JP5610980B2

JP5610980B2 - 電動ステアリングロック制御装置

Info

Publication number: JP5610980B2
Application number: JP2010243895A
Authority: JP
Inventors: 紀公伊知地; 宏二小澤
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: JP2012096586A

Description

この発明は、電動ステアリングをモータ駆動でロック／アンロックする電動ステアリングロック制御装置に関し、詳しくは、ロック時の異常対策に関する。

従来、ドライバが携帯する携帯機と車内機との無線通信でドアの開閉やエンジン始動等が行なえる、いわゆるスマートエントリー（キーフリー）機能を備えた車両は、電動ステアリングを採用している。

そして、電動ステアリングロック制御装置により、概略、エンジンを停止してドライバが降車する際のロック制御、ドライバが乗車してエンジンを始動する際のアンロック制御を行ない。ステアリングロック用のモータをロック制御、アンロック制御によって正逆に回転駆動し、このモータの回転をねじ機構部によりロックボルト（ロックバー）の直線移動に変え、その先端部を電動ステアリングの回転シャフトの凹状のスロットに接離して嵌脱し、駐車中等には電動ステアリングをロックして動かないようにしている（例えば、特許文献１（段落［００９２］、図１等）参照）。

特開２００３−２５２１７４号公報

特許文献１に記載のような従来の電動ステアリングロック制御装置において、何らかの原因でロック制御時にステアリングロック用のモータの駆動態様が異常になり、例えば、印加電圧が所定電圧を越えてモータに過電流が流れると、モータの回転数が増加し、ねじ嵌合によるロックボルトの移動量が増加し、マグネシウム合金、亜鉛合金等で形成されたねじ機構部の歯が噛み込んで固着する可能性がある。このような事態が発生すると、アンロック制御時にモータが離間方向に駆動されても、ロックボルトがスロットから離脱せず、電動ステアリングがアンロックされなくなる可能性がある。

また、前記モータの駆動態様が異常になる例として、モータ駆動時間が所定時間を越えてタイムアウトする場合もある。この場合も、通常よりモータの回転が多くなるので、ロックボルトの移動量が増加して前記と同様の固着が生じ、アンロック制御時にモータが離間方向に駆動されても、ロックボルトがスロットから離脱せず、電動ステアリングがアンロックされない可能性がある。

なお、電動ステアリングがアンロックされなければエンジン始動は禁止される。そのため、ロック制御時の前記モータの駆動態様の異常がエンジン始動不可の故障確率を増加する要因の一つになる。

そして、電動ステアリングを採用した種々の車両において、同様の問題が生じる可能性がある。

本発明は、電動ステアリングのロック制御時のモータの駆動態様に異常が生じても、低コストかつ小型、安価な構成により、アンロック制御時にロックボルトをスロットから容易に離脱できるようにすることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の電動ステアリングロック制御装置は、電動ステアリングのロック制御およびアンロック制御により、モータを駆動して電動ステアリングロック機構のロックボルトを電動ステアリングのスロットに嵌脱する電動ステアリングロック制御装置であって、ロック制御時の前記モータの駆動態様を検出する検出手段と、前記検出手段が検出したロック制御時の駆動態様が異常の場合に、アンロック制御時に前記モータへの通電を繰り返し断続することにより、前記ロックボルトを前記スロットから離間して脱離するモータ駆動に変化をつけるモータ駆動制御手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。

請求項１に記載の発明によれば、検出手段が検出するロック制御時のモータの駆動態様が異常になると、その異常の検出に基づき、アンロック制御時、モータ駆動制御手段が、例えばロックボルトをスロットから離間して脱離するモータを断続的に駆動してモータ駆動に変化を付けることにより、ねじ機構部の固着部分に離間方向の大きな衝撃力を断続的に与えることができ、ねじ機構部の固着が緩んでロックボルトが容易にスロットから離間して脱離し、電動ステアリングをアンロックすることができる。

したがって、電動ステアリングのロック制御時のモータの駆動態様に異常が生じても、部品の追加がなく、低コストかつ小型、軽量な構成により、アンロック制御時にはロックボルトをスロットから容易に離脱することができ、エンジン始動の故障確率を引き下げることができる。

