JP2013233894A - 車両の並進移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネに優れた車両の並進移動装置を提供する。
【解決手段】車輪３ａを支持するモータハウジング１２（車輪支持部材）に支持されたピン５（６）が、グレーチングからなる駐車用路面ＰＳに垂直な方向に変位して駐車用路面ＰＳに係止する。第２ピン６のみを駐車用路面ＰＳに係止した状態で車輪３ａを左転舵方向Ｚ１（第１転舵方向）へ転舵する第１転舵で、車両を左方向Ｙ１（横方向）へ並進させる。次いで、第１ピン５のみを駐車用路面ＰＳに係止した状態で車輪３ａを右転舵方向Ｚ２（第２転舵方向）へ転舵する第２転舵で、車両を左方向Ｙ１へさらに並進させる。これらの動作を交互に繰り返して左方向に車両を並進させることができる。
【選択図】図６Ａ

Description

本発明は車両の並進移動装置に関する。

特許文献１には、左右前輪を例えば１０度で右転舵するとともに左右後輪を例えば１０度で左転舵した状態で、前輪を後進方向へ駆動するとともに後輪を前進方向へ駆動することで、前輪の後進方向への推進力と後輪の前進方向への推進力を釣り合わせるとともに、前輪の横方向（左）への推進力と後輪の横方向（左）への推進力とが釣り合わせて、車体を回転させることなく、直進方向に対して左側の垂直に並進移動させる並進移動装置が提案されている。

特許文献２では、大きな転舵角を達成することにより、車両の回転半径を小さくする舵角規制構造が提案されている。

特開２００９−１０７３９０号公報 実開平３−１７９７９号公報

特許文献１では、各輪に推進力を与える駆動力を与えつつ空回りさせるため、エネルギロスが大きく省エネ上好ましくないという問題がある。
そこで、本発明は省エネに優れた車両の並進移動装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明は、各車輪（３ａ〜３ｄ）を転舵する転舵機構（４ａ〜４ｄ）と、各車輪を支持する車輪支持部材（１２）と、各車輪支持部材に支持され、それぞれ駐車用路面（ＰＳ）に垂直な方向に変位して駐車用路面に係止する複数のピン（５，６）と、各ピンをそれぞれ駆動するピンアクチュエータ（７，８）と、前記転舵機構および前記ピンアクチュエータを制御する制御装置（９）と、を備え、前記制御装置は、前記複数のピンのうち一部のピン（６）のみを駐車用路面に係止した状態で各車輪を第１転舵方向（Ｚ１）に転舵する第１転舵と、前記複数のピンのうち残りのピン（５）のみを駐車用路面に係止した状態で各車輪を第２転舵方向（Ｚ２）に転舵する第２転舵とを交互に繰り返して、車両（１００）の進行方向（Ｘ１）に対して横方向（Ｙ１）に車両を並進させて駐車する並進駐車モードを有している車両の並進移動装置（１）を提供する。

なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
また、請求項２のように、各車輪支持部材に支持された複数のピンは、前後に配置された第１ピン（５）と第２ピン（６）とを含み、前記並進駐車モードにおいて車両を横方向としての左方向（Ｙ１）に並進させる場合には、第１転舵で第２ピンのみを駐車用路面に係止して各車輪を第１転舵方向としての左転舵方向（Ｚ１）に転舵し、第２転舵で第１ピンのみを駐車用路面に係止して第２転舵方向としての右転舵方向（Ｚ２）に転舵してもよい。

また、請求項３のように、前記並進駐車モードにおいて、前記複数のピンのうち駐車用路面に係止されたピンによって、車重の少なくとも一部が受けられていてもよい。

請求項１の発明によれば、並進駐車モードにおいて、一部のピンのみを駐車用路面に係止した状態で各車輪を第１転舵方向に転舵する第１転舵と、残りのピンのみを駐車用路面に係止した状態で各車輪を第２転舵方向に転舵する第２転舵とを交互に繰り返して、車両の進行方向に対して横方向に車両を並進させることができる。各車輪に推進力を与えるための駆動力が不要なので、エネルギロスを格段に少なくすることができ、省エネに優れている。

