轉向鎖定裝置的製作方法
2023-09-23 15:15:10
專利名稱：轉向鎖定裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及利用鎖杆鎖定轉向軸的轉向鎖定裝置。
背景技術：
近年來，汽車用電子式轉向鎖定裝置進入研究視野。這種轉向鎖定裝置具有電子控制單元(ECU)和馬達。ECU驅動馬達，移動鎖杆，產生一個使鎖杆脫離轉向軸的扭矩。鎖杆與轉向軸掛合時，鎖定轉向軸，鎖杆脫離轉向軸時，解除轉向軸的鎖定。
電子式轉向鎖定裝置中，由於電子幹擾，ECU執行錯誤操作時，會出現錯誤驅動馬達的情形。所以，電子式轉向鎖定裝置被設定為在車輛走行過程中不能鎖定轉向軸。例如，日本發明專利公開公報(特開)2003-063354號公報中公開了一種在向馬達供應電能的供電電路中，將多個FET串聯在驅動馬達的繼電器上的轉向鎖定裝置。該轉向鎖定裝置中，只要繼電器和所有的FET沒有全部處於ON的狀態，馬達就不會被錯誤驅動。所以，即使由於電子幹擾引起ECU執行錯誤操作，也不會出現在車輛走行過程中鎖定裝置錯誤地鎖定轉向軸的情形。
但是，即使是FET相對於繼電器串聯的結構，在錯誤的狀態下馬達也有可能被驅動。
實用新型內容本實用新型著眼於上述問題，其目的在於提供一種在應該維持解除鎖定狀態的狀況下，能夠確實維持解除鎖定狀態的轉向鎖定裝置。
為了實現上述目的，本實用新型提供一種鎖定車輛轉向軸的轉向鎖定裝置，該轉向鎖定裝置包括驅動裝置、鎖定部件以及控制驅動裝置的控制單元，所述鎖定部件受驅動裝置驅動，與轉向軸掛合，鎖定轉向軸；所述控制單元與驅動裝置連接，並包括微機；所述鎖定部件的軌跡在與轉向軸掛合的鎖定位置和與轉向軸脫離的鎖定解除位置之間，在鎖定部件移動到鎖定解除位置之後，控制單元仍繼續讓驅動裝置產生作用於使鎖定部件向鎖定解除位置移動的方向上的驅動力。
圖1a、圖1b是表示本實用新型的轉向鎖定裝置的概略圖，其中圖1a表示鎖定解除狀態，而圖1b表示鎖定狀態。
圖2是圖1a、圖1b的轉向鎖定裝置的電路圖。
具體實施方式
下面，說明將本實用新型具體到汽車用轉向鎖定裝置1的實施例。
如圖1a、圖1b所示，轉向鎖定裝置1通過馬達10的驅動力即扭矩，並利用鎖杆30鎖定轉向軸20。首先，說明轉向鎖定裝置1的構成。
如圖1a、圖1b所示，轉向鎖定裝置1包括馬達10，蝸杆11，平齒輪12，鎖杆30，ECU40。馬達10作為驅動裝置發揮作用，它移動鎖杆30，產生脫離轉向軸20的扭矩。馬達10是使其輸出軸正轉及逆轉的直流電動機。馬達10的輸出軸上安裝有蝸杆11。蝸杆11與平齒輪12嚙合。平齒輪12與在鎖杆30上形成的齒條31嚙合。
為此，馬達10被驅動時，該馬達10的扭矩通過蝸杆11，平齒輪12傳遞給鎖杆30的齒條31。即，馬達10的旋轉運動通過包含蝸杆11、平齒輪12、齒條31的齒輪機構變換成鎖杆30的直線運動。通過蝸杆11和平齒輪12形成降低馬達輸出軸旋轉速度的減速機構。所以，與從動軸即安裝有平齒輪12的旋轉軸的旋轉速度相比，主動軸即馬達10的輸出軸的旋轉速度降低了。
鎖杆30與轉向軸20掛合時，轉向鎖定裝置1處於鎖定狀態。鎖杆30脫離轉向軸20時，轉向鎖定裝置1處於鎖定解除狀態。駕駛人員進行啟動引擎的操作時，轉向鎖定裝置1處於鎖定狀態。所以，ECU40控制馬達10，使其輸出軸正轉，從而使鎖杆30向圖1b中用箭頭A所示方向移動。這樣，鎖杆30從轉向軸20上具有的鎖定槽21脫離，轉向鎖定裝置1由鎖定狀態向鎖定解除狀態過渡。因此，ECU40在進行引擎啟動操作時，執行解除鎖定控制，使馬達10的輸出軸正轉，進行解除鎖定的動作。進行解除鎖定時，馬達10在向使鎖杆30從轉向軸20的鎖定槽21中脫離的方向上作用的同時，產生對鎖杆30施加的解除鎖定的力。
