JP3956975B2 - 車両のパーキングロック機構 - Google Patents

Description

本発明は、駐車時に車両を確実に停止させるためのパーキングロック機構に関し、特に、駆動輪それぞれに独立した駆動機構を有する車両のパーキングロック機構に関する。

電動モータを利用して車両の駆動を行う電気自動車やハイブリッド車の中には、左右前輪または左右後輪あるいは４輪全輪にそれぞれ独立した電動モータを配置し、車両を駆動する技術が知られている。その中には、電動モータを車輪に内蔵した、いわゆるインホイールモータを採用する技術も開発されている。

共通する駆動源から伝達装置を介して各駆動輪へと駆動力を伝播する車両においては、駐車時には、各駆動輪へ駆動力を分配する手段より駆動源側で、伝達装置をロックすることで、全ての駆動輪を同時にロックすることが可能であるが、駆動輪ごとに駆動源を備える車両においては、駐車時の車輪のロックも駆動輪ごとに行う必要がある。このようなインホイールモータ採用車両におけるパーキングロック機構としては、特許文献１に開示されたものが知られている。
特開２００２−１８６１１５号公報

ところで、このように車輪のロックを駆動輪ごとに行うとすると、駐車操作時に車輪をロックさせる際に、左右の駆動輪でロックが完了するまでのタイミング（ロックタイミング）にずれが発生し、車両の向きが変動するなど、予想外の車両挙動を引き起こす可能性がある。

そこで本発明は、左右の駆動輪で独立した駆動源を有する車両において、駐車時に予想外の車両挙動の発生を抑制しつつ、確実に駆動輪をロックすることが可能なパーキングロック機構を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る車両のパーキングロック機構は、少なくとも一対の左右の駆動輪それぞれに独立した駆動機構を有する車両のパーキングロック機構であって、（１）各駆動機構と、対応する駆動輪のブレーキロータの間の駆動軸上に配置され、駆動機構とブレーキロータとの係合状態を切換可能なクラッチ機構と、（２）各駆動軸に対応して設けられ、アクチュエータによって駆動される係合部材と、（３）クラッチ機構とブレーキロータの間の駆動軸上に配置され、パーキングロック時には、係合部材に係止されるギヤ部と、を備えていることを特徴とする。

本発明に係る車両のパーキングロック機構においては、パーキングロックを行う際には、ブレーキロータと駆動機構との間にあるクラッチ機構を解除することで、クラッチ−駆動機構間の駆動軸を駆動輪から切り離す。この状態で係合部材をアクチュエータによって駆動することで係合部材と駆動軸上のギヤとを係止させる。そして、係止後にクラッチ機構を接続することで、係合部材と駆動軸上のギヤにより駆動輪を固定する。

パーキングロック機構作動時の各駆動輪におけるギヤ部と係合部材との係止状態を判定する判定手段と、この判定手段により係止が成立していない駆動輪があると判定された場合には、ブレーキロータへ制動力を付与した状態で対応するクラッチ機構を解除し、駆動機構を作動させて該ギヤ部が係合部材により係止された後、該クラッチ機構を接続する制御部と、をさらに備えていることが好ましい。

判定手段は、各駆動輪におけるギヤ部とパーキングロック機構との係止状態が成立しているか否かを判定することで、パーキングロックの成否を判定する。パーキングロック不成立の車輪がある場合には、ブレーキ装置により当該車輪を固定させた状態でクラッチ機構を解除して、駆動輪をフリーにした後、駆動機構を動作させて駆動軸を回転させることで係合部材とギヤ部とを確実に係止させる。

制御部は、パーキングロック機構の作動時に、ブレーキロータへの制動力付与を指示した後、係合部材を駆動してギヤ部の係止を図り、判定手段による判定を行うことが好ましい。パーキングロック機構の作動時に、予めブレーキロータへの制動力付与を指示して駆動輪を固定した後に、ロック機構を動作させることで、作動時に駆動輪を確実に固定する。

