JP4866393B2 - ステアリングロック装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータにより往復運動するロックピンの先端をステアリングシャフトの外周に形成した凹部に係合させることで、前記ステアリングシャフトを回転不能にロックするステアリングロック装置に関する。

ステアリングシャフトの係合凹部に係合可能なロックピン（ロックボルト）の外周面に形成した螺旋状のカム溝と、ロックピンの外周に回転自在に嵌合する円筒状の回転体の内周面に形成した縦溝との間にボール（カムフォロア）を配置し、電動モータで回転体を往復回転させることでロックピンを往復動させ、ステアリングシャフトの回転をロックおよびアンロックするものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００５−３４３３７８号公報

ところで上記従来のものは、ロックピンがステアリングシャフトの係合凹部に強く噛み込んだ状態で、電動モータで回転体を回転させてロックピンを引き抜こうとすると、回転体の縦溝の底部がボールに強く押し付けられて窪むように摩耗する可能性があった。このように回転体の縦溝の底部が摩耗すると、ステアリングシャフトをアンロックすべくロックピンを引き上げようとしても、縦溝の底部の摩耗分だけロックピンの引き上げ量が小さくなりアンロックが不能になる虞がある。これを回避するには、ロックピンの螺旋状のカム溝の長さを長くして可動ストロークを増加させれば良いが、このようにするとロックピンが長くなってステアリングロック装置が大型化する問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ステアリングロック装置のアクチュエータの摩耗等によりアンロックが困難になった場合でも、そのアンロックを確実に行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、アクチュエータにより往復運動するロックピンの先端をステアリングシャフトの外周に形成した凹部に係合させることで、前記ステアリングシャフトを回転不能にロックするステアリングロック装置であって、前記アクチュエータは、電動モータと、前記ロックピンの外周に嵌合して前記電動モータにより回転する回転部材と、前記回転部材の回転運動を前記ロックピンの軸方向の往復運動に変換するカム手段とを備えるものにおいて、前記カム手段では前記ロックピンの先端を前記凹部から離脱させるための該ロックピンのストロークが不足したとき、前記回転部材の回転運動を前記ロックピンの軸方向の運動に変換して該ロックピンを更にストロークさせる補助カム手段を備えることを特徴とするステアリングロック装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記回転部材を筒状に形成し、前記カム手段を、前記回転部材の内周面および前記ロックピンの外周面の一方に設け、前記補助カム手段を、前記回転部材の内周面および前記ロックピンの外周面の他方に設けたことを特徴とするステアリングロック装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記補助カム手段は、前記カム手段により前記ロックピンが前記凹部から引き抜かれた後に作用することを特徴とするステアリングロック装置が提案される。

尚、実施の形態のカム溝１４ｅは本発明のカム手段に対応し、実施の形態のカム面１７ｄは本発明の補助カム手段に対応する。

請求項１の構成によれば、アクチュエータによりロックピンを前進させ、その先端をステアリングシャフトの外周に形成した凹部に係合させることで、ステアリングシャフトを回転不能にロックすることができ、逆にアクチュエータによりロックピンを後退させ、その先端をステアリングシャフトの外周に形成した凹部から離脱させることで、ステアリングシャフトのロックを解除することができる。

アクチュエータはロックピンの外周に嵌合して電動モータにより回転する回転部材を備えており、カム手段が回転部材の回転運動をロックピンの軸方向の往復運動に変換してロックピンを凹部から引き抜くが、ロックピンのストロークが不足して凹部から引き抜くことができない場合には、補助カム手段でロックピンを更にストロークさせて凹部から確実に引き抜くことができ、ロック解除の信頼性が向上する。

また請求項２の構成によれば、筒状の回転部材の内周面およびロックピンの外周面のうち、一方にカム手段を設けて他方に補助カム手段を設けたので、カム手段および補助カム手段の両方を回転部材側あるいはロックピン側に設ける場合に比べて、アクチュエータの小型化を図ることができる。

