(57)【要約】【課題】作動時における振動や騒音を低減することができる電動ステアリングロック装置及びモータを提供する。【解決手段】電動ステアリングロック装置２のステアリングロックモータ７に、高トルク・低回転モータを採用する。このステアリングロックモータ７の特性値としては、トルクが例えば400mN・m以上で、回転数が例えば400〜700rpmの値に設定されている。【選択図】図１
2007118798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロック部材がモータの駆動力によってアンロック位置からロック位置に動き、当該ロック部材が被ロック部材に係止するとロック状態となり、前記ロック部材が前記モータの駆動力によってロック位置からアンロック位置に動き、当該ロック部材と前記被ロック部材との間の係止状態が解除されるとアンロック状態となる電動ステアリングロック装置において、
前記モータのトルクが、前記ロック部材を前記モータの直接のモータ出力で作動させ得る値に設定され、前記モータの回転数が、その直接のモータ出力で前記ロック部材を前記ロック位置とアンロック位置との間で動かす際に、その所要時間が製品として許容可能な最大時間以下となり得る値に設定されている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】
前記モータは、ブラシレスモータである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。
【請求項３】
前記モータの特性値は、トルクが250mN・m以上で、回転数が400〜700rpmの値に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動ステアリングロック装置。
【請求項４】
ロック部材がアンロック位置からロック位置に位置して、当該ロック部材が被ロック部材に係止するとロック状態となり、前記ロック部材がロック位置からアンロック位置に位置して、当該ロック部材と前記被ロック部材との間の係止状態が解除されるとアンロック状態となる電動ステアリングロック装置に使用され、前記ロック部材を移動させる際の駆動源となるモータにおいて、
前記ロック部材を直接のモータ出力で作動させ得るトルクに設定され、その直接のモータ出力で前記ロック部材を前記ロック位置とアンロック位置との間で動かす際に、その所要時間が製品として許容可能な最大時間以下となり得る回転数に設定されていることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動源として作動する電動ステアリングロック装置及びそのモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両には、車両盗難防止装置の一種としてステアリングホイールの不正操作を禁止するステアリングロック装置が搭載されている。この種のステアリングロック装置においては、例えば特許文献１に示すようなモータで作動する電動ステアリングロック装置がある。電動ステアリングロック装置は、アンロック状態から例えばモータが正転してロックバーが往動し、ロックバーがステアリングホイール側の被ロック部材に係止するとロック状態となり、ロック状態からモータが逆転してロックバーが復動し、ロックバーが被ロック部材から離脱するとアンロック状態となる。
【０００３】
電動ステアリングロック装置は車両のバッテリを電源としているため、電動ステアリングロック装置のモータには、ＤＣモータ（直流モータ）が使用される。この種のＤＣモータには、自身のサイズと、モータが出力するトルクとがほぼ比例する特性があることから、電動ステアリングロック装置の小型化を狙ってモータのサイズを小型化すると、モータの出力トルクが低下してしまう。よって、このような低トルクのモータでロックバーの往復動に必要なトルクを得る構造としては、モータ出力を減速機構を介してロックバーに伝達する構造が用いられる。
【０００４】
ロックバーに伝達されるトルクを大きい値に設定するには、減速機構の減速比を大きい値に設定すればよい。しかし、減速機構の減速比を大きくすると、ロックバーの往復動時に要する所要時間、つまりロックバーが移動を開始してから目的位置に到達するまでに要する時間が長くなる。この所要時間はなるべく短時間の方がよいため、所要時間を短時間とするためには、モータの回転速度を高回転とする必要がある。以上の理由から、電動ステアリングロック装置に用いるＤＣモータとしては、低トルク・高回転モータが使用されることが多い。
