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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-28
(45)【発行日】2023-03-08
(54)【発明の名称】走行車両
(51)【国際特許分類】
   B60T 7/12 20060101AFI20230301BHJP
   B60L 15/20 20060101ALI20230301BHJP
   B60L 9/18 20060101ALI20230301BHJP
   B62D 11/04 20060101ALI20230301BHJP
   B60T 7/08 20060101ALI20230301BHJP
   G05G 1/04 20060101ALI20230301BHJP
   G05G 25/00 20060101ALI20230301BHJP
   A01B 69/00 20060101ALI20230301BHJP
【FI】
B60T7/12 A
B60L15/20 J
B60L9/18 J
B62D11/04 Z
B60T7/08 B
G05G1/04 Z
G05G25/00 C
A01B69/00 303Z
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2019197140
(22)【出願日】2019-10-30
(65)【公開番号】P2021070382
(43)【公開日】2021-05-06
【審査請求日】2021-12-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000001052
【氏名又は名称】株式会社クボタ
(74)【代理人】
【識別番号】110001818
【氏名又は名称】弁理士法人R&C
(72)【発明者】
【氏名】萬治 寧大
【審査官】山田 康孝
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第07686108(US,B2)
【文献】特開2008-068834(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60T 7/12-8/1769
B60T 1/00-7/10
B60L 15/20
B60L 9/18
B62D 11/04
G05G 1/04
G05G 25/00
A01B 69/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
左右一対の駆動輪と、
前記駆動輪に駆動力を与える駆動ユニットと、
前進速度位置と中立位置と後進速度位置と駐車位置とを有する駆動輪操作ユニットと、
前記駆動輪操作ユニットの前記駐車位置を検出する位置検出器と、
作動状態において前記駆動輪を制動する駐車ブレーキと、
前記駆動輪の静止から所定回転までの間の特定状態を検出する回転検出器と、
前記位置検出器による前記駐車位置の検出及び前記回転検出器による前記特定状態の検出を条件として前記駐車ブレーキを前記作動状態にするコントロールユニットと、を備え
前記位置検出器による前記駐車位置の検出時に、前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記コントロールユニットは、前記駆動ユニットに減速指令又は停止指令を与える走行車両。
【請求項2】
前記駆動輪操作ユニットは、直線状の操作を用いて、前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置とに変位可能であり、前記駆動輪操作ユニットは前記中立位置を維持しながら前記駐車位置に変位可能である請求項1に記載の走行車両。
【請求項3】
前記駆動ユニットがモータであり、
前記コントロールユニットは、前記停止指令として前記モータにトルクを生じさせるゼロ速指令を前記モータに与える請求項1または2に記載の走行車両。
【請求項4】
前記位置検出器による前記駐車位置の検出と前記回転検出器による前記所定回転を超える回転の検出とが一定時間続くと、前記コントロールユニットは強制的に駐車ブレーキを前記作動状態にする請求項1からのいずれか一項に記載の走行車両。
【請求項5】
前記駆動輪操作ユニットは、それぞれ独立して前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置と前記駐車位置とに操作可能な左右一対の操縦レバーからなり、
