JP7415794B2 - 動力伝達切替装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達切替装置に関する。

従来、モータの駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるシフトレンジ制御装置が知られている。例えば特許文献１では、空走状態であると判断された場合、モータの電流を制限することで、衝撃音を低減している。

特開２０１７－１９８２５０号公報

特許文献１では、出力軸センサの検出値に基づき、空走判定を行っている。出力軸センサをアクチュエータであるモータとディテント機構との間に設けると、アクチュエータの搭載性が悪化する。また、アクチュエータ内部に出力軸センサを一体に設ける場合、アクチュエータの構造が複雑化する。さらにまた、出力軸と出力軸センサとの間の連結部の劣化や温度特性、摩耗等により出力軸センサの検出精度が悪化すると、適切に空走判定ができず、電流制限が遅れると、レンジ切替時の衝撃音を低減できない虞がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、動力伝達状態切替時の衝撃音を低減可能な動力伝達切替装置を提供することにある。

本発明の動力伝達切替装置は、複数の谷部（２１１、２１２）および谷部間を隔てる山部（２１５）が形成され、モータ（１０）により駆動される回転部材（２１）、ならびに、動力伝達状態に応じた谷部に係合する係合部材（２６）を有し、車両に搭載された動力伝達切替システム（１）において、モータの駆動を制御することで動力伝達状態を切り替えるものであって、傾斜判定部（５３）と、駆動制御部（５５）と、を備える。傾斜状態判定部は、車両の傾斜状態を判定する。駆動制御部は、モータの駆動を制御する。駆動制御部は、車両が平坦路にあると判定された場合、係合部材が谷部から山部へ上り始めた後、係合部材が山部の頂点に到達する手前側であって、負荷トルクのピークを越えたと判定された場合、山部に到達したときに減速後目標速度となるようにモータの回転速度を減速させる減速制御を行う。車両が平坦路にないと判定された場合、負荷トルクのピークを越えても減速制御を行わずに制御を継続する。これにより、レンジ切替時の衝撃音を低減することができる。

第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す斜視図である。 第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す概略構成図である。 第１実施形態によるレンジ切替処理を説明するフローチャートである。 第１実施形態による傾斜路でのレンジ切替処理を説明するタイムチャートである。 第１実施形態による平坦路でのレンジ切替処理を説明するタイムチャートである。 第２実施形態によるレンジ切替処理を説明するフローチャートである。 第２実施形態による平坦路でのレンジ切替処理を説明するタイムチャートである。 第３実施形態によるレンジ切替処理を説明するフローチャートである。 第３実施形態による平坦路でのレンジ切替処理を説明するタイムチャートである。 第４実施形態による傾斜路でのレンジ切替処理を説明するタイムチャートである。 第４実施形態による平坦路でのレンジ切替処理を説明するタイムチャートである。 第５実施形態による平坦路でのレンジ切替処理を説明するタイムチャートである。

以下、本発明による動力伝達切替装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態による動力伝達切替装置を図１～図５に示す。図１および図２に示すように、動力伝達切替システムであるシフトバイワイヤシステム１は、アクチュエータであるモータ１０、シフトレンジ切替機構２０、パーキングロック機構３０、および、動力伝達切替装置としてのシフトレンジ制御装置４０等を備える。

モータ１０は、図示しない車両に搭載されるバッテリから電力が供給されることで回転し、シフトレンジ切替機構２０の駆動源として機能する。本実施形態のモータ１０は、例えばスイッチトリラクタンスモータであって、いずれも図示しないステータに巻回されるモータ巻線を有する。

図２に示すように、回転角センサであるエンコーダ１３は、モータ１０の図示しないロータの回転位置を検出する。エンコーダ１３は、例えば磁気式のロータリーエンコーダであって、ロータと一体に回転する磁石と、磁気検出用のホールＩＣ等により構成される。エンコーダ１３は、ロータの回転に同期して、所定の角度ごとにパルス信号であるエンコーダ信号を出力する。

減速機１４は、モータ１０のモータ軸と出力軸１５との間に設けられ、モータ１０の回転を減速して出力軸１５に出力する。これにより、モータ１０の回転がシフトレンジ切替機構２０に伝達される。本実施形態では、出力軸１５の角度を検出する出力軸センサが省略されている。出力軸センサを省略することで、他の部品の搭載スペースを確保しやすくなり、構成を簡素化可能である。

図１に示すように、シフトレンジ切替機構２０は、ディテントプレート２１、および、ディテントスプリング２５等を有し、減速機１４から出力された回転駆動力を、マニュアルバルブ２８、および、パーキングロック機構３０へ伝達する。