另一方面，引擎停止後，駕駛人員為了下車而開關車門時，轉向鎖定裝置1處於鎖定狀態。所以，ECU40控制馬達10使其輸出軸逆轉，使鎖杆30向圖1a中箭頭B所示方向移動。這樣，鎖杆30插入轉向軸20的鎖定槽21內，轉向鎖定裝置1由鎖定解除狀態向鎖定狀態過渡。即，ECU40在引擎停止後，開關車門時，執行鎖定控制，使馬達10進行使其輸出軸逆轉的鎖定操作。執行鎖定操作時，馬達10在向使鎖杆30與轉向軸20的鎖定槽21掛合的方向上作用的同時，產生對鎖杆30施加的鎖定力。
鎖杆30可以在鎖定位置和鎖定解除位置之間移動。處於鎖定位置時，鎖杆30與轉向軸20的鎖定槽21掛合。處於鎖定解除位置時，鎖杆30從轉向軸20的鎖定槽21中脫離。
轉向鎖定裝置1包括鎖定解除狀態檢測開關41和鎖定狀態檢測開關42。鎖定解除狀態檢測開關41在鎖杆30移動到鎖定解除位置時閉合，處於ON的狀態。這樣，鎖定解除狀態檢測開關41將轉向鎖定裝置1處於鎖定解除狀態的高電平信號輸入給ECU40。其結果，ECU40認識到轉向鎖定裝置1處於鎖定解除狀態，執行以轉向軸20處於鎖定狀態為條件的各種控制操作。
鎖定狀態檢測開關42在鎖杆30移動到鎖定位置時閉合，處於ON的狀態。這樣，鎖定狀態檢測開關42將轉向鎖定裝置1處於鎖定狀態的高電平信號輸入給ECU40。其結果，ECU40認識到轉向鎖定裝置1處於鎖定狀態，控制馬達10，使其輸出軸的逆轉停止。
下面，對ECU40的構成進行說明。如圖2所示，ECU40包括微機60，電晶體TR1、TR2，繼電器70、80。微機60包括CPU，ROM，RAM，記時器。微機60利用從車載蓄電池通過DC-DC變換器等(圖略)得到的電能進行各種控制。
各個電晶體TR1、TR2在接收到從微機60提供的高電平信號時處於ON的狀態。繼電器70包含線圈71，可移動接頭72，陰極固定接頭73及陽極固定接頭74。另外，繼電器80包含線圈81，可移動接頭82，陰極固定接頭83及陽極固定接頭84。繼電器70在電晶體TR1處於ON的狀態時，使線圈71勵磁，可移動接頭72從與負極固定接頭73電連接的狀態切換到與陽極固定接頭74電連接的狀態。繼電器80在電晶體TR2處於ON的狀態時，使線圈81勵磁，可移動接頭82從與負極固定接頭83電連接的狀態切換到與陽極固定接頭84電連接的狀態。繼電器70的可移動接頭72與繼電器80的可移動接頭82之間電連接有馬達10。
微機60在執行鎖定解除控制時，一方面向電晶體TR1輸出高電平信號，另一方面向電晶體TR2輸出低電平信號。這樣，電晶體TR1處於ON的狀態，而電晶體TR2處於OFF的狀態。為此，繼電器70的線圈71被勵磁，而繼電器80的線圈81則被消磁。其結果，執行鎖定解除控制時，從車載蓄電池的陽極接頭經過繼電器70的陽極固定接頭74，可移動接頭72，馬達10，繼電器80的可移動接頭82，負極固定接頭83，至車載蓄電池的負極接頭有電流通過。即，從車載蓄電池的陽極接頭經繼電器70的陽極固定接頭74，可移動接頭72，馬達10，繼電器80的可移動接頭82，負極固定接頭83，到車載蓄電池的負極接頭，構成了鎖定解除供電電路。這樣，微機60在執行鎖定解除控制時，通過僅使電晶體TR1處於ON的狀態，使得馬達10讓其輸出軸正轉。
微機60在執行鎖定解除控制時，從鎖定解除開關狀態檢測開關41接收到表示鎖杆30處於鎖定解除的信號時，判斷轉向鎖定裝置1處於鎖定解除狀態。在這樣的狀況下，發生使馬達10停止運行的狀況時，微機60向電晶體TR1輸出低電平信號，向電晶體TR2輸出低電平信號。這樣，電晶體TR1和電晶體TR2同時處於OFF的狀態，繼電器70的線圈71和繼電器80的線圈81同時被消磁。其結果是，馬達10沒有電流通過。所以馬達10停止其輸出軸的正轉。
