JP6863245B2 - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、シフトレンジ制御装置に関する。

従来、運転者からのシフトレンジ切替要求に応じてモータを制御することでシフトレンジを切り替えるシフト装置が知られている。例えば特許文献１では、２つの中間ギアの間に設けた所定量のガタを利用することで谷底の位置を学習している。

特開２０１６−７５３６４号公報

特許文献１では、ディテントスプリングの付勢力は、ローラ部が谷部に落ち込むように働く力である。シフトレンジ切替システムでは、レンジを切り替えるとき、ローラ部が山谷を移動していくのに伴い、スプリング荷重がモータトルクをアシストする方向に働く状態と、モータトルクを妨げる方向に働く状態とが繰り返し発生する。

駆動源として、コギングトルクが発生するモータを用いた場合、スプリング荷重による負荷トルクと、コギングトルクおよびモータフリクション等によるトルクとが釣り合うトルク釣り合い点が生じる。ここで、シフトレンジの切り替え中にモータを駆動できなくなるモータオフ故障が生じた場合、モータオフ故障発生時のモータ位置によっては、トルクが釣り合い、中間レンジにて出力軸が停止してしまうという新たな課題が見いだされた。出力軸が中間レンジにて停止すると、自動変速機にて適切な油圧を発生させることができず、自動変速機の故障につながる虞がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータを駆動できない異常が生じた場合であっても、自動変速機を保護可能であるシフトレンジ制御装置を提供することにある。

本発明のシフトレンジ制御装置は、永久磁石を有し、コギングトルクが周期的に発生するモータ（１０）の駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるものであって、異常監視部（５５）と、トルク抑制指令部（５６）と、を備える。異常監視部は、モータの駆動が伝達される出力軸（１５）が各レンジの機能を保証するレンジ保証領域外である中間レンジ領域にて停止する中間レンジ停止異常の発生を検出する。トルク抑制指令部は、中間レンジ停止異常が発生した場合、自動変速機（５）にかかるトルクの抑制を指令する。モータの回転軸であるモータ軸（１０５）と出力軸との間に設けられる遊びを利用して、付勢部材（２５）の付勢力にて係合部材（２６）を谷部（２２１〜２２４）に落とすことが可能である。中間レンジ停止異常は、係合部材の山上り中のトルク釣り合い点にてモータオフ故障が生じることで発生する。これにより、中間レンジ停止異常の発生に伴う自動変速機の故障を防ぐことができる。

一実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す斜視図である。 一実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す概略構成図である。 一実施形態によるモータおよびモータドライバを示す回路図である。 一実施形態によるディテント機構の挙動を説明する説明図である。 一実施形態によるディテント機構に加わるトルクを説明する説明図である。 一実施形態による通電時間と出力軸停止位置との関係を示す説明図である。 一実施形態において、所定時間通電後に通電をオフにした場合の実験結果を示すタイムチャートである。 一実施形態による中間レンジ停止異常が発生している状態を示す模式図である。 一実施形態による自動変速機保護処理を説明するフローチャートである。

以下、シフトレンジ制御装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
一実施形態によるシフトレンジ制御装置を図１〜図９に示す。図１および図２に示すように、シフトレンジ切替システムとしてのシフトバイワイヤシステム１は、モータ１０、シフトレンジ切替機構２０、パーキングロック機構３０、および、シフトレンジ制御装置４０等を備える。

モータ１０は、図示しない車両に搭載されるバッテリ４５（図３参照。）から電力が供給されることで回転し、シフトレンジ切替機構２０の駆動源として機能する。本実施形態のモータ１０は、永久磁石式のＤＣブラシレスモータであって、コギングトルクが発生する。本明細書では、通電オフ時にも生じるコギングトルクおよびモータフリクション等によるトルクを、適宜「モータコギングトルク」と記載する。

図３に示すように、モータ１０は、２組の巻線組１１、１２を有する。第１巻線組１１は、Ｕ１コイル１１１、Ｖ１コイル１１２、および、Ｗ１コイル１１３を有する。第２巻線組１２は、Ｕ２コイル１２１、Ｖ２コイル１２２、および、Ｗ２コイル１２３を有する。

