JP4606538B2 - ステアリング装置におけるステアリングシャフトを電気ロックするための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のステアリング装置におけるステアリングシャフトを、電気ロックするための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置は、例えばドイツ国特許第１９７１９３４３号明細書により公知である。この公知の装置は、ハウジングに配置され、阻止エレメントをロック位置からロック解除位置へ、またその逆に移動させるため下流に接続されたアクチュエータを備える電動モータを備えている。
阻止エレメントは、ロック位置において、ステアリングシャフトに取り付けられた鋸歯リングの隣接する鋸歯により形成されたリセスと嵌合して、ステアリングシャフトの動きを阻止する。公知のエレメントでは、阻止エレメントを移動させるアクチュエータとして、カムドライブが用いられる。
【０００３】
この公知の装置の欠点は、カムドライブを使用すると、ロック時間とロック解除時間が比較的長くなることである。
【０００４】
ドイツ国特許第３７３９１７２号にも、阻止エレメントを移動させるための装置が開示されており、電動モータ（詳細には記されず）は、一部がラックとして設計された阻止エレメントの鋸歯と嵌合するウォーム歯車を駆動する。
【０００５】
この装置の欠点の一つは、阻止エレメントを必要量移動させるには、比較的強力な電動モータが必要であり、ひいては、広い構造スペースを要することである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一方では、阻止エレメントのロック解除時間を短くすることができ、他方では、非常に省スペースが可能である、導入部で記載した種類の装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、請求項１の特徴により、この目的が達成される。さらに本発明の特に好適な形態は、下位請求項（サブクレーム）に記載されている。
【０００８】
本発明は、基本的に、アクチュエータとして、スピンドルドライブを用いることを、基本原理としており、ねじ付きスピンドル上に配置されて線形移動を行なう内ねじ付きドライバは、ねじ付きスピンドルのねじ山と嵌合し、ねじ付きスピンドルから離れた側には、阻止エレメントの座部を有する。
さらに、阻止エレメントを案内するため、この装置は、ハウジングに接続されステアリング装置にも同様に接続できるアダプタ部を備えている。アダプタ部は、阻止エレメントがロック位置にある時に、ステアリングシャフトが激しくねじられた場合に、エレメントに作用する力を吸収して、スピンドルドライブと電動モータへのダメージを確実に防止するように設計されている。
【０００９】
ロック機構を、定められたリミット位置まで移動させるため、ドライバまたは阻止エレメントのリミットストップが設けられている。このため、電動モータによる駆動装置は、ロック解除またはロック動作に必要な時間より長い時間、駆動される。その後、電動モータは、公知の装置とは対照的に、リミット位置センサが不必要となるように、電子切換装置によりオフ状態に切り換えられる。
【００１０】
ドライバがリミット位置に達した時に、過剰な負荷が部品に加えられるのを防止するため、ねじ付きスピンドルは、ばね、望ましくはカップばねにより、本発明による装置のハウジングに対して軸方向に弾性的に支持されるようにすると、好適である。
ドライバの動きが、リミット位置で阻止されても、ねじ付きスピンドルは、さらに回転して、カップばねを圧縮することが可能である。その結果、機構の質量慣性モーメントにより発生した過剰な力は減少し、スペースを取る滑りクラッチや、ねじりバー動作を伴う長いねじ付きスピンドルを不要にすることができる。
【００１１】
本発明のさらに好適な実施例では、阻止エレメントに横向きリセスが設けられ、阻止エレメントをロック解除位置に固定するため、予め付勢されたばねにより固定レバーが、このリセスへ旋回する。阻止エレメントを、ロック解除位置からロック位置に移動させるため、第２電動モータにより、またはねじ付きスピンドルにより駆動されるシャフトにより、固定レバーが最初にリセスから出るように旋回する。
【００１２】
本発明による装置が、アダプタ部と阻止エレメントを交換するだけで、多様な自動車メーカーのステアリング装置用に簡単に改造できるように、アダプタ部はハウジングに交換可能に配置され、阻止エレメントは、ドライバの座部に配置されることが望ましい。
