JP2006322553A - 切替制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 出力軸とディテントプレートの間には、こじり回避と円滑な組付けのために、適宜ガタツキ量が設けられているが、このガタツキ量は個体バラツキや摩耗により一定でない。このため、ガタツキ量を電動モータの制御量に盛り込むことが困難であり、ディテントプレートの位置を高精度で制御することの障害になっている。
【解決手段】 電動機制御装置は、ロータ角検出手段の検出するロータ角の増減に対する出力角検出手段の出力ゲインの比率が所定値以下となるロータ角の範囲をガタツキ量として求め、求めたガタツキ量を記憶手段に記憶させる。そして、電動機制御装置は、シフトレンジの切り替えを行う際に、記憶手段に記憶されたガタツキ量を盛り込んで電動モータの回転を制御する。このように、ガタツキ量を盛り込んで電動モータを制御できるため、ディテントプレートの位置を高精度で制御できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のディテント位置の切替を電動アクチュエータによって切り替える切替制御装置に関し、例えば車両用自動変速機におけるシフトレンジ切替機構のディテント機構を電動アクチュエータの出力によって切り替えるシフトレンジ切替装置に用いて好適な発明に関する。

（従来技術）
例えば、車両用自動変速機のシフトレンジ切替機構を、電動モータと減速機を組み合わせた電動アクチュエータの回転出力を利用して切り替えるシフトレンジ切替装置が知られている。
このようなシフトレンジ切替装置では、電動モータの回転方向および回転量（回転する数と、回転角度）を制御することで、実シフトレンジの切り替えを行っている。

一方、シフトレンジ切替機構は、シフトレンジ位置を保持するためのディテント機構を持っている（図２０参照）。
シフトレンジ切替機構のディテント機構は、複数のディテント位置（例えば、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ等）に応じた数のディテント溝が形成されたディテントプレート（第１部材に相当する）と、ディテント溝に嵌まり合う係合部が先端に設けられた板バネ製のディテントバネ（第２部材に相当する）とで構成される。そして、ディテント溝のいずれかにディテントバネの係合部が嵌まり合うことで、ディテントプレートの機械的な保持を成す。

実シフトレンジを検出する技術として、減速機の出力軸の出力角がディテントプレートの回転角に対応していることを利用して、減速機の出力軸の出力角を出力角検出手段によって検出し、検出した出力角から実シフトレンジを検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

（第１の問題点）
（１）ここで、ディテント溝の形状は、Ｕ字溝、Ｖ字溝などに設けられる。そして、ディテントバネの係合部は、板バネの付勢力によってディテント溝の底部の方向に押し付けられる構造であるため、係合部がディテント溝の最底部からズレた状態で電動モータの通電が停止されると、係合部がディテント溝の最底部に向かうようにディテントプレートに機械的な力（ディテントプレートの回転力）が発生する。

従って、シフトレンジの切り替えが終了して電動モータの通電を停止した後に、ディテントプレートの実位置が変化しないようにするためには、シフトレンジの切替制御が終了して電動アクチュエータの通電を停止する位置（以下、駆動制御停止位置と称す）と、ディテント機構が安定して静止する位置（以下、ディテント安定位置と称す）とが、完全に一致していなければならない。
即ち、ディテントプレートの回動を制御する電動機制御装置には、高精度で電動モータの回転量および回転角を制御することが求められている。

（２）一方、出力軸からディテントプレート（第１部材）に至る動力伝達経路には、機械的なガタツキがある。具体的には、出力軸とディテントプレートとの間には、作動中に機械的なこじり等の不具合を回避する目的と、シフトレンジ切替機構に電動アクチュエータをスムーズに組付る目的で、出力軸とディテントプレートとの間に適宜ガタツキ量が設けられている。
即ち、出力軸の出力角と、実際のディテントプレートの回転角（以下、実プレート角と称す）との間には、ガタツキ量によるズレが生じる。

上記（１）、（２）に鑑みて、ディテントプレートを高精度で制御するには、上記ガタツキ量を電動モータの制御量に盛り込む必要がある。
しかし、シフトレンジ切替装置を構成する機械部品には、製造段階等で発生する個体間のバラツキがあるため、上記ガタツキ量が一定でなく、ディテントプレートの位置を高精度で制御することの障害になっている。
また、上記ガタツキ量のバラツキを抑えるように機械的な精度を高くすると、製造コストの上昇を招くだけでなく、上記ガタツキ量は長期の使用により摩耗などで変化するため、長期に亘ってディテントプレートの位置を高精度で制御することは困難である。

（第２の問題点）
一方、上記ガタツキ量が無くても、出力角検出手段の検出精度が低いと、ディテントプレートの位置を正確に検出することができない。
実際には、上述したように、出力軸とディテントプレートの間には上記ガタツキ量があるため、そのガタツキ量による制御誤差に、出力角検出手段の検出ズレによる制御誤差が加わり、ディテントプレートの位置を正確に検出することがさらに困難になっている。

具体的に特許文献１に開示された出力角検出手段は、出力軸の回転に対して生じる磁力変化に応じたアナログ出力を発生する磁力検出センサである。具体的には、後述する実施例と同様、出力軸の出力角を連続量として検出するものであり、出力軸と一体に回転する磁石と、固定されたリニア出力ホールＩＣとで構成される（図１５参照）。
そして、電動機制御装置は、予めプログラムされた出力角検出マップに基づき、リニア出力ホールＩＣから出力されたアナログ出力から出力角を求める。

このような磁界の変化を利用した出力角検出手段（磁力検出センサ）の角度検出精度は、（１）磁石の着磁精度、（２）温度変化に対する磁石の磁力変化、（３）磁石に対して加えられた温度サイクルによる減磁、（４）組付け精度など、各精度悪化要因の積み上げで定義される。
即ち、出力角検出手段（磁力検出センサ）の検出精度の悪化により出力角の検出ズレが生じる。そして、この検出ズレがディテントプレートの位置を正確に制御することを困難にしている。
特開２００４−１３８４０６号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータと第１部材（ディテントプレート等）の間に生じるガタツキ量を求め、第１部材の位置（ディテントプレートの位置等）を高精度で制御することができる切替制御装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する切替制御装置における電動機制御装置は、ロータ角検出手段の検出するロータ角変化に対して出力角検出手段の検出する出力角変化の「小さい箇所」( あるいは、出力角検出手段の検出する出力角変化に対してロータ角検出手段の検出するロータ角変化の「大きい箇所」) における「ロータ角の範囲」に基づいて、ロータから第１部材（ディテントプレート等）に至る機械的なガタツキ量を求め、求めたガタツキ量を記憶手段に記憶させる。
そして、電動機制御装置は、記憶手段に記憶されたガタツキ量を加味して、電動モータの回転を制御する。
このように、ロータから第１部材（ディテントプレート等）に至る機械的なガタツキ量を求め、そのガタツキ量を加味して電動モータの回転を制御する。即ち、電動モータの制御量に求めたガタツキ量を正確に盛り込むことができる。このように、正確なガタツキ量を盛り込んで電動モータを制御することができるため、第１部材（ディテントプレート等）の位置を高精度で制御することができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する切替制御装置は、ガタツキ量算出手段で求めたガタツキ量が、予め設定された規定量より大きくなった場合に、故障の旨を乗員に表示する故障表示機能を備えるものである。
このように設けられることにより、摩耗によってガタツキ量が規定量より増加した場合や、ロータから第１部材（ディテントプレート等）に至る動力伝達経路に予期せぬ異常が生じた場合に、乗員に故障の旨を表示することができる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する切替制御装置においてガタツキ量が記憶される記憶手段は、電動機制御装置の内部に設けられ、当該電動機制御装置の通電が停止されてもガタツキ量を記憶可能なＥＥＰＲＯＭ、あるいは電動機制御装置の通電の停止後、微少な電流を供給することでガタツキ量の記憶を保持できるＳＲＡＭである。
これによって、車両の駐車中における電動機制御装置の電力消費を抑えることができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する切替制御装置における電動機制御装置は、ロータ角検出手段の検出するロータ角変化に対して出力角検出手段の検出する出力角変化の「大きい箇所」（あるいは、出力角検出手段の検出する出力角変化に対してロータ角検出手段の検出するロータ角変化の「小さい箇所」）の発生に基づいて、ディテントの切替を検出する実切替判断手段を備える。
これによって、ディテントの切替を判定することができる。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する切替制御装置における電動機制御装置は、実切替判断手段によって検出されるディテントの切替回数に基づいて、現在のディテントの切替位置を判断する切替位置判断手段を備えるものである。
このように、ディテントの切替回数に基づいて現在のディテントの切替位置を検出することができる。

