JP4410784B2 - シフト切換機構の制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、シフト切換機構の制御に関し、特に、アクチュエータの非通電時における回転位置変化に基づいて、シフトポジションの位置を学習する技術に関する。

従来より、運転者によるシフトレバーの操作に従い自動変速機のシフトポジション（以下の説明においてはレンジともいう）をアクチュエータにより切り換えるシフト切換機構においては、シフトポジション切換用の動力源として電動機（たとえば直流モータ）を備えたものが知られている。

このようなシフト切換機構によれば、自動変速機のシフトポジションを運転者によるシフトレバーの操作力によって直接切り換える一般的な切換機構のように、シフトレバーとシフト切換機構とを機械的に接続する必要がないことから、これら各部を車両に搭載する際のレイアウト上の制限がなく、設計の自由度を高めることができる。また、車両への組み付け作業を簡単に行なうことができるという利点があった。

このようなシフト切換機構として、たとえば、特開２００２−３２３１２７号公報（特許文献１）は、アクチュエータの絶対位置を把握してシフトレンジを切り換える自動変速機のシフトレンジ切換装置を開示します。この自動変速機のシフトレンジ切換装置は、自動変速機のシフトレンジを、パーキングを含む各種走行レンジに切り換えるためのシフトレンジ切換機構と、シフトレンジ切換機構の動力源となるアクチュエータと、外部操作によって入力される切換指令に従いアクチュエータを駆動することにより、自動変速機のシフトレンジを切換指令に対応したシフトレンジに制御する制御手段と、制御手段に電力を供給する電源手段と、アクチュエータの回転位置および自動変速機のシフトレンジ位置を記憶する不揮発性の書換可能な記憶手段とを備えた自動変速機のシフトレンジ切換装置である。制御手段は、電源手段から供給される電力が遮断され再度導入されたとき、記憶手段に記憶されたアクチュエータの回転位置および自動変速機のシフトレンジ位置を読み出し初期値として設定することを特徴とする。

上述した公報に開示されたシフトレンジ切換装置によると、アクチュエータの絶対位置を把握することができ、ディテント機構を駆動して自動変速機のシフトレンジを切り換え、車両を走行させることが可能となる。
特開２００２−３２３１２７号公報

しかしながら、シフト切換機構には、機械的に連結された部品間において、部品自体の撓みによる弾性力を生じさせて電源遮断時にアクチュエータの回転位置をシフトポジションに対応する位置に保持する機構が設けられる。そのため、電源遮断後に、機構から回転力を受けてアクチュエータの回転位置に変動が生じる場合がある。上述した公報に開示されたシフトレンジ切換装置においては、電源遮断後に回転位置に変動が生じると、実際のアクチュエータの回転位置とメモリから読み出されたシフトレンジ位置に対応する初期値との間には、誤差が生じる可能性がある。そのため、アクチュエータの回転位置制御の精度が悪化する可能性がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、アクチュエータの回転位置を精度よく検出するシフト切換機構の制御装置および制御方法を提供することである。

第１の発明に係るシフト切換機構の制御装置は、操作部材の状態に対応した信号に基づくアクチュエータの回転力により、車両に搭載された自動変速機のシフトポジションを切り換えるシフト切換機構の制御装置である。アクチュエータには、アクチュエータの回転位置に応じて、シフトポジションに対応する回転位置側への回転力を生じさせる機構が設けられる。この制御装置は、アクチュエータの回転量を検出するための検出手段と、信号および検出された回転量に基づいてアクチュエータを制御するための制御手段と、制御手段によるアクチュエータの制御が停止されたときに、停止時点からのアクチュエータの回転量に基づいて、シフトポジションに対応する回転位置を学習するための学習手段とを含む。第４の発明に係るシフト切換機構の制御方法は、第１の発明に係るシフト切換機構の制御装置と同様の構成を有する。

第１または４の発明によると、アクチュエータには、アクチュエータの回転位置に応じて、シフトポジションに対応する回転位置側への回転力を生じさせる機構が設けられる。すなわち、アクチュエータの制御が停止されて、アクチュエータへの電力供給が遮断されたときに、アクチュエータの停止位置がシフトポジションに対応する回転位置からずれると、機構からの回転力を受けて、シフトポジションに対応する回転位置側にアクチュエータの回転位置が変動することとなる。このとき、変動後のアクチュエータの回転位置は、本来のシフトポジションに対応する回転位置である。したがって、制御手段によりアクチュエータの制御が停止されたときに、停止時点からのアクチュエータの回転量に基づいて、シフトポジションに対応する回転位置を学習するようにすると、シフトポジションに対応する回転位置を精度よく検出することができる。そのため、アクチュエータの回転位置制御の精度を向上させることができる。したがって、アクチュエータの回転位置を精度よく検出するシフト切換機構の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係るシフト切換機構の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、アクチュエータは、電力の供給を受けて回転力を発現する回転電機である。制御手段は、アクチュエータへの電力供給を遮断することにより、アクチュエータの制御を停止するための手段を含む。第５の発明に係るシフト切換機構の制御方法は、第２の発明に係るシフト切換機構の制御装置と同様の構成を有する。