本発明にかかる車両のパーキングロック機構によれば、クラッチ機構を解除することで、駆動源とロック機構とを駆動輪から切り離し、その状態で駆動軸をロックした後、駆動輪との接続を行うことで、駆動輪、さらには駆動軸の位置にかかわらずに駆動軸、駆動輪のロックを行うことができ、ロック動作時の駆動輪の不用意な回転を抑止できる。このため、ロック時に駆動輪が回転することに伴う予想外の車両挙動の発生を確実に抑制することができる。

ロック不成立の車輪がある場合には、クラッチ機構を解除した状態で駆動源により駆動軸を回転させて係合部材へ駆動軸のギヤ部を係合させることにより、駆動輪を動かすことなく両者を確実に係合させて駆動輪を固定させることができる。

ロック機構の作動前にブレーキ装置を利用して駆動輪を確実に固定させることで、坂道やすべりやすい路面においても駆動輪の不用意な回転を抑制し、パーキングロック時における予想外の車両挙動の発生を確実に抑制する。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明に係るパーキングロック機構を備えた車両の構成を示す。この車両１は、右前輪ＦＲ・左前輪ＦＬ・右後輪ＲＲ・左後輪ＲＬの四つの車輪を有しており、そのすべてに駆動機構であるインホイールモータ２が内蔵されている。このため、すべての車輪は互いに完全に独立して駆動可能となっている。完全に独立して駆動可能とは、各輪毎に全く異なった駆動トルクを発生することが可能ということである。

また、各車輪には、ブレーキキャリパ３が配されており、各車輪のハブに固定されたブレーキロータ（ブレーキディスク）４と共に液圧ブレーキ機構を構成している。なお、液圧ブレーキ機構は、ブレーキペダル３２やマスタシリンダ３３、及び、アクチュエータ３１も備えている。ここに言うアクチュエータ３１とは、液圧（ブレーキ油圧）を高圧化するポンプや液圧伝達経路を変更して所望の車輪に高圧化した液圧を伝達する複数のバルブなどにより構成される。

本実施形態の車両１においては、左右後輪ＲＲ，ＲＬにパーキングロック機構６が配設されている。図２は、このパーキングロック機構６の概略構成図である。このパーキングロック機構６は、インホイールモータ２から前述したブレーキロータ４へと延びる駆動軸（出力軸）２０上に配置されており、パーキングロック機構６とブレーキロータ４との間には、駆動軸２０とブレーキロータ４の入力軸４０との接続／解除を切り換えるクラッチ機構５が配置されている。クラッチ機構５は、例えば、２つの円盤状のクラッチ板５ａ、５ｂと図示していないアクチュエータにより構成され、クラッチ板５ａ、５ｂをアクチュエータにより面接触させることで、駆動軸２０と入力軸４０を接続状態とし、両クラッチ板５ａ、５ｂを離隔させた場合には、駆動軸２０と入力軸４０は切り離される。

一方、パーキングロック機構６は、インホイールモータ２の出力軸２０を機械的に固定するものである。例えば、インホイールモータ２内の減速ギア（図示せず）内の出力軸２０部分にギア６０が配置され、ギア６０の歯にその先端部の爪を噛み合わせて回転を抑止する係合部材であるプランジャ６１をアクチュエータ６２によって電磁的に駆動する構造を有している（図３参照）。クラッチ機構５の駆動およびパーキングロック機構６のアクチュエータの駆動は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）８によって制御される。このＥＣＵ８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭによって構成され、内蔵されたプログラムに基づいて各種の制御指令を実行する。

本実施形態の液圧ブレーキ機構は、運転者がブレーキペダル３２を踏み込むことでマスタシリンダ３３に発生する液圧を各ブレーキキャリパ３に伝達させて制動を行う通常のブレーキ制御と、アクチュエータ３１によって発生させた液圧を各ブレーキキャリパ３に伝達させて制動を行うブレーキ制御とを実行できる。この液圧ブレーキの構成は、通常のＡＢＳ（Anti-lock Brake System）付のブレーキ機構と同様である。液圧ブレーキ機構のアクチュエータ３１は、ＥＣＵ（電子制御コントロールユニット）８に接続されており、その動作はＥＣＵ８によって制御されている。

