CN111356866B - 换挡挡位切换系统 - Google Patents

Abstract

在马达轴(105)与输出轴(15)之间形成有游隙，能够利用游隙使卡合部件(26)下落到谷部(221～224)。以驱动电路(41、42)、马达绕组(11、12)以及将驱动电路(41、42)和马达绕组(11、12)连接的连接配线(71、72、710、720、73、74、751、752、755、761、762、765、771、772、775、78、79)作为马达驱动系统。换挡挡位切换系统(1)构成为，在卡合部件(26)从谷部(221～224)向峰部(226～228)的移动中即爬升中马达驱动系统发生异常时，能够降低由于包含被向输出轴(15)传递的齿槽转矩即输出轴齿槽转矩以及施力部件(25)的负荷转矩的转矩的平衡从而输出轴(15)停止的中间挡位停止异常的发生概率。

Description

换挡挡位切换系统

关联申请的相互参照

本申请基于2017年11月20日申请的日本专利申请第2017－222864号，这里引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及换挡挡位切换系统。

背景技术

以往，已知根据来自驾驶员的换挡挡位切换要求对马达进行控制从而切换换挡挡位的换挡装置。例如在专利文献1中，通过利用在2个中间齿轮之间设置的规定量的空隙而对谷底的位置进行学习。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-75364号公报

在专利文献1中，止动弹簧的施力是使辊部落入谷部而作用的力。在换挡挡位切换系统中，当切换挡位时，随着辊部在峰谷间的移动，反复发生弹簧载荷在促进马达转矩的方向上起作用的状态和在妨碍马达转矩的方向上起作用的状态。

作为驱动源，在使用产生齿槽转矩的马达的情况下，产生弹簧载荷所引起的负荷转矩、与齿槽转矩及马达摩擦等所引起的转矩相平衡的转矩平衡点。这里，发现了以下新课题，即：在换挡挡位的切换中发生了无法驱动马达的马达关闭(off)故障的情况下，根据马达关闭故障发生时的马达位置，转矩平衡，输出轴停止在中间挡位。如果输出轴停止在中间挡位，则无法在自动变速机中产生适当的液压，可能会导致自动变速机的故障。本发明的目的在于，提供即使在马达驱动系统中产生异常的情况下也能够保护自动变速机的换挡挡位控制装置。

发明内容

本发明的换挡挡位切换系统具备马达、驱动电路、输出轴、换挡挡位切换机构和控制部。马达具有马达绕组，产生基于永磁体的齿槽转矩。驱动电路切换向马达绕组的通电。输出轴被传递马达的旋转轴即马达轴的旋转。换挡挡位切换机构具有谷部形成部件、卡合部件以及施力部件。谷部形成部件形成多个谷部以及隔着谷部的峰部，与输出轴一体旋转。卡合部件嵌合于与换挡挡位对应的谷部。施力部件将卡合部件向与谷部嵌合的方向施力。控制部控制马达的驱动。

在马达轴与输出轴之间形成有游隙，能够利用游隙使卡合部件下落到谷部。以驱动电路、马达绕组以及将驱动电路和马达绕组进行连接的连接配线作为马达驱动系统。构成为，在卡合部件从谷部向峰部的移动中即爬升中马达驱动系统发生了异常时，能够降低包含由于向输出轴传递的齿槽转矩即输出轴齿槽转矩以及施力部件的负荷转矩的转矩的平衡从而输出轴停止的中间挡位停止异常的发生概率。

由此，在卡合部件的爬升中马达驱动系统发生异常的情况下，中间挡位停止异常的发生概率也被降低，所以能够保护自动变速机。

附图说明

本发明的上述目的及其他目的、特征及优点通过参照附图的下述详细记载会更加明确。

图1是表示第1实施方式的线控换挡系统的立体图。

图2是表示第1实施方式的线控换挡系统的概略结构图。

图3是表示第1实施方式的马达以及马达驱动器的电路图。

图4是说明第1实施方式的止动机构的动作的说明图。

图5是说明第1实施方式的施加于止动机构的转矩的说明图。

图6是表示第1实施方式的通电时间与输出轴停止位置的关系的说明图。

图7是表示在第1实施方式中在通电规定时间后将通电断开的情况的实验结果的时序图。

图8是表示第1实施方式的发生了中间挡位停止异常的状态的示意图。

图9是表示第1实施方式的马达驱动系统的示意图。

图10是说明第1实施方式的马达控制处理的流程图。

图11是表示第2实施方式的马达驱动系统的示意图。

图12是表示第3实施方式的马达驱动系统的示意图。

图13是表示第4实施方式的马达驱动系统的示意图。

图14是表示第5实施方式的马达驱动系统的示意图。

图15是表示第6实施方式的马达驱动系统的示意图。

图16是表示第7实施方式的马达驱动系统的示意图。

图17是表示第8实施方式的马达驱动系统的示意图。

图18是表示第9实施方式的马达驱动系统的示意图。

图19是表示第10实施方式的马达驱动系统的示意图。

图20是表示第11实施方式的马达驱动系统的示意图。

图21是表示第12实施方式的马达驱动系统的示意图。

图22是表示第13实施方式的马达驱动系统的示意图。

图23是说明第14实施方式的马达控制处理的流程图。

图24是说明第15实施方式的马达控制处理的流程图。

图25是说明第16实施方式的马达控制处理的流程图。

图26是说明第17实施方式的施加于止动机构的转矩的说明图。

具体实施方式

以下，根据附图说明换挡挡位切换系统。以下，在多个实施方式中，对实质相同的结构附加相同的标记而省略说明。

(第1实施方式)

第1实施方式的换挡挡位控制装置在图1～图10中表示。如图1及图2所示，作为换挡挡位切换系统的线控换挡系统1具备马达10、换挡挡位切换机构20、驻车锁定机构30以及换挡挡位控制装置40等。

马达10被从未图示的车辆中搭载的电池45(参照图3)供电从而旋转，作为换挡挡位切换机构20的驱动源发挥功能。本实施方式的马达10是永磁体式的DC无刷马达，产生齿槽转矩。本说明书中，将在通电断开时也产生的齿槽转矩以及马达摩擦等所引起的转矩适当记载为“马达齿槽转矩”。