前記コントロールユニットは、前記位置検出器が左の前記操縦レバーと右の前記操縦レバーの両方の前記駐車位置を検出し、かつ前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記駐車ブレーキを前記作動状態にする請求項1からのいずれか一項に記載の走行車両。
【請求項6】
前記駆動輪操作ユニットは、それぞれ独立して前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置と前記駐車位置とに操作可能な左右一対の操縦レバーからなり、
前記コントロールユニットは、前記位置検出器が左の前記操縦レバーと右の前記操縦レバーのいずれか一方の前記駐車位置を検出し、かつ前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記駐車ブレーキを前記作動状態にする請求項1からのいずれか一項に記載の走行車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、左駆動部と右駆動部とによってそれぞれ独立して駆動される左駆動輪及び右駆動輪と、駆動輪を制動する駐車ブレーキとを備えた走行車両に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1による芝刈機は、左右一対の駆動輪の駆動速度と駆動方向とを調節する左右一対の操縦レバーと、操縦レバーに操作に基づいて作動するアキシャルピストン可変容量ポンプ及び油圧ホイールモータと、駐車ブレーキとを備えている。操縦レバーは、前後方向の動きによって、アキシャルピストン可変容量ポンプの斜板は、前進、中立、後進の位置に動く。操縦レバーは、中立位置において横方向に変位可能である。この操縦レバーの横方向変位がリンク機構によって駐車ブレーキに伝達されることで、駐車ブレーキが作動する。
【0003】
特許文献2による芝刈機では、前進速度または後進速度を決定するために前後方向に移動する左右一対の操縦レバーが中立位置で横方向に移動することにより、ブレーキスイッチがONされ、パーキングブレーキが作動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許6434917号公報
【文献】米国特許7686108号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1及び特許文献2による芝刈機では、操縦レバーを中立位置から横方向に移動させることで、駐車ブレーキが作動する。しかしながら、操縦レバーを走行位置から中立位置に移動させても、すぐに機体が静止状態になるとは限らない。機体が静止状態でないときに、駐車ブレーキが作動すると、停止ショックが生じ、運転者に違和感を与える。
【0006】
本発明の目的は、運転者に違和感を与えない駐車ブレーキ制御を備えた作業車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明による走行車両は、左右一対の駆動輪と、前記駆動輪に駆動力を与える駆動ユニットと、前進速度位置と中立位置と後進速度位置と駐車位置とを有する駆動輪操作ユニットと、前記駆動輪操作ユニットの前記駐車位置を検出する位置検出器と、作動状態において前記駆動輪を制動する駐車ブレーキと、前記駆動輪の静止から所定回転までの間の特定状態を検出する回転検出器と、前記位置検出器による前記駐車位置の検出及び前記回転検出器による前記特定状態の検出を条件として前記駐車ブレーキを前記作動状態にするコントロールユニットとを備え、前記位置検出器による前記駐車位置の検出時に、前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記コントロールユニットは、前記駆動ユニットに減速指令又は停止指令を与える。
【0008】
この構成では、駐車ブレーキが作動状態となるには、位置検出器による駐車位置の検出だけではなく、駆動輪が静止しているか、あるいは駆動輪の回転が所定回転以下であることが必要となる。つまり、駆動輪操作ユニットが駐車位置であっても、駆動輪の回転が所定回転を超えていれば、駐車ブレーキは作動状態とならないので、走行状態からの瞬時の停止によるショックを運転者に与えない。
駐車ブレーキを作動させるために、運転者が、駆動輪操作ユニットを駐車位置に変位させても、駆動輪の回転が所定回転を超えていれば、駐車ブレーキは作動状態とならない。
