WO2021235260A1 - 動力伝達切替装置 - Google Patents

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WO2021235260A1
WO2021235260A1 PCT/JP2021/017799 JP2021017799W WO2021235260A1 WO 2021235260 A1 WO2021235260 A1 WO 2021235260A1 JP 2021017799 W JP2021017799 W JP 2021017799W WO 2021235260 A1 WO2021235260 A1 WO 2021235260A1
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WO
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motor
power transmission
mountain
control unit
vehicle
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/017799
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English (en)
French (fr)
Inventor
幹根 粂
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor

Definitions

  • This disclosure relates to a power transmission switching device.
  • the free running determination is performed based on the detected value of the output shaft sensor. If the output shaft sensor is provided between the motor, which is an actuator, and the detent mechanism, the mountability of the actuator deteriorates. Further, when the output shaft sensor is integrally provided inside the actuator, the structure of the actuator becomes complicated. Furthermore, if the detection accuracy of the output shaft sensor deteriorates due to deterioration, temperature characteristics, wear, etc. of the connection between the output shaft and the output shaft sensor, it is not possible to properly determine idle running, and if the current limit is delayed, the range There is a risk that the impact noise during switching cannot be reduced.
  • An object of the present disclosure is to provide a power transmission switching device capable of reducing impact noise when switching a power transmission state.
  • the power transmission switching device of the present disclosure switches a power transmission state by controlling the drive of a motor in a power transmission switching system mounted on a vehicle, and includes an inclination determination unit and a drive control unit. ..
  • the tilt state determination unit determines the tilt state of the vehicle.
  • the drive control unit controls the drive of the motor. When it is determined that the vehicle is on a flat road, the drive control unit slows down the rotation speed of the motor at the time of switching the power transmission state as compared with the case where the vehicle is determined to be on a slope. As a result, the impact sound at the time of range switching can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a shift-by-wire system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a shift-by-wire system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating the range switching process according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a time chart illustrating the range switching process on the ramp according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a time chart illustrating the range switching process on a flat road according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating the range switching process according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a shift-by-wire system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a shift-by-wire system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating the range switching process according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a time chart illustrating the range switching process on the ramp according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a
  • FIG. 7 is a time chart illustrating the range switching process on a flat road according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating the range switching process according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a time chart illustrating the range switching process on a flat road according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a time chart illustrating the range switching process on the ramp according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a time chart illustrating the range switching process on a flat road according to the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a time chart illustrating a range switching process on a flat road according to the fifth embodiment.
  • FIGS. 1 to 5 The power transmission switching device according to the first embodiment is shown in FIGS. 1 to 5.
  • the shift-by-wire system 1 which is a power transmission switching system has a motor 10 which is an actuator, a shift range switching mechanism 20, a parking lock mechanism 30, and a shift range control as a power transmission switching device. It is equipped with a device 40 and the like.
  • the motor 10 rotates by being supplied with electric power from a battery mounted on a vehicle (not shown), and functions as a drive source for the shift range switching mechanism 20.
  • the motor 10 of the present embodiment is, for example, a switched reluctance motor, and both have a motor winding wound around a stator (not shown).
  • the encoder 13 which is a rotation angle sensor detects the rotation position of a rotor (not shown) of the motor 10.
  • the encoder 13 is, for example, a magnetic rotary encoder, and is composed of a magnet that rotates integrally with the rotor, a Hall IC for magnetic detection, and the like.
  • the encoder 13 outputs an encoder signal, which is a pulse signal, at predetermined angles in synchronization with the rotation of the rotor.
  • the speed reducer 14 is provided between the motor shaft of the motor 10 and the output shaft 15, and decelerates the rotation of the motor 10 to output to the output shaft 15. As a result, the rotation of the motor 10 is transmitted to the shift range switching mechanism 20.
  • the output shaft sensor that detects the angle of the output shaft 15 is omitted. By omitting the output shaft sensor, it becomes easy to secure a mounting space for other parts, and the configuration can be simplified.
  • the shift range switching mechanism 20 has a detent plate 21, a detent spring 25, and the like, and the rotational driving force output from the speed reducer 14 is applied to the manual valve 28 and the parking lock mechanism 30. Communicate to.
  • the detent plate 21 is fixed to the output shaft 15 and driven by the motor 10.
  • the detent plate 21 is provided with a pin 24 that protrudes in parallel with the output shaft 15.
