DE19906267A1

DE19906267A1 - Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung der Lenkspindel einer Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung

Info

Publication number: DE19906267A1
Application number: DE19906267A
Authority: DE
Inventors: Alexander Frick; Mario Pieh; Joachim Engelmann; Andreas Berger; Kurt Lieb; Thomas Quellmalz; Hagen Friedrich; Harald Starken
Original assignee: Valeo Deutschland GmbH and Co Sicherheitssysteme
Current assignee: Valeo Deutschland GmbH and Co Sicherheitssysteme
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: US6354118B1; DE19906267C2; JP2000233716A; EP1029754A2; EP1029754A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung der Lenkspindel (2) einer Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung, die einen Elektromotor (6) mit nachgeschaltetem Stellantrieb (7) zur Verschiebung eines von seiner Ent- in seine Verriegelungsstellung verschiebbar angeordneten Sperrelementes (8) sowie eine Schaltungseinrichtung (4; 31) zur Ansteuerung des Elektromotors (6) umfaßt. DOLLAR A Um zu erreichen, daß die Vorrichtung (1; 30) einerseits sehr kompakt aufbaubar und andererseits ohne große Änderungen bei Fahrzeugen unterschiedlicher Hersteller einsetzbar ist, schlägt die Erfindung vor, die Vorrichtung (1; 30) aus zwei getrennten Baugruppen aufzubauen: Einer Verriegelungseinrichtung (3; 32) mit einem ersten Gehäuse (5), in dem der Elektromotor (6) mit nachgeschaltetem Stellantrieb (7) und dem Sperrelement (8) angeordnet ist, und einer herstellerspezifischen elektronischen Schaltungseinrichtung (4; 31), die außenseitig an dem ersten Gehäuse (5) befestigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung der Lenkspindel einer Kraftfahrzeug-Lenkein richtung.

Bekannte derartige Vorrichtungen umfassen üblicherweise einen in einem Gehäuse angeordneten Elektromotor mit nachgeschalte tem Stellantrieb zur Verschiebung eines Sperrelementes von seiner Ver- in seine Entriegelungsstellung und umgekehrt. Dabei greift das Sperrelement in seiner Verriegelungsstellung z. B. in die durch benachbarte Zähne gebildete Ausnehmung eines an der Lenkspindel befestigten Zahnkranzes ein und blockiert damit die Lenkspindel. Bei den bekannten Vorrich tungen ist zur (codierten) Ansteuerung des jeweiligen Elek tromotors bzw. der sonstigen elektrischen oder elektronischen Baueinheiten (z. B. der Lagesensoren) eine elektronische Schaltungsvorrichtung vorgesehen, die sich innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung befindet, und die über elektrische Leitungen mit einer von der Vorrichtung beabstandeten Strom quelle und/oder Steuervorrichtung des Fahrzeuges verbunden ist.

Die bekannten Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß ihre Herstellung relativ kostenintensiv ist. Dann die einzelnen Fahrzeughersteller verwenden in der Regel unterschiedliche Ansteuerelektroniken sowie unterschiedliche an dem Gehäuse angespritzte Steckverbindungen, so daß jeweils speziell an die entsprechenden Fahrzeuge angepaßte Gehäuse und zum Teil auch spezielle Getriebeanordnungen erforderlich sind. Außer dem erfordern die Gehäuse durch die integrierte Ansteuer elektronik einen relativ großen Bauraum. Schließlich ist bei diesen bekannten Vorrichtungen eine nachträgliche, etwa zu Reparaturzwecken erforderliche Demontage und Montage der Schaltungsvorrichtung außerordentlich zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt aufgebaute Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung der Lenkspindel einer Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung anzugeben, die ohne große Änderungen bei Fahrzeugen unterschiedlicher Hersteller einsetzbar ist.

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

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, die Vorrichtung aus zwei getrennten Baugruppen aufzubauen: Einer Verriegelungseinrichtung mit einem ersten Gehäuse, in dem der Elektromotor mit nachgeschaltetem Stellantrieb und Sperrele ment angeordnet ist, und einer elektronischen Schaltungsein richtung, die außenseitig an dem Gehäuse der Verriegelungs einrichtung befestigbar ist.

Bei einer derartigen Modularisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Verriegelungseinrichtung auf einfache Weise als Standardmodul aufgebaut werden, welches bei einer großen Anzahl unterschiedlicher Fahrzeuge eingesetzt werden kann. Die an der Verriegelungseinrichtung außenseitig be festigbare Schaltungseinrichtung ist hingegen Hersteller spezifisch ausgebildet.

