JP5268780B2 - 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。

この種の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、この電動ステアリングロック装置は、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、電動モータの駆動によってロック部材が進出し、係合凹部に係合する。これにより、ステアリングは、ステアリングシャフトの回動が規制されることによりロックされる。一方、電動ステアリングロック装置は、運転者がキー等によりエンジンの始動操作をすると、電動モータの駆動によってロック部材が後退し、係合凹部との係合が解除される。これにより、ステアリングは、ステアリングシャフトの回動規制が解除されることによりアンロックされる。なお、エンジンは、アンロック後に始動される。

このような電動ステアリングロック装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１の電動ステアリングロック装置は、電動モータの駆動力で回転するカムギアを備えている。このカムギアには、渦巻き形状をなすカム溝が設けられている。このカム溝には、ロック部材の係合ピンが係合されている。そして、ロック部材は 電動モータの駆動によりカム溝に沿って係合ピンが外周側に移動することにより進出する。また、ロック部材は、電動モータの駆動によりカム溝に沿って係合ピンが中心側に移動することにより後退する構成となっている。

しかしながら、この電動ステアリングロック装置は、外形がロック部材の進退方向に沿って長く延びて形成されているため、ステアリングシャフトの横には、径方向に延びるように電動ステアリングロック装置を配設するための大きなスペースが必要になる。また、電動ステアリングロック装置は、その配置位置によっては衝突時に運転者の膝と干渉する恐れがある。

特表２００６−５２５１７０号公報

本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、ステアリングシャフトの横に径方向に延びる大きな配設スペースを必要としない薄型化が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。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、電動モータの駆動力によって回転し、ギア部の外周縁に沿って形成されたカム面の上面から当該ギア部材の回転軸の延び方向に沿って突出して設けられたカム部が形成された回転軸の延び方向に沿って変位するカム面を有する略円盤状のギア部材と、該ギア部材を収容する一端が開口したケースと、前記ケースに収容され、一端側に前記ギア部材のカム面と摺接する従動部と、他端側に前記ステアリングシャフトに係合するロック部と、中間部に前記ギア部材の径方向に沿って延在するように前記ケースに回転自在に軸支された回動軸となる軸部とを有するとともに前記ギア部材の回転による前記カム面の変位に連動して回動することにより、前記ギア部材の回転軸の延び方向に沿って突出してステアリングシャフトに係合するロック位置と、その係合が解除されるアンロック位置との間を移動可能なロック部材とを備えた構成としたものである。

この電動ステアリングロック装置では、ロック部材を、ギア部材の回転軸の延び方向に沿って突出させるため、ギア部材の径方向がステアリングシャフトの長手側に沿うように電動ステアリングロック装置をステアリングシャフトに対して配置できる。すなわち、ステアリングシャフトの径方向に対する電動ステアリングロック装置の薄型化が可能となる。その結果、ステアリングシャフトの外周部に径方向に延びる大きなスペースが不要となる。よって、電動ステアリングロック装置に運転者の膝が干渉することはない。

また、前記ケースの開口を塞ぐように組みつけられるカバーを設け、前記軸部は前記カバーの押さえ部が当接することによって、前記ケースからの脱落が阻止されるよう保持されるようにすることが好ましい。

このようにすれば、組付け状態においては、カバーの押さえ部がロック部材の軸部の上面に当接して、軸部がケースのロック部材軸支部から脱落することを阻止することが可能となる。

さらに、前記ロック部材の軸部に装着されるとともに、一端が前記カバー側に位置する前記ロック部材の側面に係合し、他端が前記カバーの内面に係止した捻りコイルバネを設け、前記ロック部材をロック位置へ向けて付勢するとともに、前記従動部を前記ギア部材に向けて付勢する構成とすることが好ましい。

このようにすれば、ロック状態においては、コイルバネの付勢力によってロック部材がステアリングシャフト側に向けて付勢された状態が維持されるため、ロック部材のロック状態を維持することが可能となる。

また、前記従動部は、前記ギア部材に向かって突出して前記ロック部材に一体的に設けられ、その端面が略半円柱状に形成されているとともに、前記カム面によって直接、操作されることが好ましい。

このようにすれば、回転式のロック部材を作動させるギア部材を簡単に構成することが可能となり、ギア部材のカム面によってロック部材が直接操作されるため、少ない部品点数にて電動ステアリングロック装置を構成することが可能であり、製造コストを低減できる。

