JP5512087B2 - 電動ステアリングロック装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両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。

従来より車両の盗難防止を目的として、車両等のステアリングをロックするためのステアリングロック装置が提供されている。この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、運転者がキー等により車両のエンジンの停止操作をすると、進退可能なロックボルトが進出して前記係合凹部に係合することにより、ステアリングシャフトの回動が規制されてステアリングがロックされる構成としている。一方、運転者がキーによりエンジンの始動操作をすると、前記係合凹部から前記ロックボルトが後退して係合が解除されることにより、ステアリングシャフトの回動規制が解除されてステアリングがアンロックされる。

また、近年では、構造的なメカキーを使用することなく、ドアの開閉やエンジンの始動を可能とするキーレスエントリーシステムが普及されている。そして、このキーレスエントリーシステムでは、正規電子キーの認証状態でメカキーを挿入するシリンダ錠に代わる操作部の操作を検出すると、エンジンの始動および停止を行うとともに、前記ステアリングロック装置によるステアリングのロックおよびアンロックを行うようにしている。

このキーレスエントリーシステムに適用する電動ステアリングロック装置において、誤動作でも発生させてはならない不具合の１つとして、ロックボルトがロック位置となっているにも拘わらず、エンジンが駆動状態になることが挙げられる。これは、ステアリング操作ができない状況にも拘わらず、車両を走行させることによる事故の発生を防止するためである。

そこで、従来の電動ステアリングロック装置では、ロックボルトがロック位置にないことを確実に保証（確認）するために、該電動ステアリングロック装置にマイコンを搭載している。そして、このロックボルトのロック状態を監視するマイコンを、別のマイコンにより更に監視する構成としている。例えば、電動ステアリングロック装置に２個のマイコンを実装し、各マイコンで相互に監視を行い、保証されたロックボルトの位置情報を車両に搭載した上位マイコンに送信する構成としている。または、電動ステアリングロック装置に１個のマイコン（下位）を実装し、車両に搭載された上位マイコンを電動ステアリングロック装置に接続することにより、下位マイコンと上位マイコンの両方でロックボルトの位置を直接監視する構成としている。

しかしながら、前者の電動ステアリングロック装置では、２個のマイコンを実装する必要があるため、コスト高になるという問題がある。また、後者の電動ステアリングロック装置では、上位マイコンと下位マイコンを接続するための通信線と、上位マイコンがロックボルトの位置を検出するための検出スイッチに直接接続する通信線とを配線する必要があるため、通信線の配線数が多くなるとともに、車両への組付作業性が悪く、コスト高になるという問題がある。

なお、このような電動ステアリングロック装置に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。

特開２００１−００１８６５号公報

本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、下位制御手段から上位制御手段に送信されるロックボルト位置情報の信頼性を向上することにより、最小限の制御手段および通信線で動作させることが可能な信頼性の高い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。

前記課題を解決するため、本発明の電動ステアリングロック装置は、ステアリングシャフトに係合するロック位置およびその係合が解除されるアンロック位置間を移動可能なロックボルトと、該ロックボルトを移動させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動させるアクチュエータ駆動手段と、前記ロックボルトの動作位置を検知する位置検出手段と、前記アクチュエータ駆動手段を制御する下位制御手段とを備え、車両に搭載され、エンジンを始動するためのスイッチの操作を検出するとエンジン始動信号を出力する上位制御手段が、前記下位制御手段に対して制御信号を出力することにより、その信号に従って前記下位制御手段が制御を実行する電動ステアリングロック装置において、前記上位制御手段は、前記スイッチの操作を検出すると、前記下位制御手段に対して健全性確認コード信号を出力する一方、前記下位制御手段は、前記ロックボルトの駆動処理を実行する機能ブロックを有し、該機能ブロックが入力された健全性確認コード信号をパラメータとして前記下位制御手段で使用されるコマンドを用いてアンロック駆動制御とは異なる演算処理を実行し、その演算処理は、前記位置検出手段から入力した前記ロックボルトの位置情報を前記上位制御手段に送信するまでに使用されているコマンドを含み、その演算結果を健全性確認情報として前記位置検出手段から入力したロックボルト位置情報とともに前記上位制御手段に出力し、前記上位制御手段は、入力された健全性確認情報により前記下位制御手段が正常に作動しているか否かを判定し、前記下位制御手段が正常に作動しており、かつ、前記位置検出手段によるロックボルト位置情報がアンロック位置状態を示している場合に、エンジン始動信号を出力するようにした構成としている。