請求項２の発明によれば、各車輪が例えば直進方向または右転舵方向に向いているときに、まず、第２ピンのみを駐車用路面に係止した状態で各車輪を左転舵方向へ転舵（第１転舵）することにより、車両を左方向へ並進させる。次いで、第１ピンのみを駐車用路面に係止した状態で各車輪を右転舵方向へ転舵（第２転舵）することにより、車両を左方向へさらに並進させる。これらの動作を交互に繰り返して左方向に車両を並進させることができる。各車輪に推進力を与えるための駆動力が不要なので、エネルギロスを格段に少なくすることができ、省エネに優れている。

請求項３の発明によれば、並進駐車モードにおいて、駐車用路面に係止したピンによって、車重の一部または全部が受けられるので、各車輪の接地荷重を低減したり、ゼロにしたりすることができる。したがって、並進駐車モードにおいて、転舵に要する力がより少なくて済み、エネルギロスをより低減することができる。

本発明の一実施形態の並進移動装置が適用された車両の模式図である。 車両と駐車スペースの概略平面図である。 左の前車輪の模式的断平面図である。 左の前車輪（後車輪）の概略側面図である。 右の前車輪（後車輪）の概略側面図である。 並進駐車の動作を示す概略図であり、右転舵された状態の車輪が、駐車用路面に第１ピンのみを係止した状態で左転舵される直前の状態を示している。なお、係止されたピンは黒ベタの丸印で示し、係止されていないピンは白抜きの丸印で示してある。以後、図６Ｂ〜図６Ｄにおいて同じ。 図６Ａに続く並進駐車の動作を示す概略図であり、駐車用路面に第１ピンのみを係止した状態で左転舵された直後の状態を示している。 図６Ｂに続く並進駐車の動作を示す概略図であり、駐車用路面に第２ピンのみを係止した状態で、右転舵される直前の状態を示している。 図６Ｂに続く並進駐車の動作を示す概略図であり、駐車用路面に第２ピンのみを係止した状態で右転舵された直後の状態を示している。 並進駐車モードにおける制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の別の実施形態における車輪の概略側面図であり、ピンによって車重の一部を受ける状態を示している。 本発明のさらに別の実施形態における車輪の概略側面図である。ピンによって車重の全体を受ける場合を示している。

添付図面を参照しつつ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の車両の並進移動装置の模式図である。図２は車両とその駐車スペースとを示す概略平面図である。図３は車輪の概略側面図である。
図２を参照して、本実施形態の並進移動装置１は、道路上において、駐車スペース５０に横付けされた車両１００を、進行方向Ｘ１に対して横方向としての例えば左方向Ｙ１に並進移動させて、駐車スペース５０に駐車するための装置である。駐車スペース５０とその横の道路の路面は、グレーチングからなる駐車用路面ＰＳを構成している。各車輪３ａ〜３ｄに対する駐車用路面ＰＳの摩擦係数は、一般的なアスファルト路面の摩擦係数と比較して格段に小さい。

図１を主に参照して、並進移動装置１は、操舵部材２の操作に応じて、左右の前車輪３ａ，３ｂおよびおよび左右の後車輪３ｃ，３ｄをそれぞれ独立して転舵可能な転舵機構４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、各車輪３ａ〜３ｄ毎に前後に配置され、駐車用路面ＰＳに垂直な方向に変位して駐車用路面ＰＳに、例えば突き刺しや突き当てにより係止可能な第１ピン５および第２ピン６（図４および図５も参照）と、第１ピン５および第２ピン６をそれぞれ駆動する第１ピンアクチュエータ７および第２ピンアクチュエータ８と、転舵機構４ａ〜４ｄおよび両ピンアクチュエータ７，８を制御する制御装置としてのＥＣＵ９（Electronic Control Unit ）とを備えている。

