JP2018203178A - 電動ステアリングロック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバーラン発生時、駆動機構に過大な荷重が作用することを防止して、電動ステアリングロック装置のロバスト性を向上させる。【解決手段】キャリア７は、ロックロッド８がステアリングシャフトの被係合部に係合可能な状態になるロック位置と、ロック位置より前方の施錠側オーバーラン位置との間を移動可能である。キャリア７は、ロック位置では、ギア部材４の回転運動をその回転軸Ｘに沿った運動に変換する機構を介してギア部材４に係合しており、施錠側オーバーラン位置では、ギア部材４との係合が解除されて、ギア部材４の空転を許容している。ストッパ部２６は、キャリア７がロック位置またはロック位置よりステアリングシャフト側に位置しているとき、ロックロッド８がステアリングシャフトの被係合部に係合する係合位置よりステアリングシャフト側へ移動することを阻止する。【選択図】図４Ｂ

Description

本発明は、自動車のステアリングシャフトの回動を電動でロック／アンロックする電動ステアリングロック装置に関する。

従来の電動ステアリングロック装置としては、特許文献１に開示されたものがある。この装置では、電動モータの出力軸の回転が、ウォームギアとウォームホイールによって減速されつつ方向が直角に変換されてギア部材に伝達される。ギア部材の内周には雌ネジ部が刻設されており、この雌ネジ部が、ドライバに形成された雄ネジ部に螺合している。そのためギア部材が回転すると、ドライバが、これに連結されたロックボルトとともに移動する。電動モータ、ギア部材、ドライバ及びロックボルトは、ケース内に収納されている。

特開２０１５−１２０５０２

上記電動ステアリングロック装置では、ロック動作の際に、何らかの原因により電動モータがオーバーランすると、ドライバとケースとが機械的に干渉してドライバの移動が制限され、雌ネジ部や雄ネジ部などの駆動機構に過大な荷重が作用するおそれがあった。

本発明の目的は、オーバーラン発生時、駆動機構に過大な荷重が作用することを防止して、電動ステアリングロック装置のロバスト性を向上させることにある。

本発明の一態様にかかる電動ステアリングロック装置は、電動機によって回転駆動されるギア部材と、ステアリングシャフトに向かう方向に沿って進退可能なロックユニットと、前記ギア部材と前記ロックユニットとを収容するハウジングと、を備えている。前記ロックユニットは、前記ステアリングシャフトの被係合部に係合可能なロック部材と、前記ロック部材を前記方向に沿って相対移動可能に保持するキャリアと、前記キャリアと前記ロック部材との間に介装され、前記ロック部材を前記キャリアに対して前記ステアリングシャフト側へ付勢する第１付勢部材と、を備えている。前記キャリアは、少なくとも、前記ロック部材が前記ステアリングシャフトの前記被係合部に係合可能な状態になるロック位置と、前記ロック位置よりも前記ステアリングシャフト側にある施錠側オーバーラン位置と、の間を前記方向に沿って移動可能であり、前記ロック位置では、前記ギア部材の回転運動を前記キャリアの前記方向に沿った運動に変換する機構を介して前記ギア部材に係合しており、前記施錠側オーバーラン位置では、前記機構を介した前記ギア部材との係合が解除されて、前記ギア部材の前記キャリアに対する空転を許容している。前記ハウジングは、前記キャリアが前記ロック位置または前記ロック位置より前記ステアリングシャフト側に位置しているときに、前記ロック部材に当接可能なストッパ部を有している。前記ストッパ部は、前記ロック部材に当接することで、前記ロック部材が前記ステアリングシャフトの前記被係合部に係合しているときの前記ロック部材の位置より前記ステアリングシャフト側へ移動することを阻止する。

本発明によれば、オーバーラン発生時、駆動機構に過大な荷重が作用することを防止して、電動ステアリングロック装置のロバスト性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態にかかる電動ステリングロック装置の主要部の分解斜視図である。 キャリアがロック位置にあるときの電動ステアリングロック装置の縦断面図である。 図２ＡのＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図である。 キャリアがアンロック位置にあるときの電動ステアリングロック装置の縦断面図である。 図３ＡのＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面図である。 キャリアが施錠側オーバーラン位置にあるときの電動ステアリングロック装置の縦断面図である。 図４ＡのＩＶｂ−ＩＶｂ線断面図である。 キャリアが解錠側オーバーラン位置にあるときの電動ステアリングロック装置の縦断面図である。 図５ＡのＶｂ−Ｖｂ線断面図である。 キャリアの位置とロックロッドの位置との関係を示すグラフである。 第１スプリング及び第２スプリングからキャリアに作用する力とキャリアの位置との関係を示すグラフである。 第２の実施形態にかかるカムフォロア及びとカム溝の構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線矢視図であり、カム溝が形成された面の展開図である。 第３の実施形態にかかるキャリアの斜視図である。 第４の実施形態の電動ステアリングロック装置における、第１スプリング及び第２スプリングからキャリアに作用する力とキャリアの位置との関係を示すグラフである。 第５の実施形態にかかる電動ステリングロック装置の縦断面図である。

以下、本発明のいくつかの実施形態にかかる電動ステアリングロック装置１について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における「前」「後」など方向を表す用語は、各部の位置関係を説明するために便宜上定めたものであり、装置の実際の取り付け姿勢等を限定するものではない。

＜第１の実施形態＞
電動ステアリングロック装置１は、ステアリングシャフトＳの回動を電動でロック／アンロックする装置である。図１乃至図５Ｂに示すように、電動ステアリングロック装置１は、そのハウジングであるハウジングケース２と、ハウジングリッド３とを備えている。