本発明の電動ステアリングロック装置では、ロック部材をギア部材の回転軸の延び方向に沿って突出させるため、ギア部材の径方向がステアリングシャフトの長手側に沿うように電動ステアリングロック装置をステアリングシャフトに対して配置できる。すなわち、ステアリングシャフトの径方向に対する電動ステアリングロック装置の薄型化が可能となる。その結果、ステアリングシャフトの外周部に径方向に延びる大きなスペースが不要となる。よって、電動ステアリングロック装置に運転者の膝が干渉することはない。そのため、運転者の足元のスペースを広く確保でき、車両が衝突したときの安全性を向上させることができる。

本発明に係る実施形態の電動ステアリングロック装置を示す斜視図である。 ロック部材のロック状態を示す分解斜視図である。 カバーを除く組立状態を示す平面図である。 ロック部材のアンロック状態を示す分解斜視図である。 電動ステアリングロック装置の作動状態を示し、（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。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電動ステアリングロック装置（以下「ロック装置」と略する。）１０を示す。このロック装置１０は、車両の操舵を行う図示しないステアリングを上端に配設したステアリングシャフト１（図５に図示）の外周部に配設される。そして、このロック装置１０は、運転者がキー等によりエンジンを始動操作すると、ステアリングを操舵可能にアンロックするとともに、エンジンを停止操作すると、ステアリングを操舵不可能にロック可能とする。

まず、車両のステアリングシャフト１は、図５（Ａ）に示すように、円柱状をなし、車室内において四角筒状をなすステアリングコラム２の内部に挿通されている。このステアリングコラム２には、ロック装置１０の装着位置に貫通孔３が設けられている。また、ステアリングシャフト１には、貫通孔３の形成位置にステアリングシャフト１に対して相対的に移動しないようにカラー４が配設されている。カラー４は円筒形状をなし、その外周部に軸方向に延びる係合凹部５が周方向に所定間隔をもって設けられている。

本実施形態のロック装置１０は、ケース１１およびカバー１８からなる外装体の内部に、電動モータ２３、ギア部材３０、および、ロック部材４０を配設したものである。

ケース１１は、図１および図３に示すように、一端開口の有底四角筒形状をなす。このケース１１の底には、上方を開放したＵ字形状の溝を有する一対のロック部材軸支部１２が設けられている。また、このケース１１には、ギア部材３０を回動可能に装着するための軸受部１３が設けられている。さらに、このケース１１には、軸受部１３の近傍にモータ収納部１４が設けられるとともに、該モータ収納部１４と所定間隔をもってモータ軸支部１５が設けられている。

カバー１８は、図１および図５（Ａ）に示すように、ケース１１の上端開口を閉塞する長方形状の平板からなる。カバー１８の内面には、組付状態でロック部材軸支部１２に対向する一対の押さえ部（図示せず）が突設されている。また、カバー１８には、軸受部１３と対向する位置に同様の軸受部１９が設けられている。さらに、カバー１８には、軸受部１９とは反対側の端部に、後述するロック部材４０のロック部４３が外部に対して出没可能なロック部材挿通孔２０が設けられている。ロック部材挿通孔２０の外側縁部には、カバー１８の上面（外面）から略四角筒状に突出し、ステアリングコラム２の貫通孔３内に嵌合する装着部２１が設けられている。

電動モータ２３は、ギア部材３０を介してロック部材４０を作動させるための駆動手段である。この電動モータ２３は、ケース１１内に配設されている図示しない配線を介して電力を供給されて車両に搭載された図示しない制御回路により正逆回転される。電動モータ２３は、電力が供給されると、その通電方向によって出力軸２４がロック作動方向（正転）またはアンロック作動方向（逆転）に回転する。この出力軸２４には、螺旋状の歯が形成されたウォーム２５が配設されている。この電動モータ２３は、図３に示すように、ケース１１のモータ収納部１４に収納され、出力軸２４の先端がモータ軸支部１５に回転可能に支持される。

ギア部材３０は、電動モータ２３の駆動力によって回転するものである。このギア部材３０は、図２、および、図５（Ａ）に示すように、外周部にウォーム２５の歯と噛み合うはす歯が形成された円盤状のギア部３１と、該ギア部３１の上面から突設されたカム部３２とを備えている。ギア部３１の軸心には回転軸３３が貫通して固定されている。ギア部材３０は、組付け状態において、この回転軸３３の両端がケース１１およびカバー１８の軸受部１３、１９にそれぞれ軸支されることで、ケース１１内で回転可能に軸支されている。

