JP2008260394A - Shift actuator and shift actuator control device - Google Patents

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Hideo Hattori
秀男 服部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow an ECU to reliably grasp whether the changing of the gear engagement state is tardy when changing over the high-speed stage and the low-speed stage by a shift actuator 1. <P>SOLUTION: The shift actuator 1 comprises: a first detection means 89 for detecting the rotational position of a gear wheel 68 arranged on the closer side of a motor 45 than a torsion spring 76 in a driving force transmitting path; and a second detection means 90 for detecting the rotational position of a gear wheel 53 arranged on the closer side of an output shaft 46 than the torsion spring 76. Since no members such as the torsion spring 76 for temporarily storing the driving force and temporarily blocking the transmission thereof are arranged on the driving force transmitting path on the output side of the torsion spring 76, the input from the second detection means 90 reliably reflects the gear engagement state. Thus, an ECU reliably grasps by the input from the second detection means 90 whether the gear engagement state is tardy. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態とを切り替えるための駆動力を出力するシフトアクチュエータ、およびシフトアクチュエータを制御するシフトアクチュエータ制御装置に関する。   The present invention relates to a shift actuator that outputs a driving force for switching between a high-speed gear engagement state and a low-speed gear engagement state, and a shift actuator control device that controls the shift actuator.

従来より、2輪駆動の歯車係合状態と4輪駆動の歯車係合状態との切替や高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替を行うための駆動力を出力するシフトアクチュエータが公知である。   Conventionally, a driving force for switching between a gear engagement state for two-wheel drive and a gear engagement state for four-wheel drive, and for switching between a gear engagement state at a high speed stage and a gear engagement state at a low speed stage is output. Shift actuators are known.

このシフトアクチュエータは、駆動力を発生する電動機、駆動力を外部に伝達する出力軸、電動機で発生した駆動力を出力軸に伝達するための駆動力伝達経路を形成する複数の駆動力伝達要素、駆動力伝達経路のいずれかの位置に配され、2輪駆動と4輪駆動との間や高速段と低速段との間で歯車係合状態の切替がもたつく時に駆動力を一時的に蓄える捩りバネ等により構成されている。そして、シフトアクチュエータから出力された駆動力により、ドラムカムが回転駆動され、ドラムカムに設けられた切替パターンに応じて、2輪駆動と4輪駆動との切替および高速段と低速段との切替が行われる。   The shift actuator includes an electric motor that generates a driving force, an output shaft that transmits the driving force to the outside, a plurality of driving force transmission elements that form a driving force transmission path for transmitting the driving force generated by the motor to the output shaft, A torsion that temporarily stores the driving force when the gear engagement state is switched between two-wheel driving and four-wheel driving or between a high speed stage and a low speed stage. It is constituted by a spring or the like. Then, the drum cam is rotated by the driving force output from the shift actuator, and switching between the two-wheel drive and the four-wheel drive and the switching between the high speed stage and the low speed stage are performed according to the switching pattern provided in the drum cam. Is called.

また、シフトアクチュエータは、電動機の通電制御に利用するパラメータとして、捩りバネの入力側(つまり、駆動力伝達経路における電動機の側)に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出するセンサを内蔵する(例えば、特許文献1参照)。これにより、シフトアクチュエータの制御装置(以下、ECUと呼ぶ)は、捩りバネ入力側の駆動力伝達要素の変位状態を検出し、この検出した変位状態に基づいて通電制御を行うことができる。   The shift actuator has a built-in sensor for detecting the displacement state of the driving force transmission element arranged on the input side of the torsion spring (that is, the motor side in the driving force transmission path) as a parameter used for energization control of the motor. (For example, refer to Patent Document 1). As a result, the control device for the shift actuator (hereinafter referred to as ECU) can detect the displacement state of the driving force transmission element on the torsion spring input side, and can perform energization control based on the detected displacement state.

ところで、ECUは、シフトアクチュエータによる高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替を、車両が停止しているときにのみ運転者に許可する。すなわち、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替は、切替元の歯車係合状態の解除→ニュートラル→切替先の歯車係合状態の形成の3段階を経て終了する。そこで、車両が走行しているときに歯車係合状態がニュートラルになるのを回避するため、高速段と低速段との切替は、車両が停止しているときにのみ許可されている。   By the way, the ECU permits the driver to switch between the high-speed gear engagement state and the low-speed gear engagement state by the shift actuator only when the vehicle is stopped. That is, the switching between the high-speed gear engagement state and the low-speed gear engagement state is completed through three stages: release of the switching-source gear engagement state → neutral → formation of the switching-destination gear engagement state. . Therefore, in order to avoid the gear engagement state becoming neutral when the vehicle is traveling, switching between the high speed stage and the low speed stage is permitted only when the vehicle is stopped.