ＥＣＵ８には、アクセルペダル２１のストロークセンサ２２やシフトレバー４１のポジションセンサ４２などの出力信号も入力されている。なお、本実施形態の車両１は、上述したように各車輪毎にインホイールモータ２が配設され、このインホイールモータ２の駆動トルクを電気的に制御することで従来のトランスミッションによる変速と同等のことを行っている。このため、ここでのシフトレバー４１は、従来の車両におけるドライブレンジモード（アクセル開度に基づく駆動トルク可変制御）・低速ギヤ固定モード・２速発進モード・後退モード・オーバードライブキャンセルモードに対応してアクセルペダル２１の操作量に対するインホイールモータ２の駆動量特性を適宜選択する。さらに、ポジションセンサ４２は、シフトレバー４１がパーキングロックモード位置（Ｐレンジ）にある場合にパーキングロックが要求されていると判定する。

ＥＣＵ８には、インホイールモータ２に対して電力を供給する（図１中太実線参照）インバータ７も接続されている。インバータ７は、ＥＣＵ８からの指令に基づいて各インホイールモータ２に対してバッテリ９から供給する電力を調整するものである。各インホイールモータ２の内部には、レゾルバと呼ばれる回転位置を検出するセンサが内蔵されており、（図１中点線参照）このレゾルバはＥＣＵ８に接続されている。レゾルバは、車輪の回転を検出する手段として機能している。また、レゾルバの検出結果からは車速（車輪速）を得ることもでき、従来の車速センサをより高精度にしたものとしても利用できる。

なお、ロック実行時には、上述したようにプランジャ６１をギア６０に噛み込ませることで行うため、プランジャ６１とギア６０の位相が合わないとロックが完了しない。このため、ＥＣＵ８からの実行指令だけではロックが完了したか否かを完全に把握できない場合も考えられる。そこで、ここでは、プランジャ６１の先端位置を判定するプランジャ位置検出センサ６３がパーキングロック機構６内に組み込まれている。ＥＣＵ８は、このプランジャ位置検出センサ６３の検出結果によってパーキングロック機構６のロック状態を検出する。なお、ロック実行後、あるいは、ロック解除後は、その状態が維持される構造であるから、実行／解除動作後にはその状態を維持するために電気的・機械的エネルギーは必要ない。

上述したＥＣＵ８は、パーキングロック実行時に左右後輪ＲＲ、ＲＬを機械的に固定するパーキングロック機構の一部としても機能している。また、ＥＣＵ８は、パーキングロック解除時に左右後輪ＲＲ、ＲＬの機械的固定を解除する。さらに、ＥＣＵ８は、後述するようにパーキングロック実行／解除時に、所定の条件に従って液圧ブレーキ機構を作動させる制御手段としても機能する。またさらに、ＥＣＵ８は、レゾルバの検出結果とパーキングロック状態とに基づいて、パーキングロックの成否を判定する判定手段としても機能する。

以下、パーキングロックの実行制御について説明する。図４は、パーキングロックの実行処理を示すフローチャートである。この処理は、車両の電源がオンにされている間、所定のタイミングで繰り返し実行される。

最初に、シフトレバー４１がパーキングロック実行位置（Ｐレンジ）に移動される操作が行われたかどうかをポジションセンサ４２によって検出する（ステップＳ１）。シフトレバー４１の設定位置がＰレンジ以外にある場合には、その後の処理をスキップして処理を終了する。

一方、ステップＳ１でシフトレバー４１がＰレンジに設定されていると判定した場合には、インホイールモータ２内のレゾルバによって右側車輪（ここでは、パーキングロックを行う右後輪ＲＲ）の車輪速Ｎｍｒと、左側車輪（ここでは、パーキングロックを行う左後輪ＲＬ）の車輪速Ｎｍｌとを検出し、それぞれと所定車輪速Ｎｖｔｈとを比較する（ステップＳ２）。いずれかの車輪速が所定車輪速Ｎｖｔｈを超えているような場合には、パーキングロックを実行するには、車速が速すぎると判定して、その後の処理をスキップして処理を終了する。所定車輪速Ｎｖｔｈを適切な値の閾値に設定しておくことで、走行中に運転者や同乗者がシフトレバー１１を誤操作して、Ｐレンジに設定した場合であっても、この判定によりパーキングロック機構が誤って作動してしまうのを防止し、パーキングロック機構の破損や走行中の不意なパーキングロック作動による異常な車両挙動の発生を抑制する。