第２または５の発明によると、アクチュエータへの電力供給が遮断されて、アクチュエータの制御が停止されると、アクチュエータの回転位置に応じて、シフトポジションに対応する回転位置側への回転力が生じる。このとき、変動後のアクチュエータの回転位置は、本来のシフトポジションに対応する回転位置である。したがって、制御手段によりアクチュエータの制御が停止されたときに、停止時点からのアクチュエータの回転量に基づいて、シフトポジションに対応する回転位置を学習するようにすると、シフトポジションに対応する回転位置を精度よく検出することができる。そのため、アクチュエータの回転位置制御の精度を向上させることができる。

第３の発明に係るシフト切換機構の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、機構には、アクチュエータの回転範囲を規制する規制部材が設けられる。学習手段は、規制部材により規制されるアクチュエータの回転位置を基準として、シフトポジションに対応する回転位置を学習するための手段を含む。第６の発明に係るシフト切換機構の制御方法は、第３の発明に係るシフト切換機構の制御装置と同様の構成を有する。

第３または６の発明によると、規制部材により規制されるアクチュエータの回転位置を基準として、シフトポジションに対応する回転位置を学習することにより、ガタ等を考慮して、精度よくアクチュエータの回転位置を検出することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態に係るシフト切換機構の制御装置を備えたシフト制御システム１０の構成を示す。本実施の形態に係るシフト制御システム１０は、車両のシフトポジションを切り換えるために用いられる。シフト制御システム１０は、Ｐスイッチ２０と、シフトスイッチ２６と、車両電源スイッチ２８と、車両の制御装置（以下、「ＥＦＩ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と表記する）３０と、パーキング制御装置（以下、「ＳＢＷ（Shift By Wire）−ＥＣＵ」と表記する）４０と、アクチュエータ４２と、エンコーダ４６と、シフト切換機構４８と、表示部５０と、メータ５２と、駆動機構６０と、電力供給部７０と、ニュートラルスタートスイッチ（以下、「ＮＳＷ」と表記する）７２とを含む。シフト制御システム１０は、電気制御によりシフトポジションを切り換えるシフトバイワイヤシステムとして機能する。具体的にはシフト切換機構４８がアクチュエータ４２により駆動されてシフトポジションの切り換えを行なう。本実施の形態に係るシフト切換機構の制御装置は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０により実現される。

車両電源スイッチ２８は、車両電源のオン・オフを切り換えるためのスイッチである。車両電源スイッチ２８は、特に限定されるものではないが、たとえば、イグニッションスイッチである。車両電源スイッチ２８がドライバなどのユーザから受付けた指示は電力供給部７０に伝達される。

電力供給部７０は、車両電源スイッチ２８からの指示を受けて、図示しない補機バッテリからＥＦＩ−ＥＣＵ３０あるいはＳＢＷ−ＥＣＵ４０の少なくともいずれか一方に電力を供給する。電力供給部７０は、たとえば、車両の状態に応じて、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０のみに電力を供給したり、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０にのみ電力を供給したり、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０およびＳＢＷ−ＥＣＵ４０の両方に電力を供給したりする。電力供給部７０は、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアにより実現されてもよい。

したがって、たとえば、車両電源スイッチ２８がオンされると、図示しない補機バッテリから電力が供給されて、シフト制御システム１０が起動される。

Ｐスイッチ２０は、シフトポジションをパーキングポジション（以下、「Ｐポジション」と呼ぶ）とパーキング以外のポジション（以下、「非Ｐポジション」と呼ぶ）との間で切り換えるためのスイッチであり、スイッチの状態をドライバに示すためのインジケータ２２、およびドライバからの指示を受付ける入力部２４を含む。ドライバは、入力部２４を通じて、シフトポジションをＰポジションに入れる指示を入力する。入力部２４はモーメンタリスイッチであってもよい。入力部２４が受付けたドライバからの指示を示すＰ指令信号は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０に送信される。なお、このようなＰスイッチ２０以外により、非ＰポジションからＰポジションにシフトポジションを切り換えるものであってもよい。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフトポジションをＰポジションと非Ｐポジションとの間で切り換えるために、シフト切換機構４８を駆動するアクチュエータ４２の動作を制御し、現在のシフトポジションの状態をインジケータ２２に提示する。シフトポジションが非Ｐポジションであるときにドライバは入力部２４を押下すると、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０はシフトポジションをＰポジションに切り換えて、インジケータ２２に現在のシフトポジションがＰポジションである旨を提示する。

アクチュエータ４２は、スイッチドリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」と表記する）により構成され、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０からのアクチュエータ制御信号を受信してシフト切換機構４８を駆動する。エンコーダ４６は、アクチュエータ４２と一体的に回転し、ＳＲモータの回転状況を検出する。本実施の形態のエンコーダ４６は、Ａ相、Ｂ相およびＺ相の信号を出力するロータリーエンコーダである。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６から出力される信号を取得してＳＲモータの回転状況を把握し、ＳＲモータを駆動するための通電の制御を行なう。

