JP2005343378A - 電動ステアリングロック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、装置の小型化、および、据え切りトルクがかかっている状態でのロックボルトの引き抜きが可能になる電動ステアリングロック装置を提供する。
【解決手段】ステアリング操作に連動するステアリングシャフト２に対して電動モータ１６の駆動力でロックボルト４４を作動させて係合または係合解除させることにより、ステアリングをロックまたはアンロックするようにした電動ステアリングロック装置１０において、ロックボルト４４を少なくともロック位置からアンロック位置へ作動させるカム機構３２，５０を設け、カム機構３２，５０のカム面５０の傾斜角をロックボルト４４の位置によって異ならせていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等のステアリングをロックするための電動ステアリングロック装置に関する。

従来、盗難防止を目的として自動車等のステアリングをロックするために用いられるステアリングロック装置が知られている。一般に、ステアリングロック装置では、ステアリング操作に伴って回動するステアリングシャフトの外周に係合凹部に設けられており、この係合凹部にロックボルトが進入して係合することによりステアリングシャフトの回動が規制されてステアリングがロックされ、一方、前記係合凹部から前記ロックボルトが脱出して係合解除されることによりステアリングシャフトの回動規制が解除されてステアリングがアンロックされるようになっている。

前記ステアリングロック装置において、ロックボルトを、ステアリングシャフトに係合するロック位置とステアリングシャフトに対して係合解錠されたアンロック位置との間で移動させる駆動力を電動モータで与えている電動ステアリングロック装置がある。このような電動ステアリングロック装置では、ステアリングシャフトにロックボルトが係合した状態で、ステアリングシャフトにトルクがかかると、ロックボルトに据え切りトルクがかかって前記係合凹部の内側面がロックボルトに圧接した状態になっているために、ロックボルトを前記係合凹部から引き抜けない場合がある。この対策として、ロックボルトの引き抜き力を大きくするためには、電動モータを大型のものにするか、減速ギヤ等を設ける必要があるので、電動ステアリングロック装置が大型化してしまうという問題がある。

また、下記特許文献１に開示される電動ステアリングロック装置では、ネジ軸およびナットを用いてロックボルトをステアリングシャフトから引き抜くようにしているが、ネジ山のピッチが小さいため引き抜き動作に時間がかかるという問題がある。

特開２００２−２８３９６１号公報

そこで、本発明は、簡単な構成でありながらロックボルトの引き抜き力を大きくすることができ、装置を小型化することができる電動ステアリングロック装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明は、ステアリング操作に連動する可動部材に対して電動モータの駆動力でロックボルトを作動させて係合または係合解除させることにより、前記ステアリングをロックまたはアンロックするようにした電動ステアリングロック装置において、
前記ロックボルトを少なくともロック位置からアンロック位置へ作動させるカム機構を設け、該カム機構のカム面の傾斜角を前記ロックボルトの位置によって異ならせていることを特徴とするものである。

本発明の電動ステアリングロック装置では、前記ロックボルトの位置が前記ロック位置近傍では前記カム面の傾斜角を緩勾配とし、前記ロックボルトの位置が前記アンロック位置近傍では前記カム面の傾斜角を急勾配とするのが好ましい。

また、本発明の電動ステアリングロック装置では、前記カム機構が前記電動モータによって回転駆動される回転体を含み、該回転体および前記ロックボルトの一方側に前記カム面を設け、他方側に前記カム面に沿って移動するカムフォロワを設けてもよい。

本発明の電動ステアリングロック装置によれば、カム面の傾斜角を途中で変えることで、ロックボルトをロック位置からアンロック位置へ作動させる際の引き抜き荷重を大きくすることができるとともに、引き抜いた後はロックボルトの動作を速くすることができる。このように引き抜き荷重を大きくできることで、ステアリングシャフトに据え切りトルクがかかっていてステアリングシャフトの係合凹部の内側面がロックボルトの先端に圧接している状態でもロックボルトを確実に引き抜くことができる。また、引き抜き荷重増大のための減速ギヤ等を廃止できるとともにモータを小型化することができ、これにより部品の削減と電動ステアリングロック装置全体の小型化を図れる。さらに、引き抜いた後はロックボルトの動作を速くすることで、モータの作動時間を短くでき、消費電力を少なくできる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態である電動ステアリングロック装置１０の平面図、図２はロック状態にある電動ステアリングロック装置１０の側方断面図である。なお、図２（図４，５についても同様）では、便宜上、左側を「前」、右側を「後」とする。

