JP2007170545A - シフトレンジ切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力、ならびにレンジ位置切換手段および自動変速機の負荷が低減されるシフトレンジ切換装置を提供する。
【解決手段】ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、レンジセレクタ１４から入力されるシフトレンジの切換パターンによってモータ３３へ供給する駆動電流の大きさを複数の設定値のいずれかに制御している。自動変速機６０のシフトレンジがＰレンジからＲレンジへ切り換えられるとき、他の切換パターンと比較して、シフトレンジの切り換えに大きな力を必要とする。そのため、自動変速機６０のシフトレンジの切換パターンに応じてＳＢＷ−ＥＣＵ３１がモータ３３へ適切な電流を供給することにより、モータ３３における消費電力が低減されるとともに、モータ３３からは過剰な駆動力が発生せず、駆動力伝達部７０および自動変速機６０に加わる負荷を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動変速機のシフトレンジを切り換えるシフトレンジ切換装置に関し、特にシフトバイワイヤシステムに適用される自動変速機のシフトレンジ切換装置に関する。

近年、車両制御の分野において、車両状態を変化させるアクチュエータを車両搭乗者の指令によってバイワイヤ制御回路により電気制御するバイワイヤシステムが採用されつつある。例えば、車両搭乗者の指令によって車両の自動変速機のシフトレンジを変化させるシフトバイワイヤシステムが公知である（特許文献１参照）。

特開２００１−２７１９１７号公報

シフトバイワイヤシステムの場合、自動変速機のシフトレンジはレンジ制御手段から出力された駆動電流によってレンジ位置切換手段が切り換える。このとき、レンジ制御手段は、自動変速機のシフトレンジを確実に切り換えるため、常にレンジ位置切換手段のモータが自動変速機のシフトレンジの切り換えに十分な駆動力を発生するように駆動電流を設定している。

一方、自動変速機は、シフトレンジの切換パターンによって切り換えに必要な駆動力は異なっている。例えば、自動変速機のシフトレンジがＰレンジにあるとき、自動変速機はロック機構により機械的に出力軸の回転が規制されている。そのため、自動変速機のシフトレンジをＰレンジからＲレンジへ切り換えるとき、ロック機構を解除するための力が必要となる。その結果、シフトレンジをＰレンジからＲレンジへ切り換えるとき、レンジ位置切換手段のモータには最も大きな駆動力が要求される。そこで、レンジ位置切換手段のモータの出力は、自動変速機のシフトレンジをＰレンジからＲレンジへ切り換えるときに必要な駆動力を基準として設定されている。

しかしながら、自動変速機のシフトレンジの切換パターンがＰレンジからＲレンジへの切り換え以外のとき、モータから出力される駆動力が小さくてもシフトレンジを切り換えることができる。これにより、シフトレンジの切換パターンがＰレンジからＲレンジへの切り換え以外のときでも、モータにはＰレンジからＲレンジへ切り換え可能な最大駆動力に対応する駆動電流が供給される。その結果、モータにおける消費電力が増大するとともに、大きな駆動力によってレンジ位置切換手段および自動変速機に加わる負荷が増大するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、消費電力、ならびにレンジ位置切換手段および自動変速機の負荷が低減されるシフトレンジ切換装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、レンジ制御手段はシフトレンジの切換パターンによってモータへ供給する駆動電流の大きさを複数の設定値のいずれかに制御している。そのため、自動変速機のシフトレンジの切り換えに必要な駆動力が小さいとき、レンジ制御手段はモータへ出力する駆動電流を低減する。したがって、モータにおける消費電力を低減することができる。また、シフトレンジの切換パターンによってレンジ位置切換手段から自動変速機へ加わる駆動力は増減する。したがって、レンジ位置切換手段および自動変速機に加わる負荷を低減することができる。

上記のように、シフトレンジをＰレンジからＲレンジへ切り換えるとき、自動変速機のロック機構を解除するため、自動変速機のシフトレンジの切り換えには他の切換パターンよりも大きな駆動力を必要とする。そこで、請求項２記載の発明では、自動変速機のシフトレンジの切換パターンがＰレンジからＲレンジへの切り換えのとき、レンジ制御手段はモータへ複数の設定値のうちの最大の駆動電流を出力する。これにより、シフトレンジがＰレンジからＲレンジへ切り換えられるとき、レンジ位置切換手段は最大駆動力によって自動変速機のシフトレンジを切り換える。したがって、自動変速機のシフトレンジをＰレンジからＲレンジへ確実に切り換えることができる。

