JP4709689B2 - 電動ステアリングロック装着車両 - Google Patents

Description

本発明は、電動ステアリングロック装着車両に係り、電気アクチュエータの大型化等を図ることなく、ステアリングロックの円滑なアンロック作動を実現する技術に関する。

自動車には、駐車時における盗難防止を図るべく、ステアリングシャフトを固定するステアリングロックが装備されている。ステアリングロックとしてはイグニッションキーと連動した機械式のものが主流であるが、スマートキーシステム等を搭載した自動車ではイグニッションキーを用いずにスタータボタンでエンジンを始動できるものもあり、この場合には、スタータボタンと連動してステアリングロックのアンロックを行う電動ステアリングロックが採用されることが多い。電動ステアリングロックは、ステアリングシャフトに形成されたスロットに嵌入するロックボルトや、ロックボルトをスロットに対して進退駆動させる電気アクチュエータ、電気アクチュエータを駆動制御する電気回路等から構成されている（特許文献１，２参照）。電動ステアリングロックを備えた自動車では、スタータボタンが運転者により押されると、操舵が行えない状態での発進を防止すべく、電動ステアリングロックがアンロックされた後にエンジンが始動される。

一方、近年の自動車では、旧来の油圧パワーステアリング装置に代えて、電動パワーステアリング装置を搭載したものが出現している（特許文献３参照）。電動パワーステアリング装置には、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、ＥＣＵ（電子制御装置）による制御が極めて容易に行える等の特長がある。
特開２００５−３４３３７８号公報 特開２０００−９５０６６号公報 特開２００５−８１８４８号公報

上述した従来の電動ステアリングロックには、自動車が駐車された際の状況等により、ステアリングロックのアンロック作動が円滑に行われない問題があった。通常、自動車はタイヤの接地面が多少なりとも捩れた状態（据え切りされた状態）で駐車されるため、ステアリングロックが掛かった後に、タイヤの復元力によってステアリングシャフトが徐々に回転し、ロックボルトとスロットとが圧接してしまうことが多い。また、運転者がステアリングホイールに手を掛けて降車したような場合には、停車後にステアリングホイール（すなわち、ステアリングシャフト）が運転者の手によって回転させられた状態でステアリングシャフトがロックされてしまい、ステアリングシャフトを元の位置に復帰させる回転トルクが作用してロックボルトとスロットとが圧接することになる。

そして、電動ステアリングロックでは、ロックボルトとスロットとが電気アクチュエータの駆動力を超える圧接力をもって圧接していた場合、ロックボルトがスロットから引き抜かれず、エンジンの始動も行えなくなってしまうことになる。このような不具合を解決する方法として、電気アクチュエータに駆動力の大きなものを用いることも考えられるが、その場合には、電動ステアリングロックの体格や重量が大きくなって設置の自由度が少なくなる他、装置コストや消費電力が増大する等の問題が発生する。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、電気アクチュエータの大型化等を図ることなく、ステアリングロックの円滑なアンロック作動を実現した電動ステアリングロック装着車両を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る電動ステアリングロック装着車両は、電動モータによって操舵アシストを行う電動パワーステアリングと、電動モータによって操舵アシストを行う電動パワーステアリングと、ステアリング系回転部材に形成されたスロットに電気アクチュエータの駆動力によってロックボルトを嵌入させてステアリングロックを行う電動ステアリングロックとを備えた車両であって、ロックボルトを電気アクチュエータの駆動力によってステアリング系回転部材のスロットに嵌入させてステアリングロックを行う電動ステアリングロックとを備えた車両であって、前記電動ステアリングロックのアンロック時において、前記ロックボルトを前記スロットの係止壁から離間させるべく、前記ステアリング系回転部材が正逆両回転方向に交番的に回転するように前記電動パワーステアリングを駆動制御するアンロック時駆動制御手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の電動ステアリングロック装着車両において前記アンロック時駆動制御手段は、前記電動ステアリングロックのアンロック時における前記電気アクチュエータの作動時間が所定値を超えた場合にのみ、前記電動パワーステアリングの駆動制御を行うことを特徴とする。