しかし、歯車係合状態の切替がもたついた場合、捩りバネが捩りトルクを蓄えた状態を維持し、切替先の歯車係合状態が完全に形成されていないにもかかわらず、捩りバネ入力側の駆動力伝達要素は、切替先の歯車係合状態を示す変位状態になっている。このため、特許文献1のシフトアクチュエータによれば、ECUは、歯車係合状態の切替がもたついているか否かを正確に把握することができず、切替先の歯車係合状態が完全に形成されないまま、運転者が車両を発進させてしまう虞がある。
特開平7−179138号公報
However, when the gear engagement state is switched, the torsion spring maintains the state where the torsion torque is stored, and the gear engagement state at the switching destination is not completely formed, but the torsion spring input side is not formed. The driving force transmission element is in a displacement state indicating the gear engagement state of the switching destination. For this reason, according to the shift actuator of Patent Document 1, the ECU cannot accurately grasp whether or not the gear engagement state is switched, and the gear engagement state of the switching destination is completely formed. The driver may start the vehicle without being done.
JP 7-179138 A

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、シフトアクチュエータによる高速段と低速段との切替において、歯車係合状態の切替がもたついているか否かをECUが確実に把握できるようにすることにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and the ECU reliably determines whether or not the gear engagement state is switched when switching between the high speed stage and the low speed stage by the shift actuator. It is to be able to grasp.

〔請求項1の手段〕
請求項1に記載のシフトアクチュエータは、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態とを切り替えるための駆動力を出力するものである。
そして、このシフトアクチュエータは、駆動力を発生する電動機と、駆動力を外部に伝達する出力軸と、電動機で発生した駆動力を出力軸に伝達するための駆動力伝達経路を形成する複数の駆動力伝達要素と、駆動力伝達経路のいずれかの位置に配され、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替がもたつく時に駆動力を一時的に蓄えるバネと、バネよりも電動機の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第1検出手段と、バネよりも出力軸の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第2検出手段とを備える。
[Means of Claim 1]
The shift actuator according to claim 1 outputs a driving force for switching between a high-speed gear engagement state and a low-speed gear engagement state.
The shift actuator includes an electric motor that generates a driving force, an output shaft that transmits the driving force to the outside, and a plurality of drives that form a driving force transmission path for transmitting the driving force generated by the motor to the output shaft. A spring that is arranged at any position on the force transmission element and the driving force transmission path, and temporarily stores the driving force when switching between the gear engagement state of the high speed stage and the gear engagement state of the low speed stage is achieved, and the spring First detection means for detecting the displacement state of the driving force transmission element arranged closer to the electric motor than the first detection means, and second detection means for detecting the displacement state of the driving force transmission element arranged closer to the output shaft than the spring With.

これにより、ECUは、第2検出手段からの入力により、捩りバネの出力側(つまり、駆動力伝達経路における出力軸の側)の駆動力伝達要素が切替先の歯車係合状態を示す変位状態になっているか否かを判断することができる。ここで、捩りバネの出力側の駆動力伝達経路には、駆動力を一時的に蓄えてその伝達を一時的に遮る捩りバネのような部材が配されていないので、第2検出手段からの入力は、確実に歯車係合状態を反映するものになる。このため、ECUは、第2検出手段からの入力により、歯車係合状態の切替がもたついているか否かを確実に把握できる。   Thereby, the ECU detects a displacement state in which the driving force transmission element on the output side of the torsion spring (that is, the output shaft side in the driving force transmission path) indicates the gear engagement state of the switching destination by the input from the second detection means. It can be determined whether or not. Here, in the driving force transmission path on the output side of the torsion spring, a member such as a torsion spring that temporarily stores the driving force and temporarily blocks the transmission is not provided. The input reliably reflects the gear engagement state. For this reason, the ECU can reliably grasp whether or not the gear engagement state is switched by the input from the second detection means.