この電動ステアリングロック装置によれば、上位制御手段が下位制御手段の健全性を確認できるようにしているため、１個の制御手段のみが搭載されているにも拘わらず、上位制御手段がロックボルトの位置情報を直接検出する必要はない。そのため、電動ステアリングロック装置に搭載する制御手段の数を削減できる。しかも、上位制御手段と電動ステアリングロック装置との間に配線する通信線の数を削減でき、最小限の配線数とすることができる。また、上位制御手段は、下位制御手段の健全性を確認し、ロックボルトがアンロック状態に位置している場合に、エンジン始動信号を出力するため、重大な不具合が生じることを確実に防止できる。また、健全性確認情報の演算処理は、ロックボルト位置情報を上位制御手段に送信するまでの制御を実行するためのコマンドを含むため、ロックボルト位置情報を得るまでの制御における異常の有無を判断することができる。

この電動ステアリングロック装置では、前記下位制御手段は複数の機能ブロックを有し、該機能ブロックによって前記健全性確認情報の演算処理を実行することが好ましい。このようにすれば、制御を実行する機能ブロックの異常の有無を判断できる。
そして、この構成により、電動ステアリングロック装置の健全性を向上できる。また、ロックボルトの位置を検出する制御に関連しない機能ブロックの処理は行わないため、演算時間を短縮することができる。

これらの電動ステアリングロック装置では、前記上位制御手段は、前記下位制御手段に送信するアンロック要求信号とともに前記健全性確認コード信号を送信することが好ましい。
また、前記下位制御手段は、前記位置検出手段から前記ロックボルトの位置情報を得る処理と並行して、前記健全性確認情報の演算処理を実行することが好ましい。

本発明の電動ステアリングロック装置では、上位制御手段が下位制御手段の健全性を確認できるため、搭載する制御手段の数を削減できる。しかも、上位制御手段と電動ステアリングロック装置との間に配線する通信線の数を削減でき、最小限の配線数とすることができる。

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、本発明に係る実施形態の電動ステアリングロック装置（以下「ロック装置」と略する。）を示す。このロック装置１０は、制御手段として１個のマイコン（以下「下位マイコン」と称する。）３８が実装され、該下位マイコン３８によって、車両に搭載された上位の制御手段であるマイコン（以下「上位マイコン」と称する。）１の制御信号に従って動作するものである。

まず、車両に搭載された上位マイコン１は、エンジンを始動および停止するためのエンジンスイッチ２と、エンジンを始動させるためのスタータ３と、ロック装置１０とに接続され、エンジンスイッチ２の操作を検出すると、ロック装置１０の健全性を確認でき、ロック装置１０がアンロック状態の場合に、スタータ３を介してエンジンを始動させるようにしたものである。この上位マイコン１は、ロック装置１０に対して電力の供給および遮断を切り換えるための電力接続線４と、制御信号を送受信するための通信線５の２本の電線により接続されている。

具体的には、本実施形態の上位マイコン１は、エンジンスイッチ２の操作を検出すると、ロック装置１０の下位マイコン３８に対して、アンロック要求信号とともに健全性確認コード信号を出力する。その後、下位マイコン３８から返信される健全性確認情報により、下位マイコン３８が正常に作動しているか否か、健全性を確認する。そして、正規電子キーの認証状態で、下位マイコン３８の健全性を確認でき、その健全性確認情報とともに送信されるロックボルト１３の位置情報がアンロック位置状態を示している場合にのみ、スタータ３にエンジンを始動させるための信号を出力する構成としている。

また、本実施形態の上位マイコン１は、前記通信線５を介して車両に搭載された他の副上位マイコン（図示せず）に接続されている。そして、この副上位マイコンによって相互に健全性を確認する。なお、副上位マイコンは、車両に搭載されたアンテナを介して、ユーザが所有する電子キーのＩＤコードを受信し、予め記憶された認証コードと比較し、正規電子キーを所持したユーザが車内に載っているか否かを判断する制御を行うものである。そして、上位マイコン１がエンジンスイッチ２の始動操作を検出すると、副上位マイコンは、上位マイコン１の要求により認証結果とともに受信したＩＤコードを上位マイコン１に送信する。また、ドアロック装置の開閉操作を検出すると、ドアロック装置に対して開閉を行う制御信号を出力する。

次に、ロック装置１０について具体的に説明する。このロック装置１０は、図示しないステアリングの回動操作に伴って回動するステアリングシャフトの周囲に配設され、エンジンスイッチ２の操作を上位マイコン１が検出すると、該ロック装置１０に搭載した下位マイコン３８によって動作される。なお、ステアリングシャフトには、従来と同様に、周方向の所定位置に係合凹部が形成されている。

具体的には、ロック装置１０は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、一端開口のケース１１およびカバー１２を有し、前記ステアリングシャフトの係合凹部に位置するように固定されるケーシングを備えている。そして、このケーシングの内部には、係合凹部に係合するロックボルト１３と、該ロックボルト１３を移動させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動させるアクチュエータ駆動手段である電動モータ２９と、ロックボルト１３の動作位置を検出する位置検出手段であるマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃとが収容されている。

