JP2016075364A

JP2016075364A - シフト装置

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Publication number: JP2016075364A
Application number: JP2014206883A
Authority: JP
Inventors: 真也桑原; Shinya Kuwahara; 内田　豊; Yutaka Uchida; 豊内田; 伸哉堀井; Shinya Horii
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-10-08
Also published as: US20160102761A1; US9951866B2; EP3006783B1; CN105508595A; CN105508595B; EP3006783A1; JP6455059B2

Abstract

【課題】アクチュエータおよびシフト切替部材の耐久性が低下するのを抑制しつつ、シフト位置の位置決め精度が低下するのを抑制することが可能なシフト装置を提供する。
【解決手段】谷部８４を含むディテントプレート７１と、谷部のいずれかに嵌まり込んだ状態でシフト位置を成立させるディテントスプリングと、ディテントプレート７１を駆動するモータと、モータ側に設けられた中間ギア２１と、ディテントプレート７１側に設けられ中間ギア２１の回動に伴い回動される中間ギア２２とを含む減速機構部を備える。中間ギア２１と中間ギア２２との間にガタを設けることにより、ガタの分だけ中間ギア２１と中間ギア２２とを係合状態で相対的に回転可能に構成するとともに、ガタに起因して発生するモータ側の回転角度とディテントプレート７１側の回転角度との差異に基づいて、ディテントスプリングが嵌まり込む谷部８４の谷底Ｖの位置が学習されるように構成される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、車両に搭載されるシフト装置に関する。

従来、乗員（運転者）のシフト操作に基づいて電気的にシフト状態を切り替えるシフトバイワイヤ式のシフト装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、乗員のシフト操作に対応した制御信号に基づいて動作するアクチュエータと、アクチュエータにより駆動されることによりシフト位置を切り替えるシフト切替機構（シフト切替部材）とを備えたシフト制御装置（シフト装置）が開示されている。この特許文献１に記載のシフト制御装置では、ディテントプレートの縁部に４つの嵌合部（谷部）が連なっている。そして、アクチュエータによるディテントプレートの回動とともにディテントスプリングの先端部が１つの嵌合部に嵌め合わされることにより、この嵌合部に対応したシフト位置が成立されるように構成されている。なお、両端部の嵌合部（谷部）にはディテントスプリングの先端部が乗り越え不可能な傾斜角度を有する壁部が設けられている。これにより、ディテントスプリングの先端部をディテントプレートの壁部に押し当ててディテントプレートの回動始点が設定された後、ディテントプレートが各シフト位置に対応する位置まで予め設定された回動角度だけ回動されるように構成されている。

特開２０１３−１９４８５５号公報

しかしながら、上記特許文献１のシフト制御装置（シフト装置）では、ディテントプレートを回動させてディテントスプリングの先端部をディテントプレートの壁部に押し当てるたびに、アクチュエータにロックトルクが発生する。また、ロックトルクの発生とともにディテントプレートの壁部およびディテントスプリングの先端部の双方に過剰な押圧力が加わる。このため、ディテントプレートの回動始点の学習が反復されるにしたがって、アクチュエータおよびシフト切替機構の耐久性が低下するという問題点がある。また、回動始点の学習後は、ディテントプレートが各シフト位置に対応する位置まで予め設定された回動角度だけ回動されるため、シフト装置ごとの個体差（製造誤差など）に起因して、各々の嵌合部の谷底に精度よく嵌まり込まず各々のシフト位置の位置決め精度が低下するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、アクチュエータおよびシフト切替部材の耐久性が低下するのを抑制しつつ、シフト位置の位置決め精度が低下するのを抑制することが可能なシフト装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるシフト装置は、車両に搭載されるシフト装置であって、シフト位置に応じた複数の谷部を含むシフト切替部材と、シフト切替部材の複数の谷部のいずれかに嵌まり込んだ状態でシフト位置を成立させるための位置決め部材と、シフト切替部材を駆動するためのアクチュエータと、アクチュエータ側に設けられた駆動側部材と、シフト切替部材側に設けられ、駆動側部材の回動に伴い回動される従動側部材とを含み、アクチュエータ側から駆動力を伝達してシフト切替部材を回動させる駆動力伝達機構と、を備え、駆動側部材と従動側部材との間に所定量のガタを設けることにより、所定量のガタ分だけ駆動側部材と従動側部材とを係合状態で相対的に回転可能に構成するとともに、所定量のガタに起因して発生するアクチュエータ側の回転角度とシフト切替部材側の回転角度との差異に基づいて、位置決め部材が嵌まり込む谷部の谷底位置が学習されるように構成されている。

この発明の一の局面によるシフト装置では、上記のように、駆動側部材と従動側部材との間に所定量のガタを設けることにより、所定量のガタ分だけ駆動側部材と従動側部材とを係合状態で相対的に回転可能に構成しておき、所定量のガタに起因して発生するアクチュエータ側の回転角度とシフト切替部材側の回転角度との差異に基づいて、位置決め部材が嵌まり込む谷部の谷底位置が学習されるように構成されている。これにより、位置決め部材がシフト切替部材に対して谷部に嵌まり込む方向に押し下げられる力を利用して、駆動側部材と従動側部材との間に意図的に設けた所定量のガタ（遊び）の分だけ従動側部材を回動（搖動）させて位置決め部材をシフト切替部材の谷部の谷底に移動させることができる。したがって、アクチュエータ側または位置決め部材側に無理な負荷（外力）を加えることなく位置決め部が嵌まり込んだ谷部の谷底位置を学習することができる。また、位置決め部が実際に嵌まり込む谷部の谷底位置を学習することによって、製造誤差などの個体差を有するシフト装置において、谷部の谷底位置を個別に把握することができる。これらの結果、アクチュエータおよびシフト切替部材の耐久性が低下するのを抑制しつつ、シフト位置の位置決め精度が低下するのを抑制することができる。

上記一の局面によるシフト装置において、好ましくは、駆動側部材は、第１係合部を有し、従動側部材は、第１係合部に所定量のガタを有して係合するとともに駆動側部材からの駆動力が伝達される第２係合部を有し、位置決め部材が谷部の上部から谷底に向かう際に、位置決め部材が谷部の谷底に落ち込むように働く力によりシフト切替部材および従動側部材が揺動されることによって、従動側部材が所定量のガタ分だけ駆動側部材の回動に先行して揺動されるように構成されており、位置決め部材が谷部の谷底に落ち込んでシフト切替部材の揺動が停止した状態でのシフト切替部材側の回転角度と、所定量のガタ分だけ駆動側部材が後追い回動される際のアクチュエータ側の回転角度との差異に基づいて、谷部の谷底位置が学習されるように構成されている。このように構成すれば、所定量のガタ（遊び）を設けてガタ分の範囲で互いに移動可能に係合される第１係合部および第２係合部の相対的な位置関係を適切に利用して、位置決め部材がシフト切替部材の谷部の谷底に落ち込むように働く力により位置決め部材を先行して谷底に落ち込ませてこの位置に静止させることができる。そして、位置決め部材の谷部の谷底への移動が完了することによりシフト切替部材および従動側部材の揺動が停止した状態で、駆動側部材を所定量のガタ分だけ後追い回動させるとともに従動側部材に駆動力伝達可能に係合されるまで（所定量のガタ分を解消するまで）のアクチュエータ側の正確な回転角度範囲を把握することができる。この結果、シフト切替部材における谷部の谷底位置を確実に学習することができるとともに、学習結果をシフト装置の制御設定値に適切に反映させることができる。

上記一の局面によるシフト装置において、好ましくは、アクチュエータは、ロータとステータとを含むモータであり、ロータの回転角度を検出するロータ回転角度センサと、シフト切替部材の回転角度を検出する出力軸回転角度センサとをさらに備え、所定量のガタに起因して発生するロータ回転角度センサにより検出されるロータの回転角度と、出力軸回転角度センサにより検出されるシフト切替部材の回転角度との差異に基づいて、谷部の谷底位置が学習されるように構成されている。このように構成すれば、ロータ回転角度センサと出力軸回転角度センサとを用いてシフト切替部材における谷部の谷底位置に対応したロータの回転角度を精度よく決定することができる。また、アクチュエータのロータの回転角度とシフト切替部材の回転角度との差異に基づいて谷部の谷底位置が学習されるので、ロータ回転角度センサと出力軸回転角度センサとを用いて決定された谷底位置（学習結果）には、意図的に設けられた所定量のガタに加えて、アクチュエータとシフト切替部材との間に介在する駆動力伝達機構に含まれる製造時の組付誤差や機械動作上の誤差（ギア部材間のバックラッシなどの微小なガタつき）も加味される。その結果、シフト位置の位置決め精度を高く維持することができる。

