JP4763573B2

JP4763573B2 - 電動ステアリングロック装置

Info

Publication number: JP4763573B2
Application number: JP2006292819A
Authority: JP
Inventors: 大輔谷岡; 秀樹野間
Original assignee: U-SHINLTD.
Current assignee: U-SHINLTD.
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP2008105646A; CN101168361A; CN101168361B

Description

本発明は、自動車等のステアリングをロックするための電動ステアリングロック装置に関するものである。

従来、盗難防止を目的として自動車等のステアリングをロックするために用いられる電動ステアリングロック装置は、ステアリング操作に伴って回動するステアリングシャフトの外周に係合凹部が設けられている。そして、運転者がキー等により自動車のエンジンの停止操作をすると、アクチュエータによって進退可能なロックボルトが進出して前記係合凹部に係合することにより、ステアリングシャフトの回動が規制されてステアリングがロックされる。一方、運転者がキーによりエンジンの始動操作をすると、前記係合凹部から前記ロックボルトが後退して係合解除されることにより、ステアリングシャフトの回動規制が解除されてステアリングがアンロックされる。そして、アンロック後にエンジンが始動される。

このような電動ステアリングロック装置は、制御手段であるマイコンが異常昇温することにより誤作動しても、走行中にロック作動を実行することを確実に防止する必要がある。また、万が一ロック状態になった場合には、迅速にアンロック状態とする必要がある。そのため、前記ロックボルトの位置をセンサによって確実に検出（把握）する必要がある。なお、このセンサは、アクチュエータの停止タイミングを検出し、アクチュエータの過剰作動を防止する役割もなす。

このようなステアリングロック装置に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。

特開２００６−３６１１０号公報

この特許文献には、ロックボルトの位置を検出するために、該ロックボルトまたはロックボルトに連動する部材であるロックストッパに磁石を配設し、磁気検出手段であるホールＩＣで磁石の磁気を検出することにより、ロックボルトの位置を検出する構成としている。

しかしながら、この特許文献の電動ステアリングロック装置では、走行時の振動に伴うガタツキや各部品の組付誤差等により、磁石とホールＩＣとの距離が離れると、磁気を検出することができず、ロックボルトの位置を検出できないという問題がある。

本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、磁石および磁気検出手段のガタツキや組付誤差を抑制し、確実にロックボルトの位置を検出可能な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ものである。

前記課題を解決するため、本発明の電動ステアリングロック装置は、ステアリングシャフトに係合するロック位置、および、その係合が解除されるアンロック位置の間を移動可能なロックボルトと、前記ロックボルトを移動させるアクチュエータと、前記アクチュエータの駆動力を前記ロックボルトに伝達して、該ロックボルトをロック位置およびアンロック位置の間で移動させる伝達機構と、前記ロックボルトの動作位置を検出する位置検出手段と、を備えた電動ステアリングロック装置において、前記位置検出手段は、磁石が固定された可動部材と、前記磁石の磁力を検出する磁気検出手段が配設された基板と、前記可動部材を基板に対して所定間隔をもって作動可能に保持するホルダーとを備え、前記ロックボルトまたは伝達機構の作動に前記可動部材を連動させて作動させる連動機構を設け、前記可動部材の磁石の磁気を前記磁気検出手段で検出することにより、前記可動部材および伝達機構を介して前記ロックボルトの動作位置を検出する構成としている。

この電動ステアリングロック装置では、前記可動部材は、前記基板に対する垂線方向を回転軸心としたリング状のもので、前記連動機構は、前記可動部材と同軸上で回転し前記伝達機構を構成する回転ギアに設けた操作部と、前記可動部材に設けられ前記操作部が当接する受部とを備えることが好ましい。

本発明の電動ステアリングロック装置では、磁石が固定された可動部材を、磁気検出手段が配設された基板に対して、ホルダーによって所定間隔をもって作動可能に保持するため、ロックボルトまたは伝達機構のガタツキに影響されることなく、磁気検出手段と磁石との間隔を一定に保つことができる。その結果、可動部材および伝達機構を介してロックボルトの位置を検出する精度を向上することができる。

また、可動部材をリング状にして回転させるように構成したため、可動部材の移動のスペースを小さくできる。その結果、電動ステアリングロック装置自体の小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１から図３は、本発明に係る実施形態の電動ステアリングロック装置（以下「ロック装置」と略する。）を示す。このロック装置は、図示しないステアリングの回動操作に伴って回動するステアリングシャフト１の周囲に配設され、エンジン等を始動または停止させるためのキー操作または始動ノブ操作に連動して動作するものである。なお、このステアリングシャフト１には、従来と同様に、周方向の所定位置に係合凹部２が形成されている。

本実施形態のロック装置は、一端開口のケース１０と、該ケース１０の開口を閉塞するカバー２３とを有し、前記ステアリングシャフト１の係合凹部２に位置するように固定されるケーシングを備えている。そして、このケーシングの内部には、前記係合凹部２に係合するロックボルト３２と、該ロックボルト３２の駆動手段であるアクチュエータ４４と、アクチュエータ４４の駆動力をロックボルト３２に伝達する伝達機構と、前記ロックボルト３２の動作位置を検出する位置検出機構とが収容されている。

