JP4084200B2

JP4084200B2 - 電動式ステアリングロック装置

Info

Publication number: JP4084200B2
Application number: JP2003004834A
Authority: JP
Inventors: 裕司深野; 賢次田中; 密雄森; 友幸舟山; 幹人柳生; 智央掛川
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-01-10
Also published as: EP1437271A1; KR101046652B1; CN1521064A; US20040221628A1; JP2004217002A; EP1437271B1; KR20040064624A; CN1310785C; DE602004000045T2; US7187089B2; DE602004000045D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式ステアリングロック装置に係り、詳しくはステアリングロックに使用するアクチュエータの過熱保護を行う電動式ステアリングロック装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両の盗難を防止するために、機械式のステアリングロック装置が広く用いられている。
【０００３】
機械式ステアリングロック装置は、キーシリンダに機械キーを挿入し回動操作することによりロックピンが作動するようになっている。ロックピンはステアリングシャフトに係脱可能になっている。このロックピンがステアリングシャフトに係合することによりステアリングシャフトが固定され、ステアリングホイールの回動が規制される。したがって、車両の盗難防止性が向上する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、近年では、車両の操作性の向上を目的として、エンジンの始動・停止操作部としてボタンスイッチを用い、このスイッチが押された時にエンジンを始動・停止させるワンプッシュ式エンジン始動・停止システムが提案されている。このようなシステムのステアリングロック装置（電動式ステアリングロック装置）では、ステアリングシャフトに係脱可能なロックピンをアクチュエータによって移動させ、そのアクチュエータの駆動をロック制御部によって制御するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１０５６７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電動式ステアリングロック装置では、ロックとロック解除を短時間の内に頻繁に繰返すと、モータの過熱によりコイルが断線するなどの熱害が生じるおそれがあった。そこで、こうした熱害を防止するために過熱保護機能内蔵のモータを使用することが考えられる。しかし、過熱保護機能内蔵のモータはバイメタル等のハードフェア構成が付加されているため、全体として大型化してしまう。また、モータのコストが高くなってしまう。よって、過熱保護機能内蔵のモータを使用すると、ステアリングロック装置の大型化及び製造コストの上昇を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アクチュエータの大型化を防止しつつ過熱保護を実現することができる電動式ステアリングロック装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、ステアリングシャフトに係脱するロックピンを位置変化させてステアリングのロック又はロック解除を行うアクチュエータと、前記アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えた電動式ステアリングロック装置において、前記制御手段は、前記アクチュエータの作動時間を要素とする関係式から求められる算出値が所定の休止閾値より大きいと判断した場合には、前記アクチュエータの作動を強制的に休止させるとともに、前記制御手段は、前記休止閾値よりも小さく設定された無効閾値より前記算出値が大きいと判断した場合には、前記アクチュエータの作動要求があってもその要求を無効化することを要旨とした。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電動式ステアリングロック装置において、前記無効閾値は、前記ステアリングのロックまたはロック解除を行うことが可能となる前記アクチュエータの作動時間に相当する前記算出値の増加分を、前記休止閾値から減算した値よりも小さな値に設定されていることを要旨とした。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の電動式ステアリングロック装置において、前記関係式は、前記アクチュエータが作動している間は所定の時間毎にカウンタ値を加算し、前記アクチュエータが休止している間は所定の時間毎にカウンタ値を減算処理する式であることを要旨とした。
【００１２】
以下、本発明の作用について説明する。
請求項１に記載の発明によると、アクチュエータの作動時間を要素とする関係式から求められた算出値が所定の休止閾値より大きい場合に、アクチュエータの作動は強制的に休止させられる。すなわち、作動要求をされてアクチュエータが作動中であっても、前記算出値が休止閾値より大きくなった場合には強制的に休止させられるようになっている。アクチュエータの温度は、作動時間の経過に伴って上昇するため、その作動時間を要素とする関係式を用いることで、アクチュエータの温度変動を擬似的に演算により求めることができる。そして、関係式から求められた算出値が所定の休止閾値よりも大きい場合には、アクチュエータの温度が高いとみなされ、アクチュエータは強制的に休止させられる。そのため、アクチュエータの過剰な温度上昇を抑制することができ、熱害を防止することができる。
【００１３】