シフトスイッチ２６は、シフトポジションをＤ（前進走行）ポジション、Ｒ（後進走行）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジションなどのポジションに切り換えたり、またＰポジションに入れられているときには、Ｐポジションを解除したりするためのスイッチである。シフトスイッチ２６が受付けたドライバからの指示を示すシフト信号はＳＢＷ−ＥＣＵ４０に送信される。すなわち、シフトスイッチ２６は、運転者により操作された操作部材（たとえば、シフトレバー）の位置に対応したシフトポジションを示すシフト信号をＳＢＷ−ＥＣＵ４０に送信する。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ドライバからの指示を示すシフト信号に基づき、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０を通じて、駆動機構６０におけるシフトポジションを切り換える制御を行なうとともに、現在のシフトポジションの状態をメータ５２に提示する。駆動機構６０は、有段変速機構から構成されてもよいし、無段変速機構から構成されてもよい。

ＥＦＩ−ＥＣＵ３０は、シフト制御システム１０の動作を統括的に管理する。表示部５０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０またはＳＢＷ−ＥＣＵ４０が発したドライバに対する指示や警告などを表示する。メータ５２は、車両の機器の状態やシフトポジションの状態などを提示する。

ＮＳＷ７２は、シャフト１０２の端部に設けられ、シャフト１０２の回転位置に対応したシフトポジションを示すＮＳＷ信号をＳＢＷ−ＥＣＵ４０に送信する。

図２は、シフト切換機構４８の構成を示す。以下、シフトポジションは、Ｐポジション、非Ｐポジション（Ｒ、Ｎ、Ｄの各ポジションを含み、さらにＤポジションに加えて１速固定のＤ１ポジションや、２速固定のＤ２ポジションを含んでも良い）とを含む。

シフト切換機構４８は、アクチュエータ４２により回転されるシャフト１０２、シャフト１０２の回転に伴って回転するディテントプレート１００、ディテントプレート１００の回転に伴って動作するロッド１０４，１１４、図示しない変速機の出力軸に固定されたパーキングロックギヤ１０８、パーキングロックギヤ１０８をロックするためのパーキングロックポール１０６、ディテントプレート１００の回転を制限してシフトポジションを固定するディテントスプリング１１０およびころ１１２を含む。

アクチュエータ４２は、減速機構４４を介在させてシャフト１０２に接続される。すなわち、アクチュエータ４２の回転数は、減速機構４４により減速されたシャフト１０２に伝達される。減速機構４４は、たとえば、複数のギヤにより構成される。アクチュエータ４２には、エンコーダ４６が設けられる。エンコーダ４６は、アクチュエータ４２の回転量の増加とともに、カウント値を増加させる（あるいは、回転する方向が負方向であるすうると、カウント値を減少させる）。エンコーダ４６におけるカウント値を示す信号（以下、計数信号ともいう）は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０に送信される。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、カウント値の増加分あるいは減少分に基づいて、アクチュエータ４２の回転量を検出する。あるいは、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、カウント値の増加分あるいは減少分と減速機構４４における減速比とに基づいて、シャフト１０２の回転量を検出するようにしてもよい。

また、シャフト１０２の端部には、ＮＳＷ７２が設けられる。ＮＳＷ７２は、各シフトポジションに対応する、複数のスイッチを有する。シャフト１０２の回転位置に応じて、複数のスイッチのいずれかがオンとなる。そして、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、複数のスイッチのいずれがオンとなったかを示すＮＳＷ信号を受信すると、現在選択されているシフトポジションを判定する。

ディテントプレート１００は、アクチュエータ４２により駆動されてシフトポジションを切り換える。また、エンコーダ４６は、アクチュエータ４２の回転量に応じた計数値を取得する計数手段として機能する。

なお、図２の斜視図においては、ディテントプレート１００の谷（Ｐポジション位置１２４）しか示していないが、実際には図２の拡大平面図に示すように、ディテントプレート１００には、Ｄ、Ｎ、Ｒ、Ｐの４つのポジションに対応する４つの谷が存在する。なお、以下においては、Ｄ、Ｎ、Ｒの各ポジションを（まとめて）非Ｐポジションとして、Ｐポジションと非Ｐポジションとの切換えについて説明する。

図２は、シフトポジションが非Ｐポジションであるときの状態を示している。この状態では、パーキングロックポール１０６がパーキングロックギヤ１０８をロックしていないので、車両の駆動軸の回転は妨げられない。この状態からアクチュエータ４２によりシャフト１０２を時計回り方向に回転させると、ディテントプレート１００を介してロッド１０４が図２に示す矢印Ａの方向に押され、ロッド１０４の先端に設けられたテーパ部によりパーキングロックポール１０６が図３に示す矢印Ｂの方向に押し上げられる。ディテントプレート１００の回転に伴ってディテントプレート１００の頂部に設けられた２つの谷のうちの一方、すなわち非Ｐポジション位置１２０にあったディテントスプリング１１０のころ１１２は、山１２２を乗り越えて他方の谷、すなわちＰポジション位置１２４へ移る。ころ１１２は、その軸方向に回転可能にディテントスプリング１１０に設けられている。ころ１１２がＰポジション位置１２４に来るまでディテントプレート１００が回転したとき、パーキングロックポール１０６は、パーキングロックポール１０６の突起部分がパーキングロックギヤ１０８の歯部間に嵌合する位置まで押し上げられる。これにより、車両の駆動軸が機械的に固定され、シフトポジションがＰポジションに切り換わる。

