JP5375775B2 - レンジ切換制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータを駆動源として自動変速機のシフトレンジをパーキングレンジを含む複数のレンジ間で切り換えるレンジ切換制御装置に関する発明である。

近年の車両は、電子制御化が進み、特許文献１（特開２００６−１３６０３５号公報）に記載されているように、運転者のレンジ切換操作（シフトレバーの操作）をスイッチ等で検出して、その検出信号に基づいてモータを駆動制御してレンジ切換機構のシフトレンジを目標のレンジに切り換える、いわゆるシフトバイワイヤ方式のレンジ切換制御システムが開発されている。

このようなシフトバイワイヤ方式のレンジ切換制御システムでは、運転者がシフトレンジをパーキングレンジ（Ｐレンジ）に切り換えると、モータによってパーキングロッドがパーキング位置へ駆動されて、該パーキングロッド先端の円錐体がロックレバーの下側に押し込まれることで、該ロックレバーが押し上げられて、該ロックレバーの凸部が自動変速機の出力軸に設けられたパーキングギヤに嵌まり込んで該パーキングギヤがロックされた状態となる。この状態で、運転者がシフトレンジをパーキングレンジから他のレンジに切り換えると、モータの駆動力によってパーキングロッドがロックレバーの下側から抜き出されることで、該ロックレバーの凸部がパーキングギヤから外れて該パーキングギヤのロックが解除された状態となり、車両の走行が可能となる。

また、特許文献２（特開２００９−１２１５４６号公報）に記載されているように、特に坂道での駐車時（パーキングレンジ）では、重力によって車両が移動しようとする力が車軸を介してパーキングギヤからロックレバーに作用して、該ロックレバーがパーキングロッドに押し付けられた状態となるため、パーキングロッドをロックレバーの下側から抜き出すパーキングレンジ解除動作には、かなり大きなモータトルクが必要となる。このため、特許文献２では、パーキングレンジ解除動作時にモータトルクが最大となるように制御するようにしている。

特開２００６−１３６０３５号公報 特開２００９−１２１５４６号公報

しかし、モータのトルクは、電源電圧（バッテリ電圧）の変動やモータ温度による巻線抵抗値の変動によって変化する。また、パーキングレンジ解除動作に必要なトルクは、車両の製造ばらつきや経時変化によって変動したり、坂道の勾配や車両重量（乗員数）によっても変動する。従って、特許文献２では、これらの様々な変動要因を考慮して、最も厳しい条件でも、要求トルクを確保できる高トルクのモータを搭載する必要があり、その分、モータが大型化・高コスト化する等の欠点があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、パーキングレンジ解除動作に必要なモータトルクを少なくすることができて、モータの小型化・低コスト化を実現しながらパーキングレンジ解除動作を確実に行わせることができるレンジ切換制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、モータを駆動源として自動変速機のシフトレンジをパーキングレンジを含む複数のレンジ間で切り換えるレンジ切換機構と、運転者のレンジ切換操作に応じて前記モータを駆動制御してシフトレンジを目標レンジに切り換えるレンジ切換制御手段とを備えたレンジ切換制御装置において、前記レンジ切換制御手段は、シフトレンジをパーキングレンジから目標レンジに切り換えるパーキングレンジ解除動作時に、前記モータを一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させるモータ逆転動作を行って、前記レンジ切換機構のガタ（回転伝達系のガタ）を詰めた後、該モータをレンジ切換方向に回転させることで、レンジ切換方向への運動エネルギを増大させてシフトレンジをパーキングレンジから目標レンジに切り換えることを特徴とするものである。このようにすれば、パーキングレンジ解除動作時に、モータを一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させることで、レンジ切換機構のガタによるモータ空走区間を作ってモータを加速させてレンジ切換方向への運動エネルギを増大させることが可能となる。これにより、モータのトルクが従来より小さくても、パーキングレンジ解除動作を確実に行わせることができ、モータの小型化・低コスト化を実現できる。

