换挡挡位控制装置转让专利

申请号 : CN201780080422.6

文献号 : CN110114598B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 樽井淳

申请人 : 株式会社电装

摘要 :

换挡挡位控制装置(40)对具备马达(10)和换挡挡位切换机构(20)的换挡挡位切换系统(1)中的马达(10)的驱动进行控制。驱动控制部(53)当换挡挡位被切换了时以使卡合部件(26)与对应于换挡挡位的凹部(22)嵌合的方式来控制马达(10)的驱动。极性判断部(52)判断与转子(13)对置的定子(11)的极性。驱动控制部(53)在使卡合部件(26)移动到对应于换挡挡位的凹部(22)后,根据定子(11)的极性,进行将使定子(11)的磁通密度降低的电流即消除电流向线圈(12)进行通电的消除通电控制。

权利要求 :

1.一种换挡挡位控制装置,对换挡挡位切换系统(1)中的马达的驱动进行控制,上述换挡挡位切换系统(1)具备:上述马达(10),具有供线圈(12)卷绕的定子(11)、以及通过向上述线圈的通电而旋转的转子(13);以及换挡挡位切换机构(20),具有形成有多个凹部(22)且被上述马达进行驱动的被驱动部件(21)、能够在上述马达的驱动下在上述凹部间移动并且与对应于换挡挡位的上述凹部嵌合的卡合部件(26)、以及对上述卡合部件向嵌入到上述凹部中的方向施力的施力部件(25);

上述换挡挡位控制装置的特征在于,

具备:

驱动控制部(53),对上述马达的驱动进行控制,以使得当换挡挡位被切换了时,上述卡合部件嵌合于与换挡挡位对应的上述凹部;以及极性判断部(52),判断与上述转子对置的上述定子的极性;

上述驱动控制部,在使上述卡合部件移动到与换挡挡位对应的上述凹部后,根据上述定子的极性,进行将使上述定子的磁通密度降低的电流即消除电流对上述线圈进行通电的消除通电控制,上述驱动控制部,在通过上述消除电流的通电、上述转子没有旋转的情况下,停止向上述线圈的通电。

2.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置,其特征在于,上述驱动控制部,在通过上述消除电流的通电、上述转子旋转了的情况下,根据上述转子的旋转方向,将上述消除电流的通电相进行变更。

说明书 :

换挡挡位控制装置

[0001] 相关申请的相互参照
[0002] 本申请基于2016年12月27日申请的日本专利申请第2016-253644号,这里援引其记载内容。

技术领域

[0003] 本发明涉及换挡挡位控制装置。

背景技术

[0004] 以往,已知根据来自驾驶员的换挡挡位切换请求对马达进行控制、从而切换换挡挡位的换挡挡位切换装置。例如在专利文献1中,作为马达,采用了无刷马达。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本专利第5943955号
[0008] 在换挡挡位切换装置中,例如利用止动弹簧等(detent spring)的外力使轴杆旋转从而停止在停止容许范围内。这里,在如专利文献1那样作为马达而采用无刷马达等利用永磁体的马达的情况下,即使停止通电,也由于转子的旋转而产生齿槽转矩。因此,根据齿槽转矩与外力的关系,存在不使轴杆旋转到停止容许范围内的可能。本发明的目的在于,提供能够降低齿槽转矩的换挡挡位控制装置。

发明内容

[0009] 本发明的换挡挡位控制装置,在换挡挡位切换系统中,对马达的驱动进行控制。换挡挡位切换系统具备马达和换挡挡位切换机构。马达具有供线圈卷绕的定子、以及通过向线圈的通电而旋转的转子。换挡挡位切换机构具有被驱动部件、卡合部件以及施力部件。被驱动部件形成有多个凹部,被马达进行驱动。卡合部件能够在马达的驱动下在凹部间移动,并且与对应于换挡挡位的凹部嵌合。施力部件对卡合部件向嵌入到凹部中的方向施力。换挡挡位控制装置具备驱动控制部和极性判断部。驱动控制部对马达的驱动进行控制,以使得当换挡挡位被切换了时,卡合部件嵌合于与换挡挡位对应的凹部。极性判断部判断与转子对置的定子的极性。
[0010] 驱动控制部在使卡合部件移动到与换挡挡位对应的凹部后,根据定子的极性,进行将使定子的磁通密度降低的电流即消除电流向线圈进行通电的消除通电控制。由于使定子的磁通密度降低的消除电流的流通,定子与转子之间的磁吸引力降低,所以能够降低齿槽转矩。
[0011] 上述驱动控制部,在通过上述消除电流的通电、上述转子没有旋转的情况下,停止向上述线圈的通电。

