JP5500524B2

JP5500524B2 - 車輌用ロック装置

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Publication number: JP5500524B2
Application number: JP2010119257A
Authority: JP
Inventors: 英司平尾; 晋太朗谷川
Original assignee: U-SHINLTD.
Current assignee: U-SHINLTD.
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-05-25
Also published as: JP2011247312A

Description

本発明は、キーシリンダをロック状態にしてキーシリンダがキー引き抜き位置まで回動するのを不可能にするキーシリンダロック機構、或いは、シフトレバーをパーキング位置でロックするシフトロック機構などのように電動アクチュエータを動作させてロックとし、或いは、アンロックとする車輌用ロック装置に関する。

オートマチックトランスミッション付きの自動車には、シフトロック機構とキーシリンダロック機構とを有するシフトロック装置が備えられている。
シフトロック機構は、シフトレバーがパーキング位置にあるときにブレーキペダルを踏み込むことでアンロック状態となり、シフトレバーをパーキング位置以外の位置に移動させることができる。

また、キーシリンダロック機構は、例えば、キーシリンダのＯＦＦ位置への戻し回動を許容するプッシュスイッチが設けられている場合には、シフトレバーがパーキング位置にあるときに、プッシュスイッチの押動操作を可能にしてアンロック状態とし、キーシリンダをキーの引き抜き位置まで回動可能とすると共に、シフトレバーがパーキング位置以外にあるときに、前記プッシュスイッチの動きをソレノイドによって規制することによって、キーシリンダがキー引き抜き位置まで回動するのを不可能にするように構成されているものがある。
なお、このようなプッシュスイッチを設けずに、シフトレバーがパーキング位置以外ではソレノイドによってキーシリンダがキー引き抜き位置まで回動するのを阻止するものもある。

上記したようなシフトロック機構とキーシリンダロック機構は、ロックとし、或いは、アンロックとする駆動源として電動アクチュエータであるソレノイドを備えている。
具体的には、シフトロックソレノイド、キーロックソレノイドとして備え、マイクロコンピュータにより制御されるスイッチ回路の動作下に車載バッテリーにより給電する構成となっている。

特開平４―１７１３５７号公報

現在、１２Ｖ仕様のバッテリーを搭載する車輌が主流であるが、近年では車載電装品の増加に伴い２４Ｖ仕様のバッテリーを搭載する車輌も存在する。
よって、これら車輌にソレノイド付きのシフトロック装置（シフトロックソレノイド及びキーロックソレノイド）を搭載する際には、バッテリー１２Ｖ搭載の車輌用のソレノイドと、バッテリー２４Ｖ搭載の車輌用のソレノイドを設けて、２種類の仕様を用意する必要がある。
すなわち、ソレノイドが過電圧給電又は低電圧給電となることで、ソレノイド動作が不十分になることを回避する必要がある。

また、車載バッテリーを電源とする供給電圧は、レギュレータ故障、コネクタの瞬間的断線、ＩＧスイッチのチャタリング、バッテリーの着脱などによって大きく変動する他に、スターター起動時やＩＧキー操作による単発瞬断や瞬低などによって大きく変動する。
したがって、上記したシフトロック装置のソレノイドについてもバッテリー電圧のこのような大きな変動に対して充分に耐えるものでなければならない。

シフトロック装置のソレノイドが動作不十分となったり、過電圧給電により焼き付き断線したりした場合には、シフトロック機構やキーシリンダロック機構が動作不能となるために、シフトレバーをパーキング位置から移動させることができなくなったり、また、キーをキーシリンダから引き抜くことができなくなったり、シフトレバーがパーキング位置以外でもＩＧキーを引き抜くことができるなどの重大な問題が発生する。