また、請求項２に係る発明は、モータを駆動源として自動変速機のシフトレンジをパーキングレンジを含む複数のレンジ間で切り換えるレンジ切換機構と、運転者のレンジ切換操作に応じて前記モータを駆動制御してシフトレンジを目標レンジに切り換えるレンジ切換制御手段とを備えたレンジ切換制御装置において、前記レンジ切換機構は、シフトレンジを各レンジにばね力で係合保持するディテント機構を備え、前記レンジ切換制御手段は、シフトレンジをパーキングレンジから目標レンジに切り換えるパーキングレンジ解除動作時に、前記モータを一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させることで前記ディテント機構にレンジ切換方向に付勢する弾性力を蓄えるモータ逆転動作を行った後に、該ディテント機構に蓄えた弾性力をレンジ切換方向に作用させながら該モータをレンジ切換方向に回転させることで、レンジ切換方向への運動エネルギを増大させてシフトレンジをパーキングレンジから目標レンジに切り換えることを特徴とするものである。

モータ駆動式のレンジ切換機構には、シフトレンジを各レンジにばね力で係合保持するディテント機構が設けられているため、パーキングレンジ解除動作時にモータを一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させれば、該ディテント機構にレンジ切換方向に付勢する弾性力を蓄えることができる。従って、パーキングレンジ解除動作時に一旦モータ逆転動作を行ってからモータをレンジ切換方向に回転させれば、ディテント機構に蓄えた弾性力によってレンジ切換方向に加速しながらモータのトルクを加えてレンジ切換方向への運動エネルギを効率良く増大させることが可能となる。これにより、モータのトルクが従来より小さくても、パーキングレンジ解除動作を確実に行わせることができ、モータの小型化・低コスト化を実現できる。

前述したように、モータのトルクは、電源電圧（バッテリ電圧）の変動やモータ温度による巻線抵抗値の変動によって変化する。また、パーキングレンジ解除動作に必要なトルクは、駐車する坂道の勾配によって変化する。本発明は、パーキングレンジ解除動作時に、毎回、モータ逆転動作を行うようにしても良いが、その分、パーキングレンジからのレンジ切換動作に要する時間が長くなってしまう。

これらの点を考慮して、請求項３のように、モータに供給する電源電圧を検出又は推定する電源電圧検出手段を備え、パーキングレンジ解除動作時に前記電源電圧検出手段で検出又は推定した電源電圧が所定電圧以上のときには、前記モータ逆転動作を行わずにパーキングレンジから目標レンジに切り換えるようにしても良い。要するに、モータの電源電圧が所定電圧以上確保されていれば、パーキングレンジ解除動作に必要なモータトルクが確保されていると判断して、モータ逆転動作を行わずに直ちにパーキングレンジから目標レンジに切り換えるものであり、これにより、電源電圧が所定電圧以上の通常電圧時には、パーキングレンジからのレンジ切換動作を応答良く行うことができる。

また、請求項４のように、坂道駐車である否かを判定する坂道駐車判定手段を備え、パーキングレンジ解除動作時に前記坂道駐車判定手段で坂道駐車ではない（平坦な路面での駐車である）と判定されたときには前記モータ逆転動作を行わずにパーキングレンジから目標レンジに切り換えるようにしても良い。要するに、平坦な路面での駐車であれば、パーキングレンジ解除動作に必要なトルクは、坂道駐車と比べてかなり小さいため、坂道駐車ではないと判定されれば、パーキングレンジ解除動作に必要なモータトルクが確保されていると判断して、モータ逆転動作を行わずに直ちにパーキングレンジから目標レンジに切り換えるものであり、これにより、平坦な路面での駐車時には、パーキングレンジからのレンジ切換動作を応答良く行うことができる。

また、請求項５のように、モータの温度を検出又は推定するモータ温度検出手段を備え、パーキングレンジ解除動作時に前記モータ温度検出手段で検出又は推定したモータ温度が所定温度以下のときには前記モータ逆転動作を行わずにパーキングレンジから目標レンジに切り換えるようにしても良い。要するに、モータ温度が所定温度以下（巻線抵抗値が所定値以下）であれば、パーキングレンジ解除動作に必要なモータトルクが確保されていると判断して、モータ逆転動作を行わずに直ちにパーキングレンジから目標レンジに切り換えるものであり、これにより、モータ温度が所定温度以下の通常温度時には、パーキングレンジからのレンジ切換動作を応答良く行うことができる。