前記ロックボルト１３は、ケース１１の挿通孔に挿通可能な四角柱形状のもので、その上端には、係合凹部に挿入係止される係合凸部１４が設けられている。このロックボルト１３は、後述するアクチュエータおよび電動モータ２９によって、ステアリングシャフトの側に進出されて係合凹部に係合するロック位置、および、後退してその係合が解除されるアンロック位置の間を進退するように移動される。また、係合凸部１４が係合凹部に対して周方向に一致しない場合には、スプリング１９によって進出方向に付勢され、一致するとその付勢力でもって係合される。

本実施形態のロックボルト１３は、別体のカム部材１５に連結され、このカム部材１５を介して進退される。このカム部材１５は、その下部がカバー１２の膨出部１６内に配置され、上部が回転ギア２０の内部に配置される略円柱状のものである。このカム部材１５の下端外周部には、膨出部１６のガイド溝１６ａに挿通されるガイド凸部１７が周方向に所定間隔をもって突設されている。そして、カム部材１５の外周部には、略螺旋状をなすように旋回する略半円形状に窪んだカム溝１８が径方向に対向するように一対設けられている。また、このカム部材１５は、スプリング１９によってロックボルト１３が進出する方向に付勢されている。

前記アクチュエータは、カム部材１５に設けた前記カム溝１８と、このカム部材１５を内部に進退可能に配設する回転ギア２０と、該回転ギア２０に配設され前記カム部材１５を移動させるカムフォロワ２８とを備えている。

前記回転ギア２０は、中心にカム部材１５を収容する収容空間を備えた円筒状のもので、ケース１１とカバー１２との間に挟み込まれることにより、軸方向に移動することなく、周方向に回転可能に保持されている。この回転ギア２０の外周部には、ウォーム３０の歯と噛み合う複数のはす歯を形成したウォームホイール部２１を備えている。また、この回転ギア２０の内周面下部には、開口縁から軸方向に沿って延びる略半円形状に窪んだ縦溝２２が、径方向に対向するように一対設けられている。

そして、本実施形態の回転ギア２０には、外周部から上向きに延びる環状のスイッチカム部２３が設けられている。このスイッチカム部２３は、後述するマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃをオン、オフするもので、図３に示すように、回転ギア２０の回転軸心に沿って隣接した異なる位置に第１カム部２４と第２カム部２５とを設けたものである。第１カム部２４は、スイッチカム部２３においてウォームホイール部２１から離れた先端側に位置するもので、予め設定した角度範囲（本実施形態では約３０８度）にかけて径方向内向きに窪む第１凹部２６を設けることにより、該第１凹部２６を除く周方向に略円弧状をなすように設けたものである。第２カム部２５は、スイッチカム部２３においてウォームホイール部２１の側に位置するもので、第１カム部２４と同様に、予め設定した角度範囲（本実施形態では約６８度）にかけて径方向内向きに窪む第２凹部２７を設けることにより、該第２凹部２７を除く周方向に略Ｃ字形状をなすように設けたものである。

前記カムフォロワ２８は、球状のスチールボールからなり、図２に示すように、回転ギア２０の縦溝２２に配設される。そして、この縦溝２２から突出した部分が、カム部材１５のカム溝１８に嵌められた状態で、回転ギア２０が回動されると、縦溝２２が周方向に回転されることにより、回転不可能に規制されたカム部材１５のカム溝１８に沿って摺動し、該カム部材１５を介してロックボルト１３を、回転ギア２０の回転軸心に沿って進退させる。

ここで、カム部材１５のカム溝１８の具体的な構成について説明する。

前記カム溝１８は、図５の展開図に示すように、下端から上向きに緩勾配の傾斜角度（水平線とのなす角が約６度）で延びる第１延設部１８ａと、該第１延設部１８ａの端から該第１延設部１８ａより急勾配の傾斜角度（水平線とのなす角が約３８度）で延びる第２延設部１８ｂと、該第２延設部１８ｂの端から水平方向に延びる第３延設部１８ｃとを備えている。このカム溝１８は、下端（左）側がロックボルト１３によるロック位置、上端（右）側がロックボルト１３によるアンロック位置を構成する。具体的には、回転ギア２０の縦溝２２に沿ってカムフォロワ２８が上下動しない状態において、該カムフォロワ２８がカム溝１８の下側に位置すると、カム部材１５が上向きに移動したロック状態（図２（Ａ）の位置）となり、カムフォロワ２８がカム溝１８の上側に位置すると、カム部材１５が下向きに移動（没入）したアンロック状態となる。なお、図５において、カム溝１８に対して実線で示したカムフォロワ２８の摺動位置（高さ）が、ロックボルト１３の係合凸部１４の先端がステアリングシャフトの係合凹部の開口端に位置した状態である。

