JP2007107673A - レンジ切換装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者がシフトスイッチを操作して要求レンジを切り換えた際に、要求レンジの正しい停止位置へスプール７を移動して停止させ、要求レンジを自動変速機１２に確実に設定できるレンジ切換装置の制御装置を提供する。
【解決手段】ディテント機構９によってスプール７は各レンジの停止位置にラッチされている。レンジシフト制御部３は、モータ４を起動してスプール７を移動させ、切り換え前レンジと要求レンジとに応じて予め定められた制動位置でモータ４を制動させて、残りの移動をディテント機構９に委ねる。停止したスプール７の位置が要求レンジの正しい停止位置を外れていれば、レンジシフト制御部３は、停止した位置と正しい停止位置との間に補正制動位置を設定してモータ４を起動させ、補正制動位置に達するとモータ４を制動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者が選択した要求レンジを検知して電気信号に変換し、この電気信号に応じてモータを起動／制動させて自動変速機の変速モードを切り換えるレンジ切換装置の制御装置に関する。

従来の自動変速機を備えた車輌では、シフトレバーの操作量が、自動変速機の油圧システムのマニュアルバルブへ機械的に伝達されて、油路を直接に切り換えることにより、変速モード（例えば、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）が切り換えられる。

これに対して、いわゆるシフトバイワイヤ（ＳＢＷ）システムの自動変速機を備えた車輌では、運転者が選択した要求レンジをポジションセンサ等で検知して電気信号に変換し、この電気信号に応じてモータやソレノイドを作動させて、電気制御的に自動変速機の油圧システムのマニュアルバルブを切り換えている。

特許文献１には、マニュアルバルブのスプール（油路切換軸）を連結したディテントレバーを回転させるモータ駆動機構を設け、シフトレンジ制御部が、モータの回転方向と起動／制動のタイミングを制御して、自動変速機に変速モードを設定するレンジ切換装置が示される。

シフトレンジ制御部は、運転者が操作するシフトレバーのポジションをポジションセンサで読み取るとともに、ディテントレバーの回転角度をエンコーダで読み取ってスプールの現在位置を検知している。そして、ディテントレバーを複数の停止位置にラッチするディテント機構がスプールをＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのそれぞれの停止位置へ付勢しており、シフトレンジ制御部は、ディテント機構によって強制的にスプールが各レンジ位置へ位置補正される範囲でモータ駆動を停止させている。

特開２００５−２０７５７０号公報

特許文献１に示されるレンジ切換装置は、ディテント機構による自律的な位置決めが期待できる範囲までスプールを移動させると、モータを制動して、その後の停止位置までのスプールの移動と位置決めとはディテント機構に委ねている。これにより、安価な直流モータを用いた簡単な制御によって、高速で確実な変速モードの切り換えを可能にしている。

しかしながら、特許文献１に示されるレンジ切換装置は、ディテント機構の凸部に対応する位置でモータが停止するようにブレーキポイントが一意に設定されている。また、現在選択されているレンジ位置について考慮しておらず、現在選択されている所定のレンジから運転者によって選択された要求レンジにそれぞれモータを停止させるためのブレーキポイントが個々にそれぞれ設定されていない。そのため、例えば、RレンジからNレンジと、PレンジからＮレンジとのように、現在選択されているレンジが異なり、運転者が選択した要求レンジが同じといった場合、要求レンジの手前で停止したり、要求のレンジを通り越したりなどして、運転者が選択した要求レンジが自動変速機にうまく設定されない可能性がある。

さらに、スプールを移動させるモータ駆動機構やディテント機構の機械部品が劣化していたり、極端な寒冷地でエンジン起動直後だったりした場合、ディテント機構の付勢に打ち勝ってスプールが各レンジの間である中間位置で停止してしまい、運転者が選択した要求レンジが自動変速機にうまく設定されない可能性がある。

本発明は、レンジ切換装置を制御して、現在選択されているレンジ位置から運転者が選択した要求レンジに速やかにスプールを移動させて、運転者が選択した要求レンジを自動変速機に確実に設定できるレンジ切換制御装置を提供することを目的としている。

さらに、万が一、スプールが各レンジの中間位置で停止した場合に、速やかにスプールを正常な停止位置へ移動させて、運転者が選択した要求レンジを自動変速機に確実に設定できるレンジ切換制御装置を提供することを目的としている。

請求項１に係る発明（例えば、図１、図６参照）は、車輌の走行レンジを運転者の要求レンジに対応する所定の走行レンジに切り換える切換部材（７）、前記所定の走行レンジになるように前記切換部材（７）を移動させるモータ（４）、および前記切換部材（７）を前記所定の走行レンジに切り換えるために前記モータ（４）を制御するモータ制御手段（３）を備えたレンジ切換装置の制御装置において、前記切換部材（７）の移動位置を検知する検知手段を有し、前記モータ制御手段（３）は、前記切換部材（７）の移動位置から前記切換部材（７）を前記所定の走行レンジに移動するために予め定められた前記切換部材（７）の制動位置（図７表）に基づいて前記モータ（４）を制御するものである。

請求項２に係る発明は、請求項１のレンジ切換装置の制御装置において、前記所定の走行レンジに対応する切換部材（７）の位置と前記移動位置を比較し、前記切換部材（７）が前記所定の走行レンジに対応する切換部材（７）の位置に相当するか否かを判断する比較手段（Ｓ１４）と、前記所定の走行レンジに対応する切換部材（７）の位置と前記移動位置との中間に前記切換部材（７）の補正制動位置を定める補正手段（Ｓ２１）とを有し、前記比較手段によって前記移動位置が前記所定の走行レンジに対応する切換部材（７）の位置に相当しないと判断された場合（Ｓ１４のＹＥＳ）に、前記補正制動位置に基づいて前記モータ（４）を制御するものである。

請求項３に係る発明は、請求項２のレンジ切換装置の制御装置において、前記補正制動位置は、前記切換部材（７）の移動位置から前記切換部材（７）を前記所定の走行レンジに移動するために予め定められた前記切換部材（７）の制動位置であり、前記切換部材（７）の移動位置と前記所定の走行レンジに対応する切換部材（７）の位置に基づいて予め定められている（図７：表）ものである。

請求項４に係る発明は、請求項３のレンジ切換装置の制御装置において、前記補正手段は、前記所定の走行レンジに対応する切換部材（７）の位置から近いほど前記補正制動位置を前記切換部材（７）の移動位置に近づくように変更し、前記所定の走行レンジに対応する切換部材（７）の位置から遠いほど前記補正制動位置を前記切換部材（７）の移動位置から遠くなるように変更するものである。

請求項５に係る発明は、請求項３のレンジ切換装置の制御装置において、前記補正手段は、前記比較手段によって前記所定の走行レンジに対応する切換部材（７）の位置に相当しないと判断された前記移動位置から前記補正制動位置までの距離を、該移動位置から前記所定の走行レンジに対応する位置までの距離に比例させるように変更する（図１１：線図）ものである。

請求項６に係る発明は、請求項３乃至５いずれかのレンジ切換装置の制御装置において、前記補正手段は、前記モータ（４）の電源電圧に応じて前記補正制動位置を変更し、前記電源電圧が高い場合には、低い場合よりも、前記比較手段によって前記所定の走行レンジに対応する切換部材（７）の位置に相当しないと判断された前記移動位置から遠い位置に前記補正制動位置を変更する（図１３：線図）ものである。

