JP6798459B2 - ステアリングロック装置 - Google Patents
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Description
さらにロック部材は、動力伝達機構を介して電動モータと連係している。
また、この状態でステアリングホイールを反時計方向に回転させると、ステアリングシャフトが微小角度だけ回転したときにロック部材の係合部の他方の側面が対向溝部の他方の側面に接触するので、ステアリングホイールの反時計方向の回転が規制される。
従って、係合部が対向溝部内に位置するときは、例えば、この車両が盗難されるおそれは低い。
そのため、このロック装置の係合部の上記回転方向の寸法は、溝部の上記回転方向の寸法より小さくなければならない。
係合部の機械的強度が小さくなると、ロック部材がロック位置に位置するときに、ロック部材によってステアリングホイールの回転可能量を微小範囲に制限するのが難しくなる。
前記ステアリングシャフトの外周側に配設され且つアンロック位置と前記アンロック位置よりも前記ステアリングシャフト側の位置であるロック位置との間を前記中心軸に対して相対移動可能である、前記第1ラチェット歯車に対応する第1ラチェット爪(45)及び前記第2ラチェット歯車に対応する第2ラチェット爪(50)と、
を備え、
前記第1ラチェット歯車の外周部に前記回転方向に並べて複数の第1歯部(37A)が形成され、且つ、前記第2ラチェット歯車の外周部に前記回転方向に並べて複数の第2歯部(37B)が形成され、
前記各第1歯部が、前記回転方向の一方側の端面であり且つ前記回転方向に対して直交する第1ストッパ面(38A)、及び、外周側の面であり且つ前記一方側から前記回転方向の他方側に向かうにつれて前記中心軸までの距離を徐々に減少させる第1支持面(39A)、を有し、
前記各第2歯部が、前記回転方向の前記他方側の端面であり且つ前記回転方向に対して直交する第2ストッパ面(38B)、及び、外周側の面であり且つ前記他方側から前記一方側に向かうにつれて前記中心軸までの距離を徐々に減少させる第2支持面(39B)、を有し、
前記第1ラチェット爪が、前記アンロック位置に位置するときは前記第1ラチェット歯車よりも外周側に位置し、且つ、前記ロック位置に位置する場合に前記ステアリングシャフトが回転したときにいずれか1つの前記第1歯部の前記第1支持面上を摺動可能な第1摺動部(48)及びいずれか1つの前記第1歯部の前記第1ストッパ面と係脱可能な第1係脱面(47)を有し、
前記第2ラチェット爪が、前記アンロック位置に位置するときは前記第2ラチェット歯車よりも外周側に位置し、且つ、前記ロック位置に位置する場合に前記ステアリングシャフトが回転したときにいずれか1つの前記第2歯部の前記第2支持面上を摺動可能な第2摺動部(53)及びいずれか1つの前記第2歯部の前記第2ストッパ面と係脱可能な第2係脱面(52)を有する。
そのため、第1ラチェット爪のステアリングホイールの回転方向の寸法を、第1歯部の回転方向の寸法より大きくすることが可能である。同様に、第2ラチェット爪の回転方向の寸法を、第2歯部の回転方向の寸法より大きくすることが可能である。即ち、第1ラチェット爪及び第2ラチェット爪の回転方向の寸法は、第1歯部及び第2歯部の回転方向の寸法によって制限されない。
従って、第1ラチェット爪の回転方向の寸法を大きくすることにより第1ラチェット爪の機械的強度を高くし且つ第2ラチェット爪の回転方向の寸法を大きくすることにより第2ラチェット爪の機械的強度を高くすることが可能である。即ち、第1ラチェット爪及び第2ラチェット爪の機械的強度を、第1ラチェット歯車及び第2ラチェット歯車の形状の影響を受けずに大きくすることが可能である。
なお、例えば、第1ラチェット爪の第1摺動部が接触している第1支持面から離間して、この第1支持面を有する第1歯部に隣接する別の第1歯部の第1支持面に接触すると、車輪からステアリングシャフトに伝わる力によって、第1ラチェット爪の第1係脱面が当該別の第1歯部の第1ストッパ面に強い力で接触するおそれがある。第1係脱面と第1ストッパ面とが強い力で接触すると、その後に第1ラチェット爪をアンロック位置へ移動させるために強い力が必要になる。
まず車両10の全体構造を図1を参照しながら簡単に説明する。
車両10の車体11の前部にはサスペンション(図示略)が設けられている。
周知のようにサスペンションの構成要素である左側のアッパーアームと左側のロアアームとの先端部間及び右側のアッパーアームと右側のロアアームとの先端部間には、それぞれキャリア(ナックルアーム)がキングピン軸まわりに回転可能に支持されている。左右のキャリアは前輪15L、15Rをそれぞれ水平軸まわりに回転可能に支持している。
