JP4248290B2

JP4248290B2 - シフト制御システムおよびシフト制御方法

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Publication number: JP4248290B2
Application number: JP2003101980A
Authority: JP
Inventors: 純子雨宮; 竜哉尾関; 茂神尾; 康裕中井; 一夫河口; 泰生清水
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: CN1768223A; JP2004308752A; CN100507318C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速機のシフトレンジをアクチュエータを介して切り替えるシフト制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、運転者によるシフトレバーの操作に従い、自動変速機のシフトレンジを電気制御により切り替えるシフト制御システムが知られている。このようなシフト制御システムとして、電力が遮断され再度導入されたときに、アクチュエータの絶対位置を把握するために、電力遮断前にアクチュエータの回転位置および自動変速機のシフトレンジを不揮発性メモリに記憶しておくシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、アクチュエータの駆動量を示すポテンショメータ値を用いて、マニュアルバルブの正確な位置決めを行うシフトバイワイヤシステムも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３２３１２７号公報
【特許文献２】
特開２００２−３４９７０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１および特許文献２によると、絶対位置を把握していることが前提となるため、位置情報としてエンコーダ出力によるロータ位置の相対変化量しか検出できない場合、アクチュエータを適切に制御することができず、アクチュエータの回転動作によりシフト切替機構に負荷がかかり、シフト切替機構の耐久性が低下する。一方で、耐久性を向上するようにシフト切替機構を設計すると、シフト切替機構の規模が大きくなり、またコストもかかる。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、シフトレンジの切替においてシフト切替機構にかかる負荷を低減するシフト制御システムおよびシフト制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、アクチュエータを介してシフトレンジを切り替えるシフト制御システムを提供する。この態様のシフト制御システムは、アクチュエータにより駆動されて、シフトレンジを切り替えるシフト手段と、所定のシフトレンジにおいてアクチュエータの所定方向の回転を規制する規制手段と、アクチュエータを回転させる回転制御手段と、アクチュエータの回転量に応じた計数値を取得する計数手段と、アクチュエータの回転が規制手段により規制される方向に、回転制御手段によりアクチュエータが回転されたとき、前記計数手段により取得された前記計数値の最小値または最大値が所定時間変化しない状態を検出することにより、所定のシフトレンジに対応したアクチュエータの第１の基準位置を設定する位置設定手段とを備える。シフト手段および規制手段は一体の構造を有してもよく、規制手段が、シフト手段の一部の構造であってもよい。
【０００７】
この態様のシフト制御システムによると、規制手段によりアクチュエータの回転を規制し、計数手段による計数値から規制状態を判定することによって、アクチュエータの基準位置を定めることが可能となる。これにより、計数手段が相対的な位置情報しか取得できないエンコーダであっても、基準位置をもとにアクチュエータを適切に回転制御することができ、アクチュエータの回転に伴う負荷を低減し、シフト手段を用いてシフトレンジを好適に切り替えることが可能となる。また、絶対位置を検出するポテンショメータなどを使用しなくてよいため、低コスト化を実現することができる。
【０００８】
位置設定手段は、所定のシフトレンジと、所定のシフトレンジと異なる別のシフトレンジとの間のアクチュエータの可動回転量と、所定のシフトレンジに対応した前記アクチュエータの第１の基準位置とに基づいて、別のシフトレンジに対応したアクチュエータの第２の基準位置を設定してもよい。これにより、可動回転量を用いて別のシフトレンジにおけるアクチュエータの基準位置を簡易に設定することができる。
【０００９】
位置設定手段は、シフト手段により所定のシフトレンジから別のシフトレンジに切り替えられたときに、前記計数手段により取得された前記計数値の最大値または最小値が所定時間変化しない状態を検出することにより、別のシフトレンジに対応したアクチュエータの第２の基準位置を設定してもよい。別のシフトレンジにおけるアクチュエータの基準位置の設定を、シフトレンジを切り替えたタイミングで行うことにより、別のシフトレンジにおけるアクチュエータの基準位置を効率的に設定することが可能となる。
【００１０】