ディテントプレート２１は、出力軸１５に固定され、モータ１０により駆動される。ディテントプレート２１には、出力軸１５と平行に突出するピン２４が設けられる。ピン２４は、マニュアルバルブ２８と接続される。ディテントプレート２１がモータ１０によって駆動されることで、マニュアルバルブ２８は軸方向に往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替機構２０は、モータ１０の回転運動を直線運動に変換してマニュアルバルブ２８に伝達する。マニュアルバルブ２８は、バルブボディ２９に設けられる。マニュアルバルブ２８が軸方向に往復移動することで、図示しない油圧クラッチへの油圧供給路が切り替えられ、油圧クラッチの係合状態が切り替わることでシフトレンジが変更される。

ディテントプレート２１のディテントスプリング２５側には、２つの谷部２１１、２１２が設けられる。２つの谷部２１１、２１２の間には、谷部２１１、２１２を隔てる山部２１５が形成される。ディテントスプリング２５は、弾性変形可能な板状部材であり、先端にディテントローラ２６が設けられる。ディテントスプリング２５は、ディテントローラ２６をディテントプレート２１の回動中心側に付勢する。ディテントプレート２１に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング２５が弾性変形し、ディテントローラ２６が谷部間を移動する。ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート２１の揺動が規制され、マニュアルバルブ２８の軸方向位置、および、パーキングロック機構３０の状態が決定され、自動変速機５のシフトレンジが固定される。以下、Ｐレンジに対応する谷部２１１を「Ｐ谷」、ｎｏｔＰレンジに対応する谷部２１２を「ｎｏｔＰ谷」という。

パーキングロック機構３０は、パーキングロッド３１、円錐体３２、パーキングロックポール３３、軸部３４、および、パーキングギア３５を有する。パーキングロッド３１は、略Ｌ字形状に形成され、一端３１１側がディテントプレート２１に固定される。パーキングロッド３１の他端３１２側には、円錐体３２が設けられる。円錐体３２は、他端３１２側にいくほど縮径するように形成される。ディテントローラ２６がＰレンジに対応する谷部２１１に嵌まり込む方向にディテントプレート２１が回転すると、円錐体３２が矢印Ｐの方向に移動する。

パーキングロックポール３３は、円錐体３２の円錐面と当接し、軸部３４を中心に揺動可能に設けられる。パーキングロックポール３３のパーキングギア３５側には、パーキングギア３５と噛み合い可能な凸部３３１が設けられる。ディテントプレート２１の回転により、円錐体３２が矢印Ｐ方向に移動すると、パーキングロックポール３３が押し上げられ、凸部３３１とパーキングギア３５とが噛み合う。一方、円錐体３２が矢印ＮｏｔＰ方向に移動すると、凸部３３１とパーキングギア３５との噛み合いが解除される。

パーキングギア３５は、図示しない車軸に設けられ、パーキングロックポール３３の凸部３３１と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア３５と凸部３３１とが噛み合うと、車軸の回転が規制される。シフトレンジがＰ以外のレンジであるＮｏｔＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によりロックされず、車軸の回転は、パーキングロック機構３０により妨げられない。また、シフトレンジがＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によってロックされ、車軸の回転が規制される。

図２に示すように、シフトレンジ制御装置４０は、駆動回路４１、および、制御部５０等を備える。駆動回路４１は、図示しないスイッチング素子を有し、モータ１０の各相への通電を切り替える。駆動回路４１とバッテリとの間には、モータリレー４６が設けられる。モータリレー４６は、イグニッションスイッチ等である車両の始動スイッチがオンされているときにオンされ、モータ１０側へ電力が供給される。また、モータリレー４６をオフすることで、モータ１０側への電力の供給が遮断される。

制御部５０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部５０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

制御部５０は、ドライバ要求シフトレンジ、ブレーキスイッチからの信号および車速等に基づいてモータ１０の駆動を制御することで、シフトレンジの切り替えを制御する。また、制御部５０は、車速、アクセル開度、および、ドライバ要求シフトレンジ等に基づき、変速用油圧制御ソレノイド６の駆動を制御する。変速用油圧制御ソレノイド６を制御することで、変速段が制御される。変速用油圧制御ソレノイド６は、変速段数等に応じた本数が設けられる。本実施形態では、１つの制御部５０がモータ１０およびソレノイド６の駆動を制御するが、モータ１０を制御するモータ制御用のモータＥＣＵと、ソレノイド制御用のＡＴ－ＥＣＵとを分けてもよい。以下、モータ１０の駆動制御を中心に説明する。