前輪15L、15R及び後輪16L、16Rの外周部は、いずれもゴム製のタイヤによって構成されている。
ステアリング装置20は、主要な構成要素として、ラック軸21、ピニオンシャフト28、ステアリングシャフト29、ステアリングホイール30、及びステアリングロック装置35を備えている。
ラック軸21の左右両端部は、図示を省略したタイロッドを介して左右のキャリアにそれぞれ接続されている。
従って、車両10に乗車している運転手がステアリングホイール30を回転させると、この回転力がステアリングシャフト29及びユニバーサルジョイントを介してピニオンシャフト28に伝わり、ピニオンシャフト28が自身の軸線まわりに回転する。するとピニオンシャフト28と噛み合っているラック軸21が左右方向にスライドするので前輪15L、15Rの舵角が変化する。
図2乃至図14に示すように、ステアリングロック装置35は、第1ラチェット歯車36A、第2ラチェット歯車36B、及びロック機構40を備えている。
各第1歯部37Aは第1ラチェット歯車36Aの中心軸29C方向の全長に渡って形成されている。
各第2歯部37Bの回転方向の位相は、対応する各第1歯部37Aとそれぞれ同一である。即ち、各第1ストッパ面38Aの回転方向の位相は、対応する各第2ストッパ面38Bとそれぞれ同一である。
各第2歯部37Bは第2ラチェット歯車36Bの中心軸29C方向の全長に渡って形成されている。
図8に示すように、第2歯部37Bの幅方向の一端である第2ストッパ面38Bと中心軸29Cとを通る直線と、第2歯部37Bの幅方向の他端と中心軸29Cとを通る直線と、がなす設計中心角θgBの基準値は30.0度である。
揺動レバー42の前後両面の長手方向の中央部には互いに同軸をなすストッパピン43がそれぞれ固定されている。
さらに揺動レバー42の右端部には係合凹部44が形成されている。
第1ラチェット爪45の左端部に形成された貫通孔を支持軸41が相対回転可能に貫通している。従って、第1ラチェット爪45は支持軸41の軸線を中心に支持軸41に対して相対回転可能である。
第1ラチェット爪45の右端部近傍には下方に向かって突出する第1係合部46が設けられている。第1係合部46の左端面は平面である第1係脱面47である。第1係合部46の下端部は第1摺動部48である。
さらに第1ラチェット爪45の右端部には第1被支持突起49が形成されている。第1被支持突起49は前方のストッパピン43の直上に位置する。
第2ラチェット爪50の左端部に形成された貫通孔を支持軸41が相対回転可能に貫通している。従って、第2ラチェット爪50は支持軸41の軸線を中心に支持軸41に対して相対回転可能である。
第2ラチェット爪50の右端部近傍には下方に向かって突出する第2係合部51が設けられている。第2係合部51の右端面は平面である第2係脱面52である。第2係合部51の下端部は第2摺動部53である。
さらに第2ラチェット爪50の右端部には第2被支持突起54が形成されている。第2被支持突起54は後方のストッパピン43の直上に位置する。
そして、バネSPが弾性変形した状態で、押圧部SP1が揺動レバー42の下面に接触し、押圧部SP2が第1ラチェット爪45の上面に接触し、且つ押圧部SP3が第2ラチェット爪50の上面に接触している。そのため、バネSPは揺動レバー42を支持軸41の軸線まわりに図5の矢印A1方向に回転付勢し、且つ、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50を図5の矢印A2方向に回転付勢している。
そのため、第1ラチェット爪45に対してバネSPの付勢力以外の力を付与しないとき、第1ラチェット爪45は揺動レバー42に対して第1被支持突起49が対応するストッパピン43に対して上方から係合する係合位置(図2、図3、及び図5の位置)に位置する。一方、第1ラチェット爪45に対して矢印A1方向且つバネSPの付勢力より大きい外力を付与すると、第1ラチェット爪45は揺動レバー42に対して第1被支持突起49が対応するストッパピン43から上方に離間する離間位置(図6及び図9の位置)に位置する。また、第2ラチェット爪50に対してバネSPの付勢力以外の力を付与しないとき、第2ラチェット爪50は揺動レバー42に対して第2被支持突起54が対応するストッパピン43に対して上方から係合する係合位置(図2及び図3の位置)に位置する。一方、第2ラチェット爪50に対して矢印A1方向且つバネSPの付勢力より大きい外力を付与すると、第2ラチェット爪50は揺動レバー42に対して第2被支持突起54が対応するストッパピン43から上方に離間する離間位置(図9の位置)に位置する。
スライダ55は回転規制手段(図示略)によって、雌ねじ孔の軸線まわりの回転が規制されている。但し、スライダ55の上下方向の移動は規制されていない。