請求項１の電動ステアリングロック装着車両によれば、ロックボルトがスロットの係止壁に強い圧接力で圧接し、更にロックボルトとスロットとの間隙が小さかった場合等にも、電動ステアリングロックのアンロックが円滑に行われる。また、請求項２の電動ステアリングロック装着車両によれば、ロックボルトがスロットの係止壁に圧接していない場合等においては、ステアリングホイールの不要な回転作動と電力消費とが抑制される。

以下、本発明の一実施形態と一部変形例とについて、図面を参照して詳細に説明する。
図１は実施形態に係る自動車の前部を示す要部透視斜視図であり、図２はステアリングロックの概略構造を示す縦断面図であり、図３はステアリングシャフトの軸方向から視た図２中III部の拡大断面図であり、図４は実施形態に係るＥＰＳ−ＥＣＵおよびＥＳＬ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。

［実施形態］
≪実施形態の構成≫
図１に示すように、実施形態の自動車１は、いわゆる４ドアセダン型の乗用車であり、ピニオンアシスト式の電動パワーステアリング（Electric Power Steering：以下、ＥＰＳと記す）２の他、電動ステアリングロック（Electric Steering Lock：以下、ＥＳＬと記す）３やエンジンスタートボタン４を備えている。自動車１では、ＥＰＳ２を制御するＥＰＳ−ＥＣＵ５と、ＥＳＬ３を制御するＥＳＬ−ＥＣＵ６（アンロック時駆動制御手段）と、図示しないエンジンを制御するエンジンＥＣＵ７とがエンジンルームに設置され、スマートキーシステムを統括するスマートＥＣＵ８が車室内に設置されている。これら各装置は、図示しない通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して連結されており、相互に信号の授受を行う。

ＥＰＳ２は、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ１１、ステアリングギヤ１１に連結されたステアリングシャフト（ステアリング系回転部材）１２，ステアリングシャフト１２を支持するステアリングコラム１３、ステアリングシャフト１２の後端に装着されたステアリングホイール１４、ステアリングギヤ１１の図示しないピニオンにアシスト力を付与する電動モータ１５等から構成されている。なお、ステアリングシャフト１２には、後述するＥＳＬ３のロックボルト２３と係合するスロット１６が所定の角度間隔で複数形成されている。

ＥＳＬ３は、ステアリングギヤ１１とステアリングコラム１３との間で、ステアリングシャフト１２に対峙するかたちで設置されている。図２に示すように、ＥＳＬ３は、装置外殻である本体ケーシング２１、本体ケーシング２１にボルトホルダ２２を介して軸方向摺動自在に保持されたロックボルト２３、ロックボルト２３の先端に突設されたボルトヘッド２４、ボルトホルダ２２の内周面に形成されたスライド溝２２ａとロックボルト２３の外周面に形成されたカム溝２３ａとの間に介装された一対の鋼球２５、ボルトホルダ２２の外周面に形成されたウォームギヤ２２ｂに噛み合うウォーム２６、ウォーム２６を回転駆動する電動モータ（電気アクチュエータ）２７、ロックボルト２３をステアリングシャフト１２側に付勢するスプリング２８、ロックボルト２３の位置を検出するポジションセンサ２９等から構成されている。

図３に示すように、ロックボルト２３のボルトヘッド２４は、ＥＳＬ３のロック時においてステアリングシャフト１２のスロット１６に嵌入する。なお、図３に示す状態では、据え切り等による回転トルク（矢印で示す）がステアリングシャフト１２に作用しているため、ボルトヘッド２４の側面２４ａがスロット１６の係止壁１６ａに圧接している。