そのような状況においても、駐車ブレーキを作動させるには、駆動ユニットが自動的に減速制御または停止制御することで、駆動輪の回転を所定回転以下に低下させることが好ましい。このことから、本発明による走行車両では、前記位置検出器による前記駐車位置の検出時に、前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記コントロールユニットは、前記駆動ユニットに減速指令又は停止指令を与える。
【0009】
本発明の好適な実施形態の1つでは、前記駆動輪操作ユニットは、直線状の操作を用いて、前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置とに変位可能であり、前記駆動輪操作ユニットは前記中立位置を維持しながら前記駐車位置に変位可能である。この構成により、中立位置を経て前進と後進とを繰り返す走行においても、駆動輪操作ユニットを駐車位置に変位させない限り、駐車ブレーキは作動状態にならないので、スムーズな前進と後進とが可能となる。また、運転者は、走行速度や走行方向の切り替え操作とは異なる意識をもって駐車ブレーキを作動させることになるので、不測に駐車ブレーキが作動することが抑制される。
【0010】
【0011】
駆動ユニットがモータで構成されている場合、駆動輪をスムーズに減速または停止させるためには、モータの静止トルクを利用することができる。このことから、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記駆動ユニットがモータであり、前記コントロールユニットは、前記停止指令として前記モータにトルクを生じさせるゼロ速指令を前記モータに与える。
【0012】
運転者が駐車ブレーキをかけようとしているにもかかわらず、駆動輪が所定回転を超えていると、駐車ブレーキが作動状態にならない。このような状況が長く続くことは、運転操作上好ましくない。このことから、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記位置検出器による前記駐車位置の検出と前記回転検出器による前記所定回転を超える回転の検出とが一定時間続くと、前記コントロールユニットは強制的に駐車ブレーキを前記作動状態にする。
【0013】
ゼロターンモーアなどの走行車両では、それぞれ独立して前進速度位置と中立位置と後進速度位置と駐車位置とに操作可能な左右一対の操縦レバーからなる駆動輪操作ユニットが用いられている。このような駆動輪操作ユニットでは、左右の操縦レバーの一方だけが駐車位置に操作される第1状態と、左右の操縦レバーの両方が操作される第2状態が発生する。したがって、駐車ブレーキを作動状態にするための条件として、第1状態または第2状態のいずれかを選択することが可能である。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記駆動輪操作ユニットは、前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置と前記駐車位置とに操作可能な左右一対の操縦レバーからなり、前記コントロールユニットは、それぞれ独立して前記位置検出器が左の前記操縦レバーと右の前記操縦レバーの両方の前記駐車位置を検出し、かつ前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記駐車ブレーキを前記作動状態にするように構成されている。また、その他の好適な実施形態の1つでは、前記駆動輪操作ユニットは、それぞれ独立して前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置と前記駐車位置とに操作可能な左右一対の操縦レバーからなり、前記コントロールユニットは、前記位置検出器が左の前記操縦レバーと右の前記操縦レバーのいずれか一方の前記駐車位置を検出し、かつ前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記駐車ブレーキを前記作動状態にするように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】走行車両の斜視図である。
図2】走行車両の電気系統及び動力系統を示す系統図である。
図3】前進位置における操縦レバーを示す斜視図である。
図4】駐車位置における操縦レバーを示す斜視図である。
図5】コントロールユニットの機能を示す機能ブロック図である。
