(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シフトレンジを選択指令し得る操作手段と、モータと、位置が切換えられることに基づき動力伝達装置のシフトレンジを切換えるレンジ切換部材と、前記モータの回転駆動によって前記レンジ切換部材の位置を移動駆動する駆動機構と、前記操作手段の指令に基づき前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、を備えたレンジ切換装置の制御装置において、
前記レンジ切換部材の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出に基づき、前記レンジ切換部材の移動速度が所定速度以下であることを検出する速度低下検出手段と、前記速度低下検出手段により検出した、前記レンジ切換部材の移動速度が所定速度以下である状態が設定時間以上継続したことを判定する速度低下時間判定手段と、を有し、前記速度低下時間判定手段により前記レンジ切換部材の所定速度以下の状態が前記設定時間以上継続したことを判定した際に、前記レンジ切換部材が停止することを検知する停止検知手段と、
前記停止検知手段により前記レンジ切換部材が停止することを検知した際に、該レンジ切換部材が停止する位置が、前記レンジ位置間の中間位置であることを判定する中間停止判定手段と、
前記中間停止判定手段により前記レンジ切換部材が前記レンジ位置間の中間位置に停止することを判定した際に、再付与トルクを出力するように前記モータを駆動制御するトルク再付与制御手段と、を備えた、
ことを特徴とするレンジ切換装置の制御装置。
【請求項２】
前記トルク再付与制御手段は、前記再付与トルクが、前記モータのコギングトルクの最大負荷トルクよりも所定量大きく出力されるように前記モータを駆動制御してなる、
請求項１記載のレンジ切換装置の制御装置。
【請求項３】
前記トルク再付与制御手段は、前記中間停止判定手段により前記レンジ切換部材が前記レンジ位置間の中間位置に停止することを判定した際の前記レンジ切換部材の位置に応じて、前記モータが前記再付与トルクを出力する再付与時間を設定する再付与時間設定手段を有してなる、
請求項１または２記載のレンジ切換装置の制御装置。
【請求項４】
前記速度低下時間判定手段は、前記速度低下検出手段により前記所定速度以下を検出した際の前記レンジ切換部材の位置が、前記レンジ位置から遠い程、前記設定時間を短く設定してなる、
請求項１ないし３のいずれか記載のレンジ切換装置の制御装置。
【請求項５】
前記トルク再付与制御手段による前記モータの前記再付与トルクを出力した回数をカウントする再付与回数カウント手段と、
前記再付与回数カウント手段によるカウント回数が所定回数に達した際に、フェール状態として判定する回数フェール判定手段と、を備えてなる、
請求項１ないし４のいずれか記載のレンジ切換装置の制御装置。
【請求項６】
シフトレンジを選択指令し得る操作手段と、モータと、位置が切換えられることに基づき動力伝達装置のシフトレンジを切換えるレンジ切換部材と、前記モータの回転駆動によって前記レンジ切換部材の位置を移動駆動する駆動機構と、前記操作手段の指令に基づき前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、を備えたレンジ切換装置の制御装置において、
前記レンジ切換部材の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出に基づき、前記レンジ切換部材が停止することを検知する停止検知手段と、
前記停止検知手段により前記レンジ切換部材が停止することを検知した際に、該レンジ切換部材が停止する位置が、前記レンジ位置間の中間位置であることを判定する中間停止判定手段と、
前記中間停止判定手段により前記レンジ切換部材が前記レンジ位置間の中間位置に停止することを判定した際に、再付与トルクを出力するように前記モータを駆動制御するトルク再付与制御手段と、
前記停止検知手段により前記レンジ切換部材が停止することを検知する毎に、前記レンジ切換部材が停止する位置を記録する停止位置記録手段と、
前記停止位置記録手段により記録された、前記トルク再付与制御手段による前記モータの前記再付与トルクの出力前の停止位置と出力後の停止位置との移動距離が所定移動距離以内であることを判定する移動微小判定手段と、
前記移動微小判定手段により前記再付与トルクの出力前後の停止位置の移動距離が所定移動距離以内であることを判定した際に、前記出力後の停止位置が前記レンジ位置に対する所定距離以内の位置であることを判定する誤差許容判定手段と、
前記誤差許容判定手段により前記出力後の停止位置が前記レンジ位置に対する所定距離以内の位置であることを判定した際に、前記出力前後の停止位置に基づき前記レンジ位置を学習するレンジ位置学習手段と、を備えた、
ことを特徴とするレンジ切換装置の制御装置。
【請求項７】
前記誤差許容判定手段により前記出力後の停止位置が前記レンジ位置に対する所定距離以内の位置でないことを判定した際に、フェール状態として判定する非移動フェール判定手段を備えた、
請求項６記載のレンジ切換装置の制御装置。
【請求項８】
前記駆動機構は、前記レンジ切換部材に接続されると共に前記モータの回転駆動により回動され、かつ前記レンジ切換部材の前記複数のレンジ位置に対応する複数の係合溝が形成されたディテントレバーと、前記複数の係合溝に向けて付勢されて係合し得るディテントスプリングと、からなるディテント機構を有してなる、
請求項１ないし７のいずれか記載のレンジ切換装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車輌等に搭載される自動変速機やハイブリッド駆動装置などの動力伝達装置のシフトレンジを切換えるレンジ切換装置の制御装置に係り、詳しくは、例えばシフトレバー等の操作手段からの指令に基づきモータを駆動制御し、シフトレンジを切換えるレンジ切換部材を移動駆動するレンジ切換装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車輌等に搭載される自動変速機にあっては、該自動変速機の油圧制御装置におけるシフトレンジ（例えば、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）をその位置によって切換えるレンジ切換部材（以下、「マニュアルバルブ」ともいう）が備えられており、このマニュアルバルブは、運転席近傍に設けられたシフトレバーにロッド機構等を介して接続されて、つまりシフトレバーの移動操作によって機械的に位置が切換えられるように構成されていた。
【０００３】
また、近年、車輌における設計の自由度の向上やコンパクト化等を図るため、シフトレバーの操作を電気信号に変換し、その電気信号に基づきモータを駆動制御して、その駆動力によりマニュアルバルブの位置を移動駆動するレンジ切換装置、いわゆるシフトバイワイヤ（ＳＢＷ）システムの開発が進められている。
【０００４】
ところで、このようなレンジ切換装置においては、例えば車輌が極寒地にあって、モータの駆動力をマニュアルバルブまで伝達する機構部分の潤滑油が低温となった場合など、機構部分の摺動抵抗が増すと、常温等と同様のモータ駆動を行っても、マニュアルシャフトが移動すべきレンジ位置まで移動せず、中間位置に停止してしまう虞がある。また、このような中間位置にマニュアルシャフトが停止した状態にあっては、移動すべきレンジ位置とその停止位置との偏差に基づきモータのトルクを算出し、該算出されたトルクをモータで再付与しても、例えば移動距離が僅かになったことなどに起因して（つまり偏差が小さく）、算出されたトルクが小さくなるため、実際にはマニュアルシャフトが移動せず、更にはそのモータトルクの再付与が行われ続ける、いわゆるハンチング状態となってしまう虞がある。
【０００５】
そこで、このようなマニュアルシャフトが中間位置に停止した際に上記ハンチングを防ぐことを図ったものが提案されている（特許文献１参照）。このものは、マニュアルバルブが中間位置で停止した場合に、フェールセーフ状態とし、例えば運転者が非常スイッチを操作した際に、一時的にモータトルクを通常よりも大きくすることで、中間位置に停止したマニュアルバルブの動き出しを可能にしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６１３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記一時的にモータトルクを大きくするものは、マニュアルバルブが中間位置に停止してしまった状態から抜け出すことが可能となるものであるが、大きなトルクでマニュアルシャフトを動かすためにオーバーシュートする虞があり、そのため、フェールセーフ状態として非常スイッチを操作させる必要性が生じてしまうという問題がある。そのため、マニュアルバルブが中間位置に停止してしまうような場合でも、できるだけフェールセーフ状態に移行する必要性をなくし、自動的に、かつ正確なレンジ位置に該マニュアルバルブを移動し得るものの開発が望まれていた。
