JP2016089978A - パーキングロック機構 - Google Patents

Abstract

【課題】シフトバイワイヤ式のパーキングロック機構において、電源の失陥などの障害発生時においてもパーキングロックの動作を確実かつ適切に行えるようにする。【解決手段】車両（５０）の駆動輪（Ｗ）に駆動力を伝達する回転軸（５４Ａ）上に設けたパーキングギア（２４）と、パーキングギア（２４）に対して噛合う噛合状態（Ｐ）とパーキングギア（２４）から離間する非噛合状態（ｎｏｔＰ）とをとり得る噛合部材（２６）と、噛合部材（２６）を噛合状態（Ｐ）となる側に付勢する付勢部材（２７）と、噛合部材（２６）を操作するために進退移動するアクチュエータ部（４０）と、アクチュエータ部（４０）を通電制御により制御する制御部（５１）と、を有し、制御部（５１）は、アクチュエータ部（４０）に通電することにより、噛合部材（２６）を非噛合状態（ｎｏｔＰ）とする。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の停止時に駆動輪の回転をロックするパーキングロック機構に関し、詳細には、シフトレバーなど操作子の操作信号をパーキングロック用の駆動機構に対して電気的に伝達するように構成したいわゆるバイワイヤ式のパーキングロック機構に関する。

従来、乗用車等の車両を停止させた後に駆動輪の回転をロックすることで、坂道での停車時における後退など車両の不用意な移動を防止するためのパーキングロック機構がある。一般的なパーキングロック機構は、機械的な構造により駆動輪を固定するものである。すなわち、このパーキングロック機構は、車両の停止中に運転者がシフトレバーをパーキングレンジ（Ｐレンジ）に操作すると、シフトレバーと機械的に連動するパーキングポールが駆動輪に繋がる回転軸上のパーキングギアに噛み合うことで駆動輪をロックする機構である。

一方、近年は、パーキングポールを駆動する手段に対してシフトレバーの操作信号を電気的に伝達するように構成したいわゆるバイワイヤ（シフトバイワイヤ）式のパーキングロック機構がある。このバイワイヤ式のパーキングロック機構では、シフトレバーのレンジ（ポジション）を電気信号として検出し、検出した電気信号を信号線（ワイヤ）によって制御部に伝達し、制御部がパーキングポールを駆動するモータ等の駆動手段を制御することでパーキングロックを行う。特許文献１に記載のパーキングロック機構では、運転者がパーキングレンジを選択すると、制御部は、パーキング解除側に付勢されていたパーキングポールをパーキングロック側に付勢する指示を出す。

また、パーキングレンジのない変速機に適用するシフトバイワイヤ式のパーキングロック機構として、特許文献２に記載のパーキングロック機構がある。このパーキングロック機構は、油圧で動作するパーキングポールを有する構成で、車速が０に近づくと、制御部が油室に所定油圧を供給する指示を出す。すると、パーキング解除側に付勢されていたパーキングポールがパーキングロック側に付勢される。これにより、坂道等での車両の後退を防止している。

特許５１２０３３２号公報 特開２０１０−１０１４６０号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２のようなバイワイヤ式のパーキングロック機構では、何らかの不測の障害により、万一、電気回路の不具合やバッテリ上がりなどによる電気的な失陥が生じた場合、パーキングポールに上述の所定の動作を行わせることができず、パーキングギアをロック状態にすることができなくなるおそれがある。このため、万一の電気的な失陥などの障害発生時においても、車両の駆動輪を確実にロックすることができる構造を備えたパーキングロック機構が必要であった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バイワイヤ式のパーキングロック機構において、電気回路の不具合や電源の失陥などの不具合が発生した場合においてもパーキングロックの動作を確実かつ適切に行うことができるパーキングロック機構を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかるパーキングロック機構（１）は、車両（５０）の駆動輪（Ｗ）に駆動力を伝達する回転軸（５４Ａ）上に設けたパーキングギア（２４）と、前記パーキングギア（２４）に対して噛合う噛合状態（Ｐ）と前記パーキングギア（２４）から離間する非噛合状態（ｎｏｔＰ）とをとり得る噛合部材（２６）と、前記噛合部材（２６）を前記噛合状態（Ｐ）となる側に付勢する付勢部材（２７）と、前記噛合部材（２６）を操作するために進退移動するアクチュエータ部（４０）と、前記アクチュエータ部（４０）を通電制御により制御する制御部（５１）と、を有し、前記制御部（５１）は、前記アクチュエータ部（４０）に通電することにより、前記噛合部材（２６）を前記非噛合状態（ｎｏｔＰ）とする。

