JP3808789B2 - 電動ステアリングロック装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用の電動ステアリングロック装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動ステアリングロック装置は、電動モータ等の駆動力により、ロックバーがステアリングシャフトに係脱する構成になっている。具体的には、電動モータが、ギア等からなる操舵系機構を介してカムに駆動連結され、カムの回転とともにロックバーが上下方向に往復移動するようになっている。ステアリングシャフトは、ロックバーが下側に移動したロック位置にあるとき回転不能となり、ロックバーが上側に移動したアンロック位置にあるとき回転可能となる。この場合、ロックバーがロック位置またはアンロック位置にある状態で電動モータが駆動し続けると、電動モータに過負荷がかかる。このような過負荷を防止するために、操舵機構のギアにクラッチ機構を設けた方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ステアリングシャフトを迅速かつ確実にロックまたはアンロックするためには、電動モータの駆動力を高くするのが望ましい。しかしながら、電動モータの駆動力を大きくすると、前記クラッチは小さな負荷でも切れやすい機構となっているため、クラッチ機構を設けた方法ではロックバーをステアリングシャフトに係脱させるのに必要な電動モータの駆動力を制限していた。また、ギアにクラッチ機構を配置すると、ステアリングロック装置全体が大型化かつ複雑化するため、ステアリングポストという限られたスペース内での配置が困難であった。
【０００４】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動モータの過負荷を防止できるとともに、電動モータの駆動力を高く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である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ステアリング操作に伴って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手段を係脱させることにより、前記ステアリングを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、前記電動モータに渦巻き状のカム溝を有する回転体を駆動連結し、前記カム溝内に挿入されるカムフォロアを前記ロック手段に設け、回転体の回転に伴い、カム溝に沿って移動するカムフォロアが同カム溝の端部に達したとき、前記カム溝とカムフォロアとの係合を解除する構成としたことをその要旨とする。
【０００６】
この構成にすれば、電動モータが駆動し続けると、カムフォロアがカム溝の端部に達するが、カムフォロアがカム溝から外れる。このため、回転体は空回りすることととなり、電動モータへの過負荷がなくなる。しかも、カム溝に沿って移動するカムフォロアがカム溝の端部を除く箇所にあるとき、回転体が回転してもカムフォロアがカム溝から外れにくい。そのため、電動モータの駆動力をある程度高くする設定することが可能となる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記カムフォロアを前記カム溝の底面に押圧する弾性部材を備えることをその要旨とする。
この構成にすれば、カム溝に挿入されたカムフォロアが、弾性部材の弾性力によってカム溝の底面に押し付けられることから、回転体が回転中にカム溝から外れにくくなる。このため、電動モータの駆動力をよりいっそう高く設定することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記回転体は、その中心部付近に位置する前記カム溝を浅くする傾斜面を有していることをその要旨とする。この構成にすれば、回転体の外縁部から中心部付近にかけてカム溝を浅くする傾斜面を設けた場合に比べ、カム溝に沿って移動するカムフォロアがカム溝の端部を除く箇所にあるとき、カム溝からカムフォロアがよりいっそう外れにくくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した電動ステアリングロック装置１０の一実施形態を図に従って説明する。
【００１０】