制御部５０は、機能ブロックとして、角度演算部５１、速度演算部５２、傾斜判定部５３、および、駆動制御部５５等を有する。角度演算部５１は、エンコーダ１３から出力されるエンコーダ信号の各相のパルスエッジをカウントし、エンコーダカウント値θｅｎを演算する。速度演算部５２は、エンコーダカウント値θｅｎに基づき、モータ１０の回転数Ｎ［ｒｐｍ］を演算する。エンコーダカウント値θｅｎはモータ１０の回転位置に応じた値であって、「モータ角度」に対応し、回転数Ｎが「回転速度」に対応する。

傾斜判定部５３は、図示しない車両の傾斜角θｓを検出する傾斜角センサ１９の検出値に基づき、車両の傾斜状態を検出する。傾斜角θｓの絶対値が傾斜判定値より小さい場合、車両は平坦路にあると判定し、傾斜角θｓの絶対値が傾斜判定値以上の場合、車両が傾斜している、と判定する。なお、傾斜角センサ１９の検出値は、例えば上位ＥＣＵ等の他の制御部から取得してもよいし、傾斜角センサ１９の検出値に替えて、傾斜状態の判定結果を取得するようにしてもよい。

駆動制御部５５は、エンコーダカウント値θｅｎが目標シフトレンジに応じて設定される目標カウント値θｃｍｄとなるように、モータ１０の駆動を制御する。詳細には、駆動制御部５５は、各相指令を生成して駆動回路４１に出力することで、スイッチング素子のオンオフ作動を制御する。

本実施形態では、モータ１０の回転軸であるモータ軸と出力軸１５との間には、減速機１４が設けられており、減速機１４と出力軸１５との間のギアバックラッシュを含む「遊び」が存在している。この遊びの範囲内では、モータ軸が略無負荷状態で回転する空走状態となる。空走状態から、減速機１４のギア内面と出力軸１５とがぶつかると、衝撃音が発生する。例えば、ディテントローラ２６がディテントプレート２１の山部を乗り越えるとき、モータ軸が先行し切替方向側に遊びが詰まっている状態から、ディテントスプリング２５の付勢力により出力軸１５が先行し切替方向と逆側に遊びが詰まる状態に切り替わるとき、モータ軸が遊びの内部で空走し、衝撃音が発生する虞がある。特に、遊びが大きく、モータ１０が高速で空走している場合、衝撃音が大きくなる虞がある。

例えば、出力軸１５の回転位置を検出する出力軸センサが設けられている場合、出力軸センサの検出値に基づいて空走状態を判定し、空走状態と判定された場合、モータ１０の電流を制限することで、衝撃音を低減することが考えられる。しかしながら、経年劣化や摩耗、温度特性等により出力軸センサの検出精度が悪化し、空走状態を適切に判定できず、電流制限のタイミングが遅れると、衝撃音を低減できない虞がある。また、出力軸センサが設けられていない場合、出力軸センサの検出値に基づく空走判定ができない。

また、車両が傾斜状態にあるとき、車両のずり下がり防止のため、レンジ切替の応答性を高くしておく必要がある。一方、車両が平坦路であれば、レンジ切替速度を低くしても、車両のずり下がりは生じない。そこで本実施形態では、車両が平坦路である場合、ディテントローラ２６がディテントプレート２１の山部を乗り越えるときのモータ回転速度を下げることで、衝撃音を低減させる。

本実施形態のレンジ切替処理を図３のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、この処理は、制御部５０にて所定の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。

Ｓ１０１では、制御部５０は、シフトレンジの切替要求があるか否か判断する。シフトレンジの切替要求がないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２以降の処理をスキップする。シフトレンジの切替要求があると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、モータ１０の駆動を開始し、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、傾斜判定部５３は、車両の傾斜状態を判定し、車両が平坦路にあるか否かを判断する。車両が平坦路にないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０７へ移行する。車両が平坦路にあると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。

Ｓ１０３では、制御部５０は、谷から動き始めたディテントローラ２６が負荷トルクのピークを越えたか否か判断する。ここでは、モータ１０の駆動開始からのエンコーダカウント値θｅｎのカウント数が、減速開始判定値θｔｈを超えた場合、負荷トルクのピークを越えたと判定する。減速開始判定値θｔｈは、ディテントプレート２１の形状等に応じて設定される。また、減速開始判定値θｔｈは、駆動方向等に応じて異なる値に設定されていてもよい。ディテントローラ２６が負荷トルクのピークを越えていないと判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、減速制御を開始せず、モータ１０の駆動を継続する。ディテントローラ２６が負荷トルクのピークを越えたと判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行する。

Ｓ１０４では、駆動制御部５５は、減速制御を行う。減速制御では、ディテントローラ２６が山部を通過するときに、イナーシャにて山部を乗り越えることが可能な減速後目標速度となるように、モータ１０を減速する。