本発明にかかるパーキングロック機構（１）によれば、噛合部材（２６）を噛合状態（Ｐ）となる側に付勢する付勢部材（２７）を具備したことで、アクチュエータ部（４０）を制御しない場合には、噛合部材（２６）が非噛合状態（ｎｏｔＰ）となる。すなわち、バイワイヤ式のパーキングロック機構において、電気回路の故障や電源の失陥などの不具合が発生してアクチュエータ部（４０）が正常に働かない場合に、付勢部材（２７）が噛合部材（２６）を噛合状態（Ｐ）とするため、車両（５０）をパーキングロック状態にすることができる。よって、電気回路の不具合や電源の失陥などの不具合が発生した場合においても、パーキングロックの動作を確実かつ適切に行うことができる。

また、上記構成のパーキングロック機構（１）において、回転軸（５４Ａ）の回転数を判断する回転数判断手段（７０）を備え、制御部（５１）は、回転数判断手段（７０）で判断した回転数が所定以上である場合に、噛合部材（２６）を非噛合状態（ｎｏｔＰ）となるように制御してもよい。これによれば、駆動輪（Ｗ）に駆動力を伝達する回転軸（５４Ａ）の回転数が所定以上であって車両（５０）が走行していると判断される状態のときには、制御部（５１）がアクチュエータ部（４０）に通電することでパーキングロックの解除状態を維持することが可能となる。したがって、車両（５０）の走行時にパーキングロック状態となることを確実に回避できる。また、運転者が車両の走行時にパーキングの指示を誤って行った場合であっても、パーキングロック状態となることを防止することができる。

また、上記構成のパーキングロック機構（１）において、アクチュエータ部（４０）は、ソレノイドコイル部（４１）と該ソレノイドコイル部（４１）への通電により噛合部材（２６）を押圧するロッド（４２）とを有する構成としてもよい。このように、電磁的に駆動するソレノイドコイル部（４１）によって動力をロッド（４２）に伝達する構成であれば、電源失陥時にはソレノイドコイル部（４１）は作動せず、このためロッド（４２）も作動しないことになる。すると、付勢部材（２７）の作用により噛合部材（２６）は噛合状態（Ｐ）を維持することとなるため、車両（５０）をパーキングロック状態にすることができる。よって、電気回路の不具合や電源の失陥などの不具合が発生した場合においても、パーキングロックの動作を確実かつ適切に行うことができる。

また、上記構成のパーキングロック機構（１）は、原動機（５２）の出力軸（５２Ａ）の回転により発電する第一発電機（５３）及び第二発電機（６１）を車両（５０）に搭載し、前記車両（５０）に搭載した蓄電池（８１）には前記第一発電機（５３）によって発電された電気が供給され、前記制御部（５１）には前記第二発電機（６１）によって発電された電気が供給されることとしてもよい。アクチュエータ部（４０）を動作させるために必要な電力は、原動機（５２）の出力軸（５２Ａ）がアイドル回転をする程度で足りる。このため、第二発電機（６１）を第一発電機（５３）から独立したものとしてアクチュエータ部（４０）を駆動するための専用の発電機とすれば、出力軸（５２Ａ）がアイドル回転をしている間は、アクチュエータ部（４０）が動作し、噛合部材（２６）を非噛合状態（ｎｏｔＰ）とすることができる。一方、出力軸（５２Ａ）が止まると、第二発電機（６１）からアクチュエータ部（４０）への通電がなくなることで噛合部材（２６）が噛合状態（Ｐ）となる。このように、アクチュエータ部（４０）を駆動するための第二発電機（６１）を備えたことで、原動機（５２）の停止時に確実にパーキングロックを行うことができる。また、第一発電機（５３）と第二発電機（６１）の両方を備えたことで、これらを併用してアクチュエータ部（４０）を駆動することができる。したがって、原動機（５２）の停止時にパーキングロックが行われるようにしながらも、走行中アイドルストップ時などパーキングロックを行うべきではない状況では、アクチュエータ部（４０）への通電を維持することで噛合部材（２６）が噛合状態（Ｐ）となることを回避できる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかるパーキングロック機構によれば、バイワイヤ式のパーキングロック機構において、電気回路の不具合や電源の失陥などの不具合が発生した場合においてもパーキングロックの動作を確実かつ適切に行うことができる。