【特許文献１】特開２００３−２７６５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、高回転モータには振動、騒音が大きい性質があるため、このような低トルク・高回転モータを用いると、電動ステアリングロック作動時に振動や騒音が生じる問題があった。特に、電動ステアリングロックの所要時間は短い方がよいため、そうなるとより高回転のモータを用いる必要があり、振動や騒音の問題が顕著になる。また、低トルク・高回転モータでロックバー往復動時に必要なトルクを確保するためには減速機構が必要になることから、この減速機構を設置する分だけ電動ステアリングロック装置のサイズが大型化する問題もあった。
【０００６】
また、モータメーカの標準モータ（他用途向けモータ）は低トルク・高回転モータが多く、この種のモータを用いた場合には振動や騒音等の発生が否めない。モータメーカの標準モータに低トルクモータが多いのは、小型化による形状の制約や、モータ出力が高トルクであるとその分だけモータが発熱し易くなるため、連続作動に耐え得る仕様とするために低トルクとせざるを得ない状況があるからである。よって、モータメーカの標準モータを使用すると、振動や騒音等の問題が発生し易くなる。
【０００７】
本発明の目的は、作動時における振動や騒音を低減することができる電動ステアリングロック装置及びモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明によれば、ロック部材がモータの駆動力によってアンロック位置からロック位置に動き、当該ロック部材が被ロック部材に係止するとロック状態となり、前記ロック部材が前記モータの駆動力によってロック位置からアンロック位置に動き、当該ロック部材と前記被ロック部材との間の係止状態が解除されるとアンロック状態となる電動ステアリングロック装置において、前記モータのトルクが、前記ロック部材を前記モータの直接のモータ出力で作動させ得る値に設定され、前記モータの回転数が、その直接のモータ出力で前記ロック部材を前記ロック位置とアンロック位置との間で動かす際に、その所要時間が製品として許容可能な最大時間以下となり得る値に設定されていることを要旨とする。
【０００９】
ところで、通常のモータにおいては、モータを小型化すると、それに伴って磁石が小さくなったり、或いはコイルの巻線数が減ったりするため、出力トルクが低下する特性がある。よって、電動ステアリングロック装置の小型化を図るために、この装置に搭載されるモータを小型化すると、ロック部材を移動させ得るに充分な出力トルクが得られない状況に陥ることがある。そこで、小型モータを用いた電動ステアリングロック装置においては、ロック部材を移動させるのに充分なモータの出力トルクを得るために、例えばモータ出力を減速機構で減速してトルクを稼ぐ構造が考えられる。
【００１０】
ところが、このような減速機構を用いた場合、その減速比が大きくなると、電動ステアリングロック装置がロック状態になる際（又はアンロック状態になる際）に要する所要時間が長くなってしまう。電動ステアリングロック装置の性能に関して言えば、この所要時間はなるべく短い時間が好ましいことから、所要時間を短時間化するためには、モータを高回転にせざるを得なくなり、電動ステアリングロック装置に振動や騒音等の問題が生じる可能性が高くなる。
【００１１】
しかし、本発明においては、直接のモータ出力でロック部材を作動させ得る高トルクのモータを用いるため、小型のモータであっても充分な値のトルクが出力されることから、減速機構を使用してトルクを稼ぐ構造を用いずに済む。このため、減速機構を用いていた際に生じていた所要時間悪化等の問題については考慮する必要がなくなり、高回転モータを用いずに済むことになる。よって、本発明においては、電動ステアリングロック装置に搭載するモータに高トルク・低回転モータが使用されることから、高回転モータ使用時に生じる振動や騒音等の問題が発生し難くなる。
【００１２】
