JP2021099140A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実用車両に採用し得る電動駐車ロック機構においてコストダウンを図ることができ、かつ円滑に駐車ロックを解除できる車両用制御装置を提供すること。【解決手段】車両１０の駆動装置であるギヤボックス１４に連結する駆動用モータ１１を備える車両用制御装置は、シフト位置検知部２３によってＰレンジからその他のレンジへのシフト位置の選択が検出された場合、モータ制御部２１が駆動用モータ１１により駐車ロックギヤ３１が受ける制動トルク作用方向と同じ方向のトルクを印加し、かつ、アクチュエータ制御部２２は駐車ロックレバー３２と駐車ロックギヤ３１との係合を解除する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

車両用駆動装置に搭載される駐車ロック機構として、例えば、電動アクチュエータによって駆動される駐車ロックレバー等の係合部材を駆動装置の駐車ロックギヤに係合することにより車両に制動力を発生させる電動駐車ロック機構が知られている（特許文献１）。

特開２０１４−１６２３１９号公報

このような電動駐車ロック機構のコストダウンを図る場合、電動アクチュエータの低トルク化を行う必要がある。

しかしながら、このようなコストダウン策を電動駐車ロック機構に適用した場合、高勾配で車両を駐車する場合等、比較的高トルクがドライブギヤに付加されるため、低トルクの電動アクチュエータでは駐車ロックレバーの係合を解除できなくなる。特に、車両重量自体が大きく、積載による重量の変動が大きい商用車では影響が大きい。故に、コストダウンを図った駐車ロック機構は実用車両に採用することができないという課題があった。

一方で、勾配や車両総重量を検知又は演算して所定の複雑な条件判断の処理等を行って電動アクチュエータを補助するような制御を行えば、当該制御のための部品点数や処理工数が増加して、却ってコストが増加するおそれがある。またこのような処理に時間がかかれば駐車ロックの解除が遅延するおそれがある。

以上から、本願の解決すべき課題は、実用車両に採用し得る電動駐車ロック機構においてコストダウンを図ることができ、かつ円滑に駐車ロックを解除できる車両用制御装置を提供することとする。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

本適用例に係る車両用制御装置は、車両の駆動装置であるギヤボックスに連結する駆動用モータを備える車両用制御装置であって、前記駆動用モータを制御する駆動用モータ制御部と、前記車両のドライバーにより選択されるシフト位置を検知するシフト位置検知部と、前記シフト位置検知部によってＰレンジの選択が検出された場合、アクチュエータによって駆動されるレバーを前記ギヤボックスの駐車ロックギヤと係合することにより、車両に制動力を付与する駐車ロック部と、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、を含み、前記シフト位置検知部によってＰレンジからその他のレンジへのシフト位置の選択が検知された場合、前記駆動用モータ制御部が前記駐車ロックギヤに制動トルク作用方向と同じ方向のトルクを印加し、かつ、前記アクチュエータ制御部は前記レバーと前記駐車ロックギヤとの係合を解除することを特徴とする。

つまり、Ｐレンジから他のレンジへ移行すべく駐車ロックを解除する際に、駆動用モータにより駐車ロックギヤが受ける制動トルク作用方向と同じ方向のトルクを印加することで、レバーと駐車ロックギヤとの間の係合力を緩和させ、レバーを駆動するアクチュエータに要求されるトルクを低減することができる。この駐車ロック解除時のトルク印加は、駆動用モータを利用することから特に追加の部品を必要とすることなく、Ｐレンジから他のレンジへの変更を検知したときに実行することで、複雑な処理も必要としない。

したがって、本適用例に係る車両用制御装置によれば、実用車両に採用し得る電動駐車ロック機構においてコストダウンを図ることができ、かつ円滑に駐車ロックを解除できる。

本発明の実施形態に係る車両用制御装置を備える車両の概略構成図である。 ギヤボックスの断面および関連する駆動系の概略図である。 駐車ロック機構の主要部分の斜視図である。 図３の駐車ロックギヤと駐車ロックレバーの位置関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両用制御装置が実行する駐車ロック解除制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置を備える車両の概略構成を示している。車両は電動車両であり、例えば電動トラックである。図１に示した車両１０は、駆動用モータ１１、インバータ１２、バッテリ１３、ギヤボックス１４、ドライブシャフト１５、駆動輪１６、ＥＣＵ２０を備えている。ＥＣＵ２０は、モータ制御部２１（駆動用モータ制御部）、アクチュエータ制御部２２を有しており、シフト位置センサ２３（シフト位置検知部）、駐車ロック検知センサ２４（駐車ロック検知部）と接続されている。以下、各構成について詳しく説明する。