図１は本発明の実施例１のエンジン及び自動変速機の制御システム全体の構成を概略的に示す図である。 図２は実施例１のレンジ切換機構を示す斜視図である。 図３は実施例１のレンジ切換制御装置全体の構成を概略的に示す図である。 図４は坂道で駐車しているときに車両のタイヤにかかるトルクを説明する図である。 図５はタイヤにかかるトルクが自動変速機のパーキングギヤに伝達されるメカニズムを説明する図である。 図６はＰレンジからＤレンジへシフトするときのトルク変化を示す図である。 図７はＤレンジからＰレンジへシフトするときのトルク変化を示す図である。 図８はＰレンジから他のレンジへシフトするときのＰレンジ解除動作の制御方法を説明する図である。 図９はＰレンジからＰレンジ解除動作を行ってＤレンジへシフトするときのトルク変化を示す図である。 図１０は実施例１のＰレンジ解除動作制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は実施例２のＰレンジ解除動作制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は実施例３のＰレンジ解除動作制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 図１３は実施例４のＰレンジ解除動作制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した４つの実施例１〜４を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図１０に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてシステム全体の概略構成を説明する。

エンジン１１の出力軸（クランク軸）には自動変速機１２の入力軸が連結されている。この自動変速機１２内部の構成は図示しないが、エンジン１１の出力軸によって回転駆動されるトルクコンバータと、このトルクコンバータの出力軸（タービン軸）に連結された変速歯車機構と、この変速歯車機構を構成する複数の歯車の中から動力を伝達する歯車の組み合わせ（変速比）を切り換える摩擦係合装置と、この摩擦係合装置の動作状態を油圧で切り換える油圧制御回路等が自動変速機１２内に設けられている。また、油圧制御回路には、摩擦係合装置を構成するクラッチ、ブレーキ等の各摩擦係合要素に供給する油圧を制御する油圧制御弁１３と、シフトレバーのシフト操作に連動してモータ１４によって切り換えられるレンジ切換機構１５（図２参照）のスプール弁１６が設けられている。このスプール弁１６は、シフトレバーのシフト操作に連動して切り換えられるいわゆるマニュアルバルブとして機能する。

自動変速機１２の変速動作を制御する変速制御ＥＣＵ１７は、摩擦係合装置に供給する油圧を油圧センサ１８で検出して、その検出油圧と車速センサ１９の出力信号等に基づいて油圧制御回路の各油圧制御弁１３の開閉動作を制御して各摩擦係合要素に供給する油圧を制御することで変速段を目標変速段に切り換える。

一方、レンジ切換ＥＣＵ２０（レンジ切換制御手段）は、シフトレバー（図示せず）の操作によって選択されたシフトレンジを検出するシフトレンジ検出装置２１の出力信号に基づいてモータ１４を駆動制御することで、運転者のレンジ切換操作に応じてレンジ切換機構１５のスプール弁１６の切換動作を制御する。このレンジ切換ＥＣＵ２０と、変速制御ＥＣＵ１７と、エンジン１１の運転状態を制御するエンジンＥＣＵ２２と、表示装置４１の表示を制御するメータＥＣＵ４２は、車両に搭載されたバッテリ２３（電源）から電源ライン４７を介して電力が供給される。また、通信ライン２４を通じて、各ＥＣＵ２０，１７，２２，４２は、スロットル開度、点火時期など、必要な情報を相互に送受信する。エンジンＥＣＵ２２には、エンジン１１の運転状態を検出する各種センサ（例えばエンジン回転速度を検出するクランク角センサ４８等）が接続されている。

エンジン１１には、始動時にクランク軸を回転駆動（クランキング）するスタータ４３が設けられ、運転者がイグニッションキースイッチ４４をＯＮ位置（ＩＧ位置）からＳＴＡＲＴ位置に操作すると、エンジンＥＣＵ２２によってスタータリレー４５がオンされてバッテリ２３からスタータ４３に通電され、スタータ４３が回転してエンジン１１がクランキングされて始動され、その後、運転者がイグニッションキースイッチ４４をＳＴＡＲＴ位置からＯＮ位置に戻すと、スタータリレー４５がオフされ、スタータ４３への通電が停止される。

次に、図２に基づいてレンジ切換機構１５の構成を説明する。
レンジ切換機構１５は、自動変速機１２のシフトレンジを、例えばパーキングレンジ（Ｐレンジ）、リバースレンジ（Ｒレンジ）、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）、ドライブレンジ（Ｄレンジ）に切り換えるためのものである。このレンジ切換機構１５の駆動源となるモータ１４は、例えばスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）等の同期モータにより構成され、減速機構５２（図３参照）を内蔵し、この減速機構５２の回転軸に嵌合連結された出力軸２５の回転位置を検出する出力軸センサ４６が設けられ、この出力軸センサ４６の出力信号に基づいて実シフトレンジが検出される。