如图3所示，马达10具有2组马达绕组11、12。第1马达绕组11具有U1线圈111、V1线圈112以及W1线圈113。第2马达绕组12具有U2线圈121、V2线圈122以及W2线圈123。

如图2所示，编码器13检测马达10的未图示的转子的旋转位置即马达角度θm。编码器13例如是磁式旋转编码器，具有与转子一体旋转的磁铁、和磁检测用的霍尔IC等。编码器13同步于转子的旋转而按每规定角度输出A相及B相的脉冲信号。

减速机14设置在马达10的旋转轴即马达轴105(参照图4)与输出轴15之间，将马达10的旋转减速而向输出轴15输出。由此，马达10的旋转被向换挡挡位切换机构20传递。在输出轴15，设有检测输出轴15的角度即输出轴角度θs的输出轴传感器16。输出轴传感器16例如是电位器。实施方式中，在马达轴105与输出轴15之间，存在齿轮齿隙等游隙。以下适当将马达轴105与输出轴15之间的游隙的合计称为“空隙”。

如图1所示，换挡挡位切换机构20具有止动板21以及止动弹簧25等，将从减速机14输出的旋转驱动力向手动阀28以及驻车锁定机构30传递。

止动板21被固定于输出轴15，被马达10驱动。在止动板21，设有与输出轴15平行地突出的销24。销24与手动阀28连接。通过用马达10将止动板21驱动，手动阀28在轴向上往复移动。即，换挡挡位切换机构20将马达10的旋转运动变换为直线运动而向手动阀28传递。手动阀28设于阀体29。手动阀28在轴向上往复移动，从而向未图示的液压离合器的液压供给路被切换，液压离合器的卡合状态切换从而换挡挡位被变更。

如图1以及图5所示，在作为谷部形成部件的止动板21的止动弹簧25侧，设有用于将手动阀28保持在与各挡位对应的位置的4个谷部221～224。谷部221～224从止动弹簧25的前端侧起，依次排列有与P(驻车)挡位对应的P谷部221、与R(倒挡)挡位对应的R谷部222、与N(空挡)挡位对应的N谷部223、与D(前进挡)挡位对应的D谷部224。

作为施力部件的止动弹簧25是能够弹性变形的板状部件，在前端设有作为卡合部件的止动辊26。止动弹簧25将止动辊26向止动板21的转动中心侧施力。如果对止动板21施加规定以上的旋转力，则止动弹簧25弹性变形，止动辊26在谷部221～224间移动。例如，当从P挡位向D挡位切换时，止动板21向正旋转方向旋转，从而止动辊26从P谷部221向D谷部224移动，与D谷部224嵌合。通过使止动辊26嵌入到谷部221～224的某一个中，止动板21的摆动被限制，手动阀28的轴向位置以及驻车锁定机构30的状态被确定，自动变速机5的换挡挡位被固定。

如图6所示，区域Rp是比从P谷部221的中心靠R谷部222侧的规定位置靠R谷部222相反侧的区域，并且是当止动辊26位于区域Rp的输出轴角度时驻车锁定机构30的驻车锁定得以保证的P锁定保证范围。区域Rr是包含R谷部222的中心的规定范围，并且是当止动辊26位于区域Rr的输出轴角度时由自动变速机5保证R挡位的液压的R液压发生范围。区域Rd是包含D谷部224的中心的规定范围，并且是当止动辊26位于区域Rd的输出轴角度时由自动变速机5保证D挡位的液压的D液压发生范围。区域Rn是包含N谷部223的中心的规定范围，并且是当止动辊26位于区域Rn的输出轴角度时在自动变速机5的油路中保证未图示的摩擦卡合要素不被卡合、不产生液压的范围。以下适当将区域Rp、Rr、Rn、Rd作为挡位保证区域，将挡位保证区域以外作为中间挡位区域。

如图1所示，驻车锁定机构30具有驻车杆31、圆锥体32、驻车锁定杆33、轴部34以及驻车齿轮35。驻车杆31形成为大致L字形状，一端311侧被固定于止动板21。在驻车杆31的另一端312侧，设有圆锥体32。圆锥体32形成为，随着朝向另一端312侧而缩径。如果止动板21向反旋转方向摆动，则圆锥体32向箭头P的方向移动。

驻车锁定杆33设置为，与圆锥体32的圆锥面抵接，能够以轴部34为中心进行摆动，在驻车锁定杆33的驻车齿轮35侧，设有能够与驻车齿轮35啮合的凸部331。如果止动板21向反旋转方向旋转，圆锥体32向箭头P方向移动，则驻车锁定杆33被上推，凸部331与驻车齿轮35啮合。另一方面，如果止动板21向正旋转方向旋转，圆锥体32向箭头notP方向移动，则凸部331和驻车齿轮35的啮合得以解除。

驻车齿轮35设于未图示的车轴，能够与驻车锁定杆33的凸部331啮合。如果驻车齿轮35与凸部331啮合，则车轴的旋转被限制。当换挡挡位是作为P以外的挡位的notP(非P)挡位时，驻车齿轮35不被驻车锁定杆33锁定，车轴的旋转不被驻车锁定机构30妨碍。此外，换挡挡位为P挡位时，驻车齿轮35被驻车锁定杆33锁定，车轴的旋转被限制。

如图2及图3所示，换挡挡位控制装置40具有作为驱动电路的马达驱动器41、42以及作为控制部的ECU50等。马达驱动器41是对第1马达绕组11的通电进行切换的3相逆变器(inverter)，开关元件411～416被桥接。成对的U相的开关元件411、414的连接点与U1线圈111的一端连接。成对的V相的开关元件412、415的连接点与V1线圈112的一端连接。成对的W相的开关元件413、416的连接点与W1线圈113的一端连接。线圈111～113的另一端在连线部115被连线。

马达驱动器42是对第2马达绕组12的通电进行切换的3相逆变器，开关元件421～426被桥接。成对的U相的开关元件421、424的连接点与U2线圈121的一端连接。成对的V相的开关元件422、425的连接点与V2线圈122的一端连接。成对的W相的开关元件423、426的连接点与W2线圈123的一端连接。线圈121～123的另一端在连线部125被连线。本实施方式的开关元件411～416、421～426是MOSFET，但也可以使用IGBT等其他元件。

