JP4605125B2 - シフト切換機構の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機のシフト切換機構の制御に関し、特に、シフトポジションを切り換えるアクチュエータに供給される電力を制限する回路の異常をコストの上昇を抑制しつつ精度よく検出する技術に関する。

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をアクチュエータにより切り換えるシフトポジション切換装置においては、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。

このようなシフトポジション切換装置によれば、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装置のように、シフトレバーとシフトポジション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。

たとえば、特開２００５−９０５７５号公報（特許文献１）は、シフトポジションの切換においてシフト切換機構にかかる負荷を低減するシフトポジション切換装置を開示する。このシフトポジション切換装置は、アクチュエータにより駆動されて、シフトポジションを切り換えるためのシフト手段と、所定のシフトポジションにおいてアクチュエータの所定の方向の回転を規制するための規制手段と、アクチュエータの回転量に応じた計数値を取得するための計数手段と、アクチュエータの回転を制御するための回転制御手段と、アクチュエータの回転が規制手段により規制される方向に、回転制御手段によりアクチュエータが回転されたとき、計数手段により取得された計数値の状態に基づいて、所定のシフトポジションに対応したアクチュエータの基準位置を設定するための位置設定手段と、基準位置を設定するときに、計数手段により基準位置の設定開始時と設定終了時とにそれぞれ取得される計数値に基づく変化量が所定の変化量を超えることに応じて、基準位置を再び設定するように位置設定手段に指示するための指示手段とを含む。

上述した公報に開示されたシフトポジション切換装置によると、所定のシフトポジションに対応する基準位置を設定する場合、設定開始時と設定終了時とで計数手段によりそれぞれ取得される計数値に基づく変化量が大きければ、基準位置を再設定する。すなわち、非Ｐポジションを設定開始位置としてＰ壁位置を検出するような場合において、ＰポジションからＰ壁へのＰ壁位置の再検出をすることができる。ＰポジションからＰ壁位置への基準位置の検出時のアクチュエータの回転力は、非Ｐポジションから基準位置の検出時と比較して小さい。そのため、ＰポジションからのＰ壁位置の検出は、規制手段への負荷が低い。すなわち、所定のシフトポジションから基準位置を設定することにより、ディテントスプリングの変形を防止、あるいは低減できる。ディテントスプリングの変形を防止、あるいは低減できるため、所定のシフトポジションにおける基準位置が正しく設定されることにより、シフト切換機構の耐久性も向上する。その結果、シフトポジション切換機構にかかる負荷を低減することができる。
特開２００５−９０５７５号公報

しかしながら、上述した公報においては、出力特性の高いアクチュエータが選択されるときの影響について何ら考慮されていない。

すなわち、シフト切換機構における応答性等の向上を目的として、出力特性（特に出力トルク）の高いアクチュエータが選択されると、アクチュエータに供給される電力を制限する電力制限回路が必要となる場合がある。これは、たとえば、アクチュエータを実際に作動させて、アクチュエータの可動範囲を検出する際に、シフト切換機構を構成する部材が変形する可能性があるためである。また、このような電力制限回路を設ける場合には、電力制限回路が正常に機能しているか否かを判定する異常検出回路を新たに設ける必要がある。そのため、シフト切換機構の構成が複雑化し、コストが上昇するという問題がある。

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、シフト切換機構の構成の複雑化およびコストの上昇を抑制しつつ、アクチュエータに供給される電力の異常状態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電気信号に基づいてアクチュエータの回転力により、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。変速機は、複数のシフトポジションを有する。シフト切換機構には、アクチュエータの予め定められた方向の回転を規制する規制部材が設けられる。この制御装置は、電気信号に基づいて、アクチュエータに供給される電力を制御するための制御手段と、アクチュエータの回転量を検知するための検知手段と、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ための設定手段と、シフトポジションの位置を設定する際に、アクチュエータに供給される電力を制限するための制限手段と、シフトポジションの位置を設定する際に、検知された回転量に基づいて、制限手段が異常状態であるか否かを判断するための判断手段とを含む。