  • the pin 24 is connected to the manual valve 28.
  • the shift range switching mechanism 20 converts the rotational motion of the motor 10 into a linear motion and transmits it to the manual valve 28.
  • the manual valve 28 is provided on the valve body 29.
  • Two valley portions 211 and 212 are provided on the detent spring 25 side of the detent plate 21.
  • a mountain portion 215 separating the valley portions 211 and 212 is formed between the two valley portions 211 and 212.
  • the detent spring 25 is a plate-shaped member that can be elastically deformed, and a detent roller 26 is provided at the tip thereof.
  • the detent spring 25 urges the detent roller 26 toward the center of rotation of the detent plate 21.
  • the detent spring 25 is elastically deformed, and the detent roller 26 moves between the valleys.
  • the detent roller 26 By fitting the detent roller 26 into either the valley portion 211 or 212, the swing of the detent plate 21 is restricted, the axial position of the manual valve 28 and the state of the parking lock mechanism 30 are determined, and the automatic transmission is performed.
  • the shift range of the transmission 5 is fixed.
  • the valley portion 211 corresponding to the P range is referred to as a “P valley”
  • the valley portion 212 corresponding to the notP range is referred to as a “notP valley”.
  • the parking lock mechanism 30 has a parking rod 31, a cone 32, a parking lock pole 33, a shaft portion 34, and a parking gear 35.
  • the parking rod 31 is formed in a substantially L shape, and one end 311 side is fixed to the detent plate 21.
  • a cone 32 is provided on the other end 312 side of the parking rod 31.
  • the conical body 32 is formed so that the diameter is reduced toward the other end 312 side.
  • the parking lock pole 33 is in contact with the conical surface of the conical body 32 and is provided so as to be swingable around the shaft portion 34.
  • a convex portion 331 that can mesh with the parking gear 35 is provided.
  • the parking lock pole 33 is pushed up and the convex portion 331 and the parking gear 35 mesh with each other.
  • the conical body 32 moves in the direction of the arrow NotP, the meshing between the convex portion 331 and the parking gear 35 is released.
  • the parking gear 35 is provided on an axle (not shown) so as to be able to mesh with the convex portion 331 of the parking lock pole 33.
  • the rotation of the axle is restricted.
  • the shift range is the NotP range, which is a range other than P
  • the parking gear 35 is not locked by the parking lock pole 33, and the rotation of the axle is not hindered by the parking lock mechanism 30.
  • the shift range is the P range
  • the parking gear 35 is locked by the parking lock pole 33, and the rotation of the axle is restricted.
  • the shift range control device 40 includes a drive circuit 41, a control unit 50, and the like.
  • the drive circuit 41 has a switching element (not shown), and switches the energization of each phase of the motor 10.
  • a motor relay 46 is provided between the drive circuit 41 and the battery. The motor relay 46 is turned on when a vehicle start switch such as an ignition switch is turned on, and electric power is supplied to the motor 10 side. Further, by turning off the motor relay 46, the supply of electric power to the motor 10 side is cut off.
  • the control unit 50 is mainly composed of a microcomputer or the like, and has a CPU, ROM, RAM, I / O, and a bus line connecting these configurations, which are not shown in the inside.
  • Each process in the control unit 50 may be a software process by executing a program stored in advance in a substantive memory device such as a ROM (that is, a readable non-temporary tangible recording medium) on the CPU. It may be hardware processing by a dedicated electronic circuit.
  • the control unit 50 controls the switching of the shift range by controlling the drive of the motor 10 based on the driver required shift range, the signal from the brake switch, the vehicle speed, and the like. Further, the control unit 50 controls the drive of the shift hydraulic control solenoid 6 based on the vehicle speed, the accelerator opening degree, the driver required shift range, and the like.
  • the shift stage is controlled by controlling the shift hydraulic control solenoid 6.
  • the number of shifting hydraulic control solenoids 6 is provided according to the number of shifting stages and the like. In the present embodiment, one control unit 50 controls the drive of the motor 10 and the solenoid 6, but the motor ECU for controlling the motor 10 and the AT-ECU for solenoid control may be separated.
  • the drive control of the motor 10 will be mainly described.
  • the control unit 50 has an angle calculation unit 51, a speed calculation unit 52, an inclination determination unit 53, a drive control unit 55, and the like as functional blocks.
  • the angle calculation unit 51 counts the pulse edges of each phase of the encoder signal output from the encoder 13, and calculates the encoder count value ⁇ en.