在第1马达驱动器41与电池45之间设有马达继电器46。在第2马达驱动器42与电池45之间设有马达继电器47。马达继电器46、47当作为点火开关等的起动开关接通时接通，电力被向马达10侧供给。此外，马达继电器46、47当起动开关断开时断开，向马达10侧的电力的供给被切断。在电池45的高电位侧，设有对电池电压Vb进行检测的电压传感器48。

ECU50对开关元件411～416、421～426的通断动作进行控制，对马达10的驱动进行控制，从而控制换挡挡位的切换。此外，ECU50基于车速、加速器开度以及驾驶员要求换挡挡位等，对变速用液压控制螺线管6的驱动进行控制。通过对变速用液压控制螺线管6进行控制，变速级被控制。变速用液压控制螺线管6设有与变速级数等对应的个数。本实施方式中，由1个ECU50对马达10及螺线管6的驱动进行控制，但也可以分为对马达10进行控制的马达控制用的马达ECU、和螺线管控制用的AT－ECU。以下，以马达10的驱动控制为中心进行说明。

ECU50具有微机51(参照图9)等，在内部具备均未图示的CPU、ROM、RAM、I/O以及将这些结构进行连接的总线等。ECU50中的各处理可以是由CPU执行在ROM等实体存储装置(即，可读出非暂时有形记录介质)中预先存储的程序而实现的软件处理，也可以是基于专用电子电路的硬件处理。

ECU50中，作为功能块，具备驱动控制部55以及异常监视部56等。驱动控制部55基于马达角度θm以及输出轴角度θs等，利用反馈控制等，对马达10的驱动进行控制，以使马达角度θm停止于与要求换挡挡位对应地设定的马达角度目标值θcmd。马达10的驱动控制的详细情况任意。异常监视部56对线控换挡系统1的异常进行监视。本实施方式中，检测由于在挡位切换中马达10停止的马达关闭故障的发生从而止动辊26在中间挡位区域停止的中间挡位停止异常。

这里，根据图4说明换挡挡位切换时的止动机构的动作。图4中，示意地表示了“游隙”的概念，假设输出轴15与减速机14成为一体并且马达轴105能够在减速机14的游隙的范围内移动而进行记载。另外，马达轴105与减速机14成为一体、在减速机14与输出轴15之间存在“游隙”也可以。这里，马达轴105与输出轴15之间的“游隙”以存在于减速机14的齿轮与马达轴105之间的游隙为中心进行说明，但“游隙”能够理解为存在于马达轴105与输出轴15之间的游隙、空隙等的合计。

以下，以从P挡位以外的挡位向P挡位切换换挡挡位的情况的例子为中心进行说明。图4中，示意地表示马达10旋转从而止动辊26从R谷部222向P谷部221移动的状态。图4中，将马达10及输出轴15的旋转方向设为纸面左右方向进行说明，从上段到下段表示伴随马达10的旋转而止动辊26移动的情形。实际上，止动板21与输出轴15一体旋转，从而止动辊26在谷部221～224间移动，但在图4中，为了说明，图示为止动辊26与输出轴15一起移动。

在说明止动机构的动作前，利用图5对施加于止动机构的转矩进行说明。如图5的上段所示，当使止动板21旋转时，由止动弹簧25的弹簧载荷SL产生的负荷转矩TL作为促进马达10的驱动转矩的正转矩起作用的状态、和作为妨碍马达10的驱动转矩的负转矩起作用的状态被反复。在将换挡挡位向P挡位方向切换的情况下，对于止动辊26，将作用于P方向的转矩定义为正转矩，将作用于D方向的转矩定义为负转矩。正转矩主要由马达10的驱动转矩、以及在止动辊26的下降中的弹簧载荷SL产生。负转矩主要在止动辊26的爬升中由弹簧载荷SL产生。

如图4所示，在线控换挡系统1中，在换挡挡位切换机构20中，通过止动板21的旋转，止动辊26在谷部221～224间移动，从而换挡挡位被切换。本实施方式中，利用在马达轴105与输出轴15之间设置的空隙，通过弹簧载荷SL，使止动辊26下落到与要求换挡挡位对应的谷部221～224。

当使止动辊26从R谷部222向P谷部221移动时，如状态a所示，马达10在空隙内旋转，从而马达轴105与减速机14抵接，空隙被填塞。如果成为空隙填塞状态，则马达轴105与输出轴15成为一体地旋转，止动辊26开始爬升。

如状态b所示，在止动辊26从R谷部222向峰部226移动的爬升状态时，马达10牵拉输出轴15。此时，弹簧载荷SL作为负转矩起作用。

如状态c所示，在止动辊26从峰部226的顶点向P谷部221移动的下降状态时，弹簧载荷SL作为正转矩起作用，输出轴15先于马达10而在空隙内被向P谷部221吸入。然后，如状态d所示，止动辊26下落到P谷部221。

本实施方式中，对马达10使用具有永磁体的DC马达，如图5的下段所示，马达齿槽转矩TC_M周期性地产生。齿槽转矩的产生周期根据马达10的磁极数等而不同。此外，马达齿槽转矩TC_M对应于减速机14的齿轮比而被放大并被向输出轴15传递。以下，将被减速机14放大了的齿槽转矩设为输出轴齿槽转矩TC_S。

如图5中“×”所示，在爬升侧，产生负荷转矩TL与输出轴齿槽转矩TC_S相平衡的转矩平衡点。特别是，在减速机14的齿轮比大、输出轴齿槽转矩TC_S的最大值大于止动弹簧25所引起的负转矩的最大值的情况下，与输出轴齿槽转矩TC_S的最大值小于负转矩最大值的情况相比，转矩平衡点变多。另外，为避免复杂，表示平衡点的“×”标记对一部分进行了记载。

