JP2007131156A - 回転規制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体としての小型化を図りながら、規制対象である歯車ロータの山部に対してロックバーの挿入がなされた場合に懸念される両者の衝突に起因した部品の破損や故障等についてもこれを、未然に防止することのできる回転規制装置を提供する。
【解決手段】周面に山部１ａおよび谷部１ｂが交互に設けられた歯車ロータ１に対してロックバーＬＢ１をスライド挿入することにより、ロータ１の山部１ａとロックバーＬＢ１との係合に基づいてロータ１の回転を規制する。このような回転規制装置において、上記ロータ１の山部１ａを、頂面に対する押圧に応じて該ロータ１内へ没入し、且つ、該押圧が取り除かれることにより元の突出状態に復元する様に配設する。具体的には、板バネＳ１によって形成されるバネ機構により、ロータ１の山部１ａを、同ロータ１外側へ向けての圧力が加えられたまま、同ロータ１内への没入を可能とされた状態にする。
【選択図】図１

Description

この発明は、規制対象である歯車ロータへのロックバー挿入に基づいて同ロータの回転を機械的に規制する回転規制装置に関し、詳しくは、例えば自動車に搭載されて車軸の向きを変えるステアリングホイールの操舵角度を制限するステアリングロック装置に用いて有益な回転規制装置に関する。

従来、この種の回転規制装置は、例えば自動車の盗難防止などの目的で、ステアリングロック装置として採用されている（特許文献１参照）。以下、図６を参照して、こうした装置の一例について、その概要を説明する。なお、ここで規制対象とする歯車ロータとしては、ステアリングホイールの回転をギアボックスへ伝えるシャフト（ステアリングシャフト）に取り付けられた歯車ロータ、いわゆるロックホルダを想定している。

図６に示されるように、この装置は、大きくは、周面に所定のピッチで山部２ａおよび谷部２ｂが交互に設けられた歯車ロータ２（ロックホルダ）と、該ロータ２に対向するように配設されたロックバースライド機構ＬＳ２とを有して構成されている。そして、該ロックバースライド機構ＬＳ２の駆動に基づき、ロータ２の谷部２ｂに対してロックバー（可動突起）ＬＢ２がスライド挿入され、該ロータ２の山部２ａとロックバーＬＢ２との係合により同ロータ２の回転が規制されるようになっている。なおここで、上記ロックバーＬＢ２のスライド量（スライド限界）は、上記ロータ２に挿入された状態において該ロックバーＬＢ２が、同ロータ２の山部２ａ頂面よりも深く差し込まれて同ロータ２の谷部２ｂ底面には当たらない程度（固定値）に設定される。

図７は、上記ロックバースライド機構ＬＳ２の概要（概略構造）を模式的に示す斜視図である。
同図７に示されるように、このスライド機構ＬＳ２は、図示しない電子制御装置により電子的に制御される電動モータＭ２を有して構成されている。そして、このスライド機構ＬＳ２においては、該モータＭ２の回転力が、同モータＭ２のシャフトＷ２１（ウォーム）とウォームホイールＷ２２とからなるウォームギア（モータＭ２と共に本体に固定）を介して、該ウォームホイールＷ２２に設けられたシャフト２１へと伝達されるようになっている。

またここで、該シャフト２１は、雄ネジ部２１ａを通じてＬ字形状のリフタ２２の雌ネジ部２２ａと螺着されている。すなわち、この機構においては、該シャフト２１の回転に伴い、その回転方向に応じた方向（ネジ軸方向の一方）へ、上記リフタ２２がスライド移動（ロータ２に対して突出および没入）するようになっている。

また、このリフタ２２の先端には、コイルバネ２３を介してロックバーＬＢ２（図６参照）が取り付けられている。こうしたコイルバネ２３が設けられていることで、上記ロータ２の山部２ａに対してロックバーＬＢ２の挿入が行われた場合には、該ロックバーＬＢ２の挿入に対する反作用により、ロックバーＬＢ２の先端がロータ２の山部２ａ頂面に押圧されてコイルバネ２３を圧縮するようになる。すなわち、同山部２ａとロックバーＬＢ２との衝突による衝撃は、このコイルバネ２３の弾性により吸収されることになる。この装置では、このような構造のもとに、上記ロータ２やロックバーＬＢ２へ衝撃が加わることに起因した部品の破損や故障等を未然に防止するようにしている。
特開２００３−０６３３５４号公報