請求項７に係る発明は、請求項３乃至６いずれかのレンジ切換装置の制御装置において、前記モータ制御手段（３）は、前記補正制動位置へ向かって前記切換部材（７）を移動させる際には、前記制動位置へ向かって前記切換部材（７）を移動させる際よりも、前記モータ（４）への印加電圧を実質的に減少させる（図８：センサ角度傾き）ものである。

なお、説明中の括弧を付した記号は、添付した図面における相当する構成部材に付された参照記号であるが、この参照記号は、図面を参照して各請求項の構成や作用効果の理解を容易にするための便宜に過ぎず、請求項の構成部材の実施形態を限定するものではない。

請求項１のレンジ切換装置の制御装置は、運転者が要求レンジの指令操作を行うと、モータを起動させて要求レンジに対応する所定の走行レンジへ向かって切換部材を移動させ、予め定められた制動位置でモータを制動させることにより、所定の走行レンジに対応する位置に切換部材を停止させる。これにより、通常は、自動変速機に正しく変速モードが設定される。

請求項２のレンジ切換装置の制御装置は、移動を経て停止させた切換部材が所定の走行レンジに対応する位置から外れている場合、即座に補正制動位置を定めて所定の走行レンジに対応する位置へ向かって切換部材を再移動させる。従って、最初の移動で万が一、切換部材が所定の走行レンジに対応する位置へうまく停止できなかったとしても、２回目の移動によってほぼ確実に切換部材を所定の走行レンジに対応する位置へ停止して、要求レンジを正しく自動変速機に設定できる。

なお、２回目の移動でも切換部材が要求レンジの正しい停止位置に停止しない場合、再度、２回目に停止した位置と目標の停止位置との間に補正制動位置を設定して３回目の移動を実行してもよい。しかし、そのような場合は、機械的、環境的な異常事態の可能性が高いので、３回目の移動を行う代わりに所定のアラーム処理が行われてもよい。

請求項３のレンジ切換装置の制御装置は、所定の走行レンジに対応する位置を外れた位置について、補正制動位置（の基準値）が予め定められている。従って、所定の走行レンジへ向かって切換部材を移動させて制動位置で制動させる同じ手順、同じ構成で、正しい位置への再移動と制動の制御を実行できる。

請求項４のレンジ切換装置の制御装置は、正しい停止位置からの距離、すなわち再移動によって埋め合わせなければいけない距離に応じてモータを作動させる距離を変化させる。つまり、再移動の距離が長いほどモータを作動させる距離を長くして、要求レンジの正しい停止位置へ切換部材を確実に近付ける。

請求項５のレンジ切換装置の制御装置は、切換部材が停止した位置が正しい停止位置から遠い場合には、それが近い場合よりも長い距離に渡ってモータを作動させ続ける。従って、機械的な抵抗が大きくて正しい停止位置から遠い位置で停止した場合でも、正しい停止位置へ十分に近付けてモータを制動することによって、確実に要求レンジの正しい停止位置へ切換部材を誘導できる。

請求項６のレンジ切換装置の制御装置は、モータの電源電圧が低い場合には、同じ補正制動位置へ達したときの切換部材の移動速度、すなわち切換部材を駆動する機構の慣性力が少ないので、正しい停止位置により近い位置でモータを制動する。電源電圧が高い場合には、逆に、勢いがつき過ぎるので、正しい停止位置から遠い位置でモータを制動する。従って、電源電圧が変化しても、要求レンジの正しい停止位置へ切換部材を確実に誘導して位置決め停止できる。

請求項７のレンジ切換装置の制御装置は、運転者の選択操作に応じてレンジ間の切換を行う１回目の移動時よりも小さな電圧をモータに印加して、実際に停止した位置から補正制動位置までの２回目の移動を行う。従って、１回目の移動をパワフルで迅速なものとする一方、２回目の移動を繊細でゆるやかなものとして、要求レンジの正しい停止位置に近接して実行される補正制動位置での制動タイミングが万が一少し遅れても、隣接する次のレンジ範囲へ切換部材を進入させない。従って、１回目の移動によるレンジ切換の高い応答性と２回目の移動による要求レンジの正しい停止位置への確実な誘導とが両立する。

以下、本発明の一実施形態である自動変速機１２のレンジ切換装置１について、図面を参照しながら詳細に説明する。レンジ切換装置１は、シフトスイッチ２を操作して、自動変速機１２にＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジの４段階の変速モードを設定しているが、本発明は、従来のシフトレバー型の入力装置やボタンスイッチ等を操作して、３段階以下または５段階以上の変速モードを設定する実施形態にも利用可能である。

また、特許文献１に示される各実施形態でも、本発明に係る制御を利用可能であるが、特許文献１に示される自動変速機やレンジ切換装置の一般的な構造、一般的な製造方法、一般的な制御方法等については、本発明の趣旨と隔たりがあるので、煩雑を避けるべく、一部図示を省略して詳細な説明も省略する。

なお、各図面において、同一の符号を付したものは、同様の構成又は作用を有するものであり、これらについての重複説明は適宜省略する。

＜レンジ切換装置＞
図１は本実施形態のレンジ切換装置を組み込んだ自動変速機の制御系の部分的なブロック図、図２はレンジ切換装置の機械的な構成を説明する斜視図、図３はモータ制御回路の説明図、図４はディテント機構と位置センサの出力との関係の説明図である。本実施形態のレンジ切換装置１は、車輌に搭載される自動変速機（例えば多段自動変速機や無段変速機（ＣＶＴ））１２に組み込まれている。

図１に示すように、本実施形態のレンジ切換装置１は、運転者によって走行レンジが選択されるレンジ選択手段としてのシフトスイッチ２と、シフトスイッチ２からの電気信号（シフト信号）Ｓ１に基づく電気信号（制御信号）を発生させるレンジシフト制御部３と、レンジシフト制御部３からの電気信号に基づいてモータ４を駆動制御する制御信号を発生させるモータ駆動部４ａと、駆動制御されたモータ４の回転運動を直線運動に変換する変換機構５と、変換機構５の直線運動を揺動運動に変換するアーム部材６と、アーム部材６の揺動運動によって移動され、複数の停止位置で停止位置に応じた走行モードを自動変速機１２に設定するスプール７と、スプール７をそれぞれの停止位置へ向かって付勢するディテント手段９と、スプール７を複数の停止位置の間で移動させるモータ４と、スプール７の現在位置を検知する検知手段８と、レンジシフト制御部３からの許可信号を受けて自動変速機１２のクラッチ締結を行うＡ/Ｔ制御部１2ａとで構成されている。

シフトスイッチ２は、運転者が自ら操作して自動変速機１２に設定したい要求レンジを選択するスイッチである。シフトスイッチ２には、自動変速機１２のＰ（パーキング）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジの各変速モードが表示されている。そして、切換設定された要求レンジに対応するシフト信号Ｓ１をレンジシフト制御部３へ入力する。 なお、シフトスイッチ２は、運転者の意思を反映することができるもの、すなわち運転者によって選択された要求レンジに対応するシフト信号Ｓ１を発生させることができるものであれば、シフトスイッチ２以外のものに置き換えてもよい。例えば、シフトボタン、シフトレバー、音声入力装置等を使用することができる

