JP2022150876A - シフト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流のノイズの影響を抑制した状態で、シフト位置を学習することが可能なシフト装置を提供する。【解決手段】このシフト装置１００は、シフト切替部材２１と、シフト切替部材を駆動させるモータ１１と、シフト切替部材２１の複数の谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄ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２２とを備えている。複数の谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄを連続して通過するように位置決め部材２２を移動させる間のモータ１１に加えられる負荷トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。【選択図】図１２

Description

本発明は、シフト装置に関し、特に、複数の谷部を含むシフト切替部材を備えるシフト装置に関する。

従来、複数の谷部を含むシフト切替部材を備える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、複数（４つ）の谷部を含むディテントプレートを備えるシフトバイワイヤシステムが開示されている。シフトバイワイヤシステムは、モータと、ディテントスプリングと、電流センサと、コントローラとを備えている。ディテントプレートは、モータにより駆動されてシフトレンジ（Ｐ位置、Ｎ位置、Ｒ位置およびＤ位置）を切り替えるシフト切替手段である。ディテントスプリングは、ディテントプレートのシフトレンジを固定するように構成されている。電流センサは、シフトレンジがＰ位置からＤ位置まで切り替わるまでのモータから発生する電流を検知する。

上記特許文献１のコントローラは、電流センサにより検知したモータから発生する電流値に基づいて、シフトレンジの位置を学習する制御を行うように構成されている。具体的には、コントローラは、電流センサにより検知した電流値のうちの小さい電流値（電流値の谷の部分）が検知された箇所をシフトレンジのうちＲ位置およびＮ位置として学習する制御を行うように構成されている。また、コントローラは、学習したＲ位置に対して所定値だけオフセットすることによりＰ位置を学習するとともに、学習したＮ位置に対して所定値だけオフセットすることによりＤ位置を学習する制御を行うように構成されている。

米国出願公開第２０２０／０１３２１９１号明細書

しかしながら、上記特許文献１のシフトバイワイヤシステムでは、モータから発生する小さい電流値（電流値の谷の部分）が検知された箇所をシフトレンジのうちＲ位置およびＮ位置として学習する制御が行われているが、モータから発生する電流には電磁波に起因するノイズが発生しやすいので、Ｒ位置およびＮ位置を正確に学習することが困難であるという不都合がある。したがって、シフトレンジのうちＲ位置およびＮ位置を正確に学習することが困難であるので、学習したＲ位置に対して所定値だけオフセットして学習するＰ位置および学習したＮ位置に対して所定値だけオフセットして学習するＤ位置も正確に学習することが困難である。このため、上記特許文献１のシフトバイワイヤシステムでは、シフト位置を精度よく学習することが困難であ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、シフト位置を精度よく学習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、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、ロータとステータとを含み、シフト切替部材を駆動させるモータと、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を備え、複数の谷部を連続して通過するように位置決め部材を移動させる間のモータに加えられる負荷トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習す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、複数の谷部を連続して通過するように位置決め部材を移動させる間のモータに加えられる負荷トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成する。ここで、負荷トルクは、電流を含むリラクタンストルクと、電流を含むマグネットトルクと、電流を含まないロータの慣性モーメントと、電流を含まないロータの角加速度とに基づいて取得される。これにより、負荷トルクに寄与する電流の割合を小さくすることができる。また、負荷トルクは、電流に基づくことなくロータの角加速度と比例ゲインとに基づいて取得されるので、負荷トルクに寄与する電流の割合を無くすことができる。これらにより、負荷トルクに対して電流が寄与する割合を小さくするか、または、無くすことにより、負荷トルクに電流のノイズが占める割合を小さくするか、または、無くすことができる。その結果、負荷トルクにおける電流のノイズの影響を小さくするか、または、無くすことができるので、電流値の変化量をそのまま用いてシフト位置を学習する場合と比較して、シフト位置を精度よく学習（取得）することができる。また、電流を含むリラクタンストルクと、電流を含むマグネットトルクと、電流を含まないロータの慣性モーメントと、電流を含まないロータの角加速度とに基づいて負荷トルクが取得される場合では、リラクタンストルクと、マグネットトルクとを加算した電気式トルクと、ロータの慣性モーメントと、ロータの角加速度とを乗算した機械式トルクとの差分に基づいて、制御上の外乱トルクを推定することが可能である。ここで、電流の変化に基づいて負荷トルクを推定するような場合では、モータが出力したトルクしか検知できないため、負荷トルクの推定の精度が低くなってしまう。その結果、電気式トルクと、機械式トルクとの差分に基づいて、負荷トルクを推定することにより、電流の変化に基づいて負荷トルクを推定する場合と異なり、モータが出力したトルクからモータを動かすために必要なトルクを取り除いた状態で負荷トルクを推定することができるので、負荷トルクを精度よく推定することができる。

上記一の局面によるシフト装置において、好ましくは、負荷トルクに対応する制御上の外乱トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。

このように構成すれば、シフト位置を学習するために制御上の外乱トルクを用いることにより、外乱トルクとは別個に負荷トルクを取得するためのセンサを設ける必要がないので、シフト装置の構成を簡略化することができる。

この場合、好ましくは、モータの駆動力をシフト切替部材に伝達する伝達機構部をさらに備え、制御上の外乱トルクの変化量に基づいて伝達機構部に含まれるガタの幅を検出するとともに、検出されたガタの幅に基づいてシフト位置を学習するように構成されている。

ここで、最も小さい電流値が検知された箇所をシフト位置として学習する制御を行う場合では、伝達機構部に含まれるガタに起因して小さい電流値（電流値の谷の部分）が検知された箇所が一意に定まらないことがある。しかしながら、上記したように、ガタの幅を利用してシフト位置を学習することにより、シフト位置を一意に学習することができるので、シフト位置を確実に取得することができる。

上記検出されたガタの幅に基づいてシフト位置を学習するシフト装置において、好ましくは、ロータの回転角度を検出するロータ回転角度センサをさらに備え、位置決め部材が複数の谷部の各々から山部に向かう際、制御上の外乱トルクの変化量がしきい値未満からしきい値以上に変化することに基づいて、ガタの幅の端部に対応するロータの回転角度が取得されるとともに、ガタの幅の端部に対応するロータの回転角度に基づいてガタの幅が取得されるように構成されている。

このように構成すれば、しきい値を用いてガタの端部を取得することができるので、ガタの幅の端部に対応するロータの回転角度を容易に取得することができる。その結果、ガタの幅の端部に対応するロータの回転角度からガタの幅を取得することができるので、ガタの幅を容易に取得することができる。

上記制御上の外乱トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するシフト装置において、好ましくは、リラクタンストルクと、マグネットトルクとを加算した電気式トルクと、ロータの慣性モーメントと、ロータの角加速度とを乗算した機械式トルクとの差分に基づいて、制御上の外乱トルクを推定するように構成されている。

このように構成すれば、電気式トルクと、機械式トルクとの差分に基づいて、制御上の外乱トルクを推定することにより、小さい電流値（電流値の谷の部分）が検知された箇所をシフト位置として学習する制御を行う場合と異なり、学習したシフト位置に対して所定値だけオフセットして他のシフト位置を学習することなく、全てのシフト位置を個別に学習することができるので、シフト位置を正確に学習することができる。

