DE102013217735A1

DE102013217735A1 - Lenkschloss

Info

Publication number: DE102013217735A1
Application number: DE102013217735.6A
Authority: DE
Inventors: Steven J. Dimig; Jon W. Behrens; Michael D. Fink
Original assignee: Strattec Security Corp
Current assignee: Strattec Security Corp
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-03-13
Also published as: US20140373665A1; US9457833B2; US20140069224A1

Abstract

Ein Lenkschloss zum Verriegeln eines drehbaren Lenkelements gegen eine Drehung. Ein Riegelbolzen ist entlang einer ersten Achse zwischen den Lenkelement-Riegel- und -Entriegelungspositionen beweglich. Ein Schlitten bewegt sich zwischen einer blockierungsfreien Position, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens von der Lenkelement-Riegelposition nicht blockiert, und einer Blockierposition, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens aus der Lenkelement-Riegelposition blockiert. Ein Aktuator treibt den Riegelbolzen zur Lenkelement-Riegelposition durch Bewegen des Schlittens zur Blockierposition an. Ein Ausgangszahnrad ist durch den Aktuator antreibbar. Ein drehbares Antriebselement weist einen ersten Bereich, der mit den Zahnradzähnen ausgebildet ist, die mit dem Ausgangszahnrad in Eingriff stehen, und einen zweiten Bereich auf, der mit einer Antriebsanordnung ausgebildet ist, die mit einer Mitläuferanordnung des Schlittens in Eingriff ist, wobei der Schlitten eingerichtet ist, um sich axial zur ersten Achse und weg von dieser zu verschieben, wenn sich das drehbare Antriebselement dreht.

Description

Verweis auf zugehörige Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/698,197, eingereicht am 07. September 2012, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/810,444, eingereicht am 10. April 2013, wobei der gesamte Inhalt von beiden hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht wird.
Hintergrund
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sperrmechanismus zum Verriegeln (z. B. zum Verhindern einer unberechtigten Drehung) eines drehenden Lenkelements, wie z. B. ein Lenkrad, einen Lenker, etc. eines Fahrzeugs.
Übliche Lenkradschlösser verwenden einen Aktuatormechanismus, um einen Verriegelungsstift in einen oder aus einem Verriegelungseingriff mit einer Lenkwelle anzutreiben. Eine effiziente Bewegungsübertragung kann durch direktes Hin-und-Her-Antreiben des Verriegelungsstifts ausgeführt werden. Jedoch können bestimmte Umstände auftreten, bei denen der Verriegelungsstift im Wesentlichen gegen eine der Aussparungen in der Lenkwelle eingekeilt wird. Um dieses Auftreten zu berücksichtigen, muss der Elektromotor, der den Verriegelungsstift und die entsprechende elektrische Treiberschaltung für den Motor antreibt, Strom/Nennleistungen aufweisen, die im Wesentlichen größer sind, als es für einen normalen Betrieb erforderlich ist (wenn der Verriegelungsstift nicht eingekeilt ist). Ebenfalls können komplexe Untersetzungsvorrichtungen eingesetzt werden, um das Abtriebsmoment des Motors zu vervielfachen. In beiden Fällen wird die Sperrvorrichtung insgesamt kostspieliger und komplizierter und kann übermäßigen Lärm erzeugen.
Zusammenfassung
In einer Konstruktion sieht die Erfindung ein Lenkschloss zum wahlweisen Verhindern einer Drehung eines drehenden Lenkelements mit einer Rippe vor. Das Lenkschloss umfasst einen Riegelbolzen, der entlang einer ersten Achse zwischen einer Lenkelement-Riegelposition, in der sich eine distale Spitze des Riegelbolzens in einer Eingriffsposition mit der Rippe befindet, und einer Lenkelement-Entriegelungsposition, in der sich die distale Spitze des Riegelbolzens nicht in einer Eingriffsposition mit der Rippe befindet, beweglich ist. Ein Schlitten ist zwischen einer blockierungsfreien Position, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens von der Lenkelement-Riegelposition zur Lenkelement-Entriegelungsposition nicht behindert, und einer Blockierposition, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens aus der Lenkelement-Riegelposition blockiert, beweglich. Ein Aktuator ist mit den Schlitten verbunden und betriebsfähig, um den Riegelbolzen zur Lenkelement-Riegelposition durch Bewegen des Schlittens von der blockierungsfreien Position zur Blockierposition anzutreiben. Eine Leerlaufverbindung ist zwischen dem Aktuator und dem Riegelbolzen vorgesehen. Eine Antriebskraft vom Aktuator wird durch die Leerlaufverbindung übertragen, um den Riegelbolzen zur Lenkelement-Riegelposition anzutreiben, wenn die Rippe nicht zur ersten Achse ausgerichtet ist, und die Antriebskraft vom Aktuator wird durch die Leerlaufverbindung aufgenommen, wenn die Rippe zur ersten Achse ausgerichtet ist.
In einer weiteren Anordnung sieht die Erfindung ein Lenkschloss zum wahlweisen Verhindern einer Drehung eines drehbaren Lenkelements mit einer Rippe vor. Das Lenkschloss umfasst einen Riegelbolzen, der entlang einer ersten Achse zwischen einer Lenkelement-Riegelposition, in der sich eine distale Spitze des Riegelbolzens in einer Eingriffsposition mit der Rippe befindet, und einer Lenkelement-Entriegelungsposition, in der sich die distale Spitze des Riegelbolzens in einer Eingriffsposition mit der Rippe befindet, beweglich ist. Ein Schlitten ist zwischen einer blockierungsfreien Position, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens von der Lenkelement-Riegelposition zur Lenkelement-Entriegelungsposition nicht behindert, und einer Blockierposition, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens aus der Lenkelement-Riegelposition blockiert, beweglich. Ein Aktuator ist mit dem Schlitten verbunden und betriebsfähig, um den Riegelbolzen zur Lenkelement-Riegelposition durch Bewegen des Schlittens von der blockierungsfreien Position zur Blockierposition anzutreiben. Eine Leerlaufverbindung ist zwischen dem Aktuator und dem Riegelbolzen vorgesehen. Die Leerlaufverbindung ist eingerichtet, um Energie zu speichern, die vom Aktuator zugeführt wird, wenn der Schlitten von der blockierungsfreien Position zur Blockierposition bewegt wird, während die Rippe zur ersten Achse ausgerichtet ist. Der Riegelbolzen ist zur Lenkelement-Riegelposition durch die gespeicherte Energie der Leerlaufverbindung beweglich, wenn die Rippe von der ersten Achse wegbewegt wird.
In einer weiteren Anordnung sieht die Erfindung ein Lenkschloss zum wahlweisen Verhindern einer Drehung eines drehbaren Lenkelements mit einer Rippe vor. Das Lenkschloss umfasst einen Riegelbolzen, der entlang einer ersten Achse zwischen der Lenkelement-Riegelposition, in der sich eine distale Spitze des Riegelbolzens in einer Eingriffsposition mit der Rippe befindet, und einer Lenkelemententriegelungsposition, in der sich die distale Spitze des Riegelbolzens nicht in einer Eingriffsposition mit der Rippe befindet, beweglich ist. Ein Schlitten ist zwischen einer blockierungsfreien Position, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens von der Lenkelement-Riegelposition zur Lenkelement-Entriegelungsposition nicht behindert, und einer Blockierposition, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens auf der Lenkelement-Riegelposition blockiert, beweglich. Ein Aktuator ist mit dem Schlitten verbunden und betriebsfähig, um den Riegelbolzen zur Lenkelement-Riegelposition durch Bewegen des Schlittens von der blockierungsfreien Position zur Blockierposition anzutreiben. Der Riegelbolzen ist entlang der ersten Achse nicht vorgespannt.
In einer weiteren Anordnung sieht die Erfindung ein Lenkschloss zum wahlweisen Verhindern einer Drehung eines drehbaren Lenkelements mit einer Rippe vor. Das Lenkschloss umfasst einen Riegelbolzen, der entlang einer ersten Achse zwischen der Lenkelement-Riegelposition, in der sich eine distale Spitze des Riegelbolzens in einer Eingriffsposition mit der Rippe befindet, und einer Lenkelemententriegelungsposition, in der sich die distale Spitze des Riegelbolzens nicht in einer Eingriffsposition mit der Rippe befindet, beweglich ist. Ein Schlitten ist zwischen einer blockierungsfreien Position, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens von der Lenkelement-Riegelposition zur Lenkelement-Entriegelungsposition nicht behindert, und einer Blockierposition, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens auf der Lenkelement-Riegelposition blockiert, beweglich. Ein Aktuator ist betriebsmäßig mit dem Schlitten verbunden und betriebsfähig, um den Riegelbolzen zur Lenkelement-Riegelposition durch Bewegen des Schlittens von der blockierungsfreien Position zur Blockierposition anzutreiben. Ein Ausgangszahnrad ist durch den Aktuator antreibbar. Ein drehbares Antriebselement weist einen ersten Bereich, der mit Zahnradzähnen ausgebildet ist, die mit dem Ausgangszahnrad in Eingriff sind, und einen zweiten Bereich auf, der mit einer Antriebsanordnung ausgebildet ist, der mit einer Mitläuferanordnung des Schlittens in Eingriff ist, wobei der Schlitten eingerichtet ist, um sich axial zur ersten Achse oder weg von der ersten Achse zu verschieben, wenn das drehbare Antriebselement gedreht wird. In einigen Konstruktionen umfasst die Antriebsanordnung des drehbaren Antriebselements einen Spiralnocken (z. B. eine Spiralkurvennut). In anderen Konstruktionen umfasst die Antriebsanordnung des drehbaren Antriebselements einen Gewindeantriebsbereich und der Schlitten umfasst eine Gewinde-Mitläuferanordnung.
Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Lenkschlosses in einem verriegelten Zustand.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Lenkschlosses von 1 in einem entriegelten Zustand.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Aktuatorvorrichtung des Lenkschlosses von 1.
4 ist eine zweite perspektivische Ansicht der Aktuatorvorrichtung von 3.
5 ist eine Querschnittsansicht des Lenkschlosses, das entlang der Linie 5-5 von 1 aufgenommen ist.
6 ist eine Querschnittsansicht des Lenkschlosses, das entlang der Linie 6-6 von 2 aufgenommen ist.
7 ist eine Querschnittsansicht des Lenkschlosses von 1 in einem Zustand, in dem ein Riegelbolzen vom Erreichen des verriegelten Zustands beim Antreiben blockiert wird.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Lenkschlosses gemäß einer weiteren Anordnung, in der die Ausgangswelle von der Aktuatorachse versetzt ist.
9 ist eine perspektivische Ansicht des Lenkschlosses gemäß einer weiteren Anordnung, in der ein drehbarer Schlitten vorgesehen ist.
10 ist eine perspektivische Ansicht des Lenkschlosses von 9 in einem verriegelten Zustand.
11 ist eine perspektivische Ansicht des Lenkschlosses von 9 in einem entriegelten Zustand.
12 ist eine perspektivische Ansicht des Lenkschlosses von 9 in einem Zustand, in dem ein Riegelbolzen zum Erreichen des verriegelten Zustands beim Antreiben blockiert ist.
13 ist eine perspektivische Ansicht eines Lenkschlosses gemäß einer weiteren Anordnung mit einem passiven Riegelbolzen.
14 ist eine teilweise Explosions-Montageansicht des Lenkschlosses von 13, in dem das Gehäuse von der Aktuatorvorrichtung entfernt ist.
15 ist eine Vorderansicht des Lenkschlosses von 13 in einem verriegelten Zustand.
16 ist eine Vorderansicht des Lenkschlosses von 13 in einem entriegelten Zustand.
17 ist eine Vorderansicht des Lenkschlosses von 13 in einem Zustand, in dem der Riegelbolzen zum Erreichen des verriegelten Zustands beim Antreiben blockiert ist.
18 ist eine Querschnittsansicht eines Lenkschlosses gemäß einer weiteren Anordnung.
19 ist eine detaillierte Querschnittsansicht eines Riegelbolzens und eines Schlittens des Lenkschlosses von 18.
20 ist eine Seitenansicht eines Antriebsmechanismus des Lenkschlosses von 18, der im entriegelten Zustand dargestellt ist.
21 ist eine Seitenansicht des Antriebsmechanismus des Lenkschlosses von 18, der im verriegelten Zustand dargestellt ist.
22 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausgangswelle und einer Kurbel des Antriebsmechanismus.
23 ist eine perspektivische Ansicht eines Lenkschlosses gemäß einer weiteren Anordnung.
24 ist eine perspektivische Ansicht eines Antriebsmechanismus des Lenkschlosses von 32.
25 ist eine perspektivische Ansicht eines Lenkschlosses gemäß einer weiteren Anordnung.
26 ist eine alternative perspektivische Ansicht des Lenkschlosses von 25.
27 ist eine perspektivische Ansicht des Lenkschlosses von 25 bis 26 mit einem Abdeckungsbereich des Gehäuses, der entfernt ist, um den Antriebsmechanismus darin darzustellen.
28 ist eine perspektivische Ansicht, die mit 27 identisch ist, aber ein Getriebe-Untergehäuse aufweist, das entfernt ist, um ein Zahnradgetriebe darzustellen. Der Riegelbolzen befindet sich im verriegelten Zustand.
29 ist eine perspektivische Ansicht, die mit 28 identisch ist, aber mit dem Riegelbolzen im entriegelten Zustand.
30 ist eine perspektivische Ansicht des Antriebsmechanismus des Lenkschlosses von 25 bis 29. Der Riegelbolzen befindet sich im verriegelten Zustand, wie in 28.
31 ist eine alternative perspektivische Ansicht des Antriebsmechanismus des Lenkschlosses von 25 bis 29. Der Riegelbolzen befindet sich im verriegelten Zustand, wie in 28 und 30.
32 ist eine Querschnittsansicht des Lenkschlosses von 25 bis 29 in einem Zustand, in dem sich der Riegelbolzen im entriegelten Zustand befindet.
33 ist eine Querschnittsansicht des Lenkschlosses von 25 bis 29 in einem Zustand, in dem sich der Riegelbolzen im verriegelten Zustand befindet.