また、関係式から求められた算出値が前記休止閾値よりも小さく設定された無効閾値より大きい場合には、アクチュエータの作動要求があってもアクチュエータは作動されないようになっている。アクチュエータは、ロックピンをロック位置からロック解除位置、又はロック解除位置からロック位置まで移動させるために所定時間（最低作動時間）を必要とする。よって、アクチュエータの作動時間が最低作動時間よりも短い場合、アクチュエータは、ロックピンをロック位置またはロック解除位置まで移動させることができない。このため、休止閾値に近い算出値となる時点で作動要求された場合などには、最低作動時間よりも短時間で休止閾値を超えてしまい、アクチュエータはロックピンを目的の位置に移動させる前に強制的に休止させられてしまう。そこで、休止閾値より小さく設定された無効閾値より算出値が大きい場合には、アクチュエータの作動要求があってもその要求を無効化してアクチュエータを作動させないようにすることで、ステアリングのロックまたはロック解除が未完になるのを防止することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によると、算出値が無効閾値よりも小さくなった時点でアクチュエータの作動要求をされた場合、ロックピンをロック位置からロック解除位置またはロック解除位置からロック位置まで移動させた時点での算出値は、休止閾値以下となる。このため、ステアリングのロックまたはロック解除が未完になってしまうといった不都合が確実に防止される。
【００１５】
請求項３に記載の発明によると、所定の関係式から算出される値は、アクチュエータが作動している間は所定の時間毎にカウンタ値を加算し、アクチュエータが休止している間は所定の時間毎にカウンタ値を減算することによって求められた値である。すなわち、カウンタ値は、アクチュエータが作動している時間に比例して増加し、休止している時間に比例して減少する。このことから、カウンタ値はアクチュエータの温度を擬似的に演算により求めた値に相当する。一方、カウンタ値を加算する時間の間隔を長くすれば単位時間あたりのカウンタ値の増加は小さくなり、加算する時間の間隔を短くすれば単位時間あたりのカウンタ値の増加は大きくなる。同様に、カウンタ値を減算する時間の間隔を長くすれば単位時間あたりのカウンタ値の減少は小さくなり、減算する時間の間隔を短くすれば単位時間あたりのカウンタ値の減少は大きくなる。すなわち、カウンタ値を加減算する時間の間隔を変えることで温度上昇率や温度降下率を可変することができる。よって、アクチュエータの作動時間と温度との関係に基づいてカウンタ値を加減算する時間の間隔を変えることで、アクチュエータの作動時間や休止時間の経過に伴うアクチュエータの温度変化を推定することが可能となる。また、前記関係式は、所定の時間の間隔毎にカウンタ値を加減算するといった単純な計算式である。よって、制御手段の制御上の負担を少なくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した電動式ステアリングロック装置の一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
【００１７】
図１に示すように、電動式ステアリングロック装置１は、ステアリングシャフト１１、ロックピン１２、アクチュエータとしてのモータ１３、制御手段としてのロック制御部１４から構成されている。ロック制御部１４には、ロック状態検出スイッチ１６が接続されている。本実施形態においてロック状態検出スイッチ１６は、ノーマルオープン（Ａ接点）タイプのメカニカルスイッチ（ここではリミットスイッチ）によって構成されている。そして、ロック状態検出スイッチ１６の一端はバッテリの陽極に接続され、他端はロック制御部１４に接続されている。
【００１８】
モータ１３は、ロック制御部１４から駆動制御され、同ロック制御部１４から駆動信号が入力されたときに駆動するようになっている。モータ１３の回転軸にはフォームギア１７が外嵌され、同フォームギア１７はモータ１３の回転軸に連動するようになっている。また、このフォームギア１７に噛み合うように平歯車１８が配設されている。
【００１９】
ロックピン１２は、ステアリングシャフト１１の外周面に設けられた凹部１１ａに対して先端部が係脱可能に設けられている。このため、ロックピン１２が凹部１１ａに係合した状態（図１（ａ）に示す状態）にあるときには、ステアリングシャフト１１の回動が規制される。これに対し、ロックピン１２が凹部１１ａに係合していない状態（図１（ｂ）に示す状態）にあるときは、ステアリングシャフト１１の回動が可能になる。
【００２０】
ロックピン１２の外周面には、前記平歯車１８と噛み合うギア部１２ａが形成されている。このため、ロックピン１２は、平歯車１８の回転に伴い、同図矢印Ｆ１、Ｆ２で示す方向に移動可能となっている。つまり、ロックピン１２は、モータ１３の回転により移動し、ステアリングシャフト１１に対して係脱可能となっている。
【００２１】
また、ロックピン１２の基端部にはスイッチ駆動部１２ｂが形成されている。図１（ａ）に示すように、スイッチ駆動部１２ｂは、ロックピン１２がステアリングシャフト１１の凹部１１ａに係合している状態、すなわちロック状態においては、ロック状態検出スイッチ１６に対して非接触状態となる。このため、電動式ステアリングロック装置１がロック状態にあるときにはロック状態検出スイッチ１６は開状態となり、ロック制御部１４に対してＬレベルの信号が入力される。この信号により、ロック制御部１４は、電動式ステアリングロック装置１がロック状態であることを認識可能となる。
【００２２】
これに対し、図１（ｂ）に示すように、ロックピン１２が凹部１１ａから離脱している状態、すなわちロック解除状態においては、スイッチ駆動部１２ｂはロック状態検出スイッチ１６に接触する。そして、ロック状態検出スイッチ１６は閉状態となる。このため、電動式ステアリングロック装置１がロック解除状態にあるときにはロック状態検出スイッチ１６は閉状態となり、ロック制御部１４に対してＨレベルの信号が入力される。この信号により、ロック制御部１４は、電動式ステアリングロック装置１がロック解除状態であることを認識可能となる。なお、ロック状態検出スイッチ１６は、ロックピン１２がステアリングシャフト１１の凹部１１ａから完全に離脱したときに閉状態となるように設定されている。
【００２３】