这里，说明在挡位切换中发生了由于断线等从而无法对马达10进行驱动的异常即马达关闭故障的情况。在止动辊26的下降中发生马达关闭故障的情况下，弹簧载荷SL作为正转矩起作用，所以如果将空隙设置得较大，则能够利用弹簧载荷SL使止动辊26下落到谷中。

另一方面，在止动辊的爬升中发生马达关闭故障的情况下，弹簧载荷SL作为负转矩起作用。因此，发现了如果在转矩平衡点发生马达关闭故障则止动辊26在爬升中途停止而成为中间挡位停止异常的新课题(参照图8)。另外，在转矩平衡点止动辊26停止的情况下，即使将空隙设置得较大，中间挡位停止异常也不消除。此外，例如在如开关磁阻马达等那样不使用永磁体的马达的情况下，由于不产生齿槽转矩，所以不产生转矩平衡点，止动辊26由于止动弹簧25的弹簧载荷SL而落入到某个谷部221～224中，所以不发生中间挡位停止异常。

图6中，表示了从止动辊26位于D谷部224的状态开始通电、并在止动辊26到达P谷部221之前的经过了某时间时使通电断开的情况的输出轴15的停止位置。即使在挡位切换中将通电断开，也根据通电断开时机，由于弹簧载荷SL而使止动辊26落入某个谷部221～224。但是，如双点划线所包围而表示的那样，如果在止动辊26的爬升中通电被断开，则有在中间挡位区域停止的情况。

图7以及图8是将向马达10的通电时间设为xa时的实验结果，对应于图6中的点A。图7中，以共通时间轴为横轴，从上段起，示出了驱动模式以及角度。图中的P、R、N、D对应于止动辊26位于谷部221～224的中心时的输出轴角度。此外，利用输出轴换算，记载了马达角度θm以及马达角度目标值θcmd。

可知，如果从止动辊26位于D谷部224的状态起、在时间xa的期间进行了通电后断开通电，则马达角度θm不到达马达角度目标值θcmd，输出轴角度θs停止在R谷部222与P谷部221之间的中间挡位区域。

如果发生输出轴15在中间挡位区域停止的异常，则手动阀28在中途的位置停止，所以无法产生适当的液压，有可能导致自动变速机5的故障。

因此，在本实施方式中，为了在马达驱动系统的一部分发生了断线等的情况下也不发生中间挡位停止异常，将马达驱动系统的至少一部分多系统化。在马达驱动系统中，包括马达绕组11、12、马达驱动器41、42以及将马达驱动器41、42和马达绕组11、12连接的连接配线71、72。

本实施方式的马达驱动系统的连接关系在图9中表示。在图9等中，将马达绕组11、12用记号“M”标记。如图9所示，在本实施方式中，马达驱动器41、42以及马达绕组11、12各设有两个。即，在本实施方式中，马达驱动器41、42以及马达绕组11、12被二重化。第1马达驱动器41利用第1连接配线71而与第1马达绕组11连接，第2马达驱动器42利用第2连接配线72而与第2马达绕组12连接。

微机51经由通过单刀双掷型的开关等构成的切换部65而与马达驱动器41、42连接。详细而言，切换部65经由微机侧配线655而与微机51连接，能够切换将与第1马达驱动器41连接的第1驱动器侧配线651与微机侧配线655连接的状态、以及将与第2马达驱动器42连接的第2驱动器侧配线652与微机侧配线655连接的状态。通过对切换部65进行控制，能够选择在马达10的驱动中使用的马达驱动器41、42。由此，在一方的马达驱动器41、42发生异常的情况下，也能够利用另一方的马达驱动器41、42使马达10的驱动继续。以下，将被多重化的部件群作为“系统”。在本实施方式中，将从第1马达驱动器41至第1马达绕组11的结构作为第1系统，将从第2马达驱动器42至第2马达绕组12的结构作为第2系统。在本实施方式中，以一方的系统为主系统，以另一方的系统为副系统，如果主系统正常，则优先使用主系统。以下，以第1系统为主系统、以第2系统为副系统来进行说明。

基于图10的流程图对本实施方式的马达控制处理进行说明。该处理由ECU50以规定的周期执行。以下，省略步骤S101的“步骤”，简单记作记号“S”。其他步骤也同样。此外，将标志被设置的状态设为“1”，将没有被设置的状态设为“0”。该处理能够适用于具有切换部65、75、76的实施方式、以及能够利用软件开关来选择所使用的马达驱动器41、42的实施方式。

S101中，异常监视部56判断主系统是否正常。本实施方式中，根据第1马达驱动器41是否正常来进行判断。在判断为主系统不正常的情况下(S101：否)，向S102转移，设置主系统异常标志FlgM。此外，在S103中，ECU50将表示主系统故障的信息向线控换挡系统1的外部、例如负责车辆整体的控制的上位ECU等未图示的其他ECU通知。此外，表示线控换挡系统1发生异常的信息被向驾驶员通知。向的通知方法例如是警示灯的点亮或声音的通知等，是任意的。副系统异常的情况下的通知也同样。在判断为主系统正常的情况下(S101：是)，向S104转移。

在S104中，异常监视部56判断副系统是否正常。本实施方式中，根据第2马达驱动器42是否正常来进行判断。在判断为副系统不正常的情况下(S104：否)，向S105转移，设置副系统异常标志FlgS。此外，在S106中，ECU50将表示副系统故障的信息向线控换挡系统1的外部通知。此外，表示线控换挡系统1发生异常的信息被向驾驶员通知。在判断为副系统正常的情况下(S104：是)，向S107转移。

在S107中，驱动控制部55判断是否设置了主系统异常标志FlgM。在判断为设置了主系统异常标志FlgM的情况下(S107：是)，向S108转移。在判断为没有设置主系统异常标志FlgM的情况下(S107：否)，向S109转移，选择主系统作为在马达10的驱动中使用的系统，将切换部65与第1马达驱动器41侧连接。

在S108中，驱动控制部55判断是否设置了副系统异常标志FlgS。在判断为没有设置副系统异常标志FlgS的情况下(S108：是)，向S110转移，选择副系统作为在马达10的驱动中使用的系统，将切换部65与第2马达驱动器42侧连接。在判断为设置了副系统异常标志FlgS的情况下(S108：是)，向S111转移，不选择驱动系统，禁止换挡挡位的切换。

