JP5303445B2 - パーキング機構 - Google Patents

Description

本発明はパーキング機構に関するものである。

パーキングギアとパーキングポールを有するパーキング機構を備えた車両においては、運転者がセレクトレバーをＰレンジに操作した場合には、パーキングギアの歯溝にパーキングポールの爪が係合する。これによって自動変速機の出力軸は回転しないようにロックされる。

特許文献１には、坂道でパーキング機構のロックを解除するに際し、車両の駆動輪に対し登り向き駆動力を付与させて、パーキング機構の噛み込みを緩めるためのパーキングアシスト処理を実行する、ものが開示されている。

特開２００８−３０７９９６号公報

しかし、上記の先行技術では、パーキング機構のロックを解除するに際し、車両の傾きを検出するための勾配センサなどが別途必要になり、コスト高の要因となっている。

また、勾配センサで検出した信号を利用しなければパーキング機構の噛み込みを緩めることが出来ないため、配線や制御プログラム等が複雑になる。

また、例えば車両を坂道以外の平坦な駐車場に駐車する際に、車輪止めに車輪が強く当たった状態で、セレクトレバーがＰレンジに操作されると、例えばフットブレーキ解放後に車両が車輪止めから離れる方向へ動き、結果、パーキングポールの爪はパーキングギアに強く噛み込む場合があり、このような場合、車両に傾きが生じないため、上記の発明ではパーキング機構のロックを容易に解除できない。

以上のように、上記先行技術には、パーキング機構のロックを解除する際の噛み込みを緩めるために、勾配センサを別途必要とし、尚且つ坂道以外での噛み込み発生時には、パーキングポールの爪をパーキングギアの歯溝から容易に外すことができないといった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、勾配センサを用いずに、かつ停車中の車両の状態にかかわらず、パーキングポールの爪をパーキングギアから容易に外し、ロックを解除することを目的とする。

本発明のある態様に係るパーキング機構は、車輪へ回転を伝達する出力軸とともに回転するギアに、パーキングポールを係合することで出力軸をロック状態にする自動変速機を備えた車両のパーキング機構において、自動変速機をＰレンジから他のレンジへ変更させるにともなって、出力軸を正逆方向に交互に回転させるようにトルクを与えてギアとパーキングポールとの噛み込みを緩める電動の駆動手段を備える。

本発明によると、出力軸のロックを解除する際に、ギアとパーキングポールとの噛み込みを容易に解除することができる。

本実施形態の自動車の概略構成図である。 本実施形態のパーキング機構の構成図である。 図２中Ａ方向より見た場合のパーキング機構の一部を示す構成図である。 本実施形態のロック解除制御を示すフローチャートである。

本発明の実施形態の構成について図１、２を用いて説明する。図１は本実施形態のパーキング機構を有する車両の概略ブロック図である。図２は本実施形態のパーキング機構１０を出力軸方向から見た場合の構成図である。

本実施形態では、駆動源としてエンジン１と走行用モータ（駆動手段）２とを備えるハイブリッド自動車について説明する。エンジン１または走行用モータ２によって発生した回転は変速機３を介して車軸６に伝達される。さらに、車軸６に伝達された回転は、車輪７に伝達される。

本実施形態のパーキング機構１０は、変速機３内の出力軸４に設けられる。走行用モータ２は、正逆方向に回転可能な電動モータであり、走行用モータ２における回転方向に応じて、出力軸４の回転方向が正方向または逆方向に切り替わる。なお、正方向は車両を前進させる方向であり、逆方向は車両を後進させる方向である。コントロールユニット５からの信号に基づいて、走行用モータ２における回転方向が切り替えられ、また走行用モータ２で発生するトルクが制御される。

次に本実施形態のパーキング機構１０について図２、図３を用いて説明する。図３は図２中Ａ方向より見た場合のパーキング機構１０の一部を示す構成図である。

パーキング機構１０は、パーキングギア（ギア）１１と、パーキングポール１２と、パーキングロッド１３と、サポート部材１４と、ソレノイド（作動手段）１５とを備える。

パーキングギア１１は、出力軸４と同軸上であり、出力軸４の外周に固定され、出力軸４と共に回転または停止する。パーキングギア１１は全周にわたって歯溝１１ａを有している。

パーキングポール１２は、出力軸４から離間した位置において出力軸４と略平行に延びる支持軸１６に揺動可能に支持されており、支持軸１６の外周にはリターンスプリング１７が巻かれている。リターンスプリング１７は、圧縮された状態で、一端を変速機ケース２０に係止されるとともに、他端をパーキングポール１２の縁部に係止されており、パーキングポール１２を解除方向（図２において時計回り方向）に付勢している。