附图说明

[0012] 本发明的上述目的及其他目的、特征、优点通过参照附图的下述详细记载会更加明确。
[0013] 图1是表示一实施方式的线控换挡系统的立体图。
[0014] 图2是表示一实施方式的线控换挡系统的概略结构图。
[0015] 图3是表示一实施方式的马达及驱动器电路的电路图。
[0016] 图4A是说明一实施方式的止动转矩(detent torque)的说明图。
[0017] 图4B是说明一实施方式的止动转矩的说明图。
[0018] 图5是说明一实施方式的输出轴角度与止动转矩的关系的说明图。
[0019] 图6是说明一实施方式的马达驱动处理的流程图。
[0020] 图7是说明一实施方式的消除通电处理的流程图。
[0021] 图8A是说明一实施方式的固定相通电时的齿槽转矩与止动转矩的关系的说明图。
[0022] 图8B是说明一实施方式的固定相通电时的马达的磁化状态的说明图。
[0023] 图9A是说明一实施方式的固定相通电后的消除通电处理时的齿槽转矩与止动转矩的关系的说明图。
[0024] 图9B是说明一实施方式的固定相通电后的消除通电处理时的马达的磁化状态的说明图。
[0025] 图10A是说明一实施方式的将通电相进行了切换时的齿槽转矩与止动转矩的关系的说明图。
[0026] 图10B是说明一实施方式的将通电相进行了切换时的马达的磁化状态的说明图。
[0027] 图11是说明一实施方式的消除通电控制结束时的齿槽转矩与止动转矩的关系的说明图。
[0028] 图12A是说明一实施方式的编码器的状态、消除通电的状态的说明图。
[0029] 图12B是说明一实施方式的定子的磁化状态与开关元件的状态的关系的说明图。
[0030] 图13是说明一实施方式的输出轴角度与马达轴角度的关系的说明图。

