JP2005306213A

JP2005306213A - アクチュエータ制御装置

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Publication number: JP2005306213A
Application number: JP2004125842A
Authority: JP
Inventors: Haruo Yamazaki; 晴雄山崎; Toru Chigira; 徹千木良
Original assignee: Jidosha Denki Kogyo KK
Current assignee: Jidosha Denki Kogyo KK
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2005-11-04
Anticipated expiration: 2024-04-21
Also published as: JP4455925B2

Abstract

【課題】モータ停止位置及びトランスファ機構の状態が多くなった場合であっても、正確にモータ停止位置及びトランスファ機構の状態を認識すると共に、耐ノイズ性、低消費電力を実現する。
【解決手段】位置センサ２１は、モータの出力軸に対して円環状に形成されたアースパターン２２と、トランスファ機構の状態に対応して電極Ａ〜Ｆに区分された第１回転位置検出用電極２３と、トランスファ機構の状態に対応して複数の電極ａ〜ｆに区分された第２回転位置検出用電極２４を備え、第１回転位置検出用電極２３の複数の電極形成位置と、第２回転位置検出用電極２４の複数の電極形成位置とが、モータの出力軸を中心として所定角度ずれて形成されている。このような位置センサ２１に対し、モータの第１回転位置検出用電極２３に対する回転位置と、モータの第２回転位置検出用電極２４に対する回転位置とを組み合わせて、トランスファ機構の駆動状態を検出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えばパートタイム４輪駆動車に搭載され、２輪駆動と４輪駆動とを切り換えるためのアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置に関する。

従来より、２輪駆動、４輪駆動が切り換え可能な４輪駆動車が知られており、当該２輪駆動と４輪駆動との切換を行う機構を備えた技術が、下記の特許文献１にて知られている。

この特許文献１に記載されたシフト切換装置では、２輪駆動と４輪駆動とを切り換えるために、モータの回転力を切換機構のシャフトに沿った直線運動力に変換するように構成されている。これにより、従来の技術では、モータの回転角度を制御することにより、シャフト位置を変位させ、複数の駆動モード間での切換を可能としている。

このようなシフト切換装置では、エンジンの動力を車輪に伝達するトランスファ機構を有し、当該トランスファ機構に含まれる車両の前輪又は後輪とエンジンとの接続関係を切り換えて車両の駆動状態を４輪駆動状態又は２輪駆動状態に切り換える切換機構を動作させるアクチュエータを備える。このアクチュエータを制御動作させるアクチュエータ制御装置は、切換機構と弾性体を介して連結されて、車両の駆動状態を切り換える動力を発生するモータと、当該モータの動力の出力軸と連動して回転してトランスファ機構の駆動状態に相当する位置センサ信号を生成する位置センサを備える。

特開２００２−２７６８０１号公報

しかしながら、上述したアクチュエータ制御装置は、トランスファ機構の状態を多くの状態で切換可能とするほど、センサの検出位置が多くなり、センサの停止位置を増設する必要があるが、センサの識別範囲が狭くなり、ノイズに対する耐性が低下してしまう。

これに対し、モータ回転角度の制御は、モータ回転軸と連動して所定位置（角度）に達するとスイッチ入力が行われるセンサを利用しており、所定位置でモータへの給電を遮断することによりモータ駆動を停止させている。したがって、２輪駆動と４輪駆動との切換を行う装置においては、モータの停止位置に対するモータの慣性力の影響を考慮し、モータ回転軸の目標停止領域をできるだけ広くするようにモータ及び切換機構を設計する必要がある。

しかしながら、上述の２輪駆動と４輪駆動との切換を行う装置を車両に搭載するためには、車両搭載スペースの制限等があり、最適なレイアウト設計が困難な場合が多く、モータの目標停止領域が狭くなる場合がある。

また、従来のセンサは、断続的に配設された配線パターンの検出位置によってトランスファ機構の状態を検出していたので、配線パターンの断線又はショートが発生すると、モータ位置の判別ができなくなってしまう。