位置設定手段は、シフト手段または規制手段の経時変化を補正するために、所定のタイミングで、前記計数手段により取得された前記計数値の最大値または最小値が所定時間変化しない状態を検出することにより、別のシフトレンジに対応したアクチュエータの第２の基準位置を設定してもよい。所定のタイミングとは、例えば、シフトの切替が所定回数行われたときや、このシフト制御システムを搭載した車両のトリップが所定回数に到達したときである。これにより、経時変化を補正し、２つの基準位置を正確に設定することが可能となる。なお、１回のトリップは、車両電源スイッチがオンからオフされるまでと定義してもよく、また実際に車両の車両電源がオンしてからオフするまでと定義してもよい。
【００１１】
位置設定手段は、所定のシフトレンジに対応した第１の基準位置と、別のシフトレンジに対応した第２の基準位置とに基づいて、アクチュエータの可動回転量を検出してもよい。可動回転量を取得することで、次回のトリップにおいて、１つのシフトレンジにおけるアクチュエータの基準位置を検出することにより、他方のシフトレンジにおけるアクチュエータの基準位置を容易に検出することができる。
【００１２】
回転制御手段は、アクチュエータの第１の基準位置を設定するために駆動するアクチュエータの単位時間あたりの出力を、シフトレンジを切り替えるために駆動するアクチュエータの単位時間あたりの出力よりも小さくしてもよい。これにより、基準位置を設定するときに、シフト手段や規制手段などにかかる負荷を低減することができる。
【００１３】
位置設定手段は、第１の基準位置に基づいて、第１の基準位置を設定されたシフトレンジにおけるアクチュエータのシフトレンジ切替時の目標回転位置を設定してもよい。回転制御手段は、シフトレンジ切替時に、アクチュエータを回転してシフト手段を駆動し、アクチュエータの回転量を目標回転位置にあわせてもよい。
【００１４】
本発明の別の態様は、アクチュエータを介してシフトレンジを切り替えるシフト制御方法であって、シフトレンジを切り替えるシフト手段をアクチュエータにより回転して、所定のシフトレンジにおいてアクチュエータの所定方向の回転を規制する規制手段により停止させ、停止させた位置に基づいて所定のシフトレンジにおける基準位置を検出し、基準位置に応じて所定のシフトレンジにおけるアクチュエータによるシフトレンジ切替時の目標回転位置を定めることを特徴とするシフト制御方法を提供する。この態様のシフト制御方法によると、規制手段によりアクチュエータの回転を停止し、停止位置に基づいてアクチュエータの基準位置を検出し、基準位置に応じてアクチュエータの目標回転位置を定めることが可能となる。これにより、アクチュエータを目標回転位置に適切に制御することができ、シフト手段を用いてシフトレンジを好適に切り替えることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、実施の形態に係るシフト制御システム１０の構成を示す。本実施の形態のシフト制御システム１０は、車両のシフトレンジを切り替えるために用いられる。シフト制御システム１０は、Ｐスイッチ２０、シフトスイッチ２６、車両電源スイッチ２８、車両制御装置（以下、「Ｖ−ＥＣＵ」と表記する）３０、パーキング制御装置（以下、「Ｐ−ＥＣＵ」と表記する）４０、アクチュエータ４２、エンコーダ４６、シフト制御機構４８、表示部５０、メータ５２および駆動機構６０を含む。シフト制御システム１０は、電気制御によりシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムとして機能する。具体的には、シフト制御機構４８がアクチュエータ４２により駆動されてシフトレンジの切り替えを行う。
【００１６】
車両電源スイッチ２８は、車両電源のオンオフを切り替えるためのスイッチである。車両電源スイッチ２８がドライバなどのユーザから受け付けた指示はＶ−ＥＣＵ３０に伝達される。例えば、車両電源スイッチ２８がオンされることにより、図示しないバッテリから電力が供給されて、シフト制御システム１０が起動される。
【００１７】
Ｐスイッチ２０は、シフトレンジをパーキングレンジ（以下、「Ｐレンジ」と呼ぶ）とパーキング以外のレンジ（以下、「非Ｐレンジ」と呼ぶ）との間で切り替えるためのスイッチであり、スイッチの状態をドライバに示すためのインジケータ２２、およびドライバからの指示を受け付ける入力部２４を含む。ドライバは、入力部２４を通じて、シフトレンジをＰレンジに入れる指示を入力する。入力部２４はモーメンタリスイッチなどであってもよい。入力部２４が受け付けたドライバからの指示は、Ｖ−ＥＣＵ３０、およびＶ−ＥＣＵ３０を通じてＰ−ＥＣＵ４０に伝達される。
【００１８】
Ｐ−ＥＣＵ４０は、シフトレンジをＰレンジと非Ｐレンジとの間で切り替えるために、シフト制御機構４８を駆動するアクチュエータ４２の動作を制御し、現在のシフトレンジの状態をインジケータ２２に提示する。シフトレンジが非Ｐレンジであるときにドライバが入力部２４を押下すると、Ｐ−ＥＣＵ４０はシフトレンジをＰレンジに切り替えて、インジケータ２２に現在のシフトレンジがＰレンジである旨を提示する。
【００１９】
アクチュエータ４２は、スイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」と表記する）により構成され、Ｐ−ＥＣＵ４０からの指示を受けてシフト制御機構４８を駆動する。エンコーダ４６は、アクチュエータ４２と一体的に回転し、ＳＲモータの回転状況を検知する。本実施の形態のエンコーダ４６は、Ａ相、Ｂ相およびＺ相の信号を出力するロータリエンコーダである。Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６から出力される信号を取得してＳＲモータの回転状況を把握し、ＳＲモータを駆動するための通電の制御を行う。
