DE19906267A1 - Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung der Lenkspindel einer Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung - Google Patents
Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung der Lenkspindel einer Kraftfahrzeug-LenkeinrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung der Lenkspindel (2) einer Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung, die einen Elektromotor (6) mit nachgeschaltetem Stellantrieb (7) zur Verschiebung eines von seiner Ent- in seine Verriegelungsstellung verschiebbar angeordneten Sperrelementes (8) sowie eine Schaltungseinrichtung (4; 31) zur Ansteuerung des Elektromotors (6) umfaßt. DOLLAR A Um zu erreichen, daß die Vorrichtung (1; 30) einerseits sehr kompakt aufbaubar und andererseits ohne große Änderungen bei Fahrzeugen unterschiedlicher Hersteller einsetzbar ist, schlägt die Erfindung vor, die Vorrichtung (1; 30) aus zwei getrennten Baugruppen aufzubauen: Einer Verriegelungseinrichtung (3; 32) mit einem ersten Gehäuse (5), in dem der Elektromotor (6) mit nachgeschaltetem Stellantrieb (7) und dem Sperrelement (8) angeordnet ist, und einer herstellerspezifischen elektronischen Schaltungseinrichtung (4; 31), die außenseitig an dem ersten Gehäuse (5) befestigbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen
Verriegelung der Lenkspindel einer Kraftfahrzeug-Lenkein
richtung.
Bekannte derartige Vorrichtungen umfassen üblicherweise einen
in einem Gehäuse angeordneten Elektromotor mit nachgeschalte
tem Stellantrieb zur Verschiebung eines Sperrelementes von
seiner Ver- in seine Entriegelungsstellung und umgekehrt.
Dabei greift das Sperrelement in seiner Verriegelungsstellung
z. B. in die durch benachbarte Zähne gebildete Ausnehmung
eines an der Lenkspindel befestigten Zahnkranzes ein und
blockiert damit die Lenkspindel. Bei den bekannten Vorrich
tungen ist zur (codierten) Ansteuerung des jeweiligen Elek
tromotors bzw. der sonstigen elektrischen oder elektronischen
Baueinheiten (z. B. der Lagesensoren) eine elektronische
Schaltungsvorrichtung vorgesehen, die sich innerhalb des
Gehäuses der Vorrichtung befindet, und die über elektrische
Leitungen mit einer von der Vorrichtung beabstandeten Strom
quelle und/oder Steuervorrichtung des Fahrzeuges verbunden
ist.
Die bekannten Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß ihre
Herstellung relativ kostenintensiv ist. Dann die einzelnen
Fahrzeughersteller verwenden in der Regel unterschiedliche
Ansteuerelektroniken sowie unterschiedliche an dem Gehäuse
angespritzte Steckverbindungen, so daß jeweils speziell an
die entsprechenden Fahrzeuge angepaßte Gehäuse und zum Teil
auch spezielle Getriebeanordnungen erforderlich sind. Außer
dem erfordern die Gehäuse durch die integrierte Ansteuer
elektronik einen relativ großen Bauraum. Schließlich ist bei
diesen bekannten Vorrichtungen eine nachträgliche, etwa zu
Reparaturzwecken erforderliche Demontage und Montage der
Schaltungsvorrichtung außerordentlich zeitaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt
aufgebaute Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung der
Lenkspindel einer Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung anzugeben,
die ohne große Änderungen bei Fahrzeugen unterschiedlicher
Hersteller einsetzbar ist.
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, die
Vorrichtung aus zwei getrennten Baugruppen aufzubauen: Einer
Verriegelungseinrichtung mit einem ersten Gehäuse, in dem der
Elektromotor mit nachgeschaltetem Stellantrieb und Sperrele
ment angeordnet ist, und einer elektronischen Schaltungsein
richtung, die außenseitig an dem Gehäuse der Verriegelungs
einrichtung befestigbar ist.
Bei einer derartigen Modularisierung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann die Verriegelungseinrichtung auf einfache
Weise als Standardmodul aufgebaut werden, welches bei einer
großen Anzahl unterschiedlicher Fahrzeuge eingesetzt werden
kann. Die an der Verriegelungseinrichtung außenseitig be
festigbare Schaltungseinrichtung ist hingegen Hersteller
spezifisch ausgebildet.
Um Manipulationen an der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicher
zu unterbinden, weist auch die Schaltungseinrichtung ein ent
sprechendes zweites Gehäuse auf, in der die eigentliche Elek
tronik angeordnet ist; und welche die elektrische Verbindung
zwischen Schaltungs- und Verriegelungseinrichtung nach außen
hin abdeckt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die
elektrische Verbindung zwischen der Verriegelungs- und der
Schaltungseinrichtung über eine Steckverbindung erfolgt, so
daß nachträglich die Schaltungseinrichtung auf einfache Weise
austauschbar ist. Hierzu kann die Schaltungseinrichtung z. B.
als Stecker ausgebildet sein.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind
die Schaltungs- und die Verriegelungseinrichtung über Ver
riegelungselemente derart miteinander verbunden, daß die
beiden Baugruppen nicht voneinander getrennt werden können,
wenn sich das Sperrelement der Verriegelungseinrichtung in
seiner Verriegelungsstellung befindet.
