电动转向盘锁 本发明涉及权利要求前序部分所述的一种转向盘锁。该锁有一个位置识别装置，用以监控止动销在其两个终端位置内的位置，即：一方面在其闭销位置内，汽车的转向轴锁定旋转，而另一方面在其开锁位置内，转向轴则可顺利旋转。这个装置包括两个霍耳传感器和一个与止动销同步运动的永久磁铁。对全世界使用的汽车来说，转向盘锁必须在使用场合中出现的全部环境温度下完好工作，这对公知的转向盘锁来说意味着高昂的费用。
在公知的这类装置(DE 199 29 435 A1)中，人们一方面用一个数字式作用地霍耳传感器，另一方面又用一个模拟式作用的霍耳传感器。在这种情况下，模拟式作用的霍耳传感器在一个很大的距离内动作，以至两个霍耳传感器在止动销的一个终端位置内动作。由于模拟式作用的霍耳传感器的大的动作范围，产生的时间变化也由相应的分析器进行监控。用这种公知装置不能确定两个霍耳传感器动作的故障情况。这种公知的装置的主要缺点在于，在温度不断增加的情况下，一方面霍耳传感器的动作范围和另一方面永久磁铁的磁通量都会减小，所以这种已知的转向盘锁不能提供止动销的唯一的位置识别。
另一种电动的转向盘锁把相同的数字式作用的霍耳传感器布置在永久磁铁的两个终端位置之间的中间区域内。这两个相同的传感器是南极动作的，亦即它们在永久磁铁的极性转换时，只有转移到它的南极才动作。在止动销的一个终端位置内，虽然有一个传感器动作，但在另一个终端位置内，两个传感器都不动作。第二个传感器在磁通密度随环境温度明显变化的平缓延伸的曲线段动作。所以霍耳传感器的开断被分析器作为开关信号使用。因而这个传感器在这个终端位置内不再提供信号。
本发明的目的是研制一种按权利要求前序部分所述的可靠而简单的转向盘锁，该锁可在使用场合中出现的全部温度条件下完好工作，并可保证唯一的位置识别。根据本发明，这个目的是通过权利要求所述的诸多措施来实现的，这些措施的特殊意义将在下面述及。
通过使用相互不同的、北极动作和南极动作传感器及其在分别面向永久磁铁的相同极性的中间区域的定位，当磁通密度超过霍耳传感器的给定的极限值时，止动销冲程的电传动的开断总是发生在行程与磁通密度有关的一段陡曲线上。根据物理学的原理，在这段陡峭曲线时，产生转换点的很小的温度相关性。这样在终端位置内就不可能出现止动销的错误控制；亦即在任何温度时，都存在止动销的要求的明确的闭锁位置或开锁位置。
此外，通过在权利要求中所述的在相同极性对面根据相关极性动作的传感器的终端距离，本发明保证在两个终端位置内或者由北极动作的霍耳传感器或者由南极动作的霍耳传感器向分析器提供一个唯一的信号。由于权利要求中所述的这个终端距离的尺寸，保证了汽车在使用场合中产生的任何温度。在静态位置识别时，用磁通密度的平缓的、与温度有关的变化，而且不需要太贵的传感器或模拟控制装置。根据本发明，如果两个霍耳传感器接通，则明确地表示一种运行故障，这可被分析器识别并导致一个相应的保护反应。分析器也识别止动销的转换阶段，因为在这两个霍耳传感器之间的距离范围内，这两个霍耳传感器都不对永久磁铁起响应。只有在这个转换运动的最末阶段，属于同极性的那个霍耳传感器被与温度无关的陡曲线段的磁通量加载，并超过给定的与温度有关的极限值时，分析器才动作。即使在冲程长度只有几毫米时，本发明也可明确地识别、测算和显示止动销的相应位置。本发明具有高可靠性的特点。
在附图中示意示出了本发明的一个实施例，附图表示：
图1+2本发明转向装置的最主要的部件在图1示出闭锁位置和图2示出开锁位置；
图3用永久磁铁的磁通密度随温度的变化的放大图示来说明止动销在闭锁位置内的本发明转向盘锁的工作方式；
图4止动销在开锁位置内的类似工作方式。
转向盘锁包括一个止动销10，推动装置11至13使该止动销在两个用辅助线10.1和10.2标出的终端位置之间沿箭头14所示的方向进行纵向运动。在一个终端位置10.1内，止动销10啮合在一个与转向轴抗扭连接的孔16中，由此锁紧转向轴15。所以一个终端位置10.1表示止动销10的“闭锁位置”。
止动销10的冲程运动14从一块滑块11开始，该滑块由一台电动机13通过一个偏心轮12在一个复位弹簧17的共同作用下进行驱动。电控制器18控制电动机13的接通和断开，该控制器不但受分析器19的影响，而且也受到一个未示出的操作器的影响，该操作器例如由一个通过钥匙可以操作的钥筒组成。当该操作器有效动作时，电动机13被控制器18接通。于是，偏心轮12推动滑块11，使之克服复位弹簧17的作用而进入图2所示的另一个终端位置10.2，并获得一次特别的行程探测。
