专利名称：电动转向锁紧装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车防盗的电动转向锁紧装置及其方法。
背景技术：
日本未审查公开专利申请No.2002-205622公开了一种电动转向锁紧装置，其具体为一个锁杆，这个锁杆可在电动机的驱动下伸出或者缩回，实现与转向轴的啮合和脱离，从而实现对转向轴转动的锁紧和松开。
图1和图2示出了在上述电动转向锁紧装置100中的转向轴101如何从锁紧状态到松开(未锁紧)状态的情况。如图1所示，处于锁紧状态下的转向轴101，由于轮胎和路面的摩擦阻力产生一个作用于转向轴101的反作用力X，锁杆102紧紧地夹紧锁槽103的表面。由于这个原因，在转向轴101松开的过程中，当锁杆102从锁槽103中移出，锁杆102受到一个增加的负荷(如图1到图2所示)；但是，锁杆102完全与锁槽103脱离后，没有负荷施加到锁杆102(如图2到图3所示)。
因此，锁杆102一旦收到来自电动机的一个固定驱动力就伸出和缩回，针对所施加负荷的大小，该锁杆面临一个不能从锁槽103中脱离出来的问题。
发明内容
因此，本发明正是基于上述问题而完成的，本发明的一个目的在于提供一种能够可靠地将锁杆从锁槽中脱离的电动转向锁紧装置和方法。
本发明的一个方面公开了一种电动转向锁紧装置，该装置包括一锁杆，该锁杆可操作地伸入到位于一转向轴上的锁槽中或从该锁槽中缩回，从而使该锁杆处于一与锁槽接合的伸出位置以便阻止转向轴的转动，或者使该锁杆处于与锁槽脱离开的缩回位置以便使该转向轴可以转动，和一用于使锁杆伸出或缩回的驱动装置，一回缩力，该回缩力在驱动装置将锁杆从锁槽中缩回时产生，而且该锁杆在锁槽内移动时的回缩力大于锁杆在锁槽外移动时的回缩力。
本发明的另一方面提供了一种锁紧转向轴的方法，该方法包括准备一个带有锁槽的转向轴，准备一个锁杆，该锁杆可操作地伸入到锁槽中或从该锁槽中缩回，从而使该锁杆处于一与锁槽接合的伸出位置以便阻止转向轴的转动，或者使该锁杆处于与锁槽脱离开的缩回位置以便使该转向轴可以转动；以及以一回缩力沿伸出和缩回方向驱动该锁杆，其中该回缩力在驱动装置使锁紧装置从锁槽中缩回时产生，驱动装置使回缩力变化，从而使该锁杆在锁槽内移动时的回缩力大于锁杆在锁槽外移动时的回缩力。
图1示出在现有的一个电动转向锁紧装置中转向轴处于锁紧状态的视图；图2示出在图1所示的电动转向锁紧装置中逐步松开转向轴的中间状态的视图；图3示出在图1所示的电动转向锁紧装置中转向轴处于松开状态下的视图；图4是本发明的第一实施方式的正视图；图5是图4所示的电动转向锁紧装置中主要部分的示意性截面图，其中，转向轴处于锁紧状态；图6是图4所示的电动转向锁紧装置中主要部分的示意性截面图，其中，转向轴处于移动到松开状态的中间位置；图7是图4所示的电动转向锁紧装置中主要部分的示意性截面图，其中，转向轴处于松开状态；图8是沿图4的SA-SA线剖开的横截面图，示出了类似于图2所示的保持在锁紧状态的转向轴；图9是沿图4的SA-SA线剖开的横截面图，示出了类似于图4所示的保持在锁紧状态的转向轴；图10是沿图4的SA-SA线剖开的横截面图，示出了驱动电动机遇到误操作时的状态；