ところで、シフトレンジをＲレンジからＰレンジへ切り換えるとき、自動変速機のロック機構を作動させる必要がある。そのため、自動変速機のシフトレンジをＲレンジからＰレンジへ切り換える場合、ＰレンジからＲレンジへの切り換えに必要な駆動力程ではないとしても、比較的大きな駆動力を必要とする。そこで、請求項３記載の発明では、自動変速機のシフトレンジの切換パターンがＲレンジからＰレンジへの切り換えのとき、レンジ制御手段はモータへ複数の設定値のうちの最大の設定値と最小の設定値との間の駆動電流を出力する。これにより、シフトレンジがＲレンジからＰレンジへ切り換えられるとき、レンジ位置切換手段は十分な駆動力によって自動変速機のシフトレンジを切り換える。したがって、自動変速機のシフトレンジをＲレンジからＰレンジへ確実に切り換えることができるとともに、消費電力を低減することができる。

請求項４記載の発明では、自動変速機のシフトレンジの切換パターンがＰレンジからＲレンジへの切り換え、およびＲレンジからＰレンジへの切り換え以外のとき、レンジ制御手段はモータへ複数の設定値のうちの最小の駆動電流を出力する。これにより、シフトレンジがＰレンジからＲレンジへの切り換え、およびＲレンジからＰレンジへの切り換え以外のとき、レンジ位置切換手段は必要十分な小さな駆動力によって自動変速機のシフトレンジを切り換える。したがって、自動変速機のシフトレンジをそれぞれ確実に切り換えることができるとともに、消費電力を低減することができる。

レンジ位置切換手段は、モータで発生した駆動力を自動変速機に伝達する駆動力伝達部を有している。このように駆動力伝達部を有するシフトレンジ切換装置では、車両の運転開始時など、モータの回転角度が不明な場合やシフトレンジの設定位置が不明な場合がある。そのため、シフトレンジ切換装置では、モータに通電し、駆動力伝達部の可動範囲の一方の限界位置までモータを回転させる突当制御を実施する場合がある。そして、モータを駆動力伝達部の可動範囲の限界まで回転した位置を、モータの回転角度の基準位置として設定している。このように突当制御を実施するとき、ＰレンジからＲレンジへの切り換えの場合のように、モータから大きな駆動力が発生すると、レンジ位置切換手段の駆動力伝達部および自動変速機に無用な負荷を加えることとなる。そこで、請求項５記載の発明では、突当制御を実行するとき、レンジ制御手段はモータへ複数の設定値のうちの最小の駆動電流を出力する。これにより、レンジ制御手段は、必要十分の小さな駆動力によって駆動力伝達部を突当制御する。したがって、自動変速機の消費電力を低減することができるとともに、駆動力伝達部および自動変速機へ与える負荷を低減することができる。

レンジ位置切換手段は、モータへ供給される駆動電流の大きさによって自動変速機を駆動する駆動力が制御される。そのため、モータの抵抗およびバッテリの電圧によって、レンジ位置切換手段から発生する駆動力は変化する場合がある。モータの抵抗は、モータの近傍の温度によって変化する。そこで、従来の場合、モータの近傍の温度が所定の最高温度であって、バッテリの電圧が所定の最小電圧であっても、ＰレンジからＲレンジへの切り換えを確実に行うために、これらの最高温度および最小電圧でＰレンジからＲレンジへの切り換えに十分な駆動力を発生するようにレンジ制御手段はモータへ供給する駆動電流を設定している。しかし、通常の運転の場合、モータの近傍の温度が最高温度付近に達することはなく、バッテリの電圧が最小電圧に達することもない。そのため、通常の運転の場合、モータは過剰な出力を発生し、消費電力の増大を招くとともに、レンジ位置切換手段および自動変速機の負荷の増大を招くという問題がある。

そこで、請求項６記載の発明では、レンジ制御手段は、モータの近傍の温度およびバッテリの電圧からモータへ出力する駆動電流を補正している。これにより、モータの出力が過剰になることはない。したがって、消費電力を低減することができるとともに、レンジ位置切換手段および自動変速機の負荷を低減することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、電子制御ユニットを「ＥＣＵ」と略記する。
図１は、本発明の一実施形態によるシフトレンジ切換装置を適用した車両制御システム１０を示している。例えば、四輪車両に搭載されている車両制御システム１０は、自動変速機制御装置２０、シフトバイワイヤ装置（以下、シフトバイワイヤ装置を「ＳＢＷ装置」とする。）３０、エンジン制御装置４０、および統合ＥＣＵ１１などから構成されている。

