JP2009008153A - シフトレンジ切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動モータにおける無駄な出力を抑え、機械的なダメージの発生、電力消費およびコイルの発熱を抑えたシフトレンジ切替装置を提供する。
【解決手段】 電動モータは、２系統の励磁コイルを備える。ＳＢＷ・ＥＣＵ７は、車両傾斜センサ８１から車両の傾斜信号を受け、パーキング解除時で、さらに車両の傾斜角度が所定角度以上の時のみ、第１系統と第２系統の両方に給電を行って電動モータの出力トルクを増加させる。そして、パーキング解除時とは異なる他の運転時（突き当て制御を含む）は、第１系統のみを給電して電動モータの出力トルクを抑える。これにより、傾斜地におけるパーキング解除時とは異なる他の運転時は、電動モータが大きな出力トルクを発生しないため、機械的なダメージの発生を抑えることができるとともに、電動モータの消費電力および発熱を抑えることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シフトレンジ切替機構およびパーキング切替機構の切替駆動を行う回転式アクチュエータの制御技術に関する。

車両用の自動変速機は、シフトレンジ切替機構およびパーキング切替機構を搭載しており、従来では運転者が手動にて切り替えを実施していたが、近年、シフトレンジ切替機構およびパーキング切替機構を、電動モータを搭載した回転式アクチュエータによって切り替えるシフトレンジ切替装置（シフト・バイ・ワイヤ：ＳＢＷ）が市場に広がりつつある。

車両は広い使用範囲を前提として開発されており、傾斜地（坂路）での駐車を考慮して設計されている。
傾斜地での駐車時では、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切替機構の噛合部（パーキングギヤとパークポールの噛合部）、さらにパークポールとパークロッドの間に加わり、この力は傾斜角度に比例して大きくなる。このため、パーキング切替機構の噛合を解除するパーキング解除時（Ｐ→ｎｏｔＰ）には、傾斜地においての駐車状態であってもパーキング切替機構の噛合を円滑に解除できるよう回転式アクチュエータ（ＳＢＷアクチュエータ）が大きな出力トルクを発生するように設けられている。
このように、回転式アクチュエータは、傾斜地のパーキング解除時に要求される大きなトルクを発生するように設けられている。

しかるに、回転式アクチュエータが常に最大トルクで作動すると、下記に示す種々の不具合が発生する。
（１）運転開始時などに、回転式アクチュエータに搭載される電動モータの基準位置が不明な場合や、シフトの設定位置が不明な場合に、電動モータを通電して、ロータをシフトレンジ切替機構の可動範囲の一方の限界位置（例えば、パーキング側の移動限界位置）に突き当たるまで回転させる「突き当て制御」を実施し、ロータの回転が停止した位置を、ロータの回転制御の基準位置（あるいはシフト切替制御の基準位置）とする技術が知られている。
電動モータが大きな出力トルクを発生した状態で突き当て制御を実施すると、可動部材が固定部材に突き当たった時に機械的な衝突負荷が発生し、突き当て制御の実施回数が増えるに従って機械的なダメージが与えられる可能性がある。

（２）電動モータが通電された状態で回転が停止している時は、電動モータの発生する大きな出力トルクによって、回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等に大きな機械的な負荷トルクが加わり、長期に亘って使用されると機械的なダメージが与えられる可能性がある。

（３）電動モータに大きな出力トルクを発生させるために、電動モータの消費電力が大きくなる。即ち、大きな出力トルクを要求されていない時でも大きな出力トルクを発生させるように無駄な電力消費を行う不具合があった。また、常に大きな出力トルクを発生させるために電動モータへ大きな電流を供給することで、電動モータにおけるコイルの発熱量が大きくなる不具合があった。