如以上说明的那样，本实施方式的线控换挡系统1具备马达10、马达驱动器41、42、输出轴15、换挡挡位切换机构20和ECU50。马达10具有马达绕组11、12，产生由永磁体引起的齿槽转矩。马达驱动器41、42切换向马达绕组11、12的通电。输出轴15被传递马达10的旋转轴即马达轴105的旋转。

换挡挡位切换机构20具有止动板21、止动辊26以及止动弹簧25。止动板21形成有多个谷部221～224以及隔着谷部221～224的峰部226～228，与输出轴15一体旋转。止动辊26嵌合于与换挡挡位对应的谷部221～224。止动弹簧25将止动辊26向与谷部221～224嵌合的方向施力。ECU50对马达10的驱动进行控制。

在马达轴105与输出轴15之间形成有游隙，能够利用游隙使止动辊26下落到谷部221～224。将马达驱动器41、42、马达绕组11、12以及将马达驱动器41、42与马达绕组11、12连接的连接配线71、72作为马达驱动系统。构成为，当在止动辊26从谷部221～224向峰部226～228的移动中即爬升中马达驱动系统发生异常时，能够降低包含由于被向输出轴15传递的齿槽转矩即输出轴齿槽转矩以及止动弹簧25的负荷转矩的转矩的平衡从而输出轴15停止的中间挡位停止异常的发生概率。在止动辊26的爬升中马达驱动系统发生异常的情况下，中间挡位停止异常的发生概率也被降低，所以能够保护自动变速机5。

具体而言，构成马达驱动系统的部件即马达驱动系统部件的至少一部分设有多个。本实施方式中，马达驱动器41、42以及马达绕组11、12分别设有多个。此外，设有能够选择设有多个的马达驱动系统部件中的实际用于马达10的驱动的部件的切换部65。本实施方式的切换部65能够选择用于马达的驱动的马达驱动器41、42。由此，即使在被多重化的部位的一部分发生异常的情况下，也能够使马达10的驱动继续。此外，通过设置切换部65，能够不使用发生异常的系统，利用正常系统使马达10的驱动适当地继续。

如果将设有多个的马达驱动系统部件中的一部分作为主系统，将其他作为副系统，则在主系统正常的情况下，利用主系统驱动马达10，在主系统发生异常的情况下，利用副系统驱动马达10。此外，在副系统发生异常的情况下，使主系统的马达10的驱动继续。由此，在马达驱动系统的一部分发生异常的情况下也能够使马达10的驱动继续。

此外，在马达驱动系统发生异常的情况下，将表示发生了异常的信息向外部通知。由此，例如通过向驾驶员通知异常，能够促使早期的修理。

(第2实施方式)

基于图11对第2实施方式进行说明。本实施方式中，马达驱动器41、42分别都与马达绕组11、12连接。详细而言，第1马达驱动器41和马达绕组11、12被马达绕组11、12侧在分支点715分支的连接配线710连接。第2马达驱动器42和马达绕组11、12被马达绕组11、12侧在分支点725分支的连接配线720连接。即，本实施方式中，从马达驱动器41、42至马达绕组11、12的结构被二重化，并且从各个马达驱动器41、42至马达绕组11、12的配线被二重化。此外，也可以说，马达绕组11、12被第1系统以及第2系统共用。

本实施方式中，马达驱动器41、42分别连接着多个马达绕组11、12。由此，在马达驱动器41、42的一方发生异常的情况下，也能够使利用马达绕组11、12的两方的驱动继续，能够防止转矩降低。因而，本实施方式中，例如在如脱离P时那样需要比较大的转矩的情况下，也能够防止挡位切换失败。此外，实现与上述实施方式相同的效果。

(第3实施方式)

第3实施方式在图12中表示。本实施方式中，马达驱动器41、42被二重化。马达驱动器41、42和马达绕组11被马达驱动器41、42侧在分支点735分支的连接配线73连接。由此，在马达驱动器41、42的一方发生异常的情况下，也能够使马达10的驱动继续。第4实施方式以及第5实施方式也是同样的。此外，实现与上述实施方式相同的效果。

(第4实施方式)

第4实施方式在图13中表示。本实施方式中，马达驱动器41、42被二重化。微机51和马达驱动器41、42被马达驱动器41、42侧在分支点635分支的连接配线63连接。本实施方式中，微机51与马达驱动器41、42之间的切换部65省略。

此外，本实施方式中，设有1个马达绕组11和2个马达驱动器41、42。马达绕组11经由通过单刀双掷型的开关等构成的切换部75而与马达驱动器41、42连接。详细而言，切换部75经由马达侧配线755而与马达绕组11连接，能够切换将与第1马达驱动器41连接的第1驱动器侧配线751和马达侧配线755连接的状态、以及将与第2马达驱动器42连接的第2驱动器侧配线752和马达侧配线755连接的状态。通过对切换部75进行控制，能够选择与马达绕组11连接而用于马达10的驱动控制的马达驱动器41、42。由此，在一方的马达驱动器41、42发生异常的情况下，也能够使马达10的驱动继续。此外，实现上述实施方式相同的效果。

(第5实施方式)

第5实施方式在图14中表示。本实施方式中，马达驱动器41、42被二重化。微机51和马达驱动器41、42被分别独立的连接配线61、62连接。详细而言，微机51和第1马达驱动器41被连接配线61连接，微机51和第2马达驱动器42被连接配线62连接。可以使马达驱动器41、42被微机51同时控制，也可以在微机51内通过软件开关选择所使用的马达驱动器41、42。通过软件开关选择马达驱动器41、42的情况下，能够将微机51理解为“切换部”。后述的第9实施方式以及第11实施方式也是同样的。这样构成也实现与上述实施方式相同的效果。

(第6实施方式)