自動変速機制御装置２０、ＳＢＷ装置３０およびエンジン制御装置４０は、それぞれＡＴ−ＥＣＵ２１、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびＥＣ−ＥＣＵ４１を有している。統合ＥＣＵ１１、ＡＴ−ＥＣＵ２１、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびＥＣ−ＥＣＵ４１は、いずれもマイクロコンピュータを主体に構成された電気回路である。統合ＥＣＵ１１、ＡＴ−ＥＣＵ２１、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびＥＣ−ＥＣＵ４１は、それぞれ車内のＬＡＮ回線１２を経由して電気的または光学的に相互に接続されている。また、統合ＥＣＵ１１、ＡＴ−ＥＣＵ２１、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびＥＣ−ＥＣＵ４１は、車両の電源であるバッテリ１３と電気的に接続しており、このバッテリ１３から供給された電力によって作動する。統合ＥＣＵ１１は、上述のＡＴ−ＥＣＵ２１、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびＥＣ−ＥＣＵ４１と共同して車両制御システム１０の全体を制御する。バッテリ１３の電圧は、統合ＥＣＵ１１によって検出される。すなわち、統合ＥＣＵ１１は、電圧検出手段としても機能する。

自動変速機制御装置２０は、車両の自動変速機６０を油圧により駆動する。自動変速機制御装置２０は、自動変速機６０のシフトレンジおよび変速段を切り換える油圧回路６１を備えている。自動変速機６０には、走行レンジとして前進レンジであるＤレンジおよび後進レンジであるＲレンジと、非走行レンジとして駐車レンジであるＰレンジおよび中立レンジであるＮレンジなどのシフトレンジが設定されている。自動変速機６０は、レンジ位置を選択するマニュアルバルブ６２を有している。マニュアルバルブ６２は、移動することにより油圧回路６１を切り換える。マニュアルバルブ６２が油圧回路６１を切り換えることにより、自動変速機６０は上記のシフトレンジのいずれかに設定される。自動変速機６０は、いずれかのシフトレンジまたは変速段で締結する複数の摩擦係合要素を備えている。これにより、各摩擦係合要素は、電磁弁６３から供給される油圧によって締結または解放される。

ＡＴ−ＥＣＵ２１は、油圧回路６１の電磁弁６３などの電気要素に電気的に接続している。これにより、ＡＴ−ＥＣＵ２１は、各電磁弁６３からの出力油圧を電気的に制御する。ＡＴ−ＥＣＵ２１によって電磁弁６３からの出力油圧を制御することにより、自動変速機６０の各摩擦係合要素は締結または解放される。また、本実施形態の場合、ＡＴ−ＥＣＵ２１は、例えば自動変速機６０の出力軸の回転数などから車両の速度を検出する車速センサ２２と電気的に接続している。ＡＴ−ＥＣＵ２１は、車速センサ２２から出力された検出信号を受信して車両の速度を検出し、各電磁弁６３を制御する。

ＳＢＷ装置３０は、自動変速機６０のマニュアルバルブ６２を駆動するレンジ位置切換手段としてのアクチュエータ３２を備えている。電磁駆動式のアクチュエータ３２は、モータ３３、エンコーダ３４および駆動力伝達部７０を有している。ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、モータ３３に駆動信号を出力する。これにより、モータ３３は、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１から入力された駆動信号にしたがって図示しない軸部材を回転させる。モータ３３の回転運動は、図示しない減速機構で減速された後、駆動力伝達部７０に伝達される。駆動力伝達部７０は、モータ３３から出力された回転駆動力をマニュアルバルブ６２に伝達する。このように、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、アクチュエータ３２のモータ３３へ供給する駆動電流の大きさを制御するレンジ制御手段である。

