(57)【要約】【課題】  ステアリング側及び転舵輪側を機械的に連結するロックアーム及びアーム変位機構の耐久性を向上させたロック装置の提供を課題とする。【解決手段】  ロック装置１は、ロックアーム３と、ロックアーム３をロック解除位置及びロック位置の間で変位させるアーム変位機構８とを具備して主に構成されている。そして、ソレノイドプランジャ１５の一端に取付けられたヒンジピン２の表面は、モリブデン潤滑層１９が設けられている。一方、ソレノイド本体２１に対して進退するソレノイドプランジャ１５の外摺面部２及びソレノイド本体２１のソレノイド内摺面部２２は、フッ素潤滑層２５が設けられている。これにより、ロックアームの変位動作の際に可動及び摺動する箇所にかかる無用な負荷が軽減され、ロック装置１の耐久性が向上する。【選択図】        図１
2006240555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転伝達系を構成する２軸が機械的に分離されたロック解除位置、及び機械的に連結されたロック位置の間で変位するロックアームを有するロック装置であって、
前記ロックアーム、前記ロックアームを変位させるアーム変位機構の少なくとも一部の表面にポリアミドイミド系樹脂をバインダとして使用した二硫化モリブデンがコーティングされたモリブデン潤滑層が形成されていることを特徴とするロック装置。
【請求項２】
前記モリブデン潤滑層は、
前記アーム変位機構を構成するソレノイドのソレノイドプランジャの一端に取設されたヒンジピン、及び前記ロックアームに形成され、前記ソレノイドプランジャのソレノイド本体に対する進退動作に応じて前記ヒンジピンと当接するピン受部の少なくともいずれか一方の表面に設けられることを特徴とする請求項１に記載のロック装置。
【請求項３】
回転伝達系を構成する２軸が機械的に分離されたロック解除位置、及び機械的に連結されたロック位置の間で変位するロックアームを有するロック装置であって、
前記ロックアーム、前記ロックアームを変位させるアーム変位機構の少なくとも一部の表面にフラン系樹脂をバインダとして使用したフッ素系樹脂がコーティングされたフッ素潤滑層が形成されていることを特徴とするロック装置。
【請求項４】
前記フッ素潤滑層は、
前記アーム変位機構を構成するソレノイドのソレノイドプランジャのプランジャ外摺面部、及び前記ソレノイドプランジャの一部を収容するソレノイド本体のソレノイド内摺面部の少なくともいずれか一方に設けられることを特徴とする請求項３に記載のロック装置。
【請求項５】
前記ロック装置が、ステアリング側と転舵輪側とが機械的に分離されて構成されたステアリング機構に設けられ、ステアリング側と転舵輪側との分離及び連結を行うものである
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロック装置に関するものであり、特にステアリング（操舵ハンドル）側及び転舵輪側とが機械的に分離して構成されたステアリング機構に設けられ、故障時等にステアリング側及び転舵輪側を機械的に連結するためのロック装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、運転者のステアリング操作（操舵角）に対する転舵輪の変位量（転舵角）を車速に応じて制御する伝達比可変ステアリング機構が車両に設けられている（例えば特許文献１または特許文献２）。この伝達比可変ステアリング機構によれば、ステアリング側と転舵輪側とは同機構内で機械的に分離された状態で構成され、ステアリング操作を電気的に検出し、その検出量に応じてアクチュエータ等の可動機構部を利用して転舵輪の変位量を制御している。
【０００３】
また、この伝達比可変ステアリング機構は、電源トラブル等の異常発生時にロックアームをロック位置に変位させ、ステアリング側及び転舵輪側を機械的に連結するロック装置が設けられている。これにより、ステアリング操作に対する転舵輪の変位量を１：１に設定することができ、ステアリング操作をダイレクトに転舵輪に伝達することが可能となる。その結果、故障が発生した際等に車両を安全な場所に速やかに移動させることができるようになる。