図２に示すように、エンコーダ１３は、モータ１０の図示しないロータの回転位置であるモータ角度θｍを検出する。エンコーダ１３は、例えば磁気式のロータリーエンコーダであって、ロータと一体に回転する磁石と、磁気検出用のホールＩＣ等により構成される。エンコーダ１３は、ロータの回転に同期して、所定角度ごとにＡ相およびＢ相のパルス信号を出力する。

減速機１４は、モータ１０の回転軸であるモータ軸１０５（図４参照）と出力軸１５との間に設けられ、モータ１０の回転を減速して出力軸１５に出力する。これにより、モータ１０の回転がシフトレンジ切替機構２０に伝達される。出力軸１５には、出力軸１５の角度である出力軸角度θｓを検出する出力軸センサ１６が設けられる。出力軸センサ１６は、例えばポテンショメータである。実施形態では、モータ軸１０５と出力軸１５との間には、ギアバックラッシュ等の遊びが存在している。以下適宜、モータ軸１０５と出力軸１５との間の遊びの合計を、「ガタ」とする。

図１に示すように、シフトレンジ切替機構２０は、ディテントプレート２１、および、ディテントスプリング２５等を有し、減速機１４から出力された回転駆動力を、マニュアルバルブ２８、および、パーキングロック機構３０へ伝達する。

ディテントプレート２１は、出力軸１５に固定され、モータ１０により駆動される。ディテントプレート２１には、出力軸１５と平行に突出するピン２４が設けられる。ピン２４は、マニュアルバルブ２８と接続される。ディテントプレート２１がモータ１０によって駆動されることで、マニュアルバルブ２８は軸方向に往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替機構２０は、モータ１０の回転運動を直線運動に変換してマニュアルバルブ２８に伝達する。マニュアルバルブ２８は、バルブボディ２９に設けられる。マニュアルバルブ２８が軸方向に往復移動することで、図示しない油圧クラッチへの油圧供給路が切り替えられ、油圧クラッチの係合状態が切り替わることでシフトレンジが変更される。

図１および図５に示すように、ディテントプレート２１のディテントスプリング２５側には、マニュアルバルブ２８を各レンジに対応する位置に保持するための４つの谷部２２１〜２２４が設けられる。谷部２２１〜２２４は、ディテントスプリング２５の先端側から、Ｐ（パーキング）レンジに対応するＰ谷部２２１、Ｒ（リバース）レンジに対応するＲ谷部２２２、Ｎ（ニュートラル）レンジに対応するＮ谷部２２３、Ｄ（ドライブ）レンジに対応するＤ谷部２２４の順に配列されている。

付勢部材であるディテントスプリング２５は、弾性変形可能な板状部材であり、先端に係合部材であるディテントローラ２６が設けられる。ディテントスプリング２５は、ディテントローラ２６をディテントプレート２１の回動中心側に付勢する。ディテントプレート２１に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング２５が弾性変形し、ディテントローラ２６が谷部２２１〜２２４を移動する。例えば、ＰレンジからＤレンジに切り替えるとき、ディテントプレート２１が正回転方向に回転することで、ディテントローラ２６は、Ｐ谷部２２１からＤ谷部２２４に移動し、Ｄ谷部２２４に嵌まり合う。ディテントローラ２６が谷部２２１〜２２４のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート２１の揺動が規制され、マニュアルバルブ２８の軸方向位置、および、パーキングロック機構３０の状態が決定され、自動変速機５のシフトレンジが固定される。

図６に示すように、領域Ｒｐは、Ｐ谷部２２１の中心よりＲ谷部２２２側の所定位置よりも反Ｒ谷部２２２側の領域であって、ディテントローラ２６が領域Ｒｐにある出力軸角度のとき、パーキングロック機構３０によるパーキングロックが保証されるＰロック保証範囲である。領域Ｒｒは、Ｒ谷部２２２の中心を含む所定範囲であって、ディテントローラ２６が領域Ｒｒにある出力軸角度のとき、自動変速機５にてＲレンジの油圧が保証されるＲ油圧発生範囲である。領域Ｒｄは、Ｄ谷部２２４の中心を含む所定範囲であって、ディテントローラ２６が領域Ｒｄにある出力軸角度のとき、自動変速機５にてＤレンジの油圧が保証されるＤ油圧発生範囲である。領域Ｒｎは、Ｎ谷部２２３の中心を含む所定範囲であって、ディテントローラ２６が領域Ｒｎにある出力軸角度のとき、自動変速機５の油路において、図示しない摩擦係合要素が係合されておらず、油圧が発生していないことが保証される範囲である。以下適宜、領域Ｒｐ、Ｒｒ、Ｒｎ、Ｒｄをレンジ保証領域とし、レンジ保証領域以外を中間レンジ領域とする。