駆動力伝達部７０は、図２に示すように駆動軸部材７１、ディテントプレート７２およびストッパ７３などを有している。駆動軸部材７１は、モータ３３の図示しない軸部材に接続し、モータ３３によって回転駆動される。ディテントプレート７２は、駆動軸部材７１から径方向外側に伸びて駆動軸部材７１と一体に構成されている。これにより、ディテントプレート７２は、駆動軸部材７１と一体にモータ３３によって回転駆動される。ディテントプレート７２には、駆動軸部材７１と平行に突出するピン７４が設置されている。ピン７４は、マニュアルバルブ６２と接続している。その結果、ディテントプレート７２が駆動軸部材７１とともに回転することにより、マニュアルバルブ６２は軸方向へ往復移動する。すなわち、駆動力伝達部７０は、モータ３３の回転駆動力を直線運動に変換してマニュアルバルブ６２に伝達する。

ディテントプレート７２は、径方向において駆動軸部材７１と反対側に図３に示すように複数の凹部８１、８２、８３、８４を有している。凹部８１、８２、８３、８４は、それぞれ自動変速機のシフトレンジである「Ｐレンジ」、「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」および「Ｄレンジ」に対応して形成されている。ストッパ７３は、図２に示すように板ばね７５の先端に支持されている。ストッパ７３がディテントプレート７２の凹部８１、８２、８３、８４のいずれかと噛み合うことによって、マニュアルバルブ６２の軸方向の位置は決定される。駆動軸部材７１を経由してディテントプレート７２に回転力が加わると、ストッパ７３は隣接する他の凹部へ移動する。その結果、モータ３３によって駆動軸部材７１を回転させることにより、マニュアルバルブ６２の軸方向の位置が変化し、自動変速機６０はシフトレンジが変更される。

自動変速機６０には、図２に示すようにパーキングロック部９０が設置されている。パーキングロック部９０は、パーキングギヤ９１の外周部に形成されている凹部９２にロックアーム９３の爪９４を噛み合わせることにより、自動変速機６０の出力軸の回転を規制する。パーキングロック部９０のロッド９５は、略Ｌ字形状に形成されている。ロッド９５は、一端がディテントプレート７２に固定され、他端がテーパコーン状のコーンヘッド９６に接続している。コーンヘッド９６は、スプリング９７によって軸方向へ往復移動可能にロックアーム９３側へ押し付けられている。ディテントプレート７２の回転によってコーンヘッド９６が軸方向へ往復移動することにより、コーンヘッド９６はロックアーム９３を図２の上下へ駆動する。ディテントプレート７２の凹部８１とストッパ７３とが噛み合う角度までディテントプレート７２が回転すると、マニュアルバルブ６２が「Ｐレンジ」に切り換えられるとともに、コーンヘッド９６がロックアーム９３を押し付け、ロックアーム９３の爪９４がパーキングギヤ９１の凹部９２に噛み合う。その結果、自動変速機６０の出力軸は、機械的に回転が規制される。

図１に示すニュートラルスイッチ３６は、自動変速機６０の実際のシフトレンジ（以下、「実レンジ」という。）を検出する実レンジ検出手段である。ニュートラルスイッチ３６は、マニュアルバルブ６２の軸方向の位置を検出する。ニュートラルスイッチ３６は、図２に示す駆動軸部材７１の回転角度、あるいはディテントプレート７２の回転角度からマニュアルバルブ６２の軸方向の位置、すなわちマニュアルバルブ６２が「Ｐレンジ」、「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」または「Ｄレンジ」のいずれにあるかを検出する。ニュートラルスイッチ３６は、検出したマニュアルバルブ６２の位置を電気信号としてＳＢＷ−ＥＣＵ３１に出力する。なお、ニュートラルスイッチ３６は、ディテントプレート７２の回転角度に限らず、マニュアルバルブ６２の軸方向の位置を直接検出する構成としてもよい。また、ニュートラルスイッチ３６は、駆動軸部材７１の回転角度からマニュアルバルブ６２の位置を検出する構成としてもよい。

ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、図１に示すようにアクチュエータ３２のモータ３３およびエンコーダ３４、ニュートラルスイッチ３６、ならびに車両のレンジセレクタ１４のセレクタセンサ１５と電気的に接続している。車両の搭乗者は、レンジセレクタ１４から所望のシフトレンジを入力する。セレクタセンサ１５は、車両の搭乗者がレンジセレクタ１４を操作することにより指令されたレンジ（以下、「指令レンジ」という。）を検出する。セレクタセンサ１５は、検出した信号をＳＢＷ−ＥＣＵ３１へ出力する。