图11表示凸轮的旋转角和凸轮从动件(锁杆)之间的位置关系的凸轮位移图；图12是本发明第二实施方式的正视图；图13是图12所示的电动转向锁紧装置中的片状凸轮的放大图；图14表示第二实施方式中凸轮旋转角和凸轮从动件(锁杆)之间的位置关系的凸轮位移图。
具体实施例方式
下面将参照
本发明的具体实施方式
。
(第一实施方式)下面，参照图4至11描述本发明第一实施例中的电动转向锁紧装置。图5至7是第一实施例中电动转向锁紧装置的基本元件的示意性横截面视图。
如图5至7所示，方向盘锁装置10的基本结构包括一个作为凸轮从动件的锁杆15，一个作为驱动部件的片状凸轮17，一个作为驱动装置(未示出)的驱动电动机(图4中附图标记21所示)，其中，锁杆15可操作地伸入到位于转向轴11上的锁槽13或从锁槽13中缩回，片状凸轮17用于操纵锁杆11的伸缩运动，驱动电动机通过一个齿轮减速机构(在图5-7中未示出，在图4中由附图标记19所示)连接到片状凸轮17上。
操作锁杆15而呈现一伸出位置和一缩回位置，其中，在如图5所示的伸出位置，锁杆15位于锁槽13之内，以阻止转向轴11的转动；在如图7所示的缩回位置，锁杆15从锁槽13中缩回以解除对转向轴11转动的锁定。
在锁杆15的头部上设置一个作为凸轮从动件的片状接触元件16。一个压缩弹簧(图4中附图标记23所示)位于锁杆15在缩回侧(如图5至7的上部所示)上与接触元件16相邻接合的位置。一个用作驱动部件的片状凸轮17位于锁杆15在伸出侧(如图5至7的下部所示)上与接触元件16相邻接合的位置。这就使一个推动力F从缩回侧向伸出侧一直作用在锁杆15上，同时，通过与压缩弹簧相对设置的片状凸轮17的转动来操作锁杆15使其沿伸出或缩回方向运动。
第一实施方式的主旨在于设有一个外形轮廓的片状凸轮17。该外形轮廓决定了锁杆15能以不同速度进行伸缩，即，第一速度V1在锁杆15移动到锁槽13内时产生，而第二速度V2在锁杆15从锁槽13中缩回时产生，其中第一速度小于第二速度。片状凸轮17的涡旋外形轮廓以一个旋转杆18作为旋转中心，这样，就确定了一个与第一速度V1对应的区域S1[旋转角在0度(冲程为0)到90度(冲程为a)的范围内]，在该区域S1中扩张角减小；同时确定了一个与第一速度V2对应的区域S2[旋转角在90度(在冲程为a)到180度(全冲程)的范围内]，在该区域S2中扩张角增加。此外，本发明不以超过全冲程的区域S3的外形轮廓为研究对象。
根据第一实施方式具有这样结构的电动转向锁紧装置10，由于锁杆15伸入锁槽13的行进速度(第一速度V1)较低，锁杆15从锁槽13中缩回时具有较高的扭距。结果使锁杆15从锁槽13脱开时不需使用大型的电动机。当这种情况发生时，将第二速度V2设置成高于第一速度V1，这样，就不会出现在松开时间方面延迟的现象发生。
此外，第一实施方式中的电动转向锁紧装置10还包括转向锁紧防止装置25。下面，参照图4和图8至图10对转向锁紧防止装置25进行说明。图4是第一实施方式中电动转向锁紧装置的正视图，图8至图10是沿线SA-SA剖开的横截面视图。
转向锁紧防止装置25用来避免在汽车行进过程中转向轴11意外锁紧的危险，而且操作该转向锁紧防止装置25，以便使锁杆15在错误操作驱动电动机21在弹簧23的推动下使片状凸轮17突然旋转，或在因剧烈震动锁杆15从片状凸轮17上突然脱离开时不能沿伸出方向运动，从而锁紧转向轴11。