【０００８】
そこで本発明は、レンジ切換部材が停止する位置が中間位置であることを判定した際に、再付与トルクを出力するようにモータを駆動制御し得るように構成し、もって上記課題を解決したレンジ切換装置の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る本発明は（例えば図１乃至図１０参照）、シフトレンジを選択指令し得る操作手段（２）と、モータ（４）と、位置（例えばθＰ，θＲ，θＮ，θＤ）が切換えられることに基づき動力伝達装置（１２）のシフトレンジ（例えばＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）を切換えるレンジ切換部材（７）と、前記モータ（４）の回転駆動によって前記レンジ切換部材（７）の位置を移動駆動する駆動機構（３）と、前記操作手段（２）の指令に基づき前記モータ（４）を駆動制御するモータ制御手段（１１１，１３０）と、を備えたレンジ切換装置（１）の制御装置（１００）において、
前記レンジ切換部材（７）の位置（例えばθ）を検出する位置検出手段（８，１１２）と、
前記位置検出手段（８，１１２）の検出に基づき、前記レンジ切換部材（７）の移動速度（ω）が所定速度（ωａ）以下であることを検出する速度低下検出手段（１１４）と、前記速度低下検出手段（１１４）により検出した、前記レンジ切換部材（７）の移動速度（ω）が所定速度（ωａ）以下である状態が設定時間（ｔｖ）以上継続したことを判定する速度低下時間判定手段（１１５）と、を有し、前記速度低下時間判定手段（１１５）により前記レンジ切換部材（７）の所定速度（ωａ）以下の状態が前記設定時間（ｔｖ）以上継続したことを判定した際に、前記レンジ切換部材（７）が停止することを検知する停止検知手段（１１３）と、
前記停止検知手段（１１３）により前記レンジ切換部材（７）が停止することを検知した際に、該レンジ切換部材（７）が停止する位置が、前記レンジ位置（例えばθＰ，θＲ，θＮ，θＤ）間の中間位置であることを判定する中間停止判定手段（１１７）と、
前記中間停止判定手段（１１７）により前記レンジ切換部材（７）が前記レンジ位置間の中間位置に停止することを判定した際に、再付与トルク（Ｔｍｒ）を出力するように前記モータ（４）を駆動制御するトルク再付与制御手段（１１８）と、を備えた、
ことを特徴とするレンジ切換装置の制御装置（１００）にある。
【００１０】
請求項２に係る本発明は（例えば図４及び図８参照）、前記再付与トルク（Ｔｍｒ）が、前記モータ（４）のコギングトルク（Ｔｃ）の最大負荷トルク（−Ｔｃｍａｘ）よりも所定量大きく出力されるように前記モータ（４）を駆動制御してなる、
請求項１記載のレンジ切換装置の制御装置（１００）にある。
【００１１】
請求項３に係る本発明は（例えば図４及び図９参照）、前記トルク再付与制御手段（１１８）は、前記中間停止判定手段（１１７）により前記レンジ切換部材（７）が前記レンジ位置間の中間位置に停止することを判定した際の前記レンジ切換部材（７）の位置に応じて、前記モータ（４）が前記再付与トルク（Ｔｍｒ）を出力する再付与時間（例えばｔｄｂ，ｔｄｃ）を設定する再付与時間設定手段（１１９）を有してなる、
請求項１または２記載のレンジ切換装置の制御装置（１００）にある。
【００１３】
請求項４に係る本発明は（例えば図４及び図９参照）、前記速度低下時間判定手段（１１５）は、前記速度低下検出手段（１１４）により前記所定速度（ωａ）以下を検出した際の前記レンジ切換部材（７）の位置（例えばＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ）が、前記レンジ位置（例えばθＰ，θＲ，θＮ，θＤ）から遠い程、前記設定時間（例えばｔｖａ，ｔｖｂ，ｔｖｃ）を短く設定してなる、
請求項１ないし３のいずれか記載のレンジ切換装置の制御装置（１００）にある。
【００１４】
請求項５に係る本発明は（例えば図４乃至図７参照）、前記トルク再付与制御手段（１１８）による前記モータ（４）の前記再付与トルク（Ｔｍｒ）を出力した回数をカウントする再付与回数カウント手段（１２０）と、
前記再付与回数カウント手段（１２０）によるカウント回数が所定回数に達した際に、フェール状態として判定する回数フェール判定手段（１２６）と、を備えてなる、
請求項１ないし４のいずれか記載のレンジ切換装置の制御装置（１００）にある。
【００１５】
請求項６に係る本発明は（例えば図４乃至図７参照）、シフトレンジを選択指令し得る操作手段（２）と、モータ（４）と、位置（例えばθＰ，θＲ，θＮ，θＤ）が切換えられることに基づき動力伝達装置（１２）のシフトレンジ（例えばＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）を切換えるレンジ切換部材（７）と、前記モータ（４）の回転駆動によって前記レンジ切換部材（７）の位置を移動駆動する駆動機構（３）と、前記操作手段（２）の指令に基づき前記モータ（４）を駆動制御するモータ制御手段（１１１，１３０）と、を備えたレンジ切換装置（１）の制御装置（１００）において、
前記レンジ切換部材（７）の位置（例えばθ）を検出する位置検出手段（８，１１２）と、
前記位置検出手段（８，１１２）の検出に基づき、前記レンジ切換部材（７）が停止することを検知する停止検知手段（１１３）と、
前記停止検知手段（１１３）により前記レンジ切換部材（７）が停止することを検知した際に、該レンジ切換部材（７）が停止する位置が、前記レンジ位置（例えばθＰ，θＲ，θＮ，θＤ）間の中間位置であることを判定する中間停止判定手段（１１７）と、
前記中間停止判定手段（１１７）により前記レンジ切換部材（７）が前記レンジ位置間の中間位置に停止することを判定した際に、再付与トルク（Ｔｍｒ）を出力するように前記モータ（４）を駆動制御するトルク再付与制御手段（１１８）と、
前記停止検知手段（１１３）により前記レンジ切換部材（７）が停止することを検知する毎に、前記レンジ切換部材（７）が停止する位置を記録する停止位置記録手段（１２１）と、
前記停止位置記録手段（１２１）により記録された、前記トルク再付与制御手段（１１８）による前記モータ（４）の前記再付与トルク（Ｔｍｒ）の出力前の停止位置と出力後の停止位置との移動距離が所定移動距離以内であることを判定する移動微小判定手段（１２２）と、
前記移動微小判定手段（１２２）により前記再付与トルク（Ｔｍｒ）の出力前後の停止位置の移動距離が所定移動距離以内であることを判定した際に、前記出力後の停止位置が前記レンジ位置（例えばθＰ，θＲ，θＮ，θＤ）に対する所定距離以内の位置であることを判定する誤差許容判定手段（１２３）と、
前記誤差許容判定手段（１２３）により前記出力後の停止位置が前記レンジ位置（例えばθＰ，θＲ，θＮ，θＤ）に対する所定距離以内の位置であることを判定した際に、前記出力前後の停止位置に基づき前記レンジ位置（例えばθＰ，θＲ，θＮ，θＤ）を学習するレンジ位置学習手段（１２４）と、を備えた、
ことを特徴とするレンジ切換装置の制御装置（１００）にある。
【００１６】
請求項７に係る本発明は（例えば図４乃至図７参照）、前記誤差許容判定手段（１２３）により前記出力後の停止位置が前記レンジ位置（例えばθＰ，θＲ，θＮ，θＤ）に対する所定距離以内の位置でないことを判定した際に、フェール状態として判定する非移動フェール判定手段（１２７）を備えた、
請求項６記載のレンジ切換装置の制御装置にある。
【００１７】
請求項８に係る本発明は（例えば図１及び図２参照）、前記駆動機構（３）は、前記レンジ切換部材（７）に接続されると共に前記モータ（４）の回転駆動により回動され、かつ前記レンジ切換部材（７）の前記複数のレンジ位置（例えばθＰ，θＲ，θＮ，θＤ）に対応する複数の係合溝（ａ，ｃ，ｅ，ｇ）が形成されたディテントレバー（４０）と、前記複数の係合溝（ａ，ｃ，ｅ，ｇ）に向けて付勢されて係合し得るディテントスプリング（４１）と、からなるディテント機構（９）を有してなる、
請求項１ないし７のいずれか記載のレンジ切換装置の制御装置（１００）にある。
【００１８】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る本発明によると、停止検知手段によりレンジ切換部材が停止することを検知した際に、中間停止判定手段が該レンジ切換部材が停止する位置がレンジ位置間の中間位置であることを判定すると、トルク再付与制御手段が再付与トルクを出力するようにモータを駆動制御するので、レンジ切換部材がレンジ位置間の中間位置に停止してしまう場合にあって、自動的にモータにより再付与トルクを与えてレンジ切換部材を付勢することができ、フェールセーフ状態に移行する頻度を低減することができて、自動的に正確なレンジ位置にレンジ切換部材を移動することを可能とすることができる。また、速度低下時間判定手段が、レンジ切換部材の所定速度以下の状態が設定時間以上継続したことを判定した際に、レンジ切換部材が停止することを検知するので、レンジ切換部材が完全に停止してしまう前にモータによる再付与トルクの出力を行うことを可能とすることができる。