［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用する切替制御装置における電動機制御装置は、ロータ角検出手段の検出するロータ角変化に対する出力角検出手段の検出する出力角変化の特異変化箇所（出力角変化の小さい箇所、あるいは出力角変化の大きい箇所）、あるいは、出力角検出手段の検出する出力角変化に対するロータ角検出手段の検出するロータ角変化の特異変化箇所（ロータ角変化の小さい箇所、あるいはロータ角変化の大きい箇所）に基づいて、出力角検出手段の発生したアナログ出力の補正を行うアナログ出力補正手段を備える。
これにより、出力角検出手段が磁力変化に基づいて出力角を検出するアナログ磁気センサで、（１）磁石の着磁精度、（２）温度変化に対する磁石の磁力変化、（３）磁石に対して加えられた温度サイクルによる減磁、（４）組付け精度など、各精度悪化要因の積み上げによりアナログ出力の特性が変化していても、出力角検出手段によって検出される出力角の検出精度を高めることができる。

［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用する切替制御装置における電動機制御装置は、ロータ角検出手段の検出するロータ角変化に対する出力角検出手段の検出する出力角変化の特異変化箇所（出力角変化の小さい箇所、あるいは出力角変化の大きい箇所）、あるいは、出力角検出手段の検出する出力角変化に対するロータ角検出手段の検出するロータ角変化の特異変化箇所（ロータ角変化の小さい箇所、あるいはロータ角変化の大きい箇所）に基づいて、出力角検出手段のアナログ出力から出力角を求める出力角検出マップの補正を行う出力角マップ補正手段を備える。
これにより、出力角検出手段が磁力変化に基づいて出力角を検出するアナログ磁気センサで、（１）磁石の着磁精度、（２）温度変化に対する磁石の磁力変化、（３）磁石に対して加えられた温度サイクルによる減磁、（４）組付け精度など、各精度悪化要因の積み上げによりアナログ出力の特性が変化していても、出力角検出手段の出力から検出される出力角の検出精度を高めることができる。

［請求項８の手段］
請求項８の手段を採用する切替制御装置における電動アクチュエータは、車両用自動変速機に搭載されたシフトレンジ切替機構を駆動するものであり、ディテント機構は、シフトレンジ切替機構において実シフトレンジを保持する機構である。
即ち、本発明がシフトレンジ切替装置に適用されたものであり、ディテントプレートを正確に制御することができるものである。

最良の形態１の切替制御装置は、第１部材（例えば、ディテントプレート）と第２部材（例えば、ディテントバネの係合部）が相対的に移動可能であり、第１部材と第２部材の相対位置が異なる複数のディテント位置（例えば、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ等）においてバネ力を利用した嵌まり合い構造によって第１部材と第２部材の機械的な保持を成すディテント機構と、通電を受けて回転出力を発生する電動モータ、およびこの電動モータのロータの回転を減速して出力軸に伝える減速機を備える電動アクチュエータと、電動モータの回転を制御する電動機制御装置とを具備し、出力軸の回転により第１部材を駆動するものであり、電動機制御装置による電動モータの回転制御によりディテント位置の切替を行うものである。
この切替制御装置は、電動モータのロータ角を検出するロータ角検出手段と、減速機の出力角を検出する出力角検出手段とを備える。
そして、電動機制御装置は、ロータ角検出手段の検出するロータ角変化に対して出力角検出手段の検出する出力角変化の「小さい箇所」、あるいは、出力角検出手段の検出する出力角変化に対してロータ角検出手段の検出するロータ角変化の「大きい箇所」における「ロータ角の範囲」に基づいて、ロータから第１部材に至る機械的なガタツキ量を求めるガタツキ量算出手段と、このガタツキ量算出手段で求めたガタツキ量を記憶手段に記憶させるガタツキ量保存実行手段とを備え、記憶手段に記憶されたガタツキ量を加味して、電動モータの回転を制御するものである。

実施例１を図１〜図２０を参照して説明する。
実施例１は、本発明を車両用自動変速機のシフトレンジ切替装置に適用したものであり、先ず車両に搭載されたシフトレンジ切替装置について説明する。
（シフトレンジ切替装置の概略構成）
シフトレンジ切替装置は、電動アクチュエータ１（図３参照）によって、車両用自動変速機２（図２参照）に搭載されたシフトレンジ切替機構３（パーキング切替機構４を含む：図４参照）を切り替えるものである。

（電動アクチュエータ１の説明）
電動アクチュエータ１は、シフトレンジ切替機構３を駆動するサーボ機構であり、同期型の電動モータ５と、この電動モータ５の回転出力を減速してシフトレンジ切替機構３を駆動する減速機６と、電動モータ５の回転角度（具体的には、後述するロータ１１のロータ角）を検出するロータ角検出手段７と、減速機６の出力角（実シフトレンジ）を検出する出力角検出手段８とを備え、減速機６を介してシフトレンジ切替機構３を駆動する電動モータ５は電動機制御装置９によって回転（回転方向、回転速度、回転量、回転角度）が制御される。
即ち、シフトレンジ切替装置は、電動機制御装置９によって電動モータ５の回転方向、回転速度、回転量、回転角度を制御することで、減速機６を介して駆動されるシフトレンジ切替機構３およびパーキング機構４を切替制御して、自動変速機２における実シフトレンジの切り替えおよびパーキング（自動変速機２の出力軸のロック）の切り替えを行うものである。

以下では、図３の右側をフロント（あるいは前）、左側をリヤ（あるいは後）としてこの実施例１を説明する。
（電動モータ５の説明）
電動モータ５を図３、図５を参照して説明する。
この実施例１の電動モータ５は、永久磁石を用いないブラシレスのＳＲモータ（スイッチド・リラクタンス・モータ）であり、回転自在に支持されるロータ１１と、このロータ１１の回転中心と同軸上に配置されたステータ１２とで構成される。

ロータ１１は、ロータ軸１３とロータコア１４で構成されるものであり、ロータ軸１３は前端と後端に配置された転がり軸受（フロント転がり軸受１５、リヤ転がり軸受１６）によって回転自在に支持される。
なお、フロント転がり軸受１５は、減速機６の出力軸１７の内周に嵌合固定されたものであり、減速機６の出力軸１７はフロントハウジング１８の内周に配置されたメタルベアリング１９によって回転自在に支持されている。つまり、ロータ軸１３の前端は、フロントハウジング１８に設けられたメタルベアリング１９→出力軸１７→フロント転がり軸受１５を介して回転自在に支持される。
一方、リヤ転がり軸受１６は、ロータ軸１３の後端外周に圧入固定され、リヤハウジング２０によって支持されるものである。

ステータ１２は、固定されたステータコア２１および通電により磁力を発生する複数相の励磁コイル２２から構成される。
ステータコア２１は、薄板を多数積層して形成されたものであり、リヤハウジング２０に固定されている。このステータコア２１には、内側のロータコア１４に向けて３０度毎に突設されたステータティース２３（内向突極）が設けられており、各ステータティース２３のそれぞれには各ステータティース２３毎に磁力を発生させるコイルＵ、Ｖ、Ｗが巻回されている。