转向锁紧防止装置25在螺线管29处于开启(ON)状态下使锁板27伸入到接合凹入部分15a并如图9所示位于该接合凹入部分中以限制锁杆15的伸出和缩回运动。结果，即使电动机错误的运行(如图10所示)，在汽车的行进过程中转向轴也不会被意外锁紧。相反，当螺线管29处于关闭(OFF)状态下，如图8所示，锁板27在位于螺线管29中的返回弹簧(未示出)的作用下回到缩回位置，以便允许锁杆15进行伸出和缩回运动。电动转向锁紧装置的操作
下面对具有这种结构的电动转向锁紧装置的操作过程进行描述。
车辆停泊状态(方向盘锁紧的状态)首先，在车辆停泊的过程中，假设电动转向锁紧装置10上的锁杆15处于伸出状况时，轴向轴11的旋转被锁紧，从而防止车辆被盗。
发动机启动前(方向盘未锁紧状态)接着，在发动机启动前，如果在驾驶员座位附近的开关(未示出)被按下，电动转向锁紧装置10上的驱动电动机21启动从而使锁杆15按照图5至图6至图7所示的顺序由伸出位置向缩回位置运动。这样，就使得转向轴11松开。
当锁杆15移动到缩回位置时，转向锁紧防止装置25上的螺线管29如图9所示启动，使锁板27进入锁杆15的接合凹入部分15a，从而避免转向轴11突然锁紧的危险。在转向轴11未锁紧的情况下，车辆进入一种发动机可被启动，车辆可被驾驶的状态。
在车辆行驶中(防止方向盘意外锁紧状态)在车辆行驶中，由于操作上述的方向盘锁装置的转向锁紧防止装置25，锁杆15始终保持在缩回位置上。这样，防止车辆在行驶中转向轴11意外锁紧情况的发生。
在发动机停止过程中(解除防止方向盘意外锁紧状态)当发动机熄火进入ACC时，转向锁紧防止装置处于如图9所示状态，螺线管29关闭，锁板27从锁杆15的接合凹入部分15a中脱离。这样，方向盘可以被锁紧。
在停车过程中(方向盘锁紧过程中)在这种状况下，如果电动转向锁紧装置10上的开关再次被按下，驱动电动机21被启动，转向轴11按照从图7到图6到图5所示的顺序进入锁槽13。这使得转向轴11被锁紧，避免车辆被盗。
效果在这里，根据第一实施方式的电动转向锁紧装置10，由于锁杆15移动的收缩速度是这样确定的，即在未锁紧过程中(按图5至图6至图7所示的顺序)，转向轴11从锁紧状态到松开状态，与锁槽13中有关的第一速度V1小于与锁槽13外有关的第二速度V2，锁杆15得以在增加的扭距情况下从锁槽13内向锁槽13外脱离出来。
因此，根据第一具体实施方式
中的电动转向锁紧装置10，锁杆15能够可靠地从锁槽13中脱离而不需使用大型电动机21。而且，当这种情况发生时，由于第二速度V2大于第一速度V1，所以在松开时不会发生延迟的现象。
(第二具体实施方式
)图12至14示出本发明中电动转向锁紧装置的第二具体实施方式
。其中，与第一具体实施方式
中相同的部件使用相同的附图标记，省略对其结构、操作和效果的描述。
第二具体实施方式
中的方向盘转向锁装置30与第一具体实施方式
相比主要有以下两点区别。
第一，如图14所示，片状凸轮31被设置成具有一外形轮廓，通过该外形轮廓，使锁杆15能在转向角270度时在一个全冲程内移动，这样，就不同于第一具体实施方式
，其中，在第一具体实施方式
中，将与第二速度V2对应的区域S2设置成在90度和270度的范围内具有一旋转角。