前記電動モータ２９は、ロックボルト１３を移動させるための駆動源であり、その出力軸にはねじ歯車であるウォーム３０が配設されている。なお、電動モータ２９は、後述する基板３２に半田付けによって電気的に接続されるもので、カム部材１５を進出させる正転作動と、カム部材１５を後退させる逆転作動とが可能なものが使用される。

前記位置検出手段は、回転ギア２０の回転位置を検出することにより、該回転ギア２０を介してロックボルト１３の動作位置を検出するもので、図２および図４に示すように、前記回転ギア２０のスイッチカム部２３と、基板３２に実装したマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃとからなる。基板３２は、図示のように、スイッチカム部２３の中間部分である第１カム部２４と第２カム部２５との境界部分に位置するようにケース１１およびカバー１２の内部に組み付けられる。

前記マイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃは、検出レバーの押圧によりオンされるもので、スイッチカム部２３によりオン作動された状態ではＨｉ信号を出力し、オン作動されない状態ではＬｏ信号を出力する常開式のものである。そして、本実施形態では、第１のマイクロスイッチ３１Ａは、図中上側に位置する表面側に配置され、第２および第３のマイクロスイッチ３１Ｂ，３１Ｃは、下側に位置する裏面側に配置される。これにより、第１のマイクロスイッチ３１Ａは、回転ギア２０の第１カム部２４でオン、オフされ、第２および第３のマイクロスイッチ３１Ｂ，３１Ｃは、回転ギア２０の第２カム部２５でオン、オフされるように構成している。

本実施形態では、第１のマイクロスイッチ３１Ａは、回転ギア２０およびカム部材１５を介してロックボルト１３がアンロック領域内に移動しているか否かを検出するものである。また、第２のマイクロスイッチ３１Ｂは、同様にロックボルト１３がアンロック領域内に移動しているか否かを検出するものである。さらに、第３のマイクロスイッチ３１Ｃは、ロックボルト１３がロック領域内に移動しているか否かを検出するものである。即ち、３個のマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃのうち、２個のマイクロスイッチ３１Ａ，３１Ｂで、アンロック領域に動作しているか否かを検出する構成としている。これは、自動車の走行に係る安全を第１に考えると、ロックボルト１３がアンロック領域内に位置している状態が最も安全であり、他の領域では安全を確保できるとはいえないため、いずれかのマイクロスイッチ３１Ａ，３１Ｂが故障しても、確実にアンロック側を検出するためである。

次に、アンロック作動およびロック作動に伴う回転ギア２０によるマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃのオン、オフ動作について説明する。

図５の状態Ｉに示すように、カム溝１８の下端にカムフォロワ２８が位置するロック状態では、第１のマイクロスイッチ３１Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ３１Ｂはオン状態、第３のマイクロスイッチ３１Ｃはオフ状態をなす。

そして、アンロック作動され、電動モータ２９が正転駆動させて回転ギア２０を反時計回りに回転されると、ロックボルト１３がロック領域から逸脱し、状態IIに示すように、第３のマイクロスイッチ３１Ｃがオン状態になり、他の第１のマイクロスイッチ３１Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ３１Ｂはオン状態を維持する。

その後、ロックボルト１３がステアリングシャフトの係合凹部から完全に離脱すると、状態IIIに示すように、第１のマイクロスイッチ３１Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ３１Ｂはオン状態、第３のマイクロスイッチ３１Ｃはオン状態をそれぞれ維持する。

そして、ロックボルト１３がアンロック領域まで後退すると、状態IVに示すように、第１のマイクロスイッチ３１Ａはオン状態、第２のマイクロスイッチ３１Ｂはオフ状態になり、他の第３のマイクロスイッチ３１Ｃはオン状態を維持する。

この状態IVをマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃを介して下位マイコン３８が検出することにより、ロックボルト１３がアンロック状態になったと判断し、電動モータ２９を停止させる。そうすると、回転ギア２０は、惰性動作により、状態Ｖに示す位置まで回転する。この状態では、第１のマイクロスイッチ３１Ａはオン状態、第２のマイクロスイッチ３１Ｂはオフ状態、第３のマイクロスイッチ３１Ｃはオン状態をそれぞれ維持する。

一方、状態Ｖに示すアンロック状態で、電動モータ２９を逆転駆動させ、回転ギア２０を時計回りに回転させると、前記とは逆に、ロックボルト１３がアンロック領域から逸脱すると、状態IVに示すように、第１のマイクロスイッチ３１Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ３１Ｂはオン状態になり、他の第３のマイクロスイッチ３１Ｃはオン状態を維持する。

その後、ロックボルト１３がステアリングシャフトの係合凹部まで進出すると、状態IIIに示すように、第１のマイクロスイッチ３１Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ３１Ｂはオン状態、第３のマイクロスイッチ３１Ｃはオン状態をそれぞれ維持する。

そして、ロックボルト１３がロック領域まで進出すると、状態IIに示すように、第３のマイクロスイッチ３１Ｃがオフ状態になり、他の第１のマイクロスイッチ３１Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ３１Ｂはオン状態を維持する。