具体实施方式

[0031] 以下,基于附图对本发明的换挡挡位控制装置进行说明。
[0032] (一实施方式)
[0033] 一实施方式的换挡挡位控制装置如图1~图13所示。如图1及图2所示,线控换挡系统1具备马达10、换挡挡位切换机构20、驻车锁定机构30以及换挡挡位控制装置40等。
[0034] 如图1~图3所示,马达10通过来自未图示的车辆所搭载的电池45的供电而旋转,作为换挡挡位切换机构20的驱动源发挥功能。本实施方式的马达10是永磁体式的DC无刷马达。如图3以及图8B等所示,马达10具有定子11、线圈12、转子13等。线圈12卷绕在定子11上。线圈12具有U相线圈121、V相线圈122以及W相线圈123。转子13由于线圈12的通电而与未图示的马达轴一体地旋转。如图8B等所示,定子11的槽数是12,转子13的磁极数是8。
[0035] 如图2所示,编码器14对马达10的未图示的转子的旋转位置进行检测。编码器14例如是磁式旋转编码器,包含与转子13一体旋转的磁铁、和磁检测用的霍尔IC141~143(参照图8B等)。霍尔IC141配置在能够检测转子13的磁极的部位中的、例如对定子11进行保持的未图示的壳体的与转子13对置的部位。本实施方式中,霍尔IC141设置在与W相对应的部位,霍尔IC142设置在与U相对应的部位,霍尔IC143设置在与V相对应的部位。编码器14同步于转子13的旋转而输出脉冲信号。
[0036] 减速机15设在马达10的马达轴与输出轴16之间,将马达10的旋转减速并向输出轴16输出。由此,马达10的旋转被向换挡挡位切换机构20传递。在输出轴16,设有对输出轴16的角度进行检测的输出轴传感器17。输出轴传感器17例如是电位计。
[0037] 如图1所示,换挡挡位切换机构20具有止动板21以及止动弹簧25等,将从减速机15输出的旋转驱动力向手动阀28以及驻车锁定机构30传递。止动板21固定于输出轴16,受马达10驱动。本实施方式中,止动板21以从止动弹簧25的基部离开的方向为正旋转方向,以向基部靠近的方向为逆旋转方向。
[0038] 在止动板21,设有与输出轴16平行地突出的销24。销24与手动阀28连接。通过由马达10对止动板21进行驱动,从而手动阀28在轴向上往复移动。即,换挡挡位切换机构20将马达10的旋转运动转换为直线运动而向手动阀28传递。手动阀28设于阀体29。通过手动阀28在轴向上的往复移动,向未图示的液压离合器的液压供给路被切换,液压离合器的卡合状态被切换从而换挡挡位被变更。在止动板21的止动弹簧25侧,设有用于将手动阀28保持在与各挡位对应的位置上的4个凹部22。凹部22从止动弹簧25的基部侧起对应于D、N、R、P各挡位。
[0039] 止动弹簧25是能够弹性变形的板状部件,在前端设有止动辊26。止动辊26嵌入到凹部22的某一个中。止动弹簧25对止动辊26向止动板21的转动中心侧施力。如果向止动板21施加规定以上的旋转力,则止动弹簧25弹性变形,止动辊26在凹部22中移动。止动辊26嵌入到凹部22的某一个中,从而止动板21的摆动被限制,手动阀28的轴向位置以及驻车锁定机构30的状态被确定,自动变速器5的换挡挡位被固定。
[0040] 驻车锁定机构30具有驻车杆31、圆锥体32、驻车锁定杆33、轴部34以及驻车齿轮35。驻车杆31形成为大致L字形状,一端311侧被固定于止动板21。在驻车杆31的另一端312侧设有圆锥体32。圆锥体32形成为,越是朝向另一端312侧越是缩径。如果止动板21沿逆旋转方向摆动,则圆锥体32向箭头P的方向移动。
[0041] 驻车锁定杆33抵接于圆锥体32的圆锥面,以能够以轴部34为中心进行摆动的方式设置,在驻车锁定杆33的驻车齿轮35侧,设有能够与驻车齿轮35啮合的凸部331。如果止动板21沿逆旋转方向旋转、圆锥体32向箭头P方向移动,则驻车锁定杆33被推起,凸部331与驻车齿轮35啮合。另一方面,如果止动板21沿正旋转方向旋转、圆锥体32向箭头notP方向移动,则凸部331与驻车齿轮35的啮合解除。