第二，图12和13显示了电动转向锁紧装置30与第一具体实施方式
的区别。片状凸轮31和凸轮从动件15被设置成包括与第一速度V2有关的区域S1，该区域S1大于与第二速度V1有关的区域S2。更特别的是，通过使第一片状部分31a和第二片状部分31b叠置，构成了具有不同轮廓形状的片状凸轮31，从而使片状凸轮31的滑动表面32形成了与第一速度V1有关的区域S1大于与第二速度V2有关的区域S2。
这样，由于片状凸轮31的滑动表面32被设置成与第一速度V1有关的区域S1大于与第二速度V2有关的区域S2，所以第二具体实施方式
中的电动转向锁紧装置30通过使用与第一速度V1有关的区域S1(锁杆15保持在锁槽13中的一个区域)，而采用了适用于高负荷状态的凸轮结构。换句话说，滑动表面32在与第二速度V2有关的区域S2中能被设置成窄些，这有利于构成一个紧凑结构的片状凸轮31。
本发明中，锁杆移动时的伸缩速度被设定为在锁槽中的第一速度小于在锁槽外的第二速度，而且借助增加的扭距可使锁杆从锁槽中脱离出来。这样，在不需要使用大型驱动装置的情况下，就能使锁杆可靠地从锁槽中脱离出来。此外，本发明中，第一速度与第二速度是否需要固定并不重要。
根据上面对第一实施方式和第二实施方式的描述，通过驱动装置向锁杆施加的回缩力采用了凸轮机构。可替换的是，本发明可以利用驱动装置的输出控制产生回缩力。
如上所述，本发明中，利用增加的扭距可使锁杆从锁槽中向锁槽外拔出，从而确保锁杆可靠地从锁槽中脱离出来。
而且，本发明中，由于凸轮机构(由凸轮从动件和驱动部件组成)的存在，并使与锁槽内部有关的第一速度小于与锁槽外部有关的第二速度，所以本发明权利要求1所述的方案可以在不需使用大型驱动装置的前提下简化结构。
除此之外，由于位于驱动部件和凸轮从动件之间的滑动表面包括与第一速度有关的一个区域，而且该区域大于与第二速度有关的另一个区域，所以除上述说明之外，本发明的又一优点在于，可能提供一个在与第一速度有关的区域(即在锁杆停留在锁槽中的区域)中适合高负荷状态的凸轮结构。换而言之，本发明可使滑动表面在与第二速度有关的区域中变窄，这有利于获得一个紧凑结构的驱动部件。
2003年6月13日提交的日本未审查公开的专利申请No.2003-169794的全部内容在此可全文引作参考。
尽管已经结合了特定的实施例对本发明进行了描述，但是本发明并不限于上述的实施例而且本领域普通技术人员在本发明的启示下可以进行各种修改。本发明的范围由附属权利要求书进行限定。
权利要求
1.一种电动转向锁紧装置，该装置包括一锁杆，该锁杆可操作地伸入到位于一转向轴上的锁槽中或从该锁槽中缩回，从而使该锁杆处于一与锁槽接合的伸出位置以便阻止转向轴的转动，或者使该锁杆处于与锁槽脱离开的缩回位置以便使该转向轴可以转动；一驱动装置，其用于使锁杆伸出或缩回，其中在驱动装置将锁杆从锁槽中缩回时产生回缩力，该锁杆在锁槽内移动时的回缩力大于锁杆在锁槽外移动时的回缩力。
2.根据权利要求1所述的电动转向锁紧装置，还包括一与锁杆接合的驱动部件，该驱动部件与驱动装置相连，其中锁杆作为凸轮从动件伸入到锁槽中并且可从该锁槽中缩回，其中，凸轮从动件和驱动部件构成一个凸轮机构，其中，将锁杆在锁槽内移动的一第一速度设置成小于锁杆在锁槽外移动的一第二速度，该驱动装置将锁杆从锁槽中缩回时产生的回缩力被设置成锁杆在锁槽内移动时的回缩力大于锁杆在锁槽外移动时的回缩力。