【００１３】
阻止エレメントは、ステアリングシャフトの長手方向軸の方向から見た際に、前後に配置された２本のばね付勢阻止ピンから成ることが望ましい。これは、阻止エレメントに阻止ピンが１本のみ使用された場合には、このピンがロック位置に移動した時に、ステアリングシャフトに配置された鋸歯リングの鋸歯としばしば衝突して、ロックのために、ステアリングシャフトはさらに回転しなければならないのに対して、２本のピンを使用する阻止ピンでは、隣接する鋸歯により画定される鋸歯リングのリセスと阻止ピンの一方が常に確実に嵌合するからである。 しかし、ステアリングシャフトの軸方向に阻止ボルトが前後に配置された場合には、各阻止ボルトには、独自の距離リング（または鋸歯リング部分）が割り当てられなければならず、その場合、２つの鋸歯リング（または鋸歯リング部分）は、ステアリングシャフト上で相互にオフセットすることが多い。
【００１４】
【実施例】
図１において、１は、鋸歯リング３を備えた自動車ステアリングシャフト２を電気ロックするための本発明による装置を示している。
【００１５】
装置１は、ハウジング４と、ハウジング内に配置されるとともに、下流に接続されたスピンドル駆動装置６を有する第１電動モータ５とを備えている。この駆動装置は、ばね付勢された阻止エレメント７を、図１のロック解除位置から、阻止エレメント７が鋸歯リングの隣接鋸歯により形成されるリセスと嵌合するロック位置（図示せず）へ移動させる。
【００１６】
スピンドル駆動装置６は、第１電動モータ５の鋸歯トランスミッション９により駆動されるねじ付きスピンドル８と、ガイドに取り付けられるとともに、ねじ付きスピンドル８のねじ山１３と嵌合する内ねじ山１２を有するドライバ１１とを備えている。ドライバ１１は、阻止エレメント７の側に座部１４を有し、この座部を介して、阻止エレメント７は、ステアリングシャフト２と反対側で、ドライバ１１に接続されている。
【００１７】
さらに阻止エレメント７を案内するため、本発明による装置１は、自動車のハウジング４とステアリング装置とに接続でき、装置１をステアリング装置に取り付けるためのアダプタ部１５を備えている。アダプタ部１５は、阻止エレメント７がロック位置にある時にステアリングシャフト２が激しくねじられた場合に、阻止エレメントに作用する力を吸収するように設計されている。アダプタ部１５は、例えばねじ１６（図４も参照）によって、ステアリング装置に取り付けられている。
【００１８】
ドライバ１１がリミット位置に到達して、対応するリミットストップ１９，２０によって阻止されても、カップばね１７の圧力に抗して、ねじ付きスピンドル８がさらに回転する（したがって軸方向にも動く）ように、ねじ付きスピンドル８に取り付けられた鋸歯トランスミッション９の大歯車１８の両側に配置されたカップばね１７により、ねじ付きスピンドル８は、ドライバ１１から離れた側において、軸方向に弾性的にハウジング４に支持されている。
【００１９】
装置１はさらに、第１電動モータ５のための制御信号を発生するとともに、電動モータ５が駆動された後に、ロック解除動作またはロック動作に必要な時間より長くなるように選択された所定時間後に、モータが自動的にオフに切り換えられるように設計された電子切換装置２１に接続されている。
【００２０】
図２も、図１に示された装置を示しているが、この場合、阻止エレメント７をロック解除位置にさらに固定するために、予め付勢されたねじりばね２３により、アダプタ部１５のリセス１０を通って、阻止エレメント７のリセス２４へと旋回されるように配置された固定レバー２２が設けられている。続いて、ロック解除位置からロック位置への阻止エレメントの移動を可能とするため、最初に固定レバー２２は、第２電動モータ２５によりリセス２４から後方に旋回してから、スピンドル駆動装置６（図１）の補助により移動する。この場合、第２電動モータも、図１に見られる電子切換装置２１により駆動できる。
【００２１】
固定レバー２２の位置検出を可能にするため、固定レバーには、磁石２６が設けられ、阻止エレメント７がロック解除位置になるとすぐに反応する磁界センサ２７（例えばホールセンサ）が、ハウジング４内の隣接箇所に配置される。
【００２２】
図３に示された実施例では、阻止エレメント７を固定するために必要な固定レバー２２が、シャフト２８により、阻止エレメント７のリセス２４から機械的に旋回させられる。シャフト２８は、ねじ付きスピンドルによって駆動され、このため、固定レバー２２から離れた側には、ねじ付きスピンドル８により駆動される制御カム３０上に支持された制御突起２９を備えている。