上記制御上の外乱トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するシフト装置において、好ましくは、ロータの定常回転状態におけるモータの目標角速度とモータの現在の速度との差分である定常偏差と、比例ゲインとの乗算とに基づいて、制御上の外乱トルクを推定するように構成されている。

このように構成すれば、モータの目標角速度とモータの現在の速度とにより制御上の外乱トルクを推定することにより、電流値を用いることなく制御上の外乱トルクを推定することができるので、電流のノイズの影響をなくすことができる。その結果、シフト位置をより精度よく学習することができる。また、ロータの定常回転状態における定常偏差と比例ゲインとの乗算により取得される目標トルクを制御上の外乱トルクとしてそのまま用いることができるので、シフト装置の制御的な処理負荷の増大を抑制することができる。

なお、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、上記制御上の外乱トルクの変化量がしきい値未満からしきい値以上に変化することに基づいてガタの幅の端部を取得するシフト装置において、モータの温度を検知する温度検知部をさらに備え、温度検知部により検知された温度に基づいて、しきい値を変更するように構成されている。

このように構成すれば、温度に対してしきい値を適切な値に変更することができるので、ガタの幅の端部を正確に取得することができる。

（付記項２）
上記電気式トルクと、機械式トルクとの差分に基づいて、制御上の外乱トルクを推定するシフト装置において、電気式トルクと、機械式トルクとの差分に基づいて推定された制御上の外乱トルクの高周波成分を除去するフィルタをさらに備えている。

このように構成すれば、高周波成分を除去するフィルタにより、電流のノイズによる影響をさらに抑制することができるので、シフト位置をより精度よく学習することができる。

第１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。 第１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。 第１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。 第１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。 第１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、本体部からギヤ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。 第１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、中間ギヤの係合状態（駆動力伝達可能状態）を示した図である。 第１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、中間ギヤの係合状態（駆動力非伝達状態）を示した図である。 第１実施形態によるシフト装置における、出力軸回転角度センサの出力値（出力軸回転角度）と、ロータ回転角度センサの出力値（モータ回転角度）と、モータの回転回数との関係を示す図である。 第１実施形態によるシフト装置のローラ部がＲ位置からＮ位置に向かって移動したときの状態を示した模式図である。 第１実施形態によるシフト装置のローラ部がＮ位置からＲ位置に向かって移動したときの状態を示した模式図である。 第１実施形態によるシフト装置のモータ制御を示したブロック図である。 第１実施形態によるシフト装置におけるディテントプレートがＡ方向に回転した場合の制御上の外乱トルクを示したグラフである。 第１実施形態によるシフト装置において、ディテントスプリングがＲ位置からＮ位置に向かう状態を示した説明図である。 第１実施形態によるシフト装置におけるディテントプレートがＢ方向に回転した場合の制御上の外乱トルクを示したグラフである。 第１実施形態によるシフト装置において、ディテントスプリングがＲ位置からＰ位置に向かう状態を示した説明図である。 第１実施形態によるシフト装置におけるシフト位置学習処理について示したフローチャートである。 第２実施形態によるシフト装置のモータ制御を示したブロック図である。 第２実施形態によるシフト装置におけるディテントプレートがＡ方向に回転した場合の制御上の外乱トルクを示したグラフである。 第２実施形態によるシフト装置において、ディテントスプリングがＲ位置からＮ位置に向かう状態を示した説明図である。 第２実施形態によるシフト装置におけるディテントプレートがＢ方向に回転した場合の制御上の外乱トルクを示したグラフである。 第２実施形態によるシフト装置において、ディテントスプリングがＲ位置からＰ位置に向かう状態を示した説明図である。 第３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。 第３実施形態によるシフト装置におけるシフト位置学習処理について示したフローチャートである。 第１～第３実施形態の変形例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。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１～図１６を参照して、シフト装置１００の構成について説明する。なお、本願明細書において、「モータの回転角度」と「ロータの回転角度」とは、同じ意味を表す。

シフト装置１００は、自動車などの車両に搭載されている。図１に示すように、車両は、乗員（運転者）がシフトレバー（またはシフトスイッチ）などの操作部を介してシフトの切替操作を行った場合に、変速機構部３に対する電気的なシフト切替制御が行われる。すなわち、操作部に設けられたシフトセンサ１０１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ＥＣＵ１５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３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。

シフト装置１００は、アクチュエータユニット１と、アクチュエータユニット１により駆動されるシフト切替機構部２とを備えている。また、シフト切替機構部２は、変速機構部３内の油圧制御回路部３ａ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３ｂとに機械的に接続されている。そして、シフト切替機構部２が駆動されることによって変速機のシフト状態（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１は、モータ１１と、ロータ回転角度センサ１２と、出力軸回転角度センサ１３と、駆動力伝達機構部１４（特許請求の範囲の「伝達機構部」の一例）と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５と、温度検知部１６、記憶部１７とを備えている。

なお、ＥＣＵ１５は、基板に電子部品が実装された基板部品である。基板部品は、変速機構部３のケースに固定された箱状の本体部１４３ｂに収容されている。ＥＣＵ１５は、モータ１１に供給される電流値を測定する電流センサ１５ａを含んでいる。電流センサ１５ａは、複数相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の各々の電流値を測定する。電流センサ１５ａは、ＥＣＵ１５に取り付けられている。

温度検知部１６は、モータ１１の温度を検知する。温度検知部１６は、アクチュエータユニット１の内部の収容空間内のモータ１１付近の環境温度（雰囲気温度）を検知している。記憶部１７は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリを有する記憶装置である。記憶部１７は、アクチュエータユニット１の内部に設けられている。

シフト切替機構部２は、図２に示すように、ディテントプレート２１（特許請求の範囲の「シフト切替部材」の一例）と、ディテントスプリング２２（特許請求の範囲の「位置決め部材」の一例）とを含んでいる。ディテントスプリング２２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２１を保持するように構成されている

ディテントプレート２１は、図３に示すように、シフト位置（Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置）に対応するように設けられた複数（４つ）の谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄを有している。また、谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄによって、ディテントプレート２１には連続的な起伏形状を有するカム面Ｃａ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２１ａおよび谷部２１ｂ、谷部２１ｂおよび谷部２１ｃなど）は、１つの頂部Ｔを有する山部Ｍにより隔てられている。ディテントスプリング２２は、基端部（図２参照）が変速機構部３のケーシング（図２参照）に固定されるとともに、自由端（図２参照）側にローラ部２２ａが取り付けられている。そして、ディテントスプリング２２は、ローラ部２２ａが、常時、カム面Ｃａ（谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃ、谷部２１ｄまたは山部Ｍのいずれかの位置）を押圧している。そして、ディテントスプリング２２は、複数の谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄ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。

また、図３に示すように、最も端部側に配置される谷部２１ａには、ディテントスプリング２２が谷部２１ａを超えて移動するのを抑制するための壁部１２１ａが設けられている。最も端部側に配置される谷部２１ｄには、ディテントスプリング２２が谷部２１ｄを超えて移動するのを抑制するための壁部１２１ｄが設けられている。具体的には、ディテントプレート２１の矢印Ａ方向の端部に配置される谷部２１ａに壁部１２１ａが設けられている。また、ディテントプレート２１の矢印Ｂ方向の端部に配置される谷部２１ｄに壁部１２１ｄが設けられている。