Um Manipulationen an der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicher zu unterbinden, weist auch die Schaltungseinrichtung ein ent sprechendes zweites Gehäuse auf, in der die eigentliche Elek tronik angeordnet ist; und welche die elektrische Verbindung zwischen Schaltungs- und Verriegelungseinrichtung nach außen hin abdeckt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die elektrische Verbindung zwischen der Verriegelungs- und der Schaltungseinrichtung über eine Steckverbindung erfolgt, so daß nachträglich die Schaltungseinrichtung auf einfache Weise austauschbar ist. Hierzu kann die Schaltungseinrichtung z. B. als Stecker ausgebildet sein.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Schaltungs- und die Verriegelungseinrichtung über Ver riegelungselemente derart miteinander verbunden, daß die beiden Baugruppen nicht voneinander getrennt werden können, wenn sich das Sperrelement der Verriegelungseinrichtung in seiner Verriegelungsstellung befindet.

Um die Verriegelungseinrichtung möglichst kompakt auszuge stalten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als Stell antrieb einen Spindelantrieb mit einer über ein Zahnrad getriebe verbundenen Gewindespindel zu verwenden, welche einen in einer Führung linear verschiebbar gelagerten Mitnehmer antreibt. Dieser ist in an sich bekannter Weise über eine Feder mit dem Sperrelement verbunden.

Außerdem umfaßt die Verriegelungseinrichtung zur Führung des Sperrelementes ein mit der Lenkeinrichtung des Fahrzeuges verbindbares Adapterteil, welches derart ausgebildet ist, daß es bei einer gewaltsamen Verdrehung der Lenkspindel im ver riegelten Zustand des Sperrelementes die auf dieses Teil ein wirkenden Kräfte aufnimmt.

Um gegebenenfalls die erfindungsgemäße Vorrichtung auf ein fache Weise an Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller auch mechanisch anpassen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Adapterteil und das Sperrelement aus tauschbar an der Verriegelungseinrichtung angeordnet sind.

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

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Verriegelungs- und einer elektronischen Schaltungseinrichtung;

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Teilbereiches der in Fig. 1 dargestellten Verriegelungseinrichtung entlang der dort mit II-II bezeichneten Linie;

Fig. 3 die perspektivische Ansicht eines Teilbereiches der in Fig. 1 dargestellten Verriegelungseinrichtung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild der elektrischen Funktionselemente der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und

Fig. 5 die Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung einer Lenkspindel 2 einer Kraft fahrzeug-Lenkeinrichtung bezeichnet, die im wesentlichen aus einer Verriegelungseinrichtung 3 und einer elektronischen Schaltungseinrichtung 4 besteht.

Die Verriegelungseinrichtung 3 umfaßt ein erstes Gehäuse 5 (z. B. aus Kunststoff) sowie einen in dem Gehäuse 5 angeord neten Elektromotor 6 mit nachgeschaltetem Spindelantrieb 7 zur Verschiebung eines Sperrelementes 8. Das Sperrelement 8 greift in seiner in Fig. 1 dargestellten Verriegelungsstellung in einen an der Lenkspindel 2 befestigten Zahnkranz 9 ein.

Der Spindelantrieb 7 besteht aus einer Gewindespindel 10, die über ein Zahnradgetriebe 11 von dem Elektromotor 6 angetrie ben wird, und einem in einer Führung gelagerten Mitnehmer 12 mit Innengewinde, welches in das Gewinde der Gewindespindel 10 eingreift.

Der Mitnehmer 12 weist auf seiner dem Sperrelement 8 zuge wandten Seite eine Aufnahme 13 auf, über die das Sperrelement 8 auf seiner der Lenkspindel 2 abgewandten Seite mit dem Mit nehmer 12 auswechselbar verbunden ist (Fig. 3).

Außerdem umfaßt die Verriegelungseinrichtung 3 zur Führung des Sperrelementes 8 ein mit dem ersten Gehäuse 5 und der Lenkeinrichtung des Fahrzeuges verbindbares Adapterteil 14, über welches die Verriegelungseinrichtung 3 an der Lenkein richtung befestigbar ist. Das Adapterteil 14 ist derart aus gebildet, daß es bei einer gewaltsamen Verdrehung der Lenk spindel 2 im verriegelten Zustand des Sperrelementes 8 die auf dieses Teil einwirkenden Kräfte aufnimmt. Die Befestigung des Adapterteiles 14 an der Lenkeinrichtung kann z. B. mittels einer aus Übersichtlichkeitsgründen nicht darge stellten Schraube erfolgen.

