(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速機のシフトレンジを、パーキングを含む各種走行レンジに切換えるためのシフトレンジ切換機構と、
該シフトレンジ切換機構の駆動源をなすアクチュエータと、
該アクチュエータを駆動する駆動回路と、
外部操作によって入力される切換指令に従い前記駆動回路を介して前記アクチュエータを駆動することにより、前記自動変速機のシフトレンジを前記切換指令に対応したシフトレンジへ制御する制御手段とを備え、
前記自動変速機は、車両に推進力を伝達する内燃機関に接続され、
前記アクチュエータは、前記駆動源としての駆動モータと、該駆動モータの出力軸の回転力を伝達する減速装置と、前記出力軸の回転角を検出する回転角センサとを有しており、
前記制御手段は、前記自動変速機のパーキングを含む各種走行レンジを選択するために運転者によるシフトレバーの操作によって切換えられるポジションスイッチ、あるいは運転者が直接操作する操作スイッチにより構成されるシフトレンジ選択装置の操作による切換え指令の更新がなされていない状態であると判断すると、前記減速装置に係合する前記出力軸を、前記減速装置のバックラッシュの回転角の範囲で回動させるように、前記駆動モータを前記駆動回路を介して駆動させることを特徴とする自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置。
【請求項２】
前記駆動モータの前記出力軸の軸受けは、玉軸受け構造であることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置。
【請求項３】
前記切換え指令の更新がなされていない状態であると判断するとは、前記制御手段が、前記内燃機関の運転中に、前記駆動モータが駆動されていない期間が所定経過時間を超えていると判定することであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置。
【請求項４】
前記切換え指令の更新がなされていない状態であると判断するとは、前記制御手段が、前記内燃機関の運転中に、前記駆動モータが駆動されていない間に、前記内燃機関の回転数の逆数の時間積分が所定値を超えていると判定することであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置。
【請求項５】
前記切換え指令の更新がなされていない状態であると判断するとは、前記制御手段が、前記内燃機関の運転中に、前記駆動モータが駆動されていない間に、前記内燃機関に係わる加振力の時間積分が所定値を超えていると判定することであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機のシフトレンジ切換え装置として、自動変速機内部の油圧回路の油圧を制御するスプール弁の位置を操作してシフトレンジを切換えるものが知られている。
【０００３】
この種の装置には、スプール弁の位置を検出する手段として、自動変速機の外部にニュートラルスタートスイッチが設けられ、このスプール弁は、シフトレバー選択装置の切換指令に基づいて電気的に制御される駆動モータによって切換え制御がなされており、運転者は、このシフトレバー選択装置を操作することによって、各シフトレバーへ切換えるものがある（特開平５−４５１１号公報、特開平１２−１７０９０５号公報等）。
【０００４】
特開平５−４５１１号公報では、駆動モータおよびスプール弁の動作を制御する制御系の故障が生じた場合における制御系のバックアップ機能を開示している。一方、特開平１２−１７０９０５号公報では、制御系によって電気的に制御される駆動モータの電気的故障が生じた場合における駆動モータのバックアップ機能を備えた構造を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来構成では、いずれも電動化されたシフトレンジ切換え制御装置を構成する電動モータとしての駆動モータ、およびこの駆動モータを制御する制御系の電気的故障に配慮しているにすぎず、機械構造上の故障について十分配慮がなされていない。
【０００６】
例えば、この駆動モータを駆動源として切換え制御がなされるシフトレンジ切換え制御装置では、車両の走行中において、駆動モータの作動は切換え指令が更新されたときに限られ、内燃機関の運転時間と比較すると殆ど作動していないのに等しい。このため、駆動モータの出力軸を支承する軸受けがフレッティング損傷を受けてしまうことが懸念される。このフレッティング損傷が進行すると、場合によっては出力軸が軸受けに機械的にロックしてしまって自動変速機のシフトレンジが切換えれなくなる可能性がある。
【０００７】