Ｓ１０５では、制御部５０は、ディテントローラ２６が山部２１５の頂点を通過したか否かを判断する。ここでは、エンコーダカウント値θｅｎに基づいて判定する。ディテントローラ２６が山部２１５の頂点を通過していないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０４へ戻り、減速制御を継続する。ディテントローラ２６が山部２１５の頂点を通過したと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行し、モータ１０への通電をオフにする。ディテントローラ２６がイナーシャで山部を乗り越えれば、通電をオフにしても、ディテントローラ２６は、ディテントスプリング２５の付勢力にて、谷部に落とし込まれる。

車両が平坦路にないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、すなわち車両が傾斜路にある場合に移行するＳ１０７では、制御部５０は、モータ１０の通常制御を継続する。換言すると、車両が傾斜している場合には、応答性を優先し、Ｓ１０４の減速制御を行わない。

Ｓ１０８では、制御部５０は、ディテントローラ２６が目標位置に到達したか否か判断する。ここでは、エンコーダカウント値が目標カウント値θｃｍｄを含む所定範囲内（例えば±２カウント）となった場合、ディテントローラ２６が目標位置に到達したと判定する。ディテントローラ２６が目標位置に到達していないと判断された場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、それまでのモータ１０の制御を継続する。ディテントローラ２６が目標位置に到達したと判定された場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、Ｓ１０９へ移行する。

Ｓ１０９では、駆動制御部５５は、モータ１０を停止させる停止制御を行う。停止制御は、例えばエンコーダカウント値θｅｎに応じた２相への通電を継続する固定相通電とする。停止制御が完了すると、モータ１０への通電をオフする。

本実施形態のレンジ切替処理を図４および図５のタイムチャートに基づいて説明する。図４および図５では、上段からエンコーダカウント値θｅｎ、モータ回転数、モータ通電状態、ディテント負荷特性を示している。ここでは、ＰレンジからｎｏｔＰレンジへの切り替えを例に説明する。また、ディテントローラ２６がＰ谷の最底部にあるときのエンコーダカウント値をθ０、ディテント負荷トルクがピークとなるエンコーダカウント値をθ１、山部の頂点のエンコーダカウント値をθ２とする。後述の実施形態に係るタイムチャートも同様である。

図４は、車両が傾斜路にある場合の例である。時刻ｘ１０にて、レンジ切替要求があると、モータ１０の駆動を開始する。エンコーダカウント値θｅｎがディテント負荷トルクの頂点である値θ１となる時刻ｘ１１までは、モータ１０を加速させる。また、時刻ｘ１１以降は、通常制御にてモータ１０を駆動し、減速制御は行わない。なお、時刻ｘ１１以降の通常制御については、説明の簡略化のため、モータ１０が一定速度で回転するものとして記載したが、適宜、公知の制御としても差し支えない。後述の図１０も同様である。

時刻ｘ１２にて、ディテントローラ２６が山部２１５の頂点を乗り越えると、ディテント負荷特性が正から負となる。このとき、モータ軸が先行して出力軸１５を押し上げている状態から、出力軸１５が先行する状態となるため、遊びの内部でモータ軸が移動することで、衝撃音が発生する虞がある。車両が傾斜路にある場合、特にＰ入れ時において、レンジ切り替えが遅れると、車両のずり下がりが生じる虞があるため、音の低減よりも応答性を優先し、山上り中の減速制御は行わない。

ディテントローラ２６が山下り中である時刻ｘ１３では、ディテントローラ２６をＮｏｔＰ谷で停止させるべく、モータ１０を減速させる。エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄを含む所定範囲となる時刻ｘ１４にて、停止制御を行い、停止制御開始から停止制御継続時間が経過した時刻ｘ１５にて、モータ１０への通電をオフにする。

図５は、車両が平坦路にある場合の例である。時刻ｘ２０から時刻ｘ２１までの処理は、図４中の時刻ｘ１０から時刻ｘ１１までの処理と同様である。時刻ｘ２１にて、ディテント負荷トルクのピークを越えた後は、時刻ｘ２２にてディテントローラ２６が山部２１５の頂点に到達したときのモータ回転数が減速後目標回転数Ｎｐとなるように、モータ１０を減速させる。減速後目標回転数Ｎｐは、ディテントローラ２６が、イナーシャにて山部を乗り越えられる程度の値に設定される。

時刻ｘ２２にて、ディテントローラ２６が山部２１５に到達すると、モータ１０への通電をオフにする。ディテントローラ２６が山部２１５をイナーシャにて乗り越えれば、モータ１０への通電をオフにしても、ディテントスプリング２５の付勢力にて、ｎｏｔＰ谷に落とし込まれ、時刻ｘ２３にてディテントローラ２６がｎｏｔＰ谷の最底部にて停止する。

