WO2006040906A1 - 電動ロック装置 - Google Patents

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Takahiro Okada
Tetsuyuki Tsukano
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Definitions

  • the present invention relates to an electric lock device that locks a movable member.
  • a conventional steering lock device has a cam member that rotates in the unlocking direction and the locking direction in conjunction with a key knob operation, and a cam abutting surface that abuts against the sliding surface of the cam member.
  • a lock member that moves between a lock position that follows the sliding surface of the cam member and prevents rotation of the steering shaft and a lock release position that allows rotation of the steering shaft as a movable member.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and provides an electric lock device capable of moving a lock member with a drive source having a small rotational torque. Objective.
  • the present invention provides a movable member, a cam member that rotates in an unlocking direction and a locking direction by driving a drive source, and a cam that abuts against a sliding surface of the cam member.
  • a locking member having an abutment surface that moves following the sliding surface between a lock position that prevents movement of the movable member and a lock release position that allows movement of the movable member;
  • the cam profile of the sliding surface is set such that the rotational torque of the cam member required for the movement of the lock member from the lock position to the mouth release position is a certain value or less.
  • the gist is that it is an electric lock device.
  • the driving source may be determined based on the rotational torque of a certain value or less that is necessary only for the rotation torque of a certain value or less to move the lock member. Therefore, it is possible to move the lock member with a drive source having a small rotational torque.
  • the cam profile may be set so that the rotational torque is substantially constant over a constant rotational angle range of the cam member.
  • the lock member can be moved efficiently by setting the constant value of the rotational torque of the cam member to the maximum allowable value of the rotational torque of the drive source or a value slightly smaller than this. Monkey.
  • the cam profile includes a movement stroke amount of the lock member per rotation angle of the cam member, a rotation center force of the cam member, and a sliding point that is a contact point between the cam member and the lock member.
  • the relational expression with the rotational torque as a constant value is It may be set based on each value of the variable that satisfies.
  • the constant value of the rotational torque of the cam member is set to the maximum rotational torque of the drive source.
  • the allowable value or a value slightly smaller than this the lock member can be moved efficiently.
  • the cam profile has an optimum value that provides a smooth continuous surface among the candidate values of the radial length and the sliding length that satisfy the relational expression where the moving stroke amount is a constant value. It may be set by selecting.
  • the cam profile of the sliding surface can be determined by a simple procedure.
  • the cam profile has a high load region and a low load region in a movement region of the lock member from the lock position to the lock release position, and in the high load region, the rotational torque is It may be set to a substantially constant value, and in the low load region, the movement stroke amount of the lock member may be set to be larger than that in the high load region.
  • the lock member can be moved by a drive source having a small rotational torque, and a large amount of movement stroke of the lock member can be obtained.
  • FIG. 1 is a plan view of an electric steering lock device to which an electric lock device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1 when the lock shaft is located at the unlock position.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic enlarged view showing an arrangement state of the lock shaft and the cam plate at the unlocked position of the electric steering lock device to which the electric lock device according to the embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1 when the lock shaft is located at the lock position.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic enlarged view showing an arrangement state of the lock shaft and the cam plate in the lock position of the electric steering lock device to which the electric lock device according to the embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 8 is an electric steering system to which the electric lock device according to the embodiment of the present invention is applied. It is a model figure for considering the movement of the lock shaft by a cam board of a locking device.
  • Fig. 9 is a model diagram showing a component force of a load of the electric steering lock device to which the electric lock device according to the embodiment of the present invention is applied.
  • Figs. 10 (a) to 10 (c) are diagrams for explaining the procedure for creating the cam profile of each cam plate of the electric steering lock device to which the electric lock device according to the embodiment of the present invention is applied. is there.
  • FIGs. L l (a) to (e) are diagrams showing states of respective rotational positions of the cam plate of the electric steering lock device to which the electric lock device according to the embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 12 is a characteristic diagram showing the amount of movement of the lock shaft depending on the rotation angle of the cam plate in the electric steering lock device to which the electric lock device according to the embodiment of the present invention is applied.
  • Fig. 13 is a graph showing the characteristics of the calculated value (conditions with different dynamic friction coefficients) of the cam plate and the measured value of the electric steering lock device to which the electric lock device according to the embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 13 is a graph showing the characteristics of the calculated value (conditions with different dynamic friction coefficients) of the cam plate and the measured value of the electric steering lock device to which the electric lock device according to the embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 1 is a plan view of the electric steering lock device 1
  • FIG. 2 is II in FIG. 1 when the lock shaft 8 is located at the unlocking position.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III—III of FIG. 2
  • FIG. 4 is a schematic enlarged view showing the arrangement of the lock shaft 8 and cam plate 5 in the unlocked position
  • FIG. Fig. 6 is a cross-sectional view taken along line II-II in Fig. 1
  • Fig. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in Fig. 5
  • Fig. 7 is a schematic enlarged view showing the arrangement of the lock shaft 8 and cam plate 5 in the locked position. It is.
  • the electric steering lock device 1 as an electric lock device has a frame 2 and a cover 3 that covers the upper side of the frame 2.
  • a motor unit 4 as a drive source is fixed on the broken frame 2.
