JP2003348889A - 駆動切替装置用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数をできるだけ増大させることなく、
ＦＥＴが正常か否かを判断することが可能な駆動切替装
置用アクチュエータを提供すること。 【解決手段】 駆動切替装置用アクチュエータの制御機
構４０を構成するＣＰＵ４１は、手動スイッチ５０によ
り車両の駆動状態を切替える要求が検出されないとき
に、リレー４３Ａがオンとなり且つＦＥＴ４４がオフと
なるように指示し、電流検出回路４５が電流を検出した
場合には、ＦＥＴ４４がオン故障していると判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータへの通電を
制御することによって車両の駆動状態を２輪駆動から４
輪駆動、或いは４輪駆動から２輪駆動に切替える駆動切
替装置のアクチュエータに関するものであり、特に、モ
ータへの通電を制御する機構の故障の検出に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の駆動切替装置用アクチュエータと
して、特開平８−２２３９８３号公報に開示される技術
がある。この公報には、通電電流に応じた出力トルクを
発生するモータと、軸方向に往復動するロッドと、モー
タの出力トルクを軸方向の推力に変換してロッドに伝達
し、モータへの通電が停止するとロッドに掛る負荷によ
ってモータを逆回転させる動力伝達機構と、モータへの
通電を所定時間（１秒）に設定するとともに、モータに
所定値以上の電流が流れると電流をＰＷＭ（パルス幅変
調）制御して所定トルク以上の出力トルクとならないよ
うに通電電流を制限するモータ駆動回路とを備える推力
アクチュエータを、２輪駆動と４輪駆動とを切替える切
替装置のアクチュエータとして採用した技術が開示され
ている。

【０００３】この技術によると、モータに流れる通電電
流が制限されてモータの出力トルクが抑えられるので、
ロッドや動力伝達機構に大きな負荷が掛らなくなって、
動力伝達機構や構成部品の小型化が可能になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示される
形式の駆動輪切替装置用アクチュエータにおいて、モー
タ駆動回路中のリレー及びパワースイッチング素子が正
常にオン・オフしているか否かを監視する場合には、モ
ータへの非通電時に所定のタイミングでスイッチングパ
ワー素子をオン・オフ制御して、監視回路によってスイ
ッチングパワー素子が正常か否かを判断していた。

【０００５】しかしながら上記した監視回路は、スイッ
チングパワー素子が正常か否かを判断するため設けられ
た回路であり、監視回路を設けることによって部品点数
が増加してしまう、という問題がある。

【０００６】そこで本発明は、上記の問題を解決すべ
く、部品点数をできるだけ増大させることなく、スイッ
チングパワー素子が正常か否かを判断することが可能な
駆動切替装置用アクチュエータを提供することを技術的
課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、通電電流に応じて回転駆動するモ
ータと、該モータの出力軸の回転トルクを出力する出力
機構と、該出力機構を介して前記モータの回転トルクに
応じた推力が伝達されるとともに位置の変位に応じて車
両の駆動状態を切替え可能な出力部材と、車両の駆動状
態を切替える要求があるか否かを検出する切替要求検出
機構と、該切替要求検出機構からの出力に基づいて前記
モータの駆動を制御する制御機構と、を備える駆動切替
装置用アクチュエータであって、該制御機構は、バッテ
リーから供給される電圧を所定の駆動電圧に変換する電
源回路と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出
回路と、前記電源回路と前記モータとの間に配設され前
記モータの通電・非通電を切替可能な通電切替回路と、
前記電流検出回路が検出する電流に基づいて前記モータ
を駆動するべく、前記通電切替回路を作動する演算処理
装置とを備えており、前記通電切替回路は、リレーとス
イッチングパワー素子を有し、該リレーと該スイッチン
グパワー素子とが共にオンのときにのみ前記モータが通
電し、前記リレーと前記スイッチングパワー素子の少な
くともいずれかがオフのときには前記モータが非通電と
なるように前記リレーとスイッチングパワー素子とが配
設されており、前記演算処理装置は、前記切替要求検出
機構により車両の駆動状態を切替える要求が検出されな
いときに、前記リレー或いは前記スイッチングパワー素
子の一方がオンとなり且つ前記リレー或いは前記スイッ
チングパワー素子の他方がオフとなるように指示し、前
記電流検出回路が電流を検出した場合には、前記リレー
或いは前記スイッチングパワー素子の他方が故障してい
ると判断することを特徴とする、駆動切替装置用アクチ
ュエータとした。