カム部３２は、ギア部３１の外周縁に沿っておよそ２７０度近くにわたってギア部３１の上面から略円筒状に突出して設けられている。カム部３２の上面は、後述するロック部材４０の従動部４２と摺接するカム面３４となっている。このカム面３４は、ギア部材３０の軸方向に直交する平面に対して鋭角をなす斜め方向に延伸して、螺旋の一部をなすように形成されている。すなわち、ロック部材４０の従動部４２と摺接するカム面３４が、ギア部材３０の回転によってギア部材３０の回転軸３３の延び方向に沿って変位するように形成されている。また、カム面３４の両端には、ギア部材３０の周方向に延びる非作動面３５ａ、３５ｂが設けられている。非作動面３５ａは、ギア部３１の上面をもって構成されている。

なお、本実施形態のギア部材３０においては、カム面３４を形成するカム部３２を、略円盤状のギア部３１の外周縁に沿う上面からギア部材３０の回転軸３３の延び方向に沿って略円筒状に突出して設けるようにしている。この構成によれば、ギア部材３０の回転軸３３からカム部３２までの距離（半径）をより長くとることができる。すなわち、ギア部材３０の周方向に沿ったカム部３２のカム面３４の長さを長く取ることができる。これにより、カム面３４の変位量に対してカム面３４の傾斜角をより小さくすることが可能となり、ロック部材４０の従動部４２とカム面３４との摩擦を低減でき、従動部４２およびカム面３４の消耗を低減できる。また、カム部３２がギア部材３０から突出して設けられているため、カム部３２を手指で摘んで、ギア部材３０をケース１１等に組み付けることが可能となり、組付け性も向上できる。

ロック部材４０は、ギア部材３０のカム面３４の軸方向への変位によって回動し、ロック部材４０がステアリングシャフト１の係合凹部５に係合するロック位置、および、ステアリングシャフト１の係合凹部５と係合しないアンロック位置間を回転移動するものである。具体的には、ロック部材４０は、図２、図３および図５（Ａ）に示すように、略長板状であり、ロック部材４０のおよそ中央には、両側面から突出する軸部４１が設けられている。軸部４１は、ケース１１のロック部材軸支部１２によって軸支され、図５（Ａ）、（Ｂ）に示す位置で、回転自在に保持されている。また組付け状態においては、ケース１１のロック部材軸支部１２に対向するカバー１８の押さえ部（図示せず）がロック部材４０の軸部４１の上面に当接して、軸部４１がケース１１のロック部材軸支部１２から脱落することを阻止している。ロック部材４０は、前記ギア部材３０の径方向に沿って延在し、かつ、ギア部材３０の接線方向に沿って延びて配設されている。また、ロック部材４０の軸部４１は、ギア部材３０の回転軸３３の軸線と平行な線に対しておよそ直交する方向に延びるように設定されている。すなわち、ロック部材４０は、軸部４１を回転中心とする回転移動によって、その両端がおよそギア部材３０の軸線方向に沿って移動するように構成されている。

ロック部材４０には、ギア部材３０側の一端部に、下向き（ギア部材３０側）に突出する従動部４２が設けられている。この従動部４２は、ギア部材３０のカム面３４と摺接するものであり、その端面が略半円柱状に丸みを帯びて形成され、カム面３４と従動部４２との摺動抵抗が小さくなるように形成されている。

ロック部材４０の他端側には、上向き（ステアリングシャフト１側）に突出するロック部４３が設けられている。ロック部４３は、ロック部材４０が軸部４１を中心としてロック方向に回動すると、ギア部材３０の回転軸３３の延び方向に沿って突出し、ロック部材挿通孔２０を貫通してステアリングシャフト１の係合凹部５に係合する。また、ロック部４３は、ロック部材４０が軸部４１を中心としてアンロック方向に回動すると、ロック部材挿通孔２０内に没入して係合凹部５との係合が解除される。ロック部材４０は、付勢部材であるスプリング４４によって、図２、および、図５（Ａ）に示すロック位置へ回動するように付勢されている。スプリング４４は、ロック部材４０の一方の軸部４１に装着された捻りコイルバネであり、一端がロック部材４０の従動部４２側の上面、および、他端がカバー１８の内面に係止することで、ロック部材４０のロック部４３をロック位置へ向けて付勢するとともに、他端側の従動部４２をギア部材３０に向けて付勢している。