Um die Verriegelungseinrichtung möglichst kompakt auszuge
stalten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als Stell
antrieb einen Spindelantrieb mit einer über ein Zahnrad
getriebe verbundenen Gewindespindel zu verwenden, welche
einen in einer Führung linear verschiebbar gelagerten
Mitnehmer antreibt. Dieser ist in an sich bekannter Weise
über eine Feder mit dem Sperrelement verbunden.
Außerdem umfaßt die Verriegelungseinrichtung zur Führung des
Sperrelementes ein mit der Lenkeinrichtung des Fahrzeuges
verbindbares Adapterteil, welches derart ausgebildet ist, daß
es bei einer gewaltsamen Verdrehung der Lenkspindel im ver
riegelten Zustand des Sperrelementes die auf dieses Teil ein
wirkenden Kräfte aufnimmt.
Um gegebenenfalls die erfindungsgemäße Vorrichtung auf ein
fache Weise an Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller auch
mechanisch anpassen zu können, hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, wenn das Adapterteil und das Sperrelement aus
tauschbar an der Verriegelungseinrichtung angeordnet sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs
beispielen. Es zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung mit einer Verriegelungs- und einer
elektronischen Schaltungseinrichtung;
Fig. 2 eine Vorderansicht eines Teilbereiches der in Fig. 1
dargestellten Verriegelungseinrichtung entlang der
dort mit II-II bezeichneten Linie;
Fig. 3 die perspektivische Ansicht eines Teilbereiches der
in Fig. 1 dargestellten Verriegelungseinrichtung;
Fig. 4 ein Blockschaltbild der elektrischen Funktionselemente
der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und
Fig. 5 die Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Fig. 1 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur
elektrischen Verriegelung einer Lenkspindel 2 einer Kraft
fahrzeug-Lenkeinrichtung bezeichnet, die im wesentlichen aus
einer Verriegelungseinrichtung 3 und einer elektronischen
Schaltungseinrichtung 4 besteht.
Die Verriegelungseinrichtung 3 umfaßt ein erstes Gehäuse 5
(z. B. aus Kunststoff) sowie einen in dem Gehäuse 5 angeord
neten Elektromotor 6 mit nachgeschaltetem Spindelantrieb 7
zur Verschiebung eines Sperrelementes 8. Das Sperrelement 8
greift in seiner in Fig. 1 dargestellten Verriegelungsstellung
in einen an der Lenkspindel 2 befestigten Zahnkranz 9 ein.
Der Spindelantrieb 7 besteht aus einer Gewindespindel 10, die
über ein Zahnradgetriebe 11 von dem Elektromotor 6 angetrie
ben wird, und einem in einer Führung gelagerten Mitnehmer 12
mit Innengewinde, welches in das Gewinde der Gewindespindel
10 eingreift.
Der Mitnehmer 12 weist auf seiner dem Sperrelement 8 zuge
wandten Seite eine Aufnahme 13 auf, über die das Sperrelement
8 auf seiner der Lenkspindel 2 abgewandten Seite mit dem Mit
nehmer 12 auswechselbar verbunden ist (Fig. 3).
Außerdem umfaßt die Verriegelungseinrichtung 3 zur Führung
des Sperrelementes 8 ein mit dem ersten Gehäuse 5 und der
Lenkeinrichtung des Fahrzeuges verbindbares Adapterteil 14,
über welches die Verriegelungseinrichtung 3 an der Lenkein
richtung befestigbar ist. Das Adapterteil 14 ist derart aus
gebildet, daß es bei einer gewaltsamen Verdrehung der Lenk
spindel 2 im verriegelten Zustand des Sperrelementes 8 die
auf dieses Teil einwirkenden Kräfte aufnimmt. Die Befestigung
des Adapterteiles 14 an der Lenkeinrichtung kann
z. B. mittels einer aus Übersichtlichkeitsgründen nicht darge
stellten Schraube erfolgen.
Die elektronische Schaltungseinrichtung 4 besteht aus einer
mit entsprechenden Bauelementen 15 bestückten Leiterplatte
16, die in einem zweiten Gehäuse 17 befestigt ist. Auf ihrer
der Verriegelungseinrichtung 3 zugewandten Seite weist die
Schaltungseinrichtung 4 Kontakte 18 auf, die mit entsprechen
den an dem ersten Gehäuse 5 befestigten Kontakten 19 in Form
einer Steckverbindung verbunden sind. Die Kontakte 19 sind
über elektrische Leitungen 20 mit dem Elektromotor 6 und
einem Lagesensor 21 (Hall-Sensor), der die Verriegelungs
stellung des Sperrelementes 8 sensiert, verbunden.