[0042] 驻车齿轮35设于未图示的车轴,能够与驻车锁定杆33的凸部331啮合。如果驻车齿轮35与凸部331啮合,则车轴的旋转被限制。当换挡挡位是P以外的挡位即notP挡位时,驻车齿轮35不被驻车锁定杆33锁定,车轴的旋转不受驻车锁定机构30妨碍。此外,当换挡挡位是P挡位时,驻车齿轮35被驻车锁定杆33锁定,车轴的旋转被限制。
[0043] 如图2及图3所示,换挡挡位控制装置40具有马达驱动器41以及ECU50等。马达驱动器41是对线圈12的通电进行切换的3相逆变器,与开关元件411~416桥接。在成对的U相的开关元件411、414的连接点,连接着U相线圈121的一端。在成对的V相的开关元件412、415的连接点,连接着V相线圈122的一端。在成对的W相的开关元件413、416的连接点,连接着W相线圈123的一端。线圈121~123的另一端由接线部125接线。即,本实施方式的线圈12被进行Y形接线,但也可以是Δ形接线。本实施方式的开关元件411~416是MOSFET,但也可以采用IGBT等其他元件。
[0044] 在马达驱动器41与电池45之间,设有马达继电器46。马达继电器46在作为点火开关等的启动开关接通时被接通,向马达10侧供给电力。此外,马达继电器46当启动开关断开时被断开,向马达10侧的电力供给被切断。
[0045] ECU50通过对开关元件411~416的通断动作进行控制,来控制马达10的驱动。ECU50中的各处理可以是用CPU执行在ROM等实体存储器装置中预先存储的程序而实现的软件处理,也可以是基于专用电子电路的硬件处理。此外,ECU50基于车速、加速器开度以及驱动器请求换挡挡位等,对变速用液压控制螺线管6的驱动进行控制。通过对变速用液压控制螺线管6进行控制,来控制变速级。变速用液压控制螺线管6设有与变速级数等对应的根数。
本实施方式中,由1个ECU50对马达10及螺线管6的驱动进行控制,但也可以分为对马达10进行控制的马达控制用的马达ECU、和螺线管控制用的AT-ECU。以下,以马达10的驱动控制为中心进行说明。
[0046] ECU50具有角度运算部51、极性判断部52以及驱动控制部53等。角度运算部51基于编码器14的检测值,运算马达10的旋转角。极性判断部52基于编码器14的检测值,判断定子11的极性。驱动控制部53对开关元件411~416的通断动作进行控制,将线圈12的通电进行切换,从而对马达10的驱动进行控制。以下,将定子11的磁极由于线圈12的通电而变化所带来的转子13的旋转适当地简称为“马达10旋转”。
[0047] 在说明马达10的驱动控制前,关于止动弹簧25的弹簧力,基于图4A及图4B进行说明。如上所述,止动板21设置为与输出轴16一体旋转,伴随马达10的旋转而旋转。通过止动板21的旋转,止动辊26移动到与请求换挡挡位对应的凹部22。如图4A及图4B中箭头Ys所示,止动辊26被止动弹簧25向止动板21的转动中心O方向、即朝向凹部22的最底部的方向施力。因此,在止动辊26位于凹部22的最底部以外的部位的情况下,在止动板21中产生止动转矩Tdet。在图4A及图4B中,将止动转矩用箭头Ydet表示。
[0048] 具体而言,如图4A所示,在止动辊26位于比凹部22的最底部更靠近止动弹簧25的基部的一侧的情况下,产生使止动板21沿逆旋转方向旋转的止动转矩Tdet。此外,如图4B所示,在止动辊26位于比凹部22的最底部更从止动弹簧25的基部远离的一侧的情况下,产生使止动板21沿正旋转方向旋转的止动转矩Tdet。
[0049] 如图5所示,当止动辊26位于止动板21的凹部间的峰值位置时止动转矩Tdet最大,当止动辊26位于凹部22的最低位置时止动转矩Tdet为0。输出轴角度与止动转矩Tdet的关系对应于止动弹簧25的弹簧力、止动板21的形状等。图5中,将止动辊26位于凹部22的最低位置时的输出轴角度设为Sb1、Sb2,将止动辊26位于凹部间的峰值位置时的输出轴角度设为Sp。
[0050] 通过使输出轴16从角度Sb1旋转至角度Sb2,使止动辊26向相邻的凹部22移动的情况下,需要以大于角度Sp下的止动转矩即峰值止动转矩Tdet_p的转矩将输出轴16驱动。即,峰值止动转矩Tdet_p还能够理解为换挡挡位切换时的马达10的最低驱动转矩。