ここで、この種の高トルクのモータは、駆動時において大きな電流を流す必要があるため、その駆動時において発熱の可能性が高いことから、市販の一般的なブラシ付きモータについては、耐発熱性確保のために高トルクのものは広く出回っていない。よって、この種の高トルクモータは自身で開発・製造する必要がある。また、電動ステアリングロック装置の作動時における所要時間は、コンマ数秒という短時間であるので、作動時間が短時間であればモータに大電流を流しても発熱の虞がない。よって、この高トルク・低回転モータを電動ステアリングロック装置の専用モータとすれば、発熱に関して問題はない。
【００１３】
本発明によれば、前記モータは、ブラシレスモータであることを要旨とする。
この構成によれば、ブラシレスモータには、モータ出力が高トルクとなる特性があることから、電動ステアリングロック装置のモータとしてブラシレスモータを用いれば、高回転モータを使用せずに済み、振動や騒音の低減を図ることが可能となる。また、ブラシレスモータは、回転動作するロータに電気を供給するためのブラシが不要であるため、ブラシ部分における機械的な摩耗を考慮せずに済む。よって、耐久性の高いモータを電動ステアリングロック装置に搭載することになり、電動ステアリングロック装置の耐久性向上に効果がある。
【００１４】
本発明によれば、前記モータの特性値は、トルクが250mN・m以上で、回転数が400〜700rpmの値に設定されていることを要旨とする。
この構成によれば、250mN・m以上という高いトルクを付与するモータを用いるので、直接のモータ出力でロックバーを、ロック位置やアンロック位置に移動させることが可能となる。また、回転数が400〜700rpmの値に設定されているため、この程度の低回転モータを用いれば、振動や騒音を極力低い値に抑えることが可能となる。
【００１５】
本発明によれば、ロック部材がアンロック位置からロック位置に位置して、当該ロック部材が被ロック部材に係止するとロック状態となり、前記ロック部材がロック位置からアンロック位置に位置して、当該ロック部材と前記被ロック部材との間の係止状態が解除されるとアンロック状態となる電動ステアリングロック装置に使用され、前記ロック部材を移動させる際の駆動源となるモータにおいて、前記ロック部材を直接のモータ出力で作動させ得るトルクに設定され、その直接のモータ出力で前記ロック部材を前記ロック位置とアンロック位置との間で動かす際に、その所要時間が製品として許容可能な最大時間以下となり得る回転数に設定されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、作動時における振動や騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した電動ステアリングロック装置及びモータの一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、車両のステアリングコラム１には、車両駐車時においてステアリングホイールの不正操作を禁止する電動ステアリングロック装置２が取り付けられている。電動ステアリングロック装置２は、モータ等の電気駆動源として作動する装置であり、自身のロックバー３をモータで動かしてステアリングホイール側の被ロック部材４（図２参照）に係止するとロック状態となり、ロックバー３を被ロック部材４から離脱させるとアンロック状態となる。なお、ロックバー３がロック部材に相当する。
【００１８】
図１及び図２に示すように、ステアリングコラム１の内部には、電動ステアリングロック装置２のケーシング５が取付固定されている。ケーシング５は、内部に部品の収容空間を有する無底形状のケース本体５ａと、そのケース本体５ａに蓋をする蓋部５ｂとからなる。ケース本体５ａは、無底略円柱形状をなすとともに、開口周縁の一部が側方に向かって無底直方体形状に迫り出した形状をなしている。蓋部５ｂの内面には、その内面ほぼ全域に亘って樹脂製のハウジング６が形成され、このハウジング６とケース本体５ａの内面とで囲まれる空間が部品の収容空間となる。
【００１９】
ケーシング５の内部には、電動ステアリングロック装置２の駆動源となるステアリングロックモータ７が収容されている。ステアリングロックモータ７は、アウタロータ型のブラシレスモータからなり、車載バッテリを電源としていることからＤＣモータ（直流モータ）が使用されている。ステアリングロックモータ７は、蓋部５ｂの内面に取付固定されたステータコア８と、このステータコア８に対し複数（本例は２個）のベアリング９を介して回動可能に支持されたロータヨーク１０とを有している。なお、ステアリングロックモータ７がモータに相当する。
【００２０】