そこで、上記の実情にかんがみ、本発明では、車載バッテリーを電源とする供給電圧の変動に対する影響を軽減させ、ソレノイドに最適な一定電圧をもって給電することができ、かつ、バッテリー１２Ｖ仕様の車輌とバッテリー２４Ｖ仕様の車輌のシフトロック装置に兼用することができる電動アクチュエータを備えた車輌用ロック装置を提供することを主な目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明では第１の発明として、車輌搭載のバッテリーを電源として給電される電動アクチュエータの動作によって所定の状態を切換えられる車輌用ロック装置において、前記電動アクチュエータの給電と給電停止との切り換え機能と、出力パルスのデューティ比の可変機能とを有するパルス出力手段を設け、さらに、前記バッテリーを電源とした給電電圧を検出し、この給電電圧に対応して前記パルス出力手段が出力する出力パルスのデューティ比を変え、前記出力パルス手段が予め定めた一定の平均電圧値となる出力パルスを出力するように制御する制御手段を備え、前記制御手段については、バッテリーを電源とした給電電圧の所定範囲の電圧変動を検出し、下限電圧値以下の検出に対応して出力パルスのデューティ比を非制御、上限電圧値以上の検出に対応して出力パルスを遮断するように前記パルス出力手段を制御する制御機能を設け、前記給電電圧の変化にかかわらず一定の平均電圧値となる出力パルスをもって電動アクチュエータを給電する構成としたことを特徴とする車輌用ロック装置。

第２の発明としては、上記した第１の発明の車輌用ロック装置において、前記電動アクチュエータとして、キーの引き抜き位置までのキーシリンダの回動を規制するキーロックソレノイドを備えたキーシリンダロック機構を特徴とする車輌用ロック装置を提案する。

第１の発明の車輌用ロック装置によれば、出力パルス手段の出力パルスがバッテリーを電源とした給電電圧に対応したデューティ比にしたがってパルス幅変調（ＰＷＭ変調）され、一定の平均電圧値の出力パルスとなるので、バッテリーを電源とした給電電圧の変化に係わらず電動アクチュエータに最も適する給電電圧となる出力パルスとなる。
この結果、バッテリーを電源とした給電電圧の変化によって電動アクチュエータの不十分な動作となったり、過電圧のために電動アクチュエータが故障すること等の問題がなく、常に安定した確実動作の車輌用ロック装置となる。

その上、電動アクチュエータは適当な一定平均電圧値となる出力パルスをもって給電する構成としたので、ロック装置の電動アクチュエータとしては、バッテリー１２Ｖ仕様の車輌とバッテリー２４Ｖ仕様の車輌とで別々に用意する必要がなく、共通化することができ、経済的に有利となり、また、ソレノイドを識別する必要がないため、取り付け作業が簡素化される。

さらに、第１の発明の車輌用ロック装置は、バッテリーを電源とした給電電圧を所定の変動範囲で検出し、その変動範囲について出力パルスのデューティ比を変える構成としてある。
すなわち、バッテリーを電源とした給電電圧がその変動範囲の下限電圧値以下となるときは、デューティ比を非制御とし、１００％のデューティ比の出力パルスとし、また、その変動電圧の上限電圧値以上となるときは、出力パルスを遮断する。
このように、第１の発明の車輌用ロック装置では、バッテリーを電源とした給電電圧の所定範囲の変動に相応して出力パルスのデューティ比を制御するので、バッテリーを電源とした給電電圧の変動を精度高く検出することができる。

第２の発明の車輌用ロック装置は、上記した第１の発明の車輌用ロック装置において、電動アクチュエータとして、キーの引き抜き位置までのキーシリンダの回動を規制するキーロックソレノイドを備えたキーシリンダロック機構となっている。

図１は、シフトロック装置に備えるキーシリンダロック機構の構成例を示すブロック図である。１２Ｖ仕様のバッテリーを搭載した車輌における給電電圧と出力パルス制御のデューティ比との関係を示す図である。１２Ｖ仕様のバッテリーを搭載した車輌における給電電圧と出力パルスの電圧平均値との関係を示す図である。２４Ｖ仕様のバッテリーを搭載した車輌における給電電圧と出力パルス制御のデューティ比との関係を示す図である。２４Ｖ仕様のバッテリーを搭載した車輌における給電電圧と出力パルスの電圧平均値との関係を示す図である。上記したシフトロック装置に備える制御回路の動作を示したフローチャートである。

次に、本発明に係る車輌用シフトロック装置が備えるキーシリンダロック機構の一実施形態について図面に沿って説明する。
図１はシフトロック装置１１を示し、このシフトロック装置１１は、キーシリンダロック機構１２を備えている。
そして、本実施形態のキーシリンダロック機構１２は、電動アクチュエータとしてのキーロックソレノイド１３、出力パルスのデューティ比を可変としたキーロック出力回路（パルス出力手段）１４、電圧検出手段としてのＩＧ／ＡＣＣ電圧検出回路（ＩＧ：イグニッション・スイッチ、ＡＣＣ：アクセサリ・スイッチ）１５を備えている。
なお、本実施形態のキーシリンダロック機構１２は、バッテリー１６を電源とする給電電圧が給電されており、バッテリー電源がイグニッション・スイッチＩＧやアクセサリ・スイッチＡＣＣを介して供給される給電電圧により作動する構成となっている。

