JP2016196907A - シフトレンジ切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基準値設定のための突き当て学習を行うシフトレンジ切替装置において、突き当ての際に発生する撓みの影響を除くことにある。
【解決手段】シフトレンジ切替装置１の突き当て学習では、被駆動体４がストッパ５からの一方または両方を撓ませるように被駆動体４をストッパ５に突き当てて、直流モータ３を全相通電を保ちながら電流量を低減することで撓みを低減させ、撓みがなくなったことを検知したときのエンコーダ６からの位置信号の値を基準値とする。このため、撓みを解消した状態で基準値を決定するため、撓みの影響による基準値のばらつきが生じない。つまり、温度等の条件が変化した場合でも基準値がばらつかないため、シフトレンジの切替を高精度に行うことが可能となる。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、車両に搭載されるシフトレンジ切替装置に関し、特に、シフトレンジを示す信号の基準値を検定する基準値検定に関する。

従来から、シフトレンジ切替装置では、上記の基準値検定を行うときに、いわゆる「突き当て学習」を行うことが公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
シフトレンジ切替装置は、モータが発生するトルクにより駆動されて変位することで自動変速機のシフトレンジを切り替える被駆動体と、被駆動体が突き当たることで被駆動体の可動範囲の一方を規制するストッパと、モータの回転子の位置を示す位置信号を出力する位置検出手段と、位置信号に基づきモータの動作を制御する制御手段とを備える。

なお、特許文献１のシフトレンジ切替装置では、被駆動体はディテントプレート（３７）およびコントロールロッド（４１）等の一体物であり、ストッパはディテントスプリング（３９）である。位置検出手段は、電動アクチュエータ（２７）が有するエンコーダ（４）である。

さらに、制御手段としてのＳＢＷ−ＥＣＵ（３）のマイコン（４３）は、位置検出手段としてのエンコーダ（４）から出力される位置信号を、シフトレンジを示す信号として利用し、この位置信号によっていずれのシフトレンジになっているかを把握する。
そして、シフトレンジ切替指令が出ると、制御手段は、位置信号に基づき電動アクチュエータ（２７）を制御して、指令されたシフトレンジとなるように被駆動体を変位させる。

ところで、エンコーダから出力される位置信号は、起動後に設定されるある基準値からのカウント値であるため、この基準値がリセットされてしまうと、再度基準値を設定する必要がある。
例えば、走行中の突然の電力遮断により基準値の記憶を失った場合等には、シフトレンジ切替装置の再起動時等に、再度基準値を設定する必要がある。

この基準値の設定は「突き当て学習」によって行われる。
すなわち、被駆動体を所定のストッパに突き当てて、その位置での位置信号を基準値とするというものである。
しかし、被駆動体をストッパに突き当てる際には、被駆動体及びストッパに撓みが生じる。そして、この撓みの量は温度等によって変動するため、基準値がばらつく可能性がある。

特開２０１３−５９１６２号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、基準値設定のための突き当て学習を行うシフトレンジ切替装置において、突き当ての際に発生する撓みの影響を除くことにある。

本発明のシフトレンジ切替装置は、以下に説明する直流モータ、被駆動体、ストッパ、位置検出手段、及び制御手段を備える。
直流モータは、複数相のコイルを有し、このコイルに直流電流を各相順々に通電することにより回転子を回転させる。
被駆動体は、直流モータが発生するトルクにより駆動されて変位することで自動変速機のシフトレンジを切り替える。
ストッパは、被駆動体が突き当たることで被駆動体の可動範囲の一方を規制する。

位置検出手段は、直流モータの回転子の位置を示す位置信号を出力する。
制御手段は、位置信号に基づき直流モータの動作を制御する。
前記制御手段は、所定の条件が成立したときに、被駆動体をストッパ部に突き当てて、位置信号の基準値を設定する基準値学習部を有する。

基準値学習部は、被駆動体をストッパに突き当てて、被駆動体がストッパからの一方または両方を撓ませる突き当て工程と、突き当て工程で発生した撓みを低減させる撓み低減工程と、撓みがなくなったことを検知するとともに、前記撓みがなくなったことを検知したときの位置信号の値を基準値とする基準値決定工程とを実行する。

