(57)【要約】【課題】制御対象の操作位置をモータで切り換える位置切換制御装置において、ディテント機構や回転伝達系の各部品に大きな負荷が掛かる突き当て制御の実行頻度を低減しながら、回転伝達系の遊びの影響を受けずに制御対象の操作位置を精度良く切り換える。【解決手段】モータ（出力軸１５）の回転可能範囲は、ディテントレバー１８で規制される。ディテントレバー１８の回転位置を各レンジの位置で弾性保持するためのディテントバネ２６の弾性力によるトルクの方向がモータ（出力軸１５）の駆動力によるトルクの方向と反対になっている場合は、回転伝達系の遊び（ガタ）が詰まった状態となっている。この点を考慮して、ディテントバネ２６の弾性力によるトルクの方向がモータ（出力軸１５）の駆動力によるトルクの方向と反対になっている位置を回転基準位置として学習し、この位置を基準にしてモータの回転位置をエンコーダカウント値に応じて制御する。【選択図】図４
2007336663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転軸に減速機構等の回転伝達系を介して出力軸を連結し、この出力軸によって制御対象の操作位置を切り換える位置切換制御装置において、
前記制御対象の操作位置を目標とする位置に切り換えたときに前記出力軸の回転停止位置を弾性力により保持するディテント機構と、
前記出力軸の回転位置を検出する出力軸回転位置検出手段と、
前記モータの回転位置を検出するモータ回転位置検出手段と、
前記制御対象の操作位置を目標とする位置に切り換えるように前記モータの回転位置を前記モータ回転位置検出手段の検出値に応じて制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記モータの回転中に前記出力軸に作用する前記ディテント機構の弾性力によるトルクの方向が前記モータの駆動力によるトルクの方向と反対になっているときに前記出力軸回転位置検出手段の出力が変化する位置を回転基準位置として学習し、この回転基準位置を基準にして前記モータの回転位置を前記モータ回転位置検出手段の検出値に応じて制御することを特徴とする位置切換制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記モータを前記ディテント機構で規制された回転可能範囲の限界位置に突き当たるまで回転させてその限界位置から前記回転基準位置までの前記モータの回転角度を前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値として前記モータ回転位置検出手段の検出値に基づいて検出し、前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値に応じて前記回転基準位置を補正することを特徴とする請求項１に記載の位置切換制御装置。
【請求項３】
前記制御手段の電源オフ中でも前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値を記憶保持する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段に前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値が記憶されている場合は、前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値に応じて補正した前記回転基準位置を基準にして前記モータの回転位置を前記モータ回転位置検出手段の検出値に応じて制御し、
前記記憶手段に前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値が記憶されていない場合は、前記モータを前記ディテント機構で規制された回転可能範囲の限界位置に突き当たるまで回転させてその限界位置を仮の回転基準位置として前記モータの回転位置を前記モータ回転位置検出手段の検出値に応じて制御すると共に、その制御により前記モータの回転位置が本来の回転基準位置に至ったときに前記出力軸回転位置検出手段の取付角度を学習して前記前記記憶手段に記憶することを特徴とする請求項２に記載の位置切換制御装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記制御手段の電源オフ中にバックアップ電源により記憶を保持する揮発性メモリであることを特徴とする請求項３に記載の位置切換制御装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、書き換え可能な不揮発性メモリであることを特徴とする請求項３に記載の位置切換制御装置。
【請求項６】
前記出力軸回転位置検出手段は、異なる回転位置でオンする複数の接点を有し、いずれの接点がオンするかを判別することで前記出力軸の回転位置を離散的に検出するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の位置切換制御装置。
【請求項７】
前記出力軸回転位置検出手段は、前記出力軸の回転に応じて出力が連続的に変化することで前記出力軸の回転位置を連続的に検出するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の位置切換制御装置。
【請求項８】