図１、図２（ａ），（ｂ）に示すように、電動ステアリングロック装置１０は、車室内に設けられたステアリングポストに取り付けられている。この電動ステアリングロック装置１０は、車載バッテリー等の電源により正逆方向に回転する電動モータ１１を備えており、その駆動軸１２上にはウォーム１３が取り付けられている。ウォーム１３に噛合されるウォームホイール１４は、電動ステアリングロック装置１０を収容する本体ケース５に支持された従動軸１５を介して回転体２０に駆動連結されている。回転体２０の中心部には中空状のシャフト２６が突設され、その内部に前記従動軸１５が挿入されている。そして、電動モータ１１の駆動力は、駆動軸１２、ウォーム１３、ウォームホイール１４、従動軸１５を介して回転体２０に伝達されるようになっている。
【００１１】
図２（ａ），（ｂ）、図３（ａ），（ｂ）に示すように、前記ウォームホイール１４と回転体２０との間には、ロックストッパ３１が設けられている。ロックストッパ３１の中央部に形成された長孔３１ａにシャフト２６が遊挿されることにより、ロックストッパ３１は上下方向に沿って移動可能となっている。
【００１２】
ロックストッパ３１の下端部には、ロックバー３２が設けられている。このロックバー３２の先端部は、図示しないステアリング操作に伴って連動する可動部材としてのステアリングシャフト４０の外周面に形成された係合凹部４１に係合する。この係合によって、ステアリングシャフト４０はロックされるようになっている。
【００１３】
ロックバー３２の上端面には、軸線方向に沿って延びる挿入孔３２ａが形成され、その内部にはロックストッパ３１の下端部が摺動可能に挿入されている。ロックストッパ３１の外周面下端部には２つの係合凸部３１ｂが形成されており、その係合凸部３１ｂがロックバー３２の上部側に透設された２つの係合孔３２ｂに挿入されている。これにより、ロックストッパ３１とロックバー３２とが上下方向に沿って相対的に移動できるように連結されている。
【００１４】
前記ロックバー３２の挿入孔３２ａ内には、その底部に形成された段差部に支持されるコイルスプリング３３が収容されている。コイルスプリング３３は、その上端がロックストッパ３１の下端面に突設された挿入部３１ｃにはめ込まれており、ロックバー３２の先端面をステアリングシャフト４０の外周面に対して常時接触するように付勢している。尚、本実施形態では、ロック手段は、前記ロックストッパ３１、前記ロックバー３２、前記コイルスプリング３３とから構成されている。
【００１５】
図４、図５に示すように、前記回転体２０の一側面には、その中心部周りに渦巻き状をなす渦巻き突条２３が形成されている。回転体２０の径方向において隣り合う渦巻き突条２３の間には、渦巻状のカム溝２１が形成されている。カム溝２１の深さは、回転体２０の中心部付近を除いて同じとなっている。回転体２０の中心部付近におけるカム溝２１の底部は傾斜面（図４、５に示す網掛け部）２７を有しており、この傾斜面２７があることによって、カム溝２１は回転体２０の中心側に向かうほど浅くなっている。そして、回転体２０の中心側におけるカム溝２１の底面は、渦巻き突条２３の中心側平坦部２８に通じている。渦巻き突条２３の中心側平坦部２８の幅は、カム溝２１の中心側端部２１ａ付近で最も大きく、そこから回転体２０の中心側に向かうほど次第に小さくなっている。つまり、渦巻き突条２３の中心側平坦部２８の幅は、図５に示す反時計回りに向かうほどに小さくなっている。
【００１６】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、ロックストッパ３１の上端部側面において前記回転体２０と対峙する箇所には、カムフォロア収容凹部３４が形成され、その内部には前記カム溝２１に挿入されるカムフォロア２２が収容されている。回転体２０の回転に伴ってカムフォロア２２がカム溝２１に沿って移動することで、見かけ上、カムフォロア２２は上下方向に往復移動する。そして、カムフォロア２２の移動に追従するようにロックバー３２も上下方向に沿って移動する。なお、カム溝２１の幅は、そこにカムフォロア２２が挿入されることから、カムフォロア２２の外径よりも幾分大きく設定されている。カム溝２１の深さ（渦巻き突条２３の高さ）は、カムフォロア２２がカム溝２１から容易に外れることがない程度に設定されている。
【００１７】
そして、カムフォロア２２が、カム溝２１内の中心部付近で停止したとき、ロックバー３２は図３（ａ）に示すロック位置に配置される。このロック位置においては、ロックバー３２がステアリングシャフト４０の係合凹部４１に挿入される。これに対して、カムフォロア２２が、回転体２０の外縁部付近で停止したとき、ロックバー３２は図３（ｂ）に示すアンロック位置に配置される。アンロック位置においては、ロックバー３２がステアリングシャフト４０の係合凹部４１から引き抜かれる。