【００２０】
シフトスイッチ２６は、シフトレンジをドライブレンジ（Ｄ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ブレーキレンジ（Ｂ）などのレンジに切り替えたり、またＰレンジに入れられているときには、Ｐレンジを解除したりするためのスイッチである。シフトスイッチ２６が受け付けたドライバからの指示はＶ−ＥＣＵ３０に伝達される。Ｖ−ＥＣＵ３０は、ドライバからの指示に基づき、駆動機構６０におけるシフトレンジを切り替える制御を行うとともに、現在のシフトレンジの状態をメータ５２に提示する。駆動機構６０は、無段変速機構から構成されているが、有段変速機から構成されてもよい。
【００２１】
Ｖ−ＥＣＵ３０は、シフト制御システム１０の動作を統括的に管理する。表示部５０は、Ｖ−ＥＣＵ３０またはＰ−ＥＣＵ４０が発したドライバに対する指示や警告などを表示する。メータ５２は、車両の機器の状態やシフトレンジの状態などを提示する。
【００２２】
図２は、シフト制御機構４８の構成を示す。以下、シフトレンジは、Ｐレンジ、非Ｐレンジを意味し、非ＰレンジにおけるＲＮＤＢの各レンジを含まない。シフト制御機構４８は、アクチュエータ４２により回転されるシャフト１０２、シャフト１０２の回転に伴って回転するディテントプレート１００、ディテントプレート１００の回転に伴って動作するロッド１０４、図示しない変速機の出力軸に固定されたパーキングギヤ１０８、パーキングギヤ１０８をロックするためのパーキングロックポール１０６、ディテントプレート１００の回転を制限してシフトレンジを固定するディテントスプリング１１０およびころ１１２を含む。ディテントプレート１００は、アクチュエータ４２により駆動されてシフトレンジを切り替えるシフト手段として機能する。シャフト１０２、ディテントプレート１００、ロッド１０４、ディテントスプリング１１０およびころ１１２は、シフト切替機構の役割を果たす。またエンコーダ４６は、アクチュエータ４２の回転量に応じた計数値を取得する計数手段として機能する。
【００２３】
図２は、シフトレンジが非Ｐレンジであるときの状態を示している。この状態では、パーキングロックポール１０６がパーキングギヤ１０８をロックしていないので、車両の駆動軸の回転は妨げられない。この状態から、アクチュエータ４２によりシャフト１０２を時計回り方向に回転させると、ディテントプレート１００を介してロッド１０４が図２に示す矢印Ａの方向に押され、ロッド１０４の先端に設けられたテーパー部によりパーキングロックポール１０６が図２に示す矢印Ｂの方向に押し上げられる。ディテントプレート１００の回転に伴って、ディテントプレート１００の頂部に設けられた２つの谷のうち一方、すなわち非Ｐレンジ位置１２０にあったディテントスプリング１１０のころ１１２は、山１２２を乗り越えて他方の谷、すなわちＰレンジ位置１２４へ移る。ころ１１２は、その軸方向に回転可能にディテントスプリング１１０に設けられている。ころ１１２がＰレンジ位置１２４にくるまでディテントプレート１００が回転したとき、パーキングロックポール１０６は、パーキングギヤ１０８と嵌合する位置まで押し上げられる。これにより、車両の駆動軸が機械的に固定され、シフトレンジがＰレンジに切り替わる。
【００２４】
実施の形態に係るシフト制御システム１０では、シフトレンジ切替時にディテントプレート１００、ディテントスプリング１１０およびシャフト１０２などのシフト切替機構にかかる負荷を低減するために、Ｐ−ＥＣＵ４０が、ディテントスプリング１１０のころ１１２が山１２２を乗り越えて落ちるときの衝撃を少なくするように、アクチュエータ４２の回転量を制御する。
【００２５】
図３は、ディテントプレート１００の構成を示す。それぞれの谷において、山１２２から離れた側に位置する面を壁と呼ぶ。すなわち壁は、Ｐ−ＥＣＵ４０による以下に示す制御を行わない状態で、ディテントスプリング１１０のころ１１２が山１２２を乗り越えて谷に落ちるときに、ころ１１２とぶつかる位置に存在する。Ｐレンジ位置１２４における壁を「Ｐ壁」と呼び、非Ｐレンジ位置１２０における壁を「非Ｐ壁」と呼ぶ。ころ１１２がＰレンジ位置１２４から非Ｐレンジ位置１２０に移動する場合、Ｐ−ＥＣＵ４０は、非Ｐ壁２１０がころ１１２に衝突しないようにアクチュエータ４２を制御する。具体的には、Ｐ−ＥＣＵ４０は、非Ｐ壁２１０がころ１１２に衝突する手前の位置でアクチュエータ４２の回転を停止する。この位置を「非Ｐ目標回転位置」と呼ぶ。また、ころ１１２が非Ｐレンジ位置１２０からＰレンジ位置１２４に移動する場合、Ｐ−ＥＣＵ４０は、Ｐ壁２００がころ１１２に衝突しないようにアクチュエータ４２を制御する。具体的には、Ｐ−ＥＣＵ４０は、Ｐ壁２００がころ１１２に衝突する手前の位置でアクチュエータ４２の回転を停止する。この位置を「Ｐ目標回転位置」と呼ぶ。Ｐ−ＥＣＵ４０によるアクチュエータ４２の制御により、シフトレンジ切替時においてディテントプレート１００、ディテントスプリング１１０およびシャフト１０２などのシフト切替機構にかかる負荷を大幅に低減することができる。負荷を低減することにより、シフト切替機構の軽量化、低コスト化を図ることもできる。
【００２６】