【０００８】請求項１における駆動切替装置用アクチュ
エータの作動について説明する。切替要求検出機構によ
り駆動状態の切替えが要求されると、演算処理装置によ
り通電切換回路が作動されてモータへの通電が行われ、
出力軸から出力機構を介して出力部材に回転トルクを伝
達する。このとき、駆動状態の切替えが円滑に行われず
に、出力部材が作動しなくなったり過剰な負荷を受けな
がら作動したりする場合が考えられる。このような場合
にモータへの通電を継続しているとモータが過剰に発熱
してしまうが、本発明では、電流検出回路が検出する電
流に基づいて演算処理装置がリレーやパワースイッチン
グ素子をオン・オフ操作することで、モータへの通電電
流が制限される。したがって、モータには過電流が流れ
ることなく、モータの発熱が抑えられる。通電電流の制
限について更に説明すると、リレーに対するスイッチン
グパワー素子のオン・オフ作動周期は非常に小さいた
め、駆動状態の切替途中の段階では、リレーはオン状態
を維持した状態でスイッチングパワー素子のオン・オフ
を繰り返し切替えることにより、モータへの通電電流を
制限する。そして、駆動状態の切替えが完了すると、リ
レーとスイッチングパワー素子の両方をオフするように
通電切替回路が作動される。

【０００９】ここで、通電切替回路は、リレー及びスイ
ッチングパワー素子が故障していなければ、リレー或い
はスイッチングパワー素子のうち少なくとも一方がオフ
されたときにはモータに電流が流れない構成となってい
る。このような構成のアクチュエータに対して、リレー
或いはスイッチングパワー素子の一方をオン、他方をオ
フにした状態でモータに電流が流れることが検出される
場合には、リレー或いはスイッチングパワー素子の他方
が、オンを維持したままオフに操作されない故障（以
下、オン故障と称す）状態であるとみなすことができ
る。

【００１０】このように、請求項１によると、駆動状態
の切替時におけるモータの通電制御のための通電切替回
路にはリレーとスイッチングパワー素子が用いられてお
り、このリレーとスイッチングパワー素子のオン・オフ
を操作することで、新たに監視回路を設けることなくリ
レー或いはスイッチングパワー素子のオン故障を検出す
ることができ、これらの故障の検出に際して部品点数が
増加することがない。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１に本実施の形態における駆動
切換装置用アクチュエータを採用した駆動切換装置１０
の断面図を示す。図１では各構成が見難くならないよう
に一部の構成を除いてハッチングを省略している。

【００１２】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と車両の前輪駆動軸１２と後輪駆
動軸１１との間に配設されており、後述する駆動切替装
置用アクチュエータの作動によって車両の駆動状態を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つの状態に切替える装置で
あり、駆動切替装置用アクチュエータはアクチュエータ
部３０と制御機構４０と、乗員による操作に応じて車両
の駆動状態を切替える要求があるか否かを検出する切替
要求検出機構としての手動スイッチ５０とにより構成さ
れている。尚、本実施の形態における駆動切替装置１０
は、これらの３つの状態に加え、減速機２３によって４
輪駆動時における終減速比をハイギヤとローギヤに切替
可能な構成となっている。ハイ＆ローシフトレバー２０
を運転席から手動で切替えることによってハイギヤとロ
ーギヤとの切替えが行われる。後輪駆動軸１１には入力
軸２４を介して回転駆動力が伝達され、後輪駆動軸１１
の回転駆動力はセンターデフユニット１３からサイレン
トチェーン１９を介して前輪駆動軸１２に伝達可能に構
成されている。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、遊星歯車機構によって構成されている。

【００１３】駆動切替装置１０の構成について説明す
る。駆動切替装置１０は、駆動切替装置用アクチュエー
タのアクチュエータ部３０の出力部材であるロッド３３
に連結される第１シャフト１４と、第１シャフト１４と
並行に配設される第２シャフト１５と、第１シャフト１
４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駆切替シフトフォーク
１６及びセンターデフロックシフトフォーク１７と、各
シフトフォーク１６、１７の端部に固定されるスリーブ
１６Ａ、１７Ａとを備えている。第１シャフト１４及び
第２シャフト１５には、各シャフト１４、１５に対する
シフトフォーク１６、１７の軸方向の移動可能な範囲を
規定するために複数の大径部１４Ａ、１５Ａが形成さ
れ、第１シャフト１４が軸方向へ移動して各シフトフォ
ーク１６、１７が大径部１４Ａ、１５Ａに引っ掛かるこ
とでシフトフォーク１６、１７のそれぞれの軸方向位置
が規定される。

【００１４】駆動切替装置１０による駆動状態の切替に
ついて説明する。本実施の形態の駆動切替装置はロッド
３３の位置に応じて車両の駆動状態を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つの状態に切替え、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とで各シ
ャフト１４、１５に配設される２駆−４駆切替シフトフ
ォーク１６及びセンターデフロックシフトフォーク１７
が軸方向に移動して、各シフトフォーク１６、１７の端
部に設けられたスリーブ１６Ａ、１７Ａが軸方向に移動
される。これによって車両の駆動状態が切替えられる。
４輪駆動（センターデフフリー）状態では、前輪駆動軸
１２側の部材とセンターデフユニット１３とが連結され
て、遊星歯車機構の遊星歯車作用によって両駆動軸１
１、１２の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。４輪駆動（センターデフロック）
状態ではスリーブ１７Ａが図面上側の位置となってセン
ターデフユニット１３の遊星歯車機構がロックされ、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。また、
２輪駆動の状態では前輪駆動軸１２側の部材とセンター
デフユニット１３が連結されずに、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。