本実施形態では、操舵部材２と各転舵機構４ａ〜４ｄとの機械的な連結が断たれた、いわゆるステアバイワイヤ式の操舵装置１０を備える場合に則して説明するが、本発明を操舵部材と転舵機構とが機械的に連結された操舵装置に適用してもよい。
また、並進移動装置１を搭載する車両としては、左右の前車輪３ａ，３ｂおよび左右の後車輪３ｃ，３ｄにそれぞれ搭載された、いわゆるホイールインモータ１１によって、各車輪３ａ〜３ｄを独立に駆動して走行する車両を想定している。

ホイールインモータ１１は、ナックル（図示せず）を介してキングピン（図示せず）回りに回転可能に支持された車輪支持部材としてのモータハウジング１２と、モータ軸１３とを備えている。モータ軸１３は、タイヤ１４が一体回転可能に取り付けられたホイール１５に一体回転可能に連結されている。タイヤ１４とホイール１５とによって、各車輪３ａ〜３ｄが構成されている。モータハウジング１２には、ステータ（図示せず）が固定され、また、モータ軸１３にはロータ（図示せず）が一体回転可能に連結されている。

各転舵機構４ａ〜４ｄは、それぞれ対応する車輪３ａ〜３ｄ毎に設けられた第１転舵アクチュエータ４１および第２転舵アクチュエータ４２を備えている。図３に示すように、転舵アクチュエータ４１，４２は、車体Ｂに対して一端がピボット軸４３を介して回転可能に連結された本体４１ａ，４２ａと、本体４１ａ，４２ａから突出した伸縮ロッド４１ｂ，４２ｂとを備えている。

各転舵アクチュエータ４１，４２の本体４１ａ，４２ａ内には、電動モータ等の回転アクチュエータ（図示せず）と、この回転アクチュエータの回転を伸縮ロッド４１ｂ，４２ｂの軸方向移動に変換するボールねじ機構等の運動変換機構（図示せず）とが内蔵されている。各伸縮ロッド４１ｂ，４２ｂの先端は、ホイールインモータ１１のモータハウジング１２にピボット軸４４を介して回転可能に連結されている。

図示していないが、転舵機構４ａ〜４ｄの動作は下記である。すなわち、左の前車輪３ａおよび左の後車輪３ｃを左転舵させるときは、対応する転舵機構４ａ，４ｃの第１転舵アクチュエータ４１のロッド４１ｂが伸長され、且つ第２転舵アクチュエータ４２のロッド４２ｂが短縮される。一方、右の前車輪３ｂおよび右の後車輪３ｄを左操舵させるときは、対応する転舵機構４ｂ，４ｄの第１転舵アクチュエータ４１のロッド４１ｂが短縮され、且つ第２転舵アクチュエータ４２のロッド４２ｂが伸長される。

また、左の前車輪３ａおよび左の後車輪３ｃを右転舵させるときは、対応する転舵機構４ａ，４ｃの第１転舵アクチュエータ４１のロッド４１ｂが短縮され、且つ第２転舵アクチュエータ４２のロッド４２ｂが伸長される。一方、右の前車輪３ｂおよび右の後車輪３ｄを右転舵させるときは、対応する転舵機構４ｂ，４ｄの第１転舵アクチュエータ４１のロッド４１ｂが伸長され、且つ第２転舵アクチュエータ４２のロッド４２ｂが短縮される。

図４に示すように、左の前車輪３ａおよび左の後車輪３ｃでは、第１ピン５が、進行方向Ｘ１側である左方に配置され、第２ピンが右方に配置されている。図５に示すように、右の前車輪３ｂおよび右の後車輪３ｄでは、第１ピン６が、進行方向Ｘ１側である右方に配置されている。
図４および図５に示すように、第１ピンアクチュエータ７は、車輪支持部材としてのモータハウジング１２に固定された本体７ａと、第１ピン５を同軸上に一体に形成した伸縮ロッド７ｂとを備えている。また、第２ピンアクチュエータ８は、車輪支持部材としてのモータハウジング１２に固定された本体８ａと、第２ピン６を同軸上に一体に形成した伸縮ロッド８ｂとを備えている。

