WO2002062635A1

WO2002062635A1 - Mecanisme electronique de verrouillage de direction

Info

Publication number: WO2002062635A1
Application number: PCT/JP2002/001113
Authority: WO
Inventors: Masaki Hayashi; Hirokazu Shamoto; Masaki Yoshino; Toshihiro Nagae
Original assignee: Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2002-08-15
Also published as: DE60215615D1; US20040050120A1; EP1359069B1; DE60215615T2; EP1359069A4; US6862907B2; EP1359069A1; JP2002234419A

Description

明細書電子式ステアリングロック機構 [技術分野]

本発明は、自動車用のステアリングロック機構に関し、詳しくは、電子式ステアリングロック機構に関する。

[背景技術]

従来より、車両の盗難を防止するために、機械式のステアリングロック装置が広く用いられている。

例えば、図 9に示すように、ステアリングロック装置 5 1は、キーシリンダ 5 4 及ぴロックピン 5 2を備えている。図示しないメカエガルキーを運転者が操作することによってキーシリンダ 5 4が回転し、これにより口ックピン 5 2が作動する。口ックピン 5 2はステアリングシャフト 5 3に係合して、ステアリングシャフト 5 3及び図示しないステアリングホイールは回転不能となる。

ところが、近年では、これまで使用されてきたメカニカルキーの代わりに電子キ一が用いられるようになつてきた。そのため、将来的には、キー^リンダ 5 4を電気的に作動するモータ等のァクチユエータを備える電子式のステアリングロック装置が普及していくことが予想されている。

しかしながら、電子式のステアリングロック装置では、電気的なノイズによって E C Uが誤作動する可能性がある。この誤動作により、作動を必要としないときにモータが回転して、ロック手段がステアリングシャフトに係合してしまう。即ち、電子式ステアリングロック機構が正常に機能しなくなる可能性があるという潜在的な問題がある。

[発明の開示]

本発明の目的は、高い信頼性を有する電子式ステアリングロック機構を供することにある。 ' 本発明の第 1の態様では、車両の始動手段の動作に応答的なステアリントのロック機構が提供される。ロック機構は、ステアリングシャフトを選択的に口ックするロック手段と、ロク手段を動作させる第 1のァクチユエータと、第 1のァクチユエータと係合して第 1のァクチユエータの動作を規制する第 2のァクチュエータと.を備える。第 2のァクチユエータは始動手段の動作に応答して第 1のァクチユエータとの係合を解除して第 1のァクチユエータの動作を可能にす ¾。

本発明の第 2の態様では、ステアリングシャフトのロック機構が提供される。口ック機構は、ステアリングシャフトを選択的にロックするロック手段と、ロック手段によるロックを解除する方向にロック手段を付勢する付勢手段と、付勢手段の付勢力に抗してロック手段を動作させる第 1のァクチユエータと、第 1のァクチユエータと係合して第 1のァクチユエータの動作を規制する第 2のァクチユエ一タとを備える。第 2のァクチユエータは、ロック手段によるステアリングシャフトのロックが解除されるとき、第 1のァクチユエータとの係合を解除して第 1のァクチユエータの動作を可能にする。

本発明の第 3の態様では、ステアリングシャフトのロック機構が提供される。口ック機構は、ステアリングシャフトを選択的にロックするロック手段と、ロック手段を動作させる第 1のァクチユエータと、口ック手段によるステアリングシャフトの口ックが解除されている間、第 1のァクチユエータと係合して第 1のァクチユエータの動作を規制する第 2のァクチユエ一タとを備える。

[図面の簡単な説明]

本発明を本発明の目的及ぴ特徴とともによりよく理解するため、添付図面を参照する。 , 図 1は、本発明の一実施形態における電子式ステアリングロック装置の側面図。図 2は、図 1の電子式ステアリングロック装置の 2— 2線における断面図。

図 3は、図 1の電子式ステアリングロック装置の 3— 3線における断面図。

図 4は、図 1の電子式ステアリングロック装置の要部断面図。

図 5は、図 1の電子式ステアリングロック装置の概略的な回路図。

図 6は、口ックピンの係合が解除された状態を示す要部断面図。図 7は、ロックピンの嚙み込み時における電子式ステアリング口ック装置の要部断面図。一 ■

図 8は、本発明の別の実施形態における電子式ス^アリング口ック装置の概略的な回路図。

図 9は、従来例のステアリングロック装置の断面図。 ' [発明を実施するための最良の形態]