【００２３】
本発明は、上述した実施例に限定されないことは言うまでもない。例えば、阻止エレメントをロック解除位置に固定するため、固定レバーを、ドライバの適当なリセスにも嵌合させてよい。
【００２４】
ドライバ用のリミットストップの代わりに、阻止エレメント用のリミットストップを用いてもよく、その場合、阻止エレメントがロック位置にある時のリミットストップは、例えば阻止エレメントがステアリングシャフトと接触する時に決定される。
【００２５】
阻止エレメントはまた、例えばステアリングシャフトの長手方向軸の方向から見て前後に配置された２本の阻止ピンから成っていてもよい。図４と図５は、これに対応した実施例を示している。これらの図は、図２に示されたのと実質的に同じ装置を示している。したがって、図２と対応する部分には、図４でも同じ符号を付けてある。
【００２６】
図４において、符号３１は、ステアリングシャフトの長手方向軸３３の方向から見て、相互に周方向にオフセットした２つの鋸歯リング部分３４，３５を持つ鋸歯リング３２が配置されたステアリングシャフトを示している。
【００２７】
本発明による装置の阻止エレメント３６は、ロック位置で前後に配置されて、関連する鋸歯リング部分３４，３５と各々が嵌合するばね付勢された２本の阻止ピン３７，３８から成っている。
【００２８】
阻止エレメント３６を接続するため、ドライバ１１は、底端がＵ字型の形状で（図５）、２本の脚部３９，４０の各々は、阻止ピン３７，３８がドライバの保持ストリップ４１，４２の上面周囲と嵌合するように、保持ストリップ４１，４２を有する。座部をこのように設計すると、阻止エレメント３６の両阻止ピン３７，３８は、座部に確実に固定保持される。
阻止エレメント３６の阻止ピン３７，３８は、２つの圧縮ばね４３，４４により、ドライバ１１の座部に軸方向に弾性で取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】阻止エレメントが、スピンドル駆動装置により移動して、ロック解除位置にある状態を示す、本発明による装置の長手方向断面図である。
【図２】電動モータにより旋回するばね付勢された旋回自在な固定レバーにより、阻止エレメントがロック解除位置に固定された状態を示す、図１に対応する図である。
【図３】ばね付勢された固定レバーが阻止エレメントの駆動装置に接続されたシャフトにより旋回する、図２に対応する図である。
【図４】阻止エレメントが前後に配置された２本の阻止ピンから成る、本発明の別の実施例を示す斜視図である。
【図５】スピンドル駆動装置と図４で使用された阻止エレメントとの接続部分の側面図である。
【符号の説明】
１ 装置
２ ステアリングシャフト
３ 鋸歯リング
４ ハウジング
５ 第１電動モータ
６ スピンドル駆動装置、アクチュエータ
７ 阻止エレメント
８ ねじ付きスピンドル
９ 鋸歯トランスミッション
１０ リセス（アダプタ部）
１１ ドライバ
１２ 内ねじ山
１３ ねじ山（ねじ付きスピンドル）
１４ 座部
１５ アダプタ部
１６ ねじ
１７ カップばね
１８ 大歯車
１９，２０ リミットストップ
２１ 電子切換装置
２２ 固定レバー
２３ ねじりばね、ばね
２４ リセス
２５ 第２電動モータ；装置
２６ 磁石
２７ センサ、磁界センサ、ホールセンサ
２８ シャフト、装置
２９ 制御突起
３０ 制御カム
３１ ステアリングシャフト
３２ 鋸歯リング
３３ 長手方向軸
３４，３５ 鋸歯リング部分
３６ 阻止エレメント
３７，３８ 阻止ピン
３９，４０ 脚部
４１，４２ 保持棒
４３，４４ ばね

Claims (12)

1. 自動車のステアリング装置におけるステアリングシャフト（２；３１）を電気ロックするための装置であって、ａ）前記装置（１）が、ハウジング（４）と、該ハウジング内に配置されるとともに、ロック解除位置からロック位置に移動できるようになっている阻止エレメント（７；３６）を移動させるため下流に接続されたアクチュエータ（６）を有する第１電動モータとから成り、ｂ）前記アクチュエータ（６）が、鋸歯トランスミッション（９）を介して接続されたねじ付きスピンドル（８）と、ガイド内を直線移動するとともに該ねじ付きスピンドル（８）のねじ山（１３）と嵌合する内ねじ山（１２）を有するドライバ（１１）とを有するスピンドル駆動装置であり、ｃ）前記ドライバ（１１）が、前記阻止エレメント（７；３６）の側において、前記阻止エレメント（７；３６）を前記ステアリングシャフト（２；３１）から離れた側で該ドライバ（１１）に接続するための座部（１４）を有し、ｄ）前記阻止エレメント（７；３６）を案内するため、前記装置（１）が、前記自動車の前記ステアリング装置に接続可能であるとともに、該阻止エレメント（７；３６）が前記ロック位置にある時に、前記ステアリングシャフト（２；３１）が激しくねじられた場合に、この部分に作用する力を吸収するようになっているアダプタ部（１５）を有する装置。