ステップＳ２で車両が略停止状態にあり、パーキングロック可能状態と判定した場合には、ステップＳ３へと移行し、ブレーキ状態を確認する。これは、ブレーキアクチュエータ３１から各後輪ＲＲ、ＲＬへの供給油圧を参照するか、ブレーキキャリパ３内の油圧を参照することで行うとよい。

油圧が所定油圧以下で十分な制動操作状態でないと判定した場合には、ステップＳ４へと移行して、アクチュエータ３１に指令して、各後輪ＲＲ、ＲＬのブレーキキャリパ３への供給油圧を増大させて、制動力を付与する。これにより、パーキングロックを行う前に各後輪ＲＲ、ＲＬの回転を確実に抑止する。これにより、ロック動作中の各後輪ＲＲ、ＲＬの不用意な回転発生を抑制し、車両の向きが変わったり、車両が移動するのを防ぐ。

ステップＳ３で油圧が所定油圧を超えており、十分な制動操作状態にあると判定した場合、および、ステップＳ４でアクチュエータ３１に指示して制動力を付与した場合には、ステップＳ５へと移行して、パーキングロックを作動させる。具体的には、各後輪ＲＲ、ＲＬのパーキングロック機構６に対してアクチュエータ６２を作動させてプランジャ６１の先端の爪を動かし、インホイールモータ２の出力軸２０に設けられたギア６０の歯へとかみ合わせる。

アクチュエータ６２の駆動が完了したら、プランジャ位置検出センサ６３の出力信号から各後輪ＲＲ、ＲＬのロック状態を判定する（ステップＳ６）。左右ともロックが成立している場合には、処理を終了する。一方、片方でもロックが不成立の場合には、ステップＳ７へと移行する。

ステップＳ７では、まず、パーキングロック不成立輪（以下、ＮＧ輪と称する。）のクラッチ機構５に接続を解除するよう指示する。この状態では、ＮＧ輪の車輪自体はブレーキ機構により制動力が付与されているため、回転が抑止された状態にある。そして、クラッチ機構５の接続を解除することで、クラッチ板５ａより上流側、つまり、ギア６０を含むインホイールモータ２の出力軸２０は、回転フリーな状態になる。

クラッチ機構５の接続が解除されたら、ＮＧ輪のインホイールモータ２に対して、微少量の回転を指示する（ステップＳ８）。ロック不成立の場合には、プランジャ６１の先端の爪がギア６０の歯の山に乗り上げた状態にあるが、この状態でインホイールモータ２を駆動することで、プランジャ６１の先端の爪位置にギア６０の歯の谷位置を移動させて、両者の噛み合わせを成立させてロックを行う。

ステップＳ９では、噛み合わせの成否を再判定し、成立していない場合には、ステップＳ８へと戻ることで、確実なロックを行う。成立していると判定した場合には、ステップＳ１０へと移行して、クラッチ機構５に接続を指示する。これにより、車輪はパーキングロック機構６により固定される。

本発明によれば、このように、パーキングロックが不成立の場合には、車輪を固定した状態で、車輪から切り離した駆動軸を回転させて強制的にパーキングロックを成立させた後、車輪と駆動軸とを再接続するため、パーキングロック作動時の車輪の不用意な回転を抑止しつつ、パーキングロックを確実に行うことができる。このため、パーキングロック実行時に車輪が回転することによる不意の車両の移動や向きの変動を確実に防止することができる。