エンコーダ３４は、例えばロータリエンコーダなどであり、モータ３３の回転角度に応じたパルス信号を出力する。ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、エンコーダ３４から出力されたパルス信号をカウントすることでモータ３３の回転角度を検出する。自動変速機６０のシフトレンジは、モータ３３の回転角度によって変化する。そのため、エンコーダ３４のパルス信号をカウントすることにより検出されるモータ３３の回転角度は、自動変速機６０で実現されている実レンジを間接的に示している。本実施形態の場合、ニュートラルスイッチ３６は、マニュアルバルブ６２の軸方向の位置を検出し、その信号をＳＢＷ−ＥＣＵ３１へ出力する。これにより、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、ディテントプレート７２を経由して駆動されるマニュアルバルブ６２の位置、すなわち自動変速機６０の実レンジを検出する。このように、エンコーダ３４、ニュートラルスイッチ３６およびセレクタセンサ１５から出力信号を受信したＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、それらの検出信号が表す物理量に基づいてモータ３３へ出力する信号を制御する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、アクチュエータ３２の近傍の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ３７と接続している。温度センサ３７は、検出した温度に対応する電気信号をＳＢＷ−ＥＣＵ３１に出力する。ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、温度センサ３７から入力された電気信号により、アクチュエータ３２の近傍の温度を入手する。温度センサ３７は、アクチュエータ３２の近傍に取り付けてもよく、エンジン４２が搭載されている車両のエンジンルームの温度を検出する温度センサであってもよい。

ＥＣ−ＥＣＵ４１は、車両のエンジン４２のスロットル４３、インジェクタ４４およびアクセルペダル４５のアクセルセンサ４６と電気的に接続している。スロットル４３は、エンジン４２の吸気通路を流れる吸気の流量を調整する。インジェクタ４４は、エンジン４２の吸気通路または各気筒へ噴射する燃料の量を調整する。アクセルセンサ４６は、車両の搭乗者によるアクセルペダル４５の操作量を検出し、検出した信号をＥＣ−ＥＣＵ４１に出力する。このような構成により、ＥＣ−ＥＣＵ４１は、車両の搭乗者によってアクセルペダル４５が操作されると、その操作に基づいてスロットル４３およびインジェクタ４４などを電気的に制御する。その結果、ＥＣ−ＥＣＵ４１は、エンジン４２の回転数および出力トルクを調整する。

次に、上記の構成による車両制御システム１０の作動を図４に基づいて説明する。
（１）ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、レンジセレクタ１４からシフトレンジの切り換えの指示が入力されたか否かを検出する（Ｓ１０１）。車両の搭乗者によってレンジセレクタ１４が操作されると、セレクタセンサ１５からＳＢＷ−ＥＣＵ３１へ切り換えられたシフトレンジに応じて電気信号が入力される。ＳＢＷ−ＥＣＵ３１がシフトレンジの切り換えを検出すると、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は切換パターンを検出する。切換パターンとは、切り換え前のシフトレンジと切り換え後のシフトレンジとの違いである。本実施形態のように、レンジセレクタ１４にシフトレンジが「Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ」と配列されているとき、以下の切換パターンが設定される。
Ｐレンジ→Ｒレンジ
Ｒレンジ→Ｎレンジ
Ｎレンジ→Ｄレンジ
Ｄレンジ→Ｎレンジ
Ｎレンジ→Ｒレンジ
Ｒレンジ→Ｐレンジ

ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、切換パターンに応じてモータ３３へ出力する電流の値を複数の設定値のうちのいずれかに設定する。本実施形態の場合、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１が設定する設定値は、Ｉｍａｘ、Ｉｍｉｄ、Ｉｍｉｎのいずれかである。Ｉｍａｘは、これら複数の設定値のうちの最大の電流値である。また、Ｉｍｉｎは、これら複数の設定値のうちの最小の電流値である。Ｉｍｉｄは、これら複数の設定値のうちＩｍａｘとＩｍｉｎとの間の中間的な電流値である。
なお、例えば車両の搭乗者がレンジセレクタ１４を「Ｐレンジ」から「Ｎレンジ」へ直接切り換える場合、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１はシフトレンジの切換パターンを「Ｐレンジ→Ｒレンジ」および「Ｒレンジ→Ｎレンジ」の二つの連続した切換パターンと認識する。