本実施の形態に係るシフト制御システム１０では、シフトポジション切換時にディテントプレート１００、ディテントスプリング１１０およびシャフト１０２などのシフト切換機構の構成部品に係る負荷を低減するために、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０が、ディテントスプリング１１０のころ１１２が山１２２を乗り越えて落ちるときの衝撃を少なくするように、アクチュエータ４２の回転量を制御する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６で検出された回転量に基づく、アクチュエータ４２の回転位置（ディテントプレート１００におけるころ１１２の相対位置）がＰポジションに対応する予め定められた範囲内にあるときには、シフトポジションがＰポジションであることを判定する。

一方、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６で検出された回転量に基づく、アクチュエータ４２の回転位置が非Ｐポジション（たとえば、Ｄ、Ｒ、Ｎ）に対応する予め定められた範囲内にあるときには、シフトポジションが非Ｐポジションであることを判定する。なお、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ＮＳＷ７２からのＮＳＷ信号に基づいて、シャフト１０２の回転位置に対応するシフトポジションを判定するようにしてもよい。

また、ディテントプレート１００あるいはシャフト１０２は、ロッド１１４を介在させて、自動変速機のマニュアルバルブのスプール（いずれも図示せず）に最終的に接続される。アクチュエータ４２の回転位置がＤポジション、Ｒポジション、Ｎポジションになると、マニュアルバルブのスプールがそれぞれのシフトポジションに対応する位置に移動させられる。このようにして、自動変速機のシフトポジションがアクチュエータ４２により切り換えられる。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６により検出されるカウンタ値に基づいてアクチュエータ４２の回転量を検出する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、規制部材により規制されたアクチュエータの回転位置に基づいて、複数のシフトポジションのうちの少なくとも１つのシフトポジションの位置を設定する。

以上のような構成を有するシフト制御システム１０において、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０がアクチュエータ４２の制御を停止したときに、制御停止後にアクチュエータ４２の回転位置が変動する場合がある。

すなわち、アクチュエータ４２の制御が停止したときに、ディテントプレート１００上のころ１１２が谷位置と異なる位置である場合を想定する。

図３（Ａ）に、ディテントプレート１００の波状に形成された部分と、ディテントプレート１００に当接するころ１１２とを示す。たとえば、図３（Ａ）に示すように、ころ１１２がディテントプレート１００におけるＰポジションに対応する谷位置からずれた位置でアクチュエータ４２に対する制御が停止されたとする。このような位置のずれは、ディテントプレート１００の寸法公差により生ずるものである。

ころ１１２は、ディテントスプリング１１０の撓みに基づく弾性力により、ころ１１２と接触するディテントプレート１００側の部分に押し付けられる。ころ１１２からディテントプレート１００への押し付け力のうちディテントプレート１００の回転方向成分の力がディテントプレート１００に連結される各回転要素におけるフリクションを上回ると、ディテントプレート１００には、ころ１１２が谷位置側に移動する方向に回転力が生じることとなる。これにより、アクチュエータ４２に対する制御停止後に、アクチュエータ４２の回転位置が変動することとなる。このような回転位置の変動を以下の説明においては、谷位置側への「吸い込み」と記載する。

図３（Ｂ）に、図３に示すディテントプレート１００の波状に形成された部分上をころ１１２が移動する際の吸い込み回転力の変化を示す。

図３（Ｂ）の斜線部分と吸い込み回転力の変化のラインとが重なる区間が、ころ１１２の吸い込みによる力よりもフリクションが上回る区間である。したがって、ころ１１２が図３（Ｂ）の斜線部分と重なる区間以外では、ころ１１２の吸い込みによる力がフリクションを上回る。そのため、図３（Ｂ）の斜線部分と重なる区間以外において、アクチュエータ４２に供給される電流が遮断されると、ころ１１２は直近のシフトポジションに対応する谷位置に吸い込みの力により移動されることとなる。

このように、ディテントプレート１００側の波状部分の形状ところ１１２が接続されるディテントスプリング１１０とにより、アクチュエータ４２の回転位置に応じて、シフトポジションに対応する回転位置側への回転力を生じさせる機構を構成する。

本発明は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０がアクチュエータ４２の制御を停止したときに、停止時点からのアクチュエータ４２の回転量に基づいて、シフトポジションに対応する回転位置を学習する点に特徴を有する。

より具体的には、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、アクチュエータ４２への電力供給を遮断して、アクチュエータ４２の制御を停止する。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、アクチュエータ４２の制御が停止された時点から、エンコーダ４６により検出されるアクチュエータ４２の回転変動量に基づいて、シフトポジションに対応する回転位置、すなわち谷位置を学習する。

