JP2003289695A - 駆動切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータにより駆動される出力部材の正確な制
御を行う。また、モータ制御により出力部材を移動中、
出力部材の移動が規制された後に、規制が解除された場
合、出力部材の移動を確実なものとする。 【解決手段】 モータ３１の出力軸３１Ａの回転によ
り、回転を行うモータ側回転部材３５Ａと、モータ３１
の回転によって、駆動状態を切り替えるロッド３３と、
ロッド３３の回転が規制された場合にモータ３１からの
回転力を吸収するスパイラルスプリング３５Ｂと、駆動
状態の切り替えを指示する操作スイッチ３６と、操作ス
イッチ３６の状態によりロッド３３を移動させる制御装
置４０とを備えた駆動切替装置１０において、スパイラ
ルスプイング３５Ｂとロッド３３との間に、ロッドの変
位を検出するポジションスイッチ３８を設け、制御装置
４０は、リミットスイッチ３６およびポジションスイッ
チ３８から出力に基づき、モータ３１を制御する構成と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動状態を切り替
える駆動切替装置に関するものであり、例えば、車両に
おいての駆動形態（２輪駆動状態、センターデフフリー
やセンターデフロックと言った４輪駆動状態等）を切り
替える駆動切替装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年では、車両の高性能化に伴い、ドラ
イバーは自分の好み、または、車両の走行状態や走行路
面の状態によって、車両の駆動力を付与する動力伝達形
態を、２輪駆動状態、或いは、センターデフフリーの状
態やセンターデフロックの状態と言った４輪駆動状態に
切り替えることが可能になってきている。

【０００３】例えば、特開２００１−７１７８２号公報
に示される駆動切替装置では、モータの出力軸の回転が
モータ側回転部材に伝達され、２輪駆動と４輪駆動を切
り替えるロッドは、出力機構が回転させられることによ
って駆動される。また、モータ側回転部材と出力機構と
の間には、スパイラルスプリングが配設されており、モ
ータ制御中にロッドの移動が規制された場合（例えば、
ギヤの噛み合い等が不十分な場合、スプライン嵌合する
場合にはスプライン嵌合が十分でない場合等）では、モ
ータの回転力をスパイラルスプリングが弾縮することに
よって吸収し、蓄える構成となっている。

【０００４】そして、ロッドの移動における規制が解除
された場合、スパイラルスプリングに蓄えられた力によ
って、早期にロッドが移動できる様になっている。

【０００５】この場合、ロッドは、モータによって駆動
されて移動するが、モータの出力軸とスパイラルスプリ
ングとの間に設けられたリミットスイッチの状態によっ
て、モータ側回転部材の回転状態を基にして駆動状態を
検出し、このリミットスイッチの出力状態によって、モ
ータへの通電／非通電が制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たリミットスイッチはモータの出力軸からロッドを移動
させるまでの動力伝達過程において、モータの出力軸と
ロッドとの間に配設されるスパイラルスプリングを介し
て、モータ側での回転（モータ側回転部材）を検出す
る。それ故に、ロッドの軸方向における移動が規制され
た場合には、スパイラルスプリングによって、モータの
回転力が吸収され、モータの出力軸およびモータ側回転
部材は回転駆動されていても、ロッドの移動が行われな
い状態が生じる。

【０００７】これが原因で、モータ側での回転をリミッ
トスイッチは検出することから、ロッドの移動が規制さ
れた場合には、リミットスイッチでは確実なロッドの移
動を検出することができない。その結果、モータ側回転
部材が回転し、モータ側回転部材の所定位置となった地
点にて、リミットスイッチが作動して、出力状態が切り
替わり、検出されたリミットスイッチの状態から、制御
装置はモータへの通電を停止してしまうことが起こり得
る。

【０００８】つまり、ロッドの移動が規制されている場
合には、モータの回転力を回転吸収機構であるスパイラ
ルスプリンングを弾縮させることによって、モータの回
転力を吸収して蓄える。そして、ロッドの移動における
規制が解除されると、スパイラルスプリングに蓄えた力
によって、ロッドを所望の位置まで移動させる上記した
構成では、例えば、リミットスイッチの出力状態のみか
ら、ロッドを移動させるモータへの通電を停止してしま
う場合、ロッドの移動における規制が解除されると、ロ
ッドは規制時に蓄えられたスパイラルスプリングの付勢
力に応じた移動を行う。この際、スパイラルスプリング
に蓄えられる力が十分でない場合も起こり得る。

