JP5342822B2 - 電動ステアリングロック装置 - Google Patents

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Description

本発明は電動ステアリングロック装置に関する。
従来、例えば特許文献１の電動ステアリングロック装置は、ロックボルトが車両の走行中に不用意にロックするのを防止するために、ロックボルトを駆動する電動モータへの電源ラインにスイッチ手段を設け、外部の電源制御装置からの信号に基づいてスイッチ手段により走行中の電動モータへの電源供給を遮断するように構成されている。
しかし、電動モータの駆動方向を制御する内部ＣＰＵへの電源ラインは、電動モータへの電源ラインとは別個に設けられ、走行中でも内部ＣＰＵは電動モータの駆動制御以外の制御が行えるようになっている。
このため、内部ＣＰＵには常時電源が供給され、スリープ状態とした場合でも、待機電流が消費される。また、車両の走行中に内部ＣＰＵが誤作動する可能性があった。
そこで、内部ＣＰＵの電源ラインにスイッチ手段を設けて、走行中に内部ＣＰＵへの電源供給を遮断する構成とすることも可能であるが、そのスイッチ手段にも制御信号を入力するための信号ラインを設けなければならず、回路構成が複雑になる。また、特許文献１の図１１に記載のように、内部ＣＰＵと電動モータへの供給の電源ラインにスイッチ手段を設けて、走行中の両者に電源供給を遮断すると、走行中に内部ＣＰＵのみを起動させることができなくなり、内部ＣＰＵによる他の制御（車両の走行中にロックボルトのロック、アンロック状態を確認する等）が不能となる。
特開２００２−３０８０５０号公報
本発明は、簡単な回路構成にて、ロック、アンロック動作の信頼性を向上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を課題とする。
前記課題を解決するための第１の手段は、
車両のステアリングシャフトに係合するロック位置と前記ステアリングシャフトから離脱するアンロック位置とに移動可能なロックボルトと、該ロックボルトをロック位置、アンロック位置に駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた電動ステアリングロック装置において、
前記駆動制御手段に給電ライン及び電源供給回路を介して電源供給を行う上位第１制御手段と、
該上位第１制御手段及び前記駆動制御手段とは異なる制御を行う上位第２制御手段と、
前記上位第１制御手段から前記給電ライン及び電源供給回路を介して前記駆動制御手段に給電されたことを示す前記給電ラインの分岐ラインからの給電信号と、前記上位第１制御手段からの電源許可信号と、前記上位第２制御手段からの電源許可信号とに基づいて、バッテリからの電源ラインを接続、遮断するスイッチング手段とを備え、
前記駆動制御手段は、通信インターフェース及びバスラインを介して前記上位第１制御手段と前記上位第２制御手段との通信可能であり、
前記上位第１制御手段から前記駆動制御手段への給電信号と、前記上位第１制御手段からの電源許可信号と、前記上位第２制御手段からの電源許可信号とが前記スイッチング手段に入力されたときのみ、前記バッテリからの電源ラインと前記駆動手段とが前記スイッチング手段により接続されるようにしたものである。
第２の手段は、
車両のステアリングシャフトに係合するロック位置と前記ステアリングシャフトから離脱するアンロック位置とに移動可能なロックボルトと、該ロックボルトをロック位置、アンロック位置に駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた電動ステアリングロック装置において、
前記駆動制御手段に給電ライン及び電源供給回路を介して電源供給を行う上位第１制御手段と、
該上位第１制御手段及び前記駆動制御手段とは異なる制御を行う上位第２制御手段と、
前記上位第１制御手段から前記給電ライン及び電源供給回路を介して前記駆動制御手段に給電されたことを示す給電信号と、前記上位第１制御手段からの電源許可信号と、前記駆動制御手段からの電源許可信号とに基づいて、バッテリからの電源ラインを接続、遮断するスイッチング手段とを備え、