更に、トランスファ機構の複数の状態を確実に識別するために位置センサを複数個設けると、消費電流が増加するという問題点もある。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、モータ停止位置及びトランスファ機構の状態が多くなった場合であっても、正確にモータ停止位置及びトランスファ機構の状態を認識できると共に、耐ノイズ性、低消費電力を実現することができるアクチュエータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るアクチュエータ制御装置は、エンジンの動力を車輪に伝達するトランスファ機構を有し、当該トランスファ機構に含まれる車両の前輪又は後輪とエンジンとの接続関係を切り換えて車両の駆動状態を４輪駆動状態又は２輪駆動状態に切り換える切換機構を動作させるアクチュエータであって、前記切換機構に結合される出力軸と、前記出力軸に固定された固定保持手段と、前記切換機構の状態を切り換える動力を発生するモータと、前記モータによって駆動され、前記モータが発生する回転を減速する駆動ギアと、前記回転保持手段と前記駆動ギアの間に配置された弾性体と、前記駆動ギアと連動して回転し、駆動ギアの位置を指示する位置センサ信号を生成する位置センサとを有するアクチュエータ、を制御するものである。

このようなアクチュエータ制御装置において、位置センサは、前記モータの出力軸に対して円環状に形成された接地電極と、前記モータの出力軸に対して円環状に形成され、前記トランスファ機構の状態に対応して複数の電極に区分された第１回転位置検出用電極と、前記モータの出力軸に対して円環状に形成され、前記トランスファ機構の状態に対応して複数の電極に区分された第２回転位置検出用電極とを備え、前記第１回転位置検出用電極の複数の電極形成位置と、前記第２回転位置検出用電極の複数の電極形成位置とが、前記モータの出力軸を中心として所定角度だけずれて形成されている。このような位置センサに対し、アクチュエータ位置検出手段は、前記モータの前記第１回転位置検出用電極に対する回転位置と、前記モータの前記第２回転位置検出用電極に対する回転位置とを組み合わせて、前記駆動ギアの駆動状態を検出する。

本発明に係るアクチュエータ制御装置によれば、第１回転位置検出用電極及び第２回転位置検出用電極を備える位置センサを備え、当該第１回転位置検出用電極の各電極位置と第２回転位置検出用電極の各電極位置とをモータの出力軸上を中心として所定各だけずらして構成したことにより、モータ停止位置及び駆動ギアの状態が多くなった場合であっても、正確にモータ停止位置及び駆動ギアの状態を認識できると共に、耐ノイズ性、低消費電力を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明は、例えば図１に示すように構成されたシフト切換装置に適用される。

［シフト切換装置の構成］
このシフト切換装置は、所謂パートタイム４輪駆動車に搭載され、必要に応じて２輪駆動と４輪駆動との間で駆動状態（シフト）を切り換える動作をする。更に詳しくは、このシフト切換装置は、２輪駆動と４輪駆動の切換軸と４輪速度切換軸をアクチュエータにより選択的に駆動して、例えば後輪のみに走行トルクを伝達する２輪高速駆動状態（２Ｈ）、ハイギアを介して前輪及び後輪に走行トルクを伝達する４輪高速駆動状態（４Ｈ）、何れの車輪にも走行トルクを伝達しない４輪中立駆動状態（Ｎ）、ローギアを介して前輪及び後輪に走行トルクを伝達する４輪低速駆動状態（４Ｌ）の４つの駆動状態のうち、何れかの駆動状態に切り換えを行う。

このシフト切換装置は、図１に示すように、エンジンにより発生させた走行トルクを変速機を介して伝達されるトランスファ１、当該トランスファ１を駆動するアクチュエータ２、アクチュエータ２により切り換えたアクチュエータ位置を検出するアクチュエータ位置検出部７、トランスファ１により切り換えたシフト位置を検出するシフト位置検出部３、アクチュエータ２の動作を制御するアクチュエータ制御用ＥＣＵ（Electric Control Unit）４、アクチュエータ２を駆動させる電力を発生するバッテリ５、シフト切り換えに際してユーザに操作される操作スイッチ６を備える。

