JP2018202923A - ロック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵ロックを可能にしたロック装置を提供すること。
【解決手段】転舵アクチュエータの動力源であるモータ１１は、車体に固定されたモータハウジング３１を両サイドに突き抜ける１本の出力軸２１を備えている。出力軸２１のうち、継手２２が設けられない側の第２出力軸３３の周面には、ロック穴３４が設けられている。そして、車体には、ピン状のロック部材３５を動作させるロックアクチュエータ３６が固定されている。ロック部材３５は、ロック穴３４に嵌合されたロック位置と、ロック穴３４に対する嵌合が解除されたアンロック位置との間を移動する。ロック部材３５がロック穴３４に嵌合することで、モータ１１の出力軸２１の回転が規制され、ひいては転舵アクチュエータの動作が規制される。これにより、駐車中の転舵ロックが実現される。
【選択図】図４

Description

本発明は、転舵アクチュエータの動力を転舵軸に伝達することにより転舵輪を転舵させるバイワイヤ式の転舵機構に設けられるロック装置に関し、詳しくは、転舵アクチュエータの動作を規制するロック装置に関する。

特許文献１に開示されているように、ラックアンドピニオン式のステアリング装置には、ピニオン軸が１つ存在するシングルピニオンタイプの他に、ピニオン軸が２つ存在するデュアルピニオンタイプが存在する。

シングルピニオンタイプのステアリング装置では、運転者によってステアリングホイール等の操舵部材が操舵されてステアリングシャフトが回転すると、その回転がラックアンドピニオン機構によってラック軸の直線運動に変換されることにより、転舵輪の転舵が達成される。

一方、デュアルピニオンタイプのステアリング装置では、操舵部材に加えられた操舵トルクをトルクセンサで検出し、トルク検出結果等に基づいて、ＥＣＵが電動モータを駆動制御し、電動モータの出力回転が減速機構を介して減速されて第２ピニオン軸に伝達され、ラック軸の直線運動に変換されることにより、操舵部材の操舵が補助される。

特開２０１６−８８３３９号公報（段落［００１６］、段落［００１７］、段落［００２１］）

シングルピニオンタイプ或いはデュアルピニオンタイプのいずれの場合も、例えば、ステアリングシャフトのロック穴にロック棒を嵌合するステアリングロック装置を設けることで、駐車中のような車両のエンジン停止時に操舵部材の操舵をできなくして、セキュリティ性を向上できるようになる。

しかしながら、操舵部材と転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されたバイワイヤ式のステアリング装置では、仮にステアリングロック装置によって操舵側をロックしたとしても、転舵輪の転舵ができてしまう。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、転舵ロックを可能にしたロック装置を提供することにある。

上記課題を解決するロック装置は、転舵アクチュエータの動力を転舵軸に伝達することにより転舵輪を転舵させるバイワイヤ式の転舵機構に設けられ、前記転舵アクチュエータに係合して前記転舵アクチュエータの動作を規制するロック位置と、前記転舵アクチュエータに対する係合が解除されて前記転舵アクチュエータの動作を許容するアンロック位置との間を移動するロック部材を有している。

この構成によれば、ロック部材が転舵アクチュエータに係合することで、転舵アクチュエータの動作が規制される。これにより、駐車中に転舵輪の転舵ができないようロックすることができる。

上記ロック装置について、前記転舵アクチュエータは、動力源であるモータを有し、前記ロック部材は、前記ロック位置に位置するとき、前記モータの駆動に連動して回転する回転軸に設けられた係合部位に係合することとしてもよい。

この構成によれば、ロック部材が係合部位に係合することで、モータの駆動に連動して回転する回転軸の回転が規制される。これにより、転舵軸への動力の伝達が規制されるため、転舵輪の転舵をロックできる。

上記ロック装置について、前記転舵アクチュエータは、前記モータの出力回転を減速する減速機構を有し、前記係合部位が設けられた前記回転軸は、前記モータの出力軸であることとしてもよい。

この構成によれば、モータの出力軸に設けられた係合部位にロック部材が係合することで、転舵ロックが実現される。つまり、減速機構により減速される前の動力の伝達を規制すればよいため、転舵ロックにハイパワーを必要としない。したがって、ロック装置を小型化できる。