【０００９】このため、モータ制御がリミットスイッチ
の切り替わる状態によって、停止した後には、スパイラ
ルスプリングに蓄えられた弾縮による付勢力によって、
ロッドを所定位置まで移動させる、十分なスプリングの
付勢力が得られなくなってしまう。その結果、モータか
らの駆動力を借りずに、スパイラルスプリングの付勢力
にのみによって、ロッドを十分に移動させることが困難
となる。また、リミットスイッチの状態変化のみによる
モータ制御では、リミットスイッチが故障した場合に、
ロッドの制御が行えなくなり、信頼性が良くないものと
なる。

【００１０】そこで、本発明は、この様な問題点に鑑み
てなされたものであり、モータにより駆動される出力部
材の正確な制御を行うこと、また、モータ制御により出
力部材を移動中、出力部材の移動が規制された後に、規
制が解除された場合、出力部材の移動を確実なものとす
ること、を課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために講じた手段は、通電に応じて駆動するモータと、
該モータの出力軸とともに回転するモータ側回転部材
と、前記モータの駆動にともなって移動することによ
り、車両の駆動状態を第１状態あるいは第２状態のいず
れかに切り替える出力部材と、該出力部材と前記モータ
側回転部材出力軸との間に配設され、前記出力部材の回
転が規制された場合に、前記モータの回転を吸収する回
転吸収機構と、選択操作によって車両の駆動状態を前記
第１状態あるいは前記第２状態のいずれかに選択する操
作部材と、前記モータ側回転部材の回転状態を検出する
第１検出手段と、前記操作部材により選択された状態に
前記モータを通電制御し、前記出力部材を移動させる制
御装置とを備えた駆動切替装置において、前記回転吸収
機構と前記出力部材との間に、前記出力部材の変位を検
出する第２検出手段を設け、前記制御装置は、前記第１
検出手段および前記第２検出手段からの出力に基づき、
前記モータを通電制御する様にしたことである。

【００１２】上記した手段によれば、回転吸収機構と出
力部材との間に、出力部材の変位を検出する第２検出手
段を設け、制御装置は、第１検出手段および第２検出手
段からの出力に基づき、冗長系でモータを制御すること
が可能となる。よって、第１検出手段が故障した場合で
も、第２検出手段によりモータ制御を行うことが可能と
なり、信頼性が向上する。

【００１３】この場合、制御装置は、出力部材の移動が
規制され、回転吸収機構がモータの回転を吸収している
場合、ロッドに作用する荷重が設定された目標荷重に到
達した後、第２検出手段の出力が切り替わる構成とすれ
ば、モータ制御により、出力部材が移動中に、出力部材
の移動が規制されている場合、回転吸収機構によってモ
ータの回転を吸収し、モータの回転によるエネルギーを
回転吸収機構により、所定荷重（例えば、目標荷重）ま
での力（エネルギー）を蓄えることが可能である。そし
て、この状態から出力部材の移動規制が解除された場合
には、回転吸収機構に蓄えられた力に基づき、出力部材
の瞬時の移動を確実なものとすることが可能となる。

【００１４】また、制御装置は、第２検出手段の出力が
切り替わった場合に、モータの制御を停止すれば、第２
検出手段の出力が切り替わった場合、モータ制御が停止
しても、回転吸収機構に蓄えられた力のみによって、出
力部材を所定位置まで確実に移動させることも可能とな
る。つまり、目標荷重に到達するまでモータ制御が停止
されずに、回転吸収機構によりモータの回転が吸収され
る。ロッドの規制解除後には、回転吸収機構に蓄えられ
たエネルギーを有効利用して、ロッドを瞬時にして所定
位置まで移動させることが可能となり、所定位置までロ
ッドを移動させるためのシフト荷重の不足を目標荷重ま
でエネルギーを溜めることにより、かせぐことが可能と
なる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について、図
面を参照して説明する。

【００１６】図１は本実施形態における切替装置用アク
チュエータによって、駆動状態が切り替えられる駆動切
換装置１０の断面図である。尚、図１においては、各構
成が見難くならない様、一部を除いてハッチングを省略
している。

【００１７】駆動切替装置１０は、変速機（図示せず）
の出力である入力軸２４の駆動力が前輪と後輪に伝達さ
れる様、車両の前輪駆動軸１２と後輪駆動軸１１との間
に配設される。この駆動切替装置１０は、アクチュエー
タ３０の作動により、車両の駆動状態を２輪駆動、４輪
駆動（センターデフロック）及び４輪駆動（センターデ
フフリー）の３つの状態のいずれかに切り替える装置で
ある。尚、本実施における駆動切替装置１０は、上記し
た３つの状態に加え、減速機２３によって、４輪駆動時
における最終減速比をハイギヤとローギヤに切り替え可
能な構成となっている。ハイギヤとローギヤを切り替え
るシフトレバー２０を、運転席からドライバーが手動で
切り替えることにより、ハイギヤとローギヤとの切り替
えが行える構成となっている。図１に示す略中央に設け
られる後輪駆動軸１１には、図示しない変速機の入力軸
２４を介して回転駆動力が伝達される。そして、後輪駆
動軸１１の回転駆動力は、中央に設けられるセンターデ
フユニット１３に伝達され、センターデフユニット１３
からは、サイレントチェーン１９を介して、前輪駆動軸
１２に回転駆動力が伝達される。

