JP2012096577A

JP2012096577A - ステアリングロック装置

Info

Publication number: JP2012096577A
Application number: JP2010243675A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Harada; 昇一原田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-05-24

Abstract

【課題】ロック部材が被係合部に噛み込んだときでも、小さな力でロック部材を離脱させることができるステアリングロック装置を提供する。
【解決手段】ステアリングロック装置１は、ステアリングシャフト１０の凹部１０ａに係合してステアリングシャフト１０をロック状態とするロック部材２と、ロック部材２を凹部１０ａから離脱させる離脱方向ａ_１にバネ力を作用させるアンロック用バネ３７Ａと、ロック部材２を凹部１０ａに係合させる係合方向ａ_２にバネ力を作用させるロック用バネ３７Ｂと、回転力を発生するステアリングロック用モータ３０と、回転力をアンロック用バネ３７Ａに伝達してロック用バネ３７Ｂのバネ力に抗してアンロック用バネ３７Ａのバネ力を作用させる伝達機構とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングロック装置に関する。

近年、操作性の向上を目的として、機械的なキー操作を行うことなく、車両のドア施解錠やエンジン始動等の各種動作を行うことが可能な電子キーシステムが開発されている。

この種の電子キーシステムは、ユーザが電子キーを携帯してドアに近づくと、ドアロックが解錠され、遠ざかると、施錠されるキーレスエントリー機能や、キーをシリンダに差し込まなくても運転席に設けたエンジンスイッチを操作すると、エンジンが始動するイグニッション機能等を備えたシステムである。このような電子キーシステムでは、機械的なキー操作が行われないことから、車両にステアリングロック機能を備えるためには、例えば電気モータを駆動源とする電動ステアリングロック装置が用いられている（例えば特許文献１参照。）。

特許文献１に開示された電動ステアリングロック装置は、電気モータからの回転力をウォームギア及びウォームホイールを介して雄ネジ部材に伝達し、雄ネジ部材に螺合しているナット部材を雄ネジ部材の軸方向に沿って直線移動させ、ナット部材に連結されているロックバーをステアリングシャフト側の被係合部材の凹部に係合させることでステアリングシャフトをロック状態としている。

特開２００３−２７６５６５号公報

しかし、特許文献１のステアリングロック装置によると、ロック時にロック部材がロック位置に移動して被係合部材の凹部の片側に乗り上げた場合、その後ステアリングホイールを操舵することによってロック部材を凹部に係合させている。この際、ステアリングシャフトにステアリングの操舵方向と反対方向に車輪用タイヤによる反発トルクが作用し、ロック部材が凹部に噛み込んだままロック状態となる場合がある。この場合、ロック部材を凹部から離脱させてアンロック状態とするためには、ロック部材に比較的大きな復動力を加える必要が生じ、アンロック時の負荷が大きくなるという問題がある。

従って、本発明の目的は、ロック部材が被係合部に噛み込んだときでも、小さな力でロック部材を離脱させることができるステアリングロック装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、被係合部に係合してステアリングシャフトをロック状態とするロック部材と、前記ロック部材を前記被係合部から離脱させる方向にバネ力を作用させる第１のバネ部材と、前記ロック部材を前記被係合部に係合させる方向にバネ力を作用させる第２のバネ部材と、回転力を発生するステアリングロック用モータと、前記回転力を前記第１のバネ部材に伝達して前記第２のバネ部材のバネ力に抗して前記第１のバネ部材のバネ力を作用させる伝達機構とを備えたステアリングロック装置を提供する。

本発明によれば、ロック部材が被係合部に噛み込んだときでも、小さな力でロック部材を離脱させることができる。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係るステアリングロック装置の概略の構成例を示す図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図２は、コントローラの概略の構成例を示すブロック図である。図３は、ステアリングシャフトのロック状態からアンロック状態への動作（アンロック動作）を示すタイミングチャートである。図４（ａ）は、ステアリングシャフトのロック状態からアンロック状態への移行途中を示す図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図５は、ステアリングシャフトのアンロック状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１の（ａ）は、本発明の実施の形態に係るステアリングロック装置の概略の構成を示す図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