ロック制御部１４は、図示しないマイクロコンピュータとモータ１３を駆動するためのドライバ回路とを備えている。ロック制御部１４は、ロックの解除を要求する旨のモータ作動要求信号が入力されると、モータ１３に対してロック解除を行うための駆動信号を出力する。この場合、モータ１３は、図１に矢印Ｒ１で示す方向に回転軸を回転させ、ロックピン１２を矢印Ｆ１方向に移動させる。このため、図１（ｂ）に示すように、ロックピン１２とステアリングシャフト１１の凹部１１ａとの係合が解除された状態になるとともに、ロック状態検出スイッチ１６が閉状態となる。そして、ロック制御部１４は、ロック状態検出スイッチ１６からＨレベルの信号が入力されると、ロックが解除されたことを認識する。
【００２４】
また、ロック制御部１４は、ロックを要求する旨のモータ作動要求信号が入力されると、モータ１３に対してロックを行うための駆動信号を出力する。これによりモータ１３が図１に矢印Ｒ２で示す方向に回転軸を回転させ、ロックピン１２を矢印Ｆ２方向に移動させる。このため、図１（ａ）に示すように、ロックピン１２とステアリングシャフト１１の凹部１１ａとが係合状態になるとともに、ロック状態検出スイッチ１６が開状態となる。そして、ロック制御部１４は、ロック状態検出スイッチ１６からＬレベルの信号が入力されると、ロックされたことを認識する。
【００２５】
ところで、ロック制御部１４は、モータ１３の作動時間と休止時間に基づいてカウンタ値Ｃｐｔｃを加減算し、同カウンタ値Ｃｐｔｃに基づいてモータ１３の制御をしている。そこで、ロック制御部１４によって行われるカウンタ値Ｃｐｔｃの加減算処理とカウンタ値Ｃｐｔｃに基づいて行われるモータ１３の制御とを図２に示すフローチャートに従って説明する。
【００２６】
まずステップＳ１において、ロック制御部１４は、モータ１３が作動中であるか否かを判断する。モータ１３が作動中であると判断した場合、ロック制御部１４はステップＳ２の処理に移行し、前回にカウンタ値Ｃｐｔｃを加算したときから加算間隔Ｔａが経過したか否かを判断する。
【００２７】
ここで、カウンタ値Ｃｐｔｃは、所定時間毎に加減算処理されることでモータ１３の温度変化を模擬する変数（カウンタ）である。ロック制御部１４は、カウンタ値Ｃｐｔｃに対して所定時間毎に「１」ずつ加減算することでモータ１３の温度を推定するようになっている。カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値は、モータ１３を作動させる前の温度（以下、モータ作動前温度という）に相当し、本実施形態においては「０」に設定されている。したがって、カウンタ値Ｃｐｔｃは、モータ作動前温度からの相対的な温度変化を示す値となる。
【００２８】
加算間隔Ｔａは、モータ１３の温度上昇率から求められた値であり、カウンタ値Ｃｐｔｃを加算処理する時間の間隔である。本実施形態において、加算間隔Ｔａは「２４ミリ秒」に設定されている。
【００２９】
ステップＳ２において、加算間隔Ｔａが経過したと判断した場合、ロック制御部１４は、ステップＳ３の処理に移行してカウンタ値Ｃｐｔｃに「１」を加算する。これに対し、加算間隔Ｔａが経過していないと判断した場合は、ロック制御部１４はここでの処理を一旦終了する。すなわち、ロック制御部１４は、加算間隔Ｔａが経過しないとステップＳ３の処理に移行しない。よって、ロック制御部１４は、加算間隔Ｔａ毎にステップＳ３の処理を行ってカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ増加させる。本実施形態では、ロック制御部１４は、モータ１３の作動時において「２４ミリ秒」毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ増加させる。よって、カウンタ値Ｃｐｔｃはモータ１３の作動時間に比例して増加する。
【００３０】
ステップＳ３の処理を行った後、ロック制御部１４は、ステップＳ４においてカウンタ値Ｃｐｔｃが休止閾値Ｃｍａｘより大きいか否かを判断する。ここで、休止閾値Ｃｍａｘとは、モータ１３を強制的に休止させたいカウンタ値Ｃｐｔｃである。カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値が「０」であることから、休止閾値Ｃｍａｘはモータ１３の許容温度上昇幅である。本実施形態において休止閾値Ｃｍａｘは、モータ１３を「８５℃」雰囲気中で作動させたことを想定すると共に、モータ１３の温度上限値を「１８０℃」であると想定し、「１８０−８５」の計算から「９５」に設定されている。そして、このステップＳ４において、カウンタ値Ｃｐｔｃが休止閾値Ｃｍａｘより大きいと判断した場合、ロック制御部１４はステップＳ５の処理に移行してモータ１３を休止させる。これに対し、カウンタ値Ｃｐｔｃが休止閾値Ｃｍａｘ以下であると判断した場合は、ロック制御部１４はここでの処理を一旦終了する。
【００３１】
一方、ステップＳ１においてモータ１３が作動中でないと判断した場合、すなわちモータ１３は休止中であると判断した場合、ロック制御部１４は、ステップＳ６の処理に移行して減算処理を行う。ここで、ステップＳ６で行われる減算処理を図３に基づいて説明する。
【００３２】
図３に示すステップＳ１１において、ロック制御部１４は、カウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」以上の値か否かを判断する。カウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」以上の値であると判断した場合、ロック制御部１４はステップＳ１２の処理に移行し、前回にカウンタ値Ｃｐｔｃを減算したときから減算間隔Ｔｓ１が経過したか否かを判断する。
【００３３】
ここで、減算間隔とは、モータ１３の温度降下率から求められた値であり、カウンタ値Ｃｐｔｃを減算処理する時間の間隔である。減算間隔は、カウンタ値Ｃｐｔｃの値が「４５」以上か否かによって減算間隔Ｔｓ１と減算間隔Ｔｓ２の２つが設定されている。本実施形態において、減算間隔Ｔｓ１は「０．５秒」に設定されており、減算間隔Ｔｓ２は「１１秒」に設定されている。
【００３４】