【００１８】ここに示すセンターデフユニット１３は、
前輪駆動軸１２と後輪駆動軸１１との間の回転数の差を
吸収する装置であり、遊星歯車機構を備えている。

【００１９】また、図１に示す駆動切替装置１０には、
駆動源となるアクチュエータ３０の図２に示すロッド
（出力部材）３３に連結される第１シャフト１４と、第
１シャフト１４と並設される第２シャフト１５と、第１
シャフト１４及び第２シャフト１５に対して、所定の範
囲内で軸方向に移動可能に配設される２駆／４駆切替用
のシフトフォーク１６及びセンターデフロックを行うシ
フトフォーク１７と、シフトフォーク１６と設けられて
シフトフォーク１６と一体に動くスリーブ１６Ａ、及
び、シフトフォーク１７と一体に設けられてシフトフォ
ーク１７と一体に動くスリーブ１７Ａとを備える。

【００２０】２つの第１シャフト１４及び第２シャフト
１５には、第１シャフト１４と第２シャフト１５上を摺
動して移動するシフトフォーク１６、１７が、移動自在
に嵌っている。第１シャフト１４には、軸方向において
２つの円周状のフランジ１４Ａ，１４Ｂが形成され、第
２シャフト１５には、軸方向において３つのフランジ１
５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが形成されている。これらのフラ
ンジ１４Ａ，１４Ｂ、１５Ａ，１５Ｂ、１５Ｃの設けら
れる位置は、以下の様である。

【００２１】つまり、図１に示す状態では、第１シャフ
ト１４において、フランジ１４Ａは両シフトフォーク１
６，１７とは当接せず、フランジ１４Ｂはシフトフォー
ク１６の一方の側（図１に示す左側）に当接する。ま
た、第２シャフト１５においては、フランジ１５Ｃはシ
フトフォーク１７の一方の側（図１に示す右側）に当接
するが、フランジ１５Ａは両シフトフォーク１６，１７
には当接しない。また、フランジ１５Ｂはシフトフォー
ク１６の一方の側（図１に示す右側）に当接し、第１シ
ャフト１４および第２シャフト５がそれぞれ独立して軸
方向に移動する構成となっている。これによって、上記
したフランジ１４Ａ，１４Ｂ、１５Ａ，１５Ｂ、１５Ｃ
の作用により、２つのシフトフォーク１６，１７は、そ
れぞれ押圧されたり、押圧されなかったりして、第１シ
ャフト１４および第２シャフト１５上を摺動し、シフト
フォーク１６、１７の軸方向において位置を移動するこ
とができる。尚、このシフトフォーク１６，１７の移動
は、シフトフォーク１６，１７の軸方向に設けられた図
示しないストッパに当接することにより、移動範囲が規
制される。

【００２２】次に、駆動切替装置１０における駆動状態
の切り替えについて説明する。本実施形態における駆動
切替装置１０は、ロッド３３の位置に応じて第１シャフ
ト１４，第２シャフト１５が駆動され、ロッド３３の位
置に応じて、第１シャフト１４が軸方向に移動される。
これにより、両シャフト１４、１５上を、摺動自在な状
態で配設される２駆／４駆切替用のシフトフォーク１６
及びセンターデフフリー状態とセンターデフロック状態
とを切り替えるセンターデフロックを行うシフトフォー
ク１７が、両シャフト１４，１５に沿って軸方向に移動
する。その結果、各シフトフォーク１６、１７にそれぞ
れ設けられ、シフトフォーク１６，１７と一体で動くス
リーブ１６Ａ、１７Ａが軸方向に移動する。そして、ス
リーブ１６Ａ，１７Ａは、センターデフユニット内部の
図示しない歯車機構または２駆／４駆を切り替える歯車
１８と、スプライン嵌合したり、スプライン嵌合しなか
ったりする。

【００２３】これによって、車両の駆動状態を２輪駆動
の状態、４輪駆動（センターデフフリー）及び４輪駆動
（センターデフロック）の状態と言った、３つの状態に
切り替えることが可能である。

【００２４】センターデフフリーの４輪駆動の状態で
は、前輪駆動軸１２と中央のセンターデフユニット１３
とが連結され、センターデフユニット内に設けられる遊
星歯車機構の遊星歯車による作用によって、両駆動軸１
１、１２に発生する回転数の差を吸収しながら、後輪駆
動軸１１の回転駆動力がサイレントチェーン１９を介し
て、前輪駆動軸１２に伝達される。