電動ステアリングロック装置１０は、カバー１２によって閉じられるケース１４を備えている。ケース１４内には、電動モータ１６が固定されている。電動モータ１６は、プリント基板１８に固定された端子２０に電気的に接続されており、ケース１４の側面に突出したコネクタ２２からプリント基板１８および端子２０を介して図示しない制御部により給電されることによって正転または逆転駆動されるようになっている。また、電動モータ１６の回転軸１７には、ウォーム２４が取り付けられている。

さらに、ケース１４内には、円筒状の回転体２６が設けられている。回転体２６は、カバー１２とケース１４とによって、回動可能ではあるが前後方向に移動不能に所定位置で保持されている。回転体２６の外周部には、ウォーム歯車２８が形成されている。このウォーム歯車２８が前記ウォーム１７に噛合している。これにより、回転体２６は、電動モータ１６によって回転駆動されるようになっている。

回転体２６の内周部には、およそ１８０度ずれた位置に２つの縦溝３０が形成されている。縦溝３０は、回転体２６の軸方向（後述するロックボルトの作動方向と一致する方向）に沿って延設されている。また、縦溝３０は、略半円形の横断面を有しており、球状のボール部材からなる２つのカムフォロワ３２をそれぞれ保持している。ここで、２つのカムフォロワ３２は、回転体２６の軸方向に垂直な同一平面上に設けられている。なお、カムフォロワ３２は、必ずしも球状のボール部材に限られるものでなく、他の形状の部材であってもよい。

回転体２６の外周部には、所定の角度範囲にわたってへこんだ凹部３４が前記ウォーム歯車２８に隣接して形成されており、この凹部３４の周方向の両端がスイッチ用段部３６，３８になっている。回転体２６の凹部３４が形成されている外周部には、回転体２６の回転位置を検出するための第１検出スイッチ４０および第２検出スイッチ４２の各検出レバーがそれぞれ当接している。図１に示すように、電動ステアリングロック装置１０がロック状態にあるとき、第１検出スイッチ４０はオン状態にあり、第２検出スイッチ４２はその検出レバーが凹部３４に落ち込んでいることでオフ状態になっている。

回転体２６の内部には、ロックボルト４４が回転体２６の軸方向に移動可能に配置されている。ロックボルト４４は、回転体２６内に位置する円柱状部４６と、この円柱状部４６から延びる略矩形断面を有する棒状部４８とからなっている。電動ステアリングロック装置１０がロック状態にあるとき、図２に示すように、カバー１２から外部に突出したロックボルト４４の棒状部４８の先端がステアリングシャフト（可動部材）２の係合凹部４に進入して係合し、これによりステアリングシャフト２が回動規制されるようになっている。このとき、ロックボルト４４はロック位置にある。

なお、本実施形態では、図示しないステアリングの回動操作に伴って回動する可動部材がステアリングシャフト２であるものとして説明するが、前記可動部材はステアリングシャフト２に限らず、ステアリング操作に連動する別の部材であってもよい。

ロックボルト４４の円柱状部４６の外周面には、円柱状部４６の周方向に対して傾斜したカム溝５０が２つ形成されている。カム溝５０の横断面は略半径状をなしており、前記回転体２６の縦溝３０に保持された２つのカムフォロワ３２は、カム溝５０に嵌り込んだ状態になっている。ここで、回転体２６に保持されたカムフォロワ３２とロックボルト４４に形成されたカム溝５０とでカム機構が構成されており、カム溝５０の内側面がカム面になる。