レンジシフト制御部３は、シフトスイッチ２で発生されたシフト信号Ｓ１に基づいてモータ駆動部４ａを作動させることにより、モータ４の起動／制動／回転方向を制御する。位置センサ８は、マニュアルシャフト３４の回転角度位置を検知して、間接的にスプール７の位置を検知する（図４参照）。レンジシフト制御部３は、位置センサ８から入力される出力電圧に基づいて、スプール７の現在位置と、各変速モードに対応するスプール７の停止位置とを識別してモータ４の回転方向を定め、また、起動と制動のタイミングを制御する。なお、レンジシフト制御部３は、シフトスイッチ２からのシフト信号Ｓ１に基づいて、モータ４によりスプール７の動作を制御して変速モードを切り換えるマイコン制御回路、いわゆるシフトバイワイヤシステム（ＳＢＷ）をコントロールするためのコントロールユニット（ＳＢＷ−EＣＵ）である。

本実施形態のレンジ切換装置１を制御するレンジシフト制御部３は、図６に示すように、運転者が設定した要求レンジに基づいてモータ４を制御してスプール７を移動させ、現在位置が要求レンジの制動位置に達するとモータ４を制動するステップＳ１１〜Ｓ２０と、停止した現在位置と目標の停止位置とを比較するステップＳ１４と、停止した現在位置と目標の停止位置との中間に補正制動位置を定めるステップＳ２１と、ステップＳ１４によって現在位置が目標の停止位置に相当しないと判断された場合（Ｓ１４のＮＯ）に、モータ４を制御してスプール７を再び移動させ（Ｓ２２）、現在位置が補正制動位置に達すると（Ｓ２３のＹＥＳ）モータ４を制動させる（Ｓ１８）ステップＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ１８とを有する。

そして、レンジシフト制御部３は、図１１に示すように、ステップＳ２１が、停止した現在位置から補正制動位置までの距離を、停止した現在位置から停止位置までの距離に比例させて補正制動位置を定める。

そして、レンジシフト制御部３は、図１３に示すように、ステップＳ２１が、モータ４の電源電圧に応じて補正制動位置を異ならせ、電源電圧が高い場合には、低い場合よりも、停止位置から遠い位置に補正制動位置を定める。

そして、レンジシフト制御部３は、図８に示すように、ステップＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ１８が、補正制動位置へ向かってスプール７を移動させる際には、制動位置へ向かってスプール７を移動させる際よりも、モータ４への印加電圧を減少させる。

Ａ／Ｔ制御部（自動変速機電子制御ユニット：Ａ／Ｔ ＥＣＵ）１２ａは、自動変速機１２の外側に取り付けられて自動変速機１２の全体を制御するもので、後述するように、レンジシフト制御部３からの許可信号を受けて自動変速機１２のクラッチ締結を行う。

図２に示すように、ケース部材１０は、自動変速機１２（図１）に固定され、マニュアルシャフト３４の駆動機構と、レンジシフト制御部３と、モータ駆動部４ａとを格納している。ケース１０から突出したマニュアルシャフト３４がディテントレバー４０を回転して、スプール７を軸方向に移動させる。

モータ４は、その出力軸をケース部材１０内に挿入するようにして、ケース部材１０の外側に取り付けられている。モータ４としては、永久磁石を有する直流モータが使用される。モータ４の出力は、その出力軸に固定した出力ギア２６からギア２５へ伝達されてボールねじ軸２１を回転させる。

本実施形態では、ギア２５の回転を往復運動に変換するために、ボールねじ機構５を採用している。ボールねじ機構５は、ボールねじ軸２１とボールナット２２との間に不図示の多数のボール２３を循環可能に介装しており、ボールねじ軸２１に対してボールナット２２が軸方向へ移動可能に係合されている。

ボールナット２２は、不図示の案内機構によって回転止めされているので、ボールねじ軸２１の回転に対して、回転不能／軸方向移動可能である。ボールナット２２の両側面には、ボールねじ軸２１に直交する方向に係合溝２７が形成されている。係合溝２７には、後述するアーム部材６の一端が係合される。

ボールねじ機構５は、回転運動を直線運動に、また、この逆に直線運動を回転運動に変換できる。ボールねじ軸２１を回転させると、ボールナット２２が軸方向に移動する一方、ボールナット２２を軸方向に移動させた場合にも、比較的容易に、ボールねじ軸２１が回転する。

ここで、比較的容易とは、ボールねじ軸２１に作用するディテント機構９の付勢力が、ギア２５から出力ギア２６を経て、外からモータ４を強制回転させ、これにより、スプール７が所定の停止位置へ位置決めされる程度に容易という意味である。

アーム部材６は、先端側に二股部３０を有し、二股部３０の先端の円板状の部分がボールナット２２の係合溝２７に係合している。アーム部材６の回転中心側には矩形の透孔３３が穿設され、透孔３３には、マニュアルシャフト３４の一方の端部に形成された角柱状の嵌合部３８が嵌合されている。マニュアルシャフト３４は、アーム部材６とディテントレバー４０とを連結して、マニュアルシャフト３４を中心にして一体に回転させる。マニュアルシャフト３４の他方の端部に形成された角柱状の嵌合部４４は、ディテントレバー４０の透孔４３に嵌合されている。

従って、ボールナット２２が軸方向に移動するのに伴って、二股部３０がマニュアルシャフト３４を中心に回転すると、アーム部材６がマニュアルシャフト３４を回転駆動して、ディテントレバー４０を回転させる。

位置センサ８は、筐体がケース部材１０に固定され、中央を貫通して回転可能に配置されたマニュアルシャフト３４の回転角度位置（スプール７の軸方向位置）を検知する。位置センサ８には、ポテンショメータが採用されていて、マニュアルシャフト３４の回転角度位置に対応した電圧が出力される。

マニュアルシャフト３４の回転角度位置と、スプール７の軸方向位置とは、ディテントレバー４０を介して、図４に示すように、一対一対応しているので、以下の説明では、位置センサ８の出力でスプール７の軸方向位置を説明する。なお、位置センサ８には、角度位置に応じたデジタル値を出力する光学エンコーダや磁気スケールを採用してもよい。

スプール（切換部材）７は、バルブボディ１１内に配設されたマニュアルバルブ３５に挿入されて、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動自在な弁体部材である。スプール７は、軸方向に移動することにより、バルブボディ１１内の油路を切り換えて、自動変速機１２（図１）に所定の変速モードを設定する。スプール７は、Ｐレンジに対応するＰ位置、Ｒレンジに対応するＲ位置、Ｎレンジに対応するＮ位置、Ｄレンジに対応するＤ位置の間で往復移動できる。スプール７の先端にはフック３６が固定され、フック３６の先端側がディテントレバー４０の係合孔３７に回転自在に挿入されている。

ディテント機構９は、ディテントレバー４０と、ディテントスプリング４１と、ローラ４２とを有している。ディテントレバー４０の回転中心の透孔４３には、マニュアルシャフト３４の嵌合部４４が嵌合しており、ディテントレバー４０は、マニュアルシャフト３４を回転中心として回転する。

ディテントレバー４０の一方の回動端であるアーム部４６には、上述したフック３６の係合孔３７が穿設されている。回転するディテントレバー４０は、フック３６を押し引きして、スプール７を軸方向位置に移動させる。ディテントレバー４０の中間位置には、不図示のパーキング機構が係合される透孔４５が穿設されている。