ロータヨーク１０は、例えば中空円環形状をなし、蓋部５ｂ側が無底形状をなしている。即ち、ロータヨーク１０は、中央部に断面円形状の貫通孔１１が形成されるとともに、その貫通孔１１の周囲一帯に、蓋部５ｂ側が開口した断面コ字形状の凹部１２を有した形状をなしている。よって、ロータヨーク１０は、径方向内側に小径の第１円筒部１０ａを有し、径方向外側に大径の第２円筒部１０ｂを有した形状をなしている。また、ロータヨーク１０は、ステータコア８よりも径方向外側に延出した形状をなしている。
【００２１】
蓋部５ｂにおいてステアリングロックモータ７の貫通孔１１に対応する位置には、ステアリングロックモータ７側に延出した延出部１３が凸設され、この延出部１３にステータコア８が取付固定されている。ステータコア８は、略円筒形状をなすとともに、第１円筒部１０ａが内嵌されることにより凹部１２に収容された取付状態をとっている。このため、ベアリング９は、ステータコア８の径方向内側の周面と、第１円筒部１０ａの径方向外側の周面との間に配置された取付状態となる。また、ステータコア８の径方向外側の周面には、銅線等からなるコイル１４が巻装されている。第２円筒部１０ｂの径方向内側の周面には、コイル１４と向き合う位置に複数の磁石１５が固着されている。
【００２２】
ケーシング５の内部には、ハウジング６とステアリングロックモータ７との間において基板１６が収容されている。基板１６には、ステアリングロックモータ７を駆動制御する制御ＩＣ(Integrated Circuit)１７が実装されている。制御ＩＣ１７は、コイル１４に流す電流量及び電流向きを制御することでステアリングロックモータ７の駆動制御を行い、コイル１４に一方向の電流を流してステアリングロックモータ７を正転させ、コイル１４に他方向の電流を流してステアリングロックモータ７を逆転させる。
【００２３】
基板１６には、磁石１５と対峙する位置に複数のホール素子１８が配設されている。ホール素子１８は、ステアリングロックモータ７（ロータヨーク１０）の回転数（回転量）を検出し、その回転数に応じた検出信号をパルス信号で制御ＩＣ１７に出力する。制御ＩＣ１７は、ホール素子１８が出力した検出信号を入力し、その検出信号を基にステアリングロックモータ７の回転位置（絶対位置）を演算する。また、ハウジング６及び基板１６は、延出部１３に各々の挿通孔６ａ，１６ａを挿通した取付状態をとり、この部分において延出部１３がステアリングロックモータ７側に露出する。
【００２４】
この延出部１３には、ケーシング５の内外を導通する収容孔１９が形成されている。この収容孔１９は、貫通孔１１の軸心（即ち、ケーシング５の高さ方向）Ｌ１と同一方向で、かつ貫通孔１１と同一軸心となるように形成されている。収容孔１９には、略棒形状をなすロックバー３が軸心Ｌ１方向にスライド移動可能な状態で収容されている。ロックバー３は、ステアリングロックモータ７側に位置するシャフト２０と、シャフト２０の先端に取り付けられたバー本体２１とを有している。
【００２５】
シャフト２０は、基端側（ステアリングロックモータ７側）が略円柱形状に形成されるとともに、先端側が四角柱形状に形成されている。シャフト２０は、その基端がケーシング５の内部へ飛び出す長さを有し、その飛び出た部分の周面に形成されたネジ部２２を介してロータヨーク１０に連結されている。よって、ステアリングロックモータ７が回転すると、その回転運動がネジ部２２によって直線運動に変換され、シャフト２０（即ち、ロックバー３）が軸心Ｌ１方向にスライド移動する。
【００２６】
例えば、ロックバー３がアンロック位置にある際、ステアリングロックモータ７が正転してロックバー３がロック位置にスライド移動すると、ステアリングシャフト２３（図２参照）に形成された歯車形状の被ロック部材４の係止穴４ａにバー本体２１が係止し、電動ステアリングロック装置２がロック状態となる。一方、ロックバー３がロック位置にある際、ステアリングロックモータ７が逆転してロックバー３がアンロック位置にスライド移動すると、バー本体２１が係止穴４ａから離脱し、電動ステアリングロック装置２がアンロック状態となる。
【００２７】