また、ディテントプレート２１は、図２に示すように、後述する出力軸１４ｂの下端部（Ｚ２側）に固定されており、ディテントプレート２１は、出力軸１４ｂ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２２は、ディテントプレート２１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２２ａがカム面Ｃａに沿って摺動することにより、ディテントスプリング２２の付勢力によりローラ部２２ａが谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄ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２２は、ローラ部２２ａがディテントプレート２１の谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄ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２１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。

次に、アクチュエータユニット１の詳細な構成について説明する。

図４に示すように、モータ１１は、モータハウジングに対して回転可能に支持されたロータ１１１と、ロータ１１１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１１２とによって構成されている。また、モータ１１は、ディテントプレート２１を駆動するように構成されている。

また、モータ１１として、永久磁石をロータ１１１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１１１は、シャフトピニオン１１１ａと、ロータコア１１１ｂとを有している。

ロータ１１１のシャフトピニオン１１１ａと出力軸１４ｂ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１１１ａには、中央部から下端部（Ｚ２側）にかけた外周領域に、ギヤ溝がヘリカル状に形成されたギヤ部１４１が一体的に形成されている。

ステータ１１２は、モータハウジングのモータ室内に固定されたステータコア１１２ａ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（図示せず）とを有している。

ロータ回転角度センサ１２は、モータ１１の回転角度を検出するように構成されている。たとえば、ロータ回転角度センサ１２は、ＭＲセンサ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ）から構成されている。

出力軸回転角度センサ１３は、出力軸１４ｂの回転角度を検出するように構成されている。たとえば、出力軸回転角度センサ１３は、ホール素子により構成されている。なお、出力軸１４ｂの回転位置（出力角）は、連続的な出力軸角度として検出される。

図４および図５に示すように、駆動力伝達機構部１４は、モータ１１の駆動力をディテントプレート２１に伝達するように構成されている。駆動力伝達機構部１４は、減速機構部１４ａと、出力軸１４ｂとを含んでいる。

減速機構部１４ａは、モータ１１側から伝達される回転速度を減速した状態でディテントプレート２１を回動させるように構成されている。

具体的には、減速機構部１４ａは、ロータ１１１のギヤ部１４１と、ギヤ部１４１に噛合するギヤ部１４２ａを有する中間ギヤ１４２と、中間ギヤ１４２と同じ軸心で下面側（Ｚ２側）配置されるとともに中間ギヤ１４２と係合する中間ギヤ１４３と、中間ギヤ１４３のギヤ部１４３ａに噛合するギヤ部１４４ａを有する最終ギヤ１４４とを含む。

また、図６および図７に示すように、中間ギヤ１４２には、回転中心部と外周部（ギヤ部１４２ａ）との間に、長径が周方向に沿って延びる複数（６個）の長孔１４２ｂが形成されている。複数の長孔１４２ｂは、周方向に互いに６０度間隔で配置されている。また、中間ギヤ１４３は、ギヤ部１４３ａが設けられた楕円形状の本体部１４３ｂを有しており、本体部１４３ｂのギヤ部１４３ａ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１４３ｃが設けられている。係合凸部１４３ｃは、本体部１４３ｂ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、中間ギヤ１４２に下方から上方（Ｚ１側）に向かって中間ギヤ１４３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１４３ｃの各々が、対応する中間ギヤ１４２の２つの長孔１４２ｂにそれぞれ挿入（係合）されるように構成されている。

なお、係合凸部１４３ｃは、中間ギヤ１４２の長孔１４２ｂに対して所定の大きさ（周方向の長さ）からなるガタＢａを有して嵌め合わされる。すなわち、互いに嵌め合わされた係合凸部１４３ｃと長孔１４２ｂとに生じる円周方向のガタＢａの分（所定角度幅）だけ、中間ギヤ１４２と中間ギヤ１４３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。なお、図６は、中間ギヤ１４２から中間ギヤ１４３へ駆動力が伝達可能な状態を示しており、図７は、中間ギヤ１４２から中間ギヤ１４３へ駆動力が伝達不可能な状態を示している。

出力軸１４ｂは、モータ１１の駆動力をディテントプレート２１に出力するように構成されている。出力軸１４ｂは、減速機構部１４ａの出力側に接続されている。出力軸１４ｂは、ディテントプレート２１の入力側に接続されている。これにより、出力軸１４ｂと、ディテントプレート２１とは、一体的に動作する。

次に、シフト位置の移動と、出力軸回転角度センサ１３の出力値およびロータ回転角度センサ１２の出力値との関係について説明する。

図８に示すように、モータ１１の回転回数（０回、１回、２回、・・・、７回）の増加に伴って、シフト位置が、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置の順に変化するように、出力軸１４ｂに接続されたディテントプレート２１が回動する。この際、ディテントスプリング２２は、谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄの順に嵌まり込む。そして、出力軸回転角度センサ１３の出力値は、モータ１１の回転回数が増加するのに伴って増加する。

たとえば、図８および図９に示すように、現在、ローラ部２２ａが、谷部２１ｂ（Ｒ位置）に嵌まり込んでいたとする（区間１）。モータ１１（図１参照）が駆動されることにより減速機構部１４ａ（図１参照）を介してディテントプレート２１が矢印Ａ方向に回動される。なお、中間ギヤ１４２と中間ギヤ１４３との間に所定量のガタＢａ（図７参照）が設けられている。このため、ローラ部２２ａが谷部２１ｂの谷底Ｖに完全に嵌まり込んだ状態では、ロータ１１１の回転とともに中間ギヤ１４２が回動されるにもかかわらず、長孔１４２ｂの内部において係合凸部１４３ｃがガタＢａを利用して駆動力伝達不可能に係合されているので、中間ギヤ１４３は回動されない。この結果、区間１では、ロータ回転角度センサ１２（図１参照）により検出されるモータ１１の回転角度（ｒａｄ）は、線形的に増加する一方、出力軸回転角度センサ１３（図１参照）により検出される出力軸１４ｂの回転角度（出力軸角度（ｒａｄ））は、一定である。

その後、区間２において、中間ギヤ１４２の長孔１４２ｂの一方側端部が中間ギヤ１４３の係合凸部１４３ｃに駆動力伝達可能に係合されるので、モータ１１の駆動力がギヤ部１４１、中間ギヤ１４２、中間ギヤ１４３および最終ギヤ１４４（図４参照）を介して出力軸１４ｂ（図２参照）に伝達される。そして、ディテントプレート２１の矢印Ａ方向への回動とともに、ローラ部２２ａは、谷部２１ｂ（Ｒ位置）の谷部２１ｃ（Ｎ位置）側の斜面を山部Ｍに向けて登るように移動する。なお、区間２において、ロータ回転角度センサ１２（図１参照）により検出されるモータ１１の回転角度（ｒａｄ）は、線形的に増加する。また、出力軸回転角度センサ１３（図１参照）により検出される出力軸１４ｂの回転角度（ｒａｄ）が一定の割合で増加する。

