JP4763578B2 - 電動ステアリングロック装置 - Google Patents

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、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ため、ロックボルトの動作位置を確実に検出する必要がある。そのため、この電動ステアリングロック装置には、ロックボルトまたはロックボルトにアクチュエータの駆動力を伝達する伝達機構にスイッチ素子を配設し、該スイッチ素子のオン、オフ信号により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２００６−６２５０６号公報

この特許文献には、伝達機構である出力ギアの１箇所にカム部を設け、このカム部の周囲に一対のリミットスイッチを合成樹脂製のスイッチホルダおよびビス等を介して取り付けたロック装置が記載されている。そして、ロックボルトを連動させる出力ギアが回転すると、前記カム部が一対のスイッチをオン、オフすることにより、該出力ギアを介してロックボルトの動作位置を検出する構成としている。

しかしながら、このロック装置は、ロックボルトの動作位置を検出するために、一対のスイッチしか配設していないため、ロックボルトの動作位置を検出できる状況が制限されるという問題がある。この問題は、３以上のスイッチを配設することにより解消できるが、３以上の複数のスイッチをロック装置に実装すると、その配設スペースが必要になるため、ロック装置自体が大型化するという問題がある。

本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、大型化することなく、複数のスイッチ素子を実装可能とし、ロックボルトの動作位置を正確に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複数のスイッチ素子と、を備えた電動ステアリングロック装置において、前記伝達機構は、前記ロックボルトを連動させる回転ギアを有し、該回転ギアに、前記スイッチ素子をオン、オフするためのスイッチカム部を設け、前記スイッチカム部の中間位置に、前記回転ギアの回転軸心に対して直交方向に延びる基板を配設し、該基板の表裏両面に前記スイッチ素子を配設した構成としている。

このステアリングロック装置では、前記スイッチカム部は、前記基板の表面に配設したスイッチ素子をオン、オフする第１カム部と、前記基板の裏面に配設したスイッチ素子をオン、オフする第２カム部とを備え、これらカム部を、前記回転ギアの回転軸心に沿って異なる位置に設けることが好ましい。

本発明のステアリングロック装置では、回転ギアのスイッチカム部の中間位置に基板を配設し、この基板の表裏両面にスイッチ素子を配設するため、限られた配設スペースであっても２以上のスイッチ素子を配設することができる。その結果、ロックボルトの動作位置を検出可能な状況を増減でき、安全かつ正確な制御が可能になる。

また、スイッチカム部を異なる第１カム部と第２カム部とで構成し、第１カム部で第１のスイッチ素子をオン、オフ操作するとともに、第２カム部で異なる第２のスイッチ素子をオン、オフ操作するため、第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とは、全く無関係な独立した状況を検出できる。そのため、安全かつ正確な制御を行うための設計の自由度を広げることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１（Ａ），（Ｂ）から図３（Ａ），（Ｂ）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には、従来と同様に、周方向の所定位置に係合凹部が形成されている。

本実施形態のロック装置は、一端開口のケース１０およびカバー２１を有し、前記ステアリングシャフトの係合凹部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、前記係合凹部に係合するロックボルト３４と、該ロックボルト３４の駆動手段であるアクチュエータ４６と、アクチュエータ４６の駆動力をロックボルト３４に伝達する伝達機構と、前記ロックボルト３４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。

具体的には、前記ケース１０は、図１および図２に示すように、略半分の領域に基板６３を配設するための矩形状の凹部１１が形成されている。この凹部１１には、後述するカバー２１をネジ止め固定するためのボス１２が突設されている。また、ケース１０には、凹部１１の反対側の領域に矩形状をなす伝達機構配設部１３が設けられている。この伝達機構配設部１３は、凹部１１の開口端より端面が突出する厚肉のもので、その略中央部分には、円形状に窪んだ位置決め凹部１４が設けられている。この位置決め凹部１４には、同一軸心の円形状をなす位置決め部１５が、位置決め凹部１４の開口端より更に突出するように設けられている。そして、位置決め凹部１４の内周面と位置決め部１５の外周面との間には、略Ｃ字形状をなすように凹状に窪んだ摺動溝１６が形成されている。また、このケース１０において、外面側となる前記位置決め部１５の反側面には、矩形状をなすように外向きに突出する突出部１７が設けられている。そして、位置決め部１５の軸心には、ロックボルト３４を進退可能に挿通させる挿通孔１８が突出部１７を貫通するように設けられている。さらに、位置決め部１５の突出端部には、円形状に窪んだ位置決め段部１９が設けられている。なお、凹部１１を設けた側の側壁には、コネクタ６６を位置決めするための突片部２０が設けられている。

