DE19809295C1

DE19809295C1 - Verriegelungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19809295C1
Application number: DE1998109295
Authority: DE
Inventors: Bernardo Erices; Kurt Lieb; Andreas Berger
Original assignee: Valeo GmbH and Co Schliessysteme KG
Current assignee: Valeo GmbH and Co Schliessysteme KG
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2018-03-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem zur Lenkwelle des Fahrzeu ges von einer Ent- in eine Verriegelungsstellung hin ver schiebbarangeordneten Sperriegel mit zahnförmig ausgebil detem Sperrelement.

Bei Verriegelungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge ist es aus Sicherheitsgründen häufig erforderlich, die jeweilige Lage des Sperriegels mittels entsprechender Sensoren zu detektie ren, um z. B. sicherzustellen, daß die Freigabe zur Betätigung des Zündschlüssels in die Stellung "Start" nur erfolgen kann, wenn sich der Sperriegel auch tatsächlich in seiner entrie gelten Stellung befindet. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit elektromechanischer Verriegelungsvorrichtungen ist die Anordnung derartiger Lagesensoren außerordentlich wichtig, weil zwischen der Verriegelungsvorrichtung und dem mittels Schlüssel betätigbaren Zündschloß in der Regel keine mechani sche Verbindung besteht.

Nachteilig ist bei bekannten Verriegelungsvorrichtungen mit entsprechenden Lagesensoren, daß häufig nur eine indirekte Erfassung der Ent- oder Verriegelungsstellung des Sperriegels erfolgt. Dabei wird z. B. die Lage eines die Verschiebung des Sperriegels bewirkenden Getrieberades oder eines Steuernoc kens ermittelt. Bei bekannten Verriegelungsvorrichtungen mit direkter Lageerfassung des Sperriegels werden als Sensoren in der Regel Mikroschalter verwendet, die den Nachteil aufwei sen, daß sie einem relativ hohen Verschleiß unterliegen.

In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 197 19 343.9 wird eine Verriegelungsvorrichtung für Kraft fahrzeuge offenbart, bei der das Sperrelement in der Ver riegelungsstellung des Sperriegels in die durch benachbarte Zähne gebildete Ausnehmung eines am äußeren Umfang der Lenk welle angeordneten Zahnkranzes eingreift. Über die Anordnung von Lagesensoren zur Ermittlung der Ent- und Verriegelungs stellung des Sperriegels macht diese Anmeldung allerdings keine Angaben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verriegelungs vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit der auf einfache Weise sehr genau die Lage des Sperriegels in seiner Ent- und Verriegelungsstellung ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, als Sensoren mindestens zwei berührungslos arbeitende Sensoren zu verwenden, wobei der erste Sensor die Lage eines Sicherungs elementes detektiert, welches in eine entsprechende Ausneh mung des Sperriegels eingreift und diesen in der Entriege lungsstellung fixiert. Der zweite Sensor ist den Sperriegel direkt zugeordnet und spricht immer dann auf ein an dem Sperriegel angeordnetes zu detektierendes Element an, wenn sich der Sperriegel in seiner Verriegelungsstellung befindet.

Als Sensoren haben sich vor allem Magnetfeldsensoren als vor teilhaft erwiesen. Dabei wird das zu sensierende Magnetfeld durch entsprechende Permanentmagnete erzeugt, die sich an oder in dem Sicherungselement bzw. dem Sperriegel befinden.

Bei Verriegelungsvorrichtungen mit einem starr (d. h. seitlich nicht verschwenkbar) ausgebildeten Sperrelement kann es vor kommen, daß das Sperrelement beim Verriegeln nicht in benach barte Zähne eines an der Lenkwelle angeordneten Zahnkranzes eingreift, sondern gegen die Spitze eines der Zähne des Zahn kranzes drückt, so daß es zu keiner Blockierung der Lenkung kommt. Um diesen Zustand ebenfalls anzuzeigen, wird bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, einen dritten berührungslos arbeitenden Sensor vorzusehen, der diese Zwi schenlage des Sperriegels detektiert. Dabei kann als zu sen sierendes Element das an dem Sperriegel bereits vorhandene Element verwendet werden.

Um einen kompakten Aufbau der Sensoranordnung zu erreichen, sollten die Sensoren möglichst dicht nebeneinander in einem gemeinsamen Sensorträger angeordnet werden. Dieses setzt allerdings voraus, daß auch die an dem Sicherungselement und dem Sperriegel angeordneten zu sensierenden Elemente (Perma nentmagnete, Spiegelbereiche im Falle von optischen Sensoren etc.) entsprechend dicht nebeneinander angeordnet werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Sicherungselement durch das erste Ende eines zweischenkligen Umlenkhebels gebildet, wobei das zweite Hebelende über ein Getriebe mit einem Elektromotor verbunden ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispiel. Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung mit einem in seiner Ent riegelungsstellung befindlichen Sperriegel und

Fig. 2 eine Verriegelungsvorrichtung in einer gegenüber Fig. 1 gedrehten Stellung, bei der die Sensoren zur Lageermittlung des Sperriegels in einem gemeinsamen Sensorträger angeordnet sind.