上記ロック装置について、前記減速機構は、継手を介して前記モータの前記出力軸に連結された駆動ギヤと、前記駆動ギヤと噛み合う被動ギヤとを有し、前記モータの前記出力軸は、モータハウジングから前記継手が設けられる側に延びる第１出力軸と、前記モータハウジングから前記第１出力軸とは反対側に延びる第２出力軸とを有し、前記係合部位は、前記第２出力軸に設けられていることとしてもよい。

この構成によれば、継手が設けられていない第２出力軸に係合部位を設け、その係合部位にロック部材が係合することで、モータの回転が規制される。したがって、継手との干渉を回避しつつ、転舵ロックを実現できる。また、モータに第２出力軸を新設することで、ロック部材の設置箇所を確保しやすい。

上記ロック装置について、前記転舵アクチュエータは、前記転舵軸に設けられたラック歯と噛み合うピニオン歯が設けられた前記回転軸としてのピニオン軸を有し、前記係合部位は、前記ピニオン軸に設けられた前記ピニオン歯であることとしてもよい。

この構成によれば、ピニオン歯を係合部位として用いることで、ラックアンドピニオン機構を元々有する転舵機構に係合部位を新設する必要がない。したがって、部品点数或いは加工工数を少なくできる。

上記ロック装置について、前記ロック部材は、前記ピニオン歯に噛み合うロック歯を有し、前記ロック歯は、前記ロック部材が前記ロック位置に位置するとき、前記ピニオン軸の軸に交わる方向から前記ピニオン歯に押し付けられることにより前記ピニオン歯と噛み合うこととしてもよい。

この構成によれば、ロック歯がピニオン歯に押し付けられると、ロック歯とピニオン歯とが噛み合うことにより、モータの駆動に連動して回転するピニオン軸の回転が規制される。これにより、転舵軸への動力の伝達が規制されるため、転舵輪の転舵をロックできる。

本発明によれば、駐車中の転舵輪の転舵をロックできる。

バイワイヤ式のステアリング装置の原理図。 転舵機構である駆動系の構成を示す模式図。 第１の実施の形態の転舵機構の概略構成を示す斜視図。 ロック装置の原理図。 第２の実施の形態の転舵機構の概略構成を示す斜視図。 ロック装置の原理図。

（第１の実施の形態）
以下、ロック装置の第１の実施の形態について説明する。
図１に示すように、ステアリング装置１は、操舵部材であるステアリングホイールを含む入力系２と、ステアリングホイールの操舵量を検出する検出系３と、ステアリングホイールの操舵量に応じて転舵輪の転舵量を決定する制御系４と、制御系４の制御を受けて転舵輪を転舵させる駆動系５とを備えている。すなわち、ステアリング装置１は、操舵機構である入力系２と転舵機構である駆動系５とが機械的に分離されたバイワイヤ式のステアリング装置である。

図２に示すように、駆動系５は、動力源であるモータ１１を備え、そのモータ１１には、減速機構及びラックアンドピニオン機構を含むギヤ機構１２が連結されている。モータ１１の出力回転が減速機構を介して減速されるとともに、その回転がラックアンドピニオン機構によって、転舵軸であるラック軸１３の直線運動に変換される。これにより、タイロッド１４が左右に動き、キングピン１５を中心に転舵輪１６が左右方向に向きを変えて転舵されるようになっている。尚、モータ１１とギヤ機構１２とにより転舵アクチュエータ１７が構成されている。

図３に示すように、モータ１１の出力軸２１には、継手２２を介して減速機構２３が連結されている。減速機構２３は、継手２２を介してモータ１１の出力軸２１に連結された駆動ギヤ２４と、その駆動ギヤ２４と噛み合う被動ギヤ２５とを備えている。減速機構２３の一例は、ウォームによる駆動ギヤ２４とウォームホイールによる被動ギヤ２５とを１組としたウォームギヤである。そして、被動ギヤ２５と一体で回転するピニオン軸２６と、そのピニオン軸２６に設けられたピニオン歯２７と噛み合うラック歯２８が設けられた上記ラック軸１３とにより、ラックアンドピニオン機構２９が構成されている。