ステップＳ１２において、減算間隔Ｔｓ１が経過したと判断された場合、ロック制御部１４は、ステップＳ１３の処理に移行してカウンタ値Ｃｐｔｃから「１」を減算する。これに対し、減算間隔Ｔｓ１が経過していないと判断した場合、ロック制御部１４はここでの処理を一旦終了する。すなわち、ロック制御部１４は、減算間隔Ｔｓ１が経過しないとステップＳ１３の処理に移行しない。よって、ロック制御部１４は、カウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」以上の値であるとき、減算間隔Ｔｓ１毎にステップＳ１３の処理を行ってカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ減少させる。本実施形態では、モータ１３の休止時においてカウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」以上の値であるとき、ロック制御部１４は、「０．５秒」毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ減少させる。よって、カウンタ値Ｃｐｔｃはモータ１３の休止時間に比例して減少する。
【００３５】
一方、ステップＳ１１においてカウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」以上の値ではないと判断した場合、すなわち、カウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」未満の値であると判断した場合には、ロック制御部１４はステップＳ１４に移行し、前回にカウンタ値Ｃｐｔｃを減算したときから減算間隔Ｔｓ２が経過したか否かを判断する。これに対し、減算間隔Ｔｓ２が経過していないと判断した場合は、ロック制御部１４はここでの処理を一旦終了する。すなわち、ロック制御部１４は、減算間隔Ｔｓ２が経過しないとステップＳ１５の処理に移行しない。よって、ロック制御部１４は、カウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」未満の値であると判断したとき、減算間隔Ｔｓ２毎にステップＳ１５以降の処理を行う。
【００３６】
ステップＳ１４において、減算間隔Ｔｓ２が経過したと判断した場合、ロック制御部１４は、ステップＳ１５の処理に移行してカウンタ値Ｃｐｔｃが「０」か否かを判断する。カウンタ値Ｃｐｔｃが「０」でないと判断した場合、ロック制御部１４は、ステップＳ１６に移行してカウンタ値Ｃｐｔｃから「１」を減算する。本実施形態において減算間隔Ｔｓ２は「１１秒」であることから、ロック制御部１４は、モータ１３の休止時においてカウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」未満の値であるとき、「１１秒」毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ減少させる。よって、カウンタ値Ｃｐｔｃはモータ１３の休止時間に比例して減少する。これに対して、ステップＳ１５においてカウンタ値Ｃｐｔｃが「０」であると判断した場合、ロック制御部１４はここでの処理を一旦終了する。すなわち、ロック制御部１４は、カウンタ値Ｃｐｔｃが「０」以外の値であるときにしかステップＳ１６の処理を行なわず、カウンタ値Ｃｐｔｃが「０」より小さな値にならないようにしている。
【００３７】
このように、ロック制御部１４は、カウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」以上の値であると判断したときは減算間隔Ｔｓ１毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを減算し、カウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」未満の値であると判断したときは減算間隔Ｔｓ２毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを減算するようになっている。
【００３８】
こうしたカウンタ値Ｃｐｔｃの減算処理後、図２に示すステップＳ７において、ロック制御部１４はカウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈ以下の値か否かを判断する。ここで、無効閾値Ｃｔｈは、モータ１３がロックピン１２をロック位置からロック解除位置またはロック解除位置からロック位置まで確実に移動させることができる時間（以下、最低作動時間という）に相当するカウンタ値Ｃｐｔｃを休止閾値Ｃｍａｘから減算した値に設定されている。本実施形態において、最低作動時間に相当する時間は「３００ミリ秒」に設定されている。よって、本実施形態における無効閾値Ｃｔｈは、「休止閾値Ｃｍａｘ−（３００／２４）」から「８２」となっている。
【００３９】
ステップＳ７においてカウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈ以下の値であると判断した場合、ロック制御部１４は、ステップＳ８の処理に移行してモータ作動要求信号を有効にしてここでの処理を一旦終了する。つまり、これ以降にモータ作動要求信号が入力されると、ロック制御部１４は、このモータ作動要求信号に基づいてモータ１３を制御する。これに対して、カウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈより大きいと判断した場合、ロック制御部１４はステップＳ９の処理に移行してモータ作動要求信号を無効にしてここでの処理を一旦終了する。つまり、ロック制御部１４は、モータ１３が作動中であればモータ１３の作動を継続させるが、新たなモータ作動要求信号が入力されてもモータ１３を作動させない。そして、ロック制御部１４は、図２及び図３に示した処理を繰返す。
【００４０】
次に図４及び図５にしたがって上記構成の作用について説明する。なお、図４及び図５は上記構成の作用を示す概念図である。
図４に示すポイントＰ０は、モータ１３の作動開始時点を示している。このポイントＰ０でのカウンタ値Ｃｐｔｃは初期値の「０」である。モータ作動要求信号が入力されると、ロック制御部１４はモータ作動要求信号に基づいてモータ１３を作動させる。そして、ロック制御部１４は、モータ１３を作動させると共に、加算間隔Ｔａ毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ増加させる。詳しくは、図５（ａ）に示すように、ロック制御部１４は加算間隔Ｔａ毎にカウンタ値Ｃｐｔｃに「１」ずつ加算する。すなわち、モータ１３の作動時間とカウンタ値Ｃｐｔｃとは比例関係にある。
