DE10017032B4 - Vorrichtung zur Ver- und Entriegelung der Lenkspindel einer Lenkeinrichtung - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Ver- und Entriegelung der Lenkspindel (2) einer Lenkeinrichtung eines Fahrzeuges, bei der die Verriegelung der Lenkspindel (2) mit Hilfe eines durch einen elektromechanischen Antrieb (5) von einer Ent- in eine Verriegelungsposition bewegten Sperrelementes (3; 30) erfolgt, wobei die Vorrichtung (1) eine auf das Sperrelement (3; 30) wirkende Rückholfeder (11; 32) umfaßt, die derart angeordnet ist, daß sie bei der Verriegelung der Lenkspindel (2) vorgespannt und zur Betätigung des Sperrelementes (3; 30) bei dem Entriegelungsvorgang der Lenkspindel (2) herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder (11; 32) derart ausgelegt ist, daß das Sperrelement (3; 30) im wesentlichen nur durch die Rückholfeder (11; 32) in seine Entriegelungsposition gedrückt wird, wobei zwischen Antrieb (5) und dem Sperrelement (3; 30) eine Steuerkontur (19) vorgesehen ist, die eine sprunghafte Verschiebung des durch die Rückholfeder (11; 32) beaufschlagten Sperrelementes (3; 30) in die Entriegelungsposition ermöglicht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ver- und Entriegelung der Lenkspindel einer Lenkeinrichtung eines Fahrzeuges, bei der die Verriegelung der Lenkspindel mit Hilfe eines durch einen elektromechanischen Antrieb von einer Ent- in eine Verriegelungsposition bewegten Sperrelementes erfolgt.
• Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 197 19 343 C1 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung umfaßt einen in einem Gehäuse angeordneten Elektromotor mit nachgeschaltetem Stellantrieb zur Verschiebung eines Sperrelementes von seiner Ver- in seine Entriegelungsstellung und umgekehrt, wobei das Sperrelement in seiner Verriegelungsstellung in die durch benachbarte Zähne gebildete Ausnehmung eines an der Lenkspindel befestigten Zahnkranzes eingreift und damit die Lenkspindel blockiert. Als Stellantrieb zur Verschiebung des Sperrelementes wird bei der bekannten Vorrichtung ein Nockenantrieb verwendet.
• Als nachteilig hat sich bei dieser bekannten Vorrichtung erwiesen, daß die Verwendung des Nockenantriebes mit relativ langen Entriegelungszeiten verbunden ist.
• Aus der DE 37 39 172 C1 ist ferner eine Vorrichtung zur Verschiebung eines Sperrelementes bekannt, bei der ein nicht im einzelnen dargestellter Elektromotor ein Schneckenrad antreibt, welches in die Zähne des teilweise als Zahnstange ausgebildeten Sperrele mentes eingreift.
• Auch bei Verwendung dieser bekannten Vorrichtung werden relativ lange Entriegelungszeiten benötigt. Außerdem ist bei dieser Vorrichtung für die erforderliche Verschiebung des Sperrelementes ein relativ starker Elektromotor erforderlich, der einen entsprechend großen Bauraum benötigt.
• Aus der WO 00/59758 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Ver- und Entriegelung der Lenkspindel einer Lenkeinrichtung eines Fahrzeuges bekannt, bei der die Verriegelung der Lenkspindel mit Hilfe eines durch einen elektromechanischen Antrieb von einer Ent- in eine Verriegelungsposition bewegten Sperrelementes erfolgt, wobei die Vorrichtung eine auf das Sperrelement wirkende Rückholfeder umfaßt, die derart angeordnet ist, daß sie bei der Verriegelung der Lenkspindel vorgespannt und zur Betätigung des Sperrelementes bei dem Entriegelungsvorgang der Lenkspindel den das Sperrelement verschiebenden Antrieb unterstützt.
• Schließlich ist aus der DE 196 50 751 C2 eine Vorrichtung zur Ver- und Entriegelung der Lenkspindel einer Lenkeinrichtung bekannt, bei welcher eine Rückholfeder vorgesehen ist, welche beim Entriegeln vorgespannt und zum Verriegeln entspannt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit der einerseits kurze Entriegelungszeiten des Sperrelementes erreichbar sind und die andererseits sehr raumsparend aufgebaut ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
• Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, bei einer Vorrichtung mit elektromechanischem Antrieb beim Verriegelungsvorgang innerhalb relativ langer Verfahrenszeiten und über eine entsprechend große Übersetzung die für die Entriegelung benötigte Energie in einer auf den Sperrbolzen wirkenden Rückholfeder zu speichern und die Rückholfeder anschließend zur Entriegelung freizugeben, so daß das Sperrelement nur federangetrieben schnell in die Ent riegelungsposition springt. Hierzu ist zwischen Antrieb und Sperrelement eine Steuerkontur vorgesehen, welche eine entsprechend sprunghafte Bewegung des federbeaufschlagten Sperrelementes in die Entriegelungsposition ermöglicht.
• Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das als Sperrbolzen ausgebildete Sperrelement über einen Schwenkhebel verschoben, der durch eine vorgespannte Drehfeder in Entriegelungsrichtung gedrückt wird. Zum Verriegeln der Lenkspindel wird ein von dem elektromechanischen Antrieb bewegter Nocken z.B. um 180° von einer oberen Position in eine untere Position gedreht. Dabei drückt er den Schwenkhebel und damit den Sperrbolzen gegen die vorgespannte Rückholfeder nach unten. Beim Zurückdrehen des Nockens wird dieser über eine Schräge in der Steuerkontur des schwenkbaren Hebels gegen eine Druckfeder zurückgedrückt, so daß er den Schwenkhebel freigibt und dieser dann in die obere, entriegelte Position springt und dabei den Sperrbolzen mitnimmt.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
• 1 die perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsge mäßen Vorrichtung mit einem Sperrbolzen, der von einem Schwenkhebel verschoben wird, welcher über einen Steuernocken mit einem elektromechanischen Antrieb verbunden ist;
• 2 eine schematische Darstellung des in 1 mit 4 bezeichneten Schwenkhebels;
• 3 eine weitere perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten und in einem Gehäuse befindlichen erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei sich der Sperrbolzen in seiner Entriegelungsstellung befindet;
• 4 eine 3 entsprechende Ansicht, wobei sich der Sperrbolzen in seiner Verriegelungsstellung befindet;
• 5 die schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung, wobei sich der Sperrbolzen in seiner Entriegelungsstellung befindet und durch einen drehbar angeordneten Nocken verschiebbar ist und
• 6 eine 5 entsprechende Ansicht, wobei sich der Sperrbolzen in seiner Verriegelungsstellung befindet.
• In 1 ist mit 1 eine Vorrichtung zur Ver- und Entriegelung der Lenkspindel 2 einer Lenkeinrichtung eines Fahrzeuges bezeichnet. Dabei ist das die Vorrichtung 1 umgebende Gehäuse aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfaßt ein als Sperrbolzen ausgebildetes Sperrelement 3, welches über einen Schwenkhebel 4 mit einem elektromechanischen Antrieb 5 in Wirkverbindung steht. Der Schwenkhebel 4 und der Sperrbolzen 3 sind kraftschlüssig in an sich bekannter Weise über eine Feder 6 verbunden, die in der Verriegelungsposition des Sperrbolzens 3 diesen federbelastet in die durch benachbarte Zähne 7, 8 gebildete Ausnehmung 9 eines auf der Lenkspindel 2 befestigten Zahnkranzes 10 drückt.
• Die Vorrichtung 1 enthält ferner eine Rückholfeder 11, die sich einerseits an dem Schwenkhebel 4 und andererseits an dem Gehäuse 12 der Vorrichtung 1 abstützt (3 und 4).
• Der elektromechanische Antrieb 5 umfaßt einen Elektromotor 13, der über zwei Zahnräder 14, 15 eine Trommel 16 dreht, in welcher ein von einer Druckfeder 17 beaufschlagter Steuernocken 18 längsverschiebbar gelagert ist. Dieser Steuernocken greift mit seiner der Druckfeder abgewandten Seite in eine Steuerkontur 19 des Schwenkhebels 4 ein (2).
• Mit Hilfe 2 wird nachfolgend die Wirkungsweise der in den 1–4 dargestellten Vorrichtung 1 erläutert. Dabei möge sich der Sperrbolzen 3 zunächst in seiner Entriegelungsposition befinden (vgl. auch 3). Der Steuernocken 18 befindet sich in einer oberen Position (Ausgangsposition). Wird der Elektromotor 13 nun aktiviert, um die Lenkspindel 2 zu verriegeln, so wird die Trommel 16 entgegen dem Uhrzeigersinn um 180° gedreht. Dabei drückt der Steuernocken 18 gegen eine obere Anschlagkante 20 der Steuerkontur 19 des Schwenkhebels 4 und verschwenkt diesen um die Achse 21. Gleichzeitig gleitet der Steuernocken 18 entlang der oberen Anschlagkante 20 nach außen.