図４に示すように、モータ１１は、車体に固定された円筒状のモータハウジング３１と、そのモータハウジング３１を両サイドに突き抜ける１本の上記出力軸２１とを備えている。出力軸２１のうち、モータハウジング３１から継手２２が設けられる側に延びる部位が第１出力軸３２であり、モータハウジング３１から第１出力軸３２とは反対側に延びる部位が第２出力軸３３である。第２出力軸３３の周面には、１つ又は複数のロック穴３４が設けられている。第２出力軸３３は、モータ１１の駆動に連動して回転する回転軸の一例である。尚、上記回転軸の他の例は、第１出力軸３２、駆動ギヤ２４、被動ギヤ２５、ピニオン軸２６である。ロック穴３４は、上記回転軸（一例は第２出力軸３３）に設けられた係合部位であって、ロック部材３５が嵌合される穴に相当する。

そして、車体には、上記ロック穴３４に嵌合されたロック位置と、ロック穴３４に対する嵌合が解除されたアンロック位置との間を移動するピン状のロック部材３５を動作させるロックアクチュエータ３６が固定されている。尚、ロックアクチュエータ３６は、制御系４のＥＣＵ或いは他のＥＣＵによって制御される。ロックする側のロック部材３５及びロックアクチュエータ３６と、ロックされる側（一例はモータ１１）のロック穴３４とにより、ロック装置３７が構成されている。

次に、ロック装置３７の作用について説明する。
駐車中のように転舵輪１６を転舵させる必要がないとき、制御系４のＥＣＵによりロックアクチュエータ３６が制御されてロック部材３５がアンロック位置からロック位置に向かって移動する。尚、ロック部材３５は、バネ等の付勢部材によりモータ１１の出力軸２１に向かって弾性的に付勢され、移動先にロック穴３４が存在する場合には、そのロック穴３４に嵌合し、移動先にロック穴３４が存在しない場合には、外力による転舵を受けて出力軸２１が回転することに伴い、移動先に新たに存在することとなったロック穴３４に嵌合する。

このようにロック部材３５がロック穴３４に嵌合することで、モータ１１の出力軸２１の回転が規制され、ひいては転舵アクチュエータ１７の動作が規制される。これにより、ラック軸１３への動力の伝達が規制されるため、駐車中に転舵輪１６の転舵ができないようロックすることができる。

一方、車両運転時のように転舵輪１６を転舵させる必要があるとき、制御系４のＥＣＵによりロックアクチュエータ３６が制御されてロック部材３５がロック位置からアンロック位置に向かって移動する。このようにロック部材３５がロック穴３４から引き抜かれると、モータ１１の出力軸２１の回転が許容され、ひいては転舵アクチュエータ１７の動作が許容される。これにより、ラック軸１３への動力の伝達が許容されるため、車両運転時には、ステアリングホイールを操舵することで、制御系４の制御を通じて転舵輪１６を転舵できることになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ロック部材３５が転舵アクチュエータ１７に係合することで、転舵アクチュエータ１７の動作が規制される。これにより、駐車中の転舵輪１６の転舵をロックできる。

（２）ロック部材３５が係合部位（一例はロック穴３４）に係合することで、モータ１１の駆動に連動して回転する回転軸（一例は第２出力軸３３）の回転が規制される。これにより、転舵輪１６の転舵をロックできる。

（３）モータ１１の出力軸２１に設けられたロック穴３４にロック部材３５が嵌合することで、転舵ロックが実現される。つまり、減速機構２３により減速される前の動力の伝達を規制すればよいため、転舵ロックにハイパワーを必要としない。したがって、ロック装置３７を小型化できる。

（４）モータ１１の出力軸２１のうち、継手２２が設けられていない第２出力軸３３にロック穴３４を設け、そのロック穴３４にロック部材３５が嵌合することで、モータ１１の回転が規制される。したがって、継手２２との干渉を回避しつつ、転舵ロックを実現できる。また、出力軸がモータハウジングを片側に突き抜ける一般的なモータに代えて、モータ１１に第２出力軸３３を新設することで、ロック部材３５の設置箇所を確保しやすい。

（５）回転軸（一例は第２出力軸３３）に設けられたロック穴３４にロック部材３５を嵌合することで、簡単且つ確実に転舵ロックを実現できる。
（第２の実施の形態）
次に、ロック装置の第２の実施の形態について説明する。本例のロック装置は、転舵アクチュエータの動作を規制するにあたり、転舵モータの出力軸に代えてピニオン軸のピニオン歯にロック部材が係合する点で上記第１の実施の形態のロック装置３７とは異なる。尚、上記第１の実施の形態と同じ又は相当する構成については同じ符号を用いて説明を割愛し、異なる点を中心に説明する。