前記構成のロック装置１０は、四角筒状をなすステアリングコラム２の貫通孔３を有する壁面に配設される。この際、図５（Ａ）に示すように、カバー１８の上面から突出した装着部２１を貫通孔３に挿通させる。これにより、直方体形状をなすロック装置１０の上面が、ステアリングコラム２の壁面に沿って延びるように配設される。この状態では、ギア部材３０の回転軸３３がステアリングシャフト１の軸線を含む平面に対して略直交方向に延びるように位置する。すなわち、ロック装置１０を、ステアリングシャフト１に対してギア部材の径方向がステアリングシャフト１の長手側に沿うように配置できるため、ステアリングシャフト１の径方向に対するロック装置１０の薄型化が可能となる。

また、本実施形態のロック装置１０は、ロック部材４０が、ギア部材３０の径方向に沿って延在するように配置されているため、ロック装置１０の全体の薄型化が可能である。

さらに、本実施形態のロック装置１０においては、ロック部材４０を回転作動式としているため、ロック部材４０のロック部４３の上下方向の作動量および作動トルクは、従動部４２から軸部４１までの長さ、および、軸部４１からロック部４３までの長さ、をそれぞれ適宜調整することで変更が可能である。この場合、例えば、ロック部材４０のロック部４３の作動量を調整するためにロック部材４０の全長を長く設定しても、本実施形態のロック装置１０においては、ロック部材４０がギア部材３０の径方向に沿って延在するように配置されているため、ロック部材４０はロック装置１０のギア部材３０の径方向に沿って延びるのみであり、ロック装置１０がギア部材３０の回転軸３３方向に大型化することを抑制できる。すなわち、ステアリングシャフト１の径方向に対するロック装置１０の薄型化を維持しつつ、設計の自由度を向上できる。

次に、ロック装置１０の作動について具体的に説明する。

図２、および、図５（Ａ）に示すロック状態で、電動モータ２３に電力が供給されて電動モータ２３が正転すると、ウォーム２５を介してギア部材３０が時計回りに回転する。ギア部材３０が時計周りに回転すると、ロック部材４０の従動部４２は、カム部３２における非作動面３５ａを摺接した後、カム面３４を経て非作動面３５ｂに至る。従動部４２がカム部３２の非作動面３５ａを摺接する際には、非作動面３５ａがギア部材３０の回転軸３３に対して直交する平面状をなすため、ギア部材３０の回転軸３３に沿った変位はない。そして、従動部４２がカム面３４に至ると、カム面３４が徐々にギア部材３０の回転軸３３に沿ってステアリングシャフト１側に変位するため、従動部４２は、カム面３４に押圧されてギア部材３０の回転軸３３方向に沿ってステアリングシャフト１側に移動される。これにより、ロック部材４０は、軸部４１を中心としてスプリング４４の付勢力に抗してアンロック位置に向けて回動する。その後、従動部４２が非作動面３５ｂに至ると、非作動面３５ｂがギア部材３０の回転軸３３に対して直交する平面状をなすため、ロック部材４０の従動部４２は、ギア部材３０の回転軸３３方向に沿った変位が停止する。その結果、ロック部材４０の回転作動も停止する。

このようにしてロック部材４０がアンロック位置に向けて回動すると、先端のロック部４３は、ギア部材３０の回転軸３３の延び方向に略沿って移動するように、ロック部材挿通孔２０内に没入する。その結果、図５（Ｂ）に示すように、ロック部４３がステアリングシャフト１の係合凹部５から完全に離反（係合解除）し、アンロック状態となる。

そして、電動モータ２３への通電開始から所定時間経過すると、車両の制御回路からの電力の供給が停止され、電動モータ２３が停止してギア部材３０は、図４及び図５（Ｂ）に示すアンロック位置に停止する。なお、ギア部材３０が何らかの理由によってアンロック位置を超えてさらに時計回りに回転してしまうと、ロック部材４０の従動部４２は非作動面３５ｂから脱落し、従動部４２が非作動面３５ａと摺接する位置まで移動可能となり、ロック部材４０がロック作動する恐れがある。これを防止するため、非作動面３５ｂの反時計回り方向側の端部に、ロック部材４０の従動部４２と係合してギア部材３０の所定以上の回転を防ぐストッパ部を突設して設けるようにしてもよい。