再び図１を参照して、操舵部材２は、当該操舵部材２に操舵反力を付与するための反力アクチュエータ１６（具体的には反力モータ）の回転軸１７の一端に取り付けられている。回転軸１７には、操舵部材２の操舵角を検出する操舵角センサ１８と、操舵トルクを検出するトルクセンサ１９が装着されている。
また、前車輪３ａ，３ｂの転舵角を検出する転舵角センサ２０と、車速を検出する車速センサ２１とが設けられている。各センサ１８〜２１の検出値は、制御装置としてのＥＣＵ９に出力される。また、運転席には、並進駐車モードスイッチ２２が設けられており、運転者が並進駐車モードスイッチ２２をオンすることにより、並進駐車モードスイッチ２２からＥＣＵ９にオン信号が出力される。

ＥＣＵ９は、通常モードと、並進駐車モードとを有している。ＥＣＵ９は、通常モードにおいて、操舵角センサ１８から入力した操舵角および車速センサ２１から入力した車速に基づいて目標転舵角を決定し、転舵角センサ２０から入力した前車輪３ａ，３ｂの転舵角を前記目標転舵角に近づけるように、左右の前車輪３ａ，３ｂを転舵する転舵機構４ａ，４ｂの第１転舵アクチュエータ４１および第２転舵アクチュエータ４２を駆動制御する（すなわち転舵制御を実施する）。

また、ＥＣＵ９は、路面反力に応じた操舵反力を操舵部材２に与えるためのトルクを反力アクチュエータ１６によって発生させるべく、操舵角センサ１８から入力された操舵角および車速センサ２１から入力された車速に基づいて、反力アクチュエータ１６を駆動制御する（すなわち反力制御を実施する）。
また、ＥＣＵ９は、運転者による並進駐車モードスイッチ２２の操作で、並進駐車モードに入る。並進駐車モードは、図２に示すように、駐車スペース５０の右横に停車させた車両１００を左横に並進させて駐車スペース５０に駐車させるためのモードである。

ＥＣＵ９は、並進駐車モードにおいて、図６Ａから図６Ｂに示すように、左の前車輪３ａ（左の後車輪３ｂ）において、対応する第２ピン５のみを駐車用路面ＰＳに係止した状態（図６Ａ，図６Ｂにおいて、係止状態の第２ピン５を、黒ベタの丸印で示してある）で第１転舵方向としての左転舵方向Ｚ１に転舵する第１転舵と、図６Ｃから図６Ｄに示すように、第２ピン６のみを駐車用路面ＰＳに係止した状態で第２転舵方向としての右転舵方向Ｚ２に転舵する第２転舵（図６Ｃ，図６Ｄにおいて、係止状態の第１ピン５のみを黒ベタの丸印で示してある）とを交互に繰り返して、車両の進行方向Ｘ１に対して左方向Ｙ１（横方向）に車両を並進させるように、両転舵アクチュエータ４１，４２および両ピンアクチュエータ７，８を駆動制御する。

第１転舵では、図６Ａ，図６Ｂに示すように、駐車用路面ＰＳに係止した第２ピン６を中心として、車輪３ａが駐車用路面ＰＳ上を滑りながら左旋回する。図６Ａ，図６Ｂでは、車輪３ａのみを示したが、第１転舵において残りの車輪３ｂ〜３ｄも車輪３ａと同じ動作をする。
また、第２転舵では、図６Ｃ，図６Ｄに示すように、駐車用路面ＰＳに係止した第１ピン５を中心として、車輪３ａが駐車用路面ＰＳ上を滑りながら右旋回する。図６Ｃ，図６Ｄでは、車輪３ａのみを示したが、第２転舵において残りの車輪３ｂ〜３ｄも車輪３ａと同じ動作をする。

次いで、図７に示すフローチャートに基づいて、並進駐車モードにおけるＥＣＵ９の制御の流れを説明する。ステップＳ１において、運転者が、並進駐車モードスイッチ２２をオンするか否かが監視されおり、並進駐車モードスイッチ２２がオンされた場合（ステップＳ１においてＹＥＳの場合）、ステップＳ２の並進駐車モードに入る。
並進駐車モードでは、まず、ステップＳ３において、前車輪３ａ，３ｂの転舵位置が左転舵位置にあるか否かが判定される。前車輪３ａ，３ｂの転舵位置が左転舵位置である場合（ステップＳ３においてＹＥＳの場合）には、ステップＳ６に進む。