【００２５】また、センターデフロックの４輪駆動の状
態では、シフトフォーク１７と一体で移動するスリーブ
１７Ａが、センターデフユニット１３の遊星歯車機構と
噛み合いロックする。この様に、両者間で噛み合いがロ
ックすると、前輪駆動軸１２と後輪駆動軸１１とが直結
状態となり、両駆動軸１１、１２は同じ回転数で回転駆
動する。

【００２６】一方、駆動状態が２輪駆動の状態では、前
輪駆動軸１２とセンターデフユニット１３は連結され
ず、後輪駆動軸１１のみに入力軸２４の回転駆動力が伝
達されるものとなる。

【００２７】尚、本実施形態においては、第１状態を２
輪駆動の状態、第２状態を４輪駆動の状態とするが、こ
れとは別に、例えば、第１状態を２輪駆動の状態、第２
状態をセンターデフフリーの状態、更に、第３状態をセ
ンターデフロックの状態としても良い。また、本発明の
技術的思想は、これらの状態に限定されるものではな
く、上記した駆動状態の順番を入れ替えたり、または、
その他の駆動状態を追加することも可能である。

【００２８】次に、駆動切替装置１０を駆動するアクチ
ュエータ３０について説明する。図２は、アクチュエー
タ３０の断面図であり、図３は、図２に示すアクチュエ
ータ３０の上視図である。

【００２９】アクチュエータ３０は、制御装置４０から
の通電制御によって駆動するモータ３１と、モータ３１
の出力軸３１Ａの回転トルクを軸方向の推力に変換して
出力する出力機構３２と、出力機構３２を介してモータ
３１の回転トルクに応じた推力が伝達され、その伝達さ
れた推力に応じて位置が変位する出力部材としてのロッ
ド３３と、モータ３１の出力軸３１Ａと出力機構３２と
の間に配設されて、ロッド３３側から出力軸３１Ａ側へ
伝達される動力によって、出力軸３１Ａの回転を禁止す
る逆転禁止機構としてのサイクロイドギヤ３４と、サイ
クロイドギヤ３４を介してモータ３１の出力軸３１Ａの
回転が伝達されるモータ側回転部材３５Ａと、サイクロ
イドギヤ３４と出力機構３２との間に配設され、モータ
３１の回転時且つロッド３３の往復動不可時におけるモ
ータ３１の回転による回転トルクを吸収する回転トルク
吸収機構（単に、回転吸収機構と称す）３５と、回転吸
収機構３５と出力軸３１Ａとの間に配設され、出力軸３
１Ａの回転角度を検出する第１検出手段としてのリミッ
トスイッチ（リミットＳＷ）３６とを備え、これらはハ
ウジング３７内に収められている。更に、アクチュエー
タ３０には、図４に示す様に、回転トルク吸収機構３５
と動力伝達機構３２との間に、第２検出手段としてのポ
ジションスイッチ（ポジションＳＷ）３８を備える。

【００３０】回転吸収機構３５は、一端がモータ側回転
部材３５Ａに固定され且つモータ側回転部材３５Ａがモ
ータ３１により回転を行う回転方向に弾縮可能な弾性部
材としてのスパイラルスプリング３５Ｂと、スパイラル
スプリング３５Ｂの他端に固定されて出力機構３２にモ
ータ側回転部材３５Ａからの回転力が伝達される出力側
回転部材３５Ｃと、モータ側回転部材３５Ａと出力側回
転部材３５Ｃとの間に配設されるプレート３５Ｄとを備
える。

【００３１】リミットスイッチ３６は、図３に示す様
に、モータ側回転部材３５Ａに近接して配置される。リ
ミットスイッチ３６は、出力機構３２の回転状態から、
ロッド３３の移動により動作するシフトフォーク１６，
１７の所定位置で、スイッチ状態が切り換わる複数の端
子ａ，ｂ，ｃ，ｄを有する。リミットスイッチ３６は、
出力軸３１Ａの回転角度に応じて、各端子における接点
の接触・非接触の組み合せが変化する。このリミットス
イッチ３６によって、出力軸３１Ａの回転角度を検出
し、上記した３つの駆動状態に対応したロッド３３の位
置及び各位置の中間位置が、図６に示す如く、検出され
る。

【００３２】図６は、リミットスイッチ３６の端子ａ，
ｂ，ｃ，ｄの状態と、車両の駆動状態との関係を示す。
リミットスイッチ３６は、駆動状態が遷移すると端子ａ
（接地端子）を除く、残りの３つの端子ｂ，ｃ，ｄの出
力状態が、順番に切り替わり、遷移する駆動状態の内、
駆動状態がどの状態にあるのかが検出可能である。つま
り、３つの端子ｂ，ｃ，ｄでは、駆動状態により、高電
位（Ｈｉ）と低電位（Ｌｏ）の切り替わる位置がずれた
設定となっている。