【００１８】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、前記ロックストッパ３１に形成されたカムフォロア収容凹部３４内には、弾性部材としての第２スプリング３６が配設されている。この第２スプリング３６によってカムフォロア２２の先端面が、カム溝２１の底面に対して常時押圧されている。
【００１９】
本体ケース５とロックストッパ３１の上端面との間には、ロックストッパ３１を下方に常時付勢している付勢部材としての第１スプリング３５が設けられている。この第１スプリング３５は、ロックストッパ３１を介してカムフォロア２２を回転体２０の中心部側へと常に付勢している。従って、カム溝２１からカムフォロア２２が外れることで、回転体２０が空回り状態となっているとき、空回り状態となるときの回転方向と逆方向に回転体２０が回転されることで、カムフォロア２２は再びカム溝２１内に復帰させることが可能となる。なお、第１スプリング３５及び第２スプリング３６の付勢力は、回転体２０の回転により、カムフォロア２２がカム溝２１に沿って円滑に移動できる程度に設定されている。
【００２０】
次に、電動ステアリングロック装置１０の動作を図２（ａ），（ｂ）、図３（ａ），（ｂ）に従って説明する。
ロックされた車両のステアリングをアンロックする際、電動モータ１１が一方向に回動されると、ウォーム１３やウォームホイール１４等のギア機構を介して、回転体２０は図３（ａ）に示す反時計回りに回転し、カムフォロア２２は回転体２０の中心部付近から上昇する。そして、ロックバー３２の先端部はステアリングシャフト４０の係合凹部４１から外れ、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すアンロック位置に移動する。この結果、車両のステアリングがアンロックされる。
【００２１】
アンロックされた車両のステアリングを再びロックする際、電動モータ１１が他方向に回動されると、回転体２０は図３（ｂ）に示す時計回りに回転し、カムフォロア２２は、回転体２０の外縁部付近から下降する。そして、ロックバー３２の先端部はステアリングシャフト４０の係合凹部４１に係合し、図２（ａ）、図３（ａ）に示すロック位置に移動する。この結果、車両のステアリングがロックされる。
【００２２】
車両のステアリングがロック状態にあるとき、電動モータ１１が回転し続けた場合、回転体２０が図６（ａ），（ｂ）に示す時計回りに回転すると、カムフォロア２２は、カム溝２１の傾斜面２７に沿って移動し、カム溝２１の中心側端部２１ａに到達する。やがて、カムフォロア２２は、カム溝２１の中心側端部２１ａから抜け出し、カム溝２１との係合が解除される。カム溝２１から外れたカムフォロア２２は、中心側平坦部２８上をシャフト２６の外周に沿って移動する。仮に、カムフォロア２２が中心側平坦部２８上から中心側のカム溝２１に落下した場合、回転体２０が回転すると、カムフォロア２２は、傾斜面２７を上がって中心側平坦部２８に到達する。そして、カムフォロア２２は、再び中心側平坦部２８上をシャフト２６の外周に沿って周回する。この一連の動作が繰り返されることにより、電動モータ１１が駆動し続ける限り、回転体２０は、空回りし続けるので、ロックバー３２はロック位置に保持され続けることとなる。
【００２３】
車両のステアリングがアンロック状態にあるとき、電動モータ１１が回転し続けた場合、回転体２０が図７（ａ），（ｂ）に示す反時計回りに回転すると、カムフォロア２２は、カム溝２１の外周側端部２１ｂに到達する。やがて、カムフォロア２２は、カム溝２１外周側端部２１ｂから抜け出し、カム溝２１との係合が解除される。カム溝２１から外れたカムフォロア２２は、外周側の渦巻き突条２３の外側側壁２４に沿って移動する。そして、カムフォロア２２が、渦巻き突条２３の外周側端部２３ｂに到達した後に、中心側に隣り合う渦巻き突条２３の外側側壁２４に落下する。これは、カムフォロア２２が第１スプリング３５の弾性力によって、回転体２０の中心側に付勢されているからである。そして、カムフォロア２２は、回転体２０の外周縁に沿って周回する。この一連の動作が繰り返されることにより、電動モータ１１が駆動し続ける限り、回転体２０は空回りし続けるので、ロックバー３２はアンロック位置に保持され続けることとなる。
【００２４】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）カムフォロア２２がカム溝２１の中心側端部２１ａまたは外周側端部２１ｂに到達した後に、カムフォロア２２はカム溝２１から外れるようになっている。このようにすることで、ステアリングがロックまたはアンロックされた状態で、回転体２０を空回りさせることができる。このため、電動モータ１１が駆動し続けたとしても、電動モータ１１に過負荷がかかることはない。
