CN115715262A - 安全停车系统 - Google Patents

Abstract

安全停车系统具备：电动机，其产生用于驱动车辆的转矩；终端驱动器，其具备具有与所述电动机驱动地连结而将所述转矩分别向驱动轮输出的侧齿轮，所述侧齿轮间的差动被锁定的差动齿轮以及解除所述差动的锁定的致动器；点火钥匙，其具有接通位置和断开位置；差速锁开关，其具有打开位置和关闭位置；切换器，其切换所述致动器的工作和停止；以及控制器，其与所述点火钥匙、所述差速锁开关和所述切换器电连接并对所述致动器进行控制，所述控制器构成为，在检测到所述点火钥匙处于所述断开位置时，若所述差速锁开关处于所述打开位置，则停止所述致动器，若所述差速锁开关处于所述关闭位置，则不操作所述致动器，由此在任意情况下都将所述差动齿轮的差动锁定而使车辆停车。

Description

安全停车系统

技术领域

以下的公开涉及使车辆安全停车的系统，更详细而言，涉及利用差动齿轮的差动锁定来保证车辆停止的安全停车系统。

背景技术

在多数情况下，车辆为了持续的停止、即停车而具备与脚制动器独立的系统的停车制动器。停车制动器的经典的例子是通过线缆使分别装备于左右后车轮的鼓式制动器工作的机构。在该例子中，车轮被直接制动且也不需要利用电池等进行备份，因此安全性优异。其他例子是设置在变速器内而使齿轮的旋转停止的爪型离合器或爪。在该例子中，并非直接对车轮进行制动而存在潜在的问题。即，通常为了容许转速差而左右的车轮经由差动齿轮连结，因此，在停车中，左右车轮也能够相互向相反的方向旋转，因此，例如由于车辆的姿势而无法维持静止的状态，车辆可能会滚动。需要一种锁定车轮的辅助手段。

专利文献1、2公开了相关的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际专利申请公开2018/008160A1

专利文献2：日本专利申请公开2018-200093号

发明内容

以往的停车制动器为了安全停车而不可避免地增加重量，不优选用于如微型汽车、小型汽车(buggy)那样特别轻量的车辆。以下公开的系统是鉴于能够不依赖于对车轮进行锁定的手段而进行安全停车的问题而产生的。

根据一个方面，安全停车系统具备：电动机，其产生用于驱动车辆的转矩；终端驱动器，其具备：具有与所述电动机驱动地连结而将所述转矩分别向驱动轮输出的侧齿轮且所述侧齿轮间的差动被锁定的差动齿轮；以及解除所述差动的锁定的致动器；点火钥匙，其具有接通位置和断开位置；差速锁开关，其具有打开位置和关闭位置；切换器，其切换所述致动器的工作和停止；以及控制器，其与所述点火钥匙、所述差速锁开关和所述切换器电连接并对所述致动器进行控制，所述控制器构成为，在检测到所述点火钥匙处于所述断开位置时，若所述差速锁开关处于所述打开位置，则停止所述致动器，若所述差速锁开关处于所述关闭位置，则不操作所述致动器，由此在任意情况下都将所述差动齿轮的差动锁定而使车辆停车。

附图说明

图1是系统的框图。

图2是基于一个例子的最终驱动的立面剖视图。

图3是构成系统的算法的流程图。

图4是流程图的一部分，是与运转中的处理相关的部分。

具体实施方式

下面结合附图对几个示例性实施方式进行说明。通过以下的说明，有时区别右和左，另外，有时区分前后，但这些只不过是为了便于说明，当然也可以是左右和前后颠倒的实施方式。

本实施方式的系统能够适用于如三轮踏板车、高尔夫球车、微型汽车或小型汽车那样的比较轻量的车辆，特别适合应用于由电池驱动的电动车辆。当然，也能够应用于一般的车辆，另外，也能够应用于六轮以上的车辆。在以下的说明中，基于后轮驱动的四轮车且在该终端驱动器(final drive)直接结合有电动机的例子，但是当然这只不过是为了便于说明。

参照图1，车辆具备前轮1F和作为驱动轮的后轮1R。前轮1F与方向盘9结合，通过对方向盘9进行转向操纵而改变其方向，由此能够改变车辆的行进方向。后轮1R经由终端驱动器5与电动机3驱动地结合，接受其转矩而使车辆前进或后退。终端驱动器5如后述那样内含差动齿轮而将转矩差动地分配给左右的后轮1R。