前記モータは、車両の自動変速機のレンジを切り換えるレンジ切換機構を駆動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の位置切換制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転軸に減速機構等の回転伝達系を介して出力軸を連結し、この出力軸によって制御対象の操作位置を切り換える位置切換制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車においても、省スペース化、組立性向上、制御性向上等の要求を満たすために、機械的な駆動システムを、モータによって電気的に駆動するシステムに変更する事例が増加する傾向にある。その一例として、特許文献１（特開２００４−２３８９０号公報）に示すように、車両の自動変速機のレンジ切換機構をモータで駆動するようにしたものがある。このものは、モータの回転軸に減速機構を介して出力軸を連結し、この出力軸によってレンジ切換機構を駆動して自動変速機のレンジを切り換えるようにしている。この場合、モータには、回転位置を検出するエンコーダを搭載し、レンジ切換時には、このエンコーダの出力パルスのカウント値（以下「エンコーダカウント値」という）に基づいてモータを目標のレンジに相当する目標回転位置（目標カウント値）まで回転させることで、レンジ切換機構を目標のレンジに切り換えるようにしている。
【０００３】
ところで、モータの回転量（回転角度）は、減速機構等の回転伝達系を介して出力軸の回転量（レンジ切換機構の操作量）に変換されるが、回転伝達系を構成する部品間には、遊び（ガタ）が存在する。例えば、減速機構の歯車間に遊び（バックラッシ）があり、また、減速機構の回転軸の先端部に形成した断面非円形（角形、Ｄカット形状等）の連結部を出力軸の嵌合穴に嵌め込んで連結する構成では、両者の嵌め込み作業を容易にするためのクリアランスが必要となる。このように、モータの回転量（回転角度）を制御対象の操作量に変換する回転伝達系には、遊び（ガタ）が存在するため、仮に、回転位置センサの検出値に基づいてモータの回転位置を正確に制御できたとしても、出力軸の回転位置（レンジ切換機構の操作量）には回転伝達系の遊び（ガタ）分の誤差が生じてしまい、レンジ切換機構の操作量を精度良く制御することができない。
【０００４】
そこで、特許文献２（特開２００４−３０８７５２号公報）に示すように、モータ制御システムの起動後に、モータをディテント機構で規制された回転可能範囲の限界位置に突き当たるまで回転させる突き当て制御を実施し、その限界位置を基準位置として学習するようにしたものがある。
【０００５】
また、特許文献３（特開２００２−３１０２９４号公報）に示すように、レンジ切換機構の各シフトレンジ位置を検出するニュートラルスタートスイッチ（以下「ＮＳＷ」と表記する）を設け、このＮＳＷで検出した各シフトレンジ位置とエンコーダカウント値との関係を学習するようにしたものがある。
【特許文献１】特開２００４−２３８９０号公報（第６頁〜第１３頁等）
【特許文献２】特開２００４−３０８７５２号公報（第１頁等）
【特許文献３】特開２００２−３１０２９４号公報（第１頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献２の技術では、システムを起動する毎に、その都度、突き当て制御を実施するため、ディテント機構や回転伝達系の各部品に大きな負荷が掛かり、耐久信頼性に問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献３の技術では、モータを右回転させた場合にＮＳＷの接点状態が変化するエンコーダカウント値と、モータを左回転させた場合にＮＳＷの接点状態が変化するエンコーダカウント値との平均値（各シフトレンジ位置の中心を示すカウント値）を基準値として学習するようにしているが、ＮＳＷ自体を自動変速機に取り付ける際の取付角度の誤差は全く考慮されていない。更に、ＮＳＷの接点がオフ状態からオン状態に変化する際には、モータの出力軸に作用するディテント機構の弾性力によるトルクの方向がモータの駆動力によるトルクの方向と同一であるため、回転伝達系の遊び（ガタ）が詰まっているのか開いているのかを特定できない。そのため、基準値の学習値に回転伝達系の遊び分の誤差が含まれてしまい、レンジ切換機構の操作量を精度良く制御することができない。
【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、従ってその目的は、ディテント機構や回転伝達系の各部品に大きな負荷が掛かる制御の実行頻度を低減しながら、回転伝達系の遊びの影響を受けずに制御対象の操作量を精度良くモータによって制御することができ、耐久信頼性向上と制御精度向上の要求を共に満たすことができる位置切換制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、モータの回転軸に減速機構等の回転伝達系を介して出力軸を連結し、この出力軸によって制御対象の操作位置を切り換える位置切換制御装置において、前記制御対象の操作位置を目標とする位置に切り換えたときに前記出力軸の回転停止位置を弾性力により保持するディテント機構と、前記出力軸の回転位置を検出する出力軸回転位置検出手段と、前記モータの回転位置を検出するモータ回転位置検出手段と、前記制御対象の操作位置を目標とする位置に切り換えるように前記モータの回転位置を前記モータ回転位置検出手段の検出値に応じて制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの回転中に前記出力軸に作用する前記ディテント機構の弾性力によるトルクの方向が前記モータの駆動力によるトルクの方向と反対になっているときに前記出力軸回転位置検出手段の出力が変化する位置を“回転基準位置”として学習し、この回転基準位置を基準にして前記モータの回転位置を前記モータ回転位置検出手段の検出値に応じて制御するようにしたものである。
【００１０】
要するに、モータの回転中に、その出力軸に作用するディテント機構の弾性力によるトルクの方向がモータの駆動力によるトルクの方向と反対になって回転するときには、減速機構等の回転伝達系の遊び（ガタ）が詰まった状態となっている。この状態のときに、出力軸回転位置検出手段の出力が変化する位置を回転基準位置として学習すれば、回転伝達系の遊びの影響を受けずに回転基準位置を精度良く学習することができる。そして、この回転基準位置を基準にしてモータの回転位置をモータ回転位置検出手段の検出値に応じて制御すれば、ディテント機構や回転伝達系の各部品に大きな負荷が掛かる制御（突き当て制御）を毎回行わなくても、回転伝達系の遊びの影響を受けずに制御対象の操作量を精度良くモータによって制御することができ、耐久信頼性向上と制御精度向上の要求を共に満たすことができる。