[0051] 如箭头Rm所示,在从角度Sb1至角度Sm1的区间,在马达10的驱动下使输出轴16旋转,以角度Sm1使马达10停止而停止通电。这里,如果在马达10不产生齿槽转矩Tcgg,则如箭头Rd所示,利用止动转矩Tdet,输出轴16旋转至停止容许范围,止动辊26嵌入到凹部22的最底部。图5中,如在止动转矩Tdet下旋转至角度Sb2那样示出了箭头Rd。另外,所谓“最底部”,设为与输出轴16的停止容许范围对应的范围。此外,将停止容许范围的止动转矩的最大值设为容许转矩±Tdet_b。另一方面,如果马达10的齿槽转矩Tcgg大于容许转矩Tdet_b,则在停止容许范围外停止了向马达10的通电的情况下,无法将止动辊26嵌入到凹部22的最底部。
[0052] 本实施方式中,作为马达10,使用DC无刷马达。因此,马达10的齿槽转矩Tcgg有可能大于容许转矩Tdet_b。此外,为了使止动转矩Tdet较大,如果使止动弹簧25的施力较大,则峰值止动转矩Tdet_p也增大,所以用于越过凹部22间的凸部的驱动转矩也需要增大,需要马达10的体积大型化。
[0053] 因此,本实施方式中,在使马达10停止后,将用来降低齿槽转矩Tcgg的电流通电,从而使止动辊26嵌入到凹部22的最底部。基于图6及图7的流程图说明本实施方式的马达驱动处理。当作为点火开关等的启动开关接通时,由ECU50按规定的周期执行该处理。以下,将步骤S101的“步骤”省略,仅记作记号“S”。其他步骤也同样。
[0054] 最初的S101中,ECU50判断请求换挡挡位是否发生了变化。在判断为请求换挡挡位没有变化的情况下(S101:否),不进行S102以下的处理。在判断为请求换挡挡位发生了变化的情况下(S101:是),向S102转移。S102中,驱动控制部53对马达10进行驱动,以使其旋转至与请求换挡挡位对应的目标位置并在目标位置停止。这里的马达控制例如是电流反馈控制、速度反馈控制等,是怎样的控制方法都可以。
[0055] S103中,ECU50判断马达10是否到达了目标位置。在判断为马达10没有到达目标位置的情况下(S103:否),返回S102,继续马达10的驱动。在判断为马达10到达了目标位置的情况下(S103:是),向S104转移。S104中,驱动控制部53进行使马达10停止的马达停止控制。本实施方式中,作为马达停止控制,将根据马达10的转子位置而选择的2相作为固定相,进行对固定相通电的固定相通电控制。S105中,驱动控制部53在将马达停止控制继续了规定时间后,进行将齿槽转矩降低的消除通电处理。
[0056] 图7表示进行消除通电处理的子流程。S151中,极性判断部52基于编码器14的检测值,判断通电相。此外,极性判断部52决定将当前的通电状态下的磁通密度降低的电流即消除电流的通电相。编码器14的霍尔IC141~143的状态与消除电流的通电相的关系如图12A所示那样。此外,通电相与开关元件411~416的开关状态的关系如图12B所示那样。例如,在图12A的状态1下,霍尔IC141是N,霍尔IC142是N,霍尔IC143是S,因此以使U相成为N、V相成为S的方式进行消除通电。U相成为N且V相成为S的开关模式如图12B所示,是开关模式<6>,所以使开关元件411、415导通。另外图12B中,将开关元件记作“SW”。
[0057] 在S152中,驱动控制部53将消除电流向线圈12通电。S153中,ECU50基于编码器14的检测值,判断转子13是否进行了旋转。在判断为转子13进行了旋转的情况下(S153:是),向S151返回,将通电相切换,进行消除通电。在判断为转子13没有旋转的情况下(S153:否),向S154转移。
[0058] S154中,ECU50判断在转子13停止了的状态下是否经过了判断时间。在判断为没有经过判断时间的情况下(S154:否),向S153转移。在判断为经过了判断时间的情况下(S154:是),结束消除通电控制,将向马达10的通电断开。