このステアリングロック装置１は、ロックボディ１Ａと、ロックボディ１Ａに収容され、ステアリングシャフト１０をロック状態又はアンロック状態とするロック部材２と、ロック部材２を動作させるロック用駆動機構３と、ロック用駆動機構３の後述するステアリングロック用モータ３０を制御するコントローラ４の後述するステアリングロック制御部部４１とを有して構成されている。

ここで、ステアリングシャフト１０の「ロック状態」とは、ステアリングシャフト１０の後述する凹部１０ａにロック部材２の後述する先端部２０が係合する位置（ロック位置）にある状態をいう。また、ステアリングシャフト１０の「アンロック状態」とは、ステアリングシャフト１０の凹部１０ａからロック部材２の先端部２０が離脱した位置（アンロック位置）にある状態をいう。

（ステアリングシャフト）
ステアリングシャフト１０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、断面円形の棒状部材を有する。棒状部材には、軸方向に沿うとともに円周方向に等間隔に形成され、ロック部材２の先端部２０に係合可能な複数（例えば２個）の凹部１０ａが設けられている。また、ステアリングシャフト１０には、車両内に露出するステアリングホイール１２が取り付けられている。また、ステアリングシャフト１０の近傍には、トルクセンサ１３が配置されている。なお、凹部１０ａは、ロック部材２の先端部２０が係合する被係合部の一例である。凹部１０ａの数は、３個以上でもよい。

トルクセンサ１３は、ステアリングシャフト１０に加わる操舵トルクを検出するものである。トルクセンサ１３としては、例えば、操舵トルクが加わる回転軸の外周面に凹凸を設け、この凹凸に光を照射して得られる反射光の位置や照度に基づいて回転軸に加わるトルクを検出する光学式を用いることができる。

ステアリングシャフト１０は、パワーステアリング用モータ１１の回転力がパワーステアリング用伝達機構を介して作用してステアリングシャフト１０の回転を補助するように構成されている。

パワーステアリング用モータ１１は、コントローラ４からの制御信号によって回転する電動モータである。

（ロック部材）
ロック部材２は、図１（ａ）に示すように、ステアリングシャフト１０の凹部１０ａに係合する先端部２０と、ロック用駆動機構３から力を受ける後端部２１と、後述するロック用バネ３７Ｂからバネ力を受ける座部２２と、先端部２０が凹部１０ａから離れる離脱方向ａ_１と先端部２０が凹部１０ａに係合する係合方向ａ_２にロック部材２を回転可能に持する支持軸２３とを備える。

ロック部材２の先端部２０は、図１（ｂ）に示すように、ステアリングシャフト１０の凹部１０ａに係合する断面矩形状を有する。

ロック部材２は、図１（ｃ）に示すように、中間板２０１を２枚の第１及び第２の板２０２Ａ、２０２Ｂで挟んだ構造となっている。そして、ロック部材２の後端部２１は、第１及び第２の板２０２Ａ、２０２Ｂに設けられた第１及び第２の後端部２１Ａ、２１Ｂから構成され、第１及び第２の後端部２１Ａ、２１Ｂが互いに離間して後述する雄ネジ部材３３が挿通し得る空間を形成している。第１及び第２の後端部２１Ａ、２１Ｂは、後述する座板３８Ｂが配置される凸部２１ａを備える。

（ロック用駆動機構）
ロック用駆動機構３は、図１（ａ）に示すように、電動モータによるステアリングロック用モータ３０と、ステアリングロック用モータ３０の出力軸３０ａに固定されたウォーム３１と、ロック部材２の後端部２１を通るようにベアリング３２Ａ、３２Ｂによって回転可能に支持された雄ネジ部材３３と、ロック部材２の離脱方向ａ_１にバネ力を作用させるアンロック用バネ（第１のバネ部材）３７Ａと、ロック部材２の係合方向ａ_２にバネ力を作用させるロック用バネ（第２のバネ部材）３７Ｂとを備える。