このように、ロックバーＬＢ２とリフタ２２との間にコイルバネ２３を設けた上記従来の回転規制装置によっても、ロータ２の山部２ａに対してロックバーＬＢ２の挿入がなされた場合に懸念される両者の衝突に起因した部品の破損や故障等が、未然に防止されるようになる。しかしながら、このような装置では、上記コイルバネ２３を設けたことで、上記ロックバーＬＢ２が、このコイルバネ２３の分だけ余計に外側（ロータ２の反対側）へ張り出すことになる。しかも、こうしたロックバーＬＢ２の張り出し量の増大は、部分的な拡張であるとはいえ、ステアリングロック装置などにあっては、装置の小型化を阻害する大きな要因（ネック）となる。このため、先の図６に示した従来の回転規制装置は、コイルバネ２３を通じて部品の破損や故障等の防止を図る一方で、装置全体としての大型化が避けられないものとなっている。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、装置全体としての小型化を図りながら、規制対象である歯車ロータの山部に対してロックバーの挿入がなされた場合に懸念される両者の衝突に起因した部品の破損や故障等についてもこれを、未然に防止することのできる回転規制装置を提供することを目的とする。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、周面に山部および谷部が交互に設けられた歯車ロータに対してロックバーをスライド挿入することにより、前記ロータの山部と前記ロックバーとの係合に基づいて前記ロータの回転を規制する回転規制装置として、前記ロータの山部が、頂面に対する押圧に応じて該ロータ内へ没入（少なくとも一部を没入）し、且つ、該押圧が取り除かれることにより元の突出状態に復元する態様で配設された構成とする。

このような構成によれば、規制対象である歯車ロータの山部に対してロックバーの挿入がなされた場合には、該挿入による押圧により、上記ロータの山部がロータ内へ没入する（ロックバーによって押し込まれる）ようになる。このため、同ロータの山部とロックバーとの衝突による衝撃、すなわち該ロックバーの挿入に対する反作用は、大幅に軽減される。すなわち、ロックバーに対して前述したようなバネ（コイルバネ）等を設けることなく、歯車ロータの山部に対してロックバーの挿入がなされた場合に懸念される部品の破損や故障等についてもこれを、未然に防止することができるようになる。

しかもこのとき、ロータの山部は、上記ロックバーの挿入による押圧が取り除かれさえすれば、元の突出状態に復元するようになっている。このため、この装置は、歯車ロータの山部に対してロックバーの挿入がなされた場合も、回転規制装置としてそのまま継続的に使用することができる。

またこの場合、請求項２に記載の発明によるように、前記ロータの山部が、前記ロータ内に設けられた所定のバネ機構により、同ロータ外側へ向けての圧力が加えられたまま、同ロータ内への没入を可能とされた状態で配設された構成とすれば、ロータ内にバネ機構が設けられていることで、上述のロックバーの衝突による衝撃がこのバネ機構により的確に吸収されるようになる。また、上記ロータの山部に対してロータ外側へ向けての圧力が加えられていることで、上記ロックバーの挿入による押圧が取り除かれさえすれば、元の突出状態に復元するようにもなる。しかも、こうしたバネ機構がロータ内に設けられていることで、装置の大型化は最小限に抑えられることになる。

また、この請求項２に記載の回転規制装置において、前記バネ機構としては、例えば請求項３に記載の発明によるように、
・前記ロータ内に設けられた芯棒による反発力を利用して前記ロータ外側への圧力を加える板バネによって形成されるバネ機構。
あるいは請求項４に記載の発明によるように、
・弾性変形に基づく形状の復元力を利用して前記ロータ外側への圧力を加えるトーションスプリングによって形成されるバネ機構。
等々を採用することができる。そして、これらの構成であれば、ロータ内の限られたスペースにあっても、上述のバネ機構を的確に実現することが可能である。

また、これら請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転規制装置は、請求項５に記載の発明によるように、前記歯車ロータ共々、同ロータに対して設けられたステアリングシャフトの回転を規制することにより、操舵角度に応じて車軸の向きを変えるステアリングホイールの操舵可能な範囲を所定の角度範囲に制限するステアリングロック装置として採用して特に有効である。

一般に、自動車等に搭載されるステアリングロック装置にあっては、ステアリングシャフトに取り付けられた歯車ロータ、いわゆるロックホルダが、ステアリングコラムチューブ内に配設される。そして、このチューブの径が大きく設計された場合には、通常、ロックホルダの径も大きく設計される。このため、同ロックホルダ内には、無駄なスペースが形成されることになる。この点、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の構成によれば、こうしたロックホルダ内の無駄なスペースを有効に利用して、装置の大型化を招くことなく、前述したロータ山部に対するロックバーの挿入に起因した部品の破損や故障等を未然に防止することができるようになる。ちなみに、コラムチューブの径は、通常、車種等によって決定される。