トランスファ１は、後輪出力軸及び後輪用差動機を介して後輪と接続され、前輪出力軸及び前輪用差動機を介して前輪と接続されている。このトランスファ１内には、図示しないが、被駆動軸として、２輪駆動状態と４輪駆動状態との切換軸及び４輪速度切換軸が備えられ、当該切換軸を軸方向に所定ストロークだけ移動させることにより、上記の４つの駆動状態間を遷移させる。このように、切換軸を軸方向に移動させるためのトルクは、アクチュエータ２により発生される。

このアクチュエータ２は、図２、図３及び図４に示すように構成されている。すなわちアクチュエータ２は、図２に示すように、通電により正回転又は逆回転するモータ１１のアーマチュア軸１２のウオーム１３の回転により駆動ギア１４が回転する。そして、このアクチュエータは、駆動ギア１４が回転することにより、中央部に挿入された出力軸１５を回転させ、当該出力軸１５の回転トルクによって２輪駆動と４輪駆動の切換軸と４輪速度切換軸を軸方向に移動させる。

このようなアクチュエータ２では、その分解構成図を図３に示すように、駆動ギア１４のギア本体１４ａの上面の同一円周上には、３つの凹状のスプリング収納部１６を円弧状に且つ等間隔ごとにそれぞれ形成してある。この各スプリング収納部１６には、コイルスプリングとしての円筒状の圧縮コイルスプリング１７をそれぞれ収納してある。また、一方のスプリング収納部１６の円周方向の両端面から他方のスプリング収納部１６の円周方向の両端面間のそれぞれギア本体１４ａの上面から所定の深さに至るまでスリット１８が形成してある。この各スリット１８は、回転保持板１９に設けた各スプリング押圧部１９ｂとの干渉を防止する。

図４に示すように、回転保持板１９の中央には、平面略小判状の出力軸１５の取付孔１９ａを形成してあると共に、該回転保持板１９の外周縁の下面には等間隔ごとに下方に向けてスプリング押圧部１９ｂがそれぞれ一体突出形成してある。この各スプリング押圧部１９ｂは、駆動ギア１４の各スリット１８内に位置している。

このアクチュエータ２の出力軸１５及び回転保持板１９は、通常、図３に示すように、モータ１１のアーマチュア軸１２のウオーム１３の回転により駆動ギア１４が回転する方向と同一方向に共に回転するようになっている。しかし、モータ１１が通電され、出力軸１５が回転している途中で拘束されて停止した場合には、モータ１１の回転により駆動ギア１４は回転を続行しようとする。このため、圧縮コイルスプリング１７は、当該圧縮コイルスプリング１７の一方の端部のスプリング押圧部１９ｂにより回転が阻止されるが、当該圧縮コイルスプリング１７の端部の他方がスプリング押圧部１９ｂで押圧され、圧縮コイルスプリング１７が圧縮状態となる。このように圧縮コイルスプリング１７が圧縮状態となると、駆動ギア１４は、拘束されて停止する。

このようなアクチュエータ２では、回転保持板１９、駆動ギア１４及び圧縮コイルスプリング１７からなる機構を使用し、当該圧縮コイルスプリング１７を圧縮状態に保持することにより、２輪駆動状態、４輪高速駆動状態、４輪中立状態、４輪低速駆動状態の切り換え動作がなされるまでの拘束状態の待ち機構として機能させる。

また、このアクチュエータ２は、駆動ギア１４の下方に、出力軸１５を中心とした円盤状の回転位置センサ２１が設けられている。この回転位置センサ２１には、図示しない摺動接点が駆動ギア１４に固定されており、当該駆動ギア１４の動作に応じて摺動接点が回転する。この回転位置センサ２１は、基板上に、円環状のアースパターン２２と、トランスファ１の各駆動状態に対応した第１回転位置検出用電極２３及び第２回転位置検出用電極２４とが形成されている。