前記ケース１０は、一端開口の受皿形状をなし、その開口端には、後述するカバー２３を位置決めするための係合段部１１が設けられている。このケース１０の一側には、半円状の保持部１２ａを有するブラケット１２と協働してステアリングシャフト１に外嵌する保持部１３が設けられている。このケース１０には、図２および図４に示すように、後述する回転ギア４７およびウォーム４６を配置するギア配設部１４と、電動モータ４５を配設するモータ配設部１５とが、隔壁を突設することにより区画して設けられている。ギア配設部１４は、その中心が保持部１３の中心に径方向に対応する位置に設けられている。そして、このギア配設部１４の中心には、凸状に突出する位置決め凸部１６が設けられ、この位置決め凸部１６を貫通するようにロックボルト３２を進退可能に挿通させる挿通孔１７が設けられている。また、位置決め凸部１６の周囲には、回転ギア４７の回動を規制するストッパ部１８が突設されている。さらに、図３に示すように、モータ配設部１５から貫通して配設される電動モータ４５の出力軸に当接し、回転時に該出力軸の撓みを防止する撓み防止部１４ａが設けられている。さらにまた、ケース１０には、その開口端と反対側の閉鎖面に、基板６５および保持部材５５をネジ止めして配設するための複数のボス１９が設けられるとともに、ギア配設部１４の反対側に位置する側壁には、コネクタ６７を露出させる切欠部２０が設けられている。なお、図４中符号２１はカバー２３をネジ止めして固定するためのネジ止め部である。また、符号２２は、ケース１０を車両に配設するためのブラケット部である。

前記カバー２３は、図２および図５に示すように、前記ケース１０の開口端を閉塞する一端開口の受皿形状をなし、その開口端には、係合段部１１に係合する係合部２４が設けられている。このカバー２３には、前記ギア配設部１４と対応して回転ギア４７の端部を位置決めする位置決め筒部２５が設けられている。この位置決め筒部２５は、その軸心がギア配設部１４の中心と一致するように設けられており、その先端縁に回転ギア４７の先端内周縁に係合する嵌合凸部２６が設けられている。また、位置決め筒部２５の内周面には、後述するカム部材３７の回転を阻止し、軸方向に進退させるためのガイド溝２７が、周方向に所定間隔（９０度）をもって設けられている。さらに、位置決め筒部２５の中心には、カム部材３７を介してロックボルト３２を挿通孔１７から進出するように付勢する付勢手段として図１に示すスプリング２８を挿通保持する保持筒部２９が設けられている。なお、切欠部２０と対応する位置には、閉塞状態でコネクタ６７を位置決めするための位置決め凸部３０が設けられている。また、ネジ止め部２１に対応する位置には同様にネジ止め部３１が設けられている。

前記ロックボルト３２は、図２および図６に示すように、前記挿通孔１７に挿通可能な四角柱形状のもので、その上端には、係合凹部２に挿入係止される係合凸部３３が設けられている。そして、後述するアクチュエータ４４および伝達機構によって、進出して係合凹部２に係合するロック位置、および、後退してその係合が解除されるアンロック位置の間を移動されるとともに、スプリング２８によってカム部材３７を介して進出方向に付勢されるものである。また、このロックボルト３２の下端には、後述するカム部材３７に挿入係止される装着凸部３４が設けられている。この装着凸部３４には、図１に示す係止ピン３５を挿入する係止孔３６が設けられている。

本実施形態のロックボルト３２は、前記係止ピン３５によって連結される別体のカム部材３７を備えている。このカム部材３７は、その下部がカバー２３の位置決め筒部２５内に配置され、上部が後述する回転ギア４７の内部に配置される略円柱状のものである。このカム部材３７の下端外周部には、位置決め筒部２５のガイド溝２７に挿通されるガイド凸部３８が周方向に所定間隔をもって突設されている。また、このカム部材３７の下端には、図１に示すように、保持筒部２９およびスプリング２８を収容する円形状のスプリング収容凹部３９が上向きに窪むように設けられている。さらに、カム部材３７の上端には、図６に示すように、ロックボルト３２の装着凸部３４を装着する矩形状の装着凹部４０が下向きに窪むように設けられるとともに、係止孔３６と一致する係止孔４１が貫通するように設けられている。そして、カム部材３７の外周部には、その軸心と同一となる回転ギア４７の回転軸心を中心として、略螺旋状をなすように旋回する略半円形状に窪んだカム溝４２が径方向に対向するように一対設けられている。このカム溝４２は、回転ギア４７の回転動力を該カム部材３７を介してロックボルト３２の直線運動に変換するものである。このカム溝４２は、一（下）端の所定領域がロックボルト３２によるステアリングシャフト１のロック領域として予め設定され、他（上）端の所定領域がロックボルト３２によるステアリングシャフト１のアンロック領域として予め設定されている。そして、このアンロック領域の境界部分には、カム溝４２内に位置するように上向きに突出する突部４３が設けられている。なお、このカム溝４２および突部４３については、後で更に詳細に説明する。

前記アクチュエータ４４は、ロックボルト３２を移動させるための動力源であり、モータ配設部１５に配設される電動モータ４５と、該電動モータ４５の出力軸に配設されたねじ歯車であるウォーム４６とからなる。前記電動モータ４５は、カム部材３７を進出させる正転作動と、カム部材３７を後退させる逆転作動とが可能なものが使用される。