ここで、励磁コイル２２を図５、図６を参照して詳しく説明する。
励磁コイル２２は、図６に示されるように、コイルＵ、Ｖ、Ｗが電気的に独立して巻回されて、スター結線されたものであ。
具体的に、コイルＵ、Ｖ、Ｗは、回転方向に順次連続するステータティース２３にそれぞれ装着され、各励磁コイル２２は通電されると、回転方向に各ステータティース２３毎に逆磁極を生じる。即ち、例えば「コイルＵ−１、Ｗ−１、Ｖ−２、Ｕ−３、Ｗ−３、Ｖ−４」の内端がＮ極を生じる場合は、それに隣接する「Ｖ−１、Ｕ−２、Ｗ−２、Ｖ−３、Ｕ−４、Ｗ−４」の内端がＳ極を生じるものである。
これによって、例えば、コイルＵ−１、Ｕ−２、Ｕ−３、Ｕ−４に通電すると、コイルＵ−１、Ｕ−３が装着された一方のステータティース２３（回転方向に９０°ずれた位置にある２つのステータティース２３の一方）の内径部がＮ極となり、コイルＵ−２、Ｕ−４が装着された他方のステータティース２３の内径部がＳ極となるものである。

ロータコア１４は、薄板を多数積層して形成されたものであり、ロータ軸１３に圧入固定されている。このロータコア１４には、外周のステータコア２１に向けて４５度毎に突設されたロータティース２４（外向突極）が設けられている。
そして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各励磁コイル２２の通電位置および通電方向を順次切り替えることで、ロータティース２４を磁気吸引するステータティース２３を順次切り替えて、ロータ１１を一方または他方へ回転する構成になっている。

（減速機６の説明）
減速機６を図３、図７〜図９を参照して説明する。
この実施例１の減速機６は、遊星歯車減速機の１種である内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）であり、ロータ軸１３に設けられた偏心部２５を介してロータ軸１３に対して偏心回転可能な状態で取り付けられたサンギヤ２６（インナーギヤ：外歯歯車）と、このサンギヤ２６が内接噛合するリングギヤ２７（アウターギヤ：内歯歯車）と、サンギヤ２６の自転成分のみを出力軸１７に伝達する伝達手段２８とを備える。

偏心部２５は、ロータ軸１３の回転中心に対して偏心回転してサンギヤ２６を揺動回転させる軸であり、偏心部２５の外周に配置されたサンギヤ軸受３１を介してサンギヤ２６を回転自在に支持するものである。
サンギヤ２６は、上述したように、サンギヤ軸受３１を介してロータ軸１３の偏心部２５に対して回転自在に支持されるものであり、偏心部２５の回転によってリングギヤ２７に押しつけられた状態で回転するように構成されている。
リングギヤ２７は、フロントハウジング１８に固定されるものである。

伝達手段２８は、出力軸１７と一体に回転するフランジ３３の同一円周上に形成された複数の内ピン穴３４と、サンギヤ２６に形成され、内ピン穴３４にそれぞれ遊嵌する複数の内ピン３５とによって構成される。
複数の内ピン３５は、サンギヤ２６のフロント面に突出する形で設けられている。
複数の内ピン穴３４は、出力軸１７の後端に設けられたフランジ３３に設けられており、内ピン３５と内ピン穴３４の嵌まり合いによって、サンギヤ２６の自転運動が出力軸１７に伝えられるように構成されている。
このように設けられることにより、ロータ軸１３が回転してサンギヤ２６が偏心回転することによって、サンギヤ２６がロータ軸１３に対して減速回転し、その減速回転が出力軸１７に伝えられる。なお、出力軸１７は、シフトレンジ切替機構３のコントロールロッド４５（後述する）に連結される。
なお、この実施例１とは異なり、複数の内ピン穴３４をサンギヤ２６に形成し、複数の内ピン３５をフランジ３３に設けて構成しても良い。

（シフトレンジ切替機構３の説明）
シフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４を図４を参照して説明する。
シフトレンジ切替機構３は、上述した減速機６の出力軸１７によって駆動されて、自動変速機２の実シフトレンジの切り替えを行うものである。
自動変速機２における各シフトレンジ（例えば、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）の切り替えは、油圧バルブボディ４１に設けられたマニュアルスプール弁４２を適切な位置にスライド変位させ、自動変速機２の図示しない油圧クラッチへの油圧供給路を切り替え、油圧クラッチの係合状態をコントロールすることによって行われる。

一方、パーキング切替機構４は、シフトレンジ切替機構３に連動し、実シフトレンジがパーキングレンジ（Ｐ）に設定されることで自動変速機２の出力軸を機械的にロックするものである。パーキング切替機構４による自動変速機２の出力軸のロックとアンロックの切り替えは、パークギヤ４３の凹部４３ａとパークポール４４の凸部４４ａの係脱によって行われる。なお、パークギヤ４３は、図示しないドライブシャフトや図示しないディファレンシャルギヤ等を介して自動変速機２の出力軸に連結されたものであり、パークギヤ４３の回転を規制することで自動変速機２の出力軸側（車両の駆動輪側）をロックして、車両のパーキングのロック状態を達成するものである。

減速機６によって駆動されるコントロールロッド４５には、略扇形状を呈したディテントプレート４６が図示しないスプリングピン等を打ち込むことにより固定されている。
ディテントプレート４６は、半径方向の先端（略扇形状の円弧部）に複数のディテント溝４６ａが設けられており、油圧バルブボディ４１に固定されたディテントバネ４７の先端の係合部４７ａがディテント溝４６ａに嵌まり合うことで、切り替えられたシフトレンジが保持されるようになっている。

ディテントプレート４６には、マニュアルスプール弁４２を駆動するためのピン４８が取り付けられている。
ピン４８は、マニュアルスプール弁４２の端部に設けられた溝４９に係合しており、ディテントプレート４６がコントロールロッド４５によって回動操作されると、ピン４８が円弧駆動されて、ピン４８に係合するマニュアルスプール弁４２が油圧バルブボディ４１の内部で直線運動を行う。

コントロールロッド４５を図４中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート４６を介してピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧バルブボディ４１の内部に押し込み、油圧バルブボディ４１内の油路がＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のシフトレンジがＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。 逆方向にコントロールロッド４５を回転させると、ピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧バルブボディ４１から引き出し、油圧バルブボディ４１内の油路がＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のシフトレンジがＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。

一方、ディテントプレート４６には、パークポール４４を駆動するためのパークロッド５１が取り付けられている。このパークロッド５１の先端には円錐部５２が設けられている。
この円錐部５２は、自動変速機２のハウジングの突出部５３とパークポール４４の間に介在されるものであり、コントロールロッド４５を図４中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると（具体的には、Ｒ→Ｐレンジ）、ディテントプレート４６を介してパークロッド５１が図４中矢印Ｂ方向へ変位して円錐部５２がパークポール４４を押し上げる。すると、パークポール４４が軸４４ｂを中心に図４中矢印Ｃ方向に回転し、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａに係合し、パーキング切替機構４のロック状態が達成される。

逆方向へコントロールロッド４５を回転させると（具体的には、Ｐ→Ｒレンジ）、パークロッド５１が図４中矢印Ｂ方向とは反対方向に引き戻され、パークポール４４を押し上げる力が無くなる。パークポール４４は、図示しないバネにより、図４中矢印Ｃ方向とは反対方向に常に付勢されているため、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａから外れ、パークギヤ４３がフリーになり、パーキング切替機構４がアンロック状態になる。

（ロータ角検出手段７の説明）
ロータ角検出手段７を図３、図１０〜図１４を参照して説明する。
上述した電動アクチュエータ１には、そのハウジング（フロントハウジング１８＋リヤハウジング２０）内に、ロータ１１のロータ角を検出するロータ角検出手段７が搭載されている。このロータ角検出手段７によってロータ１１のロータ角を検出して励磁コイル２２への通電を切替制御することにより、電動モータ５を脱調させることなく高速運転することができる。

このロータ角検出手段７は、ロータ１１の回転量に応じたパルス数を出力するデジタルエンコーダである。具体的にこの実施例のロータ角検出手段７は、パルス数を加算してロータ１１の回転量および回転角度を検出するインクリメンタル型であり、ロータ１１と一体に回転する磁石６１と、リヤハウジング２０内に配置される磁気検出用のホールＩＣ６２（具体的には、第１、第２回転角度用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂと、インデックス用ホールＩＣ６２Ｚ）とを備え、このホールＩＣ６２は、リヤハウジング２０内に配置される基板６３に支持される。