図４は、アクチュエータ４２の制御方法を説明するための図である。アクチュエータ４２はディテントプレート１００を回転する。アクチュエータ４２の回転は、Ｐ壁２００および非Ｐ壁２１０により規制される。図４は、アクチュエータ４２の回転制御を行う上でのＰ壁２００の位置および非Ｐ壁２１０の位置を概念的に示す。Ｐ壁位置から非Ｐ壁位置までをアクチュエータ４２の可動回転量と呼ぶ。可動回転量は、エンコーダ４６の計数値から求められる実際の可動回転量（以下、「実可動回転量」と呼ぶ）と、設計により定められた可動回転量（以下、「設計可動回転量」と呼ぶ）を含む。
【００２７】
現在のシフトレンジは、Ｐ壁位置または非Ｐ壁位置から所定回転量の範囲内にある場合に決定される。シフトレンジの判定基準として、Ｐロック判定位置およびＰ解除判定位置を設定し、Ｐ壁位置からＰロック判定位置の範囲、および非Ｐ壁位置からＰ解除判定位置までの範囲を、シフトレンジ判定範囲とする。具体的には、エンコーダ４６で検出したアクチュエータ４２の回転量がＰ壁位置からＰロック判定位置の範囲にあるときには、シフトレンジがＰレンジであることを判定し、一方でアクチュエータ４２の回転量が非Ｐ壁位置からＰ解除判定位置の範囲にあるときには、シフトレンジが非Ｐレンジであることを判定する。なお、アクチュエータ４２の回転量がＰロック判定位置からＰ解除判定位置の間にあるときには、シフトレンジが不定、またはシフトレンジが切替中であることを判定する。以上の判定は、Ｐ−ＥＣＵ４０により実行される。
【００２８】
Ｐ目標回転位置は、Ｐ壁位置とＰロック判定位置との間に設定される。Ｐ目標回転位置は、非ＰレンジからＰレンジへの切替時に、Ｐ壁２００がディテントスプリング１１０のころ１１２に衝突しない位置であり、Ｐ壁位置から所定のマージンをもって定められる。マージンは、経時変化などによるガタを考慮して余裕をもって設定される。これにより、ある程度の使用回数であれば、経時変化を吸収することができ、シフトレンジ切替時におけるＰ壁２００ところ１１２との衝突を回避できる。
【００２９】
同様に、非Ｐ目標回転位置は、非Ｐ壁位置とＰ解除判定位置との間に設定される。非Ｐ目標回転位置は、Ｐレンジから非Ｐレンジへの切替時に、非Ｐ壁２１０がディテントスプリング１１０のころ１１２に衝突しない位置であり、非Ｐ壁位置から所定のマージンをもって定められる。マージンは、経時変化などによるガタを考慮して余裕をもって設定され、ある程度の使用回数であれば、経時変化を吸収することができ、シフトレンジ切替時における非Ｐ壁２１０ところ１１２との衝突を回避することができる。なお、非Ｐ壁位置からのマージンとＰ壁位置からのマージンとは同一である必要はなく、ディテントプレート１００の形状などに依存して異なってもよい。
【００３０】
以上、Ｐ壁位置および非Ｐ壁位置が検出されていることを前提にアクチュエータ４２の制御方法を示した。Ｐ壁位置または非Ｐ壁位置は、Ｐレンジ位置１２４または非Ｐレンジ位置１２０におけるシフトレンジ判定範囲および目標回転位置を定めるための基準位置となる。以下では、相対的な位置情報を検出するエンコーダ４６を用いて、アクチュエータ４２の位置制御を行う方法、具体的には基準位置となる壁位置を検出する方法を示す。
【００３１】
Ｐ−ＥＣＵ４０またはＶ−ＥＣＵ３０は、前回の車両電源スイッチ２８のオフ時におけるシフトレンジを記憶しておく。車両電源スイッチ２８がオンされたとき、Ｐ−ＥＣＵ４０は、記憶していたシフトレンジを現在のシフトレンジに設定する。壁位置検出制御は、現在のシフトレンジにおける壁位置を検出する。なお、前回のシフトレンジを記憶していない場合には、Ｖ−ＥＣＵ３０が車速に基づいて現在のシフトレンジを定める。具体的に、例えば車速が３ｋｍ／ｈ以下の低速にある場合には、Ｖ−ＥＣＵ３０は現在のシフトレンジをＰレンジと定め、また３ｋｍ／ｈよりも速い中高速にある場合には、現在のシフトレンジを非Ｐレンジと定める。なお、前回のシフトレンジを記憶していない状態で車速が中高速にある場合とは、例えば車両の走行中に電源が瞬断されて、現在のシフトレンジのデータを消失したような状況に相当する。殆どの場合は、車両電源スイッチ２８のオン時、車速が低速であることが判定され、現在のシフトレンジがＰレンジと定められることになる。
【００３２】
図５（ａ）は、Ｐ壁位置を検出する制御方法を説明するための図である。Ｐ−ＥＣＵ４０は、アクチュエータ４２を回転させる回転制御手段、およびアクチュエータ４２のＰ壁位置、すなわち基準位置を設定する位置設定手段として機能する。Ｐ壁位置検出制御では、まず、アクチュエータ４２によりディテントプレート１００を時計回り方向、すなわちＰ壁２００がディテントスプリング１１０のころ１１２に向かう方向に回転させ、ころ１１２とＰ壁２００とを接触させる。Ｐ壁２００は、Ｐレンジ位置において、アクチュエータ４２の時計回り方向の回転を規制する規制手段として機能する。なおＰ壁２００は、ディテントスプリング１１０およびころ１１２と協同して規制手段を構成してもよい。図５（ａ）において、矢印Ｆ１は、アクチュエータ４２による回転力、矢印Ｆ２は、ディテントスプリング１１０によるバネ力、矢印Ｆ３は、ロッド１０４による押し戻し力を示す。点線で示すディテントプレート１００’は、Ｐ壁２００ところ１１２とが接触した位置を示す。したがって、ディテントプレート１００’の位置を検出することが、Ｐ壁２００の位置を検出することに相当する。
【００３３】