（２）ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、レンジセレクタ１４から入力された切換パターンが「Ｐレンジ→Ｒレンジ」であるか否かを判断する（Ｓ１０２）。切換パターンが「Ｐレンジ→Ｒレンジ」のとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１はモータ３３へ出力する駆動電流の設定値を最大のＩｍａｘに設定する（Ｓ１０３）。自動変速機６０のシフトレンジが「Ｐレンジ」にあるとき、パーキングロック部９０のロックアーム９３の爪９４はパーキングギヤ９１の凹部９２に噛み合っている。そのため、「Ｐレンジ」から「Ｒレンジ」へ移行するとき、モータ３３から発生する駆動力には、ディテントプレート７２の回転にともなうマニュアルバルブ６２の移動のための力だけでなく、パーキングロック部９０のロックを解除する力も必要となる。特に、車両が坂路などに停車されているとき、ロックアーム９３の爪９４とパーキングギヤ９１とが固く噛み合う場合がある。このような場合、ディテントプレート７２とともにコーンヘッド９６を駆動し、パーキングロック部９０のロックを解除するためには大きな力を必要とする。一方、モータ３３から発生する駆動力は、モータ３３へ供給される電流の大きさに概ね相関する。そこで、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、モータ３３へ出力する駆動電流の値を最大値Ｉｍａｘに設定する。

（３）ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、レンジセレクタ１４から入力された切換パターンが「Ｐレンジ→Ｒレンジ」でないとき、切換パターンが「Ｒレンジ→Ｐレンジ」であるか否かを判断する（Ｓ１０４）。切換パターンが「Ｒレンジ→Ｐレンジ」のとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１はモータ３３へ出力する駆動電流の設定値をＩｍｉｄに設定する（Ｓ１０５）。自動変速機６０を「Ｐレンジ」に移行させるとき、上記の「Ｐレンジ」から「Ｒレンジ」へ切り換える場合とは逆に、パーキングロック部９０をロックさせる必要がある。そのため、「Ｒレンジ」から「Ｐレンジ」へ移行するとき、モータ３３から発生する駆動力には、ディテントプレート７２の回転にともなうマニュアルバルブ６２の移動のための力だけでなく、パーキングロック部９０をロックする力も必要となる。一方、「Ｒレンジ」から「Ｐレンジ」へ移行する場合、パーキングロック部９０のロックアーム９３の爪９４とパーキングギヤ９１の凹部９２との同期がとれていなければ、パーキングスプリング９７は圧縮する必要がある。車軸が回転し、ロックアーム９３の爪９４とパーキングギヤ９１の同期がとれるとパーキングスプリング９７の圧縮された力が解放され、爪９４とパーキングギヤ９１が噛み合う。その結果、切換パターンが「Ｒレンジ→Ｐレンジ」のとき、モータ３３に要求される駆動力は切換パターンが「Ｐレンジ→Ｒレンジ」のときよりも小さくなる。但し、パーキングロック部９０を駆動する力が必要になるため、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１はモータ３３へ出力する駆動電流の設定値をＩｍａｘとＩｍｉｎとの中間値であるＩｍｉｄに設定する。

（４）ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、レンジセレクタ１４から入力された切換パターンが「Ｐレンジ→Ｒレンジ」でも「Ｒレンジ→Ｐレンジ」でもないとき、モータ３３へ出力する駆動電流の設定値を最小のＩｍｉｎに設定する（Ｓ１０６）。自動変速機６０を「Ｐレンジ」から「Ｒレンジ」または「Ｒレンジ」から「Ｐレンジ」へ移行するとき以外では、モータ３３から発生する駆動力によってマニュアルバルブ６２のみが駆動される。そのため、モータ３３は、マニュアルバルブ６２を駆動する力を発生すれば十分である。これにより、切換パターンが「Ｐレンジ→Ｒレンジ」でも「Ｒレンジ→Ｐレンジ」でもないとき、モータ３３に要求される駆動力は切換パターンが「Ｒレンジ→Ｐレンジ」のときよりもさらに小さくなる。そこで、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、モータ３３へ出力する駆動電流の値をＩｍｉｄよりさらに小さなＩｍｉｎに設定する。

（５）ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、切換パターンに応じた駆動電流の値を設定すると、温度センサ３７からモータ３３近傍の温度を入手するとともに、統合ＥＣＵ１１からバッテリ１３の電圧を入手する（Ｓ１０７）。モータ３３は、電気的な負荷すなわち電気抵抗を含んでいる。そのため、モータ３３の近傍の温度が変化すると、モータ３３の抵抗が変化する。バッテリ１３から供給される電圧が一定であると仮定した場合、モータ３３の抵抗が変化すると、モータ３３へ流れる電流が変化する。その結果、図５に示すように、モータ３３の近傍の温度が上昇すると、モータ３３の出力は低下する。一方、モータ３３の近傍の温度が一定であると仮定した場合、バッテリ１３の電圧が変化すると、モータ３３へ流れる電流が変化する。その結果、図６に示すように、バッテリ１３の電圧が低下すると、モータ３３の出力は低下する。したがって、モータ３３の出力は、モータ３３の近傍の温度およびバッテリ１３の電圧によって変化する。