また請求項３の構成によれば、カム手段によりロックピンが凹部から引き抜かれた後に補助カム手段が作用するので、補助カム手段を小型化することができるだけでなく、補助カム手段が作動することによるアクチュエータの負荷の増大を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の実施の形態を示すものであり、図１はステアリングロック装置の縦断面図（ロック状態）、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図１の４−４線断面図、図５は回転部材の内周面の展開図、図６は図１に対応する作用説明図（正常時のアンロック状態）、図７は図１に対応する作用説明図（摩耗時のアンロック状態）、図８はカム面およびガイドピンの作用説明図である。

図１〜図４に示すように、図示せぬステアリングホイールに接続されたステアリングシャフト１１の外周に固定されたカラー１２の外周に、軸方向に延びる複数本（実施の形態では９本）の溝状の凹部１２ａ…が形成される。

車体側に固定されたアクチュエータＡはアクチュエータハウジング１３を備えており、その内部に大径部１４ａ、小径部１４ｂおよび係合部１４ｃを有する円形断面のロックピン１４が、その軸線をステアリングシャフト１１の軸線に対して直交させた状態で収納される。ロックピン１４の大径部１４ａの上部がアクチュエータハウジング１３の上側のガイド孔１３ａに摺動自在に嵌合するとともに、ロックピン１４の小径部１４ｂａがアクチュエータハウジング１３の下側のガイド孔１３ｂに摺動自在に嵌合し、ロックピン１４の係合部１４ｃはカラー１２の凹部１２ａ…に係合可能にアクチュエータハウジング１３から下向きに突出する。

ロックピン１４の大径部１４ａの上端面に設けたバネ座１４ｄと、アクチュエータハウジング１３の内面に設けたバネ座１３ｃとの間にコイルスプリング１５が縮設されており、このコイルスプリング１５の弾発力でロックピン１４はアクチュエータハウジング１３から下向きに突出する方向に付勢される。ロックピン１４の上部に植設した回り止めピン１６が、アクチュエータハウジング１３にロックピン１４の軸方向に形成した回り止め溝１３ｄに摺動自在に嵌合する。これにより、ロックピン１４は回転することなく、その軸方向に往復動することがきる。

合成樹脂で円筒状に形成された回転部材１７がロックピン１４の大径部１４ａの外周に嵌合し、アクチュエータハウジング１３のガイド面１３ｅ，１３ｆによって回転自在に支持される。回転部材１７の外周に一体に形成されウオームホイール１８が、アクチュエータハウジング１３の内部に収納した電動モータ１９の出力軸１９ａに設けたウオーム２０に噛合する。従って、電動モータ１９を正逆転駆動すると、ウオーム２０およびウオームホイール１９を介して回転部材１７が正逆転する。

ロックピン１４の外周面に螺旋状のカム溝１４ｅが約３６０°に亘って形成されており、そのカム溝１４ｅと協働して２個のボール２１，２１を保持する２本のボール保持溝１７ａ，１７ｂが、回転部材１７の内周面に位相を１８０°ずらした状態で軸線方向に形成される。ボール保持溝１７ａ，１７ｂの上端は回転部材１７の上端に開口しており、螺旋状のカム溝１４ｅに合わせて、一方のボール保持溝１７ａの下端は高く、他方のボール保持溝１７ａの下端は低くなっている。

図１、図４および図５から明らかなように、回転部材１７の上部内周面には、長い方のボール保持溝１７ｂと一部交差し、かつ回転部材１７の上端に開口するように、一周弱に亘って凹部１７ｃが形成されており、この凹部１７ｃの下縁に螺旋状のカム面１７ｄと、そのカム面１７ｄの周方向両側の平坦面１７ｅ，１７ｆとが形成される。カム面１７ｄの上側の一部および上側の平坦面１７ｆには、摩耗を防止するための金属板よりなるライナー２２が埋め込まれる。一方、ロックピン１４の外周には、前記カム面１７ｄおよび上側の平坦面１７ｆに当接可能なガイドピン２３が植設される。尚、図４において位相を示す４本のラインＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、図５の展開図のラインＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応する。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図１はステアリングシャフト１１のロック状態を示しており、アクチュエータハウジング１３から下向きに突出するロックピン１４の下端の係合部１４ｃがステアリングシャフト１１のカラー１２の凹部１２ａ…の何れか一つに係合することで、ステアリングシャフト１１を回転不能にロックする。このロック状態では、カム溝１４ｅに係合する２個のボール２１，２１が回転部材１７の２本のボール保持溝１７ａ，１７ｂ内を上方に移動し、回り止めピン１６が回転部材１７の回り止め溝１３ｄ内を上方に移動し、かつガイドピン２３が回転部材１７の凹部１７ｃ内を上方に移動すると、ロックピン１４の係合部１４ｃが凹部１２ａから上方に離脱する可能性があるが、実際にはコイルスプリング１５の弾発力が、ボール２１，２１がボール保持溝１７ａ，１７ｂの底部に当接する位置までロックピン１４を押し下げることで、その係合部１４ｃが凹部１７ｃから離脱するのを防止している。