【０００４】
このとき、上述したロックアームは、通常の車両走行時は、ロック解除位置に付勢されており、異常を検知することにより、ソレノイド等の動作によってロック位置に変位する。ところが、ロックアームが係るロック解除位置に付勢されたままの状態が長時間継続すると、ロックアームを変位させるアーム変位機構の可動部が種々の要因によって固着し、異常を検知した場合でもロックアームの変位が不能となったり、スムーズな変位がなされなくなることが想定される。そこで、例えば、エンジンの始動時等にロックアームをロック解除位置からロック位置に一旦変位させ、車両の通常の使用時においてロックアームの変位動作を確認する機構が設けられている。これにより、可動部の固着化を防止し、ロックアームの作動が常に安定して行われるようになる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０１７８８７号公報
【特許文献２】特開２００１−４８０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したロック装置の場合、エンジンの始動時等の所定頻度で頻繁にロックアームの変位動作の確認がなされるため、ロックアーム及びロックアームを変位させるアーム変位機構に十分な耐久性が求められていた。特に、車両の耐用年数等を鑑みると、ロックアームの変位動作は、数十万回から数百万回の作動保証が要求されていた。そのため、ロック装置に使用される部品（特に、ヒンジピン）は、耐摩耗性に優れた硬質の素材が利用されていた。
【０００７】
また、ロック装置では、ロックアームの変位動作の際の摺動によってソレノイドプランジャの一部が削られ、金属粉が発生し、ソレノイド等の可動部に侵入し、所謂「噛込み」等の現象によって進退動作がスムーズになされないことがあった。また、磁性体、或いは高温で焼成することによって磁性化するような材質は、摩擦によって金属粉が発生した場合、ロック装置に使用される電磁コイルに磁着するおそれがあるため、非磁性の素材（主にステンレス製）が用いられていた。そのため、使用される素材が制限されるため、耐久性及び高潤滑性を確保することが困難であった。
【０００８】
また、上述したロック装置は、一般にロックアームのストロークが小さいため、通常の耐久性（例えば、数十万回程度）は有するものの、長期間にわたって高負荷がかかるようなより厳密な耐久基準（例えば、数百万回以上）が設定された場合には、ロックアーム及びアーム変位機構に過剰な負荷がかかり、これらの基準を満たした安定した変位動作が行われないことがあった。特に、使用されるロックアームやアーム変位機構の少なくとも一部の表面に非磁性の素材からなる潤滑層を設ける試みはこれまでほとんどなされていなかった。
【０００９】
そこで、上記実情に鑑み、ステアリング側及び転舵輪側を機械的に連結するロックアーム及びアーム変位機構の耐久性を向上させたロック装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明にかかるロック装置は、「回転伝達系を構成する２軸が機械的に分離されたロック解除位置、及び機械的に連結されたロック位置の間で変位するロックアームを有するロック装置であって、前記ロックアーム、前記ロックアームを変位させるアーム変位機構の少なくとも一部の表面にポリアミドイミド系樹脂をバインダとして使用した二硫化モリブデンがコーティングされたモリブデン潤滑層が形成されている」ものから主に構成されている。
【００１１】