本実施形態では、山部２１５を乗り越えるときのモータ速度を可及的小さくしているので、山上り状態から山下り状態への切り替えに伴う遊び内部でのモータ軸の空走後の衝撃音を抑制することができる。また、山部２１５の頂点にて、モータ速度が十分に減速されている状態にて通電をオフにし、主にディテントスプリング２５の付勢力でディテントローラ２６を谷部に落とし込むことで、ディテントローラ２６がオーバーシュートすることなくｎｏｔＰ谷にて停止する蓋然性が高い。これにより、停止制御を廃止することができ、消費電力を低減することができる。

以上説明したように、シフトレンジ制御装置４０は、車両に搭載されたシフトバイワイヤシステム１において、モータ１０の駆動を制御することで、動力伝達状態としてのシフトレンジを切り替えるものであって、傾斜判定部５３と、駆動制御部５５と、を備える。傾斜判定部５３は、車両の傾斜状態を判定する。駆動制御部５５は、モータ１０の駆動を制御する。駆動制御部５５は、車両が平坦路にあると判定された場合、車両が傾斜路にあると判定された場合より、シフトレンジ切替時のモータ１０の回転速度を低速にする。

本実施形態では、傾斜角センサ１９の検出値に基づいて車両の傾斜状態を判定し、車両が平坦路であることを検出し、平坦路である場合にモータの回転速度を低速化することで、出力軸センサの検出値を用いることなく、レンジ切替時の衝撃音を低減することができる。また、傾斜路では、モータ回転速度の低速化は行わないので、車両傾斜時の応答性を犠牲にすることがない。これにより、例えばＰ入れ時の車両のずり下がりを防ぐことができる。

また、ディテントスプリング２５の荷重を下げたり、アクチュエータ内部や出力軸１５の遊び量を低減したりすることなく、レンジ切替時の衝撃音を低減することができる。平坦路において、レンジ切替時のモータ１０を低速化することで、ディテント機構の摩耗低減による寿命向上が可能であるとともに、消費電力を低減することができる。

シフトバイワイヤシステム１は、ディテントプレート２１およびディテントローラ２６を有する。ディテントプレート２１は、複数の谷部２１１、２１２、および、谷部２１２、２１２間を隔てる山部２１５が形成され、モータ１０により駆動される。ディテントローラ２６は、動力伝達状態に応じた谷部に係合する。

駆動制御部５５は、車両が平坦路にあると判定された場合、ディテントローラ２６が谷部２１１から山部２１５へ上り始めた後、ディテントローラ２６が山部２１５に到達したときに減速後目標回転数Ｎｐとなるように、モータ１０の回転速度を減速させる。減速後目標回転数Ｎｐは、イナーシャ等にてディテントローラ２６が山部２１５を乗り越え可能な程度に設定される。これにより、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越え可能、かつ、可及的低速にすることができるので、レンジ切替時の衝撃音を低減することができる。

駆動制御部５５は、ディテントローラ２６が谷部２１１から山部２１５へ上り始めた後、負荷トルクのピークに応じて設定される減速開始位置にて減速制御を開始する。これにより、ディテントローラ２６が山上り中に停止することなく、適切にレンジ切り替えを行うことができる。

駆動制御部５５は、減速制御にてディテントローラ２６が山部２１５の頂点を乗り越えたと判定された場合、モータ１０への通電をオフにする。これにより、レンジ切替時の消費電力を低減することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図６および図７に示す。第２実施形態および第３実施形態では、レンジ切替処理が上記実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。

本実施形態のレンジ切替処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ２０１～Ｓ２０６の処理は、図３中のＳ１０１～Ｓ１０６の処理と同様であって、Ｓ２０２で肯定判断された場合、Ｓ２０３へ移行し、否定判断された場合、Ｓ２０８へ移行する。車両が平坦路であって、Ｓ２０２にて肯定判断された場合、減速制御にてディテントローラ２６が山部を通過し、Ｓ２０６にて通電をオフにすると、Ｓ２０７へ移行する。

Ｓ２０７では、図３中のＳ１０８と同様、制御部５０は、ディテントローラ２６が目標位置に到達したか否か判断する。ディテントローラ２６が目標位置に到達していないと判断された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、Ｓ２０６へ戻り、通電オフを継続する。ディテントローラ２６が目標位置に到達したと判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行し、停止制御を行う。Ｓ２０８～Ｓ２１０の処理は、図３中のＳ１０７～Ｓ１０９の処理と同様である。

平坦路でのレンジ切替処理を図７のタイムチャートに基づいて説明する。時刻ｘ３０～時刻ｘ３２までの処理は、図５中の時刻ｘ２０～時刻ｘ２２までの処理と同様であって、減速制御にてディテントローラ２６が山部２１５に到達した時刻ｘ３２にて通電をオフする。