【００１１】
この場合、請求項２のように、モータをディテント機構で規制された回転可能範囲の限界位置に突き当たるまで回転させてその限界位置から前記回転基準位置までの前記モータの回転角度（回転量）を前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値として前記モータ回転位置検出手段の検出値に基づいて検出し、前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値に応じて前記回転基準位置を補正するようにすると良い。このように、突き当て制御による限界位置から回転基準位置までのモータの回転角度を出力軸回転位置検出手段の取付角度として学習すれば、出力軸回転位置検出手段の取付角度ばらつきを精度良く学習することができ、出力軸回転位置検出手段の取付角度ばらつきの影響を受けずに制御対象の操作量を精度良くモータによって制御することができる。
【００１２】
また、請求項３のように、制御手段の電源オフ中でも出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値を記憶保持する記憶手段を備え、前記記憶手段に前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値が記憶されている場合は、前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値に応じて補正した前記回転基準位置を基準にして前記モータの回転位置を前記モータ回転位置検出手段の検出値に応じて制御し、前記記憶手段に前記出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値が記憶されていない場合は、前記モータを前記ディテント機構で規制された回転可能範囲の限界位置に突き当たるまで回転させてその限界位置を仮の回転基準位置として前記モータの回転位置を前記モータ回転位置検出手段の検出値に応じて制御すると共に、その制御により前記モータの回転位置が本来の回転基準位置に至ったときに前記出力軸回転位置検出手段の取付角度を学習して前記前記記憶手段に記憶するようにすると良い。
【００１３】
このように、制御手段の電源オフ中でも出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値を記憶手段に記憶保持させて、電源オン後にその学習値を記憶手段から読み込むようにすれば、出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値が記憶されている場合は、ディテント機構や回転伝達系の各部品に大きな負荷が掛かる制御（突き当て制御）を実施しなくても、出力軸回転位置検出手段の取付角度ばらつきを補正した回転基準位置を基準にしてモータの回転位置を精度良く制御することができる。これにより、突き当て制御の実施回数を最低限度に抑えることができて、耐久信頼性を大幅に向上させることができる。
【００１４】
ここで、記憶手段は、制御手段の電源オフ中にバックアップ電源により出力軸回転位置検出手段の取付角度の学習値を記憶保持する揮発性メモリであっても良いし（請求項４）、勿論、書き換え可能な不揮発性メモリを使用しても良い（請求項５）。
【００１５】
また、請求項６のように、前記出力軸回転位置検出手段は、異なる回転位置でオンする複数の接点を有し、いずれの接点がオンするかを判別することで出力軸の回転位置を離散的に検出するように構成されたものを使用しても良いし、或は、請求項７のように、出力軸回転位置検出手段は、出力軸の回転に応じて出力が連続的に変化することで出力軸の回転位置を連続的に検出するものを使用しても良い。要するに、モータの回転中にディテント機構の弾性力によるトルクの方向がモータの駆動力によるトルクの方向と反対になっているときにモータの回転に応じて出力軸回転位置検出手段の出力状態（オン／オフ又は出力電圧）が変化するものであれば良い。
【００１６】
以上説明した請求項１〜７に係る発明は、モータを駆動源とする各種の位置切換装置に適用でき、例えば、請求項８のように、車両の自動変速機のレンジを切り換えるレンジ切換機構をモータで駆動するレンジ切換装置に適用しても良い。これにより、耐久信頼性と制御精度の高いモータ駆動式のレンジ切換装置を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を自動変速機のレンジ切換装置に適用して具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明を自動変速機のレンジ切換装置に適用した実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。
【００１９】
まず、図１及び図２に基づいてレンジ切換機構１１の構成を説明する。
レンジ切換機構１１は、自動変速機１２のレンジを、例えば、パーキングレンジ（Ｐ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ドライブレンジ（Ｄ）、ローレンジ（Ｌ）に切り換えるためのものである。このレンジ切換機構１１の駆動源となるモータ１３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１４（図２参照）を内蔵し、この減速機構１４の回転軸に嵌合連結された出力軸１５の回転位置を検出する出力軸センサ１６（出力軸回転位置検出手段）が設けられている。
【００２０】