【００２５】
（２）カムフォロア２２の先端部は、第２スプリング３６の付勢力により、カム溝２１の内奥側に常時押圧されている。このため、回転体２０の回転時に、カムフォロア２２がカム溝２１内から外れにくくなっているため、電動モータ１１の駆動力を高く保持することができる。
【００２６】
（３）カム溝２１は、回転体２０の中心付近において傾斜面２７を有している。このようにすることで、回転体２０の外周側から中心部付近にかけて、カム溝２１の深さを浅くする傾斜面２７を形成した場合に比べ、カムフォロア２２がカム溝２１からよりいっそう外れにくくなる。このため、電動モータ１１の駆動力をさらに高く設定することができるので、ロックバー３２をロック位置又はアンロック位置に迅速かつ確実に移動させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態では、傾斜面２７は、回転体２０の中心部付近にのみ設けられている。しかし、回転体２０の中心部付近のみならず、外周側から中心部付近にかけて徐々に溝深さを浅くするようにして、傾斜面２７を設けても良い。
【００２８】
次に、上記実施形態及び別例によって把握される技術的思想を以下に記載する。
（１） 前記カムフォロアの外周面を前記回転体の中心側に向けて付勢する付勢部材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動ステアリングロック装置。
【００２９】
（２）カムフォロアは、その断面形状が略円形状であることを特徴とする請求項１〜３または技術的思想（１）に記載の電動ステアリングロック装置。この構成にすれば、カムフォロアがカム溝に沿ってスムーズに移動することができるため、ロック手段の円滑な往復運動を行うことができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、電動モータの過負荷を防止できるとともに、電動モータの駆動力を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における電動ステアリングロック装置の斜視図。
【図２】（ａ）は電動ステアリングロック装置のロック状態を示す部分断面図。（ｂ）は電動ステアリングロック装置のアンロック状態を示す部分断面図。
【図３】（ａ）は電動ステアリングロック装置のロック状態を示す正面図。（ｂ）は電動ステアリングロック装置のアンロック状態を示す正面図。
【図４】回転体の斜視図。
【図５】回転体の正面図。
【図６】（ａ）はロック時における回転体の空回り状態を説明するための図。（ｂ）は（ａ）に示す回転体を時計回りに約９０度回転させたときの状態を示す図。
【図７】（ａ）はアンロック時における回転体の空回り状態を説明するための図。（ｂ）は（ａ）に示す回転体を反時計回りに約１０度回転させたときの状態を示す図。
【符号の説明】
１１…電動モータ、１０…電動ステアリングロック装置、２０…回転体、２１…カム溝、２２…カムフォロア、２７…傾斜面、３１・・・ロックストッパ（ロック手段）、３２…ロックバー（ロック手段）、３３・・・コイルスプリング（ロック手段）、３６…第２スプリング（弾性部材）、４０…ステアリングシャフト。

Claims (3)

1. ステアリング操作に伴って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手段を係脱させることにより、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、
   前記電動モータに渦巻き状のカム溝を有する回転体を駆動連結し、前記カム溝内に挿入されるカムフォロアを前記ロック手段に設け、回転体の回転に伴い、カム溝に沿って移動するカムフォロアが同カム溝の端部に達したとき、前記カム溝とカムフォロアとの係合を解除する構成としたことを特徴とする電動ステアリングロック装置。
2. 前記カムフォロアを前記カム溝の底面に押圧する弾性部材を備え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. 前記回転体は、その中心部付近に位置する前記カム溝を浅くする傾斜面を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動ステアリングロック装置。

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