この状態IIをマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃを介して下位マイコン３８が検出することにより、ロックボルト１３がロック状態になったと判断し、電動モータ２９を停止させる。そうすると、回転ギア２０は、惰性動作により、状態Ｉに示す位置まで回転する。この状態では、第１のマイクロスイッチ３１Ａはオフ状態、第２のマイクロスイッチ３１Ｂはオン状態、第３のマイクロスイッチ３１Ｃがオフ状態をそれぞれ維持する。

このように構成したロック装置１０は、ロックボルト１３がアンロック位置に位置されると、機構的にそのアンロック位置に確実に保持される。そのため、機構的には走行中にロックボルト１３がアンロック位置に出る可能性は極めて低い。よって、エンジン始動時にロックボルト１３がアンロック位置にあることの信頼性を確実に保証できれば、走行中はロック装置１０への給電を遮断することが、誤動作の誘因の可能性を極めて低くすることができるため好ましい。

一方、図１に示すように、マイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃを実装した基板３２には、マイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃおよび制御手段である下位マイコン３８の他に、コネクタ３３、電力供給回路３４、ＡＣＴ用電力供給回路３５、駆動リレー３６および通信インターフェイス３７が実装されている。

前記コネクタ３３は、図示しない相手方コネクタが接続されることにより、上位マイコン１に接続された電力接続線４と通信線５とを接続するものである。なお、この電力接続線４は、上位マイコン１からＨｉ信号またはＬｏ信号が出力されることにより、図示しないリードスイッチなどの切換器の接続状態を切り換え、バッテリに接続された電力線（図示せず）からロック装置１０への電力を通電または遮断するものである。

前記電力供給回路３４は、バッテリから供給された電力を下位マイコン３８が動作可能な電圧に変換して、該下位マイコン３８に供給するものである。

前記ＡＣＴ用電力供給回路３５は、上位マイコン１からの制御信号に応じて電力接続線４を接続または遮断し、必要なときにバッテリからの電力を駆動リレー３６に供給するためのものである。本実施形態では、下位マイコン３８に給電されているときのみ、駆動リレー３６にも電力が供給されるようにしている。

前記駆動リレー３６は、下位マイコン３８の制御信号によって電動モータ２９への給電方向を切り換え、該電動モータ２９を正転、逆転および停止させるものである。

前記通信インターフェイス３７は、上位マイコン１と下位マイコン３８とを相互に通信可能に接続するものである。

前記下位マイコン３８は、内蔵した記憶手段であるＲＯＭ４３に記憶されたプログラムに従って動作されもので、上位マイコン１からの制御信号を受信すると、その受信制御信号に対応するプログラムに従って、電動モータ２９を正転および逆転制御することにより、ロックボルト１３をロック作動およびアンロック作動させるものである。

本実施形態では、上位マイコン１からアンロック要求信号と一緒に送信される健全性確認コード信号を受信すると、アンロック処理を実行することによるロックボルト１３の位置情報の検出と並行して、入力された健全性確認コード信号をパラメータとして演算処理を実行し、その演算結果を健全性確認情報としてロックボルト１３の位置情報とともに上位マイコン１に出力する構成としている。

具体的には、下位マイコン３８は、図６に示すように、３個の入力ポート３９ａ，３９ｂ，３９ｃと、３個の入力バッファ４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、送受信ポート４１と、機能ブロック４２とを備えている。

前記入力ポート３９ａ，３９ｂ，３９ｃは、マイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃから入力されるオンオフ情報に対応するＨｉ信号またはＬｏ信号を対応する入力バッファ４０ａ〜４０ｃに出力するものである。そして、入力バッファ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、処理速度や転送速度の差を補うために、入力されたマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃのオン、オフ情報を一時的に保存しておき、その情報を判定値として出力するものである。また、送受信ポート４１は、通信インターフェイス３７を介して上位マイコン１と相互に通信可能に接続するものである。

前記機能ブロック４２は、入力された健全性確認コード信号に基づいて健全性確認情報を演算処理するための纏まった回路部であり、ＲＯＭ４３と、ＲＡＭ４４と、演算装置（ＡＬＵ(Arithmetic and Logic Unit)）４５と、プログラムカウンタ４６と、スタティックポインタ４７などを備えている。ＲＯＭ４３は読み出し専用のメモリであり、予め設定されたプログラムなどが記憶されている。ＲＡＭ４４は書き込みおよび読み出しが可能なメモリであり、上位マイコン１から受信した健全性確認コードや、演算した健全性確認情報などを一時的に記憶するものである。演算装置４５は、健全性確認情報などを演算するものである。具体的には、転送、加減、増減、論理演算などのニーモニック（機械語の命令を英数字や記号の組み合わせに置き換えたもの）と、レジスタ、フラグレジスタ、ＲＯＭ４３、ＲＡＭ４４などのオペランド（演算が作用する対象）を網羅する組み合わせや、プログラムカウンタ（ＰＣ）４６、スタティックポインタ（ＳＰ）４７を操作する命令（コール・リターン、分岐、ＰＵＳＨ／ＰＯＰなど）を、組み合わせて実行し、下位マイコン３８内の機能ブロック４２をアクセスし、その演算結果をレジスタに設定する。なお、この機能ブロックの構成は、本実施形態に少なくとも関連するものを一例として記載しているものであり、上記した回路構成に限定されるものではない。