以下、本発明の一実施形態の自動車用の電子式ステアリング口ック機構を図 1〜図 7に従って説明する。

図 1〜図 4に示すように、電子式ステアリング口ック機構を有する電子式ステアリングロック装置 1 1は、車両の図示しないステアリングポストに取り付けられている。電子式ステアリングロック装置 1 1のケース本体 1 0は略箱状をなしている。ケース本体 1 0は、ロックボディ 1 3と、ロックボディ 1 3に取り付けられたカバ一 1 9とを含む。

図 2及ぴ図 3に示すように、カバー 1 9の內側面には、合成樹脂製の収容ケース 1 7が設置されている。収容ケース 1 7は、第 1のケース 1 7 aと第 2のケース 1 7 bとを組み合わせることによって構成ざれている。収容ケース 1 7にはプリント基板 2 0が収容されている。プリント基板 2 0は、第 2のケース 1 7 bにネジ 7 1 によって固定されている。プリント基板' 2 0には、 I C、コンデンサ等の亀'気部品 2 0 aが実装されている。また、プリント基板 2 0には、その一端がケース本体 1 0の外部に延出された電線 1 8が電気的に接続されている。

図 1に示すように、ロックボディ 1 3には、略円弧状をなす取付部 1 3 bがロックポディ 1 3から延出するように形成されている。取付部 1 3 bは、ポルト（図示せず）によって図示しないコラムチューブに取り付けられる。コラムチューブ内には、ステアリングシャフト 2 1が挿通される。

ステアリングシャフト 2 1の外周面には、凹部 2 2が形成されている。図 3及び図 4に示すように、ロックボディ 1 3には、ガイド孔 1 3 aが設けられている。ガィド孔 1 3 aは取付部 1 3 bと対応する位置に形成される。ガイド孔 1 3 aは、ケース本体 1 0がコラムチューブに取り付けられた際に、コラムチューブの内部と連通する。

図 3及び図 4に示すように、ガイド孔 1 3 a內には、ロック手段としてのロックピン 1 2が移動可能に設けられている。ロックピン 1 2の先端は、ロックボディ 1 3の外側面から出没可能である。ロックピン 1 2は、略四角柱状かつ断面略矩形状に形成されている。ロックピン 1 2の断面積は、ガイド孔 1 3 aの開口面積よりも小さい。ロックピン 1 2の先端は、部 2 2に係合及び離脱可能である。

ロックピン 1 2の基端には断面略コ字状のバネ押さえ部材 8 1が連結されている。バネ押さえ部材 8 1と口ックボディ 1 3との間には、付勢手段としてのロックピンスプリング 1 4が設けら; ている。'ロックビンスプリング 1 4は、ロックピン 1 2 を凹部 2 2から離脱させる方向（係合を解除する方向）に付勢する。

バネ押さえ部材 8 1においてロックピン 1 2とは反対側の面には、第 1収容凹部 8 2が形成されている。バネ押さえ部材 8 1には第 1収容凹部 8 2を覆う断面略コ字状のスプリングカバー 1 5が設けられている。スプリングカバー 1 5は第 1収容凹部 8 2と対向する第 2収容凹部 1 5 aを有する。第 2収容凹部 1 5 aの側壁内面及び第 1収容凹部 8 2の側壁外面は、互いに摺動可能である。第 1収容凹部 8 2と第 2収容凹部 1 5 aとの間には、カムスプリング 1 6が収容されている。カムスプリング 1 6は、ロックピン 1 2を凹部 2 2に係合させる方向に付勢する。カムスプリング 1 6は、、ロックピンスプリング 1 4のパネ係数よりも大きなバネ係数を有する。