また、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ディテントプレート１００により規制されるアクチュエータ４２の回転位置、すなわち、Ｐ壁位置あるいは非Ｐ壁位置を基準として、シフトポジションに対応する回転位置を学習する。本実施の形態においては、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、Ｐ壁位置を基準としてシフトポジションに対応する谷位置を学習する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、図４に示す学習条件が成立すると、アクチュエータ４２の回転方向に応じた計算方法により谷位置を学習する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフトレバーが移動されて、エンコーダ４６あるいはＮＳＷ７２により判定される、現在選択されているシフトポジションと、シフトレバーの位置に対応するシフトポジションとが異なると、シフトポジションの切換要求があったものと判定する。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフトレバーの位置に対応するシフトポジションに応じた目標位置カウント値を設定する。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６により検出されるカウント値が目標位置カウント値になるようにアクチュエータ４２を制御する。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６により検出されるカウント値が目標位置カウント値と略同じ値になると、アクチュエータ４２に供給される電力を遮断して、アクチュエータ４２の制御を停止する。以下の説明においては、アクチュエータ４２の制御を停止した状態を「スタンバイ」という。また、各シフトポジションに対応する目標位置カウント値は、各シフトポジションに対応する谷位置に対応するカウント値が設定される。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、図４に示すように、上述したスタンバイへの移行後であって、エンコーダ４６により検出されるカウント値が増加するという状態およびスタンバイへの移行後であって、エンコーダ４６により検出されるカウント値が減少するという状態のうちのいずれかの状態になるという学習条件が成立すると、アクチュエータ４２の回転方向に応じた計算方法で谷位置を再計算する。

たとえば、スタンバイ移行後にカウント値が増加した場合を想定すると、図５（Ａ）に示すように、アクチュエータ４２からディテントプレート１００までにおけるガタ１２６が逆転方向側に詰まった状態で、ころ１１２が谷位置に移動することとなる。なお、図５（Ａ）および（Ｂ）においては、説明の便宜上ころ１１２側にアクチュエータ４２と、アクチュエータ４２とのガタ１２６とが存在するように記載する。

このとき、Ｐ壁位置を基準としたときの谷位置は、図４に示すように、「スタンバイ移行後のカウント値−Ｐ壁位置に対応するカウント値」により算出される。

また、スタンバイ移行後にカウント値が減少した場合を想定すると、図５（Ｂ）に示すように、ガタ１２６が正転方向側に詰まった状態で、ころ１１２が谷位置に移動することとなる。

このとき、Ｐ壁位置を基準としたときの谷位置は、図４に示すように、「スタンバイ移行後のカウント値−Ｐ壁位置に対応するカウント値−ガタに対応するカウント値」により算出される。

図６に、本実施の形態に係るシフト切換機構の制御装置であるＳＢＷ−ＥＣＵ４０の機能ブロック図を示す。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、入力インターフェース（以下、入力Ｉ／Ｆと記載する）３００と、演算処理部４００と、記憶部６００と、出力インターフェース（以下、出力Ｉ／Ｆと記載する）５００とを含む。

入力Ｉ／Ｆ３００は、Ｐスイッチ２０からのＰ指令信号と、エンコーダ４６からの計数信号と、シフトスイッチ２６からのシフト信号と、ＮＳＷ７２からのＮＳＷ信号とを受信して、演算処理部４００に送信する。

演算処理部４００は、切換要求判定部４０２と、目標位置カウント値設定部４０４と、カウント値判定部４０６と、アクチュエータ駆動制御部４０８と、谷位置学習部４１０とを含む。

切換要求判定部４０２は、シフトポジションの切換要求があるか否かを判定する。すなわち、切換要求判定部４０２は、シフトスイッチ２６から受信するシフト信号に対応するシフトポジションと現在選択されているシフトポジションとが異なると、シフトポジションの切換要求があることを判定する。

なお、切換要求判定部４０２は、ＮＳＷ７２から受信するＮＳＷ信号に対応するシフトポジションあるいはエンコーダ４６におけるカウント値に基づくシフトポジションを現在選択されているシフトポジションであるとする。

また、切換要求判定部４０２は、たとえば、シフトポジションの切換要求があると、切換要求判定フラグをオンするようにしてもよい。

目標位置カウント値設定部４０４は、目標位置カウント値を設定する。すなわち、目標位置カウント値設定部４０４は、シフトスイッチ２６から受信するシフト信号に対応するシフトポジションを目標シフトポジションとして、目標シフトポジションに対応するカウント値を設定する。なお、相対的なカウント値に基づいて目標位置カウント値を設定する場合には、現在選択されているシフトポジションから目標シフトポジションまでのカウント値を設定するようにしてもよい。

目標位置カウント値設定部４０４は、現在選択されているシフトポジションと目標シフトポジションとの位置関係に基づくアクチュエータ４２の回転方向に応じて目標位置カウント値の設定方法を変更する。

具体的には、目標位置カウント値設定部４０４は、アクチュエータ４２が正転方向に回転する場合には、目標シフトポジションに対応するカウント値にガタ量を加算して目標位置カウント値を設定する。