〔請求項2の手段〕
請求項2に記載のシフトアクチュエータは、バネよりも電動機の側における駆動力伝達経路に、電動機からバネに向かう方向のみの駆動力の伝達を許容するクラッチ機構を備える。
これにより、バネに蓄えられた応力が電動機の方に伝わるのを阻止することができるので、バネの応力による電動機の逆回転を防止することができる。
[Means of claim 2]
According to a second aspect of the present invention, the shift actuator includes a clutch mechanism that allows transmission of the driving force only in the direction from the electric motor toward the spring in the driving force transmission path closer to the electric motor than the spring.
Accordingly, it is possible to prevent the stress stored in the spring from being transmitted to the electric motor, and thus it is possible to prevent the reverse rotation of the electric motor due to the stress of the spring.

〔請求項3の手段〕
請求項3に記載のシフトアクチュエータ制御装置によれば、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替は、切替元の歯車係合状態の解除、ニュートラルおよび切替先の歯車係合状態の形成の3段階を経て終了する。そして、シフトアクチュエータ制御装置は、切替元の歯車係合状態の解除がもたついていると判断したときに、切替元の歯車係合状態を形成するように電動機への通電を制御し、切替先の歯車係合状態の形成がもたついていると判断したときに、切替先の歯車係合状態を形成するように電動機への通電を制御する。
[Means of claim 3]
According to the shift actuator control device according to claim 3, the switching between the high-speed gear engagement state and the low-speed gear engagement state is performed by releasing the switching-source gear engagement state, neutral, and switching-destination gear. The process is completed through three stages of formation of the engaged state. Then, when the shift actuator control device determines that the switching source gear engagement state is released, the shift actuator control device controls energization to the motor so as to form the switching source gear engagement state. When it is determined that the gear engagement state is established, the energization to the motor is controlled so as to form the gear engagement state of the switching destination.

これにより、ECUは、切替元の歯車係合状態の解除がもたついているときに、ニュートラルを跨いで切替先の歯車係合状態まで大幅に係合状態を切り替えさせず、切替元の歯車係合状態を形成するように小幅の切替動作を行わせる。また、ECUは、切替先の歯車係合状態の形成がもたついているときに、切替先の歯車係合状態を形成するように小幅の切替動作を行わせる。   Thus, when the switching-source gear engagement state is released, the ECU does not significantly switch the engagement state across the neutral to the switching-destination gear engagement state. A small switching operation is performed so as to form a combined state. Further, the ECU performs a small switching operation so as to form the switching gear engagement state when the switching gear engagement state is established.

このように、ECUは、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替がもたついた場合、常に、小幅の切替動作が行われるようにシフトアクチュエータの通電を制御する。この結果、切替元の歯車係合状態の解除がもたついた場合に切替先の歯車係合状態まで大幅に切替動作を行う必要がなくなるので、シフトアクチュエータのバネに低性能なものや小型のものを採用することができる。   In this way, the ECU controls the energization of the shift actuator so that a small switching operation is always performed when switching between the high-speed gear engagement state and the low-speed gear engagement state occurs. As a result, when the switching source gear engagement state is released, it is not necessary to perform a large switching operation until the switching destination gear engagement state. Can be adopted.

最良の形態のシフトアクチュエータは、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態とを切り替えるための駆動力を出力するものである。
そして、このシフトアクチュエータは、駆動力を発生する電動機と、駆動力を外部に伝達する出力軸と、電動機で発生した駆動力を出力軸に伝達するための駆動力伝達経路を形成する複数の駆動力伝達要素と、駆動力伝達経路のいずれかの位置に配され、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替がもたつく時に駆動力を一時的に蓄えるバネと、バネよりも電動機の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第1検出手段と、バネよりも出力軸の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第2検出手段とを備える。
また、このシフトアクチュエータは、バネよりも電動機の側における駆動力伝達経路に、電動機からバネに向かう方向のみの駆動力の伝達を許容するクラッチ機構を備える。
The shift actuator of the best mode outputs a driving force for switching between a gear engagement state at a high speed stage and a gear engagement state at a low speed stage.
The shift actuator includes an electric motor that generates a driving force, an output shaft that transmits the driving force to the outside, and a plurality of drives that form a driving force transmission path for transmitting the driving force generated by the motor to the output shaft. A spring that is arranged at any position on the force transmission element and the driving force transmission path, and temporarily stores the driving force when switching between the gear engagement state of the high speed stage and the gear engagement state of the low speed stage is achieved, and the spring First detection means for detecting the displacement state of the driving force transmission element arranged closer to the electric motor than the first detection means, and second detection means for detecting the displacement state of the driving force transmission element arranged closer to the output shaft than the spring With.
In addition, the shift actuator includes a clutch mechanism that allows transmission of the driving force only in the direction from the electric motor toward the spring in the driving force transmission path on the electric motor side of the spring.