また、近年、車両の居住性向上の観点から居住空間を拡大してエンジンルームを高密度化する要求が高まっており、エンジンルームに隣接する自動変速機においても、簡素な構成で小形化できる制御装置が望まれている。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、小型化しつつ、切換え制御する駆動源としての駆動モータの機械構造上の安全性向上ができる自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、自動変速機のシフトレンジを、パーキングを含む各種走行レンジに切換えるためのシフトレンジ切換機構と、シフトレンジ切換機構の駆動源をなすアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動回路と、外部操作によって入力される切換指令に従い駆動回路を介してアクチュエータを駆動することにより、自動変速機のシフトレンジを切換指令に対応したシフトレンジへ制御する制御手段とを備え、自動変速機は、車両に推進力を伝達する内燃機関に接続され、アクチュエータは、駆動源としての駆動モータと、駆動モータの出力軸の回転力を伝達する減速装置と、出力軸の回転角を検出する回転角センサとを有しており、制御手段は、自動変速機のパーキングを含む各種走行レンジを選択するために運転者によるシフトレバーの操作によって切換えられるポジションスイッチ、あるいは運転者が直接操作する操作スイッチにより構成されるシフトレンジ選択装置の操作による切換え指令の更新がなされていない状態であると判断すると、減速装置に係合する出力軸を、減速装置のバックラッシュの回転角の範囲で回動させるように、駆動モータを駆動回路を介して駆動させる。
【００１０】
一般に、車両に推進力を伝達する内燃機関に接続される自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置の駆動モータは、内燃機関の運転時間に比してその作動時間は短く殆ど作動していないに等しい。この駆動モータのように作動停止した状態で内燃機関等の加振体による加振力を継続して受けると、駆動モータの出力軸の軸受けが、加振力に起因して軸受け内に封入されるグリース等の潤滑材が排除され、軸受けがフレッティング損傷を引起す場合がある。
【００１１】
これに対して、本発明の自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置では、制御手段は、シフトレンジ選択装置の操作による切換え指令の更新がなされていない状態であると判断すると、減速装置に係合する出力軸を、減速装置のバックラッシュの回転角の範囲で回動させるように、駆動モータを駆動回路を介して駆動させる。
【００１２】
すなわち、切換え指令の更新がなされないまま駆動モータが作動停止を継続するとき、制御手段は、減速装置に係合する出力軸を、減速装置のバックラッシュの回転角の範囲で回動させるように、駆動モータを駆動回路を介して駆動させるので、作動停止中に加振力に起因してグリースが排除されても、バックラッシュの回転角の範囲で回動させることで、出力軸と軸受けとの相対移動が行なわれるので、排除されたグリースを再度出力軸と軸受けとの間に形成させることができ、よって、駆動モータの軸受けで生じるフレッティング損傷等の機械的故障の防止ができる。
【００１３】
上記駆動モータの出力軸の軸受けは、請求項２に記載するように、玉軸受け構造である。
【００１４】
すなわち、切換え指令の更新がないとき、出力軸を減速装置のバックラッシュの回転角の範囲で回動させることでフレッティング損傷等の機械的故障の防止ができるとともに、比較的簡素で安価な構造である玉軸受け構造を採用できる。これにより、小型化しつつ、切換え制御する駆動源としての駆動モータの機械構造上の安全性向上ができる自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置を提供することが可能である。
【００１５】
本発明の請求項３によれば、切換え指令の更新がなされていない状態であると判断するとは、制御手段が、内燃機関の運転中に、駆動モータが駆動されていない期間が所定経過時間を超えていると判定することである。
【００１６】
すなわち、制御手段は、切換え指令の更新がなされていない状態であると判断するために、内燃機関の運転中に、駆動モータが駆動されていない期間が所定経過時間を超えているか否かを判定するだけでよく、制御手段によって制御する駆動回路の電気的動作を連続的に監視する必要はなく、例えば出力軸の回転角を検出する回転角センサの出力信号の変化を検出するだけでよいので、制御手段の制御負荷が軽減できる。
【００１７】
本発明の請求項４によれば、切換え指令の更新がなされていない状態であると判断するとは、制御手段が、内燃機関の運転中に、駆動モータが駆動されていない間に、内燃機関の回転数の逆数の時間積分が所定値を超えていると判定することである。
【００１８】
すなわち、制御手段は、切換え指令の更新がなされていない状態であると判断するために、内燃機関の運転中に、運転状態を表わす信号として受信している内燃機関の回転数に基づいてその回転数の逆数の時間積分をカウントし、このカウントした結果が所定値を超えている否かを判定する制御処理だけ追加すればよいので、制御手段による制御処理の設計検討が容易である。
【００１９】
本発明の請求項５によれば、切換え指令の更新がなされていない状態であると判断するとは、制御手段が、内燃機関の運転中に、駆動モータが駆動されていない間に、内燃機関に係わる加振力の時間積分が所定値を超えていると判定することである。
【００２０】