このモータ１４の出力軸２５には、自動変速機１２の油圧制御回路のスプール弁１６を切り換えるためのディテントレバー２８が固定されている。このディテントレバー２８にはＬ字形のパーキングロッド２９が固定され、このパーキングロッド２９の先端部に設けられた円錐体３０がロックレバー３１に当接している。このロックレバー３１は、円錐体３０の位置に応じて軸３２を中心にして上下動してパーキングギヤ３３をロック／ロック解除するようになっている。このパーキングギヤ３３は、自動変速機１２の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ３３がロックレバー３１によってロックされると、車両の駆動輪が回り止めされた状態（パーキング状態）に保持される。

また、ディテントレバー２８には、スプール弁１６のスプール３４が連結され、モータ１４の出力軸２５によってディテントレバー２８を回動させることで、スプール弁１６の操作量（スプール３４の操作位置）を切り換えて、自動変速機１２のシフトレンジを、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等のいずれかに切り換える。ディテントレバー２８には、スプール弁１６のスプール３４を上記各レンジに対応する位置に保持するための複数の凹部３５が形成されている。

一方、ディテントレバー２８を各レンジに対応する位置に保持するためのディテントばね３６がスプール弁１６に固定され、このディテントばね３６の先端に設けられた係合部３７がディテントレバー２８の目標レンジの凹部３５に嵌まり込むことで、ディテントレバー２８が目標レンジの回転角で保持されて、スプール弁１６のスプール３４の位置が目標レンジの位置で保持されるようになっている。これらディテントレバー２８とディテントばね３６とからスプール弁１６の操作量（スプール３４の操作位置）を各レンジの位置に係合保持するためのディテント機構３８（節度機構）が構成されている。

Ｐレンジでは、パーキングロッド２９がロックレバー３１に接近する方向に移動して、円錐体３０の太い部分がロックレバー３１を押し上げてロックレバー３１の凸部３１ａがパーキングギヤ３３に嵌まり込んでパーキングギヤ３３がロックされた状態となり、それによって、自動変速機１２の出力軸（駆動輪）がロックされた状態（パーキング状態）に保持される。

一方、Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド２９がロックレバー３１から離れる方向に移動して、円錐体３０の太い部分がロックレバー３１から抜け出てロックレバー３１が下降し、それによって、ロックレバー３１の凸部３１ａがパーキングギヤ３３から外れてパーキングギヤ３３のロックが解除され、自動変速機１２の出力軸が回転可能な状態（走行可能な状態）に保持される。

モータ１４には、ロータの回転位置を検出するためのエンコーダ５３（図３参照）が設けられている。このエンコーダ５３は、例えば磁気式のロータリエンコーダにより構成されており、モータ１４のロータの回転に同期して位相の異なるＡ相、Ｂ相のパルス信号をレンジ切換ＥＣＵ２０に出力するように構成されている。レンジ切換ＥＣＵ２０は、エンコーダ５３から出力されるＡ相信号とＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジをカウントして、そのエンコーダカウント値に応じてモータ駆動回路５４によってモータ１４の通電相を所定の順序で切り換えることでモータ１４を回転駆動する。

この際、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってロータの回転方向を判定し、正回転方向（Ｐレンジ→Ｄレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントアップし、逆回転方向（Ｄレンジ→Ｐレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントダウンする。これにより、モータ１４が正回転／逆回転のいずれの方向に回転しても、エンコーダカウント値とモータ１４の回転位置との対応関係が維持されるため、正回転／逆回転のいずれの回転方向でも、エンコーダカウント値によってモータ１４の回転位置を検出して、その回転位置に対応した相の巻線に通電してモータ１４を回転駆動することが可能となる。

前述したように、Ｐレンジでは、パーキングロッド２９先端の円錐体３０がロックレバー３１を押し上げてロックレバー３１の凸部３１ａがパーキングギヤ３３に嵌まり込んでパーキングギヤ３３がロックされた状態となっている。図４に示すように、坂道で駐車している場合は、車両重量Ｗ、坂道の勾配θ及びタイヤの半径ｒで決まるトルクＴ1 がタイヤに作用する。
Ｔ1 ＝Ｆ×ｒ
＝（Ｗ×ｓｉｎθ）×ｒ
このタイヤのトルクＴ1 は、坂道の勾配θが大きくなるほど大きくなる。