前記駆動制御手段は、通信インターフェース及びバスラインを介して前記上位第１制御手段と前記上位第２制御手段との通信可能であり、
前記上位第１制御手段から前記駆動制御手段への給電信号と、前記上位第１制御手段からの電源許可信号と、前記駆動制御手段からの電源許可信号とが前記スイッチング手段に入力されたときのみ、前記バッテリからの電源ラインと前記駆動手段とが前記スイッチング手段により接続されるようにしたものである。
前記第１の手段及び第２の手段において、前記上位第１制御手段からの電源許可信号がイグニッション信号であることが好ましい。
前述の各手段からなる本発明によれば、上位第１制御手段から駆動制御手段への給電が遮断されている状態では、バッテリから駆動手段には電源が供給されないので、駆動手段の誤動作を確実に防止することができ、安全性と信頼性を確保することができる。
駆動制御手段への給電を上位第１制御手段から行う一方、駆動手段への給電をバッテリからスイッチング手段を介して行うので、スイッチング手段が１つでよいので、制御回路を簡素化することができる。
また、前記第１の手段によれば、上位第１制御手段が故障して駆動制御手段に給電されたままになった場合でも、上位第２制御手段が電源許可信号を出さない限り、駆動手段には給電されない。また、上位第２制御手段が故障して電源許可信号を出したままになった場合でも、上位第１制御手段が給電信号を出さない限り、駆動手段には給電されない。さらに、駆動制御手段が故障して駆動手段に駆動信号を出したままであっても、上位１制御手段の給電信号と上位第２制御手段の電源許可信号が出されない限り、駆動手段には給電されない。このように、複数の制御手段が一度に故障しない限り、車両の走行中にステアリングシャフトがロックされることはないので、高い安全性を確保することができる。
また、前記第２の手段によれば、上位第１制御手段が故障して駆動制御手段に給電されたままになった場合でも、駆動制御手段が電源許可信号を出さない限り、駆動手段には給電されない。また、駆動制御手段が故障して駆動手段に駆動信号を出したままの状態になっても、上位第１制御手段の給電信号が出されない限り、駆動手段には給電されない。このように、複数の制御手段が一度に故障しない限り、車両の走行中にステアリングシャフトがロックされることはないので、高い安全性を確保することができる。
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明に係る電動ステアリングロック装置１の機構図である。図示しないステアリングハンドルの回動動作に連動する可動部材であるステアリングシャフト２には、外周に沿って複数の凹部３と凸部４が交互に形成されている。ステアリングシャフト２の近傍には、ステアリングシャフト２の軸に直角な方向に移動可能なロックボルト５が設けられている。ロックボルト５は、ステアリングシャフト２の凹部３に嵌入可能な先端部６とスライダ７とを有している。
スライダ７には、カムフォロワ８とスイッチ作動部９とがロックボルト５の軸に直角な方向に突出している。スライダ７のカムフォロワ８は、電動モータ１０により回転駆動される円筒形のカム部材１１の外周に形成されたカム溝１２に嵌入している。電動モータ１０の正転、逆転によりカム部材１１が回転すると、ロックボルト５が進退し、先端部６がステアリングシャフト２の凹部３に嵌入し、また凹部３から離脱するようになっている。スライダ７のスイッチ作動部９は、後述する位置検出機構１４を作動させるようになっている。また、スライダ７に圧接するスプリング１３により、ロックボルト５は先端部６がステアリングシャフト２の凹部３に嵌入する方向に付勢されている。
位置検出機構１４は、回動可能なポジションブロック１５と、ロック、アンロックスイッチ１６ａ、１６ｂとからなっている。ロックボルト５の先端部６がステアリングシャフト２の凹部３に進入して係合すると、スイッチ作動部９がポジションブロック１５を介してロックスイッチ１６ａをオンしてロック位置が検出され、ロックボルト５の先端部６がステアリングシャフト２の凹部３から離脱すると、スイッチ作動部９がポジションブロック１５を介してアンロックスイッチ１６ｂをオンしてアンロック位置が検出されるようになっている。