図５に示すように、バイワイヤ式の転舵機構である駆動系５は、上記第１の実施の形態のモータ１１に代えて、出力軸がモータハウジングを片側に突き抜ける一般的なモータ４１を動力源として備えている。そして、モータ４１の出力軸４２には、継手２２を介して減速機構２３が連結され、その減速機構２３を構成する被動ギヤ２５と一体で回転するピニオン軸２６のピニオン歯２７にロック装置５０（図６参照）が設けられている。尚、モータ４１とギヤ機構１２とにより転舵アクチュエータ４５が構成されている。

図６に示すように、ロック装置５０は、ロックされる側がピニオン歯２７を有するピニオン軸２６である。ピニオン軸２６は、モータ４１の駆動に連動して回転する回転軸の一例である。そして、ピニオン歯２７は、上記回転軸（一例はピニオン軸２６）に設けられた係合部位に相当する。

また、ロック装置５０は、ロックする側として、上記ピニオン歯２７に噛み合ったロック位置と、ピニオン歯２７に対する噛合が解除されたアンロック位置との間を移動するロック部材５１と、そのロック部材５１を動作させるロックアクチュエータ５２とを備えている。ロック部材５１の先端には、ピニオン歯２７と同じピッチのロック歯が形成されている。尚、ロックアクチュエータ５２は、制御系４のＥＣＵ或いは他のＥＣＵによって制御される。

次に、ロック装置５０の作用について説明する。
駐車中のように転舵輪１６を転舵させる必要がないとき、制御系４のＥＣＵによりロックアクチュエータ５２が制御されてロック部材５１がアンロック位置からロック位置に向かって移動する。尚、ロック部材５１は、バネ等の付勢部材によりピニオン軸２６の軸に交わる方向からピニオン歯２７に向かって弾性的に付勢され、先端のロック歯がピニオン歯２７に押し付けられる。このため、ロック部材５１のロック歯がピニオン歯２７に噛み合える位置でピニオン軸２６が回転停止している場合には、ロック歯とピニオン歯２７とが噛み合う。一方、ロック部材５１のロック歯がピニオン歯２７に噛み合えない位置でピニオン軸２６が回転停止している場合には、外力による転舵を受けてピニオン軸２６が回転することに伴い、ロック歯がピニオン歯２７に噛み合える位置までピニオン軸２６が回転した時点でロック歯とピニオン歯２７とが噛み合う。

このようにロック部材５１のロック歯がピニオン歯２７に噛み合うことで、ピニオン軸２６の回転が規制され、ひいては転舵アクチュエータ４５の動作が規制される。これにより、ラック軸１３への動力の伝達が規制されるため、駐車中に転舵輪１６の転舵ができないようロックすることができる。

一方、車両運転時のように転舵輪１６を転舵させる必要があるとき、制御系４のＥＣＵによりロックアクチュエータ５２が制御されてロック部材５１がロック位置からアンロック位置に向かって移動する。このようにロック部材５１のロック歯がピニオン歯２７との噛合を解かれると、ピニオン軸２６の回転が許容され、ひいては転舵アクチュエータ４５の動作が許容される。これにより、ラック軸１３への動力の伝達が許容されるため、車両運転時には、ステアリングホイールを操舵することで、制御系４の制御を通じて転舵輪１６を転舵できることになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（６）ロック部材５１が転舵アクチュエータ４５に係合することで、転舵アクチュエータ４５の動作が規制される。これにより、駐車中の転舵輪１６の転舵をロックできる。

（７）ロック部材５１が係合部位（一例はピニオン歯２７）に係合することで、モータ４１の駆動に連動して回転する回転軸（一例はピニオン軸２６）の回転が規制される。これにより、転舵輪１６の転舵をロックできる。

（８）ピニオン歯２７を係合部位として用いることで、ラックアンドピニオン機構２９を元々有する転舵機構に係合部位を新設する必要がない。したがって、部品点数或いは加工工数を少なくできる。

（９）ロック部材５１のロック歯がピニオン歯２７に押し付けられると、ロック歯とピニオン歯２７とが噛み合うことにより、モータ４１の駆動に連動して回転するピニオン軸２６の回転が規制される。これにより、転舵輪１６の転舵をロックできる。