前記カバー２１は、図１および図４に示すように、後述する回転ギア４９およびウォーム４８を配置するギア配設部２２と、電動モータ４７を配設するモータ配設部２３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２２は、その中心がケース１０との組付状態で伝達機構配設部１３と同一軸心に位置するもので、その中央には略円形状をなすように外向きに膨出する膨出部２４が設けられている。この膨出部２４の円形状をなす内部空間は、後述するカム部材３８が配置されるもので、その内周面には、カム部材３８の回転を阻止し、軸方向に進退させるためのガイド溝２５が、周方向に所定間隔（９０度）をもって設けられている。また、膨出部２４の中心には、カム部材３８の内部でロックボルト３４を直接付勢する付勢手段として図１に示すスプリング２６を挿通保持する保持部２７が設けられている。さらに、カバー２１において、膨出部２４の開口縁の周囲には、膨出部２４と同一軸心で円筒状に突出する位置決め凸部２８が設けられている。この位置決め凸部２８の内周面下部には、回転ギア４９の回動を規制する第１ストッパ部２９が設けられている。また、この位置決め凸部２８の開口端外周部には、段状をなすように係合溝部３０が設けられている。この係合溝部３０は、平面視で略Ｃ字形状をなす予め設定された領域に設けられ、その両端間の切り欠かれていない部分は、回転ギア４９の回動を規制する第２ストッパ部３１を構成する。また、カバー２１には、ケース１０との組付状態でボス１２に対応するネジ止め部３２が設けられ、このネジ止め部３２とボス１２とで挟持されることによって基板６３がケーシング内に固定される。さらに、ケース１０の突片部２０と対応する側壁には、内部にコネクタ６６を配置して露出させるための切欠部３３が設けられている。

前記ロックボルト３４は、図１および図２に示すように、前記挿通孔１８に挿通可能な四角柱形状のもので、その上端には、係合凹部に挿入係止される係合凸部３５が設けられている。このロックボルト３４は、後述するアクチュエータ４６および伝達機構によって、ステアリングシャフトの側に進出されて係合凹部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進退するように移動される。また、係合凸部３５が係合凹部に対して周方向に一致しない場合には、スプリング２６によって進出方向に付勢され、一致するとその付勢力でもって係合される。このロックボルト３４の下端には、後述するカム部材３８に挿入係止される装着凸部３６が設けられ、この装着凸部３６に係止孔３７が設けられている。