この発明によれば、装置全体としての小型化を図りながら、規制対象である歯車ロータの山部に対してロックバーの挿入がなされた場合に懸念される両者の衝突に起因した部品の破損や故障等についてもこれを、未然に防止することのできる回転規制装置が実現可能となる。

以下、図１〜図４を参照して、この発明に係る回転規制装置を具体化した一実施の形態について説明する。なお、この実施の形態においても、この装置を、操舵角度に応じて車軸の向きを変えるステアリングホイールの操舵可能な範囲を所定の角度範囲（ここでは「１８０（°）」）に制限するステアリングロック装置として採用した場合について言及する。

はじめに、図１を参照して、この装置の構成、並びに動作について説明する。なお、ここで規制対象とする歯車ロータとしても、ステアリングホイールの回転をギアボックスへ伝えるシャフト（ステアリングシャフト）に取り付けられた歯車ロータ、いわゆるロックホルダを想定している。

図１に示されるように、この装置は、大きくは、周面に所定のピッチ（ここでは「１８０（°）」）で山部１ａおよび谷部１ｂが交互に設けられた歯車ロータ１（ロックホルダ）と、該ロータ１に対向するように配設されたロックバースライド機構ＬＳ１とを有して構成されている。また、この実施の形態においても、先の図６に示した装置と同様、該ロックバースライド機構ＬＳ１の駆動に基づき、ロータ１の谷部１ｂに対してロックバー（可動突起）ＬＢ１がスライド挿入され、該ロータ１の山部１ａとロックバーＬＢ１との係合により同ロータ１の回転が規制されるようになっている。そしてここでも、上記ロックバーＬＢ１のスライド量（スライド限界）は、上記ロータ１に挿入された状態において該ロックバーＬＢ１が、同ロータ１の山部１ａ頂面よりも深く差し込まれて同ロータ１の谷部１ｂ底面には当たらない程度（固定値）に設定されている。

ただし、この実施の形態においては、上記ロックバースライド機構ＬＳ１が、図２に示すような構造を有して構成されている。すなわち、同図２に示されるように、このスライド機構ＬＳ１は、図示しない電子制御装置により電子的に制御される電動モータＭ１を有して構成されている。そして、このスライド機構ＬＳ１においては、該モータＭ１の回転力が、同モータＭ１のシャフトＷ１１（ウォーム）とウォームホイールＷ１２とからなるウォームギア（モータＭ１と共に本体に固定）を介して、該ウォームホイールＷ１２の内側に螺着されたロックバーＬＢ１へと伝達されるようになっている。

詳しくは、同モータＭ１のシャフトＷ１１が回転することに伴い、同シャフトＷ１１と歯車を介して噛合するウォームホイールＷ１２も回転する。そしてこのとき、回転速度や回転方向（回転軸）は、所望に変更される（詳しくは、回転速度は減速され、回転方向は「９０（°）」異なる方向へ変更される）ことになる。

また、上記ロックバーＬＢ１の雄ネジ部１１ａとウォームホイールＷ１２内側の雌ネジ部１２ａとが螺着されていることにより、上記ウォームホイールＷ１２が回転すると、その内側に螺着されたロックバーＬＢ１も共に回転する。そして、該ロックバーＬＢ１は、回転方向に応じた方向（ネジ軸方向の一方）へ、スライド移動（ロータ１に対して突出および没入）することになる。なお、同ロックバーＬＢ１の先端部は、ロータ１の山部１ａと係合する面（対向面）が平坦に加工されている。

このように、このロックバースライド機構ＬＳ１では、リフタやコイルバネ（図７参照）等の配設を必要としないため、先の図６に示した装置よりも簡素な構造となっている。
また一方、上記ロータ１は、図３に示すような構造を有して構成されている。なお、同図３は、図１中のＡ視矢印方向から見た平面図である。

この図３に示されるように、上記ロータ１は、同ロータ１内に設けられた芯棒ＷＢによる反発力を利用して同ロータ１外側への圧力を加える板バネＳ１によって形成されるバネ機構を有して構成されている。具体的には、円筒形状の芯棒ＷＢに対して外接するように配設された「く」の字状に曲がる板バネＳ１の屈曲部が、ロータ１の山部１ａに設けられた溝と嵌着されている。このようにして、このロータ１の山部１ａは、上記ロータ１内に設けられたバネ機構により、同ロータ１外側へ向けての圧力が加えられたまま、同ロータ１内への没入を可能とされた状態となっている。このため、同ロータ１の山部１ａは、頂面に対する押圧に応じて該ロータ１内へ没入し、且つ、該押圧が取り除かれることにより元の突出状態に復元することになる。