なお、上述した説明では、トランスファ１が２輪駆動状態、４輪高速駆動状態、４輪中立状態、４輪低速駆動状態で切り換わる場合について説明したが、以下に説明する回転位置センサ２１は、上述の４つの駆動状態のみならず更に他のトランスファ１の状態を検出するようにしても良く、各駆動状態を複数に区分して各駆動状態の遷移状態を検出するようにしても良い。

具体的には、この回転位置センサ２１は、アースパターン２２の外周側に設けられた第１回転位置検出用電極２３と、当該第１回転位置検出用電極２３の外周側に設けられた第２回転位置検出用電極２４とからなる。これにより、本例の回転位置センサ２１では、トランスファ１の駆動状態を、図中の丸囲み数字で示すような１２個に区分して検出可能となっている。

第１回転位置検出用電極２３は、円環状に６つの電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが区分されて構成されている。各電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは、それぞれが同じ面積で形成されている。また、第２回転位置検出用電極２４は、第１回転位置検出用電極２３を構成する電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとは略１５°ずらして、円環状に６つの電極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆが区分されて構成されている。すなわち、電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの区分領域（電極パターンが形成されていない部分）が、電極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの略中心位置に相当するように、第１回転位置検出用電極２３及び第２回転位置検出用電極２４がパターン形成されている。

また、第１回転位置検出用電極２３には、所定抵抗値の抵抗Ｒ１，抵抗Ｒ２，抵抗Ｒ３，抵抗Ｒ４，抵抗Ｒ５，抵抗Ｒ６、及び第１信号端子Ｓｉｇ＿１が接続されている。また、第２回転位置検出用電極２４には、所定抵抗値の抵抗Ｒ７，抵抗Ｒ８，抵抗Ｒ９，抵抗Ｒ１０，抵抗Ｒ１１，抵抗Ｒ１２、及び第２信号端子Ｓｉｇ＿２が接続されている。なお、抵抗Ｒ１〜抵抗Ｒ１２は、所定抵抗値とする場合に限らず、Ｒ１〜Ｒ６に亘って次第に値を大きく又は小さくしても良く、Ｒ７〜Ｒ１２に亘って次第に値を大きく又は小さくしても良い。

更に詳しくは、第１信号端子Ｓｉｇ＿１は、抵抗Ｒ１、電極Ａ、抵抗Ｒ２、電極Ｂ、抵抗Ｒ３、電極Ｃ、抵抗Ｒ４、電極Ｄ、抵抗Ｒ５、電極Ｅ、抵抗Ｒ６、電極Ｆと直列接続され、電極Ｆがアースパターン２２と接続されていることで、ＧＮＤ（接地）端子に接続されている。また、第２信号端子Ｓｉｇ＿２は、抵抗Ｒ７、電極ｆ、抵抗Ｒ８、電極ｅ、抵抗Ｒ９、電極ｄ、抵抗Ｒ１０、電極ｃ、抵抗Ｒ１１、電極ｂ、抵抗Ｒ１２、電極ａと直列接続され、電極ａがアースパターン２２と接続されていることで、ＧＮＤ（接地）端子に接続されている。

このような回転位置センサ２１では、アクチュエータ２の駆動ギア１４が回転することにより、アースパターン２２と、電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの何れかと、電極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの何れかとが、一対の摺動接点（図示せず）により電気接続される。したがって、回転位置センサ２１は、その回路構成を図６に示すように、第１回転位置検出用電極２３の各抵抗Ｒ間（電極）にスイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが接続され、第２回転位置検出用電極２４の各抵抗Ｒ間（電極）にスイッチａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆが接続される回路形態となる。すなわち、第１回転位置検出用電極２３に対する摺動接点に相当する抵抗間の電極に相当する何れかのスイッチが閉状態になり、第２回転位置検出用電極２４に対する摺動接点に相当する抵抗間の電極に相当する何れかのスイッチが閉状態になる。