本実施形態のロックボルト３４は、従動部材である別体のカム部材３８に連結され、このカム部材３８を介して進退される。このカム部材３８は、その下部がカバー２１の膨出部２４内に配置され、上部が後述する回転ギア４９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３８の下端外周部には、膨出部２４のガイド溝２５に挿通されるガイド凸部３９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３８には、ロックボルト３４の進退方向である軸心に沿った上下端にかけて貫通する貫通孔４０が設けられている。この貫通孔４０は、上部４０ａの内壁が装着凸部３６と一致する矩形状をなし、下部４０ｂが円形状をなすもので、その境界部分には、装着凸部３６の下端を受ける係止段部４１が軸心に向けて膨出するように設けられている。この係止段部４１の内周面は、スプリング２６の外径より僅かに大きく形成されている。また、カム部材３８の上部には、ロックボルト３４の組付状態で係止孔３７に一致する係止孔４２が設けられ、これらが連結手段である連結ピン４３によって一体的に連結されている。そして、カム部材３８の外周部には、その軸心と同一となる回転ギア４９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４４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４４は、回転ギア４９の回転動力を該カム部材３８を介してロックボルト３４の直線運動に変換するものである。このカム溝４４は、一（下）端の所定領域がロックボルト３４によるステアリングシャフト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３４によるステアリングシャフト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４４内に位置するように上向きに突出する突部４５が設けられている。なお、このカム溝４４および突部４５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４６は、ロックボルト３４を移動させるための動力源であり、モータ配設部２３に配設される電動モータ４７と、該電動モータ４７の出力軸に配設されたねじ歯車であるウォーム４８とからなる。前記電動モータ４７は、後述する基板６３に半田付けによって電気的に接続されるもので、カム部材３８を進出させる正転作動と、カム部材３８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３８に設けた前記カム溝４４と、このカム部材３８を内部に進退可能に配設した状態でアクチュエータ４６によって回動される回転ギア４９と、該回転ギア４９に配設され前記カム部材３８を移動させるカムフォロワ６２とを備えている。

前記回転ギア４９は、外周部にウォーム４８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５０を備えている。このウォームホイール部５０は、図１に示すように、カバー２１のギア配設部２２より若干小さい外径をなし、円形状をなす内部空間は、カム部材３８より若干大きい直径をなす。そして、このウォームホイール部５０の一（上）端内周縁には、図２および図５に示すように、ケース１０の位置決め部１５の位置決め段部１９内に嵌合される第１嵌合部５１が円筒状をなすように突設されている。また、この第１嵌合部５１と反対側の他（下）端内周縁には、カバー２１の位置決め凸部２８内に嵌合される第２嵌合部５２が設けられている。これにより、この回転ギア４９は、ケース１０の位置決め部１５とカバー２１の位置決め凸部２８との間に挟み込まれることにより、軸方向に移動することなく、周方向に回転可能に保持される。なお、この第２嵌合部５２の突端外周部には、略Ｃ字形状をなすように段部５３が設けられている。この段部５３は、カバー２１の第１ストッパ部２９と対応するもので、段部５３が形成されていない部分が第１ストッパ部２９に当接する第１当接部５４を構成する。また、ウォームホイール部５０には、第２嵌合部５２の外周に位置するように、第２ストッパ部３１に当接する第２当接部５５が円弧状をなすように突設されている。さらに、この第２嵌合部５２の内周面には、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５６が、径方向に対向するように一対設けられている。

本実施形態の回転ギア４９には、第１嵌合部５１の外周部に位置するように、ケース１０の摺動溝１６内に配置される環状のスイッチカム部５７が、第１嵌合部５１から更に突出するように設けられている。このスイッチカム部５７は、後述するマイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃをオン、オフ操作するもので、回転ギア４９の回転軸心に沿って隣接した異なる位置に第１カム部５８と第２カム部５９とを設けたものである。第１カム部５８は、スイッチカム部５７においてウォームホイール部５０から離れた先端側に位置するもので、予め設定した角度範囲（本実施形態では約３０８度）にかけて径方向内向きに窪む第１凹部６０を設けることにより、該第１凹部６０を除く周方向に略円弧状をなすように設けたものである。第２カム部５９は、スイッチカム部５７においてウォームホイール部５０の側に位置するもので、第１カム部５８と同様に、予め設定した角度範囲（本実施形態では約６８度）にかけて径方向内向きに窪む第２凹部６１を設けることにより、該第２凹部６１を除く周方向に略Ｃ字形状をなすように設けたものである。なお、本実施形態では、第１カム部５８と第２カム部５９との位置が一致し、スイッチカム部５７においてウォームホイール部５０から先端までの全長にかけて延びる部分を有し、その部分の内周部は肉厚が薄くなるように凹設されている。

