JP2006507966A - ステアリングロック装置 - Google Patents

Abstract

ロックボルトがステアリングシャフト表面に形成された凹部と係合する。ロック位置では、ロックボルトはステアリングシャフトの凹部と係合する。非ロック位置では、ロックボルトは凹部から引き抜かれ、凹部との係合が解除された状態となる。自動車を始動するためにイグニションキーが回されたとき、ロックボルトはステアリングシャフトを自由にする。アイドリングから自動車のエンジンを停止するためにイグニションキーが回されたとき、ロックボルトはステアリングシャフトと係合する。

Description

本発明は自動車関係の用途で使用されるロック装置に関する。さらに詳しく言うと、本発明は、任意の期間中、ステアリングシャフトの回転を阻止するための、自動車のステアリングシャフトの、ステアリングコラムへのロックに関する。ゆえに、本ロック装置は安全装置および盗難防止装置として使用可能である。

長期にわたってこれまで自動車製造業者は、標準的特徴として、イグニッションキーがイグニッションスイッチに差し込まれていないときに固定されるステアリングシャフトに関する特徴を勘案してきた。固定されたステアリングシャフトは、ステアリングホイールの回転を阻止する。これによってイグニッションを持たない者は、点火装置をショートさせて自動車のエンジンを作動させた(hot-wired)場合または自動車を押し去ろうと試みた場合に、自動車を操舵することができない。窃盗防止機能はそのようにうまく作用するので、キーを使用せずに自動車を盗もうとする者は、通常、ステアリングシャフトを固定するイグニッション装置を破壊し、切開し、そして取り除くため、イグニッションキー用の開口に差し込まれる大きなスクリュードライバー型の工具を使用する。ゆえに、一回の暴力的行為で、車内に進入した者は、イグニッション機能およびステアリング固定機能の両方を無力にすることができる。いったん、装置を首尾よく取り外してしまうと、その後、自動車は、点火装置をショートさせてエンジンを作動させ、走り去ることか容易に可能となる。この二つの機能をまとめた装置が特許文献１に開示されている。

自動車窃盗犯の所業を困難なものとするためイグニッション機能とステアリングホイールの回転防止機能との分離が試みられてきた。自動車を盗もうと企てている者は、回転防止装置とイグニッションスイッチとを別個に解除することが必要になる。これはさらに多くの時間を消費し、その者が犯行中に逮捕される可能性を高める。そのこと自体は、他人の自動車を盗もうと思う者は、リスクは労力を払うに値しないので、そのようなことをしないであろうということが推定される。機能の一つ、回転防止機能に的を絞った装置の一例が、特許文献２および特許文献３に開示されている。だが、意欲十分の自動車窃盗犯は思い切ってそれを実行に移し、特許文献２に開示されたステアリングホイールロック装置が組み込まれた自動車を盗もうとするであろう。自動車窃盗犯は、ロック要素が一つの大きな材料片であることを見つけ出すであろう。自動車窃盗犯は、押し込み荷重(push loads)を掛けてそれを打ったり、衝撃を与えたりすることがあり、それを曲げる（ステアリングシャフトを局所的に曲げる）か、あるいはロック要素周りのハウジングを破壊し、これによってロック機能を無力にする。

イグニッションスイッチを、ダッシュボードのような他の位置に配置することのさらなる利益は、車両運転手にとってステアリングコラム領域の雑然さが低減されるということである。これは重要である。なぜなら、現在、ステアリングコラム領域には、方向指示器、ヘッドランプ、クルーズコントロール、フロントガラスワイパーなどの制御装置が組み込まれているため非常に雑然としているからである。

ゆえに、イグニッションスイッチから分離し、かつ窃盗犯がステアリングロック装置を解除しようと試みたときにロック要素の損壊を阻止する、ステアリングロック装置が求められている。
米国特許第５，８４８，５４０号明細書 米国特許第５，８９６，７６５号明細書 ヨーロッパ特許出願番号ＥＰ７６４５６６Ａ１

本発明の目的は、窃盗犯が、点火装置をショートさせてエンジンを作動させた自動車のホイールを操縦できるようになる可能性を低減する装置を提供することである。本発明の他の目的は、イグニッション機能を回転防止機能から分離するステアリングロック装置を提供することである。

