专利名称：用于锁定机动车转向轴的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锁定机动车转向轴的装置，其通过与转向轴的锁槽协同作用的锁定插销抵抗旋转，借助于一个可以通过电动马达来回旋转并且与一个旋转位置探测器协同作用的控制件，该锁定插销可以在一个锁定位置和一个释放位置之间来回地移动。
这种用于锁定机动车的转向轴以至它不再能够旋转的装置以各种形式为人公知。
在一种用于抵抗旋转锁定机动车转向轴的此类已知装置中，控制件具有一个与通过一个螺旋压缩弹簧推入转向轴锁定位置的锁定插销协同作用的偏心轮，并且该控制件以一种固定的、抵抗相对旋转的方式连接到一个位于电动马达下游的减速传动装置的输出齿轮上。控制件的这两个分别与锁定插销的转向轴锁定位置和转向轴释放位置相关的旋转位置借助于两个非接触式开关或两个微开关来确定，减速传动装置的输出齿轮与这两个开关协同作用，并且这些开关是一个电子控制电路的一部分，电动马达、报警装置以及机动车发动机的点火和启动都通过该电路控制，如果锁定插销离开锁定位置到释放位置出现不正确的运动所述报警装置就起作用(美国专利4643009)。
在另一种用于抵抗旋转、锁定机动车转向轴的此类已知装置中，控制件具有一个用于移动锁定插销的螺旋延伸的外部凸轮，并且该插销平行于控制件的旋转轴线延伸。该控制件在锁定插销远离转向轴的端部后面具有与安装在电动马达输出轴上的蜗杆啮合的圆周齿。在其面向凸轮和锁定插销一侧的圆周齿旁边，该控制件与一个电气限位开关协同作用用以在旋转一周之后止动控制件(德国专利申请DE-A10022830)。
在另外两种用于抵抗旋转、锁定机动车转向轴的上述一般类型已知装置中，控制件设置有一个用于移动锁定插销的螺旋延伸的内部或外部凸轮，该锁定插销相对于控制件的旋转轴线同轴或平行设置，并且该控制件也设置有圆周齿，这些齿与安装在电动马达输出轴上的蜗杆或者位于电动马达下游的齿轮传动装置的输出齿轮相啮合。在一种装置中，在控制件的圆周齿和另一端之间，用于检测控制件的各旋转位置的电气限位开关绕控制件的旋转轴线分布，这些开关通过控制件上相应的凸轮来触发。在另一种装置中，在控制件的圆周齿和外部凸轮之间，用于检测控制件的各旋转位置的电气开关元件(双投开关和/或微开关)绕控制件的旋转轴线分布，并且通过控制件上合适的凸轮触发。还设置了一个用于检测锁定插销的转向轴释放位置的电气开关元件(双投开关和/或微开关)，它通过一个由控制件移动并且当位于释放位置时用于固定锁定插销的固定元件来触发。(德国专利申请DE-A10133408)。
还有多种通过与转向轴的锁槽协同作用的锁定插销抵抗旋转、用于锁定机动车转向轴的其它装置也为人公知。锁定插销可以借助于一个可以通过电动马达来回旋转的控制件在一个锁定位置和一个释放位置之间来回地移动，而锁定插销与一个或多个用于检测锁定插销位置的探测器协同作用。可以设置三个非接触式开关(磁场传感器，具体地说为霍尔传感器、光传感器)用于检测锁定插销的释放位置或锁定位置或锁前位置(德国专利DE-C19809295)。可以设置一个霍尔传感器用于检测锁定插销的释放位置(德国专利DE-C19906267和DE-C19924835)，或者可以设置两个霍尔传感器用于检测锁定插销的释放位置、或者锁定位置和释放位置(德国专利DE-C19929435)，或者可以设置一个电开关用于检测锁定插销的释放位置(德国专利DE-C10109609和DE-C10121714)。
本发明的目的是提供一种开头所述类型的装置，它确保了可靠地确定锁定插销的转向轴释放位置，同时可以小心而准确地触发旋转位置探测器，并且提供一种需要相对很小空间的紧凑结构。