第１の発明によると、判断手段は、シフトポジションの位置を設定する際に、検知された、アクチュエータの回転量に基づいて、制限手段（たとえば、電流制限回路）が異常状態であるか否かを判断する。たとえば、アクチュエータに供給される電力が制限手段により制限されていないと、アクチュエータにおいて発現するトルクは、シフトポジションの位置を設定する際に発現される正常時のトルクよりも大きくなる場合がある。そのため、アクチュエータの回転が規制部材により規制されてから、規制部材の変形時の弾性による反力と釣り合うまでさらに作動するときの回転量の時間変化率は、正常時よりも大きくなる。すなわち、規制部材の変形時における、回転量の時間変化率に基づいて、制限手段が異常状態であるか否かを判断することができる。そのため、制限手段が正常に機能しているか否かを検出する回路を新たに設ける必要がない。したがって、シフト切換機構の構成の複雑化およびコストの上昇を抑制しつつ、アクチュエータに供給される電力の異常状態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、判断手段は、検知された回転量の時間変化率に変化が生じた後に検知された回転量が設定値以上であると、制限手段が異常状態であることを判断するための手段とを含む。

第２の発明によると、アクチュエータに供給される電力が制限手段（たとえば、電流制限回路）により制限されていないと、アクチュエータにおいて発現するトルクは、シフトポジションの位置を設定する際に発現される正常時のトルクよりも大きくなる場合がある。そのため、アクチュエータの回転が規制部材により規制されてから、規制部材の変形時の弾性による反力と釣り合うまでさらに作動するときの回転量の時間変化率は、正常時よりも大きくなる。さらに、アクチュエータのトルクに基づく力と規制部材の変形時の弾性による反力とが釣り合う位置は、アクチュエータの回転が規制部材により規制されてからの回転量が正常時よりも大きくなる位置である。そのため、回転量の時間変化率に変化が生じた後に検知された回転量が設定値以上であると、制限手段が異常状態であることを判断することができる。

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の発明の構成に加えて、判断手段は、検知された回転量の時間変化率に変化が生じた後に検知された回転量の時間変化率が設定値以上になると、制限手段が異常状態であることを判断するための手段とを含む。

第３の発明によると、アクチュエータに供給される電力が制限手段（たとえば、電流制限回路）により制限されていないと、アクチュエータにおいて発現するトルクは、シフトポジションの位置を設定する際に発現される正常時のトルクよりも大きくなる場合がある。そのため、アクチュエータの回転が規制部材により規制されて、さらに、規制部材の変形時の弾性による反力と釣り合うまでさらに作動するときの回転量の時間変化率は、正常時よりも大きくなる。すなわち、規制部材の変形時における、回転量の時間変化率に基づいて、制限手段が異常状態であるか否かを判断することができる。

第４の発明に係るシフト切換機構の制御装置は、第３の発明の構成に加えて、アクチュエータに印加される電圧を検知するための電圧検知手段と、検知された電圧に基づいて、設定値を変更するための手段とをさらに含む。

第４の発明によると、アクチュエータにおいて発現するトルクは、印加される電圧が高いほど増大する。したがって、検知された電圧に基づいて、設定値を変更することにより、精度よく異常状態を検出することができる。

第５の発明に係るシフト切換機構の制御装置は、第３の発明の構成に加えて、アクチュエータの温度に関連した物理量を検知するための温度検知手段と、検知された物理量に基づいて、設定値を変更するための手段とをさらに含む。

第５の発明によると、アクチュエータが回転電機により構成される場合においては、コイル部分が低温であるほど、コイル抵抗が小さくなるため、アクチュエータにおいて発現するトルクは増大する。したがって、アクチュエータの温度に関連した物理量（たとえば、アクチュエータの温度、変速機の作動油の温度あるいは外気温）に基づいて、設定値を変更することにより、精度よく異常状態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り返さない。

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、バッテリ電圧センサ７０と、温度センサ８０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ＥＦＩ−ＥＣＵ３０に伝達される。たとえば、車両電源スイッチ２８がオンされることにより、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知する。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ドライブ（Ｄ）ポジション、リバース（Ｒ）ポジション、ニュートラル（Ｎ）ポジション、ブレーキ（Ｂ）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。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、無段変速機構から構成されているが、有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。

バッテリ電圧センサ７０は、アクチュエータ４２に電力を供給する補機バッテリの電圧を検知する。バッテリ電圧センサ７０は、検知された電圧を示す信号をＥＦＩ−ＥＣＵ３０に送信する。なお、バッテリ電圧センサ７０は、検知された電圧を示す信号をＳＢＷ−ＥＣＵ４０に送信するようにしてもよい。また、バッテリ電圧センサ７０は、補機バッテリからアクチュエータ４２に供給される電圧を検知するようにしてもよい。

