JP4980595B2 - シフトレンジ切替装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機に搭載されるシフトレンジ切替機構を、電動アクチュエータによって切り替え可能なシフトレンジ切替装置に関する。

（機械的なリンク機構のシフトレンジ切替装置）
自動変速機が搭載された車両で、機械的なリンク機構を介して自動変速機のシフトレンジ切替機構を駆動して実シフトレンジを切り替えるように構成された従来のシフトレンジ切替装置では、実シフトレンジ（自動変速機において実際に設定されているシフトレンジ位置）の検出を機械的な接点構造を持つ検出手段（以下、メカ接点スイッチと称す）で成されている。このような従来のシフトレンジ切替装置では、実シフトレンジが走行レンジ（ＤレンジまたはＲレンジ）にある場合、エンジンの出力が自動変速機を介して車輪（駆動輪）に伝達される。
従って、エンジンの始動時に、運転者の意思に反して車両が走行（最悪の場合は急発進）することがないように、実シフトレンジが非走行レンジ（ＰレンジまたはＮレンジ）の状態にある時のみに、エンジンの始動が可能となるようにするべきである。

上述したメカ接点スイッチは、Ｐ／Ｒ／Ｎ／Ｄの各シフトレンジ位置を検出する手段として、「実シフトレンジがＰレンジ＝Ｐレンジの接点が導通状態」、「実シフトレンジがＲレンジ＝Ｒレンジの接点が導通状態」、「実シフトレンジがＮレンジ＝Ｎレンジの接点が導通状態」、「実シフトレンジがＤレンジ＝Ｄレンジの接点が導通状態」となるように構成されている。
一方、エンジンのスタータに電力を供給する通電回路には、リレーが設けられ、メカ接点スイッチのＰレンジとＮレンジの接点が導通状態の時にのみ、リレーのコイルが通電されるように構成されている。
従って、メカ接点スイッチに不良（例えば、コネクタの接触不良、ハーネスの断線等）が生じている場合はスタータを作動させることができず、当然、実シフトレンジがＰレンジまたはＮレンジに設定されている時以外は、スタータを作動させることができない。
このように、機械的なリンク機構を介して実シフトレンジを切り替えるように構成された従来のシフトレンジ切替装置では、エンジンの始動時に運転者の意思に反して車両が走行することがないように充分な配慮が成されている。

（電動式のシフトレンジ切替装置）
自動変速機のシフトレンジ切替機構を、電動アクチュエータの出力を利用して切り替える電動式のシフトレンジ切替装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この電動式のシフトレンジ切替装置は、乗員がシフトレンジの切り替えを行うシフトレンジ設定手段（メカ式シフトレバーで設定されるスイッチ、シフトレンジ設定ボタン、ジョイスティック等）と、シフトレンジ切替機構との間に機械的な連結がないため、シフトレンジ設定手段およびシフトレンジ切替機構の車両搭載性の自由度が高まる利点がある。 また、シフトレンジ設定手段とシフトレンジ切替機構に機械的な連結がないため、シフトレンジ切替機構の構造にとらわれる必要がなく、シフトレンジ設定手段を自由に設計することができ、人間工学の観点から、より操作しやすいシフトレンジ設定手段を設計することが可能になる。あるいは、ユーザが、その時々の状況に応じて任意にシフトレンジ設定手段を交換するといったことも可能になる。

シフトレンジ設定手段とシフトレンジ切替機構に機械的な連結があると、機械的な連結が破損しない限り、シフトレンジ設定手段で設定された設定シフトレンジと、シフトレンジ切替機構の実シフトレンジとが確実に一致する。
しかし、電動式のシフトレンジ切替装置の場合、シフトレンジ設定手段とシフトレンジ切替機構に機械的な連結がなく、電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構とが対応していることが前提となっているため、電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構とが対応していないと、設定シフトレンジ（あるいは認識シフトレンジ）と実シフトレンジが対応しなくなる不具合が発生する。

設定シフトレンジ（あるいは認識シフトレンジ）と実シフトレンジとが一致しない場合は、運転者は車両が発進しないと認識しているにも関わらず、エンジンの始動時に車両が発進する可能性がある。このため、エンジンの始動時に意図せず車両が発進するのを確実に防ぐ目的で、電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構を確実に対応させる必要がある。