前記カムフォロワ６２は、球状のスチールボールからなり、図１に示すように、回転ギア４９の縦溝５６に配設される。そして、この縦溝５６から突出した部分が、カム部材３８のカム溝４４に嵌められた状態で、回転ギア４９が回動されると、縦溝５６が周方向に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３８のカム溝４４に沿って摺動し、該カム部材３８を介してロックボルト３４を、回転ギア４９の回転軸心に沿って進退させる。

前記位置検出機構は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記回転ギア４９のスイッチカム部５７と、基板６３に実装したマイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃとからなる。この基板６３には、マイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃの他に、コネクタ６６および制御手段であるマイコン（図示せず）が実装され、これらが周知のパターン回路で接続されている。この基板６３は、図６に示すように、スイッチカム部５７の中間部分である第１カム部５８と第２カム部５９との境界部分に位置し、回転ギア４９の回転軸心に対して直交方向に延びるように前記ケース１０およびカバー２１の内部に組み付けられる。そして、この基板６３の一端には、回転ギア４９のスイッチカム部５７の外周部に所定間隔をもって位置するように円弧状切欠部６４が設けられている。

前記マイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃは、検出レバーの押圧によりオンされるもので、スイッチカム部５７によりオン作動された状態ではＨｉ信号を出力し、オン作動されない状態ではＬｏｗ信号を出力する常開式のものである。そして、本実施形態では、基板６３の円弧状切欠部６４の縁において、第１のマイクロスイッチ６５Ａは、図１（Ａ）中上側に位置する表面側に配置され、第２および第３のマイクロスイッチ６５Ｂ，６５Ｃは、下側に位置する裏面側に配置される。これにより、第１のマイクロスイッチ６５Ａは、回転ギア４９の第１カム部５８でオン、オフされ、第２および第３のマイクロスイッチ６５Ｂ，６５Ｃは、回転ギア４９の第２カム部５９でオン、オフされるように構成している。

前記コネクタ６６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４７等を動作させるための電力や、電動モータ４７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、マイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃによって、回転ギア４９の回動位置を介して検出したロックボルト３４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。

前記マイコンは、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４７を正転および逆転制御することにより、ロックボルト３４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、マイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃの検出状態に基づいて、可動部材の動作位置を検出する位置判断手段の役割をなす。また、各マイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃの検出状態に基づいて、いずれかのマイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃの故障の有無を検出する故障判断手段の役割をなす。

次に、カム部材３８のカム溝４４の具体的な構成について説明する。

前記カム溝４４は、図７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６度）で延びる第１延設部４４ａと、該第１延設部４４ａの端から該第１延設部４４ａより急勾配の傾斜角度（水平線とのなす角が約３８度）で延びる第２延設部４４ｂと、該第２延設部４４ｂの端から水平方向に延びる第３延設部４４ｃとを備えている。このカム溝４４は、下端（左）側がロックボルト３４によるロック位置、上端（右）側がロックボルト３４によるアンロック位置を構成する。具体的には、回転ギア４９の縦溝５６に沿ってカムフォロワ６２が上下動しない状態において、該カムフォロワ６２がカム溝４４の下側に位置すると、カム部材３８が図３（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６２がカム溝４４の上側に位置すると、カム部材３８が図３（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７において、カム溝４４に対して実線で示したカムフォロワ６２の摺動位置（高さ）が、ロックボルト３４の係合凸部３５の先端がステアリングシャフトの係合凹部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３４の係合凸部３５がステアリングシャフトの係合凹部内に進入している状態を緩勾配の第１延設部４４ａで進退させ、係合凸部３５が係合凹部から離脱した状態を急勾配の第２延設部４４ｂで進退させる構成としている。ここで、ロックボルト３４の進退動作において、係合凸部３５が係合凹部内に進入すると、それらの間には摩擦抵抗が生じる。そのため、係合凸部３５が係合凹部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３５が係合凹部から離脱した状態では迅速に進退させて、電動モータ４７に加わる負荷を低減できるように構成している。