第6实施方式在图15中表示。本实施方式中，马达绕组11、12被二重化。微机51和马达驱动器41被连接配线61连接。马达驱动器41与马达绕组11、12经由通过单刀双掷型的开关等构成的切换部76而被连接。详细而言，切换部76经由驱动器侧配线765而与马达驱动器41连接，能够切换将与第1马达绕组11连接的第1马达侧配线761和驱动器侧配线765连接的状态、以及将与第2马达绕组12连接的第2马达侧配线762和驱动器侧配线765连接的状态。通过对切换部76进行控制，能够选择与马达驱动器41连接的马达绕组11、12。由此，在一方的马达绕组11、12发生异常的情况下，也能够使马达10的驱动继续。此外，实现与上述实施方式相同的效果。

(第7实施方式)

第7实施方式在图16中表示。如图16所示，本实施方式中，设有1个马达驱动器41和1个马达绕组11。马达驱动器41和马达绕组11经由通过单刀双掷型的开关等构成的切换部77而被连接。详细而言，切换部77经由驱动器侧配线775而与马达驱动器41连接，能够切换将第1马达侧配线771和驱动器侧配线775连接的状态、以及将马达侧配线772和驱动器侧配线775连接的状态。马达侧配线771、772都与马达绕组11连接。即，本实施方式中，将切换部77与马达绕组11连接的马达侧配线771、772被二重化。这样构成也实现与上述实施方式相同的效果。

(第8实施方式)

第8实施方式在图17中表示。如图17所示，本实施方式中，马达驱动器41、42以及马达绕组11、12被二重化。微机51和马达驱动器41、42被与第4实施方式同样的连接配线63连接，马达驱动器41、42和马达绕组11、12被与第1实施方式同样的连接配线71、72连接。

本实施方式中，微机51能够经由连接配线63将同一控制信号向多个马达驱动器41、42输出。换言之，本实施方式中，成为将多个系统同时驱动的结构。由此，假设一方的系统发生异常，也能够使与整个系统正常的情况相同的控制继续，能够缩短例如系统的切换等所需要的时间。此外，实现与上述实施方式相同的效果。

(第9实施方式)

第9实施方式在图18中表示。如图18所示，本实施方式中，马达驱动器41、42以及马达绕组11、12被二重化。微机51和马达驱动器41、42被与第5实施方式同样的连接配线61、62连接，马达驱动器41、42和马达绕组11、12被与第1实施方式同样的连接配线71、72连接。这样构成也实现与上述实施方式相同的效果。

(第10实施方式)

第10实施方式在图19中表示。如图19所示，本实施方式中，马达驱动器41、42被二重化。微机51和马达驱动器41、42被与第4实施方式同样的连接配线63连接，马达驱动器41、42和马达绕组11被与第3实施方式同样的连接配线73连接。这样构成也实现与上述实施方式相同的效果。

(第11实施方式)

第11实施方式在图20中表示。如图20所示，本实施方式中，马达驱动器41、42被二重化。微机51和马达驱动器41、42被与第5实施方式同样的连接配线61、62连接，马达驱动器41、42和马达绕组11被与第3实施方式同样的连接配线73连接。这样构成也实现与上述实施方式相同的效果。

(第12实施方式)

第12实施方式在图21中表示。如图21所示，本实施方式中，马达绕组11、12被二重化。微机51和马达驱动器41被与第6实施方式同样的连接配线63连接。马达驱动器41和马达绕组11、12被马达绕组11、12侧在分支点745分支的连接配线74连接。这样构成也实现与上述实施方式相同的效果。

(第13实施方式)

第13实施方式在图22中表示。如图22所示，本实施方式中，微机51与马达驱动器41被连接配线61连接。马达驱动器41和马达绕组11被连接配线78、79连接。即，本实施方式中，将马达驱动器41和马达绕组11连接的连接配线78、79被二重化。这样构成也实现与上述实施方式相同的效果。

(第14实施方式)

基于图23说明第14实施方式。第14实施方式～第16实施方式的马达控制处理与第1实施方式不同，所以以该点为中心进行说明。基于图23的流程图说明本实施方式的马达控制处理。

S101～S106的处理与第1实施方式相同，在S104中做出肯定判断的情况下以及接续于S106而向S121转移。S121中，驱动控制部55判断是否设置了主系统异常标志FlgM或副系统异常标志FlgS。判断为主系统异常标志FlgM以及副系统异常标志FlgS都没有被设置的情况下(S121：否)，向S123转移，选择主系统作为用于马达10的驱动的系统。在判断为主系统异常标志FlgM或副系统异常标志FlgS被设置了的情况下(S121：是)，向S122转移。

S122中，驱动控制部55判断是否设置了主系统异常标志FlgM以及副系统异常标志FlgS。在判断为主系统异常标志FlgM或副系统异常标志FlgS没有被设置的情况下(S122：否)，向S124转移，选择正常系统作为用于马达10的驱动的系统。即，在主系统异常标志FlgM没有被设置而副系统异常标志FlgS被设置了的情况下，选择主系统，在主系统异常标志FlgM被设置了而副系统异常标志FlgS没有被设置的情况下，选择副系统。在判断为设置了主系统异常标志FlgM以及副系统异常标志FlgS的情况下(S122：是)，向S125转移，不选择驱动系统。

在接续于S124转移到的S126中，驱动控制部55判断电池电压Vb是否为电压判定阈值Vth以上。本实施方式中，电池电压Vb对应于“被向驱动电路输入的输入电压”。电压判定阈值Vth被设定为能够通过马达10的驱动而切换换挡挡位的程度的值。电压判定阈值Vth可以与挡位无关地设为同一值，例如也可以是，在当前的换挡挡位为P挡位时相比其他挡位时将电压判定阈值Vth设为较大值这样的情况下，对应于当前的换挡挡位而设为不同的值。在判断为电池电压Vb为电压判定阈值Vth以上的情况下(S126：是)，向S127转移。在判断为电池电压Vb不到电压判定阈值Vth的情况下(S126：否)，向S128转移。

在S126中做出肯定判断的情况以及接续于S123而转移到的S127中，驱动控制部55许可换挡挡位的切换。在S126中做出否定判断的情况以及接续于S125而转移到的S128中，驱动控制部55禁止换挡挡位的切换。