【００２０】
請求項２に係る本発明によると、トルク再付与制御手段が、再付与トルクがモータのコギングトルクの最大負荷トルクよりも所定量大きく出力されるようにモータを駆動制御するので、レンジ切換部材がレンジ位置間の中間位置に停止してしまう場合にあって、モータのコギングトルクによる負荷によってハンチング状態になることを防ぐことができ、フェールセーフ状態に移行する頻度を低減することができて、自動的に正確なレンジ位置にレンジ切換部材を移動することを可能とすることができる。
【００２１】
請求項３に係る本発明によると、再付与時間設定手段が、中間停止判定手段によりレンジ切換部材がレンジ位置間の中間位置に停止することを判定した際のレンジ切換部材の位置に応じて、モータが再付与トルクを出力する再付与時間を設定するので、正確なレンジ位置にレンジ切換部材を移動することを可能とすることができる。
【００２３】
請求項４に係る本発明によると、速度低下時間判定手段が、速度低下検出手段が所定速度以下を検出した際のレンジ切換部材の位置が、レンジ位置から遠い程、設定時間を短く設定するので、レンジ切換部材の位置がレンジ位置から遠くて駆動力の補助が早めに必要な場合ほど、迅速にモータによる再付与トルクの出力を行うことができる。
【００２４】
請求項５に係る本発明によると、回数フェール判定手段が、再付与回数カウント手段による再付与トルクを出力した回数が所定回数に達した際に、フェール状態として判定するので、例えばレンジ切換装置自体の故障であっても該故障を検出することができ、故障が起きているにも拘らず再付与トルクを出力し続けるようなハンチング状態となることを防止することができる。
【００２５】
請求項６に係る本発明によると、停止位置記録手段が、停止検知手段によりレンジ切換部材が停止することを検知する毎にレンジ切換部材が停止する位置を記録し、移動微小判定手段が、停止位置記録手段により記録されたトルク再付与制御手段によるモータの再付与トルクの出力前の停止位置と出力後の停止位置との移動距離が所定移動距離以内であるか否かを判定し、誤差許容判定手段が、移動微小判定手段により再付与トルクの出力前後の停止位置の移動距離が所定移動距離以内であることを判定した際に、出力後の停止位置がレンジ位置に対する所定距離以内の位置であるか否かを判定し、レンジ位置学習手段が、誤差許容判定手段により出力後の停止位置がレンジ位置に対する所定距離以内の位置であることを判定した際に、出力前後の停止位置に基づきレンジ位置を学習するので、例えばレンジ切換装置における製品誤差等があっても、正確なレンジ位置を学習することができ、正確なレンジ位置にレンジ切換部材を移動することを可能とすることができる。また、再付与トルクの出力後の停止位置がレンジ位置に対する所定距離以内の位置でない場合は、レンジ位置の学習を行わないので、例えば故障等で停止しているレンジ切換部材の誤った停止位置をレンジ位置して学習してしまうことを防ぐことができる。
【００２６】
請求項７に係る本発明によると、非移動フェール判定手段が、誤差許容判定手段により出力後の停止位置がレンジ位置に対する所定距離以内の位置でないことを判定した際にフェール状態として判定するので、つまりレンジ切換部材の移動が所定移動距離以内である微小な移動であって、かつレンジ位置から所定距離以内の位置でない状態を、例えばレンジ切換部材故障等で停止しているとして判定することができ、故障が起きているにも拘らず再付与トルクを出力し続けるようなハンチング状態となることを防止することができる。
【００２７】
請求項８に係る本発明によると、駆動機構は、レンジ切換部材に接続されると共にモータの回転駆動により回動され、かつレンジ切換部材の複数のレンジ位置に対応する複数の係合溝が形成されたディテントレバーと、複数の係合溝に向けて付勢されて係合し得るディテントスプリングと、からなるディテント機構を有しているので、レンジ切換部材が中間位置で停止してしまう状態であっても、モータのコギングトルクよりも大きな再付与トルクを出力するだけで、ディテントスプリングの付勢力に加わる補助的な付勢となり得て、それにより、レンジ切換部材をレンジ位置まで移動することを可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態である自動変速機１２のレンジ切換装置１について、図１乃至図３に沿って説明する。レンジ切換装置１は、シフトレバー（操作手段）２を操作して、自動変速機１２にＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジの４段階のシフトレンジを設定しているが、本発明は、例えばシフトスイッチ型の入力装置やボタンスイッチ等を操作して、３段階以下または５段階以上のシフトレンジを設定する実施形態にも利用可能である。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態に係るレンジ切換装置１は、例えば車輌に搭載される動力伝達装置としての自動変速機（例えば多段自動変速機や無段変速機（ＣＶＴ））１２に用いられるものであって、例えば運転者がシフトレンジ（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）を選択指令し得る操作手段としてのシフトレバー２と、シフトレバー２からの電気信号（シフト信号）Ｓ１に基づき、主にモータ４を駆動制御することでシフトレンジを切換える制御を行うレンジ切換制御部（レンジ切換装置の制御装置）１００と、該レンジ切換制御部１００の制御指令に基づき駆動されるモータ４と、複数のレンジ位置で該レンジ位置に応じたシフトレンジ（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）を自動変速機１２の油圧制御装置１１に対して設定するスプールであるマニュアルバルブ（レンジ切換部材）７と、該モータ４の駆動によって該マニュアルバルブ７の位置を移動駆動する駆動機構３とを備えて構成されている。また、詳しくは後述するレンジ切換制御部１００には、該レンジ切換制御部１００からの許可信号を受けて自動変速機１２の変速制御（例えばクラッチやブレーキの係合制御）を行うＡ/Ｔ制御部１２ａが接続されている。
【００３０】
上記シフトレバー２は、運転者が自ら操作して自動変速機１２に設定したい要求レンジを選択するレバーである。シフトレバー２には、自動変速機１２のＰ（パーキング）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジの各変速モードが表示されている。そして、切換設定された要求レンジに対応するシフト信号Ｓ１を詳しくは後述するレンジ切換制御部１００へ入力する。
【００３１】
なお、シフトレバー２は、運転者の意思を反映することができるもの、すなわち運転者によって選択された要求レンジに対応するシフト信号Ｓ１を発生させることができるものであれば、シフトレバー２以外のものに置き換えてもよい。例えば、シフトスイッチ、シフトボタン、音声入力装置等を使用することができる
【００３２】
上記駆動機構３は、詳しくは後述するモータ４の回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構５と、ボールねじ機構５の直線運動を揺動運動に変換するアーム部材６（図２参照）と、アーム部材６の揺動運動によって回動駆動されるマニュアルシャフト３４と、該マニュアルシャフト３４に固定・連結されたディテントレバー４０とディテントレバー４０をシフトレンジに対応した角度に付勢するディテントスプリング４１とを有するディテント機構９と、を備えて構成されており、該ディテント機構９のディテントレバー４０に、上記マニュアルバルブ７が接続されている。また、マニュアルシャフト３４の端部には、該マニュアルシャフト３４の角度を検出することでマニュアルバルブ７の位置を検出する位置センサ（位置検出手段）８が備えられている。
【００３３】
該駆動機構３は、詳細には、図２に示すように、自動変速機１２に固定されるケース部材１０を備えており、該ケース部材１０外側に、その出力軸をケース部材１０内に挿入するようにして、モータ４が取り付けられている。また、該ケース部材１０内には、マニュアルシャフト３４の駆動を行うボールねじ機構５及びアーム部材６や位置センサ８等が格納されており、該ケース部材１０から突出したマニュアルシャフト３４が該ケース部材１０の外部に配置されたディテントレバー４０を回動し、マニュアルシャフト７を軸方向に移動させるように構成されている。なお、本実施の形態のモータ４としては、永久磁石を有する直流モータが使用されている。また、ケース部材１０には、図示を省略したコントロールユニットケースが固着されており、該コントロールユニットケース内に、レンジ切換制御部１００と、モータ制御回路４ａ（図４参照）とを格納している。