磁石６１は、図１０〜図１２に示されるように、略リング円板形状を呈し、ロータ軸１３と同芯上に配置されるものであり、ロータコア１４の軸方向の端面（後面）に接合される。
ロータコア１４の後面には、図１２に示されるように、磁石位置決め用の穴１４ａが複数設けられている。一方、磁石６１の接合面にも、複数の突起６１ａが設けられている。そして、磁石６１の突起６１ａをロータコア１４の穴１４ａに挿入して組付けを行うことにより、ロータコア１４の回転中心と同芯上に磁石６１が組付けられる。
磁石６１は、図１１に示されるように、ホールＩＣ６２と対向する面（後面）に、回転角度やインデックス検出用の着磁が施され、磁石６１の軸方向に磁力を発生する。
図１０を参照して、ホールＩＣ６２と対向する面（後面）における着磁について説明する。磁石６１の後面外周側には、回転方向に回転角度信号発生／停止用の多極着磁が施された回転角度着磁部αが設けられており、その内周に隣接して、回転方向にインデックス信号発生／停止用のインデックス着磁部βと信号発生に関与しないインデックス非着磁部β’が設けられている。

回転角度着磁部αは、回転方向に回転角度信号（以下、Ａ相信号あるいはＢ相信号）発生のための多極着磁が施されたものであり、図１０の例では７．５度ピッチでＮ極とＳ極とが繰り返して着磁されたものである。即ち、回転角度着磁部αは、４８極のＡ、Ｂ相センシング部を備えるものである。
インデックス着磁部βは、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の励磁コイル２２の通電が一巡する周期（４５度間隔）でインデックス信号（以下、Ｚ相信号）を発生させるためのものであり、４５度間隔でＺ相信号発生用のＮ極が７．５度ピッチで着磁され、その回転方向の両脇にＳ極が着磁されたものである。
インデックス非着磁部β’は、インデックス着磁部βとインデックス着磁部βの間（回転方向の間）にあって、Ｚ相信号を発生させない部分であり、着磁されていない部分である。

第１、第２回転角度用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂは、回転角度着磁部αに軸方向に対向した状態で基板６３に支持されるものであり、インデックス用ホールＩＣ６２Ｚは、インデックス着磁部βおよびインデックス非着磁部β’に軸方向に対向した状態で基板６３に支持されるものである。
なお、第１、第２回転角度用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂは、基板６３に支持されている位置が相対角度で３．７５度（電気角で９０度）となるように設けられており、結果的にＡ相信号とＢ相信号が相対角度で３．７５度（電気角で９０度）となるように構成されている（図１４参照）。

第１、第２回転角度用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂおよびインデックス用ホールＩＣ６２Ｚは、ホール素子とＯＮ−ＯＦＦ信号発生ＩＣを一体化したものであり、通過する磁束量に応じた出力を発生するホール素子と、このホール素子に与えられるＮ極側の磁束密度が閾値を超えた際に回転角度信号（Ａ相信号、Ｂ相信号、Ｚ相信号）を発生（信号ＯＮ）し、Ｓ極側の磁束密度が閾値よりも大きくなると回転角度信号（Ａ相信号、Ｂ相信号、Ｚ相信号）を停止（信号ＯＦＦ）するものである。
なお、この実施例１ではホール素子とＯＮ−ＯＦＦ信号発生ＩＣを一体化したホールＩＣ（第１、第２回転角度用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂおよびインデックス用ホールＩＣ６２Ｚ）を例に示すが、ホール素子とＯＮ−ＯＦＦ信号発生ＩＣを別に配置しても良い。具体的には、ＯＮ−ＯＦＦ信号発生ＩＣをホール素子とは別に基板６３の上に組み込んでも良いし、電動機制御装置９の内部に組み込んでも良い。

次に、図１４を用いてロータ角検出手段７によるＡ相信号、Ｂ相信号、Ｚ相信号の出力波形について説明する。
Ａ相信号およびＢ相信号は、相対角度３．７５度（電気角で９０度）の位相差を持った出力信号であり、実施例１ではロータ１１が１５度回転する毎にＡ相信号とＢ相信号がそれぞれ１周期出力されるように構成されている。
Ｚ相信号は、ロータ１１が４５度回転する毎に１回ずつ出力されるモータ通電切替用のインデックス信号（この実施例１ではＯＮ信号）であり、このＺ相信号によって電動モータ５の通電相と、Ａ相、Ｂ相の相対位置関係を定義できる。

基板６３は、第１、第２回転角度用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂを回転角度着磁部αに軸方向に対向した状態で支持するとともに、インデックス用ホールＩＣ６２Ｚをインデックス着磁部βおよびインデックス非着磁部β’に軸方向に対向した状態で支持するものであり、各励磁コイル２２のリヤ側の側面に取り付けられてリヤハウジング２０の内部に配置されるものである。

（出力角検出手段８の説明）
出力角検出手段８を図３、図１５〜図１８を参照して説明する。
電動アクチュエータ１は、出力軸１７の出力角を検出する出力角検出手段８を備え、電動機制御装置９は出力角検出手段８の検出する出力軸１７の出力角からシフトレンジ切替機構３が現実に設定している実シフトレンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ等）を検出する。

この出力角検出手段８は、出力軸１７の出力角に応じた磁力を検出し、その検出磁力に応じたアナログ信号を出力するアナログ磁気センサであり、出力軸１７の出力角を連続量として検出する。具体的に、この実施例の出力角検出手段８は、出力軸１７と一体に回転するフランジ３３のフロント面に固定された磁石７１と、リニア出力ホールＩＣ７２とで構成される。
磁石７１は、図１７に示されるように、軸方向から見て略三日月形状を呈するものであり、樹脂７３によってモールドされ、リニア出力ホールＩＣ７２に対し、図１７中矢印Ｂ方向に磁束が交差するように着磁され、出力軸１７の回転範囲内（実シフトレンジの設定レンジの移動範囲内）において、磁石７１とリニア出力ホールＩＣ７２との距離が変化することで、リニア出力ホールＩＣ７２を通過する磁束密度が変化するように設けられている。
具体的にこの実施例では、実シフトレンジがＤ側になるように出力軸１７が回転した位置でリニア出力ホールＩＣ７２と磁石７１の距離が最大（リニア出力ホールＩＣ７２を通過する磁束密度が最小）になり、実シフトレンジがＰ側になるように出力軸１７が回転した位置でリニア出力ホールＩＣ７２と磁石７１の距離が最小（リニア出力ホールＩＣ７２を通過する磁束密度が最大）になる。

リニア出力ホールＩＣ７２は、樹脂製のコネクタ７４によって組付けられるものであり、リニア出力ホールＩＣ７２を通過する磁束密度に応じた出力電圧を発生するホール素子を備え、図１８に示すようにリニア出力ホールＩＣ７２を通過する磁束密度が大きくなるほど大きな出力電圧を発生するものである。
即ち、リニア出力ホールＩＣ７２の出力電圧を読み取ることで、その出力電圧から出力軸１７の出力角、および実シフトレンジを検出することができる。

（電動機制御装置９の説明）
電動機制御装置９を図２を参照して説明する。
電動モータ５の通電制御を行う電動機制御装置９は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶手段８１、入力回路、出力回路、電源回路等で構成された周知構造のマイクロコンピュータである。

ここで、図２中における符号８２は起動スイッチ（車両のイグニッションスイッチ、アクセサリースイッチ等）、符号８３は車載バッテリ、符号８４は自動変速機２の油圧コントローラ（油圧クラッチの係合状態をコントロールする装置）、符号８５は実シフトレンジなど自動変速機２の状態等を示す表示・警告手段（通常運転時の視覚表示、警告灯、警告音声等）、符号８６は電動モータ５のコイル駆動回路、符号８７は車速センサ、符号８８は乗員が操作するシフトレンジ設定手段の設定スイッチ（あるいは検出センサ）およびブレーキスイッチを含むその他の車両状態を検出するセンサ類を示す。
そして、電動機制御装置９は起動スイッチ８２がＯＮされるとバッテリ８３による通電が開始され、各種の演算制御を実施し、起動スイッチ８２がＯＦＦされると電源ＯＦＦ処理を行った後にバッテリ８３による通電が停止されるものである。即ち、起動スイッチ８２のＯＮで通電が開始され、起動スイッチ８２のＯＦＦで通電が停止されるものである。 また、図２中における符号８９は、車両に搭載されたボディ系デバイス（電動スライドドア、トランクオープナー、パワーテールゲート、燃料給油ドア等の開閉ドア）を開閉制御するボディ系デバイス制御装置である。