なお、本実施形態では、ロックボルト４４にカム溝５０を設けるとともに回転体２６にカムフォロワ３２を設けたが、これとは逆に、ロックボルト４４にカムフォロワ３２を設けるとともに回転体２６の内周面にカム溝を設けてもよい。

図３は前記円柱状部４６の外周面の展開図を示し、図中の等間隔の縦線は１０度毎の角度線であり、図中の上側がロックボルト４４の先端側（すなわちステアリングシャフト２側）に相当する一方、図中の下側がロックボルト４４の後端側に相当する。図３に示すように、一方のカム溝５０は、ロックボルト４４の円柱状部４６の周方向（図３において左右方向）に対して傾斜した傾斜部５２，５４と、前記傾斜部５２，５４の両端から円柱状部４６の周方向にそれぞれ延びる延設部５６，５８とを含む。

前記傾斜部５２，５４は、ロックボルト４４の後端側にあって傾斜角が緩勾配の緩傾斜部５２と、ロックボルト４４の先端側にあって傾斜角が急勾配の急傾斜部５４とからなっている。すなわち、後述するように、カム溝５０の緩傾斜部５２にカムフォロワ３２が位置するときロックボルト４４はロック位置近傍に位置し、カム溝５０の急傾斜部５４にカムフォロワ３２が位置するときロックボルト４４はアンロック位置近傍に位置することから、カム溝５０の傾斜角がロックボルト４４の位置によって異なっている。

前記延設部５６，５８は、図中に示すモータ停止位置Ａ，Ｂにカムフォロワ３２が来たときに電動モータ１６の駆動を停止しても、電動モータ１６や回転体２６が慣性回転するために直ちに停止しない場合に、カムフォロワ３２が前記延設部５６，５８に入り込めるようにするためのもので、これにより電動モータ１６の急激な停止を防止して電動モータ１６への過負荷を防止するとともに、モータ停止位置を誤差を含めたある程度の範囲で設定することができる。なお、前記延設部５６，５８は、円柱状部４６の周方向に延びているため、延設部５６，５８内にカムフォロワ３２が移動してもロックボルト４４は移動しない。

もう１つのカム溝５０も同様の形状をなしているが、前記一方のカム溝５０に対しておよそ１８０度ずれた位置に形成されている。これにより、２つのカム溝５０は、円柱状部４６の軸方向について見れば位置的に重なる部分を有するが、互いに交差しないように形成されている。

なお、本実施形態では、カム溝５０およびカムフォロワ３２をそれぞれ２つ設けることで、それぞれ１つの場合に比べて、後述するようにロックボルト４４を作動させるときのガタツキを防止できるという効果があるが、カム溝５０およびカムフォロワ３２がそれぞれ１つであってもロックボルト４４を作動させることができ、この場合のカム溝５０は交差しないように例えば螺旋状に延びる１つの長い溝として形成されてもよい。

ロックボルト４４の後端外周部には、２つの係合凸部６０が１８０度ずれた位置に設けられている。これらの係合凸部６０は、ケース１４の内面に形成された２つの係合溝部６０にスライド移動可能にそれぞれ係合している。これにより、ロックボルト４４は、前後方向への移動は許容されるが、回転できないようになっている。

また、ロックボルト４４の後端とケース１４との間には、付勢部材としてのバネ６４が配置されている。このバネ６４によってロックボルト４４は、ステアリングシャフト２側に向かって付勢されている。

続いて、以上の構成からなる電動ステアリングロック装置１０の動作について説明する。

図１および図２に示すように電動ステアリングロック装置１０がロック状態にあるときに、電動モータ１６が正転駆動されることにより回転体２６が図１に示すアンロック方向（すなわち反時計回り方向）に回転し始める。この回転開始により、第２検出スイッチ４２の検出レバーが回転体２６のスイッチ用段部３８に乗り上げることによって、第２検出スイッチ４２がオン状態になる。