ディテントレバー４０の他方の回動端（上部）には、スプール７の４つのレンジ位置（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）に対応させたレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇが形成され、レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇは、凸部ｂ、ｄ、ｆで相互に隔てられている。

ディテントスプリング４１は、長板状のバネ材料によって形成され、その基端部４８がバルブボディ１１に固定されている。ディテントスプリング４１の先端には二股部５０が形成され、二股部５０の間に、ローラ４２が回動自在に支持されている。

ディテントスプリング４１は、回動自在なローラ４２をディテントレバー４０のレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの傾斜面に押圧して、ローラ４２が各レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの谷底に到達するまでディテントレバー４０を回転させる。これにより、スプール７を４つのレンジ位置（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）に精度よく位置決め保持できる。

図３の（ａ）に示すように、モータ駆動部４ａは、レンジシフト制御部３の出力信号に応じて４つのスイッチ素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、モータ４にバッテリー５０を接続し、モータ４の起動／制動／回転方向を制御する。正転／逆転／制動の各動作に対応するスイッチ素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦ組み合わせは図３の（ｂ）に示すとおりである。

図３の（ｂ）に記載されるＯＮ、ＯＦＦの意味は、例えば、正転時にはＦＥＴ１とＦＥＴ４がＯＮである通電状態にされ、ＦＥＴ２とＦＥＴ３がＯＦＦである非通電状態にされることを示している。その他の逆転、ブレーキと停止の状態については、図３の（ｂ）に記載するようにＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３とＦＥＴ４をそれぞれ正転の状態で説明したような通電および非通電の状態にするＯＮ／ＯＦＦ制御を行うため詳細については省略する。

なお、本実施形態では、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３とＦＥＴ４をそれぞれ図３の（ｂ）に示すようにＯＮ／ＯＦＦ制御したが、モータ４を正転、逆転、ブレーキと停止状態に出来れば、どのようなＯＮ／ＯＦＦ制御を行ってもよい。

また、図３の（ｂ）に示したモータ４の正転と逆転は、モータ４の所定の回転方向を正転と定め、その逆の回転方向を逆転と定めしているだけであり、図３の（ａ）に図示した正転時の電流の流れを破線のような設定に限るものではない。さらに、図３の（ｂ）のモータ４のブレーキとは、モータ４を正転と逆転の両方向に回転しにくい状態、すなわちロックさせる状態にすることである。モータ４の停止とは、モータ４を正転と逆転の両方向に任意に回転させうる状態、すなわちフリーで回転し得る状態にし、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３とＦＥＴ４の全てを非通電状態にすることである。

制動に際しては図３の（ｂ）のブレーキの行に示されるように、モータ４、スイッチ素子ＦＥＴ３、ＦＥＴ４の閉回路を形成して、バッテリー５０からの電力供給を遮断して、モータ４の発電エネルギーを消費する。電圧検知部３ｃは、バッテリー５０の電圧を検知する。また、制動としてＦＥＴ１とＦＥＴ２をON、ＦＥＴ３とＦＥＴ４をＯＦＦし、閉回路を形成しても良い。

図４の（ｄ）に示すように、位置センサ８の出力電圧は、ローラ４２が係合するディテントレバー４０（すなわちマニュアルシャフト３４）の回転角度位置に対応している。図４の（ｃ）に示すように、マニュアルシャフト３４の回転角度位置は、スプール７（図２）の軸方向位置に対応している。

図４の（ａ）に示すように、ティントレバー４０には、上述したように、凸部ｂ、ｄ、ｆで相互に隔てられたレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇが形成されている。ローラ４２がレンジ溝ａ内にあって、ディテントレバー４０が比較的容易に揺動することができる状態では、ディテントレバー４０は、ディテントスプリング４１（図２）の弾性力に基づくローラ４２の付勢力によって停止位置ａ１に位置決めされる。つまり、レンジ溝ａ内の停止位置ａ１は、ローラ４２がレンジ溝ａ内にあるときにモータ４を制動させて、ディテントレバー４０を停止させた際に、ローラ４２の付勢力によってディテントレバー４０が強制回動されてローラ４２が落ち着く位置である。

同様にして、レンジ溝ｃ内の停止位置ｃ１は、ローラ４２がレンジ溝ｃ内にあるときにモータ４を制動させて、ディテントレバー４０を停止させた際に、ローラ４２の付勢力によってディテントレバー４０が強制回動されてローラ４２が落ち着く位置である。停止位置ｅ１、停止位置ｇ１についても同様である。

図４の（ｄ）に示す停止位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１は、シフトスイッチ２（図１）を操作して選択されるＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジを自動変速機１２に設定した際のスプール７の停止位置に対応している。シフトスイッチ２を通じてＰレンジが選択されると、マニュアルシャフト３４が停止位置ａ１に回動されて、スプール７がＰレンジ位置に位置決めされる。レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇは、幅を持った領域であり、厳密には、これらレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの一部である停止位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１がスプール７のＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジの停止位置にそれぞれ対応している。

レンジシフト制御部３（図１）は、位置センサ８（図２）の出力電圧からディテントレバー４０の回転角度位置を判別して、シフトスイッチ２からのシフト信号Ｓ１に応じた新しい停止位置へスプール７を移動させる。

図４の（ａ）に示すように現在位置がＰレンジであれば、レンジシフト制御部３は、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジに対応させて、移動方向の前方、停止位置の手前に制動位置（ブレーキポイント：ＢＰ）ｃ２、ｅ２、ｇ２を設定する。また、図４の（ｂ）に示すように現在位置がＤレンジであれば、Ｎレンジ、Ｒレンジ、Ｐレンジに対応させて、移動方向の前方、停止位置の手前に制動位置ｅ３、ｃ３、ａ３を設定する。レンジシフト制御部３（図１）は、位置センサ８の検出信号が制動位置ｃ２、ｅ２、ｇ２、ｅ３、ｃ３に達したときに、図３の（ｂ）のブレーキの行に示されるように、スイッチ素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４を制御してモータ４への電力供給を停止して制動を行い、その後のローラ４２の停止位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１への移動（つまりディテントレバー４０の回転）をディテント機構９の付勢力に委ねる。

例えば、図４の（ａ）に示すように、ローラ４２がＰレンジのレンジ溝ａに位置しているときに、Ｒレンジへの切換操作が実行されると、レンジシフト制御部３は、停止位置ａ１でモータ４を正転起動し、位置センサ８の出力電圧が制動位置ｃ２に対応する値になったときに、モータ４を制動する。これにより、ローラ４２は、レンジ溝ａ内から凸部ｂを越えてレンジ溝ｃ内に入り、ディテント機構９によって切換位置ｃ１に位置決め停止される。

このとき、図２に示すように、モータ４が起動されると、ボールねじ軸２１が回転し、この回転によってボールナット２２が、ボールねじ軸２１に沿って移動して、アーム部材６を揺動させる。アーム部材６の揺動は、マニュアルシャフト３４を介して、ディテントレバー４０を回転させ、ディテントレバー４０の回転がスプール７を軸方向に移動させてＲレンジの停止位置へ向わせる。