開示されているのは、窃盗犯が、点火装置をショートさせてエンジンを作動させた自動車のホイールを操縦できるようになる可能性を低減する四つの独立した設計上の特徴である。本発明の第１の特徴は、イグニッション機能を回転防止機能から分離するステアリングロック装置を含む。

第２の特徴は、クラッチ機構およびロックボルト駆動システムを備えたセーフティシステムである。ロックボルト駆動システムは、イグニッションキーが自動車を始動するためまたは停止するために回されたとき、ステアリングシャフトと係合／ステアリングシャフトとの係合を解除できるロックボルトを提供する。

第３の特徴は、ロック装置ケースの一部としての防護シールドの使用である。この特徴によって、外部からの窃盗犯の介入が非常に困難になる。

第４の特徴は、金属ケースが壊されるかまたはキーの機械的コンポーネント内部にガタが生じた場合に、ロックボルトをロックするセーフティシステムである。

本発明においては、ロックボルトはステアリングシャフト表面に形成された凹部と係合可能である。ロック位置では、ロックボルトはステアリングシャフトの凹部と係合する。非ロック位置では、ロックボルトは凹部から引き抜かれ、そして凹部との係合が解除される。自動車を始動させるためイグニッションキーを回したとき、ロックボルトはステアリングシャフトを解放する。アイドリングから自動車のエンジンを停止するためイグニッションキーを回したとき、ロックボルトはステアリングシャフトと係合する。

こうして本発明は上述した目的を達成する。本発明は、イグニッション機能から物理的に分離しかつステアリングロック装置を装備した自動車を盗むのに要する労力を増大させる装置を提供する。さらに本装置は、ステアリングコラムの現存する実際の状態に適合しかつ製造および組立に費用が掛からないわずかな可動部品しか持たない。それゆえ、最も過酷な環境でさえ、ステアリングロック装置は、意図したとおり作動しかつ車両の盗難を遅らせる。

本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明は、ある期間中、ステアリングシャフトの回転を妨げるため、ステアリングシャフトをステアリングコラムに対してロックするためのロック装置を含む。このロック装置は、自動車用の安全装置および盗難防止装置として使用可能である。

本発明は、イグニッション機能を回転防止機能から分離するステアリングロック装置を提供する。クラッチ機構およびロックボルト駆動システムは、イグニッションキーが自動車を始動または停止するために回されたとき、ステアリングシャフトと係合／係合解除可能なロックボルトを提供する。ロック機構を覆う金属ケースは、外部からの窃盗犯の介入を著しく困難なものとする。

本発明のシステムは、金属ケースが壊された場合あるいはキーの機械的コンポーネント内部にガタが生じた場合にロックボルトをロックする。

いま図面を参照すると、ここでは同じ参照数字は、各図を通じて、同一または対応する部材を指し示す。図１および図２についてさらに詳しく言うと、本発明の一実施形態は、図１に分解組立斜視図として示すように、安全システム１００を備えたステアリングロック装置である。

ステアリングロック装置は、ロックボルト１３４と、スプリング式(spring loaded)ローラー（１１８および１２０の組み合わせ）を備えたクラッチ機構（およびクラッチハウジング１３８）と、ウォームホイール１４６と、ロックボルト位置検出用の接触／感知システム（図示せず）と、コネクターを備えたＰＣＢアセンブリ１０６と、モーターシャフトに結合されたウォーム１１２を備えた電動モーター１４０と、モーター衝撃吸収システム（図示せず）と、安全ピン１２４およびスプリングと、ＰＣＢ、モーター、およびロックボルトクラッチ機構保持体１４８と、カバー１０２およびハウジング１３０を具備する。

図１のシステムにおいては、独特のクラッチ機構がロックボトル１３４と組み合わされている。クラッチ機構は、クラッチ拘束輪郭面(clutch detent profiles)間に配置された一組のスプリング式ローラー（１１８および１２０）を具備する。これらは、ロック位置および非ロック位置へ自由にボルトが動けるようにする。ボルトと、ステアリングシャフト表面に形成された凹部（図示せず）との間の整列の狂い(misalignment)（ボルトがロック位置へ動くとき）およびボルト機能停止(stall)状況（ボルトが凹部から引き抜かれるとき）は、クラッチ拘束輪郭面に沿ったローラー１１８の動きによって補償される。

