特許 6146280 電動ステアリングロック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6146280

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14日

(54)【発明の名称】電動ステアリングロック装置

(51)【国際特許分類】

   B60R 25/0215 20130101AFI20170607BHJP

   E05B 83/00 20140101ALI20170607BHJP

   E05B 65/00 20060101ALI20170607BHJP

【ＦＩ】

   B60R25/0215

   E05B83/00 B

   E05B65/00 T

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-246872(P2013-246872)

(22)【出願日】2013年11月29日

(65)【公開番号】特開2015-104965(P2015-104965A)

(43)【公開日】2015年6月8日

【審査請求日】2016年7月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000138462

【氏名又は名称】株式会社ユーシン

(74)【代理人】

【識別番号】100076196

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 寛治

(72)【発明者】

【氏名】井上 貴博

【審査官】 神田 泰貴

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３１３７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３３５３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１１０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００２０８３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｒ ２５／０２１５

Ｅ０５Ｂ ７７／００ − ８５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のステアリングシャフトの回転をロックまたはアンロックするロックボルトと、
前記ロックボルトをロック位置とアンロック位置に移動させる電動駆動機構のモータと、
前記モータを給電するためのロック駆動給電回路とアンロック駆動給電回路とを有するモータ駆動回路手段と、
前記モータ駆動回路手段を制御してモータのロック駆動給電回路またはアンロック駆動給電回路を選択的に切り換えるＥＳＬ制御手段と、
前記ロックボルトの移動位置を検出するロックボルト位置検出手段と、
前記モータ駆動回路手段の給電経路に設けた電力供給制限手段と、
前記ＥＳＬ制御手段にロック駆動要求信号またはアンロック駆動要求信号を出力して前記モータ駆動回路手段を切り換え動作させる上位制御手段と、
を備えた電動ステアリングロック装置において、
前記ＥＳＬ制御手段が、前記ロックボルト位置検出手段の検出信号によりロック位置と認識すると、前記上位制御手段からのアンロック駆動要求信号を受信する前に、前記モータ駆動回路手段を制御しアンロック駆動給電回路を選択する構成としたことを特徴とする電動ステアリングロック装置。

【請求項2】

請求項１に記載した電動ステアリングロック装置において、
前記ＥＳＬ制御手段が、前記上位制御手段からのアンロック駆動要求信号を受信すると、前記アンロック駆動給電回路を選択した状態で、前記電力供給制限手段を導通制御し、前記アンロック駆動給電回路の電力供給を可能とすることを特徴とした電動ステアリングロック装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載した電動ステアリングロック装置において、
前記電力供給制限手段は、前記上位制御手段からの第１駆動許可信号と、前記ＥＳＬ制御手段からの第２駆動許可信号とに応動して導通するスイッチング手段から構成したことを特徴とする電動ステアリングロック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

車両に搭載する電動ステアリングロック装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載された電動ステアリングロック装置（以下、単に「ＥＳＬ」と言う）は、ロックボルトをロック位置とアンロック位置とに移動させる電動駆動機構を備えている。

【0003】

そして、ロックボルトが車両の走行中に不用意にロック位置に移動することを防止するため、モータの駆動回路として、モータをロック方向に回転させ、また、アンロック方向に回転させるモータ制御リレーの他に、モータの給電経路に設けた電力供給制限回路（スイッチング手段）を備え、モータ制御リレーと電力供給制限回路との両者の導通制御にしたがってモータ給電が可能となっている。

【0004】

図４は、ＥＳＬの電動駆動機構の分解斜視図、図５、図6は同電動駆動機構の断面図を示す。
これらの図面に示すように、この電動駆動機構は、ケース本体１１、ロックボルト１２、カム部材１３、回転体１４、モータ１５、プリント基板１６、ケースカバー１７などから構成されている。