バー本体２１の基端には、シャフト２０側に突出する一対の突出片２４が形成されている。シャフト２０の先端面と、一対の突出片２４を形成することでこれらの間に生じる凹部２５の底面との間には、例えばコイルスプリング等の付勢バネ２６が介装されている。付勢バネ２６は、バー本体２１をロック方向に常時付勢する。各突出片２４には、ロックバー３のスライド移動方向に沿って延びる長孔２７が各々形成されている。また、シャフト２０の先端には、軸心Ｌ１方向に対して直交する方向に延びるピン２８が取り付けられ、このピン２８が長孔２７に嵌め込まれている。よって、シャフト２０とバー本体２１とが一体に組み付けられるとともに、バー本体２１が付勢バネ２６の付勢力によって軸心Ｌ１方向に移動する動きが許容される。
【００２８】
ここで、電動ステアリングロック装置２がアンロック状態からロック状態となる際、被ロック部材４の係止穴４ａの間に各々できる突部４ｂの位置によっては、ロックバー３が突部４ｂに乗り上げた位置状態をとり、ロックバー３が係止穴４ａに係止しない状態となることがある。このとき、ステアリングホイールを回転操作して突部４ｂの位置をずらせば、係止穴４ａがロックバー３と向き合う位置になった際、バー本体２１が付勢バネ２６によって押し出されて、ロックバー３が係止穴４ａに係止した状態をとる。
【００２９】
図３は、本例のステアリングロックモータ７と、モータメーカの標準モータとの各々において、トルク及び回転数の関係を示す特性波形図である。同図からも分かるように、両者ともにトルクが増加すれば回転数が減少する特性を有するが、本例のステアリングロックモータ７は、モータメーカの標準モータとは異なり、高トルク・低回転の特性を持つモータとして製造されている。本例のステアリングロックモータ７の特性値としては、例えば250mN・ｍ以上、回転数が400〜700rpmの値に設定されている。このように、モータを高トルク・低回転にするには、例えば磁石１５を強力なものにしたり、コイル１４の巻数を増やしたり、コギングトルクを大きくしたりする方法が用いられる。
【００３０】
ステアリングロックモータ７のトルク値は、ロック状態の際にロックバー３を係止穴４ａから引き抜くことが可能な値に設定されている。このように、高トルクのステアリングロックモータ７を使用すれば、減速機構を用いなくても、充分なトルクをロックバー３に伝達することが可能となる。よって、ステアリングロックモータ７の直接のモータ出力によってロックバー３を係止穴４ａから引き抜く際に、例えばロックバー３が係止穴４ａの内壁に引っ掛かっていても、ロックバー３を係止穴４ａからより確実に引き抜くことが可能となる。
【００３１】
ここで、トルク確保のために減速機構を用いた場合、減速機構を用いない場合に比べて、減速比の関係上、ロックバー３をロック位置からアンロック位置に移動させたり、或いはアンロック位置からロック位置へ移動させたりする際の所要時間が長くなる。この所要時間は、電動ステアリングロック装置２の性能の関係上、なるべく短い方がよいため、減速機構を用いた場合には、モータを高回転にすることで所要時間の短縮化を図ることになる。しかし、高回転モータには、振動や騒音が大きいという欠点があるため、電動ステアリングロック装置２に高回転モータを用いると、振動や騒音等の問題が生じてしまう。
【００３２】
しかし、本例のステアリングロックモータ７は、高トルクモータであることから、減速機構を使用してトルク確保のためにモータを高回転にする必要はないため、結果として低回転モータを使用することが可能となる。よって、本例のように低回転のステアリングロックモータ７を使用すれば、高回転モータ使用時に生じていた振動や騒音等の問題が生じ難くなる。なお、ステアリングロックモータ７の回転数は、ロックバー３をアンロック位置からロック位置へ移動させたり、ロック位置からアンロック位置へ移動させたりする際の所要時間が、製品として許容可能な最大時間（例えば0.4秒）以下となる値に設定されている。
【００３３】
また、この種の高トルクモータには、駆動時において大電流が必要であるため、モータを長時間駆動させると、発熱等の問題が生じる可能性がある。しかし、電動ステアリングロック装置２では、作動時に要する所要時間がコンマ数秒（0.4秒以下）の短い時間であることから、モータに大電流を流す時間がこの程度の短い時間であれば、モータに発熱等の問題は生じ難い。よって、本例のような高トルク・低回転モータを電動ステアリングロック装置の専用モータとして用いれば、発熱等の問題は生じ難い。
【００３４】