図５に示すように、タイヤのトルクＴ1 は、車軸５５とディファレンシャルギア５６を介してプロペラシャフト５７に伝達され、このプロペラシャフト５７のトルクＴ2 が自動変速機１２の出力軸を介してパーキングギヤ３３に伝達されるが、パーキングギヤ３３はロックレバー３１の凸部３１ａでロックされているため、その反作用力でロックレバー３１がパーキングロッド２９の円錐体３０に押し付けられた状態となる。このため、パーキングロッド３３をロックレバー３１の下側から抜き出すＰレンジ解除動作には、かなり大きなトルクが必要となる。

図６に示すように、Ｐレンジからのレンジ切換時には、最初にパーキングロッド３３をロックレバー３１の下側から抜き出すのに大きなトルクが必要になると共に、ディテントばね３６の係合部３７がディテントレバー２８の凹部３５間の山を乗り越えるためのトルクも必要となる。Ｐレンジ解除動作に必要なトルクは、Ｐレンジ以外のレンジからのレンジ切換動作に必要なトルクよりも遥かに大きい（図６、図７参照）。

一般に、モータ１４のトルクは、電源電圧（バッテリ電圧）の変動やモータ温度による巻線抵抗値の変動によって変化する。また、Ｐレンジ解除動作に必要なトルクは、車両の製造ばらつきや経時変化によって変動したり、坂道の勾配や車両重量（乗員数）によっても変動する。従って、従来は、これらの様々な変動要因を考慮して、最も厳しい条件でも、要求トルクを確保できる高トルクのモータ１４を搭載する必要があり、その分、モータ１４が大型化・高コスト化する等の欠点があった。

そこで、本実施例１では、レンジ切換機構１５には、シフトレンジを各レンジにばね力で係合保持するディテント機構３８が設けられていることに着目して、シフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換えるＰレンジ解除動作時に、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、モータ１４を一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させることでディテント機構３８にレンジ切換方向に付勢する弾性力を蓄えるモータ逆転動作を行った後に、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、ディテント機構３８に蓄えた弾性力をレンジ切換方向に作用させながら該モータ１４をレンジ切換方向に回転させることで、レンジ切換方向への運動エネルギを増大させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換えるようにしている。

Ｐレンジ解除動作時に一旦モータ逆転動作を行えば、図９に示すように、ディテント機構３８に弾性エネルギＥ１が蓄積される。この弾性エネルギＥ１がパーキングロッド３３をロックレバー３１から抜き出すのに必要なエネルギＥ２よりも大きければ、ディテント機構３８に蓄積された弾性エネルギＥ１を利用してシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換えることができる。これにより、モータ１４のトルクが従来より小さくても、Ｐレンジ解除動作を行わせることが可能となり、モータ１４の小型化・低コスト化を実現できる。

モータ逆転動作によりディテント機構３８に蓄積される弾性エネルギＥ１は、モータ１４の逆転量が大きくなるほど大きくなり、モータ１４の逆転量は、ディテントばね３６の係合部３７がディテントレバー２８のＰレンジ側壁の回動限界位置に突き当たるまで大きくできるが、この回動限界位置に突き当たるまでモータ１４を逆転させると、ディテント機構３８に加わる負荷が大きくなり過ぎて、耐久性が低下する可能性がある。従って、モータ１４の逆転量は、回動限界位置に突き当たらない範囲で設定することが望ましい。

以上説明した本実施例１のＰレンジ解除動作の制御は、レンジ切換ＥＣＵ２０によって図１０のＰレンジ解除動作制御プログラムに従って実行される。本プログラムは、レンジ切換ＥＣＵ２０の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうレンジ切換制御手段としての役割を果たす。

本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、レンジ切換操作が行われたか否かを判定し、レンジ切換操作が行われていなければ、そのまま本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、レンジ切換操作が行われたと判定されれば、ステップ１０２に進み、現在のレンジがＰレンジであるか否かを判定し、Ｐレンジであると判定されれば、ステップ１０３に進み、一旦モータ１４を一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させてディテント機構３８に弾性力を蓄える。この後、ステップ１０４に進み、ディテント機構３８に蓄えた弾性力をレンジ切換方向に作用させながらモータ１４をレンジ切換方向に回転させることで、レンジ切換方向への運動エネルギを増大させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換える。

これに対し、上記ステップ１０２で、Ｐレンジではないと判定されれば、ステップ１０３の処理（モータ逆転動作）を行わずに、ステップ１０４に進み、直ちにモータ１４をレンジ切換方向に回転させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換える。