【００４１】
ロック制御部１４は、ポイントＰ１で示すように、ステアリングのロックまたはロック解除の完了を認識するとモータ１３を休止させるようになっている。ところで、ロック制御部１４は、ロック状態検出スイッチ１６からの信号によりロックまたはロック解除の完了を認識している。よって、モータ１３がロックピン１２を移動させる上で過剰な負荷等により所定の位置まで移動させるために過大な時間を要したり、移動不能に陥ったりした場合には、ロック状態検出スイッチ１６からの信号が長時間入力されないため、ロック制御部１４は、長時間に渡ってモータ１３を作動させることになる。すなわち、モータ１３は長時間に渡って通電されてしまう。そのため、モータ１３の消費電力が増大して熱害が生じるおそれがあるため、連続通電時間は「１秒」に制限されている。このように、モータ１３の連続作動時間は最大「１秒」に設定されているため、ポイントＰ１でのカウンタ値Ｃｐｔｃは、「１秒÷２４ミリ秒」から最大で「４２」となる。すなわち、ポイントＰ１におけるカウンタ値Ｃｐｔｃは、ポイントＰ０でのカウンタ値Ｃｐｔｃよりも最大で「４２」加算された値となる。したがって、このポイントＰ１におけるモータ１３の温度は、作動前に比較して最大で「４２℃」上昇したことを意味する。
【００４２】
ロック制御部１４は、ポイントＰ１にてモータ１３を休止させると共に、減算間隔Ｔｓ２（カウンタ値Ｃｐｔｃ＜４５）毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ減少させる。ここで、ロック制御部１４が行う減算処理について詳細に説明する。
【００４３】
図５（ｂ）は、ロック制御部１４がモータ１３を休止させた後の時間とカウンタ値Ｃｐｔｃの変化を示している。カウンタ値Ｃｐｔｃはモータ１３の温度を擬似的に求めるために用いられるカウンタであることから、直線の傾きはモータ１３の温度降下率を示している。同図に示される直線の傾きが変化した時点は、モータ１３の温度降下率が変化した時点でもある。カウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」以上の値である場合、ロック制御部１４は、減算間隔Ｔｓ１毎にカウンタ値Ｃｐｔｃから「１」ずつ減算する。そして、カウンタ値Ｃｐｔｃが「４５」未満の値になったときには、ロック制御部１４は、減算間隔Ｔｓ２毎にカウンタ値Ｃｐｔｃから「１」ずつ減算する。このように、モータ１３の休止時においてロック制御部１４は、そのときのカウンタ値Ｃｐｔｃの値に応じて減算間隔Ｔｓ１または減算間隔Ｔｓ２のどちらかの減算間隔でカウンタ値Ｃｐｔｃから「１」ずつ減算するようになっている。すなわち、モータ１３の休止時間とカウンタ値Ｃｐｔｃとは比例関係にある。
【００４４】
さて、図４のポイントＰ２に示すように、再びモータ作動要求信号がロック制御部１４に入力されると、ロック制御部１４はモータ１３を再び作動させる。
ポイントＰ２でのカウンタ値Ｃｐｔｃは、ポイントＰ１でのカウンタ値Ｃｐｔｃよりも減算間隔Ｔｓ２の整数倍だけ減算された値となる。例えば、ロック制御部１４は、ポイントＰ１時点からモータ１３を「１１０秒間」休止させる場合、「１１０秒÷１１秒（減算間隔Ｔｓ２）＝１０」からカウンタ値Ｃｐｔｃに対して「１０回」減算処理を行うことになる。したがって、ポイントＰ２でのカウンタ値Ｃｐｔｃは、ポイントＰ１でのカウンタ値Ｃｐｔｃから「１０」減算された値となる。カウンタ値Ｃｐｔｃが「１０」減算されたことから、ポイントＰ２でのモータ１３の温度は、ポイントＰ１時点での温度に比較して「１０℃」降下したと推定される。また、ポイントＰ２に示すように、モータ作動要求信号が再び入力されると、ロック制御部１４は、モータ１３を作動させる。そして、ロック制御部１４は、カウンタ値Ｃｐｔｃを加算間隔Ｔａ毎に「１」ずつ増加させる。
【００４５】
その後、ロック制御部１４は、ポイントＰ３にてモータ１３を休止させると共に、減算間隔Ｔｓ１（カウンタ値Ｃｐｔｃ≧４５）毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ減少させる。ポイントＰ３でのカウンタ値Ｃｐｔｃは、ポイントＰ２でのカウンタ値Ｃｐｔｃよりも最大で「４２」加算された値となる。よって、このポイントＰ３におけるモータ１３の温度は、ポイントＰ２時点での温度に比較して最大「４２℃」上昇したと推定される。
【００４６】
また、同図に示すように、ポイントＰ１からポイントＰ２の温度降下分に比較して、ポイントＰ２からポイントＰ３の温度上昇分が大きい場合、モータ１３の温度は、ポイントＰ１時点での温度よりも差分ＤＣｐｔｃに相当する分だけ上昇したことを意味する。すなわち、モータ１３の温度は、作動前に比較してポイントＰ１時点でのカウンタ値Ｃｐｔｃに差分ＤＣｐｔｃを加算した分だけ上昇していると推定される。
【００４７】
以上のように、ロック制御部１４は、モータ１３を作動させている間は加算間隔Ｔａ毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ増加させ、モータ１３を休止させている間は減算間隔Ｔｓ１毎または減算間隔Ｔｓ２毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ減少させるようになっている。
【００４８】
そしてその後、ポイントＰ３’で示すように、カウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈよりも小さい値であるときにモータ作動要求信号が入力された場合、ロック制御部１４は、モータ１３の作動中にカウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈより大きくなってもモータ１３の作動を継続する。そして、カウンタ値Ｃｐｔｃが休止閾値Ｃｍａｘよりも大きくなった時点（ポイントＰ４）で強制的にモータ１３を休止させる。しかし、カウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈと休止閾値Ｃｍａｘとの間の値であるときにモータ作動要求信号が入力された場合、ロック制御部１４は、このモータ作動要求信号を無効としてモータ１３を作動させない。すなわち、カウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈより大きな値である場合、ロック制御部１４は、モータ１３の作動は継続させるが、新たなモータ作動要求信号を無効とするようになっている。