温度センサ８０は、変速機（図示せず）の作動油の温度を検知する。温度センサ８０は、検知された温度を示す温度検知信号を、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０に送信する。なお、温度センサ８０は、検知された温度を示す信号を、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０に送信するようにしてもよい。また、温度センサ８０は、アクチュエータ４２の温度に関連した物理量を検知できればよく、たとえば、温度センサ８０は、外気温を検知するようにしてもよいし、アクチュエータ４２の温度を直接検知するようにしてもよい。

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ポジションを意味し、非Ｐポジションにおける、Ｒ、Ｎ、Ｄの各ポジションを含まないとして説明するが、Ｒ、Ｎ、Ｄの各ポジションを含むようにしてもよい。すなわち、本実施の形態においては、Ｐポジションと非Ｐポジションとの２ポジションの構成について説明するが、Ｐポジションと、Ｒ、Ｎ、Ｄの各ポジションを含む非Ｐポジションとの４ポジションの構成にしてもよい。

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、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。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。

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２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。

ディテントプレート１００のそれぞれの谷において、山１２２から離れた側に位置する面を壁と呼ぶ。すなわち壁は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０による以下に示す制御を行なわない状態でディテントスプリング１１０のころ１１２が山１２２を乗り越えて谷に落ちるときに、ころ１１２とぶつかる位置に存在する。Ｐポジション位置１２４における壁を「Ｐ壁」と呼び、非Ｐポジション位置１２０における壁を「非Ｐ壁」と呼ぶ。

ころ１１２がＰポジション位置１２４から非Ｐポジション位置１２０に移動する場合、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、非Ｐ壁２１０がころ１１２に衝突しないように、あるいは衝突しても衝撃力が緩和されるようにアクチュエータ４２を制御する。具体的には、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、非Ｐ壁２１０がころ１１２に衝突する手前の位置でアクチュエータ４２の回転を停止する。この位置を「非Ｐ目標回転位置」と呼ぶ。

また、ころ１１２が非Ｐポジション位置１２０からＰポジション位置１２４に移動する場合、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、Ｐ壁２００がころ１１２に衝突しないように、あるいは衝突しても衝撃力が緩和されるようにアクチュエータ４２を制御する。具体的には、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、Ｐ壁２００がころ１１２に衝突する手前の位置でアクチュエータ４２の回転を停止する。この位置を「Ｐ目標回転位置」と呼ぶ。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０によるアクチュエータ４２の制御により、シフトポジション切換時において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大幅に低減することができる。負荷を低減することによりシフト切換機構の構成部品の軽量化、低コスト化を図ることもできる。なお、本実施の形態においては、後述する制御が行なわれることにより、さらなるシフト切換機構の構成部品の低コスト化を図ることができる。

アクチュエータ４２は、マニュアルシャフト１０２に設けられたディテントプレート１００を回転する。ディテントプレート１００に形成されたＰ壁２００および非Ｐ壁２１０によりそれぞれ予め定められた方向の回転が規制される。

現在のシフトポジションは、Ｐ壁位置または非Ｐ壁位置から予め定められた回転量の範囲内にある場合に決定される。

具体的には、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壁位置から予め定められた位置までの第１の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壁位置から予め定められた位置までの第２の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。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、Ｐ壁位置（あるいは非Ｐ壁位置）におけるカウンタ値と、アクチュエータ４２の回転中にエンコーダ４６により検知されるカウンタ値との差分の絶対値を算出することによりアクチュエータ４２の回転量を検出する。

また、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、アクチュエータ４２の回転位置が第１の範囲にも第２の範囲にもないときには、シフトポジションが不定またはシフトが切換中であることを判定する。

Ｐ目標回転位置は、非ＰポジションからＰポジションへの切換時に、Ｐ壁２００がディテントスプリング１１０のころ１１２に衝突しない位置であり、Ｐ壁位置から所定のマージンをもって定められる。マージンは、経時変化などによりガタを考慮して余裕を持って設定される。これによりある程度の使用回数であれば経時変化を吸収することができ、シフトポジション切換時におけるＰ壁２００ところ１１２との衝突を回避できる。