上記一の局面によるシフト装置において、好ましくは、アクチュエータは、Ｎ極磁石およびＳ極磁石が回転軸まわりに交互に配置されたロータと、ロータに対して間隙を介して対向するように配置されたステータとを含むモータであり、モータは、所定の駆動ステップ数毎に回転軸まわりのＮ極磁石およびＳ極磁石の配置が同一位相状態になるようにロータが回転され、所定量のガタは、所定の駆動ステップ数に対応するモータ側の回転角度以上で、かつ、複数の谷部のうち谷部の谷底から互いに隣接する谷部を隔てる山部の頂部までの最小回動距離を有する谷部に対応するシフト切替部材側の回転角度未満の大きさに設定されており、所定の駆動ステップ数だけ互いに離れたロータの回転角度にそれぞれ対応するシフト切替部材側の回転角度同士を比較した結果に基づいて、所定量のガタを利用して位置決め部材が谷部の谷底に嵌まり込んだ状態であるか否かが判別されるように構成されている。このように構成すれば、モータ駆動時の漏れ磁束に起因してノイズが発生した場合であっても、所定の駆動ステップ数毎に同一位相となる状態でのシフト切替部材側の回転角度同士を比較することができるので、シフト切替部材側の回転角度の変化をノイズ発生の有無に関係なく正確に捉えることができる。したがって、ノイズの発生に起因して位置決め部材が谷部の谷底に嵌まり込んだ状態であるか否かの判別精度が低下するのを抑制することができる。また、所定量のガタを複数の谷部のうち谷部の谷底から互いに隣接する谷部を隔てる山部の頂部までの最小回動距離を有する谷部に対応するシフト切替部材側の回転角度未満の大きさに設定することによって、学習のターゲットとなる谷部を超えて従動側部材が回動されて位置決め部材が隣の谷部に誤って移動するのを防止することができる。

この場合、好ましくは、モータは、ステータに設けられた励磁コイルに対して単一の駆動ステップに対応する一相通電状態を順次切り替えることにより、ロータを単一の駆動ステップに対応した角度刻みで回転するように構成された三相モータである。このように構成すれば、小型化に有利な三相モータを用いてシフト装置を容易に小型化することができる。谷部の谷底位置の学習においては、小型化された三相モータを用いても問題なく行うことができる。これに加えて、強力なトルク特性を有する三相モータを用いて、通常のシフト切替動作を確実に行うことができる。このように、シフト装置のアクチュエータとして、励磁コイルに対して単一の駆動ステップに対応する一相通電状態を順次切り替える回転制御方式を適用した三相モータを用いることは、有用性が高い。

なお、本出願では、上記一の局面によるシフト装置において、以下のような構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記出力軸回転角度センサをさらに備えるシフト装置において、所定量のガタは、出力軸回転角度センサよりもアクチュエータ側に設けられている。

（付記項２）
また、上記ロータ回転角度センサおよび出力軸回転角度センサをさらに備えるシフト装置において、ロータ回転角度センサおよび出力軸回転角度センサは、アクチュエータを収容するハウジング内に設けられている。

（付記項３）
また、上記一の局面によるシフト装置において、シフト位置は、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置を含み、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置の各々のシフト位置において、対応する谷部の谷底位置が学習されるように構成されている。

（付記項４）
また、上記ロータ回転角度センサをさらに備えるシフト装置において、ロータ回転角度センサは、ロータの回転量に応じたカウント値を出力するエンコーダであり、エンコーダが出力するカウント値に基づいて谷部の谷底位置が学習されるように構成されている。

（付記項５）
また、上記一の局面によるシフト装置において、駆動側部材と従動側部材との間に設けた所定量のガタを利用することにより、駆動側部材を正逆方向に３回分以上回動させるとともに、初回を除く２回目以降における各々の回動方向におけるアクチュエータ側の回転角度とシフト切替部材側の回転角度との差異の計測結果に基づいて、谷部の谷底位置が学習されるように構成されている。

本発明によれば、上記のように、アクチュエータおよびシフト切替部材の耐久性が低下するのを抑制しつつ、シフト位置の位置決め精度が低下するのを抑制することが可能なシフト装置を提供することができる。

本発明の一実施形態によるシフト装置の制御構成を示したブロック図である。本発明の一実施形態によるシフト装置の全体構成を概略的に示した斜視図である。本発明の一実施形態によるシフト装置を構成するディテントプレートの構造を示した図である。本発明の一実施形態によるシフト装置を構成するアクチュエータユニットを示した断面図である。本発明の一実施形態によるシフト装置を構成するアクチュエータユニット内のモータの構成および動作を模式的に示した図である。本発明の一実施形態によるシフト装置を構成するアクチュエータユニットにおいて、本体部からギアハウジングを取り外した状態での減速機構部の内部構造を示した図である。本発明の一実施形態によるシフト装置を構成するアクチュエータユニットにおいて、第１中間ギアと第２中間ギアとの係合状態（駆動力伝達可能状態）を示した図である。本発明の一実施形態によるシフト装置を構成するアクチュエータユニットにおいて、第１中間ギアと第２中間ギアとの係合状態（駆動力非伝達状態）を示した図である。本発明の一実施形態によるシフト装置においてディテントプレートの谷部の谷底位置の学習が行われる様子を概略的に示した図である。本発明の一実施形態によるシフト装置においてディテントプレートの谷部の谷底位置の学習手順を具体的に説明するための図である。本発明の一実施形態によるシフト装置においてディテントプレートの谷部の谷底位置の学習手順を具体的に説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態によるシフト装置１００の構成について説明する。以下では、シフト装置１００の概略的な構成を説明した後、アクチュエータユニット６０の詳細な構成について説明する。

本発明の一実施形態によるシフト装置１００は、自動車などの車両１１０に搭載されている。図１に示すように、車両１１０では、乗員（運転者）がシフトレバー（またはシフトスイッチ）などの操作部１１１を介してシフトの切替操作を行った場合に、変速機構部１２０に対する電気的なシフト切替制御が行われる。すなわち、操作部１１１に設けられたシフトセンサ１１２を介してシフトレバーの位置がシフト装置１００側に入力される。そして、シフト装置１００に設けられた専用のＥＣＵ５０から送信される制御信号に基づいて、乗員のシフト操作に対応したＰ（パーキング）位置、Ｒ（リバース）位置、Ｎ（ニュートラル）位置およびＤ（ドライブ）位置のいずれかのシフト位置に変速機構部１２０が切り替えらえる。このようなシフト切替制御は、シフトバイワイヤ（ＳＢＷ）と呼ばれる。なお、Ｐ、Ｒ、ＮおよびＤ位置の各々は、本発明の「シフト位置」の一例である。

シフト装置１００は、アクチュエータユニット６０と、アクチュエータユニット６０により駆動されるシフト切替機構部７０とを備えている。また、シフト切替機構部７０は、変速機構部１２０内の油圧制御回路部１３０における油圧バルブボディのマニュアルスプール弁（図示せず）とパーキング機構部１４０とに機械的に接続されている。そして、シフト切替機構部７０が駆動されることによって変速機構部１２０のシフト状態（Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置）が機械的に切り替えられるように構成されている。

アクチュエータユニット６０は、モータ１０と、減速機構部２０と、ロータ回転角度センサ３０と、出力軸回転角度センサ４０と、ＥＣＵ５０とを備えている。なお、ＥＣＵ５０は、基板５１に電子部品が実装された基板部品である。また、これらの部品は、変速機構部１２０のケースに固定された箱状の本体部６１に収容されている。また、アクチュエータユニット６０は、減速機構部２０の出力側に接続された出力軸２５を備えている。なお、モータ１０は、本発明の「アクチュエータ」および「三相モータ」の一例である。また、減速機構部２０は、本発明の「駆動力伝達機構」の一例である。

シフト切替機構部７０は、図２に示すように、ディテントプレート７１と、ディテントスプリング７２とを含んでいる。ディテントスプリング７２は、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置のそれぞれに対応する回動角度位置でディテントプレート７１を保持するように構成されている。なお、ディテントプレート７１は、本発明の「シフト切替部材」の一例である。

ディテントプレート７１は、図３に示すように、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置にそれぞれ対応するように設けられた４つの谷部８１〜８４を有している。また、谷部８１〜８４によって、ディテントプレート７１には連続的な起伏形状を有するカム面７１ａが形成されている。また、互いに隣接する谷部同士（たとえば、谷部８１および谷部８２、谷部８２および谷部８３など）は、１つの頂部を有する山部８５により隔てられている。ディテントスプリング７２は、基端部７２ａが変速機構部１２０のケーシング１２１（図２参照）に固定されるとともに、自由端７２ｂ側にローラ部７３が取り付けられている。そして、ディテントスプリング７２は、ローラ部７３が、常時、カム面７１ａ（谷部８１〜８４または山部８５のいずれかの位置）を押圧している。