前記伝達機構は、図１および図２に示すように、カム部材３７に設けた前記カム溝４２と、このカム部材３７を内部に進退可能に配設した状態でアクチュエータ４４によって回動される回転ギア４７と、該回転ギア４７に配設され前記カム部材３７を移動させるカムフォロワ５４とを備えている。

前記回転ギア４７は、図２および図７に示すように、外周部にウォーム４６の歯と噛み合う複数のはす歯を形成したウォームホイール部４８を備えている。このウォームホイール部４８は、ケース１０のギア配設部１４より若干小さい外径をなす。また、このウォームホイール部４８の内部には、その回転軸心と同軸でロックボルト３２を連結したカム部材３７より若干大きい直径の内筒４９が一体成形されている。そして、この回転ギア４７の一端であるウォームホイール部４８の端部と、他端である内筒４９の端部との間の寸法（即ち、回転ギア４７の全高）は、組付状態のケース１０のギア配設部１４の底とカバー２３の位置決め筒部２５の先端との間の寸法より、若干大きく形成されている。内筒４９は、その内部にカム部材３７を回転軸心に沿って移動可能に収容するもので、その内径がケース１０の位置決め凸部１６の外径より若干大きく、外径がカバー２３の位置決め筒部２５の外径と略同一に形成されている。そして、この内筒４９の一（下）端開口の内周縁には、位置決め筒部２５の嵌合凸部２６に外嵌する嵌合凹部５０が設けられている。また、この内筒４９の一端内周面には、開口縁から軸方向に沿って延びる略半円形状に窪んだ縦溝５１が、径方向に対向するように一対設けられている。なお、この内筒４９の他端縁には、ケース１０のストッパ部１８に当接することにより回動が規制される当接部（図示せず）が突設されている。さらに、ウォームホイール部４８の下端（図７では上端）面内周縁には、該回転ギア４７をケース１０に組み付けた状態に維持するための保持段部５２が設けられ、この保持段部５２の所定領域に、後述する可動部材６１を連動して回動させるための操作部５３が更に設けられている。なお、この操作部５３については、後で更に詳細に説明する。

前記カムフォロワ５４は、球状のスチールボールからなり、図２に示すように、回転ギア４７の縦溝５１に配設される。そして、この縦溝５１から突出した部分が、カム部材３７のカム溝４２に嵌められた状態で、回転ギア４７が回動されると、縦溝５１が周方向の回転されることにより、回転不可能に規制されたカム部材３７のカム溝４２に沿って摺動し、該カム部材３７を介してロックボルト３２を、回転ギア４７の回転軸心に沿って進退させる。

前記電動モータ４５および回転ギア４７は、保持部材５５によってケース１０に組み付けた状態に保持される。この保持部材５５は、図２および図８に示すように、ケース１０のギア配設部１４を覆う第１閉塞部５６とモータ配設部１５を覆う第２閉塞部５７とを備えている。第１閉塞部５６は、回転ギア４７の保持段部５２より若干大きい内径の貫通孔５８を備えるとともに、一面（図８の下面）に、ケース１０のギア配設部１４を囲繞する隔壁の内面に嵌合される枠部５９が突設されている。また、第１閉塞部５６において、アクチュエータ４４のウォーム４６に対応する位置には円弧状の膨出部６０が設けられている。第２閉塞部５７は、電動モータ４５においてケース１０の底と反対側の面を覆う形状のものである。なお、この保持部材５５は、ケース１０のボス１９にネジ止めにより固定される。

前記位置検出機構は、図１および図２に示すように、回転ギア４７に連動される可動部材６１と、該可動部材６１の動作位置を検出する磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃを実装した基板６５とを備え、可動部材６１の回転位置を検出することにより、該可動部材６１、回転ギア４７およびカム部材３７を介してロックボルト３２の動作位置を検出するためのものである。

前記可動部材６１は、図２および図９に示すように、回転ギア４７の内筒４９に外嵌され、後述する基板６５に対する垂線方向である該回転ギア４７の回転軸心と同軸で回転可能なリング状のものである。この可動部材６１には、カバー２３の側に配置される一面（図９中上面）に、略Ｃ字形状をなす磁石６２が固定される配設凹部６３が設けられている。また、反対側の面には、回転ギア４７の操作部５３に当接する受部６４が設けられている。なお、磁石６２および受部６４については、後で更に詳細に説明する。

前記基板６５は、図１および図２に示すように、コネクタ６７、磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃ、および、制御手段であるマイコン６９が実装され、これらが周知のパターン回路で接続されたものである。この基板６５には、図１および図２に示すように、回転ギア４７の内筒４９と対応する位置に、該内筒４９の外径より大きい内径の貫通孔６６が設けられている。なお、この基板６５は、電動モータ４５とはリード線を介して電気的に接続されている。

前記コネクタ６７は、図示しない相手方コネクタが接続されることにより、自動車から電動モータ４５等を動作させるための電力や、電動モータ４５をロック作動またはアンロック作動させるための制御信号を入力するとともに、位置検出機構によって検出したロックボルト３２の動作位置の検出信号を外部に出力するためのものである。