駆動用モータ１１は、バッテリ１３からインバータ１２を介して交流電力が供給されることにより、車両１０の走行に必要な駆動力を発生させるものである。

ギヤボックス１４は、後述する駐車ロック機構３０、減速機構４０、及び差動機構５０を有する駆動装置である。ギヤボックス１４は、駆動用モータ１１と連結され、モータで発生する駆動力を左右の駆動輪１６に伝達するものである。このような構成により、バッテリ１３の電力を利用して駆動用モータ１１が駆動されるとギヤボックス１４の動力伝達機構を介して車両１０は走行する。

ＥＣＵ２０は各種センサや下位制御ユニットから送られてきた信号やＥＣＵ２０内部に記録されている制御プログラムに基づいて車両１０全体を監視および統括する制御装置である。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、主に、モータ制御部２１およびアクチュエータ制御部２２を備え、さらに、シフト位置センサ２３および駐車ロック検知センサ２４からの信号を取得する機能を有する。

モータ制御部２１は、運転者（ドライバー）のアクセル操作による要求トルクや各種センサから取得する走行状態に基づいて、インバータ１２を介して駆動用モータ１１の駆動を制御するほか、本実施形態においては、シフト位置センサ２３によってＰレンジからその他のレンジへの選択が検知された場合、駐車ロックギヤ３１が受ける制動トルクの作用方向と同じ方向のトルクを印加する制御を行う。

ＥＣＵ２０のアクチュエータ制御部２２は後述する電動アクチュエータ３５の制御を行う。具体的には、シフト位置センサ２３によってＰレンジの選択が検出された場合、電動アクチュエータ３５を作動させ、駐車ロックレバー３２を駐車ロックギヤ３１と係合する制御を行う。また、シフト位置センサ２３によってＰレンジから他のレンジへの選択が検知された場合は、上記モータ制御部２１による制御と協働して、電動アクチュエータ３５を作動させ、駐車ロックレバー３２を駐車ロックギヤ３１から係合解除する制御を行う。

シフト位置センサ２３は、運転者により図示しないシフトレバーによって選択されるシフト位置を検知し、検知したシフト位置の情報をＥＣＵ２０に送信する。なお、シフトレバーによって選択可能なシフト位置としては、駐車時に選択するＰ（パーキング）レンジ、前進走行時に選択するＤ（ドライブ）レンジ、後進時に選択するＲ（リバース）レンジ等がある。

駐車ロック検知センサ２４は、駐車ロック状態であるか否かを検知する機能を有する。具体的には、後述する駐車ロック機構３０において駐車ロックギヤ３１の歯部６０と駐車ロックレバー３２の爪７１が係合状態であるか否か検知し、ＥＣＵ２０に送信する。特に駐車ロック検知センサ２４は、駐車ロックギヤ３１に作用するトルクから、駐車ロックギヤ３１の制動トルク作用方向を検知可能である。

図２は、ギヤボックスの断面を含む駆動系を示す図である。減速機構４０は、複数のギヤを含み、駆動用モータ１１から入力される回転駆動力を減速して差動機構５０に出力する。差動機構５０は、減速機構４０から入力される動力を左右の駆動輪１６（後輪）に対して振り分ける。減速機構４０は、複数のギヤが筐体４１に収容されている。筐体４１内には、入力軸４２、中間軸４３、出力軸４４の３つシャフトが回転自在に軸支されている。各軸４２、４３、４４はそれぞれ車幅方向に平行に延びている。

入力軸４２は、一端が駆動用モータ１１のモータ出力軸１７と連結されており、第１ギヤ４５ａが設けられている。中間軸４３には、第１ギヤ４５ａと噛合する第２ギヤ４５ｂと、第３ギヤ４５ｃが設けられている。出力軸４４には第３ギヤ４５ｃと噛合する第４ギヤ４５ｄと、差動機構５０のリングギヤ５１と噛合する第５ギヤ４５ｅが設けられている。各ギヤの径は、減速機構４０に要求される減速比が実現可能なように設定されている。減速機構４０では、駆動用モータ１１側から入力される高回転低トルクの回転駆動力を、低回転高トルクに変換して出力可能に構成されている。