  • Motor unit 4 A deceleration mechanism is built in, and a force plate 5 as a cam member is fixed to a rotating shaft (not shown) protruding from the unit case.
  • the cam plate 5 is rotated in the unlocking direction R1 and vice versa by the rotation of the rotating shaft.
  • the outer peripheral surface of the cam plate 5 is formed as a sliding surface 6.
  • the sliding surface 6 is set so that the distance of the center of rotation O force gradually changes with the change of the rotation angle.
  • the sliding surface 6 is set so that the distance to the sliding point where the lock shaft 8 described below is in the locked position (see FIG. 7) is the minimum distance, and the lock shaft 8 is in the unlocked position (see FIG. 7).
  • the distance to the sliding point is set to the maximum distance.
  • the detailed cam profile of the sliding surface 6 will be described in detail below.
  • the frame 2 has a slide hole 7 penetrating in the vertical direction, and a lock shaft 8 as a lock member is movably disposed in the slide hole 7.
  • a hanger portion 9 is fixed to the upper end of the lock shaft 8.
  • the lower surface of the hanger portion 9 is formed as a cam contact surface 10, and the cam contact surface 10 is in contact with the sliding surface 6 of the cam plate 5.
  • a panel force F of the panel 13 is applied to the upper surface of the hanger portion 9 and is urged toward the lock shaft 8 force position by the panel force F, and the cam contact surface 10 is pressed against the cam plate 5.
  • An engagement pin portion 11 is provided at the lower end of the lock shaft 8.
  • the lock shaft 8 moves following the sliding surface 6 of the cam plate 5 and moves between the lock position shown in FIGS. 5 to 7 and the mouth release position shown in FIGS.
  • the engagement pin portion 11 enters between the protrusions 12a of the steering shaft 12 as a movable member (state shown in FIG. 6), and prevents the steering shaft 12 from rotating.
  • the engaging pin portion 11 is located at a position outside the rotation locus of the protrusion 12a of the steering shaft 12 (state shown in FIG. 3), and the steering shaft 12 is allowed to rotate.
  • the electric steering lock device 1 includes a steering lock preventing means 20 as shown in FIG. 1, FIG. 2, and FIG.
  • the steering lock preventing means 20 has an electromagnetic solenoid 21 fixed on the frame 2 covered with the cover 3, and one end side of the lock plate 22 is fixed to the telescopic rod 21 a of the electromagnetic solenoid 21.
  • the tip of the lock plate 22 extends to a position near the lock shaft 8. And the lock shaft 8 is locked
  • the electromagnetic solenoid 21 is turned off in the release position, the lock plate 22 enters the locking groove 23 of the lock shaft 8 by the panel 24 and prevents the lock shaft 8 from moving.
  • the electromagnetic solenoid 21 is turned on, the lock plate 22 is retracted from the locking groove 23 of the lock shaft 8, and the movement of the lock shaft 8 is allowed.
  • the model diagram of FIG. 8 is effective.
  • the object A corresponds to the lock shaft 8 and the inclined member B corresponds to the cam plate 5.
  • the object A is placed on the inclined surface 30 of the inclined member B corresponding to the sliding surface 6 of the cam plate 5 and can move only in the vertical direction. It is assumed that a vertical load W (including panel force F) and a horizontal load P from the inclined member B act on the object A. If the load W can be moved from the locked position of the lock shaft 8 to the unlocked position under this load W, the load W is a value that ensures a reliable movement.
  • the load P is a pressing force with which the rotating cam plate 5 presses the lock shaft 8 through its sliding surface 6.
  • the object A slides upward on the inclined surface 30. This behavior can be considered to be the same as the displacement of the lock shaft 8 due to the rotation of the cam plate 5.
  • the external force in the direction parallel to the inclined surface 30 is the component force W'Sin ⁇ based on the load W and the component force based on the load P ⁇ ⁇ Dynamic frictional resistance due to drag of Cos ⁇ and load W, P -W-Cosa, ⁇ -P-Sina (where is the dynamic friction coefficient).
  • the cam profile of the cam plate 5 is determined based on the values of the radial length R, the sliding length, and the moving stroke amount S satisfying the above (2) with the rotational torque T being a constant value. If set, the object A, that is, the lock shaft 8 can be moved with a constant rotational torque.
  • the cam plate 5 is rotated by selecting the optimum sliding point for each rotational angle by advancing the rotational angle ⁇ of the cam plate 5 every 10 degrees, and finally connecting the sliding points. create.
  • the radius length R, sliding length L, and moving stroke S are variables.
  • the sliding point identification work is performed by setting the movement stroke amount S among these three variables to an arbitrary appropriate predetermined value S 1.
  • FIG. 10 (a) shows the position of the cam plate 5 at an arbitrary rotation angle ⁇ .
  • the sliding point on the sliding surface 6 on which the lock shaft 8 slides is al, and the radius length from the rotation center O to the sliding point al is R1.
  • FIG. 10 (b) shows the position of the rotation angle (0 +10) of the cam plate 5.