ところで、自動変速機６０のシフトレンジを切り換えるマニュアルバルブ６２は、アクチュエータ３２のモータ３３によって駆動される。そのため、モータ３３の出力が不足すると、マニュアルバルブ６２を所定の位置へ駆動することができず、自動変速機６０のシフトレンジの切り換えを適切に実行できない場合がある。そこで、従来は、モータ３３近傍の温度が想定される最高温度Ｔｍａｘであり、バッテリ１３の電圧が想定される最低電圧Ｖｍｉｎであっても、モータ３３の出力が最大、すなわちシフトレンジを「Ｐレンジ」から「Ｒレンジ」へ移行できるようにモータ３３へ供給する電流を設定している。その結果、例えばシフトレンジを「Ｎレンジ」から「Ｄレンジ」へ移行するときのように、モータ３３に大きな駆動力を要求しない場合でも、モータ３３には大きな駆動力を発生するための電流が供給される。これにより、モータ３３の消費電力の増大を招くとともに、モータ３３を含むアクチュエータ３２、駆動力伝達部７０、およびマニュアルバルブ６２を含む自動変速機６０には過大な負荷が加わることがある。

（６）そこで、本実施形態の場合、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、切換パターンに応じた駆動電流の値が設定されると、温度センサ３７から入手したモータ３３近傍の温度、および統合ＥＣＵ１１から入手したバッテリ１３の電圧から、設定された駆動電流の値を補正している（Ｓ１０８）。これにより、モータ３３からは、マニュアルバルブ６２による自動変速機６０のシフトレンジの切り換えに必要十分な駆動力が発生する。したがって、モータ３３を含むアクチュエータ３２、駆動力伝達部７０、およびマニュアルバルブ６２を含む自動変速機６０に加わる負荷を低減することができる。

なお、モータ３３へ供給される電流の最大値を制限する制御系すなわち電流制限制御を行う場合、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は切換パターンに応じて設定した電流値を上限として供給する電流を制御すれば足りる。そのため、電流制限制御を行う場合、上述のモータ３３近傍の温度およびバッテリ１３の電圧による補正は省略してもよい。

（７）ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、設定値を補正した電流をモータ３３へ出力する（Ｓ１０９）。これにより、モータ３３は駆動力を発生する。モータ３３から発生した適切な駆動力は、駆動力伝達部７０を経由してマニュアルバルブ６２に伝達される。これにより、自動変速機６０のシフトレンジは、レンジセレクタ１４から入力されたシフトレンジへ切り換えられる。

以上の手順により、モータ３３からは切換パターンに応じた適切な駆動力が発生する。そのため、モータ３３へ過剰な電流が供給されることはない。したがって、モータ３３の消費電力を低減することができるとともに、過剰な駆動力によってモータ３３、駆動力伝達部７０および自動変速機６０に加わる負荷を低減することができる。

（その他の実施形態）
上述した車両制御システム１０において、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、駆動力伝達部７０の突当制御を実行する設定としてもよい。上述のように、モータ３３から出力された駆動力は、図示しない減速機構および駆動力伝達部７０を経由してマニュアルバルブ６２へ伝達される。このようにＳＢＷ装置３０を備える車両制御システム１０では、運転の開始時やモータ３３の回転角度が不明な場合、回転基準となる位置を検出するため、突当制御を実行する。突当制御を実行する場合、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、駆動力伝達部７０が可動範囲の一方の限界位置に突き当たるまでモータ３３を回転させる。詳細には、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、駆動軸部材７１をモータ３３によって回転駆動する。そして、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、ストッパ７３と、ディテントプレート７２のＰレンジのＲレンジ側またはＲレンジとは反対側の壁とが突き当たるまで、モータ３３によって駆動軸部材７１を回転させる。ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、ストッパ７３とディテントプレート７２との壁とが突き当たり、駆動軸部材７１の回転が停止した位置を、駆動軸部材７１の回転制御の基準位置、すなわちモータ３３の回転の基準位置として記憶する。