キーロックソレノイド１３は、既に述べたように、キーの引き抜きが可能な位置へのキーシリンダの回動を規制するもので、車輌搭載のバッテリー（＋Ｂ）１６を電源として給電されるが、本実施形態では、バッテリー１６を電源とする給電電圧により動作するキーロック出力回路１４の出力パルスをもって給電する。
具体的には、キーロック出力回路１４は、出力パルスのデューティ比を可変とした出力パルス手段として構成してあり、このキーロック出力回路１４がバッテリー１６を電源とする給電電圧により動作し、その出力パルスによってキーロックソレノイド１３を給電する。

また、ＩＧ／ＡＣＣ電圧検出回路１５は、バッテリー１６を電源とする給電電圧の電圧検出回路として設けたもので、イグニッション・スイッチＩＧやアクセサリ・スイッチＡＣＣを介して供給されるバッテリー電源の給電電圧を検出し、その電圧検出信号を制御回路１７に送る。
すなわち、制御回路１７が入力された電圧検出信号からバッテリー１６の電圧を監視し、その監視にしたがって電源電圧に相応するデューティ比を演算し、デューティ比可変制御信号を制御線路１８を介してキーロック出力回路１４に出力し、キーロック出力回路１４の出力パルスのデューティ比を制御する。

なお、制御回路１７は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭ、カウンタなどを備えるマイクロコンピュータで、バッテリー１６を電源とする給電電圧をサンプリングし、給電電圧に相応するサンプリング電圧をデューティ比に演算し、このデューティ比にしたがってキーロック出力回路１４から一定の平均電圧値となる出力パルスを出力するように制御し、一定の平均電圧値の出力パルスをもってキーロックソレノイド１３を給電する。
したがって、キーロック出力回路１４の出力パルスについては、キーロックソレノイド１３に最適となる一定の給電電圧となるように予め定めることができる。

上記した制御回路１７は、バッテリー１６が１２Ｖ仕様のバッテリーか、２４Ｖ仕様のバッテリーかを機種判定回路１９の判定信号を入力して認識し、その認識に基づいてキーロック出力回路１４を制御する給電電圧の変動範囲を定める。
すなわち、１２Ｖ仕様のバッテリーと２４Ｖ仕様のバッテリーとで分解能を同等とし、デューティ比の演算精度を高めている。

その他、シフトロック出力回路２０によって給電されるシフトロックソレノイド２１は、シフトロック機構に備え、シフトレバーがパーキング位置にあるときにブレーキペダルを踏み込むことでアンロック状態とし、シフトレバーをパーキング位置以外の位置に移動可能とするもので、上記したシフトロック機構に備えものである。

また、２２はバッテリー（＋Ｂ）１６に接続されたＩＧスイッチ、２３はバッテリー（＋Ｂ）１６に接続されたＡＣＣスイッチ、２４はブレーキペダルスイッチ、２５はパーキングレンジ検出スイッチ（パーキング位置検出ＳＷ２５ａ、パーキング位置以外検出ＳＷ２５ｂ）であり、２６〜３０はそれらスイッチの動作信号を制御回路１７に入力するための入力回路である。

さらに、制御回路１７は、バッテリー入力回路３１と定電圧回路３２を介してバッテリー（＋Ｂ）１６によって給電される。
なお、定電圧回路３２には電流容量切換回路３３が設けてある。
その他、制御回路１７には、書き込み用コネクタ３４、リセット回路３５などが備えてある。

続いて、一実施形態として示したキーシリンダロック機構１２の動作について図２〜図６を参照して説明する。
このキーシリンダロック機構１２は、シフトレバーをパーキング位置に操作すると、パーキング位置検出ＳＷ２５ａの検出信号（またはパーキング位置以外検出ＳＷ２５ｂのＯＦＦ信号）が制御回路１７に入力されることから、この検出信号を確認した制御回路１７が制御線路１８を介して給電停止信号をキーロック出力回路１４に出力する。

したがって、キーロック出力回路１４がパルス出力を停止し、キーロックソレノイド１３が無給電となるため、キーシリンダの規制溝からプランジャがばね勢力で後退し、ロック状態からアンロックに切り替わる。
この結果、キーの引き抜き位置（ＯＦＦ位置）までのキーシリンダの回動が可能となり、この状態でキーを差し入れたり、引き抜くことができる。