【００３４】
上記モータ４の出力軸には、出力ギア２６が固定されており、該出力ギヤ２６からギア２５へ伝達されてボールねじ軸２１を回転させる。本実施形態では、ギア２５の回転を往復運動に変換するために、ボールねじ機構５を採用している。ボールねじ機構５は、ボールねじ軸２１とボールナット２２との間に不図示の多数のボール２３を循環可能に介装しており、ボールねじ軸２１に対してボールナット２２が軸方向へ移動可能に係合されている。
【００３５】
ボールナット２２は、ケース部材１０に形成された不図示の案内機構によって回転止めされていると共に、ボールねじ軸２１の回転に対して軸方向移動可能に構成されている。ボールナット２２の両側面には、ボールねじ軸２１に直交する方向に係合溝２７が形成されている。係合溝２７には、後述するアーム部材６の一端が係合される。
【００３６】
ボールねじ機構５は、回転運動を直線運動に、また、この逆に直線運動を回転運動に変換できる。ボールねじ軸２１を回転させると、ボールナット２２が軸方向に移動する一方、ボールナット２２を軸方向に移動させた場合にも、比較的容易に、ボールねじ軸２１が回転する。
【００３７】
ここで、比較的容易とは、ボールねじ軸２１に作用するディテント機構９の付勢力が、ギア２５から出力ギア２６を経て、外からモータ４を強制回転させ、これにより、スプール７が所定の停止位置へ位置決めされる程度に容易という意味である。
【００３８】
アーム部材６は、先端側に二股部３０を有し、二股部３０の先端の円板状の部分がボールナット２２の係合溝２７に係合している。アーム部材６の回転中心側には矩形の透孔３３が穿設され、透孔３３には、マニュアルシャフト３４の一方の端部に形成された角柱状の嵌合部３８が嵌合されている。マニュアルシャフト３４は、アーム部材６とディテントレバー４０とを連結して、マニュアルシャフト３４を中心にして一体に回転させる。マニュアルシャフト３４の他方の端部に形成された角柱状の嵌合部４４は、ディテントレバー４０の透孔４３に嵌合されている。
【００３９】
従って、ボールナット２２が軸方向に移動するのに伴って、二股部３０がマニュアルシャフト３４を中心に回転すると、アーム部材６がマニュアルシャフト３４を回転駆動して、ディテントレバー４０を回転させる。
【００４０】
位置センサ８は、筐体がケース部材１０に固定され、中央を貫通して回転可能に配置されたマニュアルシャフト３４の回転角度位置（マニュアルバルブ７の軸方向位置）を検知する。位置センサ８には、ポテンショメータが採用されていて、マニュアルシャフト３４の回転角度位置に対応した電圧が出力される。
【００４１】
マニュアルシャフト３４の回転角度位置と、マニュアルバルブ７の軸方向位置とは、ディテントレバー４０を介して一対一対応しているので、以下の説明では、位置センサ８の出力でマニュアルバルブ７の軸方向位置を説明する。なお、位置センサ８には、角度位置に応じたデジタル値を出力する光学エンコーダや磁気スケールを採用してもよい。
【００４２】
マニュアルバルブ７は、バルブボディ１１内に挿入されて、軸方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に移動自在な弁体部材である。マニュアルバルブ７は、軸方向に移動することにより、バルブボディ１１内の油路を切換えて、自動変速機１２（図１）に所定のシフトレンジを設定する。マニュアルバルブ７は、Ｐレンジに対応するＰ位置、Ｒレンジに対応するＲ位置、Ｎレンジに対応するＮ位置、Ｄレンジに対応するＤ位置の間で往復移動できる。マニュアルバルブ７の先端にはフック３６が固定され、フック３６の先端側がディテントレバー４０の係合孔３７に回転自在に挿入されている。なお、上述したようにマニュアルバルブ７の位置は、位置センサ８により検出される角度位置で検出されるので、以下の説明において、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置、Ｄ位置のそれぞれを角度で示す「θＰ」、「θＲ」、「θＮ」、「θＤ」として説明する。
【００４３】
ディテント機構９は、ディテントレバー４０と、ディテントスプリング４１と、ローラ４２とを有している。ディテントレバー４０の回転中心の透孔４３には、マニュアルシャフト３４の嵌合部４４が嵌合しており、ディテントレバー４０は、マニュアルシャフト３４を回転中心として回転する。
【００４４】
ディテントレバー４０の一方の回動端であるアーム部４６には、上述したフック３６の係合孔３７が穿設されている。回転するディテントレバー４０は、フック３６を押し引きして、スプール７を軸方向位置に移動させる。ディテントレバー４０の中間位置には、不図示のパーキング機構が係合される透孔４５が穿設されている。
【００４５】
ディテントレバー４０の他方の回動端（上部）には、スプール７の４つのレンジ位置（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）に対応させたレンジ溝（係合溝）ａ、ｃ、ｅ、ｇが形成され、レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇは、凸部ｂ、ｄ、ｆで相互に隔てられている。
【００４６】
ディテントスプリング４１は、長板状のバネ材料によって形成され、その基端部４８がバルブボディ１１に固定されている。ディテントスプリング４１の先端には二股部５０が形成され、二股部５０の間に、ローラ４２が回動自在に支持されている。
【００４７】
ディテントスプリング４１は、回動自在なローラ４２をディテントレバー４０のレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの傾斜面に押圧して、ローラ４２が各レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの谷底に到達するまでディテントレバー４０を回転させる。これにより、スプール７を４つのレンジ位置（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）に精度よく位置決め保持できる。
【００４８】
つづいて、モータ４の構成について詳細説明する。図３の（ａ）に示すように、モータ制御回路４ａは、レンジ切換制御部１００からの出力信号に応じてブリッジ配線４ｂにより接続された４つのスイッチ素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、モータ４にバッテリ５０を接続し、モータ４の起動／制動／回転方向を制御する。正転／逆転／制動の各動作に対応するスイッチ素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦ組み合わせは図３の（ｂ）に示すとおりである。
【００４９】
図３の（ｂ）に記載されるＯＮ、ＯＦＦの意味は、例えば、正転時にはＦＥＴ１とＦＥＴ４がＯＮである通電状態にされ、ＦＥＴ２とＦＥＴ３がＯＦＦである非通電状態にされることを示している。その他の逆転、ブレーキと停止の状態については、図３の（ｂ）に記載するようにＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３とＦＥＴ４をそれぞれ正転の状態で説明したような通電および非通電の状態にするＯＮ／ＯＦＦ制御を行うため詳細については省略する。
【００５０】
なお、本実施形態では、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３とＦＥＴ４をそれぞれ図３の（ｂ）に示すようにＯＮ／ＯＦＦ制御したが、モータ４を正転、逆転、ブレーキと停止状態に出来れば、どのようなＯＮ／ＯＦＦ制御を行ってもよい。
【００５１】
また、図３の（ｂ）に示したモータ４の正転と逆転は、モータ４の所定の回転方向を正転と定め、その逆の回転方向を逆転と定めしているだけであり、図３の（ａ）に図示した正転時の電流の流れを破線のような設定に限るものではない。さらに、図３の（ｂ）のモータ４のブレーキとは、モータ４を正転と逆転の両方向に回転しにくい状態、すなわちロックさせる状態にすることである。モータ４の停止とは、モータ４を正転と逆転の両方向に任意に回転させうる状態、すなわちフリーで回転し得る状態にし、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３とＦＥＴ４の全てを非通電状態にすることである。
【００５２】
制動に際しては図３の（ｂ）のブレーキの行に示されるように、モータ４、スイッチ素子ＦＥＴ３、ＦＥＴ４の閉回路を形成して、バッテリ５０からの電力供給を遮断して、モータ４の発電エネルギーを消費する。電圧検知部３ｃは、バッテリ５０の電圧を検知する。また、制動としてＦＥＴ１とＦＥＴ２をＯＮ、ＦＥＴ３とＦＥＴ４をＯＦＦし、閉回路を形成しても良い。
【００５３】