在马达驱动系统发生异常的情况下，根据异常的状况，与正常时相比能够输出的转矩有可能降低。在此基础上，如果电池电压降低，则能够输出的转矩进一步降低，挡位切换可能失败。因此，本实施方式中，在一方的系统发生异常并且电池电压Vb下降的情况下，禁止换挡挡位的切换。由此，能够防止转矩下降所引起的挡位切换失败。

本实施方式中，ECU50当马达驱动系统的一部分异常时，进行挡位切换实施判定，选择挡位切换的许可或禁止。具体而言，ECU50，作为挡位切换实施判定，作为被向马达驱动器41、42输入的输入电压而进行电池电压Vb的判定，在电池电压Vb为电压判定阈值Vth以上的情况下，许可挡位切换，在电池电压Vb不到电压判定阈值Vth的情况下，禁止挡位切换。由此，能够防止转矩不足所引起的挡位切换失败，能够避免中间挡位停止异常的发生。此外，实现与上述实施方式相同的效果。

(第15实施方式)

根据图24说明第15实施方式。本实施方式的马达控制处理，除了代替图23中的S126而进行S131的处理这一点以外，与第14实施方式相同。在接续于S124转移到的S131中，驱动控制部55判断是否是引擎驱动中。在判断为是引擎驱动中的情况下(S131：是)，向S127转移，许可换挡挡位的切换。在判断为不是引擎驱动中的情况下(S131：否)，向S128转移，禁止换挡挡位的切换。

例如当由于怠速停止等而引擎停止时，电池电压Vb有可能下降。因此，本实施方式中，在一方的系统发生异常并且引擎停止的情况下，禁止换挡挡位的切换。由此，能够防止转矩降低所引起的挡位切换失败。

作为挡位切换实施判定，ECU50判定引擎的驱动状态。引擎为驱动中的情况下，许可挡位切换，引擎为停止中的情况下，禁止挡位切换。由此，能够防止转矩不足所引起的挡位切换失败，能够避免中间挡位停止异常的发生。此外，实现与上述实施方式相同的效果。

(第16实施方式)

根据图25说明第16实施方式。本实施方式的马达控制处理除了代替图23中的S126而进行S136、137的处理这一点以外，与第14实施方式相同。在接续于S124转移到的S136中，驱动控制部55判断当前的换挡挡位是否是P挡位以外。在判断为当前的换挡挡位是P挡位以外的情况下(S136：是)，向S127转移，许可换挡挡位的切换。在判断为当前的换挡挡位是P挡位的情况下(S136：否)，向S137转移。

S137中，驱动控制部55判断车辆的倾斜角度θi是否是角度判定阈值θth以下。车辆的倾斜角度θi例如根据倾斜角传感器的检测值而被运算。在判断为倾斜角度θi是角度判定阈值θth以下的情况下(S137：是)，向S127转移，许可换挡挡位的切换。在判断为倾斜角度θi大于角度判定阈值θth的情况下(S137：否)，向S128转移，禁止换挡挡位的切换。

在将换挡挡位从P挡位向P挡位以外的挡位切换的所谓“P脱离”中，需要比其他挡位切换时更大的转矩。此外，在车辆倾斜的情况下，在驻车锁定杆33与驻车齿轮35之间的啮合部位发生与倾斜角度θi以及车重对应的摩擦，所以与P脱离时相比需要更大的转矩。因此，本实施方式中，在一方的系统发生异常并且处于车辆倾斜状态下的P脱离时，禁止换挡挡位的切换。由此，能够防止转矩下降所引起的挡位切换失败。

在马达控制处理中，也可以省略S137的处理，在一方的系统发生异常的情况下，无论车辆的倾斜角度θi如何，禁止从P挡位向其他挡位的切换。此外，在马达控制处理中，也可以将图23中的S126、图24中的S131以及图25中的S136、S137的多个进行组合。

此外，第14实施方式～第16实施方式的马达控制处理也能够适用于不具有切换部65、75、76的系统。如果以第14实施方式为例进行说明，则将S101～S106、S123～S125的处理省略。此外，S121中，判定异常系统的有无，如果无异常系统则向S127转移，如果有异常系统则向S122转移。在S122中，如果至少1个系统正常则向S126转移，如果整个系统异常则向S128转移即可。也可以是，如第15实施方式那样，代替S126而采用S131，或者如第16实施方式那样，代替S126而采用S136、S137。

本实施方式中，作为挡位切换实施判定，ECU50判定当前的换挡挡位。当前的换挡挡位为P挡位以外的情况下，许可挡位切换，当前的换挡挡位为P挡位时，禁止挡位切换。此外，作为挡位切换实施判定，ECU50判定当前的换挡挡位以及车辆的倾斜角度θi。当前的换挡挡位为P挡位以外的情况、以及当前的换挡挡位为P挡位并且倾斜角度θi为角度判定阈值θth以下的情况下，许可挡位切换。此外，当前的换挡挡位为P挡位并且倾斜角度θi大于角度判定阈值θth的情况下，禁止挡位切换。由此，在需要比较大的转矩的P脱离中，能够防止转矩不足所引起的挡位切换失败，能够避免中间挡位停止异常的发生。此外，实现与上述实施方式相同的效果。

(第17实施方式)

第17实施方式在图26中表示。如第1实施方式中说明的那样，马达齿槽转矩TC_M被减速机14放大。如利用图5说明的那样，如果减速机14的齿轮比大、输出轴齿槽转矩TC_S大于由止动弹簧25的弹簧载荷SL产生的负荷转矩，则转矩平衡点变多。

因此，本实施方式中，将减速机14的齿轮比设置为，使得输出轴齿槽转矩TC_S的最大值不大于负荷转矩TL的最大值。由此，与输出轴齿槽转矩TC_S的最大值大于负荷转矩TL的最大值的情况相比，能够减少转矩平衡点，因此即使发生马达关闭故障，也能够大幅降低中间挡位停止异常的发生概率，能够利用止动弹簧25的负荷转矩TL使止动辊26下落到谷部221～224的某一个。

线控换挡系统1还具备在马达轴105与输出轴15之间设置的减速机14。减速机14的齿轮比被设定为，使被减速机14放大了的齿槽转矩即输出轴齿槽转矩TC_S小于止动弹簧25所引起的负荷转矩TL。由此，能够降低中间挡位停止异常的发生概率。