このように構成した下位マイコン３８が演算する健全性確認情報は、マイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃからのロックボルト１３の位置情報を入力し、そのロックボルト１３の位置情報を上位マイコン１に送信するまでの制御を実行するためのコマンドを含むように構成している。即ち、下位マイコン３８で使用するコマンドを可能な限り全てを使った演算を行うために、マイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃからロックボルト１３の位置情報を入力し、それを処理して上位マイコン１に送るまでに使用しているコマンドを含むように構成している。なお、入力した位置情報の処理とは、スイッチ切換時におけるチャタリングによるノイズを除去する等の一般的な処理を、マイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃからの出力信号に施すものである。そして、この健全性確認のための演算は、ロックボルト１３の駆動処理を実行する機能ブロック４２によって実行する構成としている。これにより、少なくともマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃからロックボルト１３の位置情報を入力し、それを処理して上位マイコン１に送るまでの処理が適正に行われたか否かの健全性を確認できるように構成している。

次に、車両に搭載した上位マイコン１を含む本発明のロック装置１０の下位マイコン３８による制御について、図７および図８に示すフローチャートに従って具体的に説明する。なお、このフローチャートは、それぞれ独立して動作する上位マイコン１および下位マイコン３８の関係が解るように並列に記載し、通信線５による制御信号の送信を破線で記載している。

この車両のアンロック処理では、まず、車両の上位マイコン１が、ステップＳ１で、エンジンスイッチ２が始動操作されるまで待機している。そして、エンジンスイッチ２の始動操作を検出すると、ステップＳ２で、電力接続線４を介してバッテリからの電力をロック装置１０に供給した後、ステップＳ３で、下位マイコン３８に対して現在の状況を送信させるためのステータス要求信号を送信する。

一方、ロック装置１０の下位マイコン３８は、電力が供給されることにより、リセット状態から起動し、ステップＳ２０で、ステータス要求信号を受信するまで待機している。そして、ステータス要求信号を受信することにより、ステップＳ２１で、マイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃを介してロックボルト１３の位置を検出し、ステップＳ２２で、検出した位置情報を含むロック装置１０の現在の状態情報をステータス応答信号として送信する。

そして、ステップＳ４で、ステータス応答信号を受信するまで待機している上位マイコン１は、ステータス応答信号を受信すると、ステップＳ５で、そのステータス応答信号を解析することにより、ロックボルト１３の位置検出と、下位マイコン３８やマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃを含むロック装置１０の異常の有無を判断する。そして、ロックボルト１３がアンロック位置にあることが検出される等の異常があると判断すると、図８に示すステップＳ１９の異常時処理を実行する。また、ロック装置１０に異常がなく、ロックボルト１３がロック位置にあると判断すると、ステップＳ６に進み、副上位マイコンが受信した電子キーのＩＤコードをパラメータとした乱数演算を行い、その演算結果を暗号化してチャレンジ要求信号としてロック装置１０に送信する。

そうすると、ステップＳ２３で、チャレンジ要求信号を受信するまで待機している下位マイコン３８は、チャレンジ要求信号を受信すると、ステップＳ２４で、ロック装置１０のＲＯＭ４３に予め記憶されたＩＤコードを読み込み、乱数コードを電子キーのＩＤコードをパラメータとした乱数演算を行い、チャレンジ要求信号との比較により、受信した電子キーのＩＤコードと記憶しているＩＤコードの比較を行う。そして、ステップＳ２５で、そのＩＤコードの比較結果をチャレンジ応答信号として送信する。

そして、ステップＳ７で、チャレンジ応答信号を受信するまで待機している上位マイコン１は、ステップＳ８で、並行して副上位マイコンから車内アンテナを介してリクエスト信号を送信することにより車内の電子キーを探査し、ステップＳ９で、車内に存在する電子キーからＩＤコードを含むコード信号を受信している場合には、ステップＳ１０に進み、電子キーを検出できなかった場合には、上位マイコン１は、下位マイコン３８への給電を遮断するとともに、エンジン始動制御動作を中止する。

ステップＳ１０では、チャレンジ応答信号から比較結果を解析する。そして、ＩＤコードの比較結果が一致していない結果である場合には、上位マイコン１は、下位マイコン３８の給電を遮断するとともに、エンジン始動制御動作を中止する。また、ＩＤコードが一致している結果である場合には図８に示すステップＳ１１に進み、ロック装置１０に対して健全性確認コードを含めたアンロック要求信号を送信する。