撓み低減工程では、直流モータの全相のコイルを通電状態とする全相通電を実施し、全相通電を保ちながら電流量を低減することで、被駆動体がストッパを押圧する押圧力を低減させることにより、撓みを低減する。

本実施例によれば、撓みを解消した状態で基準値を決定するため、撓みの影響による基準値のばらつきが生じない。

シフトレンジ切替装置の構成図である（実施例１）。 シフトレンジ切替装置の概略を示す斜視図である（実施例１）。 撓んだ状態を説明する説明図である（実施例１）。 撓みのない状態を説明する説明図である（実施例１）。 コイルの電流量と押圧力Ｆとの相関を示す図である（実施例１）。 基準値学習部における制御フローである（実施例１）。 シフトレンジ切替装置の構成図である（実施例２）。 コイルの電流量、ディテントプレート位置（検出値）、ディテントプレート位置（算出値）のタイムチャートである（実施例２）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１の構成〕
実施例１のシフトレンジ切替装置１を、図１〜６を用いて説明する。
シフトレンジ切替装置１は、自動変速機２のシフトレンジを切り替える装置であって、以下に説明する直流モータ３、被駆動体４、ストッパ５、位置検出手段６、及び制御手段７を備える。

直流モータ３は、複数相（本実施例ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のコイル１０を有し、このコイル１０に直流電流を各相順々に通電することにより回転子１１を回転させる（図３参照）。
本実施例では、直流モータ３には減速機構１２が設けられており、回転子１１の回転に減速機構１２の減速比を加味した回転速度が直流モータ３の出力軸の回転速度となる。

被駆動体４は、直流モータ３が発生するトルクにより駆動されて変位することで自動変速機２のシフトレンジを切り替える。
被駆動体４は、直流モータ３の出力軸に結合して回転するコントロールロッド１３と、コントロールロッド１３に固定されてコントロールロッド１３の回転に伴って揺動するディテントプレート１５とを有する。

ディテントプレート１５は略扇形を呈しており、回転方向に並ぶ複数の凹部１６が設けられている。

ディテントプレート１５には、自動変速機内部の油圧バルブボディ１８の油路を切り替えるためのスプール（図示せず）が連結されており、ディテントプレート１５の変位に応じて、スプールの位置が切り替わると、自動変速機２のレンジが、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等のいずれかに切り替わる。

また、油圧バルブボディ１８には、ディテントプレート１５を各レンジに対応する位置に保持するためのディテントスプリング２０が固定されている。
ディテントプレート１５の凹部１６に、ディテントスプリング２０の先端の係合部２０ａが嵌まり込むことで、ディテントプレート１５は各レンジに対応する位置に保持される。これにより、スプールが要求シフトレンジの位置で保持される。

このディテントスプリング２０は、ディテントプレート１５の回転方向の一端にある凹部１６内でディテントプレート１５に突き当たることで、ディテントプレート１５の回転方向一方側の可動範囲を規制するストッパ５として機能する。

なお、ディテントプレート１５には、Ｌ字形のパーキングロッド２２が接続されている。パーキングロッド２２の先端に設けられた円錐体２３は、ロックレバー２４に当接している。ロックレバー２４は、自身の回転軸を中心に上下動可能である。すなわち、ディテントプレート１５の変位に応じてロックレバー２４が上下動する。

そして、ロックレバー２４の凸部２４ａがパーキングギヤ２５に嵌まり込むと、車両がパーキング状態に保持される。
すなわち、ロックレバー２４の凸部２４ａがパーキングギヤ２５に嵌り込むときのレンジがＰ（パーキング）レンジとなる。

位置検出手段６は、直流モータ３に内蔵されたエンコーダ（以下、エンコーダ６とする）である。
エンコーダ６は、例えば磁気式のロータリエンコーダであり、回転子１１の回転に応じて出力されるパルスのカウント値を位置信号として出力する。

制御手段７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（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）、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を搭載するＥＣＵである。
制御手段７は、エンコーダ６からの出力に基づき算出された位置信号に基づいて、直流モータ３の駆動を制御する。また、制御手段７は、基準値学習部７ａを有する。
基準値学習部７ａは、所定の条件が成立したときに、ディテントプレート１５をディテントスプリング２０に突き当てて、位置信号の基準値を設定する。
なお、所定の条件とは、例えば、走行中の突然の電力遮断により基準値の記憶を失った後に、シフトレンジ切替装置１の起動スイッチ２７がＯＮとなった場合等である。