前記磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃは、磁気検出手段である従来と同様のホールＩＣからなり、可動部材に配設した磁石６２の磁力を検出した状態ではＬｏｗ信号を出力し、磁力を検出しない状態ではＨｉ信号を出力するものである。なお、各磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃの配設位置については、後で更に詳細に説明する。また、磁気センサ６８Ａ〜６８ＣはホールＩＣに限られず、ＭＲ素子や磁気抵抗素子等を使用してもよい。

前記マイコン６９は、内蔵した記憶手段であるＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、電動モータ４５を正転および逆転制御することにより、ロックボルト３２をロック作動およびアンロック作動させるものである。この際、磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃの検出状態に基づいて、可動部材６１の動作位置を検出する位置判断手段の役割をなす。また、各磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃの検出状態に基づいて、いずれかの磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃの故障の有無を検出する故障判断手段の役割をなす。

なお、前記可動部材６１は、図２および図１０に示すように、ホルダー７０によって基板６５に対して所定間隔をもって作動（回動）可能に保持されている。このホルダー７０は、基板６５に接触するように配置されるベース７１を備えている。このベース７１には、回転ギア４７の内筒４９より僅かに大きく、基板６５の貫通孔６６および可動部材６１の内径より小さい貫通孔が設けられ、この貫通孔の内周縁より上下に突出するように筒部７３が設けられている。ベース７１と筒部７３との境界部分において、基板６５と反対側に位置する非接触面の側には、可動部材６１を載置した状態で回動させることに伴う摩擦抵抗を低減するとともに、可動部材６１と基板６５との間隔を所定の間隔に設定するための膨出部７４が設けられている。また、非接触面側に位置する筒部７３の端部には、可動部材６１の内周面を貫通してケース１０の側で該可動部材６１に係止し、該可動部材６１を回動可能に保持するための保持爪部７５が設けられている。さらに、接触面側に位置する筒部７３の端部には、基板６５の貫通孔６６を貫通してカバー２３の側で該基板６５に係止する係止爪部７６が設けられている。

次に、カム部材３７のカム溝４２の具体的な構成について説明する。

前記カム溝４２は、図１１の展開図に示すように、下端から上向きに緩勾配の傾斜角度（水平線とのなす角が約５度）で延びる第１延設部４２ａと、該第１延設部４２ａの端から該第１延設部４２ａより急勾配の傾斜角度（水平線とのなす角が約４３度）で延びる第２延設部４２ｂと、該第２延設部４２ｂの端から水平方向に延びる第３延設部４２ｃとを備えている。このカム溝４２は、下端（左）側がロックボルト３２によるロック位置、上端（右）側がロックボルト３２によるアンロック位置を構成する。具体的には、回転ギア４７の縦溝５１に沿ってカムフォロワ５４が上下動しない状態において、該カムフォロワ５４がカム溝４２の下側に位置すると、カム部材３７が図２（Ａ）に示すように上向きに移動したロック状態となり、カムフォロワ５４がカム溝４２の上側に位置すると、カム部材３７が図２（Ｂ）に示すように下向きに移動したアンロック状態となる。なお、図１１において、カム溝４２に対して実線で示したカムフォロワ５４の摺動位置（高さ）が、ロックボルト３２の係合凸部３３の先端がステアリングシャフト１の係合凹部２の開口端に位置した状態である。

即ち、本実施形態では、ロックボルト３２の係合凸部３３がステアリングシャフト１の係合凹部２内に進入している状態を緩勾配の第１延設部４２ａで進退させ、係合凸部３３が係合凹部２から離脱した状態を急勾配の第２延設部４２ｂで進退させる構成としている。ここで、ロックボルト３２の進退動作において、係合凸部３３が係合凹部２内に進入すると、それらの間には摩擦抵抗が生じる。そのため、係合凸部３３が係合凹部２内に進入した状態では、係合代が徐々に増減するように進退させ、係合凸部３３が係合凹部２から離脱した状態では迅速に進退させて、電動モータ４５に加わる負荷を低減できるように構成している。

一方、図１１において、カム溝４２の下端にカムフォロワ５４が位置している状態は、回転ギア４７の当接部がケース１０のストッパ部１８の一端に当接する位置であり、カム溝４２の上端にカムフォロワ５４が位置している状態が、当接部がストッパ部１８の他端に当接する位置である。言い換えれば、本実施形態では、当接部およびストッパ部１８の周方向の寸法設定により、回転ギア４７が３６０度未満（本実施形態では約２５０度）の所定範囲（以下「回動範囲」と称する。）のみ、正転および逆転できるように構成している。

このようなカム溝４２において、ロックボルト３２によってステアリングシャフト１がロック状態であると認定できる領域は、走行中の振動等による位置ズレは勿論、ロックボルト３２およびステアリングシャフト１の剛性を考慮して、確実にロック状態を維持できる高さ（係合代）に設定する必要がある。また、アンロック状態であると認定できる領域は、走行中の振動等による位置ズレを考慮して、確実に係合凸部３３が係合凹部２に進入しない高さ（後退量）に設定する必要がある。