Die elektronische Schaltungseinrichtung 4 besteht aus einer mit entsprechenden Bauelementen 15 bestückten Leiterplatte 16, die in einem zweiten Gehäuse 17 befestigt ist. Auf ihrer der Verriegelungseinrichtung 3 zugewandten Seite weist die Schaltungseinrichtung 4 Kontakte 18 auf, die mit entsprechen den an dem ersten Gehäuse 5 befestigten Kontakten 19 in Form einer Steckverbindung verbunden sind. Die Kontakte 19 sind über elektrische Leitungen 20 mit dem Elektromotor 6 und einem Lagesensor 21 (Hall-Sensor), der die Verriegelungs stellung des Sperrelementes 8 sensiert, verbunden.

An dem zweiten Gehäuse 17 ist ferner eine angeformte Steck verbindung 22 vorgesehen, über welche die elektronische Schaltungseinrichtung 4 mittels nicht dargestellter elektri scher Leitungen mit einer von der Verriegelungseinrichtung 3 beabstandeten Stromquelle (Batterie) und/oder einer zentralen Steuervorrichtung des Fahrzeuges verbindbar ist.

Die Schaltungseinrichtung 4 ist einerseits mit der Verriege lungseinrichtung 3 lösbar z. B. über nicht dargestellte Klipse und andererseits über zwei Verriegelungselemente 23 verbun den. Letztere sind auf ihrer der Schaltungseinrichtung 4 zugewandten Seite an dem zweiten Gehäuse 17 befestigt. Auf ihrer der Verriegelungseinrichtung 3 zugewandten Seite sind die Verriegelungselemente 23 seitlich durch schlitzförmige Öffnungen 24 des Mitnehmers 12 hindurchgeführt und lassen sich in der verriegelten Stellung des Sperrelementes 8 nicht aus diesen Öffnungen herausziehen, so daß auch das zweite Gehäuse 17 in dieser Stellung des Sperrelementes 8 nicht entfernt werden kann.

Hierzu sind die schlitzförmigen Öffnungen 24 derart an das jeweilige mit einem Kopfteil 25 versehene Verriegelungs element 23 angepaßt, daß das Kopfteil 25 lediglich in der Entriegelungsstellung des Sperrelementes 8 durch eine ent sprechende Erweiterung 26 der entsprechenden schlitzförmigen Öffnung 24 hindurchgesteckt und aus dieser Öffnung auch wie der herausgezogen werden kann. In der Verriegelungsstellung des Sperrelementes 8 (Fig. 2) ist der Durchmesser der schlitz förmigen Öffnung 24 hingegen kleiner als der Durchmesser des Kopfteiles 25 des Verriegelungselementes 23.

Fig. 4 gibt ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wieder. Dabei umfaßt die Schaltungseinrichtung 4 im wesentlichen eine Interfacekarte 27, welche über einen Microcontroller 28 mit dem in der Ver riegelungseinrichtung 3 angeordneten Elektromotor 6 verbunden ist. Der Microcontroller 28 erzeugt aus entsprechenden ko dierten Signalen nicht nur die Steuersignale für den Elektro motor 6, sondern verarbeitet ebenfalls die von dem Lagesensor 21 kommenden Signale. Außerdem ist eine Stromversorgungsein heit 29 vorgesehen, die die einzelnen Baugruppen mit Strom versorgt und ihrerseits von der nicht dargestellten Fahrzeug batterie bzw. einer Notbatterie mit Strom versorgt wird.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So braucht das jeweilige Verriegelungselement nicht zwingend durch den Mit nehmer hindurchgeführt werden, sondern kann beispielsweise auch durch eine schlitzförmige Öffnung des Sperrelementes bzw. eines seitlich an dem Mitnehmer oder dem Sperrelement befestigten Halteteil hindurchgreifen.

Ferner kann die Schaltungseinrichtung als Stecker ausgebildet sein. Dabei kann die Leiterplatte z. B. vollständig in dem zweiten Gehäuse durch eine isolierende Gußmasse fixiert wer den, so daß nur die elektrischen Kontakte auf der der Verrie gelungseinrichtung zugewandten Seite hervorragen.

Außerdem muß es sich bei dem zweiten Gehäuse nicht zwingend um ein vollständig separates Gehäuse handeln. Vielmehr können Gehäuseteile des zweiten Gehäuses auch durch entsprechend geformte Außenwände des ersten Gehäuses gebildet werden.

