CN107878392A - 转向锁定装置 - Google Patents
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Abstract
转向锁定装置(1)具备对锁定部件(12)的位置进行检测的位置检测部(27)。位置检测部(27)具备：数字输出式的第1解锁检测部(27b)，其由第1解锁检测部(27b)与被检测部(28)的位置关系，检测出锁定部件(12)位于解锁位置；以及模拟输出式的第2解锁检测部(27c)，其由第2解锁检测部(27c)与被检测部(28)的位置关系，检测出锁定部件(12)位于锁定位置和解锁位置之间的中间位置。位置判断部(31)基于第1解锁检测部(27b)的检测信号(Sb)和输出波形根据锁定部件(12)的移动而抛物线状地改变的第2解锁检测部(27c)的检测信号(Sc)，来判断锁定部件(12)是否位于解锁位置。
Description
技术领域
本发明涉及能锁定方向盘操作的转向锁定装置。
背景技术
一般来讲，在大多数车辆中，为了确保对车辆盗窃的安全性，而搭载有能锁定方向盘操作的转向锁定装置。通常，这种转向锁定装置为电动式锁定装置，通过电动机等将锁定部件从解锁位置切换到锁定位置，从而锁定方向盘操作。日本特开2012-25269号公报记载了例如通过配置于各个位置的磁传感器等来检测锁定部件是处于锁定位置还是处于解锁位置。
发明内容
发明所要解决的课题
在锁定部件借由电动机而从锁定位置移动到解锁位置时，如果不能正确检测出锁定部件到达解锁位置，则可能有不能执行与锁定状态或者解锁状态对应的控制。因此，需要精度良好地检测出锁定部件已到达解锁位置。
本发明的目的在于提供一种能够提高锁定部件的解锁位置的检测精度的转向锁定装置。
用于解决课题的手段
本发明的转向锁定装置，具备：锁定部件；位置检测部，其检测所述锁定部件的位置；以及被检测部，其能被所述位置检测部检测出，所述转向锁定装置在所述锁定部件卡止于转向轴的凹部时成为锁定状态，在所述锁定部件从所述凹部脱离时成为解锁状态，所述转向锁定装置的特征在于，所述位置检测部具备：数字输出式的第1解锁检测部，由所述第1解锁检测部与所述被检测部的位置关系，来检测出所述锁定部件位于解锁位置；以及模拟输出式的第2解锁检测部，由所述第2解锁检测部与所述被检测部的位置关系，来检测出所述锁定部件位于锁定位置和所述解锁位置之间的中间位置，所述转向锁定装置具备位置判断部，该位置判断部基于输出电平在高电平和低电平之间改变的所述第1解锁检测部的检测信号和输出波形根据所述锁定部件的移动而抛物线状地改变的所述第2解锁检测部的检测信号，来判断所述锁定部件是否处于所述解锁位置。
根据本构成，位置判断部利用输出波形在锁定位置和解锁位置之间的中间位置的区间以抛物线状改变的第2解锁检测部的检测信号，来判断锁定部件是否位于解锁位置。此时，位置判断部不仅仅是确认第2解锁检测部的模拟输出值，还确认例如第2解锁检测部的模拟输出值超过输出波形的抛物线的顶点而如何按时间顺序改变，从而能精度良好地判断锁定部件已位于解锁位置。
发明效果
根据本发明，能提高锁定部件的解锁位置的检测精度。
附图说明
图1是示出一种实施方式的处于锁定状态的转向锁定装置的动作图。
图2是示出处于解锁状态的转向锁定装置的动作图。
图3是说明锁定部件的位置判断方法的时序图。
图4是示出发生干扰磁场时的输出变化的时序图。
图5是示出发生灵敏度异常时的输出变化的时序图。
图6是其他例的第2解锁检测部的输出波形图。
具体实施方式
以下，根据图1-图5对转向锁定装置1的一种实施方式进行说明。
如图1以及图2所示，汽车等车辆具备能锁定方向盘操作的转向锁定装置1。转向锁定装置1是电动式(电动转向锁定装置)，根据收纳于壳体2内的电动机3(驱动源)的驱动，从而在锁定状态和解锁状态之间进行切换。转向锁定装置1的壳体2通过支架(省略图示)而被固定到柱形管(column tube)4。在柱形管4的内部以能绕轴L1(图1以及图2中的箭头A方向)相对转动的方式插通有转向轴5，转向轴5与方向盘同步转动。