そして、区間３において、ローラ部２２ａが谷部２１ｂ（Ｒ位置）と谷部２１ｃ（Ｎ位置）との境の山部Ｍを乗り越えた後、ディテントプレート２１は、モータ１１（中間ギヤ１４２）よりも先行して回動される。すなわち、ディテントプレート２１は、常にローラ部２２ａにより谷部２１ｂに向かって付勢されているので、この付勢力によって、ディテントプレート２１は、長孔１４２ｂのガタＢａの大きさの範囲内でモータ１１よりも先行して回動される。そして、ローラ部２２ａは、谷部２１ｂの谷底Ｖに向けて落とし込まれる（図９の区間３参照）。この際、モータ１１の回転角度は増加する一方、出力軸１４ｂの回転角度（ｒａｄ）は、ローラ部２２ａの谷底Ｖへの落ち込み（吸込み）とともに急激に増加する。

なお、シフト位置のＰ位置からＲ位置への移動の動作、Ｎ位置からＤ位置への移動の動作は、上記のＲ位置からＮ位置への移動の動作と同様である。

また、図８および図１０に示すように、モータ１１は、回転方向が反転されることにより、シフト位置がＮ位置（区間４）、区間５、および、区間６を介して、Ｒ位置に移動される。

なお、Ｎ位置（区間４）の動作は、上記区間１の動作と同様である。つまり、ロータ回転角度センサ１２（図１参照）により検出されるモータ１１の回転角度（ｒａｄ）は、線形的に減少する一方、出力軸回転角度センサ１３（図１参照）により検出される出力軸１４ｂの回転角度（ｒａｄ）は、一定である。

また、区間５の動作は、上記区間２の動作と同様である。つまり、区間５において、モータ１１の回転角度は、線形的に減少するとともに、出力軸１４ｂの回転角度（ｒａｄ）が一定の割合で減少する。

また、区間６の動作は、上記区間３の動作と同様である。つまり、モータ１１の回転角度は減少する一方、出力軸１４ｂの回転角度（ｒａｄ）は、ローラ部２２ａの谷底Ｖへの落ち込み（吸込み）とともに急激に減少する。

（ＥＣＵ）
図１１に示すように、ＥＣＵ１５は、モータ制御プログラムの機能ブロックとして、速度演算部１５１と、第１制御部１５２と、第２制御部１５３と、電流ベクトル制御部１５４とを有している。速度演算部１５１は、モータ１１の回転角度Ａｐに基づいて、モータ１１の角速度Ｍｖを算出するように構成されている。

第１制御部１５２は、モータ１１の目標回転角度Ｒｐおよびモータ１１の回転角度Ａｐに基づいて、モータ１１の目標角速度Ｒｖを算出するように構成されている。具体的には、第１制御部１５２は、比例制御部（Ｐ制御部）である。すなわち、第１制御部１５２は、モータ１１の目標回転角度Ｒｐとモータ１１の回転角度Ａｐとの差分に基づいて、第１比例ゲインにより、モータ１１の目標角速度Ｒｖを算出するように構成されている。

第２制御部１５３は、目標角速度Ｒｖおよびモータ１１の角速度Ｍｖに基づいて、モータ１１の目標トルクＲｔを算出するように構成されている。具体的には、第２制御部１５３は、比例制御部（Ｐ制御部）である。すなわち、第２制御部１５３は、モータ１１の目標角速度Ｒｖとモータ１１の角速度Ｍｖとの差分に基づいて、第２比例ゲインにより、モータ１１の目標トルクＲｔを算出するように構成されている。

電流ベクトル制御部１５４は、第２制御部１５３により算出された目標トルクＲｔと、モータ１１の角速度Ｍｖと、モータ１１の回転角度Ａｐと、モータ１１に流れた電流Ｉｕ、電流Ｉｖおよび電流Ｉｗとに基づいて、モータ１１の駆動を制御する制御を行うように構成されている。

ここで、電流ベクトル制御部１５４は、モータ制御プログラムの機能ブロックとして、３相２相変換部（図示せず）を有している。３相２相変換部は、電流Ｉｕ、電流Ｉｖおよび電流Ｉｗと、回転角度Ａｐとに基づいて、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルのそれぞれに流れる電流Ｉｕ、電流Ｉｖおよび電流Ｉｗを、２相の電流Ｉｑ（ｑ軸電流）および電流Ｉｄ（ｄ軸電流）に変換するように構成されている。

シフト装置１００では、たとえば、工場出荷時に、シフト装置１００ごとに、谷底Ｖに対応するモータ１１（ロータ１１１）の回転角度が取得（学習）される。以下に、複数のシフト位置（Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置）の各々における、谷底Ｖ（ガタＢａの中心）に対応するモータ１１（ロータ１１１）の回転角度の取得（学習）について説明する。なお、谷底Ｖに対応するモータ１１の回転角度の取得は、たとえば、ＥＣＵ１５によって行われる。

〈負荷トルクの推定〉
図１２～図１５に示すように、第１実施形態のＥＣＵ１５は、複数の谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄを連続して通過するようにディテントスプリング２２を移動させる間のモータ１１に加えられる負荷トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。

すなわち、ディテントスプリング２２（ローラ部２２ａ）が、谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄを連続して通過するように移動される。そして、ＥＣＵ１５は、ディテントスプリング２２が移動される間における、負荷トルクに基づいて、減速機構部１４ａに含まれるガタ幅Ｗを検出するように構成されている。また、ＥＣＵ１５は、検出したガタＢａの幅Ｗに基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。

ここで、負荷トルクは、ＥＣＵ１５により算出される制御上の外乱トルクと略同じである。制御上の外乱トルクは、ロータ１１１が本来出力すべきトルクと、実際にロータ１１１が出力したトルクとの差分である。すなわち、制御上のトルクは、リラクタンストルクと、マグネットトルクとを加算した電気式トルクと、ロータ１１１の慣性モーメントと、ロータ１１１の角加速度とを乗算した機械式トルクとの差分により取得される。ＥＣＵ１５は、電気式トルクと、機械式トルクとの差分に基づいて、制御上の外乱トルクを推定するように構成されている。

具体的には、制御上のトルクは、Ｔ_ｅｒｒ＝Ｔ_ｅｌｃ－Ｔ_ｍｃｈにより算出される。Ｔ_ｅｒｒは制御上のトルクである。Ｔ_ｅｌｃは電気式トルクである。Ｔ_ｍｃｈは機械式トルクである。

電気式トルクは、Ｔ_ｅｌｃ＝Ｐ×Ψａ×Ｉｑ＋Ｐ×（（Ｌｄ－Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ）により算出される。ここで、Ｐは、モータ１１の極対数である。Ψａは、鎖交磁束である。Ψａは、温度変化に基づくマップにより設定されている。電流Ｉｑは、上記したｑ軸電流である。Ｌｄは、ｄ軸インダクタンスである。Ｌｄは、予め設定されている。Ｌｑは、ｑ軸インダクタンスである。Ｌｑは、予め設定されている。Ｉｄは、上記したｄ軸電流である。