【００１５】次に、駆動切替装置用アクチュエータを構
成するアクチュエータ部３０について詳細に説明する。
図２は本実施の形態におけるアクチュエータ部３０の断
面図、図３は図２のＡ視図である。アクチュエータ部３
０は、通電電流に応じて回転駆動するモータ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、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３
２との間に配設されロッド３３側から出力軸３１Ａ側へ
伝達される動力により出力軸３１Ａが回転するのを禁止
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の回転を吸収する回転吸収機構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３１Ａの回転角度を検出するリミットスイッチ３６
とをハウジング３７内に配設している。尚、サイクロー
ドギア３４の代わりにウォームギアを用いてもよい。更
に駆動切替装置用アクチュエータは、外部からの信号を
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機構４０
をハウジング３７の外部に備えている。制御機構４０の
回路構成を図４に示す。

【００１６】回転吸収機構３５は、サイクロイドギヤ３
４を介してモータ３１の出力軸３１Ａの回転を伝達可能
なモータ側回転部材３５Ａと、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の回転方
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
れるとともに出力機構３２に回転力を伝達可能な出力側
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
備えている。

【００１７】リミットスイッチ３６は４つの端子ａ、
ｂ、ｃ、ｄを有し、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して
出力軸３１Ａの回転角度を検出するものであり、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
位置が検出可能である。表１はリミットスイッチ３６の
各端子ａ、ｂ、ｃ、ｄの接触状態と車両の駆動状態の設
定位置との関係を示す表である。表１において○は接点
の接触時を示し、空欄は非接触時を示している。

【００１８】

【表１】 表１に示すように４つの端子ａ、ｂ、ｃ、ｄの接触状態
が変化することでリミットスイッチ３６の設定位置Ｉ〜
Ｖを検出し、更に設定位置がＩ〜Ｖのどの位置にあるか
によって車両の駆動状態の設定位置Ａ〜Ｃ、及びそれら
の中間位置が検出される。ここで、設定位置Ａは２輪駆
動、設定位置Ｂは４輪駆動（センターデフフリー）、設
定位置Ｃは４輪駆動（センターデフロック）に対応する
ロッド３３の軸方向位置を示している。尚、リミットス
イッチ３６の端子ａはアースであり、常時接触してい
る。

【００１９】アクチュエータ部３０とともに駆動切換装
置用アクチュエータを構成する制御機構４０について説
明する。制御機構４０は、バッテリーＢＡＴから供給さ
れる電圧を所定の駆動電圧に変換する電源回路４８と、
モータ３１に流れる電流を検出する電流検出回路４５
と、電源回路４８とモータ３１との間に配設されモータ
３１の通電・非通電を切替可能な通電切替回路４２と、
電流検出回路４５が検出する電流に基づいてモータ３１
を駆動するべく、通電切替回路４２を作動する演算処理
装置としてのＣＰＵ４１を備えている。

【００２０】通電切替回路４２は、リレー４３Ａ、４３
Ｂとスイッチングパワー素子であるＦＥＴ４４を有して
おり、リレー４３ＡとＦＥＴ４４とが共にオン、或いは
リレー４３ＢとＦＥＴ４４とが共にオンのときにのみモ
ータ３１が通電し、リレー４３ＡとＦＥＴ４４の少なく
ともいずれかがオフのとき、或いはリレー４３ＢとＦＥ
Ｔ４４の少なくともいずれかがオフのときにはモータ３
１が非通電となるようにリレー４３Ａ、４３ＢとＦＥＴ
４４とが配設されている。本実施の形態では、通電切換
回路４２は２つのリレー４３Ａ、４３Ｂを有している
が、これは、モータ３１を正転方向に回転させるときに
オンするリレー４３Ａと、モータ３１を逆転方向に回転
させるときにオンするリレー４３Ｂであり、駆動状態の
切替時に２つのリレー４３Ａ、４３Ｂが同時にオンする
ことはない。また、ＦＥＴ４４はモータ３１とアースと
の間に設けられることにより、１つのＦＥＴで２つのリ
レー４３Ａ、４３Ｂに対応した構造となっている。尚、
図４に示す構成以外にも、リレー４３Ａとリレー４３Ｂ
とでそれぞれのＦＥＴが対応するようにＦＥＴを２個配
設してもよい。