【００４９】
モータ１３が強制的に休止させられた後、モータ作動要求信号が入力されても、その時点でのカウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈよりも大きい場合、ロック制御部１４はモータ１３を作動させない。例えば、ポイントＰ５で示す時点でモータ作動要求信号が入力されても、この時点でのカウンタ値Ｃｐｔｃは無効閾値Ｃｔｈよりも大きいため、ロック制御部１４はモータ作動要求信号を無効としてモータ１３を作動させない。すなわち、ロック制御部１４は、カウンタ値Ｃｐｔｃが休止閾値Ｃｍａｘと無効閾値Ｃｔｈの間にあるときは、モータ作動要求信号が入力されてもこれを無効としてモータ１３を作動させないようになっている。換言すると、ポイントＰ４の時点から、前記最低作動時間を確保できるだけの無効時間ＰＴだけ経過しないと、たとえモータ作動要求信号が入力されたとしてもロック制御部１４はモータ１３を作動させないようになっている。本実施形態において無効時間ＰＴは、「０．５秒（減算間隔Ｔｓ１）×１３（休止閾値Ｃｍａｘ−無効閾値Ｃｔｈ）」から「６．５秒」となる。このため、無効時間ＰＴよりも長い時間を経過したポイントＰ６の時点でモータ作動要求信号が入力されると、その時点でのカウンタ値Ｃｐｔｃは無効閾値Ｃｔｈよりも小さくなるため、ロック制御部１４はモータ作動要求信号に基づいてモータ１３を作動させる。
【００５０】
本実施形態の電動式ステアリングロック装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ロック制御部１４はカウンタ値Ｃｐｔｃを用いてモータ１３の作動制御を行っている。カウンタ値Ｃｐｔｃは、モータ１３の作動中には加算間隔Ｔａ毎に「１」ずつ増加し、モータ１３の休止中にはその時算出されたカウンタ値Ｃｐｔｃの値に応じて減算間隔Ｔｓ１毎又は減算間隔Ｔｓ２毎に「１」ずつ減少する。すなわち、カウンタ値Ｃｐｔｃはモータ１３の作動時間に比例して増加し、モータ１３の休止時間に比例して減少するようになっている。よって、カウンタ値Ｃｐｔｃは、モータ１３の温度を擬似的に演算により求めた値である。ロック制御部１４は、モータ作動要求信号が入力されると、モータ１３を作動させると共にカウンタ値Ｃｐｔｃを加算間隔Ｔａ毎に「１」ずつ増加させる。そして、加算間隔Ｔａ毎に算出されるカウンタ値Ｃｐｔｃが休止閾値Ｃｍａｘよりも大きい場合には、ロック制御部１４はモータ１３の温度が過剰に上昇していると推定してモータ１３を強制的に休止させる。すなわち、モータ１３が作動中であっても、カウンタ値Ｃｐｔｃが休止閾値Ｃｍａｘより大きくなった場合には強制的に休止させられるようになっている。したがって、モータ１３の温度上昇に起因する熱害を防止することができる。また、モータ１３に過熱保護機能の追加をする必要がなくなり、電動式ステアリングロック装置１の大型化や高コスト化を防止することができる。
【００５１】
（２）上記実施形態において、カウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈと休止閾値Ｃｍａｘとの間の値であるときにモータ作動要求信号が入力された場合、ロック制御部１４は、同信号を無効としてモータ１３を作動させないようになっている。ここで、無効閾値Ｃｔｈは、休止閾値Ｃｍａｘから、モータ１３がロックピン１２をロック位置からロック解除位置またはロック解除位置からロック位置に確実に移動させることができる時間（最低作動時間）に相当するカウンタ値Ｃｐｔｃを減算した値に設定されている。よって、カウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈよりも大きい場合にはモータ１３を作動させないようにすることで、ロックまたはロック解除が未完になるおそれを解消できる。これに対し、こうしたモータ作動要求信号を無効とする制御が行われない場合には、例えば、図４のポイントＰ５に示す時点でモータ作動要求信号が入力された場合、ロック制御部１４はモータ１３を作動させた後に短時間で休止させる。その後再びポイントＰ５の時点でモータ作動要求信号が入力されると、ロック制御部１４は再び短時間だけモータ１３を作動させることとなる。つまり、ロックまたはロック解除が未完となる状態が連続することになり、いつまでたってもロックまたはロック解除が完了しないおそれがある。しかし、休止閾値Ｃｍａｘより小さく設定された無効閾値Ｃｔｈを設け、算出されたカウンタ値Ｃｐｔｃが休止閾値Ｃｍａｘと無効閾値Ｃｔｈの間の値である場合にはモータ１３を作動させないことで、ロックまたはロック解除が未完の状態が連続する不都合を防止することができる。
【００５２】
（３）無効閾値Ｃｔｈは、モータ１３がロックピン１２をロック位置からロック解除位置またはロック解除位置からロック位置に確実に移動させることができる時間に相当するカウンタ値Ｃｐｔｃを休止閾値Ｃｍａｘから減算した値に設定されている。このため、カウンタ値Ｃｐｔｃが無効閾値Ｃｔｈより小さくなった時点でモータ作動要求信号を入力された場合、ロック制御部１４は、モータ１３を作動させることでロックピン１２をロック位置またはロック解除位置まで確実に移動させることができる。よって、ステアリングのロックまたはロック解除が未完になるのを確実に防止することができる。
【００５３】
（４）ロック制御部１４は、モータ１３の作動中にはカウンタ値Ｃｐｔｃを加算間隔Ｔａ毎に「１」ずつ増加させ、モータ１３の休止中にはその時点で算出されたカウンタ値Ｃｐｔｃに応じて減算間隔Ｔｓ１毎又は減算間隔Ｔｓ２毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ減少させる。すなわち、所定の間隔毎にカウンタ値を加減算するといった単純な計算式によりモータ１３の温度を擬似的に演算により求めている。よって、ロック制御部１４の制御上の負担を少なくすることができる。