図１に示すように、パーキングロック機構３０は、パーキングロッド３１、円錐体３２、パーキングロックポール３３、軸部３４、および、パーキングギア３５を有する。パーキングロッド３１は、略Ｌ字形状に形成され、一端３１１側がディテントプレート２１に固定される。パーキングロッド３１の他端３１２側には、円錐体３２が設けられる。円錐体３２は、他端３１２側にいくほど縮径するように形成される。ディテントプレート２１が逆回転方向に揺動すると、円錐体３２が矢印Ｐの方向に移動する。

パーキングロックポール３３は、円錐体３２の円錐面と当接し、軸部３４を中心に揺動可能に設けられる、パーキングロックポール３３のパーキングギア３５側には、パーキングギア３５と噛み合い可能な凸部３３１が設けられる。ディテントプレート２１が逆回転方向に回転し、円錐体３２が矢印Ｐ方向に移動すると、パーキングロックポール３３が押し上げられ、凸部３３１とパーキングギア３５とが噛み合う。一方、ディテントプレート２１が正回転方向に回転し、円錐体３２が矢印ｎｏｔＰ方向に移動すると、凸部３３１とパーキングギア３５との噛み合いが解除される。

パーキングギア３５は、図示しない車軸に設けられ、パーキングロックポール３３の凸部３３１と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア３５と凸部３３１とが噛み合うと、車軸の回転が規制される。シフトレンジがＰ以外のレンジであるｎｏｔＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によりロックされず、車軸の回転は、パーキングロック機構３０により妨げられない。また、シフトレンジがＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によってロックされ、車軸の回転が規制される。

図２および図３に示すように、シフトレンジ制御装置４０は、モータドライバ４１、４２、および、シフトバイワイヤＥＣＵ５０等を有する。以下適宜、シフトバイワイヤＥＣＵを「ＳＢＷ−ＥＣＵ」とする。モータドライバ４１は、第１巻線組１１の通電を切り替える３相インバータであって、スイッチング素子４１１〜４１６がブリッジ接続される。対になるＵ相のスイッチング素子４１１、４１４の接続点には、Ｕ１コイル１１１の一端が接続される。対になるＶ相のスイッチング素子４１２、４１５の接続点には、Ｖ１コイル１１２の一端が接続される。対になるＷ相のスイッチング素子４１３、４１６の接続点には、Ｗ１コイル１１３の一端が接続される。コイル１１１〜１１３の他端は、結線部１１５で結線される。

モータドライバ４２は、第２巻線組１２の通電を切り替える３相インバータであって、スイッチング素子４２１〜４２６がブリッジ接続される。対になるＵ相のスイッチング素子４２１、４２４の接続点には、Ｕ２コイル１２１の一端が接続される。対になるＶ相のスイッチング素子４２２、４２５の接続点には、Ｖ２コイル１２２の一端が接続される。対になるＷ相のスイッチング素子４２３、４２６の接続点には、Ｗ２コイル１２３の一端が接続される。コイル１２１〜１２３の他端は、結線部１２５で結線される。本実施形態のスイッチング素子４１１〜４１６、４２１〜４２６は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等の他の素子を用いてもよい。

モータドライバ４１とバッテリ４５との間には、モータリレー４６が設けられる。モータドライバ４２とバッテリ４５との間には、モータリレー４７が設けられる。モータリレー４６、４７は、イグニッションスイッチ等である始動スイッチがオンされているときにオンされ、モータ１０側へ電力が供給される。また、モータリレー４６、４７は、始動スイッチがオフされているときにオフされ、モータ１０側への電力の供給が遮断される。バッテリ４５の高電位側には、バッテリ電圧Ｖｂを検出する電圧センサ４８が設けられる。

ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、スイッチング素子４１１〜４１６、４２１〜４２６のオンオフ作動を制御し、モータ１０の駆動を制御することで、シフトレンジの切り替えを制御する。自動変速機５を制御するトランスミッション制御部としてのトランスミッションＥＣＵ６０は、アクセル開度、車速、エンジン回転数、および、出力軸角度θｓ等に基づき、変速用油圧制御ソレノイド６の駆動を制御する。変速用油圧制御ソレノイド６を制御することで、変速段が制御される。変速用油圧制御ソレノイド６は、変速段数等に応じた本数が設けられる。トランスミッションＥＣＵを、適宜、「ＴＭ−ＥＣＵ」とする。

エンジン７０を制御するエンジン制御部としてのエンジンＥＣＵ７５は、アクセル開度等に基づき、スロットル装置７１のスロットル開度や図示しない燃料噴射弁の燃料噴射量等を制御する。

ＥＣＵ５０、６０、７５は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ＥＣＵ５０、６０、７５における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。ＥＣＵ５０、６０、７５は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の車両通信網を経由して、相互に情報を送受信可能に構成される。

ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、駆動制御部５１、異常監視部５５、および、トルク抑制指令部５６等を有する。駆動制御部５１は、モータ角度θｍおよび出力軸角度θｓ等に基づき、モータ角度θｍが要求シフトレンジに応じて設定されるモータ角度目標値θｃｍｄにて停止するように、フィードバック制御等により、モータ１０の駆動を制御する。モータ１０の駆動制御の詳細は、どのようであってもよい。

異常監視部５５は、シフトバイワイヤシステム１の異常を監視する。本実施形態では、レンジ切替中にモータ１０が停止するモータオフ故障の発生により、ディテントローラ２６が中間レンジ領域にて停止する中間レンジ停止異常を検出する。トルク抑制指令部５６は、中間レンジ停止異常が生じた場合、自動変速機５にかかるトルクを抑制するように、外部装置であるＴＭ−ＥＣＵ６０およびエンジンＥＣＵ７５に指令する。

ここで、シフトレンジ切替時におけるディテント機構の挙動を図４に基づいて説明する。図４では、「遊び」の概念を模式的に示しており、出力軸１５と減速機１４とが一体となっており、モータ軸１０５が減速機１４の遊びの範囲で移動可能であるものとして記載している。なお、モータ軸１０５と減速機１４とが一体となっており、減速機１４と出力軸１５との間に「遊び」が存在しているように構成しても差し支えない。ここでは、モータ軸１０５と出力軸１５との間の「遊び」は、減速機１４のギアとモータ軸１０５との間に存在するものを中心に説明するが、「遊び」とはモータ軸１０５と出力軸１５との間に存在する遊びやガタ等の合計と捉えることができる。

以下、Ｐレンジ以外のレンジからＰレンジへシフトレンジを切り替える場合の例を中心に説明する。図４では、モータ１０が回転することで、ディテントローラ２６が、Ｒ谷部２２２からＰ谷部２２１へ移動する状態を模式的に示している。図４においては、モータ１０および出力軸１５の回転方向を紙面左右方向として説明し、モータ１０の回転に伴ってディテントローラ２６が移動していく様子を上段から下段に示す。実際には、ディテントプレート２１が出力軸１５と一体に回転することで、ディテントローラ２６が谷部２２１〜２２４間を移動するが、図４では、説明のため、ディテントローラ２６が出力軸１５とともに移動するものとして図示した。

ディテント機構の挙動の説明に先立ち、ディテント機構に加わるトルクについて、図５を用いて説明する。図５の上段に示すように、ディテントプレート２１を回転させるとき、ディテントスプリング２５のスプリング荷重ＳＬにより生じる負荷トルクＴＬがモータ１０の駆動トルクをアシストする正トルクとして働く状態と、モータ１０の駆動トルクを妨げる負トルクとして働く状態と、が繰り返される。シフトレンジをＰレンジ方向に切り替える場合、ディテントローラ２６に対し、Ｐ方向にかかるトルクを正トルク、Ｄ方向にかかるトルクを負トルクと定義する。正トルクは、主に、モータ１０の駆動トルク、および、ディテントローラ２６の山下り中においてスプリング荷重ＳＬにより生じる。負トルクは、主に、ディテントローラ２６の山上り中においてスプリング荷重ＳＬにより生じる。

