JP7722246B2 - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータ制御装置に関する。

従来、自動変速機のシフトレンジ切替機構を電気的に制御するシフトバイワイヤシステムが知られている。例えば特許文献１では、出力軸の回転角度を検出する出力軸センサが設けられており、出力軸センサの出力信号に基づき、出力軸が複数のレンジ判定範囲のうちどこに位置しているかを判定している。

特開２０１８－１７９１４２号公報

例えば、アクチュエータと出力軸との間の遊びが比較的大きいシステムでは、検出軸が遊びの範囲内で揺動すると、位置判定に時間がかかる。

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、位置判定を適切に実施可能なアクチュエータ制御装置を提供することにある。

本発明のアクチュエータ制御装置（６０）は、駆動源（４０）を有するアクチュエータ（１０）と、ディテント機構（２０）と、位置センサ（５５）と、を備える駆動システム（１）において、アクチュエータの駆動によりディテント機構の切り替えを制御する。ディテント機構は、ディテント部材（２１）、および、係合部材（２６）を有する。ディテント部材は、複数の谷部（２１１、２１２）、および、谷部を隔てる山部（２１５）が形成されている。係合部材は、アクチュエータにより出力軸（１５）が駆動されることで谷部間を移動可能である。位置センサは、出力軸の位置を検出可能である。

アクチュエータ制御装置は、係合部材を目標谷部へ移動させるとき、出力軸の駆動方向に応じ、最も進行方向側に進んだときの位置センサの検出値である最進値に基づき、係合部材が目標谷部の最底部に落ちたことを判定する。これにより、例えば位置センサの検出対象と出力軸との間に遊びがあり、位置センサの検出値が揺動したとしても、係合部材の状態を適切に判定することができる。

第１実施形態によるパークロックシステムを示す概略構成図である。 第１実施形態による電動アクチュエータを示す斜視図である。 第１実施形態による制御装置を示すブロック図である。 第１実施形態によるモータおよびディテント機構を示す模式図である。 （ａ）はモータ角度、センサ角度および出力軸角度の挙動シミュレーション結果であり、（ｂ）は図５（ａ）のＶｂ部拡大図である。 第１実施形態によるセンサ角度をセンサ角最大値を説明する図である。 第１実施形態による駆動モード切替処理を説明するフローチャートである。 第１実施形態による谷位置判定処理を説明するフローチャートである。 第１実施形態による谷位置判定処理を説明するフローチャートである。 第１実施形態による谷位置判定処理を説明するタイムチャートである。 第１実施形態による谷位置判定処理を説明するタイムチャートである。 第２実施形態による谷位置判定処理を説明するタイムチャートである。

以下、本発明によるアクチュエータ制御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実施形態を図１～図１１に示す。図１に示すように、電動アクチュエータ１０は、パークロックシステム１に適用される。パークロックシステム１は、電動アクチュエータ１０、ディテント機構２０、および、パーキングロック機構３０を備える。電動アクチュエータ１０は、回転式であって、例えばブラシ付きＤＣモータおよび減速ギア機構等から構成される。電動アクチュエータ１０は、出力軸１５を回転させることで、ディテント機構２０を駆動する。

ディテント機構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、電動アクチュエータ１０から出力された回転駆動力を、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、電動アクチュエータ１０により駆動される。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、および、谷部２１１、２１２を隔てる山部２１５が設けられる。

付勢部材であ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２１１、２１２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、パーキングロック機構３０の状態が固定される。

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、パーキングレバー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。

パーキングレバー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。パーキングレバー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、パーキングレバー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、図示しないドライブシャフトと接続しており、パーキングレバー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、ドライブシャフト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はパーキングレバー３３によりロックされず、ドライブシャフトの回転は、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はパーキングレバー３３によってロックされ、ドライブシャフトの回転が規制される。

以下適宜、Ｐレンジのときにディテントローラ２６が嵌まり込む谷部２１１を「Ｐ谷」、ｎｏｔＰレンジのときにディテントローラ２６が嵌まり込む谷部２１２を「ｎｏｔＰ谷」、谷部２１１、２１２の谷底を「最底部」とする。

図２に示すように、電動アクチュエータ１０は、モータ４０、減速機構４２、ケース５１、および、基板カバー５７等を有する。モータ４０は、モータ軸がケース５１の底面と略平行になるように基板カバー５７上に横置きされている。

減速機構４２は、ウォームギア４３、ヘリカルギア４４、中間ギア４５、ドリブンプレート４６およびドリブンシャフト４７を有する。ウォームギア４３は、モータ４０のモータ軸と一体に回転する。ヘリカルギア４４は、ウォームギア４３および中間ギア４５の大径部と噛み合う。中間ギア４５は大径部および小径部を有し、大径部はヘリカルギア４４と噛み合い、小径部はドリブンプレート４６と噛み合う。

ドリブンプレート４６とドリブンシャフト４７とは、一体に形成されているが、別体としてもよい。ドリブンシャフト４７と出力軸１５とは、スプライン軸継手にて接続されている。これにより、モータ４０の回転は、ウォームギア４３、ヘリカルギア４４、中間ギア４５、ドリブンプレート４６およびドリブンシャフト４７を経由し、出力軸１５に伝達される。