具体的な不具合の一例を説明する。
特許文献１には、エンジンを停止する際に、停止時の実シフトレンジ（前回シフトレンジ）を不揮発性のメモリ等に記憶しておき、エンジンの運転を開始する際に、停止時に記憶した「前回シフトレンジ」を現在の「実シフトレンジ」として認識する技術が開示されている。
しかし、特許文献１に示すシフトレンジ切替装置では、整備等で電動アクチュエータを一旦脱着し、脱着の間に実シフトレンジの変更が成されていると電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構が対応しなくなり、電動機制御手段の認識する認識シフトレンジと、実シフトレンジとが異なる結果になってしまう。
特開２００２−３２３１２７号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構とを確実に対応させ、上記の不具合を解決可能なシフトレンジ切替装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用するシフトレンジ切替装置は、シフトレンジ切替機構の実シフトレンジが特定シフトレンジに設定されている場合にのみ、自動変速機に対して電動アクチュエータの嵌合を可能にする組付規制機構を備える。
これにより、電動アクチュエータの脱着の間に、シフトレンジ切替機構において実シフトレンジが変更されると、電動アクチュエータを自動変速機に組付けることができなくなる。
このため、電動アクチュエータの脱着の間に、シフトレンジ切替機構の実シフトレンジが変更されることにより生じる「電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構が対応しなくなる不具合」を回避することができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用するシフトレンジ切替装置における組付規制機構は、コントロールロッドおよび出力軸の軸心に対し、変速機側ハウジング、電動側ハウジング、コントロールロッド、出力軸の四者が特定の角度関係の時のみ、自動変速機に対して電動アクチュエータの嵌合を可能とするものである。
これによって、電動アクチュエータの脱着の際に、電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構とを確実に対応させることができ、設定シフトレンジ（あるいは認識シフトレンジ）と実シフトレンジとを、確実に対応させることができる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用するシフトレンジ切替装置における組付規制機構は、変速機側ハウジングと電動側ハウジングを、予め設定された所定の位置のみで結合可能とする第１規制手段と、コントロールロッドと出力軸を、欠歯欠溝構造によるスプライン嵌合とすることで、コントロールロッドと出力軸を予め設定された特定角度のみで結合可能とする第２規制手段と、欠溝が設けられるハウジングに設けられ、欠歯の挿入位置を規制する第３規制手段とを備える。
これによって、軸心に対し、変速機側ハウジング、電動側ハウジング、コントロールロッド、出力軸の四者が特定の角度関係の時のみ、自動変速機に対して電動アクチュエータの嵌合が可能になる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用するシフトレンジ切替装置は、電動アクチュエータに搭載される電動モータを制御することで、出力軸の回転角度を制御し、コントロールロッドの回転角度を制御することで、実シフトレンジの設定を行う電動機制御手段を備える。そして、この電動機制御手段は、当該電動機制御手段の通電をオフする際に、オフ時のシフトレンジ位置をメモリに記憶させ、電動機制御手段の通電がオンした際に、メモリに記憶していたシフトレンジ位置を読み出し、通電がオンした際のシフトレンジ位置の認識を行うシフトレンジ起動認識手段を備える。
一方、上述したように、組付規制機構によって電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構とを確実に対応させることができるため、電動アクチュエータの脱着後において、電動機制御手段の認識する認識シフトレンジと、実シフトレンジとを、確実に対応させることができる。

最良の形態１のシフトレンジ切替装置は、コントロールロッドの回転角度に応じた実シフトレンジの設定を行うシフトレンジ切替機構を備えた自動変速機と、コントロールロッドに嵌合する出力軸を備え、この出力軸を回転駆動することで実シフトレンジの切り替えを行う電動アクチュエータとを具備する。
そして、このシフトレンジ切替装置は、シフトレンジ切替機構の実シフトレンジが特定シフトレンジに設定されている場合にのみ、自動変速機に対して電動アクチュエータの嵌合を可能にする組付規制機構を備える。
これにより、電動アクチュエータを脱着した際に「電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構が対応しなくなる不具合」を回避できる。

この実施例１では、先ずシフトレンジ切替装置の主要な構成を図４〜図６を参照して説明し、その後、実施例１の特徴を図１〜図３を参照して説明する。
（シフトレンジ切替装置の説明）
シフトレンジ切替装置は、電動アクチュエータ１の出力によって自動変速機２（図４参照）に搭載されたシフトレンジ切替機構３（パーキング切替機構４を含む：図６参照）の実シフトレンジの切り替えを行うものである。

電動アクチュエータ１は、シフトレンジ切替機構３を駆動するサーボ機構であり、同期型の電動モータ５と、この電動モータ５の回転出力を減速してシフトレンジ切替機構３を駆動する減速機６と、電動モータ５の回転角度（具体的には、後述するロータ１１のロータ角）を検出するロータ角検出手段７と、減速機６の出力角（実シフトレンジに対応した角度）を検出する出力角検出手段８とを備え、減速機６を介してシフトレンジ切替機構３を駆動する電動モータ５は電動機制御手段９によって回転（回転方向、回転速度、回転量、回転角度）が制御される。
即ち、シフトレンジ切替装置は、電動機制御手段９によって電動モータ５の回転方向、回転速度、回転量、回転角度を制御することで、減速機６を介して駆動されるシフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４を切替制御して、シフトレンジ切替機構３の実シフトレンジの切り替えおよびパーキング（自動変速機２の出力軸のロック）の切り替えを行うものである。