本発明の電動ステアリングロック制御装置の一実施形態のブロック図である。図１のモータにより動作する電動ステアリングロック機構の説明図である。（ａ）、（ｂ）は図１の動作を説明するモータ電流の波形図である。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、一実施形態について、図１〜図３を参照して詳述する。

図１はいわゆるスマートエントリー（キーフリー）機能を備えた車両１に搭載された電動ステアリングロック制御装置のブロック図である。

そして、スマートエントリー機能について説明すると、乗車時、ドライバが携帯機２を携帯して車両１に近づき、ドアスイッチ３を押すことにより、携帯機２とコンピュータ構成のキーフリー制御部（キーフリーＥＣＵ）４との間で情報を交換し、正しい携帯機２であれば、キーフリー制御部４の制御によりドアロック機構（図示せず）が車両１のドアを開錠する。

そして、ドライバが携帯機２を備えて車両１に乗車すると、キーフリー制御部４からコンピュータ構成のステアリングロック制御部５にアンロック指令が送られ、ステアリングロック制御部５のアンロック制御により電動ステアリングがアンロックされる。

その後、ドライバがブレーキペダルを踏みながらスタートスイッチ６を押すと、キーフリー制御部４が図示省略したＬＩＮ等の車内通信網を介してエンジン制御部等にエンジン始動の許可を送り、車両１のエンジンを始動する。

また、降車時はエンジンを停止した後、ドライバが携帯機２を備えて降車する際は、ドアの開閉等に基づき、キーフリー制御部４からステアリングロック制御部５にロック指令が送られ、ステアリングロック制御部５により電動ステアリングがロックされる。さらに、ドライバが携帯機２を備えて降車した後、キーフリー制御部４の制御によりドアロック機構がドアをロックし、駐車時の盗難防止等が図られる。

つぎに、ステアリングロック制御部５による電動ステアリングのロック制御、アンロック制御を説明する。

ロック制御時は、ステアリングロック制御部５が、電動ステアリングロック用の直流のモータ７の給電駆動部８のロックリレー８ａを通電し、ロックリレー８ａを電源側に切り替える。

給電駆動部８にはロックリレー８ａとアンロックリレー８ｂが設けられ、それぞれ通電により接地側から電源側に切り替わる。

そして、ロックリレー８ａが電源側に切り替えられると、車載バッテリ９からヒューズ１０、ロックリレー８ａ、モータ７、アンロックリレー８ｂにモータ電流が流れてモータ７がロック方向（接近方向）に回転する。

図２は車両１の電動ステアリングロック機構を示し、ステアリング１１を軸支するチューブ状の回転シャフト１１ａは、適当な位置に凹状のスロット１２が形成されてアシスト用のモータ（図示せず）に繋がるとともに、ギアボックス等を介して左右の車輪に繋がり、それらの構成によって電動ステアリングを形成する。

モータ７の回転軸にはねじ機構部１３の例えばウォームギア構造の一方の歯車１４が軸着され、歯車１４に歯合する他方の歯車１５の一端面に、内側にめねじが形成された筒体状のめねじ部１６が一体に設けられ、モータ７によってめねじ部１６が回転する。

めねじ部１６の内側には柱状のカム１７の基部が挿入され、この基部のおねじがめねじ部１６のめねじに螺合し、めねじ部１６の正逆の回転によりカム１７が突出方向、引込方向に直線移動する。カム１７の先端部にはシリンダ状のロックボルト（ロックバー）１８が継ぎ足すように連接され、カム１７の前記直線移動により、ロックボルト１８の端面部がスロット１２に接離して嵌脱する。なお、図２の１９は電動ステアリングロック本体の一部であり、ロックボルト１８の挿入口等が形成されている。

そして、ロック制御時は、モータ７がロック方向に回転することにより、ロックボルト１８の端面部がスロット１２に接着して嵌入し、ステアリング１１が回転できないようにロックされる。

また、アンロック制御時は、ステアリングロック制御部５が、給電制御部７のアンロックリレー８ｂを通電し、アンロックリレー８ｂを電源側に切り替える。

そして、アンロックリレー８ｂが電源側に切り替えられると、車載バッテリ９からヒューズ１０、アンロックリレー８ｂ、モータ７、ロックリレー８ａにモータ電流が流れてモータ７がロック方向（接近方向）とは逆のアンロック方向（離間方向）に回転する。