ついで、本発明に係るレンジ切換制御部（レンジ切換装置の制御装置）１００について図４乃至図１０に沿って説明する。図４に示すように、レンジ切換制御部１００には、上記位置センサ８からの角度センサ信号を入力し、例えば該信号をＤ／Ａ変換したアナログ信号として出力するマニュアルシャフト（Ｍ／Ｓ）角度演算部１０１と、該Ｍ／Ｓ角度演算部１０１の演算結果に基づき実際のシフトレンジ（実際のレンジ位置）を判定する実レンジ判定部１０２と、が備えられており、詳しくは後述する制御部１１０に、実際のマニュアルシャフト７の位置に関する信号と実際のシフトレンジ（以下、「実レンジ」という）に関する信号とが入力される。
【００５４】
また、レンジ切換制御部１００には、上記シフトレバー２からのシフトレバー信号、不図示の車速センサ（自動変速機１２の出力軸センサ）の検出に基づく車速信号、不図示のエンジン回転数センサ（自動変速機１２の入力軸センサ）の検出に基づくエンジン回転数信号、不図示のフットブレーキに設けられたブレーキセンサの検出に基づくブレーキ信号、がそれぞれ入力されるシフト要求レンジ判定部１０３が備えられており、詳しくは後述する制御部１１０に、車速、エンジン回転数、及びブレーキ信号に基づき、シフトレバー２で要求されたシフトレンジが許可し得る状態である際に、要求されたシフトレンジ（以下、「要求レンジ」という）に関する信号を出力する。
【００５５】
なお、要求されたシフトレンジが許可し得る状態とは、シフトチェンジを禁止すべき場合でない状態であり、特に禁止すべき状態とは、例えば車速に基づき前進走行時のＲレンジへのシフトチェンジ、後進走行時のＤレンジへのシフトチェンジ、ＮレンジやＰレンジであってエンジンの空吹かし状態（所定エンジン回転数以上）からのＤレンジ又はＲレンジへのシフトチェンジ、Ｐレンジからフットブレーキを踏まずに他のレンジへのシフトチェンジ、等が考えられる。
【００５６】
一方、レンジ切換制御部１００には、制御部１１０より出力されたモータ制御指令を入力すると共にバッテリ電圧信号を入力するモータ出力生成部（モータ制御手段）１３０が備えられており、上述したモータ制御回路４ａにスイッチ素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦ指令やデューティ（Ｄｕｔｙ）指令の信号を生成して出力する。これにより、モータ４は、詳しくは後述する制御部１１０の制御によって、その駆動状態が自在に制御される。
【００５７】
つづいて、本発明の要部である制御部１１０について説明する。制御部１１０には、モータ制御手段１１１、位置検出手段１１２、速度低下検出手段１１４と設定時間マップ１１６を備えた速度低下時間判定手段１１５とを有する停止検知手段１１３、中間停止判定手段１１７、再付与時間設定手段１１９を有するトルク再付与制御手段１１８、再付与回数カウント手段１２０、停止位置記録手段１２１、移動微小判定手段１２２、誤差許容判定手段１２３、レンジ位置学習手段１２４、回数フェール判定手段１２６と非移動フェール判定手段１２７とを有するフェール判定手段１２５、をそれぞれ備えて構成されている。
【００５８】
上記モータ制御手段１１１は、上記実レンジ判定部１０２から入力される実レンジの信号に対し、シフトレバー２の操作に基づきシフト要求レンジ判定部１０３の許可により入力される要求レンジの信号が異なる場合、該要求レンジの位置に上記マニュアルバルブ７を移動駆動するための制御を開始する。即ち、該モータ制御手段１１１は、マニュアルシャフト３４を実レンジのレンジ位置に対応する角度（ＰレンジであればθＰ、ＲレンジであればθＲ、ＮレンジであればθＮ、ＤレンジであればθＤ）から要求レンジのレンジ位置に対応する角度（移動先のθＰ、θＲ、θＮ、θＤ）まで回動させるため、まず、モータ４の制動を開始する制動位置（以下、「制動ポイント」という）を設定する。そして、該制動ポイントまで該モータ４の正転又は逆転の駆動（図３参照）を指令して、位置センサ８の検出に基づく位置検出手段１１２のマニュアルシャフト３４の角度位置の検出によって制動ポイントまで到達したことを検出すると、該モータ４の制動ないし停止を指令する（図３参照）。
【００５９】
この制動ポイントは、要求レンジに対応するディテントレバー４０のレンジ溝（Ｐレンジであればａ、Ｒレンジであればｃ、Ｎレンジであればｅ、Ｄレンジであればｇ）のひとつ手前の凸部（ｂ，ｄ，ｆ）をディテントスプリング４１のローラ４２が越えた位置に設定され、つまりモータ４の制動ないし停止後は、ディテントスプリング４１の付勢力によってディテントレバー４０をレンジ位置に向けて付勢する。この際、例えば車輌が極寒地等にあって駆動機構３やモータ４におけるグリース等の潤滑油が低温になって硬化した場合などには、特にモータのコギングトルクの影響を大きく受けてしまうことになる。そこで、このような背景に着目した本発明の特徴的な制御について以下に説明する。
【００６０】
図５に示すように、上記位置検出手段１１２の位置検出に基づき、マニュアルシャフト３４の角度位置が制動ポイントに到達したことが検出され、モータ制御手段１１１がモータ４の制動を開始すると（Ｓ１−１）、まず、再付与回数カウント手段１２０が詳しくは後述する補正カウンタをリセットする（Ｓ１−２）。つづいてステップＳ１−３に進み、停止検知手段１１３が、マニュアルシャフト３４の回動、即ちマニュアルバルブ７の移動が停止する状態になるまで繰り返し判定する。
【００６１】
詳細には、停止検知手段１１３の速度低下検出手段１１４が、図４及び図９に示すように、マニュアルシャフト３４の速度ωｍｓが所定速度ωａ以下になったことを検出すると、速度低下時間判定手段１１５が、設定時間マップ１１６を参照して設定時間ｔｖを設定しその取得した設定時間ｔｖが経過したことを判定した際に、マニュアルシャフト３４の停止を判定する。この設定時間マップ１１６には、上記速度低下検出手段１１４がマニュアルシャフト３４の速度ωｍｓが所定速度ωａ以下になったことを検出した際の位置が、レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤから遠い距離である程、短くなるような設定時間ｔｖが記録されており、つまり速度低下時間判定手段１１５は、上記速度低下検出手段１１４の検出がレンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤから遠い程、早めにマニュアルシャフト３４の停止を判定する。
【００６２】
例えば図９に示す上段の例は、マニュアルシャフト３４が正常にレンジ位置θＤで停止する場合である。この場合は、マニュアルシャフト３４の速度ωｍｓ−ａが所定速度ωａ以下となったポイントＰａにおいて、速度低下検出手段１１４の検出が行われる。すると、速度低下時間判定手段１１５がレンジ位置θＤとポイントＰａとの距離に応じて設定時間マップ１１６を参照して設定時間ｔｖａを取得し、この設定時間ｔｖａが経過した際にマニュアルシャフト３４の回動が停止したもの（少なくともいずれは停止するもの）として判定する。
【００６３】
また、例えば図９に示す中段の例は、マニュアルシャフト３４が中間位置で停止する場合である。このように、マニュアルシャフト３４の速度ωｍｓ−ｂが所定速度ωａ以下となったポイントＰｂにおいて、速度低下検出手段１１４の検出が行われると、速度低下時間判定手段１１５がレンジ位置θＤとポイントＰｂとの距離に応じて設定時間マップ１１６を参照し、上記設定時間ｔｖａよりも短い設定時間ｔｖｂを取得し、この設定時間ｔｖｂが経過した際にマニュアルシャフト３４の回動が停止したもの（少なくともいずれは停止するもの）として判定する。
【００６４】
更に、例えば図９に示す下段の例は、マニュアルシャフト３４が中間位置で停止する場合であって、上記中段の例に対してレンジ位置θＤよりも遠い位置で停止する場合である。このように、マニュアルシャフト３４の速度ωｍｓ−ｃが所定速度ωａ以下となったポイントＰｃにおいて、速度低下検出手段１１４の検出が行われると、速度低下時間判定手段１１５がレンジ位置θＤとポイントＰｃとの距離に応じて設定時間マップ１１６を参照し、上記設定時間ｔｖａや上記設定時間ｔｖｂよりも短い設定時間ｔｖｃを取得し、この設定時間ｔｖｃが経過した際にマニュアルシャフト３４の回動が停止したもの（少なくともいずれは停止するもの）として判定する。
【００６５】
なお、図９においては、速度ωは、時間ｔに応じて位置θとなるので、横軸に便宜的に時間ｔを示して表しているが、勿論、その経過時間後に位置θが一致するものではない。
【００６６】