すなわち、制御手段は、切換え指令の更新がなされていない状態であると判断するために、内燃機関の運転中に作動停止している駆動モータに生じる可能性のあるフレッティング損傷等の機械的故障の引き金となる内燃機関に係わる加振力に基づいて、その加振力の時間積分が所定値を超えているか否かを判定するので、駆動モータの機械的故障防止が確実にできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の自動変速機の制御装置に具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態の自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置の全体構成を表す構成図である。図２は、図１中のアクチュータ部を駆動してシフトレンジを制御するための電気的構成を表す電気的構成図である。また、図３は、図２中のアクチュエータ部を構成する駆動モータとしてのアクチュエータの構成を表わす模式的断面図であって、図３（ａ）、図（ｂ）は、それぞれ横断面図、縦断面図である。図４は、図２およ図３中の駆動モータを駆動する駆動回路周りの電気的構成を表わす電気的構成図である。図５は、図３の駆動モータを駆動する際の電流制御パターンと回転角との関係を表わす模式的グラフである。図６は、図３中の駆動モータの軸受構造に係わる機械的故障のメカニズムを説明する模式図である。図７は、図１中の制御回路にて実行される、車両に推進力を伝達する内燃機関が運転状態か否かを判断し、運転状態にあるとき、駆動モータの出力軸揺動制御処理を行なうようにする車両状態判定処理を表すフローチャートである。図８は、図１中の制御回路にて実行される、切換え指令が更新されていない状態における駆動モータの出力軸揺動制御処理を表すフローチャートである。なお、図９は、図１中のシフトレンジ切換機構の概略構成を表す構成図である。
【００２３】
（本実施形態の概略構成）
図１に示すように、自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置１は、シフトレンジ選択装置１０と、制御回路２０ａと、表示部３０と、駆動回路２０ｂと、自動変速機５０に組み込まれてシフトレンジを切換えるためのシフトレンジ切換機構４０と、シフトレンジ機構４０を駆動するアクチュエータ部１００と、車速センサ７０と、ブレーキスイッチ８０とを含んで構成されている。
【００２４】
シフトレンジ選択装置１０は、自動変速機５０のパーキングを含む各種走行レンジを選択するために運転者によるシフトレバーの操作によって切換られるポジションスイッチ、あるいは運転者が直接操作する操作スイッチ等により構成される。
【００２５】
制御回路２０ａは、マイクロコンピュータが使用され、自動変速機５０の走行レンジ切換えのための各種ソフトウェア処理に必要なプログラムを記憶させた読出専用メモリー（ＲＯＭ）、このプログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、プログラムに必要な変数を一時的に記憶する書き込み可能メモリー（ＲＡＭ）などを主体として構成されている。
【００２６】
また、制御回路２０ａには、レンジ選択装置１０の操作によって出力される切換指令（以下、レンジ信号と呼ぶ）が入力されるとともに、アクチュエータ部１００に設けられアクチュエータ部１００の回転軸１００ａ（図９参照）の回転角を検出するエンコーダ１０３から検出される検出信号が入力されている。
【００２７】
なお、この制御回路２０ａは、レンジ選択装置１０等の外部操作により入力されるレンジ信号に従って、後述の駆動回路２０ｂを介してアクチュエータ部１００を駆動させることにより、レンジ信号に対応したシフトレンジへ制御する制御手段である。
【００２８】
駆動回路２０ｂは、レンジ信号に応じて制御回路２０ａから出力された駆動信号が入力される。この駆動信号に応じて駆動回路２０ｂは電流を供給して、走行レンジ切替用アクチュエータ部１００を駆動させる。
【００２９】
表示部３０は、例えば、運転席前面に設けられた計器パネル上のレンジインジケータ３０ａ或いは、ボイスナビケーション制御部（図示せず）など運転者等車両乗員に報知する装置である。なお、運転者や乗員にシフトレンジ切換え制御装置１の状態を報知する手段としてウォーニングランプ３０ｂを用いてもよい。また、表示部３０には、制御回路２０からレンジインジケータ３０ａ、ボイスナビケーション制御部に対して出力された信号が夫々入力される。レンジインジケータ３０ａでは基本的には自動変速機５０の現在の走行レンジを点灯表示し、ボイスナビケーション制御部はスピーカ（図示せず）から音声を出してレンジ選択装置１０の誤操作などを運転者に報知して警告する等の機能を果たさせることが可能である。
【００３０】
車速センサ７０およびブレーキスイッチ８０は、車両の運転状態を認識するための装置であって、例えば、運転者によるシフトレバーの操作等によりシフトレンジ選択装置１０から出力されたレンジ信号に対して、車両の運転状態に応じて目標の走行レンジを修正したり、或いは運転者によるシフトレンジ選択装置１０の操作を規制できるように、車速センサ７０およびブレーキスイッチ８０のそれぞれの信号が制御回路２０に入力されている。
【００３１】
ここで、アクチュエータ部１００は、図２に示すように、アクチュエータ１０１と、減速機構１０２と、回転角センサ（以下、エンコーダと呼ぶ）１０３と、ニュートラルスタートスイッチ１０８とを含んで構成されている。
【００３２】
アクチュエータ１０１は、ＤＣモータ、または同期モータ等が用いられ、このアクチュエータ１０１の回転軸１００ａが出力トルクを増大させる減速機構１０２と連結されている。
【００３３】