更に、ステアリングロックモータ７に高トルク・低回転モータを用いた場合には、減速機構を搭載せずに済むことから、減速機構に関する部品（例えばギヤやシャフト等）が削減され、その削減部品点数分だけ電動ステアリングロック装置２の小型化が可能となる。また、減速機構が削減可能となれば、減速機構を用いることに起因する設計の制限がなくなり、電動ステアリングロック装置２の設計自由度も向上する。
【００３５】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）ステアリングロックモータ７として高トルク・低回転モータを用いたので、高回転モータ使用時に生じていた電動ステアリングロック装置２の振動や騒音を低く抑えることができる。また、高トルク・低回転モータを用いれば、トルクを稼ぐための減速機構が不要となることから、その分だけ電動ステアリングロック装置２を小型化することもできる。
【００３６】
（２）ステアリングロックモータ７にブラシレスモータを使用しているが、この種のブラシレスモータには、モータ出力が高トルクとなる特性がある。よって、特殊なモータを用いることなく、電動ステアリングロック装置２の振動や騒音の低減を図ることができる。また、ブラシレスモータは、回転動作するロータに電気を供給するためのブラシが不要であるため、ブラシ部分における機械的な摩耗を考慮せずに済む。よって、耐久性の高いモータを電動ステアリングロック装置２に搭載することになり、電動ステアリングロック装置２の耐久性向上にも効果がある。
【００３７】
（３）250mN・m以上という高いトルクを付与するステアリングロックモータ７を使用するので、ロック動作時にロックバー３が係止穴４ａに入らなかったり、アンロック動作時にロックバー３が係止穴４ａの壁面に引っ掛かって抜け出なかったりするような状況を発生し難くすることができる。また、このステアリングロックモータ７は、回転数が400〜700rpmの値に設定されているため、この程度の低回転モータを用いれば、ロック動作又はアンロック動作時の振動や騒音を極力低い値に抑えることもできる。
【００３８】
なお、本実施形態は上記構成に限定されず、以下の態様に変更してもよい。
・  ステアリングロックモータ７に用いるモータは、直接のモータ出力でロックバー３を移動させ得るトルクを生じるものであれば、ブラシレスモータに代えてブラシ付きモータでもよいし、或いはＤＣモータに代えてＡＣモータ（交流モータ）でもよい。
【００３９】
・  ステアリングロックモータ７に用いるモータは、アウタロータ型にも限定されず、直接のモータ出力でロックバー３を移動させ得るトルクを生じるものであれば、ステータよりも径方向内側にロータが位置するインナロータ型でもよい。
【００４０】
・  ステアリングロックモータ７の回転運動をロックバー３の直線運動に変換する機構はネジ部２２に限定されず、例えばカムやクランク等を採用してもよい。
・  電動ステアリングロック装置２は、ステアリングシャフト２３の被ロック部材４にロックバー３を係止することでロック状態となるもの限定されない。例えば、電動パワーステアリングモータを搭載した車両の場合、その電動パワーステアリングモータのモータ軸に被ロック部材を取り付けて、そこにロックバーを係止することでロック状態となるものでもよい。
【００４１】
・  本例のステアリングロックモータ７は、電動ステアリングロック装置２に搭載されることに限定されない。例えば、車両用シートの背もたれ角度を設定するシート角度角度設定装置の駆動源として用いてもよい。
【００４２】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）請求項１〜３のいずれかにおいて、前記モータは、アウタロータ型である。この場合、アウタロータ型のモータにはトルクが大きいという特性があることから、アウタロータ型のモータを採用すれば、ロックバーの作動性能を充分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】一実施形態における電動ステアリングロック装置の断面図。
【図２】電動ステアリングロック装置の分解斜視図。
【図３】モータのトルク及び回転数の関係を示す特性波形図。
【符号の説明】
【００４４】
２…電動ステアリングロック装置、３…ロック部材としてのロックバー、４…被ロック部材、７…モータとしてのステアリングロックモータ。
【図１】
2007118798.tif 000003
【図２】
2007118798.tif 000004
【図３】
2007118798.tif 000005