＜ＥＰＳ−ＥＣＵおよびＥＳＬ−ＥＣＵ＞
図４に示すように、ＥＰＳ−ＥＣＵ５は、車速センサ３１や操舵トルクセンサ３２等からの入力信号に基づき、操舵アシストトルク指令をＥＰＳ２に出力する。また、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、エンジンスタートボタン４やスマートＥＣＵ８、ポジションセンサ２９からの入力信号に基づき、駆動指令をＥＰＳ−ＥＣＵ５やＥＳＬ３、エンジンＥＣＵ７に出力する。

≪実施形態の作用≫
スマートキー（図示せず）を携帯した運転者が駐車された自動車１に近づくと、スマートキーと車載機との間で無線通信が行われ、スマートＥＣＵ８は、スマートキーから送信されたＩＤコードとＲＯＭに記憶したＩＤコードとを照合した後、ドアロック解錠許可指令やステアリングロック解錠許可指令、エンジン始動許可指令をドアロックＥＣＵ（図示せず）やＥＳＬ−ＥＣＵ６、エンジンＥＣＵ７等に出力する。これにより、運転者は、ドアハンドルを引くだけで自動車１に乗り込めるだけでなく、エンジンスタートボタン４を押すだけでエンジンの始動を行える。

スマートＥＣＵ８からステアリングロック解錠許可指令が入力すると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって、図５のフローチャートにその手順を示すステアリングロック解錠制御を実行する。

ステアリングロック解錠制御を開始すると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、図５のステップＳ１でエンジンスタートボタン４が押されたか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何の処理も行わずにスタートに戻る。

運転者がエンジンスタートボタン４を押してステップＳ１の判定がＹｅｓになると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ２でＥＳＬ３のアンロック条件（例えば、パーキングブレーキがＯＮ、セレクトレバーがＰまたはＮレンジ、ブレーキペダルが踏み込まれる等）が成立したか否かを判定し、この判定がＮｏであればやはり何の処理も行わずにスタートに戻る。

ステップＳ２の判定がＹｅｓになると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ３でタイマーＴ１を起動させた後、ステップＳ４でアンロック時駆動指令をＥＰＳ−ＥＣＵ５に出力し、ステップＳ５でアンロック指令をＥＳＬ３に出力する。ここで、アンロック時駆動指令は、ＥＰＳ２の電動モータ１５に対して正逆の駆動電流をごく短い周期で交番的に供給させるものであり、アンロック指令は、ＥＳＬ３の電動モータ２７に対してアンロック方向の電流を供給するものである。

これにより、図６中に矢印で示すように、ステアリングシャフト１２が所定の角度範囲をもって正逆両回転方向に交番的に回転駆動される一方、ロックボルト２３はアンロック方向に駆動されることになる。その結果、ボルトヘッド２４の側面２４ａがスロット１６の係止壁１６ａに強い圧接力で圧接していた場合にも、ロックボルト２３とスロット１６との係合が解けてＥＳＬ３がアンロックされる。

ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、次にステップＳ６でタイマーＴ１が所定のアンロック時間Ｔｕ（例えば、０．５秒）を超えたか否かを判定し、この判定がＮｏであればステップＳ７でポジションセンサ２９からの信号によってＥＳＬ３のアンロックが完了したか否かを更に判定する。

通常の場合、ＥＳＬ３は瞬時にアンロックされてステップＳ７の判定がＹｅｓとなるため、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ８でＥＰＳ−ＥＣＵ５にＥＰＳ２の作動を停止させる指令を出力し、ステップＳ９でＥＳＬ３の作動を停止させ、ステップＳ１０でタイマーＴ１をリセットする。次に、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ１１でエンジンＥＣＵ７にエンジン始動指令を出力し、エンジンの始動を行わせる。