図6】駐車ブレーキ制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本実施形態では、走行車両の一例として乗用電動芝刈機(以下単に芝刈機と称する)が取り上げられる。図1には、芝刈機の斜視図が示される。また、図2には、芝刈機の電気系統図及び動力系統図が示される。なお、本明細書では、特に断りがない限り、「前」は車体前後方向(走行方向)に関して前方を意味し、「後」は車体前後方向(走行方向)に関して後方を意味する。また、左右方向または横方向は、車体前後方向に直交する車体横断方向(車体幅方向)を意味する。「上」または「下」は、車体の鉛直方向(垂直方向)での位置関係であり、地上高さにおける関係を示す。
【0016】
図1及び図2に示されるように、芝刈機は、キャスタ輪である左前輪2a及び右前輪2b(前輪2と総称される)と、駆動輪である左後輪3a及び右後輪3b(後輪3と総称される)とによって支持される車体4を備えている。車体4の後部にはバッテリ24、バッテリ24の前方には運転座席11、運転座席11の後方には転倒保護フレーム12が配置されている。モーアユニット13が前輪2と後輪3との間で車体4の下方空間に昇降リンク機構を介して昇降可能に車体4から吊り下げられている。
【0017】
運転座席11の前方には運転者の足載せ場であるフロアプレートが設けられている。運転座席11の両側には、駆動輪操作ユニット8を構成する左操縦レバー8a及び右操縦レバー8bが配置されている。さらに、運転座席11の右側方に電気制御系のスイッチボタンやスイッチレバー等を有する電気操作パネル18が設けられ、運転座席11の左側方にモーアユニット13をON/OFF操作するモーア操作具15が設けられている。
【0018】
図2に示すように、駆動輪である左後輪3aと右後輪3bは、それぞれ独立的に駆動制御される左右一対の駆動ユニットによって駆動力が与えられる。左駆動ユニットは、左モータ21aと左減速装置22aとを含み、右駆動ユニットは、右モータ21bと右減速装置22bとを含む。左減速装置22a及び右減速装置22bには、駐車ブレーキ23が組み込まれている。駐車ブレーキ23の作動により、左モータ21aから左後輪3aまでの動力伝達軸及び右モータ21bから右後輪3bまでの動力伝達軸が制動され、結果的に左後輪3aと右後輪3bとが制動される。
【0019】
制御装置6には、駆動制御ユニット6A、モーア制御ユニット6B、駐車制御ユニット(コントロールユニット)6Cが含まれている。左モータ21aは、駆動制御ユニット6Aからの左後輪制御信号に基づく左給電部71からの給電により回転駆動される。右モータ21bは、駆動制御ユニット6Aからの右後輪制御信号に基づく右給電部72からの給電により回転駆動される。左給電部71及び右給電部72は、インバータで構成されており、インバータユニット7に内蔵されている。
【0020】
モーアユニット13は、3つの回転ブレード131を備える。回転ブレード131は、夫々モーア用モータ130を駆動源としている。モーア用モータ130は、モーア制御ユニット6Bからの制御信号に基づくモーア給電部73からの給電により回転駆動される。モーア給電部73もインバータで構成されており、インバータユニット7に内蔵されている。
【0021】
この芝刈機では、左後輪3aと右後輪3bとの回転速度の差によって車体4の方向転換(旋回)が行われる。左モータ21a及び右モータ21bの変速は、それぞれ、左操縦レバー8aと右操縦レバー8bの揺動操作に基づいて行われる。左操縦レバー8aの前後方向の直線状操作経路に、前進速度位置と中立位置と後進速度位置が設定されている。つまり、左操縦レバー8a及び右操縦レバー8bに対するユーザ操作により、直進状態、緩旋回状態、ピボット旋回状態、スピン旋回状態のそれぞれが現出される。例えば、直進状態は、左後輪3aと右後輪3bを等速で正転駆動または逆転駆動させることで現出される。緩旋回状態は、左後輪3aと右後輪3bを異なる速度で正転駆動または逆転駆動させる。ピボット旋回状態は、左後輪3aと右後輪3bのうちの一方を停止させ、かつ、他方を正転駆動または逆転駆動させることで現出される。スピン旋回状態は、左後輪3aと右後輪3bのうちの一方を正転駆動させ、かつ、他方を逆転駆動させることで現出される。
【0022】