そうすると、図８に示すように、ステップＳ２６で、アンロック要求信号を受信するまで待機している下位マイコン３８は、アンロック要求信号を受信すると、ステップＳ２７のアンロック駆動処理と、ステップＳ２８に示す演算処理とを並行処理する。

なお、アンロック駆動処理は、前述のように、電動モータ２９を正転駆動させることにより、回転ギア２０を介してロックボルト１３を後退させる。そして、このロックボルト１３の後退状況を、マイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃのオンオフ状態の遷移により検出し、アンロック位置まで後退したと判断すると、電動モータ２９を停止するものである。

また、演算処理は、前述のように、上位マイコン１から受信した健全性確認コードをパラメータとして機能ブロック４２によって、前記アンロック駆動処理を実行するコマンドを含み、そのコマンドに応じた演算を行うものである。

そして、下位マイコン３８は、ステップＳ２７のアンロック駆動処理と、ステップＳ２８の演算処理の両方が完了すると、ステップＳ２９で、演算結果である健全性確認情報と、アンロック駆動処理で検出したマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃの位置情報とを一緒に、駆動完了応答信号として送信する。

そうすると、ステップＳ１２で、駆動完了応答信号を受信するまで待機している上位マイコン１は、駆動完了応答信号を受信すると、ステップＳ１３で、その駆動完了応答信号を解析することにより、ロックボルト１３の位置検出と、下位マイコン３８の異常の有無を判断する。そして、ロックボルト１３がアンロック位置にあることが検出されないか、下位マイコン３８に異常があると判断すると、ステップＳ１９の異常時処理を実行する。また、ロックボルト１３がアンロック位置にあることが検出され、かつ、下位マイコン３８に異常がないと判断すると、ステップＳ１４に進み、信頼性を上げるためにステータス要求信号を下位マイコン３８に再送信する。

そして、ステップＳ３０で、ステータス要求信号を受信するまで待機している下位マイコン３８は、ステータス要求信号を受信すると、ステップＳ３１で、マイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃを介してロックボルト１３の位置を検出し、ステップＳ３２で、検出した位置情報を含むステータス応答信号を送信する。これにより、下位マイコン３８でのアンロック処理を終了する。

一方、ステップＳ１５で、ステータス応答信号を受信するまで待機している上位マイコン１は、ステータス応答信号を受信すると、ステップＳ１６で、そのステータス応答信号を解析することにより、ロックボルト１３の位置検出と、下位マイコン３８やマイクロスイッチ３１Ａ〜３１Ｃを含むロック装置１０の異常の有無を判断する。そして、ロックボルト１３がアンロック位置にあることが検出されないなどの、ロック装置１０に異常があると判断すると、ステップＳ１９の異常時処理を実行する。また、ロックボルト１３がアンロック位置にあることが検出され、かつ、ロック装置１０に異常がないと判断すると、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、電力接続線４を介してバッテリからロック装置１０への電力を遮断した後、ステップＳ１８で、スタータ３にエンジンを始動させるための始動信号を出力する。これにより、上位マイコン１でのアンロック処理を終了する。

また、ステップＳ１９の異常時処理では、上位マイコン１は、まず、電力接続線４を介してロック装置１０への給電を遮断することにより、下位マイコン３８を一度リセットする。そして、再びステップＳ２のロック装置１０への電力供給工程からアンロック処理を実行する。この工程を予め設定した回数繰り返しても異常が回避されない場合には、ロック装置１０への給電を遮断し、エンジン始動制御を中止する。そして、その異常状況をユーザに知らせるための報知処理を行う。この一連の工程が終了すると、アンロック処理を終了する。

なお、ユーザがエンジンを停止するためにエンジンスイッチ２を停止操作を上位マイコン１が検出した場合には、前記アンロック処理と略同様の工程でロック処理を行う。具体的には、ステップＳ１１の健全性確認コードを含むアンロック要求に代わるロック要求は、この時点では行わず、ステップＳ１８のエンジン始動信号に代わるエンジン停止信号を出力した後に行う点で、アンロック処理と相違する。そして、下位マイコン３８によってロック駆動処理を実行するとともに健全性を確認した後、ロック装置１０への給電を停止するものである。但し、ロック処理は、エンジンの停止時に実行するものであり、重大な事故には繋がらないため、健全性の確認処理は必ずしも行う必要はない。