转向锁定装置1具备能卡止于转向轴5的锁定机构10。锁定机构10具备：电动机3；锁定部件12，其构成为能够与转向轴5的凹部11卡合或脱离；以及变换机构13，其将电动机3的旋转运动变换成锁定部件12的直线往返移动。变换机构13具备：锁定止动部14，其对锁定部件12进行支承；以及旋转轴15，其架设于电动机3以及锁定止动部14。
电动机3具备电动机轴18，电动机轴18经由蜗轮19而连结到旋转轴15。旋转轴15经由滚珠螺杆机构20连结到锁定止动部14。在锁定部件12和锁定止动部14之间安装有施力部件21，施力部件21始终将锁定部件12弹压向锁定方向(图1的箭头D1方向)。锁定部件12能够经由形成于壳体2的孔部22和形成于柱形管4的孔部23，而移动到转向轴5的凹部11。
当电动机3向一个方向(图1的箭头B1方向)旋转时，旋转轴15向图1中的箭头C1方向旋转，从而锁定止动部14以及锁定部件12沿锁定方向(图1的箭头D1方向)滑动移动。于是，锁定部件12的顶端卡止于转向轴5的凹部11，转向锁定装置1成为锁定状态(图1的状态)。
另一方面，当电动机3向另一方向(图2的箭头B2方向)旋转时，旋转轴15向图2中的箭头C2方向旋转，从而锁定止动部14以及锁定部件12向解锁方向(图2的箭头D2方向)滑动移动。于是，锁定部件12的顶端从转向轴5的凹部11脱离，从而转向锁定装置1成为解锁状态(图2的状态)。
如果在转向锁定装置1进行锁定动作时锁定部件12与转向轴5的突起24相对的话，锁定部件12碰撞到突起24而不能完全进入到凹部11。此时，锁定部件12和凹部11成为半嵌合状态。当方向盘(转向轴5)被转动操作预定量而使得锁定部件12与凹部11相对时，锁定部件12借助施力部件21的弹压力而向锁定方向移动，由此进入到凹部11。这样，锁定部件12的半嵌合状态被解除。
转向锁定装置1具备位置判断机构26，该位置判断机构26判断锁定部件12处于锁定位置或者是处于解锁位置。位置判断机构26具备：位置检测部27，其检测锁定部件12的位置；以及被检测部28，其能由位置检测部27检测出。在本例中，位置检测部27设于固定侧的部件(例如壳体2)，被检测部28设于可动侧的部件(例如锁定止动部14)。位置判断机构26可以采用任意的检测机构，在本例中，采用磁力式检测机构。在采用磁力式的情况下，被检测部28可以是在其周围形成磁场的磁石。被检测部28固定到设于锁定止动部14的背面的孔部29。因此，被检测部28与锁定部件12一起移动。
位置检测部27具备：锁定检测部27a，其基于锁定检测部27a与被检测部28的位置关系检测出锁定部件12位于锁定位置；第1解锁检测部27b，其基于第1解锁检测部27b与被检测部28的位置关系检测出锁定部件12位于解锁位置；以及第2解锁检测部27c，其基于第2解锁检测部27c与被检测部28的位置关系检测出锁定部件12位于锁定位置和解锁位置之间的中间位置。第2解锁检测部27c配置于锁定检测部27a和第1解锁检测部27b之间的中间位置，在本例中配置于中央(正中央)。
在位置判断机构26为磁力式的情况下，锁定检测部27a、第1解锁检测部27b以及第2解锁检测部27c分别由能检测磁石(被检测部28)所形成的磁场的磁传感器构成。磁传感器例如优选为MRE、霍尔IC。锁定检测部27a、第1解锁检测部27b以及第2解锁检测部27c安装到配设在壳体2内的基板30上。
锁定检测部27a以及第1解锁检测部27b分别为数字输出式。锁定检测部27a将与被检测部28的位置对应的高电平或者低电平的二值化信号作为检测信号Sa而输出。同样地，第1解锁检测部27b将与被检测部28的位置对应的高电平或者低电平的二值化信号作为检测信号Sb而输出。第2解锁检测部27c为模拟输出式。第2解锁检测部27c输出检测信号Sc，检测信号Sc具有与被检测部28的位置对应的值。第2解锁检测部27c的检测信号Sc与被检测部28的位置变化对应地具有例如抛物线状的输出波形。