減速機構４０の入力軸付近には、図２の一点鎖線で囲む範囲に、駐車ロック機構３０（駐車ロック部）が設けられる。駐車ロック機構３０は、シフトレバーがＰレンジにある場合に、ドライブシャフト１５に連結されているギヤボックス１４の各軸の回転をロックするための機構である。運転者がＰレンジを選択することで電動アクチュエータ３５が作動し、駐車ロック動作を行う。なお、駐車ロック機構３０は減速機構４０の入力軸４２に限らず、入力軸４２からドライブシャフト１５までの間の他の軸に設けられてもよい。また、ギヤボックス１４の外部に設置されてもよい。

図３は駐車ロック機構３０の主要部分の斜視図、および、図４は図３の駐車ロックギヤ３１と駐車ロックレバー３２を別の角度で示した図である。図３に示すように、駐車ロック機構３０は、駐車ロックギヤ３１、駐車ロックレバー３２、駐車ロックピン３３とリンク腕部３４、電動アクチュエータ３５、アクチュエータ出力軸３６から構成される。

これらの図に示すように、駐車ロックギヤ３１は、円盤状の外周部に係合用の歯部６０が等間隔で複数配設されている。これにより、周方向の２つの歯部６０の間に凹部６１が形成される。また、駐車ロックギヤ３１は、減速機構４０の入力軸４２にキー部６２が嵌合して入力軸４２の周方向に回転不能に固定されている。凹部６１の周方向の長さ、すなわち隣り合う歯部６０の間隔は、後述する駐車ロックレバー３２の爪７１が係合可能な長さである。

駐車ロックレバー３２は、いわゆるカンチレバーであり、図４に示すように、棒状部材の長手方向の一端が支持軸７０により回動自在に支持されている。駐車ロックレバー３２の長手方向の他端には駐車ロックギヤ３１側に爪７１が形成され、駐車ロックギヤ３１と逆側にピン受部７２が形成されている。なお、図示しないが駐車ロックレバー３２は他端側が駐車ロックギヤ３１から離れる方向に付勢されている。

爪７１は駐車ロックレバー３２から突出し、駐車ロックギヤ３１の凹部６１に係合可能である。凹部６１に係合した爪７１は駐車ロックギヤ３１の歯部６０の側面（歯係合面）６０ａと接触して駐車ロックギヤ３１を制動する。

ピン受部７２は、駐車ロックレバー３２の回動方向に対して垂直な幅方向（Ｙ方向）に延びる円弧状の切欠部である。図３に示すように、ピン受部７２には、駐車ロックピン３３がＹ方向に摺動可能に支持されている。駐車ロックピン３３は、ピン受部７２と摺接する部分が先端側に径が縮小する円錐形状をなしており、ピン受部７２も駐車ロックピン３３に対応して、円錐状に切り欠かれている。

例えば、図３の矢印Ａに示すように、駐車ロックピン３３が先端側（図３のＹ軸正方向）に移動すると、駐車ロックレバー３２は矢印Ｂのように支持軸７０を支点に駐車ロックギヤ３１側に押し下げられる。そして、爪７１が凹部６１に係合して歯部６０と接触することで駐車ロックギヤ３１の回転を止める制動トルクが発生し駐車ロック状態となる。つまり、駐車ロックギヤ３１の回転駆動方向が図３の矢印Ｂである場合、駐車ロックギヤ３１が歯部６０にて爪７１から受ける制動力トルク作用方向は、回転駆動方向とは逆方向となる。これにより、駐車ロックギヤ３１内の入力軸４２及び入力軸４２より後段の各軸の回転駆動が物理的に制限され駐車ロック状態となる。

一方、駐車ロックピン３３が根本側（図３のＹ軸負方向）に移動すると、駐車ロックレバー３２は支持軸７０を支点に駐車ロックギヤ３１から離れる方向に移動し、爪７１と凹部６１との係合は解除される。