一方、上述した「突き当て制御」を実行する際は、電流制限回路、励磁部の制限回路、デューティ比制御などによって電動モータの出力トルクを小さくする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、特許文献１の技術を採用しても、大きなトルクを必要としないパーキング解除時とは異なる他の運転時（突き当て制御を除く）において、電動モータが大きな出力トルクを発生するため、上記（２）、（３）の問題点を解決することができない。
特開２００６−１９１７０９号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動モータにおける無駄な出力を抑え、機械的なダメージの発生、電力消費およびコイルの発熱を抑えることのできるシフトレンジ切替装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用するシフトレンジ切替装置のモータ制御手段は、パーキングギヤとパークポールの噛合を解除するパーキング解除時のみ、トルク増強手段によって電動モータの出力トルクを大きくする。
これにより、大きなトルクを必要としないパーキング解除時とは異なる他の運転時（突き当て制御を含む）には、電動モータが大きな出力トルクを発生しない。このため、電動モータの出力トルクが加わる回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等の機械的な負荷トルクが減り、長期に亘って機械的なダメージの発生を抑えることができる。
また、パーキング解除時とは異なる他の運転時における電動モータの消費電力を抑えることができるため、シフトレンジ切替装置を省電力化することができるとともに、電動モータにおけるコイルの発熱量を減らすことができ、コイルの発熱による不具合を回避することができる。
即ち、請求項１の手段を採用することで、上記（１）〜（３）の問題点を解決することができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用するシフトレンジ切替装置のトルク増強手段は、車両の傾斜を検出する車両傾斜センサから車両の傾斜信号を受けるように設けられ、パーキング解除時で、さらに車両の傾斜角度が所定角度以上の時のみ、電動モータの出力トルクを大きくする。
これにより、パーキング解除時において特に大きな駆動トルクが必要となる傾斜地でのパーキング解除時のみ、電動モータが大きな出力トルクを発生することになり、大きなトルクを必要としないパーキング解除時（傾斜地でない駐車状態におけるパーキング解除時）およびパーキング解除時とは異なる他の運転時（突き当て制御を含む）には、電動モータが大きな出力トルクを発生しない。このため、上記「請求項１の手段の効果」よりさらに回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等の機械的な負荷トルクが減るとともに、シフトレンジ切替装置の省電力化および電動モータにおけるコイルの発熱量を減らすことができる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用するシフトレンジ切替装置のトルク増強手段は、車両に搭載されるバッテリのバッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路から昇圧電圧を受けるように設けられ、パーキング解除時のみ、昇圧回路から供給される昇圧電圧を電動モータに与えて出力トルクを大きくする。
これにより、上記「請求項１の手段の効果」に加え、電動モータを小型軽量化できるとともに、回転式アクチュエータの製造コストを抑えることができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用するシフトレンジ切替装置は、上記請求項２の手段と、上記請求項３の手段とを組み合わせたものである。即ち、トルク増強手段は、車両の傾斜を検出する車両傾斜センサから車両の傾斜信号を受けるように設けられるとともに、車両に搭載されるバッテリのバッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路から昇圧電圧を受けるように設けられ、パーキング解除時で、さらに車両の傾斜角度が所定角度以上の時のみ、昇圧回路から供給される昇圧電圧を電動モータに与えて出力トルクを大きくする。
これにより、上記「請求項２の手段の効果」と上記「請求項３の手段の効果」を得ることができる。即ち、パーキング解除時において特に大きな駆動トルクが必要となる傾斜地でのパーキング解除時のみ、電動モータに昇圧された電圧が与えられて大きな出力トルクを発生することになり、大きなトルクを必要としないパーキング解除時（傾斜地でない駐車状態におけるパーキング解除時）およびパーキング解除時とは異なる他の運転時（突き当て制御を含む）には、電動モータが大きな出力トルクを発生しない。このため、（ｉ）上記「請求項１の手段の効果」よりさらに回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等の機械的な負荷トルクが減り、シフトレンジ切替装置の省電力化が図られるとともに、電動モータにおけるコイルの発熱量を減らすことができる効果と、（ｉｉ）電動モータを小型軽量化でき、回転式アクチュエータの製造コストを抑える効果とを得ることができる。

最良の形態のシフトレンジ切替装置は、自動変速機におけるシフトレンジの切り替えを行うシフトレンジ切替機構と、シフトレンジのパーキング設定時には車両の駆動軸と連動して回転するパーキングギヤに、固定部材に支持されるパークポールを噛合させて駆動軸の回転を規制し、シフトレンジのパーキング解除時にはパーキングギヤからパークポールの噛合を解除して駆動軸の回転規制を解除するパーキング切替機構と、シフトレンジ切替機構およびパーキング切替機構の駆動を行う電動の回転式アクチュエータと、この回転式アクチュエータに搭載された電動モータの通電制御を行うモータ制御手段とを備える。
モータ制御手段は、パーキングギヤとパークポールの噛合を解除するパーキング解除時のみ、電動モータの出力トルクを大きくするトルク増強手段を備える。

具体的に、最良の形態１のシフトレンジ切替装置におけるトルク増強手段は、車両の傾斜を検出する車両傾斜センサから車両の傾斜信号を受けるように設けられ、パーキング解除時で、さらに車両の傾斜角度が所定角度以上の時のみ、電動モータの出力トルクを大きくするか、もしくは傾斜角度に比例して出力トルクを大きくする。
最良の形態２のシフトレンジ切替装置におけるトルク増強手段は、車両に搭載されるバッテリのバッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路から昇圧電圧を受けるように設けられ、パーキング解除時のみ、昇圧回路から供給される昇圧電圧を電動モータに与えて出力トルクを大きくする。
最良の形態３のシフトレンジ切替装置におけるトルク増強手段は、車両の傾斜を検出する車両傾斜センサから車両の傾斜信号を受けるように設けられるとともに、車両に搭載されるバッテリのバッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路から昇圧電圧を受けるように設けられ、パーキング解除時で、さらに車両の傾斜角度が所定角度以上の時のみ、昇圧回路から供給される昇圧電圧を電動モータに与えて出力トルクを大きくするか、もしくは傾斜角度に比例して昇圧電圧を大きくし出力トルクを大きくする。

実施例１のシフトレンジ切替装置を、図１〜図８を参照して説明する。
（シフトレンジ切替装置の説明）
シフトレンジ切替装置は、図１に示すように、車両用自動変速機２に搭載されたシフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４を、回転式アクチュエータ１によって切り替えるものである。

回転式アクチュエータ１は、シフトレンジ切替機構３を駆動するサーボ機構であり、図２に示すように、同期型の電動モータ５と、この電動モータ５の回転出力を減速して出力する減速機６とを備える。電動モータ５は、図３に示すように、ＳＢＷ・ＥＣＵ（モータ制御手段）７によって回転が制御される。
即ち、シフトレンジ切替装置は、ＳＢＷ・ＥＣＵ７によって電動モータ５の回転方向、回転数（回転する数）および回転角を制御することで、減速機６を介して駆動されるシフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４を切替制御するものである。

次に、シフトレンジ切替装置の具体的な構成例を説明する。なお、以下では、図２の右側をフロント（あるいは前）、左側をリヤ（あるいは後）として回転式アクチュエータ１を説明するが、実際の搭載方向に関わるものではない。
（電動モータ５の説明）
電動モータ５を図２、図４を参照して説明する。
この実施例１の電動モータ５は、永久磁石を用いないブラシレスのＳＲモータ（スイッチド・リラクタンス・モータ）であり、回転自在に支持されるロータ１１と、このロータ１１の回転中心と同軸上に配置されたステータ１２とで構成される。