このように、本発明の電動ステアリングロック装置では、車両の上位マイコン１がロック装置１０の下位マイコン３８の健全性を確認できるようにしているため、ロック装置１０自体には１個のマイコンのみが搭載されているにも拘わらず、上位マイコン１がロックボルト１３の位置情報を直接検出する必要はない。そのため、ロック装置１０に搭載するマイコンの数を削減できる。しかも、上位マイコン１とロック装置１０との間に配線する配線４，５の数を削減でき、最小限の配線数とすることができる。また、上位マイコン１は、下位マイコン３８の健全性を確認し、ロックボルト１３がアンロック状態に位置している場合に、エンジン始動信号を出力するため、重大な不具合が生じることを確実に防止できる。

また、健全性確認情報には、下位マイコン３８がロックボルト１３の駆動処理を実行する際のコマンドを含むようにしているため、ロックボルト１３の位置情報を得るまでの制御における異常の有無を判断することができる。しかも、ロックボルト１３の駆動処理を実行する機能ブロック４２によって健全性確認情報の演算処理を行うため、該機能ブロック４２の異常の有無を判断できる。そして、これらの構成が相俟って、ロック装置１０の健全性を確実に向上（保証）できる。また、ロックボルト１３の位置を検出する制御に関連しない機能ブロック４２の処理は行わないため、演算時間の短縮できる。

なお、本発明の電動ステアリングロック装置は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、エンジン制御を行う上位マイコン１でロック装置１０への給電などの制御を行ったが、車両に搭載されたアンテナを介して、ユーザが所有する電子キーのＩＤコードを受信し、予め記憶された認証コードを比較する副上位マイコンにより、行うようにしてもよい。また、上位マイコン１に副上位マイコンの機能を集約して１つのマイコンで行うようにしてもよい。

さらに、リクエスト信号、ステータス信号、チャレンジ信号の送信タイミングや送信回数などは、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、制御システムに応じて適宜変更することができることは言うまでもない。

本発明の実施形態に係る電動ステアリングロック装置の構成を示すブロック図である。 ロック装置を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）はケースを外した状態の平面図である。 回転ギアを底から見た斜視図である。 回転ギアと基板との位置関係を示す側面図である。 カム部材のカム溝、回転ギアおよびスイッチ素子の関係を示すタイムチャートである。 マイコンの構成を示すブロック図である。 上位マイコンおよび下位マイコンの制御を示すフローチャートである。 図７の続きのフローチャートである。

符号の説明

１…上位マイコン
２…エンジンスイッチ
３…スタータ
４…電力接続線
５…通信線
１０…ロック装置
１３…ロックボルト
１５…カム部材
１８…カム溝（アクチュエータ）
２０…回転ギア（アクチュエータ）
２３…スイッチカム部
２８…カムフォロワ（アクチュエータ）
２９…電動モータ（アクチュエータ駆動手段）
３１Ａ〜３１Ｃ…マイクロスイッチ（位置検出手段）
３８…下位マイコン
４２…機能ブロック

Claims (4)

1. ステアリングシャフトに係合するロック位置およびその係合が解除されるアンロック位置間を移動可能なロックボルトと、該ロックボルトを移動させるアクチュエータと、該アクチュエータを駆動させるアクチュエータ駆動手段と、前記ロックボルトの動作位置を検知する位置検出手段と、前記アクチュエータ駆動手段を制御する下位制御手段とを備え、
   車両に搭載され、エンジンを始動するためのスイッチの操作を検出するとエンジン始動信号を出力する上位制御手段が、前記下位制御手段に対して制御信号を出力することにより、その信号に従って前記下位制御手段が制御を実行する電動ステアリングロック装置において、
   前記上位制御手段は、前記スイッチの操作を検出すると、前記下位制御手段に対して健全性確認コード信号を出力する一方、
   前記下位制御手段は、前記ロックボルトの駆動処理を実行する機能ブロックを有し、該機能ブロックが入力された健全性確認コード信号をパラメータとして前記下位制御手段で使用されるコマンドを用いてアンロック駆動制御とは異なる演算処理を実行し、その演算処理は、前記位置検出手段から入力した前記ロックボルトの位置情報を前記上位制御手段に送信するまでに使用されているコマンドを含み、その演算結果を健全性確認情報として前記位置検出手段から入力したロックボルト位置情報とともに前記上位制御手段に出力し、
   前記上位制御手段は、入力された健全性確認情報により前記下位制御手段が正常に作動しているか否かを判定し、前記下位制御手段が正常に作動しており、かつ、前記位置検出手段によるロックボルト位置情報がアンロック位置状態を示している場合に、エンジン始動信号を出力するようにしたことを特徴とする電動ステアリングロック装置。
2. 前記下位制御手段は複数の機能ブロックを有し、該機能ブロックによって前記健全性確認情報の演算処理を実行するようにした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. 前記上位制御手段は、前記下位制御手段に送信するアンロック要求信号とともに前記健全性確認コード信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動ステアリングロック装置。
4. 前記下位制御手段は、前記位置検出手段から前記ロックボルトの位置情報を得る処理と並行して、前記健全性確認情報の演算処理を実行するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電動ステアリングロック装置。

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