この出力軸１５には、自動変速機１２の油圧回路のマニュアルバルブ１７を切り換えるためのディテントレバー１８が固定されている。このディテントレバー１８にはＬ字形のパーキングロッド１９が固定され、このパーキングロッド１９の先端部に設けられた円錐体２０がロックレバー２１に当接している。このロックレバー２１は、円錐体２０の位置に応じて軸２２を中心にして上下動してパーキングギヤ２３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２３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２３がロックレバー２１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。
【００２１】
また、ディテントレバー１８には、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４が連結され、モータ１３によって出力軸１５と一体にディテントレバー１８を回動させることで、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４の位置を切り換えて自動変速機１２に内蔵された油圧クラッチを、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ、Ｌレンジのいずれかの状態に切り換える。
【００２２】
ディテントレバー１８には、スプール弁２４を上記各レンジに対応する位置に保持するための５個の保持凹部２５（図３参照）が形成され、ディテントレバー１８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バネ２６がマニュアルバルブ１７に固定されている。このディテントバネ２６の先端に設けられた係合部２７がディテントレバー１８の目標レンジの保持凹部２５に嵌まり込むことで、ディテントレバー１５が目標レンジの回転位置で保持されて、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４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。尚、ディテントレバー１８とディテントバネ２６等からディテント機構２８が構成されている。
【００２３】
Ｐレンジでは、パーキングロッド１９がロックレバー２１に接近する方向に移動して、円錐体２０の太い部分がロックレバー２１を押し上げてロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２３に嵌まり込んでパーキングギヤ２３をロックした状態となり、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。
【００２４】
一方、Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド１９がロックレバー２１から離れる方向に移動して、円錐体２０の太い部分がロックレバー２１から抜け出てロックレバー２１が下降し、それによって、ロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０から外れてパーキングギヤ２０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。
【００２５】
本実施例１では、出力軸センサ１６は、図５に示すように、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｌの各レンジの保証範囲（設計値）に対応する回転角度範囲でオン（ＯＮ）する５個の接点を有するスイッチにより構成され、いずれの接点がオン状態であるかを判別することによって現在のレンジ（出力軸回転位置）を検出するようになっている。
【００２６】
また、モータ１３には、ロータの回転位置を検出するためのエンコーダ３１（モータ回転位置検出手段）が設けられている。このエンコーダ３１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１３のロータの回転に同期してＡ相、Ｂ相、Ｚ相のパルス信号をレンジ切換制御装置３２に出力するように構成されている。レンジ切換制御装置３２のＣＰＵ３３は、エンコーダ３１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３４によってモータ１３の通電相を所定の順序で切り換えることでモータ１３を回転駆動する。
【００２７】
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１３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１３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１３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１３を回転駆動することが可能となる。尚、エンコーダ３１のＺ相信号は、ロータの基準回転位置を検出するのに用いられる。
【００２８】
ところで、モータ１３の回転量（回転角度）は、減速機構１４、出力軸１５、ディテントレバー１８等からなる回転伝達系を介してレンジ切換機構１１の操作量（スプール弁２４の操作量）に変換されるが、回転伝達系を構成する部品間には、遊び（ガタ）が存在する。例えば、減速機構１４の歯車間のバックラッシが存在し、また、モータ１３の回転軸の先端部に形成した断面非円形の連結部を出力軸１５の嵌合穴に嵌め込んで連結する構成では、両者の嵌め込み作業を容易にするためのクリアランスが必要となる。
【００２９】
また、ディテントバネ２６の係合部２７がディテントレバー１８のＰレンジ側やＤレンジ側の各保持凹部２５に嵌まり込んだときに、係合部２７と各保持凹部２５の側壁との間に僅かな隙間（ガタ）が存在する。このように、モータ１３の回転量をレンジ切換機構１１の操作量（スプール弁２４の操作量）に変換する回転伝達系には、バックラッシや部品間の隙間等による遊び（ガタ）が存在するため、エンコーダカウント値に基づいてモータ１３の回転量（回転角度）を正確に制御しても、レンジ切換機構１１の操作量には回転伝達系の遊び（ガタ）分の誤差が生じてしまい、レンジ切換機構１１の操作量を精度良く制御することができない。