ロータ１１は、ロータ軸１３とロータコア１４で構成されるものであり、ロータ軸１３は前端と後端に配置された転がり軸受（フロント転がり軸受１５、リヤ転がり軸受１６）によって回転自在に支持される。
なお、フロント転がり軸受１５は、減速機６の出力軸１７の内周に嵌合固定されたものであり、減速機６の出力軸１７はフロントハウジング１８の内周に配置されたメタルベアリング１９によって回転自在に支持されている。つまり、ロータ軸１３の前端は、フロントハウジング１８に設けられたメタルベアリング１９→出力軸１７→フロント転がり軸受１５を介して回転自在に支持される。

メタルベアリング１９の軸方向の支持区間は、フロント転がり軸受１５の軸方向の支持区間にオーバーラップするように設けられている。このように設けることによって、減速機６の反力（具体的には、後述するサンギヤ２６とリングギヤ２７の噛合にかかる負荷の反力）に起因するロータ軸１３の傾斜を回避することができる。
リヤ転がり軸受１６は、ロータ軸１３の後端外周に圧入固定され、リヤハウジング２０（ステータハウジング）によって支持される。

ステータ１２は、固定されたステータコア２１および通電により磁力を発生する複数相の励磁コイル２２（具体的には、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１と、第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２：図４、図５参照）から構成される。
ステータコア２１は、薄板を多数積層して形成されたものであり、リヤハウジング２０に固定されている。このステータコア２１には、内側のロータコア１４に向けて３０度毎に突設されたステータティース２３（内向突極）が設けられており、各ステータティース２３のそれぞれには各ステータティース２３毎に磁力を発生させる第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１と、第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２とが巻回されている。なお、コイルＵ１、Ｕ２がＵ相であり、コイルＶ１、Ｖ２がＶ相であり、コイルＷ１、Ｗ２がＷ相である。

ここで、励磁コイル２２を図４、図５を参照して説明する。
励磁コイル２２は、図５に示されるように、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１と、第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２とが、電気的に独立して巻回されて、それぞれがスター結線されたものであり、以下の構成によって、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１の通電制御のみ、あるいは第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２の通電制御のみで、ロータ１１を回転駆動できるように設けられている。

第１系統２２Ａの各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１および第２系統２２Ｂの各コイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２は、それぞれ複数（この実施例では２つ）に分割して巻かれたものである。
具体的に、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１は、回転方向に順次連続するステータティース２３にそれぞれ装着される「第１組のコイルＵ１−１、Ｖ１−１、Ｗ１−１」と、この第１組に回転方向に順次連続するステータティース２３にそれぞれ装着される「第２組のコイルＵ１−２、Ｖ１−２、Ｗ１−２」とからなる。
また、第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２は、回転方向に順次連続するステータティース２３にそれぞれ装着される「第１組のコイルＵ２−１、Ｖ２−１、Ｗ２−１」と、この第１組に回転方向に順次連続するステータティース２３にそれぞれ装着される「第２組のコイルＵ２−２、Ｖ２−２、Ｗ２−２」とからなる。

そして、各励磁コイル２２は通電されると、回転方向に各組毎に逆磁極を生じる。即ち、通電されると、例えば、「第１組のコイルＵ１−１、Ｖ１−１、Ｗ１−１」の内端がＮ極を生じる場合は、それに隣接する「第２組のコイルＵ１−２、Ｖ１−２、Ｗ１−２」の内端がＳ極、それに隣接する「第１組のコイルＵ２−１、Ｖ２−１、Ｗ２−１」の内端がＮ極、それに隣接する「第２組のコイルＵ２−２、Ｖ２−２、Ｗ２−２」の内端がＳ極を生じるものである。
これによって、例えば、２つのコイルＵ１−１、Ｕ１−２が通電されると、コイルＵ１−１が装着された一方のステータティース２３（回転方向に９０°ずれた位置にある２つのステータティース２３の一方）の内径部がＮ極となり、コイルＵ１−２が装着された他方のステータティース２３の内径部がＳ極となるものである。なお、他の各相のコイルＶ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２も同様に、回転方向に９０°ずれた位置にある２つのステータティース２３に逆磁極を生じさせるものであり、説明は省略する。

ロータコア１４は、薄板を多数積層して形成されたものであり、ロータ軸１３に圧入固定されている。このロータコア１４には、外周のステータコア２１に向けて４５度毎に突設されたロータティース２４（外向突極）が設けられている。
そして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各励磁コイル２２の通電位置および通電方向を順次切り替えることで、ロータティース２４を磁気吸引するステータティース２３を順次切り替えて、ロータ１１を一方または他方へ回転する構成になっている。

（減速機６の説明）
減速機６を図２、図６を参照して説明する。
この実施例１に示す減速機６は、遊星歯車減速機の１種である内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）であり、ロータ軸１３に設けられた偏心部２５を介してロータ軸１３に対して偏心回転可能な状態で取り付けられたサンギヤ２６（インナーギヤ：外歯歯車）と、このサンギヤ２６が内接噛合するリングギヤ２７（アウターギヤ：内歯歯車）と、サンギヤ２６の自転成分のみを出力軸１７に伝達する伝達手段２８とを備える。