また、ディテントプレート７１は、図２に示すように、出力軸２５の下端部（Ｚ２側）に固定されており、ディテントプレート７１は、出力軸２５と一体的に回動軸Ｃ１まわりに回動される。これにより、ディテントスプリング７２は、ディテントプレート７１の矢印Ａ方向または矢印Ｂ方向への正逆回動（揺動）に伴ってローラ部７３がカム面７１ａに沿って摺動することにより、ディテントスプリング７２の付勢力Ｆによりローラ部７３が谷部８１〜８４のいずれかに嵌合するように構成されている。また、ディテントスプリング７２は、ローラ部７３がディテントプレート７１の谷部８１〜８４のいずれかに選択的に嵌合することにより、それぞれ、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置またはＤ位置に対応する回動角度位置でディテントプレート７１が保持されるように構成されている。これにより、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置またはＤ位置が個々に成立される。

また、ディテントプレート７１は、腕部８７および腕部８８をさらに有している。腕部８７にはパークロッド７５が連結され、腕部８８にはマニュアルバルブロッド７６（図３参照）が連結される。そして、ディテントプレート７１がＲ位置に対応する回動角度位置に回動された場合、マニュアルバルブロッド７６の先端部のマニュアルスプール弁が油圧バルブボディ内のＲ位置に対応する位置に移動されることにより、油圧制御回路部１３０（図１参照）内にはＲ位置用の油圧回路が形成される。他のシフト位置についてもＲ位置と同様に、ディテントプレート７１の回動に伴ってマニュアルバルブロッド７６（マニュアルスプール弁）がいずれかのシフト位置に対応する位置に移動されることによって、油圧制御回路部１３０内に各シフト位置に対応する油圧回路が形成される。

パーキング機構部１４０は、図２に示すように、エンジン１５０のクランク軸（図示せず）に連結されたパーキングギア１４１と、パーキングギア１４１に係合するロックポール１４２とを含む。ロックポール１４２は、パークロッド７５の移動に伴ってロック位置および非ロック位置に移動される。ディテントプレート７１がＰ位置に対応した回動角度位置に回動された場合に、ロックポール１４２は、回動軸Ｃ２を回動中心としてロック位置まで回動されて突起部１４２ａがパーキングギア１４１の歯底部１４１ａに係合する。これにより、パーキングギア１４１の自由な回動が規制されてクランク軸の回転が規制される。また、ディテントプレート７１がＰ位置以外のシフト状態（Ｒ、ＮおよびＤ位置）に対応した回動角度位置に回動された場合には、ロックポール１４２は、非ロック位置に回動されて、ロックポール１４２とパーキングギア１４１との係合が解除される。

次に、アクチュエータユニット６０の詳細な構成について説明する。

図４に示すように、アクチュエータユニット６０における本体部６１は、モータハウジング６２と、モータカバー６３と、ギアハウジング６４とにより構成されている。耐熱性を有する樹脂製のモータハウジング６２およびモータカバー６３は、各々の凹部６２ａおよび凹部６３ａを対向させた状態で組み付けられることにより、モータ室６５にモータ１０およびＥＣＵ５０が収容されている。また、樹脂製のギアハウジング６４が凹部６４ａを対向させるようにしてモータハウジング６２に反対側（Ｚ２側）から組み付けられることにより、ギア室６６に減速機構部２０が収容されている。

モータハウジング６２の一方側の外側面６２ｂには、端子５２を有するソケット６２ｃが形成されている。なお、端子５２は、配線５３を介してＥＣＵ５０に電気的に接続されている。また、ソケット６２ｃに接続された配線ケーブル（図示せず）を介して、アクチュエータユニット６０に電力が供給される。また、配線ケーブルを介して、ＥＣＵ５０とエンジン１５０を制御するＥＣＵ１５１（図１参照）との相互通信が行われる。また、ＥＣＵ５０は、モータ１０（図１参照）と、ロータ回転角度センサ３０（図１参照）と出力軸回転角度センサ４０（図１参照）とに電気的に接続されている。

モータ１０は、図４に示すように、モータハウジング６２に対して回転可能に支持されたロータ１１と、ロータ１１の周囲に磁気的間隙を有して対向するように配置されたステータ１２とによって構成されている。

ここで、本実施形態では、モータ１０として、永久磁石をロータ１１の表面に組み込んだ表面磁石型（ＳＰＭ）の三相モータが用いられる。具体的には、ロータ１１は、シャフトピニオン１１ａとロータコア１１ｂとを有しており、ロータコア１１ｂの表面には、永久磁石としてのＮ極磁石およびＳ極磁石が回動軸Ｃ１まわりに等角度間隔（４５°）で交互に貼り付けられている。したがって、モータ１０の極数は８である。

シャフトピニオン１１ａは、モータカバー６３の回転軸支持部６３ｂに配置された軸受部材１によって上端部（Ｚ１側）が回転可能に支持されるとともに、出力軸支持部６４ｂに圧入された軸受部材３により回動自在に支持された出力軸受部２６の軸受部材２によって下端部（Ｚ２側）が回転可能に支持されている。なお、軸受部材２は、出力軸受部２６の上端部（Ｚ１側）の凹部の内周に沿って配置されている。これにより、ロータ１１のシャフトピニオン１１ａと出力軸２５とは、同じ回動軸Ｃ１まわりに回転される。また、シャフトピニオン１１ａは、中央部から下端部（Ｚ２側）にかけた外周領域に、ギア溝がヘリカル状に形成されたギア部１１ｃが一体的に形成されている。なお、ギア部１１ｃは、ギア径が十分に小さくなるよう小歯数かつ大ねじれ角で形成されたいわゆる小歯数ヘリカルギアである。

ステータ１２は、図４に示すように、モータハウジング６２のモータ室６５内に固定されたステータコア１３と、通電により磁力を発生する複数相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の励磁コイル１４ａ〜１４ｃ（図５参照）とを有している。また、図５に示すように、ステータコア１３には、Ｕ相に対応する励磁コイル１４ａ、Ｖ相に対応する励磁コイル１４ｂおよびＷ相に対応する励磁コイル１４ｃが、ロータ１１の回転方向（図５における時計回り方向）に順に配置されている。

ステータコア１３は、図４に示すように、ロータ１１のシャフトピニオン１１ａと同じ軸心で略円筒状の本体部１３ａと本体部１３ａの内壁面から軸心側に向かって突出する複数（４個）のティース１３ｂとを一体的に有する。これらティース１３ｂのうち、軸心を中心に互いに相反する径方向両側に配置された一対のティース１３ｂには、シャフトピニオン１１ａと平行に貫通孔１３ｃがそれぞれ形成されている。そして、貫通孔１３ｃには、モータハウジング６２の貫通孔６２ｅに挿入される棒状の支持軸６７ａおよび支持軸６７ｂが貫通されている。支持軸６７ａおよび支持軸６７ｂは、モータカバー６３の凹部６３ｃに後端部（図４における上端部）が嵌合されるとともに、ギアハウジング６４の凹部６４ｃに前端部（図４における下端部）が嵌合される。これにより、ステータ１２は、モータ室６５内に固定される。また、支持軸６７ａ、支持軸６７ｂおよびシャフトピニオン１１ａは、軸心が互いにＺ方向に沿って平行に設けられている。

モータ１０の駆動方法を説明する。具体的には、図５に示すように、通電パターンは、Ｕ−Ｖ通電、Ｕ−Ｗ通電、Ｖ−Ｗ通電、Ｖ−Ｕ通電、Ｗ−Ｕ通電およびＷ−Ｖ通電の６通りである。ここで、Ｕ−Ｖ通電とは、Ｕ相の励磁コイル１４ａからＶ相の励磁コイル１４ｂに電流を流すことを意味し、Ｕ相（励磁コイル１４ａ）がＮ極磁化され、Ｖ相（励磁コイル１４ｂ）がＳ極磁化される。Ｕ−Ｗ通電では、Ｕ相（励磁コイル１４ａ）がＮ極磁化され、Ｗ相（励磁コイル１４ｃ）がＳ極磁化される。Ｖ−Ｗ通電では、Ｖ相（励磁コイル１４ｂ）がＮ極磁化され、Ｗ相（励磁コイル１４ｃ）がＳ極磁化される。同様に、Ｖ−Ｕ通電では、Ｖ相がＮ極磁化され、Ｕ相がＳ極磁化される。Ｗ−Ｕ通電では、Ｗ相がＮ極磁化され、Ｕ相がＳ極磁化される。Ｗ−Ｖ通電では、Ｗ相がＮ極磁化され、Ｖ相がＳ極磁化される。そして、スイッチング素子（図示せず）が駆動されることにより、Ｕ−Ｖ通電、Ｕ−Ｗ通電、Ｖ−Ｗ通電、Ｖ−Ｕ通電、Ｗ−Ｕ通電およびＷ−Ｖ通電が順次繰り返されることにより、ロータ１１が回転される。