34 ist eine perspektivische Ansicht eines Lenkschlosses und eines Antriebsmechanismus, der dem von 25 bis 33 ähnlich ist, aber ein alternatives Gehäuse aufweist.
Detaillierte Beschreibung
Bevor Ausführungsformen der Erfindung detailliert erläutert werden, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung bei ihrer Anmeldung nicht auf die Details der Konstruktion und der Anordnung der Komponenten, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind, begrenzt ist. Die Erfindung gilt auch für andere Ausführungsformen und kann auf unterschiedliche Arten praktiziert oder ausgeführt werden.
1 und 2 stellen ein Lenkschloss 100 dar, das betriebsfähig ist, um ein benachbartes Lenkelement 104 gegen eine Drehung um die Achse A herum wahlweise zu verriegeln. Das Lenkschloss 100 umfasst ein Gehäuse 108, das an einer vorbestimmten Stelle, in der Nähe des Lenkelements 104, befestigt ist. Eine Abdeckung 112 ist mit dem Gehäuse 108 entfernbar verbunden, um eine Antriebsvorrichtung 116 des Lenkschlosses 100 zu umschließen. Die Antriebsvorrichtung 116, die in 3 und 4 dargestellt und später im Detail diskutiert wird, umfasst einen Riegelbolzen 120, der zwischen einer Lenkelement-Riegelposition oder einfach ”verriegelten” Position (1) und einer Lenkelement-Entriegelungsposition oder einfach ”entriegelten” Position (2) beweglich ist. In der dargestellten Konstruktion ist der Riegelbolzen 120 zwischen den verriegelten und entriegelten Positionen entlang einer Achse B, die im Wesentlichen senkrecht zur Achse A des Lenkelements 104 ist, beweglich.
Wie zumindest in 1 und 2 dargestellt, umfasst das ringförmige Lenkelement 104 eine Mehrzahl von Aussparungen oder Aussparungen 124, die parallel zur Achse A verlängert sind. Jedes benachbarte Paar von Aussparungen 124 wird durch eine Rippe 128 getrennt. Wenn das Lenkschloss 100 verriegelt ist, wird der Riegelbolzen 120 innerhalb einer der Aussparungen 124 positioniert, und der Eingriff zwischen dem Riegelbolzen 120 und den beiden benachbarten Rippen 128 verhindert eine wesentliche Drehung des Lenkelements 104 um die Achse A. Die Größe, Form und Anzahl der Aussparungen 124 und der Rippen 128 kann von der dargestellten Konstruktion gemäß den Anforderungen einer bestimmten Anmeldung variiert werden. Obwohl eine begrenzte Drehung des Lenkelements 104 in einigen Fällen, wenn es durch das Lenkschloss 100 verriegelt ist, möglich sein kann, wird der Lenkmechanismus (z. B. Lenkrad, Lenkstangen, etc.), mit dem das Lenkelement 104 verbunden ist, für den normalen Betrieb des Fahrzeugs, bei dem das Lenkschloss 100 vorgesehen ist, unbrauchbar gemacht.
Wie in 3 und 4 dargestellt, umfasst die Antriebsvorrichtung 116 einen Aktuator 132 und einen Schlitten 136 zusätzlich zum Riegelbolzen (120). Der Aktuator 132 der dargestellten Konstruktion ist ein Elektromotor, obwohl andere Aktuatortypen verwendet werden können. Wie weiter unten detailliert diskutiert wird, ist in einigen Konstruktionen der Aktuator 132 für weniger als 1,0 A Stromstärke bei maximaler Last ausgelegt. In einigen Konstruktionen ist der Aktuator 132 ein Elektromotor, der für 500 mA Stromstärke bei maximaler Last ausgelegt ist. Wie in 3 und 4 dargestellt, umfasst der Aktuator 132 eine Ausgangswelle 140. In der dargestellten Konstruktion ist die Ausgangswelle 140 eine Leitspindel, die um eine Achse C herum, die durch den Aktuator 132 definiert ist, drehbeweglich ist. Die Leitspindel kann eine Steigung von ungefähr 10 Zähnen pro Zoll aufweisen.
Obwohl die Ausgangswelle 140 dargestellt ist, wenn sie sich direkt vom Aktuator 132 aus erstreckt, kann der Aktuator 122 mit der Ausgangswelle 140 durch eine Kraftübertragungsvorrichtung, wie z. B. einen Zahnradstrang, mit einem oder mehreren Zahnrädern, die das Drehmoment und die Drehzahl der Ausgangswelle 140 ändern, verbunden werden. In diesen Konstruktionen kann die Ausgangswelle 140 eine Achse aufweisen, die sich von der Achse des Aktuators 132 unterscheidet, und kann linear versetzt oder relativ abgewinkelt dazu sein. Eine derartige Anordnung kann nicht nur ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis, sondern auch eine gewünschte Ausrichtung der Komponenten (z. B. für ein effizienteres Package etc.) vorsehen. Z. B. stellt 8 ein Lenkschloss 200 mit einer Ausgangswelle 240 dar, die vom Aktuator 232 versetzt ist. Abgesehen vom hier Beschriebenen, ist das Lenkschloss 200 im Wesentlichen mit dem Lenkschloss 100 von 1 bis 7 identisch. Damit werden ähnliche Bezugszeichen (mit führenden Ziffern, die um 100 erhöht sind) für ähnliche Teile, wo immer es passt, verwendet. Auf die obige Beschreibung des Lenkschlosses 100 wird für Bauteile und Aspekte des Lenkschlosses 200 von 8 Bezug genommen, die später nicht spezifisch beschrieben werden.
Im Lenkschloss 200 von 8 ist die Ausgangswelle 240 von der Achse C2 des Aktuators 232 versetzt. In der dargestellten Konstruktion ist die Ausgangswelle 240 parallel zur Achse C2 des Aktuators 232 und mit dem Aktuator 232 durch eine Kraftübertragungsvorrichtung (z. B. Zahnradstrang) verbunden. Obwohl andere Versetzungsanordnungen optional sind, umfasst der Aktuator 232 eine Welle 239, die mit einem Antriebszahnrad 241 vorgesehen ist. Die Ausgangswelle 240 ist mit einem angetriebenen Zahnrad 243 versehen, das durch das Antriebszahnrad 241 gedreht wird. Das verfügbare Drehmoment an der Ausgangswelle 240 wird erhöht und die Winkelgeschwindigkeit durch Antreiben über die zwei Zahnräder 241, 242, anstatt direkt von der Welle 239 des Aktuators 232 angetrieben zu werden, verringert. Somit kann die Ausgangswelle 240 (die als Leitspindel in der dargestellten Konstruktion eingerichtet ist) mit weniger Gewindegängen pro Zoll als die Ausgangswelle 140 des Lenkschlosses 100 von 1 bis 7 vorgesehen werden. Z. B. kann die Ausgangswelle 240 von 8 mit nur ungefähr vier Zähnen pro Zoll vorgesehen werden. Das Gehäuse 208 wird mit einem Paar innerer Lagerböcke 249 zum drehbaren Abstützen der Ausgangswelle 240 auf beiden Seiten des angetriebenen Zahnrades 243 versehen.
Zurück zur Konstruktion, die in 1 bis 7 dargestellt ist, steht der Schlitten 136 mit der Ausgangswelle 140 in Eingriff, die zwischen zwei Positionen durch den Aktuator 132 bewegt wird. Die erste Position des Schlittens 136 ist eine Blockierposition (3), in der der Schlitten 136 eine Bewegung des Riegelbolzens 120 von der verriegelten Position (1) zur entriegelten Position (2) blockiert. Die zweite Position des Schlittens 136 ist eine blockierungsfreie Position, in der der Schlitten 136 die Bewegung des Riegelbolzens 120 von der verriegelten Position (1) zur entriegelten Position (2) nicht blockiert. Wie weiter unten detailliert beschrieben wird, ist der Schlitten 136 eingerichtet, um sich in einer Ebene P zu bewegen, die im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B ist.
In einigen Konstruktionen, wie in 3 bis 7 dargestellt, umfasst der Schlitten 136 eine Nockenrolle 144 und der Riegelbolzen 120 umfasst eine Nockenstößelfläche 148. In der dargestellten Konstruktion liegt die Nockenstößelfläche 148 einer Spitze oder einem Eingriffsende 152 des Riegelbolzens 120 gegenüber, welcher mit dem Lenkelement 104 einkuppelbar ist. Die Nockenstößelfläche 148 umfasst einen ersten Bereich 148A, der bezüglich sowohl der Riegelbolzenachse B als auch der Ebene P geneigt ist, in der sich der Schlitten bewegt, und einen zweiten Bereich 148B, der im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B und parallel zur Ebene des Schlittens einer Bewegung P ist. Eine Bewegung der Nockenrolle 144 entlang der Nockenstößelfläche 148 tritt mit einem Rollkontakt ein, der das Reibungsausmaß begrenzt, das der Aktuator 132 überwinden muss, um den Schlitten 136 zu bewegen.
Der Schlitten 136 umfasst ferner einen Führungskörper 156, der die Nockenrolle 144 lagert und führt. In der dargestellten Konstruktion ist die Nockenrolle 144 auf einer Welle 160 befestigt, die sich durch einen Schlitz 164, der im Führungskörper 156 ausgebildet ist, erstreckt. Der Schlitz 164 ist in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B ist, verlängert. Eine Feder 168 des Schlittens 136 spannt die Welle 160 und die Nockenrolle 144 zu einem Ende des Schlitzes 164 vor, der am Entferntesten von der Ausgangswelle 140 des Aktuators 132 ist. In der dargestellten Konstruktion ist die Feder 168 eine Torsionsfeder, die als Leerlaufvorrichtung fungieren kann, wie weiter unten detailliert beschrieben wird.
Der Führungskörper 156 des Schlittens 136 umfasst eine mit einem Gewinde versehene Öffnung 172, die mit der Ausgangswelle 140 des Aktuators 132 in Eingriff steht und mit der Achse C koaxial ist. In der dargestellten Konstruktion dreht sich die Ausgangswelle 140, die eine Leitspindel ist, um die Achse C und treibt die Bewegung des Schlittens entlang der Achse C (innerhalb der Ebene des Schlittens einer Bewegung B) an. In anderen Konstruktionen kann die Ausgangswelle 140 des Aktuators 132 eingerichtet sein, um sich in den und aus dem Aktuator 132 entlang der Achse C zu bewegen, so dass der Schlitten 136 bezüglich der Ausgangswelle 140 fixiert und direkt mit der Ausgangswelle 140 bewegt werden kann. In noch weiteren Konstruktionen kann der Aktuator 132 eingerichtet werden, um den Schlitten 136 (innerhalb der Ebene P) zwischen der Blockierposition und der blockierungsfreien Position zu drehen. Außerdem kann eine separate Mutter (nicht dargestellt) eher vorgesehen werden als das die mit einem Gewinde versehene Öffnung 172 direkt im Führungskörper 156 vorgesehen wird Dies ermöglicht nicht nur das Verwenden unterschiedlicher Werkstoffe für den Führungskörper 156 und die Mutter, wie erwünscht, sondern ermöglicht auch die Bildung einer dynamischen Beziehung zwischen der Mutter und dem Führungskörper 156. Z. B. kann die Mutter gleitbeweglich innerhalb des Führungskörpers 156 ausgeführt werden, so dass, wenn sich die Ausgangswelle 140 dreht, die Mutter bezüglich des Führungskörpers 156 mitläuft und eine Laufgeschwindigkeit erreicht, bevor sie den Führungskörper 156 kontaktiert. Dies reduziert die Anlauflast auf den Aktuator 132 und sieht ein schlagartiges Ingangsetzen des Schlittens 136, und insbesondere des Führungskörpers 156, vor.
Wie in 3 und 4 dargestellt, umfasst der Schlitten 136 Zusatzrollen 176, die auf der Welle 160 der Nockenrolle 144 befestigt sind. Die Zusatzrollen 176, die Welle 160 und die Nockenrolle 144 bilden eine Rolleneinheit des Schlittens 136, der relativ zum Führungskörper 156 beweglich ist. Die Zusatzrollen 176 werden durch innere Führungsflächen 178 des Gehäuses 108 und der Abdeckung 112 geführt. Die Führungsflächen 178 sind eben, so dass der Kontakt zwischen den Zusatzrollen 176 und den Führungsflächen 178 die Bewegung des Schlittens 136 innerhalb der gewünschten Ebene P beibehalten. Die Zusatzrollen 176 sehen eine Führungsfunktion mit einem Rollkontakt vor, der das Reibungsausmaß begrenzt, das der Aktuator 132 überwinden muss, um den Schlitten 136 zu bewegen.
Wie in 5 bis 7 dargestellt, umfasst das Gehäuse 108 eine innere Aussparung 180, in der der Riegelbolzen 120 positioniert ist. Die innere Aussparung 180 ist mit einer Mehrzahl von Führungsflächen 184 versehen, die eine Bewegung des Riegelbolzens 120 entlang der Achse B führen. Eine Feder 188 ist zwischen jeweiligen Anlageflächen 192, 196 des Riegelbolzens 120 und der inneren Aussparung 180 positioniert. Die Feder 188 spannt den Riegelbolzen 120 in eine Richtung entlang der Achse B vor, die dazu neigt, den Riegelbolzen 120 in das Gehäuse 108 und weg vom Lenkelement 104 zurückzuziehen. Mit anderen Worten, die Feder 188 spannt den Riegelbolzen 120 zur entriegelten Position vor.
Im Betrieb wird das Lenkschloss 100 im entriegelten Zustand (2 und 6) während des normalen Betriebs des Fahrzeugs gehalten. Auf diese Weise kann sich das Lenkelement 104 frei um die Achse A ohne Blockieren durch den Riegelbolzen 120 drehen. Auf einen Befehl durch den Bediener oder automatisch durch eine vorbestimmte Funktion des Sicherheitssystems des Fahrzeugs, kann das Lenkschloss 100 zum verriegelten Zustand (1 und 5) bewegt werden.