これにより、回転位置センサ２１は、第１信号端子Ｓｉｇ＿１及び第２信号端子Ｓｉｇ＿２に所定電圧が印加されており、第１回転位置検出用電極２３及び第２回転位置検出用電極２４に対する摺動接点に相当するスイッチが閉位置に応じた電圧がアクチュエータ位置検出部７によって読み取られる。これにより、アクチュエータ位置検出部７は、駆動ギア１４の回転位置を回転位置センサ２１の回転位置から認識することができる。また、アクチュエータ位置検出部７は、第１信号端子Ｓｉｇ＿１の電圧値に応じて、図７に示すように、摺動接点が電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの何れかに接触しているかを判断する。

すなわち、アクチュエータ位置検出部７は、摺動接点が電極Ａに接している場合であって、第１信号端子Ｓｉｇ＿１と電極Ａとアースパターン２２（ＧＮＤ）とが接続されている場合には、抵抗Ｒ１のみによる電圧降下分の電圧値を検出し、摺動接点が電極Ｆに接している場合であって、第１信号端子Ｓｉｇ＿１と電極Ｆとアースパターン２２（ＧＮＤ）とが接続されている場合には、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６による電圧降下分を加算した電圧降下の電圧値を検出する。

また、アクチュエータ位置検出部７は、第２信号端子Ｓｉｇ＿２の電圧値に応じて、図８に示すように、摺動接点が電極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの何れかに接触しているかを判断する。

すなわち、シフト位置検出部３は、摺動接点が電極ａに接している場合であって、第２信号端子Ｓｉｇ＿２と電極ａとアースパターン２２（ＧＮＤ）とが接続されている場合には、抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２による電圧降下分を加算した電圧降下の電圧値を検出し、摺動接点が電極ｆに接している場合であって、第２信号端子Ｓｉｇ＿２と電極ｆとアースパターン２２（ＧＮＤ）とが接続されている場合には、抵抗Ｒ７のみによる電圧降下分の電圧値を検出する。

なお、本例では、第１回転位置検出用電極２３に対する摺動接点が、電極Ａから時計回りの逆方向に向かって次第に電極Ｂ，・・・，Ｆとなるほど、回転位置センサ２１に印加される電圧が段階的に小さくなり、第２回転位置検出用電極２４に対する摺動接点が、電極ａから時計回りの逆方向に向かって次第に電極ｂ，・・・，ｆとなるほど、回転位置センサ２１に印加される電圧が段階的に大きくなるように構成されている。

更に、アクチュエータ位置検出部７は、第１信号端子Ｓｉｇ＿１の電圧値と、第２信号端子Ｓｉｇ＿２の電圧値とを組み合わせて、回転位置センサ２１に対する摺動接点を認識する。具体的には、アクチュエータ位置検出部７は、第１回転位置検出用電極２３の電極Ａが摺動接点となっており、第２回転位置検出用電極２４の電極ａが摺動接点となっている場合には、図５の丸囲み数字の「１」をモータ１１の回転位置として認識し、第１回転位置検出用電極２３の電極Ｆが摺動接点となっており、第２回転位置検出用電極２４の電極ａが摺動接点となっている場合には、図５の丸囲み数字の「１２」をモータ１１の回転位置として認識する。これにより、アクチュエータ位置検出部７は、１２個に区分してモータ１１の回転位置を認識することができる。

シフト位置検出部３は、トランスファ１の動作状態を検出して、アクチュエータ制御用ＥＣＵ４に第１トランスファスイッチ信号、第２トランスファスイッチ信号及び第３トランスファスイッチ信号を出力する。このシフト位置検出部３は、トランスファ１の動作状態に応じて第１〜第３のトランスファスイッチ信号のオン、オフの組み合わせを変化させることにより、アクチュエータ制御用ＥＣＵ４にトランスファ１の状態を認識させる。

