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Die
Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Derartige
Verriegelungseinrichtungen dienen als Lenkungsverriegelung zum Verriegeln
bzw. zum mechanischen Blockieren der Lenkradwelle bzw. der Lenksäule
in einem Kraftfahrzeug oder einem Nutzfahrzeug, um den Diebstahlschutz
zu erhöhen. Sie werden insbesondere bei Betätigung
des Zündschlosses im Kraftfahrzeug ver- und/oder entriegelt. Anstelle
der Lenkradwelle in der Lenkradsäule kann auch ein sonstiges
funktionsrelevantes Bauteil, beispielsweise der Getriebeschalthebel
o. dgl., verriegelbar sein.
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In
Kraftfahrzeugen kann anstelle eines mechanischen Zündschlosses
ein elektronisches Zündschloß verwendet werden.
Zur näheren Ausgestaltung eines elektronischen Zündschlosses
wird auf die
DE 44
34 587 A1 verwiesen.
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Bei
einem elektronischen Zündschloß kann auch die
Lenkungsverriegelung durch einen Elektromotor angetrieben werden.
Der Elektromotor wird nur dann zur Entriegelung betrieben, wenn
die codierten Daten des elektronischen Schlüssels richtig
sind. Es handelt sich bei einer derartigen Lenkungsverriegelung
um eine sogenannte elektrische und/oder elektronische Lenkungsverriegelung.
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Eine
derartige Verriegelungseinrichtung besitzt einen zwischen einer
ersten und einer zweiten Position bewegbaren Sperrbolzen zur Verriegelung des
funktionsrelevanten Bauteils. Der Sperrbolzen ist in der ersten
Position in blockierenden Eingriff mit dem Bauteil bringbar und
steht in der zweiten Position außer Eingriff mit dem Bauteil.
Ein Elektromotor, der durch Anlegen von elektrischer Spannung in
der jeweiligen Drehrichtung betrieben wird, dient für den Antrieb
des Sperrbolzens. Bei herkömmlichen Verriegelungseinrichtungen
wird ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor als Elektromotor
verwendet.
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Wie
erwähnt, besitzen moderne Kraftfahrzeuge bzw. Nutzfahrzeuge
eine elektrische und/oder elektronische Lenkungsverriegelung, welche
die Lenkung mechanisch blockiert. Eine Sicherheitsfunktion ist,
daß während der Fahrt die Lenkungsverriegelung
nicht verriegelt wird. Die Einstufung dieser Funktion ist nach der
Norm ISO 26262 ASIL D. Insbesondere darf ein zweifacher
Fehler dabei nie zum Verriegeln führen. Durch die Verwendung
eines einfachen Gleichstrommotors für die elektrische Lenkungsverriegung
kann ein Kurzschluss an einem Motorkontakt mit der Spannungsversorgung
und ein Kurzschluss an dem zweiten Motorkontakt gegen Masse jedoch
ein Verriegeln verursachen. Es würde somit ein zweifacher
Fehler in diesem Fall zum ungewollten Verriegeln führen,
womit die Sicherheit für das Kraftfahrzeug beeinträchtigt
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Hinblick auf die Sicherheitsanforderungen, insbesondere
unter Berücksichtigung der durch die Norm ISO 26262 gestellten
Anforderungen, verbesserte Verriegelungseinrichtung zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Verriegelungseinrichtung
durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung
besteht der Elektromotor aus einem bürstenlosen Elektromotor,
insbesondere einem bürstenlosen Gleichstrommotor. Es erfolgt
also eine Umsetzung des Ver- und/oder Entriegelns durch einen bürstenlosen
Motor bei einer elektronischen Lenkungsverriegelung. Insbesondere
ist darauf hinzuweisen, daß durch die Verwendung eines
büstenlosen Motors ein einfaches Anlegen von Gleichstrom
nicht zu einem Drehen des Motors führt. Vielmehr kann sich
der bürstenlose Motor nur durch ein gezieltes Ansteuern bewegen.
Vorteilhafterweise kann daher die Fehlerwahrscheinlichkeit gegenüber
bisherigen Verriegelungseinrichtungen erheblich reduziert werden.
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Bürstenlos
kommutierende Gleichstrommotoren, sogenannte BLDC(Brushless Direct
Current)-Motoren, bei denen keine Kohlebürsten vorhanden
sind und somit keine galvanische Verbindung zwischen dem Stator
und dem Rotor besteht, besitzen wenigstens eine Statorwicklung und
einen Rotor mit wenigstens einem Permanentmagnet. In der Statorwicklung
wird ein Drehfeld erzeugt, durch das die Bewegung des Rotors über
eine Wechselwirkung mit dem Permanentmagneten herbeigeführt
wird. Mit anderen Worten, das Magnetfeld des Rotors hat das Bestreben,
dem Drehfeld in der Statorwicklung zu folgen, womit sich der Rotor
mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit wie das Drehfeld
in der Statorwicklung bewegt. Der Vorteil solcher BLDC-Motoren besteht
darin, daß keine Kohlebürsten benötigt
werden, die verschleißen, Wärme entwickeln und
Störungen verursachen können. Vielmehr ergibt
sich durch die Verwendung eines BLDC-Motors die Möglichkeit
eines sehr zuverlässigen und wartungsarmen Betriebs der
Verriegelungseinrichtung.