Um das Lenkschloss 100 zum verriegelten Zustand zu bewegen, wird der Aktuator 132 mit Energie versorgt werden. Die Energieversorgung des Aktuators 132 kann das Zuführen eines elektrischen Stroms zu einem elektrischen Motor über einen elektrischen Schaltkreis umfassen, kann aber alternativ das Zuführen von Energie zur Ausgangswelle 140 durch mechanische oder Flüssigkeitsmittel umfassen. Wenn die Ausgangswelle 140 als Leitspindel ausgeführt ist, treibt eine Drehung der Ausgangswelle 140 den Führungskörper 156 an, um sich parallel zur Achse C des Aktuators 132 zu drehen. Die Feder 168 zwischen dem Führungskörper 156 und der Nockenrolle 144 ist stark genug, um die Bewegung vom Führungskörper 156 zur Nockenrolle 144 zu übertragen, so dass die Nockenrolle 144 vom geneigten ersten Bereich 148A der Nockenstößelfläche 148 zum zweiten Bereich 148B rollt, wodurch das Vorspannen der Riegelbolzenfeder 188 überwunden und der Riegelbolzen 120 zur verriegelten Position (5) bewegt wird.
Die obige Beschreibung, wie die Antriebsvorrichtung 116 den Riegelbolzen 120 zur verriegelten Position bewegt, lässt vermuten, dass der Riegelbolzen 120 zu einer der Aussparungen 124 des Lenkelements 104 und nicht zu einer der Zwischenrippen 128 ausgerichtet ist. Jedoch gibt es eine signifikante Wahrscheinlichkeit, das der Riegelbolzen 120 zu dem Zeitpunkt, bei dem der Aktuator 132 in Betrieb ist, um das Lenkschloss 100 vom entriegelten Zustand zum verriegelten Zustand zu bewegen, zu einer der Rippen 128 ausgerichtet wird. Dieses Eintreten ist in 7 dargestellt. Falls der Riegelbolzen 120 zu einer der Rippen im Betrieb ausgerichtet ist, ist der Aktuator 132 weiter in Betrieb und bewegt den Führungskörper 156 des Schlittens 136 gerade so, wie es wäre, wenn der Riegelbolzen 120 zu einer der Aussparungen 124 ausgerichtet wäre. Jedoch wird die Bewegung des Riegelbolzens 120 frühzeitig gestoppt, wenn die Spitze 152 die Spitze der Rippe 128 kontaktiert. Wenn der Aktuator 132 den Führungskörper 156 weiter bewegt, wirkt die Feder 168 als Leerlaufverbindung, die die Energie speichert, während die Nockenrolle 144 mit dem geneigten Nockenstößelflächenbereich 148A in Kontakt bleibt. Der Schlitz 164 im Führungskörper 156 ermöglicht dem Führungskörper 156, sich relativ zur Welle 160 und der Nockenrolle 144 zu bewegen. Die Leerlaufvorrichtung verhindert eine Überlastung des Aktuators 132, wenn der Riegelbolzen 120 die Spitze einer Rippe 128 kontaktiert, und ermöglicht dem Riegelbolzen 120, sich später zur verriegelten Position, ohne dass der Aktuator 132 weiter in Betrieb, zu bewegen. Sobald das Lenkelement 104 etwas bewegt wird, um die blockierende Rippe 128 vom Weg des Riegelbolzens 120 zu entfernen, wird die Energie, die in der Feder 168 gespeichert ist, freigesetzt, wobei die Nockenrolle 144 zum zweiten Bereich der Nockenstößelfläche 148B angetrieben und der Riegelbolzen 120 gleichzeitig in die verriegelte Position bewegt wird.
In bestimmten Fällen kann eine der Rippen 128 des Lenkelements 104 gegen den Riegelbolzen 120 verkeilt werden, wenn der Riegelbolzen 120 in der verriegelten Position ist. Z. B. kann dies eintreten, wenn eins oder mehrere der lenkbaren Räder, die mit dem Lenkelement 104 verbunden sind, gegen einen stationären Gegenstand, wie z. B. einen Bordstein, verkeilt werden. Wenn ein verkeilter Zustand besteht und es wünschenswert ist, das Lenkschloss 100 vom verriegelten Zustand zum entriegelten Zustand zu bewegen (wodurch der Riegelbolzen 120 vom Lenkelement 104 zurückgezogen wird), arbeitet der Aktuator 132 normal und ein oder mehrere passive Bauteile tragen dazu bei, den Riegelbolzen 120 vom verkeilten Zustand freizusetzen. Das Lenkschloss 100 verläßt sich nicht auf die Energiezufuhr durch den Aktuator 132, um den Riegelbolzen 120 zurückzuziehen oder ”zu entkeilen”. Tatsächlich sehen der Aktuator 132 und der Schlitten 136 einen „Nur-Schub”-Antrieb des Riegelbolzens 120 vor, und in einigen Konstruktionen sind sie nicht in einer Weise verbunden, die das Drängen des Riegelbolzens 120 zur entriegelten Position durch die Wirkung des Aktuators 132 ermöglicht. Weil der Aktuator 132 nicht konstruiert ist, um den Riegelbolzen 120 von einem verkeilten Zustand zurückzuziehen, kann die Leistungsauslegung für den Aktuator 132 klein gehalten werden. Dies führt zu niedrigeren Kosten des Aktuators 132 und des damit verbundenen betriebenen Schaltkreises sowie zu einer üblicherweise geringeren Größe und leichteren Aufmachung.
Ein passiver Bestandteil, das beim Freisetzen des Riegelbolzens 120 aus einem verkeilten Zustand hilft, ist die verjüngte Spitze 152 des Riegelbolzens 120. Wenn verriegelt ist, sind zwei verjüngte Flächen 152A der Spitze 152, die in Eingriff mit den Lenkelementrippen 128 stehen und diese möglicherweise kontaktieren, um einen Winkel α von den benachbarten ebenen Seiten des Riegelbolzens 120 verjüngt. Weil die benachbarten ebenen Seiten des Riegelbolzens 120 im Wesentlichen parallel zur Riegelbolzenachse B sind, wird derselbe Winkel α zwischen den verjüngten Flächen 152A und der Riegelbolzenachse B eingeschlossen. Für den verkeilten Zustand bewirkt eine Drehung des Lenkelements 104, dass die Seite von einer der Rippen 128 eine der verjüngten Flächen 152A der Spitze 152 kontaktiert. Somit erzeugt das Drehmoment vom Lenkelement 104 eine Nocken-artige Reaktion entlang der Achse B, die die Freisetzung des Riegelbolzens 120 vom verkeilten Zustand mit dem Lenkelement 104 erzwingt. Bei einigen Konstruktionen liegt der Winkel α zwischen ungefähr 10° und ungefähr 20°. Wenn der Winkel α zu groß gemacht wird, wird das Drehmoment vom Lenkelement 104 in einem größeren Maß entlang der Achse B des Riegelbolzens 120 übertragen. Diese großen Kräfte müssen durch die Antriebsvorrichtung 116 getragen werden, um den Riegelbolzen 120 in der verriegelten Position zu halten. Somit sind die strukturellen Anforderungen an den Schlitten 136, die Ausgangswelle 140 etc., größer. Andererseits, wenn der Winkel α zu klein gemacht wird, ist ein sehr großes Drehmoment vom Lenkelement 104 erforderlich, um eine Nocken-artige Kraft (entlang der Achse B) zu erzeugen, die ausreicht, um den Riegelbolzen 120 vom verkeilten Zustand freizusetzen. Bein bestimmten Konstruktionen, wie z. B. bei der dargestellten Konstruktion, kann ein Winkel α zwischen ungefähr 12° und ungefähr 16° ein vorteilhaftes Gleichgewicht dieser Gestaltungsüberlegungen vorsehen.
Ein weiterer passiver Bestandteil, der beim Freisetzen des Riegelbolzens 120 von einem verkeilten Zustand hilft, ist die Feder 188, die von ihrem Ruhezustand, wenn der Riegelbolzen 120 sich in der verriegelten Position befindet, zusammengedrückt wird. Dadurch speichert die Feder 188 die Energie, die den Riegelbolzen 120 zur entriegelten Position vorspannt, wann immer sich der Riegelbolzen 120 im verriegelten Zustand befindet, was auch einschließt, wenn er sich in einem verkeilten Zustand befindet.
Wie oben erwähnt, bleibt der Betrieb des Aktuators 132 durch das Bestehen eines verkeilten Zustands davon unberührt. Der Aktuator 132 funktioniert, um den Schlitten 136 und somit die Nockenrolle 140 aus der Blockierposition von 5 und zur blockierfreien Position von 6 zu ziehen. Jedoch bewirkt eine Bewegung des Schlittens 136 nicht direkt eine Bewegung des Riegelbolzens 120 zur entriegelten Position. Sobald der Schlitten 136 und die Nockenrolle 144 sich einander Platz machen, wirken die verjüngte Spitze 152 und die Feder 188 zusammen, um den Riegelbolzen 120 aus dem verkeilten Zustand ohne aktives Ziehen oder angetriebenes Zurückziehen über den Aktuator 132 oder irgendeine andere angetriebene Vorrichtung, die auf den Riegelbolzen 120 wirkt, anzutreiben.
9 bis 12 stellen ein Lenkschloss 300 gemäß einer weiteren Konstruktion dar. Das Lenkschloss 300 von 9 bis 12 ist in vielen Aspekten dem Lenkschloss 100 von 1 bis 7 ähnlich. Die Bezugszeichen mit führenden Ziffern, die um 100 erhöht sind, werden wiederverwendet, wo immer sie zur Übereinstimmung passen. Zur obigen Beschreibung des Lenkschlosses 100 für Bauteile und Aspekte des Lenkschlosses 300 von 9 bis 12 wird Bezug genommen, aber später nicht spezifisch beschrieben.
9 stellt das Lenkschloss 300 ohne die Abdeckung des Gehäuses 308, und 10 bis 12 stellen das Lenkschloss 300 ohne das Gehäuse 308 überhaupt dar, so dass die Antriebsvorrichtung 316 deutlich sichtbar ist. Wie beim Lenkschloss 100, umfasst das Lenkschloss 300 von 9 bis 12 einen Riegelbolzen 320, der zwischen einer Lenkelement-Riegelposition oder einfach ”verriegelten” Position (10) und einer Lenkelement-Entriegelungsposition oder einfach ”entriegelten” Position (11) beweglich ist. In der dargestellten Konstruktion ist der Riegelbolzen 320 zwischen den verriegelten und entriegelten Positionen entlang einer Achse B3 beweglich, die im Wesentlichen senkrecht zur Achse A3 des Lenkelements 304 ist.
Der Aktuator 332 des Lenkschlosses 300 umfasst eine Ausgangswelle 340, die mit einem Antriebszahnrad 341 versehen ist. Die Ausgangswelle 340 und das Antriebszahnrad 341 definieren eine Achse C3. Der Schlitten 336 wird zwischen den blockierten und blockierfreien Positionen durch das Antriebszahnrad 341 hin und her angetrieben. In der dargestellten Konstruktion ist eine Mehrzahl von Zwischenzahnrädern 343 zwischen dem Antriebszahnrad 341 und einem Satz von Zahnradzähnen 345 auf dem Führungskörper 356 des Schlittens 336 positioniert. Die Zwischenzahnräder 343 sehen eine Reduzierung bei der Winkelgeschwindigkeit und eine Zunahme beim Drehmoment von der Ausgangswelle 340 vor. Die Zwischenzahnräder 343 dienen als drehbare Antriebselemente, die durch den Aktuator 332 antreibbar und betriebsfähig sind, um den Schlitten 336 anzutreiben, der in der dargestellten Konstruktion auch drehbar und schwenkbar ist.
Der Führungskörper 356 dreht sich innerhalb des Gehäuses und bewegt sich in einer Ebene P3, die senkrecht zur Achse C2 der Ausgangswelle 340 und parallel zur Achse B3 des Riegelbolzens 320 ist. In einigen Konstruktionen weisen der Führungskörper 356 und Aktuator 332 alternative Ausrichtungen auf. Z. B. können der Führungskörper 356 und Aktuator 332 eingerichtet werden, um um 90° gedreht zu werden, so dass die Achse C3 der Ausgangswelle 340 parallel zur Achse B3 des Riegelbolzens 320 ist und der Führungskörper 356 sich in einer Ebene bewegt, die zur Achse B3 des Riegelbolzens 320 senkrecht ist. Das Gehäuse 308 umfasst zumindest eine innere Führungsfläche (nicht dargestellt), die ähnlich zu denjenigen des Gehäuses 108 zur Führungsbewegung des Führungskörpers 356 ist, jedoch ist die Führungsfläche bogenförmig, um die Drehbewegung des Führungskörpers 356 zu führen.
Zusätzlich zum Führungskörper 356 umfasst der Schlitten 336 eine Nockenrolle 344 und Zusatzrollen 376. Die Nockenrolle 344 ist auf einer Welle befestigt, die in einem bogenförmigen Schlitz 364 im Führungskörper 356 aufgenommen ist. Die Nockenrolle 344 kontaktiert eine bogenförmige Nockenstößelfläche 348, um den Riegelbolzen 320 von der entriegelten Position zur verriegelten Position wahlweise anzutreiben. Ähnlich zu der oben beschriebenen Antriebsvorrichtung 116, sind der Aktuator 322 und der Schlitten 336 nur funktionsfähig, um den Riegelbolzen 320 zur verriegelten Position anzutreiben und den Riegelbolzen 320 vom Zurückkehren zur entriegelten Position zu blockieren, und nicht eingerichtet, um den Riegelbolzen 320 von der verriegelten Position aktiv zurückzuziehen.
Im Gegensatz zum Schlitten 136 von 1 bis 7, in der die Welle 160 im Schlitz 164 einfach hin- und hergleitet, um eine Bewegung der Nockenrolle 144 relativ zum Führungskörper 156 zu ermöglichen, ist die Welle 360 vogesehen, auf der die Nockenrolle 344 des Lenkschlosses von 9 bis 12 durch einen Schwenkarm 375 abgestützt wird, der mit dem Führungskörper 356 mittels einer Drehwelle 377 verbunden ist.