ここで、モリブデン潤滑層に使用される二硫化モリブデンとは、固体潤滑材料として知られ、結晶面間の摺動によって当接した物体との摩擦係数を低減することができるものであり、耐摩耗性に優れた素材の一つである。一方、ポリアミドイミド系樹脂とは、主鎖中にアミド基及びイミド基を有する高分子材料の一つであり、高耐熱性を有するエンジニアリングプラスチックの一種である。そして、このポリアミドイミド系樹脂をバインダとして二硫化モリブデンをロックアーム等の表面の一部にコーティングすることにより、モリブデン潤滑層が形成される。得られたモリブデン潤滑層は、二硫化モリブデンによる高潤滑性、耐摩耗性とともに、ポリアミドイミド系樹脂による耐熱性を備えた層となっている。
【００１２】
なお、モリブデン潤滑層を形成するための手法は、特に限定される上記の二成分を所定の配合比率で調製したコーティング液にロックアーム等のコーティング対象物を浸漬し、乾燥させるディッピング方式、或いはコーティング液を霧状にして噴霧するスプレー方式等の周知の層形成技術を利用することが可能である。なお、これによって得られるモリブデン潤滑層は、層厚が１マイクロメートル以上、１００マイクロメートル以下、好適には５マイクロメートル以上、１５マイクロメートル以下のものとなっている。
【００１３】
したがって、本発明のロック装置によれば、ロックアーム及びアーム変位機構のいずれかの表面にモリブデン潤滑層が形成されている。これにより、ロックアームの変位動作の際に可動または摺動する箇所のいずれかで、耐摩耗性及び潤滑性に優れた二硫化モリブデンを主とするモリブデン潤滑層を有することにより、変位動作の際のロックアーム及びアーム変位機構にかかる負荷を軽減することが可能となる。その結果、ロック装置全体の耐久性を向上させることが可能となる。また、二硫化モリブデン及びポリアミドイミド系樹脂からなるモリブデン潤滑層は、いずれも非磁性の材料であり、さらにポリアミドイミド系樹脂の焼成温度も２００℃以下であるため、ステンレス材料が非磁性のマルテンサイトから磁性を有するオーステナイトに変化することがない。そのため、上述した磁性材料による不具合を生じることがない。
【００１４】
さらに、本発明にかかるロック装置は、上記構成に加え、「前記モリブデン潤滑層は、前記アーム変位機構を構成するソレノイドのソレノイドプランジャの一端に取設されたヒンジピン、及び前記ロックアームに形成され、前記ソレノイドプランジャのソレノイド本体に対する進退動作に応じて前記ヒンジピンと当接するピン受部の少なくともいずれか一方の表面に設けられる」ものであっても構わない。
【００１５】
したがって、本発明のロック装置によれば、ソレノイドプランジャの一端に取設されたヒンジピン、及びヒンジピンと変位動作の際に接するロックアームのピン受部の少なくともいずれか一方の表面にモリブデン潤滑層が形成されている。ここで、ヒンジピン及びピン受部は、ロックアームの変位動作の際に最も負荷がかかり、摩耗等が生じやすい部位である。そのため、この部位に選択的にモリブデン潤滑層のコーティングを施すことにより、ロック装置の耐久性を向上させることが可能となる。また、コーティング自体の摩耗粉は、軟質である為、かじり等の問題が生じない。また、非磁性である為、磁性粉による問題も生じない。
【００１６】
一方、本発明にかかるロック装置は、「回転伝達系を構成する２軸が機械的に分離されたロック解除位置、及び機械的に連結されたロック位置の間で変位するロックアームを有するロック装置であって、前記ロックアーム、前記ロックアームを変位させるアーム変位機構の少なくとも一部の表面にフラン系樹脂をバインダとして使用したフッ素系樹脂がコーティングされたフッ素潤滑層が形成されている」ものから主に構成されている。
【００１７】
ここで、フッ素系樹脂とは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のように分子中にフッ素原子を含んで構成されるものであり、フッ素原子に起因する耐摩耗性及び耐熱性を有するものである。一方、フラン系樹脂とは、一般にフルフリルアルコールから生成されるものであり、フルフリルアルコール及びフルフラールとフェノールとの共重合物を含んでいる。
【００１８】