そして、モータ４がレンジ溝ｃの下り坂途中で制動されると、ディテントレバー４０は、ディテントスプリング４１が後押しするローラ４２の付勢力と、機構の慣性力とによってさらに回転され、この追加的な回転によって、ローラ４２は、レンジ溝ｃ内の停止位置ｃ１に精度よく位置決め保持される。ディテント機構９の付勢力がディテントレバー４０を回転させると、マニュアルシャフト３４、アーム部材６を介してボールナット２２が軸方向に移動され、ボールねじ軸２１が回転する。従って、Ｐレンジの停止位置にあったスプール７は、精度よくＲレンジの停止位置に位置決め停止される。

また、図４の（ｂ）に示すように、ローラ４２がＤレンジの停止位置ｇ１に位置しているときに、Ｒレンジへの切換操作が行われると、レンジシフト制御部３は、停止位置ｇ１でモータ４を逆転起動し、位置センサ８の出力電圧が制動位置ｃ３に対応する値になったときに、モータ４を制動する。これにより、ローラ４２は、レンジ溝ｇ内から凸部ｆ、ｄを越えてレンジ溝ｃ内に入り、ディテント機構９によって停止位置ｃ１に位置決め停止される。

このように、現在位置から見て停止位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１の手前に位置する制動位置ｃ２、ｅ２、ｇ２、ｅ３、ｃ３、ａ３でモータ４を制動することにより、最小時間でローラ４２を各レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの谷底へ確実に誘導して停止させることができる。また、マニュアルシャフト３４の回転抵抗が経時変化で増大しても、停止位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１に近付いた状態でレンジ設定を確実に実行できる。また、万が一制動が遅れたり、制動力が不十分だったりした場合でも、勢いで凸部ｂ、ｄ、ｆを乗り越えて次のレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇにローラ４２が進入しない。

＜切換制御＞
図５は本実施形態のレンジ切換装置の制御系のブロック図、図６はレンジシフト制御部による切換制御のフローチャート、図７はレンジシフト制御部が設定する制動位置および補助制動位置のマップ、図８は停止位置に達しない場合の制御のタイムチャート、図９は停止位置を越えた場合の制御のタイムチャートである。

図５に示すように、現在レンジ判定部３ａは、位置センサ８の出力電圧を検知して、自動変速機１２に設定された現在ポジション（現在の変速モード）を判定する。要求レンジ判定部３ｂは、シフトスイッチ２の設定状態を検知して、要求レンジの切換操作の有無と、変更後の要求レンジ、すなわち運転者の要求レンジである指令ポジションとを判定する。

レンジシフト制御部３内のＤ切換許可判定部Ｆ２は、自動変速機１２におけるＤレンジ締結の許可・不許可をＡＴ制御部１２ａに指令する。Ｄ切換許可判定部Ｆ２は、運転者の要求レンジがＤレンジであって、位置センサ８の出力がＤレンジの範囲内であって、Ｄレンジから他レンジへのシフト実行中でない場合にＤレンジ締結を許可する。

レンジシフト制御部３内のＲ切換許可判定部Ｆ３は、自動変速機１２におけるＲレンジ締結の許可・不許可をＡＴ制御部１２ａに指令する。Ｒ切換許可判定部Ｆ３は、運転者の要求レンジがＦレンジであって、位置センサ８の出力がＲレンジの範囲内であって、Ｒレンジから他レンジへのシフト実行中でない場合にＲレンジ締結を許可する。なお、レンジシフト制御部３内の上述したＤ切換許可判定部Ｆ２、Ｒ切換判定部Ｆ３以外にシフトスイッチ２に対応するその他のレンジ、例えば、Ｐレンジ、Ｎレンジに対する切換許可判定部をそれぞれ同様に有している。（不図示）

図２、図５を参照して図６に示すように、現在レンジ判定部３ａによって現在ポジションが読み込まれ（Ｓ１１）、要求レンジ判定部３ｂによって指令ポジションが読み込まれると（Ｓ１２）、レンジシフト制御部３は、現在ポジションが指令ポジションに一致するか否かを判定する（Ｓ１３）。そして、運転者によってシフトスイッチ２が操作されて、現在ポジションと指令ポジションとが一致しなくなると（Ｓ１３のＮＯ）、レンジシフト制御部３は、現在ポジション（位置センサ８の出力）がレンジ設定の停止位置にある（ローラ４２がディテントレバー４０のレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの谷底にある）のか、停止位置を外れた位置で停止しているのかを判定する（Ｓ１４）。

そして、現在ポジションが停止位置にあって、通常のシフト変更に該当する場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、レンジシフト制御部３は、現在ポジションと指令ポジションとで図７に示すマップを参照してシフト変更の制動位置、すなわち、現在ポジションから見て指令ポジションの手前に位置する制動位置を設定する（Ｓ１５）。

例えば、現在ポジションがPレンジで停止している場合、図７ではｆｒｏｍＰとして記載され、運転者が選択した要求レンジがＮレンジの場合、図７ではｔｏＮと記載されている。したがって、この場合、制動位置としてｐｎが設定される。なお、図7、図15での制動位置マップの単位は角度の度であるが、センサの電圧をそのまま利用しても良い。

そして、レンジシフト制御部３は、現在ポジションでモータ４を起動させてディテントレバー４０の回転を開始させ（Ｓ１６）、設定された制動位置に達したか否かを判定する（Ｓ１７）。そして、位置センサ８の出力が制動位置に達すると（Ｓ１７のＹＥＳ）、レンジシフト制御部３は、モータ４の制動を開始させ（Ｓ１８）、現在ポジションが変化しなくなると、ディテントレバー４０の停止と判断して（Ｓ１９のＹＥＳ）、モータ４の制動を解除して（Ｓ２０）、制御の最初に戻る。

この１回目の移動で位置センサ８の出力が目標の停止位置に入っていれば、Ｓ１１〜Ｓ１３のフローが繰り返される状態でシフト動作が完了する。しかし、万が一、位置センサ８の出力が目標の停止位置から外れて、ローラ４２がディテントレバー４０のレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの斜面に引っ掛かっていれば、現在ポジションと指令ポジション（目標の停止位置）とが一致せず（Ｓ１３のＮＯ）、また、現在ポジションがどの停止位置にも一致しない（Ｓ１４のＮＯ）ので、レンジシフト制御部３は、現在ポジションと指令ポジションとで図７に示すマップを参照して補正制動位置、すなわち、停止位置を外れた現在ポジションと目標の停止位置との間に位置する制動位置を求める（Ｓ２１）。

例えば、現在ポジションがＰであり、運転者が選択した要求レンジがＮの場合、かつ、ＰレンジとRレンジの間でディテントレバー４０が停止した場合、図７のマップより現在位置ｆｒoｍ ＰＲと要求レンジNとの交差するｐｒｎが補正制動位置として設定される。またＲレンジとＮレンジの間でディテントレバー４０が停止した場合、ここで図７のマップより現在位置ｆｒoｍ ＲＮと要求レンジＮとの交差するｒｎｎが補正制動位置として設定される。