以下では、図５の右側をフロント（あるいは前）、左側をリヤ（あるいは後）としてこの実施例１を説明する。
（電動モータ５の説明）
この実施例１の電動モータ５は、永久磁石を用いないブラシレスのＳＲモータ（スイッチド・リラクタンス・モータ）であり、回転自在に支持されるロータ１１と、このロータ１１の回転中心と同軸上に配置されたステータ１２とで構成される。

ロータ１１は、ロータ軸１３とロータコア１４で構成されるものであり、ロータ軸１３は前端と後端に配置された転がり軸受（フロント転がり軸受１５、リヤ転がり軸受１６）によって回転自在に支持される。
なお、フロント転がり軸受１５は、減速機６の出力軸１７の内周に嵌合固定されたものであり、減速機６の出力軸１７はフロントハウジング１８の内周に配置されたメタルベアリング１９によって回転自在に支持されている。つまり、ロータ軸１３の前端は、フロントハウジング１８に設けられたメタルベアリング１９→出力軸１７→フロント転がり軸受１５を介して回転自在に支持される。
一方、リヤ転がり軸受１６は、ロータ軸１３の後端外周に圧入固定され、リヤハウジング２０によって支持されるものである。
なお、フロントハウジング１８とリヤハウジング２０により、電動アクチュエータ１のハウジング、即ち電動側ハウジングが構成される。

ステータ１２は、固定されたステータコア２１および通電により磁力を発生する複数相の励磁コイル２２から構成される。
ステータコア２１は、薄板を多数積層して形成されたものであり、リヤハウジング２０に固定されている。このステータコア２１には、内側のロータコア１４に向けて３０度毎に突設されたステータティース２３（内向突極）が設けられており、各ステータティース２３のそれぞれには各ステータティース２３毎に磁力を発生させる各相の励磁コイル２２が巻回されている。

ロータコア１４は、薄板を多数積層して形成されたものであり、ロータ軸１３に圧入固定されている。このロータコア１４には、外周のステータコア２１に向けて４５度毎に突設されたロータティース（外向突極）が設けられている。
そして、各相の励磁コイル２２の通電位置および通電方向を順次切り替えることで、ロータティースを磁気吸引するステータティース２３を順次切り替えて、ロータ１１を一方または他方へ回転する構成になっている。

（減速機６の説明）
この実施例１の減速機６は、内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）であり、ロータ軸１３に設けられた偏心部２５を介してロータ軸１３に対して偏心回転可能な状態で取り付けられたサンギヤ２６（インナーギヤ：外歯歯車）と、このサンギヤ２６が内接噛合するリングギヤ２７（アウターギヤ：内歯歯車）と、サンギヤ２６の自転成分のみを出力軸１７に伝達する伝達手段２８とを備える。

偏心部２５は、ロータ軸１３の回転中心に対して偏心回転してサンギヤ２６を揺動回転させる軸であり、偏心部２５の外周に配置されたサンギヤ軸受３１を介してサンギヤ２６を回転自在に支持するものである。
サンギヤ２６は、上述したように、サンギヤ軸受３１を介してロータ軸１３の偏心部２５に対して回転自在に支持されるものであり、偏心部２５の回転によってリングギヤ２７に押しつけられた状態で回転するように構成されている。
リングギヤ２７は、フロントハウジング１８に固定されるものである。

（シフトレンジ切替機構３の説明）
シフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４を、図６を参照して説明する。
シフトレンジ切替機構３は、上述した減速機６の出力軸１７によって駆動されて、自動変速機２の実シフトレンジの切り替えを行うものである。
自動変速機２における各シフトレンジ（例えば、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄレンジ）の切り替えは、油圧コントローラ４１に設けられたマニュアルスプール弁４２を適切な位置にスライド変位させ、自動変速機２の図示しない油圧クラッチへの油圧供給路を切り替え、油圧クラッチの係合状態をコントロールすることによって行われる。

一方、パーキング切替機構４は、シフトレンジ切替機構３に連動し、実シフトレンジがパーキングレンジ（Ｐ）に設定されることで自動変速機２の出力軸を機械的にロックするものである。パーキング切替機構４による自動変速機２の出力軸のロックとアンロックの切り替えは、パークギヤ４３の凹部４３ａとパークポール４４の凸部４４ａの係脱によって行われる。なお、パークギヤ４３は、図示しないドライブシャフトや図示しないディファレンシャルギヤ等を介して自動変速機２の出力軸に連結されたものであり、パークギヤ４３の回転を規制することで自動変速機２の出力軸側（車両の駆動輪側）をロックして、車両のパーキングのロック状態を達成するものである。

減速機６によって駆動されるコントロールロッド４５には、略扇形状を呈したディテントプレート４６が図示しないスプリングピン等を打ち込むことにより固定されている。
ディテントプレート４６は、半径方向の先端（略扇形状の円弧部）に複数の凹部４６ａが設けられており、油圧コントローラ４１に固定されたディテントバネ４７の先端の係合部４７ａが凹部４６ａに嵌まり合うことで、切り替えられたシフトレンジが保持されるようになっている。