目標位置カウント値設定部４０４は、アクチュエータ４２が逆転方向に回転する場合には、目標シフトポジションに対応するカウントを目標位置カウント値として設定する。

カウント値判定部４０６は、エンコーダ４６からの計数信号に基づく現在のカウント値と、目標位置カウント値設定部４０４において設定された目標位置カウント値とを比較して、略同じ値であるか否かを判定する。すなわち、カウント値判定部４０６は、現在のカウント値と目標位置カウント値との差が予め定められた範囲内であれば、現在のカウント値と目標位置カウント値とが略同じ値であると判定する。なお、カウント値判定部４０６は、現在のカウント値と目標位置カウント値との差が略同じ値であると判定すると、カウント値判定フラグをオンするようにしてもよい。

アクチュエータ駆動制御部４０８は、目標位置カウント値設定部４０４において、目標位置カウント値が設定されると、アクチュエータ４２に対して出力Ｉ／Ｆ５００を経由して駆動制御信号を送信する。また、アクチュエータ駆動制御部４０８は、エンコーダ４６により検出される現在のカウント値と目標位置カウント値とが略同じ値になると、アクチュエータ４２に対する電力の供給を停止する。すなわち、アクチュエータ駆動制御部４０８は、アクチュエータ４２の制御を停止する。なお、アクチュエータ駆動制御部４０８は、たとえば、カウント値判定フラグがオンになると、アクチュエータ４２の制御を停止するようにしてもよい。

谷位置学習部４１０は、アクチュエータ４２の制御が停止されてから、エンコーダ４６により検出されたカウント値に基づいて谷位置を学習する。具体的には、谷位置学習部４１０は、上述したようにスタンバイ移行後のカウントの増減に応じた計算方法により谷位置を再計算する。再計算された谷位置が次回以降の目標位置カウント値として設定される。なお、ガタ量については、予め実験等により算出されたガタ量を用いてもよいし、周知の方法で学習されたガタ量を用いるようにしてもよい。

また、本実施の形態において、切換要求判定部４０２、目標位置カウント値設定部４０４、カウント値判定部４０６、アクチュエータ駆動制御部４０８、谷位置学習部４１０は、いずれも演算処理部４００であるＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部６００に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記録媒体に記録されて車両に搭載される。

記憶部６００には、各種情報、プログラム、しきい値、マップ等が記憶され、必要に応じて演算処理部４００からデータが読み出されたり、格納されたりする。

以下、図７を参照して、本実施の形態に係るシフト切換機構の制御装置であるＳＢＷ−ＥＣＵ４０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、シフトポジションの切換要求があるか否かを判定する。シフトポジションの切換要求があると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０２にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、目標位置カウント値を設定する。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、目標シフトポジションへの回転方向がアクチュエータ４２の正転方向であれば、目標シフトポジションの谷位置に対応するカウント値にガタに対応するカウント値を加算した値を目標位置カウント値として設定する。また、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、目標シフトポジションへの回転方向がアクチュエータ４２の逆転方向であれば、目標シフトポジションの谷位置に対応するカウント値を目標位置カウント値として設定する。

Ｓ１０４にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、アクチュエータ４２に電力を供給する（通電する）。Ｓ１０６にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６により検出されたカウント値が目標位置カウント値と略同じ値であるか否かを判定する。略同じ値であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０４に戻される。

Ｓ１０８にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、アクチュエータ４２に供給される電力を遮断する（通電を停止する）。Ｓ１１０にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６により検出される現在位置に対応するカウント値が目標位置カウント値よりも大きいか否かを判定する。現在位置に対応するカウント値が目標位置カウント値よりも大きいと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１１２にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６により検出される現在位置に対応するカウント値を、谷位置に対応するカウント値とする。谷位置は目標シフトポジションに対応する谷位置である。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、メモリに記憶された目標シフトポジションの谷位置に対応するカウント値を更新する。

Ｓ１１４にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６により検出される現在位置に対応するカウント値が目標位置カウント値よりも小さいか否かを判定する。現在位置に対応するカウント値が目標位置カウント値よりも小さいと（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。もしそうでないと（Ｓ１１４にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１１６にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６により検出される現在位置に対応するカウント値からガタに対応するカウント値を減算した値を、谷位置に対応するカウント値とする。谷位置は目標シフトポジションに対応する谷位置である。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、メモリに記憶された目標シフトポジションの谷位置に対応するカウント値を更新する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るシフト切換機構の制御装置であるＳＢＷ−ＥＣＵ４０の動作について図８を参照しつつ説明する。

たとえば、現在選択されているシフトポジションがＤポジションであるとする。このとき、シフトレバーの位置もＤポジションであれば、目標位置カウント値と現在位置に対応するカウント値とは略同じ値である。このとき、アクチュエータ４２は停止（オフ）状態である。

時間Ｔ（０）において、運転者がシフトレバーをＲポジションに移動すると、切換要求に応じて（Ｓ１００にてＹＥＳ）、図８の太線に示すように、目標位置カウント値が設定される（Ｓ１０２）。このとき、アクチュエータ４２は逆転方向になるため、谷位置に対応するカウント値が目標位置カウント値として設定される。そして、アクチュエータ４２に電力が供給されて（Ｓ１０４）、ディテントプレート１００が回転を開始する。