根据本发明，该目的可通过权利要求1中特征部分所述的特征而达到。本发明装置的有利改进公开于余下的权利要求中。
下面将结合附图以实例说明根据本发明用于抵抗旋转锁定机动车转向轴的装置的一个优选实施例。其中
图1是一个沿图2中线I-I的纵向剖视图，其中锁定插销位于其锁定位置；图2是一个沿图1中箭头II方向的视图，没有外壳、壳盖和印刷电路板并且没有转向轴；图3是一个沿图1中箭头III方向的视图，没有壳盖和印刷电路板但是带有管形转向轴壳；图4是一个沿图5中线IV-IV的纵向剖视图，其中锁定插销位于其释放位置；图5是一个沿图4中箭头V方向的视图，没有外壳、壳盖和印刷电路板并且没有转向轴；图6是一个沿图4中箭头VI方向的视图，没有壳盖和印刷电路板但是带有管形转向轴壳；图7是一个沿图8中线VII-VII的纵向剖视图，其中锁定插销位于锁前位置；图8是一个沿图7中箭头VIII方向的视图，没有外壳、壳盖和印刷电路板并且没有转向轴；图9是一个沿图7中箭头IX方向的视图，没有壳盖和印刷电路板但是带有管形转向轴壳；图10是一个以透视图显示的沿图4中箭头VI方向的视图，没有外壳、壳盖和印刷电路板并且没有转向轴；图11是设置有螺旋凹槽的控制件侧面的一个透视图12是设置有螺旋筋的控制件侧面的一个透视图。
用于抵抗旋转锁定机动车转向轴1的所示装置包括一个与固定到转向轴1上的锁定衬套4的凹槽形锁槽3协同作用的单件式锁定插销2。转向轴1和锁定衬套4由一个管形外壳5包围，该外壳带有一个用于锁定插销2的孔。
锁定插销2具有矩形横截面并且被可轴向移动地支撑在外壳7中相应横截面的孔6中。孔6的两个更宽的侧面8、9各自在垂直于转向轴1和与转向轴同轴的管形外壳5的公共纵向轴线10的平面内延伸。在远离孔6的一侧，外壳7设置有一个由盖子11封闭的安装口12，并且外壳7固定到管形外壳5上。
锁定插销2可以在图1、2和3中所示的锁定位置和图4、5和6中所示的释放位置之间来回移动，其中在锁定位置，它的端部13面向转向轴1，插销啮合锁定衬套4的一个锁槽3以至于转向轴1不能够旋转，而在释放位置，锁定插销2的端部13不啮合锁定衬套4的任何锁槽3，并且释放转向轴1用于旋转。
一个控制件15被用于使锁定插销2轴向移动进入释放位置并沿相反方向进入锁定位置，该控制件可以通过旋转方向可以反向的电动马达14来回旋转，控制件15形成为一个在一侧16与锁定插销2协同作用而在另一侧17与一个旋转位置探测器18协同作用的圆盘，并且该控制件具有与电动马达14驱动的蜗杆20啮合的圆周齿19。
在锁定插销2面向壳盖11的一侧，控制件15靠近锁定插销2远离转向轴1的端部21设置，并且在外壳7中可旋转地支撑在外壳7的一个柱形凸起22上面，该凸起与控制件15的中心轴承孔23接合并且垂直于引导锁定插销2的外壳7的孔6的两个更宽侧面8、9延伸。控制件15通过壳盖11上具有比柱形凸起22更大直径的柱形凸起24轴向固定在柱形凸起22上。
在邻近锁定插销2的一侧16上，控制件15设置有一个螺旋凹槽25，该凹槽绕控制件15的轴承孔23旋绕并且与一个从锁定插销2侧向伸出的柱形销26啮合，以至于当控制件15沿一个方向或另一个方向旋转时锁定插销2径向相对于由外壳凸起22确定的控制件15的旋转轴线分别沿一个方向或另一个方向轴向移动。