したがって、本発明のロック装置によれば、ロックアーム及びアーム変位機構の表面にフッ素系潤滑層が形成されている。すなわち、ロックアームの変位動作の際に可動または摺動する箇所のいずれかに、耐摩耗性及び潤滑性に優れたフッ素を主体とするフッ素系潤滑層を有することにより、変位動作の際のロックアームアーム変位機構にかかる負荷を軽減することが可能となる。特に、フッ素系樹脂及びフラン系樹脂からなるフッ素潤滑層は、いずれも非磁性の材料によって構成され、かつフッ素系樹脂及びフラン系樹脂を硬化させる際の硬化温度も２００℃以下で可能であるため、上述したようにステンレス材料等がオーステナイト化するようなことがない。
【００１９】
さらに、本発明のロック装置は、上記構成に加え、「前記フッ素潤滑層は、前記アーム変位機構を構成するソレノイドのソレノイドプランジャのプランジャ外摺面部、及び前記ソレノイドプランジャの一部を収容するソレノイド本体のソレノイド内摺面部の少なくともいずれか一方に設けられる」ものであっても構わない。
【００２０】
したがって、本発明のロック装置によれば、ソレノイドプランジャのプランジャ外摺面部、及びソレノイド本体のソレノイド内摺面部のいずれか一方にフッ素潤滑層が設けられている。ここで、ソレノイドは、ソレノイド本体に一部が収容されたソレノイドプランジャを電磁的な作用によって進退させるものである。そのため、ソレノイドプランジャの外表面に相当するプランジャ外摺面部と、ソレノイドプランジャの一部を収容し、該外摺面部と当接するソレノイド内摺面部とは激しく擦れ合う部位であり、ロックアームの変位動作の際に耐摩耗性が求められる。そのため、かかる部位にフッ素潤滑層をコーティングして形成することにより、ロック装置の耐久性が向上する。
【００２１】
さらに、本発明のロック装置は、上記構成に加え、「前記ロック装置が、ステアリング側と転舵輪側とが機械的に分離されて構成されたステアリング機構に設けられ、ステアリング側と転舵輪側との分離及び連結を行うものである」ものであっても構わない。
【００２２】
したがって、本発明のロック装置によれば、上記のステアリング機構に設けることにより、ステアリング側及び転舵輪側との分離及び連結動作の耐久性が向上する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の効果として、ステアリング側及び転舵輪側を機械的に連結するロック装置のロックアーム及びアーム変位機構の少なくとも一部に、高潤滑性及び耐摩耗性に優れる二硫化モリブデン・ポリアミドイミド系樹脂、若しくはフッ素系樹脂・フラン系樹脂の組合わせからなる潤滑層がコーティングされることにより、ロックアームの変位動作を安定させ、ロック装置の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態であるロック装置１について、図１乃至図３に基づいて説明する。ここで、図１及び図２は、ロック装置１の構成を示す断面図であり、図３はヒンジピン２及びロックアーム３のピン受部４を簡略化して示す斜視図である。
【００２５】
本実施形態のロック装置１は、前記特許文献１等で知られる伝達比可変ステアリング機構に設けられるものであり、この伝達比可変ステアリング機構は、ステアリング（操舵ハンドル＝図示しない）と接続されたハウジング６と、このハウジング６内にステータが固定された電動モータ（図示しない）と、減速機（図示しない）を介して転舵輪（図示しない）と接続された前記モータのモータ軸５等からなり、ステアリング操作（操舵角）に対する転舵輪の変位量（転舵角）を車速等に応じて制御するものである。詳細には、モータ軸５側に設けられたアーム係受部７と、ハウジング６側に設けられ、一端が軸支されたロックアーム３と、ロックアーム３をロック解除位置及びロック位置の間で変位させるアーム変位機構８とを主に具備して構成されている。そして、ロックアーム３をロック位置に変位させることにより、機械的に分離された状態で構成されたモータ軸５及びハウジング６を機械的に連結させ、操舵角に対して転舵角を１：１で操舵することができる。なお、モータ軸５及びハウジング６が、回転伝達系を構成する２軸に相当する。