また、ブレーキペダルを踏み込みシフトレバーをパーキング位置以外の位置に移動させると、パーキング位置以外検出ＳＷ２５ｂの検出信号（またはパーキング位置検出ＳＷ２５ａのＯＦＦ信号）が制御回路１７に入力し、制御回路１７がその検出信号を認識し、キーロック出力回路１４から出力パルスを出力させるように制御する。
したがって、キーロックソレノイド１３が給電され、そのプランジャがキーシリンダの規制溝に向かって突出するため、ロック可能状態となり、この状態でキーを差し入れたキーシリンダをＯＦＦ以外の位置に回動させれば、プランジャが規制溝に突入するため、キーシリンダのＯＦＦ位置への回動がロックされ、キーの引き抜きが不可能になる。

すなわち、車輌の運転中はキーの引き抜きが不可能となり、また、車輌を停止し、シフトレバーをパーキング位置に移動させたときにキーシリンダをＯＦＦ位置に回動させてエンジンを止め、キーを引き抜くことができる。

したがって、本実施形態では、キーロックソレノイド１３は、キーシリンダがキー引き抜き位置以外で且つシフトレバーがパーキング位置以外にあるときに給電され、キーシリンダロック機構１２をロック状態に保持するように構成されている。
図２、図３は、車載されたバッテリー１６が１２Ｖ仕様のバッテリーであるときに、キーロックソレノイド１３に印加される給電状態を示す。

この場合は、図２に示すように、バッテリー１６を電源とする給電電圧が７．５Ｖ〜２０．０Ｖの範囲で変動したときに、キーロック出力回路１４の出力パルスをデューティ制御し、図３に示すところの一定の出力電圧平均値（Ｖｓ＝７．５Ｖ）をもって給電する。

すなわち、バッテリー１６を電源とする給電電圧が変動した場合には、７．５Ｖ〜２０．０Ｖの範囲を、例えば、０〜３．５Ｖの電圧でサンプリングし、制御回路１７はサンプリング電圧に応じたデューティ比を演算すると共に、これらのデューティ比演算によりＰＷＭ変調されたキーロック出力回路１４の出力パルスが一定電圧平均電圧値（７．５Ｖ）となるように設定してある。
バッテリー１６を電源とする給電電圧は、レギュレータ故障、コネクタの瞬間的断線、ＩＧスイッチのチャタリング、バッテリーの着脱などが原因して大きく変動することがあるが、本実施形態では、その給電電圧を７．５Ｖ〜２０．０Ｖの変動範囲に定め、その変動範囲の電圧値を検出し、検出した電圧値に対応したデューティ比にしたがってキーロック出力回路１４の出力パルスをＰＷＭ変調する。

なお、ＰＷＭ変調の出力パルスを出力させる給電電圧範囲について、７．５Ｖ〜２０．０Ｖの変動範囲に定めたのは、０〜３．５Ｖの範囲のサンプリング電圧で充分に信頼のあるデューティ比が得られること、また、この範囲ならば過電圧にならないことに基づくものである。
したがって、バッテリー１６を電源とする給電電圧が２０．０Ｖ以上となるときは、キーロック出力回路１４の出力パルスを遮断するように制御回路１７が制御し、また、ＩＧ／ＡＣＣ電圧が７．５Ｖ以下となるときは制御回路１７はデューティ制御しない。

キーロック出力回路１４の出力パルスの平均電圧値を７．５Ｖの一定電圧値としたのは、使用電圧範囲が６Ｖ〜９Ｖのシフトロックソレノイド１３に合わせてセンター値である７．５Ｖに定めた電圧値であるから、その他の使用電圧範囲を持つシフトロックソレノイドについてはその使用電圧範囲にしたがって定めた平均電圧値とすることができる。
なお、バッテリー１６を電源とする変動電圧をデューティ比に演算する図２のデューティ比曲線Ｐは試験によって定めたもので、図３に示すように、シフトロックソレノイド１３に最も適する給電電圧Ｖｓ＝７．５Ｖに設定することができる。