  • the movement stroke amount S from the position of the rotation angle ( ⁇ ) to the position of the rotation angle ( ⁇ + 10) shown in Fig. 10 (a) is set to a predetermined value S1, and the sliding length L that satisfies the above equation (2) is Among the candidate values of the radius length R, the optimum value LI, R1, that is, the cam profile that becomes the smoothly continuous sliding point a2 is selected. Plot these optimal values LI, R1.
  • FIG. 10C shows the position of the rotation angle (0 + 20) of the cam plate 5.
  • Figure 10 (b) shows a sliding length that satisfies the above equation (2), where the travel stroke S from the position of the rotation angle (0 + 10) to the position of the rotation angle (0 + 20) is a predetermined value S1.
  • the candidate values of L and radius length R select the optimum values L2 and R2, that is, the profile that will be a smoothly continuous sliding point a3. Plot these optimal values L2 and R2. Create a cam profile by repeating the above.
  • FIG. 12 shows the moving stroke amount of the lock shaft 8 according to the rotation angle of the cam plate 5.
  • the horizontal axis represents the rotation angle of the cam plate 5, and the vertical axis represents the displacement stroke amount of the lock shaft 8.
  • the horizontal axis represents the rotation angle of the cam plate 5, and the vertical axis represents the rotation torque of the cam plate 5.
  • the cam profile 5 in which the rotational torque of the cam plate 5 necessary for moving the lock shaft 8 gradually increases is obtained.
  • the cam profile is set so that the rotational torque of the cam plate 5 required to move the lock shaft 8 is substantially constant.
  • the magnitude of this constant value is set to, for example, the maximum allowable value of the rotational torque of the motor unit 4 or a value slightly smaller than this.
  • the cam profile of the cam plate 5 is set to emphasize the displacement stroke amount of the lock shaft 8.
  • the cam plate 5 requires only a rotational torque below a certain value to displace the lock shaft 8 from the locking position force to the unlocking position.
  • the motor unit 4 can be determined based on the above. Therefore, the displacement of the lock shaft 8 can be performed by the motor unit 4 having a small rotational torque.
  • the cam profile of the sliding surface 6 of the cam plate 5 moves the lock shaft 8 over a certain rotation angle range (80 degrees to 179 degrees) of the cam plate 5. Since the necessary rotational torque of the cam plate 5 is set to a substantially constant value, the constant value must be set to the maximum allowable value of the rotational torque of the motor 4 or slightly smaller than this value. Thus, the lock shaft 8 can be moved efficiently.
  • the movement stroke amount of the lock shaft 8 per rotation angle of the cam plate 5 S is almost constant, and the rotation center O force of the cam plate 5 O length R to the sliding point and the sliding length L of the cam contact surface 10 of the lock shaft 8 per rotation angle of the cam plate 5 are predetermined. Since the cam profile is set by selecting the optimum value that makes the cam profile of the sliding surface 6 a smooth continuous surface among the candidate values that satisfy the relational expression of Cam profile can be determined.
  • the cam blow feel area in which the rotational torque of the cam plate 5 is set to a substantially constant value is limited to the high load range within the movement range from the lock position to the lock release position of the lock shaft 8.
  • the cam profile of the sliding surface 6 is set to emphasize the movement stroke amount of the lock shaft 8, so that the lock shaft 8 can be moved by the motor unit 4 with a small rotational torque. As a result, the movement stroke of the lock shaft 8 can be increased.
  • the above-described configuration of the cam plate 5 and the steering lock preventing means 20 doubly prevent the danger that the steering shaft 12 will be locked while the vehicle is traveling.
  • the cam plate 5 prevents a situation in which the lock shaft 8 locks the steering shaft 12 when the steering lock preventing means 20 does not operate normally for some reason.
  • the steering lock prevention means 20 can cause the lock shaft 8 to fall off the cam plate 5 unexpectedly, such as when the motor unit 4 malfunctions and the cam plate 5 rotates unexpectedly, or due to severe vibration during travel.
  • the steering shaft 12 can be prevented from being locked while the vehicle is running without the force steering lock preventing means 20 provided with the steering lock preventing means 20.
  • the electric steering lock device 1 can be reduced in size, weight, cost and the like.
  • the electric lock device of the present invention is applied to the electric steering device using the movable member as the steering shaft.
  • the shift lock device for the automatic transmission using the movable member as the select lever is described.
  • the same effect can be obtained when the electric lock device of the present invention is applied.
  • an electric lock device capable of moving a lock member with a drive source having a small rotational torque.