圆柱销26可轴向移动地支撑在设置于锁定插销2远离转向轴的端部21中的一个柱形孔27中，并且由设置于孔27中的螺旋压缩弹簧28沿着朝向控制件15的方向推动。控制件15具有一个斜面31，该斜面以后面所述的方式与销26协同作用，并且从螺旋凹槽25的底部29升高至控制件15面向锁定插销2的平面30，该斜面沿螺旋凹槽25延伸并且始于螺旋凹槽25底部29的一点32，后面将进行说明。锁定插销2被螺旋压缩弹簧33沿着朝向转向轴1的方向推动，该弹簧一端支撑在锁定插销2的台肩34上，另一端支撑在外壳7的台肩35上。
与控制件15的圆周齿19啮合的蜗杆20固定在电动马达14的输出轴36上面。电动马达14靠近锁定插销2设置于外壳7中，以至于它的输出轴36平行于锁定插销2的两个更窄的侧面37、38延伸。
为了检测控制件15对应于锁定插销2释放位置的旋转位置和控制件15对应于锁定插销2锁定位置的旋转位置，控制件15在远离锁定插销2的一侧17上设置有一个伸出的螺旋筋39，该筋绕控制件15的轴承孔23旋绕，并且与旋转位置探测器18协同作用。还设置了一个额外探测器40，锁定插销2与其协同作用用于检测锁定插销释放位置。与额外探测器40一样，旋转位置探测器18设置在一个印刷电路板41上面，该电路板固定在外壳7中并且平行于壳盖11延伸。
控制件15的螺旋筋39通过一个双臂枢轴杠杆42与旋转位置探测器18协同作用。枢轴杠杆42绕平行于外壳凸起22延伸的轴线43枢轴支撑在外壳7中。在其靠近控制件15的端部44，该枢轴杠杆具有一个平行于枢轴线43延伸的凸起45，控制件15的螺旋筋39与该凸起协同作用，并且该枢轴杠杆由一个螺旋扭转弹簧46偏压以至于凸起45靠在螺旋筋39上。螺旋扭转弹簧46设置在枢轴杠杆42的枢轴线43上并且一个支腿47支撑在枢轴杠杆42上而另一个支腿48支撑在外壳7的凸起49上。
控制件15的螺旋筋39延伸越过控制件15超过360°的旋转角度，并且具有三个与控制件15的轴承孔23同心并且具有不同曲率半径的圆形段部分50、51、52和两个基本上平直的部分53、54。两个平直部分53、54用于枢轴转动枢轴杠杆42。一个平直部分53将具有最小曲率半径的圆形段部分50连接到具有中等曲率半径的圆形段部分51。另一个平直部分54将具有中等曲率半径的圆形段部分51连接到具有最大曲率半径的圆形段部分52。
旋转位置探测器18包括一个具有触发元件56的电气复位开关55。枢轴杠杆42通过一个L形滑块57与触发元件56协同作用，该滑块可以沿与复位开关55的触发元件56相同的方向在外壳7上的U形导轨58中移动。滑块57设置有一个柱形凸起59，该凸起平行于枢轴杠杆42的枢轴线43延伸并且与一个形成为一个倒置浅V形的横向狭槽60啮合，该狭槽设置在枢轴杠杆42远离控制件15的螺旋筋39的端部61中。
额外探测器40同样由一个具有触发元件63的电气复位开关62形成。触发元件63可以沿着与锁定插销2相同的方向移动。锁定插销2的一个销形侧向凸起64与触发元件63协同作用。
在其枢轴线43及其远离控制件15的螺旋筋39的端部61之间，枢轴杠杆42设置有一个板形的额外凸起65，该凸起平行于枢轴线43延伸并且用于将锁定插销2固定在它的释放位置。如图10中可以特别清楚地看到，枢轴杠杆42的凸起65此时与锁定插销2中的侧向凹槽66啮合，以至于锁定插销2被锁定在释放位置。