ボルト駆動機構は、クラッチハウジング１３８、ウォームホイール１４６および駆動ピン１１０を具備する。クラッチハウジング１３８は、１０度傾斜した、閉じた螺旋(closed spiral)溝を有する。これは、一方向モーターによって、ボルトの４．５ｍｍ往復移動を可能とする。駆動ホイールと噛合するモーターウォームは、５０：１の比を提供する。

図１のシステムの作用を以下に説明する。図１はウォーム１１２を有するモーター１４０を示す。ウォーム１１２はモーター１４０の回転出力部である。ウォーム１１２はウォームホイール１４６と噛合する。ウォームホイール１４６は保持体１４８に回転可能に設置されている。大型Ｏリング１４４および小型Ｏリング１４２がモーター１４０に付属する。プリント回路基板（ＰＣＢ）１０６が保持体１４８とカバー１０２との間に位置させられる。ＰＣＢ１０６はモーター１４０を制御するロジックを含む。ロックボルト１３４に取り付けられているのは、ロックボルトリターンスプリング１２２である。ネジ１０４はカバー１０２をハウジング１３０と整列させる。スライド接触子１０８はＰＣＢ１０６に電気的に接続されている。

ある状態での操作に関して、ロックボルト１３４は、ステアリングシャフト（図示せず）表面の凹部と係合する。ロックボルトリターンスプリング１２２は圧縮された状態である。ロックボルト接触子（図示せず）はハウジング１３０に取り付けられており、しかもロックボルト１３４が係合位置にあるときＰＣＢ１０６へ電気信号を送る。ロックボルト１３４が係合すなわちロック位置にあるとき、ロックボルト１３４はロックボルト接触子に接するので、ロックボルト接触子はＰＣＢ１０６へ電気信号を送る。同様に、ロックボルト１３４が凹部から引き抜かれたとき、ロックボルト接触子はＰＣＢ１０６へ送られる信号を変更し、これによってロックボルト１３４がステアリングシャフトの凹部と完全には係合していないことを知らせる。

イグニッションキーがイグニッションに差し込まれ、そして回転させられたとき、イグニッションスイッチはＰＣＢ１０６へ電気信号を送る。ＰＣＢ１０６はモーター１４０に信号を送り、モーター１４０はウォーム１１２を回転させ、そしてウォーム１１２がウォームホイール１４６を回転させる。ロックボルト１３４はステアリングシャフト表面の凹部から完全に取り外すことが可能であり、これによってステアリングシャフトの回転が可能となる。

イグニッションキーが、イグニッションスイッチから取り外すために回転させられた際、イグニッションスイッチはＰＣＢ１０６に信号を送る。ＰＣＢ１０６はモーター１４０に信号を送る。モーター１４０はウォーム１１２を回転させる。ウォーム１１２はウォームホイール１４６を回転させる。ロックボルト１３４はステアリングシャフト表面の凹部と係合し、これによってステアリングシャフトが施錠される。このポジションでモーター１４０の回転が止まる。

ロックボルト機構の一部として図１に含まれる他の構成要素は、スリーブ１１４、マグネット１１６、転造(rolled)ピン１２８、フォーク１３２、およびアクチュエータ１３６である。

図２は、図１のステアリングロック装置を、保持体内で組み立てられると共にシャフト２１３に取り付けられた状態で示す。装置１００は非ロック位置で示されている。図２は、装置ハウジングが損傷した場合、ロックボルト内部を動くセキュリティピン２１１を示す。同図はまた、シャフトのつばに存在する凹部領域２１５を示す。

図３はクラッチ機構３００を示し、これは図１の実施形態において使用可能である。ロックボルト３０１と組み合わされたクラッチ機構３００は、クラッチ拘束輪郭面３０５，３０７間に配置された一組のスプリング式ローラー３０３を有する。クラッチ機構３００はロック位置および非ロック位置までボルトが自由に動けるようにする。ボルト３０１とステアリングシャフト表面に形成された凹部２１５との間の整列の狂いは、ボルトを立往生(stall)させる。回転し続けるモーターは、クラッチ拘束輪郭面に沿ったローラーの動きによって補償されることになる。