【００５４】
（５）休止閾値Ｃｍａｘは、モータ１３を強制的に休止させたいカウンタ値Ｃｐｔｃである。カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値が「０」であることから、休止閾値Ｃｍａｘはモータ１３の許容温度上昇幅である。本実施形態において、カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値「０」は、モータ１３が作動させられる最悪の環境温度を想定して設定された「８５℃」に相当する。そして、モータ１３の動作保証温度上限値を「１８０℃」であると想定して休止閾値Ｃｍａｘを「９５」に設定している。このように休止閾値Ｃｍａｘは温度上昇幅のみを示しているので、モータ１３が使用される環境温度が「８５℃」に満たない場合には、実際のモータ１３の温度が低くてもカウンタ値Ｃｐｔｃが休止閾値Ｃｍａｘより大きくなればモータ１３は強制的に休止させられる。すなわち、モータ１３の作動前の温度が低くなれば低くなるほどモータ１３を確実に熱害から保護できる。また、休止閾値Ｃｍａｘは、モータ１３が作動させられる最悪の環境温度を想定して設定されているため、モータ１３を最悪の環境温度の下で作動させても、熱害による作動不良にモータ１３が陥ることを防止できる。
【００５５】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、休止閾値Ｃｍａｘは「９５」に設定されていたが、休止閾値Ｃｍａｘは「９５」に限定されない。つまり、休止閾値Ｃｍａｘは、カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値に対して相対的に許容できる温度（許容温度上昇幅）に相当するため、カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値に応じて設定されてもよい。例えば、カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値として「８５」が設定された場合、休止閾値Ｃｍａｘは「１８０」に設定されてもよい。要するに、休止閾値Ｃｍａｘは、カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値との差分が「９５」となるように設定されていればよい。
【００５６】
・休止閾値Ｃｍａｘは、カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値との差分が「９５」よりも大きな値となるように設定されてもよい。こうすると、モータ１３が休止閾値Ｃｍａｘに達し難くなるため、より確実にステアリングのロックまたはロック解除が行える。逆に、休止閾値Ｃｍａｘは、カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値との差分が「９５」よりも小さな値となるように設定されてもよい。こうすれば、モータ１３の高温化がより確実に防止されるため、より一層確実にモータ１３を熱害から保護することができる。
【００５７】
・本実施形態では、無効閾値Ｃｔｈは「８２」に設定されていたが、無効閾値Ｃｔｈは「８２」に限定されない。ロック制御部１４は、休止閾値Ｃｍａｘと無効閾値Ｃｔｈとの差分が本実施形態と同じ値「１３」であればステアリングのロックまたはロック解除を確実に行うことができる。このことから、無効閾値Ｃｔｈは、休止閾値Ｃｍａｘとの差分が確保されていれば、休止閾値Ｃｍａｘに応じて大きな値に設定されたり小さな値に設定されたりしてもよい。例えば、休止閾値Ｃｍａｘが「１０５」の場合、無効閾値Ｃｔｈは「９２」に設定されてもよい。
【００５８】
・休止閾値Ｃｍａｘと無効閾値Ｃｔｈとの差分は「１３」よりも大きな値に設定されてもよい。こうすると、ロック制御部１４は、モータ１３を作動させることでロックピン１２をロック位置からロック解除位置またはロック解除位置からロック位置まで一層確実に移動させることができる。よって、ステアリングのロックまたはロック解除が未完になるのを一層確実に防止することができる。逆に、休止閾値Ｃｍａｘと無効閾値Ｃｔｈとの差分は「１３」よりも小さな値に設定されてもよい。こうすると、ロック制御部１４は、モータ１３を強制的に休止させた後、休止閾値Ｃｍａｘと無効閾値Ｃｔｈとの差分が小さくなった分だけ早い時点でモータ作動要求信号を有効とするため、作動要求に対するモータ１３の応答性が向上する。
【００５９】
・本実施形態では、カウンタ値Ｃｐｔｃの加算間隔は１段階（加算間隔Ｔａ）であるが、モータ１３の温度と時間の関係から、カウンタ値Ｃｐｔｃの加算間隔をもっと多段階に設定してもよい。例えば、カウンタ値Ｃｐｔｃの値に応じて加算間隔を２つの領域に分け、カウンタ値Ｃｐｔｃが小さい方から第１領域、第２領域とし、それぞれの領域に加算間隔Ｔａ１、加算間隔Ｔａ２を設定する（但し、Ｔａ１＞Ｔａ２）。そして、カウンタ値Ｃｐｔｃが第１領域内の値のときは、加算間隔Ｔａ１毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ増加させ、カウンタ値Ｃｐｔｃが第２領域内の値のときは、加算間隔Ｔａ２毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを「１」ずつ増加させるようにしてもよい。また、前記領域は２つに限らず、３つ以上に細分化された領域となってもよい。また、本実施形態において減算間隔は２段階（減算間隔Ｔｓ１、減算間隔Ｔｓ２）であるが、３多段階以上に設定してもよい。このように加算間隔と減算間隔を多段階にすることで、カウンタ値Ｃｐｔｃは、モータ１３の温度を一層忠実に模擬した値となる。よって、ロック制御部１４は、モータ１３の温度に則してより一層高い精度でモータ１３を制御することが可能となる。
【００６０】
・カウンタ値Ｃｐｔｃの加算間隔と減算間隔は同じでもよい。このようにするとカウンタ値Ｃｐｔｃの算出が容易となり、ロック制御部１４の制御上の負担を一層少なくすることができる。