  • the speed calculation unit 52 calculates the rotation speed N [rpm] of the motor 10 based on the encoder count value ⁇ en.
  • the encoder count value ⁇ en is a value corresponding to the rotation position of the motor 10, corresponds to the “motor angle”, and the rotation speed N corresponds to the “rotation speed”.
  • the tilt determination unit 53 detects the tilt state of the vehicle based on the detection value of the tilt angle sensor 19 that detects the tilt angle ⁇ s of the vehicle (not shown).
  • the absolute value of the inclination angle ⁇ s is smaller than the inclination determination value, it is determined that the vehicle is on a flat road, and when the absolute value of the inclination angle ⁇ s is equal to or more than the inclination determination value, it is determined that the vehicle is inclined.
  • the detection value of the tilt angle sensor 19 may be acquired from another control unit such as a higher-level ECU, or the determination result of the tilt state may be acquired instead of the detection value of the tilt angle sensor 19. May be good.
  • the drive control unit 55 controls the drive of the motor 10 so that the encoder count value ⁇ en becomes the target count value ⁇ cmd set according to the target shift range. Specifically, the drive control unit 55 controls the on / off operation of the switching element by generating each phase command and outputting it to the drive circuit 41.
  • a speed reducer 14 is provided between the motor shaft, which is the rotation shaft of the motor 10, and the output shaft 15, and includes a gear backlash between the speed reducer 14 and the output shaft 15.
  • "Play" exists. Within this range of play, the motor shaft is in a free running state in which the motor shaft rotates in a substantially no-load state.
  • the inner surface of the gear of the speed reducer 14 and the output shaft 15 collide with each other from the idle running state, an impact sound is generated.
  • the detent roller 26 gets over the mountain portion of the detent plate 21, the output shaft 15 precedes and is opposite to the switching direction due to the urging force of the detent spring 25 from the state where the motor shaft precedes and the play is clogged on the switching direction side.
  • the motor shaft When the play is switched to the side where the play is clogged, the motor shaft may run idle inside the play and an impact noise may be generated. In particular, when there is a large amount of play and the motor 10 is idling at high speed, the impact noise may be loud.
  • the idle running state is determined based on the detection value of the output shaft sensor, and when the free running state is determined, the current of the motor 10 is determined. It is conceivable to reduce the impact sound by limiting. However, if the detection accuracy of the output shaft sensor deteriorates due to deterioration over time, wear, temperature characteristics, etc., the idle running state cannot be appropriately determined, and the timing of current limitation is delayed, the impact noise may not be reduced. Further, if the output shaft sensor is not provided, it is not possible to determine free running based on the detection value of the output shaft sensor.
  • step S101 is omitted and simply referred to as the symbol “S”. The same is true for the other steps.
  • the control unit 50 determines whether or not there is a shift range switching request. If it is determined that there is no shift range switching request (S101: NO), the processing after S102 is skipped. When it is determined that there is a shift range switching request (S101: YES), the motor 10 is started to be driven and the process shifts to S102.
  • the inclination determination unit 53 determines the inclination state of the vehicle and determines whether or not the vehicle is on a flat road. If it is determined that the vehicle is not on a flat road (S102: NO), the process proceeds to S107. When it is determined that the vehicle is on a flat road (S102: YES), the process proceeds to S103.
  • the control unit 50 determines whether or not the detent roller 26 that has started to move from the valley has exceeded the peak of the load torque.
  • the deceleration start determination value ⁇ th is set according to the shape of the detent plate 21 and the like. Further, the deceleration start determination value ⁇ th may be set to a different value depending on the driving direction and the like.
  • the drive control unit 55 performs deceleration control.
  • the deceleration control when the detent roller 26 passes through the mountain portion, the motor 10 is decelerated so as to reach a target speed after deceleration that can overcome the mountain portion by inertia.
  • the control unit 50 determines whether or not the detent roller 26 has passed the apex of the mountain portion 215.
  • the determination is made based on the encoder count value ⁇ en.
  • the process returns to S104 and the deceleration control is continued.
  • the process proceeds to S106 and the energization of the motor 10 is turned off. If the detent roller 26 gets over the mountain part by inertia, the detent roller 26 is dropped into the valley part by the urging force of the detent spring 25 even if the energization is turned off.
  • the control unit 50 determines whether or not the detent roller 26 has reached the target position.