偏心部２５は、ロータ軸１３の回転中心に対して偏心回転してサンギヤ２６を揺動回転させる軸であり、偏心部２５の外周に配置されたサンギヤ軸受３１を介してサンギヤ２６を回転自在に支持するものである。
サンギヤ２６は、上述したように、サンギヤ軸受３１を介してロータ軸１３の偏心部２５に対して回転自在に支持されるものであり、偏心部２５の回転によってリングギヤ２７に押しつけられた状態で回転するように構成されている。
リングギヤ２７は、フロントハウジング１８に固定されるものである。

伝達手段２８は、出力軸１７と一体に回転するフランジ３３の同一円周上に形成された複数の内ピン穴３４と、サンギヤ２６に形成され、内ピン穴３４にそれぞれ遊嵌する複数の内ピン３５とによって構成される。
複数の内ピン３５は、サンギヤ２６のフロント面に突出する形で設けられている。
複数の内ピン穴３４は、出力軸１７の後端に設けられたフランジ３３に設けられており、内ピン３５と内ピン穴３４の嵌まり合いによって、サンギヤ２６の自転運動が出力軸１７に伝えられるように構成されている。
このように設けられることにより、ロータ軸１３が回転してサンギヤ２６が偏心回転することによって、サンギヤ２６がロータ軸１３に対して減速回転し、その減速回転が出力軸１７に伝えられる。なお、出力軸１７は、シフトレンジ切替機構３のコントロールロッド４５（後述する）に連結される。
なお、この実施例１とは異なり、複数の内ピン穴３４をサンギヤ２６に形成し、複数の内ピン３５をフランジ３３に設けて構成しても良い。

（シフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４の説明）
シフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４は、回転式アクチュエータ１の出力軸（具体的には、上述した減速機６の出力軸１７）によって切り替え駆動されるものである。
シフトレンジ切替機構３は、油圧バルブボディ４１に設けられたマニュアルスプール弁４２をシフトレンジに応じた適切な位置にスライド変位させ、自動変速機２の図示しない油圧クラッチへの油圧供給路を切り替えて、油圧クラッチの係合状態をコントロールするものである。

パーキング切替機構４は、車両の駆動軸（ドライブシャフト等）と連動して回転するパーキングギヤ４３に、図示しない固定部材（自動変速機２のハウジング等）に回動可能に支持されるパークポール４４の噛合および噛合解除を実行させて、パークギヤ４３のロック（パーキング状態）とアンロック（パーキング解除状態）の切り替えを実行するものである。具体的に、パークギヤ４３の凹部４３ａとパークポール４４の凸部４４ａの係脱によってパーキング切替機構４のロックとアンロックの切り替えが行われるものであり、パークギヤ４３の回転を規制することで、ドライブシャフトやディファレンシャルギヤ等を介して車両の駆動輪がロックされて、車両のパーキング状態が達成される。

減速機６によって駆動されるコントロールロッド４５には、略扇形状を呈したディテントプレート４６が図示しないスプリングピン等を打ち込むことで取り付けられている。
ディテントプレート４６は、半径方向の先端（略扇形状の円弧部）に複数の凹部４６ａが設けられており、油圧バルブボディ４１に固定されたディテントスプリング４７の先端の係合部４７ａが凹部４６ａに嵌まり合うことで、切り替えられたシフトレンジが保持されるようになっている。なお、ディテントスプリング４７の一例として板バネを用いる例を示すが、コイルスプリング等を用いて係合部４７ａを凹部４６ａの谷底方向に向けて付勢するなど、他のディテント機構を用いるものであっても良い。

ディテントプレート４６には、マニュアルスプール弁４２を駆動するためのピン４８が取り付けられている。
ピン４８は、マニュアルスプール弁４２の端部に設けられた溝４９に噛合しており、ディテントプレート４６がコントロールロッド４５によって回動操作されると、ピン４８が円弧駆動されて、ピン４８に噛合するマニュアルスプール弁４２が油圧バルブボディ４１の内部で直線運動を行う。

コントロールロッド４５を図１中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート４６を介してピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧バルブボディ４１の内部に押し込み、油圧バルブボディ４１内の油路がＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のシフトレンジがＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。 逆方向にコントロールロッド４５を回転させると、ピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧バルブボディ４１から引き出し、油圧バルブボディ４１内の油路がＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のシフトレンジがＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。

ディテントプレート４６には、パークポール４４を駆動するためのパークロッド５１が取り付けられている。このパークロッド５１の先端には円錐部５２が設けられている。
この円錐部５２は、自動変速機２のハウジングの突出部５３とパークポール４４の間に介在されるものであり、コントロールロッド４５を図１中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると（具体的には、Ｒ→Ｐレンジ）、ディテントプレート４６を介してパークロッド５１が図１中矢印Ｂ方向へ変位して円錐部５２がパークポール４４を押し上げる。すると、パークポール４４が軸４４ｂを中心に図１中矢印Ｃ方向に回転し、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａに噛合し、パーキング切替機構４によるロック状態（パーキング状態）が達成される。

逆方向へコントロールロッド４５を回転させると（具体的には、Ｐ→Ｒレンジ）、パークロッド５１が図１中矢印Ｂ方向とは反対方向に引き戻され、パークポール４４を押し上げる力が無くなる。パークポール４４は、図示しないねじりコイルバネにより、図１中矢印Ｃ方向とは反対方向に常に付勢されているため、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａから外れ、パークギヤ４３がフリーになり、パーキング切替機構４のアンロック状態（パーキング解除状態）が達成される。