Abstract

　可動部材と、駆動源の駆動により解錠方向及び施錠方向に回転するカム板（５）と、カム板（５）の摺動面（６）に当接するカム当接面（１０）とを有するロック部材（８）とを設けた。ロック部材（８）は、摺動面（６）に追従して前記可動部材の移動を阻止するロック位置と、前記可動部材の移動を許容するロック解除位置との間で変移する。摺動面（６）のカムプロフィールは、ロック部材（８）のロック位置からロック解除位置への移動に必要なカム板（５）の回転トルクがほぼ一定値になるように設定されている。

Description

明 細 書
電動ロック装置
技術分野
[0001] 本発明は、可動部材をロック状態にする電動ロック装置に関する。
背景技術
[0002] この種の従来のロック装置は、ステアリングホイールの回動を阻止.許容するステア リングロック装置、およびオートマチックトランスミッションのセレクトレバーの移動を阻 止'許容するシフトロック装置等に適用されている。たとえば、従来のステアリングロッ ク装置は、キーノブ操作に連動して解錠方向及び施錠方向に回転するカム部材と、 このカム部材の摺動面に当接するカム当接面を有する。そして、カム部材の摺動面 に追従してステアリングシャフトの回転を阻止するロック位置と、可動部材としてのス テアリングシャフトの回転移動を許容するロック解除位置との間で移動するロック部材 とから主に構成されている（例えば、特許文献:実用新案登録第 2530045号公報参 照)。
[0003] このような手動操作の装置では、カム部材を回転させるために必要な回転トルクが 一部範囲で大きくても、若しくはバラツキがあっても、操作者が力を加えるだけで容易 に回転させることが可能である。そのため、カム部材の摺動面のカムプロフィールは、 操作開始力 操作終了までの回転角度を重視し、解錠力を重視しては設計されてい ない。
[0004] しかし、電動のステアリングロック装置の場合には、駆動源となるモータへの負荷が 大きくならな 、ようにカム部材の摺動面のカムプロフィールを決定する必要がある。こ こで、カム部材の回転角度当たりのロック部材の移動ストローク量を一定とするよう、 カム部材の摺動面のカムプロフィールを設計することが考えられる。
発明の開示
[0005] しかしながら、上述したようにカム部材の摺動面のカムプロフィールを設定すると、口 ック部材をロック位置力 ロック解除位置に移動させるのに必要なモータの回転トルク 力 Sカム部材の回転位置によって相違する。つまり、カム板の回転中心力も摺動ポイン トまでの半径長さが大きくなればなるほど大きな回転トルクが必要となる。従って、必 要な最大回転トルクを基準としてモータを決定するため、大きな回転トルクのモータを 搭載する必要があった。
[0006] 本発明は、上記した従来技術の課題を解決するためになされたものであって、ロッ ク部材の移動を小さな回転トルクの駆動源によって行うことができる電動ロック装置を 提供することを目的とする。
[0007] 上記目的を達成するために、本発明の側面は、可動部材と、駆動源の駆動により 解錠方向及び施錠方向に回転するカム部材と、前記カム部材の摺動面に当接する カム当接面を有するロック部材であって、前記可動部材の移動を阻止するロック位置 と前記可動部材の移動を許容するロック解除位置との間で前記摺動面に追従して移 動するものと、を備え、前記摺動面のカムプロフィールは、前記ロック位置から前記口 ック解除位置への前記ロック部材の移動に必要な前記カム部材の回転トルクが一定 値以下になるように設定された電動ロック装置であることを要旨とする。
[0008] 本発明の前記側面によれば、ロック部材を移動するのに一定値以下の回転トルクし か必要なぐその一定値以下の回転トルクを基準に駆動源を決定すれば良い。従つ て、ロック部材の移動を小さな回転トルクの駆動源によって行うことが可能である。
[0009] また、前記カムプロフィールは、前記カム部材の一定の回転角度範囲に亘つて、前 記回転トルクがほぼ一定値になるように設定されても良 、。
[0010] 前記構成によれば、カム部材の回転トルクの一定値を駆動源の回転トルクの最大 許容値やこれより若干小さい値に設定することにより、効率良くロック部材を移動させ ることがでさる。
[0011] また、前記カムプロフィールは、前記カム部材の回転角度当たりにおける前記ロック 部材の移動ストローク量と、前記カム部材の回転中心力 前記カム部材と前記ロック 部材との当接点である摺動ポイントまでの半径長さと、前記カム部材の回転角度当た りにおける前記カム当接面の摺動長さとを変数とする回転トルクの関係式に基づき、 前記回転トルクを一定値とした前記関係式を満たす前記変数の各値に基づいて設 定されても良い。
[0012] 前記構成によれば、カム部材の回転トルクの一定値を駆動源の回転トルクの最大 許容値やこれより若干小さい値に設定することにより、効率良くロック部材を移動させ ることがでさる。
[0013] また、前記カムプロフィールは、前記移動ストローク量を一定値とした前記関係式を 満たす前記半径長さと前記摺動長さの各候補値の内で、滑らかな連続面となる最適 値を選択することにより設定されても良い。
[0014] 前記構成によれば、簡単な手順によって摺動面のカムプロフィールを決定できる。
[0015] また、前記カムプロフィールは、前記ロック位置から前記ロック解除位置までの前記 ロック部材の移動領域内に高負荷領域と低負荷領域とを有し、前記高負荷領域では 、前記回転トルクをほぼ一定値に設定され、前記低負荷領域では、前記ロック部材の 移動ストローク量を前記高負荷領域よりも大きくなるように設定されても良い。