ここでは、４輪の全てに駆動源であるインホイールモータを内蔵し、このうち後輪についてのみパーキングロック機構を設けた形態について説明したが、前輪についてのみ、あるいは、４輪の全てにパーキングロック機構を設けてもよい。また、駆動源はインホイールモータに限られるものではなく、各駆動輪に対応して独立したモータ、あるいは、ガソリンエンジン等の内燃機関や外燃機関を有し、駆動輪とこれらの駆動源を接続する形態であってもよい。そして、駆動輪が前輪のみ、あるいは、後輪のみである場合にも本発明は好適に適用しうる。

ここでは、プランジャ位置検出センサ６３により、プランジャ６１の位置を調べることで、ギア６０とプランジャ６１との噛み合わせの成否を判定したが、レゾルバの位相を管理することで、出力軸２０のギア６０の位相を判定し、プランジャ６１の爪位置にプランジャ６１が合致するか否かを判定し、合致すると判定した場合には、さらに、インホイールモータ２を微少量駆動させてロックの成否を確認してもよい。

ここでは、シフトレバー４１のＰレンジ設定後にＳ２〜Ｓ４の処理を行ったが、車両が略停止状態で、運転者により所望の制動操作状態にある場合のみにシフトレバー４１のＰレンジへの設定を許可するようにしてもよい。この場合、Ｐレンジ設定後、最初にパーキングロック機構６を作動させ、成否判定後、ＮＧ輪の再ロックを行う。

また、ブレーキ装置の強制的な作動は、ＮＧ輪が存在した場合の、クラッチ機構５の解除前から再接続までの間を含めばよいが、上述の実施形態で述べたように、パーキングロック機構６の作動開始からロックの完了までの間、駆動輪を制動力により固定しておくと、車両が不安定になるのを確実に抑制することができ、好ましい。

本発明に係るパーキングロック機構を備えた車両の構成を示す概略図である。 図１のパーキングロック機構６の概略構成図である。 図２のギア６０とプランジャ６１の関係を示す図である。 図１の装置におけるパーキングロック作動時の処理フローである。

符号の説明

１…車両、２…インホイールモータ、３…ブレーキキャリパ、４…ブレーキロータ、５…クラッチ機構、５ａ、５ｂ…クラッチ板、６…パーキングロック機構、７…インバータ、８…ＥＣＵ、９…バッテリ、１１…シフトレバー、２０…出力軸（駆動軸）、２１…アクセルペダル、２２…ストロークセンサ、３１…ブレーキアクチュエータ、３２…ブレーキペダル、３３…マスタシリンダ、４０…入力軸、４１…シフトレバー、４２…ポジションセンサ、６０…ギア、６１…プランジャ、６２…アクチュエータ、６３…プランジャ位置検出センサ、ＦＬ…左前輪、ＦＲ…右前輪、ＲＬ…左後輪、ＲＲ…右後輪。

Claims (3)

1. 少なくとも一対の左右の駆動輪それぞれに独立した駆動機構を有する車両のパーキングロック機構であって、
   各駆動機構と、対応する駆動輪のブレーキロータの間の駆動軸上に配置され、前記駆動機構と前記ブレーキロータとの係合状態を切換可能なクラッチ機構と、
   各駆動軸に対応して設けられ、アクチュエータによって駆動される係合部材と、
   前記クラッチ機構と前記駆動源との間の駆動軸に配置され、パーキングロック時には、前記係合部材に係止されるギヤ部と、
   を備えていることを特徴とする車両のパーキングロック機構。
2. パーキングロック機構作動時の各駆動輪における前記ギヤ部と前記係合部材との係止状態を判定する判定手段と、
   前記判定手段により係止が成立していない駆動輪があると判定された場合には、ブレーキロータへ制動力を付与した状態で対応するクラッチ機構を解除し、前記駆動機構を作動させて該ギヤ部が前記係合部材により係止された後、該クラッチ機構を接続する制御部と、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の車両のパーキングロック機構。
3. 前記制御部は、パーキングロック機構の作動時に、前記ブレーキロータへの制動力付与を指示した後、前記係合部材を駆動して前記ギヤ部の係止を図り、前記判定手段による判定を行うことを特徴とする請求項２記載の車両のパーキングロック機構。

Images