一方、図４、および、図５（Ｂ）に示すアンロック状態で、電動モータ２３に電力が供給されて電動モータ２３が逆転すると、ウォーム２５を介してギア部材３０が反時計回りに回転する。ギア部材３０が反時計周りに回転すると、ロック部材４０の従動部４２は、カム部３２における非作動面３５ｂを摺接した後、カム面３４を経て非作動面３５ａに至る。従動部４２がカム部３２の非作動面３５ｂを摺接する際には、非作動面３５ａがギア部材３０の回転軸３３に対して直交する平面状をなすため、ギア部材３０の回転軸３３に沿った変位はない。そして、従動部４２がカム面３４に至ると、カム面３４が徐々にギア部材３０の回転軸３３に沿ってギア部３１側に変位するため、従動部４２は、スプリング４４の付勢力によってギア部材３０側に移動される。これにより、ロック部材４０は、軸部４１を中心としてロック位置に向けて回動する。その後、従動部４２が非作動面３５ａに至ると、非作動面３５ａがギア部材３０の回転軸３３に対して直交する平面状をなすため、ロック部材４０の従動部４２は、ギア部材３０の回転軸３３方向に沿った変位が停止する。その結果、ロック部材４０の回転作動も停止する。

このようにしてロック部材４０がロック位置に向けて回動すると、先端のロック部４３は、ギア部材３０の回転軸３３の延び方向に沿って移動するように、ロック部材挿通孔２０から外部に向けて突出する。その結果、ロック部材４０は、図５（Ａ）に示すように、ロック部４３と対応するステアリングシャフト１のカラー４の係合凹部５に係合し、ロック状態となる。

そして、電動モータ２３への通電開始から所定時間経過すると、車両の制御回路からの電力の供給が停止され、電動モータ２３が停止してギア部材３０は図２、および図５（Ａ）に示すロック位置に停止する。このロック状態においては、スプリング４４の付勢力によってロック部材４０のロック部４３がステアリングシャフト１側に向けて付勢された状態が維持されるため、ロック部材４０のロック状態が維持される。

このように、本発明のロック装置１０は、ロック部材４０をギア部材３０の回転軸３３の延び方向に沿って突出させ、ステアリングシャフト１に係合するように構成しているため、ギア部材の径方向がステアリングシャフトの長手側に沿うようにロック装置１０をステアリングシャフト１に対して配置できる。すなわち、ステアリングシャフト１の径方向に対するロック装置１０の薄型化が可能となる。その結果、ロック装置１０を配設するために、ステアリングシャフト１の外周部に径方向に延びる大きなスペースが不要となる。よって、配設したロック装置１０に運転者の膝が干渉することはない。

また、本実施形態のロック装置１０では、ギア部材３０に設けたカム面３４によって直接ロック部材４０を作動させる構成としているため、少ない部品点数にてロック装置１０を構成することが可能であり、製造コストを低減できる。

１・・・ステアリングシャフト、１０・・・電動ステアリングロック装置、２３・・・電動モータ、３０・・・ギア部材、３３・・・回転軸、３４・・・カム面、４０・・・ロック部材、４１・・・軸部、４２・・・従動部、４３・・・ロック部。

Claims (4)

1. 電動モータの駆動力によって回転し、ギア部の外周縁に沿って形成されたカム面の上面から当該ギア部材の回転軸の延び方向に沿って突出して設けられたカム部が形成された回転軸の延び方向に沿って変位するカム面を有する略円盤状のギア部材と、該ギア部材を収容する一端が開口したケースと、前記ケースに収容され、一端側に前記ギア部材のカム面と摺接する従動部と、他端側に前記ステアリングシャフトに係合するロック部と、中間部に前記ギア部材の径方向に沿って延在するように前記ケースに回転自在に軸支された回動軸となる軸部とを有するとともに前記ギア部材の回転による前記カム面の変位に連動して回動することにより、前記ギア部材の回転軸の延び方向に沿って突出してステアリングシャフトに係合するロック位置と、その係合が解除されるアンロック位置との間を移動可能なロック部材とを備えたことを特徴とする電動ステアリングロック装置。
2. 前記ケースの開口を塞ぐように組みつけられるカバーを設け、前記軸部は前記カバーの押さえ部が当接することによって、前記ケースからの脱落が阻止されるよう保持される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。
3. 前記ロック部材の軸部に装着されるとともに、一端が前記カバー側に位置する前記ロック部材の側面に係合し、他端が前記カバーの内面に係止した捻りコイルバネを設け、前記ロック部材をロック位置へ向けて付勢するとともに、前記従動部を前記ギア部材に向けて付勢することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動ステアリングロック装置。
4. 前記従動部は、前記ギア部材に向かって突出して前記ロック部材に一体的に設けられ、その端面が略半円柱状に形成されているとともに、前記カム面によって直接、操作されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動ステアリングロック装置。

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