【００２１】電流検出回路４５は、抵抗４７に流れる電
流をオペアンプ４６にて基準電流値Ｉ０、第１所定電流
値Ｉ１、第２所定電流値Ｉ２と比較することで、モータ
３１に流れる電流がこれら電流値に達しているか否かを
検知している。尚、基準電流値Ｉ０は、ＣＰＵ４１が検
出可能な電流のうち最も小さな値である。

【００２２】ＣＰＵ４１は、電源回路４８、車速、手動
スイッチ５０のオン・オフ、リミットスイッチ３６の各
端子ｂ、ｃ、ｄの接触・非接触、及び電流検出回路が検
出する電流を入力して、これら入力された信号に応じた
駆動状態となるようにモータ３１の回転方向及び通電電
流を算出し、この算出された回転方向及び電流値を出力
すべくリレー４３Ａ、４３Ｂ及びＦＥＴ４４のオン・オ
フを出力する。モータ３１に流れる電流に関しては、抵
抗４７に流れる電流をオペアンプ４６にて各電流値と比
較することで、モータ３１に流れる電流が基準電流値Ｉ
０、第１所定電流値Ｉ１、或いは第２所定電流値Ｉ２に
達しているか否かを検知している。

【００２３】駆動切替装置用アクチュエータの故障の検
出について、図５のフローチャートを用いて説明する。
電源回路４８からＣＰＵ４１に電圧が供給されてイグニ
ッションスイッチＩＧがオンされると図５のフローチャ
ートがスタートする。先ず、ステップＳ１０でリレー４
３Ａをオンするとともにリレー４３Ｂをオフする。そし
てステップＳ１１にてＦＥＴ４４をオフする。次に、ス
テップＳ１２に進んでモータ３１に流れる電流Ｉが基準
電流値Ｉ０より大きいか否かを判断する。ＦＥＴ４４が
ＣＰＵ４１の指示通りにオフされていればモータ３１に
は電流が流れないので、ＦＥＴ４４がオン故障していな
い限り電流Ｉは基準電流値Ｉ０より大きくならない。Ｆ
ＥＴ４４がオン故障しておらず、ステップＳ１２で電流
Ｉが基準電流値Ｉ０以下であると判断された場合にはス
テップＳ１３に進み、リレー４３Ａをオフするとともに
リレー４３Ｂをオンする。そして、ステップＳ１４に
て、ステップＳ１２と同様に電流Ｉが基準電流値Ｉ０よ
り大きいか否かを判断する。ステップＳ１４の実行時に
はＦＥＴ４４がオフされているので、ＦＥＴ４４がオン
故障していない限り電流Ｉは基準電流値Ｉ０より大きく
ならない。ＦＥＴ４４がオン故障しておらず、ステップ
Ｓ１４で電流Ｉが基準電流値Ｉ０以下であると判断され
た場合にはステップＳ１５に進む。

【００２４】ステップＳ１６に進むとリレー４３Ａ、４
３Ｂをともにオフし、ステップＳ１７にてＦＥＴ４４を
オンする。そして、ステップＳ１７に進み、ステップＳ
１２及びステップＳ１４と同様に電流Ｉが基準電流値Ｉ
０より大きいか否かを判断する。ステップＳ１７の実行
時にはリレー４３Ａ、４３Ｂがともにオフされているた
め、リレー４３Ａ或いはリレー４３Ｂのいずれかがオン
故障していない限り、モータ３１に電流は流れない。リ
レー４３Ａ、４３Ｂがともにオン故障しておらず、ステ
ップＳ１７で電流Ｉが基準電流値Ｉ０以下であると判断
されると、ステップＳ１９に進んで後述する通常通電制
御を実行する。

【００２５】ここで、ＦＥＴ４４がオン故障している場
合には、モータ３１に電流が流れてステップＳ１２にて
電流Ｉが基準電流値Ｉ０より大きいと判断され、ステッ
プＳ１８に進む。ＦＥＴ４４がオン故障している場合に
は、モータ３１に電流が流れてステップＳ１４にて電流
Ｉが基準電流値Ｉ０より大きいと判断され、ステップＳ
１８に進む。また、リレー４３Ａ、４３Ｂのいずれかが
オン故障している場合にも、モータ３１に電流が流れて
ステップＳ１７にて電流Ｉが基準電流値Ｉ０より大きい
と判断され、ＦＥＴ４４のオン故障時と同様にステップ
Ｓ１８に進む。ステップＳ１８では、運転者による駆動
状態の切替要求があってもモータ３１に通電しないよう
に、リレー４３Ａ、４３Ｂ及びＦＥＴ４４をオフする。
そして、リレー４３Ａ、４３Ｂ或いはＦＥＴ４４がオン
故障していることを運転者に知らせるべく、図示しない
インジケータを点灯させる。