（エンコーダ６０の説明）
上述した回転式アクチュエータ１には、図２に示すように、ハウジング（フロントハウジング１８＋リヤハウジング２０）の内部に、ロータ１１の回転角度を検出するエンコーダ６０が搭載されている。このエンコーダ６０によってロータ１１の回転角度を検出することにより、電動モータ５を脱調させることなく高速運転することができる。
エンコーダ６０は、インクリメンタル型であり、ロータ１１と一体に回転する磁石６１と、リヤハウジング２０内において磁石６１と対向配置されて磁石６１における磁束発生部の通過を検出する磁気検出用のホールＩＣ６２（例えば、磁石６１の多極着磁の磁束を検出する回転角度検出用ホールＩＣ、およびＵ、Ｖ、Ｗ相の励磁コイル２２の通電が一巡する毎に発生する磁束を検出するインデックス信号用ホールＩＣ等）とで構成され、ホールＩＣ６２はリヤハウジング２０内に固定される基板６３によって支持される。

（ＳＢＷ・ＥＣＵ７の説明）
ＳＢＷ・ＥＣＵ７を図３を参照して説明する。
電動モータ５の通電制御を行うＳＢＷ・ＥＣＵ７は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＳＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路等で構成された周知構造のマイクロコンピュータを搭載するものであり、ＳＢＷ・ＥＣＵ７を内蔵するケース内に電動モータ５のコイル駆動回路７１が搭載されたものである。なお、図５に示すように、ＳＢＷ・ＥＣＵ７のケースの外部にコイル駆動回路７１を搭載するものであっても良い。
ここで、図３中における符号７２は起動スイッチ（イグニッションスイッチ、アクセサリースイッチ等）、符号７３は車載バッテリ、符号７４はシフトレンジ切替装置の状態（シフトレンジの切替状態）などを乗員に表示する表示装置類、符号７５は車速センサ、符号７６は乗員が設定したシフトレンジ位置の検出センサ、ブレーキスイッチなど、車両状態を検出する他のセンサ類（後述する車両傾斜センサ８１も含まれる）を示す。

ＳＢＷ・ＥＣＵ７には、エンコーダ６０の出力からロータ１１の回転速度、回転数、回転角度を把握するロータ読取手段、乗員によって操作されるシフトレンジ操作手段（図示しない）とＳＢＷ・ＥＣＵ７が認識するシフトレンジ位置とが一致するように電動モータ５を制御する通常制御手段、突当制御手段など、種々の制御プログラムが搭載されている。

通常制御手段は、乗員によって操作されるシフトレンジ操作手段に基づいて、電動モータ５の回転方向、回転数（回転する数）および回転角の決定を行い、その決定に基づいて複数相よりなる各励磁コイル２２を通電制御して、電動モータ５の回転方向、回転数および回転角の制御を行う「通常制御」の制御プログラムである。具体的にＳＢＷ・ＥＣＵ７は、電動モータ５を回転させる際、エンコーダ６０によって検出されるロータ１１の回転角度等に基づいて複数相の励磁コイル２２の通電状態を切り替える同期運転を実施して、電動モータ５の回転方向、回転数および回転角の制御を行い、減速機６を介してシフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４の切替制御を実施する。

突当制御手段は、運転開始毎（起動スイッチ７２のＯＮ毎）、あるいは運転開始回数が所定回数に達した毎、あるいは運転開始時のシフトの設定位置が不明な場合、あるいは所定の学習条件が成立した場合などに、「突き当て制御」を実施させる制御プログラムであり、突き当て制御を所定時間実施したら、あるいはエンコーダ６０から読み込まれるロータ１１の回転角度の変化が所定時間停止したら、あるいは基準位置認識手段が「基準位置」を認識したら、突き当て制御を終了するように設けられている。
なお、突き当て制御は、電動モータ５を通電して、シフトレンジ切替機構３の可動部材を可動範囲の一方の限界位置（例えば、パーキング側の移動限界位置）に突き当てさせる制御プログラムである。

（実施例１の背景技術）
車両は広い使用範囲を前提として開発されており、傾斜地（坂路）での駐車を考慮して設計されている。
傾斜地での駐車時では、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切替機構４におけるパーキングギヤ４３とパークポール４４の噛合部、さらにパークポール４４とパークロッド５１の間に加わるため、パーキング解除時（Ｐ→ｎｏｔＰ）には、傾斜地においての駐車状態であってもパークロッド５１を引き抜き、パーキングギヤ４３とパークポール４４の噛合を円滑に解除できる力を回転式アクチュエータ１が発生するように、電動モータ５が設けられている。

具体的に、電動モータ５は、上述したように、電気的に独立した第１系統２２Ａ（コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１）と第２系統２２Ｂ（コイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２）からなり、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１と、第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２は、それぞれがスター結線されたものである。
コイル駆動回路７１は、図５に示すように、第１系統２２Ａの各相毎（コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１毎）に給電を行う第１スイッチング素子７９ａと、第２系統２２Ｂの各相毎（コイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２毎）に給電を行う第２スイッチング素子７９ｂとで構成され、ＳＢＷ・ＥＣＵ７が第１、第２スイッチング素子７９ａ、７９ｂをＯＮ−ＯＦＦ切替することで、各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の通電状態が切り替えられる。
そして、ＳＢＷ・ＥＣＵ７がコイル駆動回路７１を制御して、第１系統２２Ａの各相毎（コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１毎）と、第２系統２２Ｂの各相毎（コイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２毎）とを、同時に給電制御することで、電動モータ５が大きな出力トルクを発生し、傾斜地であっても、パーキングギヤ４３とパークポール４４の噛合を円滑に解除できる力を回転式アクチュエータ１に発生させる。