In Fig. 1 ist mit 1 die Lenkwelle einer Lenksäule und mit 2 eine erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung bezeichnet. Die Verriegelungsvorrichtung 2 umfaßt einen durch eine Druck feder 3 beaufschlagten und in Richtung seiner Längsachse 4 verschiebbaren Sperriegel 5.

An dem der Druckfeder 3 abgewandten Ende des Sperriegels 5 ist ein Sperrelement 6 angeordnet, welches um eine zur Lenk wellenachse 7 parallele Drehachse 8 schwenkbar gelagert ist. Der Sperriegel 5 und damit auch das Sperrelement 6 werden durch einen an einer Nockenwelle 9 angeordneten Nocken 10, der in eine entsprechende Ausnehmung 11 des Sperriegels 5 eingreift, angesteuert. Die Nockenwelle 9 wird durch einen Elektromotor 12 angetrieben, der seinerseits über eine elek trische Leitung 13 durch eine elektronische Steuereinrichtung 14 angesteuert wird.

Das Sperrelement 6 wird mit Hilfe einer relativ weichen Zen trierfeder 15 in seiner Mittelstellung gehalten.

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, besitzt das Sperrelement 6 eine Spitze 16, die in der Verriegelungsstellung des Sperrelemen tes 6 in die durch benachbarte Zähne 17 eines am äußeren Um fang der Lenkwelle 1 angeordneten Zahnkranzes 18 gebildete Ausnehmungen 19 eingreift.

Zur Sicherung des in seiner Entriegelungsstellung befindli chen Sperriegels 5 (z. B. gegen eine Verschiebung des Sper riegels bei einer ungewollten Aktivierung des Elektromotors 12) weist die Verriegelungsvorrichtung 2 ein elektromecha nisch ansteuerbares Sicherungselement 20 auf, welches in eine entsprechende Ausnehmung 21 des Sperriegels 5 (gegebenenfalls gegen den Druck einer Feder) eingreift und diesen in dieser Lage fixiert. Das Sicherungselement 20 wird durch das erste Ende 22 eines zweischenkligen, um eine Drehachse 23 schwenk baren Umlenkhebels 24 gebildet. Das zweite Hebelende 25 des Umlenkhebels 24 ist über ein Getriebe 26 mit einem Elektro motor 27 verbunden, der ebenfalls durch die Steuereinrichtung 14 ansteuerbar ist.

Die Verriegelungsvorrichtung 2 umfaßt drei dicht nebenein ander angeordnete Hall-Sensoren 28-30, wobei der Sensor 28 dem Sicherungselement zugeordnet ist und immer dann ein Signal über die in Fig. 2 mit 31 bezeichnete elektrische Leitung an die Steuereinrichtung 14 weiterleitet, wenn das Sicherungselement in die Ausnehmung 21 des Sperriegels 5 eingreift. Das entsprechende von dem Sensor 28 zu detektierende Magnetfeld wird durch einen ersten Permanent magnet 32 erzeugt, der sich in einer entsprechenden Ausneh mung des Sicherungselementes 20 befindet.

Der zweite Hall-Sensor 29 ist derart dem Sperriegel 5 zuge ordnet, daß er immer dann ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 14 weitergibt, wenn der Sperriegel 5 seine Verriegelungsstellung einnimmt (nicht dargestellt). Hierzu ist in einer entsprechenden Ausnehmung des Sperriegels 5 ein zweiter Permanentmagnet 33 angeordnet, der sich in der Ver riegelungsstellung des Sperriegels 5 dem Sensor 29 gegenüber befindet.

Um auch die Stellung zu detektieren, bei welcher die dem Zahnkranz 18 zugewandte Spitze des Sperrelementes 6 sich in Höhe der Spitzen der Zähne 17 des Zahnkranzes 18 befinden, ist der Hall-Sensor 30 vorgesehen, der beim Erreichen des zweiten Permanentmagneten 33 ein entsprechendes, dieser Lage des Sperriegels 5 charakterisierendes Signal erzeugt.

Um einen kompakten Aufbau der Sensoranordnung zu erreichen, sind die Sensoren 28-30 an einem gemeinsamen mit 34 bezeich neten Sensorträger (Fig. 2) angeordnet.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können bei spielsweise anstatt magnetischer Sensoren auch optische Sen soren verwendet werden. Ferner muß das Sperrelement nicht zwangsläufig durch das Ende eines Umlenkhebels gebildet wer den. Vielmehr kann es sich auch um das entsprechende Ende einer Zahnstange handeln, die mittels einer Feder in ihrer Ausgangslage gehalten wird.