Ähnlich zum oben beschriebenen Schlitten 136, umfasst der Schlitten 336 eine Feder 368, die die Welle 360 und die Nockenrolle 344 zu einem Ende des Schlittens 364 vorspannt. In der dargestellten Konstruktion ist die Feder 368 eine Torsionsfeder, die als Leerlaufvorrichtung fungieren kann, wenn, zu dem Zeitpunkt, dass der Aktuator 332 angetrieben wird, um den Riegelbolzen 320 von der entriegelten Position zur verriegelten Position zu bewegen, der Riegelbolzen 320 zu einer der Rippen 328 auf dem Lenkelement 304 ausgerichtet ist. Wenn dieses eintritt, speichert die Feder 368 Energie, wenn der Führungskörper 356 sich zur Blockierposition bewegt und die Nockenrolle 344 in der blockierfreien Position verbleibt. Der Schlitz 364 im Führungskörper 356 ermöglicht dem Führungskörper 356, um sich relativ zur Welle 360 und der Nockenrolle 344 zu bewegen. Die Leerlaufvorrichtung verhindert eine Überlastung des Aktuators 332, wenn der Riegelbolzen 320 eine Rippe 328 kontaktiert. Sobald das Lenkelement 304 etwas bewegt wird, um die blockierte Rippe 328 vom Weg des Riegelbolzens 320 zu entfernen, wird die in der Feder 368 gespeicherte Energie freigesetzt, so dass die Nockenrolle 344 den Riegelbolzen 320 in die verriegelte Position antreibt und ihn vom Zurückziehen zur entriegelten Position blockiert.
13 bis 17 stellen ein Lenkschloss 400 gemäß einer noch weiteren Konstruktion dar. Das Lenkschloss 400 von 13 bis 17 ist in einigen Aspekten den Lenkschlössern 100, 200, 300 von 1 bis 12 ähnlich. Bezugszeichen mit führenden Ziffern, die um 100 erhöht sind, werden dort wieder verwendet, wo immer sie zur Übereinstimmung passen. Zur obigen Beschreibung der Lenkschlösser 100, 200, 300 für Bauteile und Aspekte des Lenkschlosses 400 von 13 bis 17 wird Bezug genommen, aber später nicht spezifiziert beschrieben.
Wie in 13 und 14 dargestellt, umfasst das Gehäuse 408 erste und zweite Gehäusebereiche 408A, 408B, die in der dargestellten Konstruktion als Gehäusehälften dargestellt sind. Die ersten und zweiten Gehäusebereiche 408A, 408B sind von komplementärer Form und durch Befestigungselemente 409 verbunden, die Schraubverbindungen aufweisen können, wie z. B. die zwei dargestellten Schrauben, die an überlappenden Bereichen der beiden Gehäusebereiche 408A, 408B angeordnet sind. In ähnlicher Weise zu den oben beschriebenen Lenkschlössern, ist das Gehäuse 408 eingerichtet, um an einer vorbestimmten Stelle in der Nähe eines Lenkelements 404 befestigt zu werden, und eine Antriebsvorrichtung 416 des Lenkschlosses 400 ist eingerichtet, um einen Riegelbolzen 420 aus dem Gehäuse 408 von einer Lenkelement-Entriegelungsposition oder einfach ”entriegelten” Position (16) zu einer Lenkelement-Riegelposition oder einfach ”verriegelten” Position (15) wahlweise zu bewegen. In der dargestellten Konstruktion ist der Riegelbolzen 420 zwischen den verriegelten und entriegelten Positionen entlang einer Achse B4 beweglich, die im Wesentlichen senkrecht zur Achse A4 des Lenkelements 404 ist.
In einer Konstruktion ist das Lenkelement 404 im Wesentlichen zu den ringförmigen Lenkelementen 104, 204, 304, die oben beschrieben sind, identisch und umfasst eine Mehrzahl von Aussparungen oder Nuten 424, die parallel zur Achse A4 verlängert sind, wobei jedes benachbarte Paar von Nuten 424 durch eine Rippe 428 getrennt ist. Wenn das Lenkschloss 400 verriegelt ist, wird der Riegelbolzen 420 innerhalb einer der Nuten 424 positioniert, und der Eingriff zwischen dem Riegelbolzen 420 und den beiden benachbarten Rippen 428 verhindert eine wesentliche Drehung des Lenkelements 404 um die Achse A4. Die Größe, Form und Anzahl der Nuten 424 und Rippen 428 kann von der dargestellten Konstruktion gemäß den Anforderungen einer bestimmten Anmeldung variieren. Es lässt sich leicht nachvollziehen, dass die Antriebsvorrichtung 416 des Lenkschlosses 400 und jedes der anderen, die oben beschrieben sind, praktisch mit jedem Typ eines Lenkelements in Eingriff stehen kann, um die Anwendung wahlweise zu verhindern. Z. B. kann das Lenkelement in einigen Konstruktionen nicht rohrförmig oder ringförmig mit nach außen hervorstehenden Rippen sein, und kann stattdessen eine äußere Fläche ohne Vorsprung aufweisen, die eine oder mehrere Riegelbolzen aufnehmende Nuten in Form von einer oder mehreren Öffnungen vorsieht. Eine oder mehrere Rippen zum Eingriff mit den Riegelbolzen 420 in einer derartigen Konstruktion können einfach durch das Material, das zur Öffnung (zu den Öffnungen) benachbart ist, vorgesehen werden.
Wie in 14 dargestellt, ist jeder der Gehäusebereiche 408A, 408B eingerichtet, um die Antriebsvorrichtung 416 aufzunehmen und abzustützen. Eine kombinierte Aktuator-Befestigungsplatte und eine Leiterplatte (PCB) 411 wird durch beide Gehäusebereiche 408A, 408B gemeinsam aufgenommen, wobei die Kanten 411A der Befestigungsplatte/PCB 411 durch Kanäle 413, die im Inneren der Gehäusebereiche 408A, 408B vorgesehen sind, aufgenommen werden. Zwei Aktuatorhalterungen 415 werden an der Befestigungsplatte/PCB 411 befestigt und stützen gegenüberliegende Enden des Aktuators 432 ab. Eine zusätzliche Stütze 417, die ein Lagerbügel sein kann, der durch den zweiten Gehäusebereich 408B aufgenommen wird, wird auf dem einen Ende der Ausgangswelle 440 vorgesehen. In einigen Konstruktionen kann die PCB 411 nicht als Befestigungsplatte für den Aktuator 432 eingerichtet werden. In diesen Konstruktionen kann der Aktuator 432 elektrisch mit der PCB 411 verbunden werden, während er durch zumindest einen der Gehäusebereiche 408A, 408B positioniert und/oder daran befestigt wird.
Nun zur Mechanik der Antriebsvorrichtung 416, wobei bestimmte Aspekte allgemein zu den bereits beschriebenen Aspekten bezüglich zumindest einer der oben beschriebenen Lenkschlösser 100, 200, 300 ähnlich sind. Z. B. verwendet die Antriebsvorrichtung 416 einen Schlitten 436, um den Riegelbolzen 420 zur verriegelten Position auszufahren. Der Schlitten ist zwischen einer Blockierposition, die eine Bewegung des Riegelbolzens 420 zur Lenkelement-Entriegelungsposition blockiert, und einer blockierfreien Position, die eine Bewegung des Riegelbolzens 420 zur Lenkelement-Entriegelungsposition nicht blockiert, beweglich. Außerdem wird eine Leerlaufvorrichtung vorgesehen, um die Antriebsenergie zu speichern, wie oben beschrieben, wenn der Riegelbolzen 420 angetrieben wird, um sich von der entriegelten Position zur verriegelten Position zu bewegen, aber zum sofortigen Erreichen der verriegelten Position blockiert wird. Jedoch, im Gegensatz zu den oben beschriebenen Lenkschlössern 100, 200, 300, ist der Riegelbolzen 420 des Lenkschlosses 400 vollständig passiv, da kein Vorspannelement vorgesehen ist, um den Riegelbolzen 420 entlang der Riegelbolzenachse B4 zu der einen oder anderen Position zu drängen. Die bestimmte Konstruktion und ein Betrieb der Antriebsvorrichtung 416 werden nachstehend detailliert erläutert.
Der Aktuator 432, der ein Elektromotor sein kann, der für weniger als 1,0 Ampere bei Maximallast und in einigen Konstruktionen für ungefähr 500 mA bei Maximallast ausgelegt ist, ist mit der Ausgangswelle 440 verbunden, um die Ausgangswelle 440 um die Achse C4 zu drehen. In der dargestellten Konstruktion ist die Ausgangswelle 440 als Schneckenrad konstruiert, das in Eingriff mit einem Zahnradbereich 443A einer Kurbel 443 steht. Der Zahnradbereich 443A bildet einen angetriebenen Bereich der Kurbel 443, und ein Antriebsbereich 443B ist drehbar mit dem Zahnradbereich 443A verbunden und axial davon versetzt. Die Kurbel 443 ist eingerichtet, um sich um eine Achse D4 herum zu drehen, wenn die Ausgangswelle 440 durch den Aktuator 432 gedreht wird. Wie in 14 dargestellt, wird ein Paar von Lagermulden 445 im ersten Gehäusebereich 408A zum Abstützen der Kurbel 443 ausgebildet.
Der Schlitten 436 ist mit der Kurbel 443 verbunden und eingerichtet, um eine Antriebskraft auf den Riegelbolzen 420 aufzubringen. Der Schlitten 436 umfasst einen Führungskörper oder eine Verbindung 456, die mit der Kurbel 443 an einem Drehelement 457 verbunden ist, und eine Rolleneinheit, die mit der Verbindung 456 durch eine Leerlaufvorrichtung verbunden ist. In der dargestellten Konstruktion umfasst die Rolleneinheit ein Paar von Rollenlagern 476, das auf einer gemeinsamen Achswelle 460 befestigt ist, und die Leerlaufvorrichtung umfasst ein Vorspannelement, wie z. B. eine Schraubenfeder 468, die in einer Öffnung oder einem Schlitz 464 der Verbindung 456 positioniert ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann ein erstes Ende der Schraubenfeder 468 an einem ersten Ende 464A des Schlitzes 464 anliegen und auf einem Stab 459 der Verbindung 456 gehalten werden, und das gegenüberliegende Ende der Schraubenfeder 468 kann an der Achswelle 460 anliegen, so dass die Rolleneinheit normalerweise an einem zweiten gegenüberliegenden Ende des Schlitzes 464 gehalten wird. Obwohl eine Konstruktion der Rolleneinheit dargestellt ist, lässt sich leicht nachvollziehen, dass viele alternative Konstruktionen denjenigen Fachleuten ersichtlich ist, um eine Rollenverbindung zwischen dem Schlitten 436 und dem Riegelbolzen 420 vorzusehen.
Die Rolleneinheit ist funktionsfähig mit dem Riegelbolzen 420 durch einen Riegelbolzenträger 421 verbunden. Der Riegelbolzenträger 421 umfasst eine zentrale Aussparung 461, die einen Bereich der Verbindung 456 aufnimmt. Die Achswelle 460 der Rolleneinheit erstreckt sich durch ein Paar von zusammenpassenden Nockenschlitzen 448 im Riegelbolzenträger 421 und durch den Schlitz 464 in der Verbindung 456, wodurch die Verbindung 456 mit dem Riegelbolzenträger 421 verbunden wird. Der Riegelbolzen 420 ist mit dem Riegelbolzenträger 421 durch einen Eingriff zwischen einem Vorsprung 420A des Riegelbolzens 420 und einer Öffnung 421A im Riegelbolzenträger 421 verbunden, wobei dem Riegelbolzen 420 und dem Riegelbolzenträger 421 ermöglicht wird, sich zusammen einheitlich entlang der Riegelbolzenachse B4 zu bewegen. Obwohl in der dargestellten Konstruktion als separate Komponenten vorgesehen, bilden der Riegelbolzen 420 und der Riegelbolzenträger 421 eine Riegelbolzeneinheit und können in einigen Konstruktionen des Lenkschlosses 400 durch eine Riegelbolzeneinheit einer alternativen Konstruktion, wie z. B. einem einstückigen Riegelbolzen, der direkt mit dem Schlitten 436 verbunden ist, ersetzt werden.
Sowohl die Rollenlager 476 der Rolleneinheit als auch der Riegelbolzenträger 421 werden zur linearen Bewegung durch interne Bestandteile des Gehäuses 408 geführt. Bereiche des Riegelbolzenträgers 421 kontaktieren ein Paar von Führungsflächen 484 (14) auf der Innenseite des ersten Gehäusebereichs 408A, so dass der Riegelbolzenträger 421 parallel zur Riegelbolzenachse B4 bewegt wird, wenn er durch den Schlitten 436 angetrieben wird. Außerdem beschränken die Führungsflächen 478A, 478B auf den beiden ersten und zweiten Gehäusebereichen 408A, 408B die Bewegung der Rolleneinheit zu einer Ebene P4, die im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B4 ist. Somit bewegt sich die Rolleneinheit senkrecht zur Riegelbolzenachse B4, obwohl die Verbindung 456 den Freiheitsgrad aufweist, um verschiedene Winkelausrichtungen während einer Bewegung der Kurbel 443 einzunehmen. Weil die Achswelle 460 an ihren beiden Enden durch die Rollenlager 476 abgestützt wird, erfährt die Achswelle 460 eine geringe Rollreibung entlang der Flächen der Nockenschlitze 448 im Riegelbolzenträger 421, eher als bei einem Gleiten. Ebenso erfahren die äußeren Bereiche der Rollenlager 476 eine geringe Rollreibung entlang beider Paare der Führungsflächen 478A, 478B, eher als bei einem Gleiten.
Der Betrieb und verschiedene Zustände des Lenkschlosses 400 werden mit primärer Referenz zu 15 bis 17 beschrieben. In 15 befindet sich das Lenkschloss 400 in einem verriegelten Zustand, womit gemeint ist, dass der Riegelbolzen 420 entlang der Achse B4 zu seiner verriegelten Position erweitert ist, so dass er in einer der Nuten 424 des Lenkelements 404 aufgenommen ist und eine Drehung des Lenkelements 404 verhindert wird. Die Rolleneinheit des Schlittens 436 ist auf Oberflächen 448B der Nockenschlitze 448 positioniert, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B4 erstrecken, um als Blockierflächen zu dienen, so dass der Schlitten 436 blockiert oder physikalisch die Bewegung des Riegelbolzens 420 von der verriegelten Position zur entriegelten Position von 16 blockiert. In der dargestellten Konstruktion sind die Blockierflächen 448B, während sie sich senkrecht zur Riegelbolzenachse B4 erstrecken, entlang der Riegelbolzenachse B4 positioniert, um sich mit der Riegelbolzenachse B4 zu schneiden. Jeder Kraft, die vom Lenkelement 404 auf den Riegelbolzen 420 in Entriegelungsrichtung aufgebracht wird, wird einfach über den Kontakt zwischen den Rollenlagern 476 und den Führungsflächen 478B des zweiten Gehäusebereichs 408B, welche im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B4 sind, entgegengewirkt. Eine derartige Kraft vom Lenkelement 404 kann den Schlitten 436 oder den Aktuator 432 zurückfahren, so dass der Riegelbolzen 420 passiv, aber zuverlässig in der verriegelten Position bleibt. Entlang der Riegelbolzenachse B4 wird keine Vorspannkraft auf den Riegelbolzen 420 in der verriegelten Position aufgebracht, und vom Aktuator 432 wird keine Energie oder ein Widerstand verwendet, um den Riegelbolzen 420 in der verriegelten Position beizubehalten.