ステアリングロック用モータ３０は、コントローラ４からの制御信号によって回転する電動モータである。

雄ネジ部材３３には、ウォーム３１に噛み合うウォームオイール３４と、雄ネジ３５と、雄ネジ３５に軸方向に移動可能に螺合するナット部材３６と、上記のアンロック用バネ３７Ａと、アンロック用バネ３７Ａの両端部のそれぞれに配置された座部３８Ａ、３８Ｂと、下側の座部３８Ｂと下側のベアリング３２Ｂとの間に配置されたコイルバネ３９とが設けられている。

なお、ロック用駆動機構３のうち、ウォーム３１、ベアリング３２Ａ、３２Ｂ、雄ネジ部材３３、ウォームオイール３４、ナット部材３６及び座部３８Ａ、３８Ｂは、ステアリングロック用モータ３０の回転力をアンロック用バネ３７Ａに伝達してロック用バネ３７Ｂのバネ力に抗してアンロック用バネ３７Ａのバネ力を作用させるステアリングロック用伝達機構を構成する。

アンロック用バネ３７Ａは、ロック部材２の後端部２１とナット部材３６との間に配置されている。

ロック用バネ３７Ｂは、先端が座部２２に配置され、後端がロックボディ１Ａの凹部１ａに配置されている。

ステアリングロック用モータ３０の正逆回転に伴って、ウォーム３１、ウォームホイール３４及び雄ネジ部材３３が正逆回転する。そして、雄ネジ部材３３の正逆回転に伴ってナット部材３６が進む方向（進行方向）ｂ_１、又は後退する方向（後退方向）ｂ_２に移動する。ナット部材３６が進行方向ｂ_１に移動すると、アンロック用バネ３７Ａが圧縮し、そのバネ力がロック部材２を離脱方向ａ_１に作用する。

（コントローラ）
図２は、コントローラ４の概略の構成例を示すブロック図である。コントローラ４は、主制御部４０と、ステアリングロック用モータ３０を制御するステアリングロック制御部４１と、トルクセンサ１３に基づいてパワーステアリング用モータ１１を制御するパワーステアリング制御部４２と、エンジン１５を制御するエンジン制御部４３とを備える。主制御部４０にエンジン１５を始動させるためのエンジンスイッチ１４等の各種のスイッチが接続されている。

ステアリングロック制御部４１は、主制御部４０からのステアリングロックの指令信号に基づきステアリングロック用モータ３０に逆転方向の駆動信号を出力し、主制御部４０からのステアリングロックの解除指令信号に基づきステアリングロック用モータ３０に正転方向の駆動信号を出力する。

ステアリングロック制御部４１は、図１に示すナット部材３６の位置（ロック位置）を検出するロック位置センサ（図示せず）、又は図４及び図５に示すナット部材３６の位置（アンロック位置）を検出するアンロック位置センサ（図示せず）がそれぞれの位置を検出するまでステアリングロック用モータ３０を駆動するように構成されている。

パワーステアリング制御部４２は、主制御部４０からのパワーステアリングの制御指令信号に基づき、トルクセンサ１３によって検出される操舵トルクが小さくなるようにパワーステアリング用モータ１１を制御する。

エンジン制御部４３は、主制御部４０からのエンジン始動指令信号に基づきエンジン１５を始動し、主制御部４０からのエンジン停止指令信号に基づきエンジン１５を停止する。

（ステアリングロック装置の動作）
次に、ステアリングロック装置の動作を図面を参照して説明する。

図３は、ステアリングシャフト１０のロック状態からアンロック状態への動作（アンロック動作）を示すタイミングチャートである。図４は、ステアリングシャフト１０のロック状態からアンロック状態への移行途中を示す図、図５は、ステアリングシャフト１０のアンロック状態を示す図である。

（１）ロック動作
まず、ステアリングシャフト１０のアンロック状態からロック状態への動作（ロック動作）について説明する。

図５に示すステアリングシャフト１０のアンロック状態において、エンジンスイッチ１４がオフされると、コントローラ４の主制御部４０は、ステアリングロックの指令信号をステアリングロック制御部４１に送り、パワーステアリングの停止指令信号をパワーステアリング制御部４２に送り、エンジン停止指令信号をエンジン制御部４３に送る。