  • the encoder count value is within a predetermined range (for example, ⁇ 2 counts) including the target count value ⁇ cmd, it is determined that the detent roller 26 has reached the target position.
  • the control of the motor 10 up to that point is continued.
  • the process proceeds to S109.
  • the drive control unit 55 performs stop control for stopping the motor 10.
  • the stop control is, for example, a fixed phase energization that continues energization to the two phases according to the encoder count value ⁇ en.
  • the stop control is completed, the power supply to the motor 10 is turned off.
  • the range switching process of this embodiment will be described with reference to the time charts of FIGS. 4 and 5.
  • 4 and 5 show the encoder count value ⁇ en, the motor rotation speed, the motor energization state, and the detent load characteristics from the upper row.
  • switching from the P range to the notP range will be described as an example.
  • the encoder count value when the detent roller 26 is at the bottom of the P valley is ⁇ 0
  • the encoder count value at which the detent load torque peaks is ⁇ 1
  • the encoder count value at the top of the peak is ⁇ 2. The same applies to the time chart according to the embodiment described later.
  • FIG. 4 is an example when the vehicle is on a ramp.
  • the motor 10 is started to be driven.
  • the motor 10 is accelerated until the time x11 when the encoder count value ⁇ en becomes the value ⁇ 1 which is the apex of the detent load torque. Further, after the time x11, the motor 10 is driven by normal control, and deceleration control is not performed.
  • the normal control after the time x11 is described as the motor 10 rotating at a constant speed for the sake of simplification of the description, but it may be a known control as appropriate. The same applies to FIG. 10 described later.
  • the detent load characteristic changes from positive to negative.
  • the motor shaft since the output shaft 15 is in the leading state from the state in which the motor shaft is pushing up the output shaft 15 in advance, the motor shaft may move inside the play, and an impact noise may be generated. ..
  • the vehicle When the vehicle is on a slope, especially when P is turned on, if the range switching is delayed, the vehicle may slide down, so responsiveness is prioritized over sound reduction, and deceleration control during mountain climbing is performed. No.
  • Stop control is performed at a time x14 in which the encoder count value ⁇ en includes the target count value ⁇ cmd, and the energization of the motor 10 is turned off at the time x15 when the stop control continuation time has elapsed from the start of the stop control. ..
  • FIG. 5 is an example when the vehicle is on a flat road.
  • the processing from time x20 to time x21 is the same as the processing from time x10 to time x11 in FIG.
  • the motor rotation speed when the detent roller 26 reaches the peak of the mountain portion 215 at time x22 becomes the target rotation speed Np after deceleration.
  • Decelerate 10 The target rotation speed Np after deceleration is set to a value such that the detent roller 26 can overcome the mountain portion by inertia.
  • the detent roller 26 When the detent roller 26 reaches the mountain part 215 at time x22, the energization to the motor 10 is turned off. If the detent roller 26 gets over the mountain part 215 by inertia, even if the power to the motor 10 is turned off, it is dropped into the notP valley by the urging force of the detent spring 25, and the detent roller 26 is notP at time x23. Stop at the bottom of the valley.
  • the motor speed when overcoming the mountain portion 215 is made as small as possible, so that the impact sound after the motor shaft runs idle inside the play due to the switching from the mountain climbing state to the mountain descent state can be heard. It can be suppressed. Further, at the apex of the mountain portion 215, the energization is turned off while the motor speed is sufficiently decelerated, and the detent roller 26 is dropped into the valley portion mainly by the urging force of the detent spring 25. Is likely to stop in the notP valley without overshooting. As a result, the stop control can be abolished and the power consumption can be reduced.
  • the shift range control device 40 switches the shift range as the power transmission state by controlling the drive of the motor 10 in the shift-by-wire system 1 mounted on the vehicle, and determines the inclination.
  • a unit 53 and a drive control unit 55 are provided.
  • the inclination determination unit 53 determines the inclination state of the vehicle.
  • the drive control unit 55 controls the drive of the motor 10. When it is determined that the vehicle is on a flat road, the drive control unit 55 makes the rotation speed of the motor 10 at the time of switching the shift range slower than when it is determined that the vehicle is on a slope.
  • the inclination state of the vehicle is determined based on the detection value of the inclination angle sensor 19, the vehicle is detected on a flat road, and the rotation speed of the motor is reduced when the road is flat.
  • the impact noise at the time of range switching can be reduced without using the detection value of the output shaft sensor.