非Ｐ目標回転位置は、Ｐポジションから非Ｐポジションへの切換時に、非Ｐ壁２１０がディテントスプリング１１０のころ１１２に衝突しない位置であり、非Ｐ壁位置から所定のマージンを持って定められる。マージンは経時変化などによるガタを考慮して余裕を持って設定され、ある程度の使用回数であれば経時変化を吸収することができ、シフトポジション切換時における非Ｐ壁２１０ところ１１２との衝突を回避することができる。なお、非Ｐ壁位置からのマージンとＰ壁位置からのマージンとは同一である必要はなく、ディテントプレート１００の形状などに依存して異なってもよい。

以上、Ｐ壁位置および非Ｐ壁位置が検出されていることを前提にアクチュエータ４２の制御方法を示した。Ｐ壁位置または非Ｐ壁位置は、Ｐポジション位置１２４または非Ｐポジション位置１２０におけるシフトポジション判定範囲および目標回転位置を定めるための基準位置となる。以下では、相対的な位置情報を検出するエンコーダ４６を用いて、アクチュエータ４２の位置制御を行なう方法、具体的には基準位置となる壁位置を検出する方法を示す。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、アクチュエータ４２を回転させる制御手段、およびアクチュエータ４２のＰ壁位置、すなわち基準位置を設定する設定手段として機能する。Ｐ壁位置検出制御では、まず、アクチュエータ４２によりディテントプレート１００を時計回り方向、すなわちＰ壁２００がディテントスプリング１１０のころ１１２に向かう方向に回転させ、ころ１１２とＰ壁２００とを接触させる。Ｐ壁２００は、Ｐポジション位置において、アクチュエータ４２の時計回り方向の回転を規制する規制部材として機能する。なおＰ壁２００は、ディテントスプリング１１０およびころ１１２と協同して規制部材を構成するようにしてもよい。

すなわち、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。

図３に示す、矢印Ｆ１は、アクチュエータ４２による回転力、矢印Ｆ２は、ディテントスプリング１１０によるばね力、矢印Ｆ３は、ロッド１０４による押し戻し力を示す。点線で示すディテントプレート１００’は、Ｐ壁２００ところ１１２とが接触した位置を示す。したがって、ディテントプレート１００’の位置を検出することがＰ壁２００の位置を検出することに相当する。

ディテントプレート１００は、Ｐ壁２００ところ１１２との接触後も、点線で示す位置から、アクチュエータ４２の回転力Ｆ１により時計回り方向に、ディテントスプリング１１０のばね力に抗して回転される。これによりディテントスプリング１１０に撓みが生じて、ばね力Ｆ２が増加し、またロッド１０４による押し戻し力Ｆ３も増加する。回転力Ｆ１が、ばね力Ｆ２および押し戻し力Ｆ３と釣り合ったところでディテントプレート１００の回転が停止する。

ディテントプレート１００の回転停止は、エンコーダ４６により取得される計数値の状態に基づいて判定される。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６の計数値の最小値または最大値が所定時間変化しない場合に、ディテントプレート１００およびアクチュエータ４２の回転停止を判定する。計数値の最小値または最大値のいずれかを監視するかは、エンコーダ４６に応じて設定されればよく、いずれにしても最小値または最大値が所定時間変化しないことは、ディテントプレート１００が動かなくなった状態を示す。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、回転停止時のディテントプレート１００の位置を暫定的なＰ壁位置（以下、「暫定Ｐ壁位置」と呼ぶ）として検出し、またディテントスプリング１１０の撓み量または撓み角を算出する。撓み量または撓み角の算出は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０に予め保持されている、アクチュエータ４２への印加電圧に対応する撓み量または撓み角の関係を示すマップを用いて行なわれる。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、マップから暫定Ｐ壁位置検出時のアクチュエータ４２への印加電圧に対応する撓み量ないし撓み角を算出する。なお、アクチュエータ４２の印加電圧の代わりに、バッテリ電圧を用いたマップであってもよい。バッテリ電圧はＥＦＩ−ＥＣＵ３０を通じてＳＢＷ−ＥＣＵ４０により監視されており、容易に検出することができる。なお、この場合は、バッテリからアクチュエータ４２までのワイヤハーネスなどによる電圧降下分を考慮してマップが作成されることになる。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、このマップを用いて、算出した撓み量または撓み角から、暫定Ｐ壁位置をマップ補正し、マップ補正した位置をＰ壁位置として確定する。Ｐ壁位置を確定することによりＰ目標回転位置を設定することができる。なお、印加電圧に対する撓み量または撓み角の関係を示すマップの代わりに、アクチュエータ４２の出力トルクに対応する撓み量または撓み角の関係を示すマップであってもよいし、マップを用いて算出する代わりに、撓み量または撓み角を検出するセンサを設け、それにより検出するようにしてもよい。