ケース５１は、例えば樹脂等で形成され、ドリブンシャフト４７と対応する箇所に筒部５４が形成されている。筒部５４は、ドリブンシャフト４７側に開口する筒状に形成されており、端面にてドリブンシャフト４７と当接可能に設けられている。ドリブンシャフト４７と筒部５４とが当接することで、筒部５４はドリブンシャフト４７の軸方向の荷重を受ける。

ドリブンシャフト４７には、図示しないセンサマグネットが設けられている。また、筒部５４の内側であって、ドリブンシャフト４７と対向する箇所には、位置センサ５５（図３参照）が設けられている。本実施形態では、ドリブンシャフト４７を「センサ軸」とし、位置センサ５５により出力軸１５の回転位置を検出している。基板カバー５７は、ケース５１に固定されており、内部に図示しない基板が設けられている。基板には、制御装置６０を構成する各種電子部品が実装されている。

図３に示すように、制御装置６０は、駆動回路６１、および、制御部７０等を有する。駆動回路６１は、図示しない駆動素子を有する。制御部７０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７０は、要求シフトレンジを取得して目標レンジを設定し、ディテントローラ２６が目標レンジに応じた谷部２１１、２１２に位置するように、電動アクチュエータ１０の駆動を制御する。制御部７０は、機能ブロックとして、信号取得部７１、回転演算部７２、位置判定部７３、閾値設定部７４、および、駆動制御部７５等を有する。信号取得部７１は、位置センサ５５からの位置検出信号、図示しない上位ＥＣＵ等からの要求シフトレンジに係る信号、モータ４０の電流、電圧、温度等に係るセンサ信号等を取得する。

回転演算部７２は、位置センサ５５の検出値に基づき、ドリブンシャフト４７の回転角であるセンサ角度θｓ、および、ドリブンシャフト４７の回転数であるセンサ回転数Ｎｓを演算する。センサ角度θｓおよびセンサ回転数Ｎｓは、ガタが詰まった状態にてドリブンシャフト４７と出力軸１５とが一体に回転している場合、出力軸１５に係る値とみなせる。

位置判定部７３は、ディテント機構２０におけるディテントローラ２６の位置を判定する。閾値設定部７４は、ディテントローラ２６の位置判定に係る閾値を設定する。ディテントローラ２６の位置判定、および、位置判定に係る閾値設定については後述する。駆動制御部７５は、駆動回路６１の駆動素子のオンオフ作動を制御することで、モータ４０の駆動を制御する。

図４は、モータ４０と出力軸１５との遊びを模式的に示しており、紙面左右方向を回転方向とみなし、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２を移動する様子を表している。なお、実際には、出力軸１５と一体に回転するディテントプレート２１が回転することで、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２間を移動する。図４では、モータ４０等の動作を一点鎖線の矢印で示した。

モータ４０と出力軸１５との間には、減速機構４２が設けられており、遊びが存在している。以下適宜、モータ軸とセンサ軸であるドリブンシャフト４７との間の遊びの合計を内部ガタＧｍ、ドリブンシャフト４７と出力軸１５との間のガタをスプラインガタＧｓとし、内部ガタＧｍおよびスプラインガタＧｓの合計を単に「ガタ」という。

シフトレンジをＰレンジからｎｏｔＰレンジに切り替えるとき、内部ガタＧｍおよびスプラインガタＧｓを進行方向側に詰め、モータ軸が先行する状態にてディテントローラ２６を山部２１５側へ押し上げる。ディテントローラ２６が山部２１５を超えると、ディテントスプリング２５のスプリング力にて出力軸１５が先行して谷部２１２側へ移動する。ディテントローラ２６が山部２１５を超えるとき、トルクの向きが逆になり、ガタが反対側に一気に詰まるため、位置センサ５５の検出値が急峻に変動する。

また、本実施形態では、減速機構４２にウォームギア４３を用いており、被駆動トルクが比較的大きい。詳細には、減速機構４２における被駆動トルクは、ディテントスプリング２５がディテントローラ２６を谷底方向へ付勢する付勢トルクよりも大きい。そのため、レンジ切替時において、山部２１５を超えた後、最底部に到達する前にモータ４０の通電をオフにすると、ガタの大きさによっては、通電をオフした位置にて停止し、ディテントローラ２６を最底部まで落とし込めない虞がある。そこで本実施形態では、ディテントローラ２６が最底部にて停止していると判定した後、通電をオフにする。

図５は、ＰレンジからｎｏｔＰレンジへの切り替えを行った際のモータ角度θｍ、センサ角度θｓ、出力軸角度θｄのシミュレーション結果であり、横軸を時間、縦軸を角度とする。

本実施形態では、出力軸１５とセンサ軸との間にスプラインガタＧｓがあるため、ディテントローラ２６が谷部２１２にて停止していても、スプラインガタＧｓの範囲でドリブンシャフト４７が振動すると、位置センサ５５の検出値が振動する。このような機械的な遊びの影響で、センサ軸が揺動してしまうと、揺動が収まるまで、正確な角度演算ができない。

ここで、ディテントローラ２６が谷部２１２に落ちた後は、ドリブンシャフト４７はスプラインガタＧｓの範囲以上は動かないことに着目し、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えた後のセンサ角度θｓの最大値または最小値をホールドし、センサ軸がガタ幅以上動かないことを検出することで、ディテントローラ２６が谷底に落ちていることを判定する。以下、センサ角度θｓの最大値をセンサ角最大値θｍａｘ、センサ角度θｓの最小値をセンサ角最小値θｍｉｎとする。