ハウジングケース２は、例えば金属製の矩形容器状の部材である。図２Ａ乃至図５Ｂに示すように、ハウジングケース２の前部には、円弧状の凹部２１が形成されている。凹部２１には、不図示のコラムチューブが嵌め込まれる。コラムチューブを挟んで凹部２１の反対側には、不図示の円弧状ブラケットが配置され、このブラケットと凹部２１とによりコラムチューブを挟持するようにして、コラムチューブにハウジングケース２が固定される。コラムチューブ内には、ステアリングシャフトＳが挿通されている。ステアリングシャフトＳの一端には、不図示のステアリングホイールが取付けられており、他端は、不図示のステアリングギアボックスに連結されている。運転者がステアリングホイールを回動操作すると、ステアリングホイールの回転がステアリングシャフトＳを経てステアリングギアボックスに伝達され、左右の前輪が転舵される。

ハウジングリッド３は、例えば金属製の矩形平板状の部材である。図２Ａ乃至図５Ｂに示すように、ハウジングリッド３は、ハウジングケース２の後面開口部２２を後方から覆うようにハウジングケース２の後端部内周に嵌め込まれ、ハウジングケース２に固定されている。

ハウジングケース２の内部には、図１乃至図５Ｂに示すように、アクチュエータ収納部２Ａと、基板収納部２Ｂと、両収納部２Ａ，２Ｂを連通する連通部２Ｃとが形成されている。アクチュエータ収納部２Ａには、ギア部材４と、ギア部材４を回転駆動するための電動機である電動モータ５と、ロックユニット６とが収納されている。

ギア部材４は、例えば樹脂製の円環状の部材である。ギア部材４は、図１乃至図５Ｂに示すように、アクチュエータ収納部２Ａの後部に、回転軸Ｘ周りに回転可能に支持されており、前側円環部４１と後側円筒部４２とそれらの間の中間部４３とを備えている。前側円環部４１は、アクチュエータ収納部２Ａの後部に形成された半円筒状の保持面２３によって、摺動回転可能に保持されている。後側円筒部４２は、ハウジングリッド３の内側面に立設された保持筒部３１の内周面によって、摺動回転可能に保持されている。中間部４３の外周には、ウォームホイール４４が形成されている。

ギア部材４の内周は、軸方向に沿って内径が一定の円筒面４５と、中間部４３から前側円環部４１にかけて形成された雌ねじ部４６とから構成されている。雌ねじ部４６は、円筒面４５から径方向内側へ突出した、回転軸Ｘを軸とする螺旋状の凸条４７から構成されている。軸方向に隣り合う凸条４７同士の間には、溝４８が形成されている。溝４８は、回転軸Ｘを軸とする螺旋に沿って連続して延びている。以下、この溝４８を螺旋状溝４８とも称する。凸条４７の端部と、該端部と軸方向に隣り合う凸条４７との間には、螺旋状溝４８の端部開口が形成されている。螺旋状溝４８の両端部は、各端部開口において周方向に開放されている。

電動モータ５は、図２Ａ，図３Ａ，図４Ａ及び図５Ａに示すように、その出力軸５１がギア部材４の回転軸Ｘに直交する面と略平行になるように、ギア部材４の近傍に配置されている。出力軸５１には、小径のウォームギア５２が出力軸５１と一体回転可能に取付けられている。ウォームギア５２は、ギア部材４のウォームホイール４４とかみ合っている。

ロックユニット６は、図１乃至図５Ｂに示すように、略円筒状のキャリア７と、ステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥ（有底または無底の係合凹部）に係合可能なロック部材であるロックロッド８とを有している。ロックユニット６は、ギア部材４の回転軸Ｘ周りの回転運動を回転軸Ｘに沿った直線運動に変換する機構を介してギア部材４に係脱可能に連結されている。（以下、回転運動を直線運動または曲線運動に変換する機構を「運動変換機構」とも称する。）ロックユニット６は、ギア部材４と係合した状態にあるとき、ギア部材４の回転に伴って、回転軸Ｘに沿って前後方向に前後進可能（ステアリングシャフトＳに向かう方向に沿って進退可能）である。

キャリア７は、ギア部材４の内部に挿通されている。キャリア７は、例えば金属製（例えば亜鉛ダイカスト製）であり、前側円筒部７１と後側円筒部７２とそれらの間の中間部７３とを備えている。前側円筒部７１及び後側円筒部７２の外周面は、軸方向に沿って外径が一定の円筒面７４を構成している。中間部７３の外周には、雄ねじ部７５が形成されている。雄ねじ部７５は、ギア部材４の雌ねじ部４６とかみ合っている。雄ねじ部７５は、円筒面７４から径方向外側へ突出した、回転軸Ｘを軸とする螺旋状の凸条７６から構成されている。

雄ねじ部７５と雌ねじ部４６とは、上述の運動変換機構を構成している。具体的には、キャリア７に対するギア部材４の回転軸Ｘ周りの回転運動に伴って、キャリア７の突起部である凸条７６が螺旋状溝４８に係合したままこれに沿って相対移動することで、ギア部材４の回転運動が回転軸Ｘに沿ったキャリア７の直線運動に変換される。よって、電動モータ５でギア部材４を回転軸Ｘ周りに回転駆動することにより、キャリア７を回転軸Ｘに沿って前後進させることができる。

前側円筒部７１の側面には、前側円筒部７１を前後方向と直交する方向に貫通する一対の長孔７１ａが形成されている。各長孔７１ａは、回転軸Ｘに平行に延びている。また、前側円筒部７１の基板収納部２Ｂ側の側面には、矩形箱型の形状を有するストライカ部７７が突設されている。ストライカ部７７は、後述する第１及び第２マイクロスイッチ１１，１２のローラーアームに当接することで、それらをＯＮ状態にする。

ロックロッド８は、例えば鋼鉄など金属製の部材であり、プレート部８１とプレート部８１の後端から後方に延びるロッド部８２とを備えている。プレート部８１は、ハウジングケース２のアクチュエータ収納部２Ａに形成された断面矩形状のロックボルト挿通孔２４内に前後進可能に挿通されている。プレート部８１の先端には、ステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥに係合する係合部８３が形成されている。ロッド部８２には、前後方向と直交する方向に貫通する孔８２ａが形成され、孔８２ａには、軸部材であるピン８４が圧入固定されている。ピン８４は、キャリア７の２つの長孔７１ａを貫通するように挿通されている。ロックロッド８は、ピン８４によってキャリア７に連結されている。