ステップＳ３において、前車輪３ａ，３ｂの転舵位置が、左転舵位置ではない場合、すなわち直進位置かまたは右転舵位置である場合（ステップＳ３においてＮＯの場合）には、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、左の前車輪３ａおよび左の後車輪３ｃに対しては、それらをそれぞれ支持する車輪支持部材としてのモータハウジング１２に設けられた第２ピン６のみを伸長し、駐車用路面ＰＳに係止する（左の前車輪３ａの動作に関する図６Ａを参照）。一方、右の前車輪３ｂおよび右の後車輪３ｄに対しては、それらをそれぞれ支持する車輪支持部材としてのモータハウジング１２に支持された第１ピン５のみを伸長し、駐車用路面ＰＳに係止する。

次いで、ステップＳ５において、各車輪３ａ〜３ｄを左転舵する（左の前車輪３ａの動作に関する図６Ｂを参照）。すなわち、左転舵方向Ｚ１（第１転舵方向）に転舵する。これにより、図６Ａから図６Ｂに示すように、車体Ｂが左方向Ｙ１（横方向）に並進する。 次いで、ステップＳ６において、左の前車輪３ａおよび左の後車輪３ｃに対しては、それらをそれぞれ支持する車輪支持部材としてのモータハウジング１２に設けられた第１ピン５のみを伸長し、駐車用路面ＰＳに係止する（左の前車輪３ａの動作に関する図６Ｃを参照）。一方、右の前車輪３ｂおよび右の後車輪３ｄに対しては、それらをそれぞれ支持する車輪支持部材としてのモータハウジング１２に支持された第２ピン６のみを伸長し、駐車用路面ＰＳに係止する。

次いで、ステップＳ７において、各車輪３ａ〜３ｄを左転舵する（左の前車輪３ａの動作に関する図６Ｄを参照）。すなわち、右転舵方向Ｚ２（第２転舵方向）に転舵する。これにより、図６Ｃから図６Ｄに示すように、車体Ｂが左方向Ｙ１（横方向）にさらに並進する。
次いで、ステップＳ８において、駐車が完了したか否かが判定される。例えば運転者が並進駐車モードスイッチ２２をオフにすることにより、並進駐車モードスイッチ２２からのオフ信号がＥＣＵ９に入力されることに基づいて、駐車が完了したと判定される。

ステップＳ８において、駐車が完了していない場合（ステップＳ８においてＮＯの場合）には、ステップＳ４〜ステップＳ７の動作を繰り返す。ステップＳ８において、駐車が完了したと判定された場合（ステップＳ８においてＹＥＳの場合）には、処理を終了する。
本実施形態によれば、各車輪３ａ〜３ｄが例えば直進方向または右転舵方向Ｚ２に向いているときに、まず、第２ピン６のみを駐車用路面ＰＳに係止した状態で各車輪３ａ〜３ｄを左転舵方向Ｚ１（第１転舵方向）へ転舵することにより、車両を左方向（横方向Ｙ１）へ並進させる。次いで、第１ピン５のみを駐車用路面ＰＳに係止した状態で各車輪３ａ〜３ｄを右転舵方向Ｚ２（第２転舵方向）へ転舵することにより、車両を左方向Ｙ１（横方向）へさらに並進させる。これらの動作を交互に繰り返して左方向に車両を並進させることができる。各車輪３ａ〜３ｄに推進力を与えるための駆動力が不要なので、エネルギロスを格段に少なくすることができ、省エネに優れている。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、第１ピン５および第２ピン６の断面径Ｄ１を、駐車用路面ＰＳのグレーチングの孔径Ｄ２よりも大きく設定し（Ｄ１＞Ｄ２）、且つ第１ピン５および第２ピン６の先端を先細り状としておくことにより、並進駐車モードにおいて、駐車用路面ＰＳに係止したピン５（又は６）によって、車重の一部または全部を受けることができる。