このように回転体２６が回転し始めると、図３中のモータ停止位置Ａ近傍にあったカムフォロワ３２がカム溝５０内を摺動または回転しながら移動するが、カムフォロワ３２は縦溝３０の端部に位置していて前方には移動できないので、回転体２６の回転によってロックボルト４４が後方に移動し始める。

カムフォロワ３２がカム溝５０の緩傾斜部５２に沿って移動するとき、ロックボルト４４はロック位置から比較的ゆっくりと後退する。これにより、ロックボルト４４の先端がステアリングシャフト２の係合凹部４から引き抜かれるときの引き抜き荷重を大きくすることができるので、ステアリングシャフト２に据え切りトルクがかかって係合凹部４の内側面がロックボルト４４の先端に圧接している状態でもロックボルト４４を確実に引き抜くことができる。また、引き抜き荷重増大のための減速ギヤ等を廃止できるとともに電動モータ１６を小型化することができ、これにより部品の削減と電動ステアリングロック装置１０全体の小型化を図れる。

引き続き、回転体２６の回転にしたがってカムフォロワ３２がカム溝５０の急傾斜部５４に沿ってモータ停止位置Ｂまで移動するときは、ロックボルト４４は比較的速く後退する。このように、ステアリングシャフト２の係合凹部４から先端が引き抜かれた後はロックボルト４４の動作を速くすることで、モータの作動時間を短くできるため、電動ステアリングロック装置１０のモータを作動させる制御部を含めたシステム全体の応答性を速くできるとともに、消費電力を少なくできる。

回転体２６がおよそ１８０度回転したとき、第１検出スイッチ４０の検出レバーが回転体２６のスイッチ用段部３６を越えて凹部３４に落ち込むことで第１検出スイッチ４０がオフ状態になる。このオフ信号を受けて電動モータ１６の正転駆動が停止されるが、電動モータ１６や回転体２６の慣性回転によりカムフォロワ３２はカム溝５０の延設部５８に少し入り込んで停止する。このとき、ロックボルト４４は、図４に示すように、その先端がカバー１２内に引っ込んだアンロック位置まで後退している。

このようにして、ロックボルト４４がロック位置からアンロック位置に作動することで、ステアリングシャフト２の係合凹部４に対するロックボルト４４の先端の係合が解除され、ステアリングシャフト２の回動規制が解除されてステアリングがアンロック状態になる。

逆に、電動ステアリングロック装置１０をロック状態にするには、第２検出スイッチ４２が図１に示すオフ状態になるまで電動モータ１６を逆転駆動する。これにより、回転体２６が図１に示すロック方向（すなわち時計回り方向）におよそ１８０度回転し、この回転体２６の回転によってカムフォロワ３２がカム溝５０に沿ってモータ停止位置Ａまで移動する。このようにカムフォロワ３２が移動することで、ロックボルト４４はバネ６４の付勢力によってアンロック位置から図２に示すロック位置まで前進する。これにより、ロックボルト４４の先端がステアリングシャフト２の係合凹部４４内に進入して係合し、ステアリングシャフト２は回動規制されてステアリングがロック状態になる。

上述したように、本実施形態の電動ステアリングロック装置１０によれば、ロックボルト４４の移動方向に対して垂直方向に回転する回転体２６によってロックボルト４４を作動させるとともに、回転体２６の内部にロックボルト４４を配置しているため、電動ステアリングロック装置１０を小型化することができる。また、ロックボルト４４の外周面にカム溝５０を形成しているため、カム溝５０の形成が容易であり、かつ、互いに交差しないような形状で２つのカム溝５０または１つの長いカム溝５０を形成することが可能になる。

また、カム溝５０およびカムフォロワ３２をそれぞれ２つ設けているため、カム溝５０およびカムフォロワ３２が各１つの場合に比べてガタツキなくロックボルト４４を作動させることができる。