• Nach Erreichen seiner am weitesten außenliegenden Position 22 wird der Steuernocken 18 über eine nach unten gerichtete schräge Fläche 23 auf eine untere Anschlagkante 24 verschoben. Beim Erreichen dieser Anschlagkante befindet sich der Sperrbolzen 3 in seiner Verriegelungsposition (4) und der Elektromotor 13 wird durch Betätigung eines Schalters 25 abgeschaltet.
• Soll die Lenkspindel 2 entriegelt werden, so wird der Elektromotor 13 entsprechend aktiviert und die Trommel 16 dreht sich zurück (d.h. im Uhrzeigersinn). Dabei wird der Steuernocken 18 zunächst etwas entlang der unteren Anschlagkante 24 nach außen verschoben und verliert im Bereich einer nach unten gerichteten weiteren schrägen Fläche 26 den Eingriff mit der Steuerkontur 19. Der Schwenkhebel 4 schnellt dann durch die Rückholfeder 11 angetrieben in die entriegelte Position. Die Trommel dreht sich anschließend weiter im Uhrzeigersinn, bis der Steuernocken 18 in die Steuerkontur 19 eingefallen ist und seine Ausgangsposition wieder erreicht hat.
• Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann zur Erzielung einer entsprechenden Vorspannung der Rück holfeder der elektromechanische Antrieb beispielsweise einen drehbaren Nocken ansteuern, welcher bei seiner rotierenden Bewegung auf das Sperrelement einwirkt und dieses verschiebt oder verschwenkt. Die Steuerkontur, mit welcher der Nocken auf das Sperrelement einwirkt, kann dabei derart gewählt werden, daß sich der Nocken sowohl zur Verriegelung als auch zur Entriegelung der Lenkspindel in der gleichen Richtung bewegt. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in den 5 und 6 schematisch dargestellt.
• Dabei ist in den 5 und 6 mit 27 das Gehäuse einer entsprechenden Verriegelungsvorrichtung bezeichnet, in dem von einem nicht dargestellten elektromechanischen Antrieb über eine Nockenwelle 28 ein Nocken 29 drehbar gelagert ist. An dem Nocken 29 stützt sich ein Sperrbolzen 30 ab. Zwischen einem an dem Sperrbolzen 30 angeordneten Abstützelement 31 und dem Gehäuse 27 ist eine Rückholfeder 32 angeordnet. An dem nockenseitigen Ende des Sperrbolzens 30 ist ein Pufferteil 33 (z.B. aus Hartgummi) befestigt.
• Soll das Sperrelement von seiner in 5 dargestellten Entriegelungsposition in seine Verriegelungsposition verschoben werden, so wird der entsprechende elektromechanische Antrieb aktiviert und der Nocken 29 dreht sich in Richtung des Pfeiles 34. Aufgrund der Steuerkontur des Nockens 29 wird das Sperrelement in eine entsprechende Ausnehmung der Lenkspindel verschoben. Gleichzeitig wird die Rückholfeder 32 gespannt.
• Sobald der Nocken 29 die in 6 dargestellte Position erreicht hat, schaltet der entsprechende elektromechanische Antrieb ab. Der Sperrbolzen 30 befindet sich in seiner Verriegelungsposition.
• Soll der Sperrbolzen 30 anschließend wieder in seine Entriegelungsposition verschoben werden, so wird der Nocken 29 mittels des elektromechanischen Antriebes in Richtung des Pfeiles 34 weitergedreht. Sobald der Sperrbolzen 30 die nach innen gerichtete, steil abfallende Fläche 35 der Steuerkontur des Nockens 29 erreicht hat, wird er durch die Rückholfeder 32 in die in 5 dargestellte Ausgangsstellung gedrückt.
• Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann auch derart abgewandelt werden, daß sich der Nocken bei Aktivierung des elektromechanischen Antriebes von seiner in 5 dargestellten Ausgangsstellung jeweils um 360° dreht und der Sperrbolzen 30 bei der in 6 wiedergegebenen Stellung des Nockens durch ein z.B. federbeaufschlagtes Sperrelement (nicht dargestellt) in seiner Verriegelungsposition gehalten wird. Zur Entriegelung muß dann das Sperrelement z.B. durch eine elektromagnetische Einrichtung aus seiner Sperrstellung verschoben bzw. verschwenkt werden, so daß die Rückholfeder 32 den Sperrbolzen 30 wieder in seine Ausgangsstellung drücken kann.