微機60在執行鎖定控制時，輸出指示鎖定的信號。即，微機60一方面向電晶體TR2輸出高電平信號，另一方面向電晶體TR1輸出低電平信號。這樣，電晶體TR2處於ON的狀態，而電晶體TR1則處於OFF的狀態。所以一方面繼電器80的線圈81被勵磁，另一方面繼電器70的線圈71則被消磁。其結果是，執行鎖定控制時，從車載蓄電池的陽極接頭經繼電器80的陽極固定接頭84，可移動接頭82，馬達10，繼電器70的可移動接頭72，負極固定接頭73到車載蓄電池的負極接頭有電流通過。即，從車載蓄電池的陽極接頭經繼電器80的陽極固定接頭84，可移動接頭82，馬達10，繼電器70的可移動接頭72，負極固定接頭73到車載蓄電池的負極接頭構成鎖定供電電路。這樣，微機60在執行鎖定控制時，通過僅使電晶體TR2處於ON的狀態，使得馬達10讓其輸出軸逆轉。
微機60隨著執行鎖定控制，接收到鎖定狀態檢測開關42發送的鎖定信號時，向電晶體TR1輸出低電平信號，向電晶體TR2輸出低電平信號。這樣，電晶體TR1和電晶體TR2同時處於OFF的狀態，繼電器70的線圈71及繼電器80的線圈81被消磁。其結果，馬達10沒有電流通過。所以，馬達10停止其輸出軸的逆轉。這樣，微機60認識到處於鎖定狀態時，使馬達10輸出軸的逆轉停止。
下面，說明轉向鎖定裝置1的特點。如圖2所示，ECU40的微機60與車速傳感器91，點火繼電器92，停車制動開關93電連接。車速傳感器91生成對應於車速的周期性脈衝信號，並將該脈衝信號輸出給微機60。微機60根據車速傳感器91提供的脈衝信號檢測車速。微機60在車速不為「0」(汽車在走行過程中)時，馬達10為了執行鎖定解除操作，使其輸出軸正轉。
由於點火繼電器92處於激活狀態，車輛點火系統被處於ON的狀態。在這種狀態下，點火繼電器92向微機60輸出高電平信號。另一方面，點火繼電器92使點火系統處於OFF的狀態時，向微機60輸出低電平信號。微機60根據從點火繼電器92輸入的信號，判斷點火系統是否處於ON的狀態。點火系統處於ON的狀態時，汽車處於可走行的狀態。由此，微機60控制馬達10，使其輸出軸正轉。
停車制動開關93在停車制動器處於ON的狀態時，向微機60輸出高電平信號。另一方面，停車制動開關93在停車制動器處於OFF的狀態時，向微機60輸出低電平信號。微機60根據從停車制動開關93輸入的信號，檢測停車制動器是否處於ON的狀態。停車制動器處於OFF(解除)的狀態時，表示汽車處於可走行的狀態。由此，微機60控制馬達10進行鎖定解除操作，使其輸出軸正轉。
微機60監視繼電器80的線圈81和電晶體TR2之間的節點N的電壓電平。節點N的電壓電平在馬達10進行鎖定解除操作時，即，電晶體TR2處於OFF的狀態時，為高電平。另一方面，節點N的電壓電平，在馬達10進行鎖定操作時，即，電晶體TR2處於ON的狀態時，為低電平。微機60在即使沒有進行鎖定控制操作，即即使沒有輸出指示鎖定的信號，節點N的電壓電平顯示減少時，控制電壓電平使馬達10執行使其輸出軸正轉的鎖定解除操作。
所以，微機60伴隨執行鎖定解除控制，轉向鎖定控制裝置1進入鎖定解除狀態之後，繼續使馬達10執行使其輸出軸正轉的鎖定解除操作。
根據上述的實施例，可以得到如下效果。
(1)微機60伴隨執行鎖定解除控制，轉向鎖定控制裝置1進入鎖定解除狀態之後，繼續使馬達10執行使其輸出軸正轉的鎖定解除操作。所以，可在轉向鎖定裝置1應該維持鎖定解除狀態下，防止馬達10執行鎖定操作。因此，轉向鎖定裝置1維持鎖定解除狀態。
(2)汽車走行過程中，馬達10受控執行鎖定解除操作，使轉向鎖定裝置1維持鎖定解除狀態。另外，伴隨馬達10的驅動產生的聲音，被汽車走行時產生的聲音所掩蓋。所以，不會給駕駛人員帶來不舒服的感受。