なお、本実施形態で用いるアクチューエタ１０１は、以下同期モータとして説明する。この同期モータの詳細構成については後述する。
【００３４】
減速機構１０２の出力端は、シフトレンジ切換機構４０（図９参照）の制御用出力軸４０８と連結している。このため、減速機構１０２は、運転者がレンジ選択装置１０を操作してＰレンジに切替える場合、アクチュエータ１０１によりパーキング機構４０ｐ（図９参照）の機械的ロック手段を作動させるように、アクチュエータ１０１を大型化することなく、大きな出力トルクを発生させることができる。
【００３５】
エンコーダ１０３は、アクチュエータ１０１の回転軸１００ａの回転角を検出するものであって、上記減速機構１０２を介して、アクチュエータ１０１を複数回回転させてシフトレンジ切換機構を動作させるために、絶対回転角を検出することができる。
【００３６】
シフトレンジ切換機構４０は、自動変速機５０のシフトレンジを、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）、セカンド（２）、ロー（Ｌ）の各走行レンジに順に切換えるためのものである。
【００３７】
このシフトレンジ切換機構４０は、図９に示すように、レンジ切換弁４０ｈと、パーキング機構４０ｐからなる。レンジ切換弁４０ｈは、自動変速機５０内部の油圧回路から油圧が供給され、スプール弁４０１の位置を制御することで、排出ポートが切換えられて各走行レンジを設定するための摩擦係合装置（図示せず）の係合および解放が制御されるようになっている。また、パーキング機構４０ｐは、スプール弁４０１の位置に連動する機械的ロック手段であり、Ｐレンジに切換えるものである。
【００３８】
具体的な構成としては、レンジ切換弁４０ｈであるスプール弁４０１、バルブ本体４０２と、各走行レンジを保持するためのディテントスプリング４０３、ディテントレバー４０４と、およびパーキング機構４０ｐである、自動変速機５０の図示しない出力軸に設けられたパーキングギヤ４０５、このパーキングギヤ４０５に嵌合させるパークキングポール４０６、および制御用出力軸４０８の回転を停止させるパーキングロッド４０７と、ディテントレバー４０４が固定される制御用出力軸４０８とから構成されている。
【００３９】
なお、パーキング機構４０ｐは、制御用出力軸４０８の回転を、ディテントレバー４０４、パーキングロッド４０７を介して、矢印方向ＡおよびＢのリンク動作として伝達し、パークキングポール４０６をパーキングギヤ４０５に嵌合させる。これにより、アクチュエータ部１００の出力軸１００ａに連結する制御用出力軸４０８の回転によってＰレンジへ切換えられる。
【００４０】
以上、自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置１の構成について説明したが、アクチュエータ部１００を駆動してシフトレンジを制御する電気的構成にして表すと、図２のようになる。ここで、アクチュエータ制御回路２０は、前述の制御回路２０ａ、駆動回路２０ｂであって、制御部２０１、カウンタ部２０２、制御部２０１に内蔵された不揮発性のメモリ部２０３、信号入出力段２０４等を含んで構成されている。また、アクチュエータ制御回路２０の電源供給は、エンジン駆動時にオルタネータ（図示せず）により充電されるバッテリ６００から行われ、バッテリ６００からアクチュエータ制御回路２０への電力が、イグニッションキー６２０のオン、オフ状態により、リレー６１０を介して供給、遮断されている。
【００４１】
上述した構成を有する自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置１は、運転者によるシフトレバー操作等によりシフトレンジ選択装置１０から出力されたレンジ信号を制御回路２０ａが受ける。次に、制御回路２０ａは、目標となる走行レンジ（以下、目標走行レンジと呼ぶ）になるように、アクチュエータ部１００に備えられたエンコーダ１０３から検出される回転軸１００ａの回転角を表す信号と、現在の走行レンジから目標走行レンジへ切替えるための駆動信号を駆動回路２０ｂに送る。これにより駆動回路２０ｂは、アクチェエータ１０１に電流を供給して目標走行レンジへ切替える。
【００４２】
ここで、本実施形態のアクチュータ（以下、駆動モータと呼ぶ）１０１の構成、特に駆動モータ１０１の電気的故障が生じたときのバックアップ機能を備えた同期モータの構成、および駆動モータ１０１の軸受構造について、以下図３〜図６に従って説明する。
【００４３】
まず、駆動モータ１０１は、図３および図４に示すように、スイッチドリラクタンス型の同期モータ（いわゆるＳＲモータ）であり、この駆動モータ１０１の構成および駆動モータ１０１を駆動する駆動回路２０ｂ（図４参照）について説明する。
【００４４】
図３に示すように、駆動モータ１０１は、ハウジング１６０に玉軸受（いわゆるボールベアリング）１６１を介して回転自在に支持された単一のロータ１６２と、ハウジング１６０内にロータ１６２の回転中心と同軸上に配設された単一のステータ１６３とから構成される。ステータ１６３は、ロータ１６２に向けて３０度毎に突設された１２個の磁極（以下、ティースと呼ぶ）１６４を有する。そして、これら各ティース１６４は、ステータ１６３の周方向に沿って順にＵ、Ｖ、Ｗの各相に区分されるが、本実施形態では、これら各相のティース１６４を、更に、駆動モータ１０１の出力軸としての回転軸１６７に沿って左右に区分する（図３（ｂ）参照）ことにより、ティース１６４をＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の６つの相に区分し、その区分した各相のティース１６４Ｕ１、１６４Ｖ１、１６４Ｗ１、１６４Ｕ２、１６４Ｖ２、１６４Ｗ２に、夫々、単一のモータ巻線１６５Ｕ１、１６５Ｖ１、１６５Ｗ１、１６５Ｕ２、１６５Ｖ２、１６５Ｗ２を巻回している（図３（ａ）参照）。また、ロータ１６２の周囲には、４５度毎に合計８個の突極１６６が形成され、その回転中心から回転軸１６７が突出している。