ピン８４は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、キャリア７の長孔７１ａ内を長孔７１ａに沿って第１距離ＳＴ１だけ移動可能であり、長孔７１ａと交差する方向には移動不能である。すなわち、ロックロッド８は、キャリア７によって、回転軸Ｘ方向に沿って前後方向に第１距離ＳＴ１だけ相対移動可能、かつ、相対回転不能に保持されている。

図１乃至図５Ｂに示すように、ハウジングケース２のアクチュエータ収納部２Ａの内側面には、回転軸Ｘと平行に延びるガイド溝２５が形成されている。ピン８４の端部８４ａは、ガイド溝２５と係合したままガイド溝２５に沿って前後方向に移動可能であり、ガイド溝２５の延在方向と交差する方向には移動不能である。すなわち、ハウジングケース２に対するロックユニット６（ロックロッド８及びキャリア７）の回転軸Ｘ周りの回転は、ガイド溝２５とピン８４の端部８４ａとの係合によって阻止されている。

図２Ａ乃至図５Ｂに示すように、キャリア７の中間部７３には、キャリア７の内部中空空間を前後に二分する隔壁７８が設けられている。隔壁７８とロックロッド８のロッド部８２の後端との間には、第１付勢部材である第１スプリング９１が圧縮された状態で介装されている。第１スプリング９１の前端９１ａは、ロッド部８２の後端に形成された円柱状のスプリング受け８５に固定されている。

また、ハウジングリッド３の内側面とキャリア７の隔壁７８との間には、第２付勢部材である第２スプリング９２が圧縮された状態で介装されている。第２スプリング９２の後端９２ａは、ハウジングリッド３の保持筒部３１の中心部に形成された円柱状のスプリング受け３２に固定されている。

キャリア７は、その凸条７６をギア部材４の螺旋状溝４８に係合させた状態で、「ロック位置」と、ロック位置より後方の「アンロック位置」との間を前後方向に移動可能である。図６に示すように、キャリア７がロック位置にあるとき、ロックロッド８は、ハウジングケース２に対して「係合位置」に位置する。このとき、ロックロッド８の係合部８３は、図２Ａに示すように、ステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥに係合する。キャリア７がアンロック位置にあるときは、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ロックロッド８の係合部８３はロックボルト挿通孔２４内に退避する。

また、キャリア７は、図４Ａ，図４Ｂ及び図６に示すように、ロック位置よりさらに前方へ、キャリア７の凸条７６の後端部がギア部材４の螺旋状溝４８の前端部から抜け出た状態となるまで前進可能である。そして、凸条７６が螺旋状溝４８から抜け出た状態で、ギア部材４がキャリア７を前進させる方向に回転し続けた場合は、凸条７６の後端部は、雌ねじ部４６の最前列の凸条４７に沿って、該凸条４７の前側側面の上を周方向に摺動しながら周回する。すなわち、キャリア７の雄ねじ部７５とギア部材４の雌ねじ部４６とが互いに反螺合方向に回転し、ギア部材４はキャリア７に対して機械的に干渉することなく空転する。このときのキャリア７の位置を「施錠側オーバーラン位置」と称する。施錠側オーバーラン位置は、上述のロック位置から前方に第２距離ＳＴ２だけ離れている。

また、キャリア７は、図５Ａ，図５Ｂ及び図６に示すように、アンロック位置よりさらに後方へ、キャリア７の凸条７６の前端部がギア部材４の螺旋状溝４８の後端部から抜け出た状態となるまで後進可能である。そして、凸条７６が螺旋状溝４８から抜け出た状態で、ギア部材４がキャリア７を後進させる方向に回転し続けた場合は、凸条７６の前端部は、ギア部材４の雌ねじ部４６の最後列の凸条４７に沿って、該凸条４７の後側側面の上を周方向に摺動しながら周回する。すなわち、キャリア７の雄ねじ部７５とギア部材４の雌ねじ部４６とが互いに反螺合方向に回転し、ギア部材４はキャリア７に対して機械的に干渉することなく空転する。このときのキャリア７の位置を「解錠側オーバーラン位置」と称する。

また、電動ステアリングロック装置１は、後述するハーフロック機能を備えている。このため、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、キャリア７がロック位置にあるとき、ロックロッド８は、「係合位置」（同図に実線で示す位置）と、係合位置より後方の「非係合位置」（同図に二点鎖線で示す位置）との間を移動可能である。非係合位置では、ロックロッド８の係合部８３は、ステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥ以外の部位（例えば外周円筒面）に乗り上げた状態となる。非係合位置は、係合位置から第３距離ＳＴ３だけ離れている。また、図６に示すように、第２距離ＳＴ２と第３距離ＳＴ３との和は、第１距離ＳＴ１より小さい（ＳＴ１＞ＳＴ２＋ＳＴ３）。

図２Ａ，図２Ｂ，図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ガイド溝２５の前端部２５ａは、ロックロッド８が係合位置にあるときにピン８４の端部８４ａと当接して係合するストッパ部２６を構成している。ストッパ部２６は、キャリア７がロック位置またはその前方に位置しているときでも、ロックロッド８のピン８４と係合することによって、ロックロッド８が係合位置より前進側へ移動することを阻止する。

ピン８４がキャリア７の長孔７１ａの前端に位置しているとき（キャリア７に対してロックロッド８が前進限位置にあるとき）、第１スプリング９１の全長はその自然長よりも短い。従って、第１スプリング９１は、キャリア７に対してロックロッド８を常時前進方向へ弾性的に付勢しており、ロックロッド８は、通常、キャリア７の長孔７１ａの前端部にピン８４が係合した状態でキャリア７とともに前後進する。