【0005】

ロックボルト１２は、ケース本体１１に形成された孔部１１ａから、図５に示すように進出して図示しないステアリングシャフトの係合凹部に突入し、ステアリングシャフトの回転をロックし、また、このロックボルト１２が図６に示すように、前記孔部１１ａ内を後退し、ステアリングシャフトの係合凹部から脱出すると、ステアリングシャフトの回転を許容するアンロック状態となる。

【0006】

上記したロックボルト１２は、連結ピン１８によってカム部材１３に連結されており、カム部材１３と共にスプリング１９によって上昇勢力を受けている。
また、このカム部材１３は、回転体１４内のねじと連結しており、回転体１４の回転にしたがって上下方向に移動し、ロックボルト１２を進退させる。

【0007】

回転体１４は、周囲に設けられたウォームホイール１４ａがモータ１５の出力軸に設けられたウォーム１５ａによって連動されて回転する。
その他、この電動駆動機構には、カム部材１３に設けた磁石２０と、プリント基板１６に設けたホール素子２１ａ、２１ｂとで構成した、ロックボルト１２のロック位置とアンロック位置を検出する検出センサーが設けられている。

【0008】

図７は、上記したＥＳＬの電動駆動機構を動作させる電気回路のブロック図である。
この図より分かるように、エンジン駆動制御ＥＣＵである上位ＥＣＵ３０によってＥＳＬ３１が駆動制御される構成となっている。
すなわち、エンジンスタートプッシュスイッチ（図示省略）が操作されることで、上位ＥＣＵ３０のＥＳＬ電源供給回路によってＥＳＬ３１がバッテリー＋Ｂから給電され、ＥＳＬ３１のＥＳＬ制御部３２が動作モードに入る。

【0009】

したがって、ロック位置検出センサー３３とアンロック位置検出センサー３４とで構成したロックボルト位置検出手段４１の検出信号がＥＳＬ制御部３２に入力すると共に、これらの検出信号から認識したロックボルト１２の位置情報が通信回路３５を介して上位ＥＣＵ３０に送られる。
これより、上位ＥＣＵ３０がアンド回路からなるスイッチング駆動回路３６に信号ライン６０から第１駆動許可信号を送ると共に、ＥＳＬ制御部３２に対してロック又はアンロック駆動要求信号を通信ライン６１から送る。したがって、ＥＳＬ制御部３２がロックリレー駆動回路３７またはアンロックリレー駆動回路３８を動作させる作動信号を出力する。
なお、ロック位置検出センサー３３とアンロック位置検出センサー３４は、図４〜図６に示すところの磁石２０とホール素子２１ａ、２１ｂとで構成されている。

【0010】

したがって、モータ制御リレー3９のロックリレー３９ａまたはアンロックリレー３９ｂが切り換わり、モータ１５の給電準備モードとなる。
その後、ＥＳＬ制御部３２が信号ライン６２から第２駆動許可信号をスイッチング駆動回路３６に送ることで、前記第１駆動許可信号とのアンド論理により、このスイッチング駆動回路３６からの出力信号によって電力供給制限回路（スイッチング手段）４０を導通させる。

【0011】

次に、上記した電気回路の動作について図８に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
なお、図８に示したタイムチャートは、ロック位置にあるロックボルト１２をアンロック位置に移動させる動作を示したものである。

【0012】

先ず、動作を開始させるために、エンジンスタートプッシュスイッチ（図示省略）を操作するが、この場合、例えば、スマートキーでエンジンを始動させる場合には、スマートキーと車両との間のＩＤ照合が一致したことを条件に、上位ＥＣＵ３０がプッシュスイッチの操作を認識して電気回路の動作を開始させる。

【0013】

ＥＳＬ制御部３２は、時間Ｔ１において、上位ＥＣＵ３０によってバッテリー＋Ｂより電源電力が供給されると、ロック位置検出センサー３３とアンロック位置検出センサー３４の検出信号から、ロックボルト１２がロック位置にあることを認識し、このロック認識信号を通信回路３５から通信ライン６１を介して上位ＥＣＵ３０に送る。（時間Ｔ２）
上位ＥＣＵ３０が第１駆動許可信号を出力し、この駆動許可信号を信号ライン６０からスイッチング駆動回路３６の一方の入力端子に送る。（時間Ｔ３）