【００２６】
さらに詳細に説明すると、ロックアーム３は、一端にアーム係受部７と係合可能なアーム係止部９、及び他端にピン受部４を有する長手片状の部材であり、アーム支持孔１２に連結されたアーム支持軸１０によって軸支されている。これにより、ロックアーム３の全体が回動可能となっている。また、ピン受部４は、図３に示すように、互いに対向する一対のピン受片部１１ａ，１１ｂによって形成され、後述するヒンジピン２と接し、ロックアーム３を変位させるためのピン切欠部１３ａ，１３ｂが設けられている。なお、ロックアーム３は、アーム係止部９がアーム係受部７と係合したロック位置に通常の状態では付勢されている（図１に示す状態）。
【００２７】
一方、アーム変位機構８は、ロック位置に付勢されているロックアーム３（アーム係止部９）をロック解除位置まで変位させ、アーム係受部７との係合を解くための駆動力を発生するソレノイド１４と、ソレノイド１４のソレノイドプランジャ１５の一端に取設され、前述のピン切欠部１３ａ，１３ｂに接する一対のピン突部１６を有するヒンジピン２とによって主に構成されている。ここで、ヒンジピン２の全表面に亘ってポリアミドイミドポリマー１７をバインダとして利用して二硫化モリブデン１８をコーティングしたモリブデン潤滑層１９が形成されている。なお、モリブデン潤滑層１９における二硫化モリブデン１８の含有率は、ここでは約６５％に設定されている。なお、二硫化モリブデン１８の含有率は、５０％以上、８０％以下であることが好ましく、さらに好ましくは６０％以上、７０％以下である。すなわち、二硫化モリブデン１８の含有率が５０％よりも低い場合には、二硫化モリブデン１８による結晶面の摺動が十分に行われず、良好な耐摩耗性を得ることができない。一方、８０％以上の含有率の場合、バインダの含有率が小さいため、ヒンジピン２の表面に強固にコーティングされることがなく、使用によってかかるモリブデン潤滑層１９が剥離する等のおそれがある。さらに、二硫化モリブデン１８の使用量が増加し、耐摩耗性を付与するためのコストが増加することが見込まれる。
【００２８】
さらに、ソレノイドプランジャ１５のプランジャ外摺面部２０と、ソレノイドプランジャ１５の一部を収容し、プランジャ外摺面部２０と相対するソレノイド本体２１のソレノイド内摺面部２２のそれぞれの表面にフラン樹脂２３をバインダとして利用してポリテトラフルオロエチレン２４（以下、「ＰＴＦＥ２４」と称す）をコーティングしたフッ素潤滑層２５が形成されている。このとき、フッ素潤滑層２５における、ＰＴＦＥ２４の含有率は、５０％以上、８０％以下であることが好ましく、さらに好ましくは６０％以上、７０％以下である。すなわち、ＰＴＦＥ２４の含有率が５０％よりも低い場合には、ＰＴＦＥ２４による十分な耐摩耗性及び潤滑性を得ることができない。ここで、各潤滑層１９，２５は、予め調製したコーティング液にコーティング対象のヒンジピン２若しくはソレノイドプランジャ１５をそれぞれ浸漬し、所定温度で乾燥させることによって形成されている。なお、係る乾燥によって潤滑層１９，２５を形成する際の処理は、ヒンジピン２及びソレノイドプランジャ１５を構成するステンレス材料がオーステナイト化することのないように、２００℃以下の比較的低温で処理されている。また、ディッピングによって得られる層厚は約１０マイクロメートルである。
【００２９】
ここで、ロックアーム３のアーム変位機構８による変位動作は、ロック装置１のソレノイド１４（ソレノイドコイル９）が励磁されていない状態では、図示しないバネの付勢力によって、ソレノイド本体２１からソレノイドプランジャ１５が進方向（図１における矢印Ａに相当）に突出する。これにより、ソレノイドプランジャ１５の一端に取設されたヒンジピン２は、その進方向の延長線上に存在するロックアーム３のピン受部４に当接し、さらにロックアーム３を進方向に押出そうとする。