図６は、ＰレンジからｎｏｔＰレンジへの切替時のセンサ角度θｓと、センサ角最大値θｍａｘを示しており、横軸を時間、縦軸を角度とする。図６の例では、内部ガタＧｍとスプラインガタＧｓの合計が、山部２１５と谷部２１２との間の角度より大きく、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えると、ガタ内部で出力軸１５が回転することで、略無負荷状態にてディテントローラ２６が谷部２１２へ移動する。

図６に示すように、ＰレンジからｎｏｔＰレンジへの切替時、センサ角最大値θｍａｘをホールドし、センサ角最大値θｍａｘの変化量である最大値変化量Δθｍａｘが位置判定閾値Ｎｔｈより小さくなった場合、ディテントローラ２６が谷部２１２に落とし込まれたと判定する。また、ｎｏｔＰレンジからＰレンジへの切替時、出力軸１５の回転に伴ってセンサ角度θｓが小さくなるように設定されているため、センサ角最小値θｍｉｎをホールドすることで、同様に判定する。

また、ディテントローラ２６が山部２１５を越えてガタ詰め方向が反転すると、持っている運動エネルギによりドリブンシャフト４７が振動するため、位置センサ５５の検出値が振動する。本実施形態では、センサ軸がドリブンシャフト４７であって、出力軸１５の挙動を直接的に検出することができないため、ガタ詰め方向反転後にセンサ角度θｓが振動すると、ディテントローラ２６が谷底にあるか否かを誤判定する虞がある。そこで本実施形態では、ディテントローラ２６が山部２１５を越えてガタ詰め方向が反転してから所定時間、谷位置判定を行わないマスク時間Ｘｍｃを設ける。

本実施形態の駆動モード切替処理を図７のフローチャートに基づいて説明する。図５等の処理は、制御部７０にて所定の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１等の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。

Ｓ１０１では、制御部７０は、駆動モードがスタンバイモードか否か判断する。駆動モードがスタンバイモードでないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行する。駆動モードがスタンバイモードであると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、制御部７０は、目標レンジが切り替わったか否か判断する。目標レンジが切り替わっていないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、スタンバイモードを継続する。目標レンジが切り替わったと判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行し、駆動モードをスタンバイモードから切替モードに変更し、モータ４０の駆動を開始する。

駆動モードがスタンバイモードでないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）に移行するＳ１０４では、制御部７０は、駆動モードが切替モードか否か判断する。駆動モードが切替モードでないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０７へ移行する。駆動モードが切替モードであると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。

Ｓ１０５では、制御部７０は、谷位置判定フラグＦｖｊがオンされているか否か判断する。谷位置判定フラグＦｖｊに係る処理の詳細は後述する。谷位置判定フラグＦｖｊがオフであると判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、切替モードを継続する。谷位置判定フラグＦｖｊがオンされていると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行し、駆動モードを切替モードから停止モードに変更する。停止モードでは、逆起電流を還流させてブレーキ力を発生させる。

駆動モードが切替モードでないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）に移行するＳ１０７では、制御部７０は、駆動モードが停止モードか否か判断する。駆動モードが停止モードでないと判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｓ１０８以降の処理をスキップする。駆動モードが停止モードであると判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ１０８へ移行する。

Ｓ１０８では、制御部７０は、停止モードを開始してから停止モード継続時間Ｘｓｔが経過したか否か判断する。停止モード継続時間Ｘｓｔが経過していないと判断された場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、停止モード計時カウンタをインクリメントする。停止モード継続時間Ｘｓｔが経過したと判断された場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、Ｓ１０９へ移行し、駆動モードを停止モードからスタンバイモードに変更する。また、停止モード計時カウンタをリセットする。

本実施形態の谷位置判定処理を図８および図９のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ２０１では、制御部７０は、駆動モードが切替モードか否か判断する。駆動モードが切替モードでないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２２１へ移行する。駆動モードが切替モードであると判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、Ｓ２０２へ移行する。

Ｓ２０２では、位置判定部７３は、山越え判定フラグＦｍｊがオンか否か判断する。山越え判定フラグＦｍｊがオンであると判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、図９中のＳ２０６へ移行する。山越え判定フラグＦｍｊがオフであると判断された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、Ｓ２０３へ移行する。

Ｓ２０３では、位置判定部７３は、位置センサ５５の検出角度であるセンサ角度θｓの前回値と今回値との変化量である角度変化量Δθが急変判定閾値θｔｈ以上か否か判断する。急変判定閾値θｔｈは、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えるときガタが反対側に詰まるときの回転角度に応じた値であって、ディテントプレート２１の形状やガタの大きさに応じて設定される。急変判定閾値θｔｈは、ディテントプレート２１の形状により、ＰレンジからｎｏｔＰレンジへの切替時と、ｎｏｔＰレンジからＰレンジへの切替値とで異なる値であってもよい。角度変化量Δθが急変判定閾値θｔｈより小さいと判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、ディテントローラ２６は山上り中であって、現在の駆動状態を継続する。角度変化量Δθが急変判定閾値θｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、Ｓ２０４へ移行する。