図４に示すように、シフトバイワイヤシステム１では、シフトレンジ切替機構２０において、ディテントプレート２１の回転により、ディテントローラ２６が谷部２２１〜２２４間を移動することで、シフトレンジが切り替えられる。本実施形態では、モータ軸１０５と出力軸１５との間に設けられるガタを利用して、スプリング荷重ＳＬにて、ディテントローラ２６を要求シフトレンジに応じた谷部２２１〜２２４に落とす。

ディテントローラ２６をＲ谷部２２２からＰ谷部２２１へ移動させるとき、状態ａに示すように、モータ１０がガタ内にて回転することで、モータ軸１０５と減速機１４とが当接し、ガタが詰まる。ガタ詰まり状態となると、モータ軸１０５と出力軸１５とが一体となって回転し、ディテントローラ２６が山上りを開始する。

状態ｂに示すように、ディテントローラ２６がＲ谷部２２２から山部２２６へ移動する山上り状態のとき、モータ１０が出力軸１５を引っ張る。このとき、スプリング荷重ＳＬが負トルクとして働く。

状態ｃに示すように、ディテントローラ２６が山部２２６の頂点からＰ谷部２２１へ移動する山下り状態のとき、スプリング荷重ＳＬが正トルクとして働き、出力軸１５がモータ１０に先行し、ガタ内にてＰ谷部２２１に吸い込まれる。そして状態ｄに示すように、ディテントローラ２６は、Ｐ谷部２２１に落ちる。

本実施形態では、モータ１０に永久磁石を有するＤＣモータを用いており、図５の下段に示すように、モータコギングトルクＴＣ＿Ｍが周期的に発生する。コギングトルクの発生周期は、モータ１０の磁極数等によって異なる。また、モータコギングトルクＴＣ＿Ｍは、減速機１４のギア比に応じて増幅されて出力軸１５に伝達される。以下、減速機１４にて増幅されたコギングトルクを出力軸コギングトルクＴＣ＿Ｓとする。

図５に「×」で示すように、山上り側において、負荷トルクＴＬと、出力軸コギングトルクＴＣ＿Ｓとが釣り合うトルク釣り合い点が生じる。特に、減速機１４のギア比が大きく、出力軸コギングトルクＴＣ＿Ｓの最大値が、ディテントスプリング２５による負トルクの最大値より大きい場合、出力軸コギングトルクＴＣ＿Ｓの最大値が負トルク最大値より小さい場合と比較し、トルク釣り合い点が多くなる。なお、煩雑になることを避けるため、釣り合い点を示す「×」印は、一部について記載している。

ここで、レンジ切替中において、断線等によりモータ１０を駆動できなくなる異常であるモータオフ故障が発生した場合について説明する。ディテントローラ２６の山下り中にモータオフ故障が生じた場合、スプリング荷重ＳＬが正トルクとして働くため、ガタを大きく設けておけば、スプリング荷重ＳＬにより、ディテントローラ２６を谷に落とすことが可能である。

一方、ディテントローラの山上り中にモータオフ故障が生じた場合、スプリング荷重ＳＬが負トルクとして働く。そのため、トルク釣り合い点にてモータオフ故障が生じると、ディテントローラ２６が山上り途中にて停止してしまい、中間レンジ停止異常となる新たな課題が見出された（図８参照）。なお、トルク釣り合い点にてディテントローラ２６が止まってしまう場合、ガタを大きく設けたとしても、中間レンジ停止異常は解消されない。また、例えばスイッチトリラクタンスモータ等のように、永久磁石を用いていないモータの場合、コギングトルクが発生しないため、トルク釣り合い点が生じず、ディテントローラ２６がディテントスプリング２５のスプリング荷重ＳＬにていずれかの谷部２２１〜２２４に落とし込まれるため、中間レンジ停止異常は発生しない。

図６では、ディテントローラ２６がＤ谷部２２４にある状態から通電を開始し、ディテントローラ２６がＰ谷部２２１に到達するまでの、ある時間が経過したところで通電をオフにした場合の出力軸１５の停止位置を示している。レンジ切替中に通電がオフされたとしても、通電オフタイミングによっては、スプリング荷重ＳＬにて、ディテントローラ２６はいずれかの谷部２２１〜２２４に落とし込まれる。しかしながら、二点鎖線にて囲んで示すように、ディテントローラ２６の山上り中に通電がオフされると、中間レンジ領域にて停止してしまう場合がある。