操作スイッチ６は、車両の運転者から操作可能な位置に設けられ、トランスファ１の状態を２輪高速駆動状態と４輪高速駆動状態との間で切り換える２Ｈ／４Ｈ切換スイッチ６Ａ、トランスファ１を４輪中立駆動状態とするＮ切換スイッチ６Ｂ、トランスファ１を４輪低速駆動状態とする４Ｌ切換スイッチ６Ｃを備える。このような操作スイッチ６の操作は、アクチュエータ制御用ＥＣＵ４により読み込まれ、当該アクチュエータ制御用ＥＣＵ４のモータ１１に対する制御の開始を促す。

アクチュエータ制御用ＥＣＵ４は、バッテリ５からの電力供給をうけ、当該電力をアクチュエータ２のモータ１１に供給することによりモータ１１を駆動制御する。すなわち、このアクチュエータ制御用ＥＣＵ４は、バッテリ５の正端子と接続された電圧検出回路３１、定電圧回路３２、バッテリ５の負端子に接続された操作スイッチ６及び回転位置センサ２１及びシフト位置検出部３と接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）３３、バッテリ５及びモータ１１と接続された第１リレー回路３４及び第２リレー回路３５、当該第１リレー回路３４及び第２リレー回路３５と接続された電流検出回路３６を備える。なお、このアクチュエータ制御用ＥＣＵ４では、後述のアクチュエータ駆動制御処理を行うためのプログラムデータが図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等に記憶され、当該ＲＯＭに記憶されたプログラムデータをＣＰＵ３３により読み込んで、実行する。

定電圧回路３２は、ＣＰＵ３３と接続され、バッテリ５により印加されている電圧を変換することにより、ＣＰＵ３３の動作電圧にしてＣＰＵ３３に印加する。これにより、定電圧回路３２は、例えばバッテリ５の１２Ｖ電源を、ＣＰＵ３３が動作する５Ｖ電源に変換して、ＣＰＵ３３を動作状態とする。

電圧検出回路３１は、バッテリ５から第１リレー回路３４及び第２リレー回路３５を介してモータ１１に供給する電圧値を検出する。この電圧検出回路３１により検出される電圧値は、バッテリ５の供給電圧の変化を示し、ＣＰＵ３３により、後述するアクチュエータ駆動制御処理に使用される。

第１リレー回路３４及び第２リレー回路３５は、コイル及びスイッチ機構を備え、バッテリ５からモータ１１への電流供給方向を切り換える。第１リレー回路３４及び第２リレー回路３５は、コイルの一方端がバッテリ５に接続され、コイルの他方端がトランジスタ３７，３８を介してＣＰＵ３３に接続されている。

第１リレー回路３４及び第２リレー回路３５は、トランジスタ３７，３８がＯＮ状態とされることによりコイルを介してスイッチ機構がＯＮ状態、すなわちバッテリ５からの電圧をモータ１１に印加する状態となり、トランジスタ３７，３８がＯＦＦ状態とされることによりコイルを介してスイッチ機構がＯＦＦ状態、すなわちバッテリ５からの電圧をモータ１１に対して遮断する状態となる。

これにより、第１リレー回路３４がＯＮ状態となり第２リレー回路３５がＯＦＦ状態である場合にはモータ１１に正方向の駆動トルクを発生させ、第１リレー回路３４がＯＦＦ状態となり第２リレー回路３５がＯＮ状態である場合にはモータ１１に逆方向の駆動トルクを発生させる。このような第１リレー回路３４及び第２リレー回路３５は、モータ１１の駆動トルクにより、アクチュエータ２の駆動ギア１４及び出力軸１５を正方向又は逆方向に回転させる。

また、第１リレー回路３４及び第２リレー回路３５のバッテリ５に接続されていない端子には、電力用ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）３９が接続されている。この電力用ＭＯＳＦＥＴ３９は、ＣＰＵ３３からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号によりオンオフ動作をする。これにより、電力用ＭＯＳＦＥＴ３９は、第１リレー回路３４、第２リレー回路３５及びモータ１１と、アース端子との接続、非接続を切り換えて、モータ１１にＰＷＭ信号に従ったパルス電圧を印加する。