转向锁定装置1(位置判断机构26)具备位置判断部31，位置判断部31基于位置检测部27的输出来判断锁定部件12的位置。位置判断部31基于锁定检测部27a的检测信号Sa、第1解锁检测部27b的检测信号Sb以及第2解锁检测部27c的检测信号Sc，来判断锁定部件12的位置。在本例中，位置判断部31基于第1解锁检测部27b的高低电平变化和检测与锁定部件12的移动对应的抛物线状的输出变化的第2解锁检测部27c的检测信号Sc，来判断锁定部件12的解锁位置。
接着，使用图3-图5对转向锁定装置1(电动转向锁定装置)的作用以及效果进行说明。
如图3所示，在处于锁定状态的转向锁定装置1切换为解锁状态时，锁定部件12借助电动机3的驱动力开始从锁定位置朝向解锁位置滑动移动。此时，锁定部件12的位置按锁定位置→中间位置→解锁位置的顺序转变。解锁动作的开始条件例如优选为在智能校验成立的情况下，在踩住刹车踏板的状态下驾驶席的发动机开关被按下。
在解锁动作时，位置判断部31基于锁定检测部27a的检测信号Sa、第1解锁检测部27b的检测信号Sb以及第2解锁检测部27c的检测信号Sc，来判断锁定部件12的位置。在本例中，在锁定检测部27a的检测信号Sa为高电平时，位置判断部31判断为锁定部件12位于锁定位置。在解锁动作时，当位置判断部31确认到锁定检测部27a的检测信号Sa从高电平转变到低电平，第1解锁检测部27b的检测信号Sb为低电平时，位置判断部31判断为锁定部件12位于锁定位置和解锁位置之间的中间位置。
判断锁定部件12位于解锁位置的条件包括第1判断条件。该第1判断条件包括：在第1解锁检测部27b的检测信号Sb产生高电平和低电平之间的变化(在本例中，从低电平变化到高电平)；以及在第2解锁检测部27c的模拟输出值(检测信号Sc)达到第1干扰判断阈值V1(比阈值V1大)后，达到第2干扰判断阈值V2(比阈值V2小)。第1干扰判断阈值V1设定为接近抛物线状的输出波形的顶点Vk的值。第2干扰判断阈值V2设定为能充分判断锁定部件12到达解锁位置的输出波形的值。第1干扰判断阈值V1用于判断第2解锁检测部27c的模拟输出值是否达到输出波形的顶点Vk(峰值)。第2干扰判断阈值V2用于确认第2解锁检测部27c的模拟输出值充分降低，锁定部件12已位于解锁位置。
另外，判断锁定部件12位于解锁位置的条件包括第2判断条件。该第2判断条件包括在第1解锁检测部27b的检测信号Sb产生高电平和低电平之间的变化(在本例中，从低电平变化到高电平)时，第2解锁检测部27c的模拟输出值(检测信号Sc)达到灵敏度判断阈值V3(比阈值V3小)。灵敏度判断阈值V3用于确认第1解锁检测部27b是否具有正常的灵敏度，也就是说第1解锁检测部27b是否出现故障。例如，灵敏度判断阈值V3设定为第1干扰判断阈值V1和第2干扰判断阈值V2之间的值。
当位置判断部31确认到第1判断条件以及第2判断条件都成立时，判断为锁定部件12已位于解锁位置。然后，当通过位置判断部31判断为锁定部件12位于解锁位置时，转向锁定装置1允许启动发动机。如此，能通过位置判断部31正确认识到锁定部件12已从锁定位置移动到解锁位置，基于该位置判断部31的判断结果，能开始基于发动机开关操作的发动机启动。因此，不会发生如下情况：尽管锁定部件12实际上没有到达解锁位置，仍作出解锁状态的判断，从而例如允许启动发动机。
图4示出在转向锁定装置1发生干扰磁场的例子。如图4所示，当发生干扰磁场时，受到该干扰磁场的影响，第1解锁检测部27b在过早的定时从低电平切换到高电平。另外，当发生干扰磁场时，第2解锁检测部27c的模拟输出值与没有发生干扰磁场时相比，相对地上升。因此，在发生干扰磁场时，可能有在第2解锁检测部27c的模拟输出值不低于第2干扰判断阈值V2的情况下，输出波形改变。