そのため、本実施形態では、前記条件に加え、電動モータ４５の動作を停止した後の惰性動作を含めて、停止後に回転ギア４７の当接部がケース１０のストッパ部１８に当接しない最低範囲を、ロック領域として設定している。また、前記条件を満足できる高さまで第２延設部４２ｂを延ばし、電動モータ４５の動作を停止した後の惰性動作を含めて、停止後に回転ギア４７の当接部がケース１０のストッパ部１８に当接しない最低範囲に前記第３延設部４２ｃを設け、この第３延設部４２ｃ内をアンロック領域として設定している。さらに、アンロック領域の始点位置である第２および第３延設部４２ｂ，４２ｃとの境界部分に、カム溝４２内でのカムフォロワ５４の摺動を阻止する移動阻止手段である前記突部４３を形成している。なお、この第３延設部４２ｃは、前記突部４３を設ける構成により、他の延設部４２ａ，４２ｂより縦方向の幅が大きくなるように構成している。また、この突部４３によりカムフォロワ５４は、スプリング２８によってロック側に進出するように付勢されたカム部材３７において、走行中の振動では突部４３を乗り越えてアンロック位置からロック位置の側へは摺動できず、電動モータ４５の駆動力が加わることにより、突部４３を乗り越えてアンロック位置からロック位置の側へ摺動できる構成とすることができる。

次に、回転ギア４７の操作部５３および可動部材６１の受部６４について具体的に説明する。

これら操作部５３および受部６４は、回転ギア４７に連動させて可動部材６１を動作させるための連動機構を構成するものである。これらは、図３に示すように、互いの一端を当接させた状態で合わせて略Ｃ字形状をなし、互いの他端の間に所定間隔の遊びＰ（本実施形態では約１８度）が形成されるように、それぞれ同一点を中心とした円環の一部からなる円弧形状に形成されている。これにより、電動モータ４５を動作させると、回転ギア４７が回転し、その遊びＰの距離だけ回転するのに要する遅延時間をもって、可動部材６１が連動して回転する構成としている。

次に、可動部材６１に配設する磁石６２と基板６５に配設する磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃについて具体的に説明する。

まず、本実施形態では、図１１に示すように、メインの第１の磁気センサ６８Ａにより、可動部材６１、回転ギア４７およびカム部材３７を介してロックボルト３２の動作位置、即ち、ロック領域内に移動しているか、アンロック領域内に移動しているかの両方を検出する。また、サブの第２の磁気センサ６８Ｂにより、ロックボルト３２の係合凸部３３が、ステアリングシャフト１の係合凹部２の開口端から完全に離脱した状態であるか否かを検出する。さらに、第２サブの第３の磁気センサ６８Ｃにより、ロックボルト３２がアンロック領域内に移動しているか否かを検出する。これにより、磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃのいずれか１つが故障しても、他の２つで確実にロックボルト３２がアンロック領域の側に移動しているか否かを検出できるように構成している。なお、磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃにより、ロックボルト３２がロック領域の側に移動しているか否かを検出できるように構成してもよい。しかし、自動車の走行に係る安全を第１に考えると、ロックボルト３２がアンロック領域内に位置している状態が最も安全であり、他の領域では安全を確実に確保できるとはいえないため、本実施形態ではアンロック側を検出するように構成している。

そして、操作部５３および受部６４の間に遊びＰが存在しない場合には、磁石６２を含む可動部材６１は、回転ギア４７の回動範囲と同一範囲で回動する。この条件で第１の磁気センサ６８Ａによって、ロックボルトがロック領域内およびアンロック領域内のいずれに位置するかを検出するには、まず、回転ギア４７がロック側の端部に位置した状態で、磁石６２は、一端６２ａが第１の磁気センサ６８Ａからロック領域の範囲分更にロック側に延びるように設定する（図１２（Ａ）参照）。これにより、可動部材６１がアンロック側に回動し、磁石６２の一端６２ａが第１の磁気センサ６８Ａを越えた時点が、ロック領域の境界であるロック判断位置となる。同様に、回転ギア４７がアンロック側の端部に位置した状態で、磁石６２は、他端６２ｂが第１の磁気センサ６８Ａからアンロック領域の範囲分更にアンロック側に延びるように設定する（図１３（Ａ）参照）。これにより、可動部材６１がロック側に回動し、磁石６２の他端６２ｂが第１の磁気センサ６８Ａを越えた時点が、アンロック領域の境界であるアンロック判断位置となる。そのため、このような設定位置になるように、可動部材６１には、一端６２ａから他端６２ｂまで延びるＣ字形状の磁石６２を配設する。

ついで、回転ギア４７がロック側からアンロック側へ移動するときに、磁石６２の磁界に伴う検出誤差範囲が全てアンロック領域内に位置するように、遅延時間を設定する。そして、その遅延時間に相当する遊びＰを、操作部５３および受部６４の間に形成する。

その結果、回転ギア４７がアンロック回転（作動）した際に、第１の磁気センサ６８Ａによって回転ギア４７がアンロック領域（位置）まで回転したことを検出する第１アンロック検出位置が設定される。同様に、回転ギア４７がロック回転した際に、第１の磁気センサ６８Ａによって回転ギア４７がアンロック領域から離脱したことを検出する第２アンロック検出位置が設定される。そして、この第２アンロック検出位置は、第１アンロック検出位置よりロック側に位置するように設定される。本実施形態では、アンロック領域の境界であるアンロック判断位置を基準として、第１アンロック検出位置はアンロック側に位置し、第２アンロック検出位置はロック側に位置するように設定される。そして、前記突部４３は、第１アンロック検出位置と第２アンロック検出位置との間に位置する。