また、非Ｐ壁位置の設定についてもＰ壁位置の設定方法と同様である。そのため、詳細な説明は繰り返さない。

以上のように説明したとおり、シフト制御システム１０は、アクチュエータ４２を回転させて、ディテントプレート１００の壁と、ディテントスプリング１１０のころ１１２とを接触させる。そして、その接触位置を検出することにより、シフトポジションの基準位置に対応するディテントプレート１００の壁位置を検出する。この壁位置を基準位置として設定することにより、相対位置情報しか検出できないエンコーダ４６を用いても、アクチュエータ４２の回転を適切に制御することができる。すなわち、ニュートラルスタートスイッチ等を用いずにシフトポジションの切り換えを適切に実行することができる。

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、シフト切換機構４８の応答性の向上等を目的として、出力特性の高いアクチュエータが選択されると、シフト切換機構４８の構成部品に係る負荷による変形等の弊害が生じる場合がある。

たとえば、上述した壁当て制御中に、アクチュエータから高い出力トルクがディテントスプリング１１０に加えられると、ディテントスプリング１１０が大きく変形したり、耐久性が悪化する可能性がある。

そこで、図４（Ａ）の実線に示すように、アクチュエータ４２に供給される電流を予め定められた範囲（Ｉ（１）からＩ（２）までの範囲）内に収まるように電流制限回路を用いて、電流をカットすることが考えられる。本実施の形態において、電流制限回路は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０の内部にハードウェアとして設けられるものとして説明するが、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０の外部に設けられるようにしてもよい。

電流制限回路により、アクチュエータ４２に供給される電流は、予め定められた電流Ｉ（１）を上回ると、電流が減少し（電流カット）、予め定められた電流Ｉ（２）を下回ると、電流が増加して（電流オン）、電流の大きさを制限する。そのため、図４（Ｂ）の実線に示すように、アクチュエータトルクを、正常値を示すＴａ（１）に維持することができる。

なお、電流制限回路は、アクチュエータ４２に供給される電流を予め定められた範囲内に収まるように制限することに限定されるものではなく、たとえば、電流制限回路は、予め定められた値以上の電流がアクチュエータ４２に一定的に流れるように電流の大きさを制限する回路であってもよい。

しかしながら、電流制限回路に何らかの異常が発生して、電流カットが実施できない場合、図４（Ａ）の破線に示すように、アクチュエータ４２には、Ｉ（１）よりも大きいＩ（３）の電流がアクチュエータ４２に流れる。そのため、図４（Ｂ）の破線に示すように、アクチュエータトルクは正常値を示すＴａ（１）よりも大きいＴａ（３）に維持されることとなる。そのため、ディテントスプリング１１０が塑性変形したり、耐久性が悪化したりする可能性がある。

これに対して、電流制限回路が正常であるか否かを判定する異常判定回路を設けることが考えられるが、電流制限回路に加えて、異常判定回路を設けるようにすると、シフト切換機構の構成が複雑化し、コストが上昇する場合がある。

そこで、本発明は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０が、シフトポジションの位置を設定する際に、エンコーダ４６により検知されたアクチュエータ４２の回転量に基づいて、電流制限回路が異常状態であるか否かを判断する点に特徴を有する。

図５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、通信部７００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を受信して、演算処理部４００に送信する。

通信部７００は、通信回線（図示せず）を用いてＥＦＩ−ＥＣＵ３０に接続される。通信部７００は、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０からバッテリ電圧検知信号と温度検知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、壁当て制御部４０２と、速度変化判定部４０４と、異常判定部４０６と、表示制御部４０８とを含む。

壁当て制御部４０２は、車両の状態が予め定められた条件が成立すると、上述したようなＰ壁位置および非Ｐ壁位置を設定する壁当て制御を実施する。「予め定められた条件」とは、たとえば、予め定められた回数以上、Ｐポジションと非Ｐポジションとが切り換えられたという条件であってもよいし、予め定められたトリップ数毎という条件であってもよいし、車両電源スイッチ２８がオンされる毎という条件であってもよく、特に限定されるものではない。なお、「１トリップ」は、車両電源スイッチ２８がオンされてからオフされるまでをいう。