なお、制動トルク作用方向については、爪７１が凹部６１に隣接する２つの歯部６０のどちらに接触するかによって、方向は逆となる。具体的には、図４に示すように、例えば車両１０が降坂路に駐車され、駆動輪１６が前進方向に回転すると、駐車ロックギヤ３１が図４の矢印Ｄ方向に回転して爪７１は一方の歯係合面６２ａと係合し、制動トルク作用方向は矢印Ｄと逆方向となる。逆に例えば車両１０が登坂路に駐車され、駆動輪１６が後退方向に回転すると、爪７１は他方の歯係合面６２ｂと係合し、制動トルク作用方向は矢印Ｄ方向と同方向となる。

図３に示す電動アクチュエータ３５は、例えば小型モータが内蔵され、当該小型モータによりアクチュエータ出力軸３６を軸回りに駆動する。アクチュエータ出力軸３６は、図３に示すように、アクチュエータ出力軸３６の軸方向に対して垂直に延びるリンク腕部３４を介して駐車ロックピン３３と連結されている。当該構成により、電動アクチュエータ３５がアクチュエータ出力軸３６を、図３の矢印Ｃ方向に回転されると、リンク腕部３４を介して、駐車ロックピン３３がＹ方向に沿って矢印Ａ方向に移動する。一方、電動アクチュエータ３５がアクチュエータ出力軸３６を矢印Ｃ方向と逆方向に回転されると、駐車ロックピン３３がＹ方向に沿って矢印Ａ方向と逆方向に移動する。

このように構成された駐車ロック機構３０に対して、ＥＣＵ２０は、駐車ロック解除を補助する駐車ロック解除制御を実行する。

図５には、本発明の実施形態に係る車両用制御装置が実行する駐車ロック解除制御を示すフローチャートが示されており、以下同フローチャートに沿って駐車ロック解除制御について説明する。なお、当該ルーチンは、シフト位置センサ２３により車両１０が停車してシフトレバーがＰレンジにあることを検知し、駐車ロック検知センサ２４により駐車ロック機構３０において駐車ロックギヤ３１と駐車ロックレバー３２の係合状態（厳密には爪７１が凹部６１に係合している状態）を検知するとスタートする。

まずステップＳ１では、ＥＣＵ２０はシフト位置センサ２３からの信号に基づいて、シフト位置がＰレンジ以外の位置に変更されたか否かを判定する。当該判定結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちシフト位置がＰレンジで維持されている場合は、ステップＳ１の判定を繰り返す。一方、当該判定結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちシフト位置がＰレンジから移動した場合はステップＳ２に進む。

ステップＳ２として、ＥＣＵ２０は駐車ロック検知センサ２４により駐車ロックギヤ３１の制動トルク作用方向が駆動輪１６の前進方向（図３、４の矢印Ｄ方向）と逆の負方向であるか否かを判定する。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち図３、４で示した状態である場合は、ステップＳ３に進む。一方、当該判定結果が偽（Ｎｏ）である場合、ステップＳ５に進む。

ステップＳ３として、ＥＣＵ２０はモータ制御部２１により駆動用モータ１１を制動トルク作用方向と同方向である負方向（車両後退方向）のトルクを発生させることで、駐車ロックギヤ３１の歯部６０と駐車ロックレバー３２の爪７１との係合力を緩和する。また、これと同時に、ＥＣＵ２０はアクチュエータ制御部２２により電動アクチュエータ３５を作動して、駐車ロックレバー３２を駐車ロックギヤ３１から離れる方向に移動させる。

続く、ステップＳ４では、ＥＣＵ２０は駐車ロック検知センサ２４からの信号に基づいて、駐車ロックギヤ３１と駐車ロックレバー３２との係合が解除されたか否かを判定する。当該判定結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち駐車ロックギヤ３１と駐車ロックレバー３２とが未だ係合している場合は、ステップＳ３の処理を継続する。一方、当該判定結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち駐車ロックギヤ３１と駐車ロックレバー３２との係合が解除された場合は、ステップＳ７に進む。