電流検出回路３６は、センサ４１及び差動増幅器４２からなり、モータ１１に供給されている電流値を検出して、ＣＰＵ３３に送る。この電流検出回路３６により検出された電流値は、ＣＰＵ３３から電力用ＭＯＳＦＥＴ３９に送るＰＷＭ信号を制御するアクチュエータ駆動制御処理にて使用される。

ＣＰＵ３３は、モータ１１の駆動方向及び駆動力を制御することによりトランスファ１の駆動状態を切り換えて、車両の駆動状態を２輪高速駆動状態、４輪高速駆動状態、４輪中立駆動状態、４輪低速駆動状態の間で切り換えるアクチュエータ駆動制御処理を行う。

具体的には、ＣＰＵ３３は、トランスファ１を目標とする駆動状態とするに際して、各駆動状態の中間位置に設けられた回転位置センサ２１の電極２４，２５，２６を検出した場合に、モータ１１をＰＷＭ制御して、モータ１１の回転速度を低下させる第１アクチュエータ駆動制御処理、アクチュエータ位置検出部７から送られるトランスファ１の駆動状態を示す位置センサ信号と、シフト位置検出部３により検出される実際のトランスファ１の駆動状態を示すトランスファスイッチ信号とを比較して、トランスファ１の駆動状態を示す電極位置にてアクチュエータ２の動作を停止させるようにモータ１１の動作を制御する第２アクチュエータ駆動制御処理、各駆動状態に相当する電極２３の面積が小さいほど、各駆動状態に相当する電極間の電極におけるＰＷＭ制御のデューティ比を低く変化させる第３アクチュエータ駆動制御処理、電流検出回路３６により検出されるモータ１１に供給している電流（モータ電流）の変化に基づいて、モータ１１をＰＷＭ制御するタイミングを制御する第４アクチュエータ駆動制御処理、ＰＷＭ制御を開始した後の所定時間経過後に、デューティ比を変化させて、モータ１１の回転速度を制御する第５アクチュエータ駆動制御処理、バッテリ５からモータ１１に供給される電圧値に応じて、電力用ＭＯＳＦＥＴ３９に供給するモータ駆動信号のデューティ比を変化させて、モータ１１のＰＷＭ制御を行う第６アクチュエータ駆動制御処理などを行う。

［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用したシフト切換装置によれば、図５に示したような第１回転位置検出用電極２３及び第２回転位置検出用電極２４を備える回転位置センサ２１を備え、当該第１回転位置検出用電極２３の各電極位置と第２回転位置検出用電極２４の各電極位置とをモータ１１の出力軸上でずらして構成したことにより、上述の第１〜第６のアクチュエータ駆動制御処理を行った場合であっても、１２個に区分された領域をシフト位置検出部３で識別して、正確にトランスファ１の状態を切り換えることができる。

例えば第１回転位置検出用電極２３又は第２回転位置検出用電極２４の一方が断線等により故障したことを異常電圧等によりアクチュエータ位置検出部７で検出した場合であっても、故障していない第１回転位置検出用電極２３又は第２回転位置検出用電極２４を使用して、モータ１１の停止位置を検出することができ、トランスファ１の駆動状態の切換制御を継続して行うことができる。

更に、このシフト切換装置によれば、第１回転位置検出用電極２３の摺動接点に対する電圧変化と、第２回転位置検出用電極２４の摺動接点に対する電圧変化とを異なる特性としたので、消費電力の増加をすることなく、精度の高いモータ１１の停止位置の検出を行うことができる。

すなわち、上述したシフト切換装置によれば、モータ停止位置及びトランスファ機構の状態が多くなった場合であっても、正確にモータ停止位置及びトランスファ機構の状態を認識できると共に、従前の回転位置センサと同様の耐ノイズ性を保持したまま、モータ１１の停止位置を精度良く検出して、トランスファ１の動作を制御することができる。