しかし、回転式アクチュエータ１が常に最大トルクで作動すると、下記に示す種々の不具合が発生する。
（１）上述した突き当て制御を実施すると、ロータ１１を一方の限界位置に突き当たるまで回転させるため、ディテントスプリング４７の係合部４７ａと、ディテントプレート４６の規制壁（物理的に剛体の壁が存在するわけではなく、ディテントプレート４６の凹部４６ａにディテントスプリング４７の係合部４７ａが嵌まり、それ以上回転しないことから仮想の規制壁があると捉えて規制壁と称する）が突き当たった時に、機械的な衝突負荷が発生する。また、電動モータ５の出力トルクによって、ディテントスプリング４７の係合部４７ａと、ディテントプレート４６の両端の規制壁とが突き当てられた状態になるため、電動モータ５の出力トルクによって、ディテントスプリング４７の係合部４７ａなど、回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等に機械的な負荷トルクが加えられる。
このため、電動モータ５が大きな出力トルクを発生した状態で突き当て制御を実施すると、可動部材が固定部材に突き当たった時に機械的な衝突負荷が発生し、突き当て制御の実施回数が増えるに従って機械的なダメージが与えられる。

（２）電動モータ５が大きな出力トルクを発生することで、電動モータ５が通電された状態で回転が停止している時に、回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等に大きな機械的な負荷トルクが加わる状態となり、長期に亘って使用されると機械的なダメージが与えられる可能性がある。

（３）電動モータ５が大きな出力トルクを発生することで、電動モータ５の消費電力が大きくなる。即ち、大きなトルクを要求されていない時でも大きな出力トルクを発生することで、無駄な電力が消費される。また、大きな出力トルクを発生させるために電動モータ５に大きな電流が供給されることで、励磁コイル２２の発熱量が大きくなり、発熱対策が要求される。

（実施例１の特徴１）
上記（１）〜（３）の不具合を解決するために、この実施例１のシフトレンジ切替装置は、次の手段を採用している。
ＳＢＷ・ＥＣＵ７は、パーキングギヤ４３とパークポール４４の噛合を解除するパーキング解除時（Ｐ→ｎｏｔＰ時）のみ、電動モータ５の出力トルクを大きくする「トルク増強手段」を備える。

具体的に、この実施例１の「トルク増強手段」は、次の手段を採用する。
・電動モータ５は、上述したように、第１系統２２Ａと第２系統２２Ｂの２系統の励磁コイル２２を備える。
・ＳＢＷ・ＥＣＵ７は、パーキング解除時のみ、図７（ａ）に示すように、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１と、第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２との両方に給電を行って電動モータ５の出力トルクを増加させ、パーキング解除時とは異なる他の運転時（突き当て制御を含む）に、図７（ｂ）に示すように、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１のみを給電して（第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２の給電は停止して）、電動モータ５の出力トルクを低下させる制御プログラムを備える。

なお、パーキング解除時とは異なる他の運転時は、図８に示すように、第１系統２２ＡのコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１のみをデューティ比制御で給電して（第２系統２２ＢのコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２の給電は停止して）、電動モータ５の出力トルクをさらに低下させる制御プログラムとしても良い。
また、この実施例１では「２つの系統の励磁コイル２２」のうち「一方の系統の励磁コイル２２」の通電を停止する技術を示すが、通常の電動モータ５のように一系統の励磁コイルしか持たないもの（傾斜地での駐車時でもパーキング解除が円滑に実施できる電動モータ５）であっても、パーキング解除時とは異なる他の運転時にはデューティ比制御によりコイル供給電流を抑えて電動モータ５の出力トルクを低下させ、パーキング解除時のみデューティ比制御を止めるなどしてコイル供給電流を増加させて電動モータ５の出力トルクを増加させても良い。

この「実施例１の特徴１」を採用することにより、大きなトルクを必要としないパーキング解除時とは異なる他の運転時には、電動モータ５が大きな出力トルクを発生しない。このため、電動モータ５の出力トルクが加わる回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等の機械的な負荷トルクが減り、長期に亘って機械的なダメージの発生を抑えることができる。
また、パーキング解除時とは異なる他の運転時における電動モータ５の消費電力を抑えることができるため、シフトレンジ切替装置を省電力化することができるとともに、電動モータ５におけるコイルの発熱量を減らすことができ、励磁コイル２２の発熱による不具合を回避することができる。具体的には励磁コイル２２の発熱対策を簡便化でき、コストを抑えることができる。
即ち、「実施例１の特徴１」を採用することにより、「実施例１の背景技術」で示した上記（１）〜（３）の不具合を抑えることができる。

（実施例１の特徴２）
具体的に、この実施例１の「トルク増強手段」は、上述した「実施例１の特徴１の効果」をさらに高めるために、次の手段を採用している。
・ＳＢＷ・ＥＣＵ７は、車両の傾斜を検出する車両傾斜センサ８１から車両の傾斜信号を受けるように設けられている。この車両傾斜センサ８１は、少なくても車両の前後の傾斜角度を検出可能なものであり、車両の傾斜角度を連続的に検出するものであっても良いし、車両の傾斜角度が所定角度以上（例えば、５度以上）となった場合に信号を発生するものであっても良い。また、車両傾斜センサ８１は、シフトレンジ切替装置に設けたものであっても良いし、車両に既存する他の装置に搭載された車両傾斜センサ８１（例えば、ＡＢＳシステムに使用されるＧセンサ）を利用するものであっても良い。
・ＳＢＷ・ＥＣＵ７の制御プログラムは、パーキングギヤ４３とパークポール４４の噛合を解除するパーキング解除時で（これは、上述した「実施例１の特徴１」の基本構成である）、さらに車両傾斜センサ８１で検出される車両の傾斜角度（具体的には、少なくても車両の前後方向の傾斜角度）が所定角度以上（例えば、傾斜角５度以上など）の時のみ、電動モータ５の出力トルクを大きくするか、もしくは傾斜角度に比例して出力トルクを大きくする。