なお、モータ１０では、Ｕ−Ｖ通電を１回与えることによりロータ１１は１５°回転される。同様に、Ｕ−Ｗ通電を１回与えることによりロータ１１は１５°回転される。したがって、Ｕ−Ｖ通電、Ｕ−Ｗ通電、Ｖ−Ｗ通電、Ｖ−Ｕ通電、Ｗ−Ｕ通電およびＷ−Ｖ通電の各々（１通電ステップ）においてロータ１１は１５°だけ回転され、６通電ステップで９０°回転される。また、６通電ステップ周期でロータコア１１ｂ内の永久磁石（図示せず）におけるＮ極およびＳ極の並び位置（着磁位相）が、見かけ上、元に戻される。なお、モータ１０への１通電ステップが、後述するロータ回転角度センサ３０（図１参照）により検出されるロータ１１の回転角度に対応したカウント値を「１」だけ増加または減少させる。なお、１通電ステップは、本発明の「単一の駆動ステップ」の一例である。

減速機構部２０は、図４および図６に示すように、ロータ１１のギア部１１ｃと、ギア部１１ｃに噛合するギア部２１ａを有する中間ギア２１と、中間ギア２１と同じ軸心で下面側（Ｚ２側）配置されるとともに中間ギア２１と係合する中間ギア２２と、中間ギア２２のギア部２２ａに噛合するギア部２３ａを有する最終ギア２３とを含む。また、シャフトピニオン１１ａは、下端部が軸受部材２に支持されることによってギア部１１ｃがギア室６６を上下方向（Ｚ方向）に横切っている。また、中間ギア２１は、モータハウジング６２の貫通孔６２ｅに挿入された支持軸６７ａに対して軸受部材４により回転可能に支持されている。また、中間ギア２２は、支持軸６７ａに嵌め込まれた略円筒状の軸受部材５により回転可能に支持されている。また、中間ギア２１と中間ギア２２とは同軸で重ねられている。なお、中間ギア２１および中間ギア２２は、それぞれ、本発明の「駆動側部材」および「従動側部材」の一例である。

ここで、本実施形態では、図７および図８に示すように、中間ギア２１は、回転中心部と外周部（ギア部２１ａ）との間に、長径が周方向に沿って延びる複数（６個）の長孔２１ｅが設けられている。長孔２１ｅは、周方向に互いに６０°間隔で配置されている。また、中間ギア２２は、ギア部２２ａが設けられた楕円形状の本体部２２ｂを有しており、本体部２２ｂのギア部２２ａとは反対側の上面（Ｚ１側）から上方に突出する複数（２個）の円柱状の係合凸部２２ｅが設けられている。係合凸部２２ｅは、本体部２２ｂにおける長径方向の両側の周縁部に配置されている。そして、中間ギア２１に下方から上方（Ｚ１側）に向かって中間ギア２２が隣接配置された状態で、互いに１８０°間隔で配置された係合凸部２２ｅの各々が、対応する中間ギア２１の２つの長孔２１ｅにそれぞれ挿入（係合）されるように構成されている。なお、長孔２１ｅおよび係合凸部２２ｅは、それぞれ、本発明の「第１係合部」および「第２係合部」の一例である。

なお、係合凸部２２ｅは、中間ギア２１の長孔２１ｅに対して所定の大きさ（周方向の長さ）からなるガタＳを有して嵌め合わされる。すなわち、図８に示すように、互いに嵌め合わされた係合凸部２２ｅと長孔２１ｅとに生じる円周方向のガタＳの分（所定角度幅）だけ、中間ギア２１と中間ギア２２との間の相対的な自由回動（自由回転）が許容されるように構成されている。したがって、中間ギア２１と中間ギア２２とは常に一体的に回転するものではなく、中間ギア２１に伝達された回転は、中間ギア２２に所定角度幅で一方方向（矢印Ａ方向）または他方方向（矢印Ｂ方向）への相対的な自由回動（自由回転）を許容して伝達されるように構成されている。なお、図７は、中間ギア２１から中間ギア２２へ駆動力が伝達可能な状態を示しており、図８は、中間ギア２１から中間ギア２２へ駆動力が伝達不可能な状態を示している。

また、図６に示すように、中間ギア２２のギア部２２ａは、出力軸受部２６と同じ回動軸Ｃ１を有した状態で、出力軸受部２６と一体的に回転するように組み込まれた扇形状の最終ギア２３のギア部２３ａに噛合する。ギア部２３ａは、最終ギア２３に設けられた略円弧状の挿入孔２３ｂに外周縁に沿った内側に内歯車として形成されている。ギア部２３ａは、ギア部２２ａよりも大径の歯車で形成されている。また、最終ギア２３は、扇形の「要（かなめ）」の位置に回転中心を有する嵌合孔２３ｃに出力軸受部２６が固定されている。減速機構部２０は、中間ギア２１、中間ギア２２および最終ギア２３により、シャフトピニオン１１ａの回転が出力軸２５側で減速されるように構成されている。

なお、減速機構部２０は、減速比が１：５０となるように構成されている。すなわち、ロータ１１が５０回転（モータ１０は、２４×５０＝１２００通電ステップ）された場合に、出力軸２５が１回転されるように構成されている。したがって、モータ１０では、１通電ステップでロータ１１が１５°回転されるので、出力軸２５は、０．３°（＝１５／５０）回転される。

また、出力軸受部２６の下端部（Ｚ２側）の凹部の内周には、軸方向に延びる複数の縦溝（セレーション）２６ａが形成されている。また、出力軸２５（図４参照）の上端部（Ｚ１側）の外周には、軸方向に延びる複数の縦溝部（セレーション）２５ａが形成されている。これにより、出力軸受部２６の縦溝部２６ａに対して出力軸２５の縦溝部２５ａを適切な回転角度位置でトルク伝達可能に嵌め合わせて連結するように構成されている。したがって、下端部（Ｚ２側）にディテントプレート７１が固定された出力軸２５は、アクチュエータユニット６０に対して適切な回転角度位置で組み付けられる。

ロータ回転角度センサ３０は、ロータ１１の回転量（回転角度）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。すなわち、ロータ回転角度センサ３０（一点鎖線枠内）は、図４に示すように、ホールＩＣからなる磁気センサ３１と、検出用の磁石３２とにより構成されている。磁気センサ３１は、基板５１に実装されるとともに、磁石３２は、ロータコア１１ｂの上面（Ｚ１側）に取り付けられている。そして、磁石３２と対向するように基板５１に設けられた磁気センサ３１によりロータ１１の回転角度（回転位置）が検出される。また、ロータ回転角度センサ３０によるロータ１１の回転角度を検出して励磁コイル１４ａ〜１４ｃ（図５参照）への通電が切替制御されることにより、モータ１０を適切に回転制御するように構成されている。パルス数を加算してロータ１１の回転量（回転角度）および回転角度を検出するインクリメンタル型である。

出力軸回転角度センサ４０は、出力軸２５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。すなわち、出力軸回転角度センサ４０（一点鎖線枠内）は、図４に示すように、ホールＩＣからなる磁気センサ４１と、検出用の磁石４２とにより構成されている。磁気センサ４１は、基板５２に実装されるとともに、磁石４２は、最終ギア２３の扇形状の柄側の端部に取り付けられている。なお、基板５２と基板５１とは、配線５４により電気的に接続されている。そして、磁石４２と対向するように基板５２に設けられた磁気センサ４１により最終ギア２３の回転角度（出力軸２５の回転位置）が検出されるように構成されている。なお、出力軸２５の回転位置（出力角）は、連続的な電圧値として検出される。

本実施形態では、上記のように構成されることにより、アクチュエータユニット６０は、次のような機能を有するように構成されている。

具体的には、中間ギア２１と中間ギア２２との間に所定量のガタＳ（図７参照）を設けることにより、ガタＳの分だけ中間ギア２１と中間ギア２２とは係合状態で相対的に回転可能に構成されている。そして、所定量のガタＳに起因して発生するモータ１０側の回転角度とディテントプレート７１側の回転角度との差異に基づいて、ディテントスプリング７２のローラ部７３が嵌まり込む谷部８１〜８４の各々の谷底Ｖの位置（図３参照）が学習されるように構成されている。また、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置の各々の谷底Ｖの位置の学習結果が反映されて、アクチュエータユニット６０の回動制御に設定されるように構成されている。