【0014】

この状態で、上位ＥＣＵ３０からＥＳＬ制御部３２に対して通信ライン６１からアンロック駆動要求信号が送られる。（時間Ｔ４）
したがって、ＥＳＬ制御部３２がアンロック駆動要求信号を受信することにより、アンロックリレー駆動回路３８を動作させ、モータ制御リレー３９のアンロックリレー３９ｂを切り換え動作する。
ちなみに、ロック駆動時／アンロック駆動時以外のときは、アンロックリレー３９ｂとロックリレー３９ａの各々がグランド（ＧＮＤ）側端子ｂに投入されており、モータ１５が短絡状態となっている。

【0015】

したがって、上記のようにアンロックリレー３９ｂを切り換えると、グランド側端子ｂから電源側端子ａに切り換わり、モータ給電 準備モードとなる。（時間Ｔ５）
続いて、ＥＳＬ制御部３２から第２駆動許可信号がスイッチング駆動回路３６に信号ライン６２から送られ、すでに入力されている第１駆動許可信号とのアンド論理によって、このスイッチング駆動回路３６が動作信号を出力する。

【0016】

これより、電力供給制限回路４０がこの動作信号に応動して導通するので、アンロックリレー３９ｂの電源側端子ａ、モータ１５、ロックリレー３９ａのグランド側端子ｂ、電力供給制限回路４０とでモータ給電経路が形成されてモータ電流が流れ、モータ１５がアンロック方向に回転し、電動駆動機構がロックボルト１２をアンロック位置に向かって移動するようになる。（時間Ｔ６）

【0017】

続いて、ＥＳＬ制御部３２がロックボルト１２の位置を監視し、このときアンロック位置検出センサー３４及びロック位置検出センサー３３の検出信号からロックボルト１２がアンロック位置にあることを認識し、アンロック作動信号の出力を停止してアンロック駆動回路３８を非動作とし、モータ制御リレー３９のアンロックリレー３９ｂを電源側端子ａからグランド側端子ｂに復動させる。（時間Ｔ７、Ｔ８）
この結果、モータ１５が短絡状態となり電流が流れなくなるため、モータ１５が停止する。
したがって、電動駆動機構がロックボルト１２をアンロック位置に保持し、アンロックとなる。

【0018】

また、ＥＳＬ制御部３２はアンロック状態を認識すると、第２駆動許可信号の出力を停止してスイッチング駆動回路３６を非動作とする。この結果、電力供給制限回路４０が非動通となり、モータ制御リレー３９への給電経路が遮断される。（時間Ｔ９）
さらに、ＥＳＬ制御部３２からアンロック認識信号が通信ライン６１より、上位ＥＣＵ３０に送られ、上位ＥＣＵ３０がそのアンロック認識信号に応動して第１駆動許可信号の出力をストップする。（時間Ｔ１０、Ｔ１１）
続いて、上位ＥＣＵ３０がＥＳＬ３１の電源電力の供給を停止する。（時間Ｔ１２）
したがって、ロック位置検出センサー３３とアンロック位置検出センサー３４が無給電となり、非動作の不定状態となる。（時間Ｔ１３）
その後、上位ＥＣＵ３０によってエンジンスタータが動作され、エンジンが始動する。（時間Ｔ１４）

【0019】

以上は、ステアリングシャフトのアンロック動作について説明したが、エンジンを停止してロック動作する場合は、ＥＳＬ制御部３２がロックリレー駆動回路３７を動作させてロックリレー３９ａを電源側端子ａに切り換え、モータ給電準備モードに移す。その他は上記同様の動作となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0020】