機械式トルクは、Ｔ_ｍｃｈは、Ｊ×（ω［ｎ］－ω［ｎ－１］）／Ｔ_ｃｙｃにより算出される。Ｊは、ロータ１１１の慣性モーメント（イナーシャ）である。Ｊは、予め設定されている。ωは、ロータ１１１の角加速度である。ωは、ロータ回転角度センサ１２により測定されたロータ１１１の回転角度に基づいて算出される。Ｔ_ｃｙｃは、モータ制御周期である。

このように、ＥＣＵ１５は、負荷トルクに対応する制御上の外乱トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。すなわち、ＥＣＵ１５は、制御上の外乱トルクの変化量に基づいて駆動力伝達機構部１４に含まれるガタＢａの幅Ｗを検出するとともに、検出されたガタＢａの幅Ｗに基づいてシフト位置を学習するように構成されている。

具体的には、ＥＣＵ１５は、４つの谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄの各々から山部Ｍに向かう際、制御上の外乱トルクの変化量がしきい値Ｔｈ未満からしきい値Ｔｈ以上に変化することに基づいて、ガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１および端部Ｅｄ２に対応するロータ１１１の回転角度が取得されるとともに、ガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１および端部Ｅｄ２に対応するロータ１１１の回転角度θ_１～θ_８に基づいてガタＢａの幅Ｗが取得されるように構成されている。

ここで、図１２および図１３に示すように、ディテントスプリング２２がＰ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置の順に移動する往路においてＲ位置からＮ位置に移動する際を一例として示す。

ディテントスプリング２２は、ガタＢａの幅Ｗの分だけロータ１１１が回転することにより、係合凸部１４３ｃがガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１（中間ギヤ１４２の長孔１４２ｂの一方側の端部）に当接するので、谷部２１ｂから山部Ｍに向かって移動する。詳細には、ガタＢａの幅Ｗの分だけロータ１１１が回転する際、モータ１１に負荷トルクが掛からない。係合凸部１４３ｃがガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１に当接した際、モータ１１に負荷トルクが掛かる。これにより、ＥＣＵ１５では、負荷トルク（制御上の外乱トルク）の変化量がしきい値Ｔｈ未満からしきい値Ｔｈ以上に変化するので、谷部２１ｂにおけるガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１に対応するロータ１１１の回転角度θ_２が取得される。

また、図１４および図１５に示すように、ディテントスプリング２２がＤ位置、Ｎ位置、Ｒ位置およびＰ位置の順に移動する復路においてＲ位置からＰ位置に移動する際を一例として示す。

ディテントスプリング２２は、ガタＢａの幅Ｗの分だけロータ１１１が回転することにより、係合凸部１４３ｃがガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ２（中間ギヤ１４２の長孔１４２ｂの他方側の端部）に当接するので、谷部２１ｂから山部Ｍに向かって移動する。詳細には、ガタＢａの幅Ｗの分だけロータ１１１が回転する際、モータ１１に負荷トルクが掛からない。係合凸部１４３ｃがガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ２に当接した際、モータ１１に負荷トルクが掛かる。これにより、ＥＣＵ１５では、負荷トルク（制御上の外乱トルク）の変化量がしきい値Ｔｈ未満からしきい値Ｔｈ以上に変化するので、谷部２１ｂにおけるガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ２に対応するロータ１１１の回転角度θ_７が取得される。

これらの結果、ＥＣＵ１５では、ガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１に対応するロータ１１１の回転角度θ_２および端部Ｅｄ２に対応する回転角度θ_７に基づいて、Ｒ位置におけるガタＢａの幅Ｗが取得される。そして、ＥＣＵ１５では、取得されたガタＢａの幅Ｗの中心位置に基づいて、シフト位置としてのＲ位置の回転角度が取得される。すなわち、取得されたガタＢａの幅Ｗの中心位置に対応する回転角度が、Ｒ位置として取得される。ＥＣＵ１５では、同様の方法により、Ｒ位置だけでなく、Ｐ位置、Ｎ位置およびＤ位置のガタＢａの幅Ｗが取得される。

また、ＥＣＵ１５は、温度検知部１６により検知された温度に基づいて、しきい値Ｔｈを変更するように構成されている。詳細には、温度検知部１６により検知された温度が高くなるにしたがってステータ１１２の励磁コイルの抵抗が小さくなるとともにモータ１１に塗布されたグリスの粘性抵抗が小さくなるので、しきい値Ｔｈが小さくなるように変更する。また、温度検知部１６により検知された温度が小さくなるにしたがってステータ１１２の励磁コイルの抵抗が大きくなるとともにモータ１１に塗布されたグリスの粘性抵抗が大きくなるので、しきい値Ｔｈが大きくなるように変更する。

ＥＣＵ１５は、モータ制御プログラムとは別のプログラムの機能ブロックとして、フィルタを有している。フィルタは、電流センサ１５ａにより検知された電流のノイズを除去するためフィルタである。詳細には、フィルタは、制御上の外乱トルクの高周波成分を除去するフィルタである。このように、ＥＣＵ１５は、電気式トルクと、機械式トルクとの差分に基づいて推定された制御上の外乱トルクの高周波成分を除去するように構成されている。

（シフト位置学習処理）
以下に、図１６を参照して、ＥＣＵ１５によりシフト位置学習処理について説明する。シフト位置学習処理は、電気式トルクと、機械式トルクとの差分により取得される制御上の外乱トルク（負荷トルク）に基づいてシフト位置を学習する処理である。

ステップＳ１において、ＥＣＵ１５では、Ｎ位置に組み付けられたディテントプレート２１を回転させてＤ位置にセットするために、モータ１１の目標位置がＤ位置に設定される。この際、ＥＣＵ１５では、予め設定されているＤ位置に基づいて、モータ１１の目標位置がＤ位置に設定される。ステップＳ２において、ＥＣＵ１５では、Ｄ位置にシフト位置を切り替えるためにモータ１１を駆動させる。

ステップＳ３において、ＥＣＵ１５では、シフト位置がＤ位置かまたはＰ位置かが判断される。シフト位置がＤ位置またはＰ位置であった場合には、ステップＳ４に進み、シフト位置がＤ位置またはＰ位置でない場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ４において、ＥＣＵ１５では、モータ１１の回転方向が反転される。ステップＳ５において、ＥＣＵ１５では、負荷トルク（制御上の外乱トルク）の変化量がしきい値Ｔｈ未満からしきい値Ｔｈ以上に変化したか否かが判断される。負荷トルクの変化量がしきい値Ｔｈからしきい値Ｔｈ以上に変化した場合にはステップＳ６に進み、負荷トルクの変化量がしきい値Ｔｈ未満からしきい値Ｔｈ以上に変化していない場合にはステップＳ７に進む。