より詳細には、ディテントスプリング７２のローラ部７３が谷部８１〜８４のいずれかの上部（斜面部）から谷底Ｖに向かう際に、ディテントスプリング７２が谷部８１〜８４のいずれかの谷底Ｖに落ち込むように働く力（図３に示すディテントスプリング７２の付勢力Ｆ）によりディテントプレート７１および中間ギア２２が揺動されることによって、中間ギア２２が所定量のガタＳの分だけ中間ギア２１の回動に先行して揺動（回動）されるように構成されている。そして、ディテントスプリング７２が谷部８１〜８４のいずれかの谷底Ｖに落ち込んでディテントプレート７１の揺動が停止した状態でのディテントプレート７１側の回転角度（回転角度変化）と、所定量のガタＳの分だけ中間ギア２１が後追い回動される際のモータ１０側の回転角度（回転角度変化）との差異に基づいて、谷部８１〜８４の各々の谷底Ｖの位置が学習されるように構成されている。なお、付勢力Ｆは、本発明の「位置決め部材が谷部の谷底に落ち込むように働く力」の一例である。

この場合、所定量のガタＳに起因して発生するロータ回転角度センサ３０により検出されるロータ１１の回転角度（回転角度変化）と、出力軸回転角度センサ４０により検出されるディテントプレート７１（最終ギア２３）の回転角度（回転角度変化）との差異に基づいて、谷部８１〜８４の谷底Ｖの位置が学習されるように構成されている。

また、本実施形態では、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置の各々のシフト位置において、対応する谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置が学習されてアクチュエータユニット６０の回動制御に設定されるように構成されている。具体的には、図９に示すように、Ｎ位置に対応した谷部８３の谷底Ｖの位置を学習した後、Ｒ位置に対応した谷部８２の谷底Ｖの位置、Ｐ位置に対応した谷部８１の谷底Ｖの位置およびＤ位置に対応した谷部８４の谷底Ｖの位置の順に、全ての谷底Ｖの位置を順次学習するように構成されている。そして、これらが、シフト装置１００（ＥＣＵ５０）の制御設定値に設定されるように構成されている。なお、谷底Ｖの位置の学習のタイミングとしては、シフト装置１００が組み込まれた車両１１０の工場出荷時であるのが好ましい。また、車両１１０のアフターサービス時などにおいてサービス工場で行われてもよい。

次に、図１〜図３および図７〜図１１を参照して、ディテントスプリング７２のローラ部７３が嵌まり込む谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置の学習方法について詳細に説明する。以下では、一例として、ディテントスプリング７２（図２参照）のローラ部７３がディテントプレート７１におけるＤ位置に対応する谷部８４（図３参照）の谷底Ｖの正確な位置をＥＣＵ５０（図１参照）側で学習（把握）する場合について説明する。なお、谷底Ｖの正確な位置とは、ローラ部７３が谷底Ｖに正確に位置する際のモータ１０の制御上のカウント値を決定し、ＥＣＵ５０側で把握することを意味する。なお、図１０および図１１では、係合凸部２２ｅに対して係合する２個の長孔２１ｅのみを中間ギア２１に図示しており、他は、便宜的に省略している。

まず、図９に示すように、ローラ部７３がＮ位置（シフト位置）に対応する谷部８３に存在していたとする。そして、所定のタイミングにおいて、Ｄ位置に対応する谷部８４の谷底Ｖの正確な位置をＥＣＵ５０（図１参照）側で学習する動作が実行される。

この場合、まず、図１０に示すように、モータ１０（図１参照）が駆動されることにより減速機構部２０（図１参照）を介してディテントプレート７１が矢印Ａ方向に回動される。この際、中間ギア２１の長孔２１ｅの一方端部が中間ギア２２の係合凸部２２ｅに駆動力伝達可能に係合されるので、モータ１０の駆動力がギア部１１ｃ、中間ギア２１、中間ギア２２および最終ギア２３（図４参照）を介して出力軸２５（図２参照）に伝達される。これにより、ディテントプレート７１の矢印Ａ方向への回動とともに、ローラ部７３は、谷部８３（Ｎ位置）の谷部８４（Ｄ位置）側の斜面を山部８５に向けて登るように移動する。この際、ロータ回転角度センサ３０（図１参照）により検出されるロータ１１の回転角度に対応するカウント値が、たとえば、「２１」、「２０」、「１９」、「１８」、「１７」のように１カウントずつ減少する。これに伴い、出力軸回転角度センサ４０（図１参照）により検出される出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルが一定の割合で減少する。また、この状態における中間ギア２１および２２の係合状態は、図７の状態に対応する。

そして、ローラ部７３が谷部８３（Ｎ位置）と谷部８４（Ｄ位置）との境の山部８５を乗り越えた後、ディテントプレート７１は、モータ１０（中間ギア２１）よりも先行して矢印Ａ方向に自然に回動される。すなわち、ディテントプレート７１は、常にローラ部７３により谷部８４に向かって付勢されているので、この付勢力Ｆ（図３参照）によって、ディテントプレート７１は、長孔２１ｅのガタＳの大きさの範囲内でモータ１０よりも先行して矢印Ａ方向に回動される。そして、ローラ部７３は、谷部８４の谷底Ｖに向けて落とし込まれる。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「１６」、「１５」と同じ刻み（１カウント）で減少する一方、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルは、ローラ部７３の谷底Ｖへの落ち込み（吸込み）とともに急激に減少する。また、この状態は、ＥＣＵ５０側で把握される。

そして、ローラ部７３が谷部８４の谷底Ｖに完全に嵌まり込んだ状態では、ロータ１１の回転とともに中間ギア２１が回動されるにもかかわらず、長孔２１ｅの内部において係合凸部２２ｅがガタＳを利用して駆動力伝達不可能に係合されているので、中間ギア２２は回動されない。すなわち、谷底Ｖに静止された係合凸部２２ｅに対して長孔２１ｅが相対的に一方方向（矢印Ａ方向）に回動されるのみになる。また、この状態における中間ギア２１および２２の係合状態は、図８の状態に対応する。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「１５」、「１４」、「１３」〜「５」へと同じ刻み（１カウント）で減少する一方、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルは、ローラ部７３の谷底Ｖにおける落ち込み（吸込み）が維持されるので一定値（平坦性）が維持される。また、モータ１０側の回転角度変化（ロータ回転角度センサ３０によるカウント値の「５」〜「１５」への変化）に対して、ディテントプレート７１側の回転角度が変化しない状態（出力軸回転角度センサ４０による電圧レベルが平坦状になりほぼ変化しない状態）が、ＥＣＵ５０側で把握される。また、この状態は、「初回」として認識される。

そして、長孔２１ｅが矢印Ａ方向に１０カウント分だけ回動されることによって長孔２１ｅの一方端部が中間ギア２２の係合凸部２２ｅに追い付いて再び駆動力伝達可能に係合される。この状態における中間ギア２１および２２の係合状態は、図７の状態に対応する。そして、モータ１０の駆動によるディテントプレート７１の矢印Ａ方向への回動とともに、ローラ部７３は、谷部８４（Ｄ位置）の谷部８３（Ｎ位置）とは反対側（Ｂ側）の斜面を登り始める。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「４」、「３」、「２」へと減少する。また、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルは、一定の割合で減少する。

この状態がＥＣＵ５０側で把握された際、モータ１０は、回転方向が反転される。また、モータ１０が反対方向に回転された直後、ディテントプレート７１は、モータ１０（中間ギア２１）よりも先行して矢印Ｂ方向に自然に回動される。すなわち、ディテントプレート７１は、常にローラ部７３により谷部８４に向かって付勢されているので、この付勢力Ｆによって、ディテントプレート７１は、長孔２１ｅのガタＳの大きさの範囲内でモータ１０よりも先行して矢印Ｂ方向に回動される。そして、ローラ部７３は、谷部８４の谷底Ｖに再び落とし込まれる。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「３」、「４」のように１カウントずつ増加する。これに伴い、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルも一定の割合で増加する。また、この状態は、ＥＣＵ５０側で把握される。

そして、ローラ部７３が谷部８４の谷底Ｖに完全に嵌まり込んだ状態では、ロータ１１の回転とともに中間ギア２１が回動されるにもかかわらず、長孔２１ｅの内部において係合凸部２２ｅがガタＳを利用して駆動力伝達不可能に係合されているので、中間ギア２２は回動されない。すなわち、谷底Ｖに静止された係合凸部２２ｅに対して長孔２１ｅが相対的に他方方向（矢印Ｂ方向）に回動されるのみになる。また、この状態における中間ギア２１および２２の係合状態は、図８の状態に対応する。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「５」、「６」、「７」〜「１５」へと同じ刻み（１カウント）で増加する一方、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルは、ローラ部７３の谷底Ｖにおける落ち込み（吸込み）が維持されるので一定値（平坦性）が維持される。また、モータ１０側の回転角度変化（ロータ回転角度センサ３０によるカウント値の「５」〜「１５」への変化）に対して、ディテントプレート７１側の回転角度が変化しない状態（出力軸回転角度センサ４０による電圧レベルが平坦状になりほぼ変化しない状態）が、ＥＣＵ５０側で把握される。また、この状態は、「２回目」として認識される。