一方、図７において、カム溝４４の下端にカムフォロワ６２が位置している状態は、回転ギア４９の当接部５４，５５がカバー２１のストッパ部２９，３１の一端に当接する位置であり、カム溝４４の上端にカムフォロワ６２が位置している状態が、当接部５４，５５がストッパ部２９，３１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５４，５５およびストッパ部２９，３１の周方向の寸法設定により、回転ギア４９が３６０度未満の所定範囲（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４４において、ロックボルト３４によってステアリングシャフト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３４およびステアリングシャフトの剛性を考慮して、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３５が係合凹部に進入しない高さ（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４７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４９の当接部５４，５５がカバー２１のストッパ部２９，３１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４４ｂを延ばし、電動モータ４７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４９の当接部５４，５５がカバー２１のストッパ部２９，３１に当接しない最低範囲に前記第３延設部４４ｃを設け、この第３延設部４４ｃ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４４ｂ，４４ｃとの境界部分に、カム溝４４内でのカムフォロワ６２の摺動を阻止する移動阻止手段である前記突部４５を形成している。なお、この第３延設部４４ｃは、前記突部４５を設ける構成により、他の延設部４４ａ，４４ｂ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４５によりカムフォロワ６２は、スプリング２６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３８において、走行中の振動では突部４５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４７の駆動力が加わることにより、突部４５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４９に設けるスイッチカム部５７と基板６３に配設するマイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃについて具体的に説明する。

まず、マイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃは、基板６３に対する配置スペースを考慮して円弧状切欠部６４の縁の表裏面に実装する。そして、本実施形態では、図７に示すように、第１のマイクロスイッチ６５Ａにより、回転ギア４９およびカム部材３８を介してロックボルト３４がアンロック領域内に移動しているか否かを検出する。また、第２のマイクロスイッチ６５Ｂにより、同様にロックボルト３４がアンロック領域内に移動しているか否かを検出する。さらに、第３のマイクロスイッチ６５Ｃにより、ロックボルト３４がロック領域内に移動しているか否かを検出する構成としている。ここで、本実施形態では、３つのマイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃのうち、２つのマイクロスイッチ６５Ａ，６５Ｂで、アンロック領域に動作しているか否かを検出する構成としている。これは、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３４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、いずれかのマイクロスイッチ６５Ａ，６５Ｂが故障しても、確実にアンロック側を検出するためである。

そして、第１のマイクロスイッチ６５Ａによって、回転ギア４９を介してロックボルト３４がアンロック領域内に位置しているか否かを検出するには、カムフォロワ６２が第３延設部４４ｃに進入した状態で、第１のマイクロスイッチ６５Ａがオン作動するように、第１カム部５８を設ける。また、第２のマイクロスイッチ６５Ｂによって回転ギア４９を介してロックボルト３４がアンロック領域内に位置しているか否かを検出するには、第１のマイクロスイッチ６５Ａと同様に、カムフォロワ６２が第３延設部４４ｃに進入した状態で、第２のマイクロスイッチ６５Ｂがオフ作動するように、第２カム部５９を設ける。さらに、第３のマイクロスイッチ６５Ｃによって回転ギア４９を介してロックボルト３４がロック領域内に位置しているか否かを検出するには、カムフォロワ６２が第１延設部４４ａのロック領域に進入した状態で、第３のマイクロスイッチ６５Ｃがオン作動するように、第２カム部５９を設ける。

即ち、第１カム部５８は、カムフォロワ６２が第３延設部４４ｃに進入した時点の第１のマイクロスイッチ６５Ａの位置から、ロック回転側に向けて延びるように設ける。また、第２カム部５９は、カムフォロワ６２が第３延設部４４ｃに進入した時点の第２のマイクロスイッチ６５Ｂの位置から、アンロック回転側に向けて延びるように設ける。そして、その延び範囲は、カムフォロワ６２がロック領域に進入した時点の第３のマイクロスイッチ６５Ｃの位置までの範囲とする。