【特許文献1】特開２００５−１８５０１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0021】

上記した従来のＥＳＬは、ＥＳＬ制御部３２が上位ＥＣＵ３０からアンロック駆動要求信号を入力してから、モータ制御リレー３９のアンロックリレー３９ｂを切り換え、その後、第２駆動許可信号を出力し、電力供給制限回路４０を導通させてモータ始動させる構成であるため、アンロック駆動に入るまでの時間（時間Ｔ４〜Ｔ６）が長くなり、これがエンジンスタートプッシュスイッチの操作からエンジン始動までの時間が長くする大きな原因となっており、操作性の悪いものとなっていた。

【0022】

そこで、本発明では、冗長性が高いシステムにおいて、エンジン始動までの時間が長いＥＳＬを改善し、エンジンスタートプッシュスイッチの操作からエンジンが始動するまでの時間を短縮させるため、アンロック駆動時間を可能な限り短縮させたＥＳＬを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0023】

上記した目的を達成するため、本発明では、第１の発明として、
車両のステアリングシャフトの回転をロックまたはアンロックするロックボルトと、前記ロックボルトをロック位置とアンロック位置に移動させる電動駆動機構のモータと、前記モータを給電するためのロック駆動給電回路とアンロック駆動給電回路とを有するモータ駆動回路手段と、前記モータ駆動回路手段を制御してロック駆動給電回路またはアンロック駆動給電回路を選択的に切り換えるＥＳＬ制御手段と、前記ロックボルトの移動位置を検出するロックボルト位置検出手段と、前記モータ駆動回路手段の給電経路に設けた電力供給制限手段と、前記ＥＳＬ制御手段にロック駆動要求信号またはアンロック駆動要求信号を出力して前記モータ駆動回路手段を切り換え動作させる上位制御手段とを備えた電動ステアリングロック装置において、前記ＥＳＬ制御手段が、前記ロックボルト位置検出手段の検出信号によりロック位置と認識すると、前記上位制御手段からのアンロック駆動要求信号を受信する前に、前記モータ駆動回路手段を制御しアンロック駆動給電回路を選択する構成としたことを特徴とする電動ステアリングロック装置を提案する。

【0024】

第２の発明として、上記した第１の発明の電動ステアリングロック装置において、前記ＥＳＬ制御手段が、前記上位制御手段からのアンロック駆動要求信号を受信すると、前記アンロック駆動給電回路を選択した状態で、前記電力供給制限手段を導通制御し、前記アンロック駆動給電回路の電力供給を可能とすることを特徴とした電動ステアリングロック装置を提案する。

【0025】

第３の発明としては、上記した第１または第２の発明の電動ステアリングロック装置において、前記電力供給制限手段は、前記上位制御手段からの第１駆動許可信号と、前記ＥＳＬ制御手段からの第２駆動許可信号とに応動して導通するスイッチング手段から構成したことを特徴とする電動ステアリングロック装置を提案する。

【発明の効果】

【0026】

第１の発明は、ＥＳＬ制御手段が上位制御手段からのアンロック駆動要求信号に依存せず、モータ駆動回路手段のアンロック駆動給電回路を選択する為、アンロック駆動要求信号を受信する前にモータへの給電準備モードに移る。
そして、その後に、モータの給電準備モードを維持した状態で、ＥＳＬ制御手段がモータ給電経路に設けた電力供給制限手段を導通させる。
これより、モータ駆動回路手段と電力供給制限手段を通ってモータ電流が流れ、モータがアンロック方向に回転し、ロックボルトとがアンロック位置に移動する。

【0027】

したがって、ＥＳＬ制御手段がモータ駆動回路手段の選択をアンロック駆動要求信号の受信前に行うため、アンロック駆動要求信号の受信後の一つの制御を減らすことができ、したがって、アンロック駆動要求信号を受信してから、アンロック駆動に入るまでの時間が短縮される。
この結果として、スタートスイッチを操作してからエンジン始動までの時間を短くすることができる電動ステアリングロック装置となる。

【0028】

第２の発明によれば、ＥＳＬ制御手段は前記上位制御手段からのアンロック駆動要求信号を受信後、電力供給制限手段を導通制御するだけで、アンロック動作を開始できるので、エンジン始動までの時間を短くすることができる。