この「実施例１の特徴２」を採用することにより、パーキング解除時において特に大きな駆動トルクが必要となる傾斜地でのパーキング解除時のみ、電動モータ５が大きな出力トルクを発生することになり、大きなトルクを必要としないパーキング解除時、およびパーキング解除時とは異なる他の運転時には、電動モータ５が大きな出力トルクを発生しない。このため、上記「実施例１の特徴１の効果」より、さらに回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等の機械的な負荷トルクが減るとともに、シフトレンジ切替装置の省電力化および電動モータ５におけるコイルの発熱量を減らすことができる。
即ち、「実施例１の特徴１、２」は、既存の技術（特許文献１：特開２００６−１９１７０９号公報）に、ＳＢＷ・ＥＣＵ７のプログラムの一部を変更することで実施することができ、コスト上昇を抑えて本発明を実施することができる。

実施例２を図９を参照して説明する。なお、以下の実施例では、上記の実施例１と同一符号は同一機能物を示すものである。
上記実施例１では、電動モータ５が第１系統２２Ａと第２系統２２Ｂの２系統の励磁コイル２２を備え、パーキング解除時のみ、第１系統２２Ａと第２系統２２Ｂの両方に給電を行って電動モータ５の発生する出力トルクを増加させる例を示した。
しかし、使用頻度が少ないパーキング解除時のみ電動モータ５の出力トルクを増加させるために、電動モータ５に２系統の励磁コイル２２を搭載することで、電動モータ５の体格が大きくなる不具合が生じる。

そこで、この実施例２は、上記の不具合を解決するために、次の技術を採用している。・電動モータ５は、実施例１とは異なり、１系統のみの励磁コイル２２を備えるものであり、実施例１に比較して電動モータ５が小型軽量なものを用いる。
・シフトレンジ切替装置は、車両に搭載されるバッテリ７３のバッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路８２を用いるものであり、ＳＢＷ・ＥＣＵ７（具体的には、電動モータ５のコイル駆動回路７１）は、昇圧回路８２から昇圧電圧を受けるように設けられる。この昇圧回路８２は、シフトレンジ切替装置に設けたものであっても良いし、車両に既存する他の装置に搭載された昇圧回路８２を利用するものであっても良い。
・ＳＢＷ・ＥＣＵ７は、パーキングギヤ４３とパークポール４４の噛合を解除するパーキング解除時のみ、昇圧回路８２から供給される昇圧電圧を電動モータ５に与えて、電動モータ５の出力トルクを大きくする。

この実施例２を採用することで、パーキング解除時のみ、昇圧回路８２から供給される昇圧電圧を電動モータ５に与えて、電動モータ５の出力トルクを大きくすることができるため、上述した「実施例１の特徴１の効果」に加え、電動モータ５を小型軽量化することができるとともに、回転式アクチュエータ１の製造コストを抑えることができる。

実施例３を図１０を参照して説明する。
この実施例３は、上記「実施例１の特徴２」と上記「実施例２」とを組み合わせたものであり、次の技術を採用している。
・電動モータ５は、１系統のみの励磁コイル２２を備えるものであり、実施例１に比較して電動モータ５が小型軽量なものを用いる。
・ＳＢＷ・ＥＣＵ７は、車両の傾斜を検出する車両傾斜センサ８１から車両の傾斜信号を受けるように設けられている。この車両傾斜センサ８１は、少なくても車両の前後の傾斜角度を検出可能なものであり、シフトレンジ切替装置に設けたものであっても良いし、車両に既存する他の装置に搭載された車両傾斜センサ８１（例えば、ＡＢＳシステムに使用されるＧセンサ）を利用するものであっても良い。

・シフトレンジ切替装置は、車両に搭載されるバッテリ７３のバッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路８２を用いるものであり、ＳＢＷ・ＥＣＵ７（具体的には、電動モータ５のコイル駆動回路７１）は、昇圧回路８２から昇圧電圧を受けるように設けられる。この昇圧回路８２は、実施例２と同様にシフトレンジ切替装置に設けたものであっても良いし、車両に既存する他の装置に搭載された昇圧回路８２を利用するものであっても良い。
・ＳＢＷ・ＥＣＵ７の制御プログラムは、パーキングギヤ４３とパークポール４４の噛合を解除するパーキング解除時で（これは、上述した「実施例１の特徴１」の基本構成である）、さらに車両傾斜センサ８１で検出される車両の傾斜角度が所定角度以上（例えば、傾斜角５度以上など）の時のみ、電動モータ５の出力トルクを大きくするか、もしくは傾斜角度に比例して出力トルクを大きくする。