ディテントプレート４６には、マニュアルスプール弁４２を駆動するためのピン４８が取り付けられている。
ピン４８は、マニュアルスプール弁４２の端部に設けられた溝４９に係合しており、ディテントプレート４６がコントロールロッド４５によって回動操作されると、ピン４８が円弧駆動されて、ピン４８に係合するマニュアルスプール弁４２が油圧コントローラ４１の内部で直線運動を行う。

コントロールロッド４５を図６中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート４６を介してピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧コントローラ４１の内部に押し込み、油圧コントローラ４１内の油路がＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐレンジの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のシフトレンジがＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐレンジの順に切り替えられる。
逆方向にコントロールロッド４５を回転させると、ピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧コントローラ４１から引き出し、油圧コントローラ４１内の油路がＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄレンジの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のシフトレンジがＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄレンジの順に切り替えられる。

一方、ディテントプレート４６には、パークポール４４を駆動するためのパークロッド５１が取り付けられている。このパークロッド５１の先端には円錐部５２が設けられている。
この円錐部５２は、自動変速機２のハウジングの突出部５３とパークポール４４の間に介在されるものであり、コントロールロッド４５を図６中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると（具体的には、Ｒ→Ｐレンジ）、ディテントプレート４６を介してパークロッド５１が図６中矢印Ｂ方向へ変位して円錐部５２がパークポール４４を押し上げる。すると、パークポール４４が軸４４ｂを中心に図６中矢印Ｃ方向に回転し、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａに係合し、パーキング切替機構４のロック状態が達成される。

逆方向へコントロールロッド４５を回転させると（具体的には、Ｐ→Ｒレンジ）、パークロッド５１が図６中矢印Ｂ方向とは反対方向に引き戻され、パークポール４４を押し上げる力が無くなる。パークポール４４は、図示しないバネにより、図６中矢印Ｃ方向とは反対方向に常に付勢されているため、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａから外れ、パークギヤ４３がフリーになり、パーキング切替機構４がアンロック状態になる。

（ロータ角検出手段７の説明）
上述した電動アクチュエータ１には、そのハウジング（フロントハウジング１８＋リヤハウジング２０）内に、ロータ１１の回転角度を検出するロータ角検出手段７が搭載されている。このロータ角検出手段７によってロータ１１の回転角度を検出して励磁コイル２２への通電を切替制御することにより、電動モータ５を脱調させることなく高速運転することができる。

この実施例１のロータ角検出手段７は、インクリメンタル型であり、ロータ１１と一体に回転する磁石６１と、リヤハウジング２０内に配置される磁気検出用のホールＩＣ６２（具体的には、複数搭載されている）とを備え、このホールＩＣ６２は、リヤハウジング２０内に配置される基板６３に支持される。
磁石６１は、略リング円板形状を呈し、ロータ軸１３と同芯上に配置されるものであり、ロータコア１４の軸方向の端面（後面）に接合される。この磁石６１は、ホールＩＣ６２と対向する面（後面）に、回転角度検出用の着磁が施され、磁石６１の軸方向に磁力を発生する。
これにより、ロータ１１が回転すると、磁石６１の着磁位置が回転することにより、磁石６１に対向するホールＩＣ６２の受ける磁束密度が変化して、ホールＩＣ６２がロータ１１の回転に応じた出力波形を発生する。

（出力角検出手段８の説明）
電動アクチュエータ１は、出力軸１７の回転角度を検出する出力角検出手段８を備え、電動機制御手段９は出力角検出手段８の検出する出力軸１７の回転角度から、シフトレンジ切替機構３が現実に設定している実シフトレンジ（Ｐ、Ｎ、Ｒ、Ｄレンジ）を検出する。
この実施例１の出力角検出手段８は、出力軸１７の回転角度を連続量として検出するものであり、出力軸１７と一体に回転する磁石７１と、フロントハウジング１８に固定されたリニア出力ホールＩＣ７２とで構成される。
磁石７１は、例えば、軸方向から見て略三日月形状を呈するものであり、リニア出力ホールＩＣ７２に対して磁束が直交するように着磁され、出力軸１７の回転範囲において、磁石７１とリニア出力ホールＩＣ７２との距離が変化することで、リニア出力ホールＩＣ７２を通過する磁束量が変化するように設けられ、リニア出力ホールＩＣ７２を通過する磁束量に基づいて出力軸１７の回転角度を検出するものである。

（電動機制御手段９の説明）
電動機制御手段９を図４を参照して説明する。
電動モータ５の通電制御を行う電動機制御手段９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、ＥＥＰＲＯＭまたはＳＲＡＭ、ＲＡＭ等のメモリ）８１、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である。
なお、ＥＥＰＲＯＭは、通電を完全に停止した状態でも記憶したデータを保存できるメモリであり、ＳＲＡＭは、微少な電流を供給することで記憶したデータを保持できるメモリである。