转向盘锁的行程探测通过一个与滑块11同步运动的永久磁铁20和两个相互不同的霍耳传感器21，22来实现。由此获得的关系用放大的比例示于图3和4中。磁铁20的两极用S和N表示。永久磁铁20是这样安装在滑块11上的，即用23表示的极过渡在进行该处用14表示的位移运动时，可扫描霍耳传感器的两个敏感面21、22。如前所述，图3和4表示图1或2的两个终端位置10.1或10.2。在这些图中，在两个终端位置10.1和10.2内与极过渡23对准画出了曲线30.1至30.3，这些曲线表示不同温度时的磁通密度与行程的关系。根据定义，南极具有磁通密度的正方向，北极具有相应的负方向。因为磁通密度与温度有关，所以图3和4中绘出了三种不同温度的三条曲线。其中用30.1标出的曲线适用于在使用情况中产生最高的温度即例如+80℃。而曲线30.2则适合于大约+20℃的平均温度，曲线33.3适用于-40℃。
值得注意的是，曲线30.1至30.3在其最大值32和最小值31两侧具有很不同的斜率33至35。在极过渡23的区域内，曲线斜率33是相当陡的。三条曲线分支30.1至30.3几乎重合。两条外分支线具有很平缓变化的斜率34、35，该处的磁通密度值与温度密切相关。
两个霍耳传感器21、22的构造是相互不同的。其中21为北极动作，而另一个22则为南极动作的，两个传感器21、22位于永久磁铁20的两个终端位置10.1和10.2之间的中间区域25内。当永久磁铁20位于它的终端位置10.1内时，在终端位置10.2内的南极动作的传感器22面向南极，而北极动作的传感器21则面向北极。只有在磁通密度达到一定的极限值时，传感器21、22才动作。这些极限值也与温度有关并在图中用22.1至22.3或21.1至21.3表示。这些直线21.1至22.3相当于在上述三种温度+80℃、+20℃和-40℃时两个传感器21或22的灵敏度。最不利的情况在最高温度即在80℃。
从图1的闭锁位置10.1开始，通过推动装置11至13产生位移运动14。当永久磁铁接近图2或4所示的另一个终端位置10.2时，只要所假定的曲线30.1的磁通密度的带负值的一侧35通过传感器22，传感器22就不动作。当磁通密度达到足够大的正值时，传感器22在这种情况中只有在极限值22.1时才动作。传感器22的南极敏感面在用箭头24标出的方向通过曲线30.1。这个传感器由于现在有效的极限值22.1在陡曲线斜率33的部位26.1动作并通过导线36向分析器19发出信号。分析器19通过控制器18使电动以一定的空转开断，即永久磁铁20停止在一个确定的终端距离38内。这个距离38是这样测量的，即它还在传感器22的开断点27.1之前位于图4最不利的曲线30.1上。所以在终端位置10.2内，南极动作的传感器的敏感面22仍在一个在其接通时足够大磁场内位于曲线30.1的27.1处。即在这个位置10.2内，传感器22仍然动作并向分析器19发信号。在这个位置10.2内存在图2所示的情况，此时止动销10位于转向轴孔16的外面。转向轴15自由旋转。所以终端位置10.2表示这个装置的“开锁位置”。
根据本发明，在此所假定的情况低于+80℃的温度时，霍耳传感器22也保持动作。这可从图3或4的曲线30.2和30.3一目了然。有意义的是，陡斜率33内的类似接通点26.2和26.3几乎位于相同的部位，所以不论是何种温度，在部位26.2和26.3上的转换几乎都发生在相同的位置，如在26.1时一样。在温度相关的极限值22.2和22.3时，交变曲线30.2和30.3上的相应开断点27.2和27.3虽然在一个大的范围内分散到这些曲线的外部的平缓斜率34上，但这是没有意义的，其原因如下：因为终端距离38是按代表最高温度的曲线30.1选择的，所以在图4位置10.2内，即使在较低温度的曲线30.2和30.3时，传感器22也保持动作。由于传感器22的持续接通，用分析器19可对终端距离38从30.1至30.3的整个温度范围内明确地确定止动销10的开锁位置10.2。