一方、何らかの原因でＥＳＬ３がアンロックされないまま（ステップＳ７の判定のＮｏのまま）アンロック時間Ｔｕが経過し、ステップＳ６の判定がＹｅｓになると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ１２でＥＰＳ−ＥＣＵ５にＥＰＳ２の作動を停止させる指令を出力し、ステップＳ１３でＥＳＬ３の作動を停止させ、ステップＳ１４でタイマーＴ１をリセットした後、ステップＳ１５でエラー表示指令を出力する。これにより、ＥＳＬ３が解除できない旨のエラーメッセージが図示しないディスプレイに表示され、運転者に対してサービス工場等への連絡が促される。

［一部変形例］
一部変形例は、上述した実施形態と同一の装置構成を有しているが、ステアリングロック解錠制御の手順が相違する。すなわち、実施形態ではエンジンの始動時に必ずＥＰＳ２を駆動するようにしたが、一部変形例においては、ＥＳＬ３だけでアンロックが行えない時にのみＥＰＳ２を駆動して、ステアリングホイール１４の不要な回転作動と電力消費との抑制を図っている。

≪一部変形例の作用≫
スマートＥＣＵ８からステアリングロック解錠許可指令が入力すると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって、図７のフローチャートにその手順を示すステアリングロック解錠制御を実行する。

ステアリングロック解錠制御を開始すると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、図７のステップＳ３１でエンジンスタートボタン４が押されたか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何の処理も行わずにスタートに戻る。

運転者がエンジンスタートボタン４を押してステップＳ３１の判定がＹｅｓになると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ３２で前述したＥＳＬ３のアンロック条件が成立したか否かを判定し、この判定がＮｏであればやはり何の処理も行わずにスタートに戻る。

ステップＳ３２の判定がＹｅｓになると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ３３でタイマーＴ１を起動させた後、ステップＳ３４でアンロック指令をＥＳＬ３に出力する。これにより、ロックボルト２３は、電動モータ２７によってアンロック方向に駆動されることになり、ボルトヘッド２４がスロット１６に遊嵌している場合はもちろん、ボルトヘッド２４の側面２４ａがスロット１６の係止壁１６ａに比較的小さな圧接力で圧接していた場合にも、ロックボルト２３とスロット１６との係合が解けてＥＳＬ３がアンロックされる。

ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、次にステップＳ３５でタイマーＴ１が所定の第１アンロック時間Ｔｕ１（例えば、０．２秒）を超えたか否かを判定し、この判定がＮｏであればステップＳ３６でポジションセンサ２９からの信号によってＥＳＬ３のアンロックが完了したか否かを更に判定する。

通常の場合、ＥＳＬ３は瞬時にアンロックされてステップＳ３６の判定がＹｅｓとなるため、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ３７でＥＳＬ３の作動を停止させ、ステップＳ３８でタイマーＴ１，Ｔ２をリセットした後、ステップＳ３９でエンジンＥＣＵ７に始動指令を出力してエンジンの始動を行わせる。

一方、何らかの原因でＥＳＬ３がアンロックされないまま（ステップＳ３６の判定のＮｏのまま）第１アンロック時間Ｔｕ１が経過し、ステップＳ３５の判定がＹｅｓになると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ４０でタイマーＴ２を起動させた後、ステップＳ４１でアンロック時駆動指令をＥＰＳ−ＥＣＵ５に出力する。これにより、ステアリングシャフト１２が所定の角度範囲をもって正逆両回転方向に交番的に回転駆動されるため、ボルトヘッド２４の側面２４ａがスロット１６の係止壁１６ａに強い圧接力で圧接していた場合にも、ロックボルト２３とスロット１６との係合が解けてＥＳＬ３がアンロックされる。

ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、次にステップＳ４２でタイマーＴ２が所定の第２アンロック時間Ｔｕ２（例えば、０．３秒）を超えたか否かを判定し、この判定がＮｏであればステップＳ４３でポジションセンサ２９からの信号によってＥＳＬ３のアンロックが完了したか否かを更に判定する。