さらに、最良の形態のシフトアクチュエータ制御装置によれば、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替は、切替元の歯車係合状態の解除、ニュートラルおよび切替先の歯車係合状態の形成の3段階を経て終了し、切替元の歯車係合状態の解除がもたついていると判断したときに、切替元の歯車係合状態を形成するように電動機への通電を制御し、切替先の歯車係合状態の形成がもたついていると判断したときに、切替先の歯車係合状態を形成するように電動機への通電を制御する。   Furthermore, according to the shift actuator control device of the best mode, the switching between the gear engagement state at the high speed stage and the gear engagement state at the low speed stage is performed by releasing the gear engagement state at the switching source, neutral, and the gear at the switching destination. When it is determined that the gear engagement state of the switching source has been released after completing the three stages of formation of the engagement state, the motor is energized so as to form the gear engagement state of the switching source. When it is determined that the formation of the gear engagement state at the switching destination is established, the energization to the motor is controlled so as to form the gear engagement state at the switching destination.

〔実施例1の構成〕
実施例1のシフトアクチュエータ1の構成を、図1ないし図4を用いて説明する。
シフトアクチュエータ1は、2輪駆動の歯車係合状態と4輪駆動の歯車係合状態との切替や、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替を行うための駆動力を出力するものである。そして、シフトアクチュエータ1は、図1に示すように、ドラムカム2、2つのロッド3、4等とともに、歯車同士の係合状態を切り替えることで2輪駆動と4輪駆動との切替および高速段と低速段との切替を行うトランスファ切換装置5を構成する。
[Configuration of Example 1]
The structure of the shift actuator 1 of Example 1 is demonstrated using FIG. 1 thru | or FIG.
The shift actuator 1 is a drive for switching between a two-wheel drive gear engagement state and a four-wheel drive gear engagement state, and switching between a high-speed gear engagement state and a low-speed gear engagement state. Output power. As shown in FIG. 1, the shift actuator 1 switches between the two-wheel drive and the four-wheel drive by switching the engagement state of the gears together with the drum cam 2, the two rods 3, 4, etc. A transfer switching device 5 for switching to a low speed stage is configured.

そこで、まずトランスファ切換装置5による2輪駆動と4輪駆動との切替および高速段と低速段との切替について説明する。
トランスファ切換装置5は、シフトアクチュエータ1と、外周面に各種の切替パターン6、7が形成され、シフトアクチュエータ1から出力されたトルクにより回転するドラムカム2と、切替パターン6、7の各々に係合する係合部8、9を有し、ドラムカム2のトルクを推力に変換し、軸方向に進退して歯車係合状態を切り替える2つのロッド3、4とを備える。
First, switching between two-wheel drive and four-wheel drive and switching between a high speed stage and a low speed stage by the transfer switching device 5 will be described.
The transfer switching device 5 is engaged with each of the shift actuator 1, various switching patterns 6, 7 formed on the outer peripheral surface, and the drum cam 2 rotated by the torque output from the shift actuator 1, and the switching patterns 6, 7. And two rods 3 and 4 that convert the torque of the drum cam 2 into thrust and advance and retract in the axial direction to switch the gear engagement state.

ここで、切替パターン6は、2輪駆動と4輪駆動とを切り替えるための24切替用パターンであり、切替パターン6と係合する係合部8を有するロッド3は、24切替用ロッドである。切替パターン7は、高速段と低速段とを切り替えるための高低切替用パターンであり、切替パターン7と係合する係合部9を有するロッド4は、高低切替用ロッドである。なお、ロッド3、4は、歯車係合状態を安定して維持するために、各々、ディテント13、14により軸方向へのふらつきを抑制されている。   Here, the switching pattern 6 is a 24 switching pattern for switching between two-wheel driving and four-wheel driving, and the rod 3 having the engaging portion 8 that engages with the switching pattern 6 is a 24 switching rod. . The switching pattern 7 is a height switching pattern for switching between a high speed stage and a low speed stage, and the rod 4 having the engaging portion 9 that engages with the switching pattern 7 is a height switching rod. The rods 3 and 4 are prevented from wobbling in the axial direction by the detents 13 and 14 in order to stably maintain the gear engagement state.