図 3及び図 4に示すように、ケース本体 1 0内にはソレノィド 3 1が収容されている。ソレノイド 3 1のプランジャ 3 2は、ソレノイドの端面 3 1 aから突出し、ソレノイド 3 1の長手方向に移動する。プランジャ 3 2は、ロックピン 1 2の移動方向とは直交する方向に移動する。ソレノイド 3 1が通電されると、プランジャ 3 2は没入方向（図 4における右側方向）に移動する。そして、ソレノイド 3 1が非通電であるとき、プランジャ 3 2は突出方向（図 4における左側方向）に移動する。図 2に示すように、ケース本体 1 0内には、モータ 4 3が収容されている。モータ 4 3の第 1回転軸 4 7の先端には、摺動ピン 4 8が当接している。摺動ピン 4 8 は、第 1回転軸 4 7の位置決めを行うために使用される。第 1回転軸 4 7には、ゥオームギア 4 9が取り付けられている。ウォームギア 4 9は、第 2回転軸 4 4に取付けられた平歯車 5 0と嚙合して、平歯車 5 0を駆動する。平歯車 5 0は、第 2回転軸 4 4を中心として図 2における時計回り方向（矢印 F 1方向）にのみ回転する。囪 3及び図 4に示すように、第 2回転軸 4 4には、板カム 4 1が取付けられている。板カム 4 1はソレノィド 3 1のプランジャ 3 2に近接して配置されている。.板カム 4 1は、第 2回転軸 4 4を中心として図 3及び図 4における時計回り方向（矢印 F 2方向）にのみ回転する。つまり、板カム 4 1は、平歯車 5 0と同一の方向にのみ回転する。板カム 4 1の外周縁は、プランジャ 3 2によって押圧されている。板力ム 4 1は、係止部 4 6と回転部 4 5とを含む。係止部 4 6は、回転部 4 5の外周縁において回転部 4 5の外周方向に突出している。図 4に示すように、係止部 4 6の突出長さ L 3は、ソレノィド 3 1の端面 3 1 a力ら回転咅 4 5の外周縁までの距離よりも長い。係止部 4 6は、略円弧状の第 1の端縁と、直線状の第 2の端縁とを有する。第 2の端縁は第 2回転軸 4 4の半径方向に向けて延びている。図 6に示すように、第 2回転軸 4 4の中心から係止部 4 6の先端までの距離 L 1は、第 2 回転軸 4 4の中心から板カム 4 1と接触するスプリング力パー 1 5の外面の端縁までの長さ L 2よりも大きレ、。つまり、板カム 4 1が矢印 F 2方向とは反対方向に回転したとしても、係止部 4 6はスプリング力パー 1 5に引っ掛かり、その板カム 4 1の回転が阻止される。

図 3及び図 4に示すように、回転部 4 5は略円板状に形成されている。回転部 4 5の中心部には第 2回転軸 4 4が取り付けられている。回転部 4 5には、 2つの係合凹部 4 2が所定間隔を隔てて形成されている。各係合凹部 4 2は、回転部 4 5の半径方向に沿って開口している。係合凹部 4 2の対向する 2つの内側面 4 2 aの距離は、係合凹部 4 2の開口端に向かうほど大きい。各係合凹部 4 2には、プランジャ 3 2の先端部が係合及び離脱される。具体的に言うと、係止部 4 6の先端がスプリングカバー 1 5に当接しているときに第 1の係合凹部 4 2にプランジャ 3 2の先端部が係合される。換言すると、ロックピン 1 2が凹部 2 2に係合しているロック状態において、第 1の係合凹部 4 2にプランジャ 3 2の先端部が係合される。回転部 4 5の外周縁がスプリングカパー 1 5に当接しているとき、第 2の係合凹部 4 2 には、プランジャ 3 2の先端部が係合される。換言すると、ロックピン 1 2と凹部 2 2との係合が解除されているロック解除状態において、第 2の係合凹部 4 2にプランジャ 32の先端部が係合される。つまり、各係合凹部 42にプランジャ 32の先端部が係合することによって板カム 41の位置決めが行われる。

図 5に示すように、パッテリ 65にはセルモータ 69が電気的に接続されている。セルモータ 69は、 FET (電界効果トランジスタ） 1 00のドレイン端子に接続されている。 FET 100のゲート端子は ECU 63に接続され、 FET 1 00のシース端子は接地されている。 E CU 63は F ET 100を制御して、ノッテリ 6 5からセノレモータ 69に電源を供給する。こうしでセルモータ 69が作動してェンジンが始動され。