モータ７がアンロック方向に回転することにより、ねじ機構部１３が正常に動作する通常時は、ロックボルト１８の端面部がスロット１２から離間して引き出され、ステアリング１１が回転自在の状態になる。

ところで、電動ステアリングロック機構やモータ７の給電駆動部８に何らかの異常が発生すれば、電動ステアリングがロックされた状態でのエンジン始動を禁止するため、図１の電源監視部２０により電源電圧を監視し、同図の駆動モニタ部２１ａ、２１ｂによりモータ７のロックリレー８ａ側、アンロックリレー８ｂ側の電圧を監視する。また、例えばホールセンサで形成された図１のロックセンサ２２ａ、アンロックセンサ２２ｂにより、ロックボルト１８のスロット１２への嵌脱それぞれを検出する。

そして、ステアリングロック制御部５は、電源監視部２０の監視結果から電源電圧が規定電圧範囲内の正常な状態であるか、電源電圧が前記規定電圧範囲を超える異常な状態であるかを判断する。また、駆動モニタ部２１ａ、２１ｂの監視結果に基づき、ロック制御時はモータ７のロックリレー８ａ側の電圧が電源電圧に上昇しないことからモータ７への給電の異常を検出し、アンロック制御時はモータ７のアンロックリレー８ｂ側の電圧が電源電圧に上昇しないことからモータ７への給電の異常を検出する。さらに、ロックセンサ２２ａ、アンロックセンサ２２ｂの検出信号が同時にロック、アンロックそれぞれを示す例えば論理１になることから、ロックセンサ２２ａ、アンロックセンサ２２ｂの異常を検出する。

そして、電源電圧の異常、モータ７への給電の異常、ロックセンサ２２ａ、アンロックセンサ２２ｂの異常のいずれかを検出すると、ステアリングロック制御部５は、前記の車内通信網を介してエンジン制御部等にエンジン始動の許可に代えてエンジン始動の禁止を送り、アンロック制御時のエンジンの始動を禁止する。

さらに、何らかの原因でロック制御時のモータ７の駆動態様が異常（規定の駆動態様外）になると、ねじ機構部１３の歯が噛み込んで固着する事態を招き、その後のアンロック制御において、通常時（正常時）のようにモータ７を規定時間連続通電し、モータ７をアンロック方向に連続的に回転駆動しても、ロックボルト１８がスロット１２から離脱せず、電動ステアリングがアンロックされなくなる可能性がある。

このような場合、従来はモータ７をアンロック方向に連続的に一定時間回転駆動してもアンロックセンサ２２ｂがアンロックを検出しないことから、ステアリングロック制御部５により異常と判断してエンジン始動を禁止するので、エンジン始動の故障確率が高くなる傾向にあった。

ところで、モータ７の駆動態様とはモータ７の駆動時間、駆動電圧等の様子（状態）であり、それらが異常になるとは、駆動時間が設定された規定時間（例えば、３００ｍｓ）より長くなってタイムアウトすること、駆動電圧が規定電圧範囲（例えば、車載バッテリ９の電源電圧が１２Ｖであれば８Ｖ〜１６Ｖ）を超えた高電圧（例えば、１６Ｖ以上）になること等である。このような異常になると、モータ７が想定外に回転することになり、カム１７の端面が、これに対面する電動ステアリング本体の一部１９に対して必要以上に当接して締め付けられてしまう。これにより、上述のようにアンロック制御の際に、モータ７をアンロック方向に連続的に回転駆動してもねじ機構部１３を弛緩できず、ロックボルト１８がスロット１２から離脱せず、アンロックされないこととなってしまう。

本実施形態の場合、ステアリングロック制御部５が、ソフトウェア処理によって本発明の検出手段、モータ駆動制御手段を備える。

前記検出手段は、ロック制御時のモータ７の駆動態様の一つとして、ロック制御時のモータ７の駆動時間を、例えばロック制御の開始からロックセンサ２２ａがロックを検出するまでの時間をカウントして検出する。また、ロック制御時のモータ７の駆動態様の他の一つとして、ロック制御時のモータ７の駆動電圧を、例えば駆動モニタ部２１ａの電圧監視結果から検出する。