Das zweite Gehäuse kann ferner mehrere Außenwände des ersten Gehäuses umschließen, etwa wenn für die Elektronik entspre chend viel Platz benötigt wird und/oder Notbatterien in der Schaltungseinrichtung angeordnet werden sollen. So zeigt Fig. 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung 30, bei der die Schaltungseinrichtung 31 die Verriegelungseinrichtung 32 L- förmig umgibt. Außerdem sind an dem Gehäuse der Schaltungs einrichtung 31 zwei unterschiedliche Steckverbindungen 33, 34 ungeformt.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Lenkspindel

3

Verriegelungseinrichtung

4

Schaltungseinrichtung

5

erste Gehäuse

6

Elektromotor

7

Spindelantrieb, Stellantrieb

8

Sperrelement

9

Zahnkranz

10

Gewindespindel

11

Zahnradgetriebe

12

Mitnehmer, Bauteil

13

Aufnahme

14

Adapterteil

15

Bauelement (Leiterplatte)

16

Leiterplatte

17

zweite Gehäuse

18

,

19

Kontakte

20

elektrische Leitung

21

Lagesensor, Baugruppe

22

Steckverbindung

23

Verriegelungselement

24

schlitzförmige Öffnung

25

Kopfteil

26

Erweiterung

27

Interfacekarte

28

Microcontroller

29

Stromversorgungseinheit

30

Vorrichtung

31

Schaltungseinrichtung

32

Verriegelungseinrichtung

33

,

34

Steckverbindung

Claims

1. Vorrichtung zur elektrischen Verriegelung der Lenk spindel (2) einer Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung mit den Merkmalen:

a) die Vorrichtung (1; 30) umfaßt eine Verriegelungs einrichtung (3; 32) mit einem ersten Gehäuse (5), in dem mindestens ein Elektromotor (6) mit nachge schaltetem Stellantrieb (7) zur Verschiebung eines von seiner Ent- in eine Verriegelungsstellung ver schiebbar angeordneten Sperrelementes (8) angeord net ist;
b) die Vorrichtung (1; 30) umfaßt ferner eine mit Kon takten (18) versehene elektronische Schaltungsein richtung (4; 31), die über elektrische Leitungen (20) mit dem Elektromotor (6) und gegebenenfalls weiteren in dem ersten Gehäuse (5) der Verriege lungseinrichtung (3; 32) angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Baugruppen (21) verbunden ist;
c) die Schaltungseinrichtung (4; 31) ist außenseitig an dem ersten Gehäuse (5) der Verriegelungseinrichtung (3; 32) befestigt, wobei die elektrischen Kontakte (18) der Schaltungseinrichtung (4; 31) mit entspre chenden an dem ersten Gehäuse (5) angeordneten und mit den elektrischen Leitungen (20) verbundenen Kontakten (19) verbindbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Schaltungseinrichtung (4) und die am ersten Gehäuse (5) angeordneten elektrischen Kontakte(18, 19) eine Steckverbindung bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Schaltungseinrichtung (4; 31) in einem zwei ten Gehäuse (17) angeordnet ist, welches an dem ersten Gehäuse (5) lösbar befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung (31) die Verriegelungseinrich tung (32) teilweise L-förmig umschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß an dem zweiten Gehäuse (17) mindestens eine angeformte Steckverbindung (22; 33, 34) vorgesehen ist, über welche die Schaltungseinrichtung (4; 31) mit einer externen Strom- und/oder Steuervorrichtung verbindbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung (4; 31) derart in dem zweiten Gehäuse (17) angeordnet ist, daß beide Einheiten zusammen einen Stecker bilden, welcher auf die an dem ersten Gehäuse (5) angeordneten Kontakte (19) aufsteckbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungs- (4; 31) und die Verriegelungseinrichtung (3; 32) über mindestens ein Verriegelungselement (23) miteinander verbunden sind, und daß das Verriegelungselement (3; 32) von dem Sperrelement (8) oder einem mit diesem verbundenen Bauteil (12) in seiner verriegelten Stellung gegen Herausziehen gesichert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Merkmale:

a) bei dem Stellantrieb (7) der Verriegelungseinrich tung (3; 32) handelt es sich um einen Spindelantrieb mit einer über ein Zahnradgetriebe (11) verbundenen Gewindespindel (10) und einem in einer Führung li near verschiebbar gelagerten Mitnehmer (12) mit einem Innengewinde, welches in das Gewinde der Gewindespindel (10) eingreift;
b) der Mitnehmer (12) weist auf seiner dem Sperrele ment (8) zugewandten Seite eine Aufnahme (13) auf, über die das Sperrelement (8) auf seiner der Lenk spindel (2) abgewandten Seite mit dem Mitnehmer (12) austauschbar verbindbar ist und
c) die Verriegelungseinrichtung (3; 32) umfaßt zur Führung des Sperrelementes (8) ein mit der Lenk einrichtung des Fahrzeuges verbindbares Adapterteil (14), welches derart ausgebildet ist, daß es bei einer gewaltsamen Verdrehung der Lenkspindel (2) in der Verriegelungsstellung des Sperrelementes (8) die auf dieses einwirkende Kräfte aufnimmt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterteil (14) austauschbar an dem ersten Gehäuse (5) der Verriegelungseinrichtung (3; 32) angeordnet ist.