An dem zweiten Gehäuse 17 ist ferner eine angeformte Steck
verbindung 22 vorgesehen, über welche die elektronische
Schaltungseinrichtung 4 mittels nicht dargestellter elektri
scher Leitungen mit einer von der Verriegelungseinrichtung 3
beabstandeten Stromquelle (Batterie) und/oder einer zentralen
Steuervorrichtung des Fahrzeuges verbindbar ist.
Die Schaltungseinrichtung 4 ist einerseits mit der Verriege
lungseinrichtung 3 lösbar z. B. über nicht dargestellte Klipse
und andererseits über zwei Verriegelungselemente 23 verbun
den. Letztere sind auf ihrer der Schaltungseinrichtung 4
zugewandten Seite an dem zweiten Gehäuse 17 befestigt. Auf
ihrer der Verriegelungseinrichtung 3 zugewandten Seite sind
die Verriegelungselemente 23 seitlich durch schlitzförmige
Öffnungen 24 des Mitnehmers 12 hindurchgeführt und lassen
sich in der verriegelten Stellung des Sperrelementes 8 nicht
aus diesen Öffnungen herausziehen, so daß auch das zweite
Gehäuse 17 in dieser Stellung des Sperrelementes 8 nicht
entfernt werden kann.
Hierzu sind die schlitzförmigen Öffnungen 24 derart an das
jeweilige mit einem Kopfteil 25 versehene Verriegelungs
element 23 angepaßt, daß das Kopfteil 25 lediglich in der
Entriegelungsstellung des Sperrelementes 8 durch eine ent
sprechende Erweiterung 26 der entsprechenden schlitzförmigen
Öffnung 24 hindurchgesteckt und aus dieser Öffnung auch wie
der herausgezogen werden kann. In der Verriegelungsstellung
des Sperrelementes 8 (Fig. 2) ist der Durchmesser der schlitz
förmigen Öffnung 24 hingegen kleiner als der Durchmesser des
Kopfteiles 25 des Verriegelungselementes 23.
Fig. 4 gibt ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wieder. Dabei umfaßt die
Schaltungseinrichtung 4 im wesentlichen eine Interfacekarte
27, welche über einen Microcontroller 28 mit dem in der Ver
riegelungseinrichtung 3 angeordneten Elektromotor 6 verbunden
ist. Der Microcontroller 28 erzeugt aus entsprechenden ko
dierten Signalen nicht nur die Steuersignale für den Elektro
motor 6, sondern verarbeitet ebenfalls die von dem Lagesensor
21 kommenden Signale. Außerdem ist eine Stromversorgungsein
heit 29 vorgesehen, die die einzelnen Baugruppen mit Strom
versorgt und ihrerseits von der nicht dargestellten Fahrzeug
batterie bzw. einer Notbatterie mit Strom versorgt wird.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend
beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So braucht das
jeweilige Verriegelungselement nicht zwingend durch den Mit
nehmer hindurchgeführt werden, sondern kann beispielsweise
auch durch eine schlitzförmige Öffnung des Sperrelementes
bzw. eines seitlich an dem Mitnehmer oder dem Sperrelement
befestigten Halteteil hindurchgreifen.
Ferner kann die Schaltungseinrichtung als Stecker ausgebildet
sein. Dabei kann die Leiterplatte z. B. vollständig in dem
zweiten Gehäuse durch eine isolierende Gußmasse fixiert wer
den, so daß nur die elektrischen Kontakte auf der der Verrie
gelungseinrichtung zugewandten Seite hervorragen.
Außerdem muß es sich bei dem zweiten Gehäuse nicht zwingend
um ein vollständig separates Gehäuse handeln. Vielmehr können
Gehäuseteile des zweiten Gehäuses auch durch entsprechend
geformte Außenwände des ersten Gehäuses gebildet werden.
Das zweite Gehäuse kann ferner mehrere Außenwände des ersten
Gehäuses umschließen, etwa wenn für die Elektronik entspre
chend viel Platz benötigt wird und/oder Notbatterien in der
Schaltungseinrichtung angeordnet werden sollen. So zeigt
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung 30, bei der die
Schaltungseinrichtung 31 die Verriegelungseinrichtung 32 L-
förmig umgibt. Außerdem sind an dem Gehäuse der Schaltungs
einrichtung 31 zwei unterschiedliche Steckverbindungen 33, 34
ungeformt.