【００４５】
なお、この回転軸１６７は、図９に示す駆動モータの出力軸１００ａであって、回転軸１６７の一方端部がエンコーダ１０３側に、他端部が減速装置１０２を介してシフトレンジ切換機構４０の制御用出力軸４０８に接続している。
【００４６】
このように構成された駆動モータ１０１において、モータ１６と各相Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２のモータ巻線１６５への通電電流を制御することにより双方向に回転でき、また所望の回転位置で停止させることもできる。
【００４７】
次に、この駆動モータ１０１を、２組の駆動回路２０ｂａ、２０ｂｂを用いて個々に駆動する電気的構成について以下、図４に従って説明する。
【００４８】
図４に示すように、各モータ巻線１６５Ｕ１、１６５Ｖ１、１６５Ｗ１、１６５Ｕ２、１６５Ｖ２、１６５Ｗ２を、図３（ｂ）中の左側のティース１６４Ｕ１、１６４Ｖ１、１６４Ｗ１に巻回されたモータ巻線１６５Ｕ１、１６５Ｖ１、１６５Ｗ１からなる巻線部１０１ａと、右側のティース１６４Ｕ２、１６４Ｖ２、１６４Ｗ２に巻回されたモータ巻線１６５Ｕ２、１６５Ｖ２、１６５Ｗ２からなる巻線部１０１ｂとに分け、これら各組の巻線部１０１ａ、１０１ｂを、夫々、専用の駆動回路２０ｂａ、２０ｂｂを介して駆動する電気的構成とする。
【００４９】
なお、この駆動モータ１０１は、スイッチドリラクタンス型であり、相電流を双方向（正負）に制御する必要はないため、図４に示す駆動回路２０ｂａ、２０ｂｂは、通電制御の対象となる各モータ巻線１６５Ｕ１、１６５Ｕ２、１６５Ｖ１、１６５Ｖ２、１６５Ｗ１、１６５Ｗ２毎に、一つのＮＰＮトランジスタＴｒ３を備える。つまり、駆動回路２０ｂａ，２０ｂｂは、ＮＰＮトランジスタＴｒ３のコレクタをバッテリ＋Ｂの正極側に接続し、エミッタを対応するモータ巻線の一端に接続し、各巻線部１０１ａ、１０１ｂｂにおいて各モータ巻線をスター結線した中点を、バッテリの負極側に接続することにより、ＮＰＮトランジスタＴｒ３を介して、各モータ巻線１６５Ｕ１、１６５Ｕ２、１６５Ｖ１、１６５Ｖ２、１６５Ｗ１、１６５Ｗ２に一方向に電流を流すように構成されている。
【００５０】
また、このように図４に示す駆動回路２０ｂａ，２０ｂｂでは、各モータ巻線に一方向にしか電流を流すことができないことから、制御回路２０ａとしては、図５に示すように、駆動モータ１０１を正回転させて自動変速機５０のシフトレンジをＬレンジからＰレンジ方向に切換えるとき（図５（ａ）参照）と、駆動モータ１００を逆回転させて自動変速機５０のシフトレンジをＰレンジからＬレンジ方向に切換えるとき（図５（ｂ）参照）とで、各モータ巻線への電流の通電パターンを変更するように構成する。
【００５１】
これにより、本実施形態のシフトレンジ切換制御装置は、シフトレンジ切換機構４０を動作させる駆動源としてのアクチュエータすなわち（駆動モータ１０１が、各巻線部１０１ａ、１０１ｂからなる２組のトルク発生手段を有することになり、一方の巻線部１０１ａ（または１０１ｂ）に、断線・短絡等の故障が発生したとしても、他方の巻線部１０１ｂ（または１０１ａ）への通電により駆動モータ１０１を回転させて、自動変速機５０のシフトレンジを所望の走行レンジに制御することが可能である。
【００５２】
また、本実施形態では、駆動モータ１０１の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの巻線を２組にするだけでなく、各巻線部１０１ａ、１０１ｂを通電制御するための駆動回路２０ｂも、これら各巻線部１０１ａ、１０１ｂに対応して２組の駆動回路２０ｂａ、２０ｂｂから構成し、制御回路２０ａが、これら各駆動回路２０ｂａ、２０ｂｂを介して駆動モータ１０１の巻線部１０１ａ、１０１ｂを個々に通電制御するようにしている。このため、駆動モータ１０１の一方の巻線部１０１ａ（または１０１ｂ）が故障した場合だけでなく、一方の駆動回路２０ｂａ（または２０ｂｂ）が故障した場合、或いは、一方の駆動回路２０ｂａ（または２０ｂｂ）から対応する巻線部１０１ａ（または１０１ｂ）に至る信号線に断線等の異常が生じた場合であっても、駆動モータ１０１を回転させて、自動変速機５０のシフトレンジを、Ｐレンジ以外の走行レンジに制御することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、制御回路２０ａが自動変速機５０のシフトレンジを切換える際に各巻線部１０１ａ、１０１ｂのモータ巻線に流す電流を、各巻線部１０１ａ、１０１ｂが単独で自動変速機５０のシフトレンジを全走行レンジに切り換えるのに必要なトルクを発生させることのできる電流値に設定している。このため、自動変速機５０のシフトレンジがＰレンジにあるときに、一方の巻線部１０１ａ又は１０１ｂが正常動作しなくなった場合であっても、故障していない他方の巻線部への通電させることにより自動変速機５０のシフトレンジを所望の走行レンジに切換えることができ、車両を確実に走行させることが可能である。