このように構成した本実施形態のロック装置は、カム部材３８に設けた貫通孔４０の一端にロックボルト３４を装着し、これらに設けた係止孔３７，４２に連結ピン４３を貫通させて連結するという非常に簡単な連結手段を採用している。この連結構造では、図１（Ａ）に示すように、係止孔３７，４２と連結ピン４３との間や、装着凸部３６を装着する貫通孔４０の上部４０ａとの間に従来と同様の隙間Ｓ１，Ｓ２が生じる。

しかし、本実施形態では、ロックボルト３４と別体で形成したカム部材３８には、ロックボルト３４の装着孔とスプリング２６の装着孔とを別個に設けることなく、１つの貫通孔４０で構成し、ロックボルト３４の装着凸部３６の下端をスプリング２６で直接進出方向に付勢する構成としている。そのため、特に隙間Ｓ１は付勢により部材同士が当接した状態に維持される。その結果、その隙間Ｓ１（遊び）により発生するガタツキ音の発生を確実に防止できる。

よって、ロックボルト３４とカム部材３８との間に生じる隙間Ｓ１，Ｓ２に緩衝材を配設する等の複雑なノイズ対策は不要になるため、製造コストが高くなることはない。しかも、カム部材３８に対するロックボルト３４の装着状態が安定し、ロック装置のケーシングからのロックボルト３４の進出量が安定するため、ステアリングシャフトの係合凹部への係合代の安定を図ることができる。これにより、前記位置検出機構によるロックボルト３４の作動位置の検出をより正確に行うことが可能となる。また、本実施形態のロック装置においては、ロックボルト３４がスプリング２６の付勢力によって進出方向に付勢されており、連結ピン４３によってロックボルト３４に連結されているカム部材３８もまた進出方向に付勢された状態となっている。これにより、カム部材３８のカム溝４４の側壁とカムフォロワ６２との隙間、および、回転ギア４９の縦溝５６の側壁とカムフォロワ６２との隙間が吸収され、さらにロックボルト３４の進出量を安定させることが可能となる。

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３４をロック状態からアンロック状態にするには、図３（Ａ）に示すロック状態で、電動モータ４７が正転駆動される。そうすると、図７に示すように、ウォーム４８を介して回転ギア４９が反時計回りに回動され、カム溝４４の下端近傍に位置していたカムフォロワ６２がカム溝４４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６２は、回転ギア４９の縦溝５６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４９の回転によってロックボルト３４が後退方向に移動し始める。

この際、カムフォロワ６２がカム溝４４の第１延設部４４ａに沿って移動するときには、ロックボルト３４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３４の係合凸部３５がステアリングシャフトの係合凹部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に据え切りトルクが加わっており、係合凹部の内面が係合凸部３５の外面に圧接している状態でもロックボルト３４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４７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４９の回転にしたがってカムフォロワ６２がカム溝４４の第２延設部４４ｂに沿って移動するときは、ロックボルト３４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の係合凹部から先端が引き抜かれた後はロックボルト３４の動作を速くすることで、電動モータ４７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３４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の係合凹部に対するロックボルト３４の係合凸部３５の係合が解除される。その結果、ステアリングシャフトの回動規制が解除され、図３（Ｂ）に示すアンロック状態になる。

逆に、ロックボルト３４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４７が逆転駆動される。そうすると、ウォーム４８を介して回転ギア４９が時計回りに回転され、カムフォロワ６２がカム溝４４内に沿って移動する。この際、第３延設部４４ｃの端部にカムフォロワ６２が位置すると、突部４５に当接して移動を妨げる。しかし、電動モータ４７による回転ギア４９の回転駆動力によって、スプリング２６の付勢力に抗してカム部材３８を軸方向下向きに移動させて、カムフォロワ６２が突部４５を乗り越えて、第２延設部４４ｂの側に進入する。

その後、ロックボルト３４がスプリング２６の付勢力も伴って図３（Ｂ）に示すアンロック位置から図３（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３４の係合凸部３５がステアリングシャフトの係合凹部内に進入して係合し、ステアリングシャフト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の係合凹部がロックボルト３４の係合凸部３５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３４を係合凹部に進入できないため、図３（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４９を回動させることによるカムフォロワ６２とカム溝４４との摺動は、前記と同様に行われ、カムフォロワ６２が縦溝５６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が回転され、ロックボルト３４に係合凹部が一致すると、スプリング２６の付勢力によって図３（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４９によるマイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃのオン、オフ動作について説明する。