【００２６】次に、ステップＳ１９の通常通電制御につ
いて、図６のフローチャート及び図７〜図１０のタイム
チャートを用いて説明する。本実施の形態では、車両の
駆動状態が４輪駆動（センターデフフリー）から４輪駆
動（センターデフロック）へ切替わるときの各構成の作
動を用いて説明する。図７および図９はモータ３１に流
れる電流と時間、図８および図１０はロッド３３のスト
ロークと時間の関係をそれぞれ示している。

【００２７】制御がスタートすると、先ずステップＳ１
００に進んで、駆動切替装置１０に切替の要求があった
か否かを判断すべく、手動スイッチ５０がオンされたか
否かを判定する。手動スイッチ５０がオンされたと判定
されると、切替要求有りと判断してＹｅｓと判定されて
ステップＳ１１０に進んでＣＰＵ４１がリレー４３Ａ、
４３Ｂ及びＦＥＴ４４のオン・オフ信号を出力し、モー
タ３１への通電を開始する（ｔ０）。

【００２８】そして、ステップＳ１２０に進んで、モー
タ３１への通電開始によりモータ３１に流れる突入電流
を意図的に抑える制御（突入制御）が完了したか否かを
判断する。このステップＳ１２０では、実際にはステッ
プＳ１１０でモータ３１への通電が開始されてから所定
の時間（ｔ１）が経過したか否かを判定している。ステ
ップＳ１２０は、時間（ｔ１）が経過するまで繰り返し
処理される。

【００２９】ステップＳ１２０でＹｅｓと判定される
と、ステップＳ１３０に進んでモータ３１を常時通電す
る制御を実行する。ステップＳ１３０の常時通電が開始
すると、安定した電流Ｉ２がモータ３１に流れて出力軸
３１Ａが回転駆動し、出力機構３２を介してロッド３３
が軸方向に変位する。時間ｔ０〜ｔ２まではロッド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、時間ｔ０〜ｔ２の間で
スパイラルスプリング３５Ｂに作用する荷重は各部材の
摺動抵抗だけである。

【００３０】次に、ステップＳ１４０にて、表１で示し
たリミットスイッチ３６の設定位置に基づいて、ロッド
３３の移動が完了したか（ロッド３３が所望の位置に移
動したか）否かを判定する。ここで、ロッド３３のスト
ロークに伴うセンターデフロックシフトフォーク１７の
軸方向の変位に際して、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
れたスプラインとが噛合うと、センターデフユニット１
３の遊星歯車機構が作用しないようにスリーブ１７Ａが
遊星歯車機構を一体回転させてセンターデフロック状態
となって、ロッド３３の移動が完了する。しかしなが
ら、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ためにス
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
は噛合わず、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合ってロッド３３の
移動が完了するまでは、スパイラルスプリング３５Ｂが
弾縮した状態（以下、待ち状態と称す）を保持してい
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（第１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（第２状態）の２つの状
態があり、これらの状態の下では、モータ３１に流れる
電流値は徐々に大きくなる。

【００３１】ロッド３３の移動が完了していないときに
はステップＳ１４０でＮｏと判定されて、ステップＳ１
５０に進む。ステップＳ１５０にて、モータ３１に流れ
る電流が第２所定電流値Ｉ２以上であるか否かが判定さ
れる。上述した第１状態或いは第２状態の下ではスプラ
インが正常に噛合っていないためモータ３１に負荷がか
かり、モータ３１に流れる電流は第２所定電流値Ｉ２以
上になる。尚、第２所定電流値Ｉ２は、スプラインが正
常に噛合った状態でロッド３３が余分な負荷を受けるこ
となく移動するときにモータ３１に流れる電流値Ｉｓよ
りも若干大きい電流値に設定されており、電流値Ｉｓ
は、時間ｔ１からｔ２の範囲においてモータ３１に流れ
る電流値と同等の値である。

【００３２】モータ３１に流れる電流が第２所定電流値
Ｉ２以上であると、ステップＳ１５０でＹｅｓと判定さ
れて、ステップＳ１６０に進む。ステップＳ１６０で
は、モータ３１に流れる電流が第１所定電流値Ｉ１（Ｉ
１＞Ｉ２）より小さいか否かが判定される。尚、第１所
定電流値Ｉ１は、モータ３１への通電が行われているに
もかかわらずスプラインが噛合わずにロッド３３がロッ
ク状態となってロッド３３が作動不可となる第１状態に
おいて、モータ３１に流れる電流値となるように設定さ
れている。つまり、第１所定電流値Ｉ１は、モータ３１
の出力軸３１Ａが回転できない状態でモータ３１への通
電が制限されないとき（常時通電時）に、モータ３１を
流れるであろうと推測される電流値である。

【００３３】ステップＳ１６０においてモータ３１の電
流が第１所定電流値Ｉ１以上である場合（図６の時間ｔ
３）には、ステップＳ１６０にてＮｏと判定され、ステ
ップＳ１８０へと進む。この場合には、スプラインが噛
合わずにロッド３３がロック状態となってロッド３３が
作動不可となる第１状態と判断される（図７の時間ｔ２
からｔ５）。