1

Vorrichtung

2

Lenkspindel

3

Sperrelement, Sperrbolzen

4

Schwenkhebel

5

elektromechanischer Antrieb

6

Feder

7, 8

Zähne

9

Ausnehmung

10

Zahnkranz

11

Rückholfeder, Drehfeder

12

Gehäuse

13

Elektromotor

14, 15

Zahnräder

16

Trommel

17

Druckfeder

18

Steuernocken

19

Steuerkontur

20

obere Anschlagkante

21

Achse

22

außenliegende Position

23

schräge Fläche

24

untere Anschlagkante

25

Schalter

26

schräge Fläche

27

Gehäuse

28

Nockenwelle

29

Nocken

30

Sperrelement, Sperrbolzen

31

Abstützelement

32

Rückholfeder

33

Pufferteil

34

Pfeil

35

Fläche

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Ver- und Entriegelung der Lenkspindel (2) einer Lenkeinrichtung eines Fahrzeuges, bei der die Verriegelung der Lenkspindel (2) mit Hilfe eines durch einen elektromechanischen Antrieb (5) von einer Ent- in eine Verriegelungsposition bewegten Sperrelementes (3; 30) erfolgt, wobei die Vorrichtung (1) eine auf das Sperrelement (3; 30) wirkende Rückholfeder (11; 32) umfaßt, die derart angeordnet ist, daß sie bei der Verriegelung der Lenkspindel (2) vorgespannt und zur Betätigung des Sperrelementes (3; 30) bei dem Entriegelungsvorgang der Lenkspindel (2) herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder (11; 32) derart ausgelegt ist, daß das Sperrelement (3; 30) im wesentlichen nur durch die Rückholfeder (11; 32) in seine Entriegelungsposition gedrückt wird, wobei zwischen Antrieb (5) und dem Sperrelement (3; 30) eine Steuerkontur (19) vorgesehen ist, die eine sprunghafte Verschiebung des durch die Rückholfeder (11; 32) beaufschlagten Sperrelementes (3; 30) in die Entriegelungsposition ermöglicht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (3) über einen Schwenkhebel (4) mit dem elektromechanischen Antrieb (5) verbunden und die auf das Sperrelement (3) wirkende Rückholfeder (11) an dem Schwenkhebel (4) angreift.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder (11) als Drehfeder ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (4) mit einer Steuerkontur (19) versehen ist, an der sich ein durch den elektromechanischen Antrieb (5) verschwenkbarer federbelasteter Steuernocken (18) abstützt, derart, daß zur Bewegung des Sperrelementes (3) in seine Verriegelungsstellung der Steuernocken (18) nach Aktivierung des elektromechanischen Antriebes (5) gegen eine obere Anschlagkante (20) der Steuerkontur (19) des Schwenkhebels (4) drückt und den Schwenkhebel mit nimmt und dabei entlang der Anschlagkante (20) zunächst nach außen und dann über eine nach unten gerichtete und in Richtung des Steuernockens (18) abfallende schräge Fläche (23) auf eine untere Anschlagkante (24) gleitet, und daß bei Aktivierung des elektromechanischen Antriebes (5) zur Betätigung des Sperrelementes (3) in seine Entriegelungsstellung der Antrieb (5) den Steuernocken (18) zurückschwenkt und über eine nach unten gerichtete weitere schräge Fläche (26) der Steuerkontur (19) gelangt und durch den Druck der Rückholfeder (11) aus der Steuerkontur (19) herausgleitet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (3) und der Schwenkhebel (4) kraftschlüssig über eine Feder (6) miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Nockenantrieb mit Nocken (29) umfaßt, an dessen äußeren Steuerkontur sich das Sperrelement (30) mit seiner Rückseite abstützt, daß die Steuerkontur des Nockens (29) derart ausgebildet ist, daß der Nocken das Sperrelement gegen den Druck einer Rückholfeder (32) von der Ent- in die Verriegelungsposition verschiebt und daß die Steuerkontur eine steil abfallende Fläche 35 aufweist, derart, daß bei einer Drehung des Nockens über die Verriegelungsposition hinaus der Sperrbolzen (30) außer Eingriff mit der Steuerkontur des Nockens (29) gelangt und durch die Rückholfeder (32) in seine Ausgangslage gedrückt wird.