  • the motor rotation speed is not reduced, so that the responsiveness when the vehicle is tilted is not sacrificed. As a result, for example, it is possible to prevent the vehicle from slipping down when the P is inserted.
  • the shift-by-wire system 1 has a detent plate 21 and a detent roller 26.
  • the detent plate 21 is driven by a motor 10 having a plurality of valley portions 211 and 212 and a mountain portion 215 separating the valley portions 212 and 212.
  • the detent roller 26 engages with the valley portion according to the power transmission state.
  • the detent roller 26 starts climbing from the valley portion 211 to the mountain portion 215, and then the deceleration target when the detent roller 26 reaches the mountain portion 215.
  • the rotation speed of the motor 10 is reduced so that the rotation speed becomes Np.
  • the target rotation speed Np after deceleration is set to such an extent that the detent roller 26 can overcome the mountain portion 215 by inertia or the like. As a result, the detent roller 26 can get over the mountain portion 215 and can be made as low as possible, so that the impact noise at the time of range switching can be reduced.
  • the drive control unit 55 starts deceleration control at the deceleration start position set according to the peak of the load torque. As a result, the range can be appropriately switched without the detent roller 26 stopping during mountain climbing.
  • the drive control unit 55 turns off the energization to the motor 10. This makes it possible to reduce the power consumption when switching the range.
  • the second embodiment is shown in FIGS. 6 and 7.
  • the range switching process is different from the above-described embodiment, and this point will be mainly described.
  • the range switching process of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the processing of S201 to S206 is the same as the processing of S101 to S106 in FIG. 3, and if a positive judgment is made in S202, the process proceeds to S203, and if a negative judgment is made, the process proceeds to S208.
  • the detent roller 26 passes through the mountain portion in the deceleration control, and when the energization is turned off in S206, the vehicle shifts to S207.
  • the control unit 50 determines whether or not the detent roller 26 has reached the target position. When it is determined that the detent roller 26 has not reached the target position (S207: NO), the process returns to S206 and the energization off is continued. When it is determined that the detent roller 26 has reached the target position (S207: YES), the process proceeds to S210 and stop control is performed.
  • the processing of S208 to S210 is the same as the processing of S107 to S109 in FIG.
  • the range switching process on a flat road will be described based on the time chart of FIG.
  • the processing from time x30 to time x32 is the same as the processing from time x20 to time x22 in FIG. 5, and the energization is turned off at the time x32 when the detent roller 26 reaches the mountain portion 215 by deceleration control. ..
  • the energization is turned on from the energization off state and the stop control is performed.
  • the stop control continuation time has elapsed from the start of the stop control, the energization of the motor 10 is turned off.
  • stop control is performed when the encoder count value ⁇ en reaches a predetermined range including the target count value regardless of the tilted state of the vehicle.
  • the motor 10 can be stopped more reliably, and the detent roller 26 can be prevented from hitting the wall over the notP valley due to the overshoot.
  • the inertia is smaller than that when the deceleration control is not performed, so that the energization time of the stop control may be shortened. Power consumption can be reduced by shortening the energization time of the stop control. Even with this configuration, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
  • FIGS. 8 and 9 A third embodiment is shown in FIGS. 8 and 9.
  • the range switching process of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the processing of S301 to S305 is the same as the processing of S101 to S105 in FIG. 3, and if a positive judgment is made in S302, the process proceeds to S303, and if a negative judgment is made, the process proceeds to S309. If the vehicle is on a flat road and affirmative judgment is made in S302, and if it is determined by deceleration control that the detent roller 26 has passed the mountain portion 215 (S305: YES), the process proceeds to S306.
  • the drive control unit 55 energizes the motor 10 so that torque is generated in the direction opposite to that when climbing a mountain.
  • generating torque in the direction opposite to that when climbing a mountain is referred to as "reverse torque energization”.
  • the process proceeds to S307, the energization is turned off, and the process proceeds to S308.
  • the processing of S308 to S311 is the same as the processing of S207 to S210 in FIG.
  • the range switching process on a flat road will be described based on the time chart of FIG.
  • the processing of time x40 to time x42 is the same as the processing of time x10 to time x12 in FIG.
  • the detent roller 26 reaches the mountain portion by deceleration control at the time x42, the energization on state is continued and the reverse torque energization is performed.
  • the energization of the motor 10 is turned off.
  • the processing after the time x44 is the same as the processing after the time x33 in FIG.
  • the stop control may be omitted as in the first embodiment.