図７の状態Ｉに示すように、カム溝４４の下端にカムフォロワ６２が位置するロック状態では、第１のマイクロスイッチ６５Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ６５Ｂはオン状態、第３のマイクロスイッチ６５Ｃはオフ状態をなす。

そして、マイコンがアンロック作動させ、電動モータ４７を正転駆動させて回転ギア４９を反時計回りに回転させることにより、ロックボルト３４がロック領域から逸脱すると、状態IIに示すように、第３のマイクロスイッチ６５Ｃがオン状態になり、他の第１のマイクロスイッチ６５Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ６５Ｂはオン状態を維持する。

その後、ロックボルト３４がステアリングシャフトの係合凹部から完全に離脱すると、状態IIIに示すように、第１のマイクロスイッチ６５Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ６５Ｂはオン状態、第３のマイクロスイッチ６５Ｃはオン状態をそれぞれ維持する。

そして、ロックボルト３４がアンロック領域まで後退すると、状態IVに示すように、第１のマイクロスイッチ６５Ａはオン状態、第２のマイクロスイッチ６５Ｂはオフ状態になり、他の第３のマイクロスイッチ６５Ｃはオン状態を維持する。

なお、アンロック作動時には、マイコンは、この状態IVをマイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃを介して検出することにより、カムフォロワ６２がアンロック領域に至り、回転ギア４９を介してロックボルト３４がアンロック状態になったと判断し、電動モータ４７を停止させる。なお、回転ギア４９は、惰性動作により、状態Ｖに示す位置まで回転する。この状態では、第１のマイクロスイッチ６５Ａはオン状態、第２のマイクロスイッチ６５Ｂはオフ状態、第３のマイクロスイッチ６５Ｃはオン状態をそれぞれ維持する。

一方、状態Ｖに示すアンロック状態で、マイコンが電動モータ４７を逆転駆動させ、回転ギア４９を時計回りに回転させると、前記とは逆に、ロックボルト３４がアンロック領域から逸脱すると、状態IVに示すように、第１のマイクロスイッチ６５Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ６５Ｂはオン状態になり、他の第３のマイクロスイッチ６５Ｃはオン状態を維持する。

その後、ロックボルト３４がステアリングシャフトの係合凹部まで進出すると、状態IIIに示すように、第１のマイクロスイッチ６５Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ６５Ｂはオン状態、第３のマイクロスイッチ６５Ｃはオン状態をそれぞれ維持する。

そして、ロックボルト３４がロック領域まで進出すると、状態IIに示すように、第３のマイクロスイッチ６５Ｃがオフ状態になり、他の第１のマイクロスイッチ６５Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ６５Ｂはオン状態を維持する。

なお、ロック作動時には、マイコンは、この状態IIをマイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃを介して検出することにより、カムフォロワ６２がロック領域に至り、回転ギア４９を介してロックボルト３４がロック状態になったと判断し、電動モータ４７を停止させる。なお、回転ギア４９は、惰性動作により、状態Ｉに示す位置まで回転する。この状態では、第１のマイクロスイッチ６５Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ６５Ｂはオン状態、第３のマイクロスイッチ６５Ｃがオフ状態をそれぞれ維持する。

このように、本実施形態のロック装置では、回転ギア４９のスイッチカム部５７の中間位置に基板６３を配設し、この基板６３の表裏両面にマイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃを配設するため、限られた配設スペースであっても十分に３以上配設することができる。その結果、ロックボルト３４の動作位置を検出可能な状況を増減でき、安全かつ正確な制御が可能になる。