ステップＳ６において、ＥＣＵ１５では、学習値が記憶部１７に記憶される。すなわち、ＥＣＵ１５では、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置の各々におけるガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１または端部Ｅｄ２が学習値として記憶部１７に記憶される。ステップＳ７では、ＥＣＵ１５では、学習動作を終了するか否かが判断される。すなわち、ＥＣＵ１５では、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置、Ｄ位置の各々におけるガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１または端部Ｅｄ２の全てが学習値として記憶部１７に記憶されたか否かが判断される。学習動作を終了する場合にはステップＳ８に進みモータ１１の駆動を停止した後シフト位置学習処理が終了される。また、学習動作を終了しない場合にはステップＳ３に戻る。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、シフト装置１００は、リラクタンストルクと、マグネットトルクとを加算した電気式トルクと、ロータ１１１の慣性モーメントと、ロータ１１１の角加速度とを乗算した機械式トルクとの差分に基づいて、制御上の外乱トルクを推定するように構成されている。ここで、電流の変化に基づいて負荷トルクを推定する場合では、モータ１１が出力したトルクしか検知できないため、負荷トルクの推定の精度が低くなってしまう。しかしながら、電気式トルクと、機械式トルクとの差分に基づいて、負荷トルクとしての制御上の外乱トルクを推定することにより、電流の変化に基づいて負荷トルクを推定する場合と異なり、モータ１１が出力したトルクからモータ１１を動かすために必要なトルクを取り除いた状態で負荷トルクを推定することができるので、負荷トルクを精度よく推定することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、シフト装置１００は、４つの谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄを連続して通過するようにディテントスプリング２２を移動させる間のモータ１１に加えられる負荷トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。ここで、負荷トルクは、電流Ｉｑおよび電流Ｉｄを含むリラクタンストルクと、電流Ｉｑおよび電流Ｉｄを含まないが他の電流を含むマグネットトルクと、電流Ｉｑおよび電流Ｉｄを含まないロータ１１１の慣性モーメントと、電流Ｉｑおよび電流Ｉｄを含まないロータ１１１の角加速度とに基づいて取得される。これにより、負荷トルクに寄与する電流Ｉｑおよび電流Ｉｄの割合を小さくすることができる。これにより、負荷トルクに対して電流Ｉｑおよび電流Ｉｄが寄与する割合を小さくすることにより、負荷トルクに電流Ｉｑおよび電流Ｉｄのノイズが占める割合を小さくすることができる。この結果、負荷トルクにおける電流Ｉｑおよび電流Ｉｄのノイズの影響を小さくすることができるので、電流値の変化量をそのまま用いてシフト位置を学習する場合と比較して、シフト位置を精度よく学習（取得）することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、シフト装置１００は、負荷トルクに対応する制御上の外乱トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。これにより、シフト位置を学習するために制御上の外乱トルクを用いることにより、外乱トルクとは別個に負荷トルクを取得するためのセンサを設ける必要がないので、シフト装置１００の構成を簡略化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、シフト装置１００は、モータ１１の駆動力をディテントプレート２１に伝達する駆動力伝達機構部１４を備えている。シフト装置１００は、制御上の外乱トルクの変化量に基づいて駆動力伝達機構部１４に含まれるガタＢａの幅Ｗを検出するとともに、検出されたガタＢａの幅Ｗに基づいてシフト位置を学習するように構成されている。ここで、小さい電流値（電流値の谷の部分）が検知された箇所をシフト位置として学習する制御を行う場合では、駆動力伝達機構部１４に含まれるガタＢａに起因して最も小さい電流値が検知された箇所が一意に定まらないことがある。しかしながら、上記したように、ガタＢａの幅Ｗを利用してシフト位置を学習することにより、シフト位置を一意に学習することができるので、シフト位置を確実に取得することができる。

また、第１実施形態では、シフト装置１００は、ロータ１１１の回転角度を検出するロータ回転角度センサ１２を備えている。シフト装置１００は、ディテントスプリング２２が４つの谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄの各々から山部Ｍに向かう際、制御上の外乱トルクの変化量がしきい値Ｔｈ未満からしきい値Ｔｈ以上に変化することに基づいて、ガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１および端部Ｅｄ２に対応するロータ１１１の回転角度が取得されるとともに、ガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１および端部Ｅｄ２に対応するロータ１１１の回転角度に基づいてガタＢａの幅Ｗが取得されるように構成されている。これにより、しきい値Ｔｈを用いてガタＢａの端部Ｅｄ１および端部Ｅｄ２を取得することができるので、ガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１および端部Ｅｄ２に対応するロータ１１１の回転角度を容易に取得することができる。この結果、ガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１および端部Ｅｄ２に対応するロータ１１１の回転角度からガタＢａの幅Ｗを取得することができるので、ガタＢａの幅Ｗを容易に取得することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、シフト装置１００は、リラクタンストルクと、マグネットトルクとを加算した電気式トルクと、ロータ１１１の慣性モーメントと、ロータ１１１の角加速度とを乗算した機械式トルクとの差分に基づいて、制御上の外乱トルクを推定するように構成されている。これにより、電気式トルクと、機械式トルクとの差分に基づいて、制御上の外乱トルクを推定することにより、小さい電流値（電流値の谷の部分）が検知された箇所をシフト位置として学習する制御を行う場合と異なり、学習したシフト位置に対して所定値だけオフセットして他のシフト位置を学習することなく、全てのシフト位置を個別に学習することができるので、シフト位置を正確に学習することができる。

［第２実施形態］
次に、図１７を参照して、第２実施形態のシフト装置２００について説明する。詳細には、電気式トルクと、機械式トルクとの差分に基づいて負荷トルクを推定する第１実施形態のシフト装置１００とは異なり、第２実施形態のシフト装置２００は、モータ制御における第２制御部１５３から出力される目標トルクＲｔに基づいて負荷トルクを推定する。なお、第２実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成に関しては、同じ符号を付して説明を省略する。

図１、図２および図１７に示すようにシフト装置２００は、アクチュエータユニット２０１と、アクチュエータユニット２０１により駆動されるシフト切替機構部２とを備えている。また、第２実施形態のアクチュエータユニット２０１は、モータ１１と、ロータ回転角度センサ１２と、出力軸回転角度センサ１３と、駆動力伝達機構部１４（特許請求の範囲の「伝達機構部」の一例）と、ＥＣＵ２１５と、温度検知部１６、記憶部１７とを備えている。

（ＥＣＵ）
図１１に示すように、ＥＣＵ２１５は、モータ制御プログラムの機能ブロックとして、速度演算部１５１と、第１制御部１５２と、第２制御部２５３と、電流ベクトル制御部１５４とを有している。速度演算部１５１は、モータ１１の回転角度Ａｐに基づいて、モータ１１の角速度Ｍｖを算出するように構成されている。

第２制御部２５３は、目標角速度Ｒｖおよびモータ１１の角速度Ｍｖに基づいて、モータ１１の目標トルクＲｔを算出するように構成されている。具体的には、第２制御部２５３は、比例制御部（Ｐ制御部）である。すなわち、第２制御部２５３は、モータ１１の目標角速度Ｒｖとモータ１１の角速度Ｍｖとの差に基づいて、第２比例ゲインにより、モータ１１の目標トルクＲｔを算出するように構成されている。

ここで、シフト装置２００では、たとえば、工場出荷時に、シフト装置２００ごとに、谷底Ｖに対応するモータ１１（ロータ１１１）の回転角度が取得（学習）される。以下に、複数のシフト位置（Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置）の各々における、谷底Ｖ（ガタＢａの中心Ｃｐ）に対応するモータ１１（ロータ１１１）の回転角度の取得（学習）について説明する。なお、谷底Ｖに対応するモータ１１の回転角度の取得は、たとえば、ＥＣＵ２１５によって行われる。