カウント値は、図８の細線に示すように、アクチュエータ４２の回転にともなって減少していき、時間Ｔ（１）において、設定された目標位置カウント値と略同じ値になると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、アクチュエータ４２の回転位置が保持され、時間Ｔ（２）において、電力供給が遮断されて（Ｓ１０８）、スタンバイ状態に移行する。

目標位置カウント値において、ころ１１２が谷位置からずれた位置にあって、吸い込みの範囲内であると、吸い込みの力によりころ１１２が谷位置に移動するように、ディテントプレート１００が回転を開始する。そして、ころ１１２の位置が谷位置となるところで、ディテントプレート１００の回転が停止する。

このとき、現在位置に対応するカウント値は、目標位置カウント値よりも大きいため（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、現在位置に対応するカウント値が新たなＲポジションに対応する谷位置であるとして学習される（Ｓ１１２）。すなわち、目標位置カウント値が新たに設定されたＲポジションに対応する谷位置に変更される。

以上のようにして、本実施の形態に係るシフト切換機構の制御装置によると、ＳＢＷ−ＥＣＵによりアクチュエータの制御が停止されたときに、停止時点からのアクチュエータの回転量に基づいて、シフトポジションに対応する回転位置を学習するようにすると、シフトポジションに対応する回転位置を精度よく検出することができる。そのため、アクチュエータの回転位置制御の精度を向上させることができる。したがって、アクチュエータの回転位置を精度よく検出するシフト切換機構の制御装置および制御方法を提供することができる。

今回開示された実施の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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

本実施の形態に係るシフト切換機構の制御装置が搭載された車両の構成を示す図である。 シフト機構の構成を示す図である。 ディテントプレートの波状部分に沿ってころが移動する際の吸い込み回転力の変化を示す図である。 本実施の形態における谷位置の学習条件と計算方法とを示す図である。 吸い込み方向に対応したガタの詰め状態を示す図である。 本実施の形態に係るシフト切換機構の制御装置であるＳＢＷ−ＥＣＵの機能ブロック図である。 本実施の形態に係るシフト切換機構の制御装置であるＳＢＷ−ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本実施の形態に係るシフト切換機構の制御装置であるＳＢＷ−ＥＣＵの動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０ シフト制御システム、２０ Ｐスイッチ、２２ インジケータ、２４ 入力部、２６ シフトスイッチ、２８ 車両電源スイッチ、３０ ＥＦＩ−ＥＣＵ、４０ ＳＢＷ−ＥＣＵ、４２ アクチュエータ、４４ 減速機構、４６ エンコーダ、４８ シフト切換機構、５０ 表示部、５２ メータ、６０ 駆動機構、７０ 電力供給部、７２ ＮＳＷ、１００ ディテントプレート、１０２ シャフト、１０４，１１４ ロッド、１０６ パーキングロックポール、１０８ パーキングロックギヤ、１１０ ディテントスプリング、１１２ ころ、１２０ 非Ｐポジション位置、１２２ 山、１２４ Ｐポジション位置、１２６ ガタ、３００ 入力Ｉ／Ｆ、４００ 演算処理部、４０２ 切換要求判定部、４０４ 目標位置カウント値設定部、４０６ カウント値判定部、４０８ アクチュエータ駆動制御部、４１０ 谷位置学習部、５００ 出力Ｉ／Ｆ、６００ 記憶部。

Claims (12)