なお、切り換え回数あるいはトリップ数は、切り換えられる毎あるいは車両電源スイッチ２８がオンされる毎に、演算処理部４００がカウントして記憶部６００に記憶しておくようにすればよい。なお、壁当て制御部４０２は、たとえば、壁当て制御中であることを判定すると、壁当て判定フラグをオンするようにしてもよい。

速度変化判定部４０４は、壁当て制御が実施されているときに、エンコーダ４６により検知される計数信号に基づいて、アクチュエータ４２の回転量の時間変化率が変化するか否かを判断する。

たとえば、速度変化判定部４０４は、エンコーダ４６により検知されるカウンタ値に基づいてアクチュエータ４２の回転量の時間変化率が変化するか否かを判断する。速度変化判定部４０４は、前回の計算サイクルにおいて算出されたカウンタ値の時間変化率と今回の計算サイクルにおいて算出されたカウンタ値の時間変化率との差の絶対値が予め定められた値以上であると、アクチュエータ４２の回転量の時間変化率が変化したことを判定する。ここで、アクチュエータ４２の回転量の時間変化率は、カウンタ値の時間変化率の絶対値に対応するものである。

なお、カウンタ値の時間変化率は、１回の計算サイクル間の時間変化率を算出するようにしてもよいし、予め定められた期間に遡って時間変化率を算出するようにしてもよい。

なお、速度変化判定部４０４は、たとえば、壁当て判定フラグがオンであることを条件として、カウンタ値の時間変化率が変化するか否かを判断するようにしてもよい。また、速度変化判定部４０４は、たとえば、アクチュエータ４２の回転量の時間変化率が変化したことを判定すると、速度変化判定フラグをオンするようにしてもよい。

異常判定部４０６は、算出されたアクチュエータ４２の回転量の時間変化率と、バッテリ電圧Ｖおよび変速機の作動油の温度ＴＨに対応した設定値に基づいて、電流制限回路が正常状態であるか否かを判定する。異常判定部４０６は、たとえば、算出されたアクチュエータ４２の回転量の時間変化率（カウンタ値の時間変化率の絶対値）が、バッテリ電圧Ｖと変速機の作動油の温度ＴＨとの関数ΔＣＮＴ（Ｖ，ＴＨ）により算出される設定値よりも小さいか否かを判定する。

図６に、縦軸をアクチュエータトルクとし、横軸を変速機の作動油の温度としたときの、温度とアクチュエータトルクとの関係を示す。図６に示すように、たとえば、変速機の作動油の温度以外は同じ条件でアクチュエータ４２を作動させた場合においては、変速機の作動油の温度が高くなるほど、アクチュエータ４２において発現するトルクは低くなり、変速機の作動油の温度が低くなるほど、アクチュエータ４２において発現するトルクは高くなる比例関係となる。これは、変速機の作動油の温度が低くなるほど、アクチュエータ４２の温度は低くなる。そのため、アクチュエータ４２のコイル抵抗が低下するためである。

また、図７に、縦軸をアクチュエータトルクとし、横軸をバッテリ電圧としたときの、電圧とアクチュエータトルクとの関係を示す。図７の実線に示すように、たとえば、バッテリ電圧以外は同じ条件でアクチュエータ４２を作動させた場合においては、バッテリ電圧が高くなるほど、アクチュエータ４２において発現するトルクは高くなり、バッテリ電圧が低くなるほど、アクチュエータ４２において発現するトルクは低くなる比例関係となる。なお、図７の破線に示すように、変速機の作動油が低温になるほど、アクチュエータ４２において発現するトルクは、同じバッテリ電圧であっても高くなり、変速機の作動油が高温になるほど、アクチュエータ４２において発現するトルクは、同じバッテリ電圧であっても低くなる傾向にある。

関数ΔＣＮＴ（Ｖ，ＴＨ）は、図６および図７に示すような、温度とアクチュエータトルクとの関係およびバッテリ電圧とアクチュエータトルクとの関係に基づいて設定されるものである。なお、関数ΔＣＮＴ（Ｖ，ＴＨ）に代えて、マップ、数式あるいは表から設定値を算出するようにしてもよい。

異常判定部４０６は、算出されたアクチュエータ４２の回転量の時間変化率が設定値よりも小さいと、電流制限回路は正常状態であることを判定する。異常判定部４０６は、算出されたアクチュエータ４２の回転量の時間変化率が設定値以上であると、電流制限回路は異常状態であることを判定する。