Um das Lenkschloss 400 zu entriegeln und das Lenkelement 404 freizusetzen, wird der Schlitten 436 von der Blockierposition zur blockierfreien Position bewegt. Der Aktuator 432 wird eingeschaltet, um die Ausgangswelle 440 zu drehen, welche die Kurbel 443 dreht (gegen den Uhrzeigersinn, wie in 15 bis 17 ersichtlich), um die Verbindung 456 zu bewegen. Die Verbindung 456 wird bewegt, um somit die Rolleneinheit zu ziehen, und insbesondere die Achswelle 460 weg von den Blockierflächen 448B und in Bereiche der Nockenschlitze 448 zu ziehen, die bezüglich der Riegelbolzenachse B4 geneigt sind, um geneigte Nockenflächen 448A vorzusehen. In der dargestellten Konstruktion werden die Nockenflächen 448A von jedem Nockenschlitz 448 bei ungefähr 45° bezüglich der Riegelbolzenachse B4 ausgerichtet. Wenn die Rolleneinheit durch die Verbindung 456 von den Blockierflächen 448B (nach rechts in 15 bis 17) weggezogen wird, drängt der Kontakt zwischen der Achswelle 460 und den geneigten Nockenflächen 448A den Riegelbolzenträger 421 und den Riegelbolzen 420 zur entriegelten Position von 16. Obwohl die Leistung des Aktuators 432 so aufgebracht wird, um den Riegelbolzen 420 von der verriegelten Position zur entriegelten Position zu bewegen, ist der Riegelbolzen 420 im Wesentlichen infolge der Konfiguration der verjüngten Spitze 452, welche ähnlich der oben beschriebenen Spitze 152 ist, selbstlösend. Auch wenn somit eine starke Kraft auf den Riegelbolzen 420 über das Lenkelement 404 aufgebracht wird, neigt diese Kraft dazu, den Riegelbolzen 420 vom Lenkelement 404 eher automatisch freizusetzen, anstatt den Riegelbolzen 420 zu verkeilen, und ihn in der verriegelten Position gegen den Antrieb des Aktuators 432 zu halten. Dadurch benötigt der Aktuator 432 keine hohe Leistungsauslegung, um das Zurückziehen aus einem verkeilten Riegelbolzenzustands zu bewerkstelligen.
Eine Bewegung in die entriegelte Position ist vollendet, wenn die Rolleneinheit eine Position in den Nockenschlitzen 448 erreicht, die zu den Blockierflächen 448B entgegengesetzt ist, wie in 16 dargestellt. Diese Position definiert die blockierfreie Position des Schlittens 436. In der dargestellten Konstruktion positioniert die Kurbel 443 den Schlitten 436 so entfernt wie möglich von der Riegelbolzenachse B4 in der blockierfreien Position. Die Schraubenfeder 468 oder eine andere Leerlaufvorrichtung hält keine Rest- oder potentielle Energie in der entriegelten Position, und der Riegelbolzen 420 wird nicht einer anderen Vorspannkraft in der entriegelten Position unterzogen, so dass der Aktuator 432 einfach ausgeschaltet werden kann und der Riegelbolzen 420 in der entriegelten Position passiv sitzt, bis er angetrieben wird, um wieder zu verriegeln. Der Aktuator 432 wird automatisch nach Erreichen der entriegelten Position von 16 gestoppt. In einer Konstruktion kann ein magnetischer Schalter auf der Befestigungsplatte/PCB 411 die Ausrichtung der Kurbel 443 durch Abtasten eines Magneten oder magnetischen Bereichs der Kurbel 443 abtasten, um dem Aktuator 432 das Abschalten zu signalisieren. Ein übermäßiger Weg der Kurbel 443 wird auch durch den Eingriff zwischen einem Vorsprung 447 auf dem Antriebsbereich 443B der Kurbel 443 und einer Anlage 449 auf der Innenseite des ersten Gehäusebereichs 408A blockiert.
Um das Gelenkschloss 400 zu verriegeln und eine Bewegung des Lenkelements 404 zu beschränken, wird der Aktuator 432 eingeschaltet, um die Ausgangswelle 440 zu drehen, die die Kurbel 443 dreht (im Uhrzeigersinn, wie in 15 bis 17 ersichtlich), um die Verbindung 456 zu bewegen. Die Verbindung 456 wird bewegt, um so die Rolleneinheit zu schieben, und insbesondere, um die Achswelle 460 über die Schraubenfeder 468 oder eine andere Leerlaufvorrichtung entlang der geneigten Nockenflächen 448A zu den Blockierflächen 448B zu schieben. Weil die Rolleneinheit eingeschränkt ist, um sich innerhalb der Ebene P4 zu bewegen, bewirkt die Bewegung der Rolleneinheit zu den Blockierflächen 448B (nach links, wie in 15 bis 17 ersichtlich), dass sich der Riegelbolzenträger 421 und der Riegelbolzen 420 entlang der Achse B4 zum Lenkelement 404 bewegen. Der Aktuator 432 wird automatisch angehalten, nachdem die Kurbel 443 um ein Ausmaß angetrieben wird, das dem entspricht, das für das Antreiben des Riegelbolzens 420 zur verriegelten Position durch den Schlitten 436 erforderlich ist. Verschiedene Typen von offenen oder geschlossenen Regelkreisen können verwendet werden, um den Ein/Aus-Betrieb des Aktuators 432 zu steuern. In einigen Konstruktionen kann ein magnetischer Schalter auf der Befestigungsplatte/PCB 411 die Ausrichtung der Kurbel 443 durch Abtasten eines Magnets oder eines magnetischen Bereichs der Kurbel 443 abtasten, um dem Aktuator 432 das Abschalten zu signalisieren. Wie in 15 dargestellt, kann die Kurbel 443 bis gerade über eine obere Totpunkt-Position (in der die Verbindung 456 und die Schraubenfeder 468 sich mit der Kurbelachse D4 schneiden) gedreht werden, so dass eine Rest- oder eventuelle Energie, die in der Feder 468 in der verriegelten Position gespeichert ist, die Kurbel 443 dazu drängt, sich weiter im Uhrzeigersinn zu drehen. Ein übermäßiger Weg der Kurbel 443 in diese Richtung wird durch Eingriff zwischen dem Vorsprung 447 auf dem Antriebsbereich 443B der Kurbel 443 und der Anlage 449 auf der Innenseite des ersten Gehäusebereichs 408A blockiert. Somit ist die verriegelte Position ohne kontinuierliche Einschaltung des Aktuators 432 stabil, und obwohl eine geringe Vorspannkraft innerhalb des Schlittens 436 existieren kann (z. B. in der Feder 468 oder in einer anderen Leerlaufvorrichtung zwischen der Verbindung 456 und der Rolleneinheit), werden der Riegelbolzen 420 und der Riegelbolzenträger 421 nicht in beide Richtungen entlang der Riegelbolzenachse B4 vorgespannt, wenn sie in der verriegelten Position sind. Obwohl in 15 dargestellt ist, dass die Kurbel 443 etwas über den oberen Totpunkt hinaus dreht, kann die Kurbel 443 im Wesentlichen am oberen Totpunkt stoppen, um eine stabile verriegelte Position vorzusehen, die einem Zurückfahren durch die Verbindung 456 entgegenwirkt.
Die obige Beschreibung eines Verriegelns des Lenkelements 404 durch Bewegen des Riegelbolzens 420 zur verriegelten Position lässt vermuten, dass der Riegelbolzen 420 zu einer Nut 424 des Lenkelements 404 beim Antreiben ausgerichtet wird. Damit überträgt die Leerlaufvorrichtung die Antriebsenergie vom Aktuator zur Rolleneinheit und zum Riegelbolzen 420, ohne im Wesentlichen diese Energie zu absorbieren. Jedoch kann nicht immer der Fall vorliegen, dass der Riegelbolzen 420 zu einer Nut 424 des Lenkelements 404 beim Antreiben ausgerichtet wird. Ähnlich den oben beschriebenen Lenkschlössern 100, 200, 300 ist der Schlitten 436 des Lenkschlosses 400 von 13 bis 17 eingerichtet, um Energie zu speichern, die durch den Aktuator 432 zugeführt wird, wenn der Schlitten 436 angetrieben wird, um den Riegelbolzen 420 zu bewegen, und der Riegelbolzen 420 an einer Rippe 428 des Lenkelements 400 anliegt. Wenn diese Umstände in der dargestellten Konstruktion auftreten, bewegt der Aktuator 432 den Führungskörper oder einen Verbindungsbereich 456 des Schlittens 436 zu der Position, die der Riegelbolzen-Blockierposition entspricht, aber die Rolleneinheit erreicht nicht die Blockierposition. Stattdessen wird die Schraubenfeder 468 zwischen der Achswelle 460 der Rolleneinheit und das Ende 464A des Schlitzes 464, wie in 17 dargestellt, zusammengedrückt. Die durch den Aktuator 432 zugeführte Energie wird durch die Schraubenfeder 468 gespeichert, und der Aktuator 432 abgeschaltet. Obwohl in der oberen Totpunkt-Position in 17 dargestellt, kann die Verbindung 456 etwas über den oberen Totpunkt hinaus gedreht werden (weiter im Uhrzeigersinn, wie in 15 bis 17 ersichtlich), wie oben bezüglich der normalen verriegelten Position beschrieben ist. Weil die Kurbel 443 und die Verbindung 446 in dieser Position stabil sind und nicht aktiv durch den Aktuator 432 aufrechterhalten werden müssen, kann das Lenkschloss 400 in dieser unmittelbaren verriegelten Position verbleiben, ohne eine signifikante Leistungsaufnahme (das heißt, keine Energie zum Aktuator 432, und nur eine Nennleistung zum zugehörigen Schaltkreis, der verwendet werden kann, um die aktiven Sensoren oder dergleichen aufrechtzuerhalten) und ohne einen Fehlerzustand zu erreichen. Vom in 17 dargestellten Zustand wird der Riegelbolzen 420 zur verriegelten Position durch die Energie bewegt, die in der Leerlaufvorrichtung gespeichert ist, sobald das Lenkelement 404 bewegt wird, um eine Nut 424 zum Riegelbolzen 420 auszurichten.
18 bis 22 stellen ein Lenkschloss 500 gemäß einer noch weiteren Anordnung dar. Das Lenkschloss 500 aus 18 bis 22 ist in einigen Aspekten den Lenkschlössern 100, 200, 300, 400 von 1 bis 17 ähnlich. Bezugsziffern mit Anfangsziffern, die um 100 erhöht sind, werden da, wo es bei Übereinstimmung angebracht ist, wieder verwendet. Es wird Bezug zur obigen Beschreibung der Lenkschlösser 100, 200, 300, 400 für die Merkmale und Aspekte des Lenkschlosses 500 von 18 bis 22 genommen, die nachstehend nicht spezifisch beschrieben werden.
Wie in 18 und 19 dargestellt, umschließt ein Gehäuse 508 eine Antriebsvorrichtung 516 zum Antrieb eines Riegelbolzens 520. Obwohl nur ein Bereich des Gehäuses 508 dargestellt ist, ist es selbstverständlich, dass das Gehäuse 508 erste und zweite Bereiche umfasst, die den Gehäusen ähnlich sind, die in anderen Figuren dargestellt und oben beschrieben sind. Ähnlich den oben beschriebenen Lenkschlössern ist das Gehäuse 508 eingerichtet, um an einer vorbestimmten Stelle, die nahe eines Lenkelements (nicht dargestellt) ist, befestigt zu werden und die Antriebsvorrichtung 516 des Lenkschlosses 500 ist eingerichtet, um den Riegelbolzen 520 aus dem Gehäuse 508 selektiv von einer Lenkelement-Entriegelungsposition oder einfach ”entriegelten” Position (20) zu einer Lenkelement-Riegelposition oder ”einfach” verriegelten Position (18, 19 und 21) zu bewegen. In der dargestellten Konstruktion ist der Riegelbolzen 520 zwischen den verriegelten und entriegelten Positionen entlang einer Achse B5 beweglich, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Achse des Lenkelements ist.
Nun zur mechanischen Konstruktion der Antriebsvorrichtung 516, wo bestimmte Aspekte allgemein den bereits beschriebenen Aspekten bezüglich zumindest einem der Lenkschlösser 100, 200, 300, 400, die oben beschrieben sind, ähnlich sind. Die Antriebsvorrichtung 516 verwendet zum Beispiel einen Schlitten 536, um den Riegelbolzen 520 zur verriegelten Position auszufahren. Der Schlitten 536 ist zwischen einer Blockierposition, die eine Bewegung des Riegelbolzens 520 zur Lenkelement-Entriegelungsposition blockiert, und einer blockierungsfreien Position beweglich, die eine Bewegung des Riegelbolzens 520 zur Lenkelement-Entriegelungsposition nicht blockiert. Außerdem ist eine Leerlaufvorrichtung eingerichtet, um die Antriebsenergie zu speichern, wenn der Riegelbolzen 520 angetrieben wird, um sich von der entriegelten Position zur verriegelten Position zu bewegen, aber zum sofortigen Erreichen der verriegelten Position blockiert ist (zum Beispiel, wenn er statt einer Rippe des Lenkelements mit einer Nut ausgerichtet ist). Ähnlich dem Lenkschloss 400 ist das Lenkschloss 500 vollständig passiv, da kein Vorspannelement vorgesehen ist, um den Riegelbolzen 520 entlang der Riegelbolzenachse B5 zu einer oder einer anderen Position zu drängen. Die spezifische Konstruktion und der Betrieb der Antriebsvorrichtung 516 werden nachstehend detailliert erläutert.