図２は、第１実施形態の電動ステアリングロック装置１の回路図を示す。電動ステアリングロック装置１は、電動ステアリングロック装置本体１ａと、上位第１制御手段である電源コントロールユニット１７と、上位第２制御手段である照合ＥＣＵ１８とを有する。
電動ステアリングロック装置本体１ａは、前記ロックボルト５を駆動する電動モータ１０と、該電動モータ１０に電源を供給して駆動するモータ駆動リレー回路１９と、該モータ駆動リレー回路１９を制御する本発明の駆動制御手段であるＣＰＵ２０を有している。
電動モータ１０とモータ駆動リレー回路１９は、本発明の駆動手段である駆動ユニット２１を構成している。
モータ駆動リレー回路１９には、バッテリ２３から電源ライン２４を通ってスイッチング回路２２を介して電力が供給される。モータ駆動リレー回路１９は、２つのリレーからなり、モータ１０への給電経路を切り換えて、電動モータ１０を正転、逆転及び停止させる。
ＣＰＵ２０には、バッテリ２３に接続された電源コントロールユニット１７から給電ライン２５を通って電力供給回路２６を介して電力が供給される。電力供給回路２６は、電源コントロールユニット１７からの電圧をＣＰＵ２０が動作可能な電圧に変換する。ＣＰＵ２０には、ロックスイッチ１６ａ及びアンロックスイッチ１６ｂからの信号が入力される。ＣＰＵ２０は、内蔵ＲＯＭにプログラムを記憶し、電源コントロールユニット１７からの制御信号をＢＵＳライン２７経由で受信すると、その制御信号に対応するプログラムに従って、電動モータ１０を正転、逆転し、ロックボルト５をロック作動、アンロック作動させるものである。
スイッチング回路２２は、リレーとトランジスタからなり、ＡＮＤ回路２８により制御される。スイッチング回路２２とＡＮＤ回路２８は、本発明のスイッチング手段であるスイッチングユニット２９を構成する。ＡＮＤ回路２８は、電源コントロールユニット１７から給電ライン２５を通ってＣＰＵ２０に電力が供給されたときの信号ラインａの「ＥＳＬ電源オン」信号（給電信号）と、電源コントロールユニット１７からＩＧ電源ライン３０に電力が供給されていないときの信号ラインｂの「ＩＧ電源オフ」信号（電源許可信号）と、照合ＥＣＵ１８からの信号ラインｃの「モータ電源制御信号オン」信号（電源許可信号）の入力を受けると、信号ラインｄによりスイッチング回路２２に対して「オン」信号を出力するようになっている。
なお、ＡＮＤ回路２８には、信号ラインｂと接続されるＡＮＤ回路２８の入力部に、Ｈレベルの信号をＬレベルの信号に変換するとともに、Ｌレベルの信号をＨレベルの信号に変換するインバータ２８ａが設けられている。すなわち、信号ラインｂから入力される「ＩＧ電源オフ」信号（Ｌレベル信号）はＡＮＤ回路２８内においてＨレベル信号に変換される。
電源コントロールユニット１７は、エンジンを始動、停止するためのエンジンスイッチ（不図示）を備え、エンジンスイッチの操作を検知して、後述する制御を行う。また、電源コントロールユニット１７は、ＣＰＵ２０に対して電力を供給する前述した給電ライン２５と、車両の電子燃料噴射装置やその他の電気部品に電流が流れる経路であるＩＧ電源ライン３０にＩＧ電源を供給するＩＧ出力３１とを有する。
照合ＥＣＵ１８は、車両に搭載されたアンテナを介して、ユーザが所有する電子キーのＩＤコードを受信し、予め記憶された認証コードと比較し、正規電子キーを所持したユーザが車内に乗っているか否かを判断する制御を行う。
ＣＰＵ２０は、通信Ｉ／Ｆ３２を介して、ＢＵＳライン２７に接続され、電源コントロールユニット１７、照合ＥＣＵ１８と通信可能になっている。
次に、前記構成からなる第１実施形態のステアリングロック装置１の動作を説明する。
運転者が車両に乗り込み、エンジンスイッチをオンすると、電源コントロールユニット１７は、エンジンスイッチのオンを検出し、給電ライン２５を通って電力供給回路２６を介してＣＰＵ２０に電源を供給する。これにより、ＡＮＤ回路２８には、信号ラインａから「ＥＳＬ電源オン」信号と、信号ラインｂから「ＩＧ電源オフ」信号が入力される。同時に、電源コントロールユニット１７は、照合ＥＣＵ１８にＢＵＳライン２７を介してエンジンスイッチオン信号を送信する。