そして、図１１に示すように、長孔２１ｅが矢印Ｂ方向に１０カウント分だけ回動されることによって長孔２１ｅの他方端部が中間ギア２２の係合凸部２２ｅに追い付いて再び駆動力伝達可能に係合される。この状態における中間ギア２１および２２の係合状態は、図７の状態に対応する。そして、モータ１０の駆動によるディテントプレート７１の矢印Ｂ方向への回動とともに、ローラ部７３は、谷部８４（Ｄ位置）の谷部８３（Ｎ位置）側（Ａ側）の斜面を登り始める。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「１６」、「１７」、「１８」へと増加する。また、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルは、徐々に増加する。

この状態がＥＣＵ５０側で把握された際、モータ１０は、回転方向が再び反転される。また、モータ１０が反対方向に回転された直後、ディテントプレート７１は、モータ１０（中間ギア２１）よりも先行して矢印Ａ方向に自然に回動される。すなわち、ディテントプレート７１は、常にローラ部７３により谷部８４に向かって付勢されているので、この付勢力Ｆ（図３参照）によって、ディテントプレート７１は、長孔２１ｅのガタＳの大きさの範囲内でモータ１０よりも先行して矢印Ａ方向に回動される。そして、ローラ部７３は、谷部８４の谷底Ｖに再び落とし込まれる。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「１７」、「１６」のように１カウントずつ減少する。これに伴い、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルも徐々に減少する。また、この状態は、ＥＣＵ５０側で把握される。

そして、ローラ部７３が谷部８４の谷底Ｖに完全に嵌まり込んだ状態では、ロータ１１の回転とともに中間ギア２１が回動されるにもかかわらず、長孔２１ｅの内部において係合凸部２２ｅがガタＳを利用して駆動力伝達不可能に係合されているので、中間ギア２２は回動されない。すなわち、静止された係合凸部２２ｅに対して長孔２１ｅが相対的に一方方向（矢印Ａ方向）に回動されるのみになる。また、この状態における中間ギア２１および２２の係合状態は図８の状態に対応する。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「１５」、「１４」、「１３」〜「５」へと同じ刻み（１カウント）で減少する一方、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルは、ローラ部７３の谷底Ｖにおける落ち込み（吸込み）が維持されるので一定値（平坦性）が維持される。また、モータ１０側の回転角度変化（ロータ回転角度センサ３０によるカウント値の「５」〜「１５」への変化）に対して、ディテントプレート７１側の回転角度が変化しない状態（出力軸回転角度センサ４０による電圧レベルが平坦状になりほぼ変化しない状態）が、ＥＣＵ５０側で把握される。また、この状態は、「３回目」として認識される。

そして、長孔２１ｅが矢印Ａ方向に１０カウント分だけ回動されることによって長孔２１ｅの一方端部が中間ギア２２の係合凸部２２ｅに追い付いて再び駆動力伝達可能に係合される。この状態における中間ギア２１および２２の係合状態は、図７の状態に対応する。そして、モータ１０の駆動によるディテントプレート７１の矢印Ａ方向への回動とともに、ローラ部７３は、谷部８４（Ｄ位置）の谷部８３（Ｎ位置）とは反対側（Ｂ側）の斜面を登り始める。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「４」、「３」、「２」へと減少する。また、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルは、徐々に減少する。

この状態がＥＣＵ５０側で把握された際、モータ１０は、回転方向が反転される。また、モータ１０が反対方向に回転された直後、ディテントプレート７１は、モータ１０（中間ギア２１）よりも先行して矢印Ｂ方向に自然に回動される。すなわち、ディテントプレート７１は、常にローラ部７３により谷部８４に向かって付勢されているので、この付勢力Ｆによって、ディテントプレート７１は、長孔２１ｅのガタＳの大きさの範囲内でモータ１０よりも先行して矢印Ｂ方向に回動される。そして、ローラ部７３は、谷部８４の谷底Ｖに再び落とし込まれる。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「３」、「４」のように１カウントずつ増加する。これに伴い、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルも徐々に増加する。また、この状態は、ＥＣＵ５０側で把握される。

そして、ローラ部７３が谷部８４の谷底Ｖに完全に嵌まり込んだ状態では、ロータ１１の回転とともに中間ギア２１が回動されるにもかかわらず、長孔２１ｅの内部において係合凸部２２ｅがガタＳを利用して駆動力伝達不可能に係合されているので、中間ギア２２は回動されない。すなわち、静止された係合凸部２２ｅに対して長孔２１ｅが相対的に他方方向（矢印Ｂ方向）に回動されるのみになる。また、この状態における中間ギア２１および２２の係合状態は、図８の状態に対応する。この際、ロータ１１の回転角度に対応するカウント値が「５」、「６」、「７」〜「１５」へと同じ刻み（１カウント）で増加する一方、出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベルは、ローラ部７３の谷底Ｖにおける落ち込み（吸込み）が維持されるので一定値（平坦性）が維持される。また、モータ１０側の回転角度変化（ロータ回転角度センサ３０によるカウント値の「５」〜「１５」への変化）に対して、ディテントプレート７１側の回転角度が変化しない状態（出力軸回転角度センサ４０による電圧レベルが平坦状になりほぼ変化しない状態）が、ＥＣＵ５０側で把握される。また、この状態は、「４回目」として認識される。

これにより、本実施形態では、「初回」を除く「２回目」、「３回目」および「４回目」の認識結果を参照して、ローラ部７３が谷部８４の谷底Ｖに完全に嵌まり込んだ状態であり、かつ、中間ギア２１が中間ギア２２を実質的に回動しない区間のロータ回転角度センサ３０によるカウント値は、「５」〜「１５」の範囲であると判断される。そして、「５」〜「１５」の中間のカウント値である「１０」に対応するロータ１１の回転位置が、ディテントプレート７１がＤ位置の谷底Ｖに正しく位置決めされた状態であると判断されるように構成されている。

この例では、中間ギア２１と中間ギア２２との間に設けた所定量のガタＳを利用することにより、中間ギア２１を正逆方向（矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向）に４回分回動（２往復）させている。そして、「初回」を除く「２回目」、「３回目」および「４回目」における各々の回動方向におけるモータ１０側の回転角度（回転角度変化）とディテントプレート７１側の回転角度（回転角度変化）との差異の計測結果に基づいて、Ｄ位置に対応する谷部８４の谷底Ｖの位置が学習されるように構成されている。

なお、Ｐ位置に対応する谷部８１、Ｒ位置に対応する谷部８２およびＮ位置に対応する谷部８３についても、上記説明したＤ位置に対応する谷部８４の谷底Ｖの学習方法と同様の方法で各々の谷底Ｖの位置が学習されるように構成されている。図９においては、Ｎ位置、Ｒ位置およびＰ位置の学習の際には、それぞれ、中間ギア２２を１往復半搖動させるとともに、「初回」を除く「２回目」および「３回目」のモータ１０側の回転角度とディテントプレート７１側の回転角度との差異の計測結果に基づいて各々のシフト位置に対応する谷部８３、８２および８１の谷底Ｖの位置が学習される。

また、ロータ回転角度センサ３０として磁場角検出タイプのセンサを使用している。したがって、最終ギア２３の扇形の柄側の端部に取り付けられた磁石４２の磁場角によってモータ１０の漏れ磁束の影響度合いが変化する特性をもつ。しかしながら、６通電ステップ周期で磁気センサ３１と磁石３２との位置が同一になるように構成されている。

したがって、本実施形態では、所定量のガタＳの下限値は、６通電ステップに対応するモータ１０側の回転角度以上（最終ギア２３の回転角度基準で１．８°（＝０．３×６）以上）に設定されている。これにより、現在のカウント値に対応する電圧値（出力軸回転角度センサ４０により検出される出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベル）と、現在よりも６通電ステップ前のカウント値に対応する電圧値（出力軸回転角度センサ４０により検出される出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベル）とを比較することによって、漏れ磁束の影響度合いを無視することができ、モータ漏れ磁束に起因した電圧値の外乱を取り除くように工夫されている。