このように速度低下時間判定手段１１５により停止判定がなされると（Ｓ１−３のＹｅｓ）、図５に示すように、中間停止判定手段１１７によりマニュアルシャフト３４の停止位置がレンジ位置領域内であるか否か、つまりレンジ位置間の中間位置であるか否かの判定が行われる（Ｓ１−４）。この中間停止判定手段１１７による停止位置の判定は、例えば上記設定時間ｔｖが経過した後の停止位置を所定速度ωａに基づき推定算出し、レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤに対する所定領域内として判定してもよく、また例えば設定時間ｔｖが経過した後の位置検出手段１１２の検出結果により停止位置を検出し、レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤに対する所定領域内として判定してもよく、更に例えば速度低下検出手段１１４が検出した所定速度ωａ以下になった位置（例えば図９におけるＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ）を停止位置と仮定し、レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤに対する所定領域内として判定してもよい。
【００６７】
以上のように中間停止判定手段１１７が、マニュアルシャフト３４の停止位置がレンジ位置領域内であるか否か判定した際に、例えば図９の上段に示す例のように、該停止位置がシフトレバー２により要求されたレンジ位置の領域内であると判定されると（Ｓ１−４のＹｅｓ）、マニュアルバルブ７が正常に要求されたレンジ位置に移動しているので、シフト切換えが完了する（Ｓ１−５）。
【００６８】
一方、中間停止判定手段１１７が、マニュアルシャフト３４の停止位置がレンジ位置領域内でないと判定した場合、つまりマニュアルバルブ７がレンジ位置間の中間位置に停止する（いずれは中間位置で停止してしまう）ことを判定した場合は（Ｓ１−４のＮｏ）、図５の「Ｂ」に進み、図６に示すフローチャートに進む。
【００６９】
すると、まず、上記再付与回数カウント手段１２０が、補正カウンタが所定回数（例えば３回）以上であるか否かを判定する（Ｓ２−１）。ここでは、例えばステップＳ１−２でリセットされたままであるとして（Ｓ２−１のＮｏ）、ステップＳ２−３に進む。また、このステップＳ２−３において、該補正カウンタが０であるか否かを判定するが、ここでは同様に例えばステップＳ１−２でリセットされたままであるとして（Ｓ２−３のＹｅｓ）、ステップＳ２−４に進む。このステップＳ２−４に進むと、停止位置記録手段１２１が上記中間停止判定手段１１７により判定されたマニュアルシャフト３４の停止位置を不図示の不揮発性メモリ等に記録する。
【００７０】
ついで、ステップＳ２−５に進むと、トルク再付与制御手段１１８によってモータ４によるトルクの再付与を行う制御が開始される。ここで、モータ４のコギングトルクについて図８に沿って説明する。図８は、マニュアルシャフト３４に作用するトルクと角度位置θｍｓとの関係を示す説明図で、ディテントトルクＴｄとモータ４のコギングトルクＴｃとが模式的に示されている。
【００７１】
図８中実線で示すディテントトルクＴｄは、上述したディテントレバー４０のレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇ及び凸部ｂ、ｄ、ｆに対する、ディテントスプリング４１の付勢力によるトルクであり、例えばＰレンジからＤレンジの方向に移動する際は、図８に示すように各レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤに向けて最大トルクとなるようにトルクが生じると共に、各レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤを越えると、それらレンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤに戻す方向に、即ちマイナス方向のトルクが生じる。このディテントトルクＴｄは、例えばレンジ切換装置１が低温状態となって潤滑油が硬化し、ディテント機構９を含む駆動機構３における摺動抵抗が増すと、その大きさ（図中上下方向）が小さくなることになる。
【００７２】
一方、図８中破線で示すモータ４のコギングトルクＴｃは、該モータ４における永久磁石とコイルとの位置関係による回転方向の位相によって生じるトルクであり、いわゆるサインカーブ（ｓｉｎ曲線）のように生じるトルクである。なお、図８中における一点鎖線は、該コギングトルクＴｃのプラス・マイナスを反転した状態を示す線である。
【００７３】
即ち、図８に示すように、例えばレンジ切換装置１が低温状態となってディテントトルクＴｄが小さくなると、該コギングトルクＴｃの影響が大きくなり、該コギングトルクＴｃの負方向の最大トルク−Ｔｃｍａｘが、図中−ΔＴで示すように正方向のディテントトルクＴｄを上回ってしまう状態になることがあって、つまりマニュアルシャフト３４が各レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤに到達する前の中間位置に停止してしまうことがある。そこでトルク再付与制御手段１１８は、上記該コギングトルクＴｃの負方向の最大トルク−Ｔｃｍａｘよりも所定量大きい再付与トルクＴｍｒを設定してモータ４に指令し、その再付与トルクＴｍｒの出力を開始する。これにより、マニュアルシャフト３４がコギングトルクＴｃの影響で停止してしまうことを防ぐことができる。
【００７４】
またこの際、トルク再付与制御手段１１８の再付与時間設定手段１１９は、この再付与トルクＴｍｒの出力を行う再付与時間ｔｄを、上記中間停止判定手段１１７がマニュアルシャフト３４が中間位置で停止してしまうことを判定した際の該マニュアルシャフト３４の位置θに応じて、レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤから遠い距離である程、長くなるように設定する。
【００７５】
即ち、例えば図９の中段に示す例のように、マニュアルシャフト３４の速度ωが、ポイントＰｂにおいて所定速度ωａ以下となり設定時間ｔｖｂ後に停止することが判定さた場合には、比較的短い時間で再付与トルクＴｍｒを出力するだけで、レンジ位置θＤに到達するはずであるので、再付与時間ｔｄｂのように設定し、例えば図９の下段に示す例のように、マニュアルシャフト３４の速度ωが、ポイントＰｃにおいて所定速度ωａ以下となり設定時間ｔｖｃ後に停止することが判定さた場合には、比較的長い時間で再付与トルクＴｍｒを出力しないと、レンジ位置θＤに到達しないはずであるので、再付与時間ｔｄｃのように設定する。
【００７６】
このように設定された再付与時間ｔｄで再付与トルクＴｍｒの出力を終えると、図６に示すように、ステップＳ２−６に進み、上記再付与回数カウント手段１２０により補正カウンタを１加算し、図６の「Ａ」に進み、図５に示すステップＳ１−３に戻る。そして、上述と同様に、停止検知手段１１３によりマニュアルシャフト３４の停止を判定し（Ｓ１−３のＹｅｓ）、中間停止判定手段１１７によりマニュアルシャフト３４が各レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤの領域内にあるか否かを判定する（Ｓ１−４）。
【００７７】
通常は、上述のようにトルク再付与制御手段１１８により再付与時間ｔｄに応じた再付与トルクＴｍｒをモータ４により出力することで、マニュアルシャフト３４が各レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤの領域内に進み、つまりマニュアルバルブ７が中間位置に停止してしまうような場合にあっても、自動的に要求されたレンジ位置に該マニュアルバルブ７が切換えられ（Ｓ１−４のＹｅｓ）、シフト切換えを完了する（Ｓ１−５）。
【００７８】
つづいて、上述した再付与トルクＴｍｒを一度出力しても各レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤに到達しなかったと判定された場合について説明する。即ち、再付与トルクＴｍｒを一度出力したにも拘らず、マニュアルシャフト３４の位置が中間位置であると判定されると（Ｓ１−４のＮｏ）、再度図６に示すフローチャートに進む。
【００７９】
すると同様に、まず、上記再付与回数カウント手段１２０が、補正カウンタが所定回数（例えば３回）以上であるか否かを判定するが（Ｓ２−１）、ここでは、上記ステップＳ２−６で１加算された状態、即ち補正カウンタが１（リトライ回数は１回目）であるので、ステップＳ２−３に進む。そして、このステップＳ２−３においては、該補正カウンタが０ではなく、１であるので（Ｓ２−３のＮｏ）、ステップＳ２−７に進む。
【００８０】
このステップＳ２−７に進むと、移動微小判定手段１１２が、上記停止位置記録手段１２１により記録された前回の停止位置（Ｓ２−４参照）と、位置検出手段１１２の検出に基づく現在のマニュアルシャフト３４の今回の停止位置との差、つまり再付与トルクＴｍｒを出力する前の位置と出力した後の位置との差を算出する。つづいて、該移動微小判定手段１１２は、その算出された再付与トルクＴｍｒの出力前後の位置の差が所定の範囲内であるか否か、即ち再付与トルクＴｍｒの出力によって移動した距離が所定移動距離以内であるか否かを判定する（Ｓ２−８）。
【００８１】