また、回転ギア４７がロック回転した際に、第１の磁気センサ６８Ａによって回転ギア４７がロック領域まで回転したことを検出する第１ロック検出位置が設定される。同様に、回転ギア４７がアンロック回転した際に、第１の磁気センサ６８Ａによって回転ギア４７がロック領域から離脱したことを検出する第２ロック検出位置が設定される。そして、この第２ロック検出位置は、第１ロック検出位置よりアンロック側に位置するように設定される。本実施形態では、ロック領域の境界であるロック判断位置を基準として、第１ロック検出位置はロック側に位置し、第２ロック検出位置はアンロック側に位置するように設定される。

一方、カムフォロワ５４が第１および第２延設部４２ａ，４２ｂの境界部分に摺動した位置は、係合凸部３３が係合凹部２に進入しているか否かを判断でき、全く進入していない比較的安全といえる状態を判断するための準アンロック判断位置である。また、遊びＰによる検出遅延時間を設けた可動部材６１では、ロック側からアンロック側へ回動するときの検出位置が、アンロック側からロック側へ回動するときの検出位置より、アンロック側へ位置する。

そのため、第２の磁気センサ６８Ｂは、アンロック側からロック側へ回動するときの第３検出位置が、検出誤差範囲を含めて前記準アンロック判断位置を基準としてアンロック側に位置するように設定している。これにより、第２の磁気センサ６８Ｂによって、ロックボルト３２が略安全といえる位置まで作動しているのか否かを判断できるように構成している。

また、第３の磁気センサ６８Ｃは、第１の磁気センサ６８Ａとは異なる位置で、ロックボルト３２がアンロック領域内に位置しているか否かを検出できる構成としている。そして、遊びＰによる検出遅延時間を有する可動部材６１に対して、ロック側からアンロック側へ回動するときの検出位置が、検出誤差範囲を含めて前記アンロック判断位置を基準としてアンロック側に位置するように設定している。また、アンロック側からロック側へ回動するときの検出位置が、検出誤差範囲を含めて前記アンロック判断位置を基準としてロック側に位置するように設定している。これにより、第１の磁気センサ６８Ａが故障した場合でも、確実に安全であるといえるアンロック領域にロックボルト３２が位置していることを確実に検出することができる。

次に、前記ロック装置のアンロック作動およびロック作動について説明する。

前記ロックボルト３２をロック状態からアンロック状態にするには、図２（Ａ）に示すロック状態で、電動モータ４５が正転駆動される。そうすると、図３に示すように、ウォーム４６を介して回転ギア４７が反時計回りに回動され、カム溝４２の下端近傍に位置していたカムフォロワ５４がカム溝４２内を摺動または回転しながら移動する。しかし、カムフォロワ５４は、回転ギア４７の縦溝５１内に位置していて周方向には移動できないので、回転ギア４７の回転によってロックボルト３２が後退方向に移動し始める。

この際、カムフォロワ５４がカム溝４２の第１延設部４２ａに沿って移動するときには、ロックボルト３２は、ロック位置から比較的ゆっくりと後退する。これにより、ロックボルト３２の係合凸部３３がステアリングシャフト１の係合凹部２から引き抜かれるときの引き抜き荷重を大きくすることができる。そのため、ステアリングシャフト１に据え切りトルクが加わっており、係合凹部２の内面が係合凸部３３の外面に圧接している状態でもロックボルト３２を確実に引き抜くことができる。また、引き抜き荷重増大のための減速ギア等を廃止できるとともに、電動モータ４５を小型化することができる。その結果、ロック装置全体の小型化を図ることができる。

引き続き、回転ギア４７の回転にしたがってカムフォロワ５４がカム溝４２の第２延設部４２ｂに沿って移動するときは、ロックボルト３２は比較的速く後退する。このように、ステアリングシャフト１の係合凹部２から先端が引き抜かれた後はロックボルト３２の動作を速くすることで、電動モータ４５の作動時間を短くできる。さらに、ステアリングのロックを解除した後のエンジン始動までの時間を短くすることもでき、ユーザの利便性を向上することができる。

このようにして、ロックボルト３２がロック位置からアンロック位置に移動することで、ステアリングシャフト１の係合凹部２に対するロックボルト３２の係合凸部３３の係合が解除される。その結果、ステアリングシャフト１の回動規制が解除され、図２（Ｂ）に示すアンロック状態になる。

逆に、ロックボルト３２をアンロック状態からロック状態にするには、アンロック状態で、電動モータ４５が逆転駆動される。そうすると、図３に示すように、ウォーム４６を介して回転ギア４７が時計回りに回転され、カムフォロワ５４がカム溝４２内に沿って移動する。この際、第３延設部４２ｃの端部にカムフォロワ５４が位置すると、突部４３に当接して移動を妨げる。しかし、電動モータ４５による回転ギア４７の回転駆動力によって、スプリング２８の付勢力に抗してカム部材３７を軸方向下向きに移動させて、カムフォロワ５４が突部４３を乗り越えて、第２延設部４２ｂの側に進入する。

その後、ロックボルト３２がスプリング２８の付勢力も伴って図２（Ｂ）に示すアンロック位置から図２（Ａ）に示すロック位置まで進出する。これにより、ロックボルト３２の係合凸部３３がステアリングシャフト１の係合凹部２内に進入して係合し、ステアリングシャフト１は回動規制されてロック状態になる。