【００３４】ステップＳ１８０に進むと、モータ３１の
発熱を抑えるべく、モータ３１の通電電流を制限する。
ステップＳ１８０では、ＰＷＭ制御によりモータ３１に
流れる電流を第３所定電流Ｉ３（Ｉ１＞Ｉ３＞Ｉ２）に
設定するとともにＯＮ・ＯＦＦ制御により電流の通電・
非通電を行うように設定されている。具体的には、一旦
ステップＳ１８０が実行されると、ＰＷＭ制御にてモー
タ３１の電流を第３所定電流値Ｉ３とし、カウンタを１
つインクリメントする。ステップＳ１８０が実行される
とステップＳ１４０に戻り、再びロッド３３の移動が完
了したか否かを判定する。ステップＳ１８０の処理はロ
ッド３３の移動が完了しないかぎり繰り返し実行され、
カウンタの値がＮ１になるまでモータへの通電電流は第
３所定電流値Ｉ３を維持し続ける。カウンタの値がＮ１
になるとカウンタをクリアし、通電電流のＯＮ制御から
ＯＦＦ制御に切替わる。その後、ステップＳ１８０を実
行するときにはモータ３１への通電を停止するとともに
カウンタを１つインクリメントする。ロッド３３の移動
が完了、或いはモータ３１に流れる電流の値が変化しな
いかぎり更にステップＳ１８０が繰り返し実行され、カ
ウンタの値がＮ２になるまでモータへの通電は行われな
い。そして、カウンタの値がＮ２になるとカウンタをク
リアし、電流のＯＦＦ制御から再びＯＮ制御に切替わ
る。このように、ロッド３３の移動が完了することなく
ステップＳ１８０が繰り返し（Ｎ１＋Ｎ２以上）実行さ
れると、モータ３１への通電電流のＰＷＭ制御およびＯ
Ｎ・ＯＦＦ制御が行われて、過電流によるモータ３１の
発熱を抑える。ここで、ステップＳ１８０の実行によっ
て図６の時間ｔ３〜ｔ５であらわされるＰＷＭ制御及び
ＯＮ・ＯＦＦ制御を併せて間欠通電制御１と称する。
尚、出力軸３１Ａはサイクロイドギヤ３４を介して回転
吸収機構３５に連結されているので、モータ３１が非通
電（ＯＦＦ制御中）になっても出力軸３１Ａが逆方向に
回転することはなく、電流の通電・非通電のＯＮ・ＯＦ
Ｆ制御が可能になる。

【００３５】ステップＳ１６０においてモータ３１の電
流が第１所定電流値Ｉ１より小さい場合（図８の時間ｔ
３）には、ステップＳ１６０でＹｅｓと判定され、ステ
ップＳ１７０へと進む。ステップＳ１６０でＹｅｓと判
定されたときには、モータ３１を流れる電流は第２所定
電流値Ｉ２と第１所定電流値Ｉ１との間である。この場
合には、ロッド３３は作動しているが、モータ３１の出
力軸３１Ａには負荷がかかっている第２状態と判断され
る（図９の時間ｔ３からｔ４）。この第２状態は、例え
ば、スプラインが完全には噛合っていないがモータ３１
の駆動により得られるロッド３３の推力によってゆっく
りとスプラインが噛合っていく場合や、遊星歯車機構の
作動により遊星歯車機構のスプラインの側面とロッド３
３のスプラインの側面との摺接時の負荷が大きい場合な
どが考えられる。ステップＳ１７０では、ステップＳ１
５０でＹｅｓと判定されてからの時間が、所定時間ｔｓ
以上であるか否かを判定している。つまり、モータ３１
が第２状態になってからの時間が所定時間ｔｓを経過し
たか否かを判定している。ステップＳ１７０における所
定時間ｔｓは、モータ３１の第２状態が継続されたとき
のモータ３１の発熱量が、モータ３１の許容発熱量を越
えない範囲となるようにあらかじめ設定されており、モ
ータ３１に流れる電流の値に応じて設定されている。モ
ータ３１が第２状態であるが所定時間ｔｓを越えていな
ければ、ステップＳ１７０にてＮｏと判定され、ステッ
プＳ１３０に戻りモータ３１へ常時通電する。第２状態
が所定時間ｔｓ以上継続されると（図８の時間ｔ４）、
ステップＳ１７０にてＹｅｓと判定され、ステップＳ１
９０に進む。