参照图2，终端驱动器5大体上具备：壳体31，其从电动机3接受转矩；差动齿轮，其具备一对侧齿轮33；离合器35，其通过啮合来锁定侧齿轮33间的差动；以及施力单元37，其对离合器35施力，以使离合器35啮合。壳体31通过传送带、链轮或齿轮啮合而与电动机3驱动地结合，接受转矩而绕轴C旋转。壳体31和一对侧齿轮33经由差动齿轮组驱动地结合，接受到的转矩从两个侧齿轮33分别向两个驱动轮1R输出。

在本实施方式中，离合器35通过将一方的侧齿轮33固定于壳体31来锁定侧齿轮33间的差动，但差动的锁定能够基于其他适当的构造实现。如容易理解的那样，该装置具有与锁止差速器类似的构造，但通过施力单元37始终连结离合器35，在稳定时左右的侧齿轮33间的差动被锁定。仅在向致动器39接通电力而工作时离合器35解连结，锁定被解除，差动齿轮发挥功能而允许左右的侧齿轮33间的差动。即常闭(稳定时锁定式)锁止差速器。当然，终端驱动器5在失去电力时通过施力单元37的作用而使离合器35连结，从而维持将差动锁定的状态。

在施力单元37的基础上，对向与其相反的方向对离合器部件施力的其他施力单元41不是必须的，但也可以具备终端驱动器5。这有助于减轻致动器39的负担，从而有助于减小能量消耗。

或者，在系统中，代替所述的常闭锁止差速器，能够利用通过闩锁机构等维持锁定的状态的差速器，或者能够利用仅有时限地进行解连结的例如换挡装置。

返回图1进行参照，车辆为了制动而具备制动器7，其也可以是内置于电动机3并与其转子轴结合的制动器。或者，也可以取而代之或者除此以外，车辆具备安装于各轮的鼓或盘式制动器。另外，该制动器7也可以是电磁制动器，这不仅能够用于车辆的制动，还能够用于电力的再生。当然，在有供电时自不必说，即使在没有供电时，电动机3和电磁制动器也能够对转子轴施加负荷来对车辆进行制动。另外，在制动器7中，除了电磁制动器之外，还可以包含在失去了电力的供给时通过弹簧结构等进行工作的机械式制动器，该机械式制动器能够对转子轴进行制动或锁定。

除了所述结构以外，本实施方式的系统大致具备控制器11、加速踏板13、制动踏板15、点火钥匙17、差速锁开关19、电池21以及切换器29。其中，加速踏板13、制动踏板15、点火钥匙17、差速锁开关19均为与控制器11电连接的输入装置，驾驶员经由它们向控制器11发出指令，执行启动、起步、加速、制动、停止、停车这样的车辆的操作。电池21不仅向电动机3供给电力而成为车辆的动力源，还经由切换器29与终端驱动器5中的致动器39电连接而使其动作，进而向控制器11供给电力而使其动作。

点火钥匙17是用于切换系统的接通断开的例如旋转开关，至少具有接通位置和断开位置。这可以是插入钥匙而扭转的形式的开关，或者也可以是没有钥匙孔的刻度盘。点火钥匙17还可以兼具换档器、换档杆或选择器的作用。在该情况下，接通位置至少包括空挡位置N和驱动位置，驱动位置还可以包括前进位置F和后退位置R。进而，前进位置F可以进一步分为多个阶段，或者也可以进一步包含其他位置。当然，换挡器、换挡杆或选择器也可以与点火钥匙17独立。

差速锁开关19是用于离合器35的操作的例如拨动开关、按钮、滑动开关那样的开关，至少具有打开(open)位置OP和关闭(close)位置CL。详细情况将在后面叙述，在差速锁开关19为打开位置OP时，允许终端驱动器5中的差动，在关闭位置CL时差动被锁定。差速锁开关19可以如图示那样与点火钥匙17、其他开关独立，或者也可以与它们集成。

系统还可以具备显示是否锁定了差动的指示器。指示器可以是内置于差速锁开关19的照明，或者也可以是独立于锁开关19的显示装置。当然，代替指示器或者除指示器之外，也可以是利用了液晶、有机发光二极管或者激光投影的显示装置，也可以利用在该显示装置上显示的符号或者图标来显示差动的锁定/解锁。进而，也可以代替这些，或者除这些之外，利用从如扬声器那样的音响装置发出的注意提醒音。

电池21是车辆的主要的动力源，根据点火钥匙17的接通断开而向车辆各部供给电力或停止电力。电池21例如是锂离子电池那样的二次电池，当然也可以是一次电池，或者也可以是具有如燃料电池那样自己发电的功能的电池。在二次电池的情况下，通常也可以是接受外部的电源的充电，或者车辆自身具备发电机，行驶的同时接受充电的所谓的混合动力车的结构。