本発明の一実施形態にかかるパーキングロック機構を備えた車両の全体概念図である。 パーキングロック機構の構成及び動作を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかるパーキングロック機構１を備えた車両５０の全体概念図である。本実施形態の車両５０は、図１に示すように、駆動源としてのエンジン（原動機）５２を備えた自動車の車両である。エンジン５２の出力軸５２Ａ上には、変速機（トランスミッション）５４が設置されている。変速機５４の出力軸（回転軸）５４Ａ上には、ディファレンシャル機構５５が設けられている。ディファレンシャル機構５５には、左右の車軸５６（５６Ｒ，５６Ｌ）を介して左右の駆動輪Ｗ（ＷＲ，ＷＬ）が接続されている。この構成により、エンジン５２の回転駆動力は、変速機５４、ディファレンシャル機構５５および車軸５６を介して左右の駆動輪Ｗに伝達される。

図１に示すように、本実施形態のパーキングロック機構１は、変速機５４の出力軸５４Ａ上に配設される。この出力軸５４Ａは、駆動輪Ｗに駆動力を伝達する回転軸の一つである。ここで、パーキングロック機構１は、駆動輪Ｗの回転をロックすることができる位置であり、かつ過度のトルクのかからない位置であれば、上記以外の位置に配設することも可能である。したがって、例えば車軸５６など、駆動輪Ｗに駆動力を伝達する他の回転軸上に配設することも可能である。

車両５０は、エンジン５２、変速機５４、パーキングロック機構１などを制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である制御部５１を備える。制御部５１は、１つのユニットとして構成されるだけでなく、例えば、エンジン５２を制御するためのエンジンＥＣＵや変速機５４を制御するためのＡＴ−ＥＣＵなど複数のＥＣＵから構成されてもよい。

図１に示すように、制御部５１には、運転者によるシフトレバー（操作子）６０の操作に基づく変速信号（変速指令）が入力される。この変速指令に基づいて制御部５１が不図示の電磁バルブの駆動を制御することで、変速機５４による変速動作を制御する。また、変速指令に基づいて制御部５１が後述するアクチュエータ部４０への通電を制御することで、パーキングロック機構１によるパーキングロックの動作を制御する。すなわち、本実施形態の変速機５４及びパーキングロック機構１は、車両５０の運転者によるシフトレバー６０の操作による指令を電気信号として検出し、検出した電気信号に基づいて制御部５１が変速機５４及びパーキングロック機構１の制御を行ういわゆるバイワイヤ（シフトバイワイヤ）式である。

次に、図２を用いてパーキングロック機構１の詳細な構成を説明する。図２は、パーキングロック機構１の構成及び動作を説明するための図である。なお、以下の説明では、上下、左右、水平方向というときは、図２に示す状態での上下、左右、水平方向を指すものとする。