ロックボルト３０１がシャフト凹部２１５と整列しない場合（ロック位置への移動）、ロックボルト３０１はステアリングシャフトに当たって押し上げられる。モーターは回り続けようとし、そしてクラッチローラー３０３が上部拘束輪郭面３０５に沿ってスライドする間に、ステアリングシャフト凹部２１５に向かってクラッチハウジング３０９を移動させ、クラッチスプリングを圧縮する。凹部２１５がロックボルト３０１と整列するようステアリングシャフトがわずかに回転させられると、ステアリングシャフトは、過度に圧縮されたクラッチスプリングによってもたらされる力によって、凹部２１５内へ勢いよく突出(pop)する。

非ロック位置にある間、ロックボルト３０１が凹部内に嵌まり込んだ場合、モーターはクラッチハウジング３０９を上方に動かし、そして下側クラッチハウジング拘束輪郭面３０７に沿って互いの方向に向かってローラーを押しやる。スプリング圧縮力は、ロックボルト３０１と凹部２１５との間の摩擦に打ち勝つのに十分なものである。

本発明のボルト駆動機構は、クラッチアセンブリ、駆動ピンを備えた駆動ホイール、モーターおよびギアトレーンを備えていてもよい。クラッチアセンブリ３００に加えて、図３は駆動ホイール機構３２０を示す。

クラッチハウジング３０９は、水平面から１０度だけ傾斜した閉じた螺旋溝を持つ。駆動ホイール３２１は、金属製ピンがこの溝内に差し込まれるよう、この領域上に配置される。駆動ホイール３２１が回転するとき（その部分は１自由度を有していてもよい）、ピンは溝に沿ってスライドし、そして溝のその時点での位置次第で、クラッチアセンブリ３００が上方または下方に動くようそれを押しやる。１０度溝面は、４．５ｍｍのボルト移動を双方向に提供可能である。

モーターは高速動作し、それが提供するトルクは小さい。ウォームおよびウォームギアによるギア比は非常に大きく、その出力は低速度でかつトルクの大きなものとなる。大きなトルクは、駆動ピンとクラッチ溝との間の接点において力に変換される。この力は、整列の狂いによりクラッチスプリングを圧縮するローラーによって生じる力に打ち勝つのに十分なほど大きい。駆動ホイール３２１と噛合するモーターウォームは、５０：１の比を提供できる。

図３はまたボトル位置検出用の感知システムを示す。接触子３２３は、ロックボルト３０１の位置を検出するため駆動ホイール３２１に取り付けられている。接触子３２３は、ロックボルト３０１がロックあるいは非ロック位置のいずれかにあるとき、ＰＣＢ（図示せず）へ電気信号を送る。イグニッションキーが差し込まれ、回転させられたとき、イグニッションスイッチ（図示せず）は電気信号をＰＣＢへ送る。ＰＣＢは信号をモーターへ送り、それがウォーム４０１を回転させる（図４参照）。ウォーム４０１はウォームギアを回転させ、これがクラッチ機構３００をボルト３０１と共に作動させる。車両のエンジンがかかっている間、すなわちイグニッションキーがイグニッションに差し込まれておりかつ車両を始動させるためにそれが回転させられると、本装置はこの位置に止まる。ＰＣＢのロジックは、モーターに電力を供給するのを停止するようバッテリーに合図を出す。イグニッションスイッチから外すためにイグニッションキーを回転させたとき、イグニッションスイッチはＰＣＢに信号を送るが、これが、ボルト３０１をステアリングシャフト凹部２１５と係合させる。ロックボルトの状態はまた、クラッチアセンブリ３００に配置されたアクチュエータ３２５上に存在するマグネット３２７によって検出される。

図４は保持体４００内のクラッチアセンブリ３００を示す。図５は保持体アセンブリ４００の底面図である。図５は、クラッチアセンブリ３００、駆動ホイール３２１、ロックボルト３０１、ウォームホイール５０１、ウォーム４０１、モーター５０３、およびＯリング５０５を示す。