パッテリ 65にはモータ 43及びソレノィド 3 1が電気的に接続されている。モータ 43は、スイッチング素子としての FET 6 2のドレイン端子に電気的に接続されている。 F ET 62のゲート端子は ECU 6 3に接続され、 FET 62のソース端子は接地されている。 FET62は、 ECU 63から駆動信号に応答して O Nされ、モータ 43の第 2回転軸 44が 1方向のみに回転する。ソレノィド 31は、エンジン ON— OF Fスィツチ 6 1を介してトランジスタ 64のコレクタ端子に電気的に接続されている。トランジスタ 64のベース端子は ECU 63に接続され、トランジスタ 64のェミッタ端子は接地されている。トランジスタ 64は、 ECU 63からの駆動信号に応答して ONされ、同時に、エンジン ON— OF Fスィッチ 6 1が ONされると、ソレノイド 31が作動する。

ECU 63は各種信号処理を行う。具体的には、 ECU63は、運転者が所持する電子キ一から送信される送信信号を受信じ、その送信信号に贪まれる I Dコードと ECU 6 3に格納された所定の I Dコードとを比較する。 ECU 63は、これら I Dコ一ドが一致したとき、駆動信号を FET 62及びトランジスタ 64に供給し、両者を ONさせる。つまり、 ECU 63は、スマートィグニッシヨン装置を作動させるための処理を行う。

ソレノイド 31とトランジスタ 64との間に接続されたエンジン ON— O F Fスイッチ 6 1ほ、ソレノイド 31を選択的に通電させる。エンジン ON— OF Fスィツチ 6 1を手動で操作可能である。 F ET 62及びトランジスタ 64が ONされているとき、エンジン ON— OFFスィツチ 6 1が手動で操作さてるとソレノィド 3 1が通電される。その結果、プランジャ 32が図 4における右側方向に没入して、プランジャ 32の先端部と係合凹部 42との係合が解除される。そして、板カム 4 1が回転し、ステアリングシャフト 21に対するロックピン 1 2の係合が解除される。ソレノイド 3 1は、エンジン ON— OF Fスィッチ 61が ONされているときに作動するため、ソレノィド 31が電気的なノイズによって誤作動することが防止される。

次に、電子式ステアリングロック装置 1 1の動作を説明する。

まず、図 4に示す状態において、 ECU 63が電子キーからの送信信号に含まれる I Dコードと E CU 63の I Dコードとを比較する。これら I Dコードが一致した場合、 ECU 6 3は、駆動信号を FET 62及びトランジスタ 64に供給し、 F ET 62及びトランジスタ 64が ONされる。すると、モータ 43は若干矢印 F 2 方向に回転する。そして、運転者がエンジン ON— OFFスィッチ 61を操作するとソレノイド 31が通電される。その結果、プランジャ 32が没入して、プランジャ 32と係合凹部 42との係合が解除される。それと同時に、モータ 43が矢印 F 1方向に回転するとともに、板カム 41が矢印 F 2方向に回転する。このとき、板カム 4 1の回転が検知されると、 ECU63はトランジスタ 64を OF Fさせる。そのため、エンジン ON— OF Fスィッチ 6 1が ON状態に維持されていても、プ' ランジャ 32は突出して回転している板カム 41の外周面上を摺動する。その結果、図 6に示すように、プランジャ 32は第 2の係合凹部 42に確実に係合される。そして、ロックピン 1 2と凹部 22との係合が解除されて、ステアリングシャフト 2 1及ぴステアリングホイールが回転可能になる。この状態において、セノレモータ 6 9を作動させることにより、エンジンが始動する。

次に、エンジンを停止させるために、エンジン ON— OFFスィッチ 6 1を操作した場合、ソレノイド 3 1及びモータ 43が再び通電される。すると、プランジャ 32と第 2の係合凹部 42との係合が解除され、板カム 41が矢印 F 2方向に回転して、プランジャ 32が第 1の係合凹部 42に係合する。その結果、ステアリングシャフト 21及び図示しないステアリングホイールは回転不能となる。