Bezugszeichenliste

1

Lenkwelle

2

Verriegelungsvorrichtung

3

Druckfeder

4

Längsachse

5

Sperriegel

6

Sperrelement

7

Lenkwellenachse

8

Drehachse

9

Nockenwelle, Welle

10

Nocken

11

Ausnehmung

12

Elektromotor

13

elektrische Leitung

14

Steuereinrichtung

15

Zentrierfeder

16

Spitze

17

Zahn

18

Zahnkranz

19

Ausnehmung

20

Sicherungselement

21

Ausnehmung

22

erste Ende (Umlenkhebel)

23

Drehachse

24

Umlenkhebel

25

zweite Hebelende

26

Getriebe

27

Elektromotor

28-30

Sensoren

31

elektrische Leitung

32

erste Permanentmagnet

33

zweite Permanentmagnet, Element

34

Sensorträger

Claims

1. Verriegelungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem zur Lenkwelle (1) des Fahrzeuges von einer Ent- in eine Verriegelungsstellung hin verschieb bar angeordneten Sperriegel (5) mit zahnförmig ausgebil detem Sperrelement (6), mit den Merkmalen:

a) das Sperrelement (6) greift in der Verriegelungs stellung des Sperriegels (5) in die durch benach barte Zähne (17) gebildete Ausnehmung (19) eines am äußeren Umfang der Lenkwelle (1) angeordneten Zahn kranzes (18) ein;
b) die Verriegelungsvorrichtung (2) umfaßt ein elek tromechanisch ansteuerbares Sicherungselement (20), welches in der Entriegelungsstellung des Sperrie gels (5) in eine entsprechende Ausnehmung (21) des Sperriegels (5) eingreift und diesen in dieser Lage fixiert;
c) die Verriegelungsvorrichtung (2) umfaßt mindestens einen dem Sicherungselement (20) zugeordneten und mit einer elektronischen Steuereinrichtung (14) verbundenen berührungslos arbeitenden ersten Sensor (28), welcher das Eingreifen des Sicherungselemen tes (20) in die Ausnehmung (21) des Sperriegels (5) detektiert und
d) die Verriegelungsvorrichtung (2) umfaßt einen zwei ten dem Sperriegel (5) zugeordneten und mit der elektronischen Steuereinrichtung (14) verbundenen berührungslos arbeitenden Sensor (29), welcher derart in bezug auf den Sperriegel (5) angeordnet ist, daß er immer dann ein entsprechendes Signal erzeugt, wenn der Sperriegel (5) sich in seiner Verriegelungsstellung befindet.

2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Sicherungselement (20) durch das erste Ende (22) eines zweischenkligen Umlenkhebels (24) gebildet wird, und daß das zweite Hebelende (25) über ein Getriebe (26) mit einem Elektromotor (27) verbunden ist.

3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung (2) einen dritten dem Sperriegel (5) zugeordneten und mit der elektronischen Steuereinrichtung (14) verbundenen berührungslos arbeitenden Sensor (30) umfaßt, welcher derart in bezug auf den Sperriegel (5) angeordnet ist, daß er immer dann ein entsprechendes Signal erzeugt, wenn der Sperriegel (5) sich in der Stellung befindet, bei welcher sich die dem Zahnkranz (18) zugewandte Spitze (16) des Sperrelementes (6) in Höhe der Spitzen der Zähne des Zahnkranzes (18) befindet.

4. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den zur Lage bestimmung des Sicherungselementes (20) und/oder des Sperriegels (5) verwendeten Sensoren (28-30) um Magnet feldsensoren handelt, und daß zur Erzeugung entsprechender zu sensierender Magnetfelder in oder an dem Sicherungselement (20) und/oder dem Sperriegel (5) Permanentmagnete (32, 33) angeordnet sind.

5. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sensoren (28-30) an einem gemeinsamen Sensorträger (34) angeordnet sind.

6. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (6) durch eine Zentrierfeder (15) in einer Ausgangslage gehalten wird, wobei die Federkonstante der Zentrier feder (15) derart gewählt ist, daß bei der Verschiebung des Sperriegels (5) in seine Verriegelungsstellung das Sperrelement (6) beim Auftreffen auf eine Zahnflanke eines Zahnes (17) des Zahnkranzes (18) verschwenkt und in die Ausnehmung (19) zwischen den entsprechenden be nachbarten Zähnen (17) gedrückt wird, ohne daß es zu einer nennenswerten Verdrehung der Lenkwelle (1) kommt.

7. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperriegel (5) an seinem dem Sperrelement (6) abgewandten Ende von einer Druckfeder (3) beaufschlagt ist und daß der Sperriegel (5) mit dem Nocken (10) einer Nockenwelle (9) in Ein griff steht, derart, daß eine Drehung der Welle (9) eine entsprechende Verschiebung des Sperriegels (5) bewirkt.

8. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Nockenwelle (9) mit einem Schließ zylinder oder einem Elektromotor (12) verbunden ist.