JP4680056B2 - 電動ステアリングロックシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両の盗難防止等を目的としてステアリングシャフトの回転をロックする電動ステアリングロックシステムに関する。

最近の車両には、盗難の防止を目的として、駐車中にステアリングホイールを回転できないようロックする電動のステアリングロックシステムが組み込まれている。この電動ステアリングロックシステムは、電動モータによるギヤ駆動でロックピン（ロックバーやロックボルトとも呼ばれる）を制御し、ロックピンが前進してその先端部がステアリングシャフトのロック穴へ進入する前進位置と、ロックピンが後退して先端部がロック穴から退避する後退位置との間を移動させる仕組みで、ロックピンが前進位置へ前進することでステアリングシャフトの回転がロックされる。

このような電動ステアリングロックシステムにおいては、ギヤのセルフロック及び電動モータの自己保持力（いわゆる「コギング」）などを利用して、ロックピンのアンロック位置である後退位置を走行中に保持するようになっている。そしてさらに、走行時の衝撃等でロックピンが不用意にロック位置である前進位置へ移動しないようにするため、特許文献１に開示されているロック阻止装置が提案されている。

特許文献１のロック阻止装置は、モータ（１２）により回転するカム（２４）でロッキングレバー（６６）を揺動させ、該ロッキングレバーが後退位置のロックピンに係合することで前進を阻止する構成であり、ロッキングレバーがロックピンに係合している限り、前進位置へのロックピン前進は阻止される。
特開２００５−１４７５５号公報

上記のようなロック阻止装置を含めた電動ステアリングロックシステムはＣＰＵを備えた制御回路により制御されるが、当該制御回路は、ノイズの重畳により誤動作する可能性が０％ではない。この誤動作でモータが動いてしまうと特許文献１に示されるような電動式のロック阻止装置では誤作動する可能性があるので、フェールセーフの点で未だ改善の余地がある。

本発明はこのような背景に鑑みて、より万全にロック阻止できる機械式のロック阻止装置を備えた電動ステアリングロックシステムを提案するものである。

本発明によれば、ステアリングシャフトのロック穴に先端部が進入する前進位置と該ロック穴から先端部が退避する後退位置とにロックピンを電動制御で移動させる電動ステアリングロックシステムにおいて、突出方向へ付勢した係合片を出没可能にする機構を有するロック阻止装置を備えることを特徴とする。
そのロック阻止装置は、突出状態にある係合片が付勢力に逆らう没方向へ所定量以上押圧されると、押し込まれた没状態で係合片を保持し、当該没状態にある係合片が没方向へ押圧されると、付勢力により係合片を押し出して突出状態で保持するオルタネイト機構をもつ。且つ、ロックピンには、後退位置にあるときに突出状態の係合片が係入する係合凹部と、該係合凹部から先端部へ向かって延設された押圧面部と、が形成されており、係合片は、突出状態でロックピンの係合凹部に係入しているときに該ロックピンを後退位置からさらに後退させると押圧面部に当接して摺動する摺動面部を有し、この押圧面部と摺動面部との摺動により没方向へ押圧されるようになっている。

そして、ロックピンが後退位置にあるときには係合片が突出状態にあって係合凹部に係合し、これによりロックピンの前進が制限され、この後退位置にあるロックピンをさらに後退させると、その押圧面部による押圧で係合片が押し込められて没状態となり、該没状態の係合片が係合凹部から退避することによりロックピンが前進位置へ前進可能となってステアリングシャフトをロックできるようになる。

このようなロック阻止装置は、前進位置にあるロックピンを後退位置を超えて後退させると、没状態にある係合片がロックピンの押圧面部により没方向へ押圧され、この後に後退位置へ前進させたロックピンの係合凹部に係合片が付勢力により押し出されて係入するものとすることができる。

本発明の電動ステアリングロックシステムにおけるロック阻止装置は、従来のような電動式ではなく、係合片をオルタネイト動作させる、すなわち、位置保持型やプッシュオン・プッシュオフ型などとも呼ばれ、押す力を取り除いても押し込まれた状態をそのまま保ち、もう一度押すことで元の状態に復帰する押しボタンスイッチ型として係合片を動作させるようにした、オルタネイト機構の機械式出没機構をもつ。つまり、制御回路による電気的制御に関係しない独立の機械要素として存在するので、ノイズ等による制御回路の異常時でも正常にロック阻止機能を維持する。したがって、従来より確実にステアリングロックの誤作動を阻止することができるようになる。