パーキングロック機構１は、変速機５４の出力軸５４Ａ上のパーキングギア２４に噛合するパーキングアーム２６（噛合部材）を備える。パーキングアーム２６は、パーキングギア２４に噛合可能な噛合部２６Ａと、噛合部２６Ａと一体的に設けられたアーム部２６Ｂとを具備する。パーキングアーム２６は、回動軸２６Ｘを中心に回動する。回動軸２６Ｘには、金属など弾性を有する線材を巻き回してなるコイルバネ（付勢部材）２７が設置されている。コイルバネ２７は、噛合部２６Ａがパーキングギア２４に噛合うように、パーキングアーム２６を図２中反時計回りに付勢する。

パーキングアーム２６のアーム部２６Ｂの長手方向の側部（図２の上部）には、アクチュエータ部４０が配置される。アクチュエータ部４０は、コイル部（ソレノイドコイル部）４１と、コイル部４１への通電切替によりパーキングアーム２６に対して進退移動するロッド４２とを有する。ロッド４２は、コイル部４１の通電時にパーキングアーム２６のアーム部２６Ｂに向かって突出し、該アーム部２６Ｂを押圧操作することでパーキングアーム２６を非噛合状態（ｎｏｔＰ）とする。すなわち、本実施形態では、コイル部４１の通電時にロッド４２がアーム部２６Ｂを押し下げ、パーキングアーム２６を図２中時計回りに回動させることで、噛合部２６Ａをパーキングギア２４から離間させる。

アクチュエータ部４０は、制御部５１によって通電制御される。制御部５１は、アクチュエータ部４０を制御するための構成として、演算部５１Ａと、該演算部５１Ａの指令に応じてコイル部４１の通電を制御するドライバ回路５１Ｂとを備えている。また、本実施形態では、図１に示すように、エンジン５２の出力軸５２Ａの回転により発電する発電機として、２つの発電機（第一発電機５３、第二発電機６１）が搭載される。

第一発電機５３によって発電された電気は、車両５０に搭載した蓄電池（１２Ｖバッテリ）８１に供給される。ここで、蓄電池８１は、車両５０に搭載した電気負荷（車載補機）８２を駆動するための電力を貯めるバッテリである。また、第二発電機６１によって発電された電気は、制御部５１（ドライバ回路５１Ｂ）に供給され、そこからアクチュエータ部４０に供給される。第二発電機６１は、アクチュエータ部４０のみを駆動するに足りる電気を発電すればよいため、第二発電機６１の発電量は、第一発電機５３の発電量よりも少なくてよい。このように構成することで、第二発電機６１の小型化を図ることができる。

既述のように、本実施形態のパーキングアーム２６は、アクチュエータ部４０のロッド４２がアーム部２６Ｂを押圧することによって、図２中時計回りに回動する。なお、パーキングアーム２６の回動方向や、アクチュエータ部４０のロッド４２の押圧方向はこれに限るものではなく、アクチュエータ部４０のロッド４２がパーキングアーム２６に作用した時にパーキングロックを解除する構成であれば、他の方向に動作してもよい。

上述の構成により、本実施形態では、制御部５１による制御でロッド４２がアーム部２６Ｂを押圧すると、パーキングアーム２６が図２中時計回りに回動し、パーキングアーム２６は、噛合部２６Ａのパーキングギア２４に対する噛合が解除される非噛合状態（ｎｏｔＰ）となる。一方、制御部５１が、ロッド４２によるアーム部２６Ｂの押圧を解除する制御をすると、コイルバネ２７の付勢力によりパーキングアーム２６が図２中反時計回りに回動し、パーキングアーム２６は、噛合部２６Ａがパーキングギア２４に噛合する噛合状態Ｐとなる。

また、本実施形態では、制御部５１のドライバ回路５１Ｂ及びアクチュエータ部４０のコイル部４１には、第二発電機６１からの電気が供給される。ここで、上述のように、第二発電機６１はエンジン５２の出力軸５２Ａの回転により発電を行う。したがって、アクチュエータ部４０によりパーキングアーム２６を非噛合状態（ｎｏｔＰ）とする動作は、原則として、エンジン５２の出力軸５２Ａが回転しているときにのみ行われる。ただし、電源失陥時ではない通常状態における停車時のアイドルストップ時など、エンジン５２が停止して出力軸５２Ａの回転はないものの、パーキングロック状態にしたくない場合がある。この場合にパーキングアーム２６を非噛合状態（ｎｏｔＰ）にするために、制御部５１の演算部５１Ａが、ドライバ回路５１Ｂに対して通電を指示する構成としてもよい。この場合に必要な電力は、車両５０に搭載した蓄電池（１２Ｖバッテリ）８１等から供給される。出力軸５２Ａの回転がなく、第二発電機６１による発電がなされないため、他の電力供給手段が必要だからである。