そして、レンジシフト制御部３は、現在ポジションでモータ４を起動させてディテントレバー４０の回転を開始させる（Ｓ２２）。このとき、レンジシフト制御部３は、図３の（ａ）に示すＦＥＴ１、ＦＥＴ３をＰＷＭ制御して、１回目の駆動よりもモータ４への供給電力を少なくする。レンジシフト制御部３は、補正制動位置に達したか否かを判定して（Ｓ２３）、補正制動位置に達すると（Ｓ２３のＹＥＳ）、モータ４の制動を開始させ（Ｓ１８）、現在ポジションが変化しなくなるとディテントレバー４０の停止と判断して（Ｓ１９）、モータ４の制動を解除して（Ｓ２０）、制御の最初に戻る。このようにして、ディテントレバー４０は、ほぼ確実に目標の停止位置へ位置決め停止され、自動変速機１２には、指令ポジションに一致した変速モードが設定される。

図８には１回目の移動で停止位置に達しなかった場合の制御がタイムチャートによって示される。図８に示すように、時刻ｔ１でＰレンジからＮレンジへの切換操作がなされると、現在レンジがＰレンジなので、図７の制動位置（ブレーキ指令角度）ｐｎが設定されてモータ４が起動される。そして、モータ４によって駆動されるディテントレバー４０の回転に伴って位置センサ８の出力電圧は増加する。時刻ｔ２で位置センサ８の出力が制動位置ｐｎに達すると、モータ４の制動が開始され、時刻ｔ３でディテントレバー４０の停止が確定して制動が解除される。

その後、再び現在ポジションと指令ポジションとが比較されて、現在ポジションが目標の停止位置に達していないＲレンジとＮレンジとの間である中間位置ｈ２であったため、図７の補正制動位置ｒｎｒが設定され、印加電圧を下げて、１回目よりもゆっくりとモータ４を起動させた。そして、時刻ｔ４で位置センサ８の出力が補正制動位置ｒｎｒに達すると、モータ４の制動が開始され、時刻ｔ５でディテントレバー４０の停止が確認されると、ディテントレバー４０は、停止位置ｎへ位置決め停止されていた。

図９には１回目の移動で停止位置を通り過ぎて停止した場合の制御がタイムチャートによって示される。図９に示すように、時刻ｔ１でＰレンジからＮレンジへの切換操作がなされると、図８の制御と同様に制動位置ｐｎを設定してモータ４が起動される。時刻ｔ２でモータ４の制動が開始され、時刻ｔ３で制動が解除された時点では目標の停止位置ｎを通過していた。

その後、再び現在ポジションと指令ポジションとが比較されて、現在ポジションが目標の停止位置に達していないＮレンジとＤレンジとの間である中間位置ｈ３であったため、図７の補正制動位置ｒｎｒが設定され、印加電圧を下げて、１回目よりもゆっくりとモータ４を起動させ、時刻ｔ４で位置センサ８の出力が補正制動位置ｒｎｒに達すると、制動を開始し、時刻ｔ５でディテントレバー４０の停止が確認されて制動が解除されると、ディテントレバー４０は、停止位置ｎへ位置決め停止されていた。

すなわち、指令ポジションがＰレンジからＮレンジに変化すると、レンジシフト制御部３は、図７のマップから制動位置ｐｎを設定してモータ４を起動し、制動位置ｐｎでモータ４を制動する。これにより、ほぼ確実にディテントレバー４０は、ローラ４２をレンジ溝ｅ（図４）の底に位置させて、うまく止まる。

しかし、スプール７（図２）をＮレンジに位置決めた状態でディテントレバー４０が止まらないで、図８に示すようなＲレンジとＮレンジとの間である中間位置ｈ２や図９に示すようなＮレンジとＤレンジとの間である中間位置ｈ３で止まった場合も想定することはできる。

そして、停止した現在ポジションがＮレンジに達していない中間位置ｈ２であれば、ＲＮ領域と認識してモータ４を再度正転させ、図７に示す制動位置（ブレーキポイント）ｒｎｎまできたら制動して所定のＮレンジに位置決め停止させる。しかし、停止した現在ポジションがＮレンジを越えた中間位置ｈ３であれば、ＮＤ領域と認識してモータ４を逆転させ、図７に示す制動位置ｎｄｎまできたら制動して所定のＮレンジに位置決め停止させる。

＜切換制御の変形例＞
図１０はディテントレバーとローラとの関係を示す模式図、図１１は補助制動位置の演算式の説明図、図１２は変形例の制御を説明するタイムチャート、図１３はバッテリー電圧に応じた補助制動位置の補正の説明図である。

ところで、図７には停止した現在位置（現在ポジション）がどの領域（ＲＮ、ＮＤ）にあるかを判定して、固定値の補正制動位置（ｐｎｎ、ｎｄｎ）を設定しているが、補正制動位置は、目標の停止位置と停止した現在位置との距離に応じてきめ細かく調整してもよい。

図１０に示すように、ＰレンジからＮレンジへとシフトを行う場合、同じＲＮ領域であっても、停止した現在位置ｉの場合は補正制動位置ｉ’を設定し、停止した現在位置ｊの場合は補正制動位置ｊ’を設定する。すなわち、図７のようなマップから一律に補正制動位置（ｐｎｎ、ｎｄｎ）を選択する代わりに、図１１に示すように、停止した結果の現在位置ｘがＮレンジの停止位置ｎに近いほど補助制動位置ｘ’が現在位置ｘに近くなるように、また、Ｎレンジの停止位置ｎに遠いほど現在位置ｘから補助制動位置ｘ’までの距離（ディテントレバー４０の回転角度）が増すように補助制動位置ｘ’を設定する。レンジシフト制御部３は、Ｒレンジからモータ４を起動してＮレンジへシフトする際の制動位置ｒｎ（図７）とＮレンジにうまく停止したときの制動位置ｎとを一次式で補間する演算式（図１１）によって、補正制動位置ｘ’を求める。

図１２に示すように、時刻ｔ１でＰレンジからＮレンジへの切換操作がなされると、現在位置がＰレンジなので、図７の制動位置（ブレーキ指令角度）ｐｎが設定されてモータ４が起動される。そして、時刻ｔ２で位置センサ８の出力が制動位置ｐｎに達すると、モータ４の制動が開始され、時刻ｔ３でディテントレバー４０の停止が確定して制動が解除される。

その後、再び現在位置と要求レンジの停止位置とが比較されて、現在位置が目標の停止位置に達していない中間位置ｘであったため、図１１に示す補正制動位置ｘ’が設定され、印加電圧を下げてモータ４が起動される。そして、時刻ｔ４で位置センサ８の出力が補正制動位置ｘ’に達すると、モータ４の制動が開始され、時刻ｔ５でディテントレバー４０の停止が確認されると、ディテントレバー４０は、既に停止位置ｎへ停止していた。

ところで、中間位置ｘでモータ４を起動させる際には、ディテントレバー４０が勢い余ってＮレンジから飛び出さないように、図３の（ａ）に示すモータ駆動部４ａがＰＷＭ制御を行ってモータ４への電力投入を低下させることは上述したとおりである。

このとき、図３の（ａ）に示す電圧検知部３ｃによってバッテリー５０の出力電圧を検知して、シフトレンジ制御部３は、図１３に示すように、補正制動位置ｘを補正することができる。バッテリー５０の出力電圧が高い場合には、モータ４の起動の勢いが強まってＮレンジから飛び出し易くなり、出力電圧が低い場合には、モータ４の起動の勢いが弱まってＮレンジへ届かなくなり易いからである。