Ｓ２０４では、位置判定部７３は、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えたと判定し、山越え判定フラグＦｍｊをオンにする。また、制御部７０では、山越え判定フラグＦｍｊがオンされるまでのセンサ回転数Ｎｓに係る情報が時刻情報と関連付けて記憶されており、Ｓ２０５では、制御部７０は、山越え判定フラグＦｍｊがオンになる所定時間Ｘｃ前におけるセンサ回転数Ｎｓを、山上り中回転数Ｎｃとして取得する。所定時間Ｘｃは、ディテントローラ２６の山上り中であって、センサ回転数Ｎｓが安定しているときの値を山上り中回転数Ｎｃとして、取得可能なように設定される。なお、ディテントローラ２６の山越えにて回転数が急変する可及的直前の値を山上り中回転数Ｎｃとして取得することが望ましい。また、センサ回転数Ｎｓが安定している区間において取得される複数の値を用いた平均値等の演算値を山上り中回転数Ｎｃとしてもよい。

図９に示すように、山越え判定フラグＦｍｊがオンであると判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）に移行するＳ２０６では、位置判定部７３は、山越え判定フラグＦｍｊがオンされてからマスク時間Ｘｍｃが経過したか否か判断する。マスク時間Ｘｍｃは、山越えにてガタが反転した際にドリブンシャフト４７が持っている運動エネルギに起因するドリブンシャフト４７の振動状態に応じて設定される。マスク時間Ｘｍｃは、モータ電流、電圧、温度、駆動方向等に応じて可変としてもよい。山越え判定フラグＦｍｊがオンされてからマスク時間Ｘｍｃが経過していないと判断された場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、Ｓ２０７へ移行し、マスク時間計時カウンタをインクリメントする。山越え判定フラグＦｍｊがオンされてからマスク時間Ｘｍｃが経過したと判断された場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、Ｓ２０８へ移行する。

Ｓ２０８では、位置判定部７３は、現在の駆動方向が、センサ角度θｓが増加する方向か否か判定する。本実施形態では、ＰレンジからｎｏｔＰレンジへの切替時に肯定判断され、ｎｏｔＰレンジからＰレンジへの切替時に否定判断される。現在の駆動方向が、センサ角度θｓが減少する方向であると判断された場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、Ｓ２１４へ移行する。現在の駆動方向が、センサ角度θｓが増加する方向であると判断された場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、Ｓ２０９へ移行する。

Ｓ２０９では、位置判定部７３は、センサ角度の今回値θｓ（ｎ）が、ホールドされているセンサ角最大値θｍａｘより大きいか否か判断する。以下適宜、今回値に添え字（ｎ）、前回値の添え字（ｎ－１）を付す。センサ角度の今回値θｓ（ｎ）がホールドされているセンサ角最大値θｍａｘより大きいと判断された場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行し、センサ角度の今回値θｓ（ｎ）をセンサ角最大値θｍａｘとしてホールドする。センサ角度の今回値θｓ（ｎ）がホールドされているセンサ角最大値θｍａｘ以下であると判断された場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、センサ角最大値θｍａｘを更新せず、Ｓ２１１へ移行する。

Ｓ２１１では、位置判定部７３は、ホールドされているセンサ角最大値θｍａｘの今回値と前回値との差の絶対値である最大値変化量Δθｍａｘ（式（１－１）参照）が、位置判定閾値Ｎｔｈより小さいか否か判定する。本実施形態では、レンジ切替ごとに、位置判定閾値Ｎｔｈを設定している。位置判定閾値Ｎｔｈは、山上り中回転数Ｎｃに１より小さい値である安全係数ｋを乗じた値である（式（２）参照）。必要に応じ、スケールを合わせるための換算を行ってもよい。本実施形態では、レンジ切替ごとに、位置判定閾値Ｎｔｈを設定している。

Δθｍａｘ＝｜θｍａｘ（ｎ）－θｍａｘ（ｎ－１）｜ ・・・（１－１）
Ｎｔｈ＝Ｎｃ×ｋ ・・・（２）

安全係数ｋは、１以下の任意の値（例えば０．７）とする。また、安全係数ｋは、任意の基準値（例えば０．７）以下の値となるように環境条件に応じて可変としてもよい。例えば、最大電圧降下した場合の安全係数を基準値とし、モータ４０に印加される電圧が大きいほど小さい値となるように設定される。また、高温の場合、モータ４０の回転数が大きくなるため、温度が高いほど安全係数ｋが小さい値となるように設定される。さらにまた、山越え前の負荷トルクが小さいほど、センサ回転数Ｎｓが大きいため、負荷トルクが小さいほど安全係数ｋが小さい値となるように設定する。安全係数ｋは、例えば電圧、温度および負荷トルクに応じたマップから取得される。例えば、パラメータ毎に個別に設定されたマップを用いて値を取得し、最も小さい値を安全係数ｋとして設定する。

最大値変化量Δθｍａｘが位置判定閾値Ｎｔｈより小さいと判断された場合（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、Ｓ２１２へ移行し、判定待機時間Ｘｈの計時に係るカウンタをインクリメントする。最大値変化量Δθｍａｘが位置判定閾値Ｎｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ２１１：ＮＯ）、Ｓ２１３へ移行し、判定待機時間Ｘｈの計時に係るカウンタをリセットする。