尽管第1解锁检测部27b的输出电平产生了变化(在本例中从低电平变化到高电平)，但确认到在一定时间内第2解锁检测部27c的模拟输出值不低于第2干扰判断阈值V2时，位置判断部31判断为第1判断条件不成立。位置判断部31在第1判断条件不成立时，将解锁判断作为“判断错误”而进行处理。在该情况下，例如在车内向用户通知判断错误，或者重试解锁动作。
另外，在发生干扰磁场时，尽管锁定部件12实际上已到达解锁位置，也不会判断为解锁位置。在该状况下，位置判断部13不进行与锁定状态以及解锁状态对应的控制，优选维持锁定状态。
图5示出在第1解锁检测部27b发生了灵敏度异常的例子。在图5中，示出了第1解锁检测部27b在过早定时从低电平切换到高电平的灵敏度异常的例子。在发生灵敏度异常时，在第1解锁检测部27b的高/低电平切换的时刻，可能有第2解锁检测部27c的模拟输出值不低于灵敏度判断阈值V3的情况。
当位置判断部31确认到即使输出波形以第2解锁检测部27c的模拟输出值大于第1干扰判断阈值V1后变得比第2干扰判断阈值V2小的方式进行变化，在第1解锁检测部27b的高/低电平切换的时刻，第2解锁检测部27c的模拟输出值也不低于灵敏度判断阈值V3时，判断为第2判断条件成立。位置判断部31在第2判断条件成立时，将解锁判断作为“判断错误”而进行处理。在该情况下，例如进行在车内向用户通知判断错误，或者重试解锁动作。另外，在发生灵敏度异常时，即使锁定部件12实际上已到达解锁位置，也不进行与解锁状态对应的控制，而是优先维持锁定状态。
如此，本例的位置判断部31通过利用在锁定位置和解锁位置之间的中间位置区间输出波形抛物线状地变化的第2解锁检测部27c的检测信号Sc，来判断锁定部件12是否位于解锁位置。此时，位置判断部31不仅仅是确认第2解锁检测部27c的模拟输出值，而且确认例如第2解锁检测部27c的模拟输出值超过输出波形的抛物线的顶点Vk而如何按时间顺序改变，从而能精度良好地判断锁定部件12已位于解锁位置。
另外，在本例中，锁定检测部27a以及第1解锁检测部27b为数字输出式，它们配置于与以前同样的配置位置(也就是说，分别与锁定位置以及解锁位置对应的位置)。因此，锁定部件12的突出尺寸不必相对于现有产品进行变更也能对应。
位置判断部31基于锁定检测部27a的检测信号Sa、第1解锁检测部27b的检测信号Sb以及第2解锁检测部27c的检测信号Sc，来判断锁定部件12的位置。因此，由于使用3个检测信号Sa-Sb来判断锁定部件12的位置，所以进一步有利于确保解锁位置的检测精度。
判断锁定部件12位于解锁位置的条件包括上述的第1判断条件。例如，在产生了影响到转向锁定装置1的位置检测部27(锁定检测部27a、第1解锁检测部27b以及第2解锁检测部27c)的输出的干扰(干扰磁场)时，第2解锁检测部27c的检测信号Sc的值没有到达第2干扰判断阈值V2。因此，在不满足第1判断条件的情况下，位置判断部31能判断为转向锁定装置1受到了干扰(干扰磁场)的影响。由此，防止在正发生干扰(干扰磁场)的不稳定的状况下，锁定部件12的位置误判断为解锁位置。
判断锁定部件12已位于解锁位置的条件包括上述的第2判断条件。例如，在第1解锁检测部27b发生灵敏度异常时，第1解锁检测部27b的高/低电平在过早的定时改变。因此，在第2判断条件不满足的情况下，位置判断部31能判断为第1解锁检测部27b发生灵敏度异常。因此，通过判断第2判断条件是否被满足，从而位置判断部31能检测出第1解锁检测部27b的灵敏度异常。
第1解锁检测部27b以及第2解锁检测部27c能设定为磁传感器。如此，当第1解锁检测部27b以及第2解锁检测部27c为磁传感器时，磁传感器的输出值可能会受到例如干扰磁场、传感器灵敏度异常等的影响，但是即使发生这样的状况，基于第1解锁检测部27b以及第2解锁检测部27c的输出值的组合，能得到正确的位置判断结果。
另外，上述实施方式也可以变更为以下方式。