Der Aktuator 532, der ein Elektromotor sein kann, ist mit der Ausgangswelle 540 verbunden, um die Ausgangswelle 540 um die Achse C5 herum zu drehen. In der dargestellten Konstruktion ist die Ausgangswelle 540 als Schneckenrad konstruiert, die eine Kurbel oder drehbares Antriebselement 543 antreibt, zum Beispiel über einen Eingriff mit einem Zahnradbereich 543A am Außenumfang des drehbaren Antriebselements 543, so dass das drehbare Antriebselement 543 durch den Aktuator 532 antreibbar ist. Das drehbare Antriebselement 543 umfasst auch einen Antriebsbereich 543B, der vom Zahnradbereich 543A radial nach innen angeordnet ist. Das drehbare Antriebselement 543 ist eingerichtet, um sich um eine Achse D5 herum zu drehen, wenn die Ausgangswelle 540 durch den Aktuator 532 gedreht wird. Im Gegensatz zur Kurbel 443 des Lenkschlosses 400, ist die Achse D5 im Wesentlichen parallel zur Riegelbolzenachse B5, so dass sich das drehbare Antriebselement 543 in einer Ebene P5 dreht, die im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B5 ist. Jedoch kann das drehbare Antriebselement 543 eine andere Ausrichtung bezüglich der Riegelbolzenachse B5 aufweisen, zum Beispiel ähnlich der Kurbel 443 und dem Riegelbolzen 420, wenn gewünscht. Ein Stift oder eine Achse 544 stützt das drehbare Antriebselement 543 bezüglich des Gehäuses 508 drehbeweglich ab. Wie nachstehend beschrieben wird, ist der Antriebsbereich 543B des drehbaren Antriebselements 543 ein Nocken.
Der Schlitten 536 ist mit dem drehbaren Antriebselement 543 verbunden und eingerichtet, um eine Antriebskraft auf den Riegelbolzen 520 aufzubringen. Der Schlitten 536 umfasst einen Führungskörper oder eine Verbindung 556, die mit dem drehbaren Antriebselement 543 über einen Mitläufer 557 verbunden ist, und einen Riegelbolzenaktuator, der mit der Verbindung 556 durch eine Leerlaufvorrichtung verbunden ist. Obwohl nicht im Detail dargestellt, kann der Riegelbolzenaktuator eine Rolleneinheit sein, ähnlich der, die oben bezüglich des Lenkschlosses 400 beschrieben ist. Der Riegelbolzenaktuator kann einen Stift oder eine Achse 560 umfassen, und die Leerlaufvorrichtung umfasst ein Vorspannelement, wie zum Beispiel eine Schraubenfeder 568, die in einer Öffnung oder einem Schlitz 564 der Verbindung 556 positioniert ist. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, kann ein erstes Ende der Schraubenfeder 568 an einem ersten Ende 564A des Schlitzes 564 anliegen, und das gegenüberliegende Ende der Schraubenfeder 568 kann an der Achse 560 anliegen, so dass der Stift 560 normalerweise an einem zweiten gegenüberliegenden Ende des Schlitzes 564 gehalten wird. Obwohl in 20 und 21 schematisch dargestellt, sollte verständlich sein, dass die Feder 568 ähnlich der des Lenkschlosses 400 konstruiert und beibehalten werden kann.
Ein Bereich der Verbindung 556 mit dem Schlitz 564 ist im Wesentlichen mit dem drehbaren Antriebselement 543 koplanar, und die Achse 560 wird durch das Gehäuse 508 eingeschränkt, um sich innerhalb einer Ebene linear zu bewegen, die parallel zur Ebene P5 oder dieselbe ist, in der sich das drehbare Antriebselement 543 dreht. Die Verbindung 556 ist mit einem Versatzbereich 556A versehen, der den Mitläufer 557 trägt, wie in 20 und 21 dargestellt, um mit dem Nockenantriebsbereich 523B des drehbaren Antriebselements 543 in Eingriff zu stehen. Der Nockenantriebsbereich 543B des drehbaren Antriebselements 543 ist als Spiralnocken vorgesehen (zum Beispiel eine Spiralkurvennut 587, die durch innere und äußere Wände 589A, 589B begrenzt ist, wie in 22 dargestellt). Die Spiralkurvennut 587 kann mehrere getrennte Segmente umfassen, wie dargestellt. Ein erstes Segment 587A ist als radialer äußerster Bereich vorgesehen und ist ein Verweilsegment mit im Wesentlichen gleichmäßigem Radius, wobei sein Durchgang im Wesentlichen keine Betätigung des Mitläufers 557 und somit keine Bewegung des Schlittens 536 bewirkt. Vom ersten Segment 587A erstreckt sich ein zweites Segment 587B gegen den Uhrzeigersinn in 22, das ein Spiralsegment mit einem im Wesentlichen gleichförmig abnehmenden Radius ist. Das zweite Segment 587B bildet eine Mehrheit der Nut 587, deren Durchgang eine Verschiebung mit im Wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit des Mitläufers 557 und des Schlittens 536 bewirkt. Ein drittes Segment 587C erstreckt sich vom zweiten Segment 587B im Uhrzeigersinn in 22. Das dritte Segment 587C erstreckt sich weiter radial nach innen über eine kurze winklige Länge, um eine drastischere Bewegung des Mitläufers 557 und des Schlittens 536 vorzusehen (das heißt, eine schnellere Bewegung, die eine äquivalente Winkelgeschwindigkeit des drehbaren Antriebselements 543 voraussetzt). Das am Weitesten radial nach innen gerichtete Segment 587B ist ein viertes Segment, das als Verweilsegment mit im Wesentlichen gleichmäßigem Radius vorgesehen ist.
Der Schlitten 536 ist betriebfähig mit dem Riegelbolzen 520 durch einen Riegelbolzenträger 521, ähnlich der obigen Beschreibung des Lenkschlosses 400, verbunden. Der Riegelbolzen 520 und der Riegelbolzenträger 521 sind gesichert, um sich zusammen einheitlich zu bewegen. Obwohl als separate Komponenten in der dargestellten Konstruktion vorgesehen, bilden der Riegelbolzen 520 und der Riegelbolzenträger 521 eine Riegelbolzeneinheit und können in einigen Konstruktionen des Lenkschlosses 500 durch eine Riegelbolzeneinheit einer alternativen Konstruktion ersetzt werden, wie zum Beispiel ein einstückiger Riegelbolzen, der direkt mit dem Schlitten 536 verbunden ist. Die Achse 560 im Schlitz 564 in der Verbindung 556 erstreckt sich durch einen Nockenschlitz (Nockenschlitze) 548 im Riegelbolzenträger 521, wodurch die Verbindung 556 mit dem Riegelbolzenträger 521 verbunden wird.
Im Gegensatz zur Verbindung 456 des Lenkschlosses 400, die den Freiraum aufweist, um verschiedene winklige Ausrichtungen während einer Bewegung der angetriebenen Kurbel 443 anzunehmen, wird die Verbindung 556 (und somit der Schlitten 536 insgesamt) zur linearen Bewegung bezüglich des Gehäuses 508 geführt. Der Riegelbolzenträger 521 wird auch zur linearen Bewegung durch innere Bestandteile des Gehäuses 508 geführt, so dass der Riegelbolzenträger 521 parallel zur Riegelbolzenachse B5 beim Antrieb durch den Schlitten 536 bewegt wird.
Der Betrieb und verschiedene Zustände des Lenkschlosses 500 werden mit primärer Referenz bezüglich 19 bis 21 beschrieben. In 19 und 21 ist das Lenkschloss 500 in einem verriegelten Zustand, das heißt, dass sich der Riegelbolzen 520 entlang der Achse B5 zu seiner verriegelten Position erstreckt, so dass er in einer der Nuten des Lenkelements aufgenommen und eine Drehung des Lenkelements verhindert wird. Die Achse 560 des Schlittens 536 ist auf einer Fläche (Flächen) 548B des Nockenschlitzes (der Nockenschlitze) 548 positioniert, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B5 erstreckt, um als Blockierflächen zu dienen, so dass der Schlitten 536 die Bewegung des Riegelbolzens 520 von der verriegelten Position zur entriegelten Position in 20 blockiert oder physikalisch verhindert. In der dargestellten Konstruktion sind die Blockierflächen 548B von der Riegelbolzenachse B5 in Richtung des Schlittens 536 und des drehbaren Antriebselements 543 versetzt. Jede Kraft, die vom Lenkelement auf den Riegelbolzen 520 in die entriegelte Richtung aufgebracht wird, wird einfach über die Achse 560 und den jeweiligen Abstützungen innerhalb des Gehäuses 508 entgegengewirkt, die im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B5 sind. Die Reaktion kann auch durch ein oder mehrere Rollenlager aufgenommen werden, die auf der Achse 560 vorgesehen sind, um die Achse 560 entlang der Gehäuseabstützungen zu führen. Diese Kraft vom Lenkelement kann den Schlitten 536 oder den Aktuator 532 nicht zurückfahren, so dass der Riegelbolzen 520 passiv, aber zuverlässig in der verriegelten Position bleibt. Entlang der Riegelbolzenachse B5 wird keine Vorspannkraft auf den Riegelbolzen 520 in der verriegelten Position aufgebracht und keine Energie oder Widerstand vom Aktuator 532 verwendet, um den Riegelbolzen 520 in der verriegelten Position zu halten. Der Mitläufer 557 wird innerhalb des ersten Segments 587A der Spiralkurvennut 587 positioniert, wenn das Lenkschloss 500 im verriegelten Zustand ist.
Um das Lenkschloss 500 zu entriegeln und das Lenkelement freizugeben, wird der Schlitz 536 von der Blockierposition zur blockierungsfreien Position bewegt. Um den Schlitten 536 zu bewegen, wird der Aktuator 532 mit Strom versorgt, um die Ausgangswelle 540 zu drehen, die das drehbare Antriebselement 543 im Uhrzeigersinn dreht, wie in 22 dargestellt, so dass der Mitläufer 557 in das zweite Segment 587B der Spiralkurvennut 587 eintritt. Da sich das drehbare Antriebselement 543 über den Winkel des zweiten Segments 587B dreht, werden der Mitläufer 557 und die Verbindung 556 mit einem im Wesentlichen festen Verhältnis mit der Winkelgeschwindigkeit des Antriebselements 543 linear angetrieben. Die Verbindung 556 wird bewegt, um somit die Achse 560 von der Blockerfläche (den Blockierflächen) 548B und in Bereiche der Nockenschlitze 548 zu ziehen, die bezüglich der Riegelbolzenachse B5 geneigt sind, um geneigte Nockenflächen 548A (19) vorzusehen. In der dargestellten Konstruktion wird die Nockenfläche (Nockenflächen) 548A bei ungefähr 45° bezüglich der Riegelbolzenachse B5 ausgerichtet. Wenn die Achse 560 durch die Verbindung 556 von der Blockierfläche (den Blockierflächen) 548B weggezogen wird, drängt der Kontakt zwischen der Achse 560 und der geneigten Fläche 548A den Riegelbolzenträger 521 und den Riegelbolzen 520 zur entriegelten Position. Obwohl die Energie des Aktuators 532 derart aufgebracht wird, um den Riegelbolzen 520 von der verriegelten Position zur entriegelten Position zu bewegen, ist der Riegelbolzen 520 infolge der Konfiguration der verjüngten Spitze 552 (in der Zeichnung nicht sichtbar, – die in die Richtung in und aus der Seite heraus verjüngt ist, wie dargestellt) im Wesentlichen selbstlösend, die ähnlich der oben beschriebenen Spitze 152 ist. Auch wenn eine hohe Kraft auf den Riegelbolzen 520 durch das Lenkelement aufgebracht wird, neigt diese Kraft somit statt eines automatischen Lösens des Riegelbolzen 520 vom Lenkelement zum Verkeilen des Riegelbolzens 520 und hält ihn in der verriegelten Position gegen die Kraft des Aktuators 532. Daher benötigt der Aktuator 532 keine hohe Nennleistung, um mit der Extraktion eines verkeilten Riegelbolzenzustands fertig zu werden.
Sobald der Riegelbolzen 520 weitgehend oder vollständig aus dem Eingriff mit dem Lenkelement entfernt ist, geht der Mitläufer 557 durch das dritte Segment 587C der Spiralkurvennut 587 hindurch, wodurch der Mitläufer 557 bezüglich der Winkeldrehung des drehbaren Antriebselements 543 beschleunigt bewegt wird. Dies ermöglicht dem Riegelbolzen 520, die entriegelte Position schneller zu erreichen, wenn der Aktuator 532 im Wesentlichen unbelastet ist.
Die Bewegung in die entriegelte Position wird vollendet, wenn der Mitläufer 557 in das vierte Segmente 587D der Spiralkurvennut 587 übergeht, das einem Erreichen einer Position im Nockenschlitz (Nockenschlitze) 548 der Achse 560 entspricht, der der Blockerfläche 548B gegenüberliegt, wie in 20 dargestellt. Diese Position definiert die blockierungsfreie Position des Schlittens 536. In der dargestellten Konstruktion positioniert das drehbare Antriebselement 543 den Schlitten 536 so entfernt wie möglich von der Riegelbolzenachse B5 in der blockierungsfreien Position. Die Schraubenfeder 568 oder eine andere Leerlaufvorrichtung behält keine Restenergie oder potentielle Energie in der entriegelten Position bei, und der Riegelbolzen 520 wird keiner anderen Vorspannkraft in der entriegelten Position unterzogen, so dass der Aktuator 532 einfach ausgeschaltet werden kann und wobei der Riegelbolzen 520 passiv in der entriegelten Position sitzt, bis er zum erneuten Verriegeln angetrieben wird. Der Aktuator 532 wird nach Erreichen der entriegelten Position von 20 automatisch gestoppt. In einer Konstruktion kann ein Magnetschalter die Ausrichtung des drehbaren Antriebselements 543 durch Erfassen eines Magneten 543M oder eines magnetischen Bereichs des drehbaren Antriebselements 543 (18) erfassen, um dem Aktuator 532 ein Ausschalten zu signalisieren.