ここで、ロックアーム３は上述したようにアーム支持軸１０にその一部が軸支されているため、ロックアーム３の他端のピン受部４を進方向に押出す動作によって、アーム支持軸１０を軸心として、一端のアーム係止部９は逆方向に変位する（図１における矢印Ｂに相当）。その結果、アーム係止部９はステアリング軸５側に設けられたアーム係受部７と係合する。これにより、モータ軸５とハウジング６とが連結され、ステアリング側と転舵輪側とが機械的に連結される。これが、ロックアーム３がロック位置にある状態（ロック状態）であり、このロック状態は、車両のイグニッション・オフ時、異常発生時、正常であるが所定の条件下で伝達比可変制御を停止する（伝達比を１：１に固定する）時、ロックアーム３の作動確認時等に呈される。一方、ロックアーム３をロック解除位置まで変位させてロック解除状態とする際には、ロック装置１に接続された制御機器（図示しない）から所定の電気信号が送出され、この信号に基づいてソレノイド１４が励磁されることにより、ソレノイドプランジャ１５がソレノイド本体２１内に没入する方向（図１における矢印Ａの逆向きに相当）に吸引されて上記変位がなされる。
【００３０】
このとき、係る変位動作の際にロックアームと当接するヒンジピン２の全面、及び進方向に摺動するソレノイドプランジャ１５のプランジャ外摺面部２０及びソレノイド内摺面部２２にそれぞれ耐摩耗性に優れた潤滑層１９，２５が設けられている。その結果、ロックアーム３のピン受部４と当接するヒンジピン２との接触の際に、ヒンジピン２が摩滅し、金属粉を発生する可能性が抑えられる。同様に、プランジャ外摺面部２０及びソレノイド内摺面部２２の摺動の際に生じる金属粉を抑えることができる。また、これらの摩滅によって発生した金属粉は、いずれも非磁性の材料によって構成されているため、ロック装置１に使用される電磁コイル等に磁着し、変位動作に支障を来すことがない。加えて、ソレノイドプランジャ１５の摺動箇所に侵入し、噛込みの現象を起こす可能性が低くなる。これにより、ロック装置１全体の耐久性が向上し、従来と比べ、数百万回以上のロックアーム３の変位動作を安定して行うことができる。
【００３１】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００３２】
すなわち、本実施形態において、モリブデン潤滑層１９をヒンジピン２の表面にコーティングして形成するものを示したがこれに限定されるものではなく、ヒンジピン２のピン突部１６と接するロックアーム３側のピン受部４に同様にして設けるものであっても構わない。これにより、当該部位の耐久性がさらに向上する。さらに、プランジャ外摺面部２０及びソレノイド内摺面部２２の双方にフッ素潤滑層２５を設けたものを示したが、要求される耐久性の条件によって、プランジャ外摺面部２０またはソレノイド内摺面部２２のいずれか一方であっても構わない。さらに、モリブデン潤滑層１９及びフッ素潤滑層２５を形成する部位は、ロック装置１で可動及び摺動するいずれかの部位に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ロック装置の構成を示す断面図である。
【図２】ロック装置の構成を示す断面図である。
【図３】ヒンジピン及びロックアームのヒンジピン受部の構成を簡略化して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ロック装置
１  ヒンジピン
３  ロックアーム
４  ピン受部
８  アーム変位機構
１１ａ，１１ｂ  ピン受片部
１３ａ，１３ｂ  ピン切欠部
１４  ソレノイド
１５  ソレノイドプランジャ
１７  ポリアミドイミドポリマー（ポリアミドイミド系樹脂）
１８  二硫化モリブデン
１９  モリブデン潤滑層
２０  プランジャ外摺面部
２２  ソレノイド内摺面部
２３  フラン樹脂
２４  ＰＴＦＥ（フッ素樹脂））
２５  フッ素潤滑層
【図１】
2006240555.tif 000003
【図２】
2006240555.tif 000004
【図３】
2006240555.tif 000005