为了对电池21进行充电，系统可以具备电池充电器23，控制器11也可以具有其控制的功能。电池充电器23还能够与外部的充电器PS连接，接受其供电而对电池21进行充电。另外，电池充电器23也可以代替外部的充电器PS，或者除了外部的充电器PS之外，从车载的发电机接受供电。

为了发挥高输出，电池21具有比较高的例如48V的额定电压，但系统也可以具备具有更低的额定电压的副电池25。副电池25例如具有12V的额定电压，能够专门用于驱动比较小的电力的电气部件的用途。例如，控制器11通常通过副电池25的供电而动作。

副电池25例如从电池21接受电力的供给而被充电，但为了从48V降压至12V而能够利用DC-DC转换器27，控制器11也可以具有其控制的功能。

切换器29与控制器11电连接，在其控制下断续地控制向致动器39的电力的投入。切换器29能够利用所谓继电器，继电器当然也可以是电磁继电器、干簧继电器、固态继电器、或者与它们等同的继电器。或者也可以代替继电器而利用如晶闸管、绝缘栅双极晶体管、MOS-FET那样控制电力的功率半导体。

切换器29介于电池21或副电池25与致动器39之间，控制向致动器39的电力的接通。如图1的实线所示，切换器29可以位于控制器11的外部，也可以如虚线所示那样内置于控制器11。在内置的情况下，实质上或者至少外观上，控制器11直接进行对致动器39的电力的供给或切断。

在切换器29为打开(切断)时，不对致动器39接通电力，因此离合器35成为关闭(连结)，终端驱动器5中的差动被锁定。在切换器29关闭(连接)时，致动器39工作，离合器35成为打开(解连结)而允许差动。

控制器11能够利用构成为执行后述的一系列处理的、与软件协作动作的计算机芯片。作为计算机芯片的例子，可以举出车辆为了控制其各部分而具备的电子控制装置(ECU)或者与其等同的计算机芯片，另外，多个ECU也可以经由控制器区域网络(CAN)通信总线相互连接。或者，后述的一系列处理的一部分或者全部能够不依靠软件而通过与(AND)、或(OR)、非(NOT)等逻辑电路的组合来执行。即，控制器11的一部分或者全部也可以是构成为根据键17和开关19的操作来控制向电动机3、制动器7以及致动器39的电力投入以及切断的电路。该电路可以是固定的电路，或者也可以是可编程的电路。

控制器11例如按照图3所示的算法进行动作，由此对车辆的启动、起步、加速、制动、停止、停车而辅助驾驶员。该算法可以由单一的控制器11执行，或者也可以与其他ECU协作来执行。另外，为了执行这些控制，控制器11也可以直接或者经由其他ECU与各种传感器、例如车速传感器、轴速传感器、或者离合器的位置传感器电连接。

参照图3，在启动车辆时，驾驶员首先操作点火钥匙17并将其接通。在点火钥匙17接通时，控制器11启动，进行预定的设置。在未接通的情况下，不进行处理，驾驶员再次操作点火钥匙17、或者应该检修车辆。

控制器11接着能够执行自我诊断。其结果，在判断为非正常时，能够存储故障信息并使自身停止。故障信息也可以通知给驾驶员，为此，能够利用指示器、图像显示装置或者音响装置。在该情况下，驾驶员也要检查车辆。

在控制器11经由它们而正常地启动时，驾驶员能够开始车辆的驾驶。根据加速踏板13、制动踏板15、点火钥匙17以及差速锁开关19的操作，控制器11控制电动机3、制动器7以及切换器29(因此离合器35)，使车辆适当地行进、制动或停止。

在驾驶持续的期间，控制器11始终或周期性地监视点火钥匙17是否断开。若未断开，则能够推断为驾驶员意图继续驾驶。

参照图4对点火钥匙17未断开时的处理进行说明。控制器11进一步判断点火钥匙17(或者换档器、换档杆或者选择器)是否处于空档位置N。

在处于空挡位置N时，推定为驾驶员意图暂时停车，因此控制器11使制动器7工作而使车辆停止。接着，控制器11判断差速锁开关19是否处于打开位置OP。控制器11在根据基于差速锁开关19的指示而判断为处于打开位置OP时，将致动器39设为接通(连接切换器29)而容许差动，在判断为不处于打开位置OP(即处于关闭位置CL)时，将致动器39设为断开(将切换器29切断)来锁定差动。