時刻ｘ３３にて、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄを含む所定範囲に到達すると、通電オフの状態から、通電をオンにし、停止制御を行う。停止制御開始から停止制御継続時間が経過した時刻ｘ３４にて、モータ１０への通電をオフにする。

本実施形態では、車両の傾斜状態によらず、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値を含む所定範囲内に到達した場合、停止制御を行う。これにより、モータ１０をより確実に停止させることができるので、オーバーシュートにより、ディテントローラ２６がｎｏｔＰ谷を越えて壁に当たるのを防ぐことができる。なお、平坦路において、山上り時に減速制御を行う場合、減速制御を行っていない場合と比較し、イナーシャが小さいため、停止制御の通電時間を短くしてもよい。停止制御の通電時間を短くすることで、消費電力を低減することができる。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
第３実施形態を図８および図９に示す。本実施形態のレンジ切替処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ３０１～Ｓ３０５の処理は、図３中のＳ１０１～Ｓ１０５の処理と同様であって、Ｓ３０２で肯定判断された場合、Ｓ３０３へ移行し、否定判断された場合、Ｓ３０９へ移行する。車両が平坦路であって、Ｓ３０２にて肯定判断された場合、減速制御にてディテントローラ２６が山部２１５を通過したと判断された場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、Ｓ３０６へ移行する。

Ｓ３０６では、駆動制御部５５は、山上り時と逆向きのトルクが発生するように、モータ１０への通電を行う。以下、山上り時とは逆向きのトルクを発生させるようにすることを「逆トルク通電」という。所定カウント数の間、逆トルク通電を行った後、Ｓ３０７へ移行し、通電をオフにし、Ｓ３０８へ移行する。Ｓ３０８～Ｓ３１１の処理は、図６中のＳ２０７～Ｓ２１０の処理と同様である。

平坦路でのレンジ切替処理を図９のタイムチャートに基づいて説明する。時刻ｘ４０～時刻ｘ４２の処理は、図５中の時刻ｘ１０～時刻ｘ１２の処置と同様である。時刻ｘ４２にて、減速制御にてディテントローラ２６が山部に到達すると、通電オン状態を継続し、逆トルク通電を行う。逆トルク通電開始から、所定カウント数となった時刻ｘ４３では、モータ１０への通電をオフにする。時刻ｘ４４以降の処理は、図７中の時刻ｘ３３以降の処理と同様である。なお、第１実施形態のように停止制御を省略してもよい。

上記実施形態にて説明したように、ディテントローラ２６が山部を乗り越えるとき、モータ軸先行状態から出力軸先行状態に切り替わることで、モータ軸が遊びの範囲内で空走する。このとき、衝撃音が発生する前に逆トルク通電によりモータ１０に山上り時と逆向きのトルクを発生させることで、衝撃音をより低減することができる。

本実施形態では、駆動制御部５５は、減速制御にてディテントローラ２６が山部の頂点を乗り越えたと判定された場合、山上り時とは逆方向のトルクが発生するようにモータ１０を駆動した後、モータ１０の通電をオフにする。これにより、ディテントローラ２６や山部を乗り越えるときに、遊びの中でモータ軸が移動することで発生する衝撃音を低減することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
第４実施形態を図１０および図１１に示す。本実施形態では、ディテントプレート２１の谷部が４つ形成されており、それぞれ、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）の各レンジに対応している。以下、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジに対応する谷部を、それぞれ「Ｐ谷」、「Ｒ谷」、「Ｎ谷」、「Ｄ谷」とし、各谷部間を隔てる山部を「Ｐ－Ｒ山」、「Ｒ－Ｎ山」、「Ｎ－Ｄ山」とする。ここでは、ＰレンジからＤレンジへの切り替えを例に説明する。

図１０は、車両が傾斜路にある場合、時刻ｘ５０にて、レンジ切替要求があると、モータ１０の駆動を開始する。エンコーダカウント値θｅｎがディテント負荷トルクの頂点である値θ１となる時刻ｘ５１までは、モータ１０を加速させる。また、時刻ｘ５１以降は、通常制御にてモータ１０を駆動し、減速制御は行わない。

Ｎ－Ｄ谷を越えた後の時刻ｘ５２にて、ディテントローラ２６をＤ谷にて停止させるべく、モータ１０を減速させる。エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄを含む所定範囲内となる時刻ｘ５３にて、停止制御を行う。停止制御開始から停止制御継続時間が経過した時刻ｘ５４にて、モータ１０への通電をオフにする。