[0059] 基于图8A~图11说明基于消除通电处理的马达10的行动。图8A、图9A、图10A以及图11中,将横轴设为马达10的机械角即马达角度[°],将纵轴设为转矩,实线是当前的通电状态下产生的齿槽转矩Tcgg,虚线是将通电断开了时的齿槽转矩Tcgg0,单点划线是止动转矩Tdet。关于当前的通电状态下的齿槽转矩Tcgg,对包含马达停止位置的一部分的角度范围进行记载,其他角度范围省略。此外,在图8A、图9A、图10A以及图11的说明中,齿槽转矩Tcgg、Tcgg0均设为齿轮比换算后的值。图8B、图9B以及图10B中,示出了定子11的磁化状态与转子13的位置的关系,以梨皮状表示的相是通电相。以下,将与转子13对置的一侧的磁极作为各相的定子11的磁极。另外,图8A~图11中,为了表示通过通电相的切换而马达轴旋转,例示性地记载了马达角度的数值,数值成为与固定相通电时的通电相等对应的值。
[0060] 图8A及图8B示出了固定相通电时的状态。如图8B所示,定子11的U相被磁化为S极,V相被磁化为N极,转子13的N极与U相相吸,S极与V相相吸。此时,在马达10中产生实线所示那样的齿槽转矩Tcgg。此外,如用图4A及图4B说明过的那样,经由减速机15向马达10作用止动转矩Tdet。因此,马达10在齿槽转矩Tcgg与止动转矩Tdet平衡的位置P1停止。
[0061] 例如,如SR马达那样,如果是不采用永磁体的结构,则如果使通电断开,则在止动转矩Tdet的作用下,能够使止动辊26移动到凹部22的最底部。另一方面,本实施方式中,马达10是DC无刷马达,在转子13设有永磁体,所以即使将通电断开,也残留虚线所示的齿槽转矩Tcgg。因此,马达10虽然移动至止动转矩Tdet与齿槽转矩Tcgg平衡的位置P0,但是无法进一步移动,有可能无法使止动辊26移动至凹部22的停止容许范围。
[0062] 因此,本实施方式中,为了消除转子13的停止位置的齿槽转矩Tcgg,进行消除通电。具体而言,如图9A、图9B以及图12A的“状态1”所示,进行通电以使得在固定相通电时被磁化为S极的U相被磁化为N极、被磁化为N极的V相被磁化为S极。即,在最初的消除通电中,进行通电,以使得与图8A及图8B所示的固定相通电时相比,定子11的极性反向。因此,关于初次的消除通电,如果内部性地知道通电相,则在消除通电相的决定中可以不使用编码器14的检测值。
[0063] 此外,齿槽转矩Tcgg比用于对马达10进行驱动的驱动转矩、用于以固定相通电使马达10停止的转矩小。在消除通电控制中,能够将齿槽转矩Tcgg消除即可,因此通过消除通电而通电的通电量与马达驱动控制时以及停止控制时相比充分小。通电量是根据马达10的形状及特性决定的设计值。本实施方式中,以使磁通密度成为0的方式决定通电量。另外,由于齿槽转矩Tcgg降低即可,所以通电量也可以不以使磁通密度成为0的方式设定。
[0064] 通过消除通电,如果定子11与转子13之间的相吸力减弱,则输出轴16以及转子13由于止动转矩Tdet而旋转。转子13从固定相通电时的位置P1旋转,再次在止动转矩Tdet与齿槽转矩Tcgg平衡的位置P2停止。本实施方式中,定子11的槽数是12,转子13的磁极数是8,所以通过消除通电,转子13旋转约15°。如上所述,由于马达10在齿槽转矩Tcgg与止动转矩Tdet平衡的位置停止,所以基于消除通电的旋转量严格地讲不成为15°,产生与转矩对应的偏差。
[0065] 通过进行图9B所示那样的消除通电,转子13旋转,以图10B所示的状态停止。此时的编码器14成为图12A的“状态2”。因此,将消除通电相切换,以使通电相错开1相,使U相保持为N极,取代V相而W相成为S极。由此,马达10从位置P2旋转到位置P3并停止(参照图10A)。本实施方式中,通过如状态1、状态2、状态3···那样将消除通电相切换,将马达10的停止位置的齿槽转矩Tcgg降低,通过止动转矩Tdet,使马达10旋转至停止容许范围内。作为补充,图9B示出了输出轴16为位置P1、消除通电开始并且转子旋转前的状态,图10B示出了输出轴16为位置P2、消除通电开始并且转子旋转前的状态。