また、ロックピンを後退位置よりもさらに後退させることで、ロック阻止装置における係合片の出没状態切り換えが行われるよう構成してあるので、係合片の係合を解くためには、後退位置にあるロックピンが前進位置とは逆のステアリングシャフトから離れる方向へ一旦後退しなければならなず、偶発的なロック阻止解除がいっそう起こり難い仕組が実現されている。

図1に、本発明に係る電動ステアリングロックシステムの概略を示している。
本実施形態の電動ステアリングロックシステムは、制御回路１によりモータ２を駆動して、ロックピン機構３を制御する構成をもつ。
制御回路１は、抵抗や光、磁気等のセンサを利用してロックピンの現在位置を検出する位置検出回路４と、エンジンＥＣＵやスマートキーシステムと交信する通信回路５と、を備え、位置検出回路４により検出されるロックピンの現在位置及び通信回路５を通しエンジンＥＣＵから得られる車両の現状（走行、停止等）やスマートエントリー情報をＣＰＵ６が判断し、ドライブ回路７を通してモータ２を駆動する。

このモータ２により電動制御されるロックピン機構３は、図２及び図３に示す構造になっている。図２は、アンロック状態の後退位置からロック状態の前進位置へロックピンが前進するロック動作、図３は、ロック状態の前進位置からアンロック状態の後退位置へロックピンが後退するアンロック動作を説明するものとなっている。
本実施形態のロックピン機構３は、たとえば特開２００４−１０６７５０号公報に示されるようなラック＆ピニオン式の基本構成をもち、ロックピン１０に形成したラックギヤ１０ａに、モータ２により駆動されるピニオンギヤ１１が噛み合って、該ピニオンギヤ１１の正逆回転によりロックピン１０の前進／後退が制御されている。図中、ピニオンギヤ１１の反時計回りが正回転、時計回りが逆回転であるとし、その正回転でロックピン１０が前進、逆回転でロックピン１０が後退するとして説明する。

このようなロックピン機構３の中に、突出方向へ付勢した係合片２０を出没可能にする機構を有する本発明に係るロック阻止装置２１が、ロックピン１０に近接させて組み込まれている。
係合片２０は、ロック阻止装置２１からロックピン１０に向かって出没し、突出状態の係合片２０が後退位置にあるロックピン１０の係合凹部１０ｂに係合することで、ロックピン１０の前進が機械的に阻止される。一方、係合片２０が没状態（係合凹部１０ｂから退避した状態）となると、係合解除でロックピン１０は前進することができる。

ロック阻止装置２１は、突出状態にある係合片２０が付勢力に逆らう没方向へ所定量以上押圧されると、押し込まれた没状態で係合片２０を保持し、当該没状態にある係合片２０が没方向へ押圧されると、付勢力により係合片２０を押し出して突出状態で保持するオルタネイト機構をもつ。つまり、係合片２０を一度押圧（プッシュ）して所定量以上押し込むとその押し込まれた係合片２０の没状態を保持し、該没状態の係合片２０をもう一度押圧（プッシュ）すると付勢力で係合片２０が突出し、その突出状態を保持するプッシュオン−プッシュオフ型の動作機能である。当該オルタネイト機構は押しボタンの技術分野でよく知られており、ハート状カム方式、回転カム方式、ラチェットカム方式等、各種機構が周知となっている。

この係合片２０と係合する係合凹部１０ｂをもつロックピン１０には、その係合凹部１０ｂから先端部１０ｃへ向かって押圧面部１０ｄが延設されている。本実施形態における押圧面部１０ｄは、後端部１０ｅへ向かってロックピン１０が先細りとなるよう傾斜した傾斜面で、係合凹部１０ｂの開口縁から上り坂となっている。一方の係合片２０には、ロックピン１０が後退位置からさらに後退するときに、係合凹部１０ｂを形成する壁面の角部から押圧面部１０ｄに当接して摺動する摺動面部２０ａが形成されており、この押圧面部１０ｄと摺動面部２０ａとの摺動に伴って係合片２０が没方向へ押圧されるようになっている。