パーキングポール１２の先端にはパーキングギア１１に向けて延びる略矩形の係止爪１８が形成されている。パーキングポール１２がリターンスプリング１７の付勢力に抗して係合方向（図２において反時計回り方向）に揺動し、この係止爪１８がパーキングギア１１の歯溝１１ａに係合すると、パーキングギア１１が機械的にロックされ、出力軸４も機械的にロック（パーキングロック）される。また、パーキングポール１２は、支持軸１６に対して係止爪１８を設けた先端とは反対側の先端にパーキングロッド１３と当接する当接部１９を備える。

パーキングロッド１３は、パーキングポール１２側の端部にウエッジ２１を備える。ウエッジ２１は、パーキングロッド１３の先端となるにつれて径が小さくなる。パーキングロッド１３のウエッジ２１は、サポート部材１４によって下方側から支持されている。また、パーキングロッド１３は、パーキングポール１２側とは反対側でディテントプレート２５に係合する係合部２２を備える。また、パーキングロッド１３は、パーキングポール１２側とは反対側でソレノイド１５の可動鉄心に連結する。パーキングロッド１３は、ソレノイド１５の可動鉄心の動きに合わせて前後進する。なお、本実施形態においてはパーキングロッド１３がパーキングポール１２側へ移動することを前進とし、パーキングロッド１３がソレノイド１５側へ移動することを後退とする。

サポート部材１４は、ボルト２６により変速機ケース２０に固定されている。サポート部材１４は、ウエッジ２１を支持する支持部として第１支持部３０と、第１支持部３０よりもパーキングポール１２の当接部１９側へ突出する第２支持部３１とを備える。セレクトレバーがＰレンジ以外、例えばＲレンジである場合には、ウエッジ２１は第１支持部３０によって支持される。一方、セレクトレバーがＰレンジである場合には、パーキングロッド１３が前進することで、ウエッジ２１は第１支持部３０から第２支持部３１へ移動し、第２支持部３１によって支持される。

ソレノイド１５は、電磁コイルを有するコイル部と、可動鉄心とを備える。コイル部は、変速機ケース２０に固定されており、電磁コイルに流れる電流が制御されることで可動鉄心を前後進させる。可動鉄心はパーキングロッド１３に連結している。セレクトレバーの操作に応じて電磁コイルに流れる電流が制御されることで、可動鉄心およびパーキングロッド１３が前後進する。

ディテントプレート２５は、パーキングロッド１３の係合部２２に係合し、セレクトレバーの操作に応じて、軸３７を中心に回動する。ディテントプレート２５の外縁には、セレクトレバーの位置に応じた谷部３８が複数設けられている。谷部３８にディテントスプリング３９によって付勢された保持ピン４０が嵌ることで、ディテントプレート２５がセレクトレバーの位置に対応する角度位置に保持される。

コントロールユニット５は、セレクトレバーの操作に応じたインヒビタスイッチからの信号に基づいて、ソレノイド１５に流れる電流を制御する。また、コントロールユニット５は走行用モータ２に印加される電圧を制御する。また、コントロールユニット５はエンジン１の出力、および変速機３における変速を制御する。コントロールユニット５はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成される。ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵによって読み出すことで、上記する制御などが実行される。

次にパーキング機構１０の動作について説明する。

セレクトレバーがＰレンジに操作された場合には、ソレノイド１５に流れる電流が制御されてパーキングロッド１３が前進し、ウエッジ２１が第１支持部３０から第２支持部３１へ移動する。これによってウエッジ２１がパーキングポール１２の当接部１９に接触し、ウエッジ２１はパーキングポール１２の当接部１９側を押し上げる。パーキングポール１２はリターンスプリング１７の付勢力に抗して支持軸１６を中心に揺動し、係止爪１８がパーキングギア１１の歯溝１１ａに係合する。これによってパーキングギア１１および出力軸４はロックされる。

セレクトレバーがＰレンジから他のレンジへ操作された場合には、ソレノイド１５に流れる電流が制御されてパーキングロッド１３が後退し、ウエッジ２１が第２支持部３１から第１支持部３０へ移動する。リターンスプリング１７の付勢力によってパーキングポール１２は支持軸１６を中心に揺動し、係止爪１８がパーキングギア１１から外れる。これによってパーキングギア１１および出力軸４はロック解除されてアンロック状態となり、回転可能となる。

しかし、係止爪１８がパーキングギア１１に強く噛み込んでいる場合、例えば坂道に車両が停車している場合には、当接部１９と第２支持部３１とによってウエッジ２１を挟み込む力が大きくなり、ウエッジ２１を抜くことができず、パーキング機構１０によるロックを解除することができないおそれがある。そこで、本実施形態では、以下で説明するロック解除制御を行う。