なお、本実施形態の車両５０では、上記構成に加えて、変速機５４の出力軸５４Ａの回転数を検出する回転数センサ（回転数判断手段）７０を備え、制御部５１の演算部５１Ａは、この回転数センサ７０で検出したエンジン５２の出力軸５２Ａの回転数が所定以上である場合にドライバ回路５１Ｂによるコイル部４１の通電を許可することで、パーキングアーム２６を非噛合状態（ｎｏｔＰ）となるように制御してもよい。これによれば、アイドルストップ状態などエンジン５２が停止している状態のほか、エンジン５２が停止していない状態でも車速が所定以上である場合にはパーキングアーム２６を非噛合状態（ｎｏｔＰ）とすることができる。なお、図示は省略するが、上記の回転数センサ７０に代えて、車軸５６の回転数を検出する他の回転数センサを用いてもよいし、車速を検出する車速センサを用いてもよい。さらには、出力軸５４Ａや車軸５６の回転数あるいは車速を演算により算出する手段などを用いてもよい。

以上の構成により、本実施形態のパーキングロック機構１によれば、パーキングアーム２６を噛合状態Ｐとなる側に付勢するコイルバネ２７を具備したことで、アクチュエータ部４０に通電しない場合には、パーキングアーム２６が非噛合状態（ｎｏｔＰ）となる。すなわち、バイワイヤ式のパーキングロック機構において、電気回路の故障や電源の失陥などの不具合が発生してアクチュエータ部４０が正常に働かない場合に、コイルバネ２７がパーキングアーム２６を噛合状態Ｐとするため、車両５０をパーキングロック状態にすることができる。よって、電気回路の不具合や電源の失陥などの不具合が発生した場合においても、パーキングロックの動作を確実かつ適切に行うことができる。

また、本実施形態のパーキングロック機構１において、出力軸５４Ａの回転数を判断する回転数センサ７０を備え、制御部５１は、回転数センサ７０で判断した回転数が所定以上である場合に、パーキングアーム２６を非噛合状態（ｎｏｔＰ）となるように制御してもよい。これによれば、エンジン５２が停止して該エンジン５２の出力軸５２Ａが回転していない状態であっても、駆動輪Ｗに駆動力を伝達する出力軸５４Ａの回転数が所定以上であって車両５０が走行していると判断される状態のときには、制御部５１がアクチュエータ部４０に通電することでパーキングロックを解除することが可能となる。したがって、車両５０の走行時にパーキングロック状態となることを確実に回避できる。また、運転者が車両の走行時にパーキングの指示を誤って行った場合であっても、パーキングロック状態となることを防止することができる。

また、上記構成のパーキングロック機構１では、アクチュエータ部４０は、コイル部４１と該コイル部４１への通電によりパーキングアーム２６を押圧するロッド４２とを有する構成としている。このように、電磁的に駆動するコイル部４１によって動力をロッド４２に伝達する構成であれば、電源失陥時にはコイル部４１は作動せず、このためロッド４２も作動しないことになる。すると、コイルバネ２７の作用によりパーキングアーム２６は噛合状態Ｐを維持することとなるため、車両５０をパーキングロック状態にすることができる。よって、電気回路の不具合や電源の失陥などの不具合が発生した場合においても、パーキングロックの動作を確実かつ適切に行うことができる。