電源コントロールユニット１７は、ＢＵＳライン２７を介して、ＣＰＵ２０にステータス要求信号を送信する。ＣＰＵ２０は、ロックスイッチ１６ａ及びアンロックスイッチ１６ｂからの信号に基づいてロックボルト５の位置を検出し、電源コントロールユニット１７にステータス応答信号を返信する。
照合ＥＣＵ１８は、電源コントロールユニット１７からエンジンスイッチオン信号を受信すると、車内に乗り込んだ運転者が携帯する電子キーとの通信を行い、受信した電子キーのＩＤコードが予め記憶されているＩＤコードと一致するかどうかを確認し、確認結果をＢＵＳライン２７を介して電源コントロールユニット１７に送信する。ＩＤがＯＫであれば、照合ＥＣＵ１８は、ＡＮＤ回路２８に信号ラインｃを介して「モータ電源制御信号オン」信号を出力する。
ＡＮＤ回路２８は、「ＥＳＬ電源オン」信号、「ＩＧ電源オフ」信号、「モータ電源制御信号オン」信号が入力されると、オン信号を出力し、スイッチング回路２２をオンさせる。これにより、バッテリ２３からの電源がモータ駆動リレー回路１９に供給される。
電源コントロールユニット１７は、照合ＥＣＵ１８からＩＤがＯＫの信号を受信すると、ＣＰＵ２０に対してＢＵＳライン２７を介してアンロック要求信号を送信する。
これにより、ＣＰＵ２０は、モータ駆動リレー回路１９内の２つのリレーを切り換えて、電動モータ１０をアンロック側に回転させる。アンロックスイッチ１６ｂがオンすると、ＣＰＵ２０は、電動モータ１０を停止するとともに、駆動完了応答信号をＢＵＳライン２７を介して電源コントロールユニット１７、照合ＥＣＵ１８に送信する。
電源コントロールユニット１７は、ＣＰＵ２０からの駆動完了応答信号の内容を確認し、正常にアンロック動作が行われていれば、車両のＩＧ電源ライン３０に電源を供給するとともに、ＣＰＵ２０への電源を遮断する。これにより、ＡＮＤ回路２８に「ＥＳＬ電源オフ」信号が入力される。
照合ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ２０からの駆動完了応答信号に応じて「モータ電源制御信号オフ」信号を出力する。これにより、ＡＮＤ回路２８はオフ信号を出力し、スイッチング回路２２をオフさせる。この結果、バッテリ２３からモータ駆動リレー回路１９への電源が遮断される。
電源コントロールユニット１７は、エンジン始動装置（不図示）にエンジン始動要求信号を送信してエンジンを始動させる。
車両運転時に、ロックボルト５の位置を確認する必要がある場合、電源コントロールユニット１７はＥＳＬ電源をオンし、ＣＰＵ２０に対してステータス要求信号を要求し、ＣＰＵ２０からステータス応答信号を受信して必要な処理を行った後、ＥＳＬ電源をオフする。このように、必要なときだけＣＰＵ２０を起動することができる。ＣＰＵ２０への電源がオンしても、ＡＮＤ回路２８への「ＥＳＬ電源オン」、「ＩＧ電源オフ」、「モータ電源制御信号オン」の３つの入力条件のうち、「モータ電源制御信号オン」だけが成立し、他は成立しないので、電動モータ１０への電源はオフしている。したがって、車両運転中に電動モータ１０が誤ってロック動作をすることはない。また、モータ駆動リレー回路１９の故障等により内部のリレーが電動モータ１０をロック動作させるように作動しても、電動モータ１０への電源供給が遮断されているため、電動モータ１０が作動することがなく、不意にステアリングシャフトがロックするのを防止することができる。
次に、運転者が車両を停車し、エンジンスイッチをオフすると、電源コントロールユニット１７は、このエンジンスイッチのオフを検出して、エンジン始動装置にエンジン停止を要求する。これにより、エンジンが停止する。
電源コントロールユニット１７は、エンジン始動装置からエンジン停止の確認を行い、ＣＰＵ２０に電源を投入する（「ＥＳＬ電源オン」）とともに、ＩＧ電源ライン３０への電源を遮断する（「ＩＧ電源オフ」）。