図 7に示すように、ステアリングホイールが中立位置とは異なる位置に回転された状態でエンジンが停止されると、ロックピン 1 2が凹部 22に係合できないことがある。この場合、板カム 41の押圧力によりカムスプリング 16が圧縮される。この状態で、凹部 22にロックピン 1 2が係合されるようにステアリングシャフト 2 1を回転させると、ロックピン 12は力ムスプリング 16の反力によって凹部 2 2に係合される。

本実施形態の電子式ステアリングロック装置 1 1は以下の利点を有する。

(1) エンジン ON— OFFスィッチ 61が操作されない限り、ソレノイド 31 が板カム 4 1に係合して板カム 41が作動不能の状態に維持される。そのため、電気的なノイズによってモータ 43が誤作動しても、板カム 41の動きがソレノィド 31によって阻止される。よって、必要としないときにロックピン 1 2がステアリングシャフト 21の凹部 22に係合することが防止され、電子式ステアリングロック装置 1 1の信頼性が向上される。

(2) FET 62は、第 2回転軸 44を 1方向のみに回転する制御を行うために使用される。そのため、本実施形態では、 1個の FET62のみを用意すればよい。ゆえに、電子式ステアリングロック装置 1 1の回路構成が簡略化される。従って、電子式ステアリングロック装置 1 1の製造コストが低減される。また、回路の簡略化は、電子式ステアリングロック装置 11の故障発生頻度を低下させる。

(3) 板カム 41の係合凹部 42にプランジャ 32が係合して、板カム 4 1の回転は確実に阻止される。具体的には、ロック状態において、プランジャ 32は第 1 の係合凹部 42に係合され、アンロック状態において、プランジャ 32は第 2の係合凹部 42に係合される。よって、板カム 41を確実に位置決めすることができる。

(4) ソレノイド 3 1の動作がエンジン ON— OF Fスィツチ 61を操作することによって遮断される。従って、ソレノイド 31の誤作動が防止される。

(5) ソレノイド 31は板カム 41に近接して配置されている。プランジャ 32 は板カム 4 1に向けて突出している。係合凹部 42は、板ム 41の半径方向に沿つて開口されている。つまり、係合回部 42は板カム 41の比較的外周部分に設けられている。そのため、プランジャ 32により比較的小さい力で板カム 41の回転を阻止することができる。よって、板カム 41をより確実に位置決めすることができる。

(6) 係合凹部 42は開口端に行くに従って幅広になっている。そのため、プランジャ 32は、板カム 41上を摺動して係合凹部 42内に導かれやすい。よって、係合凹部 42にプランジャ 32を容易に係合させることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。

(a) 図 8に示すように、エンジン ON— OF Fスィッチ 6 1をエンジン ONスイッチ 6 1 aとエンジン OF Fスィツチ 6 1 bから構成してもよい。スィッチ 6 1 a, 61 bは ECU 63に接続され、 ECU 63はスィッチの操作状況を認識する。

(b) 板カム 41の代わりにロッド等の他の部材を使用してもよい。モータ 43 の代わりにソレノィド、エアシリンダ等の他のァクチユエータを使用してもよい。さらに、板カム 41を省略するとともに、モータ 43の代わりにソレノィド、エアシリンダ等の他のァクチユエータを使用してもよい。

(c)板カム 41を、モータ 43の第 1回転軸 47によって直接駆動してもよレヽ。

(d) ソレノィド 3 1の代わりにエアシリンダ等のァクチユエ一タを使用してもよい。 .

(e) 係合凹部 42の代わりに比較的大きな摺動抵抗を有する摩擦部を設け、摩擦部にプランジャ 32を摺動させることによって板カム 41の回転を阻止するようにしてもよい。係合凹部 42の代わりに、プランジャ 32と係合する係合凸部を設けてもよい。さらに、係合凹部 42の代わりに金属板を設けるとともに、プランジャ 32の先端に磁石を取り付けるようにしてもよい。この場合、係合凹部 42は省略されてもよい。

( f ) 第 2回転軸 44の軸線方向と並行な方向においてプランジャ 32が係合凹部 42と係合するようしてもよい。係合凹部 42の代わりに係合孔を設けてもよレ、。さらに、係合凹部 42は第 2回転軸 44の近傍に設けられてもよい。