〈負荷トルクの推定〉
図１８～図２１に示すように、第２実施形態のＥＣＵ２１５は、４つの谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄを連続して通過するようにディテントスプリング２２を移動させる間のモータ１１に加えられる負荷トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。また、ＥＣＵ２１５は、負荷トルクに対応する制御上の外乱トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。

具体的には、ＥＣＵ２１５は、ロータ１１１の定常回転状態におけるモータ１１の目標速度とモータ１１の現在の速度との差分である定常偏差と、比例ゲインとの乗算とに基づいて、負荷トルクとしての制御上の外乱トルクを推定するように構成されている。

ここで、第２制御部２５３は、比例制御であり、積分ゲインを有していない。したがって、第２制御部２５３では、定常回転状態において、外部負荷に起因する定常偏差が生じるので、定常回転状態において外部負荷が目標トルクＲｔに比例することになる。すなわち、定常回転状態において、外部負荷はモータ１１に加えられる負荷トルクに起因して生じるので、負荷トルクに対応する制御上の外乱トルクが目標トルクＲｔに比例することになる。この結果、ＥＣＵ２１５では、定常回転状態において、目標トルクＲｔの変化傾向（トレンド）と、負荷トルクの変化傾向（トレンド）とが略一致するので、目標トルクＲｔに基づいて、負荷トルクとしての制御上の外乱トルクが推定可能である。

ＥＣＵ２１５は、ロータ１１１の定常回転状態において、制御上の外乱トルクの変化量に基づいて駆動力伝達機構部１４に含まれるガタＢａの幅Ｗを検出するとともに、検出されたガタＢａの幅Ｗに基づいてシフト位置を学習するように構成されている。

具体的には、ＥＣＵ１５は、４つの谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄの各々から山部Ｍに向かう際、ロータ１１１の定常回転状態において、制御上の外乱トルクの変化量がしきい値Ｔｈ未満からしきい値Ｔｈ以上に変化することに基づいて、ガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１および端部Ｅｄ２に対応するロータ１１１の回転角度θ_１～θ_４を取得する制御を行うように構成されている。ＥＣＵ１５は、ガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１および端部Ｅｄ２に対応するロータ１１１の回転角度θ_１～θ_４に基づいてガタＢａの幅Ｗが取得されるように構成されている。

図１８および図１９に示すように、ディテントスプリング２２がＰ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置の順に移動する往路においてＲ位置からＮ位置に移動する際を一例として示す。なお、ディテントスプリング２２がＰ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置の順に移動する往路において、定常回転状態とは、往路のうちＰ位置とＲ位置との間の山部Ｍの頂点以降のロータ回転角度の部分である。

ディテントスプリング２２は、ガタＢａの幅Ｗの分だけロータ１１１が回転することにより、係合凸部１４３ｃがガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１（中間ギヤ１４２の長孔１４２ｂの一方側の端部）に当接するので、谷部２１ｂから山部Ｍに向かって移動する。詳細には、ガタＢａの幅Ｗの分だけロータ１１１が回転する際、モータ１１に負荷トルクが掛からない。係合凸部１４３ｃがガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１に当接した際、モータ１１に負荷トルクが掛かる。ここで、Ｒ位置からＮ位置に移動する状態は定常回転状態であるので、係合凸部１４３ｃがガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１に当接した際、モータ１１に掛かる負荷トルクは、目標トルクＲｔとして取得される。ＥＣＵ１５では、負荷トルク（制御上の外乱トルク）の変化量がしきい値Ｔｈ未満からしきい値Ｔｈ以上に変化するので、谷部２１ｂにおけるガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１に対応するロータ１１１の回転角度θ_１が取得される。

また、図２０および図２１に示すように、ディテントスプリング２２がＤ位置、Ｎ位置、Ｒ位置およびＰ位置の順に移動する復路においてＲ位置からＰ位置に移動する際を一例として示す。なお、ディテントスプリング２２がＤ位置、Ｎ位置、Ｒ位置およびＰ位置の順に移動する復路において、定常回転状態とは、復路のうちＤ位置とＮ位置との間の山部Ｍの頂点以降のロータ回転角度の部分である。

ディテントスプリング２２は、ガタＢａの幅Ｗの分だけロータ１１１が回転することにより、係合凸部１４３ｃがガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ２（中間ギヤ１４２の長孔１４２ｂの他方側の端部）に当接するので、谷部２１ｂから山部Ｍに向かって移動する。詳細には、ガタＢａの幅Ｗの分だけロータ１１１が回転する際、モータ１１に負荷トルクが掛からない。係合凸部１４３ｃがガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１に当接した際、モータ１１に負荷トルクが掛かる。ここで、Ｒ位置からＰ位置に移動する状態は定常回転状態であるので、係合凸部１４３ｃがガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ２に当接した際、モータ１１に掛かる負荷トルクは、目標トルクＲｔとして取得される。ＥＣＵ２１５では、負荷トルク（制御上の外乱トルク）の変化量がしきい値Ｔｈ未満からしきい値Ｔｈ以上に変化するので、谷部２１ｂにおけるガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ２に対応するロータ１１１の回転角度θ_４が取得される。

これらの結果、ＥＣＵ１５では、ガタＢａの幅Ｗの端部Ｅｄ１に対応するロータ１１１の回転角度θ_１および端部Ｅｄ２に対応する回転角度θ_４に基づいて、Ｒ位置におけるガタＢａの幅Ｗが取得される。そして、ＥＣＵ１５では、取得されたガタＢａの幅Ｗの中心位置に基づいて、シフト位置としてのＲ位置の回転角度が取得される。ＥＣＵ１５では、同様の方法により、Ｒ位置だけでなく、Ｎ位置の回転角度が取得される。

なお、Ｐ位置およびＤ位置では、モータ１１の加減速が行われることに起因して、目標トルクＲｔが安定しないので、目標トルクＲｔに基づいて、Ｐ位置の回転角度およびＤ位置の回転角度が取得されない。このため、Ｐ位置の回転角度は、取得したＲ位置の回転角度を第１所定値の分だけオフセットすることにより取得（学習）される。第１所定値は、製造時に予め設定されている設定値である。また、Ｄ位置の回転角度は、取得したＮ位置の回転角度を第２所定値の分だけオフセットすることにより取得（学習）される。第２所定値は、製造時に予め設定されている設定値である。なお、第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態の構成と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、シフト装置２００は、４つの谷部２１ａ、谷部２１ｂ、谷部２１ｃおよび谷部２１ｄを連続して通過するようにディテントスプリング２２を移動させる間のモータ１１に加えられる負荷トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。これにより、シフト位置を精度よく学習（取得）することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、シフト装置２００は、ロータ１１１の定常回転状態におけるモータ１１の目標角速度Ｒｖとモータ１１の現在の角速度Ｍｖとの差分である定常偏差と、第２比例ゲインとの乗算とに基づいて、制御上の外乱トルクを推定するように構成されている。これにより、モータ１１の目標角速度Ｒｖとモータ１１の現在の角速度Ｍｖとにより制御上の外乱トルクを推定することにより、電流値を用いることなく制御上の外乱トルクを推定することができるので、電流のノイズの影響をなくすことができる。この結果、シフト位置をより精度よく学習することができる。また、ロータ１１１の定常回転状態における定常偏差と、第２比例ゲインとの乗算により取得される目標トルクＲｔを制御上の外乱トルクとしてそのまま用いることができるので、シフト装置２００の制御的な処理負荷の増大を抑制することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態の効果と同様である。