【0029】

第３の発明は、電力供給制限手段が、上位制御手段からの第１駆動許可信号と、ＥＳＬ制御手段からの第２駆動許可信号とがスイッチング手段に入力しないかぎり導通しないので、意図しないアンロック駆動／ロック駆動を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の一実施形態であるＥＳＬの電気回路を示すブロック図である。

【図2】図１に示す電気回路の動作を示すタイムチャートである。

【図3】本発明の他の実施形態を示す図１同様のブロック図である。

【図4】ＥＳＬの電動駆動機構を示す分解斜視図である。

【図5】ロックボルトがロック位置に移動した状態を示す上記ＥＳＬの断面図である。

【図6】ロックボルトがアンロック位置に移動した状態を示す図５同様の断面図である。

【図7】従来のＥＳＬの電気回路として示した図１同様のブロック図である。

【図8】従来のＥＳＬの電気回路について動作を示した図２同様のタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

次に、本発明に関わるＥＳＬの一実施形態について図面に沿って説明する。
本実施形態のＥＳＬは、図４〜図６に示したところの電動駆動機構を備えると共に、図１にブロック図で示す当該ＥＳＬの電気回路を備えている。

【0032】

また、本実施形態のＥＳＬは、上位ＥＣＵ３０からアンロック駆動要求信号に依存せず、モータ制御リレー（モータ駆動回路手段）３９を動作させるアンロック作動信号を出力する構成手段を備えたことに特徴があり、その他は従来例と同様の構成となっている。
したがって、図１は図７に比べ同じブロック図として示してあるから、同一の回路および部材については、それらの説明を省略する。

【0033】

続いて、図１に示す電気回路の動作について図２のタイムチャートを参照しながら説明する。
図２より分かるように、本実施形態のＥＳＬ３１は、ＥＳＬ制御部３２が、上位ＥＣＵ３０の動作下にバッテリー＋Ｂから電力給電されると、ロック位置検出センサー３３とアンロック位置検出センサー３４の検出信号からロックボルト１２がロック位置にあることを認識する。（時間Ｔ１、Ｔ２）

【0034】

ＥＳＬ制御部３２がロック状態を認識することで、アンロック作動信号を出力し、アンロックリレー駆動回路３８の動作下に、モータ制御リレー３９のアンロックリレー３９ｂを電源側端子ａに切り換える。
これより、アンロックリレー３９ｂの電源側端子ａ、モータ１５、ロックリレー３９ａのグランド側端子ｂとで給電回路が形成され、モータ制御リレー３９がモータ１５への給電準備モードとなる。

【0035】

さらに、ＥＳＬ制御部３２がロック状態を認識すると、そのロック認識信号を通信ライン６１から上位ＥＣＵ３０に送る。
次に、上位ＥＣＵ３０は第１駆動許可信号を信号ライン６０から出力する。（時間Ｔ３）
したがって、スイッチング駆動回路３６の一方の入力端子に第１駆動許可信号が入力する。
その後、上位ＥＣＵ３０は、ロック認識信号を入力することで、ＥＳＬ制御部３２に対して通信ライン６１からアンロック駆動要求信号を送る。（時間Ｔ４）

【0036】

また、ＥＳＬ制御部３２は、アンロック駆動要求信号に応動して直ちに信号ライン６２から第２駆動許可信号を出力し、この第２駆動許可信号がスイッチング駆動回路３６の他方端子に送られるから、既に入力されている第１駆動許可信号とのアンド論理によって、このスイッチング駆動回路３６の動作にしたがって電力供給制限回路４０が導通する。（時間Ｔ５）
なお、ＥＳＬ制御部３２には、アンロック駆動要求信号の入力に応答して直ちに第２駆動許可信号を出力する機能が設けてある。

【0037】

このように、モータ制御リレー３９が給電準備モードとして電力供給制限回路４０が導通するため、アンロックリレー３９ｂの電源側端子ａ、モータ１５、ロックリレー３９ａのグランド側端子ｂ、電力供給制限回路４０の給電経路が形成され、モータ１５が給電されてアンロック方向に回転し、ロックボルト１２をアンロック位置に向かって移動させる。
その他は、従来例のＥＳＬに比べて同じ動作となる。