ディテントプレート１００は、Ｐ壁２００ところ１１２との接触後も、点線で示す位置から、アクチュエータ４２の回転力Ｆ１により時計回り方向に、ディテントスプリング１１０のバネ力に抗して回転される。これによりディテントスプリング１１０に撓みが生じて、バネ力Ｆ２が増加し、またロッド１０４による押し戻し力Ｆ３も増加する。回転力Ｆ１が、バネ力Ｆ２および押し戻し力Ｆ３と釣り合ったところで、ディテントプレート１００の回転が停止する。
【００３４】
ディテントプレート１００の回転停止は、エンコーダ４６により取得される計数値の状態に基づいて判定される。Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６の計数値の最小値または最大値が所定時間変化しない場合に、ディテントプレート１００およびアクチュエータ４２の回転停止を判定する。計数値の最小値または最大値のいずれを監視するかは、エンコーダ４６に応じて設定されればよく、いずれにしても最小値または最大値が所定時間変化しないことは、ディテントプレート１００が動かなくなった状態を示す。
【００３５】
Ｐ−ＥＣＵ４０は、回転停止時のディテントプレート１００の位置を暫定的なＰ壁位置（以下、「暫定Ｐ壁位置」と呼ぶ）として検出し、また、ディテントスプリング１１０の撓み量または撓み角を算出する。撓み量または撓み角の算出は、Ｐ−ＥＣＵ４０に予め保持されている、アクチュエータ４２への印加電圧に対応する撓み量または撓み角の関係を示すマップを用いて行われる。Ｐ−ＥＣＵ４０は、マップから暫定Ｐ壁位置検出時のアクチュエータ４２への印加電圧に対応する撓み量ないし撓み角を算出する。なお、アクチュエータ４２の印加電圧の代わりに、バッテリ電圧を用いたマップであってもよい。バッテリ電圧はＰ−ＥＣＵ４０により監視されており、容易に検出することができる。なお、この場合は、バッテリからアクチュエータ４２までのワイヤーハーネスなどによる電圧降下分を考慮して、マップが作成されることになる。Ｐ−ＥＣＵ４０は、このマップを用いて、算出した撓み量または撓み角から、暫定Ｐ壁位置をマップ補正し、マップ補正した位置をＰ壁位置として確定する。Ｐ壁位置を確定することにより、Ｐロック判定位置およびＰ目標回転位置を設定することができる。なお、印加電圧に対応する撓み量または撓み角の関係を示すマップの代わりに、アクチュエータ４２の出力トルクに対応する撓み量または撓み角の関係を示すマップであってもよいし、マップを用いて算出する代わりに、撓み量または撓み角を検出するセンサを設け、それにより検出するようにしてもよい。
【００３６】
図５（ｂ）は、非Ｐ壁位置を検出する制御方法を説明するための図である。Ｐ−ＥＣＵ４０は、アクチュエータ４２を回転させる回転制御手段、およびアクチュエータ４２の非Ｐ壁位置、すなわち基準位置を設定する位置設定手段として機能する。非Ｐ壁位置検出制御では、まず、アクチュエータ４２によりディテントプレート１００を反時計回り方向、すなわち非Ｐ壁２１０がディテントスプリング１１０のころに向かう方向に回転させ、ころ１１２と非Ｐ壁２１０とを接触させる。非Ｐ壁２１０は、非Ｐレンジ位置において、アクチュエータ４２の反時計回り方向の回転を規制する規制手段として機能する。なお非Ｐ壁２１０は、ディテントスプリング１１０およびころ１１２と協同して規制手段を構成してもよい。図５（ｂ）において、矢印Ｆ１は、アクチュエータ４２による回転力、矢印Ｆ２は、ディテントスプリング１１０によるバネ力、矢印Ｆ３は、ロッド１０４による引っ張り力を示す。点線で示すディテントプレート１００’’は、非Ｐ壁２１０ところ１１２とが接触した位置を示す。したがって、ディテントプレート１００’’の位置を検出することが、非Ｐ壁２１０の位置を検出することに相当する。
【００３７】
ディテントプレート１００は、非Ｐ壁２１０ところ１１２との接触後も、点線で示す位置から、アクチュエータ４２の回転力Ｆ１により、ディテントスプリング１１０の引っ張り力に抗して反時計回り方向に回転される。これによりディテントスプリング１１０に伸びが生じて、バネ力Ｆ２が増加し、またロッド１０４による引っ張り力Ｆ３も増加する。回転力Ｆ１が、バネ力Ｆ２および引っ張り力Ｆ３と釣り合ったところで、ディテントプレート１００の回転が停止する。
【００３８】
ディテントプレート１００の回転停止は、エンコーダ４６により取得される計数値に基づいて判定される。具体的には、エンコーダ４６の計数値の最大値または最小値が所定時間変化しない場合に、ディテントプレート１００およびアクチュエータ４２の回転停止が判定される。
【００３９】
Ｐ−ＥＣＵ４０は、回転停止時のディテントプレート１００の位置を暫定的な非Ｐ壁位置（以下、「暫定非Ｐ壁位置」と呼ぶ）として検出し、また、ディテントスプリング１１０の伸び量を算出する。伸び量の算出は、Ｐ−ＥＣＵ４０に予め保持されている、アクチュエータ４２への印加電圧に対応する伸び量の関係を示すマップを用いて行われる。Ｐ−ＥＣＵ４０は、マップから暫定非Ｐ壁位置検出時のアクチュエータ４２への印加電圧に対応する伸び量を算出する。Ｐ−ＥＣＵ４０は、このマップを用いて、算出した伸び量から、暫定非Ｐ壁位置をマップ補正し、マップ補正した位置を非Ｐ壁位置として確定する。非Ｐ壁位置を確定することにより、Ｐ解除判定位置および非Ｐ目標回転位置を設定することができる。なお、印加電圧に対応する伸び量の関係を示すマップの代わりに、アクチュエータ４２の出力トルクに対応する伸び量の関係を示すマップであってもよいし、マップを用いて算出する代わりに、伸び量を検出するセンサを設け、それにより検出するようにしてもよい。
【００４０】