用于抵抗旋转锁定转向轴1的所述装置如下运行为了沿箭头A(图2)的方向将锁定插销2轴向移出图1、2和3的锁定位置，进入图4、5和6的释放位置，电动马达14被接通以至于它的输出轴36通过蜗杆20沿箭头B(图2、3)的方向旋转控制件15，并且锁定插销2位于控制件15的螺旋凹槽25中的销26移动越来越接近控制件15的旋转轴线22以及轴承孔23。同时，控制件15的螺旋筋39使枢轴杠杆42沿箭头C的方向枢轴转动离开图3中所示的位置并且进入图6中所示的位置，具体地说，为了切断电气复位开关55，最初经由内部平直部分53离开图3的位置并进入中间位置，此时滑块57的凸起59位于枢轴杠杆42的横向狭槽60的中间顶点67上，此后为了再次接通电气复位开关55并且使枢轴杠杆42的凸起65进入锁定插销2的凹槽66中以至于锁定插销2被固定在它的释放位置，经由外部平直部分54离开中间位置进入图6的位置。当到达释放位置时，锁定插销2及其凸起64与额外电气复位开关62的触发元件63接合，并且锁定插销2接通复位开关62。
为了沿箭头D(图5)的方向将锁定插销2轴向移出图4、5和6的释放位置，进入图1、2和3的锁定位置，电动马达14被接通以至于它的输出轴36通过蜗杆20沿箭头E(图5、6)的方向旋转控制件15，并且锁定插销2位于控制件15的螺旋凹槽25中的销26移动越来越远离控制件15的旋转轴线22以及轴承孔23。同时，控制件15的螺旋筋39使枢轴杠杆42沿箭头F的方向枢轴转动离开图6中所示的位置并且进入图3中所示的位置，具体地说，为了移动枢轴杠杆42的凸起65离开锁定插销2的凹槽66并且释放锁定插销2，并且为了切断电气复位开关55，首先经由外部平直部分54离开图6中的位置并进入中间位置，此时滑块57的凸起59位于枢轴杠杆42的横向狭槽60的中间顶点67上。此后，为了再次接通电气复位开关55，内部平直部分53枢轴转动枢轴杠杆42离开中间位置进入图3的位置。当锁定插销2离开释放位置时，锁定插销2及其凸起64释放额外电气复位开关62的触发元件63，并且复位开关62被再次切断。
当控制件15沿箭头E的方向旋转时，没有转向轴1或其锁定衬套4的锁槽3位于单件式锁定插销2或其向转向轴延伸的端部13的对面，锁定插销2或其端部13就不能进入锁槽3中，并且锁定插销2不能移动进入其锁定位置，而是只进入图7、8和9的锁前位置。锁定插销2沿箭头D方向轴向移动并且一到达该锁前位置，锁定插销2的销26就会将其自由端靠在控制件15的螺旋凹槽25底部29的点32处。当沿箭头E的方向进一步旋转控制件15时，销26及其位于控制件15的斜面31上的自由端就滑动到控制件15朝向锁定插销2的平面30上，因此导致销26抵抗螺旋压缩弹簧28的作用返回到锁定插销2的孔27中，并且离开控制件15的螺旋凹槽25，以至于控制件15可以沿箭头E的方向向前旋转直到它到达对应于锁定插销2锁定位置的位置上，如图7、8和9中所示。
当转向轴1及锁定衬套4旋转离开图7、8和9的位置进入图1、2和3中锁定衬套4的一个锁槽3与锁定插销2的相邻端部13对齐的位置时，在其螺旋压缩弹簧33的作用下，单件式锁定插销2很容易从图7、8和9的锁前位置到达图1至3的锁定位置。因为锁定插销2的销26及其自由端在控制件15的平面30上滑动并且最终被其螺旋压缩弹簧28向前推离锁定插销2的孔27而与控制件15的螺旋凹槽25进入啮合。
两个电复位开关55、62与一个电气或电子控制电路相连，该电路用于控制，例如电动马达14、光学和/或声学报警装置以及设置有抵抗旋转用于锁定转向轴1的装置的机动车的发动机的点火和启动等，当锁定插销2离开锁定位置进入释放位置出现不正确的运动和/或锁定插销2离开释放位置进入锁定位置出现不正确的运动时，所述报警装置就将起作用。