また、キャリア７が施錠側オーバーラン位置にあるとき（ギア部材４に対してキャリア７が前進限位置にあるとき）、第２スプリング９２の全長はその自然長よりも短い。このため、第２スプリング９２は、ハウジングケース２に対してキャリア７を常時前進方向へ弾性的に付勢している。

すなわち、図７に示すように、キャリア７は、その移動範囲全域（解錠側オーバーラン位置から施錠側オーバーラン位置まで）において、第２スプリング９２から前進方向へ付勢される。また、ロック位置から施錠側オーバーラン位置にかけては、キャリア７は、第１スプリング９１から後進方向へ付勢される。第１及び第２スプリング９１，９２の長さやばね定数は、キャリア７が施錠側オーバーラン位置にある（ロックロッド８が係合位置にある）とき、第１スプリング９１の付勢力が第２スプリング９２の付勢力より大きくなるように設定されている。このため、キャリア７が施錠側オーバーラン位置にあるときは、キャリア７に作用するスプリング９１，９２の付勢力の合力の方向は後進方向となり、キャリア７は、後進方向へ付勢される。

図２Ａ，図３Ａ，図４Ａ及び図５Ａに示すように、ハウジングケース２の基板収納部２Ｂには、基板１０が収納されている。基板１０には、キャリア７がロック位置にあることを検出する第１マイクロスイッチ１１と、キャリア７がアンロック位置にあることを検出する第２マイクロスイッチ１２とが実装されている。

各マイクロスイッチは、電動モータ５を駆動制御するＣＰＵなどの制御部（不図示）に電気的に接続されている。第１マイクロスイッチ１１は、キャリア７が前進してロック位置に到達すると、図２Ａに示すように、ローラーアームのローラーがストライカ部７７に乗り上げてＯＮ状態となり、検知信号を制御部に送信する。第２マイクロスイッチ１２は、キャリア７が後進してアンロック位置に到達すると、図３Ａに示すように、ローラーアームのローラーがストライカ部７７に乗り上げてＯＮ状態となり、検知信号を制御部に送信する。制御部は、通信インターフェイス及び車両の通信ライン等を経て、車両に搭載された不図示の車両側制御部に電気的に接続されている。

次に、電動ステアリングロック装置１の動作について説明する。

＜アンロック動作＞
エンジンが停止している状態では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、キャリア７はロック位置にあり、ロックロッド８は係合位置にある。ロックロッド８は、ハウジングケース２のロックボルト挿通孔２４から突出して、その先端の係合部８３が、ステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥに係合している。これにより、ステアリングシャフトＳの回動がロックされ、車両の盗難が防止される。このとき、第１マイクロスイッチ１１はＯＮ状態となっており、そこから送信される検知信号によって制御部は、キャリア７がロック位置にあることを認識している。

この状態で、運転者がエンジンスタートスイッチをＯＮ操作すると、車両側制御部がこれを検知して電動ステアリングロック装置１に対してアンロック要求信号を送信する。すると、電動ステアリングロック装置１の制御部は、電動モータ５を起動させる。

電動モータ５が起動されると、その出力軸５１の回転が、ウォームギア５２とウォームホイール４４によって減速されつつギア部材４に伝達される。ギア部材４が回転軸Ｘ周りに回転すると、ギア部材４に形成された雌ねじ部４６とキャリア７に形成された雄ねじ部７５とによって、ギア部材４の回転軸Ｘ周りの回転運動がキャリア７の回転軸Ｘに沿った直線運動に変換される。そして、キャリア７は、ピン８４を介してキャリア７に連結されたロックロッド８とともに、第２スプリング９２の付勢力に抗して後進する。

キャリア７が後進してアンロック位置に達すると、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ロックロッド８の係合部８３がロックボルト挿通孔２４内に退避する。ロックロッド８のステアリングシャフトＳへの係合は解除され、ステアリングシャフトＳのロックが解除されて、運転者によるステアリングホイールの回転操作が可能となる。このとき、第２マイクロスイッチ１２はＯＮ状態となり、そこから送信される検知信号によって制御部は、キャリア７がアンロック位置に移動したことを認識し、電動モータ５の駆動を停止して、車両側制御部にアンロック完了信号を送信する。この結果、図３Ａ及び図３Ｂに示すアンロック状態が維持され、車両の走行が可能となる。

＜ロック動作＞
車両が停止し、運転者がエンジンスタートスイッチをＯＦＦ操作してエンジンを切ると、車両側制御部がこれを検知して電動ステアリングロック装置１に対してロック要求信号を送信する。すると、電動ステアリングロック装置１の制御部は、電動モータ５を逆転起動させる。

すると、電動モータ５の出力軸５１の逆回転は、ウォームギア５２とウォームホイール４４とを経てギア部材４に伝達される。キャリア７は、ピン８４を介してキャリア７に連結されたロックロッド８とともに前進する。

キャリア７が前進してロック位置に達すると、図２Ａに示すように、第１マイクロスイッチ１１がＯＮ状態となり、そこから送信される検知信号によって制御部は、キャリア７がロック位置に移動したことを認識する。そして、制御部は、電動モータ５の駆動を停止し、車両側制御部にロック完了信号を送信する。この結果、図２Ａ及び図２Ｂに示すようにロックロッド８がハウジングケース２のロックボルト挿通孔２４から突出して、その先端の係合部８３が、ステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥに係合する。これにより、ステアリングシャフトＳの回動がロックされ、車両の盗難が防止される。

＜ハーフロック機能＞
ロック動作時のステアリングシャフトＳの回転角によっては、ステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥの位置が、ロックロッド８の係合部８３と正対する位置からずれていることがある。この場合、上述のロック動作を行っても、ロックロッド８は、ステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥ以外の部位（例えば外周円筒面）と干渉してしまうため、係合位置まで前進できない。このため、ロックロッド８は、第１スプリング９１により前進方向へ弾性的に付勢されたまま、ステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥ以外の部位に乗り上げた状態となる。このときロックロッド８は、図２Ａ及び図２Ｂに二点鎖線で示すように、係合位置よりも第３距離ＳＴ３だけ後退した位置に位置している。