  • the motor shaft runs idle within the play range by switching from the motor shaft leading state to the output shaft leading state.
  • the impact sound can be further reduced by generating the motor 10 with a torque in the opposite direction to that at the time of mountain climbing by energizing the reverse torque before the impact sound is generated.
  • the drive control unit 55 drives the motor 10 so that when it is determined by the deceleration control that the detent roller 26 has overcome the apex of the mountain portion, torque is generated in the direction opposite to that when climbing the mountain. After that, the energization of the motor 10 is turned off. As a result, it is possible to reduce the impact noise generated by the movement of the motor shaft during play when overcoming the detent roller 26 or the mountain portion. Moreover, the same effect as that of the above-described embodiment is obtained.
  • FIGS. 10 and 11 A fourth embodiment is shown in FIGS. 10 and 11.
  • four valleys of the detent plate 21 are formed, and each corresponds to each range of parking (P), reverse (R), neutral (N), and drive (D).
  • P valley the valleys corresponding to each range of P, R, N, and D
  • the mountain part separating each valley is defined as “P valley”, “R valley”, “N valley”, and “D valley”, respectively.
  • PR mountain "RN mountain”, and “ND mountain”.
  • switching from the P range to the D range will be described as an example.
  • FIG. 10 shows that when the vehicle is on a ramp, the motor 10 is driven when there is a range switching request at time x50.
  • the motor 10 is accelerated until the time x51 when the encoder count value ⁇ en becomes the value ⁇ 1 which is the apex of the detent load torque. Further, after the time x51, the motor 10 is driven by normal control, and deceleration control is not performed.
  • the motor 10 is decelerated in order to stop the detent roller 26 at the D valley. Stop control is performed at a time x53 when the encoder count value ⁇ en is within a predetermined range including the target count value ⁇ cmd. At the time x54 when the stop control continuation time has elapsed from the start of the stop control, the energization of the motor 10 is turned off.
  • FIG. 11 is an example when the vehicle is on a flat road.
  • the processing from time x60 to time x61 is the same as the processing from time x50 to time x51 in FIG.
  • the motor 10 is set so that the motor rotation speed when the detent roller 26 reaches the top of the mountain portion at time x62 becomes the target rotation speed Np after deceleration. Decelerate.
  • the power supply to the motor 10 is turned off.
  • the detent roller 26 gets over the mountain part by inertia, the detent roller 26 is dropped into the R valley by the urging force of the detent spring 25.
  • the motor 10 When the detent roller 26 reaches the R valley at x63, the motor 10 is energized again, and at time x64, when the peak of the detent load torque in the R valley is exceeded, the peak of the RN mountain is reached.
  • the motor 10 is decelerated so that the motor rotation speed of the motor becomes the target rotation speed Np after deceleration.
  • the detent roller 26 reaches the top of the RN mountain at time x65, the energization of the motor 10 is turned off.
  • the detent roller 26 gets over the mountain part by inertia, the detent roller 26 is dropped into the N valley by the urging force of the detent spring 25.
  • the target rotation speed Np after deceleration may be set to a different value for each mountain portion according to the shape of the detent plate and the like. Further, in FIG. 11, as in the first embodiment, the energization is turned off when the mountain portion is crossed, but as in the third embodiment, the energization may be turned off after the reverse torque energization. Further, as in the second embodiment, the stop control may be performed when the detent roller 26 reaches the target position. The same applies to the fifth embodiment.
  • the drive control unit 55 determines that the vehicle is on a flat road, and the detent roller 26 moves from the valley to the apex of the peak. Deceleration control is performed in all mountain areas when climbing a mountain toward. As a result, the impact sound at the time of range switching can be reduced. Moreover, the same effect as that of the above-described embodiment is obtained.
  • FIG. 10 A fifth embodiment is shown in FIG.
  • deceleration control at the peak of the detent load torque and energization off at the apex of the mountain portion are performed on all mountain climbs.
  • deceleration control and energization are performed when climbing a mountain between PR where the detent load torque is the largest and the impact noise tends to be loud, and when climbing a mountain between RN and N and D, deceleration control and energization are performed.
  • Normal control similar to the ramp. That is, the processing from the time x70 to the time x73 is the same as in FIG. 11, and the processing after the time x73 is the same as in FIG.
  • the drive control unit 55 determines that the vehicle is on a flat road, and the detent roller 26 moves from the valley to the peak of the peak.