【００３６】ステップＳ１９０に進むと、モータ３１の
発熱を抑えるべく、モータ３１の通電電流を制限する。
ステップＳ１９０では、ＰＷＭ制御によりモータ３１に
流れる電流を第２所定電流Ｉ２に設定するとともにＯＮ
・ＯＦＦ制御により電流の通電・非通電を行うように設
定されている。具体的には、一旦ステップＳ１９０が実
行されると、ＰＷＭ制御にて第２所定電流値Ｉ２を維持
し、カウンタを１つインクリメントする。ステップＳ１
９０が実行されるとステップＳ１４０に戻り、再びロッ
ド３３の移動が完了したか否かを判定する。ステップＳ
１９０の処理はロッド３３の移動が完了しないかぎり繰
り返し実行され、カウンタの値がＮ３になるまでモータ
への通電電流は第２所定電流値Ｉ２を維持し続ける。カ
ウンタの値がＮ３になるとカウンタをクリアし、通電電
流のＯＮ制御からＯＦＦ制御に切替わる。その後、ステ
ップＳ１９０を実行するときにはモータ３１への通電を
停止するとともにカウンタを１つインクリメントする。
ロッド３３の移動が完了、或いはモータ３１に流れる電
流の値が変化しないかぎり更にステップＳ１９０が繰り
返し実行され、カウンタの値がＮ４になるまでモータへ
の通電は行われない。そして、カウンタの値がＮ４にな
るとカウンタをクリアし、電流のＯＦＦ制御から再びＯ
Ｎ制御に切替わる。このように、ロッド３３の移動が完
了することなくステップＳ１９０が繰り返し（Ｎ３＋Ｎ
４以上）実行されると、モータ３１への通電電流のＰＷ
Ｍ制御およびＯＮ・ＯＦＦ制御が行われて、過電流によ
るモータ３１の発熱を抑える。ここで、ステップＳ１９
０の実行によって図８の時間ｔ４〜ｔ５であらわされる
ＰＷＭ制御及びＯＮ・ＯＦＦ制御を併せて間欠通電制御
２と称する。

【００３７】第１状態から間欠通電制御１を行った後に
スリーブ１７Ａのスプラインとセンターデフユニット１
３のスプラインとが噛合ってロッド３３が所望の位置に
近づく、或いは第２状態から間欠通電制御２を行った後
にロッド３３が徐々に動作して所望の位置に近づくと、
スパイラルスプリング３５Ｂは弾縮状態から非弾縮状態
に移行していくので、スパイラルスプリング３５Ｂの荷
重が小さくなる。したがって、モータ３１の出力軸３１
Ａにかかる負荷は小さくなり、モータ３１を流れる電流
は第３所定電流値Ｉ３或いは第２所定電流値Ｉ２より小
さくなる（図６および図８の時間ｔ５）。そしてモータ
３１を常時通電する制御を実行（時間ｔ６）する。この
状態で常時通電が開始されると安定した電流Ｉｓがモー
タ３１に流れて出力軸３１Ａが回転駆動し、スリーブ１
７Ａがスプラインに沿って駆動状態の切替え完了の位置
まで変位する（時間ｔ６からｔ７）。ロッド３３の移動
が完了するとリミットスイッチ３６が所望の位置に切替
えられるので、ステップＳ１４０にて、ロッド３３の移
動が完全に完了したと判断されて、ステップＳ２２０に
進んでモータ３１への通電を停止するとともに、本制御
を一旦終了する。このように、上述した各ステップが実
行されることで、モータ３１の発熱を抑えながら駆動切
替装置の４輪駆動（センターデフフリー）から４輪駆動
（センターデフロック）への切替えが完了する。

【００３８】上述した実施の形態では、ＦＥＴ及びリレ
ーのオン故障を検出してから通常通電制御を実行するよ
うにしたが、本発明は、上述した実施形態に限定される
ものではなく、これ以外にも以下のオン故障の検出が考
えられる。一般的にスイッチング素子がオン・オフする
のに要する時間は、リレーがオン・オフするのに要する
時間に比べて非常に短い。したがって、例えば通常通電
制御中に切替要求があった後、リレーがオンに移行する
までのリレーがオフとなっている間にスイッチング素子
をオンすることで、リレーのオン故障を検出することが
できる。具体的には、ステップＳ１１０とステップＳ１
２０との間に、ステップＳ１５からＳ１７の処理を実行
するようにして達成される。これによると、駆動切替装
置用アクチュエータの応答性を損なうことなく、且つ切
替要求が有る度にリレーのオン故障を検出することがで
きるので、好適である。

【００３９】更に、例えばＦＥＴのオン故障を検出する
際に、リレー４３Ａ、２を同時にオンするとともにＦＥ
Ｔをオフし、モータ３１に電流が流れていればＦＥＴの
いずれかがオン故障していると判断するようにしてもよ
い。具体的にはステップＳ１０でリレー４３Ａ、２を同
時にオンし、ステップＳ１３とステップＳ１４を省略す
ることで達成される。これによると、ＦＥＴのオン故障
の検出に要する処理が少なくなって、好適である。