また、トランスファ切換装置5により切り替えられる歯車係合状態を形成するトランスファ部16は、以下のような歯車要素により構成されている。   Moreover, the transfer part 16 which forms the gear engagement state switched by the transfer switching apparatus 5 is comprised by the following gear elements.

すなわち、トランスファ部16の歯車要素は、変速機(図示せず)に機械的に連結する入力軸18、入力軸18と同軸に配され、前輪(図示せず)および後輪(図示せず)の一方の車輪に機械的に連結する出力軸19、出力軸19の外歯21と常に係合する内歯22を有し、ロッド3の推力により軸方向に移動するスリーブギヤ23、スリーブギヤ23の外歯25と係脱する内歯26を有し、前輪または後輪の他方の車輪に機械的に連結する平ギヤ27、入力軸18の外歯29と常に係合する内歯30を有し、ロッド4の推力により軸方向に移動するスリーブギヤ31、スリーブギヤ31よりも径大に設けられ、スリーブギヤ31の外歯33に係脱する内歯34を有するスリーブギヤ35等である。   That is, the gear element of the transfer unit 16 is arranged coaxially with the input shaft 18 and the input shaft 18 that are mechanically connected to a transmission (not shown), and has a front wheel (not shown) and a rear wheel (not shown). An output shaft 19 that is mechanically connected to one of the wheels, an inner tooth 22 that always engages with an external tooth 21 of the output shaft 19, and a sleeve gear 23 that moves in the axial direction by the thrust of the rod 3, and a sleeve gear 23 Has an internal tooth 26 that engages with and disengages from the external tooth 25, a flat gear 27 that mechanically connects to the other wheel of the front wheel or the rear wheel, and an internal tooth 30 that always engages with the external tooth 29 of the input shaft 18. A sleeve gear 31 that moves in the axial direction by the thrust of the rod 4, and a sleeve gear 35 that is provided with a larger diameter than the sleeve gear 31 and has internal teeth 34 that engage and disengage with the external teeth 33 of the sleeve gear 31.

さらに、出力軸19には、外歯21とは別の同軸の外歯37が設けられ、外歯37にスリーブギヤ31の内歯30が係脱する。また、出力軸19から外周側に延設された支軸39には、スリーブギヤ35の外歯40と常に係合する外歯41を有する遊星ギヤ42が配されている。   Further, the output shaft 19 is provided with coaxial external teeth 37 different from the external teeth 21, and the internal teeth 30 of the sleeve gear 31 are engaged with and disengaged from the external teeth 37. A planetary gear 42 having external teeth 41 that are always engaged with the external teeth 40 of the sleeve gear 35 is disposed on the support shaft 39 that extends from the output shaft 19 to the outer peripheral side.

以上の構成により、トランスファ部16では、2輪駆動かつ高速段の係合状態(以下、「2H」と呼ぶ)、4輪駆動かつ高速段の係合状態(以下、「4H」と呼ぶ)、ニュートラル(以下、「N」と呼ぶ)、および4輪駆動かつ低速段の係合状態(以下、「4L」と呼ぶ)の3つの係合状態が、2H→4H→N→4L、または4L→N→4H→2Hの方向に切り替えられる。   With the above configuration, the transfer unit 16 has a two-wheel drive and high-speed gear engagement state (hereinafter referred to as “2H”), a four-wheel drive and high-speed gear engagement state (hereinafter referred to as “4H”), Three engagement states of neutral (hereinafter referred to as “N”) and four-wheel drive and low-speed engagement state (hereinafter referred to as “4L”) are 2H → 4H → N → 4L, or 4L → The direction is switched from N 4H → 2H.