すなわち、ロータ１の山部１ａに対してロックバーＬＢ１の挿入がなされた場合には、該挿入による押圧により板バネＳ１が撓み、上記ロータ１の山部１ａがロータ１内へ没入する（ロックバーＬＢ１によって押し込まれる）。このため、同ロータ１の山部１ａとロックバーＬＢ１との衝突による衝撃、すなわち該ロックバーＬＢ１の挿入に対する反作用は、大幅に軽減されるようになる。このように、この実施の形態に係る上記装置によれば、コイルバネ（図７参照）を持たない構成でありながら、ロータ１の山部１ａに対してロックバーＬＢ１の挿入がなされた場合であれ、懸念される部品の破損や故障等が未然に防止されるようになる。しかもこのとき、上記ロータ１の山部１ａが、板バネＳ１の復帰力により、上記ロックバーＬＢ１の挿入による押圧が取り除かれさえすれば元の突出状態に復元するようになっていることで、ロータ１の山部１ａに対してロックバーＬＢ１の挿入がなされた場合も、回転規制装置としてそのまま継続的に使用することができるようになる。具体的には、ロータ１が回転すれば、その回転に伴い、上記ロックバーＬＢ１による押圧は自ずと取り除かれることになる。

次に、図４を参照して、電子式のステアリングロック装置として採用された上記装置の使用態様について説明する。
同図４に示されるように、上記歯車ロータ１（ロックホルダ）は、ステアリングシャフトＨ３に取り付けられて（固定されて）使用される。そして、このステアリングシャフトＨ３は、ステアリングホイールＨ１（ハンドル）の支柱となるコラムチューブＨ２内を通り、一端（上部）が、該ステアリングホイールＨ１にナット等で固定される。他方、同シャフトＨ３の他端（下部）は、ユニバーサルジョイント等を介して、図示しないギヤボックスに接続される。また、同シャフトＨ３の中ほどには、凹部を有するロックボディＨ４が、その凹部に当該シャフトＨ３を挟み込むかたちで、取付ブラケットＨ５とボルト等で連結されることにより装着（固定）される。そして、先の図１に示したロックバースライド機構ＬＳ１は、このロックボディＨ４内に設けられることになる。すなわち、この装置では、ロータ１の山部１ａとロックバーＬＢ１との係合により同ロータ１の回転が規制されることで、ステアリングホイールＨ１の操舵可能な範囲が「１８０（°）」（山部１ａのピッチ範囲）に制限されることになる。そしてこれにより、自動車の盗難防止などが図られるようになる。

以上説明したように、この実施の形態に係る回転規制装置によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
（１）周面に山部１ａおよび谷部１ｂが交互に設けられた歯車ロータ１に対してロックバーＬＢ１をスライド挿入することにより、ロータ１の山部１ａとロックバーＬＢ１との係合に基づいてロータ１の回転を規制する。このような回転規制装置において、上記ロータ１の山部１ａを、頂面に対する押圧に応じて該ロータ１内へ没入し、且つ、該押圧が取り除かれることにより元の突出状態に復元する様に配設することとした。これにより、ロックバーＬＢ１に対して前述したようなバネ（コイルバネ）等を設けることなく、歯車ロータ１の山部１ａに対してロックバーＬＢ１の挿入がなされた場合に懸念される部品の破損や故障等についてもこれを、未然に防止することができるようになる。しかもこのとき、上記ロータ１の山部１ａが、上記ロックバーＬＢ１の挿入による押圧が取り除かれさえすれば元の突出状態に復元するようになっていることで、ロータ１の山部１ａに対してロックバーＬＢ１の挿入がなされた場合も、回転規制装置としてそのまま継続的に使用することができるようになる。

（２）また、芯棒ＷＢによる反発力を利用してロータ１外側への圧力を加える板バネＳ１によって形成されるバネ機構を、上記ロータ１内に設けるようにしたことで、装置の大型化は最小限に抑えられることになる。