ステアリングロック制御部４１は、ステアリングロックの指令信号に基づき逆転方向の駆動信号をロック位置センサがナット部材３６のロック位置を検出するまでステアリングロック用モータ３０に送る。ステアリングロック用モータ３０の出力軸３０ａ、ウォーム３１及び雄ネジ部材３３が逆転方向に回転し、ナット部材３６がロック位置まで後退方向ｂ_２に移動する。アンロック用バネ３７Ａによるロック部材２の後端部２１へのバネ力が弱まり、ロック用バネ３７Ｂのバネ力によってロック部材２が係合方向ａ_２に回転する。そして、図１に示すように、先端部２０がステアリングシャフト１０の凹部１０ａに係合するロック位置となり、ステアリングシャフト１０は、ロック部材２によってロック状態となる。

パワーステアリング制御部４２は、パワーステアリングの停止指令信号に基づきパワーステアリング用モータ１１の制御を停止する。エンジン制御部４３は、エンジン停止指令信号に基づきエンジン１５を停止する。

（２）アンロック動作
図１に示すステアリングシャフト１０のロック状態において、ＩＤ認証が成立し、エンジンスイッチ１４がオンされると、コントローラ４の主制御部４０は、ステアリングロックの解除指令信号をステアリングロック制御部４１に送り、パワーステアリングの動作指令信号をパワーステアリング制御部４２に送り、エンジン始動指令信号をエンジン制御部４３に送る。

ステアリングロック制御部４１は、ステアリングロックの解除指令信号に基づき正転方向の駆動信号をアンロック位置センサがナット部材３６のアンロック位置を検出するまでステアリングロック用モータ３０に送る。パワーステアリング制御部４２は、パワーステアリングの制御指令信号に基づきパワーステアリングの制御を行う。エンジン制御部４３は、エンジン始動指令信号に基づきエンジン１５を始動する。

ステアリングロック制御部４１から正転方向の駆動信号がステアリングロック用モータ３０に出力されると、ステアリングロック用モータ３０の出力軸３０ａ、ウォーム３１及び雄ネジ部材３３が正転方向に回転し、ナット部材３６がアンロック位置まで進行方向ｂ_１に移動する。これにより、アンロック用バネ３７Ａが圧縮してロック部材２の後端部２１にバネ力が作用する。

このとき、ロック部材２の先端部２０とステアリングシャフト１０の凹部１０ａとの間に、図４（ｂ）に示すように車輪用タイヤの反発トルクによって噛み込みが発生していると、アンロック用バネ３７Ａのバネ力がロック部材２の後端部２１に作用してもロック部材２は離脱方向ａ_１に回転せずに噛み込んだままとなる。

パワーステアリング制御部４２がパワーステアリングの制御を開始し、ユーザがステアリングホイール１２を操作すると、パワーステアリング制御部４２は、トルクセンサ１３の操舵トルクが小さくなる方向、すなわちステアリングシャフト１０の凹部１０ａのロック部材２の先端部２０に接触していた面が先端部２０から離れる方向にパワーステアリング用モータ１１を駆動する。

パワーステアリング用モータ１１の駆動力がパワーステアリング用伝達機構を介してステアリングシャフト１０に伝達し、ステアリングシャフト１０が回転してロック部材２の先端部２０とステアリングシャフト１０の凹部１０ａとの噛み込みが解消し、図５に示すように、アンロック用バネ３７Ａのバネ力によってロック部材２が離脱方向ａ_１に回転して先端部２０が凹部１０ａから離脱したアンロック位置となり、ステアリングシャフト１０はアンロック状態となる。

（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
（ア）ステアリングシャフト１０のロック状態において、ロック部材２の先端２０がステアリングシャフト１０の凹部１０ａに噛み込んでも、アンロック用バネ部材３７Ａのバネ力にパワーステアリング用モータ１１の回転力が加わるので、ステアリングロック用モータ３０の出力トルクが小さくても、ロック部材２の先端２０を凹部１０ａから離脱させることができる。
（イ）また、パワーステアリング用モータ１１が動作していない状態では、ステアリングホイール１２の操作により、アンロック用バネ部材３７Ａのバネ力の作用のみによってロック部材２の先端２０を凹部１０ａから離脱させることも可能である。
（ウ）ステアリングロック用モータ３０の回転力を直線運動に変換しているので、モータ３０の回転力をアンロック用バネ部材３７Ａに伝達する伝達機構の小型化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形実施が可能である。