在用于抵抗旋转锁定转向轴1的所述装置中，锁定插销2的释放位置由旋转位置探测器18和额外探测器40重复并因此而可靠地检测。旋转位置探测器18和额外探测器40或两个电复位开关55、62被沿着各触发元件56或63移动的方向非常小心，即非常准确地触发，这相对延长了使用寿命。借助于螺旋筋39或螺旋筋39的两个平直部分53、54，旋转位置探测器18或电复位开关55的触发在控制件15的各旋转位置上非常准确地进行，也就是说在非常狭窄的旋转位置波动范围内进行，其中两个平直部分的方位使得它们在控制件15相对很小的旋转角度上引起枢轴杠杆42相对很长的运动距离。该装置以非常紧凑的结构以及需要相对很小的空间为特征。
从图11和12中可以特别清楚地看到，盘形控制件15相对较薄，因此允许图1至10中用于抵抗旋转锁定转向轴1的装置具有特别紧凑的结构并需要相对很小的空间，其中控制件15的圆周齿19和两个平面30、68在圆周齿19的任一侧，即在设置有螺旋凹槽25的控制件15的一侧16及其设置有伸出螺旋筋39的控制件15的一侧17，平行于彼此延伸。印刷电路板41与锁定插销2之间的间隙可以很小并且外壳7可以保持相对细长。
此外，控制件15使得有可能使电动马达14接近锁定插销2以至于它的输出轴36平行于锁定插销2延伸，而蜗杆20啮合控制件15的圆周齿19，考虑到外壳7以及因此如图1至10中所示用于抵抗旋转锁定转向轴1的装置获得最小可能的尺寸，这也很有利。
当然有可能对所示和所述的实施例进行修改。例如，控制件15并非必须借助于蜗杆20驱动；一个由电动马达14驱动的齿轮也可以啮合控制件15相应结构的圆周齿19。另外，控制件15可以具有一个与旋转位置探测器18协同作用的螺旋凹槽，而不是伸出的螺旋筋39。旋转位置探测器18和额外探测器40可以包括非复位开关或非接触式开关(磁场传感器，具体地说为霍尔传感器、光传感器等)，而不是电气复位开关，具体地说即微开关。
权利要求
1.一种用于锁定机动车转向轴(1)的装置，其通过与转向轴(1)的锁槽(3)协同作用的锁定插销(2)抵抗旋转，通过一个可以通过电动马达(14)来回旋转并且与一个旋转位置探测器(18)协同作用的控制件(15)，该锁定插销可以在一个锁定位置和一个释放位置之间来回地移动，其特征在于，控制件(15)具有一个螺旋筋(39)或螺旋凹槽，该螺旋筋或螺旋凹槽绕控制件(15)的旋转轴线(22)旋绕，并且与旋转位置探测器(18)协同作用，用以检测控制件(15)对应于锁定插销(2)释放位置的旋转位置和控制件(15)对应于锁定插销(2)锁定位置的旋转位置；并且，为了检测锁定插销(2)的释放位置而设置有一个与锁定插销(2)协同作用的额外探测器(40)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，控制件(15)的螺旋筋(39)或螺旋凹槽延伸越过至少360°的控制件旋转角。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，控制件(15)的螺旋筋(39)或螺旋凹槽通过一个双臂枢轴杠杆(42)与旋转位置探测器(18)协同作用，所述枢轴杠杆的枢轴线(43)平行于控制件(15)的旋转轴线(22)延伸。
4.根据权利要求3结合权利要求2所述的装置，其特征在于，控制件(15)的螺旋筋(39)或螺旋凹槽具有三个与控制件(15)的旋转轴线(22)同心并且具有不同曲率半径的圆形段部分(50、51、52)和两个用于枢轴转动枢轴杠杆(42)的基本平直部分(53、54)，所述平直部分将具有最小曲率半径的圆形段部分(50)与具有中等曲率半径的圆形段部分(51)彼此连接，并且将具有中等曲率半径的圆形段部分(51)与具有最大曲率半径的圆形段部分(52)彼此连接。