以上説明した本実施例１によれば、シフトレンジをＰレンジから他のレンジに切り換えるときに、モータ１４を一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させることでディテント機構３８にレンジ切換方向に付勢する弾性力を蓄えた後、ディテント機構３８に蓄えた弾性力をレンジ切換方向に作用させながら該モータ１４をレンジ切換方向に回転させることで、レンジ切換方向への運動エネルギを増大させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換えるようにしたので、モータ１４のトルクが従来より小さくても、Ｐレンジ解除動作を行わせることが可能となり、モータ１４の小型化・低コスト化を実現できる。

ところで、モータ１４のトルクは、電源電圧（バッテリ電圧）の変動やモータ温度による巻線抵抗値の変動によって変化する。また、Ｐレンジ解除動作に必要なトルクは、駐車する坂道の勾配によって変化する。本発明は、Ｐレンジ解除動作時に、毎回、モータ逆転動作を行うようにしても良いが、その分、Ｐレンジからのレンジ切換動作に要する時間が長くなってしまう。

これらの点を考慮して、本発明の実施例２〜４では、電源電圧（バッテリ電圧）、モータ温度、駐車する坂道の勾配を考慮して、モータ１４のトルクのみではＰレンジ解除動作に必要なトルクを確保できないときにモータ逆転動作を行い、モータ１４のトルクのみでＰレンジ解除動作に必要なトルクを確保できるときには、モータ逆転動作を行わずに直ちにＰレンジから目標レンジに切り換えるようにしている。
以下、各実施例２〜４を説明する。

本発明の実施例２では、モータ１４に供給する電源電圧（バッテリ電圧）を検出又は推定する電源電圧検出手段（例えば電圧センサ）を備え、図１１のＰレンジ解除動作制御プログラムを実行することで、Ｐレンジ解除動作時に電源電圧が所定電圧以上のときには、Ｐレンジ解除動作に必要なトルクが確保されていると判断して、モータ逆転動作を行わずに直ちにＰレンジから目標レンジに切り換えるようにしている。

図１１のＰレンジ解除動作制御プログラムは、前記実施例１で説明した図１０のＰレンジ解除動作制御プログラムのステップ１０２の後にステップ１０２ａを加入しただけであり、他のステップの処理は同じである。

図１１のＰレンジ解除動作制御プログラムでは、Ｐレンジからのレンジ切換操作が行われたときには、ステップ１０１と１０２で「Ｙｅｓ」と判定されてステップ１０２ａに進み、電源電圧が所定電圧以下であるか否かを判定し、電源電圧が所定電圧以下であると判定された場合のみ、ステップ１０３に進み、モータ逆転動作を行ってディテント機構３８にレンジ切換方向に付勢する弾性力を蓄えた後、ステップ１０４に進み、モータ１４をレンジ切換方向に回転させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換える。

これに対し、上記ステップ１０２ａで、電源電圧が所定電圧よりも高いと判定されれば、Ｐレンジ解除動作に必要なトルクが確保されていると判断して、ステップ１０３の処理（モータ逆転動作）を行わずに、ステップ１０４に進み、直ちにモータ１４をレンジ切換方向に回転させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換える。

以上説明した本実施例２によれば、電源電圧が所定電圧以上の通常電圧時には、モータ逆転動作を行わずに、直ちにモータ１４をレンジ切換方向に回転させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換えるため、Ｐレンジからのレンジ切換動作を応答良く行うことができる。

本発明の実施例３では、坂道駐車である否かを判定する坂道駐車判定手段を備え、図１２のＰレンジ解除動作制御プログラムを実行することで、Ｐレンジ解除動作時に坂道駐車判定手段で坂道駐車ではない（平坦な路面での駐車である）と判定されたときには、Ｐレンジ解除動作に必要なトルクが確保されていると判断して、モータ逆転動作を行わずに直ちにＰレンジから目標レンジに切り換えるようにしている。ここで、坂道駐車判定手段は、例えば駐車路面の勾配（車両の前後方向の傾斜角度）を傾斜角度センサ等により検出又は推定し、駐車路面の勾配が所定値以上であるときに坂道駐車と判定する。

図１２のＰレンジ解除動作制御プログラムは、前記実施例１で説明した図１０のＰレンジ解除動作制御プログラムのステップ１０２の後にステップ１０２ｂを加入しただけであり、他のステップの処理は同じである。