【００６１】
・本実施形態においては、カウンタ値Ｃｐｔｃに加算する数は「１」に固定されていたが、カウンタ値Ｃｐｔｃの値に応じて段階的に変わるようにしてもよい。例えば、カウンタ値Ｃｐｔｃが小さいときは加算間隔毎に「２」ずつ増加させ、カウンタ値Ｃｐｔｃが大きいときは加算間隔毎に「１」ずつ増加させるようにしてもよい。また、カウンタ値Ｃｐｔｃから減算する数が段階的に変わるようにしてもよい。例えば、カウンタ値Ｃｐｔｃが大きいときは加減算間隔毎に「４」ずつ減少させ、カウンタ値Ｃｐｔｃが小さいときは加減算間隔毎に「３」ずつ減少させるようにしてもよい。カウンタ値Ｃｐｔｃに加算する数及びカウンタ値Ｃｐｔｃから減算する数は前記の２つに限られない。また、カウンタ値Ｃｐｔｃの値に応じて３段階以上の領域に分けて加減算する数が変化するようにしてもよい。
【００６２】
・本実施形態では、カウンタ値Ｃｐｔｃの初期値は「０」に設定されていたが、モータ１３が作動していないときの温度（モータ作動前温度）に設定してもよい。こうすると、カウンタ値Ｃｐｔｃは推定されたモータ１３の温度（℃）を示す。
【００６３】
・本実施形態では、ロック制御部１４は所定時間毎にカウンタ値Ｃｐｔｃを増減させることでモータ１３の温度を推定している。しかし、モータ１３の温度を推定するための数式としては、カウンタ値Ｃｐｔｃを用いた数式に限らない。例えば、モータ１３の作動している時間に所定の定数を乗算した値からモータ１３の休止している時間に所定の定数を乗算した値を減算する数式でもよい。この数式を用いると、モータ１３の作動時間を一定とすれば、モータ１３の作動要求が入力された時点でモータ１３の温度を推定することができる。したがって、モータ１３を作動させる前に、前記数式からの算出値が休止閾値Ｃｍａｘを超えるか否かが事前にわかるようになる。そして、ロック制御部１４は前記算出値が休止閾値Ｃｍａｘを超えるまでの時間だけモータ１３を作動させればよい。
【００６４】
・モータ１３の温度を推定するための数式として、モータ１３の作動時間と休止時間から算出する前記数式を用いた場合、ロック制御部１４は、モータ１３の作動要求が入力された時点で前記数式から算出された値が休止閾値Ｃｍａｘより大きいと判断したときにモータ１３を休止させるようにしてもよい。
【００６５】
・本実施形態の電動式ステアリングロック装置は、住宅用として用いられてもよい。住宅用として用いられた場合は、変則的な操作（ロックとロック解除を繰返す）によってモータ１３の温度が上昇することによる熱害を防止することができる。
【００６６】
次に、本実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）前記電動式ステアリングロック装置において、前記関係式は、前記アクチュエータの作動している時間に所定の定数を乗算した第１項から前記アクチュエータの作動していない時間に所定の定数を乗算した第２項を減算処理する数式である。この技術的思想（１）の発明によると、所定の計算式は、アクチュエータが作動している時間に所定の定数を乗算した値からアクチュエータが休止している時間に所定の定数を乗算した値を減算処理する数式である。このように、前記計算式は、前記各時間の要素にそれぞれ所定の定数を乗算して減算するといった単純な計算式である。よって、制御手段の処理上の負担を少なくすることができる。
【００６７】
（２）前記電動式ステアリングロック装置において、前記制御手段は、前記関係式から算出される値が初期値未満になると、その算出値を初期値に固定する。この技術的思想（２）の発明によれば、アクチュエータの休止時間が長時間に渡る場合でも前記関係式から正確に値を算出できるため、アクチュエータを確実に熱害から保護できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、電動式ステアリングロック装置において、アクチュエータの大型化とコストを抑制しつつ過熱保護を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の電動式ステアリングロック装置の構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態のロック制御部１４が行う処理のフローチャート。
【図３】本実施形態のロック制御部１４が行う減算処理のフローチャート。
【図４】本実施形態の過熱保護過程を示すタイムチャート。
【図５】本実施形態のロック制御部１４が行う加減算処理の詳細。
【符号の説明】
１…電動式ステアリングロック装置、１１…ステアリングシャフト、１２…ロックピン、１３…アクチュエータとしてのモータ、１４…制御手段としてのロック制御部、Ｃｔｈ…無効閾値、Ｃｍａｘ…休止閾値、Ｃｐｔｃ…カウンタ値。

Claims

ステアリングシャフトに係脱するロックピンを位置変化させてステアリングのロックまたはロック解除を行うアクチュエータと、前記アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えた電動式ステアリングロック装置において、
前記制御手段は、前記アクチュエータの作動時間を要素とする関係式から求められる算出値が所定の休止閾値より大きいと判断した場合には、前記アクチュエータの作動を強制的に休止させるとともに、
前記制御手段は、前記休止閾値よりも小さく設定された無効閾値より前記算出値が大きいと判断した場合には、前記アクチュエータの作動要求があってもその要求を無効化することを特徴とする電動式ステアリングロック装置。
前記無効閾値は、前記ステアリングのロックまたはロック解除を行うことが可能となる前記アクチュエータの作動時間に相当する前記算出値の増加分を、前記休止閾値から減算した値よりも小さな値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動式ステアリングロック装置。
前記関係式は、前記アクチュエータが作動している間は所定の時間毎にカウンタ値を加算し、前記アクチュエータが休止している間は所定の時間毎にカウンタ値を減算処理する式であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動式ステアリングロック装置。