在未处于空挡位置N(即前进或后退位置)时，推定为驾驶员意图使车辆前进，因此控制器11使电动机3工作。此时，控制器11根据差速锁开关19的指示，在判断为处于打开位置OP时，使致动器39接通(连接切换器29)容许差动，在判断为未处于打开位置OP(即处于关闭位置CL)时，使致动器39断开(切断切换器29)锁定差动。

在任一情况下，控制器11都可以将差动的锁定/解锁通知给驾驶员，对于该通知，如上所述，能够利用指示器、图像显示装置或者音响装置。控制返回到图3的b，驾驶员能够继续进行车辆的驾驶。驾驶员能够根据路面的状况通过自身的判断，通过差速锁开关19的操作来选择可否进行差动，使车辆行驶。

再次参照图3，在驾驶员欲使车辆停车时，首先踩踏制动踏板15而使制动器7工作，使车辆停止。此时，控制器11例如也可以利用车速传感器来确认车辆的停止。

如上所述，控制器11始终或周期性地监视点火钥匙17是否未断开。控制器11在检测到点火钥匙17断开时，接着判断差速锁开关19是否处于打开位置OP。在判断为处于打开位置OP时，控制器11与差速锁开关19的指示相反地使致动器39断开(切断切换器29)。或者，控制器11也可以将差速锁开关19强制地设为关闭位置CL。或者，控制器11也可以直接控制电池21(或者副电池25)来切断向致动器39的供电。在任一情况下，离合器35都关闭(连结)，差动被锁定。

另一方面，在判断为未处于打开位置OP(即处于关闭位置CL)时，离合器35应该已经成为关闭(连结)，因此控制器11不对致动器39(切换器29)进行操作。当然，控制器11也可以明确地将致动器39设为断开(将切换器29切断)，或者也可以切断由电池21(或者副电池25)进行的供电。

在任一情况下，终端驱动器5中的差动都被锁定，车辆不会发生滚动，因此能够安全地停车。接着，控制器11关闭自身。

根据所述系统，在想要使车辆停车时，锁定差动的离合器35始终关闭，因此车辆不会发生滚动，仅通过专门对转子轴进行制动就能够安全地使车辆停车。即，为了停车，不需要锁定驱动轮的停车制动器那样的机构。另外，由于利用了常闭差速器，所以差动的锁定并不需要电力，在停车中电池也不会消耗。本实施方式在重量的抑制和消耗电力的降低这一点上有优势，如果应用于比较轻量且由电池驱动的车辆，则会带来特别大的效用。当然，也可以利用在没有供电时锁定差动的任意装置来代替常闭差速器。

对几个实施方式进行了说明，但能够基于所述公开内容进行实施方式的修正或变形。

Claims (5)

1.一种安全停车系统，其特征在于，具备：

电动机，其产生用于驱动车辆的转矩；

终端驱动器，其具备：具有与所述电动机驱动地连结而将所述转矩分别向驱动轮输出的侧齿轮且所述侧齿轮间的差动被锁定的差动齿轮；以及解除所述差动的锁定的致动器；

点火钥匙，其具有接通位置和断开位置；

差速锁开关，其具有打开位置和关闭位置；

切换器，其切换所述致动器的工作和停止；以及

控制器，其与所述点火钥匙、所述差速锁开关以及所述切换器电连接并对所述致动器进行控制，所述控制器构成为，在检测到所述点火钥匙处于所述断开位置时，若所述差速锁开关处于所述打开位置，则停止所述致动器，若所述差速锁开关处于所述关闭位置，则不操作所述致动器，由此在任一情况下都将所述差动齿轮的差动进行锁定而使车辆停车。

2.根据权利要求1所述的安全停车系统，其特征在于，

该安全停车系统还具备：

换档器，其至少具有驱动位置和空档位置；以及

制动器，其对所述电动机进行制动，

所述控制器构成为与所述换档器以及所述制动器电连接，在所述点火钥匙处于所述接通位置且所述换档器位于所述空档位置时，使所述制动器工作。

3.根据权利要求2所述的安全停车系统，其特征在于，

所述控制器构成为，在使所述制动器工作之后，如果所述差速锁开关处于所述打开位置，则使所述致动器工作，如果所述差速锁开关处于所述关闭位置，则停止所述致动器。

4.根据权利要求2所述的安全停车系统，其特征在于，

所述控制器构成为与所述电动机电连接，仅在所述点火钥匙处于所述接通位置且所述换档器位于所述驱动位置时使所述电动机工作。

5.根据权利要求4所述的安全停车系统，其特征在于，

所述控制器构成为，在使所述电动机工作之后，若所述差速锁开关处于所述打开位置，则使所述致动器工作，若所述差速锁开关处于所述关闭位置，则停止所述致动器。

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