なお、異常判定部４０６は、たとえば、電流制限回路が異常状態であることを判定すると、異常判定フラグをオンするようにしてもよい。

表示制御部４０８は、電流制限回路が異常状態であることが判定されると、警告ランプが点灯するように、点灯制御信号を生成して、出力Ｉ／Ｆ５００を経由してインジケータ２２に送信する。なお、表示制御４０８は、異常判定フラグがオンであることを条件として、警告ランプが点灯するように、点灯制御信号を生成してもよい。

なお、本実施の形態において、壁当て制御部４０２、速度変化判定部４０４、異常判定部４０６および表示制御部４０８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８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、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、壁当て制御中であるか否かを判断する。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、たとえば、壁当て判定フラグがオンであると、壁当て制御中であることを判断するようにしてもよい。壁当て制御中であると（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、カウンタ値の時間変化率が変化したか否かを判断する。具体的には、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、カウンタ値の時間変化率が変化したか否かを判断する。カウンタ値の時間変化率に速度変化があると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０４にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０を通じて受信するバッテリ電圧検知信号に基づいて、バッテリ電圧Ｖを検出する。

Ｓ１０６にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０を通じて受信する温度検知信号に基づいて、変速機内の作動油の温度ＴＨを検出する。

Ｓ１０８にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、カウンタ値の時間変化率の絶対値が、バッテリ電圧Ｖおよび温度ＴＨに基づいて算出される値ΔＣＮＴ（Ｖ、ＴＨ）よりも小さいか否かを判断する。カウンタ値の時間変化率の絶対値がΔＣＮＴ（Ｖ、ＴＨ）よりも小さいと（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。

Ｓ１１０にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、異常警告表示処理を実行する。具体的には、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、インジケータ２２において警告ランプが点灯するように制御する。

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９を参照しつつ説明する。

時間Ｔ’（０）において、壁当て制御が開始されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、カウンタ値の時間変化率に変化があるか否かが判断される（Ｓ１０２）。

時間Ｔ’（１）において、ころ１１２がＰポジション位置１２４あるいは非Ｐポジション位置１２０における壁に接触すると、ディテントスプリング１１０が撓み始める。このとき、ディテントスプリング１１０が撓むことによる反力がアクチュエータ４２に加わるため、カウンタ値の時間変化率に変化が生じる（Ｓ１０２にてＹＥＳ）。

たとえば、図９の実線に示すように、時間Ｔ’（１）から時間Ｔ’（２）までにおけるＣ（１）からＣ（２）までのカウンタ値の時間変化率の絶対値が、検出されたバッテリ電圧Ｖ（Ｓ１０４）と検出された変速機内の作動油の温度（Ｓ１０６）と関数ΔＣＮＴ（Ｖ、ＴＨ）とから算出された値よりも小さいと（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、電流制限回路は正常状態であることが判断される。

一方、図９の破線に示すように、時間Ｔ’（１）から時間Ｔ’（３）までにおいて、ＣＣ（１）からＣ（３）までのカウンタ値の時間変化率の絶対値が、検出されたバッテリ電圧Ｖ（Ｓ１０４）と検出された変速機内の作動油の温度（Ｓ１０６）と関数ΔＣＮＴ（Ｖ、ＴＨ）よりも大きいと（Ｓ１０８にてＮＯ）、電流制限回路が異常状態であることが判断されて、インジケータ２２の警告ランプが点灯する（Ｓ１１０）。

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、シフトポジションの位置を設定する際に、アクチュエータの回転量の時間変化率に基づいて、電流制限回路が異常状態であるか否かを判断することができる。そのため、電流制限回路が正常に機能しているか否かを検出する回路を新たに設ける必要がない。したがって、シフト切換機構の構成の複雑化およびコストの上昇を抑制しつつ、アクチュエータに供給される電力の異常状態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。