〔実施例１の特徴〕
基準値学習部７ａは、以下に説明する突き当て工程と、撓み低減工程と、基準値決定工程とを実行する。
突き当て工程では、被駆動体４をストッパ５に突き当てて、被駆動体４およびストッパ５の一方または両方を撓ませる。
被駆動体４の撓みとは、ディテントプレート１５の撓みやコントロールロッド１３のねじりである。
ストッパ５の撓みとは、ディテントスプリング２０の撓みである。

ディテントプレート１５とディテントスプリング２０とが離間した状態から、当接する方向へ向かうように直流モータ３を回転させていくと、ディテントプレート１５がディテントスプリング２０に当接する。ディテントスプリング２０から反力を受けない状態を通過して回転子１１を回転させることにより、強制的に、ディテントプレート１５の撓みやコントロールロッド１３のねじり、ディテントスプリング２０の撓みを生じさせる（図３参照。なお、図３の破線で示すディテントプレート１５の位置は撓んでいない状態の位置である）。
撓みが生じた状態では、ディテントプレート１５は、ディテントスプリング２０を押圧する押圧力Ｆが発生している。

撓み低減工程では、突き当て工程で発生した撓みを低減させる。
具体的には、直流モータ３の全相のコイル１０を通電状態とする全相通電を実施し、全相通電を保ちながら電流量を徐々に低減する。
これによれば、被駆動体４がストッパ５を押圧する押圧力Ｆが徐々に低減するため、撓みを解消しようとする反力によって、ディテントプレート１５及び回転子１１が逆回転しだす。つまり、撓みを低減する方向に回転する（図３の二点鎖線矢印参照）。

基準値決定工程では、撓みがなくなったことを検知するとともに、撓みがなくなったことを検知したときの位置信号の値を基準値とする。

本実施例のシフトレンジ切替装置１は、押圧力Ｆを示す力信号を出力する力検出手段３０を備える。力検出手段３０は、例えば係合部２０ａもしくは係合部２０ａが当接するディテントプレート１５の面に設けられた荷重センサ等である。

そして、基準値決定工程は、力信号に基づいて撓みがなくなったことを検知する。
つまり、図５に示すように、電流を小さくしていくと、押圧力が低減していき、最終的には押圧力Ｆがゼロの状態、つまり、被駆動体４がストッパ５を押圧していない状態となる。被駆動体４がストッパ５を押圧していない状態とは、撓みが解消された状態（図４参照）といえる。
そして、この押圧力がゼロになった時点でのエンコーダ６からの位置信号を基準値とする。

図６を用いて、基準値学習部７ａにおける制御フローを説明する。
まず、ステップＳ１で、突き当て工程を行う。
その後、ステップＳ２で全相通電を開始する。
その後、ステップＳ３で全相通電をした状態で電流量を低減させる（撓み低減工程）。
そして、ステップＳ４で撓みが解消を検知したか否か（本実施例では押圧力Ｆがゼロとなったか否か）を判定し、検知したのであれば、その時点でのエンコーダ６からの位置信号を基準値として決定し、メモリに記憶させる（基準値決定工程）。

〔実施例１の作用効果〕
本実施例によれば、撓みを解消した状態で基準値を決定するため、撓みの影響による基準値のばらつきが生じない。
つまり、温度等の条件が変化した場合でも基準値がばらつかないため、シフトレンジの切替を高精度に行うことが可能となる。

また、撓みの解消を、直流モータ３の全相のコイル１０を通電状態とする全相通電を実施し、全相通電を保ちながら電流量を徐々に低減するという簡易な手段で実施することができる。

〔実施例２〕
実施例２を、実施例１とは異なる点を中心に、図７〜８を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。

本実施例のシフトレンジ切替装置１は、力検出手段３０を備えていない。
しかし、被駆動体４の位置を示す被駆動体位置信号を出力する被駆動体位置検出手段３１を備えている。具体的には、被駆動体位置検出手段３１は、ディテントプレート１５の位置を示すディテント位置信号を出力する位置センサ（以下、位置センサ３１とする）である。位置センサは、ディテントプレート１５とともに回転しない固定物に取り付けられており、ディテントプレート１５の動きを監視するセンサである。