以上のように、壁位置検出制御では、現在のシフトレンジにおける壁位置を検出する。既に、Ｐ壁位置から非Ｐ壁位置までの間の実可動回転量が検出されている場合には、この実可動回転量を用いて、他方のシフトレンジにおける壁位置を算出することもできる。実可動回転量は、一方のシフトレンジにおける壁位置検出制御を行って壁位置を検出した後、他方のシフトレンジにおける壁位置検出制御を行って他方の壁位置を検出することで、２つの壁位置の間の範囲を測定することができる。Ｐ−ＥＣＵ４０は、測定した実可動回転量を記憶する。一旦、実可動回転量を取得すれば、Ｐ−ＥＣＵ４０は、一方のシフトレンジにおける壁位置を検出すると、その壁位置から実可動回転量だけ回転した位置を他方のシフトレンジにおける壁位置と設定することができ、２つのシフトレンジにおけるシフトレンジ範囲および目標回転位置を設定することができる。
【００４１】
以上のことから、Ｐレンジおよび非Ｐレンジの双方の壁位置の検出は、Ｐ−ＥＣＵ４０が実可動回転量を記憶していない場合に行えばよい。例えば、車両の工場出荷時や、Ｐ−ＥＣＵ４０におけるデータが消失したような場合に、両壁位置の検出が行われる。また、実可動回転量を記憶している場合であっても、所定の切替回数やトリップ数ごとに、両壁位置の検出制御を行ってもよい。例えば、シフトレンジの切替が数万回行われた場合には、磨耗によるガタ量が増加するため、実可動回転量にも誤差が生じてくる。そのため、実可動回転量を改めて測定することにより、経時変化に対応した壁位置検出を行うことが可能となる。
【００４２】
図６は、前回トリップにおいて記憶されたデータを用いて行う壁位置検出制御の例を示す。前回トリップ終了時のシフトレンジがＰレンジにある場合、まずＰ壁位置の検出制御を行い、実可動回転量を検出済みであれば、非Ｐ壁位置の検出制御を行わない。一方で、実可動回転量が不明の場合には、非Ｐ壁位置の検出制御を行う。非Ｐ壁位置の検出制御は、ドライバ操作により非Ｐレンジへの切替要求があったときに行われる。このとき、Ｐ−ＥＣＵ４０は、シフトレンジを非Ｐレンジに切り替えるとともに、非Ｐ壁２１０とディテントスプリング１１０のころ１１２とを接触させて、非Ｐ壁位置検出制御を実行する。両壁位置の検出後、Ｐ−ＥＣＵ４０は、実可動回転量を測定し、記憶する。
【００４３】
前回トリップ終了時のシフトレンジが非Ｐレンジにある場合、まず非Ｐ壁位置の検出制御を行い、実可動回転量を検出済みであれば、Ｐ壁位置の検出制御を行わない。一方で、実可動回転量が不明の場合には、Ｐ壁位置の検出制御を行う。Ｐ壁位置の検出制御は、ドライバ操作によりＰレンジへの切替要求があったときに行われる。Ｐ−ＥＣＵ４０は、シフトレンジをＰレンジに切り替えるとともに、Ｐ壁２００とディテントスプリング１１０のころ１１２とを接触させて、Ｐ壁位置検出制御を実行する。両壁位置の検出後、Ｐ−ＥＣＵ４０は、実可動回転量を測定し、記憶する。
【００４４】
前回トリップ終了時のシフトレンジが不明である場合、Ｖ−ＥＣＵ３０が車速に基づいて現在のシフトレンジを定め、Ｐ−ＥＣＵ４０に対して壁位置検出指令を送る。指令により、現在のシフトレンジをＰレンジに定めたことが判明すると、Ｐ−ＥＣＵ４０は、まずＰ壁位置の検出制御を行い、その後、ユーザからのシフト切替要求を受けて、非Ｐ壁位置の検出制御を行う。一方、指令により、現在のシフトレンジを非Ｐレンジに定めたことが判明すると、Ｐ−ＥＣＵ４０は、まず非Ｐ壁位置の検出制御を行い、その後、ユーザからのシフト切替要求を受けて、Ｐ壁位置の検出制御を行う。
【００４５】
図７は、アクチュエータ４２の目標回転位置の算出方法の例を示す。図７では、Ｐ壁位置から非Ｐ壁位置に向かう方向にエンコーダ４６による計数値がカウントアップする場合を例にとる。Ｐ壁位置、非Ｐ壁位置および実可動回転量を検出済みの場合、Ｐ目標回転位置を、（Ｐ壁位置＋マージン）と設定し、非Ｐ目標回転位置を、（非Ｐ壁位置−マージン）と設定する。
【００４６】
Ｐ壁位置が検出済みであって、非Ｐ壁位置が不明である場合、実可動回転量を検出済みであれば、Ｐ目標回転位置を、（Ｐ壁位置＋マージン）と設定し、非Ｐ目標回転位置を、（Ｐ壁位置＋実可動回転量−マージン）と設定する。また、実可動回転量が不明である場合には、Ｐ目標回転位置を、（Ｐ壁位置＋マージン）と設定し、非Ｐ目標回転位置を、（Ｐ壁位置＋設計可動回転量）と設定する。なお、設計可動回転量は、マージン分を考慮した値が設定される。
【００４７】
Ｐ壁位置が不明であって、非Ｐ壁位置が検出済みである場合、実可動回転量を検出済みであれば、Ｐ目標回転位置を、（非Ｐ壁位置−実可動回転量＋マージン）と設定し、非Ｐ目標回転位置を、（非Ｐ壁位置−マージン）と設定する。また、実可動回転量が不明である場合には、Ｐ目標回転位置を、（非Ｐ壁位置−設計可動回転量）と設定し、非Ｐ目標回転位置を、（非Ｐ壁位置−マージン）と設定する。
【００４８】
なお別の例では、非Ｐ壁位置からＰ壁位置に向かう方向にエンコーダ４６による計数値がカウントアップしてもよい。この場合、非Ｐ壁位置、Ｐ壁位置および実可動回転量を検出済みの場合、非Ｐ目標回転位置を、（非Ｐ壁位置＋マージン）と設定し、Ｐ目標回転位置を、（Ｐ壁位置−マージン）と設定する。
【００４９】
非Ｐ壁位置が検出済みであって、Ｐ壁位置が不明である場合、実可動回転量を検出済みであれば、非Ｐ目標回転位置を、（非Ｐ壁位置＋マージン）と設定し、Ｐ目標回転位置を、（非Ｐ壁位置＋実可動回転量−マージン）と設定する。また、実可動回転量が不明である場合には、非Ｐ目標回転位置を、（非Ｐ壁位置＋マージン）と設定し、Ｐ目標回転位置を、（非Ｐ壁位置＋設計可動回転量）と設定する。