【００３３】例えば、図６における駆動状態を、Ａ：２
輪駆動の状態、Ｂ：センターデフロックの状態、Ｃ：セ
ンターデフフリーの状態とした場合、ロッド３３の移動
により、Ｂ状態を中心とした場合に、ロッド３３が左方
向に移動すると、駆動状態がＡ状態に切り替わり、ロッ
ド３３が右方向に移動すると、駆動状態がＣ状態に切り
替わる。

【００３４】上記した状態において、リミットスイッチ
３６の端子ｂでは、Ａ状態，Ｂ状態，Ｃ状態の領域にな
った場合に、図６に示す如く、出力状態がＨｉからＬｏ
またはＬｏからＨｉに切り替わる。また、端子ｃでは、
端子ｂの出力状態がＬｏとなっている途中領域（Ａ状
態，Ｃ状態の境界領域）で切り替わり、端子ｄは、ｂの
出力状態がＨｉとなっている途中領域（Ｂ状態の境界領
域）で切り替わる様、設定されている。これらの３つの
端子ｂ，ｃ，ｄの出力状態から、ロッド３３が、現在の
駆動状態が、どの駆動状態となっているのかを検出する
ことができる。

【００３５】尚、本実施形態においては、リミットスイ
ッチ３６の３端子ｂ，ｃ，ｄの出力状態を、ロッド３３
の移動に伴い、簡略化して、一方向に動く場合にＬ１状
態→Ｌ２状態→Ｌ３状態、一方向とは逆方向に動く場合
にＬ３状態→Ｌ２状態→Ｌ１状態となる様、遷移するも
のとして表わす（図５参照）。

【００３６】更に、本実施形態における駆動切替装置１
０では、スパイラルスプリング３５Ｂを介した後の出力
側回転部材３２の回転に基づき、ロッド３３の移動が検
出できる様、ポジションスイッチ３８が設けられてい
る。ポジションスイッチ３８は、回転を行わないハウジ
ング側に設けられ、出力機構３２の回転を検出する。ポ
ジションスイッチ３８は、リミットスイッチ３６と同じ
く図６に示す様に、駆動状態がＡ状態とＢ状態の間にお
いて、リミットスイッチ３６の端子ｂ，ｃ，ｄの出力状
態が切り替わらない点、及び、駆動状態がＢ状態とＣ状
態の間において、リミットスイッチ３６の端子ｂ，ｃ，
ｄの出力状態が同時に切り替わらない点にて、切り替わ
る様に設定されている。つまり、ポジションスイッチ３
６は、リミットスイッチ３６と同時には切り替わらない
設定となっている。また、本実施形態においては、ポジ
ションスイッチ３８の出力状態を、ロッド３３の移動に
伴い、ロッド３３が一方向に動く場合にＰ１状態→Ｐ２
状態、一方向とは逆方向に動く場合にＰ２状態→Ｐ１状
態となる様、遷移するものとして表わす。

【００３７】駆動状態の切り替えを行うアクチュエータ
３０は、車両の走行車速を検出する車速信号や変速機の
位置を示すシフト位置信号等の外部信号を入力して、車
両の駆動状態を選択し、選択された駆動状態となるべく
モータ３１への通電を出力する制御装置４０をハウジン
グ３７の外部に備えている。

【００３８】そこで、図４に示す全体の参照して、制御
装置４０の内部構成について簡単に説明する。制御装置
４０は、内部にマイコン４１、電源回路４２、通電切替
回路４３、電流検出回路４７を備える。この制御装置４
０には、車両に搭載されたバッテリー５１から電源（例
えば、１２Ｖ）が供給される。バッテリー５１からの電
圧は、車両の同一電力を使用する負荷の状態によって変
動するため、一旦、電源回路４２に取り込まれる。この
電源回路４２によって、負荷状態により変動しない安定
した電圧（例えば、５Ｖ）が作られ、その安定した電圧
がマイコン４１に入力される。

【００３９】また、制御装置４０には、上記した３つの
駆動状態をロータリースイッチ形式で切り替える手動の
操作スイッチ（操作部材）５０の切替信号と、リミット
スイッチ３６の各端子からの出力状態が入力される。更
には、制御装置４０は、モータ３１に流れる電流を、モ
ータ３１の一方の端子に接続されたシャント抵抗等を用
いた電流検出回路４により検出し、モータ電流がマイコ
ン４１に入力されている。マイコン４１に入力されるこ
れらの信号は、マイコン４１の内部または外部に設けら
れるインターフェース回路（図示せず）を介して入力さ
れる。マイコン４１は、これらの入力された信号に基づ
き、モータ３１を駆動するモータ駆動信号を通電切替回
路４３に対して出力する。すると、通電切替回路４３は
モータ駆動信号に対応した通電（モータ３１を正転また
は逆転させる通電）を行い、モータ３１を駆動させる。