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In
weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung
steht eine elektrische und/oder elektronische Steuerschaltung, die
zur Ansteuerung des Elektromotors für dessen Betrieb dient,
indem das entsprechende Drehfeld in der Statorwicklung erzeugt wird,
mit dem Elektromotor in Verbindung. Zweckmäßigerweise
läßt sich die Steuerschaltung für den
Elektromotor in die Verriegelungseinrichtung oder sogar in den Elektromotor selbst
integrieren, so daß eine sehr kompakte sowie äußerst
diebstahlsicher ausgestaltete Verriegelungseinrichtung geschaffen
ist. Zwecks Einsparung von Bauteilen kann in einfacher Ausgestaltung
die Steuerschaltung einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller
o. dgl. umfassen.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß
- – eine Einsparung anderer
Bauteile, beispielsweise der bisher notwendigen Relais oder Leistungshalbleiter
zum Anlegen der elektrischen Spannung an den Elektromotor, im Steuergerät
für die Verriegelungseinrichtung sowie
- – eine Vereinfachung des Layouts für die Spannungszuführung
zum Elektromotor
erreicht wird. Außerdem ist kein
besonderer Schutz vor Kurzschlüssen für die Verriegelungseinrichtung notwendig.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen
und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird
im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die
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Fig.
eine Verriegelungseinrichtung für die Lenkradsäule
eines Kraftfahrzeugs in schematischer Art.
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In
der Fig. ist eine Verriegelungseinrichtung 1 für
ein Kraftfahrzeug mit einem zwischen einer ersten und einer zweiten
Position bewegbaren Sperrbolzen 2 zur Verriegelung eines
funktionsrelevanten Bauteils 3 zu sehen. Bei dem funktionsrelevanten
Bauteil handelt es sich hier um die Lenkradwelle 3 in der
Lenkradsäule des Kraftfahrzeugs. Der Sperrbolzen 2 ist
in der ersten Position in blockierenden Eingriff mit dem Bauteil 3 bringbar,
indem der Sperrbolzen 2 in eine Aussparung 4 an
der Lenkradwelle 3 eingreift. In der zweiten Position steht
der Sperrbolzen 2 außer Eingriff mit dem Bauteil 3,
wobei der Sperrbolzen 2 aus der Aussparung 4 herausgezogen
ist. Ein Elektromotor 5 dient für den Antrieb
zur Bewegung des Sperrbolzens 2 zwischen der ersten sowie
der zweiten Position gemäß dem Richtungspfeil 7.
Der Elektromotor 5 besteht aus einem bürstenlosen
Elektromotor, und zwar einem bürstenlosen Gleichstrommotor.
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Mit
dem bürstenlosen Elektromotor 5 steht eine elektrische
und/oder elektronische Steuerschaltung 6 in Verbindung.
Die Steuerschaltung 6 dient zur Ansteuerung des bürstenlosen
Elektromotors 5 für dessen dementsprechenden Betrieb,
um den Sperrbolzen 2 in die Aussparung 4 hineinzubewegen
oder den Sperrbolzen 2 aus der Aussparung 4 herauszubewegen.
Die Steuerschaltung 6 wird hierfür von einer im
Kraftfahrzeug befindlichen übergeordneten Steuereinheit,
beispielsweise dem elektronischen Zündschloß,
entsprechend angesteuert. Zwecks einfacher Ausgestaltung kann die
Steuerschaltung 6 einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller
o. dgl. aufweisen.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen
Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche
definierten Erfindung. So kann eine derartige Verriegelungseinrichtung 1 nicht
nur an der Lenkradsäule sondern auch an einem sonstigen
funktionsrelevanten Betriebsaggregat des Kraftfahrzeugs Verwendung
finden. Bei einem solchen Betriebsaggregat kann es sich beispielsweise
um den Getriebeschalthebel, um den Wählhebel für
ein Automatikgetriebe, um den Anlasser o. dgl. handeln.
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- 1
- Verrieglungseinrichtung
- 2
- Sperrbolzen
- 3
- Bauteil/Lenkradwelle
- 4
- Aussparung
(an der Lenkradwelle)
- 5
- (bürstenloser)
Elektromotor
- 6
- (elektrische/elektronische)
Steuerschaltung
- 7
- Richtungspfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ISO 26262
ASIL D [0006]
- - ISO 26262 [0007]