[0016] 前記構成によれば、ロック部材の移動を小さな回転トルクの駆動源によって行うこと ができ、し力も、ロック部材の移動ストローク量を大きく取ることができる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態に係る電動ロック装置を適用した電動ステアリング ロック装置の平面図である。
[図 2]図 2は、ロックシャフトがロック解除位置に位置する場合の図 1の II— II線断面図 である。
[図 3]図 3は、図 2の III III線断面図である。
[図 4]図 4は、本発明の実施の形態に係る電動ロック装置を適用した電動ステアリング ロック装置の、ロック解除位置におけるロックシャフトとカム板の配置状態を示す概略 拡大図である。
[図 5]図 5は、ロックシャフトがロック位置に位置する場合の図 1の II II線断面図であ る。
[図 6]図 6は、図 5の VI— VI線断面図である。
[図 7]図 7は、本発明の実施の形態に係る電動ロック装置を適用した電動ステアリング ロック装置の、ロック位置におけるロックシャフトとカム板の配置状態を示す概略拡大 図である。
[図 8]図 8は、本発明の実施の形態に係る電動ロック装置を適用した電動ステアリング ロック装置の、カム板によるロックシャフトの移動を考えるためのモデル図である。
[図 9]図 9は、本発明の実施の形態に係る電動ロック装置を適用した電動ステアリング ロック装置の、荷重の分力を記載したモデル図である。
[図 10]図 10 (a)〜(c)は、本発明の実施の形態に係る電動ロック装置を適用した電 動ステアリングロック装置の、それぞれカム板のカムプロフィールの作成手順を説明 する図である。
[図 11]図 l l (a)〜(e)は、本発明の実施の形態に係る電動ロック装置を適用した電 動ステアリングロック装置の、カム板の各回転位置の状態を示す図である。
[図 12]図 12は、本発明の実施の形態に係る電動ロック装置を適用した電動ステアリ ングロック装置の、カム板の回転角によるロックシャフトの移動ストローク量を示す特 '性線図である。
[図 13]図 13は、本発明の実施の形態に係る電動ロック装置を適用した電動ステアリ ングロック装置の、カム板の回転トルクの計算値 (動摩擦係数が異なる条件）と実測値 の特'性線図である。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明の電動ロック装置を電動ステアリング装置に適用した実施の形態を図 面に基づいて説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同 一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法 との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。
[0019] 図 1〜図 7は本発明の実施の形態を示し、図 1は電動ステアリングロック装置 1の平 面図、図 2はロックシャフト 8がロック解除位置に位置する場合の図 1の II— II線断面図 、図 3は図 2の III— III線断面図、図 4はロック解除位置におけるロックシャフト 8とカム 板 5の配置状態を示す概略拡大図、図 5はロックシャフト 8がロック位置に位置する場 合の図 1の II II線断面図、図 6は図 5の VI— VI線断面図、図 7はロック位置における ロックシャフト 8とカム板 5の配置状態を示す概略拡大図である。
[0020] 電動ロック装置としての電動ステアリングロック装置 1は、図 1、図 2及び図 5に示す ように、フレーム 2とこのフレーム 2の上方を被うカバー 3とを有し、カバー 3で被われた フレーム 2上には駆動源であるモータユニット 4が固定されている。モータユニット 4は 減速機構を内蔵し、ユニットケースより突出する回転軸 (不図示）にカム部材である力 ム板 5が固定されている。
[0021] カム板 5は回転軸の回転によって解錠方向 R1及びその逆の施錠方向 R2に回転さ れる。カム板 5はその外周面が摺動面 6として形成されている。摺動面 6は、回転中心 O力もの距離が回転角度の変化と共に徐々に可変するように設定されている。また、 摺動面 6は、下記するロックシャフト 8をロック位置（図 7参照）とする摺動ポイントまで の距離が最小距離になるように設定されるとともに、ロックシャフト 8をロック解除位置（ 図 4参照）とする摺動ポイントまでの距離が最大距離になるよう設定されている。その 摺動面 6の詳細なカムプロフィールについては、下記に詳述する。
[0022] フレーム 2には上下方向に貫通するスライド用孔 7が形成されており、このスライド用 孔 7にロック部材であるロックシャフト 8が移動自在に配置されている。ロックシャフト 8 の上端にはハンガー部 9が固定されている。このハンガー部 9の下面はカム当接面 1 0として形成され、カム当接面 10がカム板 5の摺動面 6に当接されている。ハンガー 部 9の上面にはパネ 13のパネ力 Fが作用され、このパネ力 Fによってロックシャフト 8 力 ック位置側に付勢されているとともに、カム当接面 10がカム板 5に押圧されている