本実施形態の摺動面部２０ａは円弧状で、係合凹部１０ｂから抜け出やすい形状にしてある。この他に単純な傾斜面とすることも可能であるが、抜け出やすさの点で円弧状が適している。一方の係合凹部１０ｂから先端部１０ｃへ向かって延設されるロックピン１０の押圧面部１０ｄは、図２及び図３の例では係合凹部１０ｂの開口縁から上り坂とした傾斜面であるが、図４に示すような円弧状（あるいは角部面取り）の押圧面部１０ｄ’とすることもできる。係合片２０を没方向へスムーズに押圧するには、円弧状とした摺動面部２０ａと円弧状とした押圧面部１０ｄ’との組み合わせが最適と言える。

以上のようなロック阻止装置２１の動作について、図２及び図３を参照して説明する。
まず、図２のロック動作は、たとえばスマートキーシステムを備えた車両であれば運転者がスマートキーをもって運転席を離れたときに実行される動作で、ロックピン１０が前進して先端部１０ｃがステアリングシャフトＳのロック穴Ｓ１へはまり込み、ステアリングロックが行われることになる。

ロックピン１０がアンロックの後退位置にある場合（図２Ａ）、係合片２０は突出状態にあってロック阻止装置２１から大きく突出しており、ロックピン１０の係合凹部１０ｂに係入している。この係合片２０と係合凹部１０ｂとの係合により、ロックピン１０の前進が制限され、ノイズによる制御回路１の誤動作があったとしてもステアリングロックが起こらないよう機械的に阻止されている。特に、従来のような電動式ではなく、制御回路１による電動制御に関わりのない機械式のロック阻止装置２１及び係合片２０による機構なので、制御回路１の異常時でも正常にロック阻止機能を維持することができる。

スマートキーもつ運転者が運転席から出て通信圏内を離れると、これを通信回路５が感知し、これに応じる制御回路１は、ロックピン１０の前進開始に際し一時的にモータ２を逆回転させる。これによりロックピン１０は、後退位置よりもさらに後退、すなわちステアリングシャフトＳから離れる方向へ一時的に後退する（図２Ｂ）。この一時的後退により、係合片２０の摺動面部２０ａが係合凹部１０ｂの開口縁から押圧面部１０ｄに当接して摺動し、この摺動と共に係合片２０が没方向へ押圧されて係合凹部１ｂから退避し、没状態まで押し込められる。そして、オルタネイト機構のカムが作動して、ロック阻止装置２１により係合片２０の没状態が保持される。このように、係合凹部１０ｂと係合片２０との係合を解くために、ロック位置である前進位置へ向かう方向とは異なった方向へロックピン１０を一旦動かさなければならない構造とすることにより、ロック阻止機能の偶発的解除がさらに起こり難い仕組が実現されている。

ロックピン１０がオルタネイト作動の位置まで後退したことが位置検出回路４により感知されると、制御回路１は、モータ２の回転を切り換えて正回転させ、ロックピン１０を前進位置へ前進させる（図２Ｃ）。このときには、ロック阻止装置２１により係合片２０の没状態が保持され、係合片２０は係合凹部１０ｂから退避しているので、ロックピン１０は前進位置まで一気に前進することができる。前進位置となったロックピン１は、ステアリングシャフトＳのロック穴Ｓ１に先端部１０ｃが進入し、ステアリングの回転をロックする。

次に、図３に示すアンロック動作は、たとえばスマートキーシステムを備えた車両であれば運転者がスマートキーをもって車両に近づいたときに実行される動作で、ロックピン１０が後退してステアリングシャフトＳのロック穴Ｓ１から先端部１ｃが抜け出し、アンロックが行われることになる。
前進位置にあってステアリングシャフトＳをロックしているロックピン１０は（図３Ａ）、通信圏内に入ってきたスマートキーを通信回路５で感知する制御回路４がモータ２を制御することにより、ピニオンギヤ１１の逆回転で後退させられる。