例えば、パワーステアリング用モータ１１とステアリング用モータ３０のＯＮのタイミングは、図３のタイミングチャートに限られない。例えば、パワーステアリング用モータ１１のＯＮは、ステアリングロック用モータ３０のＯＮと並行して行われてもよく、ステアリングロック用モータ３０のＯＮよりも先に行われてもよい。

また、上記実施の形態では、ロック部材がステアリングシャフト１０の凹部１０ａに係合したが、ステアリングシャフト１０とロック部材との間に、ステアリングシャフト１０の回転に伴って回転する他の部材（被係合部材）を設け、ロック部材の先端部が被係合部材に形成した被係合部に係合する構造にしてもよい。

また、上記実施の形態では、電気モータを用いたステアリングロック装置について説明したが、本発明はメカ式のステアリングロック装置にも適用することができる。すなわち、キーの回転に伴ってカムを回転させてスライド部材をナット部材３６のように直線移動させてアンロック用バネ部材３７Ａを圧縮させてもよい。

１…ステアリングロック装置、１Ａ…ロックボディ、１ａ…凹部、２…ロック部材、３…ロック用駆動機構、４…コントローラ、１０…ステアリングシャフト、１０ａ…凹部、１１…パワーステアリング用モータ、１２…ステアリングホイール、１３…トルクセンサ、１４…エンジンスイッチ、１５…エンジン、２０…先端部、２１，２１Ａ，２１Ｂ…後端部、２１ａ…凸部、２２…座部、２３…支持軸、３０…ステアリングロック用モータ、３０ａ…出力軸、３１…ウォーム、３２Ａ，３２Ｂ…ベアリング、３３…雄ネジ部材、３４…ウォームオイール、３５…雄ネジ、３６…ナット部材、３７Ａ…アンロック用バネ、３７Ｂ…ロック用バネ、３８Ａ，３８Ｂ…座板、３９…コイルバネ、４０…主制御部、４１…ステアリングロック制御部、４２…パワーステアリング制御部、４３…エンジン制御部、２０１…中間板、２０２Ａ…第１の板、２０２Ｂ…第２の板、ａ_１…離脱方向、ａ_２…係合方向、ｂ_１…進行方向、ｂ_２…後退方向

Claims

被係合部に係合してステアリングシャフトをロック状態とするロック部材と、
前記ロック部材を前記被係合部から離脱させる方向にバネ力を作用させる第１のバネ部材と、
前記ロック部材を前記被係合部に係合させる方向にバネ力を作用させる第２のバネ部材と、
回転力を発生するステアリングロック用モータと、
前記回転力を前記第１のバネ部材に伝達して前記第２のバネ部材のバネ力に抗して前記第１のバネ部材のバネ力を作用させる伝達機構とを備えたステアリングロック装置。
前記伝達機構は、前記ステアリングロック用モータの前記回転力によって回転するネジ部材と、前記ネジ部材の回転に伴って前記ネジ部材の軸方向に移動して前記第１のバネ部材に前記回転力を伝達するナット部材とを備えた請求項１に記載のステアリングロック装置。
前記ロック部材は、前記第１のバネ部材によるバネ力とともに、前記ステアリングシャフトの回転を補助するためのパワーステアリング用モータによる回転補助力によって離脱することを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリングロック装置。
被係合部に係合してステアリングシャフトをロック状態とするロック部材と、
前記ロック部材を前記被係合部から離脱させる方向にバネ力を作用させる第１のバネ部材と、
前記ロック部材を前記被係合部に係合させる方向にバネ力を作用させる第２のバネ部材と、
前記ステアリングシャフトをアンロック状態とするための回転力を前記第１のバネ部材に伝達して前記第２のバネ部材のバネ力に抗して前記第１のバネ部材のバネ力を作用させる伝達機構とを備えたステアリングロック装置。