電源コントロールユニット１７は、ＢＵＳライン２７を介して、ＣＰＵ２０にステータス要求信号を送信する。ＣＰＵ２０は、ロックスイッチ１６ａ及びアンロックスイッチ１６ｂからの信号に基づいてロックボルト５の位置を検出し、電源コントロールユニット１７にステータス応答信号を返信する。
そして、電源コントロールユニット１７は、照合ＥＣＵ１８に対して、「モータ電源制御信号オン」を要求する。これにより、照合ＥＣＵ１８は、ＡＮＤ回路２８に、「モータ電源制御信号オン」を出力する。
ＡＮＤ回路２８は、「ＥＳＬ電源オン」、「ＩＧ電源オフ」、「モータ電源制御信号オン」が入力されると、オン信号を出力し、スイッチング回路２２をオンさせる。これにより、バッテリ２３からの電源がモータ駆動リレー回路１９に供給される。
電源コントロールユニット１７は、ＣＰＵ２０に対してＢＵＳライン２７を介してロック要求信号を送信する。
これにより、ＣＰＵ２０は、モータ駆動リレー回路１９内の２つのリレーを切り換えて、電動モータ１０をロック側に回転させる。ロックスイッチ１６ａがオンすると、ＣＰＵ２０は、電動モータ１０を停止するとともに、駆動完了応答信号をＢＵＳライン２７を介して電源コントロールユニット１７、照合ＥＣＵ１８に送信する。
電源コントロールユニット１７は、ＣＰＵ２０からの駆動完了応答信号の内容を確認し、正常にロック動作が行われていれば、ＣＰＵ２０への電源を遮断する。これにより、ＡＮＤ回路２８に「ＥＳＬ電源オフ」信号が入力される。
照合ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ２０からの駆動完了応答信号に応じて「モータ電源制御信号」をオフする。これにより、ＡＮＤ回路２８はオフ信号を出力し、スイッチング回路２２をオフさせる。この結果、バッテリ２３からモータ駆動リレー回路１９への電源が遮断される。
図３は、第２実施形態の電動ステアリングロック装置１の回路図を示す。この回路は、ＡＮＤ回路２８への入力を照合ＥＣＵ１８ではなくＣＰＵ２０から信号ラインｃを介して行う以外は、図２の第１実施形態と同様であるので、対応する部分には同一符号を附して説明を省略する。
この第２実施形態では、エンジン始動時、ＣＰＵ２０は、電源コントロールユニット１７からのアンロック要求信号を受信したときに、ＡＮＤ回路２８に信号ラインｃを介して「モータ電源制御信号オン」を出力する。そして、電源コントロールユニット１７からＡＮＤ回路に「ＥＳＬ電源オン」、「ＩＧ電源オフ」信号が出力されると、ＡＮＤ回路２８はオン信号をスイッチング回路２２に出力する。これにより、スイッチング回路２２がオンとなり、バッテリ２３から電動モータ１０に電源が供給される。アンロック動作終了後、ＣＰＵ２０は「モータ電源制御信号」をオフする。また、エンジン停止時、ＣＰＵ２０は、電源コントロールユニット１７からのロック要求信号を受信したときに、ＡＮＤ回路２２に信号ラインｃを介して「モータ電源制御信号オン」を出力し、ロック動作終了後、「モータ電源制御信号」をオフする。
この第２実施形態においては、電源コントロールユニット１７が故障してＣＰＵ２０に給電されたままになった場合でも、ＣＰＵ２０が「モータ電源制御信号オン」を出さない限り、駆動ユニット２１には給電されない。また、ＣＰＵ２０が故障しても駆動ユニット２１に駆動信号を出したままの状態になっても、電源コントロールユニット１７の「ＥＳＬ電源オン」が出されない限り、ＣＰＵ２０には電源が供給されず、また駆動ユニット２１には給電されない。このように、複数の制御手段が一度に故障しない限り、車両の走行中にステアリングシャフトがロックされることはないので、高い安定性を確保することができる。また、第２実施形態においては、電動ステアリングロック装置本体１ａに照合ＥＣＵ１８からの信号ラインｃの入力端子を設ける必要がないため、スペース等の問題で入力端子を少なくしたい場合には有効である。
なお、本実施形態においては、電源コントロールユニット１７からの電源許可信号をイグニション信号（ＩＧ電源オフ信号）として構成しているが、これに限定されるものではない。例えば、ＩＧ電源を供給するＩＧ出力３１とは別の出力部を電源コントロールユニット１７に設け、所定の条件が満たされた場合に、その出力部よりＡＮＤ回路２８に対して電源許可信号を出力するようにしてもよい。