【００５０】
非Ｐ壁位置が不明であって、Ｐ壁位置が検出済みである場合、実可動回転量を検出済みであれば、非Ｐ目標回転位置を、（Ｐ壁位置−実可動回転量＋マージン）と設定し、Ｐ目標回転位置を、（Ｐ壁位置−マージン）と設定する。また、実可動回転量が不明である場合には、非Ｐ目標回転位置を、（Ｐ壁位置−設計可動回転量）と設定し、Ｐ目標回転位置を、（Ｐ壁位置−マージン）と設定する。
【００５１】
図８は、アクチュエータ４２に印加する通電指令パルスの波形を示す。シフトレンジの通常切替制御時は、通電指令パルスとしてハイ期間の長い信号をアクチュエータ４２に印加する。一方、壁位置検出制御時には、通電指令パルスとして、アクチュエータ４２の単位時間あたりの出力を、シフトレンジの通常切替制御時におけるアクチュエータ４２の単位時間あたりの出力よりも小さくする信号をアクチュエータ４２に印加する。具体的には、アクチュエータ４２に印加する通電指令パルスのオン幅を小さくする。壁位置検出制御時のアクチュエータ４２の回転速度を遅くすることにより、壁ところ１１２との衝撃を低減できる。
【００５２】
図９は、実施の形態におけるシフト制御システム１０による基準位置検出方法のフローチャートを示す。このフローでは、電源オン時のシフトレンジがＰレンジである場合を例にとる。まず、ドライバが車両電源スイッチ２８をオンすることにより、シフト制御システム１０に電源が投入される（Ｓ１０）。続いて、アクチュエータ４２であるモータの励磁合わせなどを行い、初期駆動制御を実行する（Ｓ１２）。初期駆動制御の実行により、アクチュエータ４２の回転を適切に制御できるようになる。シフトレンジがＰレンジであることに基づいて、壁当てのためのアクチュエータ４２の回転方向を決定する（Ｓ１４）。具体的には、Ｐ壁２００がディテントスプリング１１０のころ１１２に当たる方向にアクチュエータ４２の回転方向を決定する。
【００５３】
エンコーダ４６の計数値の状態に基づいてＰ壁位置の検出制御を行い、暫定Ｐ壁位置を検出する（Ｓ１６）。暫定Ｐ壁位置をマップにより補正し（Ｓ１８）、補正した位置をＰ壁位置として確定する（Ｓ２０）。実可動回転量を記憶している場合には（Ｓ２２のＹ）、非Ｐ壁位置を（Ｐ壁位置＋実可動回転量）の位置として算出し（Ｓ２４）、非Ｐ壁位置を確定する（Ｓ２６）。なお、Ｓ２４では、Ｐ壁位置から非Ｐ壁位置に向かう方向にエンコーダ４６による計数値がカウントアップする場合を前提として非Ｐ壁位置を算出したが、非Ｐ壁位置からＰ壁位置に向かう方向にエンコーダ４６による計数値がカウントアップする場合には、非Ｐ壁位置を（Ｐ壁位置−実可動回転量）の位置として算出することになる。
【００５４】
実可動回転量を記憶していない場合に（Ｓ２２のＮ）、ドライバからの非Ｐレンジへの切替指令があるか否かを判定する（Ｓ２８）。切替指令がない場合（Ｓ２８のＮ）、切替指令を監視し続ける。切替指令があった場合（Ｓ２８のＹ）、Ｐレンジから非Ｐレンジへの切替制御を行う（Ｓ３０）。
【００５５】
図１０は、図９のＳ３０における非Ｐレンジへの切替制御のフローチャートを示す。まず、非Ｐ壁位置が確定しているか否かを判定する（Ｓ５０）。確定している場合には（Ｓ５０のＹ）、非Ｐ目標回転位置を非Ｐ壁位置より手前に設定し（Ｓ５２）、非Ｐ目標回転位置までアクチュエータ４２を回転する。これにより、非Ｐ壁２１０とディテントスプリング１１０のころ１１２とが接触することなく、シフトレンジを非Ｐレンジに切り替えることが可能となる。
【００５６】
一方、非Ｐ壁位置が確定していない場合には（Ｓ５０のＮ）、非Ｐ目標回転位置をＰ壁位置より非Ｐ壁方向へ所定量だけ奥の位置に設定する（Ｓ５４）。設計可動回転量を用いて、非Ｐ目標回転位置を設定してもよい。続いて、非Ｐ目標回転位置までアクチュエータ４２を回転する（Ｓ５６）。
【００５７】
図９に戻って、Ｓ３０の切替制御が終了後、非Ｐ壁位置が未確定か、または所定トリップ数に到達したか否かを判定する（Ｓ３２）。非Ｐ壁位置が確定済みであり、且つ所定トリップ数に到達していない場合には（Ｓ３２のＮ）、本フローを終了する。一方、非Ｐ壁位置が未確定か、または所定トリップ数に到達した場合には（Ｓ３２のＹ）、エンコーダ４６の計数値の状態に基づいて非Ｐ壁位置の検出制御を行い、暫定非Ｐ壁位置を検出する（Ｓ３４）。暫定非Ｐ壁位置をマップにより補正し（Ｓ３６）、補正した位置を非Ｐ壁位置として確定する（Ｓ３８）。このとき、Ｐ壁位置と非Ｐ壁位置とから、実可動回転量を測定する。実可動回転量は次回以降のトリップで、壁位置の設定に利用するために、Ｐ−ＥＣＵ４０において記憶される。
【００５８】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。なお本発明はこの実施の形態に限定されることなく、そのさまざまな変形例もまた、本発明の態様として有効である。例えば、ディテントプレート１００が、Ｐレンジと非Ｐレンジの２つのシフトレンジをもつものとして説明したが、さらにＤレンジやＲレンジなどの複数のシフトレンジをもつものであってもよい。３つ以上のシフトレンジをもつ場合は、両端のシフトレンジ位置における壁位置を基準位置として設定することにより、好適なシフトレンジの切替制御を行うことが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によると、シフトレンジの切替においてシフト切替機構にかかる負荷を低減するシフト制御システムおよびシフト制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るシフト制御システムの構成を示す図である。