[0023] ロックシャフト 8の下端には係合ピン部 11が設けられている。ロックシャフト 8はカム 板 5の摺動面 6に追従して移動し、図 5〜図 7に示すロック位置と図 2〜図 4に示す口 ック解除位置との間を移動する。ロック位置では、係合ピン部 11が可動部材としての ステアリングシャフト 12の突起 12a間に入り込み（図 6の状態）、ステアリングシャフト 1 2の回転移動を阻止する。ロック解除位置では、係合ピン部 11がステアリングシャフト 12の突起 12aの回転軌跡外の位置に位置し（図 3の状態）、ステアリングシャフト 12 の回転移動を許容する。
[0024] また、電動ステアリングロック装置 1は、図 1、図 2及び図 5に示すように、ステアリン グロック防止手段 20を備えている。このステアリングロック防止手段 20は、カバー 3で 被われたフレーム 2上に固定された電磁ソレノイド 21を有し、この電磁ソレノイド 21の 伸縮ロッド 21aにロックプレート 22の一端側が固定されている。このロックプレート 22 の先端はロックシャフト 8の近傍位置まで延びている。そして、ロックシャフト 8がロック 解除位置に位置する場合にあって、電磁ソレノイド 21がオフ時には、パネ 24により、 ロックプレート 22がロックシャフト 8の係止溝 23に入り込み、ロックシャフト 8の移動を 阻止する。電磁ソレノイド 21がオンすると、ロックプレート 22がロックシャフト 8の係止 溝 23より退出し、ロックシャフト 8の移動を許容する。
[0025] 次に、カム板 5のカムプロフィールの詳細について説明する。先ず、カム板 5による ロックシャフト 8の解錠動作を考えるに際し、図 8のモデル図が有効である。図 8にお いて、物体 Aはロックシャフト 8に相当し、傾斜部材 Bはカム板 5に相当する。物体 Aは 、カム板 5の摺動面 6に相当する傾斜部材 Bの傾斜面 30上に載置され、上下方向に のみ移動可能とする。物体 Aには、上下方向の荷重 W (パネ力 Fを含む）と傾斜部材 Bからの水平方向の荷重 Pが作用するものとする。荷重 Wは、この荷重 W下でロック シャフト 8のロック位置からロック解除位置に移動させることができれば確実な移動が 保障される値である。荷重 Pは、回転するカム板 5がその摺動面 6を介してロックシャ フト 8を押圧する押圧力である。このようなモデル図において、傾斜部材 Bが回転中 心 Oを中心に回転すると、物体 Aが傾斜面 30を上方にスライド移動する。この挙動を カム板 5の回転によるロックシャフト 8の変位と同じと考えることができる。
[0026] ここで、傾斜部材 Bが所定の回転角度 (例えば 10度)だけ回転した際に、物体 Aが 傾斜部材 Bの傾斜面 30上を摺動する摺動長さを L、物体 Aの上方への移動ストロー ク量を S、傾斜部材 Bの回転中心 O力も物体 Aの摺動ポイントまでの長さを Rとする。
[0027] 図 9に示すように、傾斜面 30をスライド移動する物体 Aについて、傾斜面 30に平行 な方向の外力は、荷重 Wに基づく分力 W' Sin α、荷重 Pに基づく分力 Ρ· Cos α、荷 重 W, Pの抗力による動摩擦抵抗 -W-Cosa, μ -P-Sina ( は動摩擦係数）で ある。物体 Aに作用する傾斜面 30と平行な方向における力の釣り合い式は、 P'Cos a =W-Sina + μ (WCos α +PSin α )となる。この式を Ρの式に整理すると、 P=W- (Tana + /ζ)Ζ(1— 'Tan a )…（1)となる。
[0028] ここで、カム板 5の回転トルク Tは、 T=R'Pであることから、上記（1)式を Tの式とす ると、
T=W-R- (Tan α + μ)/(1~ μ -Tan α)···(2)となる。
[0029] この（2)式において、 Wは一定値、 μは一定値であり、回転トルク Τを一定値とする ようにカム板 5の回転中心 Oからの半径長さ Rと傾斜角度 ocの値を設定すれば、回転 トルク一定で物体 A、つまり、ロックシャフト 8を移動できる。傾斜角度 αは、図 8のモ デル図より分力るように、 Sin a = SZLである力 摺動長さ Lと移動ストローク Sに置 換できる。
[0030] 以上より、回転トルク Tを一定値とし、上記（2)を満足する半径長さ Rと摺動長さ と 移動ストローク量 Sの各値に基づ 、てカム板 5のカムプロフィールを設定すれば、回 転トルク一定で物体 A、つまり、ロックシャフト 8を移動させることができる。
[0031] 次に、カム板 5のカムプロフィールを作成する具体的手順の一例を説明する。本実 施の形態では、カム板 5の回転角度 Θを 10度間隔毎に進めて各回転角度の最適な 摺動ポイントを選択し、この摺動ポイントを最終的に繋ぎ合わせることによってカムプ ロフィールを作成する。ここで、上記したように半径長さ Rと摺動長さ Lと移動ストロー ク Sの 3つが変数である。この 3変数の内の移動ストローク量 Sを任意の適当な所定値 S 1として摺動ポイントの特定作業を行う。
[0032] 図 10 (a)はカム板 5の任意の回転角度 Θの位置を示す。ロックシャフト 8が摺動する 摺動面 6上の摺動ポイントが alであり、この摺動ポイント alまでの回転中心 Oからの 半径長さを R1とする。
[0033] 図 10 (b)はカム板 5の回転角度（ 0 + 10)の位置を示す。図 10 (a)に示す回転角 度（ Θ )の位置から回転角度（ Θ + 10)の位置までの移動ストローク量 Sを所定値 S1 とし、上記 (2)式を満たす摺動長さ Lと半径長さ Rの各候補値の内から最適値 LI, R 1、つまり、カムプロフィールとして滑らかに連続する摺動ポイント a2となるものを選択 する。この最適値 LI, R1をプロットする。