(g) FET 62の代わりに、トランジスタ、 I Cを用いてもよい。

(h) I Dコードの照合は、スマートイダ-ッシヨン方式のみならず、トランスボンダ方式で行ってもよい。トランスボンダ方式では、 I Cチップを有するキーがキーシリンダに挿入されたとき、信号が送信される。

Claims

請求の範囲

1. 車両の始動手段の動作に応答的なステアリングシャフトのロック機構であつて、

ステアリングシャフトを選択的にロックするロック手段（12) と、

前記ロック手段を動作させる第 1のァクチユエータ（41、 43) と、

前記第 1のァクチユエータと係合して第 1のァクチユエータの動作を規制する第 2のァクチユエータ（31) とを備え、当該第 2のァクチユエータは前記始動手段の動作に応答して前記第 1のァクチユエータとの係合を解除して第 1のァクチユエータの.動作を可能にすることを特徴とするロック機構。

2. 前記第 1のァクチユエータは、 1方向のみに回転するモータ（43) と、前記モータに連結され、前記ロック手段と当接するカム（41) とを含み、当該力ムは第 2のァクチユエ一タと係合する係合部（42) を含み、前記第 2のァクチュエータは、ソレノィドを含むことを特徴とする請求の範囲 1'に記載のロック機構。

3. 前記第 2のァクチユエータは前記始動手段を介して電源に接続されていることを特徴とする請求の範囲 1又は 2に記載の口ック機構。

4. 前記ロック手段はロック位置とロック解除位置との間を移動可能であり、前記カムは、ロック解除位置にてロック手段と接触する回転部（45) と、回転部から延出され、ロック位置にてロク手段と接触する係止部（46) とを含み、前記係合部は、前記回転部の半径方向に延びる係合凹部であることを特徴とする請求の範囲 2又は 3に記載のロック機構。

5. ステアリングシャフトのロック機構であって、

ステアリングシャフトを選択的にロックするロック手段（1 2) と、

前記口ック手段によるロックを解除する方向に前記口ック手段を付勢する付勢手段（14) と、前記付勢手段の付勢力に抗して前記ロック手段を動作させる第 1のァクチユエ一タ（4 1， 4 3 ) と、

前記第 1のァクチユエ一タと係合して前記第 1のァクチユエータの動作を規制する第 2のァクチユエータ（3 1 ) とを備え、第 2のァクチユエータは、前記ロック手段によるステアリングシャフトのロックが解除されるとき、前記第 1のァクチュエータとの係合を解除して前記第 1のァクチユエータの動作を可能にすることを特徴とするロック機構。

6 . ステアリングシャフトのロック機構であって、

ステアリングシャフトを選択的にロックするロック手段（1 2 ) と、

前記ロック手段を動作させる第 1のァクチユエータ（4 1、 4 3 ) と、

前記口ック手段によるステアリングシャフトのロックが解除されてい ό間、前記第 1のァクチユエータと係合して第 1のァクチユエータの動作を規制する第 2のァクチユエータ ( 3 1 ) とを備えたことを特徵とするロック機樺。

7 . 前記第 1のァクチユエータは、 1方向のみに回転するモータ（4 3 ) と、前記モータに連結され、前記ロック手段と当接するカム（4 1 ) とを含み、当該力ムは第 2のァクチユエ一タと係合する係合部（4 2 ) を含むことを特徴とする請求の範囲 6に記載のロック機構。

8 . 前記第 2のァクチユエータは、係合部と係合するソレノイドを含むことを特徴とする請求の範囲 7に記載のロック機構。

9 . 前記ロック機構は車両に設けられ、当該車両は車両の運転者により操作される始動手段を含み、前記第 2のァクチユエータは、前記始動手段を介して電源に接続されていることを特徴とする請求の範囲 6乃至 8のいずれか 1項に記載のロック機構。

1 0 · 前記口ック手段は口ック位置と口ック解除位置との間を移動可能であり、前記カムは、ロック解除位置にてロック手段と接触する回転部（45) と、回転部から延出され、ロック位置にてロック手段と接触する係止部（46) とを含むことを特徴どする請求の範囲 7又は 8に記載の口ック機構。

1 1. 前記係合部は、前記回転部の半径方向に延びる係合凹部であることを特徴とする請求の範囲 7又は 8に記載のロック機構。 ―