さらに、２つのカムフォロワ３２を回転体２６の軸方向に関して互いにずれた位置に配置した場合には、そのずれた分だけ回転体２６や、カム溝５０が形成されたロックボルト４４の円柱状部４６が軸方向に長くなるために電動ステアリングロック装置１０がそれだけ大型化することになるが、前記２つのカムフォロワ３２を回転体２６の軸方向に垂直な同一平面上に設けているので、回転体２６やロックボルト４４の円柱状部４６を短くすることができ、これにより電動ステアリングロック装置１０を小型化することができる。

さらにまた、球状のボール部材からなるカムフォロワ３２を介してロックボルト４４を作動させるようにしたので、カム溝５０の摩耗や異音の発生を防止することができるとともに、カムフォロワ３２がカム溝５０内で移動する際の抵抗も小さくなる。

次に、電動ステアリングロック装置１０において、ロックボルト４４をロック位置に移動させる際に、ステアリングシャフト２の係合凹部４がロックボルト４４の先端と一致していない場合の動作について図５を参照して説明する。

ロックボルト４４の先端がステアリングシャフト２の係合凹部４に一致しないときにロック動作を行ったときには、ロックボルト４４はステアリングシャフト２の係合凹部４に突入することができずに、その先端がステアリングシャフト２の外周面に当接した状態で途中停止する。しかし、この場合においてカムフォロワ３２は回転体３２の縦溝３０に沿って後退移動できるので、ロックボルト４４の途中停止が回転体２６および電動モータ１６の回転を阻害することはなく、電動モータ１６は通常どおり第２検出スイッチ４２がオフ状態になるまで逆転駆動された後、駆動停止される。

その後、ステアリングが回動操作されることによってステアリングシャフト２の係合凹部４がロックボルト４４の先端と一致したとき、バネ６４の付勢力によってロックボルト４４はその先端がステアリングシャフト２の係合凹部４に突入してロック位置に移動する。

このように、電動ステアリングロック装置１０では、ロック動作中にロックボルト４４が途中で停止した場合にも、電動モータ１６に過負荷がかかることがなく、かつ、電動モータ１６を再度作動させなくてもロックボルト４４をロック位置に移動させることができる。

なお、本実施形態において、ロックボルト４４を直接、ステアリングシャフト２の係合凹部４に係合させるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、係合凹部４に係合する別のロック部材を設け、このロック部材をロックボルト４４にて作動させるようにしてもよい。

本発明の一実施形態の電動ステアリングロック装置の平面図。 ロック状態にある図１の電動ステアリングロック装置の側方断面図。 ロックボルトの円柱状部の外周面展開図。 アンロック状態にある電動ステアリングロック装置の側方断面図。 ロック位置へ移動する途中でロックボルトが停止した状態を示す電動ステアリングロック装置の側方断面図。

符号の説明

２…ステアリングシャフト（可動部材）
４…係合凹部
１０…電動ステアリングロック装置
１６…電動モータ
２４…ウォーム
２６…回転体
３０…縦溝
３２…カムフォロワ
４４…ロックボルト
４６…円柱状部
５０…カム溝
５２…緩傾斜部
５４…急傾斜部
６４…バネ

Claims (3)

1. ステアリング操作に連動する可動部材に対して電動モータの駆動力でロックボルトを作動させて係合または係合解除させることにより、前記ステアリングをロックまたはアンロックするようにした電動ステアリングロック装置において、
   前記ロックボルトを少なくともロック位置からアンロック位置へ作動させるカム機構を設け、該カム機構のカム面の傾斜角を前記ロックボルトの位置によって異ならせていることを特徴とする電動ステアリングロック装置。
2. 前記ロックボルトの位置が前記ロック位置近傍では前記カム面の傾斜角を緩勾配とし、前記ロックボルトの位置が前記アンロック位置近傍では前記カム面の傾斜角を急勾配としたことを特徴とする請求項１に記載の電動ステアリングロック装置。
3. 前記カム機構は前記電動モータによって回転駆動される回転体を含み、該回転体および前記ロックボルトの一方側に前記カム面を設け、他方側に前記カム面に沿って移動するカムフォロワを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動ステアリングロック装置。

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