現在の駆動方向が、センサ角度θｓが減少する方向であると判断された場合（Ｓ２０８：ＮＯ）に移行するＳ２１４では、位置判定部７３は、センサ角度の今回値θｓ（ｎ）がホールドされているセンサ角最小値θｍｉｎより小さいか否か判断する。センサ角度の今回値θｓ（ｎ）がホールドされているセンサ角最小値θｍｉｎより小さいと判断された場合（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、Ｓ２１５へ移行し、センサ角度の今回値θｓ（ｎ）をセンサ角最小値θｍｉｎとしてホールドする。センサ角度の今回値θｓ（ｎ）がホールドされているセンサ角最小値θｍｉｎ以上であると判断された場合（Ｓ２１４：ＮＯ）、センサ角最小値θｍｉｎを更新せず、Ｓ２１６へ移行する。

Ｓ２１６では、位置判定部７３はホールドされているセンサ角最小値θｍｉｎの今回値と前回値との差である最小値変化量Δθｍｉｎ（式（１－２）参照）が、位置判定閾値Ｎｔｈより小さいか否か判断する。最小値変化量Δθｍｉｎが位置判定閾値Ｎｔｈより小さいと判断された場合（Ｓ２１６：ＹＥＳ）、Ｓ２１７へ移行し、判定待機時間Ｘｈの計時に係るカウンタをインクリメントする。最小値変化量Δθｍｉｎが位置判定閾値Ｎｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ２１６：ＮＯ）、Ｓ２１８へ移行し、判定待機時間Ｘｈの計時に係るカウンタをリセットする。

Δθｍｉｎ＝｜θｍｉｎ（ｎ）－θｍｉｎ（ｎ－１）｜ ・・・（１－２）

Ｓ２１２、Ｓ２１３、Ｓ２１７またはＳ２１８に続いて移行するＳ２１９では、位置判定部７３は、判定待機時間Ｘｈが谷位置判定時間Ｘｖ以上か否か判定する。判定待機時間Ｘｈが谷位置判定時間Ｘｖより小さいと判断された場合（Ｓ２１９：ＮＯ）、Ｓ２２０をスキップする。判定待機時間Ｘｈが谷位置判定時間Ｘｖ以上であると判断された場合（Ｓ２１９：ＹＥＳ）、Ｓ２２０へ移行し、谷位置判定フラグＦｖｊをオンにする。

図８に戻り、駆動モードが切替モードではないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）に移行するＳ２２１では、位置判定部７３は、谷位置判定フラグＦｖｊおよび山越え判定フラグＦｍｊをオフにする。Ｓ２２２では、位置判定部７３は、ホールドされているセンサ角最大値θｍａｘまたはセンサ角最小値θｍｉｎをリセットする。また、位置判定部７３は、判定待機時間Ｘｈおよびマスク時間Ｘｍｃに係るカウンタをリセットする。

本実施形態の谷位置判定処理を図１０および図１１のタイムチャートに基づいて説明する。図１０はＰレンジからｎｏｔＰレンジへの切替時であって、共通時間軸を横軸とし、上段から、目標シフトレンジ、回転角度、回転数、山越え判定フラグＦｍｊ、位置判定閾値Ｎｔｈ、センサ角最大値θｍａｘ、最大値変化量Δθｍａｘ、谷位置判定フラグＦｖｊ、デューティ指示値を示している。後述の図１２も同様である。回転角度および回転数について、位置センサ５５の検出値に基づくセンサ角度θｓを実線、モータ４０の挙動に応じたモータ角度θｍを二点鎖線、出力軸１５の挙動に応じた出力軸角度θｄを破線で示し、ギア比換算によりスケールを揃えている。また、モータ４０の回転数をモータ回転数Ｎｍとする。また、ディテントローラ２６が谷部２１１の最底部にあるときのモータ角度を「Ｐ」、谷部２１２の最底部にあるときのモータ角度を「ｎｏｔＰ」とした。

図１０に示すように、時刻ｘ１０にて目標シフトレンジがＰレンジからｎｏｔＰレンジに切り替わると、モータ４０が駆動され、ガタが詰まった時刻ｘ１１にてセンサ軸も回転を開始し、回転に伴ってセンサ角度θｓが増加する。また本実施形態では、少なくとも山越え判定フラグＦｍｊがセットされるまでの期間において、センサ回転数Ｎｓを時刻情報と関連付けて記憶しておく。図１０等では、モータ駆動時のデューティ指示値を１００［％］としているが、任意の値としても差し支えない。

時刻ｘ１２にて、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えると、トルクが逆向きとなりガタが反対側に一気に詰まることにより、位置センサ５５の検出値が大きく変化する。本実施形態では、センサ角度θｓの前回値と今回値との差である角度変化量Δθが急変判定閾値θｔｈ以上となった場合、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えたと判定し、山越え判定フラグＦｍｊをオンにする。また、時刻ｘ１２から所定時間Ｘｃ前のタイミングにおけるセンサ回転数Ｎｓを、山上り中回転数Ｎｃとして取得し、位置判定閾値Ｎｔｈを設定する（式（２）参照）。

内部ガタＧｍとスプラインガタＧｓとの合計が、山部２１５と谷部２１２との間の角度より大きい場合、出力軸１５がガタ幅の範囲内にて略無負荷状態にて回転することでディテントローラ２６が谷底まで吸い込まれ、ディテントローラ２６が谷底に到達しても、センサ角度θｓが振動する。特に、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えた直後は振動が大きい。そのため、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えたと判定されてから、マスク時間Ｘｍｃが経過するまでの間は、センサ角最大値θｍａｘのホールドを行わない。

ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えたと判定されてからマスク時間Ｘｍｃが経過した時刻ｘ１３にて、センサ角最大値θｍａｘのホールド処理を開始する。すなわち時刻ｘ１２から時刻ｘ１３の間のホールド処理をマスクするため、この期間に検出された最大値ＭＡＸ１、ＭＡＸ２はホールドされず、マスク時間Ｘｍｃ経過後に検出された最大値ＭＡＸ３がホールドされる。なお、マスク時間Ｘｍｃ後、最初のピークまでの推移はなりゆきとなる。

時刻ｘ１４にて、最大値変化量Δθｍａｘが位置判定閾値Ｎｔｈより小さくなると、判定待機時間Ｘｈの計時を開始する。最大値変化量Δθｍａｘが位置判定閾値Ｎｔｈより小さい状態が谷位置判定時間Ｘｖに亘って継続した時刻ｘ１５では、谷位置判定フラグＦｖｊをオンする。そして、デューティ指示値を０［％］とし、モータ４０への通電をオフにする。時刻ｘ１５では、センサ角度θｓに振動は収まっていないが、振動幅がスプラインガタＧｓの範囲内であれば、ディテントローラ２６は動かないため、センサ角度θｓの振動が収束を待つことなく、ディテントローラ２６が谷部２１２の最底部で停止していることを判定することができる。

図１１は、ｎｏｔＰレンジからＰレンジへの切替時であって、共通時間軸を横軸とし、上段から、目標シフトレンジ、回転角度、回転数、山越え判定フラグＦｍｊ、位置判定閾値Ｎｔｈ、センサ角最小値θｍｉｎ、最小値変化量Δθｍｉｎ、谷位置判定フラグＦｖｊ、デューティ指示値を示している。ｎｏｔＰレンジからＰレンジへの切替時の谷位置判定処理は、ＰレンジからｎｏｔＰレンジへの切替時の処理と回転方向が異なる点を除き、概ね同様である。

時刻ｘ２０にて目標シフトレンジがｎｏｔＰレンジからＰレンジに切り替わると、モータ４０が駆動され、ガタが詰まった時刻ｘ２１にてセンサ軸も回転を開始し、回転に伴ってセンサ角度θｓが減少する。また、少なくとも山越え判定フラグＦｍｊがセットされるまでの期間において、センサ回転数Ｎｓを時刻情報と関連付けて記憶しておく。

時刻ｘ２２にて、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えると、センサ角度θｓが大きく変化する。角度変化量Δθが急変判定閾値θｔｈ以上となった場合、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えたと判定し、山越え判定フラグＦｍｊをオンにする。また、時刻ｘ２２から所定時間Ｘｃ前のタイミングにおけるセンサ回転数Ｎｓを、山上り中回転数Ｎｃとして取得し、位置判定閾値Ｎｔｈを設定する（式（２））。

時刻ｘ２２からマスク時間Ｘｍｃが経過した時刻ｘ２３にて、センサ角最小値θｍｉｎのホールド処理を開始する。すなわち、時刻ｘ２２から時刻ｘ２３の間のホールド処理をマスクするため、この期間に検出された最小値ＭＩＮ１、ＭＩＮ２はホールドされず、マスク時間Ｘｍｃ経過後に検出された最小値ＭＩＮ３がホールドされる。

時刻ｘ２４にて、最小値変化量Δθｍｉｎが位置判定閾値Ｎｔｈより小さくなり、谷位置判定時間Ｘｖが経過した時刻ｘ２５にて、谷位置判定フラグＦｖｊをオンにする。そしてデューティ指示値を０［％］とし、モータ４０への通電をオフにする。

本実施形態では、ディテントローラ２６が谷底に落ちた後はセンサ角度θｓがガタ幅以上には更新されないため、センサ角度θｓの進行方向に対するセンサ角最大値θｍａｘまたはセンサ角最小値θｍｉｎを保持することで、ディテントローラ２６が谷底に落ちたことを判定している。これにより、例えばガタが比較的大きく、ディテントローラ２６が谷に落ちた後もセンサ軸が振動する場合であっても、ディテントローラ２６が谷に落ちたことを適切に判定することができる。

以上説明したように、制御装置６０は、モータ４０を有する電動アクチュエータ１０と、ディテント機構２０と、位置センサ５５と、を備えるパークロックシステム１において、モータ４０の駆動によりディテント機構２０の切り替えを制御する。

ディテント機構２０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２１１、２１２を隔てる山部２１５が形成されている。ディテントローラ２６は、電動アクチュエータ１０により出力軸１５が駆動されることで谷部２１１、２１２間を移動可能である。位置センサ５５は、出力軸１５の位置を検出可能である。ここで、位置センサ５５は、出力軸１５の位置を直接的に検出するものに限らず、出力軸１５と接続されるシャフトやギア比等で換算可能な検出対象を検出するものも含む。

制御装置６０の制御部７０は、位置判定部７３を備える。位置判定部７３は、ディテントローラ２６を目標谷部へ移動させるとき、出力軸１５の駆動方向に応じた位置センサ５５の最進値に基づき、ディテントローラ２６が目標谷部の最底部に落ちたことを判定する。「ディテントローラが目標谷部の最底部に落ちた」とは、センサ軸の状態によらず、ディテントローラ２６の揺動が収束しており、谷底にて停止している状態とする。