パーキング機構１０のロック解除制御について図４のフローチャートを用いて説明する。ここではセレクトレバーがＰレンジとなっており、パーキングギア１１がロックされているものとする。

ステップＳ１では、パーキング機構１０のロック解除要求があるかどうか判定する。ここでは、セレクトレバーがＰレンジ以外のレンジに操作されたかどうかをインヒビタスイッチからの信号に基づいて判定する。そして、セレクトレバーがＰレンジ以外のレンジに操作され、パーキング機構１０のロック解除要求がある場合には、ステップＳ２へ進む。一方、セレクトレバーがＰレンジであり、パーキング機構１０のロック解除要求がない場合には、本制御を終了する。

ステップＳ２では、パーキングロッド１３を後退させてウエッジ２１が当接部１９とサポート部材１４の第２支持部３１との間から抜けるように、ソレノイド１５に流れる電流を制御し、パーキングロッド１３の後退指示を開始する。これにより、パーキングロッド１３はソレノイド１５によって後退方向へ力が働く。

ステップＳ３では、通過カウンタｎを「１」に設定する。

ステップＳ４では、パーキング機構１０のロック解除が完了したかどうか判定する。ここでは、ソレノイド１５の可動鉄心が所定の後退位置となったかどうか判定する。そして、パーキング機構１０のロック解除処理が完了した場合、つまりウエッジ２１が抜けてパーキングポール１２の係止爪１８がパーキングギア１１から外れ、ウエッジ２１が第１支持部３０まで移動し、ソレノイド１５の可動鉄心が所定の後退位置となっている場合にはステップＳ１０へ進む。一方、パーキング機構１０のロック解除処理が完了していない場合、つまりウエッジ２１が抜けず、パーキングポール１２の係止爪１８がパーキングギア１１から外れておらず、ソレノイド１５の可動鉄心が所定の後退位置となっていない場合にはステップＳ５へ進む。なお、ロック解除処理の完了を判定する方法はこれに限られることはない。

ステップＳ５では、走行用モータ２で発生させる駆動トルクＴを設定する。駆動トルクＴは、所定のトルクＴ１に通過カウンタｎの値を掛けた値（Ｔ１×ｎ）に設定される。つまり、本制御を開始し、ステップＳ４においてソレノイド１５への電流を制御し、パーキングロッド１３を後退させようとした場合には、走行用モータ２で発生させる駆動トルクＴをまずＴ１に設定する。そして、以下で説明するパーキング機構１０の解除処理によってもウエッジ２１が当接部１９とサポート部材１４の第２支持部３１との間から抜けない場合には、通過カウンタｎの値に応じて、駆動トルクＴが増加するように設定する。走行用モータ２で発生する駆動トルクＴを大きくすることで、噛み込み力が大きい場合でもパーキング機構１０のロックを容易に解除することができる。

ステップＳ６では、ステップＳ５によって設定した駆動トルクＴが予め設定された上限値Ｔｌｉｍ以下であるかどうか判定する。そして、駆動トルクＴが上限値Ｔｌｉｍ以下である場合にはステップＳ７へ進む。一方、駆動トルクＴが上限値Ｔｌｉｍよりも大きい場合にはステップＳ９へ進む。上限値Ｔｌｉｍは、パーキング機構１０が故障しない値であり、予め設定される値である。

ステップＳ７ではステップＳ５によって設定した駆動トルクＴを走行用モータ２で発生させ、かつ走行用モータ２を制御して出力軸４（パーキングギア１１）を正逆方向にそれぞれ所定回転量回転させる。出力軸４が正方向と逆方向に交互に回転することで、パーキングポール１２の係止爪１８がパーキングギア１１に強く噛み込んでいる場合には、噛み込んでいる方向とは逆方向にもパーキングギア１１が回転することとなる。この時ウエッジ２１には、ソレノイド１５によってパーキングロッド１３の後退方向に力がかかっている。そのため、係止爪１８とパーキングギア１１が噛み込んでいる方向とは逆方向にパーキングギア１１が回転することで、ウエッジ２１が当接部１９とサポート部材１４の第２支持部３１との間から抜け易くなる。

本制御では、走行用モータ２によってパーキングギア１１を正逆方向に回転させることで、係止爪１８とパーキングギア１１との噛み込み方向にかかわらず、ウエッジ２１を抜き易くすることができる。なお、出力軸４の正逆方向の回転はそれぞれ複数回行ってもよい。