ここで、図４中における符号８２は起動スイッチ（車両のイグニッションスイッチ、アクセサリースイッチ等）、符号８３は車載バッテリ、符号８４はシフトレンジおよび電動アクチュエータ１の状態等を示す表示・警告手段（通常運転時の視覚表示、警告灯、警告音声等）、符号８５は車速センサ、符号８６は乗員が操作するシフトレンジ設定手段の設定スイッチ（あるいは検出センサ）、車輪に制動力を与える車両ブレーキ装置がかけられているか否かを検出するブレーキスイッチ（ブレーキ検出手段）、その他の車両状態を検出するセンサ類を示す。
そして、電動機制御手段９は起動スイッチ８２がＯＮされると車載バッテリ８３による通電が開始され、各種の演算制御を実施し、起動スイッチ８２がＯＦＦされると電源ＯＦＦ処理を行った後に車載バッテリ８３による通電が停止されるものである。即ち、起動スイッチ８２のＯＮで通電が開始され、起動スイッチ８２のＯＦＦで通電が停止されるものである。

電動機制御手段９には、ロータ角検出手段７の出力からロータ１１の回転方向、回転速度、回転量、回転角度を把握する「ロータ角読取手段」、出力角検出手段８の出力から出力軸１７の回転角度を読み取る「出力角読取手段」、シフトレンジ設定手段によって設定された設定シフトレンジ（シフトレンジ指令値）と電動機制御手段９が認識する実シフトレンジとが一致するように電動モータ５を制御する「通常制御手段」など、種々の制御プログラムが搭載されている。

通常制御手段は、シフトレンジ設定手段によって設定された「設定シフトレンジ」と、電動機制御手段９自身が認識する「認識シフトレンジ」とに差がある場合に、設定シフトレンジと認識シフトレンジとのシフトレンジの差に基づいて、電動モータ５の回転方向、回転速度、回転量、回転角度の決定を行い、その決定に基づいて複数相よりなる各励磁コイル２２を通電制御して、電動モータ５の回転方向、回転速度、回転量、回転角度の制御を行って、シフトレンジ設定手段によって設定された設定シフトレンジと電動機制御手段９が認識する認識シフトレンジとを一致させる制御プログラムである。

（実施例１の背景）
上述したように、電動機制御手段９は、シフトレンジ設定手段によって設定された「設定シフトレンジ」と、電動機制御手段９の認識する「認識シフトレンジ」とに差がある場合は、その差に基づいて、電動モータ５の回転を制御して、シフトレンジ設定手段によって設定された「設定シフトレンジ」と電動機制御手段９が認識する「認識シフトレンジ」とを一致させるように制御している。
このため、電動機制御手段９が認識する「認識シフトレンジ」と、シフトレンジ切替機構３が実際に設定する「実シフトレンジ」とが、予期せぬ何らかの要因（例えば、電動アクチュエータ１の整備脱着等）で異なった場合、設定シフトレンジと認識シフトレンジが「非走行レンジ（Ｐレンジ、Ｎレンジ）」で一致していても、「実シフトレンジ」が「走行レンジ（Ｄレンジ、Ｒレンジ）」となっていて、エンジンの始動時（スタータ作動時）に車両が発進するなどの不具合が発生する可能性がある。

さらに具体的な一例を示す。
電動機制御手段９は、起動スイッチ８２のＯＦＦ時に、停止時に認識している認識シフトレンジ（実シフトレンジ：前回シフトレンジ）を、記憶手段８１に設けられたＥＥＰＲＯＭあるいはＳＲＡＭに記憶してから電動機制御手段９の電源をＯＦＦにし、次に起動スイッチ８２がＯＮされて電動機制御手段９の電源がＯＮされると、前回通電停止時に記憶した「前回シフトレンジ」をＥＥＰＲＯＭあるいはＳＲＡＭから読み出して、現在の「実シフトレンジ」であるとシフトレンジ位置の認識を行う『シフトレンジ起動認識手段』を備える。

このため、整備等で電動アクチュエータ１を一旦脱着し、脱着の間に、出力軸１７が回転したり、シフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ」が変更されたりすると、ＥＥＰＲＯＭあるいはＳＲＡＭに記憶される「前回シフトレンジ（認識シフトレンジ）」と、整備組付後の「実シフトレンジ」とが異なる可能性がある。
このため、上記の不具合を回避して、電動アクチュエータ１が脱着されても、エンジンの始動時に車両が発進するのを確実に防ぐ必要がある。