[0066] 如图11所示,如果即使进行消除通电、齿槽转矩Tcgg也不再成为止动转矩Tdet以下,则马达10不从位置Pe旋转。本实施方式中,在基于消除通电的通电相切换后,在编码器14的计数值不变而经过了判断时间的情况下,视为马达10没有通过消除通电而旋转,将开关元件411~416全部断开,结束控制。此时,如果假设止动转矩Tdet小于容许转矩Tdet_b,则输出轴16在停止容许范围内,止动辊26嵌入到与请求换挡挡位对应的凹部22的最底部。
[0067] 本实施方式中,在线控换挡系统1中,通过将马达10驱动而使止动板21旋转,通过止动弹簧25的施力,将止动辊26落入到与换挡挡位对应的凹部22。换言之,以机械的外力(本实施方式中是止动弹簧25的施力),将被马达10的旋转进行驱动的被驱动部件的轴杆位置稳定化并保持。在这样的结构下,如果马达10的齿槽转矩Tcgg较大,则有可能在止动弹簧25的施力下不能使止动辊26落入所希望的凹部22。另外,如果为了增大止动转矩Tdet而增大止动弹簧25的施力,则止动辊26越过凹部22间的凸部所需要的驱动转矩也需要增大,需要马达10的大型化。
[0068] 因此,本实施方式中,以如下方式进行控制:在切换了换挡挡位时,在使马达10旋转直至止动辊26成为与换挡挡位对应的凹部22的中心附近的位置后,使马达10停止。并且,在使马达10停止后,以将马达10的停止位置的齿槽转矩Tcgg降低的方式,进行使与马达驱动时相比微小的电流通电的齿槽消除(cogging cancel)处理。如果通过齿槽消除处理而齿槽转矩Tcgg降低,则通过止动转矩Tdet,止动板21以及输出轴16旋转,并且经由减速机15而马达10也旋转,在止动转矩Tdet与齿槽转矩Tcgg平衡的位置停止。并且,根据马达10的旋转方向以及旋转量将通电相切换,再次进行消除通电。通过反复进行与转子位置对应的消除通电,能够通过止动转矩Tdet,使止动辊26朝向凹部22的最底部移动。
[0069] 此外,在即使进行齿槽消除处理、齿槽转矩Tcgg也不成为止动转矩Tdet以下的情况下,马达10不旋转。此时,止动转矩Tdet充分小,止动辊26移动至停止容许范围内。本实施方式中,在通过齿槽消除处理、马达10不旋转的情况下,结束齿槽消除处理。由此,能够避免马达10大型化地使止动辊26向所希望的凹部22适当地移动,并且将输出轴16稳定地保持。
[0070] 特别是,本实施方式中,在马达10的马达轴与输出轴16之间设有减速机15。如图13所示,例如,如果减速比DR设为60倍,则为了使输出轴16旋转2°,需要使马达轴旋转120°。本实施方式中,根据定子11的槽数以及转子13的磁极数的关系性,通过1次的消除通电,马达轴以及转子13旋转约15°,所以为了使输出轴16旋转2°,将通电状态切换8次。即,减速比DR越大,通电相的切换次数越多。
[0071] 此外,在设有减速机15的情况下,为了利用止动转矩Tdet将马达轴驱动,需要成立以下的式(1)的关系。
[0072] Tcgg×DR<Tdet···(1)
[0073] 换言之,如果不满足上述式(1),则无法利用止动转矩Tdet使马达轴旋转,不能使止动辊26落入所希望的凹部22的可能性较高。即,减速比越大,齿槽转矩Tcgg的影响越大。因而,进行本实施方式的齿槽消除处理,将齿槽转矩Tcgg消除是有效的。
[0074] 如以上说明的那样,本实施方式的换挡挡位控制装置40,在线控换挡系统1中,通过对马达10的驱动进行控制,将换挡挡位切换。线控换挡系统1具备马达10和换挡挡位切换机构20。
[0075] 马达10具有卷绕线圈12的定子11、以及通过向线圈12的通电而旋转的转子13。在转子13设有永磁体。换挡挡位切换机构20具有止动板21、止动辊26以及止动弹簧25。止动板21形成有多个凹部22,被马达10驱动。止动辊26能够在马达10的驱动下在凹部22间移动,嵌合到与换挡挡位对应的凹部22。止动弹簧25将止动辊26向嵌入到凹部22中的方向上施力。