図６に示すように、上記ロック状態から電動モータ１９をロック解除方向に駆動すると、ウオーム２０およびウオームホイール１８を介して回転部材１７が回転し、その内周面に形成したボール保持溝１７ａ，１７ｂに係合するボール２１，２１も一体に回転する。このとき、ロックピン１４に設けた回り止めピン１６が回り止め溝１３ｄに係合することで、ロックピン１４は回転を抑制されて軸方向の移動を許容されるため、ボール保持溝１７ａ，１７ｂと一体に回転するボール２１，２１にカム溝１４ｅを押し上げられたロックピン１４がコイルスプリング１５を圧縮しながら上昇し、その係合部１４ｃをステアリングシャフト１１の凹部１２ａから離脱させてステアリングホイールを回転可能にアンロックすることができる。

逆に、図６に示すアンロック状態から電動モータ１９をロック方向に駆動すると、図１に示すように、ウオーム２０およびウオームホイール１８を介して回転部材１７が回転することで、ボール２１，２１およびカム溝１４ｅの係合によりロックピン１４が下向きに駆動され、これをコイルスプリング１５の弾発力がアシストすることで、ロックピン１４の係合部１４ｃを凹部１２ａに係合させてステアリングホイールを回転不能にロックすることができる。

尚、ロックピン１４が上下動する過程で、ロックピン１４に植設したガイドピン２３に対して回転部材１７が相対回転するが、図８（Ａ）に示すように、正常時においてはガイドピン２３が回転部材１７に形成した凹部１７ｃの下縁のカム面１７ｄに当接することはない。また回転部材１７が回転すると、ボール２１，２１も紙面の手前側および向こう側に移動するが、図６および図７において便宜的にボール２１，２１を紙面上の位置に描いている。

ところで、ステアリングホイールを限界位置まで切った状態で、ロックピン１４の係合部１４ｃがステアリングシャフト１１の凹部１２ａが係合してロック状態になったような場合、アンロック状態にすべく回転部材１７を回転させたときに、ロックピン１４を引き上げるのに大きな荷重が必要なため、ボール保持溝１７ａ，１７ｂの底部にボール２１，２１が強く押し付けられて該底部が次第に摩耗する（図６および図７の網かけ部参照）。このようにボール保持溝１７ａ，１７ｂの底部が摩耗すると、コイルスプリング１５の弾発力でボール２１，２１がボール保持溝１７ａ，１７ｂの摩耗した底部に押し付けられるため、図６に鎖線で示すように、回転部材１７が所定量回転してロックピン１４を引き上げようとしても、ロックピン１４の引き上げ量が前記摩耗量だけ減少することで、ロックピン１４の係合部１４ｃの下端がステアリングシャフト１１の凹部１２ａに引っ掛かり、ロック解除が不能になる問題がある。

しかしながら本実施の形態によれば、ボール保持溝１７ａ，１７ｂの底部が摩耗してロックピン１４の位置が正常時よりも低くなると、ロック解除すべくカム溝１４ｅおよびボール２１，２１によってロックピン１４を引き上げる過程で、図７および図８（Ｂ）に示すように、ロックピン１４に設けたガイドピン２３が回転部材１７の内面に形成したカム面１７ｄに当接し、ガイドピン２３と共にロックピン１４がカム面１７ｄに沿って引き上げられることで、ロックピン１４の係合部１４ｃをステアリングシャフト１１の凹部１２ａから離脱させてロック解除することができる。