図１２のＰレンジ解除動作制御プログラムでは、Ｐレンジからのレンジ切換操作が行われたときには、ステップ１０１と１０２で「Ｙｅｓ」と判定されてステップ１０２ｂに進み、駐車路面の勾配（車両の前後方向の傾斜角度）が所定値以上であるか否かを判定し、駐車路面の勾配が所定値以上であると判定されれば、坂道駐車と判断して、ステップ１０３に進み、モータ逆転動作を行ってディテント機構３８にレンジ切換方向に付勢する弾性力を蓄えた後、ステップ１０４に進み、モータ１４をレンジ切換方向に回転させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換える。

これに対し、上記ステップ１０２ｂで、駐車路面の勾配が所定値未満（坂道駐車ではない）と判定されれば、Ｐレンジ解除動作に必要なトルクが確保されていると判断して、ステップ１０３の処理（モータ逆転動作）を行わずに、ステップ１０４に進み、直ちにモータ１４をレンジ切換方向に回転させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換える。

以上説明した本実施例２によれば、駐車路面の勾配が所定値未満（坂道駐車ではない）と判定されれば、モータ逆転動作を行わずに、直ちにモータ１４をレンジ切換方向に回転させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換えるため、Ｐレンジからのレンジ切換動作を応答良く行うことができる。

本発明の実施例４では、モータ１４に供給する電源電圧（バッテリ電圧）を検出又は推定する電源電圧検出手段と、坂道駐車である否かを判定する坂道駐車判定手段と、モータ１４の温度を検出又は推定するモータ温度検出手段とを備え、図１３のＰレンジ解除動作制御プログラムを実行することで、下記の３つの条件(1) 〜(3) のいずれか１つでも該当すれば、Ｐレンジ解除動作時に一旦モータ逆転動作を行ってからモータ１４をレンジ切換方向に回転させ、３つの条件(1) 〜(3) のいずれにも該当しなければ、Ｐレンジ解除動作に必要なモータトルクが確保されていると判断して、モータ逆転動作を行わずに直ちにＰレンジから目標レンジに切り換える。

(1) 電源電圧が所定電圧以下であること
(2) 坂道駐車であること（駐車路面の勾配が所定値以上であること）
(3) モータ温度が所定温度以上であること

ここで、モータ温度検出手段は、例えばモータ１４に温度センサを取り付けてモータ温度を検出したり、モータ１４の巻線の抵抗値を検出して、その巻線の抵抗値からモータ温度（巻線温度）を推定しても良い。

図１３のＰレンジ解除動作制御プログラムは、前記実施例１で説明した図１０のＰレンジ解除動作制御プログラムのステップ１０２の後にステップ１０２ａ〜１０２ｃを加入しただけであり、他のステップの処理は同じである。

図１２のＰレンジ解除動作制御プログラムでは、Ｐレンジからのレンジ切換操作が行われたときには、ステップ１０１と１０２で「Ｙｅｓ」と判定されてステップ１０２ａ〜１０２ｃの処理に進み、(1) 電源電圧が所定電圧以下、(2) 坂道駐車（駐車路面の勾配が所定値以上）、(3) モータ温度が所定温度以上のいずれかに該当すれば、ステップ１０２ａ〜１０２ｃのいずれかで「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１０３に進み、モータ逆転動作を行ってディテント機構３８にレンジ切換方向に付勢する弾性力を蓄えた後、ステップ１０４に進み、モータ１４をレンジ切換方向に回転させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換える。

上記３つの条件(1) 〜(3) のいずれにも該当しなければ、ステップ１０２ａ〜１０２ｃで全て「Ｎｏ」と判定され、Ｐレンジ解除動作に必要なトルクが確保されていると判断して、ステップ１０３の処理（モータ逆転動作）を行わずに、ステップ１０４に進み、直ちにモータ１４をレンジ切換方向に回転させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換える。

尚、図１３のＰレンジ解除動作制御プログラムにおいて、ステップ１０２ａ〜１０２ｃのうちのいずれか１つのステップを省略しても良い。また、ステップ１０２ａと１０２ｂを省略して、ステップ１０２ｃのみとしても良い。

また、モータ逆転動作時に、電源電圧、駐車路面の勾配、モータ温度に応じて、モータ１４の逆転量（ディテント機構３８のエネルギ蓄積量）を変化させても良い。例えば、電源電圧が低いほど、モータ１４の逆転量を大きくしたり、駐車路面の勾配が大きいほど、モータ１４の逆転量を大きくしたり、モータ温度が高いほど、モータ１４の逆転量を大きくしても良い。