尚、上記各実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記第１の実施の形態に倣い、転舵ロックにハイパワーを必要としない構成の他の例として、継手２２との干渉を回避できるのであれば、第２出力軸３３に代えて第１出力軸３２にロック穴３４を設け、そのロック穴３４にロック部材３５が嵌合する構成を採用してもよい。この場合、第２出力軸３３を割愛できるため、上記第２の実施の形態のモータ４１の出力軸４２にロック穴３４を設ければよいことになる。また、同様の観点から、減速機構２３により減速される前の動力の伝達を規制するために、駆動ギヤ２４の軸（回転軸の一例）の周面にロック穴３４を設けてもよいことになる。

・ピニオン軸２６にロック穴３４を設け、そのロック穴３４にロック部材３５が嵌合する構成を採用してもよい。つまり、減速機構２３により減速された後の動力の伝達を規制する構成を採用してもよい。

・上記第２の実施の形態に倣い、転舵機構に係合部位を新設する必要がない構成の他の例として、ピニオン歯２７に代えて被動ギヤ２５或いは駆動ギヤ２４を係合部位として用いることとし、その係合部位にロック部材５１のロック歯が噛み合う構成を採用してもよい。

・上記各実施の形態や上記各別例の構成を組み合わせて、転舵機構に複数のロック装置を設けてもよい。この場合、上記複数のロック装置が連動するように各ロックアクチュエータを制御系４のＥＣＵ或いは他のＥＣＵによって制御し、いずれかのロック装置で転舵ロックができない場合でも、他のロック装置で転舵ロックが実現されるよう冗長性を持たせることができる。尚、ロック装置の故障時には、ロック部材がアンロック位置に位置するようなフェールセーフ機能を有することが望ましい。

１…ステアリング装置、２…入力系、３…検出系、４…制御系、５…駆動系（バイワイヤ式の転舵機構）、１１，４１…モータ（動力源）、１２…ギヤ機構、１３…ラック軸（転舵軸）、１４…タイロッド、１５…キングピン、１６…転舵輪、１７，４５…転舵アクチュエータ、２１…出力軸、２２…継手、２３…減速機構、２４…駆動ギヤ、２５…被動ギヤ、２６…ピニオン軸（回転軸）、２７…ピニオン歯（係合部位）、２８…ラック歯、２９…ラックアンドピニオン機構、３１…モータハウジング、３２…第１出力軸、３３…第２出力軸（回転軸）、３４…ロック穴（係合部位、穴）、３５，５１…ロック部材、３６，５２…ロックアクチュエータ、３７，５０…ロック装置、４２…出力軸。

Claims (6)

1. 転舵アクチュエータの動力を転舵軸に伝達することにより転舵輪を転舵させるバイワイヤ式の転舵機構に設けられ、
   前記転舵アクチュエータに係合して前記転舵アクチュエータの動作を規制するロック位置と、前記転舵アクチュエータに対する係合が解除されて前記転舵アクチュエータの動作を許容するアンロック位置との間を移動するロック部材を有しているロック装置。
2. 前記転舵アクチュエータは、動力源であるモータを有し、
   前記ロック部材は、前記ロック位置に位置するとき、前記モータの駆動に連動して回転する回転軸に設けられた係合部位に係合する
   請求項１に記載のロック装置。
3. 前記転舵アクチュエータは、前記モータの出力回転を減速する減速機構を有し、
   前記係合部位が設けられた前記回転軸は、前記モータの出力軸である
   請求項２に記載のロック装置。
4. 前記減速機構は、継手を介して前記モータの前記出力軸に連結された駆動ギヤと、前記駆動ギヤと噛み合う被動ギヤとを有し、
   前記モータの前記出力軸は、モータハウジングから前記継手が設けられる側に延びる第１出力軸と、前記モータハウジングから前記第１出力軸とは反対側に延びる第２出力軸とを有し、
   前記係合部位は、前記第２出力軸に設けられている
   請求項３に記載のロック装置。
5. 前記転舵アクチュエータは、前記転舵軸に設けられたラック歯と噛み合うピニオン歯が設けられた前記回転軸としてのピニオン軸を有し、
   前記係合部位は、前記ピニオン軸に設けられた前記ピニオン歯である
   請求項２に記載のロック装置。
6. 前記ロック部材は、前記ピニオン歯に噛み合うロック歯を有し、
   前記ロック歯は、前記ロック部材が前記ロック位置に位置するとき、前記ピニオン軸の軸に交わる方向から前記ピニオン歯に押し付けられることにより前記ピニオン歯と噛み合う
   請求項５に記載のロック装置。