Um das Lenkschloss 500 zu verriegeln und eine Bewegung des Lenkelements zu begrenzen, wird der Aktuator 532 eingeschaltet, um die Ausgangswelle 540 zu drehen, die das drehbare Antriebselement 543 dreht, um die Verbindung 556 zu bewegen. Die Verbindung 556 wird bewegt, um somit die Achse 560 über die Schraubenfeder 568 oder eine andere Leerlaufvorrichtung entlang der geneigten Nockenflächen 548A zur Blockierfläche 548B zu drücken. Weil die Achse 560 ein Bewegen innerhalb der Ebene P5 einschränkt, bewirkt die Bewegung der Achse 560 zur Blockierfläche 548B (nach links, wie in 19 bis 21 ersichtlich) beim Riegelbolzenträger 521 und Riegelbolzen 520, sich entlang der Achse B5 zum Lenkelement zu bewegen. Der Aktuator 532 wird nach Antreiben des drehbaren Antriebselements 543 bei einem Ausmaß, das dem entspricht, das zum Antreiben des Riegelbolzens 520 zur verriegelten Position über den Schlitten 536 erforderlich ist, automatisch gestoppt. Verschiedene Arten von offenen oder geschlossenen Regelkreisen können verwendet werden, um einen EIN/AUS-Betrieb des Aktuators 532 zu steuern. In einigen Konstruktionen kann ein Magnetschalter die Ausrichtung des drehbaren Antriebselements 543 durch ein Erfassen des Magneten 543M oder eines magnetischen Bereichs des drehbaren Antriebselements 543 erfassen, um dem Aktuator 532 ein Ausschalten zu signalisieren.
Wenn der Aktuator 532 betätigt wird, um das drehbare Antriebselement 543 zu drehen und das Lenkschloss 500 zu verriegeln, wird der Mitläufer 557 über die Spiralkurbelnut 587 vom vierten Segment 587D zum ersten Segment 587A angetrieben. Dies erzeugt eine Sequenz mit einer kurzen Verweildauer, einer schnellen Anfangsbewegung, einer mehr abgestuften Bewegung über eine Mehrheit der Drehung und eine finale Verweildauer. Infolge des konstanten Radius' des ersten Segments 587A der Spiralkurbelnut 587 sowie dem Eingriff zwischen dem Zahnradbereich 543A und dem Schneckenrad 540 ist die verriegelte Position ohne Dauereinschaltung des Aktuators 532 stabil. Obwohl eine geringe Vorspannkraft innerhalb des Schlittens 536 existieren kann (zum Beispiel in der Feder 568 oder einer anderen Leerlaufvorrichtung zwischen der Verbindung 556 und der Achse 560), werden der Riegelbolzen 520 und der Riegelbolzenträger 521 nicht in die eine oder andere Richtung entlang der Riegelbolzenachse B5 vorgespannt, wenn sie sich in der verriegelten Position befinden.
Die obige Beschreibung des Verriegelns des Lenkelements durch ein Bewegen des Riegelbolzens 520 zu der verriegelten Position unterstellt, dass der Riegelbolzen 520 mit einer Nut des Lenkelements beim Antrieb ausgerichtet ist. Damit überträgt die Leerlaufvorrichtung die Antriebsenergie vom Aktuator zur Achse 560 und zum Riegelbolzen 520, ohne im Wesentlichen diese Energie zu absorbieren. Jedoch ist es nicht immer der Fall, dass der Riegelbolzen 520 mit einer Nut des Lenkelements beim Antrieb ausgerichtet ist, und bei diesen Umständen ist der Schlitten 536 ähnlich in Betrieb, wie bei den oben beschriebenen, um die durch den Aktuator 532 zugeführte Energie zu speichern, wenn der Schlitten 536 angetrieben wird, um den Riegelbolzen 520 zu bewegen und der Riegelbolzen 520 an einer Rippe des Lenkelements anliegt. Das drehbare Antriebselement 543 wird zu einer Position, die der verriegelten Position entspricht, gedreht, aber die Achse 560, der Riegelbolzenträger 521 und der Riegelbolzen 520 werden nicht bewegt. Die durch den Aktuator 532 zugeführte Energie wird stattdessen durch die Schraubenfeder 568 gespeichert. Weil das drehbare Antriebselement 543 und die Verbindung 556 in dieser Position stabil sind und nicht aktiv durch den Aktuator 532 aufrechterhalten werden müssen, kann das Lenkschloss 500 in dieser bevorstehenden Riegelungsposition ohne jegliche signifikante Leistungsaufnahme verbleiben (das heißt, es wird keine Leistung durch den Aktuator 532 zugeführt, und nur eine Nennleistung zum zugehörigen Schaltkreis zugeführt, der zum Aufrechterhalten aktiver Sensoren oder dergleichen verwendet wird) und ohne einen Fehlerzustand zu erreichen. Von diesem Zustand wird der Riegelbolzen 520 zur verriegelten Position durch die in der Leerlaufvorrichtung gespeicherte Energie bewegt, sobald das Lenkelement bewegt wird, um eine Nut mit dem Riegelbolzen 520 auszurichten.
23 und 24 stellen ein Lenkschloss 600 und eine Antriebsvorrichtung 616 gemäß einer noch weiteren Konstruktion dar. Das Lenkschloss 600 von 23 mit der Antriebsvorrichtung 616 von 24 ist in einigen Aspekten den Lenkschlössern 100, 200, 300, 400, 520 von 1 bis 22 ähnlich. Bezugsziffern mit Anfangsziffern, die um 100 erhöht sind, werden bei angemessener Übereinstimmung wieder verwendet. Für Merkmale und Aspekte des Lenkschlosses 600 und der Antriebsvorrichtung 616 von 23 und 24, die nachstehend nicht spezifisch beschrieben werden, wird auf die obige Beschreibung der Lenkschlösser 100, 200, 300, 400, 500 Bezug genommen.
Das Lenkschloss 600 von 23 weist eine Antriebsvorrichtung 616 auf, die am besten in 24 dargestellt ist, die ein drehbares Antriebselement 643 umfasst, das dem drehbaren Antriebselement 543 ähnlich ist, wie in 22 dargestellt, und umfasst einen äußeren Zahnradbereich 643A und einen radialen einwärtigen Antriebsbereich 643B, der als Spiralnocken vorgesehen ist (zum Beispiel eine Spiralkurvennut 687, die durch innere und äußere Wände 689A, 689B begrenzt ist). Die Spiralkurvennut 687 umfasst mehrere unterschiedlich geformte Bereiche 687A bis D, die ähnlich denjenigen der Nockennut 587 sein und in einer ähnlichen Weise funktionieren können. Obwohl das drehbare Antriebselement 643 allgemein den Riegelbolzen 620 durch einen Schlitten 636 mit einer Leerlaufvorrichtung (zum Beispiel eine Feder 668) antreibt, und wobei dieser Schlitten 636 eingeschränkt wird (zum Beispiel durch entsprechende Führungsbestandsteile im Gehäuse 608), um sich entlang eines linearen Weges vor- und zurück zu bewegen, ähnlich dem Schlitten 536 von 18 bis 21, weist der Schlitten 636 eine unterschiedliche Konstruktion als der Schlitten 536 auf.
Statt des einstückigen Führungskörpers oder der Verbindung 556 wird der Führungskörper oder eine Verbindung aus zwei separaten Verbindungselementen 656A, 656B gebildet, die gleitbeweglich miteinander verbunden sind. Die Gleitfläche kann als Außen-Innen-Fläche definiert werden. In der dargestellten Konstruktion bildet das erste Verbindungselement 656A (das am nächsten zum drehbaren Antriebselement 643 ist) eine Innenkomponente, und das zweite Verbindungselement 656B bildet eine Außenkomponente. Das erste Verbindungselement 656A umfasst einen Schlitz oder eine Öffnung 664 und ein Bereich des zweiten Verbindungselements 656B ist innerhalb der Öffnung 664 im ersten Verbindungselement 656A positioniert. Die Feder 686 oder eine andere Leerlaufvorrichtung ist im Wesentlichen innerhalb der Öffnung 664 zwischen den beiden Verbindungselementen 656A, 656B positioniert, um sie zu einer erweiterten einzelnen Konfiguration vorzuspannen, wie in 24 dargestellt. In der erweiterten einzelnen Konfiguration stützt sich die Feder 668 gegen ein erstes Ende 664A der Öffnung 664 ab und spannt das zweite Verbindungselement 656B durch einen anliegenden Kontakt mit einem gegenüberliegenden Ende der Öffnung 664 vor. Entweder eines oder beide der Verbindungselemente 656A, 656B kann eine Federhalterfunktion umfassen, um die Feder 668 in einer gewünschten Position oder Ausrichtung aufrecht zu erhalten. Die Achse 660 oder ein anderes Element, das in ein oder aus einem Blockierverhältnis mit dem Riegelbolzen 620 beweglich ist, wird mit dem zweiten Verbindungselement 656B fixiert, um sich damit direkt zu bewegen.
Ein weiterer Unterschied zwischen dem Lenkschloss 600 und dem Lenkschloss 500 von 18 bis 22 ist die Ausrichtung des Aktuators 632. Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist die Achse C6 der Schneckenrad-Ausgangswelle 640 im Wesentlichen mit dem linearen Weg des Schlittens 636 parallel, während die Achse C5 im Wesentlichen bezüglich des linearen Weges des Schlittens 536 schief ist. Beide Konstruktionen stellen machbare Lösungen dar und die optimale Ausrichtung von diesen oder anderen Komponenten hängen allgemein von mehreren Faktoren ab, die das gewünschte Zahnradverhältnis, die Größe des Aktuators und die Größe und Form des zur Verfügung stehenden Anordnungsraums für das Lenkschloss innerhalb eines bestimmten Fahrzeugs umfassen können.
25 bis 33 stellen ein Lenkschloss 700 und eine Antriebsvorrichtung 716 gemäß einer noch weiteren Konstruktion dar. Das Lenkschloss 700 mit der Antriebsvorrichtung 716 von 27 bis 33 ist in einigen Aspekten den Lenkschlössern 100, 200, 300, 400, 500, 600 von 1 bis 24 ähnlich. Bezugsziffern mit Anfangsziffern, die um 100 erhöht sind, werden wiederverwendet, wo immer sie übereinstimmen. Für Merkmale und Aspekte des Lenkschlosses 700 und der Antriebsvorrichtung 716 von 25 bis 33, die nachstehend nicht spezifisch beschrieben werden, wird Bezug zu obiger Beschreibung der Lenkschlösser 100, 200, 300, 400, 500, 600 gemacht.
Das Lenkschloss 700 von 25 umfasst ein Gehäuse 708 und eine Abdeckung 712, die mit dem Gehäuse 708 zusammenwirken, um eine Antriebsvorrichtung 716 zum Steuern des Zustands des Riegelbolzens 720 zum wahlweisen Verriegeln eines Lenkrings (nicht dargestellt) zu umschließen. Das Gehäuse 708 umfasst Befestigungsbereiche 710 an jedem der zwei gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 708, wobei eine von ihnen zum Riegelbolzen 720 benachbart ist und der andere vom Riegelbolzen 720 entfernt ist. Die zwei Befestigungsbereiche 710 werden allgemein als zylindrische oder rohrförmige Anordnungen vorgesehen, die parallel zueinander sind und jede sich über die im Wesentlichen gesamte Breite des Gehäuses 708 erstreckt. Die Achsen von beiden Befestigungsbereichen 710 sind im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B7. Einer der Befestigungsbereiche 710 (links in 26–29) kann etwas in eine Richtung, die senkrecht zu den Achsen ist (und senkrecht zur Riegelbolzenachse B7), verlängert werden, um Toleranzen zu ermöglichen, wenn das Lenkschloss 700 an der benachbarten Anordnung innerhalb eines Fahrzeugs befestigt wird.
Die Antriebsvorrichtung 716 umfasst einen Aktuator 732, der in vielen Aspekten den oben beschriebenen Aktuatoren ähnlich sein kann. Der Aktuator 732 kann zum Beispiel ein Elektromotor mit einer Ausgangswelle 740, die eine Achse C7 definiert, sein. Jedoch weist der Aktuator 732 des Lenkschlosses 700 allgemein eine rechtwinklige Körperform mit vier üblichen ebenen Seiten auf. Dies kann alternative Befestigungskonfigurationen und möglicherweise einen ruhigeren Betrieb vorsehen. Ein Schlitten 736, der eine ähnliche Funktion zu den oben beschriebenen Schlitten aufweist, ist durch den Aktuator 732 zwischen der Blockierposition und blockierungsfreien Position antreibbar. Angesichts der obigen Beschreibung ist eine detaillierte Beschreibung des Betriebs der Antriebsvorrichtung 716 zum Verständnis nicht erforderlich, aber es sollte beachtet werden, dass der Schlitten 736 den Riegelbolzen 720 durch Bewegen von der blockierungsfreien Position (zurückgezogenen) zur Blockierposition (erweiterten) zum verriegelten Zustand antreibt und den Riegelbolzen 720 vom Bewegen zum nichtverriegelten Zustand, wenn er in der Blockierposition ist, zu blockieren. Somit kann das Lenkschloss 700 passiv, aber bestimmt den Riegelbolzen 720 im verriegelten Zustand zurückhalten, und der Riegelbolzen 720 kann entlang der Achse B7 nicht vorgespannt werden. Der Schlitten 736 speichert auch Energie nach einem Antrieb zur Blockierposition, wenn der Riegelbolzen 720 mit einer Rippe oder einem Vorsprung des Lenkrings ausgerichtet ist. Der Schlitten 736 wird durch einen parallelen Zahnradsatz mit einem ersten Zahnrad 741 auf der Ausgangswelle 740 und einem zweiten Zahnrad 743, das im Durchmesser größer als das erste Zahnrad 741 ist, angetrieben. Die ersten und zweiten Zahnräder 740, 741 können im Wesentlichen durch ein Untergehäuse 746 umschlossen werden. Das Untergehäuse 746 kann mehrere Teile umfassen, die zusammenpassen (zum Beispiel als Schnappverschluss zusammenpassen) und können allgemein mit der Form der ersten und zweiten Zahnräder 720, 743 übereinstimmen. Das Untergehäuse 746 kann eine zusätzliche geräuschdämmende Anordnung innerhalb des Gehäuses 708 vorsehen, so dass ein Geräusch vom Betrieb der Zahnräder 741, 743, wie es außerhalb des Gehäuses 708 gemessen wird (zum Beispiel innerhalb eines Fahrzeuginnenraums), weiter reduziert oder eliminiert wird.
