpol und dann der Nordpol-Südpol-Übergang unter dem Hall-Sensor 21 hindurchläuft. Der Hall-Sensor 21 erfaßt somit das Erreichen einer Freigabeposition oder Entriegelungsstellung durch das Steuerglied 4. Figur 4C zeigt die Anordnung in einer Freigabeposition, bei der sich der Hall-Sensor 21 etwa in der Mitte des Permanentmagneten 20 befindet. Auch hier ist ein Weiterdrehen im Uhrzeigersinn möglich, bis der Übergang vom Südpol zum Nordpol den Hall-Sensor 21 erreicht (etwa 45 Grad hinter der in Figur 4C gezeigten Stellung) . Gleichzeitig mit dem Drehen des Steuerglieds 4 bewegt sich der Sperrbolzen 3 senkrecht zur Zeichnungsebene der Figuren 4A - 4C auf den analogen Hall-Sensor 19 zu. Dabei ist der Hall- Sensor 19 so positioniert und ausgebildet, daß sich seine Aus- gangsspannung insbesondere in demjenigen Intervall merklich ändert, das der Freigabeendposition vorausgeht und diejenige Position umfaßt, bei der das Abschalten des Elektromotors 7 ausgelöst werden soll. Aufgrund einer Verzögerung endet die Drehbewegung des Steuerglieds nicht unmittelbar an dem Punkt des Erreichens der Abschaltposition, sondern etwas später.
Die Abhängigkeit der AusgangsSpannung des analogen HaIl- Sensors 19 von der Drehposition des Steuerglieds 4 bzw. von der Annäherung des Permanentmagneten 18 des Sperrbolzens 3 an den Hall-Sensor 19 ist beispielhaft in Figur 5 gezeigt. In Fi- gur 5 ist die Ausgangsspannung des analogen Hall-Sensors über einem Maß für die Drehstellung des Steuerglieds 4 aufgetragen. Das Diagramm beginnt auf der linken Seite bei einer Sperrposition des Sperrbolzens. Bewegt sich der Sperrbolzen nunmehr langsam aus der Verriegelungsstellung heraus, so ändert sich die AusgangsSpannung zunächst nicht. In einem Abschnitt 25 vor Erreichen der Freigabeendposition zeigt die Ausgangsspannung (Ua) eine stärkere, in einem bestimmten Bereich näherungsweise lineare Abhängigkeit vom Weg des Sperrbolzens . Dabei sind die Anordnung des Permanentmagneten und des Hall-Sensors so ge- wählt, daß das Intervall 25 der stärksten Abhängigkeit der AusgangsSpannung des analogen Hall-Sensors vom zurückgelegten Weg des Sperrbolzens 3 einen Bereich abdeckt, in dem ein Abschalten des Elektromotors 7 ausgelöst werden soll .
Bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung wird die AusgangsSpannung einem Analog-Digital-Umsetzer, vorzugsweise einem Analog-Digital-Umsetzer in einem auf der Schaltungsplatine 10 vorhandenen Controller zugeführt. Der Controller weist ferner eine Eingabemöglichkeit auf, mit deren Hilfe eingestellt werden kann, bei welcher Ausgangsspannung des Hall-Sensors bzw. bei welchem Ausgabewert des Analog-Digital-Umsetzers die Abbrems- und Abschaltsequenz für den Elektromotor 7 ausgelöst werden soll. Figur 6 zeigt ein Blockschaltbild der Steuerelektronik mit angekoppelten Hall-Sensoren und dem Motor 7. Die Steuerelektronik umfaßt einen Controller 30 mit einem Prozessor 32 und einem Speicher 33. Der Speicher 33 speichert sowohl Programme als auch Daten. An binäre Eingangsports des Controllers 30 sind die binären Hall-Sensoren 21 und 23 angekoppelt. An einen analogen Eingangsport ist der analoge Hall-Sensor 19 angekoppelt. An dem analogen Eingangsport des Controllers 30 befindet sich ein Analog-Digital-Umsetzer 31, dessen digitaler Ausgabe- wert von dem Prozessor 32 gelesen wird. Der Prozessor 32 erzeugt einen digitalen Ausgabewert, der der gewünschten Motoransteuerung entspricht. Der digitale Ausgabewert wird einem Digital-Analog-Umsetzer 35 eingegeben. Das analoge Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 35 wird einer Leistungstrei- berstufe 36 eingegeben, die den Motor 7 ansteuert. Der Prozessor 32 weist ferner verschiedene Eingabe- und Ausgabemöglichkeiten auf, die durch den Pfeil 34 veranschaulicht sind. Über diese Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse kann der Controller 30 programmiert werden. Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Betrieb des Controllers 30 derjenige Ausgabewert des Analog- Digital-Umsetzers 31 ausgewählt werden, bei dem dann, wenn sich der Sperrbolzen aus der Sperrposition in die Freigabeendposition bewegt, das Abschalten des Motors 7 ausgelöst werden soll.