また、現在と６通電ステップ前との比較を、連続する３通電ステップ（３カウント）分は各々比較するのが好ましい。たとえば、図１０における２回目の学習過程にいて、カウント値「１０」に対応する電圧レベルと「１０」から６カウント前のカウント値「５」に対応する電圧レベルとを比較する。また、カウント値「１１」に対応する電圧レベルと「１１」から６カウント前のカウント値「６」に対応する電圧レベルとを比較する。さらに、カウント値「１２」に対応する電圧レベルと「１２」から６カウント前のカウント値「７」に対応する電圧レベルとを比較する。そしてさらに余裕をみて１カウント分進めても出力軸回転角度センサ４０の電圧レベルに平坦性が存在するか否かの判定を行う。したがって、ガタＳの大きさ（回動角度）は、カウント値に換算して１０カウント（＝６＋３＋１）分以上のカウント数に対応する角度以上（最終ギア２３の回転角度基準で３°（＝０．３×１０）以上）であることがより好ましい。これにより、モータ１０の駆動時の漏れ磁束に起因してノイズが発生した場合であっても、６通電ステップ毎に同一位相となる状態でのディテントプレート７１側の回転角度同士が比較されるので、ディテントプレート７１側の回転角度の変化（出力軸回転角度センサ４０により検出される出力軸２５の回転角度に対応する電圧レベル）をノイズ発生の有無に関係なく正確に捉えることができる。

また、ガタＳの大きさ（中間ギア２１に対して中間ギア２２が自由に回動可能な角度範囲：長孔２１ｅの長径）は、過大であっても都合が悪い。すなわち、本実施形態では、所定量のガタＳの上限値は、谷部８１〜８４のうち谷部の谷底Ｖから互いに隣接する谷部を隔てる山部８５の頂部までの最小回動距離を有する谷部に対応するディテントプレート７１側の回転角度未満になるように設定されている。

すなわち、図３においては、谷部８１の谷底Ｖから谷部８２側の山部８５の頂部までのディテントプレート７１の回動距離（最終ギア２３または出力軸２５の回転角度）、谷部８２の谷底Ｖから谷部８１側の山部８５の頂部までのディテントプレート７１の回動距離（最終ギア２３または出力軸２５の回転角度）、谷部８２の谷底Ｖから谷部８３側の山部８５の頂部までのディテントプレート７１の回動距離（最終ギア２３または出力軸２５の回転角度）、谷部８３の谷底Ｖから谷部８２側の山部８５の頂部までのディテントプレート７１の回動距離（最終ギア２３または出力軸２５の回転角度）などなど、１つの谷部から隣接する谷部を隔てる山部８５の頂部までの回動距離のうちの最小値に対応するディテントプレート７１側の回転角度（最終ギア２３または出力軸２５の回転角度）未満になるように設定されている。これにより、たとえば、過剰な大きさのガタＳに起因して、学習のターゲットとなる谷部８３を超えて中間ギア２２が正逆回動されてディテントスプリング７２のローラ部７３が隣の谷部８４や谷部８２に誤って移動するのが防止される。このように、ガタＳの大きさ（中間ギア２１に対して中間ギア２２が自由に回動可能な角度範囲：長孔２１ｅの長径）には、上記した適正な下限値および上限値が設けられている。本実施形態におけるシフト装置１００は、上記のように構成されている。

本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、中間ギア２１と中間ギア２２との間に所定量のガタＳを設けることにより、所定量のガタＳの分だけ中間ギア２１と中間ギア２２とを係合状態で相対的に回転可能に構成しておく。そして、所定量のガタＳに起因して発生するモータ１０側の回転角度（回転角度変化）とディテントプレート７１側の回転角度（回転角度変化）との差異に基づいて、ディテントスプリング７２のローラ部７３が嵌まり込む谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置を学習するようにＥＣＵ５０を構成する。これにより、ディテントスプリング７２のローラ部７３がディテントプレート７１に対して谷部８１（８２〜８４）に嵌まり込む方向に押し下げられる付勢力Ｆを利用して、中間ギア２１と中間ギア２２との間に意図的に設けた所定量のガタＳ（遊び）の分だけ中間ギア２２を回動（搖動）させてローラ部７３を谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖに移動させることができる。したがって、モータ１０側またはディテントスプリング７２側に無理な負荷（外力）を加えることなくローラ部７３が嵌まり込む谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置を学習することができる。また、ローラ部７３が実際に嵌まり込む谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置を学習することによって、製造誤差などの個体差を有するシフト装置１００において、谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置を個別に把握することができる。これらの結果、モータ１０およびディテントプレート７１およびローラ部７３の耐久性が低下するのを抑制しつつ、シフト位置の位置決め精度が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、中間ギア２１は、長孔２１ｅを有し、中間ギア２２は、長孔２１ｅに所定量のガタＳを有して係合するとともに中間ギア２１からの駆動力が伝達される係合凸部２２ｅを有する。そして、ディテントスプリング７２のローラ部７３が谷部８１〜８４の上部から谷底Ｖに向かう際に、ディテントスプリング７２のローラ部７３が谷部８１〜８４の谷底Ｖに落ち込むように働く力によりディテントプレート７１および中間ギア２２が揺動されることによって、中間ギア２２が所定量のガタＳの分だけ中間ギア２１の回動に先行して揺動されるように構成する。そして、ディテントスプリング７２のローラ部７３が谷部８１〜８４の谷底Ｖに落ち込んでディテントプレート７１の揺動が停止した状態でのディテントプレート７１側の回転角度と、所定量のガタＳの分だけ中間ギア２１が後追い回動される際のモータ１０側の回転角度との差異に基づいて、谷部８１〜８４の谷底Ｖの位置を学習するようにＥＣＵ５０を構成する。これにより、所定量のガタＳ分の範囲で互いに移動可能に係合される長孔２１ｅおよび係合凸部２２ｅの相対的な位置関係を適切に利用して、ディテントスプリング７２のローラ部７３がディテントプレート７１の谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖに落ち込むように働く力（付勢力Ｆ）によりローラ部７３を先行して谷底Ｖに落ち込ませてこの位置に静止させることができる。そして、ローラ部７３の谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖへの移動が完了することによりディテントプレート７１および中間ギア２２の揺動が停止した状態で、中間ギア２２を所定量のガタＳの分だけ後追い回動させるとともに中間ギア２２に駆動力伝達可能に係合されるまで（所定量のガタＳを解消するまで）のモータ１０側の正確な回転角度範囲を把握することができる。この結果、ディテントプレート７１における谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置を確実に学習することができるとともに、学習結果をシフト装置１００の制御設定値に適切に反映させることができる。

また、本実施形態では、モータ１０におけるロータ１１の回転角度を検出するロータ回転角度センサ３０と、ディテントプレート７１の回転角度を検出する出力軸回転角度センサ４０とを備える。そして、所定量のガタＳに起因して発生するロータ回転角度センサ３０により検出されるロータ１１の回転角度と、出力軸回転角度センサ４０により検出されるディテントプレート７１の回転角度との差異に基づいて、谷部８１〜８４の谷底Ｖの位置を学習するようにＥＣＵ５０を構成する。これにより、ロータ回転角度センサ３０と出力軸回転角度センサ４０とを用いてディテントプレート７１における谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置に対応したロータ１１の回転角度（カウント値）を精度よく決定することができる。また、ロータ１０の回転角度とディテントプレート７１の回転角度との差異に基づいて谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置が学習されるので、ロータ回転角度センサ３０と出力軸回転角度センサ４０とを用いて決定された谷底Ｖの位置（学習結果）には、意図的に設けられた所定量のガタＳに加えて、モータ１０とディテントプレート７１との間に介在する減速機構部２０に含まれる製造時の組付誤差や機械動作上の誤差（中間ギア２２と最終ギア２３との間のバックラッシ）が加味される。その結果、シフト位置の位置決め精度を高く維持することができる。

また、本実施形態では、Ｎ極磁石およびＳ極磁石がシャフトピニオン１１ａまわりに交互に配置されたロータ１１によりモータ１０を構成する。また、６通電ステップ毎にシャフトピニオン１１ａまわりのＮ極磁石およびＳ極磁石の配置が同一位相状態になるようにロータ１１が回転されるようにモータ１０を構成する。そして、６通電ステップに対応するモータ１０側の回転角度以上でかつ谷部８１〜８４のうち谷部の谷底から互いに隣接する谷部を隔てる山部の頂部までの最小回動距離を有する谷部に対応するディテントプレート７１側の回転角度未満になるようにガタＳの大きさを設定する。そして、６通電ステップだけ互いに離れたロータ１１の回転角度にそれぞれ対応するディテントプレート７１側の回転角度同士を比較した結果に基づいて、所定量のガタＳを利用してディテントスプリング７２のローラ部７３が谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖに嵌まり込んだ状態であるか否かを判別するようにＥＣＵ５０を構成する。これにより、モータ１０の駆動時の漏れ磁束に起因してノイズが発生した場合であっても、６通電ステップ毎に同一位相となる状態でのディテントプレート７１側の回転角度同士を比較することができるので、ディテントプレート７１側の回転角度の変化をノイズ発生の有無に関係なく正確に捉えることができる。したがって、ノイズの発生に起因してディテントスプリング７２のローラ部７３が谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖに嵌まり込んだ状態であるか否かの判別精度が低下するのを抑制することができる。また、所定量のガタＳを谷部８１〜８４のうち谷部の谷底から互いに隣接する谷部を隔てる山部８５の頂部までの最小回動距離を有する谷部に対応するディテントプレート７１側の回転角度未満の大きさに設定することによって、学習のターゲットとなる谷部を超えて中間ギア２２が回動（搖動）されてディテントスプリング７２のローラ部７３が隣の谷部に誤って移動するのを防止することができる。