2. 前記ドライバ（１１）が、リミット位置に到達して、リミットストップ（１９；２０）により阻止されても、前記ねじ付きスピンドル（８）が、ばね（１７）の一方の圧力に抗してさらに回転可能であるように、該ねじ付きスピンドル（８）が、該ばね（１７）により、前記ハウジング（４）に対して軸方向に弾性的に支持されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記ねじ付きスピンドル（８）に取り付けられた大歯車（１８）のいずれの側にも配置されたカップばね（１７）により、該ねじ付きスピンドル（８）が、前記ドライバ（１１）から離れた側において、前記ハウジング（４）に対して軸方向に弾性で支持されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記第１電動モータ（５）用の制御信号を発するとともに、該第１電動モータ（５）が駆動された後、ロック解除動作またはロック動作に必要な時間より長くなるように選択された所定時間後に、該モータが自動的にオフ状態に切り換えられるように設計された電子切換装置（２１）に接続されている、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 前記阻止エレメント（７；３６）またはドライバ（１１）が横向きリセス（２４）を含み、
   前記装置（１）が、旋回自在な固定レバー（２２）を有し、前記固定レバー（２２）が、前記ハウジング（４）に配置されるとともに、ばね（２３）により予め付勢され、前記阻止エレメント（７；３６）が前記ロック解除位置にある時に、該ばね（２３）が前記固定レバー（２２）を前記リセス（２４）へと旋回させるとともに、該阻止エレメント（７；３６）をこの位置に固定するようになっており、
   前記阻止エレメント（７；３６）がロック位置に移動する前に、前記ばね（２３）の圧力に抗して、前記固定レバー（２２）を前記リセス（２４）から旋回させるための装置（２５；２８）が設けられた請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
6. 前記固定レバー（２２）を前記阻止エレメント（７；３６）の前記リセス（２４）から旋回させるための前記装置（２５）が、電子切換装置（２１）により駆動される第２電動モータである、請求項５に記載の装置。
7. 前記固定レバー（２２）を前記阻止エレメント（７；３６）の前記リセス（２４）から旋回させるための前記装置（２８）が、該固定レバー（２２）に接続され、前記ねじ付きスピンドル（８）の軸方向に延在し、該固定レバー（２２）から離れた側において、該ねじ付きスピンドル（８）により駆動される制御カム（３０）に支持されている制御突起（２９）を支承するシャフト（２８）である、請求項５に記載の装置。
8. 前記固定レバー（２２）が前記アダプタ部（１５）の側に配置され、前記阻止エレメント（７；３６）の前記ロック解除位置にある時に、該阻止エレメント（７；３６）の前記リセス（２４）と嵌合するように、該固定レバー（２２）が旋回するためのスロット状リセス（１０）が、該アダプタ部（１５）の側壁に設けられている、請求項５〜７のいずれかに記載の装置。
9. 前記固定レバー（２２）の位置を監視するため、少なくとも一つのセンサ（２７）が、前記装置（１）の前記ハウジング（４）に配置されている、請求項５〜８のいずれかに記載の装置。
10. 前記センサ（２７）がホールセンサである、請求項９に記載の装置。
11. 前記アダプタ部（１５）が、前記装置（１）の前記ハウジング（４）に交換可能に配置された、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記阻止エレメント（３６）が、前記ステアリングシャフト（３１）の長手方向軸（３３）の方向から見て、前後に配置されたばね付勢された２本の阻止ピン（３７，３８）から成る、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。

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