（３）当該回転規制装置を、例えば自動車に搭載されるステアリングロック装置として採用したことで、ロータ１（ロックホルダ）内の無駄なスペースを有効に利用して、装置全体としての小型化を図りながら、ロータ１の山部１ａに対してロックバーＬＢ１の挿入がなされた場合であれ、懸念される部品の破損や故障等が未然に防止されるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態では、ロータ１の山部１ａのピッチを「１８０（°）」に設定したが、このピッチは任意である。例えば先の図６に示した装置のように、細かいピッチに設定した場合も、この発明は同様に適用することができる。

・また、上記ロックバースライド機構ＬＳ１としても、ロックバーＬＢ１をスライドさせることができるものであればよく、任意の構成のものを採用することができる。すなわち、例えばモータＭ１に代えて、他のアクチュエータを用いるようにしてもよい。

・ロータ１（ロックホルダ）内に設けるバネ機構は、先の図３に示した板バネＳ１に限定されることなく、例えば図５に示すように、弾性変形に基づく形状の復元力を利用してロータ１外側への圧力を加えるトーションスプリングＳ２によって形成されるバネ機構などを採用してもよい。なお、この図５においては、一例として、板状（もしくは棒状）のトーションスプリングＳ２が、上記芯棒ＷＢに対して巻回されて構成されるバネ機構を示している。この場合も、ロータ１の山部１ａは、このバネ機構により、同ロータ１外側へ向けての圧力が加えられたまま、同ロータ１内への没入を可能とされた状態となり、前記（１）〜（３）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果が得られるようになる。

・また、こうしたバネ機構に限定されることなく、バネ以外の弾性（衝撃吸収）機構（例えばゴムやシリンダなど）も適宜に採用可能である。要は、上記ロータ１の山部１ａが、頂面に対する押圧に応じて該ロータ１内へ没入し、且つ、該押圧が取り除かれることにより元の突出状態に復元する態様で配設されてさえいれば、前記（１）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られ、少なくとも所期の目的については、これが確実に達成されることになる。

この発明に係る回転規制装置の一実施の形態について、この装置の概要（概略構造）を模式的に示す斜視図。 同装置に用いられるロックバースライド機構の概略構造を模式的に示す斜視図。 図１中のＡ視矢印方向から見た平面図。 同装置を電子式のステアリングロック装置として用いた場合の配設態様を示す斜視分解図。 同装置に用いられるバネ機構の変形例を示す平面図。 従来の回転規制装置の一例について、その概要を模式的に示す斜視図。 同従来の装置に用いられるロックバースライド機構の概略構造を模式的に示す斜視図。

符号の説明

１…歯車ロータ（ロックホルダ）、１ａ…山部、１ｂ…谷部、１１ａ…雄ネジ部、１２ａ…雌ネジ部、Ｈ１…ステアリングホイール、Ｈ２…コラムチューブ、Ｈ３…ステアリングシャフト、Ｈ４…ロックボディ、Ｈ５…取付ブラケット、ＬＢ１…ロックバー（可動突起）、ＬＳ１…ロックバースライド機構、Ｍ１…電動モータ、Ｓ１…板バネ、Ｓ２…トーションスプリング、ＷＢ…芯棒、Ｗ１１…シャフト（ウォーム）、Ｗ１２…ウォームホイール。

Claims (5)

1. 周面に山部および谷部が交互に設けられた歯車ロータに対してロックバーをスライド挿入することにより、前記ロータの山部と前記ロックバーとの係合に基づいて前記ロータの回転を規制する回転規制装置において、
   前記ロータの山部は、頂面に対する押圧に応じて該ロータ内へ没入し、且つ、該押圧が取り除かれることにより元の突出状態に復元する態様で配設されてなる
   ことを特徴とする回転規制装置。
2. 前記ロータの山部は、前記ロータ内に設けられた所定のバネ機構により、同ロータ外側へ向けての圧力が加えられたまま、同ロータ内への没入を可能とされた状態で配設されてなる
   請求項１に記載の回転規制装置。
3. 前記バネ機構は、前記ロータ内に設けられた芯棒による反発力を利用して前記ロータ外側への圧力を加える板バネによって形成される
   請求項２に記載の回転規制装置。
4. 前記バネ機構は、弾性変形に基づく形状の復元力を利用して前記ロータ外側への圧力を加えるトーションスプリングによって形成される
   請求項２に記載の回転規制装置。
5. 当該回転規制装置は、前記歯車ロータ共々、同ロータに対して設けられたステアリングシャフトの回転を規制することにより、操舵角度に応じて車軸の向きを変えるステアリングホイールの操舵可能な範囲を所定の角度範囲に制限するステアリングロック装置である
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転規制装置。

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