3.根据权利要求2所述的电动转向锁紧装置，其特征在于，一滑动表面位于驱动部件和凸轮从动件之间，该滑动表面包括一个与第一速度有关的区域，该区域被设置成大于与第二速度有关的区域。
4.根据权利要求2所述的电动转向锁紧装置，其特征在于，驱动部件包括一个凸轮，该凸轮具有成型凸轮表面的凸轮的凸起部，从而使锁杆在第一速度时以增加的扭距可操作地接合锁槽或者从锁槽中脱离出来。
5.根据权利要求2所述的电动转向锁紧装置，其特征在于，驱动部件包括一个凸轮，该凸轮具有成型凸轮表面的凸轮的凸起部，从而允许锁杆以其在锁槽内移动的第一速度移动，该第一速度小于锁杆在锁槽外移动的第二速度。
6.根据权利要求1所述的电动转向锁紧装置，还包括，一转向锁紧防止装置，该转向锁紧防止装置与锁杆配合并可操作其以确保锁杆不会朝伸出位置意外移动。
7.根据权利要求6所述的电动转向锁紧装置，其特征在于，锁杆包括一个接合部分；以及该转向锁紧防止装置包括一个锁紧件，该锁紧件可选择地与锁杆地接合部分相接合用以避免锁杆的意外锁紧运动。
8.根据权利要求2所述的电动转向锁紧装置，其特征在于，该驱动部件包括一个具有滑动表面的凸轮，该滑动表面包括一个锁杆以第一速度移动的第一区域，该区域大于锁杆以第二速度移动的一第二区域。
9.根据权利要求8所述的电动转向锁紧装置，其特征在于，凸轮包括一个形成第一区域的第一凸轮盘和一个形成第二区域的第二凸轮盘，所述的第一凸轮盘和第二凸轮盘组成了滑动表面。
10.一种电动转向锁紧装置，其包括锁紧装置，该锁紧装置可操作地伸入到位于一转向轴上的锁槽或从该锁槽中缩回，从而使该锁紧装置处于一与锁槽接合的伸出位置以便阻止转向轴的转动，或者使该锁杆处于与锁槽脱离开的缩回位置以便使该转向轴可以转动；以及一驱动装置，其用于使锁紧装置伸出或缩回，其中在驱动装置使锁紧装置从锁槽中缩回时产生一回缩力，该锁杆在锁槽内移动时的回缩力大于锁杆在锁槽外移动时的回缩力。
11.一种锁紧转向轴的方法，包括准备一个带有锁槽的转向轴；准备一个锁杆，该锁杆可操作地伸入到锁槽中或从该锁槽中缩回，从而使该锁杆处于一与锁槽接合的伸出位置以便阻止转向轴的转动，或者使该锁杆处于与锁槽脱离开的缩回位置以便使该转向轴可以转动；以及以一回缩力沿伸出和缩回方向驱动该锁杆，其中该回缩力在驱动装置使锁紧装置从锁槽中缩回时产生，驱动装置使回缩力变化，从而使该锁杆在锁槽内移动时的回缩力大于锁杆在锁槽外移动时的回缩力。
全文摘要
本发明公开了一种电动转向锁紧装置及其方法，其中片状凸轮(17)具有一外形轮廓。该外形轮廓决定了锁杆(15)能在一锁槽(13)内以一移动速度(第一速度)移动，其中，该速度小于锁杆(15)在锁槽(13)外移动的速度(第二速度)，利用增加的扭距使锁杆(15)从锁槽(13)中脱离出来，这样，就使锁杆(15)能够可靠地从锁槽(13)中脱离出来。
文档编号B60R25/02GK1572606SQ200410048259
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月14日 优先权日2003年6月13日
发明者绵贯喜夫, 吉田龙一, 古新居胜司 申请人:株式会社阿尔发, 日产自动车株式会社