·如图6所示，第2解锁检测部27c的输出波形并不限定为在锁定位置和解锁位置之间的中间位置的区间具有抛物线的峰值的输出波形，也可以是在锁定位置和解锁位置之间的中间位置的区间具有抛物线的谷值的输出波形。
·锁定机构10的构成可以变更为上述实施方式以外的其他构成。
·作为锁定检测部27a以及第1解锁检测部27b的数字输出的高/低电平也可以与上述实施方式相反。
·位置检测部27不限定为磁传感器，也可以变更为例如光学传感器(例如，受光元件等)其他部件。同样地，被检测部28也可以变更为磁石以外的部件(例如，发光元件等)。
·位置检测部27也可以安装于可动侧的部件(锁定部件12或者锁定止动部14等)，被检测部28也可以安装于固定侧的部件(壳体2等)。
·位置判断部31只要是至少使用第1以及第2解锁检测部27b、27c的输出来进行锁定部件12的解锁位置判断即可。
·上述实施方式不限定为适用于干扰磁场和灵敏度异常分别单独发生的情况，也能适用于复合地发生干扰磁场和灵敏度异常的情况。
·转向锁定装置1不限定为电动式，也可以是例如与用户的手动操作连动而进行动作的机械式。
附图标记说明
1…转向锁定装置、5…转向轴、11…凹部、12…锁定部件、27…检测部、27a…锁定检测部、27b…第1解锁检测部、27c…第2解锁检测部、28…被检测部、31…位置判断部、Sa、Sb、Sc…检测信号、Vk…顶点、V1…第1干扰判断阈值、V2…第2干扰判断阈值、V3…灵敏度判断阈值。
Claims (5)
1.一种转向锁定装置，具备：锁定部件；位置检测部，其检测所述锁定部件的位置；以及被检测部，其能被所述位置检测部检测出，所述转向锁定装置在所述锁定部件卡止于转向轴的凹部时成为锁定状态，在所述锁定部件从所述凹部脱离时成为解锁状态，所述转向锁定装置的特征在于，
所述位置检测部具备：
第1解锁检测部，其为数字输出式，由所述第1解锁检测部和所述被检测部的位置关系，来检测出所述锁定部件位于解锁位置；以及
第2解锁检测部，其为模拟输出式，由所述第2解锁检测部和所述被检测部的位置关系，来检测出所述锁定部件位于锁定位置和所述解锁位置之间的中间位置，
所述转向锁定装置具备位置判断部，该位置判断部基于输出电平在高电平和低电平之间改变的所述第1解锁检测部的检测信号和输出波形根据所述锁定部件的移动而抛物线状地改变的所述第2解锁检测部的检测信号，来判断所述锁定部件是否处于所述解锁位置。
2.根据权利要求1所述的转向锁定装置，其特征在于，
所述位置检测部进一步具备锁定检测部，锁定检测部为数字输出式，检测所述锁定部件位于所述锁定位置，
所述位置判断部基于所述锁定检测部的检测信号、所述第1解锁检测部的所述检测信号以及所述第2解锁检测部的所述检测信号，来判断所述锁定部件的位置。
3.根据权利要求1所述的转向锁定装置，其特征在于，
判断所述锁定部件已位于所述解锁位置的条件包括：
在所述第1解锁检测部的所述检测信号发生高电平和低电平之间的变化；以及
所述第2解锁检测部的所述检测信号的值达到设定为接近所述抛物线状的输出波形的顶点的值的第1干扰判断阈值后，达到设定为能充分判断所述锁定部件到达解锁位置的输出波形的值的第2干扰判断阈值。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的转向锁定装置，其特征在于，
判断所述锁定部件已位于所述解锁位置的条件包括在所述第1解锁检测部的所述检测信号发生高电平和低电平之间的变化时，所述第2解锁检测部的所述检测信号的值达到灵敏度判断阈值，
所述灵敏度判断阈值为了判断所述第1解锁检测部是否具有正常的灵敏度而设定。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的转向锁定装置，其特征在于，
所述第1解锁检测部以及所述第2解锁检测部为磁传感器。
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