また、本実施形態では、ステータ１２に設けられたＵ相の励磁コイル１４ａ、Ｖ相の励磁コイル１４ｂおよびＷ相の励磁コイル１４ｃの各々に対して１通電ステップに対応する一相通電状態を、Ｕ−Ｖ通電、Ｕ−Ｗ通電、Ｖ−Ｗ通電、Ｖ−Ｕ通電、Ｗ−Ｕ通電およびＷ−Ｖ通電の順に順次切り替えることにより、ロータ１１を１通電ステップに対応した１５°刻みで回転するように構成された三相モータをモータ１０として用いている。これにより、永久磁石をロータ１１の表面に組み込んだ表面磁石型（ＳＰＭ）の三相モータを用いてシフト装置１００（アクチュエータユニット６０）を容易に小型化することができる。谷部８１〜８４の谷底Ｖの位置の学習においては、小型化された三相モータを用いても問題なく行うことができる。これに加えて、強力なトルク特性を有する三相モータを用いて、通常のシフト切替動作を確実に行うことができる。このように、シフト装置１００のアクチュエータとして、励磁コイル１４ａ〜１４ｃに対して単一の駆動ステップに対応する一相通電状態を順次切り替える回転制御方式を適用した三相モータを用いることは、有用性が高い。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、中間ギア２１に長孔２１ｅを設けるとともに中間ギア２２に長孔２１ｅに係合する係合凸部２２ｅを設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、中間ギア２１に係合凸部を設けるとともに中間ギア２２に長孔を設けてもよい。また、本発明の第１係合部は貫通した長孔２１ｅのみならず、中間ギア２１を厚み方向に貫通しない底部を有する凹状のカム溝のような形状であってもよい。

また、上記実施形態では、中間ギア２１の長孔２１ｅと中間ギア２２の係合凸部２２ｅとを２箇所で係合させた例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、中間ギア２１と中間ギア２２との係合箇所は、上記２箇所以外であってもよい。１箇所でもよく、３箇所であってもよい。

また、上記実施形態では、中間ギア２１と中間ギア２２との間に所定量のガタＳを設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、中間ギア２２と最終ギア２３との間に所定量のガタＳを設けて谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置を学習するように構成してもよい。この場合、中間ギア２２が本発明の「駆動側部材」に対応し最終ギア２３が本発明の「従動側部材」に対応する。

また、上記実施形態では、ディテントプレート７１のＮ位置を出発点として、Ｒ位置、Ｐ位置およびＤ位置の順にディテントプレート７１を順次回動させて谷部８１（８２〜８４）の谷底Ｖの位置を学習した例について示したが、本発明はこれに限られない。Ｎ位置以外のシフト位置を出発点としてディテントプレート７１を順次回動させて各々のシフト位置での谷底Ｖの位置を学習してもよい。また、４つのシフト位置に対する谷底位置の学習を順次行うことなく、特定のシフト位置に対する谷底位置の学習を行うように構成してもよい。

また、上記実施形態では、モータ１０として、永久磁石をロータ１１の表面に組み込んだ表面磁石型（ＳＰＭ）の三相モータを用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、永久磁石を等角度間隔（たとえば４５°間隔）で磁極の極性（Ｎ極およびＳ極）が切り替わるようにロータ１１の中に埋め込んだ埋込磁石型（ＩＰＭ）のモータを用いてもよい。また、本発明の「アクチュエータ」として、ステッピングモータを用いてもよい。

また、上記実施形態では、本発明のシフト装置を、自動車（車両１１０）用のシフト装置に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明のシフト装置を、たとえば、航空機や船舶など、自動車用以外のシフト装置に適用してもよい。

１０モータ（アクチュエータ、三相モータ）
１１ロータ
１２ステータ
１３ステータコア
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ励磁コイル
２０減速機構部（駆動力伝達機構）
２１中間ギア（駆動側部材）
２１ｅ長孔（第１係合部）
２２中間ギア（従動側部材）
２２ｅ係合凸部（第２係合部）
２３最終ギア
２５出力軸
３０ロータ回転角度センサ
４０出力軸回転角度センサ
５０ＥＣＵ
６０アクチュエータユニット
７０シフト切替機構部
７１ディテントプレート（シフト切替部材）
７１ａカム面
７２ディテントスプリング（位置決め部材）
７３ローラ部
８１、８２、８３、８４谷部
８５山部
１００シフト装置
１１０車両
Ｆ付勢力（置決め部材が谷部の谷底に落ち込むように働く力）
Ｖ谷底

Claims

車両に搭載されるシフト装置であって、
シフト位置に応じた複数の谷部を含むシフト切替部材と、
前記シフト切替部材の複数の谷部のいずれかに嵌まり込んだ状態で前記シフト位置を成立させるための位置決め部材と、
前記シフト切替部材を駆動するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータ側に設けられた駆動側部材と、前記シフト切替部材側に設けられ、前記駆動側部材の回動に伴い回動される従動側部材とを含み、前記アクチュエータ側から駆動力を伝達して前記シフト切替部材を回動させる駆動力伝達機構と、を備え、
前記駆動側部材と前記従動側部材との間に所定量のガタを設けることにより、前記所定量のガタ分だけ前記駆動側部材と前記従動側部材とを係合状態で相対的に回転可能に構成するとともに、前記所定量のガタに起因して発生する前記アクチュエータ側の回転角度と前記シフト切替部材側の回転角度との差異に基づいて、前記位置決め部材が嵌まり込む前記谷部の谷底位置が学習されるように構成されている、シフト装置。
前記駆動側部材は、第１係合部を有し、
前記従動側部材は、前記第１係合部に前記所定量のガタを有して係合するとともに前記駆動側部材からの駆動力が伝達される第２係合部を有し、
前記位置決め部材が前記谷部の上部から谷底に向かう際に、前記位置決め部材が前記谷部の谷底に落ち込むように働く力により前記シフト切替部材および前記従動側部材が揺動されることによって、前記従動側部材が前記所定量のガタ分だけ前記駆動側部材の回動に先行して揺動されるように構成されており、
前記位置決め部材が前記谷部の谷底に落ち込んで前記シフト切替部材の揺動が停止した状態での前記シフト切替部材側の回転角度と、前記所定量のガタ分だけ前記駆動側部材が後追い回動される際の前記アクチュエータ側の回転角度との差異に基づいて、前記谷部の谷底位置が学習されるように構成されている、請求項１に記載のシフト装置。
前記アクチュエータは、ロータとステータとを含むモータであり、
前記ロータの回転角度を検出するロータ回転角度センサと、
前記シフト切替部材の回転角度を検出する出力軸回転角度センサとをさらに備え、
前記所定量のガタに起因して発生する前記ロータ回転角度センサにより検出される前記ロータの回転角度と前記出力軸回転角度センサにより検出される前記シフト切替部材の回転角度との差異に基づいて、前記谷部の谷底位置が学習されるように構成されている、請求項１または２に記載のシフト装置。
前記アクチュエータは、Ｎ極磁石およびＳ極磁石が回転軸まわりに交互に配置されたロータと、前記ロータに対して間隙を介して対向するように配置されたステータとを含むモータであり、
前記モータは、所定の駆動ステップ数毎に前記回転軸まわりのＮ極磁石およびＳ極磁石の配置が同一位相状態になるように前記ロータが回転され、
前記所定量のガタは、前記所定の駆動ステップ数に対応する前記モータ側の回転角度以上で、かつ、前記複数の谷部のうち前記谷部の谷底から互いに隣接する前記谷部を隔てる山部の頂部までの最小回動距離を有する前記谷部に対応する前記シフト切替部材側の回転角度未満の大きさに設定されており、
前記所定の駆動ステップ数だけ互いに離れた前記ロータの回転角度にそれぞれ対応する前記シフト切替部材側の回転角度同士を比較した結果に基づいて、前記所定量のガタを利用して前記位置決め部材が前記谷部の谷底に嵌まり込んだ状態であるか否かが判別されるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシフト装置。
前記モータは、前記ステータに設けられた励磁コイルに対して単一の駆動ステップに対応する一相通電状態を順次切り替えることにより、前記ロータを前記単一の駆動ステップに対応した角度刻みで回転するように構成された三相モータである、請求項４に記載のシフト装置。