（実施例１の特徴）
実施例１のシフトレンジ切替装置は、電動アクチュエータ１の脱着の間に、出力軸１７が回転したり、シフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ」が変更されたら、電動アクチュエータ１を自動変速機２に組付けできない構造にしたものである。
具体的に実施例１のシフトレンジ切替装置は、シフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ」がＰレンジ（特定シフトレンジの一例）に設定されている時のみ、電動アクチュエータ１の嵌合を可能にする組付規制機構を備えるものである。

組付規制機構の一例を、図１〜図３を参照して説明する。
組付規制機構は、コントロールロッド４５および出力軸１７の軸心に対し、シフトレンジ切替機構３を収納する自動変速機２における変速機側ハウジング９０、電動アクチュエータ１を収容するフロントハウジング１８（フロントハウジング１８とリヤハウジング２０により電動側ハウジングが構成される）、コントロールロッド４５、および出力軸１７の四者が、Ｐレンジ（特定の角度）の時のみ、自動変速機２に対して電動アクチュエータ１の嵌合を可能とするものである。

具体的な組付規制機構は、変速機側ハウジング９０とフロントハウジング１８を、予め設定された所定の位置のみで結合可能とする第１規制手段と、コントロールロッド４５と出力軸１７を、欠歯欠溝構造（後述する欠溝Ｙ１と欠歯Ｙ２を一致させる構造）によるスプライン嵌合とすることで、コントロールロッド４５と出力軸１７を予め設定された特定角度のみで結合可能とする第２規制手段と、欠溝Ｙ１が設けられるハウジング（後述するように、フロントハウジング１８）に設けられ、欠歯Ｙ２の挿入位置を規制する第３規制手段とからなる。

以下に、第１〜第３規制手段を個別に説明するが、その説明の前に、電動アクチュエータ１と自動変速機２の基本の組付構造を説明する。
電動アクチュエータ１と自動変速機２の組付は、電動アクチュエータ１のフロントハウジング１８と、シフトレンジ切替機構３を収納する変速機側ハウジング９０の結合（ハウジングの結合）と、出力軸１７とコントロールロッド４５の連結（駆動軸の結合）とからなる。

（ハウジングの結合）
フロントハウジング１８は、出力軸１７のフロント側の周囲を覆う略円筒形状のボス部１８ａを備える。
一方、変速機側ハウジング９０は、ボス部１８ａが軸方向に差し込まれる略円筒穴形状の組付穴９０ａが設けられている。
そして、フロントハウジング１８のボス部１８ａを、変速機側ハウジング９０の組付穴９０ａに差し込み、フロントハウジング１８に固定された結合用プレート９１（符号、図５参照）を、ボルト等の締結具によって変速機側ハウジング９０に締結することで、電動アクチュエータ１が自動変速機２に固定される。

（駆動軸の固定）
出力軸１７の前端側には、コントロールロッド４５の端部が軸方向に挿入されるけ略円筒穴形状の連結穴１７ａが形成されている。この連結穴１７ａの内周面には、軸方向に伸びる複数のスプライン溝１７ｂが形成されている。
一方、コントロールロッド４５は、上述した組付穴９０ａの内部に配置される連結端４５ａを備える。この連結端４５ａの外周面には、軸方向に伸びて、上述したスプライン溝１７ｂを嵌合可能な複数のスプライン歯４５ｂが形成されている。
そして、フロントハウジング１８のボス部１８ａを、変速機側ハウジング９０の組付穴９０ａに差し込む際に、連結端４５ａを連結穴１７ａに差し入れ、スプライン溝１７ｂにスプライン歯４５ｂを嵌合することで、出力軸１７とコントロールロッド４５がスプライン嵌合（連結）される。

（第１規制手段）
第１規制手段は、ボス部１８ａと組付穴９０ａを、予め設定された所定の位置のみで結合可能とするものであり、ボス部１８ａの外周面に形成された１つのキーＸ１（軸方向に沿う突起）と、組付穴９０ａの内周面に形成された１つのキー溝Ｘ２（軸方向に沿う溝）とからなる。
このように設けられることにより、キーＸ１とキー溝Ｘ２を一致させないかぎり、ボス部１８ａ（電動側ハウジング）と変速機側ハウジング９０を組付けることができない。

（第２規制手段）
コントロールロッド４５と出力軸１７は、上述したように、スプライン嵌合によって連結されるものであり、この第２規制手段は、スプライン嵌合を欠歯欠溝構造とすることで、コントロールロッド４５と出力軸１７を予め設定された特定角度のみで結合可能とするものである。
具体的に、出力軸１７側に形成される複数のスプライン溝１７ｂは、等間隔に設けられるものであるが、等間隔の１箇所のスプライン溝１７ｂは形成されておらずに欠溝Ｙ１となっている。
一方、コントロールロッド４５側に形成される複数のスプライン歯４５ｂは、スプライン溝１７ｂと同間隔に設けられるものであるが、１箇所のスプライン歯４５ｂは形成されておらずに欠歯Ｙ２となっている。
このように設けられることにより、欠溝Ｙ１と欠歯Ｙ２を一致させないかぎり、コントロールロッド４５と出力軸１７をスプライン嵌合させることはできない。