また、スイッチカム部５７を異なる第１カム部５８と第２カム部５９とで構成し、第１カム部５８で第１のマイクロスイッチ６５Ａをオン、オフ操作するとともに、第２カム部５９で異なる第２および第３のマイクロスイッチ６５Ｂ，６５Ｃをオン、オフ操作する。そのため、マイクロスイッチ６５Ａとマイクロスイッチ６５Ｂ，６５Ｃとは、全く無関係な独立した状況を検出することが可能になる。そのため、安全かつ正確な制御を行うための設計の自由度を広げることができる。

例えば、前記実施形態では、図７に示すように、マイクロスイッチ６５Ａ，６５Ｂでロックボルト３４のアンロック状態を検出し、マイクロスイッチ６５Ｃでロックボルト３４のロック状態を検出したが、図８に示すように、第１カム部５８の設計を変更することにより、マイクロスイッチ６５Ａは、ロックボルト３４の係合凸部３５の先端が、ステアリングシャフトの係合凹部の開口端に丁度位置する状態を検出するように設定することができる。

このようにすれば、マイクロスイッチ６５Ｂ，６５Ｃのいずれかが故障した場合に、ロックボルト３４がステアリングシャフトの係合凹部に少しでも係合している走行には危険な状態か、全く係合していない走行には比較的安全な状態であるかを判断することができる。

なお、本発明の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。

例えば、前記実施形態では、マイクロスイッチ６５Ａ〜６５Ｃを基板６３に対して表裏両面に単純に実装したが、マイクロスイッチ６５Ｃをスペーサを介して基板６３の裏面に所定間隔をもって配設するとともに、回転ギア４９に異なる第３カム部を更に設け、それぞれ異なるカム部で独立してオン、オフ操作する構成としてもよい。このようにすれば、更に複数のスイッチ素子を配設できるとともに、制御に係る設計の自由度を広げることができる。

また、前記実施形態では、スイッチ素子を基板６３の表面側に１個、裏面側に２個、合計で３個実装したが、表面側と裏面側の両面に１個づつ合計で２個実装してもよく、表面側と裏面側の両面に２個づつ合計で４個実装してもよい。即ち、スイッチ素子の個数および配置位置については、仕様などに応じて自由に選択が可能である。

本発明のステアリングロック装置を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）はケースを外した状態の平面図である。 ケース、回転ギア、ロックボルトおよびカム部材の分解斜視図である。 （Ａ）はロック状態を示す断面図、（Ｂ）はアンロック状態を示す断面図である。 カバーの平面図である。 回転ギアを底から見た斜視図である。 回転ギアと基板との位置関係を示す側面図である。 カム部材のカム溝、回転ギアおよびスイッチ素子の関係を示すタイムチャートである。 カム部材のカム溝、回転ギアおよびスイッチ素子の関係の変形例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０…ケース
２１…カバー
３４…ロックボルト
３５…係合凸部
３６…装着凸部
３７…係止孔
３８…カム部材（従動部材）
４０…貫通孔
４１…係止段部
４２…係止孔
４３…連結ピン
４４…カム溝
４６…アクチュエータ
４９…回転ギア（伝達機構）
５７…スイッチカム部
５８…第１カム部
５９…第２カム部
６２…カムフォロワ（伝達機構）
６３…基板
６５Ａ〜６５Ｃ…マイクロスイッチ（スイッチ素子）

Claims (2)

1. 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複数のスイッチ素子と、
   を備えた電動ステアリングロック装置において、
   前記伝達機構は、前記ロックボルトを連動させる回転ギアを有し、該回転ギアに、前記スイッチ素子をオン、オフするためのスイッチカム部を設け、
   前記スイッチカム部の中間位置に、前記回転ギアの回転軸心に対して直交方向に延びる基板を配設し、該基板の表裏両面に前記スイッチ素子を配設したことを特徴とする電動ステアリングロック装置。
2. 前記スイッチカム部は、前記基板の表面に配設したスイッチ素子をオン、オフする第１カム部と、前記基板の裏面に配設したスイッチ素子をオン、オフする第２カム部とを備え、これらカム部を、前記回転ギアの回転軸心に沿って異なる位置に設けた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。

Images