前記モータ駆動制御手段は、（ａ）検出手段が検出したロック制御時のモータ７の駆動時間が設定された規定時間（例えば、３００ｍｓ）を超えてタイムアウトの状態になることからロック制御時の駆動態様が異常であると判断する。（ｂ）検出手段が検出したロック制御時のモータ７の駆動電圧が設定されたしきい値電圧（例えば、１６Ｖ）を超えることからロック制御時の駆動態様が異常であると判断する。さらに、（ａ）、（ｂ）の少なくともいずれか一方の異常の判断に基づき、つぎのアンロック制御時には、モータ駆動に変化をつけるため、通常は給電制御部７のアンロックリレー８ｂを連続的に通電し、アンロックリレー８ｂを連続的に電源側に保持してモータ７を連続的にアンロック方向（離間方向）に回転するが、異常の判断をした場合は、アンロックリレー８ｂを断続的（間欠的）に適当な回数くり返して通電し、アンロックリレー８ｂを電源側に断続的に切り替えてモータ７を断続的にアンロック方向（離間方向）に回転する。このように、ロック制御時において、異常の判定をした場合に上記のアンロック制御を行なうので、アンロック制御時に毎回行なうことに比べて無駄がなく、不必要に装置の寿命を縮めてしまうことを防止できる。

図３（ａ）はアンロック制御時のモータ７の通常のモータ電流波形例を示し、この場合、モータ電流は、ロックボルト１８が回り始める通電初期には大きな突入電流になるが、その後は比較的小さな定電流状態になる。同図（ｂ）は異常の判断をした場合のアンロック制御時のモータ７のモータ電流波形例を示し、この場合、断続的な通電により、モータ電流は、断続的にくり返し大きなパルス電流になる。

そして、図３（ｂ）のような断続的なパルス電流が通流することで、モータ７は大きなトルク力でアンロック方向に断続的に回転し、ねじ機構部１３の固着部分に離間方向の大きな衝撃力が断続的に与えられ、固着したカム１７が緩められてロックボルト１８が離間方向に回転するようになり、ロックボルト１８が容易にスロット１２から離間して離脱し、電動ステアリングがアンロックする。

したがって、電動ステアリングのロック制御時のモータ７の駆動態様に異常が生じたときに、部品の追加等がない低コストかつ小型、軽量な構成により、アンロック制御時にロックボルト１８をスロット１２から容易に離脱して電動ステアリングをアンロックでき、その結果、エンジン始動の故障確率を従来より大幅に引き下げることができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、ロック制御時のモータ７の駆動態様の異常は、駆動時間、駆動電圧以外の駆動の指標から検出するようにしてもよいのは勿論である。

また、電動ステアリングロック制御装置の電動ステアリングロック機構の構造やブロック構成は前記実施形態のものに限るものではない。

さらに、本発明は、スマートエントリー（キーフリー）機能を備えていない車両の電動ステアリングロック制御装置にも、同様に適用することができる。

つぎに、ステアリングロック制御部５の構成や処理手順等は、前記実施形態のものに限るものではなく、アンロック制御時にロックボルト１８をスロット１２から離間して脱離するモータ駆動に変化をつけ手法は、前記実施形態のようにモータ７の通電を断続する手法に限るものではなく、例えば、モータ７に一定電流を連続的に流しつつ、その電流にパルス電流が重畳するようにしてモータ７の通電を不完全に断続する手法等であってもよい。

そして、本発明は、電動ステアリングを備えた種々の車両の電動ステアリングロック制御に適用することができる。

１車両
５ステアリングロック制御部
７モータ
１２スロット
１８ロックボルト

Claims

電動ステアリングのロック制御およびアンロック制御により、モータを駆動して電動ステアリングロック機構のロックボルトを電動ステアリングのスロットに嵌脱する電動ステアリングロック制御装置であって、
ロック制御時の前記モータの駆動態様を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出したロック制御時の駆動態様が異常の場合に、アンロック制御時に前記モータへの通電を繰り返し断続することにより、前記ロックボルトを前記スロットから離間して脱離するモータ駆動に変化をつけるモータ駆動制御手段とを備えたことを特徴とする電動ステアリングロック制御装置。