在离开解锁位置10.2时，有权进入的人必须重新进行该选择系统所需的操作，例如在相应传感器或锁筒反转后拔出一个机械的或电动的钥匙。然后由控制器18重新启动推动装置11至13，引起行程运动14的返回行程。所假定的曲线30.1在图4尤其是图3的箭头14’的方向内通过。由于剩余磁通量，南极动作的传感器在接通点26.1下方一点开断，并在达到图1和3的闭锁位置10.1时，仍保持开断。如图3的曲线30.1所示，北极动作的传感器21只有在这个返回行程运动的接通点28.1内才动作，在该处，曲线30.1相交这个传感器21的温度相关的极限值21.1。霍耳传感器21的接通信号通过另一条线路37传送到分析器19，该分析器通过控制器18重新停止电动机13。在行程运动14停止时，北极动作的传感器21位于一个在图3中用39标出的终端位置内，在该处，在曲线30.1上，在图3中用29.1标出的开断点相对于极限值21.1尚未超出。所以在距离39内，霍耳传感器21动作，这是分析器19识别的。
当本发明的转向锁用在较低的温度时，这种情况不会改变，例如用在图3中同样画出的另外的曲线30.2和30.3所示的温度，如前所述，这另外的两条曲线分别相当于大约+20℃和-40℃的温度。位于返回运动24’的转换点28.2和28.3由于其位置在陡斜率33上，首先几乎又位于相同的部位，并引起电动机13的一次几乎与温度无关的开断。类似的开断点29.2和29.3位于选择的终端距离39以外。在较低的温度30.2和30.3时，传感器21在终端距离39内也保持接通。分析器19明确识别出整个温度范围内的闭锁位置10.1。
分析器19还探测冲程长度14的两侧段38、39之间的行程段40。在这个转换区域40内，两个传感器21、22都不动作。此时向分析器19发出信号，该分析器相应地对控制器18加载。电动机15先前开始的旋转继续保持有效，直至如前所述的两个传感器21、22之一在位于几乎相同位置的点26.1至26.3或28.1至28.3与温度无关的接通为止。
本发明可探测具有很小误差的很短的冲程长度并只用一个唯一的永久磁铁20足够。在本发明的转向锁有序动作时，两个霍耳传感器21、22都动作是不可能的；如果万一发生了这种情况，则被分析器19作为故障识别并在系统中导致相应的信号和动作。两个终端位置10.1和10.2的任一个由两个动作的霍耳传感器21或22之一来确认。在系统启动时，磁铁的位置通过传感器21、22的这种有效性和无效性来明确地进行确定。
参考符号一览表
10 止动销
10.1 第一终端位置，闭锁位置
10.2 第二终端位置，开锁位置
11 推动装置，10的滑块
12 推动装置，11的偏心铁
13 推动装置，12的电动机
14 10的冲程运动的箭头，冲程长度
15 转向轴
16 10的15内的孔
17 10、11的复位弹簧
18 电子控制器
19 21、22的分析器
20 永久磁铁
21 北极动作的霍耳传感器
21.1 +80℃时21的极限值
21.2 +20℃时21的极限值
21.3 -40℃时21的极限值
22 南极动作的霍耳传感器
22.1 在+80℃时22的极限值
22.2 在+20℃时22的极限值
22.3 在-40℃时22的极限值
23 20的极过渡
24 从10.1到10.2的运动过程30.1
24’ 从10.2到10.1的反向运动过程
25 在20的10.1和10.2之间的中间区域
26.1 在30.1上的22的接通点
26.2 在30.2上的22的接通点
26.3 在30.3上的22的接通点
27.1 在30.1上的22的开断点
27.2 在30.2上的22的开断点
27.3 在30.3上的22的开断点
28.1 在30.1上的21的接通点
28.2 在30.2上的21的接通点
28.3 在30.3上的21的接通点
29.1 在30.1上的21的开断点
29.2 在30.2上的21的开断点
29.3 在30.3上的21的开断点
30.1 在+80℃时20的磁通密度曲线
30.2 在+20℃时20的磁通密度曲线
30.3 在-40℃时20的磁通密度曲线
31 30.1至30.3的最小值
32 30.1至30.3的最大值
33 30.1至30.3的陡斜率
34 在南极磁通密度时30.1至30.3的平缓斜率
35 在北极磁通密度时30.1至30.3的平缓斜率
36 在22和19之间的线路
37 在21和19之间的线路
38 在22和23之间的终端距离
39 在21和23之间的终端距离
40 在21和22之间的23的过渡区(图3，4)