【００５４】
なお、本実施形態では、各巻線部１０１ａ、１０１ｂが正常動作する場合であっても、巻線部１０１ａ、１０１ｂの両方に電流を流して、シフトレンジを切換えるようにしており、そのシフトレンジの切換時には、各巻線部１０１ａ、１０１ｂのモータ巻線に流れる電流から、巻線部１０１ａ、１０１ｂおよびその駆動系の故障を判定する構成とする。また、故障判定時には、警報ランプ３２を点灯させることで、その旨を車両乗員に報知するように構成する。これにより、２つの巻線部１０１ａ、１０１ｂの内の一方若しくはその駆動系に異常が発生した際には、その旨を速やかに判定して、車両乗員に対して、モータ１６の点検・修理を促すことができる。
【００５５】
以上の本実施形態の構成によるシフトレンジ切換え制御装置では、駆動モータ１０１、および駆動モータ１０１を駆動する制御回路２０ａにおける電気的故障が生じても、２つの巻線部１０１ａ、１０１ｂおよびこの巻線部１０１ａ、１０１ｂを通電して駆動する駆動回路２０ｂａ，２０ｂｂによるバックアップ機能によって、一方が故障した状態であっても、故障していない他方の巻線部への通電させることにより自動変速機５０のシフトレンジを所望の走行レンジに切換えることができ、車両を確実に走行させることが可能である。したがって、電気的故障が生じても、自動変速機５０のシフトレンジを所望の走行レンジに切換えれる車両の安全走行性が確保できる。
【００５６】
しかしながら、上述のシフトレンジ切換え制御装置では、電気的故障に対してはバックアップ機能を有しているが故障後もその車両の安全走行性確保を可能にしているが、機械的故障、例えばシフトレンジ切換え制御装置のシフトレンジ切換機構４０のスプール弁４０１の切換え制御位置を可変にする駆動源として駆動モータ１０１の機械的故障が生じた場合、故障後も自動変速機５０のシフトレンジを所望の走行レンジに切換えれる車両の安全走行性が確保できない可能性がある。
【００５７】
すなわち、車両に推進力を伝達する内燃機関に接続される自動変速機５０のシフトレンジ切換え制御装置の駆動モータ１０１は、切換指令が更新されたときのみ動作するので、内燃機関の運転時間に比してその作動時間は短く殆ど作動していないに等しい。この駆動モータ１０１のように作動停止した状態で内燃機関等の加振体による加振力を継続して受けると、駆動モータ１０１の出力軸１００ａ（詳しくは、回転軸１６７）の軸受け１６１が、加振力に起因して軸受け１６１内に封入されるグリース等の潤滑材が排除され（図６参照）、軸受けがフレッティング損傷を引起す場合がある。
【００５８】
詳しくは、図６に示すように、軸受け１６１は、玉軸受構造（ボールベアリング）であって、鋼球からなる転動体１６１ｂと、この転動体１６１ｂを挟み込んで転動体１６１ｂところがり接触する軌道輪１６１ｉｒ、１６１ｏｒと、複数の転動体１６１ｂを一定間隔で回転自在に支承する保持器１６１ｃとからなる。なお、この軌道輪１６１ｉｒ、１６１ｏｒは、図３および図６に示すように、内周側軌道輪１６１ｉｒが回転軸１６７に保持され、外周側軌道輪１６１ｏｒが、ハウジング１６０に保持されている。また、保持器１６１ｃには、図６に示すように、グリース等の潤滑材を封入等により軸受１６１内に保持するように配設されている。
【００５９】
ここで、フレッティングとは、例えばころがり接触する部材の材料表面近傍に剪断応力が繰返し加わり、その剪断応力を受ける材料表面が剥離破壊することである。
【００６０】
内燃機関には、燃焼室での爆発燃焼等により振動が発生しており、内燃機関に接続される自動変速機に搭載される各装置である駆動モータ１０１には、加振力が図６に示す矢印方向に加わる。このため、軸受け１６１に内に封入されるグリース等の潤滑材が排除され、転動体１６１ｂと軌道輪１６１ｉｒ、１６１ｏｒとの間の接触状態が、グリース１６１ｇの油膜を剪んで接触する潤滑接触から無潤接触へ移行する可能性がある。その油膜が転動体１６１ｂと軌道輪１６１ｉｒ、１６１ｏｒの表面粗さに比べて極めて薄くなるか、または油膜がなくなる（いわゆる局部的に切れる状態）と、転動体１６１ｂと軌道輪１６１ｉの材料表面が直接接触してしまって、その表面粗さに応じてその接触面積が低下し、従って剪断応力が増大した結果、フレッティング損傷が生じる懸念がある。
【００６１】
（本実施形態の要部およびその詳細説明）
そこで、本発明の実施形態では、切換指令が更新されない停止状態にある駆動モータ１０１を、下記特徴を具備する駆動モータ１０１の駆動制御処理によって、フレッティング損傷を生じさせる加振力に起因した転動体１６１ｂと軌道輪１６１ｉｒ、１６１ｏｒの接触状態におけるグリース１６１ｇの油膜切れ防止ができるシフトレンジ切換制御装置を提供する。
【００６２】
図２に示すように、アクチュエータ制御回路２０には、イグニッションスイッチ６２０、車速センサ７０、ブレーキスイッチ８０、表示部３０の警報灯３２、および警報ブザー９２等の報知手段が信号入出力段２０４に接続されている。
【００６３】
これにより、車両に推進力を伝達する内燃機関の運転状態を表わすイグニッションスイッチ６２０のオン状態信号、車速センサ７０の車速信号または内燃機関の回転数のいずれかの信号から、制御回路２０が内燃機関の運転状態を検知できる。すなわち、内燃機関に係わる加振力が発生している状態を特定できる。