ロック用モータ60の出力軸61にはウォーム62が固定されている。ウォーム62はヘリカルギア59と噛合している。
このロック用モータ60は図1に示す制御装置26に接続されている。後述するように、制御装置26は、イグニッションスイッチ(図示略)の操作によって車両10が走行可能状態と駐車保管状態との間で切り替えられる毎にロック用モータ60に作動信号(電気信号)を送信する。
まずは車両10が走行可能状態から駐車保管状態に切り替えられた場合について説明する。
なお、車両10が走行可能状態にある場合、揺動レバー42、第1ラチェット爪45、及び第2ラチェット爪50は図2、図3、及び図5に示すアンロック位置に位置する。このとき、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50は揺動レバー42に対して係合位置に位置し、第1ラチェット爪45の第1係合部46及び第2ラチェット爪50の第2係合部51は、第1ラチェット歯車36A及び第2ラチェット歯車36Bからそれぞれ上方に離間する。
従って、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50はステアリングシャフト29(第1ラチェット歯車36A及び第2ラチェット歯車36B)の回転動作を阻害しないので、車両10の運転手はステアリングホイール30を自由に回転操作できる。
ステアリングシャフト29が図7の位置から反時計方向側に回転して図6及び図8の位置側に接近したときに揺動レバー42がロック位置に位置すると、第1被支持突起49の対応するストッパピン43からの上方への離間量が増大する(図示略)。揺動レバー42がロック位置に位置するときの第1摺動部48の第1支持面39Aに対する接触位置が第1対向歯部37Afの第1ストッパ面38Aに近づくほど第1被支持突起49のストッパピン43からの上方への離間量が増大する。
そして、ステアリングシャフト29の回転方向位置が図6及び図8の位置になったときに、第1ラチェット爪45が第1対向歯部37Afの第1支持面39Aの時計方向側の端部から受ける反力によって離間位置に位置する。換言すると、このとき第1被支持突起49のストッパピン43からの上方への離間量が最大になる。
ステアリングシャフト29が図6及び図8の位置から時計方向側に回転して図7の位置側に接近したときに揺動レバー42がロック位置に位置すると、第2被支持突起54の対応するストッパピン43からの上方への離間量が増大する(図示略)。揺動レバー42がロック位置に位置するときの第2摺動部53の第2支持面39Bに対する接触位置が第2対向歯部37Bfの第2ストッパ面38Bに近づくほど第2被支持突起54のストッパピン43からの上方への離間量が増大する。
そして、ステアリングシャフト29の回転方向位置が図7の位置になったときに、第2ラチェット爪50が第2対向歯部37Bfの第2支持面39Bの反時計方向側の端部から受ける反力によって離間位置に位置する。換言すると、このとき第2被支持突起54のストッパピン43からの上方への離間量が最大になる。
そのため、第1ラチェット爪45の回転方向の寸法を、第1歯部37Aの回転方向の寸法より大きくすることが可能である。同様に、第2ラチェット爪50の回転方向の寸法を、第2歯部37Bの回転方向の寸法より大きくすることが可能である。即ち、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50の回転方向の寸法は、第1歯部37A及び第2歯部37Bの回転方向の寸法によって制限されない。
従って、例えば第1ラチェット爪45の回転方向の寸法を大きくすることにより第1ラチェット爪45の機械的強度を高くし且つ第2ラチェット爪50の回転方向の寸法を大きくすることにより第2ラチェット爪50の機械的強度を高くすることが可能である。例えば、第1ラチェット爪45の第1係合部46及び第2ラチェット爪50の第2係合部51の回転方向の寸法を大きくすることが可能である。換言すると、第1係合部46及び第2係合部51の機械的強度を、第1ラチェット歯車36A及び第2ラチェット歯車36Bの形状の影響を受けずに大きくすることが可能である。そのため、第1ラチェット爪45の第1係合部46(第1係脱面47)によってステアリングシャフト29の時計方向の回転を確実に規制でき、且つ、第2ラチェット爪50の第2係合部51(第2係脱面52)によってステアリングシャフト29の反時計方向の回転を確実に規制できる。