この実施例３を採用することで、車両が傾斜地に駐車された状態におけるパーキング解除時のみ、昇圧回路８２から供給される昇圧電圧を電動モータ５に与えて、電動モータ５の出力トルクを大きくすることができるため、上述した「実施例２の効果」に加え、「実施例１の特徴１の効果」を加えることができる。即ち、パーキング解除時において特に大きな駆動トルクが必要となる傾斜地でのパーキング解除時のみ、電動モータ５に昇圧された電圧が与えられて大きな出力トルクを発生させ、大きなトルクを必要としないパーキング解除時（傾斜地でない駐車状態におけるパーキング解除時）およびパーキング解除時とは異なる他の運転時（突き当て制御を含む）には、電動モータ５が大きな出力トルクを発生しない。このため、（ｉ）上記「実施例１の特徴１の効果」よりさらに回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等の機械的な負荷トルクが減り、シフトレンジ切替装置の省電力化が図られるとともに、電動モータ５におけるコイルの発熱量を減らすことができる効果と、（ｉｉ）電動モータ５を小型軽量化でき、回転式アクチュエータ１の製造コストを抑える効果とを得ることができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、具体的な一例としてエンコーダ６０を用いる例を示したが、エンコーダ６０を廃止して、各励磁コイル２２の通電回数をカウントしてロータ１１の回転数および回転角度を制御するものであっても良い。あるいは、減速機６の出力軸１７の角度を検出する出力角度センサを用いて現在のシフトレンジを認識するようにしても良い。

上記の実施例では、電動モータ５の一例としてＳＲモータを用いる例を示したが、シンクロナス・リラクタンス・モータなど他のリラクタンスモータや、表面磁石構造型シンクロナスモータ（ＳＰＭ）、埋込磁石構造型シンクロナスモータ（ＩＰＭ）などの永久磁石型同期モータなど、他のモータを用いても良い。
上記の実施例では、減速機６の一例として内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）を用いる例を示したが、ロータ軸１３によって駆動されるサンギヤ２６、このサンギヤ２６の周囲に等間隔に複数配置されたプラネタリピニオン、このプラネタリピニオンの周辺に噛み合うリングギヤ等により構成されたタイプの遊星歯車減速装置を用いても良い。
上記の実施例では、減速機６の一例として内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）を用いる例を示したが、ロータ軸１３によって駆動されるサンギヤ２６、このサンギヤ２６に噛合する複数のギヤ列により構成された歯車列の組み合わせよりなる減速装置を用いても良い。

パーキング切替機構およびシフトレンジ切替機構の斜視図を用いたシフトレンジ切替装置の概略図である（実施例１）。 回転式アクチュエータの断面図である（実施例１）。 シフトレンジ切替装置のシステム構成図である（実施例１）。 電動モータの概略構成図である（実施例１）。 電動モータの給電回路図である（実施例１）。 減速機をフロント側から見た斜視図である（実施例１）。 各励磁コイルの相毎の通電状態を示す説明図である（実施例１）。 各励磁コイルの相毎の通電状態を示す説明図である（実施例１の変形例）。 パーキング切替機構およびシフトレンジ切替機構の斜視図を用いたシフトレンジ切替装置の概略図である（実施例２）。 パーキング切替機構およびシフトレンジ切替機構の斜視図を用いたシフトレンジ切替装置の概略図である（実施例３）。

符号の説明

１ 回転式アクチュエータ
２ 自動変速機
３ シフトレンジ切替機構
４ パーキング切替機構
５ 電動モータ
７ ＳＢＷ・ＥＣＵ（モータ制御手段）
４３ パーキングギヤ
４４ パークポール
７３ バッテリ
８１ 車両傾斜センサ
８２ 昇圧回路

Claims (4)

1. 自動変速機におけるシフトレンジの切り替えを行うシフトレンジ切替機構と、
   シフトレンジのパーキング設定時には車両の駆動軸と連動して回転するパーキングギヤに、固定部材に支持されるパークポールを噛合させて前記駆動軸の回転を規制し、シフトレンジのパーキング解除時には前記パーキングギヤから前記パークポールの噛合を解除して前記駆動軸の回転規制を解除するパーキング切替機構と、
   前記シフトレンジ切替機構および前記パーキング切替機構の駆動を行う電動の回転式アクチュエータと、
   この回転式アクチュエータに搭載された電動モータの通電制御を行うモータ制御手段と、を備えたシフトレンジ切替装置において、
   前記モータ制御手段は、前記パーキングギヤと前記パークポールの噛合を解除するパーキング解除時のみ、前記電動モータの出力トルクを大きくするトルク増強手段を備えることを特徴とするシフトレンジ切替装置。
2. 請求項１に記載のシフトレンジ切替装置において、
   前記トルク増強手段は、前記車両の傾斜を検出する車両傾斜センサから前記車両の傾斜信号を受けるように設けられ、
   パーキング解除時で、さらに前記車両の傾斜角度が所定角度以上の時のみ、前記電動モータの出力トルクを大きくすることを特徴とするシフトレンジ切替装置。
3. 請求項１に記載のシフトレンジ切替装置において、
   前記トルク増強手段は、前記車両に搭載されるバッテリのバッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路から昇圧電圧を受けるように設けられ、
   パーキング解除時のみ、前記昇圧回路から供給される昇圧電圧を前記電動モータに与えて出力トルクを大きくすることを特徴とするシフトレンジ切替装置。
4. 請求項１に記載のシフトレンジ切替装置において、
   前記トルク増強手段は、前記車両の傾斜を検出する車両傾斜センサから前記車両の傾斜信号を受けるように設けられるとともに、前記車両に搭載されるバッテリのバッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路から昇圧電圧を受けるように設けられ、
   パーキング解除時で、さらに前記車両の傾斜角度が所定角度以上の時のみ、前記昇圧回路から供給される昇圧電圧を前記電動モータに与えて出力トルクを大きくすることを特徴とするシフトレンジ切替装置。

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