例えば該移動微小判定手段１１２が再付与トルクＴｍｒの出力前後の位置の差が所定移動距離以上であると判定した際は（Ｓ２−８のＮｏ）、即ち再付与トルクＴｍｒによってマニュアルシャフト３４の移動が行われている（僅かではない）ものの、未だ中間位置にあることになるので、再度、停止位置を記憶し（Ｓ２−４）、再付与トルクＴｍｒの出力を行って（Ｓ２−５）、補正カウンタを１加算し（Ｓ２−６）、ステップＳ１−３に戻る。
【００８２】
このように再付与トルクＴｍｒの出力を繰り返し行っているうちに、中間停止判定手段１１７によりレンジ位置領域内に停止したと判定された場合は（Ｓ１−４）、シフト切換えを完了し（Ｓ１−５）、つまり後述するフェール状態にすることなく、自動的にシフト切換えが行われる。
【００８３】
ここで、例えばトルク再付与制御手段１１８による再付与トルクＴｍｒの出力が３回行われ、中間停止判定手段１１７により未だ中間位置に停止すると判定された場合は（Ｓ１−４のＮｏ）、フェール判定手段１２５の回数フェール判定手段１２６により補正カウンタが３以上（３回以上）であることが判定され（Ｓ２−１のＹｅｓ）、フェール状態として判定される（Ｓ２−２）。つまり、この状態は、マニュアルバルブ７が３回移動しているにも拘らず、要求されたレンジ位置にならない状態であり、例えば位置センサ８の故障、ディテント機構９の故障（マニュアルシャフト３４の空回り）、等が考えられる。このように、例えばレンジ切換装置１の故障であっても、その故障を検出することができ、故障が起きているにも拘らず再付与トルクを出力し続けるようなハンチング状態となることを防止することが可能となっている。
【００８４】
なお、このようにフェール状態として判定された場合は、フェール判定手段１２５が、例えば運転席の計器表示板等に警告を表示したり警告音を出力したりするなどして、フェール状態を運転者に報知する。また、この際、レンジ切換制御部１００のフェール判定手段１２５よりＡ／Ｔ制御部１２ａにもフェール信号が出力され（図１参照）、例えばＡ／Ｔ制御部１２ａが自動変速機１２のクラッチやブレーキ等を解放して、該自動変速機１２をニュートラル状態にする。
【００８５】
また、本実施の形態においては、補正カウンタが３以上である際、即ち再付与トルクＴｍｒの出力を３回リトライして、レンジ位置が切換わらなかった場合にフェール状態を判定しているが、勿論、この回数は適宜な回数であれば、何れの回数に設定してもよい。
【００８６】
一方、上述した再付与トルクＴｍｒの出力を繰り返し行っているうちに、上記移動微小判定手段１２２により再付与トルクＴｍｒの出力前後の位置の差が所定移動距離以内であると判定された際は（Ｓ２−８のＹｅｓ）、図６の「Ｃ」に進み、図７のフローチャートに進む。すると、まず、誤差許容判定手段１２３が、マニュアルシャフト３４の現在の停止位置が要求されたレンジ位置に対して所定距離以内であるか否かを判定する（Ｓ３−１）。この所定距離は、例えばレンジ切換装置１の製造誤差を考慮した距離に設定されており、つまり、誤差許容判定手段１２３は、中間停止判定手段１１７により停止位置が中間位置として判定された際の位置が、製造誤差として許容し得る程度の位置か否かを判定する。
【００８７】
ここで、誤差許容判定手段１２３によりマニュアルシャフト３４の現在の停止位置が製造誤差として許容し得る程度の位置ではないと判定された際は（Ｓ３−１のＮｏ）、即ち、各レンジ位置θＰ、θＲ、θＮ、θＤに対応したディテントレバー４０のレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇにディテントスプリング４１が係合している状態でないのに拘らず、再付与トルクＴｍｒの出力を行ってもマニュアルシャフト３４の移動が微小である（或いは全く移動していない状態である）ので、フェール判定手段１２５の非移動フェール判定手段１２７によりフェール状態として判定される（Ｓ３−４）。つまり、この状態は、中間位置で停止したマニュアルシャフト３４が再付与トルクＴｍｒを出力しても殆ど移動しない状態であり、例えば駆動機構３における異物の食込み、モータ４の断線、等が考えられる。このように、例えばレンジ切換装置１の故障であっても、その故障を検出することができ、故障が起きているにも拘らず再付与トルクを出力し続けるようなハンチング状態となることを防止することが可能となっている。
【００８８】
なお、同様にフェール状態として判定された場合は、フェール判定手段１２５によりフェール状態を運転者に報知し、また、自動変速機１２をニュートラル状態にする。
【００８９】
一方、上記ステップＳ３−１において、誤差許容判定手段１２３によりマニュアルシャフト３４の現在の停止位置が製造誤差として許容し得る程度の位置であると判定された際は（Ｓ３−１のＹｅｓ）、ステップＳ３−２に進み、レンジ位置学習手段１２４が、例えば再付与トルクＴｍｒの出力前のマニュアルシャフト３４の停止位置（停止位置記録手段１２１により記録されている前回の停止位置）と、現在のマニュアルシャフト３４の停止位置（今回の停止位置）との平均値をレンジ位置として設定し、つまりマニュアルシャフト３４の停止位置に基づきレンジ位置を学習し、シフト切換えを完了する（Ｓ３−３）。これにより、レンジ切換装置１の製造誤差によってマニュアルシャフト３４の停止位置がレンジ位置でないと誤って判定して、再付与トルクＴｍｒの出力を繰り返すようなハンチング状態を生じてしまうことを防ぐことができる。
【００９０】
ついで、以上説明したレンジ切換制御部１００の制御に基づき、再付与トルクを出力する際の一例を図１０のタイムチャートに沿って説明する。なお、図１０に示す制御例においては、モータ４のトルク再付与が１回だけ行われ、かつ正常なレンジ位置に切換えられる場合であるので、上述の補正カウントのカウント、フェール状態の判定、及びレンジ位置の学習についての説明を省略するが、実際には、上述のフローチャートに沿って制御（それらの判定）が行われるものである。
【００９１】
図１０に示すように、例えばＮレンジ状態であってマニュアルシャフト３４の位置θｍｓがレンジ位置θＮにある状態で、時点ｔ１において、シフトレバー２がＤレンジに操作され、シフト要求レンジ判定部１０３を介してＤレンジの要求信号が入力されると、モータ制御手段１１１が制動ポイントを設定し、モータ４に駆動を指令する。すると、モータトルクＴｍが上昇され、マニュアルシャフト３４の位置θｍｓが移動を開始する。
【００９２】
ついで、時点ｔ２において、マニュアルシャフト３４の位置θｍｓが上記設定された制動ポイントに到達すると、該モータ制御手段１１１によりモータ４に制動を指令し（Ｓ１−１）、モータトルクＴｍがマイナスにされて制動が開始される。また、このモータ４による制動が開始された後、ディテントレバー４０には、ディテントスプリング４１のローラ４２が凸部ｆからレンジ溝ｇに向けて付勢されることで進行方向にディテントトルクＴｄが付与され、一旦マニュアルシャフト３４が加速されて位置θｍｓが早く移動し、更にその後、モータ４の制動とコギングトルクＴｃが相俟って、マニュアルシャフト３４が減速される。
【００９３】
ここで、時点ｔ３において、位置検出手段１１２の検出に基づき速度低下検出手段１１４がマニュアルシャフト３４の移動（回動）速度が所定速度ωａ以下になったことを検出すると、この時点ｔ３におけるマニュアルシャフト３４の位置θｍｓとレンジ位置θＤとの距離に基づいて速度低下時間判定手段１１５が設定時間ｔｖを設定し、該設定時間ｔｖが経過した時点ｔ４において、マニュアルシャフト３４がこのままでは停止してしまうことを判定する（Ｓ１−３）。
【００９４】
すると、時点ｔ４において、中間停止判定手段１１７が位置検出手段１１２の検出に基づく現在のマニュアルシャフト３４の位置θｍｓがレンジ位置θＮ、θＤ間の中間位置であることを判定し（Ｓ１−４のＮｏ）、この時点ｔ４におけるマニュアルシャフト３４の位置θｍｓとレンジ位置θＤとの距離に基づいて再付与時間設定手段１１９が再付与時間ｔｄを設定し、トルク再付与制御手段１１８が該設定された再付与時間ｔｄが経過するまで、モータ４のコギングトルクＴｃの最大負荷トルク−Ｔｃｍａｘよりも所定量大きい再付与トルクＴｍｒを出力する。これにより、マニュアルシャフト３４の位置θｍｓは、レンジ位置θＤに向けて移動駆動される。
【００９５】
再付与時間ｔｄが経過した時点ｔ５になると、トルク再付与制御手段１１８による再付与トルクＴｍｒの出力が停止され、モータ４が停止状態とされる。その後は、マニュアルシャフト３４の慣性力とディテント機構９のディテントトルクＴｄとが相俟って、該マニュアルシャフト３４の位置θｍｓが移動され、時点ｔ６において、該マニュアルシャフト３４の位置θｍｓがＤレンジのレンジ位置θＤまで到達し、つまりマニュアルバルブ７がＤ位置に切換えられる。
【００９６】