図１３に示すように、バッテリー５０の出力電圧が１１Ｖ未満であれば演算式ＬＬ、出力電圧が１１Ｖ〜１３Ｖの範囲であれば演算式ＬＭ、出力電圧が１３Ｖを越えていれば演算式ＬＨを用いて補正制動位置ｉ’をｉ’＿Ｌ、ｉ’＿Ｍ、ｉ’＿Ｈ、補正制動位置ｊ’をｊ’＿Ｌ、ｊ’＿Ｍ、ｊ’＿Ｈ、補正制動位置ｘ’をｘ’＿Ｌ、ｘ’＿Ｍ、ｘ’＿Ｈへとそれぞれ３段階に補正する。

なお、バッテリー５０の出力電圧に応じてＰＷＭ制御のデューティを変化させて、出力電圧が変化してもモータ４にほぼ一定の電力供給が行われるようにしても、同様な効果を期待できる。

＜比較例の制御＞
図１４は比較例の制御のフローチャート、図１５はレンジシフト制御部が設定する制動位置のマップ、図１６は比較例の制御のタイムチャート、図１７はディテントレバーとローラとの関係を示す模式図である。図１５のマップは、図７の現在ポジションがＰレンジ、Ｒレンジ、ＮレンジとＤレンジなどの所定レンジで有る場合、すなわち、現在ポジションが運転者によって選択可能な制動位置（例えば、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジなど）に有る場合、運転者がシフトスイッチ２を駆動し、運転者が選択した要求レンジに移動させる場合に使用される基本制御マップである。

これに対し、図７のマップは、現在ポジションが運転者によって選択不可能な制動位置（例えば、ＰレンジとＲレンジの間、ＲレンジとＮレンジの間など）に有る場合、運転者が選択した要求レンジ対応した停止位置にスプール７を移動させるための補正制動位置マップをも含むマップである。比較例の制御は、図１〜図５を参照して説明したレンジ切換装置１に対して図６に示すフローチャートの制御を置き換えて適用される。

図２、図５を参照して図１４に示すように、現在位置（現在ポジション）が読み込まれ（Ｓ２１）、要求レンジの停止位置（指令ポジション）が読み込まれると（Ｓ２２）、レンジシフト制御部３は、現在ポジションが指令ポジションに一致するか否かを判定する（Ｓ２３）。そして、レンジシフト制御部３は、現在ポジションと指令ポジションとで図１５に示すマップを参照してシフト変更の制動位置、すなわち、現在ポジションから見て指令ポジションの手前に位置する制動位置を設定する（Ｓ２５）。

そして、レンジシフト制御部３は、現在ポジションでモータ４を起動させ（Ｓ２６）、位置センサ８の出力が制動位置に達すると（Ｓ２７のＹＥＳ）、モータ４の制動を開始させる（Ｓ２８）。そして、ディテントレバー４０の回転が停止すると（Ｓ２９のＹＥＳ）、モータ４の制動を解除して（Ｓ３０）、制御の最初に戻る。

例えば、図１６に示すように、時刻ｔ１でＰレンジからＮレンジへの切換操作がなされると、現在レンジがＰレンジなので、図１５の制動位置（ブレーキ指令角度）ｐｎが設定されてモータ４が起動される。そして、時刻ｔ２で位置センサ８の出力が制動位置Ｐｎに達すると、モータ４の制動が開始され、時刻ｔ３でディテントレバー４０の停止が確定して制動が解除される。このようにして、自動変速機１２には、指令ポジションに一致した変速モードが設定される。

図２に示すディテント機構９とボールネジ機構５とを組み合わせたシフトバイワイヤ（ＳＢＷ）システムでは、例えば、ＰレンジからＮレンジへの移動指示命令が発生した時に、モータ４を正転させて所定の制動位置に達したら、制動をかけ、後はディテント機構９の引き込み力によりＮレンジの位置に確実にとめる構造となっている。しかし、制動した際の制動力が異常に不足した場合や、モータ４の摩擦(コギングトルク)や位置センサ８の摩擦トルク等が異常に大きい場合には、Ｎレンジの位置にうまくとまらなくて、中間位置に止まってしまう可能性がある。

図１７に示すように、ディテントレバー４０のレンジ溝ｅには、Ｐレンジからシフトを行う場合の制動位置ｐｎが設定される。しかし、ディテントレバー４０がローラ４２をＮレンジに位置決めて止まればよいが、停止した結果が、レンジ溝ｅの手前の位置ａ１、Ｎレンジ位置の手前の位置ａ２、さらには、Ｎレンジ位置を通り過ぎて位置ａ３で止まったりする可能性がある。

その際は、図６に示すような追加の制御を行って、再度、モータを正転または逆転させ、所定のレンジ位置に止めてやる必要がある。そのために、所定の停止位置に止まらなかった時は、その場所に応じた駆動方向と制動位置（ブレーキポイント）とを、例えば図７に示すように、決めてやる必要がある。つまり、図１７に示すように、ＲＮ領域で停止していれば補正制動位置ｒｎｒ、ＮＤ領域で停止していれば、補助制動位置ｎｄｎが設定される。

同様にしてＰＲ領域、ＲＮ領域、ＮＤ領域について、隣接するレンジ領域Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄへ移動させるための補助制動位置が図１７に示すようにマップ化してシフトレンジ部３に蓄えられている。

補助制動位置（ブレーキポイント）の決め方としては、図７に示すような固定式と、図１１、図１３に示すような線形補間式とがある。さらに、レンジの間である中間位置で止まった後に駆動させるときに、バッテリー電圧が高いと、目標の停止位置に止まらず行き過ぎてしまう可能性がある。それを防止するために、モータ４を再度駆動する時のみ、ＰＷＭ制御して電圧を落とす。例えば電圧が１２Ｖ以上のときのみＰＷＭ制御をかけ、ＰＷＭ制御のデューティ比を１２Ｖ／バッテリー出力電圧（Ｖ）と定める。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態のレンジ切換装置１では、モータ４とディテント手段とを共働させてスプール７を停止位置へ移動させることにより、自動変速機１２に変速モードを設定する。そして、モータ４の通電をしなくても、自動変速機１２に設定された変速モードは、ディテント機構９によって安定に保持される。レンジシフト制御部３は、図６に示すように、運転者がシフトスイッチ２を操作して要求レンジを設定すると（Ｓ１３のＮＯ）、モータ４を起動して、要求レンジへ向かってスプール７を移動させ（Ｓ１６）、要求レンジの制動位置でモータ４への電力供給を停止して（Ｓ１７、Ｓ１８）、残りの移動を機構の慣性とディテント機構９の付勢とに委ねる。しかし、実際に停止した位置が正しい停止位置から外れてしまった場合（Ｓ１４のＮＯ）、再びモータ４を起動してスプール７を正しい停止位置へ向かって移動させる（Ｓ２２）。そして、ステップＳ２１が定めた補正制動位置で再びモータ４への電力供給を停止して（Ｓ２３、Ｓ１８）、残りの移動を機構の慣性とディテント機構９の付勢とに委ねる。

本実施形態のレンジ切換装置１では、運転者がシフトスイッチ２を操作して要求レンジの指令操作を行うと、モータ４を起動させて要求レンジに対応する所定の走行レンジへ向かってスプール７を移動させ、予め定められた制動位置でモータ４を制動させることにより、所定の走行レンジに対応する位置にスプール７を停止させる。これにより、通常は、自動変速機１２に正しく変速モードが設定される。