コイル駆動回路８６を図６を参照して説明する。
電動モータ５は、上述したように、コイルＵ、Ｖ、Ｗをそれぞれがスター結線したものである。
そして、コイル駆動回路８６は、各相毎（コイルＵ、Ｖ、Ｗ毎）に給電を行うスイッチング素子８６ａが内蔵され、電動機制御装置９がスイッチング素子８６ａをＯＮ−ＯＦＦ切替することで、各コイルＵ、Ｖ、Ｗの通電状態が切り替えられる。
ロータ１１を回転させる際は、電動機制御装置９が、図１９に示すように、ロータ角検出手段７によって検出されるロータ１１のロータ角および励磁遅れの補正項等に基づいて（場合によってはオープン制御により）、スイッチング素子８６ａをＯＮ−ＯＦＦすることで、各励磁コイル２２の通電状態を順次切り替えてロータ１１を回転させている。

電動機制御装置９には、ロータ角検出手段７の出力（第１、第２回転角度用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂおよびインデックス用ホールＩＣ６２Ｚのデジタル出力）からロータ１１の回転方向、回転速度、回転量、回転角度を把握する「ロータ角読取手段」、出力角検出手段８の出力（リニア出力ホールＩＣ７２のアナログ出力）から出力軸１７の出力角を読み取る「出力角読取手段」、シフトレンジ設定手段によって設定されたシフトレンジ切替指令と電動機制御装置９が認識する実シフトレンジとが一致するように電動モータ５を制御する「モータ制御手段」など、種々の制御プログラムが搭載されている。

モータ制御手段は、シフトレンジ設定手段によって設定された「目標シフトレンジ（シフトレンジ切替指令）」と、出力角検出手段８によって検出される「実シフトレンジ（電動機制御装置９が認識する実シフトレンジ）」とに差がある場合、目標シフトレンジと実シフトレンジとのシフトレンジの差に基づいて、電動モータ５の回転方向、回転速度、回転量、回転角度の決定を行い、その決定に基づいて複数相よりなる各励磁コイル２２を通電制御して、電動モータ５の回転方向、回転速度、回転量、回転角度の制御を行って、シフトレンジ設定手段によって設定されたシフトレンジ切替指令と電動機制御装置９が認識する実シフトレンジとを一致させた後に、電動モータ５の通電を停止する制御プログラムである。

（実施例１の背景１）
先ず、シフトレンジ切替機構３に設けられて、ディテントプレート４６の回動位置を各シフトレンジのいずれかに保持するためのディテント機構４０を、図２０を参照して説明する。
この実施例のディテント機構４０は、各シフトレンジに応じた複数のディテント溝４６ａが形成されたディテントプレート４６（第１部材に相当する）と、ディテント溝４６ａのいずれかに嵌まり合う係合部４７ａが先端に設けられた板バネ製のディテントバネ４７（第２部材に相当する）とで構成され、このディテントバネ４７は油圧バルブボディ４１に固定される。
ここで、複数のディテント溝４６ａは、ディテントプレート４６の半径方向外側先端（略扇形状の円弧部）に設けられる凹凸の凹部であり、ディテントバネ４７の先端の係合部４７ａが複数のディテント溝４６ａのいずれかに嵌まり合うことで、切り替えられたシフトレンジが保持されるようになっている。

各ディテント溝４６ａを構成する凹凸形状は、図２０に示すように、ディテントプレート４６を駆動することで、ディテント機構４０の嵌まり合いの解除が可能な曲線によって設けられている。一方、ディテントバネ４７の係合部４７ａは、ディテントバネ４７の付勢力によってディテント溝４６ａの底部の方向（ディテントプレート４６の回動中心方向）に押し付けられる構造であるため、係合部４７ａがディテント溝４６ａの最底部からズレた状態では、係合部４７ａがディテント溝４６ａの最底部に向かうようにディテントプレート４６に機械的な力が発生する。

具体的な例を図２０を参照して説明する。
図２０（ａ）に示すように、係合部４７ａとディテント溝４６ａの当接位置が、ディテント溝４６ａの最底部からＤレンジ側（図中右側）にズレた状態では、ディテントバネ４７のバネ力によって、ディテントプレート４６を図中、時計回転方向に回動させる機械的な力が発生する。
逆に、図２０（ｂ）に示すように、係合部４７ａとディテント溝４６ａの当接位置が、ディテント溝４６ａの最底部からＰレンジ側（図中左側）にズレた状態では、ディテントバネ４７のバネ力によって、ディテントプレート４６を図中、反時計回転方向に回動させる機械的な力が発生する。

（１）従って、電動機制御装置９は、シフトレンジの切り替えが終了して電動アクチュエータ１における電動モータ５の通電を停止した後に、ディテントプレート４６の位置が変化しないようにするためには、シフトレンジの切替制御が終了して電動アクチュエータ１の通電を停止する「駆動制御停止位置」と、ディテント機構４０が安定して静止する「ディテント安定位置」とが、完全に一致していなければならない。
即ち、ディテントプレート４６の回動を制御する電動機制御装置９には、高精度で電動モータ５の回転量および回転角を制御することが求められる。

（２）一方、出力軸１７からディテントプレート４６に至る動力伝達経路には、機械的なガタツキがある。具体的には、出力軸１７とディテントプレート４６との間には、作動中に機械的なこじり等の不具合を回避する目的と、シフトレンジ切替機構３に電動アクチュエータ１をスムーズに組付る目的で、出力軸１７とディテントプレート４６との間に適宜ガタツキ量が設けられている。このガタツキが発生する箇所を具体的に説明すると、電動アクチュエータ１の出力軸１７（図８参照）と、シフトレンジ切替機構３のコントロールロッド４５（図４参照）とは、軸方向に伸びるスプライン溝の嵌め合わせで動力結合されるものであり、出力軸１７とコントロールロッド４５の嵌め合い部分に回転方向のガタツキが生じる。
即ち、出力軸１７の出力角と、実際のディテントプレート４６のプレート角とには、ガタツキ量によるズレが生じる。

上記（１）、（２）に鑑みて、ディテントプレート４６を高精度で制御するには、上記ガタツキ量を電動モータ５の制御量に盛り込む必要がある。
しかし、シフトレンジ切替装置を構成する各機械部品には、製造段階等で発生する個体間のバラツキや摩耗があるため、上記ガタツキ量が一定でなく、ディテントプレート４６の位置を高精度で制御することの障害になっている。

（第１の特徴）
実施例１のシフトレンジ切替装置は、上述したように、次の構成を備える。
○ディテントプレート４６（第１部材）とディテントバネ４７（第２部材）とが相対的に移動可能であり、複数のディテント溝４６ａ（複数のディテント位置）のいずれかに係合部４７ａが嵌まり合うことで、ディテントプレート４６の機械的な保持（つまり、シフトレンジの機械的な保持）を成すディテント機構４０を備える。
○電動モータ５と減速機６からなり、ディテントプレート４６を駆動する電動アクチュエータ１を備える。
○電動モータ５を通電制御してディテントプレート４６を駆動して実シフトレンジの切替を行う電動機制御装置９を備える。
○電動モータ５におけるロータ１１のロータ角を検出するロータ角検出手段７を備える。○出力軸１７の出力角を検出する出力角検出手段８を備える。