このように、ボール保持溝１７ａ，１７ｂの底部が摩耗しても、カム面１７ｄおよびガイドピン２３でロック解除することができるので、カム溝１４ｅのストロークを必要以上に大きくする必要がなくなり、アクチュエータＡの小型化に寄与することができる。しかも、ガイドピン２３が当接するカム面１７ｄおよび平坦面１７ｆに金属製のライナー２２を埋め込んだので、その部分の摩耗を抑制することができる。

またボール２１，２１を案内するカム溝１４ｅをロックピン１４側に設け、ガイドピン２３を案内するカム面１７ｄを回転部材１７側に設けたので、カム溝１４ｅおよびカム面１７ｄの両方をロックピン１４側あるいはガイドピン２３側に設ける場合に比べてアクチュエータＡの小型化を図ることができる。

そしてカム面１７ｄおよびガイドピン２３は、ボール保持溝１７ａ，１７ｂの底部が摩耗しない限り接触することはなく、またボール保持溝１７ａ，１７ｂの底部が摩耗しても、ロックピン１４の係合部１４ｃをステアリングシャフト１１の凹部１２ａから引き抜く最終段階でのみ接触するので、その接触部に作用する摩擦力が電動モータ１９の負荷になるのを最小限に抑えることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではカム手段（カム溝１４ｅ）をロックピン１４側に設け、補助カム手段（カム面１７ｄ）を回転部材１７側に設けているが、その位置関係を逆にすることができる。

また実施の形態ではボール２１，２１の数が２個であるが、１個あるいは３個以上であっても良い。

またロックピン１４の係合部１４ｃがステアリングシャフト１１の凹部１２ａから引き抜かれた直後にカム面１７ｄおよびガイドピン２３を作用させてもよく、このようにすればカム面１７ｄおよびガイドピン２３の接触部に作用する摩擦力が電動モータ１９の負荷になるのをより一層低減することができる。

ステアリングロック装置の縦断面図（ロック状態） 図１の２−２線断面図 図１の３−３線断面図 図１の４−４線断面図 回転部材の内周面の展開図 図１に対応する作用説明図（正常時のアンロック状態） 図１に対応する作用説明図（摩耗時のアンロック状態） カム面およびガイドピンの作用説明図

符号の説明

Ａ アクチュエータ
１１ ステアリングシャフト
１２ａ 凹部
１４ ロックピン
１４ｅ カム溝（カム手段）
１７ 回転部材
１７ｄ カム面（補助カム手段）
１９ 電動モータ

Claims (3)

1. アクチュエータ（Ａ）により往復運動するロックピン（１４）の先端をステアリングシャフト（１１）の外周に形成した凹部（１２ａ）に係合させることで、前記ステアリングシャフト（１１）を回転不能にロックするステアリングロック装置であって、
   前記アクチュエータ（Ａ）は、電動モータ（１９）と、前記ロックピン（１４）の外周に嵌合して前記電動モータ（１９）により回転する回転部材（１７）と、前記回転部材（１７）の回転運動を前記ロックピン（１４）の軸方向の往復運動に変換するカム手段（１４ｅ）とを備えるものにおいて、
   前記カム手段（１４ｅ）では前記ロックピン（１４）の先端を前記凹部（１２ａ）から離脱させるための該ロックピン（１４）のストロークが不足したとき、前記回転部材（１７）の回転運動を前記ロックピン（１４）の軸方向の運動に変換して該ロックピン（１４）を更にストロークさせる補助カム手段（１７ｄ）を備えることを特徴とするステアリングロック装置。
2. 前記回転部材（１７）を筒状に形成し、前記カム手段（１４ｅ）を、前記回転部材（１７）の内周面および前記ロックピン（１４）の外周面の一方に設け、前記補助カム手段（１７ｄ）を、前記回転部材（１７）の内周面および前記ロックピン（１４）の外周面の他方に設けたことを特徴とする、請求項１に記載のステアリングロック装置。
3. 前記補助カム手段（１７ｄ）は、前記カム手段（１４ｅ）により前記ロックピン（１４）が前記凹部（１２ａ）から引き抜かれた後に作用することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のステアリングロック装置。

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