[0076] 换挡挡位控制装置40具备驱动控制部53和极性判断部52。驱动控制部53当换挡挡位被切换了时,以使止动辊26嵌合于与换挡挡位对应的凹部22的方式对马达10的驱动进行控制。极性判断部52判断与转子13对置的定子11的极性。驱动控制部53在使止动辊26移动到与换挡挡位对应的凹部22后,根据定子11的极性,进行将使定子11的磁通密度降低的电流即消除电流向线圈12通电的消除通电控制。通过使定子11的磁通密度降低的消除电流的通电,定子11与转子13之间的磁吸引力降低,所以能够将齿槽转矩Tcgg降低。
[0077] 本实施方式中,在转子13设有永磁体,所以即使停止了向马达10的通电,也有可能由于齿槽转矩Tcgg的影响而在止动转矩Tdet的作用下不能使止动辊26落入到凹部22的最底部。因此,本实施方式中,通过进行消除通电控制,将齿槽转矩降低,所以通过止动弹簧25的施力,能够使止动辊26向凹部22的最底部侧适当地移动。
[0078] 特别是,如本实施方式那样,在马达10与止动板21之间设有减速机15,如果减速比DR较大,则齿槽转矩Tcgg的影响增大。因此,进行本实施方式的消除通电控制,将齿槽转矩Tcgg降低是有效的。
[0079] 驱动控制部53,在通过消除电流的通电而转子13旋转了的情况下,对应于转子13的旋转方向,将消除电流的通电相变更。通过一边将通电相切换一边反复进行消除电流的通电,能够使止动辊26向凹部22的最底部侧更适当地移动。特别是,如本实施方式那样在马达10与止动板21之间设有减速机15的情况下,减速比越大,1次的消除通电带来的止动板21的旋转量越小,所以反复进行消除通电是更有效的。驱动控制部53,在通过消除电流的通电、转子13没有旋转的情况下,将向线圈12的通电结束。由此,能够使消除通电控制适当地结束。
[0080] 本实施方式中,线控换挡系统1对应于“换挡挡位切换系统”,止动板21对应于“被驱动部件”,止动辊26对应于“卡合部件”,止动弹簧25对应于“施力部件”。
[0081] (其他实施方式)
[0082] (1)马达
[0083] 上述实施方式中,马达是DC无刷马达。在其他实施方式中,马达也可以是利用永磁体的任何马达。此外,马达具有1组线圈。在其他实施方式中,也可以设置2组以上的线圈。上述实施方式中,定子的槽数是12,转子的磁极数是8。在其他实施方式中,槽数及磁极数能够适当地设定。此外,本实施方式中,通过1次消除通电,转子旋转约15°,但1次消除通电的旋转角度成为与槽数及磁极数对应的角度。
[0084] 上述实施方式中,通过编码器来检测马达的旋转。此外,编码器的霍尔IC的数量是3个。在其他实施方式中,如果通过壁抵碰等来学习编码器的计数值与转子位置的关系,则霍尔IC的数量也可以是2个。此外,消除通电控制中,如果知道转子停止后的旋转方向以及旋转量,则能够进行控制,所以霍尔IC也可以是2个。此外,也可以设置4个以上的霍尔IC。此外,在其他实施方式中,也可以通过例如旋转变压器等编码器以外的元件来检测转子的旋转。
[0085] (2)减速机
[0086] 关于减速机的详细内容,上述实施方式中未提及,但例如可以是采用了摆线齿轮、行星齿轮、从与马达轴大致同轴的减速机构向驱动轴传递转矩的正齿轮的结构、将它们组合使用的结构等任何结构。此外,在其他实施方式中,马达与被驱动部件之间的减速机可以省略。
[0087] (3)换挡挡位切换机构
[0088] 上述实施方式中,在作为被驱动部件的止动板,形成有4个凹部。在其他实施方式中,凹部的数量不限于4个,是几个都可以。例如,在止动板,也可以形成有P挡位、以及P挡位以外的notP挡位所对应的2个凹部。此外,在其他实施方式中,被驱动部件、卡合部件以及施力部件的形状等可以与上述实施方式不同。根据以上,本发明不受上述实施方式限定,能够在不脱离发明主旨的范围内以各种形态实施。
[0089] 本发明基于实施方式进行了记载。但是,本发明不限于该实施方式以及构造。本发明还包含各种各样的变形例以及均等范围内的变形。此外,各种各样的组合及形态、进而在它们中仅包含一要素、其以上或其以下的其他组合及形态也落入本发明的范畴及思想范围。