そして、本実施例では、基準値決定工程は、エンコーダ６からの位置信号とディテント位置信号とに基づいて、撓みがなくなったことを検知する。

つまり、撓み低減工程によって、ディテントプレート１５及び回転子１１が逆回転する際、最初の内は、ディテントスプリング２０の撓みやコントロールロッド１３のねじりを解消しながらディテントプレート１５及び回転子１１が動くため、互いの動きが同調しない。
しかし、撓みが解消されれば、ディテントプレート１５の動きと回転子１１の動きが同調しだす。この同調しだした時点での位置信号を基準値とする。

具体的には、図８に示すように、位置センサ３１からの実測値であるディテントプレート１５の位置の時間変化率と、エンコーダ６からの位置信号から算出されるディテントプレート１５の位置の時間変化率とを比較し、位置の時間変化率（変化速度、位置の時間変化の傾き）が同じになった時点での位置信号を基準値とする。

エンコーダ６からの位置信号から算出されるディテントプレート１５の位置の時間変化率とは、回転子１１の位置の時間変化率に減速機構１２の減速比を加味したものである。回転子１１の位置変化を減速機構１２で減速させたものが回転子１１とディテントプレート１５とが同期した状態でのディテントプレート１５の位置変化であるからである。

本実施例では、図６におけるステップＳ４にて、押圧力Ｆがゼロとなったか否かの判定に替えて、ディテントプレート１５の動きと回転子１１の動きが同調しだしたか否か、つまり、位置センサ３１からの実測値であるディテントプレート１５の位置の時間変化率と、エンコーダ６からの位置信号から算出されるディテントプレート１５の位置の時間変化率とが同じになった否かを判定する。
本実施例によっても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

１ シフトレンジ切替装置
２ 自動変速機
３ 直流モータ
４ 被駆動体
５ ストッパ
６ 位置検出手段
７ 制御手段
７ａ 基準値学習部
１０ コイル

Claims (3)

1. 複数相のコイル（１０）を有し、このコイル（１０）に直流電流を各相順々に通電することにより回転子を回転させる直流モータ（３）と、
   前記直流モータ（３）が発生するトルクにより駆動されて変位することで自動変速機（２）のシフトレンジを切り替える被駆動体（４）と、
   前記被駆動体（４）が突き当たることで前記被駆動体（４）の可動範囲の一方を規制するストッパ（５）と、
   前記回転子（１１）の位置を示す位置信号を出力する位置検出手段（６）と、
   前記位置信号に基づき前記直流モータ（３）の動作を制御する制御手段（７）とを備え、
   前記制御手段（７）は、所定の条件が成立したときに、前記被駆動体（４）を前記ストッパ（５）に突き当てて、前記位置信号の基準値を設定する基準値学習部（７ａ）を有するシフトレンジ切替装置であって、
   前記基準値学習部（７ａ）は、
   前記被駆動体（４）を前記ストッパ（５）に突き当てて、前記被駆動体（４）が前記ストッパ（５）からの一方または両方を撓ませる突き当て工程と、
   前記突き当て工程で発生した撓みを低減させる撓み低減工程と、
   前記撓みがなくなったことを検知するとともに、前記撓みがなくなったことを検知したときの前記位置信号の値を前記基準値とする基準値決定工程とを実行し、
   前記撓み低減工程では、前記直流モータ（３）の全相のコイル（１０）を通電状態とする全相通電を実施し、前記全相通電を保ちながら電流量を低減することで、前記被駆動体（４）が前記ストッパ（５）を押圧する押圧力を低減させることにより、前記撓みを低減することを特徴とするシフトレンジ切替装置。
2. 請求項１に記載のシフトレンジ切替装置において、
   前記被駆動体（４）が前記ストッパ（５）を押圧する押圧力を示す力信号を出力する力検出手段を備え、
   前記基準値決定工程は、前記力信号に基づいて前記撓みがなくなったことを検知することを特徴とするシフトレンジ切替装置。
3. 請求項１に記載のシフトレンジ切替装置において、
   前記被駆動体（４）の位置を示す被駆動体位置信号を出力する被駆動体位置検出手段（３１）を備え、
   前記基準値決定工程は、前記位置信号と前記被駆動体位置信号とに基づいて、前記撓みがなくなったことを検知することを特徴とするシフトレンジ切替装置。

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