図１１は、車両が平坦路にある場合の例である。時刻ｘ６０から時刻ｘ６１までの処理は、図１０中の時刻ｘ５０から時刻ｘ５１までの処理と同様である。時刻ｘ６１にてディテント負荷トルクのピークを越えた後は、時刻ｘ６２にてディテントローラ２６が山部の頂点に到達したときのモータ回転数が減速後目標回転数Ｎｐとなるように、モータ１０を減速させる。

時刻ｘ６２にて、ディテントローラ２６がＰ－Ｒ山の頂点に到達すると、モータ１０への通電をオフにする。ディテントローラ２６が山部をイナーシャにて乗り越えれば、ディテントスプリング２５の付勢力により、ディテントローラ２６はＲ谷に落とし込まれる。

ディテントローラ２６がＲ谷に到達した時刻ｘ６３にて、再度モータ１０への通電をオンにし、時刻ｘ６４にてＲ谷におけるディテント負荷トルクのピークを越えると、Ｒ－Ｎ山の頂点に到達したときのモータ回転数が減速後目標回転数Ｎｐとなるように、モータ１０を減速させる。時刻ｘ６５にて、ディテントローラ２６がＲ－Ｎ山の頂点に到達すると、モータ１０への通電をオフにする。ディテントローラ２６が山部をイナーシャにて乗り越えれば、ディテントスプリング２５の付勢力により、ディテントローラ２６はＮ谷に落とし込まれる。

ディテントローラ２６がＮ谷に到達した時刻ｘ６６にて、再度モータ１０への通電をオンにし、時刻ｘ６７にてＮ谷におけるディテント負荷トルクのピークを越えると、Ｎ－Ｄ山の頂点に到達したときのモータ回転数が減速後目標回転数Ｎｐとなるように、モータ１０を減速させる。時刻ｘ６８にて、ディテントローラ２６がＮ－Ｄ山の頂点に到達すると、モータ１０への通電をオフにする。ディテントローラ２６が山部をイナーシャにて乗り越えれば、ディテントスプリング２５の付勢力により、ディテントローラ２６はＤ谷に落とし込まれて停止する。

減速後目標回転数Ｎｐは、ディテントプレートの形状等に応じ、山部ごとに異なる値に設定してもよい。また、図１１では、第１実施形態のように、山部を越えると通電をオフにしているが、第３実施形態のように、逆トルク通電の後に通電をオフにしてもよい。また、第２実施形態のように、ディテントローラ２６が目標位置に到達したときに、停止制御を行うようにしてもよい。第５実施形態も同様である。

ディテントプレート２１の山部の数が２以上（本実施形態では３）の場合、駆動制御部５５は、車両が平坦路にあると判定された場合、ディテントローラ２６が谷部から山部の頂点に向かう山上り時において、全ての山部で減速制御を行う。これにより、レンジ切替時の衝撃音を低減することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第５実施形態）
第５実施形態を図１２に示す。第４実施形態では、全ての山上りにて、ディテント負荷トルクのピークでの減速制御、および、山部の頂点での通電オフを行っている。本実施形態では、ディテント負荷トルクが最も大きく、衝撃音が大きくなりやすいＰ－Ｒ間の山上り時に減速制御および通電オフを行い、Ｒ－Ｎ間、および、Ｎ－Ｄ間の山上り時は、傾斜路と同様の通常制御とする。すなわち、時刻ｘ７０から時刻ｘ７３までの処理は図１１と同様であり、時刻ｘ７３以降の処理は図１０と同様である。

ディテントプレート２１の山部の数が２以上（本実施形態では３）の場合、駆動制御部５５は、車両が平坦路にあると判定された場合、ディテントローラ２６が谷部から山部の頂点に向かう山上り時において、Ｐ－Ｒ間山部にて減速制御を行い、Ｐ－Ｒ間山部以外の山部にて減速制御を行わない。

例えば、Ｐ－Ｒ間の山部が他の山部より大きく、山を乗り越える負荷が大きい場合、山部を乗り越える際の衝撃音が、他の山部を乗り越えるときよりも大きくなる虞がある。そこで本実施形態では、Ｐ－Ｒ間の山部の山上り時に減速制御を行い、その他の山上り時には減速制御を行わない。これにより、応答性を確保しつつ、レンジ切替時の衝撃音を低減することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

実施形態において、シフトバイワイヤシステム１が「動力伝達切替システム」および「シフトレンジ切替システム」に対応し、シフトレンジ制御装置４０が「動力伝達切替装置」に対応する。また、ディテントプレート２１が「回転部材」、ディテントローラ２６が「係合部材」に対応する。また、モータ回転数Ｎが「モータの回転速度」、減速後目標回転数Ｎｐが「減速後目標回転速度」、シフトレンジを切り替えることが「動力伝達状態を切り替えること」に対応し、シフトレンジ切替時が「動力伝達状態切替時」に対応する。ここで、実施形態では、動力伝達切替システムは、シフトレンジ切替システムであるが、広義には、例えばハイブリッド車両における駆動源の切り替え等を含む動力伝達状態を切り替えるシステムであってもよい。