この状態で、ステアリングホイールが回動操作されてステアリングシャフトＳが回転し、被係合部ＳＥがロックロッド８の係合部８３と正対する位置まで移動したときは、ロックロッド８が第１スプリング９１に付勢されて係合位置まで前進する。そして、図２Ａ及び図２Ｂに実線で示すように、ロックロッド８の係合部８３が、ステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥと係合し、これにより、ステアリングシャフトＳの回動がロックされる。

＜オーバーラン発生時の空転動作＞
ロック動作の際、例えば第１マイクロスイッチ１１の系統に接触不良や断線など何らかの故障が生じると、その検知信号が制御部に送信されなくなる。そのため、制御部はキャリア７がロック位置に移動したことを認識できず、適切なタイミングで電動モータ５の駆動を停止することができない。この場合、ギア部材４はキャリア７を前進させる方向に回転し続け、キャリア７は施錠側オーバーラン位置まで移動（オーバーラン）する。施錠側オーバーラン位置では、キャリア７の凸条７６はギア部材４の螺旋状溝４８から抜け出た状態となり（運動変換機構を介したキャリア７とギア部材４との係合が解除され）、ギア部材４は、電動モータ５の回転が停止するまでキャリア７に対して空転する。

アンロック動作の際、例えば第２マイクロスイッチ１２の系統に何らかの故障が生じた場合も同様に、ギア部材４はキャリア７を後進させる方向に回転し続け、キャリア７は解錠側オーバーラン位置まで移動（オーバーラン）する。解錠側オーバーラン位置では、キャリア７の凸条７６はギア部材４の螺旋状溝４８から抜け出た状態となり（運動変換機構を介したキャリア７とギア部材４との係合が解除され）、ギア部材４は、電動モータ５の回転が停止するまでキャリア７に対して空転する。

＜オーバーラン位置からの復帰動作＞
キャリア７が施錠側オーバーラン位置に位置しているときは、図７に示すように、第２スプリング９２からの前進方向への付勢力と第１スプリング９１からの後進方向への付勢力との合力（後進方向への付勢力）が、キャリア７に作用する。従って、この状態でキャリア７を後進させる方向にギア部材４を回転させれば、キャリア７の凸条７６の後端部は、ギア部材４の最前列の凸条４７の前側側面に沿って移動し、螺旋状溝４８の前端部の開口からその内部に進入する。これにより、キャリア７及びギア部材４は、凸条７６と螺旋状溝４８とが螺合（係合）した状態、すなわちキャリア７が運動変換機構を介してギア部材４に係合した状態に復帰する。

また、キャリア７は、解錠側オーバーラン位置に位置しているときは、図７に示すように、第２スプリング９２から前進方向へ付勢されている。従って、この状態でキャリア７を前進させる方向にギア部材４を回転させれば、キャリア７の凸条７６の前端部は、ギア部材４の最後列の凸条４７の後側側面に沿って移動し、螺旋状溝４８の後端部の開口からその内部に進入する。これにより、キャリア７及びギア部材４は、凸条７６と螺旋状溝４８とが螺合（係合）した状態、すなわちキャリア７が運動変換機構を介してギア部材４に係合した状態に復帰する。

以下、本実施形態の作用効果について説明する。

電動ステアリングロック装置１では、キャリア７がロックロッド８に対して相対移動可能であり、ロックロッド８が係合位置に位置していても、キャリア７は、施錠側オーバーラン位置まで前進可能となっている。そして施錠側オーバーラン位置では、キャリア７の凸条７６がギア部材４の螺旋状溝４８から抜け出た状態となり、すなわち運動変換機構を介したキャリア７とギア部材４との係合が解除され、ギア部材４がキャリア７に対して空転可能になる。このため、オーバーランが発生し、キャリア７を前進させる方向にギア部材４が回転し続けた場合でも、凸条７６及び螺旋状溝４８を含む駆動機構に直接ギア部材４の回転力がかかることが回避される。これにより、駆動機構に過大な荷重が作用することを防止し、装置のロバスト性を向上させることができる。

また、電動ステアリングロック装置１では、ロックロッド８の係合位置より前進側への移動がストッパ部２６によって阻止されているため、施錠側オーバーラン位置まで前進したキャリア７には、第１スプリング９１の付勢力が後進方向へ作用する。このため、この付勢力を利用して、オーバーランしたキャリア７の凸条７６をギア部材４の螺旋状溝４８内に復帰させること、すなわちキャリア７が運動変換機構を介してギア部材４に係合した状態に復帰させることができる。また、第１スプリング９１の付勢力を利用してオーバーランから復帰できるので、オーバーランのための余裕代（第２距離ＳＴ２）を小さくすることができ、その分、キャリア７のストロークを伸ばすことができる。これにより、インターフェイス設計の自由度が向上する。

さらに、電動ステアリングロック装置１では、キャリア７がロックロッド８に対して相対移動可能な距離（第１距離ＳＴ１）が、ロック位置と施錠側オーバーラン位置と間の距離（第２距離ＳＴ２）より大きい。このため、ロックロッド８が係合位置より前進側へ移動しなくても、キャリア７は、確実に施錠側オーバーラン位置まで前進して、ギア部材４のキャリア７に対する空転を許容することができる。これにより、オーバーラン発生時に駆動機構へ過大な荷重が作用することをより確実に防止することができる。

また、電動ステアリングロック装置１では、キャリア７がロック位置にあるとき、ロックロッド８は、係合位置と、ロックロッド８がステアリングシャフトＳの被係合部ＳＥ以外の部位に乗り上げた状態となる非係合位置と、の間を移動可能である。非係合位置は、係合位置から後方に第３距離ＳＴ３だけ離れているが、第１距離ＳＴ１は、第２距離ＳＴ２と第３距離ＳＴ３との和より大きい（図６参照）。このため、ロックロッド８が非係合位置に位置しているときでも、キャリア７は施錠側オーバーラン位置まで前進することができる。これにより駆動機構へ過大な荷重が作用することをより確実に防止して、装置のロバスト性を一層向上させることができる。