[0034] 図 10 (c)はカム板 5の回転角度（ 0 + 20)の位置を示す。図 10 (b)に示す回転角 度（ 0 + 10)の位置から回転角度（ 0 + 20)の位置までの移動ストローク Sを所定値 S 1とし、上記 (2)式を満たす摺動長さ Lと半径長さ Rの各候補値の内から最適値 L2 , R2、つまり、プロフィールとして滑らかに連続する摺動ポイント a3となるものを選択 する。この最適値 L2, R2をプロットする。以上のことを繰り返すことによりカムプロフィ ールを作成する。
[0035] また、ロックシャフト 8がロック位置に位置する場合、カム板 5は図 11 (a)に示す回転 角度 0度から回転を開始し、図 11 (b)に示す回転角度 69度のポイントよりロックシャフ ト 8のロック解除移動を開始する。図 11 (b)に示す回転角度 69度のポイントから図 11 (c)に示す回転角度 179度までが高負荷領域であり、それ以外は低負荷領域 (ほぼ 無負荷)である。図 11 (d)に示す回転角度 244度のポイントでロックシャフト 8のロック 解除移動を終了し、図 11 (e)に示す回転角度 343度の位置でカム板 5の回転が終 了する。
[0036] 図 12は、カム板 5の回転角によるロックシャフト 8の移動ストローク量を示している。
横軸はカム板 5の回転角度、縦軸はロックシャフト 8の変位ストローク量を表している。
[0037] 図 13は、ロックシャフトの荷重 W( = 100N)時におけるカム板 5の回転トルクと回転 角度の特性線図である。横軸はカム板 5の回転角度、縦軸はカム板 5の回転トルクを 表している。図 13に示すように、高負荷領域では、回転角度が 69度からほぼ 80度に 亘る範囲では、ロックシャフト 8を移動するに必要なカム板 5の回転トルクが徐々に上 昇するカムプロフィールに、回転角度がほぼ 80度から 179度に亘る範囲では、ロック シャフト 8を移動するのに必要なカム板 5の回転トルクがほぼ一定値となるカムプロフ ィールに設定されている。この一定値の大きさは、例えばモータユニット 4の回転トル クの最大許容値やこれより若干小さい値に設定されている。図 12、 13に示すように、 低負荷領域においては、カム板 5のカムプロフィールがロックシャフト 8の変位ストロー ク量を重視したものに設定されている。
[0038] 上記構成において、車両駐車中にあっては、ロックシャフト 8が図 5〜図 7に示す口 ック位置に位置し、ステアリングシャフト 12の回転がロックされている。このようなロック 装置により、例えば、車両の盗難の防止を図ることができる。
[0039] 次に、運転者がエンジンをスタートさせるべくステアリングロックスィッチ (不図示）を 押下すると、モータユニット 4が駆動してカム板 5が解錠方向 R1に回転される。これに より、ロックシャフト 8が図 2〜図 4に示すロック解除位置に移動し、ステアリングシャフ ト 12の回転が許容される。
[0040] ロックシャフト 8がロック解除位置に移動すると、ステアリングロック防止手段 20の電 磁ソレノイド 21に連結されているロックプレート 22がパネ 24の付勢力によりロックシャ フト 8の係止溝 23に係止される。エンジンをスタートして車両走行している間は、ロッ クシャフト 8はロック解除位置を保持し、ステアリングシャフト 12の自由な回転が許容さ れる。
[0041] エンジンを停止すると、ステアリングロック防止手段 20の電磁ソレノイド 21がオンし て、ロックプレート 22がロックシャフト 8の係止溝 23から離脱され、モータユニット 4が 駆動してカム板 5が施錠方向 R2に回転される。これにより、ロックシャフト 8が図 5〜図 7に示すロック位置に移動し、ステアリングシャフト 12の回転が阻止される。
[0042] 上記動作過程中における、カム板 5によるロックシャフト 8のロック位置からロック解 除位置への移動を詳細に説明する。図 13に示すように、カム板 5の回転角度が 0度 から 69度までの間は、カム板 5の摺動面 6が真円弧状であることからカム板 5に必要 な回転トルクはほぼ 0である。
[0043] カム板 5の回転角度が 69度を超えると、カム板 5によるロックシャフト 8の移動が開始 される。カム板 5の回転角度が 69度からほぼ 80度までの間は、カム板 5がロックシャ フト 8を移動させるに必要な回転トルク値がほぼ一定の割合で上昇する。カム板 5の 回転角度がほぼ 80度を超えると、カム板 5がロックシャフト 8を移動させるに必要な回 転トルク値が一定値となる。回転トルク値の一定値はカム板 5の回転角度が 179度、 つまり、高負荷領域を抜けるまで続く。なお、実際の装置では、カム板 5の回転角度 力 度を超えると、ロックシャフト 8の低負荷領域（ほぼ無負荷）となり、図 12にも示 すようにロックシャフト 8の移動ストロール量も大きぐスムーズに移動することになる。
[0044] 以上、この電動ステアリングロック装置 1では、ロックシャフト 8をロック位置力らロック 解除位置に変位するのに、カム板 5に一定値以下の回転トルクしか必要なぐその一 定値以下の回転トルクを基準にモータユニット 4を決定すれば良い。従って、ロックシ ャフト 8の変位を小さな回転トルクのモータユニット 4によって行うことが可能である。