この際、ステアリングシャフト１の係合凹部２がロックボルト３２の係合凸部３３と一致していない場合が多い。この場合には、ロックボルト３２を係合凹部２に進入できないため、図２（Ａ）に示すロック状態とすることはできない。しかし、回転ギア４７を回動させることによるカムフォロワ５４とカム溝４２との摺動は、前記と同様に行われ、カムフォロワ５４が縦溝５１に沿って下向きに移動する点でのみ相違する。そして、この状態でステアリングシャフト１が回転され、ロックボルト３２に係合凹部２が一致すると、スプリング２８の付勢力によって図２（Ａ）に示すロック状態とすることができる。

次に、前記ロック作動およびアンロック作動に伴う回転ギア４７と可動部材６１との連動、および、可動部材６１による磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃのオン、オフ動作について説明する。

図１２（Ａ）に示すように、カム溝４２の下端にカムフォロワ５４が位置するロック状態では、第１から第３の磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃの全てオン状態をなす。そして、マイコン６９がアンロック作動させ、電動モータ４５を正転駆動させて回転ギア４７を反時計回りに回転させると、図１２（Ｂ）に示すように、回転ギア４７が遊びＰ分回動して、操作部５３が可動部材６１の受部６４に当接する。この状態では、第１から第３の磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃは、全てオン状態を維持する。

ついで、回転ギア４７が更に反時計回りに回転すると、操作部５３が受部６４を押圧することにより、可動部材６１が回転ギア４７に連動して反時計回りに回転する。そして、図１２（Ｃ）に示すように、可動部材６１に配設した磁石６２の一端６２ａが第１の磁気センサ６８Ａを越えると、第１の磁気センサ６８Ａは磁気を検出できなくなるためオフ状態になる。なお、第２および第３の磁気センサ６８Ｂ，６８Ｃはオン状態を維持する。

ついで、可動部材６１の連動に従って、図１２（Ｄ）に示すように、続いて磁石６２の一端６２ａが第２の磁気センサ６８Ｂを越えると、第２の磁気センサ６８Ｂは磁気を検出できなくなるためオフ状態になる。なお、他の第１の磁気センサ６８Ａはオフ状態を維持し、第３の磁気センサ６８Ｃはオン状態を維持する。

ついで、可動部材６１の連動に従って、図１２（Ｅ）に示すように、続いて磁石６２の一端６２ａが第３の磁気センサ６８Ｃを越え、略同時に磁石６２の他端６２ｂが第１の磁気センサ６８Ａを越える。これにより、第３の磁気センサ６８Ｃは磁気を検出できなくなるためオフ状態になり、第１の磁気センサ６８Ａは再び磁気を検出することによりオン状態になる。なお、他の第２の磁気センサ６８Ｂはオフ状態を維持する。

そして、マイコン６９は、この図１２（Ｅ）の状態を磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃを介して検出することにより、カムフォロワ５４がアンロック領域に至り、回転ギア４７およびカム部材３７を介してロックボルト３２がアンロック状態になったと判断し、電動モータ４５を停止させる。なお、回転ギア４７および可動部材６１は、惰性動作により、図１２（Ｆ）に示すように回転する。なお、この状態では、第１の磁気センサ６８Ａはオン状態を維持し、第２および第３の磁気センサ６８Ｂ，６８Ｃはオフ状態を維持する。

一方、図１２（Ｆ）と同一である図１３（Ａ）に示すアンロック状態で、マイコン６９が電動モータ４５を逆転駆動させ、回転ギア４７を時計回りに回転させると、図１３（Ｂ）に示すように、回転ギア４７の操作部５３と可動部材６１の受部６４の逆側に形成された遊びＰ分、回転ギア４７が回動して、操作部５３が受部６４に当接する。この状態では、第１の磁気センサ６８Ａはオン状態を維持し、第２および第３の磁気センサ６８Ｂ，６８Ｃはオフ状態を維持する。

ついで、回転ギア４７が更に時計回りに回転すると、操作部５３が受部６４を押圧することにより、可動部材６１が回転ギア４７に連動して時計回りに回転する。そして、図１３（Ｃ）に示すように、可動部材６１に配設した磁石６２の他端６２ｂが第１の磁気センサ６８Ａを越え、略同時に磁石６２の一端６２ａが第３の磁気センサ６８Ｃを越える。これにより、第１の磁気センサ６８Ａはオフ状態になり、第３の磁気センサ６８Ｃはオン状態になる。なお、他の第２の磁気センサ６８Ｂはオフ状態を維持する。

ついで、可動部材６１の連動に従って、図１３（Ｄ）に示すように、続いて磁石６２の一端６２ａが第２の磁気センサ６８Ｂを越えると、第２の磁気センサ６８Ｂはオン状態になる。なお、他の第１の磁気センサ６８Ａはオフ状態を維持し、第３の磁気センサ６８Ｃはオン状態を維持する。

ついで、可動部材６１の連動に従って、図１３（Ｅ）に示すように、続いて磁石６２の一端６２ａが第１の磁気センサ６８Ａを越え、第１の磁気センサ６８Ａが再びオン状態になる。なお、他の第２および第３の磁気センサ６８Ｂ，６８Ｃはオン状態を維持する。