【００６４】
なお、本実施形態では、以下イグニションキー６２０オン状態信号を用いて内燃機関の運転状態を検知する構成で、以下説明する。
【００６５】
また、本実施形態では、図３に示すように、駆動モータ１０１の軸受構造として、玉軸受けを用いている。これにより、高価で複雑な構造のローラ軸受け、ニードル軸受け等に比べて、比較的簡素で安価な玉軸受けを備えた構成とすることができるので、小型化しつつ、安価な構造を有するものを提供可能である。
【００６６】
次に、切換指令が更新されないとき、駆動モータ１０１を停止状態のままで継続することを回避するように、駆動モータ１０１の出力軸を減速装置１０２のバクラッシュの回転角の範囲で出力軸１１０ａ（詳しくは、回転軸１６７）を回動させる駆動モータ制御処理（以下、駆動モータ出力軸揺動制御処理と呼ぶ）について、以下図７および図８に従って説明する。
【００６７】
なお、図７は、内燃機関に係わる加振力が発生している状態となっているかを判断して、駆動モータ出力軸揺動制御処理を行なうようにする車両状態判定処理を表わすフローチャートであり、図８は、駆動モータ出力軸揺動制御処理を表わすフローチャートである。
【００６８】
図７に示すように、車両状態判定処理は、Ｓ７０１（Ｓはステップを表す）にて、イグニッションキー６２０のオン、オフ状態が、オン状態にあるか否かを判断する。オン状態でなければ、内燃機関は運転状態でないと判定し、当該処理を終了する。一方、オン状態であれば、内燃機関は運転状態であると判定し、Ｓ８００の駆動モータ出力軸揺動制御処理へ移行する。
【００６９】
これにより、制御回路２０が内燃機関の運転状態を検知するので、内燃機関に係わる加振力が発生している状態を特定できるとともに、その状態に限って本実施形態の特徴である駆動モータ出力軸揺動制御処理へ移行させることができる。
【００７０】
例えばアイドルストップ車両等において、交差点の信号待ち等で機関停止させつつ、車両走行の待機状態として、内燃機関を瞬時に動作できるように制御回路２０等の電気系回路が動作状態にあるとき、加振力が発生していないにもかかわらず、駆動モータ出力軸揺動制御処理によって駆動モータ１０１を動作させる無駄電力使用の防止が可能である。
【００７１】
図８に示すように、駆動モータ出力軸揺動制御処理（Ｓ８００）は、Ｓ８０１にて、自動変速機５０の現在のシフトレンジを読み込む。すなわち、シフトレバー選択装置１０から送信されるレンジ信号またはエンコーダ１０３から送信される回転角信号を信号入出力段２０４に取り込むことで、シフトレンジつまり現在の走行レンジを読み込み、Ｓ８０２へ移行する。
【００７２】
Ｓ８０２では、後述の切換指令が更新されてない状態が継続する経過時間を監視するため、切換指令更新の有無と、その経過時間とを同時監視するための条件符号（以下、切換指令更新無状態符号と呼ぶ）としてのＣＯＵＮＴをクリア（０）にし、切換指令が更新されない状態か否かを判断するＳ８０３へ移行する。
【００７３】
なお、切換指令更新無状態符号ＣＯＮＮＴが１であれば、切換指令更新がない状態が継続中であることを表わし、ＣＯＵＮＴが０であれば、内燃機関の始動直後または切換指令が更新されたことを表わす。
【００７４】
Ｓ８０３では、Ｓ８０１にて読み込んで自動変速機５０の現在の走行レンジと、シフトレバー選択装置１０の操作によって切換わる切換指令が同じであるか否かを判断する。切換指令と同じであれば、切換指令が更新されてない状態であると判定し、Ｓ８０４へ移行する。逆に、走行レンジと切換指令が異なれば、切換指令が更新されており、更新された切換指令に従い制御回路２０によって駆動モータ１０１が駆動制御され、所望の切換指令の走行レンジへ切換制御される状態へ移行する状態にある判定し、Ｓ８０１に戻って当処理を待機状態とする。
【００７５】
Ｓ８０４では、切換指令更新無状態符号ＣＯＵＮＴが１でああるか否かを判断し、切換指令更新無状態符号ＣＯＵＮＴが１であれば、切換指令更新がない状態が継続中であると判断して、Ｓ８０５にて経過時間Ｔをそのまま継続する（Ｔ＝Ｔ）し、Ｓ８０７へ移行する。一方、切換指令更新無状態符号ＣＯＵＮＴが０であれば、切換指令が更新された直後であると判断し、Ｓ８０６にて経過時間Ｔをクリア（０）にし、Ｓ８０７へ移行する。
【００７６】
Ｓ８０７では、切換指令更新がない状態が継続している時間つまり経過時間Ｔが所定の経過時間（例えば、６０秒）以内であるか否かを判断する。経過時間Ｔが６０秒を超えでいれば、切換指令更新がないまま６０秒間を経過したと判定し、Ｓ８０９へ移行する。逆に、経過時間Ｔが６０秒以内であれば、Ｓ８０８にて切換指令更新無状態符号ＣＯＵＮＴを１にした後、Ｓ８０１へ戻って、切換指令更新がない状態が継続して経過時間Ｔが６０秒間を経過するか、または切換指令が更新されるまで、Ｓ８０３からＳ８０７の制御処理が繰返される。
【００７７】
Ｓ８０９では、減速装置１０２に係合する出力軸１００ａ（詳しくは回転軸１６７）を、減速装置１０２の歯車のバックラッシュの範囲で回動させるように、駆動モータ１０１を駆動回路２０ｂを介して、制御回路２０が駆動制御する。
【００７８】