そして、実施例１のシフトレンジ切替装置は、上述した不具合を回避するために、次の手段を採用している。
（ａ１）電動機制御装置９は、ロータ角検出手段７の検出するロータ角変化に対する出力角検出手段８の検出する出力角変化の「小さい箇所Ｘ」のロータ角の範囲に基づいて、ロータ１１からディテントプレート４６に至る機械的なガタツキ量を求める「ガタツキ量算出手段」を備える。
（ａ２）電動機制御装置９は、ガタツキ量算出手段で求めたガタツキ量を記憶手段８１に記憶させる「ガタツキ量保存実行手段」を備える。
（ａ３）電動機制御装置９は、記憶手段８１に記憶されたガタツキ量を加味して電動モータ５の回転を制御する「ガタツキ量補正手段」を備える。

｛上記（ａ１）の説明｝
図２０（ａ）に示すように、係合部４７ａとディテント溝４６ａの当接位置が、ディテント溝４６ａの最底部からＤレンジ側（図中右側）にズレた状態では、ディテントバネ４７のバネ力によって、ディテントプレート４６を図中、時計回転方向に回動させる機械的な力が発生するため、ガタツキ範囲の一方で、出力軸１７とディテントプレート４６が係合した状態になる（ガタツキが正側に詰まる状態）。
逆に、図２０（ｂ）に示すように、係合部４７ａとディテント溝４６ａの当接位置が、ディテント溝４６ａの最底部からＰレンジ側（図中左側）にズレた状態では、ディテントバネ４７のバネ力によって、ディテントプレート４６を図中、反時計回転方向に回動させる機械的な力が発生するため、ガタツキ範囲の他方で、出力軸１７とディテントプレート４６が係合した状態になる（ガタツキが逆側に詰まる状態）。

このように、ディテントバネ４７の係合部４７ａがディテント溝４６ａの最底部に嵌まり合う力により、係合部４７ａがディテント溝４６ａの最底部に嵌まり合う位置でディテントプレート４６を停止させるように作用する。このため、ディテントプレート４６が停止している状態でも、ガタツキ量だけ、出力軸１７が回動できる。
即ち、係合部４７ａがディテント溝４６ａの最底部に嵌まり合う位置では、図１に示すように、出力角検出手段８の検出する出力角が変化しなくても、ガタツキ量だけ、ロータ角検出手段７の検出するロータ角が変動する。

ガタツキ量算出手段は、上記の特性を利用してガタツキ量を求めるものである。
具体的に、ガタツキ量算出手段は、ロータ角検出手段７の検出するロータ角の増減に対する出力角検出手段８の出力ゲインの比率が所定値以下（出力角変化の小さい箇所Ｘ）となるロータ角の範囲をガタツキ量として求めるものである。なお、この実施例では、電動モータ５の制御量に直接ガタツキ量を盛り込むため、ガタツキ量＝「出力角変化の小さい箇所Ｘのロータ角の範囲」とする例を示す。しかし、出力軸１７とディテントプレート４６の間のガタツキ量を求める場合は、ガタツキ量＝「出力角変化の小さい箇所Ｘのロータ角の範囲」×減速機６の減速比Ｋで求めるものである。
ここで、ガタツキ量算出手段によってガタツキ量を求める時期は、（１）記憶手段８１にガタツキ量が記憶されていない場合の他に、（２）予め設定した時期に達した場合（例えば、車両走行距離が１万ｋｍに達する毎等）、（３）電動機制御装置９の作動毎など、適宜設定可能なものである。

｛上記（ａ２）の説明｝
ガタツキ量保存実行手段は、ガタツキ量算出手段がガタツキ量を求めると、求めたガタツキ量を記憶手段８１に記憶させるものである。
記憶手段８１に記憶されるガタツキ量は、更新されるものであっても、周知の学習技術により平均化されるものであっても良い。

ガタツキ量が記憶される記憶手段８１は、上述したように、電動機制御装置９の内部に設けられるものであり、電動機制御装置９の通電が停止されてもガタツキ量を記憶可能なＥＥＰＲＯＭ、あるいは電動機制御装置９の通電の停止後、微少な電流を供給することでガタツキ量の記憶を保持できるＳＲＡＭである。このように、ガタツキ量を記憶する手段としてＥＥＰＲＯＭを用いる場合、駐車中に電動機制御装置９の通電を完全に停止することができる。また、ＳＲＡＭを用いる場合、駐車中に電動機制御装置９へガタツキ量の記憶を保持するための微小電流を供給する。これによって、車両の駐車中における電動機制御装置９の電力消費を抑えることができる。

｛上記（ａ３）の説明｝
ガタツキ量補正手段は、電動モータ５の回転を制御してシフトレンジの切り替えを行う際に、記憶手段８１に記憶されたガタツキ量を考慮して電動モータ５の回転を制御するものである。具体的に、ガタツキ量補正手段は、電動モータ５の回転量および回転角の目標値（出力軸１７の目標出力角）を、（１）ガタツキ範囲の終端位置からガタツキ量の半分を戻した位置に設定したり、（２）ガタツキ範囲の終端位置からガタツキ範囲の所定割合だけ戻した位置に設定したりするものである。

（第１の効果）
実施例１のシフトレンジ切替装置は、上記のように、ロータ１１からディテントプレート４６に至る機械的なガタツキ量を求め、そのガタツキ量を加味して電動モータ５の回転を制御する。即ち、ディテントプレート４６を回動制御する際、電動モータ５の制御量に、求めたガタツキ量を盛り込んでディテントプレート４６を回動制御できる。
このように、ロータ１１からディテントプレート４６に至るガタツキ量を盛り込んで電動モータ５を制御することができるため、ディテントプレート４６の位置を高精度で制御することができる。

（第２の特徴と効果）
実施例１のシフトレンジ切替装置は、次の手段を採用している。
電動機制御装置９には、ガタツキ量算出手段で求めたガタツキ量が、予め設定された規定量より大きくなった場合に、表示・警告手段８５によって故障が生じた旨を乗員に表示する「故障表示機能」が設けられている。
これによって、摩耗によってガタツキ量が規定量より増加した場合や、ロータ１１からディテントプレート４６に至る動力伝達経路に予期せぬ異常が生じた場合に、乗員に故障の旨を表示することができ、故障時の初期対応を使用者へ促すことができる。

（第３の特徴と効果）
実施例１のシフトレンジ切替装置は、次の手段を採用している。
（ｂ１）電動機制御装置９には、ロータ角検出手段７の検出するロータ角変化に対して出力角検出手段８の検出する出力角変化の「大きい箇所Ｙ」の発生に基づいて、ディテント（実シフトレンジ）の切替を検出する「実切替判断手段」が設けられている。
（ｂ２）電動機制御装置９には、実切替判断手段によって検出されるディテント（実シフトレンジ）の切替回数に基づいて、現在のディテント（実シフトレンジ）の切替位置を判断する「切替位置判断手段」が設けられている。

｛上記（ｂ１）の説明｝
実シフトレンジの切り替えを行う際、ディテント溝４６ａとディテント溝４６ａとの間の山頂部４６ｂを、ディテントバネ４７の係合部４７ａが乗り越える。ディテントバネ４７の係合部４７ａにはディテント溝４６ａの最底部に向かう力が生じているため、山頂部４６ｂを係合部４７ａが乗り越える時、出力軸１７が停止している状態でも、ガタツキ量だけ、ディテントプレート４６が回動する。
即ち、山頂部４６ｂを係合部４７ａが乗り越える時、図１に示すように、ロータ角検出手段７の検出するロータ角が変化しなくても、ガタツキ量だけ出力角検出手段８の検出する出力角が変動する。
なお、ロータ角検出手段７の検出するロータ角が変化しなくても、ガタツキ量だけ出力角検出手段８の検出する出力角が変動するロータ角（山頂部４６ｂを係合部４７ａが乗り越えるロータ角）は、図１に示すように、ディテントプレート４６の回転方向（ロータ１１の回転方向）において、ガタツキ量だけズレる。

実切替判断手段は、上記の特性を利用してディテントの切替、即ち実シフトレンジの切り替えを判断する。
具体的に、ガタツキ量算出手段は、ロータ角検出手段７の検出するロータ角の増減に対して出力角検出手段８の出力ゲインの比率が所定値以上となった際（出力角変化の大きい箇所Ｙ）に、山頂部４６ｂを係合部４７ａが乗り越えたことを検出して、実シフトレンジが切り替えられたことを検出するものである。