(其他实施方式)

上述实施方式中，马达是DC无刷马达。其他实施方式中，马达也可以是发生齿槽转矩的DC无刷马达以外的马达。上述实施方式中，作为驱动电路的马达驱动器是3相逆变器。其他实施方式中，驱动电路也可以采用能够切换马达绕组的通电等那样的电路结构。上述实施方式中，马达驱动系统的至少一部分被二重化。其他实施方式中，也可以通过将马达驱动系统的至少一部分的结构设置3个以上来进行多重化。

上述实施方式中，马达旋转角传感器是编码器。其他实施方式中，马达旋转角传感器不限于编码器，也可以采用旋转变压器等任意的器件。上述实施方式中，例示了电位器作为输出轴传感器。其他实施方式中，输出轴传感器是任意的，例如，可以由在各挡位保证区域被接通的开关构成，也可以采用非接触的磁式传感器。此外，也可以省略输出轴传感器。

上述实施方式中，在止动板设有4个谷部。其他实施方式中，谷部的数量不限于4个，是几个都可以。例如，也可以设有与P挡位和P挡位以外的挡位即notP挡位对应的2个谷部。换挡挡位切换机构、驻车锁定机构等也可以与上述实施方式不同。

上述实施方式中，在马达轴与输出轴之间设有减速机。减速机的详细情况在上述实施方式中虽未言及，但例如可以是使用摆线齿轮、行星齿轮、从与马达轴大致同轴的减速机构向驱动轴传递转矩的正齿轮的结构，或将这些组合使用的结构等任意的结构。此外，在其他实施方式中，既可以省略马达轴与输出轴之间的减速机，也可以设置减速机以外的机构。以上，本发明不被上述实施方式做任何限定，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施。

本发明以实施方式为基准进行了记叙。然而，本发明不限于该实施方式以及构造。本发明也包括各种变形例以及均等范围内的变形。此外，各种组合以及形态、进而包含仅其一要素、其以上或以下的其他组合以及形态也落入本发明的范畴以及思想范围内。

Claims (11)

1.一种换挡挡位切换系统，其特征在于，

具备：

马达(10)，具有马达绕组(11、12)，产生由永磁体引起的齿槽转矩；

驱动电路(41、42)，切换向上述马达绕组的通电；

输出轴(15)，被传递上述马达的旋转轴即马达轴(105)的旋转；

换挡挡位切换机构(20)，具有形成有多个谷部(221～224)以及隔着上述谷部的峰部(226～228)并与上述输出轴一体旋转的谷部形成部件(21)、嵌合于与换挡挡位对应的上述谷部的卡合部件(26)、以及将上述卡合部件向与上述谷部嵌合的方向施力的施力部件(25)；以及

控制部(50)，控制上述马达的驱动，

在上述马达轴与上述输出轴之间形成有游隙，利用上述游隙，能够使上述卡合部件下落到上述谷部，

该换挡挡位切换系统构成为，

以上述驱动电路、上述马达绕组、以及将上述驱动电路和上述马达绕组进行连接的连接配线(71，72，710，720，73，74，751，752，755，761，762，765，771，772，775，78，79)作为马达驱动系统，当在上述卡合部件从上述谷部向上述峰部的移动中即爬升中上述马达驱动系统发生了异常时，能够降低由于包含被向上述输出轴传递的齿槽转矩即输出轴齿槽转矩以及上述施力部件的负荷转矩的转矩的平衡从而上述输出轴停止的中间挡位停止异常的发生概率，

上述控制部，当上述马达驱动系统的一部分异常时，进行挡位切换实施判定，选择挡位切换的许可或禁止，

作为上述挡位切换实施判定，上述控制部判定当前的换挡挡位，

在当前的换挡挡位为P挡位以外的情况下，许可挡位切换，

在当前的换挡挡位为P挡位的情况下，禁止挡位切换。

2.如权利要求1所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

还具备在上述马达轴与上述输出轴之间设置的减速机(14)，

上述减速机的齿轮比被设定为，使被上述减速机放大了的齿槽转矩小于上述施力部件所引起的负荷转矩。

3.如权利要求1所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

构成上述马达驱动系统的部件即马达驱动系统部件的至少一部分设有多个，

设有切换部(65，75，76)，该切换部能够选择设有多个的上述马达驱动系统部件中的用于上述马达的驱动的部件。

4.如权利要求3所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

上述驱动电路以及上述马达绕组分别设有多个，

上述驱动电路分别连接着多个上述马达绕组。

5.如权利要求3所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

将设有多个的上述马达驱动系统部件中的一部分设为主系统，将其他设为副系统，

在上述主系统正常的情况下，利用上述主系统对上述马达进行驱动，

在上述主系统发生异常的情况下，利用上述副系统对上述马达进行驱动。

6.如权利要求5所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

在上述副系统发生异常的情况下，使上述主系统对上述马达的驱动继续。

7.如权利要求1所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

上述控制部能够将同一控制信号向多个上述驱动电路输出。

8.如权利要求1所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

作为上述挡位切换实施判定，上述控制部进行向上述驱动电路输入的输入电压的判定，

在上述输入电压为电压判定阈值以上的情况下，许可挡位切换，

在上述输入电压不到上述电压判定阈值的情况下，禁止挡位切换。

9.如权利要求1所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

作为上述挡位切换实施判定，上述控制部判定引擎的驱动状态，

上述引擎处于驱动中的情况下，许可挡位切换，

上述引擎处于停止中的情况下，禁止挡位切换。

10.如权利要求1所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

作为上述挡位切换实施判定，上述控制部判定当前的换挡挡位以及车辆的倾斜角度，

在当前的换挡挡位为P挡位以外的情况或者在当前的换挡挡位为P挡位并且上述倾斜角度为角度判定阈值以下的情况下，许可挡位切换，

在当前的换挡挡位为P挡位并且上述倾斜角度大于上述角度判定阈值的情况下，禁止挡位切换。

11.如权利要求1～10中任一项所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

在上述马达驱动系统发生异常的情况下，向外部通知表示发生了异常的信息。

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