第１実施形態の電動ステアリングロック装置の機構図。 図１の第１実施形態の電動ステアリングロック装置の回路図。 第２実施形態の電動ステアリングロック装置の回路図。
符号の説明
１ ステアリングロック装置
２ ステアリングシャフト
５ ロックボルト
１０ 電動モータ（駆動手段）
１７ 電源コントロールユニット（上位第１制御手段）
１８ 照合ＥＣＵ（上位第２制御手段）
１９ モータ駆動リレー回路（駆動手段）
２０ ＣＰＵ（駆動制御手段）
２２ スイッチング回路（スイッチング手段）
２８ ＡＮＤ回路（スイッチング手段）
２９ スイッチングユニット（スイッチング手段）

Claims (3)

  1. 車両のステアリングシャフトに係合するロック位置と前記ステアリングシャフトから離脱するアンロック位置とに移動可能なロックボルトと、該ロックボルトをロック位置、アンロック位置に駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた電動ステアリングロック装置において、
    前記駆動制御手段に給電ライン及び電源供給回路を介して電源供給を行う上位第１制御手段と、
    該上位第１制御手段及び前記駆動制御手段とは異なる制御を行う上位第２制御手段と、
    前記上位第１制御手段から前記給電ライン及び電源供給回路を介して前記駆動制御手段に給電されたことを示す前記給電ラインの分岐ラインからの給電信号と、前記上位第１制御手段からの電源許可信号と、前記上位第２制御手段からの電源許可信号とに基づいて、バッテリからの電源ラインを接続、遮断するスイッチング手段とを備え、
    前記駆動制御手段は、通信インターフェース及びバスラインを介して前記上位第１制御手段と前記上位第２制御手段との通信可能であり、
    前記上位第１制御手段から前記駆動制御手段への給電信号と、前記上位第１制御手段からの電源許可信号と、前記上位第２制御手段からの電源許可信号とが前記スイッチング手段に入力されたときのみ、前記バッテリからの電源ラインと前記駆動手段とが前記スイッチング手段により接続されることを特徴とする電動ステアリングロック装置。
  2. 車両のステアリングシャフトに係合するロック位置と前記ステアリングシャフトから離脱するアンロック位置とに移動可能なロックボルトと、該ロックボルトをロック位置、アンロック位置に駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた電動ステアリングロック装置において、
    前記駆動制御手段に給電ライン及び電源供給回路を介して電源供給を行う上位第１制御手段と、
    該上位第１制御手段及び前記駆動制御手段とは異なる制御を行う上位第２制御手段と、
    前記上位第１制御手段から前記給電ライン及び電源供給回路を介して前記駆動制御手段に給電されたことを示す給電信号と、前記上位第１制御手段からの電源許可信号と、前記駆動制御手段からの電源許可信号とに基づいて、バッテリからの電源ラインを接続、遮断するスイッチング手段とを備え、
    前記駆動制御手段は、通信インターフェース及びバスラインを介して前記上位第１制御手段と前記上位第２制御手段との通信可能であり、
    前記上位第１制御手段から前記駆動制御手段への給電信号と、前記上位第１制御手段からの電源許可信号と、前記駆動制御手段からの電源許可信号とが前記スイッチング手段に入力されたときのみ、前記バッテリからの電源ラインと前記駆動手段とが前記スイッチング手段により接続されることを特徴とする電動ステアリングロック装置。
  3. 前記上位第１制御手段からの電源許可信号がイグニッション信号であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の電動ステアリングロック装置。
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