図８Ａに示すように、各車輪３ａ〜３ｄ（図８Ａでは車輪３ａのみ示してある）が接地している場合には、ピン５（又は６）が車重の一部を受ける。図８Ｂに示すように、各車輪３ａ〜３ｄ（図８Ｂでは車輪３ａのみを示してある）が接地していない場合には、ピン５（又は６）が車重の全部を受けることになる。これにより、各車輪３ａ〜３ｄの接地荷重を低減したり、ゼロにしたりすることができる。したがって、並進駐車モードにおいて、転舵に要する力がより少なくて済み、エネルギロスをより低減することができる。

また、前記実施形態では、いわゆるステアバイワイヤ式の操舵装置であって、各車輪３ａ〜３ｄをそれぞれ独立して転舵する転舵機構４ａ〜４ｄを用いたが、これに限らない。左右の前車輪が一括して転舵する転舵機構と左右の後車輪を一括して転舵する転舵機構を用いてもよい。また、本発明を、操舵部材と各車輪が機械的に連結された操舵装置に適用してもよい。

また、前記実施形態では、横方向としての左方向に並進させて駐車したが、横方向としての右方向に並進させて駐車してもよい。
また、各車輪３ａ〜３ｄにそれぞれ対応して、２本以上の第１ピン５と２本以上の第２ヒン６を設けてもよい。その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１…並進移動装置、２…操舵部材、３ａ〜３ｄ…車輪、４ａ〜４ｄ…転舵機構、５…第１ピン、６…第２ピン、７…第１ピンアクチュエータ、７ａ…本体、７ｂ…伸縮ロッド、８…第２ピンアクチュエータ、８ａ…本体、８ｂ…伸縮ロッド、９…ＥＣＵ（制御装置）、１０…操舵装置、１１…ホイールインモータ、１２…モータハウジング（車輪支持部材）、１３…モータ軸、１４…タイヤ、１５…ホイール、２２…並進駐車モードスイッチ、４１…第１転舵アクチュエータ、４１ａ…本体、４１ｂ…伸縮ロッド、４２…第２転舵アクチュエータ、４２ａ…本体、４２ｂ…伸縮ロッド、５０…駐車スペース、１００…車両、Ｂ…車体、ＰＳ…駐車用路面、Ｘ１…進行方向、Ｙ１…左方向（横方向）、Ｚ１…左転舵方向（第１転舵方向）、Ｚ２…右転舵方向（第２転舵方向）

Claims (3)

1. 各車輪を転舵する転舵機構と、
   各車輪を支持する車輪支持部材と、
   各車輪支持部材に支持され、それぞれ駐車用路面に垂直な方向に変位して駐車用路面に係止する複数のピンと、
   各ピンをそれぞれ駆動するピンアクチュエータと、
   前記転舵機構および前記ピンアクチュエータを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記複数のピンのうち一部のピンのみを駐車用路面に係止した状態で各車輪を第１転舵方向に転舵する第１転舵と、前記複数のピンのうち残りのピンのみを駐車用路面に係止した状態で各車輪を第２転舵方向に転舵する第２転舵とを交互に繰り返して、車両の進行方向に対して横方向に車両を並進させて駐車する並進駐車モードを有している車両の並進移動装置。
2. 請求項１において、各車輪支持部材に支持された複数のピンは、前後に配置された第１ピンと第２ピンとを含み、
   前記並進駐車モードにおいて車両を横方向としての左方向に並進させる場合には、第１転舵で第２ピンのみを駐車用路面に係止して各車輪を第１転舵方向としての左転舵方向に転舵し、第２転舵で第１ピンのみを駐車用路面に係止して第２転舵方向としての右転舵方向に転舵する車両の並進移動装置。
3. 請求項１において、前記並進駐車モードにおいて、前記複数のピンのうち駐車用路面に係止されたピンによって、車重の少なくとも一部が受けられている車両の並進移動装置。

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