本制御では、走行用モータ２によってパーキングギア１１を正逆方向に回転させるので、パーキングポール１２の係止爪１８がパーキングギア１１に噛み込んでいる方向にも力がかかる場合がある。そのため、パーキング機構１０が故障しないように上限値Ｔｌｉｍを設け、ステップＳ６において、走行用モータ２で発生する駆動トルクＴが上限値Ｔｌｉｍよりも大きくならないようにしている。これにより、パーキング機構１０が故障することを防止する。

ステップＳ８では、現在の通過カウンタｎに「１」を加算し、通過カウンタを更新し、ステップＳ４へ戻り上記制御を繰り返す。

これにより、次回のステップＳ４でロック解除処理が完了していないと判定されると、上限値Ｔｌｉｍの範囲内で駆動トルクＴを大きくして、パーキングギア１１を正逆方向に回転させてパーキング機構１０のロック解除を行う。

ステップＳ６において駆動トルクＴが上限値よりも大きいと判定されると、ステップＳ９において警告灯を点灯させるなどの警告表示を行う。

ステップＳ１０では、走行用モータ２による出力軸４の正逆方向への回転を終了する。

ステップＳ１１では、ソレノイド１５への電流制御を終了し、パーキングロッド１３の後退指示を終了する。

これら制御の仕方は一例に過ぎず、例えば応答性を優先する場合は、駆動トルクの段階制御を止めても良い。

本実施形態では、ハイブリッド自動車を例として説明したが、これに限られることはなく、電動自動車、エンジン自動車などに適用しても良い。

また、本実施形態では、従来の自動変速機を例として説明したが、これに限られることはなく、シフトバイワイヤ（ＳＢＷ）方式の変速機や、単なる減速機などに適用しても良い。

本発明の実施形態の効果について説明する。

自動変速機をＰレンジから他のレンジへ変更させるにともなって、係止爪１８がパーキングギア１１に強く噛み込んでいる場合でも、走行用モータ２によって出力軸４を正逆方向に回転させることで、噛み込みを緩和できる。これによって、例えば坂道に車両が停車している場合でも、勾配センサなどを用いずにパーキング機構１０のロックを容易に解除することができる。また、例えば坂道以外の平坦路で係止爪１８がパーキングギア１１に強く噛み込んでいる場合でも、パーキング機構１０のロックを容易に解除することができる（請求項１に対応）。

走行用モータ２によって出力軸４を正逆方向に回転させながらソレノイド１５によってパーキングロッド１３を作動させることで、パーキングギア１１と係止爪１８との噛み込み方向にかかわらず、容易にウエッジ２１を抜くことができる。そのため、例えばモータによってディテントプレート２５を回転させて、パーキングロッド１３に大きな力をかけてなくてもウエッジ２１を抜くことができ、コストを削減することができる。また、ソレノイド１５を用いることで、例えば変速機ケース２０内にソレノイド１５を配置することが可能となり、装置を小型にすることができる（請求項２、３に対応）。

ハイブリッド車両に搭載された走行用モータ２によって出力軸４を正逆方向に回転させるので、係止爪１８がパーキングギア１１に強く噛み込んでいる場合でも、他のモータを用いずにパーキング機構１０のロックを容易に解除することができる（請求項４、５に対応）。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

２ 走行用モータ（駆動手段）
４ 出力軸
５ コントロールユニット
１０ パーキング機構
１１ パーキングギア（ギア）
１２ パーキングポール
１３ パーキングロッド
１５ ソレノイド（作動手段）
２１ ウエッジ

Claims (5)

1. 車輪へ回転を伝達する出力軸とともに回転するギアに、パーキングポールを係合することで前記出力軸をロック状態にする自動変速機を備えた車両のパーキング機構において、
   前記自動変速機をＰレンジから他のレンジへ変更させるにともなって、前記出力軸を正逆方向に交互に回転させるようにトルクを与えて前記ギアと前記パーキングポールとの噛み込みを緩める電動の駆動手段を備えている、
   ことを特徴とする車両のパーキング機構。
2. 前記パーキングポールは係止爪を有し、
   前記パーキング機構は、
   前記パーキングポールを作動させて前記係止爪を前記ギアに対して係脱させるパーキングロッドと、
   前記パーキングロッドを作動させる作動手段とを備えている、ことを特徴とする請求項１記載の車両のパーキング機構。
3. 前記作動手段は、ソレノイドであることを特徴とする請求項２に記載の車両のパーキング機構。
4. 前記駆動手段は、電動モータであることを特徴とする請求項１に記載の車両のパーキング機構。
5. 前記車両は車両駆動用電動モータを備えたハイブリッド車であり、前記駆動手段は前記車両駆動用電動モータであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の車両のパーキング機構。

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