したがって、本実施形態によれば、バッテリー１６を電源とする給電電圧が、レギュレータ故障、コネクタの瞬間的断線、ＩＧスイッチのチャタリングなどが原因して大きく変動したとしても、キーロックソレノイド１３は一定平均電圧値の出力パルスで給電される。
これより、キーロックソレノイド１３がバッテリー１６の電圧変動に関係なく確実に動作するので、確実に安定動作するキーシリンダロック機構となる。

図４、図５は、車載されたバッテリー１６が２４Ｖ仕様であるときに、キーロックソレノイド１３に印加される給電状態を示す。
この場合は、図３に示すように、バッテリー１６を電源とする給電電圧が７．５Ｖ〜３５．０Ｖの範囲で変動したときに、キーロック出力回路１４の出力パルスをデューティ比制御し、図５に示すところの一定の出力電圧平均値（Ｖｓ＝７．５Ｖ）の出力パルスをもって給電するようにしてある。
その他は、１２Ｖバッテリー仕様の場合と同様となる。

図６は制御回路１７の動作を示したフローチャートである。
図示する如く、機種判定回路１９の判定信号にしたがって１２Ｖバッテリー仕様か２４Ｖバッテリー仕様かを判定し、そのバッテリー種類にしたがう動作となる。（ＳＴ１００）
続いて、ＩＧ／ＡＣＣ電圧検出回路１５によりバッテリー１６を電源とする給電電圧が検出され、電圧検出信号が制御回路１７に入力される。（ＳＴ１０１）

そして、次のステップでは、電圧検出信号に対応したデューティ比が演算されて、デューティ可変制御信号が出力される。（ＳＴ１０２）
続いて、電圧検出信号から、１２Ｖバッテリーの仕様では２０Ｖ、２４Ｖバッテリー仕様では３５．０Ｖを超えた過電圧であるか否かが判断され、過電圧でないときは、バッテリー１６を電源とする給電電圧が７．５Ｖ以上か否かが判断される。（ＳＴ１０３、ＳＴ１０４）

バッテリー１６を電源とする給電電圧が７．５Ｖ以上の場合は、キーロック出力回路１４をデューティ比可変制御信号によって制御し、デューティ比制御されたＰＭＷ変調の出力パルスを出力させる。（ＳＴ１０５）
ＳＴ１０３のステップにおいて、過電圧であると判断したときは、出力パルスを遮断するようにキーロック出力回路１４を制御し、ＳＴ１０４のステップにおいて、バッテリー１６を電源とする給電電圧が７．５Ｖ以下と判断したときは、デューティ比制御することなく、キーロック出力回路１４からはデューティ比１００％の出力パルスを出力させる。（ＳＴ１０６、ＳＴ１０７）

以上、本発明の一実施形態としてキーシリンダロック機構について説明したが、シフトレバーをパーキング位置でロックするシフトロック機構についても同様に実施することができ、さらに、電動アクチュエータとしてモータを備える車輌用ロック装置としても実施することが可能である。

車輌に搭載されるシフトロック装置のシフトロック機構やキーシリンダロック機構などとして適用することができる。

１２キーシリンダロック機構
１３キーロックソレノイド
１４キーロック出力回路
１５ＩＧ／ＡＣＣ電圧検出回路
１６バッテリー
１７制御回路

Claims

車輌搭載のバッテリーを電源として給電される電動アクチュエータの動作によって所定の状態を切換えられる車輌用ロック装置において、
前記電動アクチュエータの給電と給電停止との切り換え機能と、出力パルスのデューティ比の可変機能とを有するパルス出力手段を設け、
さらに、前記バッテリーを電源とした給電電圧を検出し、この給電電圧に対応して前記パルス出力手段が出力する出力パルスのデューティ比を変え、前記出力パルス手段が予め定めた一定の平均電圧値となる出力パルスを出力するように制御する制御手段を備え、
前記制御手段については、バッテリーを電源とした給電電圧の所定範囲の電圧変動を検出し、下限電圧値以下の検出に対応して出力パルスのデューティ比を非制御、上限電圧値以上の検出に対応して出力パルスを遮断するように前記パルス出力手段を制御する制御機能を設け、
前記給電電圧の変化にかかわらず一定の平均電圧値となる出力パルスをもって電動アクチュエータを給電する構成としたことを特徴とする車輌用ロック装置。
請求項１に記載した車輌用ロック装置において、
前記電動アクチュエータとして、キーの引き抜き位置までのキーシリンダの回動を規制するキーロックソレノイドを備えたキーシリンダロック機構を特徴とする車輌用ロック装置。