【００４０】次に、アクチュエータ３０の作動につい
て、説明する。本実施形態においては、一例としてセン
ターデフフリーの状態（Ｃ状態）から、センターデフロ
ックの状態（Ｂ状態）へと切り替わる際の遷移状態にお
ける各構成の作動を説明する。尚、本実施形態において
は、図６に示すＣ状態から、Ｂ状態に遷移させる場合に
ついて説明を行うが、これに限定されるものではなく、
上記した３つの駆動状態（Ａ状態，Ｂ状態，Ｃ状態）の
いずれかの状態から、異なった駆動状態に遷移する場合
にも応用が可能である。

【００４１】図５は、ロッド３３のストロークの量、モ
ータ３１の制御状態、スパイラルスプリング３５Ｂの状
態、リミットスイッチ３６、ポジションスイッチ３８お
よびロッド３３が移動中にロッド３３に作用する荷重
（シフト荷重と称す）を時間的に見たタイムチャートで
ある。

【００４２】モータ制御が開始される前、スパイラルス
プリング３５Ｂには、前回のモータ制御の終了時におい
て、ロッド３３には予備荷重（プレロード）が作用した
状態で、ロッド３３は停止している。そこで、操作スイ
ッチ５０が、Ｐｓ（時間ｔ１）にて操作されると、時間
ｔ１からスパイラルスプリング３５Ｂに作用している予
備荷重が最初に解放され、ロッド３３に作用するシフト
荷重はなくなる。スパイラルスプリング３５Ｂの解放に
よって、ロッド３３に作用するシフト荷重が時間ｔ２に
おいてなくなると、時間ｔ２からモータ３１に通電が成
され、モータ制御が開始される。モータ制御が開始され
ると、スパイラルスプリング３５Ｂの変形を伴わない初
期の弾性力により、ロッド３３は軸方向に移動する。

【００４３】この様にロッド３３が移動する際、ロッド
３３の移動が規制されない状態（滑らかにロッド３３が
移動する状態）では、モータ３１には安定したモータ電
流が流れて、モータ３１の出力軸３１Ａは回転する。そ
して、モータ３１の出力軸３１Ａの回転は、出力機構３
２を介して伝達され、この状態下ではロッド３３の軸方
向の変位は規制されることなく、時間に比例してロッド
３３がストロークする。尚、この状態においては、スパ
イラルスプリング３５Ｂに作用する荷重は各部材の摺動
抵抗のみとなる。

【００４４】しかし、時間ｔ３になると、これまで滑ら
かに移動を行っていたロッド３３の移動に従い、シフト
フォーク１７に設けられたスリーブ１７Ａの軸方向の端
部が、センターデフユニット１３の内部の遊星歯車機構
に当接する。この場合、スリーブ１７Ａが軸方向に変位
しても、センターデフフリーの状態では遊星歯車機構が
作用している為、スリーブ１７Ａの内外周に形成された
スプラインとセンターデフユニット１３に形成されたス
プラインとは直ぐには噛み合わない。スリーブ１７Ａの
スプラインとセンターデフユニット１３のスプラインと
が噛み合い、ロッド３３の移動が完了するまでは、スパ
イラルスプリング３５Ｂが弾縮した待ち状態となる。こ
の待ち状態には、ロッド３３が軸方向に変位できない状
態と、ロッド３３が所定の負荷を受けながら軸方向に変
位する状態の２つの状態があり、これらの状態の下で、
モータ３１に流れる電流値は徐々に大きくなる。

【００４５】この様に、スプライン嵌合が互いに噛み合
わない状態であると、ロッド３３の軸方向における移動
が規制されたモータロックと似た状態となる。この状態
が発生すると、スパイラルスプリング３５Ｂを弾縮させ
て、スパイラルスプリング３５Ｂの巻き上げを行う待ち
動作に入る。時間ｔ３から待ち動作に入ると、ロッド３
３のストローク量は増加せず、状態を保持する。この状
態では、ロッド３３に作用するシフト荷重は、時間に伴
ってスパイラルスプリング３５Ｂが弾縮されてゆくの
で、徐々に増加する。