また、本実施の形態においては、ディテントスプリングが撓み始めた後の、すなわち、カウンタ値の時間変化率に変化が生じた後の時間変化率に基づいて電流制限回路が異常状態であるか否かを判断するようにしたが、カウンタ値の時間変化率に変化が生じた後の、アクチュエータの回転量（カウンタ値）に基づいて電流制限回路が異常状態であるか否かを判断するようにしてもよい。たとえば、ディテントスプリングからの反力とアクチュエータトルクに基づく力とが釣り合う位置、すなわち、壁当て制御中にカウンタ値の時間変化率が略ゼロになった時点におけるカウンタ値が設定値以上（ディテントプレートが壁当て側に回転するときにカウンタ値が正方向に増加する場合）であると、電流制限回路が異常状態であることを判断するようにしてもよい。

図９の実線に示すように、時間Ｔ’（２）において、カウンタ値の時間変化率が略ゼロとなる。このとき、ディテントスプリング１１０の撓みが終了する。すなわち、アクチュエータの回転力と、ディテントスプリング１１０が撓むことにより反力と、パーキングロックポールが戻ろうとする力との合力が略ゼロとなる。このとき、カウンタ値Ｃ（２）が設定値よりも小さいと、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、電流制限回路が正常状態であることを判断する。

そして、図９の破線に示すように、時間Ｔ’（３）において、カウンタ値の時間変化率が略ゼロとなる時点でカウンタ値Ｃ（３）が設定値以上であると、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、電流制限回路が異常状態であることを判断する。

なお、設定値は、バッテリ電圧および／または変速機の作動油の温度に応じて変更するようにしてもよい。また、ディテントプレートが壁当て側に回転するときにカウンタ値が負方向に増加する場合、壁当て制御中にカウンタ値の時間変化率が略ゼロになった時点におけるカウンタ値が設定値以下であると、電流制限回路が異常状態であることを判断することができる。

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制御システム１０の構成を示す図である。 図１のシフト切換機構の構成を示す図である。 Ｐ壁当て時のディテントスプリングの変化を示す図である。 アクチュエータに流れる電流およびアクチュエータにおいて発現するトルクの変化を示すタイミングチャートである。 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の機能ブロック図である。 アクチュエータトルクと変速機の作動油の温度との関係を示す図である。 アクチュエータトルクとバッテリ電圧との関係を示す図である。 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。 エンコーダにより検出されるカウント値の変化を示すタイミングチャートである。

符号の説明

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、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 バッテリ電圧センサ、８０ 温度センサ、１００ ディテントプレート、１０２ シャフト、１０４ 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、２００ Ｐ壁、２１０ 非Ｐ壁、３００ 入力Ｉ／Ｆ、４００ 演算処理部、４０２ 壁当て制御部、４０４ 速度変化判定部、４０６ 異常判定部、４０８ 表示制御部、５００ 出力Ｉ／Ｆ、６００ 記憶部。

Claims (5)

1. 操作部材の状態に対応した電気信号に基づいてアクチュエータの回転力により、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、前記変速機は、複数のシフトポジションを有し、前記シフト切換機構には、前記アクチュエータの予め定められた方向の回転を規制する規制部材が設けられ、
   前記電気信号に基づいて、前記アクチュエータに供給される電力を制御するための制御手段と、
   前記アクチュエータの回転量を検知するための検知手段と、
   前記規制部材により規制された前記アクチュエータの回転位置に基づいて、前記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ための設定手段と、
   前記シフトポジションの位置を設定する際に、前記アクチュエータに供給される電力を制限するための制限手段と、
   前記シフトポジションの位置を設定する際に、前記検知された回転量に基づいて、前記制限手段が異常状態であるか否かを判断するための判断手段とを含む、シフト切換機構の制御装置。
2. 前記判断手段は、前記検知された回転量の時間変化率に変化が生じた後に検知された回転量が設定値以上であると、前記制限手段が異常状態であることを判断するための手段とを含む、請求項１に記載のシフト切換機構の制御装置。
3. 前記判断手段は、前記検知された回転量の時間変化率に変化が生じた後に検知された回転量の時間変化率が設定値以上になると、前記制限手段が異常状態であることを判断するための手段とを含む、請求項１に記載のシフト切換機構の制御装置。
4. 前記制御装置は、
   前記アクチュエータに印加される電圧を検知するための電圧検知手段と、
   前記検知された電圧に基づいて、前記設定値を変更するための手段とをさらに含む、請求項３に記載のシフト切換機構の制御装置。
5. 前記制御装置は、
   前記アクチュエータの温度に関連した物理量を検知するための温度検知手段と、
   前記検知された物理量に基づいて、前記設定値を変更するための手段とをさらに含む、請求項３に記載のシフト切換機構の制御装置。

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