図3図4とに示すように、左操縦レバー8a及び右操縦レバー8bは、前後方向の変位、つまり第1軸心P1周りの揺動変位が可能である。この前後方向変位の前半部分は、車体前進速度の調節に用いられ、前後方向変位の後半部分は、車体後進速度の調節に用いられ、その中間位置は、変速の中立位置となる。さらに、左操縦レバー8a及び右操縦レバー8bは、中間位置において、横方向の変位、つまり第2軸心P2周りの揺動変位が可能である。この横方向変位の終端位置が駐車位置として用いられる。駆動輪操作ユニット8の操作により駐車ブレーキ23が動作することで、車体4の確実な停止状態が作り出される。
【0023】
左操縦レバー8aの前後方向の変位量(揺動角)は左操縦角検出センサ91aにより検出され、右操縦レバー8bの前後方向の変位量(揺動角)は右操縦角検出センサ91bにより検出される。また、左操縦レバー8aの横方向変位の終端位置は左駐車スイッチ92aによって検知され、右操縦レバー8bの横方向変位の終端位置は右駐車スイッチ92bによって検知される。左駐車スイッチ92a及び右駐車スイッチ92bは、駆動輪操作ユニット8(左操縦レバー8a及び右操縦レバー8b)の駐車位置を検出する位置検出器として機能する。モーア操作具15の操作はモーアセンサ93により検出される。また、左後輪3aの回転速度、つまり左モータ21aの回転速度は左回転検出センサ90aにより検出され、右後輪3bの回転速度は、つまり右モータ21bの回転速度は右回転検出センサ90bにより検出される。左回転検出センサ90a及び右回転検出センサ90bが左モータ21a及び右モータ21bの回転を検出するとともに左後輪3a及び右後輪3bの回転を検出する回転検出器として機能する。もちろん、それぞれ専用の回転検出器が用いられてもよい。
【0024】
制御装置6は、CPUを中核部材として構成され、駆動制御ユニット6Aとモーア制御ユニット6Bと駐車制御ユニット6Cとを備えている。駆動制御ユニット6Aは、左操縦レバー8aと右操縦レバー8bとの操作量に基づいて生成された後輪制御信号を左給電部71と右給電部72に与え、左モータ21aと右モータ21bとを駆動制御する。モーア制御ユニット6Bは、モーアセンサ93の検出信号に基づいて、モーア給電部73に与え、回転ブレード131を駆動するための制御信号を生成する。
【0025】
図5には、駐車制御ユニット6Cの機能ブロック図が示されている。駐車制御ユニット6Cには、左駐車ON信号、右駐車ON信号、左回転信号、右回転信号が入力される。左駐車ON信号は、左操縦レバー8aの駐車位置への操作に応答して左駐車スイッチ92aから出力され、右駐車ON信号は、右操縦レバー8bの駐車位置への操作に応答して右駐車スイッチ92bから出力される。左回転信号は、左回転検出センサ90aから出力される信号であり、左後輪3aまたは左モータ21aの回転数を示す。右回転信号は、右回転検出センサ90bから出力される信号であり、右後輪3bまたは右モータ21bの回転数を示す。
【0026】
駐車制御ユニット6Cから、減速指令、停止指令、駐車信号が出力される。減速指令または停止指令あるいはその両方は、駆動制御ユニット6Aに与えられ、これにより、左モータ21aまたは右モータ21bあるいはその両方が停止または減速する。駐車信号は、駐車ブレーキ23を作動させ、左後輪3a及び右後輪3bを制動する。
【0027】
駐車制御ユニット6Cは、駐車判定部61と制御信号出力部62と時間管理部63とを備えている。駐車判定部61は、駐車ON信号が入力されている状態で、左回転信号と右回転信号のいずれかが、ゼロ回転(後輪3の静止状態)から所定回転までの間を示している場合、特定状態が検出されていると判定し、駐車要求を制御信号出力部62に与える。
制御信号出力部62は、駐車要求に応答して、駐車信号を駐車制御ユニット6Cに出力する。駐車制御ユニット6Cは、駐車信号に応答して、駐車ブレーキ23を作動状態にする。この実施形態での駐車ON信号の入力は、左駐車ON信号と右駐車ON信号の少なくとも一方の入力を意味しているが、別実施形態として、駐車ON信号の入力は、左駐車ON信号と右駐車ON信号の両方の入力であってもよい。また、特定状態の条件に関しても、駐車ON信号を入力している状態で、左回転信号と右回転信号との両方がゼロ回転から所定回転までの間を示している場合を、特定状態としてもよい。
【0028】
つまり、駐車判定部61は、駐車ON信号が入力されている状態であっても、左回転信号と右回転信号のいずれかが、上述した所定回転を超える回転を示している場合、特定状態が検出されていないと判定し、駐車要求を制御信号出力部62に与えない。
【0029】