本実施形態では、ＰレンジからｎｏｔＰレンジへ切り替えるときの目標谷部は谷部２１２であり、最進値はセンサ角最大値θｍａｘである。また、ｎｏｔＰレンジからＰレンジへ切り替えるときの目標谷部は谷部２１１であり、最進値はセンサ角最小値θｍｉｎである。これにより、例えば位置センサ５５の検出部と出力軸１５との間に遊びがあり、位置センサ５５の検出値が揺動したとしても、ディテントローラ２６の状態を速やかに判定することができる。

位置判定部７３は、最進値を記憶し、最進値の変化量が位置判定閾値Ｎｔｈ以下の状態が谷位置判定時間Ｘｖに亘って継続した場合、ディテントローラ２６が目標谷部の最底部にて停止していると判定する。ディテントローラ２６が目標谷部の最底部に落とし込まれている場合、センサ軸はスプラインガタＧｓの範囲内でしか動かないため、最進値を用いることで、位置センサ５５の検出値が揺動していてもディテントローラ２６の状態を適切に判定することができる。

位置判定部７３は、位置センサ５５の検出値の急変が検出されてからマスク時間Ｘｍｃが経過するまでの間、最進値の記憶を行わず、マスク時間Ｘｍｃが経過した後の最進値に基づいて位置判定を行う。これにより、ガタ反転による過渡的な変化を検出せず、適切に位置判定を行うことができる。

制御部７０は、回転演算部７２と、閾値設定部７４と、を備える。回転演算部７２は、位置センサ５５の検出値に基づき、センサ回転数Ｎｓを演算する。閾値設定部７４は、位置判定閾値Ｎｔｈを設定する。閾値設定部７４は、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えるときに生じる位置センサ５５の検出値の急変が検出されると、急変開始の変曲点以前におけるセンサ回転数Ｎｓに基づいて位置判定閾値Ｎｔｈを設定する。詳細には、閾値設定部７４は、位置センサ５５の検出値の急変が検出される所定時間Ｘｃ前におけるセンサ回転数Ｎｓに係る値を用いて位置判定閾値Ｎｔｈを設定する。

これにより、環境条件に応じた位置判定閾値Ｎｔｈを適切に設定することができる。所定時間Ｘｃは、出力軸１５の初動時およびガタ反転時の過渡状態を除いたタイミングのセンサ回転数Ｎｓを取得可能に設定される。好ましくは、ガタ反転直前のセンサ回転数Ｎｓを取得可能に設定される。ガタ反転直前は、略無負荷状態となり、センサ回転数Ｎｓが最も大きくなるため、位置判定閾値Ｎｔｈを比較的大きい値に設定できるため、ディテントローラ２６が谷底に落とし込まれたことを、より速やかに判定することができる。

位置センサ５５は、電動アクチュエータ１０と出力軸１５との間に設けられる減速機構４２を構成するドリブンシャフト４７の位置を検出する。換言すると、位置センサ５５の検出対象であるセンサ軸は、モータ軸と出力軸とも異なっている。位置センサ５５の検出対象であるセンサ軸をモータ軸以外とし、センサ角度θｓの急変によりモータ軸とセンサ軸とが共連れ状態になっていない状態を検出することで、ディテントローラ２６の位置を適切に判定することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図１２に示す。本実施形態では、谷位置判定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。本実施形態では、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越えた後、マスク時間を設けず、センサ角最大値θｍａｘまたはセンサ角最小値θｍｉｎをホールドする。具体的には、図９中のＳ２０６およびＳ２０７の処理を省略する。または、Ｓ２０６のマスク時間Ｘｍｃを０にする。

本実施形態の谷位置判定処理を図１２のタイムチャートに基づいて説明する。ここでは、図１０と同様、シフトレンジをＰレンジからｎｏｔＰレンジへ切り替える場合について説明する。

時刻ｘ３０～時刻ｘ３２の処理は、図１０の時刻ｘ１０～時刻ｘ１２の処理と同様である。時刻ｘ３２にて、ディテントローラ２６が山部２１５を乗り越え、角度変化量Δθが急変判定閾値θｔｈ以上になると、山越え判定フラグＦｍｊをオンにする。また、時刻ｘ３２から所定時間Ｘｃ前のタイミングにおけるセンサ回転数Ｎｓを、山上り中回転数Ｎｃとして取得し、位置判定閾値Ｎｔｈを設定する。

本実施形態では、山越え判定後のマスク時間を設けないため、時刻ｘ３３にてセンサ角度θｓの最大値ＭＡＸ１をセンサ角最大値θｍａｘとしてホールドするが、この時点での最大値変化量Δθｍａｘは、位置判定閾値Ｎｔｈより大きいため、谷位置判定に係る計時を行わない。

時刻ｘ３４にて、最大値変化量Δθｍａｘが位置判定閾値Ｎｔｈより小さくなると、判定待機時間Ｘｈの計時を開始する。時刻ｘ３５にて、センサ角最大値θｍａｘが更新されるが、最大値変化量Δθｍａｘは位置判定閾値Ｎｔｈより小さいため、判定待機時間Ｘｈの計時を継続する。

時刻ｘ３４から、谷位置判定時間Ｘｖが経過した時刻ｘ３６では、谷位置判定フラグＦｖｊをオンにする。そして、デューティ指令値を０［％］としてモータ４０への通電をオフにする。本実施形態では、マスク時間を省略することで、ディテントローラ２６が谷底に落ちたことを、より速やかに判定することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