しかし、移動を経て停止させたスプール７が所定の走行レンジに対応する位置から外れている場合、レンジシフト制御部３は、即座に補正制動位置を定めて所定の走行レンジに対応する位置へ向かってスプール７を再移動させる。従って、最初の移動で万が一、スプール７が所定の走行レンジに対応する位置へうまく停止できなかったとしても、２回目の移動によってほぼ確実にスプール７を所定の走行レンジに対応する位置へ停止して、要求レンジを正しく自動変速機１２に設定できる。

なお、２回目の移動でもスプール７が要求レンジの正しい停止位置に停止しない場合、再度、２回目に停止した位置と正しい停止位置との間に補正制動位置を設定して３回目の移動を実行してもよい。しかし、そのような場合は、機械的、環境的な異常事態の可能性が高いので、３回目の移動を行う代わりに所定のアラーム処理が行われてもよい。

本実施形態のレンジ切換装置１では、所定の走行レンジに対応する位置を外れた位置について、図７に示すように、補正制動位置（の基準値）が予め定められている。従って、所定の走行レンジへ向かってスプール７を移動させて制動位置で制動させる同じ手順、同じ構成で、正しい位置への再移動と制動の制御を実行できる。

本実施形態のレンジ切換装置１では、正しい停止位置からの距離、すなわち再移動によって埋め合わせなければいけない距離に応じてモータ４を作動させる距離を変化させる。つまり、再移動の距離が長いほどモータ４を作動させる距離を長くして、要求レンジの正しい停止位置へスプール７を確実に近付ける。

本実施形態のレンジ切換装置１では、スプール７が停止した位置が正しい停止位置から遠い場合には、それが近い場合よりも長い距離に渡ってモータ４を作動させ続ける。従って、機械的な抵抗が大きくて正しい停止位置から遠い位置で停止した場合でも、正しい停止位置へ十分に近づけてモータ４を制動することによって、確実に要求レンジの正しい停止位置へスプール７を誘導できる。

本実施形態のレンジ切換装置１では、モータ４の電源電圧が低い場合には、同じ補正制動位置へ達したときのスプール７の移動速度、すなわちスプール７を駆動する機構の慣性力が少ないので、正しい停止位置により近い位置でモータ４を制動する。電源電圧が高い場合には、逆に、勢いがつき過ぎるので、正しい停止位置から遠い位置でモータ４を制動する。従って、電源電圧が変化しても、要求レンジの正しい停止位置へスプール７を確実に誘導して位置決め停止できる。

本実施形態のレンジ切換装置１では、運転者の選択操作に応じてレンジ間の切換を行う１回目の移動時よりも小さな電圧をモータ４に印加して、実際に停止した位置から補正制動位置までの２回目の移動を行う。従って、１回目の移動をパワフルで迅速なものとする一方、２回目の移動を繊細でゆるやかなものとして、要求レンジの正しい停止位置に近接して実行される補正制動位置での制動タイミングが万が一少し遅れても、隣接する次のレンジ範囲へスプール７を進入させない。従って、１回目の移動によるレンジ切換の高い応答性と２回目の移動による要求レンジの正しい停止位置への確実な誘導とが両立する。

本実施形態のレンジ切換装置を組み込んだ自動変速機の制御系の部分的なブロック図である。 レンジ切換装置の機械的な構成を説明する斜視図である。 モータ制御回路の説明図である。 ディテント機構と位置センサの出力との関係の説明図である。 本実施形態のレンジ切換装置の制御系のブロック図である。 レンジシフト制御部による切換制御のフローチャートである。 レンジシフト制御部が設定する制動位置および補助制動位置のマップである。 停止位置に達しない場合の制御のタイムチャートである。 停止位置を越えた場合の制御のタイムチャートである。 ディテントレバーとローラとの関係を示す模式図である。 補助制動位置の演算式の説明図である。 変形例の制御を説明するタイムチャートである。 バッテリー電圧に応じた補助制動位置の補正の説明図である。 比較例の制御のフローチャートである。 レンジシフト制御部が設定する制動位置のマップである。 比較例の制御のタイムチャートである。 ディテントレバーとローラとの関係を示す模式図である。

符号の説明

１ レンジ切換装置
２ 設定手段（シフトスイッチ）
３ モータ制御手段（レンジシフト制御部）
３ｃ 電圧検知部
４ モータ
６ アーム部材
７ 切換部材（スプール）
８ 検知手段（位置センサ）
９ ディテント手段（ディテント機構）
１２ 自動変速機
１２ａ 自動変速機電子制御ユニット
２１ ボールねじ軸
２２ ボールナット
４０ ディテントレバー
５０ バッテリー
ａ１，ｃ１，ｅ１，ｇ１ 停止位置
ｃ２、ｅ２、ｇ２、ｅ３、ｃ３ 制動位置

Claims (7)

1. 車輌の走行レンジを、運転者の要求レンジに対応する所定の走行レンジに切り換える切換部材、
   前記所定の走行レンジになるように前記切換部材を移動させるモータ、
   前記切換部材を前記所定の走行レンジに切り換えるために前記モータを制御するモータ制御手段、を備えたレンジ切換装置の制御装置において、
   前記切換部材の移動位置を検知する検知手段を有し、
   前記モータ制御手段は、前記切換部材の移動位置から前記切換部材を前記所定の走行レンジに移動するために予め定められた前記切換部材の制動位置に基づいて前記モータを制御することを特徴とするレンジ切換装置の制御装置。
2. 前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置と前記移動位置を比較し、前記切換部材が前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置に相当するか否かを判断する比較手段と、
   前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置と前記移動位置との中間に前記切換部材の補正制動位置を定める補正手段と、を有し、
   前記比較手段によって前記移動位置が前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置に相当しないと判断された場合に、前記補正制動位置に基づいて前記モータを制御することを特徴とする請求項１記載のレンジ切換装置の制御装置。
3. 前記補正制動位置は、前記切換部材の移動位置から前記切換部材を前記所定の走行レンジに移動するために予め定められた前記切換部材の制動位置であり、前記切換部材の移動位置と前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置に基づいて予め定められていることを特徴とする請求項２記載のレンジ切換装置の制御装置。
4. 前記補正手段は、前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置から近いほど前記補正制動位置を前記切換部材の移動位置に近づくように変更し、前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置から遠いほど前記補正制動位置を前記切換部材の移動位置から遠くなるように変更することを特徴とする請求項３記載のレンジ切換装置の制御装置。
5. 前記補正手段は、前記比較手段によって前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置に相当しないと判断された前記移動位置から前記補正制動位置までの距離を、該移動位置から前記所定の走行レンジに対応する位置までの距離に比例させるように変更することを特徴とする請求項３記載のレンジ切換装置の制御装置。
6. 前記補正手段は、前記モータの電源電圧に応じて前記補正制動位置を変更し、前記電源電圧が高い場合には、低い場合よりも、前記比較手段によって前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置に相当しないと判断された前記移動位置から遠い位置に前記補正制動位置を変更することを特徴とする請求項３乃至５いずれか１項記載のレンジ切換装置の制御装置。
7. 前記モータ制御手段は、前記補正制動位置へ向かって前記切換部材を移動させる際には、前記制動位置へ向かって前記切換部材を移動させる際よりも、前記モータへの印加電圧を減少させることを特徴とする請求項３乃至６いずれか１項記載のレンジ切換装置の制御装置。
   

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