（第３規制手段）
第３規制手段は、欠溝Ｙ１が設けられるハウジング、即ちこの実施例ではフロントハウジング１８に設けられ、出力軸１７のスプライン溝１７ｂにコントロールロッド４５のスプライン歯４５ｂを差し入れる際に、欠歯Ｙ２の挿入位置を規制する係止片（ストッパ）Ｚ１であり、この係止片Ｚ１はボス部１８ａの端部に形成、あるいは溶接等の接合技術により固着されている。
この係止片Ｚ１は、出力軸１７の回転角度がＰレンジに相当する回転角度に設定された時の欠溝Ｙ１の位置に設けられるものである。このため、電動アクチュエータ１側の設定レンジがＰレンジで、且つシフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ」がＰレンジに設定されている時のみ、電動アクチュエータ１の組付けと、取り外しが可能になる。

なお、この実施例では、キーＸ１と係止片Ｚ１が、軸方向から見て同一方向（同一角）に設けられている。このため、電動アクチュエータ１側の「キーＸ１、係止片Ｚ１、欠溝Ｙ１」の３者を同一方向（Ｐレンジの角度）に揃え、且つ自動変速機２側の「キー溝Ｘ２、欠歯Ｙ２」の２者も同一方向（Ｐレンジの角度）に揃えることでのみ、自動変速機２に対して電動アクチュエータ１を嵌合することができる。
ここで、コントロールロッド４５に形成された環状溝４５ｃは、出力軸１７とコントロールロッド４５がスプライン嵌合（連結）した状態で、コントロールロッド４５が回転する際に、係止片Ｚ１がコントロールロッド４５に接触するのを回避する逃げ溝である。

（実施例１の効果）
実施例１のシフトレンジ切替装置は、上述した組付規制手段（第１〜第３規制手段）によって、電動アクチュエータ１の出力軸１７の角度がＰレンジ位置で、且つシフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ」がＰレンジに設定されている場合にのみ、自動変速機２に対して電動アクチュエータ１の嵌合が可能となる。
このため、電動アクチュエータ１を自動変速機２から取り外す際は、電動アクチュエータ１の出力軸１７の角度と、シフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ」とが、ともにＰレンジで確実に一致している。

電動アクチュエータ１の脱着の間に、電動アクチュエータ１の出力軸１７の回転がなく、またシフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ」の変更がない場合、電動アクチュエータ１の出力軸１７の角度と、シフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ」とは、取り外し時と同じでＰレンジで一致している。このため、電動アクチュエータ１を自動変速機２に組付けることができる。

しかし、電動アクチュエータ１の脱着の間に、電動アクチュエータ１の出力軸１７が回転したり、あるいはシフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ」が変更されたりすると、電動アクチュエータ１を自動変速機２に組付けることができなくなる。
その場合は、電動アクチュエータ１の出力軸１７の角度と、シフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ」とを、ともにＰレンジに設定する（具体的には、電動アクチュエータ１側の「キーＸ１、係止片Ｚ１、欠溝Ｙ１」の３者を同一方向に揃え、且つ自動変速機２側の「キー溝Ｘ２、欠歯Ｙ２」の２者も同一方向に揃える）ことで、取り外しの状態と同じになり、電動アクチュエータ１を自動変速機２に組付けることができる。

このように、整備等で電動アクチュエータ１を脱着しても、メモリに記憶される「前回シフトレンジ（通電停止時のＰレンジ）」と、整備組付後におけるシフトレンジ切替機構３の「実シフトレンジ（Ｐレンジ）」とを、確実に一致させることができる。
このため、電動アクチュエータ１の脱着後に、「認識シフトレンジ」と「実シフトレンジ」が一致しない状態でエンジンが始動されることによる車両の発進を未然に防ぐことができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、ロータ角検出手段７を用いる例を示したが、ロータ角検出手段７を廃止して、各励磁コイル２２の通電回数をカウントしてロータ１１の回転方向、回転速度、回転量、回転角度を制御しても良い。
上記の実施例では、出力角検出手段８を用いる例を示したが、出力角検出手段８を廃止して、ロータ角検出手段７のカウント値から出力軸１７の回転角度を算出したり、出力角検出手段８とともにロータ角検出手段７を廃止する場合は、各励磁コイル２２の通電回数をカウントしてロータ１１の回転方向、回転量、回転角度から出力軸１７の回転角度を算出しても良い。

上記の実施例では、電動機制御手段９が電動アクチュエータ１側のシフトレンジ位置を検出、あるいは認識して、電動アクチュエータ１を制御する例を示したが、シフトレンジ切替機構３におけるシフトレンジ位置（実シフトレンジ）を直接検出して、シフトレンジ切替機構３のシフトレンジ位置（実シフトレンジ）に基づいて電動アクチュエータ１を制御しても良い。
上記の実施例では、電動モータ５の一例としてＳＲモータを用いる例を示したが、シンクロナス・リラクタンス・モータなど他のリラクタンスモータや、表面磁石構造型シンクロナスモータ（ＳＰＭ）、埋込磁石構造型シンクロナスモータ（ＩＰＭ）などの永久磁石型同期モータなど、他のモータを用いても良い。