図７および図８は、モータ１０への通電時間をｘａとしたときの実験結果であり、図６中の点Ａに対応している。図７では、共通時間軸を横軸とし、上段から、駆動モードおよび角度を示している。図中のＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄは、ディテントローラ２６が谷部２２１〜２２４の中心にあるときの出力軸角度に対応している。また、モータ角度θｍおよびモータ角度目標値θｃｍｄは、出力軸換算にて記載した。

ディテントローラ２６がＤ谷部２２４にある状態から時間ｘａの間通電した後に通電オフにすると、モータ角度θｍがモータ角度目標値θｃｍｄに到達せず、出力軸角度θｓがＲ谷部２２２とＰ谷部２２１との間の中間レンジ領域にて停止してしまうことがわかる。

中間レンジ領域にて出力軸１５が停止する異常が発生すると、マニュアルバルブ２８が中途半端な位置で停止するため、適切な油圧を発生させることができず、自動変速機５の故障につながる虞がある。また、エンジン７０の出力軸と自動変速機５の入力軸とが連結されているため、中間レンジ停止異常の状態にて、エンジン７０側からトルクがかかると、自動変速機５が破損する虞がある。

そこで本実施形態では、シフトレンジ切替中のモータオフ故障により、中間レンジにて停止してしまった場合、エンジントルクが自動変速機５にかからないようにする自動変速機保護処理を行う。

自動変速機保護処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０にて、所定の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様とする。

Ｓ１０１では、異常監視部５５は、ディテントローラ２６が中間レンジ領域にて停止している時間である中間レンジ停滞時間が停滞判定時間Ｘｔｈ以上か否かを判断する。停滞判定時間Ｘｔｈは、レンジ切り替えに要する時間よりも長い所定時間に設定される。停滞判定は、モータ角度θｍに基づいて判定してもよいし、出力軸角度θｓに基づいて判定してもよい。中間レンジ停滞時間が停滞判定時間Ｘｔｈより短いと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２へ移行し、停滞判定フラグＸ＿ＦＡＩＬをリセットする。中間レンジ停滞時間が停滞判定時間Ｘｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行し、停滞判定フラグＸ＿ＦＡＩＬをセットする。図中、フラグがセットされている状態を１、リセットされている状態を０とする。

Ｓ１０４では、トルク抑制指令部５６は、停滞判定フラグＸ＿ＦＡＩＬがセットされているか否かを判断する。停滞判定フラグＸ＿ＦＡＩＬがセットされていないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。停滞判定フラグＸ＿ＦＡＩＬがセットされていると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。

Ｓ１０５では、トルク抑制指令部５６は、自動変速機５を保護すべく、自動変速機５にエンジントルクがかからないようにするトルク抑制指令を出力する。具体的には、トルク抑制指令部５６は、ＴＭ−ＥＣＵ６０に対し、トルク抑制指令としてニュートラル指示を行う。ＴＭ−ＥＣＵ６０は、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０からのニュートラル指令を取得すると、ソレノイド６を制御し、自動変速機５の油圧をニュートラル状態とする。また、トルク抑制指令部５６は、エンジンＥＣＵ７５に対し、エンジントルク抑制を指示する。エンジンＥＣＵ７５は、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０からのエンジントルク抑制指令を取得すると、アクセルペダル開度によらず、アイドル状態のスロットル開度を維持するように、スロットル装置７１を制御する。トランスミッションＥＣＵ６０へのニュートラル指示またはエンジンＥＣＵ７５へのトルク抑制指示の一方は省略してもよい。

これにより、シフトバイワイヤシステム１の駆動源としてコギングトルクが発生するモータを用いているシステムにおいて、中間レンジ領域にてモータ１０が駆動不能となる異常が生じた場合であっても、自動変速機５の破損を防ぐことができる。また、システム変更等の必要がないので、コストアップすることなく、自動変速機５の破損を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態のシフトレンジ制御装置４０は、モータ１０の駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるものであって、異常監視部５５と、トルク抑制指令部５６と、を備える。異常監視部５５は、モータ１０の駆動が伝達される出力軸１５が、各レンジの機能を保証するレンジ保証領域外である中間レンジ領域にて停止する中間レンジ停止異常の発生を検出する。トルク抑制指令部５６は、中間レンジ停止異常が発生した場合、自動変速機５にかかるトルクの抑制をＴＭ−ＥＣＵ６０およびエンジンＥＣＵ７５に指令する。これにより、システム構成を変更することなく、中間レンジ停止異常の発生に伴う自動変速機５の故障を防ぐことができる。また、大幅なシステム変更を伴わないため、従来と同等の搭載性を維持することができる。