図６は、ロック位置での、本発明のステアリングロック装置を示す。図６は、装置カバー７０５、ＰＣＢ７０３、駆動ホイール３２１、装置ハウジング７０１、クラッチハウジング３０９、ウォームホイール５０１、ローラー−スプリングアセンブリ７０９、拘束輪郭面３０５，３０７、保持体４００、および駆動ピン７０７を示す。最も重要なことを言うと、図６はロック位置（シャフトの凹部領域２１５と係合している）にあるボルト３０１を示しており、これによってシャフトがブロックされる。

図７は、非ロック位置にある、本発明の一実施形態によるステアリングロック装置を示す。同図は、ボルト３０１がシャフト凹部２１５と係合していない状況を示す。このときシャフトは回転自在である。

図８は本発明のステアリングロック装置の第２実施形態８００を示す。このステアリングロック装置は、ハウジング８０１、接触子キャリア８０３、接触子キャリア駆動体８０５、右（８０７）側面および左（８３３）側面を備えた保持体、モーター８０９、クラッチハウジング８１１、ロックボルト８１３、クラッチローラー８１５、ネジ８１７、ロックピン８１９、スプリング８２１、ベース８２３、フォーク８２５、ウォームシャフト８２７、ウォーム８２９、ブシュ８３１、接触子８３５、ＰＣＢ８３７、駆動ホイール８３９、および偏心輪８４１を備える。

ステアリングロック装置８００と装置１００との主たる差異はボルト駆動機構である。装置８００のボルト駆動機構は、クラッチピンと係合する偏心配置された円形カム８４１をベースとすることが可能である。カムはボルト移動方向に対して直角に位置することができるが、これは装置１００とは異なるパッケージングおよび異なる部品設計を要する。偏心配置されたカム８４１は、対応するロックボルト動作を提供するため、４．５ｍｍだけオフセットしていてもよい。装置８００における他の主要なコンポーネントは、装置１００におけるそれらと同様に機能するが、異なる形状を有していてもよい。図９はシャフト９０１に設置されたステアリングロック装置８００を示す。

図１０は本発明のステアリングロック装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、ロックハウジング１、ベース２、ロックボルト３、ロックボルトキャリア４、接触子スプリングボルト５、ローラー６、スプリング７、クラッチ８、ローター９、接触子スプリングクラッチ１０、ベルト１１、ヨーク１２、ローラー１３、モーター１４、ケーブル１５、およびハウジング１６を備える。

第３実施形態は、主として、クラッチ機構を作動させるためにそれが異なるギアトレーンを使用する点において第１および第２実施形態と異なる。内転サイクロイド(hypocycloid)ギア減速機構は、モーター１４、ベルト１１、ヨーク１２、およびローラー１３を具備する。モーターシャフトは、ヨーク１２（二つのプラネタリーギア）と噛合状態にあるセンターローラー１３に取り付けられてもよい。ヨーク１２は、駆動ホイールに取り付けられた外側ギアを動作させる。このギアトレーンは大きな減速比を生み出し、滑りの低減、高い応力負荷(stress loading)および長寿命をもたらす。

開示された設計は非常に低騒音であり、しかも比較的低摩擦である。なぜなら、駆動システムが出す力は小さく、しかもモーターが金属ハウジングから分離しているからである。

本発明について、上で概要を述べた特定の実施形態に関して説明したが、当業者には、数多くの代替物、変更および変形が明白であることは明らかである。したがって、上記本発明の好ましい実施形態は例証を意図したものであり、限定を加えるものではない。本発明の精神および範囲から逸脱せずに、さまざまな変更を施すことができる。

本発明のステアリングロック装置の第１実施形態を示す図である。 シャフトに設置された、図１のステアリングロック装置を示す図である。 本発明の第１実施形態によるクラッチ装置ホイールおよび接触子を示す図である。 本発明の第１実施形態による保持体アセンブリを示す図である。 図５の保持体アセンブリの底面図である。 ロック位置でのステアリングロック装置を示す図である。 非ロック位置でのステアリングロック装置を示す図である。 本発明のステアリングロック装置の第２実施形態を示す図である。 シャフトに設置された、図８のステアリングロック装置を示す図である。 本発明のステアリングロック装置の第３実施形態を示す図である。