（他の実施形態）
上記実施形態では、回転角センサとしてエンコーダを用いる。他の実施形態では、回転角センサは、ロータの回転位置を検出可能なものであればよく、例えばレゾルバ等のリニアセンサであってもよい。上記実施形態では、出力軸センサが省略されている。他の実施形態では、例えばポテンショメータ等の出力軸センサが設けられていてもよい。

上記実施形態では、モータは、スイッチトリラクタンスモータである。他の実施形態では、モータは、スイッチトリラクタンスモータ以外のもの、例えばＤＣブラシレスモータ等であってもよい。上記実施形態では、ディテントプレートには２つまたは４つの谷部が設けられる。他の実施形態では、谷部の数は、３または５以上であってもよい。また、シフトレンジ切替機構やパーキングロック機構等は、上記実施形態と異なっていてもよい。また、上記実施形態では、モータ制御装置はシフトレンジ切替システムに適用される。他の実施形態では、モータ制御装置をシフトレンジ切替システム以外の車載システム、または、車載以外のモータ駆動システムに適用してもよい。

上記実施形態では、モータ軸と出力軸との間に減速機が設けられる。減速機の詳細について、上記実施形態では言及していないが、例えば、サイクロイド歯車、遊星歯車、モータ軸と略同軸の減速機構から駆動軸へトルクを伝達する平歯歯車を用いたものや、これらを組み合わせて用いたもの等、どのような構成であってもよい。また、他の実施形態では、モータ軸と出力軸との間の減速機を省略してもよいし、減速機以外の機構を設けてもよい。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・シフトバイワイヤシステム（動力伝達切替システム）
１０・・・モータ
２１・・・ディテントプレート（回転部材）
２２・・・ディテントローラ（係合部材）
４０・・・シフトレンジ制御装置（動力伝達切替装置）
５０・・・制御部
５３・・・傾斜判定部
５５・・・駆動制御部

Claims (5)

1. 複数の谷部（２１１、２１２）および前記谷部間を隔てる山部（２１５）が形成されモータ（１０）により駆動される回転部材（２１）、ならびに、動力伝達状態に応じた前記谷部に係合する係合部材（２６）を有し、車両に搭載された動力伝達切替システム（１）において、前記モータの駆動を制御することで動力伝達状態を切り替える動力伝達切替装置であって、
   前記車両の傾斜状態を判定する傾斜判定部（５３）と、
   前記モータの駆動を制御する駆動制御部（５５）と、
   を備え、
   前記駆動制御部は、
   前記車両が平坦路にあると判定された場合、前記係合部材が前記谷部から前記山部へ上り始めた後、前記係合部材が前記山部の頂点に到達する手前側であって、負荷トルクのピークを越えたと判定された場合、前記山部に到達したときに減速後目標速度となるように前記モータの回転速度を減速させる減速制御を行い、
   前記車両が平坦路にないと判定された場合、前記負荷トルクのピークを越えても前記減速制御を行わずに制御を継続する動力伝達切替装置。
2. 前記駆動制御部は、前記減速制御にて前記係合部材が前記山部の頂点を乗り越えたと判定された場合、前記モータへの通電をオフにする請求項１に記載の動力伝達切替装置。
3. 前記駆動制御部は、前記減速制御にて前記係合部材が前記山部の頂点を乗り越えたと判定された場合、山上り時とは逆方向のトルクが発生するように前記モータを駆動した後、前記モータの通電をオフにする請求項１に記載の動力伝達切替装置。
4. 前記山部の数が２以上の場合、
   前記駆動制御部は、前記車両が平坦路にあると判定された場合、前記係合部材が前記谷部から前記山部の頂点に向かう山上り時において、全ての前記山部で前記減速制御を行う請求項１～３のいずれか一項に記載の動力伝達切替装置。
5. 前記動力伝達切替システムは、シフトレンジ切替システムであって、前記山部の数が２以上の場合、
   前記駆動制御部は、前記車両が平坦路にあると判定された場合、前記係合部材が前記谷部から前記山部の頂点に向かう山上り時において、Ｐレンジに対応する前記谷部とＲレンジに対応する前記谷部とを隔てる前記山部であるＰ－Ｒ間山部にて前記減速制御を行い、前記Ｐ－Ｒ間山部以外の前記山部にて前記減速制御を行わない請求項１～３のいずれか一項に記載の動力伝達切替装置。

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