また、上記構成のパーキングロック機構１によれば、エンジン５２の出力軸５２Ａの回転により発電する第一発電機５３及び第二発電機６１を車両５０に搭載し、車両５０に搭載した蓄電池８１には第一発電機５３によって発電された電気が供給され、制御部５１には第二発電機６１によって発電された電気が供給されることとした。アクチュエータ部４０を動作させるために必要な電力は、エンジン５２の出力軸５２Ａがアイドル回転をする程度で足りる。このため、第二発電機６１を、第一発電機５３から独立したものとし、制御部５１を駆動する専用の発電機とすれば、出力軸５２Ａがアイドル回転をしている間は、アクチュエータ部４０が動作し、パーキングアーム２６を非噛合状態（ｎｏｔＰ）とすることができる。一方、出力軸５２Ａが止まると、第二発電機６１から制御部５１への通電がなくなるために、自然とパーキングアーム２６が噛合状態Ｐとなる。これにより、パーキングロックの動作を確実かつ適切に行うことができる。

また、このように、アクチュエータ部４０を駆動するための第二発電機６１を備えたことで、エンジン５２の停止時に確実にパーキングロックを行うことができる。また、第一発電機５３と第二発電機６１の両方を備えたことで、これらを併用してアクチュエータ部４０を駆動することができる。したがって、エンジン５２の停止時にパーキングロックが行われるようにしながらも、走行中アイドルストップ時などパーキングロックを行うべきではない状況では、アクチュエータ部４０への通電を維持することでパーキングアーム２６が噛合状態Ｐとなることを回避できる。

なお、上記パーキングロック機構１において、万一、アクチュエータ部４０のコイル部４１がオンのまま固着する故障が生じた場合でも、車両を安全な状態で固定することができるようにするための対策として、パーキングロック機構以外の他の安全手段を車両５０に配設するとよい。このための具体的な対策として、例えば、パーキングブレーキ等を作動させるための操作を運転者に促すための表示をする表示部等を配設するとよい。これにより、車両の確実な固定が可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１…パーキングロック機構
２４…パーキングギア
２６…パーキングアーム
２６Ａ…噛合部
２６Ｂ…アーム部
２６Ｘ…回動軸
２７…コイルバネ（付勢手段）
４０…アクチュエータ部
４１…コイル部
４２…ロッド
５０…車両
５１…制御部
５１Ａ…演算部
５１Ｂ…ドライバ回路
５２…エンジン（原動機）
５２Ａ…出力軸
５３…第一発電機
５４…変速機
５４Ａ…出力軸（回転軸）
５５…ディファレンシャル機構
５６…車軸
６０…シフトレバー（操作子）
６１…第二発電機
７０…回転数センサ（回転数判断手段）
８１…蓄電池
８２…電気負荷
Ｐ…噛合状態
Ｗ…駆動輪

Claims (4)

1. 車両の駆動輪に駆動力を伝達する回転軸上に設けたパーキングギアと、
   前記パーキングギアに対して噛合う噛合状態と前記パーキングギアから離間する非噛合状態とをとり得る噛合部材と、
   前記噛合部材を前記噛合状態となる側に付勢する付勢部材と、
   前記噛合部材を操作するために進退移動するアクチュエータ部と、
   前記アクチュエータ部を通電制御により制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記アクチュエータ部に通電することにより、前記噛合部材を前記非噛合状態とする
   ことを特徴とするパーキングロック機構。
2. 前記回転軸の回転数を判断する回転数判断手段を備え、
   前記制御部は、前記回転数判断手段で判断した回転数が所定以上である場合に、前記噛合部材を前記非噛合状態を維持するように制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパーキングロック機構。
3. 前記アクチュエータ部は、ソレノイドコイル部と該ソレノイドコイル部への通電により前記噛合部材を押圧するロッドとを有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のパーキングロック機構。
4. 前記車両に搭載された原動機及び蓄電池と、
   前記原動機の出力軸の回転により発電する第一発電機及び第二発電機と、を備え、
   前記蓄電池には前記第一発電機によって発電された電気が供給され、
   前記アクチュエータ部には前記第二発電機によって発電された電気が供給される
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパーキングロック機構。

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