この場合も、ＥＳＬ３は瞬時にアンロックされてステップＳ４３の判定がＹｅｓとなるため、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ４４でＥＰＳ−ＥＣＵ５にＥＰＳ２の作動を停止させる指令を出力した後、ステップＳ３７に移行してＥＳＬ３の作動を停止させ、ステップＳ３８でタイマーＴ１，Ｔ２をリセットした後、ステップＳ３９でエンジンＥＣＵ７に始動指令を出力してエンジンの始動を行わせる。

また一方、ＥＰＳ２が起動されたにも拘わらず、何らかの原因でＥＳＬ３がアンロックされないまま（ステップＳ４３の判定のＮｏのまま）第２アンロック時間Ｔｕ２が経過し、ステップＳ４２の判定がＹｅｓになると、ＥＳＬ−ＥＣＵ６は、ステップＳ４５でＥＰＳ−ＥＣＵ５にＥＰＳ２の作動を停止させる指令を出力し、ステップＳ４６でＥＳＬ３の作動を停止させ、ステップＳ４７でタイマーＴ１，Ｔ２をリセットした後、ステップＳ４８でエラー表示指令を出力する。これにより、ＥＳＬ３が解除できない旨のエラーメッセージが図示しないディスプレイに表示され、運転者に対してサービス工場等への連絡が促される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態や一部変形例に限られるものではない。例えば、上記実施形態の電動ステアリングロックでは、電動モータとカム機構とによってロックボルトを駆動するようにしたが、電気アクチュエータとして電磁アクチュエータを用いてもよいし、ねじ機構やトグル機構等によって電気アクチュエータの駆動力をロックボルトに伝達するようにしてもよい。また、上記実施形態では電動ステアリングロックのアンロック時において、電動パワーステアリングを正逆両回転方向に交番的に回転駆動するように駆動制御したが、ロックボルトをスロットの係止壁から離間させる方向にのみ電動パワーステアリングを駆動制御するようにしてもよい。その他、電動パワーステアリングの具体的構成やステアリングロック解錠制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

実施形態に係る自動車の前部を示す要部透視斜視図である。 ステアリングロックの概略構造を示す縦断面図である。 ステアリングシャフトの軸方向から視た図２中III部の拡大断面図である。 実施形態に係るＥＰＳ−ＥＣＵおよびＥＳＬ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 実施形態に係るステアリングロック解錠制御の手順を示すフローチャートである。 実施形態の作用を示す説明図である。 一部変形例に係るステアリングロック解錠制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 自動車（車両）
２ ＥＰＳ（電動パワーステアリング）
３ ＥＳＬ（電動ステアリングロック）
４ エンジンスタートボタン
５ ＥＰＳ−ＥＣＵ
６ ＥＳＬ−ＥＣＵ（アンロック時駆動制御手段）
１２ ステアリングシャフト
１５ 電動モータ
１６ スロット
１６ａ 係止壁
２３ ロックボルト
２４ ボルトヘッド
２７ 電動モータ（電気アクチュエータ）

Claims (2)

1. 電動モータによって操舵アシストを行う電動パワーステアリングと、ステアリング系回転部材に形成されたスロットに電気アクチュエータの駆動力によってロックボルトを嵌入させてステアリングロックを行う電動ステアリングロックとを備えた車両であって、
   前記電動ステアリングロックのアンロック時において、前記ロックボルトを前記スロットの係止壁から離間させるべく、前記ステアリング系回転部材が正逆両回転方向に交番的に回転するように前記電動パワーステアリングを駆動制御するアンロック時駆動制御手段を備えたことを特徴とする電動ステアリングロック装着車両。
2. 前記アンロック時駆動制御手段は、前記電動ステアリングロックのアンロック時における前記電気アクチュエータの作動時間が所定値を超えた場合にのみ、前記電動パワーステアリングの駆動制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の電動ステアリングロック装着車両。

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