上記の実施例では、減速機６の一例として内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）を用いる例を示したが、ロータ軸１３によって駆動されるサンギヤ２６、このサンギヤ２６の周囲に等間隔に複数配置されたプラネタリピニオン、このプラネタリピニオンの周辺に噛み合うリングギヤ等により構成されたタイプの遊星歯車減速装置を用いても良い。
上記の実施例では、減速機６の一例として遊星歯車減速機を用いる例を示したが、ロータ軸１３によって駆動される複数のギヤの噛み合わせ等により構成される遊星歯車減速機以外の減速装置を用いても良い。
上記の実施例では、電動モータ５と減速機６を組み合わせた例を示したが、電動モータ５の出力で直接的に駆動対象を駆動するようにしても良い。

電動アクチュエータにおける連結部の説明図であり、（ａ）は電動アクチュエータにおける連結部の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ視図、（ｃ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 自動変速機に搭載されたシフトレンジ切替機構における連結部の説明図であり、（ａ）はシフトレンジ切替機構における連結部の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ視図、（ｃ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。 電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構の連結状態の説明図であり、（ａ）は電動アクチュエータとシフトレンジ切替機構の連結部の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＺ−Ｚ線に沿う断面図である。 シフトレンジ切替装置のシステム構成図である。 電動モータの概略構成図である。 パーキング切替機構を含むシフトレンジ切替機構の斜視図である。

符号の説明

１ 電動アクチュエータ
２ 自動変速機
３ シフトレンジ切替機構
５ 電動モータ
６ 減速機
９ 電動機制御手段（シフトレンジ起動認識手段の機能を備える）
１７ 出力軸
１８ フロントハウジング（電動側ハウジング、欠溝が設けられるハウジング）
４５ コントロールロッド
８１ 記憶手段（メモリ：ＥＥＰＲＯＭあるいはＳＲＡＭ）
９０ 変速機側ハウジング
Ｘ１ キー（第１規制手段）
Ｘ２ キー溝（第１規制手段）
Ｙ１ 欠溝（第２規制手段）
Ｙ２ 欠歯（第２規制手段）
Ｚ１ 係止片（第３規制手段）

Claims (4)

1. コントロールロッドの回転角度に応じた実シフトレンジの設定を行うシフトレンジ切替機構を備えた自動変速機と、
   前記コントロールロッドに嵌合する出力軸を備え、この出力軸を回転駆動することで実シフトレンジの切り替えを行う電動アクチュエータと、
   を具備するシフトレンジ切替装置において、
   このシフトレンジ切替装置は、前記シフトレンジ切替機構の実シフトレンジが特定シフトレンジに設定されている場合にのみ、前記自動変速機に対して前記電動アクチュエータの嵌合を可能にする組付規制機構を備え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、
   前記組付規制機構は、
   前記コントロールロッドおよび前記出力軸の軸心に対し、
   前記シフトレンジ切替機構が設けられる変速機側ハウジング、前記電動アクチュエータを収容する電動側ハウジング、前記コントロールロッド、および前記出力軸の四者が特定の角度関係の時のみ、前記自動変速機に対して前記電動アクチュエータの嵌合を可能とすることを特徴とするシフトレンジ切替装置。
3. 請求項２に記載のシフトレンジ切替装置において、
   前記組付規制機構は、
   前記変速機側ハウジングと前記電動側ハウジングを、予め設定された所定の位置のみで結合可能とする第１規制手段と、
   前記コントロールロッドと前記出力軸を、欠歯欠溝構造によるスプライン嵌合とすることで、前記コントロールロッドと前記出力軸を予め設定された特定角度のみで結合可能とする第２規制手段と、
   前記欠溝が設けられるハウジングに設けられ、前記欠歯の挿入位置を規制する第３規制手段と、
   を備えることを特徴とするシフトレンジ切替装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のシフトレンジ切替装置において、
   このシフトレンジ切替装置は、
   前記電動アクチュエータに搭載される電動モータを制御することで、前記出力軸の回転角度を制御し、前記コントロールロッドの回転角度を制御することで、実シフトレンジの設定を行う電動機制御手段を備え、
   この電動機制御手段は、当該電動機制御手段の通電をオフする際に、オフ時のシフトレンジ位置をメモリに記憶させ、前記電動機制御手段の通電がオンした際に、前記メモリに記憶していたシフトレンジ位置を読み出し、通電がオンした際のシフトレンジ位置の認識を行うシフトレンジ起動認識手段を備えることを特徴とするシフトレンジ切替装置。
   

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