｛上記（ｂ２）の説明｝
切替位置判断手段は、実切替判断手段によって検出されるディテント（実シフトレンジ）の切替回数（上記Ｙの発生回数）に基づいて現在のディテント（実シフトレンジ）の切替位置を判断する。具体的には、電動モータ５を正回転させる際は、上記Ｙの発生毎にフラグをＯＮし、逆に電動モータ５を逆回転させる際は、上記Ｙの発生毎にフラグをＯＦＦして、フラグの数により、現在の実シフトレンジを検出するものである。
これによって、出力軸１７の出力角から実シフトレンジを求める手段の他に、実シフトレンジを検出することができ、実シフトレンジの検出精度を高めて、信頼性を向上させることができる。

（実施例１の背景２）
実施例１のシフトレンジ切替装置は、上述したように、次の構成を採用している。
○ロータ角検出手段７は、上述したように、ロータ１１の回転量に応じたパルス数を出力するデジタルエンコーダである。
○出力角検出手段８は、上述したように、出力軸１７の出力角に応じた磁力を検出し、その検出磁力に応じたアナログ信号を出力するアナログ磁気センサである。

ここで、出力角検出手段８は、磁石７１からリニア出力ホールＩＣ７２に与えられる磁界の変化を利用したものであるため、出力角検出手段８の角度検出精度は、（１）磁石７１の着磁精度、（２）温度変化に対する磁石７１の磁力変化、（３）磁石７１に対して加えられた温度サイクルによる減磁、（４）組付け精度など、各精度悪化要因の積み上げで定義される。
このため、出力角検出手段８の検出精度の悪化によって、出力角の検出ズレが生じる不具合がある。

（第４の特徴）
上記不具合を解決するために、実施例１のシフトレンジ切替装置は、次の手段を採用している。
（ｃ１）電動機制御装置９は、ロータ角検出手段７の検出するロータ角変化に対する出力角検出手段８の検出する出力角変化の特異変化箇所（出力角変化の小さい箇所Ｘ、あるいは出力角変化の大きい箇所Ｙ）に基づいて、出力角検出手段８の発生したアナログ出力の補正を行う「アナログ出力補正手段」を備える。

具体的に、アナログ出力補正手段は、ロータ角検出手段７の検出するロータ角の増減に対する出力角検出手段８の出力ゲインの比率が所定値以下となるディテント位置（即ち、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄのいずれかのシフトレンジ：出力角変化の小さい箇所Ｘ）において、出力角検出手段８の出力ゲインが規定ゲインとなるように、出力角検出手段８の発生したアナログ出力を補正するものである。

あるいは、アナログ出力補正手段は、ロータ角検出手段７の検出するロータ角の増減に対する出力角検出手段８の出力ゲインの比率が所定値以上となる際（即ち、Ｐ⇔Ｒ、Ｒ⇔Ｎ、Ｎ⇔Ｄのいずれかにおいて山頂部４６ｂを係合部４７ａが乗り越える時：出力角変化の大きい箇所Ｙ）に、出力角検出手段８の出力ゲインが規定ゲインとなるように、出力角検出手段８の発生したアナログ出力を補正するものである。もちろん、ガタツキによって生じるヒステリシスの発生時期を加味して出力角検出手段８の発生したアナログ出力を補正するものである。

（第４の効果）
実施例１のシフトレンジ切替装置は、上記のように、ロータ角の増減に対する出力角変化の特異変化箇所（出力角変化の小さい箇所Ｘ、あるいは出力角変化の大きい箇所Ｙ）に基づいて、出力角検出手段８の出力ゲインを規定ゲインに補正する。
これにより、出力角検出手段８が磁力変化に基づいて出力角を検出するアナログ磁気センサで、（１）磁石７１の着磁精度、（２）温度変化に対する磁石７１の磁力変化、（３）磁石７１に対して加えられた温度サイクルによる減磁、（４）組付け精度など、各精度悪化要因の積み上げによりアナログ出力の特性が変化していても、出力角検出手段８によって検出される出力角の検出精度を高めることができる。即ち、各精度悪化要因の積み上げにより検出精度が低下していても、出力角検出手段８によって検出される出力角の検出精度を高めることができる。

実施例２を説明する。なお、以下において実施例１と同一符号は同一機能物を示すものである。
上記第４の特徴では、ロータ角検出手段７の検出するロータ角変化に対する出力角検出手段８の検出する出力角変化の特異変化箇所（出力角変化の小さい箇所Ｘ、あるいは出力角変化の大きい箇所Ｙ）に基づいて出力角検出手段８の発生したアナログ出力の補正を行うアナログ出力補正手段を電動機制御装置９に設ける例を示した。

これに対し、この実施例２のシフトレンジ切替装置は、実施例１で示したアナログ出力補正手段に代えて、次の手段を採用している。
（ｄ１）電動機制御装置９は、ロータ角検出手段７の検出するロータ角変化に対する出力角検出手段８の検出する出力角変化の特異変化箇所（出力角変化の小さい箇所Ｘ、あるいは出力角変化の大きい箇所Ｙ）に基づいて、出力角検出手段８の発生したアナログ出力から出力角を求める出力角検出マップの補正を行う「出力角マップ補正手段」を備える。

具体的に、出力角マップ補正手段は、ロータ角検出手段７の検出するロータ角の増減に対する出力角検出手段８の出力ゲインの比率が所定値以下となる出力角（即ち、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄのいずれかのシフトレンジに設定された状態の時の出力角：出力角変化の小さい箇所Ｘ）に基づいて、出力角検出手段８の発生したアナログ出力から規定の出力角が求められるように出力角検出マップを補正するものである。

あるいは、アナログ出力補正手段は、ロータ角検出手段７の検出するロータ角の増減に対する出力角検出手段８の出力ゲインの比率が所定値以上となる際（即ち、Ｐ⇔Ｒ、Ｒ⇔Ｎ、Ｎ⇔Ｄのいずれかにおいて山頂部４６ｂを係合部４７ａが乗り越える時：出力角変化の大きい箇所Ｙ）に基づいて、出力角検出手段８の発生したアナログ出力から規定の出力角が求められるように出力角検出マップを補正するものである。もちろん、ガタツキによって生じるヒステリシスの発生時期を加味して出力角検出マップの補正を行うものである。

このように設けられることにより、上述した第４の効果と同様、（１）磁石７１の着磁精度、（２）温度変化に対する磁石７１の磁力変化、（３）磁石７１に対して加えられた温度サイクルによる減磁、（４）組付け精度など、各精度悪化要因の積み上げにより出力角検出手段８のアナログ出力の特性が変化していても、出力角検出手段８のアナログ出力から検出される出力角の検出精度を高めることができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、図１に示すように、ロータ角検出手段７の検出するロータ角変化に対する出力角検出手段８の検出する出力角変化の特異変化箇所（出力角変化の小さい箇所Ｘ、あるいは出力角変化の大きい箇所Ｙ）に基づいて、（ａ１）ガタツキ量を求め、（ｂ１）ディテントの切替を検出し、（ｃ１）出力角検出手段８の発生したアナログ出力を補正し、（ｄ１）出力角検出手段８の発生したアナログ出力から出力角を求める出力角検出マップを補正する例を示した。
これに対し、図２１に示すように、出力角検出手段８の検出する出力角変化に対するロータ角検出手段７の検出するロータ角変化の特異変化箇所（ロータ角変化の大きい箇所Ｘ’、あるいはロータ角変化の小さい箇所Ｙ’）に基づいて、（ａ１’）ガタツキ量を求めたり、（ｂ１’）ディテントの切替を検出したり、（ｃ１’）出力角検出手段８の発生したアナログ出力を補正したり、（ｄ１’）出力角検出手段８の発生したアナログ出力から出力角を求める出力角検出マップを補正したりしても良い。