さらに、電動ステアリングロック装置１では、キャリア７が施錠側オーバーラン位置にある（ロックロッド８は係合位置にある）とき、第１スプリング９１の付勢力が第２スプリング９２の付勢力より大きくなるように設定されている。このため、電動ステアリングロック装置１の取付姿勢に関わらず、施錠側オーバーラン位置にあるキャリア７をより確実に後進方向へ付勢することができる。これにより、施錠側オーバーランの空転状態から、凸条７６と螺旋状溝４８とが螺合（係合）した状態へ、より確実に復帰することができる。

また、電動ステアリングロック装置１では、キャリア７の長孔７１ａを貫通するピン８４の端部８４ａにストッパ部２６を当接させて、ロックロッド８の前進を阻止している。このため、ハーフロック機能を有する電動ステアリングロック装置１において、部品点数を増やさずに、上記の構成及び効果を得ることができる。また、ストッパ部２６は、ロックロッド８の先端の係合部８３から最も離れているピン８４の端部８４ａに当接してロックロッド８の位置を規定するので、ロック位置でのロックロッド８の姿勢（特に回転軸Ｘ周りの角度）を安定させることができる。

＜他の実施形態＞
他のいくつかの実施形態について、図８乃至１１を参照して説明する。これらの実施形態は、第１の実施形態と同様の構成を備えているため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。以下、第１の実施形態と異なる構成及び追加的な作用効果についてのみ説明する。

第２の実施形態は、図８に示すように、雄ねじ部７５及び雌ねじ部４６の代りに、カムフォロア１００とカム溝１１０とを備えている。カムフォロア１００は、図８（ａ）に示すように、第３スプリング１０１とともに、キャリア７の外周面に形成されたカムフォロア収容穴７９内に収容されている。第３スプリング１０１は、カムフォロア１００を径方向外側へ付勢する。カムフォロア１００は、第３スプリング１０１に付勢されて、カムフォロア収容穴７９からキャリア７の外周面の径方向外側へ突出しており、その先端面は、カム溝１１０の底面に対して常時押圧されている。

カム溝１１０は、キャリア７の外周面に対峙するギア部材４の内周面上に形成されている。カム溝１１０は、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一対の円環状カム溝１１１と、円環状カム溝１１１同士を接続する螺旋状溝である螺旋状カム溝１１２とから構成される。一対の円環状カム溝１１１は、ギア部材４の前後方向に互いに離間して配置されており、各々、ギア部材４の周方向に連続して延びている。螺旋状カム溝１１２は、回転軸Ｘを軸とする螺旋状に連続して延びている。カムフォロア１００は、螺旋状カム溝１１２に係合したまま螺旋状カム溝１１２に沿って相対移動可能な突起部を構成している。カムフォロア１００がギア部材４の回転に伴って螺旋状カム溝１１２に沿って相対移動すると、キャリア７は、ギア部材４の回転軸Ｘに沿って前後進する。カムフォロア１００と螺旋状カム溝１１２とが、運動変換機構として機能する。

上述のオーバーランが発生すると、カムフォロア１００は、螺旋状カム溝１１２の端部１１２ａから抜け出て円環状カム溝１１１内へ進入し、さらにギア部材４が同じ方向へ回転し続けると、カムフォロア１００は円環状カム溝１１１内を周回する。このとき、キャリア７の軸方向位置は変わらず、ギア部材４は、キャリア７に対して空転する。図８（ｂ）及び（ｃ）中に二点鎖線で描かれた４つの円は、キャリア７の位置ごとのカムフォロア１００とカム溝１１０の位置関係を示している。

この実施形態によれば、キャリア７が施錠側オーバーラン位置に位置しているとき、カムフォロア１００が螺旋状カム溝１１２から抜け出た状態（運動変換機構を介したキャリア７とギア部材４との係合が解除された状態）で、ギア部材４がキャリア７に対して空転可能になる。従って、施錠側でオーバーランが発生し、キャリア７を前進させる方向にギア部材４が回転し続けた場合でも、カムフォロア１００及びカム溝１１０を含む駆動機構に直接ギア部材４の回転力がかかることが回避される。これにより、駆動機構に過大な荷重が作用することを防止し、装置のロバスト性を向上させることができる。

また、この実施形態によれば、ギア部材４の内周面の周方向に対する螺旋状カム溝１１２の傾斜角度を軸方向に沿って変化させることが可能になる。これにより、ギア部材４の回転角当たりのキャリア７の移動量をキャリア７の軸方向位置に応じて変化させることが可能になる。

第３の実施形態では、図９に示すように、螺旋状の凸条７６の代わりに一対の板状の突起片７６Ａが、キャリア７の外周に形成されている。これら突起片７６Ａは、ギア部材４の螺旋状溝４８に係合したまま螺旋状溝４８に沿って相対移動可能な突起部を構成している。キャリア７に対するギア部材４の回転軸Ｘ周りの回転運動に伴って突起片７６Ａが螺旋状溝４８に沿って相対移動することで、ギア部材４の回転運動が当該回転軸Ｘに沿ったキャリア７の直線運動に変換される。