【００３０】
また、図３及び図４に示すように、ディテントレバー１８に対してディテントバネ２６の弾性力がディテントレバー１８の回動中心（出力軸１５）の方向に作用するが、ディテントバネ２６の係合部２７が接触する保持凹部２５の摺接面が傾斜面となっているため、ディテントバネ２６の弾性力によりディテントレバー１８を回動させるトルクが発生する。図３に示すように、モータ１３を駆動してディテントレバー１８を出力軸１５を中心として図中右方向に回転させたとき、ディテントバネ２６の弾性力によるトルクの方向がモータ１３の駆動力によるトルクの方向と同一になっている場合（出力軸センサ１６の各レンジの接点がオフ状態からオン状態に変化する場合）は、回転伝達系の遊び（ガタ）が詰まっているのか開いているのかを特定できない。
【００３１】
一方、図４に示すように、図３の場合と同じようにモータ１３を駆動してディテントレバー１８を出力軸１５を中心として図中右方向に回転させたとき、ディテントバネ２６の弾性力によるトルクの方向がモータ１３の駆動力によるトルクの方向と反対になっている場合（出力軸センサ１６の各レンジの接点がオン状態からオフ状態に変化する場合）は、回転伝達系の遊び（ガタ）が詰まった状態となっている。
【００３２】
このような特性を考慮して、本実施例１では、ディテントバネ２６の弾性力によるトルクの方向がモータ１３の駆動力によるトルクの方向と反対になって回転する位置、例えばモータ１３がＰレンジからＲレンジの方向に回転して出力軸センサ１６のＰ接点がオン状態からオフ状態に変化する位置（以下この位置を「Ｐエッジ」という）を“回転基準位置”として学習し、この回転基準位置を基準にしてモータ１３の回転位置をエンコーダカウント値に応じて制御する。
【００３３】
モータ１３の回転中に、その出力軸１５に作用するディテント機構２８の弾性力によるトルクの方向がモータ１３の駆動力によるトルクの方向と反対になって回転するときには、減速機構１４等の回転伝達系の遊び（ガタ）が詰まった状態となっている。この状態のときに、出力軸センサ１６の出力が変化する位置（本実施例１ではＰエッジ）を回転基準位置として学習すれば、回転伝達系の遊びの影響を受けずに回転基準位置を精度良く学習することができる。
【００３４】
更に、本実施例１では、モータ１３に対する出力軸センサ１６の取付角度の誤差に応じて回転基準位置を補正するために、ディテントバネ２６の係合部２７がレンジ切換機構１１の可動範囲のＰレンジ側の限界位置であるＰレンジ保持凹部２５の側壁（以下「Ｐ側壁」という）に突き当たるまでモータ１３を逆回転させる“Ｐ側壁突き当て制御”を実施して、Ｐ側壁位置のエンコーダカウント値ＰｗＳｔｅｐを検出した後、Ｐエッジ（出力軸センサ１６のＰ接点がオン状態からオフ状態に変化する位置）のエンコーダカウント値ｄp0を検出し、このエンコーダカウント値ｄp0を出力軸センサ１６の取付角度情報として学習してレンジ切換制御装置３２のバックアップＲＡＭ３５に記憶する。このバックアップＲＡＭ３５は、レンジ切換制御装置３２の電源オフ中でもバックアップ電源によりｄp0の学習値を記憶保持する揮発性メモリ（例えばＳＲＡＭ等）により構成されている。尚、バックアップＲＡＭ３５の代わりに、書き換え可能な不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ等）を用いても良いことは言うまでもない。
【００３５】
システム起動時にバックアップＲＡＭ３５に学習値ｄp0が記憶されている場合は、上述したようにして検出した回転基準位置（Ｐエッジのエンコーダカウント値ｄp ）を学習値ｄp0で補正して、それを基準にしてモータ１３の回転位置をエンコーダカウント値に応じて制御する。
【００３６】
これに対して、バックアップＲＡＭ３５に学習値ｄp0が記憶されていない場合は、上述したＰ側壁突き当て制御を実施して、Ｐ側壁位置のエンコーダカウント値ＰｗＳｔｅｐを仮の回転基準位置としてモータ１３の回転位置をエンコーダカウント値に応じて制御すると共に、その制御によりモータ１３の回転位置が本来の回転基準位置（Ｐエッジ）に至ったときに、その回転基準位置（Ｐエッジ）のエンコーダカウント値ｄp0を出力軸センサ１６の取付角度情報として学習してバックアップＲＡＭ３５に記憶する。
【００３７】
以上説明した本実施例１のモータ１３の回転位置制御は、レンジ切換制御装置３２のＣＰＵ３３によって図６のシステム起動ルーチンに従って次のように実行される。
【００３８】
図６のシステム起動ルーチンは、レンジ切換制御装置３２の電源投入時に１回のみ実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、後述する通常制御（２）、（３）で使用する補正値ＰE 、ＰPW（図５参照）のＲＡＭ値を初期化して、ＰE ＝０、ＰPW＝０とすると共に、エンコーダカウント値も初期化して０とする。この後、ステップ１０２に進み、システム起動時に出力軸センサ１６で検出したレンジがＰレンジであるか否かを判定し、Ｐレンジでないと判定されれば、ステップ１０３に進み、現在のレンジがＲ，Ｎ，Ｄ，Ｌのいずれかのレンジであるか否かを判定する。
【００３９】
その結果、現在のレンジがＲ，Ｎ，Ｄ，Ｌのいずれかのレンジであると判定されれば、ステップ１０４に進み、通電相学習ルーチン（図示せず）を実行して、エンコーダカウント値と通電相（ロータの回転位置）との対応関係を学習する。
【００４０】
この通電相の学習は、例えば特開２００４−１５８４９号公報に記載されているように、電源投入後の初期駆動時に、モータ１３の通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡させることで、いずれかの通電相でロータの回転位置と該通電相とを一致させて該ロータを駆動し、該ロータの回転により所定角度間隔で発生するエンコーダ３１のＡ相信号及びＢ相信号のエッジをカウントして、初期駆動終了時のエンコーダカウント値と通電相（ロータの回転位置）との対応関係を学習する。