一方、上記ステップＳ２の判定結果が偽（Ｎｏ）であり、ステップＳ５に進んだ場合、ステップＳ５において、ＥＣＵ２０はモータ制御部２１により駆動用モータ１１を制動トルク作用方向と同方向である正方向（車両前進方向）のトルクを発生させることで、駐車ロックギヤ３１の歯部６０と駐車ロックレバー３２の爪７１との係合力を緩和する。また、これと同時に、ＥＣＵ２０はアクチュエータ制御部２２により電動アクチュエータ３５を作動して、駐車ロックレバー３２を駐車ロックギヤ３１から離れる方向に移動させる。

続く、ステップＳ６は、ステップＳ４と同様にＥＣＵ２０は駐車ロック検知センサ２４からの信号に基づいて、駐車ロックギヤ３１と駐車ロックレバー３２との係合が解除されたか否かを判定する。当該判定結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち駐車ロックギヤ３１と駐車ロックレバー３２とが未だ係合している場合は、ステップＳ５の処理を継続する。一方、当該判定結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち駐車ロックギヤ３１と駐車ロックレバー３２との係合が解除された場合は、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７として、ＥＣＵ２０はアクチュエータ制御部２２により電動アクチュエータ３５の作動を停止させる。
そしてステップＳ８として、ＥＣＵ２０はモータ制御部２１による駆動用モータ１１の制動トルク作用方向と同方向のトルク印加を解除して、通常のモータ制御に移行し、当該ルーチンを終了する。

このように本実施形態では、Ｐレンジから他のレンジへ移行すべく駐車ロックを解除する際に、駆動用モータ１１により駐車ロックギヤ３１が受ける制動トルク作用方向と同じ方向のトルクを印加することで、駐車ロックレバー３２と駐車ロックギヤ３１との間の係合力を緩和させ、駐車ロックレバー３２を駆動する電動アクチュエータ３５に要求されるトルクを低減することができる。この駐車ロック解除時のトルク印加は、駆動用モータ１１を利用することから特に追加の部品を必要とすることなく、Ｐレンジから他のレンジへの変更を検知したときに実行することで、複雑な処理も必要としない。

したがって、本実施形態に係る車両用制御装置によれば、実用車両に採用し得る電動駐車ロック機構においてコストダウンを図ることができ、かつ円滑に駐車ロックを解除できる。

以上で本発明に係る車両用制御装置の実施形態についての説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、駐車ロック検知センサ２４が、駐車ロックギヤ３１に作用するトルクから、駐車ロックギヤ３１の制動トルク作用方向を検知しているが、制動トルク作用方向の検知はこれに限られるものではない。例えば車両に勾配センサが搭載されている場合は、勾配から制動トルク作用方向を検知してもよい。

１０ 車両
１１ 駆動用モータ
１２ インバータ
１３ バッテリ
１４ ギヤボックス
１５ ドライブシャフト
１６ 駆動輪
１７ モータ出力軸
２０ ＥＣＵ（制御装置）
２１ モータ制御部
２２ アクチュエータ制御部
２３ シフト位置センサ
２４ 駐車ロック検知スイッチ
３０ 駐車ロック機構
３１ 駐車ロックギヤ
３２ 駐車ロックレバー
３３ 駐車ロックピン
３４ リンク腕部
３５ 電動アクチュエータ
３６ アクチュエータ出力軸
４０ 減速機構
４１ 筐体
４２ 入力軸
４３ 中間軸
４４ 出力軸
５０ 差動機構
６０ 歯
６１ 凹部
６２ 歯係合面
７０ 支持軸
７１ 爪
７２ ピン受部

Claims (1)

1. 車両の駆動装置であるギヤボックスに連結する駆動用モータを備える車両用制御装置であって、
   前記駆動用モータを制御する駆動用モータ制御部と、
   前記車両のドライバーにより選択されるシフト位置を検知するシフト位置検知部と、
   前記シフト位置検知部によってＰレンジの選択が検出された場合、アクチュエータによって駆動されるレバーを前記ギヤボックスの駐車ロックギヤと係合することにより、車両に制動力を付与する駐車ロック部と、
   前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、を含み、
   前記シフト位置検知部によってＰレンジからその他のレンジへのシフト位置の選択が検出された場合、前記駆動用モータ制御部が前記駆動用モータにより前記駐車ロックギヤが受ける制動トルク作用方向と同じ方向のトルクを印加し、かつ、前記アクチュエータ制御部は前記レバーと前記駐車ロックギヤとの係合を解除することを特徴とする、車両用制御装置。
   

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