(3)汽車處於可走行的狀態時，馬達10受控執行鎖定解除操作，使轉向鎖定裝置1維持鎖定解除狀態。另外，可使轉向鎖定裝置1在汽車走行之前就處於鎖定解除狀態。
(4)只要沒有進行鎖定控制，即使有如受到電子幹擾使馬達10錯誤地執行鎖定操作的誘因存在，馬達10也可強制地執行鎖定解除操作。因此，在必須避免的鎖定狀態下，轉向鎖定裝置1可以防止轉向軸20的鎖定。
(5)與現有的轉向鎖定裝置不同，在鎖定供電電路中，即使沒有與繼電器80串聯多個FET，也可以使轉向鎖定裝置1維持鎖定解除狀態。所以降低了轉向鎖定裝置1的成本。
另外，可以對上述實施例做如下變更。
執行鎖定解除控制操作，轉向鎖定裝置1進入鎖定解除狀態後，微機60也可以以流過馬達10的電流比馬達10實際移動鎖杆30時的電流小這樣的方式來使馬達10執行鎖定解除操作。因此，可以減少電能的消耗。例如，代替繼電器70，繼電器80，電晶體TR1，繼電器TR2，由4個FET構成全橋(full-bridge)，微機60也可利用這些FET執行PWM控制。此時，轉向鎖定裝置1進入鎖定解除狀態後，微機60也可以以比執行鎖定解除控制時更小的ON負載比(Duty ratio)來進行PWM控制。但是，在即使沒有執行鎖定控制，馬達10就將進入鎖定操作時，微機60最好以100％的ON負載比來進行PWM控制。
引擎停止工作後，隨著車上的人員下車，直至開關車門時，即使馬達10受控進行鎖定解除操作也可以。
在鎖定供電電路中，也可以將FET等開關與繼電器80串聯。
驅動裝置不限於馬達10，可以是任何一種馬達。
轉向軸20與鎖杆30之間的凹凸關係可以對調。
權利要求1.一種鎖定車輛轉向軸的轉向鎖定裝置，其特徵在於，包括一驅動裝置(10)；一鎖定部件(30)，受驅動裝置驅動，與轉向軸掛合，鎖定轉向軸；一控制驅動裝置的控制單元(40)，其與驅動裝置連接，並包括微機；所述鎖定部件的軌跡在與轉向軸掛合的鎖定位置和與轉向軸脫離的鎖定解除位置之間，在鎖定部件移動到鎖定解除位置之後，控制單元仍繼續讓驅動裝置產生作用於使鎖定部件向鎖定解除位置移動的方向上的驅動力。
2.按照權利要求1所述的轉向鎖定裝置，其特徵在於，所述控制單元包括第一電晶體(TR1)、第二電晶體(TR2)、與第一電晶體(TR1)連接的第一繼電器(70)、與第二電晶體(TR2)連接的第二繼電器(80)。
3.按照權利要求1所述的轉向鎖定裝置，其特徵在於，還包括檢測車速的車速傳感器(91)，該車速傳感器與所述控制單元連接。
4.按照權利要求1所述的轉向鎖定裝置，其特徵在於，所述車輛具備點火系統，所述轉向鎖定裝置還包括點火繼電器(92)，該點火繼電器與所述控制單元連接。
5.按照權利要求1所述的轉向鎖定裝置，其特徵在於，所述車輛具有停車制動器，所述轉向鎖定裝置還包括停車制動開關(93)，該停車制動開關與所述控制單元連接。
6.按照權利要求1所述的轉向鎖定裝置，其特徵在於，所述車輛具有點火系統和停車制動器。
專利摘要本實用新型提供一種鎖定車輛轉向軸的轉向鎖定裝置，其包括一驅動裝置(10)；一鎖定部件(30)，受驅動裝置驅動，與轉向軸掛合，鎖定轉向軸；一控制驅動裝置的控制單元(40)，其與驅動裝置連接，並包括微機；所述鎖定部件的軌跡在與轉向軸掛合的鎖定位置和與轉向軸脫離的鎖定解除位置之間，在鎖定部件移動到鎖定解除位置之後，控制單元仍繼續讓驅動裝置產生作用於使鎖定部件向鎖定解除位置移動的方向上的驅動力。
文檔編號B60R25/02GK2851032SQ200520103208
公開日2006年12月27日 申請日期2005年8月3日 優先權日2004年8月3日
發明者大谷和也, 森裕史, 染田大輔, 掛川智央, 神谷昌史, 大西德靖 申請人:株式會社東海理化電機製作所