【００４６】そして、モータ３１の駆動によって、ロッ
ド３３の移動が規制された状態が続き、モータ側回転部
材３５Ａが所定位置まで回転すると、時間ｔ４におい
て、リミットスイッチ３６の出力状態がＬ２状態からＬ
３状態に切り替わる。このＬ２状態からＬ３状態になっ
た場合に、モータ３１のモータ制御を、図５の（ａ）の
如く、停止しまうと、以下に示す問題が起こり得る。

【００４７】つまり、この状態の後、時間ｔ５におい
て、センターデフユニット１３の遊星歯車機構とスリー
ブ１７Ａとの同期がとれた場合には、ロッド３３が移動
し始め、ロッド３３の移動が規制されていた場合に上昇
していたシフト荷重は低下する。そして、ロッド３３が
所定量移動した後、スリーブ１７Ａまたはロッド３３
は、図示しないハウジング内のストッパに当接して、移
動が停止し、駆動状態が切り替わる。

【００４８】この場合、センターデフユニット１３の遊
星歯車機構とスリーブ１７Ａとの同期がとれた時間ｔ５
になると、ロッド３３の軸方向の移動が規制されていた
時に蓄えていたスパイラルスプリング３５Ｂの弾縮によ
る付勢力のみによって、ロッド３３は軸方向に急激に移
動する。しかし、スパイラルスプリング３５Ｂに蓄えら
れた力（エネルギー）が十分でないと、その力によって
ロッド３３を移動させ、ロッド３３を十分なスプライン
嵌合となる位置まで、移動させることはできない。

【００４９】この為、モータ制御を停止後、スパイラル
スプリング３５Ｂのみの力だけでは、ロッド３３を十分
移動させる力をロッド３３に付与することができない。
それ故に、駆動状態を異なる状態に切り替える際、ロッ
ド３３は最終の到達地点まで移動できず、最終到達位置
がスパイラルスプリング３５Ｂに蓄えられる力に依存し
てばらつき、駆動切替装置１０の信頼性が低下してしま
う。

【００５０】そこで、本実施形態では、上記した問題点
を解決するため、リミットスイッチ３６にポジションス
イッチ３８を冗長系で備え、２つのスイッチ３６，３８
の一方のスイッチが故障した場合でも、他方のスイッチ
によって、モータ制御を行うことができる様にし、両者
からの出力状態により、モータ３１を制御して、ロッド
３３を移動させる様にしている。

【００５１】つまり、ポジションスイッチ３８は、ロッ
ド３３の移動が規制され、スパイラルスプリング３５Ｂ
によって、モータ３１の回転力を吸収している場合に、
目標荷重まで到達した後、出力状態がＰ１状態からＰ２
状態に切り替わる様に、出力特性が設定されている。こ
のため、センターデフユニット１３の内部の遊星歯車機
構のスプライン嵌合がうまく噛み合わず、ロッド３３の
軸方向への移動が停まり、規制された場合、スパイラル
スプリング３５Ｂによって、モータ３１の回転力を吸収
している最中に、途中、リミットスイッチ３６の状態が
Ｌ２状態からＬ３状態で切り替わった後でも、ロッド３
３のシフト荷重を所定量（目標荷重となる様）増加させ
る。そして、ロッド３３に作用する荷重を目標荷重まで
増加してから、ポジションスイッチ３８の出力状態がＰ
１状態からＰ２状態へと切り替わると、モータ制御を停
止させる様にしている。

【００５２】つまり、リミットスイッチ３６だけではモ
ータ制御を停止させず、シフト荷重を目標荷重まで上昇
させた後、ポジションスイッチ３８の出力状態の切り替
わりによって、モータ制御を停止させている。

【００５３】これによって、同期がとれた時間ｔ５にな
ると、ロッド３３の軸方向の移動が規制されていた時に
蓄えていたスパイラルスプリング３５Ｂの弾縮による付
勢力のみによって、ロッド３３は軸方向に急激に移動す
る。この場合、スパイラルスプリング３５Ｂに蓄えられ
る力は、リミットスイッチ３６がＬ３状態に切り替わっ
た後に目標荷重まで蓄えられる。このため、モータ制御
終了後も、その蓄えられた力によって、ロッド３３を移
動させ、ロッド３３をスプライン嵌合が確実となる位置
Ｐｅまで、移動させることができる。それ故に、駆動状
態を異なる状態に切り替える際、ロッド３３が最終の到
達地点Ｐｅまで確実に移動させることができ、最終到達
位置のばらつきを防止して、駆動切替装置１０の信頼性
を向上させることができる。