  • deceleration control is performed in the mountainous area between PR and no deceleration control is performed in the mountainous area other than the mountainous area between PR.
  • the impact sound when overcoming the mountainous area may be louder than when overcoming the other mountainous areas. Therefore, in the present embodiment, deceleration control is performed when climbing a mountainous area between PR, and deceleration control is not performed when climbing other mountains. As a result, it is possible to reduce the impact sound at the time of range switching while ensuring the responsiveness. Further, the same effect as that of the above embodiment is obtained.
  • the shift-by-wire system 1 corresponds to the "power transmission switching system” and the “shift range switching system”
  • the shift range control device 40 corresponds to the "power transmission switching device”.
  • the detent plate 21 corresponds to the “rotating member” and the detent roller 26 corresponds to the “engaging member”.
  • the motor rotation speed N corresponds to the “motor rotation speed”
  • the target rotation speed Np after deceleration corresponds to the "target rotation speed after deceleration”
  • switching the shift range corresponds to "switching the power transmission state”
  • the shift range is switched.
  • the time corresponds to "when the power transmission state is switched”.
  • the power transmission switching system is a shift range switching system, but in a broad sense, it may be a system for switching a power transmission state including switching of a drive source in a hybrid vehicle, for example.
  • an encoder is used as the rotation angle sensor.
  • the rotation angle sensor may be a linear sensor such as a resolver as long as it can detect the rotation position of the rotor.
  • the output shaft sensor is omitted.
  • an output shaft sensor such as a potentiometer may be provided.
  • the motor is a switched reluctance motor. In other embodiments, the motor may be something other than a switched reluctance motor, such as a DC brushless motor.
  • the detent plate is provided with two or four valleys. In other embodiments, the number of valleys may be 3 or 5 or more.
  • the shift range switching mechanism, the parking lock mechanism, and the like may be different from those in the above embodiment.
  • the motor control device is applied to the shift range switching system. In other embodiments, the motor control device may be applied to an in-vehicle system other than the shift range switching system, or a motor drive system other than the in-vehicle.
  • a speed reducer is provided between the motor shaft and the output shaft.
  • the details of the speed reducer are not mentioned in the above embodiment, for example, a cycloid gear, a planetary gear, a gear using a spur tooth gear that transmits torque from a speed reduction mechanism substantially coaxial with the motor shaft to the drive shaft, and these. Any configuration may be used, such as a combination of the above. Further, in another embodiment, the speed reducer between the motor shaft and the output shaft may be omitted, or a mechanism other than the speed reducer may be provided.
  • the controls and methods thereof described in the present disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. May be done.
  • the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the controls and techniques described herein are by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the present embodiment.

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Abstract

動力伝達切替装置（４０）は、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（１０）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、動力伝達状態切替時のモータ（１０）の回転速度を低速にする。

Description

動力伝達切替装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２０年５月２１日に出願された特許出願番号２０２０－０８８８８９号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、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。本開示の目的は、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。
　本開示の動力伝達切替装置は、車両に搭載された動力伝達切替システムにおいて、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、傾斜判定部と、駆動制御部と、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、車両が傾斜路にあると判定された場合より、動力伝達状態切替時のモータの回転速度を低速にする。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。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、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り、 図２は、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り、 図３は、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り、 図４は、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り、 図５は、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り、 図６は、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り、 図７は、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り、 図８は、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り、 図９は、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り、 図１０は、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り、 図１１は、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り、 図１２は、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、本開示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、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、そ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。
　本開示は、実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (7)

  1. 　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（１０）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、前記車両が傾斜路にあると判定された場合より、動力伝達状態切替時の前記モータの回転速度を低速にする動力伝達切替装置。
  2. 　前記動力伝達切替システムは、複数の谷部（２１１、２１２）および前記谷部間を隔てる山部（２１５）が形成され前記モータ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、
    　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う請求項１に記載の動力伝達切替装置。
  3. 　前記駆動制御部は、前記係合部材が前記谷部から前記山部へ上り始めた後、負荷トルクのピークに応じた減速開始位置にて前記減速制御を開始する請求項２に記載の動力伝達切替装置。
  4. 　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２または３に記載の動力伝達切替装置。
  5. 　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２または３に記載の動力伝達切替装置。
  6. 　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２～５のいずれか一項に記載の動力伝達切替装置。
  7. 　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２～５のいずれか一項に記載の動力伝達切替装置。
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