【００４１】
具体的には、Ｄレンジで電源が投入されたときに初期駆動を行う場合には、例えば、Ｖ相通電→ＵＶ相通電→Ｕ相通電→ＵＷ相通電→Ｗ相通電→ＶＷ相通電の順序で通電相の切り換えを所定のタイムスケジュールで一巡し、モータ１３を逆回転方向（Ｄレンジ→Ｐレンジの回転方向）に駆動する。このように、初期駆動時に通電相の切り換えを一巡させれば、初期駆動が終了するまでに、いずれかの通電相で必ずロータの回転位置と通電相とが一致して、それ以後、通電相の切り換えに同期してロータが回転して、このロータの回転に同期してエンコーダ３１からＡ相信号及びＢ相信号が出力されるようになる。従って、初期駆動終了時のエンコーダカウント値を見れば、初期駆動が終了するまでにロータが実際に通電相の切り換えに同期して回転した角度（回転量）が分かり、それによって、初期駆動終了時のエンコーダカウント値と通電相（ロータの回転位置）との対応関係が分かる。
【００４２】
以上のようにして通電相を学習した後、ステップ１０５に進み、通常制御（１）を実施する。この通常制御（１）では、図７に示す通常制御（１）のモータ制御目標位置テーブルを参照して、目標レンジに応じてモータ制御目標位置（目標カウント値）を設定する。この場合、目標レンジがＰレンジのときのモータ制御目標位置を“０”に設定し、図５に示すように、Ｒレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-R ”に設定し、Ｎレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-N ”に設定し、Ｄレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-D ”に設定し、Ｌレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-L ”に設定し、Ｐ側壁のモータ制御目標位置をマイナス側の限界値、例えば“−１０００”に設定し、Ｄ側壁のモータ制御目標位置をプラス側の限界値、例えば“＋２０００”に設定する。ここで、Ｐ側壁は、レンジ切換機構１１の可動範囲のＰレンジ側の限界位置であるＰレンジ保持凹部２５の側壁であり、Ｄ側壁は、Ｄレンジ側の限界位置であるＬレンジ保持凹部２５の側壁である。各レンジのモータ制御目標位置は、各レンジの中央位置を目標として設定される。
【００４３】
この通常制御（１）では、目標レンジが例えばＲレンジからＤレンジに切り換えられると、エンコーダカウント値がＤレンジのモータ制御目標位置“ＤP-D ”に到達するまでモータ１３をＤレンジの方向に駆動し、Ｄレンジのモータ制御目標位置“ＤP-D ”に到達した時点でモータ１３の回転を停止する。尚、エンコーダカウント値はシステム電源投入時に初期化され、０にセットされる。
【００４４】
この通常制御（１）の実行中は、ステップ１０６で、要求レンジがＰレンジであるか否かを判定し、Ｐレンジ以外のレンジでは、通常制御（１）を実行する。そして、要求レンジがＰレンジになった時点で、ステップ１０７に進み、前述したＰ側壁突き当て制御を実施して、ディテントバネ２６の係合部２７がＰ側壁に突き当たるまでモータ１３を逆回転させ続ける（ステップ１０８）。
【００４５】
その後、ディテントバネ２６の係合部２７がＰ側壁に突き当たった時点で、モータ１３の回転を停止して、ステップ１０９に進み、Ｐ側壁位置のエンコーダカウント値を“ＰｗＳｔｅｐ”として記憶する。この後、ステップ１１０に進み、Ｐ側壁位置のエンコーダカウント値ＰｗＳｔｅｐに回転伝達系のガタ補正値ａを加算してＰ側壁位置の補正エンコーダカウント値（補正値）ＰPWを求める。
ＰPW＝ＰｗＳｔｅｐ＋ａ
【００４６】
ここで、ガタ補正値ａは、次式で算出される。
ａ＝｛モータ回転可能範囲−ディテントレバー回転可能範囲｝÷２
【００４７】
ここで、モータ回転可能範囲は、Ｄ側壁突き当て時のエンコーダカウント値とＰ側壁突き当て時のエンコーダカウント値との差分によって求められるが、Ｐ側壁突き当て及びＤ側壁突き当ての両方を実行するまでは、ガタ補正値ａは設計値（又は量産品の製造ばらつきの中央値）が用いられる。ディテントレバー回転可能範囲についても設計値（又は量産品の製造ばらつきの中央値）が用いられる。
【００４８】
この後、ステップ１１１に進み、要求レンジがＰレンジ以外のレンジであるか否かを判定し、要求レンジがＰレンジ以外のレンジになるまで待機する。その後、要求レンジがＰレンジ以外のレンジになって、その要求レンジに応じてモータ１３が正回転方向（Ｐレンジ→Ｒレンジの回転方向）に回転し始めた時点で、ステップ１１２に進み、出力軸センサ１６のＰ接点がオン状態からオフ状態に変化するまで待機する（つまりＰエッジに到達するまで待機する）。
【００４９】
そして、出力軸センサ１６のＰ接点がオン状態からオフ状態に変化した時点で、ステップ１１３に進み、出力軸センサ１６のＰ接点がオン状態からオフ状態に変化する位置（Ｐエッジ）のエンコーダカウント値をｄp0（出力軸センサ１６の取付角度情報）として学習してレンジ切換制御装置３２のバックアップＲＡＭ３５に記憶する。
【００５０】
この後、ステップ１１４に進み、通常制御（２）を実施する。この通常制御（２）では、図８に示す通常制御（２）のモータ制御目標位置テーブルを参照して、目標レンジに応じてモータ制御目標位置（目標カウント値）を設定する。この通常制御（２）では、前記通常制御（１）の各レンジのモータ制御目標位置を上記ステップ１１０で算出された補正値ＰPWで補正した値を各レンジのモータ制御目標位置として設定する。
【００５１】