上記の実施例では、電動モータ５の一例としてＳＲモータを用いる例を示したが、シンクロナス・リラクタンス・モータなど他のリラクタンスモータや、表面磁石構造型シンクロナスモータ（ＳＰＭ）、埋込磁石構造型シンクロナスモータ（ＩＰＭ）などの永久磁石型同期モータなど、他のモータを用いても良い。
上記の実施例では、電動モータ５の一例として２つの磁気回路を有する電動モータ５を用いる例を示したが、３つ以上の複数の磁気回路を有する電動モータ５を用いても良い。また、磁気回路が単一である電動モータ５で構成しても良い。

上記の実施例では、減速機６の一例として内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）を用いる例を示したが、ロータ軸１３によって駆動されるサンギヤ２６、このサンギヤ２６の周囲に等間隔に複数配置されたプラネタリピニオン、このプラネタリピニオンの周辺に噛み合うリングギヤ等により構成されたタイプの遊星歯車減速装置を用いても良い。
上記の実施例では、減速機６の一例として内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）を用いる例を示したが、ロータ軸１３によって駆動されるサンギヤ２６、このサンギヤ２６に噛合する複数のギヤ列等により構成された歯車列の組み合わせよりなる減速装置を用いても良い。

上記の実施例では、ディテント機構４０を有するシフトレンジ切替機構３の切り替え制御に本発明を適用する例を示したが、例えばディテント機構４０を用いた産業用ロボットなど、電動アクチュエータ１によってディテント機構４０を切り替える装置であれば広く適用可能なものである。

ロータ角検出手段によって検出されるロータ角に対する出力角検出手段によって検出される出力角の関係を示すグラフである。 シフトレンジ切替装置のシステム構成図である。 電動アクチュエータの断面図である。 パーキング切替機構を含むシフトレンジ切替機構の斜視図である。 電動モータの概略構成図である。 電動モータの給電回路図である。 減速機をリヤ側から見た斜視図である。 減速機をフロント側から見た斜視図である。 減速機をフロント側から見た分解斜視図である。 磁石の着磁状態を示す平面図および断面図である。 磁石が組付けられたロータの断面図である。 磁石の組付けを示す説明図である。 ホールＩＣの配置図である。 ロータが回転した際におけるＡ、Ｂ、Ｚ相の出力波形図である。 出力角検出手段の組付け位置を示す側面図である。 図１５のコネクタ部分の樹脂モールドを除いてリニア出力ホールＩＣを示した側面図である。 図１６のＡ視図である。 リニア出力ホールＩＣを通過する磁束の大きさと出力電圧の関係を示すグラフである。 通常制御時における各励磁コイルの相毎の通電状態を示す図である。 ディテント機構の説明図である。 出力角検出手段によって検出される出力角に対するロータ角検出手段によって検出されるロータ角の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 電動アクチュエータ
２ 自動変速機
３ シフトレンジ切替機構
５ 電動モータ
６ 減速機
７ ロータ角検出手段（デジタルエンコーダ）
８ 出力角検出手段（アナログ磁気センサ）
９ 電動機制御装置（ガタツキ量算出手段、ガタツキ量保存実行手段、故障表示機能、実切替判断手段、切替位置判断手段、アナログ出力補正手段、出力角マップ補正手段の機能を備える）
１１ ロータ
１７ 出力軸
４０ ディテント機構
４６ ディテントプレート（第１部材）
４７ ディテントバネ（第２部材）
８１ 記憶手段

Claims (8)

1. 第１、第２部材が相対的に移動可能であり、前記第１部材と前記第２部材の相対位置が異なる複数のディテント位置においてバネ力を利用した嵌まり合い構造によって前記第１部材と前記第２部材の機械的な保持を成すディテント機構と、
   通電を受けて回転出力を発生する電動モータ、およびこの電動モータのロータの回転を減速して出力軸に伝える減速機を備える電動アクチュエータと、
   前記電動モータの回転を制御する電動機制御装置とを具備し、
   前記出力軸の回転により前記第１部材を駆動するものであり、前記電動機制御装置による前記電動モータの回転制御により前記ディテント位置の切替を行う切替制御装置において、
   この切替制御装置は、
   前記電動モータにおける前記ロータの回転角度（以下、ロータ角と称す）を検出するロータ角検出手段と、
   前記出力軸の回転角度（以下、出力角と称す）を検出する出力角検出手段とを備え、
   前記電動機制御装置は、
   前記ロータ角検出手段の検出するロータ角変化に対して前記出力角検出手段の検出する出力角変化の「小さい箇所」、あるいは、前記出力角検出手段の検出する出力角変化に対して前記ロータ角検出手段の検出するロータ角変化の「大きい箇所」における「ロータ角の範囲」に基づいて、前記ロータから前記第１部材に至る機械的なガタツキ量を求めるガタツキ量算出手段と、
   このガタツキ量算出手段で求めたガタツキ量を記憶手段に記憶させるガタツキ量保存実行手段とを備え、
   前記記憶手段に記憶されたガタツキ量を加味して、前記電動モータの回転を制御することを特徴とする切替制御装置。
2. 請求項１に記載の切替制御装置において、
   この切替制御装置は、
   前記ガタツキ量算出手段で求めたガタツキ量が、予め設定された規定量より大きくなった場合に、故障の旨を乗員に表示する故障表示機能を備えることを特徴とする切替制御装置。
3. 請求項１に記載の切替制御装置において
   ガタツキ量が記憶される前記記憶手段は、
   前記電動機制御装置の内部に設けられ、当該電動機制御装置の通電が停止されてもガタツキ量を記憶可能なＥＥＰＲＯＭ、あるいは前記電動機制御装置の通電の停止後、微少な電流を供給することでガタツキ量の記憶を保持できるＳＲＡＭであることを特徴とする切替制御装置。
4. 請求項１に記載の切替制御装置において、
   前記電動機制御装置は、
   前記ロータ角検出手段の検出するロータ角変化に対して前記出力角検出手段の検出する出力角変化の「大きい箇所」、あるいは、前記出力角検出手段の検出する出力角変化に対して前記ロータ角検出手段の検出するロータ角変化の「小さい箇所」の発生に基づいて、ディテントの切替を検出する実切替判断手段を備えることを特徴とする切替制御装置。
5. 請求項４に記載の切替制御装置において、
   前記電動機制御装置は、
   前記実切替判断手段によって検出されるディテントの切替回数に基づいて、現在のディテントの切替位置を判断する切替位置判断手段を備えることを特徴とする切替制御装置。
6. 請求項１に記載の切替制御装置において、
   前記ロータ角検出手段は、前記ロータの回転量に応じたパルス数を出力するデジタルエンコーダであり、
   前記出力角検出手段は、前記出力軸の出力角に応じた磁力を検出し、その検出磁力に応じたアナログ信号を出力するアナログ磁気センサであり、
   前記電動機制御装置は、
   前記ロータ角検出手段の検出するロータ角変化に対する前記出力角検出手段の検出する出力角変化の特異変化箇所、あるいは、前記出力角検出手段の検出する出力角変化に対する前記ロータ角検出手段の検出するロータ角変化の特異変化箇所に基づいて、前記出力角検出手段の発生したアナログ出力の補正を行うアナログ出力補正手段を備えることを特徴とする切替制御装置。
7. 請求項１に記載の切替制御装置において、
   前記ロータ角検出手段は、前記ロータの回転量に応じたパルス数を出力するデジタルエンコーダであり、
   前記出力角検出手段は、前記出力軸の出力角に応じた磁力を検出し、その検出磁力に応じたアナログ信号を出力するアナログ磁気センサであり、
   前記電動機制御装置は、
   前記ロータ角検出手段の検出するロータ角変化に対する前記出力角検出手段の検出する出力角変化の特異変化箇所、あるいは、前記出力角検出手段の検出する出力角変化に対する前記ロータ角検出手段の検出するロータ角変化の特異変化箇所に基づいて、
   前記出力角検出手段の発生したアナログ出力から出力角を求める出力角検出マップの補正を行う出力角マップ補正手段を備えることを特徴とする切替制御装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の切替制御装置において、
   前記電動アクチュエータは、車両用自動変速機に搭載されたシフトレンジ切替機構を駆動するものであり、
   前記ディテント機構は、前記シフトレンジ切替機構において実シフトレンジを保持する機構であることを特徴とする切替制御装置。
   

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