1
Vorrichtung
2
Lenkspindel
3
Verriegelungseinrichtung
4
Schaltungseinrichtung
5
erste Gehäuse
6
Elektromotor
7
Spindelantrieb, Stellantrieb
8
Sperrelement
9
Zahnkranz
10
Gewindespindel
11
Zahnradgetriebe
12
Mitnehmer, Bauteil
13
Aufnahme
14
Adapterteil
15
Bauelement (Leiterplatte)
16
Leiterplatte
17
zweite Gehäuse
18
,
19
Kontakte
20
elektrische Leitung
21
Lagesensor, Baugruppe
22
Steckverbindung
23
Verriegelungselement
24
schlitzförmige Öffnung
25
Kopfteil
26
Erweiterung
27
Interfacekarte
28
Microcontroller
29
Stromversorgungseinheit
30
Vorrichtung
31
Schaltungseinrichtung
32
Verriegelungseinrichtung
33
,
34
Steckverbindung
Claims (9)
1. Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung der Lenk
spindel (2) einer Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung mit den
Merkmalen:
- a) die Vorrichtung (1; 30) umfaßt eine Verriegelungs einrichtung (3; 32) mit einem ersten Gehäuse (5), in dem mindestens ein Elektromotor (6) mit nachge schaltetem Stellantrieb (7) zur Verschiebung eines von seiner Ent- in eine Verriegelungsstellung ver schiebbar angeordneten Sperrelementes (8) angeord net ist;
- b) die Vorrichtung (1; 30) umfaßt ferner eine mit Kon takten (18) versehene elektronische Schaltungsein richtung (4; 31), die über elektrische Leitungen (20) mit dem Elektromotor (6) und gegebenenfalls weiteren in dem ersten Gehäuse (5) der Verriege lungseinrichtung (3; 32) angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Baugruppen (21) verbunden ist;
- c) die Schaltungseinrichtung (4; 31) ist außenseitig an dem ersten Gehäuse (5) der Verriegelungseinrichtung (3; 32) befestigt, wobei die elektrischen Kontakte (18) der Schaltungseinrichtung (4; 31) mit entspre chenden an dem ersten Gehäuse (5) angeordneten und mit den elektrischen Leitungen (20) verbundenen Kontakten (19) verbindbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die an der Schaltungseinrichtung (4) und die am ersten
Gehäuse (5) angeordneten elektrischen Kontakte(18, 19)
eine Steckverbindung bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Schaltungseinrichtung (4; 31) in einem zwei
ten Gehäuse (17) angeordnet ist, welches an dem ersten
Gehäuse (5) lösbar befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltungseinrichtung (31) die Verriegelungseinrich
tung (32) teilweise L-förmig umschließt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß an dem zweiten Gehäuse (17) mindestens eine
angeformte Steckverbindung (22; 33, 34) vorgesehen ist,
über welche die Schaltungseinrichtung (4; 31) mit einer
externen Strom- und/oder Steuervorrichtung verbindbar
ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung (4; 31)
derart in dem zweiten Gehäuse (17) angeordnet ist, daß
beide Einheiten zusammen einen Stecker bilden, welcher
auf die an dem ersten Gehäuse (5) angeordneten Kontakte
(19) aufsteckbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltungs- (4; 31) und die
Verriegelungseinrichtung (3; 32) über mindestens ein
Verriegelungselement (23) miteinander verbunden sind,
und daß das Verriegelungselement (3; 32) von dem
Sperrelement (8) oder einem mit diesem verbundenen
Bauteil (12) in seiner verriegelten Stellung gegen
Herausziehen gesichert ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- a) bei dem Stellantrieb (7) der Verriegelungseinrich tung (3; 32) handelt es sich um einen Spindelantrieb mit einer über ein Zahnradgetriebe (11) verbundenen Gewindespindel (10) und einem in einer Führung li near verschiebbar gelagerten Mitnehmer (12) mit einem Innengewinde, welches in das Gewinde der Gewindespindel (10) eingreift;
- b) der Mitnehmer (12) weist auf seiner dem Sperrele ment (8) zugewandten Seite eine Aufnahme (13) auf, über die das Sperrelement (8) auf seiner der Lenk spindel (2) abgewandten Seite mit dem Mitnehmer (12) austauschbar verbindbar ist und
- c) die Verriegelungseinrichtung (3; 32) umfaßt zur Führung des Sperrelementes (8) ein mit der Lenk einrichtung des Fahrzeuges verbindbares Adapterteil (14), welches derart ausgebildet ist, daß es bei einer gewaltsamen Verdrehung der Lenkspindel (2) in der Verriegelungsstellung des Sperrelementes (8) die auf dieses einwirkende Kräfte aufnimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Adapterteil (14) austauschbar an dem ersten Gehäuse
(5) der Verriegelungseinrichtung (3; 32) angeordnet ist.
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