実施形態では、パークロックシステム１が「駆動システム」、電動アクチュエータ１０が「アクチュエータ」、ディテントプレート２１が「ディテント部材」、ディテントローラ２６が「係合部材」、モータ４０が「駆動源」、ドリブンシャフト４７が「被検出部品」、制御装置６０が「アクチュエータ制御装置」、回転演算部７２が「変化率演算部」に対応する。また、センサ回転数Ｎｓが「駆動変化率」に対応する。

ＰレンジからｎｏｔＰレンジへ切り替えるとき、目標谷部は谷部２１２であり、最進値はセンサ角最大値θｍａｘであり、最進値の変化量は最大値変化量Δθｍａｘである。また、ｎｏｔＰレンジからＰレンジへ切り替えるとき、目標谷部は谷部２１１であり、最進値はセンサ角最小値θｍｉｎであり、最進値の変化量は最小値変化量Δθｍｉｎである。

（他の実施形態）
上記実施形態では、モータ印加電圧、モータ電流および負荷トルクに応じて位置判定閾値を可変にしている。他の実施形態では、これらの一部を省略してもよいし、他のパラメータにより位置判定閾値を変更するようにしてもよい。

上記実施形態では、レンジ切替毎に位置判定閾値を設定している。他の実施形態では、例えば車両のイグニッションスイッチ等である始動スイッチがオンされた後の初回のレンジ切替時に位置判定閾値を設定し、始動スイッチがオフされるまでの間は初回に設定された位置判定閾値を用いる、といった具合に、レンジ切替毎に位置判定閾値を設定しなくてもよい。

上記実施形態では、減速機構は、ウォームギア、ヘリカルギアおよび中間ギア等によって構成されている。他の実施形態では、減速機構の構成や減速段数は、上記実施形態と異なっていてもよい。上記実施形態では、駆動源は、ブラシ付きＤＣモータである。他の実施形態では、駆動源は、ブラシ付きＤＣモータ以外のモータであってもよいし、ソレノイド等であってもよい。上記実施形態では電動アクチュエータは回転式であるが、他の実施形態では直動式のものであってもよい。

上記実施形態では、電動アクチュエータはパークロックシステムに適用される。他の実施形態では、電動アクチュエータをパークロックシステム以外の車載システム、または、車載以外の駆動システムに適用してもよい。

本発明の特徴は、例えば以下の通りとしてもよい。「位置センサは、駆動源と出力軸との間に設けられる減速機構を構成する被検出部品の位置を検出する請求項１～５のいずれか一項に記載のアクチュエータ制御装置」である。

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・・・パークロックシステム（駆動システム）
１０・・・電動アクチュエータ（アクチュエータ）
１５・・・出力軸
２０・・・ディテント機構 ２１・・・ディテントプレート（ディテント部材）
２２１、２２２・・・谷部 ２１５・・・山部
２６・・・ディテントローラ（係合部材）
４０・・・モータ（駆動源） ５５・・・位置センサ
６０・・・制御装置（アクチュエータ制御装置）
７２・・・回転演算部（変化率演算部）
７３・・・位置判定部 ７４・・・閾値設定部

Claims (6)

1. 駆動源（４０）を有するアクチュエータ（１０）と、
   複数の谷部（２１１、２１２）および前記谷部を隔てる山部（２１５）が形成されているディテント部材（２１）、および、前記アクチュエータにより出力軸（１５）が駆動されることで前記谷部間を移動可能である係合部材（２６）を有するディテント機構（２０）と、
   前記出力軸の位置を検出可能な位置センサ（５５）と、
   を備える駆動システム（１）において、前記アクチュエータの駆動により前記ディテント機構の切り替えを制御するアクチュエータ制御装置であって、
   前記係合部材を目標谷部へ移動させるとき、前記出力軸の駆動方向に応じた前記位置センサの最進値に基づき、前記係合部材が前記目標谷部の最底部に落ちたことを判定する位置判定部（７３）を備えるアクチュエータ制御装置。
2. 前記位置判定部は、前記最進値を記憶し、前記最進値の変化量が位置判定閾値以下の状態が位置判定時間に亘って継続した場合、前記係合部材が前記目標谷部の最底部に落ちたと判定する請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。
3. 前記位置判定部は、前記位置センサの検出値の急変が検出されてからマスク時間が経過するまでの間、前記最進値の記憶を行わず、前記マスク時間が経過した後の前記最進値に基づいて位置判定を行う請求項２に記載のアクチュエータ制御装置。
4. 前記位置センサの検出値に基づき、前記出力軸の駆動変化率を演算する変化率演算部（７２）と、
   前記位置判定閾値を設定する閾値設定部（７４）と、
   を備え、
   前記閾値設定部は、前記係合部材が前記山部を乗り越えるときに生じる前記位置センサの検出値の急変が検出されると、急変開始の変曲点以前における前記駆動変化率に基づいて前記位置判定閾値を設定する請求項２または３に記載のアクチュエータ制御装置。
5. 前記閾値設定部は、前記位置センサの検出値の急変が検出される所定時間前における前記駆動変化率に係る値を用いて前記位置判定閾値を設定する請求項４に記載のアクチュエータ制御装置。
6. 前記位置センサは、前記駆動源と前記出力軸との間に設けられる減速機構（４２）を構成する被検出部品（４７）の位置を検出する請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。