Das zweite Zahnrad 743 umfasst Gewinde, die mit Gewinden 756T des Führungskörpers 756 in Eingriff stehen, so dass der Führungskörper 756 axial bewegt wird, wenn das zweite Zahnrad 743 gedreht wird. In der dargestellten Konstruktion ist das Innere des zweiten Zahnrades 743 mit Innengewinden versehen und die Gewinde 756T auf dem Führungskörper 756 sind äußere Außengewinde, aber es können auch andere Anordnungen vorgesehen werden. Ein Leerlauf und eine Energiespeicherung werden durch den Schlitten 736 vorgesehen, wenn der Schlitten 736 zur Blockierposition angetrieben und der Riegelbolzen 720 zu einer Rippe des Lenkrings statt einer Nut ausgerichtet wird. Die Leerlaufvorrichtung umfasst eine Feder 768, die auf einem hinteren Bereich 759 des Führungskörpers 756 zwischen einem querliegenden Flanschbereich 756F und einer Achse 760 positioniert ist. Die Achse 760 ist innerhalb eines oder mehrerer Nockenschlitze 748 des Riegelbolzenträgers 721 und auch innerhalb eines Schlittens 764 des Führungskörpers 756 positioniert. Die äußeren Bereiche der Achse 760 werden durch Schlitze 778 oder andere Flächen des Gehäuses 708 geführt. Der querliegende Flansch 756F des Führungskörpers 756 wird auch für eine lineare Bewegung innerhalb des Gehäuses 708 geführt. Ein elastischer Puffer 758 (32 und 33) kann innerhalb des Gehäuses 708 vorgesehen und eingerichtet werden, um gedämpfte Stopps oder Begrenzungen für die Bewegungen des Führungskörpers 756 vorzusehen. Wie dargestellt, ist der Puffer 758 ein U-förmiges Element mit zwei aufrechten Stopps, jeder an einem von beiden Enden. In anderen Konstruktionen kann der Puffer 758 andere Formen aufweisen oder es werden einzelne Puffer für die vorderen und hinteren Stopps vorgesehen.
Ein Sensormagnet 756M ist mit dem Führungskörper 756 verbunden und kann mit dem querliegenden Flansch 756F verbunden werden. Der Magnet 756M kann in einem Polymerkörper gehalten und am querliegenden Flansch 756F eingeschnappt, angeklammert, mit Gewinde versehen, angeheftet oder auf andere Weise daran befestigt werden. In der dargestellten Konstruktion ist der Magnet 756M auf einer lateralen Seite des querliegenden Flansches 756F positioniert, um sich entlang eines Magnetschalters zu bewegen, der durch zwei magnetische Sensoren 781 auf der PCB 711, die benachbart zur Antriebsvorrichtung 716 positioniert ist, ausgebildet wird. Die magnetischen Sensoren 781 können eingerichtet werden, um die zwei Grenzpositionen des Führungskörpers 756 zu erfassen und ein Feedback an ein Steuergerät vorzusehen, das einen Betrieb des Aktuators 732 steuert. Ein zusätzlicher Sensor kann vorgesehen werden, um die Position des Riegelbolzens 720 direkt zu erfassen. Ein weiterer Magnet 720M (30 und 31) kann zum Beispiel mit dem Riegelbolzen 720 oder dem Riegelbolzenträger 721 zur Erfassung durch einen magnetischen Sensor (nicht dargestellt) verbunden werden, der mit der PCB 711, die zum Riegelbolzen 720 benachbart ist, verbunden ist.
34 stellt ein Lenkschloss 800 dar, das ähnlich dem Lenkschloss 700 von 25 bis 33 ist, und tatsächlich dieselbe Antriebsvorrichtung 716 aufweist. Jedoch umfasst das Lenkschloss 800 von 34 ein Gehäuse 808 mit einer alternativen Befestigungsfläche, die anders als die des Gehäuses 708 ist. Statt der zylindrischen Befestigungsbereiche 710, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Riegelbolzenachse B7 erstrecken, umfasst das Gehäuse 808 eine Mehrzahl von einzelnen Befestigungsbereichen 810 an jedem Ende, wobei jeder als Flansch mit Öffnungen vorgesehen ist, die im Wesentlichen parallel zur Riegelbolzenachse B7 sind. Die Position und Anzahl der Befestigungsbereiche 810 kann bei unterschiedlichen Anwendungen für unterschiedliche Fahrzeug-Einbaueinschränkungen variieren. Obwohl nicht dargestellt, umfasst das Lenkschloss 800 eine Abdeckung, die der Abdeckung 712 ähnlich ist, die in 25 und 26 dargestellt ist. Zusätzliche Bestandteile und ein Betrieb des Lenkschlosses 800 werden hier nicht detailliert beschrieben, da sie aus der vorhergehenden Beschreibung selbstverständlich sind.

Claims

Lenkschluss zum wahlweisen Verhindern einer Drehung eines drehbaren Lenkelements mit einer Rippe, wobei das Lenkschloss aufweist: – einen Riegelbolzen, der entlang einer ersten Achse zwischen einer Lenkelement-Riegelposition, in der sich eine distale Spitze des Riegelbolzens in einer Eingriffsposition mit der Rippe befindet, und einer Lenkelement-Entriegelungsposition, in der sich die distale Spitze des Riegelbolzens nicht in einer Eingriffsposition mit der Rippe befindet, beweglich ist; – einen Schlitten, der zwischen einer blockierungsfreien Position, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens von der Lenkelement-Riegelposition zur Lenkelement-Entriegelungsposition nicht behindert, und einer Blockierposition, in der der Schlitten eine Bewegung des Riegelbolzens aus der Lenkelement-Riegelposition blockiert, beweglich ist; – einen Aktuator, der mit dem Schlitten verbunden und betriebsfähig ist, um den Riegelbolzen zur Lenkelement-Riegelposition durch bewegen des Schlittens von der blockierungsfreien Position zur Blockierposition anzutreiben; – ein Ausgangszahnrad, das durch den Aktuator antreibbar ist; und – ein drehbares Antriebselement mit einem ersten Bereich, der mit den Zahnradzähnen ausgebildet ist, die mit dem Ausgangszahnrad in Eingriff sind, und ferner mit einem zweiten Bereich, der mit einer Antriebsanordnung ausgebildet ist, der mit einer Mitläuferanordnung des Schlittens in Eingriff ist, wobei der Schlitten eingerichtet ist, um sich axial zur ersten Achse oder weg von der ersten Achse zu verschieben, wenn das drehbare Antriebselement gedreht wird.
Lenkschloss gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung des drehbaren Antriebselements einen Spiralnocken umfasst.
Lenkschloss gemäß Anspruch 2, wobei der Spiralnocken eine Spiralkurvennut umfasst, und die Mitläuferanordnung des Schlittens innerhalb der Spiralkurvennut positioniert ist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 2, wobei der Spiralnocken erste und zweite Verweilbereiche mit konstantem Radius an radialen inneren und äußeren Enden umfasst und ferner zwischen den ersten und zweiten Verweilbereichen einen Mehrheitsbereich mit einem Radius, der im Wesentlichen einheitliche vom ersten Verweilbereich abnimmt, und einen Minderheitsbereich umfasst, der eine drastischere radiale Abnahme als der Mehrheitsbereich in einer Richtung zum zweiten Verweilbereich aufweist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 2, wobei sich das drehbare Antriebselement um eine zweite Achse herum dreht, die parallel zur ersten Achse ist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 2, das ferner ein magnetisches Element, das mit dem drehbaren Antriebselement verbunden ist, und zumindest einen magnetischen Sensor aufweist, der an einer fixierten Stelle, die zum drehbaren Antriebselement benachbart ist, positioniert ist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung des drehbaren Antriebselements einen Gewindeantriebsbereich umfasst und der Schlitten eine Gewinde-Mitläuferanordnung umfasst, die mit dem Gewindeantriebsbereich des drehbaren Antriebselements antreibbar verbunden ist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 7, wobei der Gewindeantriebsbereich des drehbaren Antriebselements aus einer Öffnung mit Innengewinde ausgebildet ist und die Gewinde-Mitläuferanordnung des Schlittens Außengewinde umfasst.
Lenkschloss gemäß Anspruch 7, wobei das drehbare Antriebselement ein äußeres Profil mit Zahnradzähnen aufweist, die mit einem Ausgangszahnrad des Aktuators in Eingriff stehen, wobei das Lenkschloss ferner ein Zahnradsatz – Untergehäuse aufweist, das im Wesentlichen die Zahnradzähne des drehbaren Antriebselement und des Ausgangszahnrads umschließt.
Lenkschloss gemäß Anspruch 7, wobei der Schlitten einen einheitlichen Führungskörper mit dem Mitläufer an einem ersten Ende umfasst, einen hinteren Bereich mit einem Schlitz an einem zweiten Ende zum gleitbeweglichen Aufnehmen eines Riegelbolzenaktuators umfasst, und einen Querflansch zwischen den ersten und zweiten Enden umfasst, wobei der Querflansch einen ersten Bereich, der mit einem elastischen Puffer zum Bilden von ersten und zweiten Anschlägen des Schlittens in Eingriff steht, und einen zweiten Bereich aufweist, der ein magnetisches Element zur Positionserfassung des Schlittens durch zumindest einen magnetischen Sensor aufnimmt, der an einer fixierten Stelle, die zum Schlitten benachbart ist, positioniert ist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 10, wobei zwei magnetische Sensoren auf einer Leiterplatte vorgesehen sind, die innerhalb eines Gehäuses des Lenkschlosses fest positioniert ist, das im Wesentlichen den Aktuator und den Schlitten und teilweise den Riegelbolzen umschließt.
Lenkschloss gemäß Anspruch 1, wobei der Schlitten eingeschränkt wird um sich axial entlang eines Weges zu verschieben, der im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse ist und diese schneidet.
Lenkschloss gemäß Anspruch 1, das ferner eine Leerlaufverbindung zwischen dem Aktuator und dem Riegelbolzen aufweist, wobei die Antriebskraft vom Aktuator durch die Leerlaufverbindung übertragen wird, um den Riegelbolzen zur Lenkelement-Riegelposition anzutreiben, wenn die Rippe nicht zur ersten Achse ausgerichtet ist, und wobei die Antriebskraft vom Aktuator durch die Leerlaufverbindung aufgenommen wird, wenn die Rippe zur ersten Achse ausgerichtet ist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 13, wobei die Leerlaufverbindung eine Feder aufweist, die zwischen dem Mitläufer des Schlittens und einem Riegelbolzen-Aktuatorbereich des Schlittens positioniert ist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 14, wobei der Riegelbolzen-Aktuatorbereich des Schlittens eingeschränkt wird, um sich entlang eines linearen Weges, der senkrecht zur ersten Achse ist, zu bewegen.
Lenkschloss gemäß Anspruch 15, das ferner ein Gehäuse aufweist, das den Schlitten und den Aktuator und teilweise den Riegelbolzen umschließt, wobei der Riegelbolzen-Aktuatorbereich des Schlittens eingeschränkt wird, um sich entlang des linearen Weges durch zumindest eine Führungsfläche des Gehäuses zu bewegen.
Lenkschloss gemäß Anspruch 14, wobei der Riegelbolzen-Aktuatorbereich eine Welle umfasst, die sich durch einen Schlitz erstreckt, der in einem hinteren Bereich des Schlittens ausgebildet ist, wobei die Welle zu einem Ende des Schlitzes durch die Feder vorgespannt ist, und wobei die Feder eine Schraubenfeder ist, die den hinteren Bereich umgibt.
Lenkschloss gemäß Anspruch 14, wobei der Schlitten erste und zweite Verbindungselemente, die gleitbeweglich miteinander verbunden sind, umfasst, wobei eins der ersten und zweiten Verbindungselemente in einer Öffnung des anderen aufgenommen ist, und wobei die Feder innerhalb der Öffnung positioniert ist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 1, das ferner ein Gehäuse aufweist, das den Schlitten und den Aktuator und teilweise den Riegelbolzen umschließt, wobei der Mitläufer des Schlittens eingeschränkt wird, um sich entlang eines linearen Weges durch zumindest eine Führungsfläche des Gehäuses zu bewegen.
Lenkschloss gemäß Anspruch 1, wobei eine erste geneigte Nockenfläche zwischen dem Schlitten und dem Riegelbolzen vorgesehen ist, so dass eine im Wesentlichen lineare Bewegung des Schlittens zur Blockierposition in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse ist, eingerichtet ist, um den Riegelbolzen zur Lenkelement-Riegelposition zu bewegen.
Lenkschloss gemäß Anspruch 20, wobei ein zweite geneigte Nockenfläche zwischen dem Schlitten und dem Riegelbolzen vorgesehen ist, so dass eine im Wesentlichen lineare Bewegung des Schlittens zur blockierungsfreien Position in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten Achse ist, eingerichtet ist, um den Riegelbolzen zur Lenkelement-Entriegelungsposition zu bewegen.
Lenkschloss gemäß Anspruch 1, wobei der Aktuator ein Elektromotor ist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 1, wobei der Riegelbolzen entlang der ersten Achse nicht vorgespannt ist.
Lenkschloss gemäß Anspruch 1, wobei der Riegelbolzen ein Teil einer einstöckigen beweglichen Riegelbolzeneinheit ist, die ferner einen separat ausgebildeten Riegelbolzenträger umfasst.
Lenkschloss gemäß Anspruch 24, wobei der Schlitten eine Nockenübergangsfläche mit dem Riegelbolzenträger zum Bewegen des Riegelbolzens zur zumindest entweder der Lenkelement-Riegelposition oder der Lenkelement-Entriegelungsposition teilt.
Lenkschloss gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Bereich, der mit der Antriebsanordnung ausgebildet ist, insgesamt innerhalb des ersten Bereichs, der mit den Zahnradzähnen ausgebildet ist, positioniert ist.