【００５４】尚、本実施形態に示す目標荷重は、モータ
３１を駆動する場合にモータ３１に流れるモータ電流を
基にして目標荷重を設定することができ、スパイラルス
プリング３５Ｂに蓄える力を目標荷重まで蓄えれば、リ
ミットスイッチ３６のみの出力状態によってモータ制御
を停止させる、図５の（ａ）に示す場合に比べて、リミ
ットスイッチ３６とポジションスイッチ３８によりモー
タ制御を行う、図５に示す（ｂ）の方が、ロッド３３に
作用するシフト荷重をΔＦだけかせぐことができ、この
差分の荷重ΔＦにより、ロッド３３の移動を確実に補助
する。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、回転吸収機構と出力部
材との間に、出力部材の変位を検出する第２検出手段を
設け、制御装置は、第１検出手段および第２検出手段か
らの出力に基づき、冗長系でモータを制御することがで
きる。

【００５６】この場合、制御装置は、出力部材の移動が
規制され、回転吸収機構がモータの回転を吸収している
場合、ロッドに作用する荷重が設定された目標荷重に到
達した後、第２検出手段の出力が切り替わるものとすれ
ば、モータ制御により、出力部材が移動中に、出力部材
の移動が規制されている場合、回転吸収機構によってモ
ータの回転を吸収し、モータの回転によるエネルギーを
回転吸収機構により、所定荷重までの力を蓄えることが
でき、この状態から出力部材の移動が解除された場合に
は、回転吸収機構に蓄えられた力に基づき、出力部材の
瞬時の移動を確実なものとすることができる。

【００５７】また、制御装置は、第２検出手段の出力が
切り替わった場合に、モータの制御を停止すれば、第２
検出手段の出力が切り替わった場合、モータ制御が停止
しても、回転吸収機構に蓄えられた力のみによって、出
力部材を所定位置まで確実に移動させることもできる。
つまり、目標荷重に到達するまでモータ制御が停止され
ずに、回転吸収機構によりモータの回転が吸収されるの
で、ロッドの規制解除後には、その蓄えられたエネルギ
ーを有効利用して、ロッドを瞬時にして所定位置まで移
動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における駆動切替装置の断
面図である。

【図２】図１に示すアクチュエータの断面図である。

【図３】図２に示すＡ視図である。

【図４】本発明の一実施形態における駆動切替装置の構
成図である。

【図５】本発明の一実施形態における駆動切替装置のモ
ータ、スイッチ類およびストローク、シフト荷重の状態
遷移を示すタイムチャートである。

【図６】図４に示すリミットスイッチとポジションスイ
ッチの駆動状態における出力状態を示すタイムチャート
である。

【符号の説明】

１０ 駆動切替装置 ３１ モータ ３２ 出力機構 ３３ ロッド（出力部材） ３５ 回転吸収機構 ３５Ａ モータ側回転部材 ３６ リミットスイッチ（第１検出手段） ３８ ポジションスイッチ（第２検出手段） ４０ 制御装置 ５０ 操作スイッチ（操作部材）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D036 GA14 GA22 GB05 GB06 GB13 GD01 GD02 GD09 GG29 GH12 GH15 GJ17 3D043 AA10 AB17 EA02 EA12 EA17 EA23 EA25 EA32 EB07 EB11 EB12 EB14 EE18 EF12 5H571 AA03 BB07 CC02 DD01 EE01 HA04 HB01 JJ03 LL22 LL33

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電に応じて駆動するモータと、 該モータの出力軸とともに回転するモータ側回転部材
   と、 前記モータの駆動にともなって移動することにより、車
   両の駆動状態を第１状態あるいは第２状態のいずれかに
   切り替える出力部材と、 該出力部材と前記モータ側回転部材出力軸との間に配設
   され、前記出力部材の回転が規制された場合に、前記モ
   ータの回転を吸収する回転吸収機構と、 選択操作によって車両の駆動状態を前記第１状態あるい
   は前記第２状態のいずれかに選択する操作部材と、 前記モータ側回転部材の回転状態を検出する第１検出手
   段と、 前記操作部材により選択された状態に前記モータを通電
   制御し、前記出力部材を移動させる制御装置とを備えた
   駆動切替装置において、 前記回転吸収機構と前記出力部材との間に、前記出力部
   材の変位を検出する第２検出手段を設け、前記制御装置
   は、前記第１検出手段および前記第２検出手段からの出
   力に基づき、前記モータを通電制御することを特徴とす
   る駆動切替装置。
2. 【請求項２】 前記制御装置は、前記出力部材の移動が
   規制され、前記回転吸収機構が前記モータの回転を吸収
   している場合、前記ロッドに作用する荷重が設定された
   目標荷重に到達した後、前記第２検出手段の出力が切り
   替わることを特徴とする請求項１に記載の駆動切替装
   置。
3. 【請求項３】 前記制御装置は、前記第２検出手段の出
   力が切り替わった場合に、前記モータの通電制御を停止
   することを特徴とする請求項２に記載の駆動切替装置。