また、レンジ切換機構１５のガタ（回転伝達系のガタ）が存在することを考慮して、Ｐレンジ解除動作時に、レンジ切換機構１５のガタの範囲内でモータ１４を一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させ、レンジ切換機構１５のガタを詰めた後、該モータ１４をレンジ切換方向に回転させることで、レンジ切換方向への運動エネルギを増大させてシフトレンジをＰレンジから目標レンジに切り換えるようにしても良い。このようにすれば、Ｐレンジ解除動作時に、レンジ切換機構１５のガタの範囲内でモータ１４を一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させただけでも、レンジ切換機構１５のガタによるモータ空走区間を作ってモータ１４を加速させてレンジ切換方向への運動エネルギを増大させることが可能となる。これにより、モータ１４のトルクが従来より小さくても、Ｐレンジ解除動作を確実に行わせることができ、モータ１４の小型化・低コスト化を実現することができる。

その他、本発明は、レンジ切換機構１５の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…エンジン、１２…自動変速機、１３…油圧制御弁、１４…モータ、１５…レンジ切換機構、１６…スプール弁、１７…変速制御ＥＣＵ、２０…レンジ切換ＥＣＵ（レンジ切換制御手段）、２２…エンジンＥＣＵ、２３…バッテリ、２８…ディテントレバー、２９…パーキングロッド、３０…円錐体、３１…ロックレバー、３３…パーキングギヤ、３５…凹部、３６…ディテントばね、３７…係合部、３８…ディテント機構、５３…エンコーダ

Claims (5)

1. モータを駆動源として自動変速機のシフトレンジをパーキングレンジを含む複数のレンジ間で切り換えるレンジ切換機構と、運転者のレンジ切換操作に応じて前記モータを駆動制御してシフトレンジを目標レンジに切り換えるレンジ切換制御手段とを備えたレンジ切換制御装置において、
   前記レンジ切換制御手段は、シフトレンジをパーキングレンジから目標レンジに切り換えるパーキングレンジ解除動作時に、前記モータを一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させるモータ逆転動作を行った後に、該モータをレンジ切換方向に回転させることで、レンジ切換方向への運動エネルギを増大させてシフトレンジをパーキングレンジから目標レンジに切り換えることを特徴とするレンジ切換制御装置。
2. モータを駆動源として自動変速機のシフトレンジをパーキングレンジを含む複数のレンジ間で切り換えるレンジ切換機構と、運転者のレンジ切換操作に応じて前記モータを駆動制御してシフトレンジを目標レンジに切り換えるレンジ切換制御手段とを備えたレンジ切換制御装置において、
   前記レンジ切換機構は、シフトレンジを各レンジにばね力で係合保持するディテント機構を備え、
   前記レンジ切換制御手段は、シフトレンジをパーキングレンジから目標レンジに切り換えるパーキングレンジ解除動作時に、前記モータを一旦レンジ切換方向とは逆方向に少しだけ回転させることで前記ディテント機構にレンジ切換方向に付勢する弾性力を蓄えるモータ逆転動作を行った後に、該ディテント機構に蓄えた弾性力をレンジ切換方向に作用させながら該モータをレンジ切換方向に回転させることで、レンジ切換方向への運動エネルギを増大させてシフトレンジをパーキングレンジから目標レンジに切り換えることを特徴とするレンジ切換制御装置。
3. 前記モータに供給する電源電圧を検出又は推定する電源電圧検出手段を備え、
   前記レンジ切換制御手段は、パーキングレンジ解除動作時に前記電源電圧検出手段で検出又は推定した電源電圧が所定電圧以上のときには前記モータ逆転動作を行わずにパーキングレンジから目標レンジに切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンジ切換制御装置。
4. 坂道駐車である否かを判定する坂道駐車判定手段を備え、
   前記レンジ切換制御手段は、パーキングレンジ解除動作時に前記坂道駐車判定手段で坂道駐車ではないと判定されたときには前記モータ逆転動作を行わずにパーキングレンジから目標レンジに切り換えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレンジ切換制御装置。
5. 前記モータの温度を検出又は推定するモータ温度検出手段を備え、
   前記レンジ切換制御手段は、パーキングレンジ解除動作時に前記モータ温度検出手段で検出又は推定したモータ温度が所定温度以下のときには前記モータ逆転動作を行わずにパーキングレンジから目標レンジに切り換えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のレンジ切換制御装置。

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