符号の説明

１ ロックハウジング
２ ベース
３ ロックボルト
４ ロックボルトキャリア
５ 接触子スプリングボルト
６ ローラー
７ スプリング
８ クラッチ
９ ローター
１０ 接触子スプリングクラッチ
１１ ベルト
１２ ヨーク
１３ ローラー
１４ モーター
１５ ケーブル
１６ ハウジング
１００ 安全システム
１０２ カバー
１０４ ネジ
１０６ プリント回路基板（ＰＣＢ）アセンブリ
１０８ スライド接触子
１１０ 駆動ピン
１１２ ウォーム
１１６ マグネット
１２２ ロックボルトリターンスプリング
１２４ 安全ピン
１２８ 転造ピン
１３０ ハウジング
１３２ フォーク
１３４ ロックボルト
１３６ アクチュエータ
１３８ クラッチハウジング
１４０ 電動モーター
１４２ 小型Ｏリング
１４４ 大型Ｏリング
１４６ ウォームホイール
１４８ ロックボルトクラッチ機構保持体
２１１ セキュリティピン
２１３ シャフト
２１５ シャフト凹部領域
３００ クラッチ機構
３０１ ロックボルト
３０３ スプリング式ローラー
３０５，３０７ クラッチ拘束輪郭面
３０９ クラッチハウジング
３２０ 駆動ホイール機構
３２１ 駆動ホイール
３２３ 接触子
３２５ アクチュエータ
３２７ マグネット
４００ 保持体
４０１ ウォーム
５０１ ウォームホイール
５０３ モーター
５０５ Ｏリング
７０１ 装置ハウジング
７０３ ＰＣＢ
７０５ 装置カバー
７０７ 駆動ピン
７０９ ローラー−スプリングアセンブリ
８００ ステアリングロック装置
８０１ ハウジング
８０３ 接触子キャリア
８０５ 接触子キャリア駆動体
８０７ 右側面
８０９ モーター
８１１ クラッチハウジング
８１３ ロックボルト
８１５ クラッチローラー
８１７ ネジ
８１９ ロックピン
８２１ スプリング
８２３ ベース
８２５ フォーク
８２７ ウォームシャフト
８２９ ウォーム
８３１ ブシュ
８３３ 左側面
８３５ 接触子
８３７ ＰＣＢ
８３９ 駆動ホイール
８４１ 偏心輪
９０１ シャフト

Claims (10)

1. ロックボルトと、
   ボルト駆動機構と、
   スプリング式ローラーを有するクラッチ機構と、を具備してなることを特徴とするステアリングロック装置。
2. 前記スプリング式ローラーはクラッチ拘束輪郭面間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のステアリングロック装置。
3. ロックボルト位置検出器をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のステアリングロック装置。
4. 前記位置検出器に電気的に接続されたＰＣＢアセンブリをさらに具備することを特徴とする請求項３に記載のステアリングロック装置。
5. 前記スプリング式ローラーは前記クラッチ拘束輪郭面に沿って動き、前記ボルトとステアリングシャフトの凹部との間の整列の狂いを補償することを特徴とする請求項２に記載のステアリングロック装置。
6. モーターと、前記モーターの出力シャフトに結合されたウォームと、をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のステアリングロック装置。
7. 前記ウォームと噛合するウォームホイールをさらに具備することを特徴とする請求項６に記載のステアリングロック装置。
8. 前記ウォームホイールと前記ウォームとの間の噛み合いにおけるギア比は５０対１よりも大きく、これによって前記ウォームホイールは、前記ウォームが５０回転するごとに１回転することを特徴とする請求項７に記載のステアリングロック装置。
9. 前記ボルト駆動機構は、クラッチハウジング、前記ウォームホイール、および駆動ピンを含むことを特徴とする請求項１に記載のステアリングロック装置。
10. 前記クラッチハウジングは閉じた螺旋溝を含むことを特徴とする請求項９に記載のステアリングロック装置。
    

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