従って、この通常制御（２）では、Ｐレンジのモータ制御目標位置を“ＰPW”に設定し、Ｒレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-R ＋ＰPW”に設定し、Ｎレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-N ＋ＰPW”に設定し、Ｄレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-D ＋ＰPW”に設定し、Ｌレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-L ＋ＰPW”に設定する。この場合も、Ｐ側壁とＤ側壁のモータ制御目標位置は、それぞれマイナス側とプラス側の限界値に設定する。
【００５２】
この通常制御（２）では、目標レンジが例えばＤレンジに切り換えられると、エンコーダカウント値がＤレンジのモータ制御目標位置“ＤP-D ＋ＰPW”に到達するまでモータ１３をＤレンジの方向に駆動し、Ｄレンジのモータ制御目標位置“ＤP-D ＋ＰPW”に到達した時点でモータ１３の回転を停止する。
【００５３】
一方、上記ステップ１０２で、システム起動時に出力軸センサ１６で検出したレンジがＰレンジであると判定されれば、ステップ１１５に進み、上記ステップ１１３で学習したｄp0学習値がバックアップＲＡＭ３５に記憶されているか否かを判定し、もし、ｄp0学習値が記憶されていなければ、上述したステップ１０７〜１１３の処理を実行する。
【００５４】
すなわち、ｄp0学習値が記憶されていない場合は、Ｐ側壁突き当て制御を実施し、Ｐ側壁位置のエンコーダカウント値ＰｗＳｔｅｐをガタ補正値ａで補正してＰ側壁位置の補正エンコーダカウント値ＰPWを求めた後、Ｐエッジのエンコーダカウント値ｄp0を学習してバックアップＲＡＭ３５に記憶し、図８に示す通常制御（２）のモータ制御目標位置テーブルを参照して、通常制御（２）を実施する。
【００５５】
これに対して、上記ステップ１１５で、ｄp0学習値がバックアップＲＡＭ３５に記憶されていると判定されれば、ステップ１１６に進む。従って、ｄp0学習値がバックアップＲＡＭ３５に記憶されている場合は、前記ステップ１０７のＰ側壁突き当て制御を行うことなく、ステップ１１６に進み、出力軸センサ１６で検出したレンジをそのまま現在の制御上のレンジにセットする。そして、次のステップ１１７で、通電相学習ルーチン（図示せず）を実行して、前記ステップ１０４と同様の方法で、エンコーダカウント値と通電相（ロータの回転位置）との対応関係を学習する。
【００５６】
この後、ステップ１１８に進み、要求レンジがＰレンジ以外のレンジであるか否かを判定し、要求レンジがＰレンジ以外のレンジになるまで待機する。その後、要求レンジがＰレンジ以外のレンジになって、その要求レンジに応じてモータ１３が正回転方向（Ｐレンジ→Ｒレンジ）の回転方向に回転し始めた時点で、ステップ１１９に進み、出力軸センサ１６のＰ接点がオン状態からオフ状態に変化するまで待機する（つまりＰエッジに到達するまで待機する）。
【００５７】
そして、出力軸センサ１６のＰ接点がオン状態からオフ状態に変化した時点で、ステップ１２０に進み、出力軸センサ１６のＰ接点がオン状態からオフ状態に変化する位置（Ｐエッジ）のエンコーダカウント値ｄp を学習する。この後、ステップ１２１に進み、ｄp0学習値を今回のＰエッジのエンコーダカウント値ｄp で補正した補正値ＰE を求める。
【００５８】
この後、ステップ１２２に進み、通常制御（３）を実施する。この通常制御（３）では図９の通常制御（３）のモータ制御目標位置テーブルを参照して、目標レンジに応じてモータ制御目標位置（目標カウント値）を設定する。この通常制御（３）では、前記通常制御（１）の各レンジのモータ制御目標位置を上記ステップ１２１で算出された補正値ＰE で補正した値を各レンジのモータ制御目標位置として設定する。
【００５９】
従って、この通常制御（３）では、Ｐレンジのモータ制御目標位置を“ＰE ”に設定し、Ｒレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-R ＋ＰE ”に設定し、Ｎレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-N ＋ＰE ”に設定し、Ｄレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-D ＋ＰE ”に設定し、Ｌレンジのモータ制御目標位置を“ＤP-L ＋ＰE ”に設定する。この場合も、Ｐ側壁とＤ側壁のモータ制御目標位置は、それぞれマイナス側とプラス側の限界値に設定する。
【００６０】
この通常制御（３）では、目標レンジが例えばＤレンジに切り換えられると、エンコーダカウント値がＤレンジのモータ制御目標位置“ＤP-D ＋ＰE ”に到達するまでモータ１３をＤレンジの方向に駆動し、Ｄレンジのモータ制御目標位置“ＤP-D ＋ＰE ”に到達した時点でモータ１３の回転を停止する。
【００６１】
以上説明した本実施例１によれば、ディテントバネ２６の弾性力によるトルクの方向がモータ１３の駆動力によるトルクの方向と反対になって回転する位置、例えば、モータ１３がＰレンジからＲレンジの方向に回転して出力軸センサ１６のＰ接点がオン状態からオフ状態に変化する位置（Ｐエッジ）を回転基準位置として学習し、この回転基準位置を基準にしてモータ１３の回転位置をエンコーダカウント値に応じて制御するようにしたので、ディテント機構２８や回転伝達系の各部品に大きな負荷が掛かる制御（Ｐ側壁突き当て制御）を毎回行わなくても、回転伝達系の遊び（ガタ）の影響を受けずにレンジ切換機構１１の操作量を精度良くモータ１３によって制御することができ、耐久信頼性向上と制御精度向上の要求を共に満たすことができる。
【００６２】