また、このシフト切換装置によれば、モータ１１の停止位置を検出する電極として、第１回転位置検出用電極２３と第２回転位置検出用電極２４との２つの電極群を備えているので、例えば第１回転位置検出用電極２３又は第２回転位置検出用電極２４の一方が断線等により故障したことを異常電圧等によってシフト位置検出部３で検出した場合であっても、故障していない第１回転位置検出用電極２３又は第２回転位置検出用電極２４を使用して、モータ１１の停止位置を検出することができ、トランスファ１の駆動状態の切換制御を継続して行うことができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明を適用したシフト切換装置の構成を示すブロック図である。アクチュエータの機械的な構成を示す上面図である。アクチュエータの機械的な構成を示す斜視図である。回転保持板の斜視図である。回転位置センサの電極構成を示す上面図である。回転位置センサの結線を示す回路図である。第１回転位置検出用電極に対する摺動接点が変化した場合にシフト位置検出部で検出される電圧値の変化を説明するための図である。第２回転位置検出用電極に対する摺動接点が変化した場合にシフト位置検出部で検出される電圧値の変化を説明するための図である。

符号の説明

１トランスファ
２アクチュエータ
３シフト位置検出部
４アクチュエータ制御用ＥＣＵ
５バッテリ
６操作スイッチ
６Ａ２Ｈ／４Ｈ切換スイッチ
６ＢＮ切換スイッチ
６Ｃ４Ｌ切換スイッチ
１１モータ
１２アーマチュア軸
１３ウオーム
１４駆動ギア
１４ａギア本体
１５出力軸
１６スプリング収納部
１７圧縮コイルスプリング
１８スリット
１９回転保持板
２１回転位置センサ
２２アースパターン
２３第１回転位置検出用電極
２４第２回転位置検出用電極

Claims

エンジンの動力を車輪に伝達するトランスファ機構を有し、当該トランスファ機構に含まれる車両の前輪又は後輪と前記エンジンとの接続関係を切り換えて車両の駆動状態を４輪駆動状態又は２輪駆動状態に切り換える切換機構を動作させるアクチュエータであって、
前記切換機構に結合される出力軸と、
前記出力軸に固定された固定保持手段と、
前記切換機構の状態を切り換える動力を発生するモータと、
前記モータによって駆動され、前記モータが発生する回転を減速する駆動ギアと、
前記回転保持手段と前記駆動ギアの間に配置された弾性体と、
前記駆動ギアと連動して回転し、駆動ギアの位置を指示する位置センサ信号を生成する位置センサとを有するアクチュエータ、
を制御するアクチュエータ制御装置において、
前記位置センサは、
前記モータの出力軸に対して円環状に形成された接地電極と、
前記モータの出力軸に対して円環状に形成され、前記トランスファ機構の状態に対応して複数の電極に区分された第１回転位置検出用電極と、
前記モータの出力軸に対して円環状に形成され、前記トランスファ機構の状態に対応して複数の電極に区分された第２回転位置検出用電極とを備え、
前記第１回転位置検出用電極の複数の電極形成位置と、前記第２回転位置検出用電極の複数の電極形成位置とが、前記モータの出力軸を中心として所定角度だけずれて形成されており、
前記モータの前記第１回転位置検出用電極に対する回転位置と、前記モータの前記第２回転位置検出用電極に対する回転位置とを組み合わせて、前記駆動ギアの駆動状態を検出するアクチュエータ位置検出手段を備えることを特徴とするアクチュエータ制御装置。
前記第１回転位置検出用電極の各電極の区分領域が、前記第２回転位置検出用電極の各電極の前記モータの回転方向における略中心位置となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。
前記検出手段は、前記第１回転位置検出用電極又は前記第２回転位置検出用電極が故障した場合に、故障していない回転位置検出用電極を使用して、前記トランスファ機構の駆動状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。
前記モータの前記第１回転位置検出用電極に対する回転位置が所定方向に移動したときの前記検出手段により検出される特性と、前記モータの前記第２回転位置検出用電極に対する回転位置が前記所定方向に移動したときの前記検出手段により検出される特性とを、逆特性としたことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。