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，旋转位置探测器(18)是一个具有触发元件(56)的电气复位开关(55)，枢轴杠杆(42)通过一个滑块(57)与所述触发元件协同作用，所述滑块可以沿与复位开关(55)的触发元件(56)相同的方向移动。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，滑块(57)具有一个柱形凸起(59)，所述凸起(59)平行于枢轴杠杆(42)的枢轴线(43)延伸，并且与枢轴杠杆(42)远离控制件(15)的螺旋筋(39)或螺旋凹槽的端部(61)上的一个横向狭槽(60)啮合。
7.根据权利要求3、4、5或6所述的装置，其特征在于，枢轴杠杆(42)在其靠近控制件(15)的端部(44)具有一个凸起(45)，凸起(45)平行于其枢轴线(43)延伸，并且控制件(15)的螺旋筋(39)或螺旋凹槽与所述凸起(45)协同作用。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，枢轴杠杆(42)被弹性偏压以推动凸起(45)使其接触控制件(15)的螺旋筋(39)。
9.根据权利要求3至8中任一所述的装置，其特征在于，枢轴杠杆(42)设置有一个凸起(65)，所述凸起平行于其枢轴线(43)延伸并且与锁定插销(2)中的侧向凹槽(66)啮合，用以将锁定插销(2)锁定在其释放位置，插销(2)径向相对于控制件(15)的旋转轴线(22)可以来回移动。
10.根据上述权利要求中任一所述的装置，其特征在于，额外探测器(40)由一个具有触发元件(63)的电气复位开关(62)形成，所述触发元件可以沿着与锁定插销(2)相同的方向移动，并且锁定插销(2)的一个侧向凸起(64)与所述触发元件协同作用。
11.根据上述权利要求中任一所述的装置，其特征在于，控制件(15)形成为一个带有圆周齿(19)的圆盘，所述圆周齿与由电动马达(14)驱动的蜗杆(20)或由电动马达(14)驱动的齿轮啮合。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，控制件(15)的螺旋筋(39)或螺旋凹槽设置在控制件(15)远离锁定插销(2)的一侧(17)上，所述锁定插销径向相对于控制件(15)的旋转轴线(22)可以来回移动。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，控制件(15)设置在锁定插销(2)和一个印刷电路板(41)之间，旋转位置探测器(18)和额外探测器(40)安装在所述电路板上。
全文摘要
本发明涉及一种用于抵抗旋转、锁定机动车转向轴(1)的装置，其包括一个与转向轴(1)的锁槽(3)协同作用的锁定插销(2)，通过一个与旋转位置探测器(18)协同作用并且可以由电动马达(14)沿两个方向旋转的控制件(15)，该插销可以在一个锁定位置和一个释放位置之间来回地移动。根据本发明，为了检测控制件(15)对应于锁定插销(2)释放位置的旋转位置和控制件(15)对应于锁定插销(2)锁定位置的旋转位置，控制件(15)具有一个螺旋筋(39)或螺旋凹槽，该螺旋筋或螺旋凹槽绕控制件(15)的旋转轴线(22)旋绕，并且与旋转位置探测器(18)协同作用。为了检测锁定插销(2)的释放位置而设置有一个与锁定插销(2)协同作用的额外探测器(40)。
文档编号B60R25/0215GK1767973SQ200480008814
公开日2006年5月3日 申请日期2004年4月21日 优先权日2003年5月6日
发明者汉斯-约阿希姆·林堡, 霍斯特·齐尔曼 申请人:胡夫许尔斯贝克&菲尔斯特两合公司