しかも、本実施例１では、ｄp0学習値なしの場合は、Ｐ側壁突き当て制御を実施して、Ｐ側壁位置のエンコーダカウント値ＰｗＳｔｅｐを検出してからＰエッジのエンコーダカウント値ｄp0を検出し、このエンコーダカウント値ｄp0を出力軸センサ１６の取付角度情報として学習してバックアップＲＡＭ３５に記憶するようにしたので、出力軸センサ１６の取付角度ばらつきを精度良く学習することができ、出力軸センサ１６の取付角度ばらつきの影響を受けずにレンジ切換機構１１の操作量を精度良くモータ１３によって制御することができる。
【００６３】
尚、本実施例１では、ディテントバネ２６の弾性力によるトルクの方向がモータ１３の駆動力によるトルクの方向と反対になる位置として、出力軸センサ１６のＰ接点がオン状態からオフ状態に変化する位置（Ｐエッジ）を学習するようにしたが、例えば、Ｎ接点等、Ｐ接点以外の接点がオン状態からオフ状態に変化する位置を学習するようにしても良い。
【００６４】
また、本実施例１の出力軸センサ１６は、各レンジを検出するための各接点がオーバーラップしないように構成されているが、各接点が部分的にオーバーラップする構成のものを使用しても良い。要は、ディテントバネ２６の弾性力によるトルクの方向がモータ１３の駆動力によるトルクの方向と反対になって回転するときに接点状態の組み合わせが変化するものであれば良い。
【実施例２】
【００６５】
上記実施例１では、出力軸センサ１６（出力軸回転位置検出手段）は、図５に示すように、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｌの各レンジの保証範囲（設計値）に対応する回転角度範囲でオン（ＯＮ）する５個の接点を有するスイッチにより構成され、いずれの接点がオン状態であるかを判別することによって現在のレンジ（出力軸回転位置）を離散的に検出するようにしたが、本発明の実施例２では、図１０に示すように、出力軸センサ（出力軸回転位置検出手段）は、出力軸１５の回転に応じて出力が連続的に変化することで出力軸１５の回転位置を連続的に検出するもの（例えばポテンショメータ）を使用するようにしている。
【００６６】
本実施例２では、あるシフトレンジから切り換えるときに、出力軸センサの出力値が所定値以上変化した位置を、ディテントバネ２６の弾性力によるトルクの方向がモータ１３の駆動力によるトルクの方向と反対になって回転する位置として学習するようにすれば良い。
【００６７】
これを具体的に説明すると、例えば、Ｐレンジの出力軸センサの出力値をＶP とし、Ｐレンジからそれ以外のレンジに切り換えるときに、出力軸センサの出力値が所定値ΔＶ以上変化した位置（例えば前記実施例１のＰエッジに相当する位置）を学習する。
【００６８】
この場合、前記図６のシステム起動ルーチンのステップ１１２とステップ１１９の処理を、「出力軸センサの出力値≧ＶP ＋ΔＶ」であるか否かを判定する処理に変更するだけで良く、それ以外の各ステップの処理は同じで良い。
【００６９】
以上説明した本実施例２においても、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。  尚、本発明に用いるエンコーダ（モータ回転位置検出手段）は、磁気式のエンコーダ３１に限定されず、例えば、光学式のエンコーダやブラシ式のエンコーダを用いても良い。      
【００７０】
また、本発明に用いるモータは、ＳＲモータに限定されず、エンコーダカウント値に基づいてロータの回転位置を検出して通電相を順次切り換えるものであれば、ＳＲモータ以外の同期モータを用いても良い。
【００７１】
その他、本発明は、レンジ切換装置に限定されず、ＳＲモータ等の同期モータを駆動源とする各種の装置に適用して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例１，２で用いるレンジ切換装置の斜視図である。
【図２】レンジ切換装置の制御システム全体の構成を概略的に示す図である。
【図３】ディテントレバーを右回転させたときにディテントバネの弾性力によるトルクの方向がモータの駆動力によるトルクの方向と同一になっている回転状態の一例を説明する図である。
【図４】ディテントレバーを右回転させたときにディテントバネの弾性力によるトルクの方向がモータの駆動力によるトルクの方向と反対になっている回転状態の一例を説明する図である。
【図５】モータ回転可能範囲と出力軸センサの各接点の位置関係、モータ制御目標位置等を説明する図である。
【図６】本発明の実施例１のシステム起動ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】通常制御（１）のモータ制御目標位置テーブルを示す図である。
【図８】通常制御（２）のモータ制御目標位置テーブルを示す図である。
【図９】通常制御（３）のモータ制御目標位置テーブルを示す図である。
【図１０】本発明の実施例２で用いる出力軸センサの出力電圧特性図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１…レンジ切換機構、１２…自動変速機、１３…同期モータ、１４…減速機構、１５…出力軸、１６…出力軸センサ（出力軸回転位置検出手段）、１７…マニュアルバルブ、１８…ディテントレバー、１９…パーキングロッド、２１…ロックレバー、２３…パーキングギヤ、２４…スプール弁、２５…保持凹部、２６…ディテントバネ、２７…係合部、２８…ディテント機構、３１…エンコーダ（モータ回転位置検出手段）、３２…レンジ切換制御装置、３３…ＣＰＵ（制御手段）、３５…バックアップＲＡＭ（バックアップ電源により学習値を記憶保持する揮発性メモリ）
【図１】
2007336663.tif 000003
【図２】
2007336663.tif 000004
【図３】
2007336663.tif 000005
【図４】
2007336663.tif 000006
【図５】
2007336663.tif 000007
【図６】
2007336663.tif 000008
【図７】
2007336663.tif 000009
【図８】
2007336663.tif 000010
【図９】
2007336663.tif 000011
【図１０】
2007336663.tif 000012