さらに、駐車判定部61は、駐車ON信号が入力されている状態であっても、左回転信号と右回転信号のいずれかが、上述した所定回転を超える回転を示している場合には、特定状態となるように、回転抑制要求を制御信号出力部62に与える。制御信号出力部62は、回転抑制要求に応答して、減速指令または停止指令を駆動制御ユニット6Aに与える。モータに対する停止指令は、ゼロ速指令であり、モータを静止させるとともに、静止を維持するためのトルクを発生させる。回転しているモータを静止させるためには減速を伴うので、ここでの減速指令は停止指令に含ませてもよい。
【0030】
時間管理部63は、駐車ON信号が入力されている状態において、特定状態が検出されないままに経過する時間が一定時間(しきい値)を超えるかどうかを判定する。一定時間を超えた場合、時間管理部63は、駐車判定部61に対して、強制的に駐車要求を制御信号出力部62に与えるように要求する。この要求により、駐車判定部61は強制駐車要求を制御信号出力部62に与える。制御信号出力部62は、強制駐車要求に応答して、強制駐車信号を駐車制御ユニット6Cに出力する。駐車制御ユニット6Cは、強制駐車信号に応答して、駐車ブレーキ23を作動状態にする。
【0031】
このように構成された駐車制御ユニット6Cにおける駐車制御ルーチンの一例が、図6のフローチャートに示されている。この駐車制御ルーチンでは、まず、駐車ON信号が入力されているかどうかチェックされる(#01)。駐車ON信号が入力されていれば(#01でYes分岐)、さらに、左回転信号と右回転信号のいずれかが、ゼロ回転から所定回転までの間を示しているかどうか、つまり特定状態が検出されているかどうかチェックされる(#02)。特定状態が検出されていれば(#02でYes分岐)、駐車信号が駆動制御ユニット6Aに出力される(#03)。次いで、駐車制御ユニット6Cは、駐車ブレーキ23を作動状態にする(#04)。ステップ#01のチェックで、駐車ON信号が入力されていなければ(#01でNo分岐)、再びステップ#01に戻るが、その際、時間管理部63が経過時間処理を実行している場合、この処理はリセットされる(#05)。
【0032】
ステップ#02のチェックで、特定状態が検出されていなければ(#02でNo分岐)、後輪3を停止させるために、減速指令または停止指令が出力される(#06)。さらに、時間管理部63による経過時間処理が行われる(#07)。起動した駐車ブレーキ制御ルーチンにおける最初の経過時間処理は、タイマースタートである。それ以後の経過時間管理(#07)では、タイマーによる経過時間と設定されているしきい値との比較が行われる。その比較において、経過時間がしきい値を超えた(タイムアップ)場合(#08でYes分岐)、ステップ#03に分岐して駐車信号が出力されるので、駐車ブレーキ23は作動状態となる(#04)。経過時間がしきい値以下の場合(#08でNo分岐)、ステップ#01に分岐し、上述のステップを繰り返す。
【0033】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、走行車両として芝刈機を例に挙げて説明したが、走行車両は、多目的車両や除雪車や農作業機などにも発明を適用することも可能である。
【0034】
上記実施形態では、駆動部として可変速電動モータが用いられたが、これに代えて油圧式で無段変速可能な左右一対のHSTを用いてもよい。このようなHSTでは、インバータ制御が油圧制御に置き換わる。変速操作としての斜板角の調整が駆動制御ユニット6Aからの制御信号によって行われ、駐車ブレーキ制御は、駐車制御ユニット6Cによって行われる。
【0035】
上記実施形態では、駆動輪操作ユニット8が揺動式の左操縦レバー8a及び右操縦レバー8bで構成されていたが、ステアリングホイールで構成されてもよい。その際、駐車位置は、ステアリングホイールまたはその周辺に設けられたスイッチ等の操作によって検出される。
【産業上の利用可能性】
【0036】
本発明は、駆動輪操作ユニットの操作によって駐車ブレーキを作動させる走行車両に適用することが可能である。
【符号の説明】
【0037】
3 :後輪(駆動輪)
4 :車体
6 :制御装置
8 :駆動輪操作ユニット
21a :左モータ(駆動ユニット)
21b :右モータ(駆動ユニット)
23 :駐車ブレーキ
6C :駐車制御ユニット(コントロールユニット)
61 :駐車判定部
62 :制御信号出力部
63 :時間管理部
90a :左回転検出センサ
90b :右回転検出センサ
92a :左駐車スイッチ
92b :右駐車スイッチ
図1
図2
図3
図4
図5
図6