【0038】

上記した実施形態より分かるように、ロックボルト１２が車両の走行中に不用意にロック位置に移動することを防止するために、モータ制御リレーと電力供給制限回路（スイッチング手段）により冗長化されたＥＳＬにおいても、エンジン始動までの時間を短縮させることができる。
具体的には、ＥＳＬ制御部３２がアンロック駆動要求を受けた時点Ｔ４からアンロック駆動を開始する時点Ｔ５の間の時間を短縮できるので、総体的には、スタートプッシュスイッチの操作時点Ｔ１からエンジンが始動する時点Ｔ１４までの時間を短縮させることができ、冗長性が高いシステムにおいて、エンジン始動までの時間を短縮することができる。

【0039】

図３は、他の実施形態を示した図１同様のブロック図である。
図示する如く、この実施形態のＥＳＬ３１は、図１に示すＥＳＬ３１のモータ制御リレー３９を無接点スイッチ素子で形成したモータ駆動給電回路５０としたことに特徴があり、その他は図１に示すＥＳＬ３１と同構成となっている。
具体的には、モータ駆動給電回路５０は、４つのパワーＭＯＳＦＥＴ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄで形成したブリッジ回路としてあり、接続部Ａ、Ｂにはモータ１５が接続してある。

【0040】

また、このモータ駆動給電回路５０のＭＯＳＦＥＴ５０ａ、５０ｂはＥＳＬ制御部３２によって制御されるアンロック駆動回路５１ａ、５１ｂの動作下にＯＮ、ＯＦＦし、ＭＯＳＦＥＴ５０ｃ、５０ｄが同様にＥＳＬ制御部３２によって制御されるロック駆動回路５１ｃ、５１ｄの動作下にＯＮ、ＯＦＦする。
なお、ＭＯＳＦＥＴ５０ａ〜５０ｄの全てがＯＦＦとなるロック駆動時／アンロック駆動時以外のときは、接続部Ａ、Ｂが同電位となるからモータ１５には電流が流れない。

【0041】

また、ＭＯＳＦＥＴ５０ａ、５０ｂがＯＮすることで、モータ１５がアンロック方向に回転し、ＭＯＳＦＥＴ５０ｃ、５０ｄがＯＮすることで、モータ１５がロック方向に回転する。

【0042】

以上、好ましい実施形態について説明したが、上位ＥＣＵ３０としては、エンジンを駆動するＥＣＵに限らず、使用者が所有する電子キーとの間でデータ通信を行うことで、ロック・アンロックするためのスマートＥＣＵ、車両の電源制御を行う電源制御ＥＣＵ、車両に搭載された各種電装品を統合制御するボディコントロールＥＣＵなどを使用してもよい。
なお、ＥＳＬ３１の制御とエンジン始動とを別のＥＣＵで行う構成とすることもできる。

【0043】

また、電力供給制限回路４０は、パワーＭＯＳＦＥＴで構成するが、リレー、パワートランジスタなどで構成してもよく、さらに、この電力供給制限回路４０はモータ制御リレー３９の上流側に設けることもできる。
さらに、他の実施形態のＥＳＬに備えたモータ駆動給電回路５０については、パワートランジスタを使用したブリッジ回路やモータドライバＩＣなどを使用することもできる。

【産業上の利用可能性】

【0044】

車両に搭載する電動ステアリングロック装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0045】

３０ 上位ＥＣＵ
３１ ＥＳＬ
３２ ＥＳＬ制御部
３３ ロック位置検出センサー
３４ アンロック位置検出センサー
３６ スイッチング駆動回路
３７ ロックリレー駆動回路
３８ アンロックリレー駆動回路
３９ モータ制御リレー
４０ 電力供給制限回路
４１ ロックボルト位置検出手段
５０ モータ駆動給電回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】