【図２】シフト制御機構の構成を示す図である。
【図３】ディテントプレートの構成を示す図である。
【図４】アクチュエータの制御方法を説明するための図である。
【図５】（ａ）はＰ壁位置を検出する制御方法を説明するための図であり、（ｂ）は非Ｐ壁位置を検出する制御方法を説明するための図である。
【図６】壁位置検出制御の例を示す図である。
【図７】アクチュエータの目標回転位置の算出方法の例を示す図である。
【図８】アクチュエータに印加する通電指令パルスの波形を示す図である。
【図９】実施の形態におけるシフト制御システムによる基準位置検出方法のフローチャートである。
【図１０】図９のＳ３０における非Ｐレンジへの切替制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１０・・・シフト制御システム、
２０・・・Ｐスイッチ、
２２・・・インジケータ、
２４・・・入力部、
２６・・・シフトスイッチ、
２８・・・車両電源スイッチ、
３０・・・Ｖ−ＥＣＵ、
４０・・・Ｐ−ＥＣＵ、
４２・・・アクチュエータ、
４６・・・エンコーダ、
４８・・・シフト制御機構、
５０・・・表示部、
５２・・・メータ、
６０・・・駆動機構、
１００・・・ディテントプレート、
１０２・・・シャフト、
１０４・・・ロッド、
１０６・・・パーキングロックポール、
１０８・・・パーキングギヤ、
１１０・・・ディテントスプリング、
１１２・・・ころ、
１２０・・・非Ｐレンジ位置、
１２２・・・山、
１２４・・・Ｐレンジ位置、
２００・・・Ｐ壁、
２１０・・・非Ｐ壁。

Claims

アクチュエータを介してシフトレンジを切り替えるシフト制御システムであって、
前記アクチュエータにより駆動されて、シフトレンジを切り替えるシフト手段と、
所定のシフトレンジにおいて前記アクチュエータの所定方向の回転を規制する規制手段と、
前記アクチュエータを回転させる回転制御手段と、
前記アクチュエータの回転量に応じた計数値を取得する計数手段と、
前記アクチュエータの回転が前記規制手段により規制される方向に、前記回転制御手段により前記アクチュエータが回転されたとき、前記計数手段により取得された前記計数値の最小値または最大値が所定時間変化しない状態を検出することにより、所定のシフトレンジに対応した前記アクチュエータの第１の基準位置を設定する位置設定手段と、
を備えることを特徴とするシフト制御システム。
前記位置設定手段は、所定のシフトレンジと、所定のシフトレンジと異なる別のシフトレンジとの間の前記アクチュエータの可動回転量と、所定のシフトレンジに対応した前記アクチュエータの第１の基準位置とに基づいて、別のシフトレンジに対応した前記アクチュエータの第２の基準位置を設定することを特徴とする請求項１に記載のシフト制御システム。
前記位置設定手段は、前記シフト手段により所定のシフトレンジから別のシフトレンジに切り替えられたときに、前記計数手段により取得された前記計数値の最大値または最小値が所定時間変化しない状態を検出することにより、別のシフトレンジに対応した前記アクチュエータの第２の基準位置を設定することを特徴とする請求項１に記載のシフト制御システム。
前記位置設定手段は、前記シフト手段または前記規制手段の経時変化を補正するために、所定のタイミングで、前記計数手段により取得された前記計数値の最大値または最小値が所定時間変化しない状態を検出することにより、別のシフトレンジに対応した前記アクチュエータの第２の基準位置を設定することを特徴とする請求項１に記載のシフト制御システム。
前記位置設定手段は、所定のシフトレンジに対応した第１の基準位置と、別のシフトレンジに対応した第２の基準位置とに基づいて、前記アクチュエータの可動回転量を検出することを特徴とする請求項３または４に記載のシフト制御システム。
前記回転制御手段は、前記アクチュエータの第１の基準位置を設定するために駆動する前記アクチュエータの単位時間あたりの出力を、シフトレンジを切り替えるために駆動する前記アクチュエータの単位時間あたりの出力よりも小さくすることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のシフト制御システム。
前記位置設定手段は、前記第１の基準位置に基づいて、前記第１の基準位置を設定されたシフトレンジにおける前記アクチュエータのシフトレンジ切替時の目標回転位置を設定することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のシフト制御システム。
前記回転制御手段は、シフトレンジ切替時に、前記アクチュエータを回転して前記シフト手段を駆動し、前記アクチュエータの回転量を前記目標回転位置にあわせることを特徴とする請求項７に記載のシフト制御システム。
アクチュエータを介してシフトレンジを切り替えるシフト制御方法であって、シフトレンジを切り替えるシフト手段を前記アクチュエータにより回転して、所定のシフトレンジにおいて前記アクチュエータの所定方向の回転を規制する規制手段により停止させ、停止させた位置に基づいて所定のシフトレンジにおける基準位置を検出し、前記基準位置に応じて、前記所定のシフトレンジにおける前記アクチュエータによるシフトレンジ切替時の目標回転位置を定めることを特徴とするシフト制御方法。