後退を始めたロックピン１０は、一時的に後退位置を超えて後退させられる（図３Ｂ）。すると、没状態にある係合片２０にロックピン１０の押圧面部１０ｄが当接して押圧し、該係合片２０を若干押し込んでロック阻止装置２１のオルタネイト機構のカムを作動させる。これにより、ロック阻止装置２１において没状態の保持が解放され、係合片２０が付勢力により突出可能になる。

継いで、ロックピン１０がオルタネイト作動の位置まで後退したことを位置検出回路４により感知した制御回路４は、モータ２の回転を切り換えて正回転させ、後退位置までロックピン１０を前進させる（図３Ｃ）。このときには、係合片２０が突出方向へ付勢されているので、アンロックの後退位置となったロックピン１０の係合凹部１０ｂに、係合片２０が押し出されて係入する。そして、ロック阻止装置２１により係合片２０の突出状態が保持されるので、係止片２０と係合凹部１０ｂとの係合が機械的に維持され、ステアリングロックが阻止される。

本発明の実施形態に係る電動ステアリングロックシステムの概略図。 ロック動作時におけるロック阻止装置の動きを示した説明図。 アンロック動作時におけるロック阻止装置の動きを示した説明図。 ロックピン機構の他の実施形態を示した概略図。

符号の説明

１ 制御回路
１０ ロックピン
１０ａ ラックギヤ
１０ｂ 係合凹部
１０ｃ 先端部
１０ｄ 押圧面部
１０ｅ 後端部
１１ ピニオンギヤ
２０ 係合片
２０ａ 摺動面部
２１ ロック阻止装置２１

Claims (5)

1. ステアリングシャフトのロック穴に先端部が進入する前進位置と該ロック穴から前記先端部が退避する後退位置とにロックピンを電動制御で移動させる電動ステアリングロックシステムにおいて、
   突出方向へ付勢した係合片を出没可能にする機構を有するロック阻止装置を備え、
   該ロック阻止装置は、突出状態にある前記係合片が付勢力に逆らう没方向へ所定量以上押圧されると、押し込まれた没状態で前記係合片を保持し、当該没状態にある前記係合片が没方向へ押圧されると、付勢力により前記係合片を押し出して突出状態で保持するオルタネイト機構をもち、
   前記ロックピンには、後退位置にあるときに突出状態の前記係合片が係入する係合凹部と、該係合凹部から前記先端部へ向かって延設された押圧面部と、が形成されており、
   前記係合片は、突出状態で前記係合凹部に係入しているときに前記ロックピンを後退位置からさらに後退させると前記押圧面部に当接して摺動する摺動面部を有し、この押圧面部と摺動面部との摺動により没方向へ押圧されるようになっており、
   前記ロックピンが後退位置にあるときには前記係合片が突出状態にあって前記係合凹部に係合し、これにより前記ロックピンの前進が制限され、
   この後退位置にある前記ロックピンをさらに後退させると、前記押圧面部による押圧で前記係合片が押し込められて没状態となり、該没状態の係合片が前記係合凹部から退避することにより前記ロックピンが前進位置へ前進可能となって前記ステアリングシャフトをロックできるようになることを特徴とする電動ステアリングロックシステム。
2. 前進位置にある前記ロックピンを後退位置を超えて後退させると、没状態にある前記係合片が前記押圧面部により没方向へ押圧され、この後に後退位置へ前進させた前記ロックピンの係合凹部に前記係合片が付勢力により押し出されて係入することを特徴とする請求項１記載の電動ステアリングロックシステム。
3. 前記係合片の摺動面部が傾斜面又は円弧状とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動ステアリングロックシステム。
4. 前記ロックピンの押圧面部が傾斜面又は円弧状とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動ステアリングロックシステム。
5. 前記ロックピンにラックギヤが形成され、該ラックギヤに噛み合うピニオンギヤをモータ駆動することで前記ロックピンが移動制御されるようになっており、
   後退位置にある前記ロックピンを前進位置へ前進させる際に、一時的に前記ピニオンギヤを、前記ロックピンを前進させる回転とは逆回転させることにより、前記ロックピンを後退位置からさらに後退させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動ステアリングロックシステム。

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