そして、マイコン６９は、この図１２（Ｅ）の状態を磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃを介して検出することにより、カムフォロワ５４がロック領域に至り、回転ギア４７およびカム部材３７を介してロックボルト３２がロック状態になったと判断し、電動モータ４５を停止させる。なお、回転ギア４７および可動部材６１は、惰性動作により、図１３（Ｆ）に示すように回転する。なお、この状態では、第１から第３の磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃは全てオン状態を維持する。

因みに、第１の磁気センサ６８Ａを除く他の磁気センサ６８Ｂ，６８Ｃのいずれかが故障した場合には、第１の磁気センサ６８Ａの検出に基づいて制御を継続することにより、安全性は十分に確保できる。一方、第１の磁気センサ６８Ａが故障した場合には、第３の磁気センサ６８Ｃにより、ロックボルト３２がアンロック領域まで後退しているか否かを判断できるとともに、第２の磁気センサ６８Ｂにより、ロックボルト３２の係合凸部３３がステアリングシャフト１の係合凹部２内に進入しているか否かを判断できる。

本発明の電動ステアリングロック装置では、磁石６２が固定された可動部材６１を、磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃが配設された基板６５に対して、ホルダー７０によって所定間隔をもって作動可能に保持するため、ロックボルト３２または伝達機構のガタツキに影響されることなく、磁気センサ６８Ａ〜６８Ｃと磁石６２との間隔を一定に保つことができる。その結果、可動部材６１、回転ギア４７およびカム部材３７を介してロックボルト３２の位置を検出する精度を向上することができる。また、可動部材６１をリング状にして回転させるように構成したため、可動部材６１の移動のスペースを小さくできる。その結果、電動ステアリングロック装置自体の小型化を図ることができる。

また、アンロック状態を検出する第２アンロック検出位置を第１アンロック検出位置に対してロック側に位置させているため、アンロック位置からロック位置の側に移動する場合の検出領域を広く設定できる。その結果、走行中の振動等によって回転ギア４７または可動部材６１が多少移動しても、位置検出手段によってアンロック状態から逸脱したと誤判断することはない。その結果、誤動作によって故障判定機能や警報機能が動作することを確実に防止できる。

しかも、本実施形態では、第１アンロック検出位置と第２アンロック検出位置との間に位置するように移動阻止手段として突部４３を設けているため、走行中に振動が加わっても回転ギア４７はアンロック位置に保持される。よって、一度、第１アンロック検出位置を通過することによりアンロック状態に切り替わった第１の磁気センサ６８Ａは、回転ギア４７がアンロック領域にある状態では、アンロック領域から離脱した状態に切り替わることはない。そのため、センサ出力の信頼性を向上できる。

なお、本発明の電動ステアリングロック装置は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

本発明の実施形態に係る電動ステアリングロック装置を示す分解斜視図である。（Ａ）はロック状態を示す要部断面図、（Ｂ）はアンロック状態を示す要部断面図である。カバーを外した状態を示す要部底面図である。ケースの斜視図である。カバーの斜視図である。ロックボルトとカム部材の分解斜視図である。回転ギアの斜視図である。保持部材の斜視図である。可動部材の斜視図である。ホルダーの斜視図である。カム部材のカム溝と各磁気センサの切り替わりとの関係を示すタイムチャートである。（Ａ）〜（Ｆ）はロック状態からアンロック作動した場合の遷移を示す概略図である。（Ａ）〜（Ｆ）はアンロック状態からロック作動した場合の遷移を示す概略図である。

符号の説明

１…ステアリングシャフト
２…係合凹部
１０…ケース
２３…カバー
３２…ロックボルト
３３…係合凸部
３７…カム部材
４２…カム溝（伝達機構）
４３…突部
４４…アクチュエータ
４５…電動モータ
４６…ウォーム
４７…回転ギア（伝達機構）
４８…ウォームホイール部
５１…縦溝
５３…操作部
５４…カムフォロワ（伝達機構）
６１…可動部材
６２…磁石
６４…受部
６５…基板
６８Ａ〜６８Ｃ…磁気センサ（磁気検出手段）
６９…マイコン（制御手段）
７０…ホルダー

Claims

ステアリングシャフトに係合するロック位置、および、その係合が解除されるアンロック位置の間を移動可能なロックボルトと、
前記ロックボルトを移動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動力を前記ロックボルトに伝達して、該ロックボルトをロック位置およびアンロック位置の間で移動させる伝達機構と、
前記ロックボルトの動作位置を検出する位置検出手段と、
を備えた電動ステアリングロック装置において、
前記位置検出手段は、磁石が固定された可動部材と、前記磁石の磁力を検出する磁気検出手段が配設された基板と、前記可動部材を基板に対して所定間隔をもって作動可能に保持するホルダーとを備え、
前記ロックボルトまたは伝達機構の作動に前記可動部材を連動させて作動させる連動機構を設け、
前記可動部材の磁石の磁気を前記磁気検出手段で検出することにより、前記可動部材および伝達機構を介して前記ロックボルトの動作位置を検出するようにしたことを特徴とする電動ステアリングロック装置。
前記可動部材は、前記基板に対する垂線方向を回転軸心としたリング状のもので、
前記連動機構は、前記可動部材と同軸上で回転し前記伝達機構を構成する回転ギアに設けた操作部と、前記可動部材に設けられ前記操作部が当接する受部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の電動ステアリングロック装置。