以上説明したように本発明に係るレンジ切換装置の制御装置１００によると、停止検知手段１１３によりマニュアルバルブ７が停止することを検知した際に、中間停止判定手段１１７が該マニュアルバルブ７が停止する位置がレンジ位置間の中間位置であることを判定すると、トルク再付与制御手段１１８が再付与トルクＴｍｒを出力するようにモータ４を駆動制御するので、マニュアルバルブ７がレンジ位置間の中間位置に停止してしまう場合にあって、自動的にモータ４により再付与トルクＴｍｒを与えてマニュアルバルブ７を付勢することができ、フェールセーフ状態に移行する頻度を低減することができて、自動的に正確なレンジ位置にマニュアルバルブ７を移動することを可能とすることができる。
【００９７】
また、トルク再付与制御手段１１８が、再付与トルクＴｍｒがモータ４のコギングトルクＴｃの最大負荷トルク−Ｔｃｍａｘよりも所定量大きく出力されるようにモータ４を駆動制御するので、マニュアルバルブ７がレンジ位置間の中間位置に停止してしまう場合にあって、モータ４のコギングトルクＴｃによる負荷によってハンチング状態になることを防ぐことができ、フェールセーフ状態に移行する頻度を低減することができて、自動的に正確なレンジ位置にマニュアルバルブ７を移動することを可能とすることができる。
【００９８】
更に、再付与時間設定手段１１８が、中間停止判定手段１１７によりマニュアルバルブ７がレンジ位置間の中間位置に停止することを判定した際のマニュアルバルブ７の位置に応じて、モータ４が再付与トルクＴｍｒを出力する再付与時間ｔｄを設定するので、正確なレンジ位置にマニュアルバルブ７を移動することを可能とすることができる。
【００９９】
また、速度低下時間判定手段１１５が、マニュアルバルブ７の所定速度ωａ以下の状態が設定時間ｔｖ以上継続したことを判定した際に、マニュアルバルブ７が停止することを検知するので、マニュアルバルブ７が完全に停止してしまう前にモータ４による再付与トルクＴｍｒの出力を行うことも可能とすることができる。
【０１００】
更に、速度低下時間判定手段１１５が、速度低下検出手段１１４が所定速度ωａ以下を検出した際のマニュアルバルブ７の位置が、レンジ位置から遠い程、設定時間ｔｄを短く設定するので、マニュアルバルブ７の位置がレンジ位置から遠くて駆動力の補助が早めに必要な場合ほど、迅速にモータ４による再付与トルクＴｍｒの出力を行うことができる。
【０１０１】
また、回数フェール判定手段１２６が、再付与回数カウント手段１２０による再付与トルクＴｍｒを出力した回数が所定回数（例えば３回）に達した際に、フェール状態として判定するので、例えばレンジ切換装置１自体の故障であっても該故障を検出することができ、故障が起きているにも拘らず再付与トルクＴｍｒを出力し続けるようなハンチング状態となることを防止することができる。
【０１０２】
更に、停止位置記録手段１２１が、停止検知手段１１３によりマニュアルバルブ７が停止することを検知する毎にマニュアルバルブ７が停止する位置を記録し、移動微小判定手段１２２が、停止位置記録手段１２１により記録されたトルク再付与制御手段１１８によるモータ４の再付与トルクＴｍｒの出力前の停止位置と出力後の停止位置との移動距離が所定移動距離以内であるか否かを判定し、誤差許容判定手段１２３が、移動微小判定手段１２２により再付与トルクＴｍｒの出力前後の停止位置の移動距離が所定移動距離以内であることを判定した際に、出力後の停止位置がレンジ位置に対する所定距離以内の位置であるか否かを判定し、レンジ位置学習手段１２４が、誤差許容判定手段１２３により出力後の停止位置がレンジ位置に対する所定距離以内の位置であることを判定した際に、出力前後の停止位置に基づきレンジ位置を学習するので、例えばレンジ切換装置１における製品誤差等があっても、正確なレンジ位置を学習することができ、正確なレンジ位置にマニュアルバルブ７を移動することを可能とすることができる。また、再付与トルクＴｍｒの出力後の停止位置がレンジ位置に対する所定距離以内の位置でない場合は、レンジ位置の学習を行わないので、例えば故障等で停止しているマニュアルバルブ７の誤った停止位置をレンジ位置して学習してしまうことを防ぐことができる。
【０１０３】
また、非移動フェール判定手段１２７が、誤差許容判定手段１２３により出力後の停止位置がレンジ位置に対する所定距離以内の位置でないことを判定した際にフェール状態として判定するので、つまりマニュアルバルブ７の移動が所定移動距離以内である微小な移動であって、かつレンジ位置から所定距離以内の位置でない状態を、例えばマニュアルバルブ７故障等で停止しているとして判定することができ、故障が起きているにも拘らず再付与トルクＴｍｒを出力し続けるようなハンチング状態となることを防止することができる。
【０１０４】
また、駆動機構３は、マニュアルバルブ７に接続されると共にモータ４の回転駆動により回動され、かつマニュアルバルブ７のレンジ位置に対応するレンジ溝ａ，ｃ，ｅ，ｇが形成されたディテントレバー４０と、レンジ溝ａ，ｃ，ｅ，ｇに向けて付勢されて係合し得るディテントスプリング４１と、からなるディテント機構９を有しているので、マニュアルバルブ７が中間位置で停止してしまう状態であっても、モータ４のコギングトルクＴｃよりも大きな再付与トルクＴｍｒを出力するだけで、ディテントスプリング４１の付勢力に加わる補助的な付勢となり得て、それにより、マニュアルバルブ７をレンジ位置まで移動することを可能とすることができる。
【０１０５】
なお、以上説明した本実施の形態において、レンジ切換装置１は、自動変速機１２のシフトレンジを切換えるものとして説明したが、これに限らず、例えば走行用駆動モータを有するようなハイブリッド駆動装置等の動力伝達装置におけるシフトレンジを切換えるものにも適用することができる。また、このようなハイブリッド駆動装置等に適用する場合等にあっては、例えば油圧制御装置のマニュアルバルブを移動させるのではなく、パーキングギヤの噛合／解除だけを行うようなレンジ切換装置であることが考えられる。このようなパーキングギヤの噛合／解除だけを行うレンジ切換装置である場合、レンジ切換部材としては、マニュアルバルブではなく、ディテントレバーがレンジ切換部材になることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明に係るレンジ切換装置を示すブロック図である。
【図２】レンジ切換装置の駆動機構を示す斜視図である。
【図３】モータ制御回路の説明図である。
【図４】本発明に係るレンジ切換装置の制御装置を示すブロック図である。
【図５】レンジ切換装置のメイン制御を示すフローチャートである。
【図６】レンジ切換装置のトルク再付与制御を示すフローチャートである。
【図７】レンジ切換装置のレンジ位置学習制御を示すフローチャートである。
【図８】モータのコギングトルクとディテントトルクとの関係を示す説明図である。
【図９】マニュアルシャフトの速度とディテント位置との関係を示す説明図である。
【図１０】トルク再付与制御を行った際の一例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１０７】
１    レンジ切換装置
２    操作手段（シフトレバー）
３    駆動機構
４    モータ
７    レンジ切換部材（マニュアルバルブ）
８    位置検出手段（位置センサ）
９    駆動機構，ディテント機構
１２    動力伝達装置（自動変速機）
４０    ディテントレバー
４１    ディテントスプリング
１００    レンジ切換装置の制御装置
１１１    モータ制御手段
１１２    位置検出手段
１１３    停止検知手段
１１４    速度低下検出手段
１１５    速度低下時間判定手段
１１７    中間停止判定手段
１１８    トルク再付与制御手段
１１９    再付与時間設定手段
１２０    再付与回数カウント手段
１２１    停止位置記録手段
１２２    移動微小判定手段
１２３    誤差許容判定手段
１２４    レンジ位置学習手段
１２６    回数フェール判定手段
１２７    非移動フェール判定手段
１３０    モータ制御手段（モータ出力生成部）
Ｐ    シフトレンジ（パーキングレンジ）
Ｒ    シフトレンジ（リバースレンジ）
Ｎ    シフトレンジ（ニュートラルレンジ）
Ｄ    シフトレンジ（ドライブレンジ）
Ｔｃ    コギングトルク
−Ｔｃｍａｘ    最大負荷トルク
Ｔｍｒ    再付与トルク
ｔｄ    再付与時間
ｔｖ    設定時間
ａ    係合溝
ｃ    係合溝
ｅ    係合溝
ｇ    係合溝
θ    レンジ切換部材の位置（マニュアルシャフトの位置）
θＰ    レンジ位置（Ｐレンジ位置）
θＲ    レンジ位置（Ｒレンジ位置）
θＮ    レンジ位置（Ｎレンジ位置）
θＤ    レンジ位置（Ｄレンジ位置）
ω    レンジ切換部材の移動速度（マニュアルシャフトの移動速度）
ωａ    所定速度
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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