これにより、切換え指令更新がなされないまま駆動モータ１０１の作動停止が継続するとき、制御回路２０は、減速装置１０２に係合する出力軸１００ａ（詳しくは回転軸１６７）を、減速装置１０２のバックラッシュの回転角の範囲で回動させるように、駆動モータ１０１を駆動させるので、作動停止中に内燃機関に係わる加振力に起因して駆動モータ１０１の軸受け１６１内のグリース１６１ｇが排除されても、バックラッシュの回転角の範囲で回動させることで、回転軸１６７と軸受けとの相対移動が行なわれるので、排除されたグリースを再度回転軸１６７と軸受け１６１との間に形成させることができ、よって、駆動モータ１０１の軸受け１６１で生じるフレッティング損傷等の機械的故障の防止ができる。
【００７９】
なお、減速装置１０２の減速比が高比率（例えば６０：１）であるので、減速装置１０２のバックラッシュに対応する回転軸１６７の回転角は、２０から６０度程度あるので、回転軸１６７と軸受けとの相対移動により、フレッティング損傷を生じさせる加振力に起因した転動体１６１ｂと軌道輪１６１ｉｒ、１６１ｏｒの接触状態におけるグリース１６１ｇの油膜切れ（グリース１６１ｇの排除）状態から、グリース１６１ｇの油膜を剪んで接触する潤滑接触状態へ回復できる。
【００８０】
なお、切換え指令の更新がなされていない状態であると判断するする基準として、制御回路２０が、内燃機関の運転状態において、駆動モータ１０１が駆動されていない期間を所定経過時間Ｔを超えていると判定するので、制御回路２０によって制御する駆動回路の電気的動作を連続的に監視する必要はなく、例えば出力軸の回転角を検出する回転角センサの出力信号の変化を検出するだけでよいので、制御回路２０の制御負荷軽減ができる。
【００８１】
（変形例）
変形例１としては、駆動モータ１０１が駆動されていない期間を所定経過時間Ｔを超えていると判定する構成に換えて、駆動モータ１０１が駆動されていない間に、内燃機関の回転数の逆数の時間積分が所定値を超えていると判定する構成とする。
【００８２】
このため、運転状態を表わす信号として受信している内燃機関の回転数に基づいてその回転数の逆数の時間積分をカウントし、このカウントした結果が所定値を超えている否かを判定する制御処理だけ追加すればよいので、制御回路２０による制御処理の設計検討が容易である。
【００８３】
変形例２としては、駆動モータ１０１が駆動されていない期間を所定経過時間Ｔを超えていると判定する構成に換えて、駆動モータ１０１が駆動されていない間に、内燃機関に係わる加振力の時間積分が所定値を超えていると判定する構成とする。
【００８４】
このため、内燃機関の運転中に作動停止している駆動モータ１０１に生じる可能性のあるフレッティング損傷等の機械的故障の引き金となる内燃機関に係わる加振力に基づいて、その加振力の時間積分が所定値を超えているか否かを判定するので、駆動モータ１０１の機械的故障防止が確実にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置の全体構成を表す構成図である。
【図２】図１中のアクチュータ部を駆動してシフトレンジを制御するための電気的構成を表す電気的構成図である。
【図３】図２中のアクチュエータ部を構成する駆動モータとしてのアクチュエータの構成を表わす模式的断面図であって、図３（ａ）、図（ｂ）は、それぞれ横断面図、縦断面図である。
【図４】図２およ図３中の駆動モータを駆動する駆動回路周りの電気的構成を表わす電気的構成図である。
【図５】図３の駆動モータを駆動する際の電流制御パターンと回転角との関係を表わす模式的グラフである。
【図６】図３中の駆動モータの軸受構造に係わる機械的故障のメカニズムを説明する模式図である。
【図７】図１中の制御回路にて実行される、車両に推進力を伝達する内燃機関が運転状態か否かを判断し、運転状態にあるとき、駆動モータの出力軸揺動制御処理を行なうようにする車両状態判定処理を表すフローチャートである。
【図８】図１中の制御回路にて実行される、切換え指令が更新されていない状態における駆動モータの出力軸揺動制御処理を表すフローチャートである。
【図９】図１中のシフトレンジ切換機構の概略構成を表す構成図である。
【符号の説明】
１  自動変速機のシフトレンジ切換え制御装置
１０  シフトレンジ選択装置
２０ａ  制御手段（制御回路）
２０ｂ  駆動回路
３０  表示部
３０ａ  レンジインジケータ
３０ｂ  警報灯（ウォーニングランプ）
４０  シフトレンジ切換機構
５０  自動変速機
７０  車速センサ
８０  ブレーキスイッチ
９０  障害物警報装置
９２  警報ブザー
１００  アクチュエータ部
１００ａ  出力軸
１０１  アクチュエータ（駆動モータ）
１０２  減速装置
１０３  エンコーダ
１６７  出力軸１００ａとしての回転軸
１６０  駆動モータ１０１のハウジング
１６１  駆動モータ１０１の軸受け
１６１ｂ  転動体（鋼球）
１６１ｉｒ、１６１ｏｒ  軌道輪
１６１ｇ  潤滑材（グリース）
１６１ｃ  保持器
１６７  出力軸１００ａとしての回転軸
Ｓ７０１〜Ｓ７０２  車両状態判定処理
Ｓ８０１〜Ｓ８０９  駆動モータ出力軸揺動制御処理
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004797301.tif 000008
【図８】
0004797301.tif 000009
【図９】
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