【００４０】

【発明の効果】本発明によると、駆動状態の切替時にお
けるモータの通電制御に用いられているリレーとＦＥＴ
のオン・オフを操作することで、新たに監視回路を設け
ることなくリレー或いはＦＥＴのオン故障を検出するこ
とができ、これらの故障の検出に際して部品点数が増加
することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における駆動切換装置の断
面図である。

【図２】本実施の形態における駆動切替用アクチュエー
タの断面図である。

【図３】図２のＡ視図である。

【図４】本実施の形態における制御機構の回路図であ
る。

【図５】本実施の形態における制御機構による故障検出
の処理を示すフローチャートである。

【図６】本実施の形態における制御機構による通常通電
制御を示すフローチャートである。

【図７】本実施の形態における駆動切替用アクチュエー
タに係るタイムチャートである。

【図８】本実施の形態における駆動切替用アクチュエー
タに係るタイムチャートである。

【図９】本実施の形態における駆動切替用アクチュエー
タに係るタイムチャートである。

【図１０】本実施の形態における駆動切替用アクチュエ
ータに係るタイムチャートである。

【符号の説明】

１０・・・駆動切替装置 ３０・・・アクチュエータ部 ３１・・・モータ ３２・・・出力機構 ３３・・・ロッド（出力部材） ３４・・・サイクロイドギヤ（逆転禁止機構） ３５・・・回転吸収機構 ３６・・・リミットスイッチ ４０・・・制御機構 ４１・・・ＣＰＵ（演算処理装置） ４２・・・通電切替回路 ４３Ａ、４３Ｂ・・・リレー ４４・・・ＦＥＴ（ＦＥＴ） ４５・・・電流検出回路 ４８・・・電源回路 ５０・・・手動スイッチ（切替要求検出機構） ＢＡＴ・・・バッテリー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D036 AA07 GA14 GA26 GA32 GB05 GB06 GD09 GF10 GH05 GH10 GH14 GJ17 5H571 AA03 BB07 BB10 CC02 DD01 EE02 GG04 HA09 HB01 HD01 JJ03 LL22 MM01 MM08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電電流に応じて回転駆動するモータ
   と、 該モータの出力軸の回転トルクを出力する出力機構と、 該出力機構を介して前記モータの回転トルクに応じた推
   力が伝達されるとともに位置の変位に応じて車両の駆動
   状態を切替え可能な出力部材と、 車両の駆動状態を切替える要求があるか否かを検出する
   切替要求検出機構と、 該切替要求検出機構からの出力に基づいて前記モータの
   駆動を制御する制御機構と、 を備える駆動切替装置用アクチュエータであって、 該制御機構は、バッテリーから供給される電圧を所定の
   駆動電圧に変換する電源回路と、前記モータに流れる電
   流を検出する電流検出回路と、前記電源回路と前記モー
   タとの間に配設され前記モータの通電・非通電を切替可
   能な通電切替回路と、前記電流検出回路が検出する電流
   に基づいて前記モータを駆動するべく、前記通電切替回
   路を作動する演算処理装置とを備えており、 前記通電切替回路は、リレーとスイッチングパワー素子
   を有し、該リレーと該スイッチングパワー素子とが共に
   オンのときにのみ前記モータが通電し、前記リレーと前
   記スイッチングパワー素子の少なくともいずれかがオフ
   のときには前記モータが非通電となるように前記リレー
   とスイッチングパワー素子とが配設されており、 前記演算処理装置は、前記切替要求検出機構により車両
   の駆動状態を切替える要求が検出されないときに、前記
   リレー或いは前記スイッチングパワー素子の一方がオン
   となり且つ前記リレー或いは前記スイッチングパワー素
   子の他方がオフとなるように指示し、前記電流検出回路
   が電流を検出した場合には、前記リレー或いは前記スイ
   ッチングパワー素子の他方が故障していると判断するこ
   とを特徴とする、駆動切替装置用アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記演算処理装置が前記リレー或いは前
   記スイッチングパワー素子が故障していると判断した場
   合には、前記切替要求検出機構による車両の駆動状態の
   切替え要求が検出された場合であっても、前記モータへ
   の通電を行わないことを特徴とする、請求項１に記載の
   駆動切替装置用アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記演算処理装置は、前記切替要求検出
   機構により車両の駆動状態を切替える要求が検出されな
   いときに、前記リレーがオンとなり且つ前記スイッチン
   グパワー素子がオフとなるように指示し、前記電流検出
   回路が電流を検出した場合には、前記スイッチングパワ
   ー素子の他方が故障していると判断し、 前記切替要求検出機構により車両の駆動状態を切替える
   要求が検出されると、前記リレーがオフとなり且つ前記
   スイッチングパワー素子がオンとなるように指示し、前
   記電流検出回路が電流を検出した場合には、前記リレー
   が故障していると判断することを特徴とする、請求項１
   あるいは請求項２に記載の駆動切替装置用アクチュエー
   タ。