Claims

Patentansprüche
1. Verriegelungsvorrichtung (1) für eine Lenkspindel (13) mit: einer Sperrbolzenanordnung (3) , einem Steuerglied (4) , das mit der Sperrbolzenanordnung
(3) derart gekoppelt ist, daß durch Drehen des Steuerglieds
(4) die Sperrbolzenanordnung (3) in ihrer axialen Richtung zwischen einer Sperrposition und einer Freigabeendposition bewegbar ist, einem Motorantrieb (6, 7, 8) zum Drehen des Steuerglieds (4), einer Steuerelektronik (30, 36) zum Steuern des Motoran- triebs (6-8) und einer mit der Steuerelektronik (30, 36) gekoppelten Sensoranordnung (19) zum Erfassen wenigstens einer axialen Position der Sperrbolzenanordnung (3) , wobei die Steuerelektronik (30, 36) dann, wenn sich die Sperrbolzenanordnung (3) in der axialen Richtung aus der Sperrposition zu der Freigabeendposition bewegt und die Sensoranordnung (19) ein Ausgangssignal liefert, daß das Erreichen einer Abschaltposition der Sperrbolzenanordnung (3) anzeigt, ein Abschalten des Motorantriebs (6-8) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (19) so ausgebildet ist, daß das Ausgangssignal (Ua) zumindest in einem der Freigabeendposition vorausgehenden und eine gewünschte Abschaltposition einschließenden Bewegungsintervall (25) der Sperrbolzenanordnung (3) eine Mehrzahl von monoton von der axialen Position abhängigen Ausgangssignalwerten derart annehmen kann, daß eine Auswahl der gewünschten Abschaltposition durch Auswahl eines zugehörigen Ausgangssignalwerts möglich ist, und daß die Steuerelektronik (30) eine Auswahleinrichtung (32) aufweist, die die Auswahl eines der gewünschten Abschaltposition entsprechenden Ausgangssignalwerts als Schwellwert ermög- licht, so daß bei Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten des Schwellwerts ein Signal ausgegeben wird, daß das Abschalten des Motorantriebs bewirkt .
2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (Ua) ein analoges Ausgangssignal ist, welches in dem Bewegungsintervall (25) entweder monoton ansteigt oder monoton abfällt .
3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (30) einen Analog-Digital-Umsetzer (31) aufweist, der das analoge Ausgangssignal (Ua) empfängt.
4. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung programmierbar ist.
5. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung einen Analogsignal- komparator und einen Referenzspannungsgenerator umfaßt, wobei der Analogsignalkomparator die von dem Referenzspannungsgenerator erzeugte Referenzspannung mit dem analogen Ausgangssignal vergleicht und wobei die Referenzspannung einstellbar ist.
6. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung einen mit dem Analog- Digital-Umsetzer gekoppelten Komparator und einen mit dem Kom- parator gekoppelten Referenzwertspeicher umfaßt.
7. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung wenigstens einen Hall-Sensor (19) aufweist, der so angeordnet ist, daß er die Annäherung eines mit der Sperrbolzenanordnung (3) gekoppelten Magneten (18) zumindest in einem Abschnitt des Bewegungsintervalls erfassen kann.
8. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung einen analogen Hall-Sensor (19) aufweist, der so angeordnet ist, daß er in dem Bewe- gungsintervall ein von der axialen Position monoton abhängiges Ausgangssignal ausgibt .
9. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung ferner we- nigstens einen Sensor (21, 23) zum Erfassen einer Drehstellung des Steuerglieds (4) umfaßt.
10. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrbolzenanordnung (3) durch eine Aus- nehmung des Steuerglieds (4) derart hindurchgeführt ist, daß das Steuerglied (4) um die Sperrbolzenanordnung (3) drehbar ist, daß ein erster Permanentmagnet (18) an der Sperrbolzenanordnung (3) befestigt ist und sich bei Annäherung an die Frei- gabeendposition an einen analogen ersten Hall-Sensor (19) annähert , und daß wenigstens ein zweiter Permanentmagnet (20) auf der Oberseite des Steuerglieds (4) derart befestigt ist, daß er bei Erreichen einer vorgebenden Drehstellung des Steuerglieds (4) auf einen zweiten Hall-Sensor (21) einwirkt.
11. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagneten (18, 20) auf der Sperrbolzenanordnung bzw. dem Steuerglied derart angeordnet sind, daß der analoge erste Hall-Sensor (19) und der wenigstens eine zweite Hall-Sensor (21, 23) in einer Ebene angeordnet werden können.
12. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge- kennzeichnet, daß der erste Hall-Sensor (19) und der wenigstens eine zweite Hall-Sensor (21, 23) auf einer gemeinsamen Schaltungsplatine (10) angeordnet sind.
13. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine auf dem Steuerglied (4) angeordnete Permanentmagnet (20) und der wenigstens eine zweite Hall-Sensor (21, 23) so angeordnet sind, daß sowohl die der Sperrposition als auch die der Freigabeendposition der Sperrbolzenanordnung (3) entsprechenden Drehstellungen des Steuerglieds (4) erfaßt werden können.
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