1. 操作部材の状態に対応した信号に基づくアクチュエータの回転力により、車両に搭載された自動変速機のシフトポジションを切り換えるシフト切換機構の制御装置であって、前記アクチュエータには、前記アクチュエータの回転位置に応じて、シフトポジションに対応する回転位置側への回転力を生じさせる機構が設けられ、
   前記アクチュエータの回転量を検出するための検出手段と、
   前記信号および前記検出された回転量に基づいて前記アクチュエータを制御するための制御手段と、
   前記制御手段による前記アクチュエータの制御が停止されたときに、シフトポジションに対応する回転位置と異なる位置で停止したことにより発生する回転力による、停止時点からの前記アクチュエータの回転量に基づいて、前記シフトポジションに対応する回転位置を学習するための学習手段とを含む、シフト切換機構の制御装置。
2. 前記アクチュエータは、電力の供給を受けて回転力を発現する回転電機であって、
   前記制御手段は、アクチュエータへの電力供給を遮断することにより、前記アクチュエータの制御を停止するための手段を含む、請求項１に記載のシフト切換機構の制御装置。
3. 前記機構には、前記アクチュエータの回転範囲を規制する規制部材が設けられ、
   前記学習手段は、前記規制部材により規制される前記アクチュエータの回転位置を基準として、前記シフトポジションに対応する回転位置を学習するための手段を含む、請求項１または２に記載のシフト切換機構の制御装置。
4. 前記学習手段は、前記アクチュエータの制御を停止してからの前記アクチュエータの回転方向に応じて前記シフトポジションに対応する回転位置の計算方法を変更する、請求項１〜３のいずれかに記載のシフト切換機構の制御装置。
5. 前記回転力を生じさせる機構は、前記アクチュエータの回転にともなって回転するディテントプレートと、前記ディテントプレートに当接するように設けられるディテントスプリングとを含み、
   前記ディテントプレートには、山位置と谷位置とを含む波状の形状が形成され、
   前記シフトポジションに対応する回転位置は、前記谷位置に前記ディテントスプリングが当接する位置であって、
   前記回転力を生じさせる機構は、前記谷位置よりも前記山位置側に前記ディテントスプリングが当接した状態で前記ディテントプレートが停止した場合に、前記ディテントスプリングとの当接位置が前記谷位置側に移動するように前記ディテントスプリングの弾性力により前記ディテントプレートに回転力を生じさせる、請求項１〜４のいずれかに記載のシフト切換機構の制御装置。
6. 前記ディテントプレートには、前記アクチュエータの回転範囲を規制する規制部材が設けられ、前記規制部材により規制される前記アクチュエータの回転位置を基準位置とし、
   前記学習手段は、
   前記アクチュエータの制御を停止してからの前記アクチュエータの回転方向が、前記基準位置を基準とした前記アクチュエータの回転量が増加する方向である場合に、増加した後の前記アクチュエータの回転量に基づいて前記シフトポジションに対応する回転位置を学習するための手段と、
   前記アクチュエータの制御を停止してからの前記アクチュエータの回転方向が、前記基準位置を基準とした前記アクチュエータの回転量が減少する方向である場合に、減少した後の前記アクチュエータの回転量と、前記アクチュエータから前記ディテントプレートまでにおけるガタ量とに基づいて前記シフトポジションに対応する回転位置を学習するための手段とを含む、請求項５に記載のシフト切換機構の制御装置。
7. 操作部材の状態に対応した信号に基づくアクチュエータの回転力により、車両に搭載された自動変速機のシフトポジションを切り換えるシフト切換機構の制御方法であって、前記アクチュエータには、前記アクチュエータの回転位置に応じて、シフトポジションに対応する回転位置側への回転力を生じさせる機構が設けられ、
   前記アクチュエータの回転量を検出するステップと、
   前記信号および前記検出された回転量に基づいて前記アクチュエータを制御する制御ステップと、
   前記アクチュエータの制御が停止されたときに、シフトポジションに対応する回転位置と異なる位置で停止したことにより発生する回転力による、停止時点からの前記アクチュエータの回転量に基づいて、前記シフトポジションに対応する回転位置を学習する学習ステップとを含む、シフト切換機構の制御方法。
8. 前記アクチュエータは、電力の供給を受けて回転力を発現する回転電機であって、
   前記制御ステップは、アクチュエータへの電力供給を遮断することにより、前記アクチュエータの制御を停止するステップを含む、請求項７に記載のシフト切換機構の制御方法。
9. 前記機構には、前記アクチュエータの回転範囲を規制する規制部材が設けられ、
   前記学習ステップは、前記規制部材により規制される前記アクチュエータの回転位置を基準として、前記シフトポジションに対応する回転位置を学習するステップを含む、請求項７または８に記載のシフト切換機構の制御方法。
10. 前記学習ステップは、前記アクチュエータの制御を停止してからの前記アクチュエータの回転方向に応じて前記シフトポジションに対応する回転位置の計算方法を変更する、請求項７〜９のいずれかに記載のシフト切換機構の制御方法。
11. 前記回転力を生じさせる機構は、前記アクチュエータの回転にともなって回転するディテントプレートと、前記ディテントプレートに当接するように設けられるディテントスプリングとを含み、
    前記ディテントプレートには、山位置と谷位置とを含む波状の形状が形成され、
    前記シフトポジションに対応する回転位置は、前記谷位置に前記ディテントスプリングが当接する位置であって、
    前記回転力を生じさせる機構は、前記谷位置よりも前記山位置側に前記ディテントスプリングが当接した状態で前記ディテントプレートが停止した場合に、前記ディテントスプリングとの当接位置が前記谷位置側に移動するように前記ディテントスプリングの弾性力により前記ディテントプレートに回転力を生じさせる、請求項７〜１０のいずれかに記載のシフト切換機構の制御方法。
12. 前記ディテントプレートには、前記アクチュエータの回転範囲を規制する規制部材が設けられ、前記規制部材により規制される前記アクチュエータの回転位置を基準位置とし、
    前記学習ステップは、
    前記アクチュエータの制御を停止してからの前記アクチュエータの回転方向が、前記基準位置を基準とした前記アクチュエータの回転量が増加する方向である場合に、増加した後の前記アクチュエータの回転量に基づいて前記シフトポジションに対応する回転位置を学習するステップと、
    前記アクチュエータの制御を停止してからの前記アクチュエータの回転方向が、前記基準位置を基準とした前記アクチュエータの回転量が減少する方向である場合に、減少した後の前記アクチュエータの回転量と、前記アクチュエータから前記ディテントプレートまでにおけるガタ量とに基づいて前記シフトポジションに対応する回転位置を学習するステップとを含む、請求項１１に記載のシフト切換機構の制御方法。

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