［第３実施形態］
次に、図２２および図２３を参照して、第３実施形態のシフト装置３００について説明する。詳細には、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置およびＤ位置のいずれかのシフト位置に変速機構部３が切り替えらえる第１実施形態のシフト装置１００とは異なり、第３実施形態のシフト装置３００は、Ｐ位置および非Ｐ位置のいずれかのシフト位置に変速機構部３が切り替えらえる。なお、第３実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成に関しては、同じ符号を付して説明を省略する。

図２２に示すようにシフト装置３００は、アクチュエータユニット３０１と、アクチュエータユニット３０１により駆動されるシフト切替機構部３０２とを備えている。また、第３実施形態のアクチュエータユニット３０１は、モータ１１と、ロータ回転角度センサ１２と、出力軸回転角度センサ１３と、駆動力伝達機構部１４（特許請求の範囲の「伝達機構部」の一例）と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３１５と、温度検知部１６、記憶部１７とを備えている。

シフト切替機構部３０２は、ディテントプレート（図示せず、特許請求の範囲の「シフト切替部材」の一例）と、ディテントスプリング２２（特許請求の範囲の「位置決め部材」の一例）とを含んでいる。ディテントスプリング２２は、Ｐ位置および非Ｐ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を保持するように構成されている。

ディテントプレート２１は、シフト位置（Ｐ位置および非Ｐ位置）に対応するように設けられた２つの谷部を有している。ディテントスプリング２２は、２つ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。

（シフト位置学習処理）
以下に、図２３を参照して、ＥＣＵ３１５によりシフト位置学習処理について説明する。シフト位置学習処理は、電気式トルクと、機械式トルクとの差分により取得される制御上の外乱トルク（負荷トルク）に基づいてシフト位置を学習する処理である。

ステップＳ３０１において、ＥＣＵ３１５では、非Ｐ位置に組み付けられたディテントプレート２１を回転させてＰ位置にセットするために、モータ１１の目標位置がＰ位置に設定される。この際、ＥＣＵ３１５では、予め設定されているＰ位置に基づいて、モータ１１の目標位置がＰ位置に設定される。ステップＳ２において、ＥＣＵ１５では、Ｐ位置にシフト位置を切り替えるためにモータ１１を駆動させる。

ステップＳ３０３において、ＥＣＵ３１５では、シフト位置がＰ位置かまたは非Ｐ位置かが判断される。シフト位置がＰ位置または非Ｐ位置であった場合には、ステップＳ４に進み、シフト位置がＰ位置または非Ｐ位置でない場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ４～ステップＳ８は、第１実施形態のステップＳ４～ステップＳ８と同じなので説明を省略する。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、シフト装置３００は、２つの谷部を連続して通過するようにディテントスプリング２２を移動させる間のモータ１１に加えられる負荷トルクの変化量に基づいて、シフト位置を学習するように構成されている。これにより、シフト位置を精度よく学習（取得）することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、第１実施形態の効果と同様である。

［変形例］
今回開示された上記実施形態は、全ての点で例示であり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全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１実施形態では、ＥＣＵ１５は、Ｎ位置に組み付けられたディテントプレート２１（シフト切替部材）を回転させてＤ位置にセットするために、モータ１１の目標位置をＤ位置に設定する例を示したが、本発明これに限られない。本発明では、ＥＣＵは、Ｎ位置に組み付けられたシフト切替部材を回転させてＰ位置にセットするために、モータの目標位置をＰ位置に設定してもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、ガタＢａの幅Ｗが、減速機構部１４ａのガタＢａの幅Ｗである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ガタ幅は、駆動力伝達機構部における減速機構部以外の他のガタ幅を含んでいてもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、本発明のシフト装置１００（２００、３００）が、自動車用のシフト装置に適用される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シフト装置は、たとえば、電車など、自動車用以外のシフト装置に適用されてもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、アクチュエータユニット１（２０１、３０１）は、出力軸回転角度センサ１３を含んでいる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図２４に示す変形例のように、アクチュエータユニット４０１は、出力軸回転角度センサを含んでいなくてもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、説明の便宜上、ＥＣＵ１５（２１５、３１５）の制御処理を、処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＥＣＵの制御処理を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

１１ モータ
１２ ロータ回転角度センサ
１４ 駆動力伝達機構部（伝達機構部）
２１ ディテントプレート（シフト切替部材）
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 谷部
２２ ディテントスプリング（位置決め部材）
１００、２００、３００ シフト装置
１１１ ロータ
１１２ ステータ
Ｂａ ガタ
Ｅｄ１、Ｅｄ２（ガタの幅の）端部
Ｍ 山部
Ｔｈ しきい値
Ｗ （ガタの）幅

Claims (6)

1. 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、
   ロータとステータとを含み、前記シフト切替部材を駆動させるモータと、
   前記シフト切替部材の前記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を備え、
   前記複数の谷部を連続して通過するように前記位置決め部材を移動させる間の前記モータに加えられる負荷トルクの変化量に基づいて、前記シフト位置を学習するように構成されている、シフト装置。
2. 前記負荷トルクに対応する制御上の外乱トルクの変化量に基づいて、前記シフト位置を学習するように構成されている、請求項１に記載のシフト装置。
3. 前記モータの駆動力を前記シフト切替部材に伝達する伝達機構部をさらに備え、
   前記制御上の外乱トルクの変化量に基づいて前記伝達機構部に含まれるガタの幅を検出するとともに、検出された前記ガタの幅に基づいて前記シフト位置を学習するように構成されている、請求項２に記載のシフト装置。
4. 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をさらに備え、
   前記位置決め部材が前記複数の谷部の各々から山部に向かう際、前記制御上の外乱トルクの変化量がしきい値未満から前記しきい値以上に変化することに基づいて、前記ガタの幅の端部に対応する前記ロータの回転角度が取得されるとともに、前記ガタの幅の端部に対応する前記ロータの回転角度に基づいて前記ガタの幅が取得されるように構成されている、請求項３に記載のシフト装置。
5. リラクタンストルクと、マグネットトルクとを加算した電気式トルクと、前記ロータの慣性モーメントと、前記ロータの角加速度とを乗算した機械式トルクとの差分に基づいて、前記制御上の外乱トルクを推定するように構成されている、請求項２～４のいずれか１項に記載のシフト装置。
6. 前記ロータの定常回転状態における前記モータの目標角速度と前記モータの現在の速度との差分である定常偏差と、比例ゲインとの乗算とに基づいて、前記制御上の外乱トルクを推定するように構成されている、請求項２～４のいずれか１項に記載のシフト装置。

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