この実施形態によれば、螺旋状の凸条７６よりも突起片７６Ａの構造が簡単であるため、キャリア７の材料費を抑えることができる。

第４の実施形態では、第２スプリング９２の力学的特性が第１の実施形態の第２スプリング９２と異なっている。具体的には、キャリア７がアンロック位置にあるとき、第２スプリング９２の全長はその自然長より短く、第２スプリング９２は、図１０に実線で示すように、ハウジングケース２に対してキャリア７を前進方向へ付勢する。また、キャリア７がロック位置にあるときには、第２スプリング９２は、キャリア７から離脱した状態となり、キャリア７に付勢力を作用させない。図示は省略するが、本実施形態の第２スプリング９２の後端９２ａは、ハウジングリッド３に固定されており、前端９２ｂは、キャリア７の隔壁７８に離脱可能（キャリア７に対して前進方向の付勢力のみ伝達可能）に当接している。また、キャリア７がロック位置にあるとき、キャリア７の隔壁７８からハウジングリッド３の内側面までの距離は、第２スプリング９２の自然長より長い。従って、図１０に示すように、アンロック位置にあるキャリア７には、第２スプリング９２のみから前進方向へ付勢力が作用し、ロック位置にあるキャリア７には、第１スプリング９１のみから後進方向へ付勢力が作用する。

この実施形態によれば、第１の実施形態のように第２スプリング９２によってキャリア７を常時前進方向へ付勢するようにする場合よりも、第２スプリング９２の自然長を短くすることができ、重量及び材料費を低減することができる。また、このように自然長の短い第２スプリング９２を使用しても、ロック位置及びアンロック位置の各々で、キャリア７に対して前進方向または後進方向の付勢力を作用させることができるので、両位置におけるキャリア７のガタつきを抑えることができる。なお、第２スプリング９２の設置方法は上記に限らず、前端９２ｂをキャリア７の隔壁７８に固定し、後端９２ａをハウジングリッド３に離脱可能（ハウジングリッド３に対して後進方向の付勢力のみ伝達可能）に当接させてもよい。

第５の実施形態では、図１１に示すように、ロックロッド８が係合位置にあるときに、ストッパ部２６がロックロッド８自体に当接して係合する。ロックロッド８のプレート部８１は、その後端角部から前後方向と直交する方向に突出した円柱状の係合突起８１ａを有している。ハウジングケース２のアクチュエータ収納部２Ａの内側面には、回転軸Ｘと平行に延びるガイド溝２５が形成されており、係合突起８１ａは、ガイド溝２５内をガイド溝２５に沿って前後方向に移動する。ガイド溝２５の前端部２５ａは、ストッパ部２６を構成している。ストッパ部２６は、ロックロッド８が係合位置にあるとき、係合突起８１ａに当接してこれと係合する。

この実施形態によれば、ストッパ部２６が、第１の実施形態のピン８４の端部８４ａよりもロックロッド８の係合部８３に近いプレート部８１の係合突起８１ａに当接してロックロッド８の位置を規定する。このため、係合位置でのロックロッド８の位置（特に前後方向と直交する方向の位置）を安定させることができる。なお、係合突起８１ａの断面形状は特に限定されず、楕円、半円、多角形などであってもよい。

第６の実施形態では、図示は省略するが、ギア部材４の内周に、二重螺旋などの多重螺旋状の溝が形成されており、キャリア７の外周には、これと螺合可能な多重螺旋状の凸条が形成されている。この凸条は、ギア部材４の多重螺旋状溝に係合したままその螺旋状溝に沿って相対移動可能である。多重螺旋状溝は、前側及び後側のそれぞれに複数の端部開口を備えている。複数の端部開口は、ギア部材４の周方向に沿って等間隔に配置されている。これら端部開口同士の間の周方向の間隔は、一重の螺旋状溝４８のそれよりも短い。このため、オーバーラン位置にあるキャリア７をギア部材４と螺合した状態に復帰させる際のギア部材４の回転角（キャリア７の凸条の端部を多重螺旋状溝の端部開口に到達させるために必要なギア部材４の回転角）が、一重の螺旋状溝４８の場合よりも小さくなる。このため、各オーバーラン位置からの復帰動作にかかる時間をより短くすることができる。

第７の実施形態では、図示は省略するが、運動変換機構としてラックピニオン機構を採用している。具体的には、キャリア７の側面に、キャリア７の直線運動の方向に沿って延びるラックギアが形成され、ギア部材４の外周に、ラックギアに噛合するピニオンギアが形成されている。歯車の種類は特に限定されない。ラックギア及びピニオンギアが平歯車であれば、ギア部材４は、その回転軸Ｘがキャリア７の直線運動の方向に垂直な平面と平行になるように配置することができる。また、ピニオンギアがはすば歯車であれば、ギア部材４は、その回転軸Ｘがキャリア７の直線運動の方向に垂直な平面と斜めに交差するように配置することができる。

上記ラックピニオン機構は、オーバーラン発生時に空転動作を行うことができる。例えば、ギア部材４がキャリア７を前進させる方向に回転し続けると、キャリア７が施錠側オーバーラン位置まで移動（オーバーラン）し、ピニオンギアがラックギアの後端部から外れて、ギア部材４がキャリア７に対して空転する。また、ギア部材４がキャリア７を後進させる方向に回転し続けると、キャリア７が解錠側オーバーラン位置まで移動（オーバーラン）し、ピニオンギアがラックギアの前端部から外れて、ギア部材４がキャリア７に対して空転する。

また、上記ラックピニオン機構は、オーバーラン位置からの復帰動作を行うことができる。例えば、キャリア７が施錠側オーバーラン位置に位置しているときは、第１及び第２スプリング９１，９２の合力（後進方向への付勢力）が、キャリア７に作用する。従って、この状態でキャリア７を後進させる方向にギア部材４を回転させれば、ラックギアの後端部が、ギア部材４のピニオンギアに噛合した状態、すなわちキャリア７がラックピニオン機構を介してギア部材４に係合した状態に復帰する。キャリア７が解錠側オーバーラン位置に位置しているときは、第２スプリング９２から前進方向へ付勢されている。従って、この状態でキャリア７を前進させる方向にギア部材４を回転させれば、ラックギアの前端部が、ギア部材４のピニオンギアに噛合した状態、すなわちキャリア７がラックピニオン機構を介してギア部材４に係合した状態に復帰する。