即ち、ステアリングシャフト29の回転方向位置が図9の位置にあるときにステアリングロック装置35がロック初期状態になると、第1ラチェット爪45の第1係合部46の第1摺動部48が第1歯部37A(第1対向歯部37Af)の第1支持面39Aの時計方向側の端部に接触し、且つ、第2ラチェット爪50の第2摺動部53が第2歯部37B(第2対向歯部37Bf)の第2支持面39Bの反時計方向側の端部に接触する。換言すると、第1対向歯部37Afの第1ストッパ面38Aと第1係脱面47とが係合し且つこの第1対向歯部37Afとは回転位相が異なる第2対向歯部37Bfの第2ストッパ面38Bと第2係脱面52とが係合するように第1係脱面47の位置を設定した(第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50が製造された)ときよりも、第1係脱面47が反時計方向側(他方側)に所定距離だけ移動した位置に位置するように、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50の設計相対位置が設定されている。
このように、第1摺動部48が第1歯部37A(第1対向歯部37Af)の第1支持面39Aの時計方向側の端部に接触し且つ第2摺動部53が第2歯部37B(第2対向歯部37Bf)の第2支持面39Bの反時計方向側の端部に接触する状態がロック初期状態において発生し得るように、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50が支持軸41に支持されている。なお、図9に示すロック初期状態を「両ラチェット爪端部接触状態」と称する場合がある。
この状態で運転手が車両10を駐車保管状態にした後に車両10の外側に移動するとき又は車内に戻り且つ車両10を走行可能状態にするときに、不意に運転手の体の一部がステアリングホイール30に接触してステアリングホイール30が回転することがある。
なお、仮にこの場合に第2係合部51が第2歯部37Bcc側へ移動すると、後述する問題が発生する。即ち、この後に車両10を走行可能状態に切り替えたときにロック用モータ60の出力軸61が発生する回転力が大きくない場合は、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50がアンロック位置へ移動復帰できないおそれがある。
なお、仮にこの場合に第1係合部46が第1歯部37A37Ac側へ移動した場合も、上記問題が発生する。
このときに、例えば、体の一部が不意に接触することによりステアリングホイール30が反時計方向に回転すると、ステアリングホイール30(ステアリングシャフト29)が所定角度以上回転したときに図13に示すように、第1ラチェット爪45の第1係合部46が第1対向歯部37Afの第1支持面39Aから離間して第1対向歯部37Afに対して時計方向側から隣接する第1歯部37A(37Ac)側に移動する。従って、その後に体の一部がステアリングホイール30から離れたときに、前輪15L、15Rのタイヤに発生する捩れ反力によってステアリングホイール30が時計方向に回転し、第1ラチェット爪45の第1係脱面47に第1対向歯部37Afの第1ストッパ面38Aが接触することがある。
ところで、このときにタイヤに発生する捩れ反力の大きさは、第1係合部46(第1摺動部48)の第1対向歯部37Afの第1支持面39A上のスライド量におおよそ比例する。
しかし、このときの第1係合部46(第1摺動部48)の第1対向歯部37Afの第1支持面39A上のスライド量は小さい。なお、このときの第1係合部46(第1摺動部48)の第1対向歯部37Afの第1支持面39A上のスライド量の最大値は、中心角θrc1に対応する距離と中心角θrc2に対応する距離との和である。
従って、この場合に第1ラチェット爪45の第1係脱面47と第1対向歯部37Afの第1ストッパ面38Aとの間に発生する力はそれ程大きくはない。
従って、ロック用モータ60の出力軸61が発生する回転力がある程度の大きさを有していれば、この後に車両10を走行可能状態に切り替えたときに、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50はアンロック位置へ確実に移動復帰する。
しかし、このときの第2ラチェット爪50(第2係脱面52)の第2対向歯部37Bfの第2支持面39B上のスライド量は小さい。なお、このときの第2ラチェット爪50(第2摺動部53)の第2対向歯部37Bfの第2支持面39B上のスライド量の最大値は中心角θrc1に対応する距離と中心角θrc2に対応する距離との和である。
従って、この場合に第2ラチェット爪50の第2係脱面52と第2対向歯部37Bfの第2ストッパ面38Bとの間に発生する力はそれ程大きくはない。
従って、ロック用モータ60の出力軸61が発生する回転力がある程度の大きさを有していれば、この後に車両10を走行可能状態に切り替えたときに、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50はアンロック位置へ確実に移動復帰する。