トルク抑制指令部５６は、ＴＭ−ＥＣＵ６０に、ニュートラル指示を行う。また、トルク抑制指令部５６は、エンジンＥＣＵ７５に、エンジントルク抑制指示を行う。これにより、中間レンジ停止異常発生時に、自動変速機５にかかるトルクを適切に抑制することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、モータは、ＤＣブラシレスモータである。他の実施形態では、モータは、どのようなモータであってもよい。上記実施形態では、駆動回路であるモータドライバは、３相インバータである。他の実施形態では、駆動回路を、モータ巻線の通電を切替可能などのような回路構成としてもよい。上記実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵとＴＭ−ＥＣＵとエンジンＥＣＵとが別々に設けられている。他の実施形態では、例えばＳＢＷ−ＥＣＵとＴＭ−ＥＣＵとが１つのＥＣＵで構成されている場合、中間レンジ停止異常時、トルク抑制を内部的に指令するようにしてもよい。エンジンＥＣＵについても同様である。

上記実施形態では、モータ回転角センサは、エンコーダである。他の実施形態では、モータ回転角センサは、エンコーダに限らず、レゾルバ等、どのようなものを用いてもよい。上記実施形態では、出力軸センサとしてポテンショメータを例示した。他の実施形態では、出力軸センサは、どのようなものであってもよく、例えば、各レンジ保証領域にてオンされるスイッチにより構成されてもよいし、非接触の磁気センサを用いてもよい。また、出力軸センサを省略してもよい。

上記実施形態では、ディテントプレートには４つの谷部が設けられる。他の実施形態では、谷部の数は４つに限らず、いくつであってもよい。例えば、Ｐレンジと、Ｐレンジ以外のレンジであるｎｏｔＰレンジに対応する２つの谷部が設けられていてもよい。シフトレンジ切替機構やパーキングロック機構等は、上記実施形態と異なっていてもよい。

上記実施形態では、モータ軸と出力軸との間に減速機が設けられる。減速機の詳細について、上記実施形態では言及していないが、例えば、サイクロイド歯車、遊星歯車、モータ軸と略同軸の減速機構から駆動軸へトルクを伝達する平歯歯車を用いたものや、これらを組み合わせて用いたもの等、どのような構成であってもよい。また、他の実施形態では、モータ軸と出力軸との間の減速機を省略してもよいし、減速機以外の機構を設けてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

５・・・自動変速機
１０・・・モータ
１０５・・・モータ軸
１５・・・出力軸
４０・・・シフトレンジ制御装置
５０・・・ＳＢＷ−ＥＣＵ
５５・・・異常監視部
５６・・・トルク抑制指令部
６０・・・ＴＭ−ＥＣＵ（トランスミッション制御部）
７５・・・エンジンＥＣＵ（エンジン制御部）

Claims (3)

1. 永久磁石を有し、コギングトルクが周期的に発生するモータ（１０）の駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるシフトレンジ制御装置であって、
   前記モータの駆動が伝達される出力軸（１５）が各レンジの機能を保証するレンジ保証領域外である中間レンジ領域にて停止する中間レンジ停止異常の発生を検出する異常監視部（５５）と、
   前記中間レンジ停止異常が発生した場合、自動変速機（５）にかかるトルクの抑制を指令するトルク抑制指令部（５６）と、
   を備え、
   前記モータの回転軸であるモータ軸（１０５）と前記出力軸との間に設けられる遊びを利用して、付勢部材（２５）の付勢力にて係合部材（２６）を谷部（２２１〜２２４）に落とすことが可能であって、
   前記中間レンジ停止異常は、前記係合部材の山上り中のトルク釣り合い点にてモータオフ故障が生じることで発生するシフトレンジ制御装置。
2. 前記トルク抑制指令部は、トランスミッション制御部（６０）に、ニュートラル指示を行う請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
3. 前記トルク抑制指令部は、エンジン制御部（７５）に、エンジントルク抑制指示を行う請求項１または２に記載のシフトレンジ制御装置。

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