[0045] 本実施の形態では、カム板 5の摺動面 6のカムプロフィールは、カム板 5の一定の回 転角度範囲（80度から 179度）に亘つて、ロックシャフト 8を移動するに必要なカム板 5の回転トルクがほぼ一定値になるように設定されたので、当該一定値をモータュ- ット 4の回転トルクの最大許容値やこれより若干小さ!/、値に設定することにより、効率 良くロックシャフト 8を移動させることができる。
[0046] 本実施の形態では、カム板 5の回転角度当たりのロックシャフト 8の移動ストローク量 Sをほぼ一定量とし、カム板 5の回転中心 O力 摺動ポイントまでの長さ Rとカム板 5の 回転角度当たりのロックシャフト 8のカム当接面 10の摺動長さ Lとを所定の関係式を 満足する候補値の内から、摺動面 6のカムプロフィールを滑らかな連続面とする最適 値を選択することによりカムプロフィールが設定されたので、簡単な手順によって摺 動面 6のカムプロフィールを決定できる。
[0047] 本実施の形態では、カム板 5の回転トルクをほぼ一定値に設定したカムブロフィー ルの領域は、ロックシャフト 8のロック位置からロック解除位置までの移動範囲の内の 高負荷範囲に限定し、低負荷範囲では摺動面 6のカムプロフィールはロックシャフト 8 の移動ストローク量を重視したものに設定したので、ロックシャフト 8の移動を小さな回 転トルクのモータユニット 4によって行うことができ、し力も、ロックシャフト 8の移動スト ローク量を大きく取ることができる。
[0048] また、本実施の形態では、カム板 5の上記した構成とステアリングロック防止手段 20 とによって、車両走行中等においてステアリングシャフト 12がロックしてしまう危険を 2 重に防止している。特に、カム板 5は、ステアリングロック防止手段 20が何らかの原因 で正常に作動しない場合等に、ロックシャフト 8がステアリングシャフト 12をロックする ような事態を防止する。ステアリングロック防止手段 20は、例えばモータユニット 4が 誤作動して不意にカム板 5が回転しょうとした場合や、走行中の激しい振動等で不意 にカム板 5からロックシャフト 8が脱落してしまった場合などに、パネ 13により付勢され
[0049] 尚、本実施の形態では、ステアリングロック防止手段 20を設けている力 ステアリン グロック防止手段 20を設けなくても車両走行中におけるステアリングシャフト 12のロッ クを防止できる。ステアリングロック防止手段 20を設けないことにより、電動ステアリン グロック装置 1のコンパクト化、軽量化、低コストィ匕等を図ることができる。
[0050] また、本実施の形態では、可動部材をステアリングシャフトとする電動ステアリング 装置に本発明の電動ロック装置を適用した場合について説明したが、可動部材をセ レクトレバーとするオートマチックトランスミッションのシフトロック装置等に本発明の電 動ロック装置を適用した場合にも同様の効果を得ることができる。
[0051] 上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、本発明はこれに限定され るものではなぐ各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換える ことができる。
産業上の利用の可能性
ロック部材の移動を小さな回転トルクの駆動源によって行うことができる電動ロック装 置を提供する。

Claims

請求の範囲
[1] 可動部材と、
駆動源の駆動により解錠方向及び施錠方向に回転するカム部材と、 前記カム部材の摺動面に当接するカム当接面を有するロック部材であって、前 記可動部材の移動を阻止するロック位置と前記可動部材の移動を許容するロック解 除位置との間で前記摺動面に追従して移動するものと、を備え、
前記摺動面のカムプロフィールは、前記ロック位置力 前記ロック解除位置 への前記ロック部材の移動に必要な前記カム部材の回転トルクが一定値以下になる ように設定された
電動ロック装置。
[2] 前記カムプロフィールは、
前記カム部材の一定の回転角度範囲に亘つて、前記回転トルクがほぼ一定値 になるように設定された
請求項 1記載の電動ロック装置。
[3] 前記カムプロフィールは、
前記カム部材の回転角度当たりにおける前記ロック部材の移動ストローク量と 、前記カム部材の回転中心力 前記カム部材と前記ロック部材との当接点である摺 動ポイントまでの半径長さと、前記カム部材の回転角度当たりにおける前記カム当接 面の摺動長さとを変数とする回転トルクの関係式に基づき、前記回転トルクを一定値 とした前記関係式を満たす前記変数の各値に基づいて設定された
請求項 2記載の電動ロック装置。
[4] 前記カムプロフィールは、
前記移動ストローク量を一定値とした前記関係式を満たす前記半径長さと前 記摺動長さの各候補値の内で、滑らかな連続面となる最適値を選択することにより設 定された
請求項 3記載の電動ロック装置。
[5] 前記カムプロフィールは、
前記ロック位置力 前記ロック解除位置までの前記ロック部材の移動領域内に 高負荷領域と低負荷領域とを有し、
前記高負荷領域では、前記回転トルクをほぼ一定値に設定され、 前記低負荷領域では、前記ロック部材の移動ストローク量を前記高負荷領域 よりも大きくなるように設定された
請求項 1記載の電動ロック装置。
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