そして、ロック機構40の各構成部材の設計寸法の基準値と実際の寸法との差(誤差)がそれぞれの公差の範囲内にある場合は、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50をアンロック位置からロック位置へ複数回移動させたときにロック初期状態において両ラチェット爪端部接触状態が発生する確率は、中心角θrc1/設計中心角θgA+中心角θrc2/設計中心角θgBである。そして、例えば、実際の中心角θrc1及び中心角θrc2が共に3.0度であり且つ第1歯部37A及び第2歯部37Bの実際の中心角が共に30.0度であるとすると、ロック初期状態において両ラチェット爪端部接触状態が発生する確率は6.0/30.0=0.2(20%)である。
換言すると、ロック初期状態において両ラチェット爪端部接触状態が発生しない確率は80%である。
即ち、本実施形態ではロック機構40の第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50をアンロック位置からロック位置へ移動させたときに、その後に約80%の確率で第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50を非常に小さい力でアンロック位置へ移動させられる。また、第1ラチェット爪45及び第2ラチェット爪50をアンロック位置からロック位置へ移動させるときに約20%の確率である程度の力を必要とするが、その力の最大値は上記6.0度に対応した小さな力である。
例えば、第1係合部46及び/又は第2係合部51を円柱形状又は上記回転方向に対して直交する平板形状にしてもよい。
同様に、ステアリングシャフト29の回転方向位置が図6及び図8の位置にあるときにステアリングロック装置35がロック初期状態になったときに、第2係合部51の第2摺動部53が第2対向歯部37Bfの第2支持面39Bから離間し且つ第2ラチェット爪50がバネSPの付勢力によって係合位置に位置してもよい。
Claims (2)
- ステアリングホイールと一緒に自身の中心軸を中心とする回転方向に回転することより操舵輪の舵角を変化させるステアリングシャフトの外周部と一体化し且つ前記中心軸方向の位置が互いに異なる第1ラチェット歯車及び第2ラチェット歯車と、
前記ステアリングシャフトの外周側に配設され且つアンロック位置と前記アンロック位置よりも前記ステアリングシャフト側の位置であるロック位置との間を前記中心軸に対して相対移動可能である、前記第1ラチェット歯車に対応する第1ラチェット爪及び前記第2ラチェット歯車に対応する第2ラチェット爪と、
を備え、
前記第1ラチェット歯車の外周部に前記回転方向に並べて複数の第1歯部が形成され、且つ、前記第2ラチェット歯車の外周部に前記回転方向に並べて複数の第2歯部が形成され、
前記各第1歯部が、前記回転方向の一方側の端面であり且つ前記回転方向に対して直交する第1ストッパ面、及び、外周側の面であり且つ前記一方側から前記回転方向の他方側に向かうにつれて前記中心軸までの距離を徐々に減少させる第1支持面、を有し、
前記各第2歯部が、前記回転方向の前記他方側の端面であり且つ前記回転方向に対して直交する第2ストッパ面、及び、外周側の面であり且つ前記他方側から前記一方側に向かうにつれて前記中心軸までの距離を徐々に減少させる第2支持面、を有し、
前記第1ラチェット爪が、前記アンロック位置に位置するときは前記第1ラチェット歯車よりも外周側に位置し、且つ、前記ロック位置に位置する場合に前記ステアリングシャフトが回転したときにいずれか1つの前記第1歯部の前記第1支持面上を摺動可能な第1摺動部及びいずれか1つの前記第1歯部の前記第1ストッパ面と係脱可能な第1係脱面を有し、
前記第2ラチェット爪が、前記アンロック位置に位置するときは前記第2ラチェット歯車よりも外周側に位置し、且つ、前記ロック位置に位置する場合に前記ステアリングシャフトが回転したときにいずれか1つの前記第2歯部の前記第2支持面上を摺動可能な第2摺動部及びいずれか1つの前記第2歯部の前記第2ストッパ面と係脱可能な第2係脱面を有する、
ステアリングロック装置。 - 請求項1記載のステアリングロック装置において、
前記第1ラチェット爪及び前記第2ラチェット爪が前記ロック位置に位置する場合に前記第1ストッパ面と前記第1係脱面とが係合し且つ前記第2ストッパ面と前記第2係脱面とが係合するように前記第1係脱面の位置を設定したときよりも、前記第1係脱面を前記他方側に位置させた、
ステアリングロック装置。
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