このように突当制御を実行する場合、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、ストッパ７３がディテントプレート７２の壁に突き当たるまで自動変速機６０のシフトレンジが変更されない程度にモータ３３を回転させる。突当制御では、自動変速機６０のシフトレンジの切り換えをともなわないため、モータ３３から発生する駆動力は小さな力でよい。そこで、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、突当制御を実行する場合、モータ３３へ出力する駆動電流の設定値をＩｍｉｎに設定する。これにより、突当制御を実行するとき、モータ３３で消費される電力を低減することができるとともに、モータ３３や駆動力伝達部７０に加わる負荷を低減することができる。なお、突当制御を実行するとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１はモータ３３へ出力する駆動電流の設定値をＩｍｉｎよりもさらに小さな値としてもよい。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の一実施形態によるシフトレンジ切換装置を適用した車両制御システムを示す模式図。 本発明の一実施形態によるシフトレンジ切換装置を適用した車両制御システムの駆動力伝達部を示す概略図。 本発明の一実施形態によるシフトレンジ切換装置を適用した車両制御システムのディテントプレートを示す概略図。 本発明の一実施形態によるシフトレンジ切換装置を適用した車両制御システムの作動の流れを示す概略図。 本発明の一実施形態によるシフトレンジ切換装置を適用した車両制御システムにおいて、モータ近傍の温度とモータ出力との関係を示す概略図。 本発明の一実施形態によるシフトレンジ切換装置を適用した車両制御システムにおいて、バッテリの電圧とモータの出力との関係を示す概略図。

符号の説明

１０ 車両制御システム（シフトレンジ切換装置）、１１ 統合ＥＣＵ（電圧検出手段）、１３ バッテリ、３０ ＳＢＷ装置、３１ ＳＢＷ−ＥＣＵ（レンジ制御手段）、３２ アクチュエータ（レンジ位置切換手段）、３３ モータ、３７ 温度センサ、４２ エンジン、６０ 自動変速機、７０ 駆動力伝達部

Claims (6)

1. エンジンから入力されたトルクを変速して出力する自動変速機のシフトレンジを切り換えるシフトレンジ切換装置であって、
   モータによって駆動され、前記自動変速機のシフトレンジを切り換えるレンジ位置切換手段と、
   前記モータを駆動する駆動電流を出力し、前記自動変速機のシフトレンジをＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれかのシフトレンジに制御するとともに、シフトレンジの切換パターンによって前記モータへ供給する駆動電流の大きさを複数の設定値のうちのいずれかに制御するレンジ制御手段と、
   を備えるシフトレンジ切換装置。
2. 前記レンジ制御手段は、前記自動変速機のシフトレンジの切換パターンがＰレンジからＲレンジへの切り換えのとき、前記モータへ前記複数の設定値のうちの最大の駆動電流を出力する請求項１記載のシフトレンジ切換装置。
3. 前記レンジ制御手段は、前記自動変速機のシフトレンジの切換パターンがＲレンジからＰレンジへの切り換えのとき、前記モータへ前記複数の設定値のうちの最大の設定値と最小の設定値との間の駆動電流を出力する請求項１または２記載のシフトレンジ切換装置。
4. 前記レンジ制御手段は、前記自動変速機のシフトレンジの切換パターンがＰレンジからＲレンジへの切り換え、およびＲレンジからＰレンジへの切り換え以外のとき、前記モータへ前記複数の設定値のうちの最小の駆動電流を出力する請求項１、２または３記載のシフトレンジ切換装置。
5. 前記レンジ位置切換手段は、前記モータから前記自動変速機へ駆動力を伝達する駆動力伝達部を有し、
   前記レンジ制御手段は、前記駆動力伝達部を可動範囲の一方の限界位置まで回転させる突当制御を実施するとき、前記モータへ前記複数の設定値のうちの最小の駆動電流を出力する請求項１から４のいずれか一項記載のシフトレンジ切換装置。
6. 前記モータの近傍の温度を検出する温度検出手段と、
   前記モータへ電力を供給するバッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、をさらに備え、
   前記レンジ制御手段は、前記温度検出手段で検出した前記モータの近傍の温度、および前記電圧検出手段で検出した前記バッテリの電圧から、前記モータへ出力する駆動電流の設定値を補正する請求項１から５のいずれか一項記載のシフトレンジ切換装置。
   
   
   
   

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