この実施形態によれば、キャリア７の運動の方向をギア部材４の回転軸Ｘと非平行にも設定できるので、駆動機構の配置の自由度が向上する。また、例えば、円弧状に湾曲したラックギアを採用すれば、キャリア７及びロックロッド８（ロックユニット６）を円弧状の曲線に沿って移動させる、或いは円弧の中心軸回りに回転運動させることができる。なお、上記ラックギアの代わりに、はしご型のラックレールを採用してもよい。具体的には、キャリア７の側面に、キャリア７の運動の方向（移動方向）に沿って並んだ複数の穴を形成し、回転するピニオンギアの歯が、移動するキャリア７の複数の穴に順次係合するようにしてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

第１乃至第７の実施形態では、ウォームホイール４４及びウォームギア５２からなる減速機構を介してギア部材４を駆動したが、ギア部材４の駆動方法は、特に限定されず、例えばブラシレスモータのロータに直接ギア部材４を連結してこれを駆動するようにしてもよい。

また、第１乃至第６の実施形態では、一重螺旋状の凸条７６、多重螺旋状の凸条、カムフォロア１００、一対の板状の突起片７６Ａなどの突起部をキャリア７側に設け、螺旋状溝４８、螺旋状カム溝１１２などの螺旋状溝をギア部材４側に設けていた。しかしながら、運動変換機構の配置はこれに限らず、上記突起部をギア部材４側に設け、螺旋状溝をキャリア７側に設けてもよい。

さらに、第１乃至第６の実施形態では、円環状のギア部材４の内部にキャリア７を挿通させていたが、ギア部材４の前部を円柱状に形成し、キャリア７の後部を円環状に形成して、キャリア７の後部の内部にギア部材４の前部を挿通させてもよい。

また、第１乃至第７の実施形態では、マイクロスイッチ１１，１２を用いてキャリア７の位置検出を行っていたが、位置検出の方式は、特に限定されず、公知の磁気センサや光学センサ等を用いて位置検出を行ってもよい。

さらに、第１乃至第７の実施形態は、それらのうちいずれか２以上を組み合わせて適用してもよい。

１ 電動ステアリングロック装置
２ ハウジングケース（ハウジング）
２６ ストッパ部
３ ハウジングリッド（ハウジング）
４ ギア部材
５ 電動モータ（電動機）
６ ロックユニット
７ キャリア
７１ａ 長孔
８ ロックロッド（ロック部材）
８４ ピン（軸部材）
９１ 第１スプリング（第１付勢部材）
９２ 第２スプリング（第２付勢部材）
Ｓ ステアリングシャフト
ＳＥ 被係合部
ＳＴ１ 第１距離
ＳＴ２ 第２距離
ＳＴ３ 第３距離

Claims (5)

1. 電動機によって回転駆動されるギア部材と、
   ステアリングシャフトに向かう方向に沿って進退可能なロックユニットと、
   前記ギア部材と前記ロックユニットとを収容するハウジングと、
   を備え、
   前記ロックユニットは、
   前記ステアリングシャフトの被係合部に係合可能なロック部材と、
   前記ロック部材を前記方向に沿って相対移動可能に保持するキャリアと、
   前記キャリアと前記ロック部材との間に介装され、前記ロック部材を前記キャリアに対して前記ステアリングシャフト側へ付勢する第１付勢部材と、
   を備え、
   前記キャリアは、少なくとも、前記ロック部材が前記ステアリングシャフトの前記被係合部に係合可能な状態になるロック位置と、前記ロック位置よりも前記ステアリングシャフト側にある施錠側オーバーラン位置と、の間を前記方向に沿って移動可能であり、前記ロック位置では、前記ギア部材の回転運動を前記キャリアの前記方向に沿った運動に変換する機構を介して前記ギア部材に係合しており、前記施錠側オーバーラン位置では、前記機構を介した前記ギア部材との係合が解除されて、前記ギア部材の前記キャリアに対する空転を許容しており、
   前記ハウジングは、前記キャリアが前記ロック位置または前記ロック位置より前記ステアリングシャフト側に位置しているときに、前記ロック部材に当接可能なストッパ部を有しており、
   前記ストッパ部は、前記ロック部材に当接することで、前記ロック部材が前記ステアリングシャフトの前記被係合部に係合しているときの前記ロック部材の位置より前記ステアリングシャフト側へ移動することを阻止することを特徴とする電動ステアリングロック装置。
2. 前記ロック部材は、前記キャリアに対して第１距離だけ相対移動可能であり、
   前記施錠側オーバーラン位置は、前記ロック位置から前記第１距離より小さい第２距離だけ離れている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. 前記キャリアが前記ロック位置にあるとき、前記ロック部材は、前記ステアリングシャフトの前記被係合部に係合する係合位置と、前記係合位置より後方で、前記ロック部材が前記ステアリングシャフトの前記被係合部以外の部位に乗り上げた状態となる、前記係合位置から第３距離だけ離れた非係合位置と、の間を移動可能であり、
   前記第１距離は、前記第２距離と前記第３距離との和より大きいことを特徴とする請求項２に記載の電動ステアリングロック装置。
4. 前記ハウジングと前記キャリアとの間に介装され、前記キャリアを前記ハウジングに対して前記ステアリングシャフト側へ付勢する第２付勢部材を更に備え、
   前記キャリアが前記施錠側オーバーラン位置にあり、かつ、前記ロック部材が前記ストッパ部に当接した状態にあるとき、前記第１付勢部材の付勢力は、前記第２付勢部材の付勢力より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動ステアリングロック装置。
5. 前記キャリアは、前記方向に沿って延びる長孔を有し、
   前記ロック部材は、前記長孔を貫通する軸部材を有し、
   前記軸部材は、前記長孔内で前記方向に沿って前記第１距離だけ移動可能であり、
   前記キャリアが前記ロック位置より前方に位置しているときに、前記ストッパ部は前記軸部材の端部に当接して前記ロック部材の前記ステアリングシャフト側への移動を阻止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動ステアリングロック装置。

Images