すなわち、2Hでは、スリーブギヤ31の内歯30が入力軸18の外歯29と出力軸19の外歯37とに同時に係合しており、スリーブギヤ31の外歯33とスリーブギヤ35の内歯34とが係合していないので、変速機から入力軸18に伝わる駆動力は減速されずに出力軸19に伝達される。また、出力軸19の外歯21がスリーブギヤ23の内歯22に係合しており、スリーブギヤ23の外歯25が平ギヤ27の内歯26に係合していないので、入力軸18から出力軸19に伝わる駆動力は前輪および後輪の一方の車輪にのみ伝達される。   That is, in 2H, the inner teeth 30 of the sleeve gear 31 are simultaneously engaged with the outer teeth 29 of the input shaft 18 and the outer teeth 37 of the output shaft 19, and the outer teeth 33 of the sleeve gear 31 and the inner teeth of the sleeve gear 35 are Since the teeth 34 are not engaged, the driving force transmitted from the transmission to the input shaft 18 is transmitted to the output shaft 19 without being decelerated. Further, since the external teeth 21 of the output shaft 19 are engaged with the internal teeth 22 of the sleeve gear 23 and the external teeth 25 of the sleeve gear 23 are not engaged with the internal teeth 26 of the flat gear 27, the input shaft 18 The driving force transmitted to the output shaft 19 is transmitted only to one of the front wheels and the rear wheels.

次に、2Hから4Hまでドラムカム2が回転すると、ロッド4およびスリーブギヤ31は軸方向に変位せず、ロッド3およびスリーブギヤ23は軸方向右側に変位する。この結果、4Hでは、スリーブギヤ31と入力軸18および出力軸19との係合、スリーブギヤ31とスリーブギヤ35との非係合は2Hと同様であり、変速機から入力軸18に伝わる駆動力は減速されずに出力軸19に伝達される。一方、出力軸19とスリーブギヤ23との係合は2Hと同様のままで、スリーブギヤ23の外歯25が平ギヤ27の内歯26に係合するので、入力軸18から出力軸19に伝わる駆動力は前輪および後輪の両方の車輪に伝達される。   Next, when the drum cam 2 rotates from 2H to 4H, the rod 4 and the sleeve gear 31 are not displaced in the axial direction, and the rod 3 and the sleeve gear 23 are displaced to the right in the axial direction. As a result, in 4H, the engagement between the sleeve gear 31 and the input shaft 18 and the output shaft 19 and the non-engagement between the sleeve gear 31 and the sleeve gear 35 are the same as in 2H, and the drive transmitted from the transmission to the input shaft 18 is the same. The force is transmitted to the output shaft 19 without being decelerated. On the other hand, the engagement between the output shaft 19 and the sleeve gear 23 remains the same as 2H, and the outer teeth 25 of the sleeve gear 23 engage with the inner teeth 26 of the flat gear 27. The transmitted driving force is transmitted to both the front and rear wheels.

次に、4HからNまでドラムカム2が回転すると、ロッド4およびスリーブギヤ31は軸方向に左側に変位し、ロッド3およびスリーブギヤ23は変位しない。この結果、Nでは、スリーブギヤ31とスリーブギヤ35とが非係合のままで、スリーブギヤ31の内歯30が出力軸19の外歯37から離脱するので、変速機から入力軸18に伝わる駆動力は全く出力軸19に伝達されなくなる。また、出力軸19とスリーブギヤ23との係合、およびスリーブギヤ23と平ギヤ27との係合は4Hと同様である。   Next, when the drum cam 2 rotates from 4H to N, the rod 4 and the sleeve gear 31 are displaced to the left in the axial direction, and the rod 3 and the sleeve gear 23 are not displaced. As a result, in N, the sleeve gear 31 and the sleeve gear 35 remain disengaged, and the inner teeth 30 of the sleeve gear 31 are disengaged from the outer teeth 37 of the output shaft 19, so that the transmission is transmitted from the transmission to the input shaft 18. No driving force is transmitted to the output shaft 19 at all. The engagement between the output shaft 19 and the sleeve gear 23 and the engagement between the sleeve gear 23 and the flat gear 27 are the same as in 4H.

そして、Nから4Lまでドラムカム2が回転すると、ロッド4およびスリーブギヤ31はさらに軸方向に左側に変位し、ロッド3およびスリーブギヤ23は変位しない。この結果、4Lでは、スリーブギヤ31と出力軸19とが非係合のままで、スリーブギヤ31の外歯33がスリーブギヤ35の内歯34に係合するので、変速機から入力軸18に伝わる駆動力は減速されて出力軸19に伝達される。また、出力軸19とスリーブギヤ23との係合、およびスリーブギヤ23と平ギヤ27との係合は4Hと同様なので、入力軸18から出力軸19に伝わる減速された駆動力は前輪および後輪の両方の車輪に伝達される。   When the drum cam 2 rotates from N to 4L, the rod 4 and the sleeve gear 31 are further displaced to the left in the axial direction, and the rod 3 and the sleeve gear 23 are not displaced. As a result, in 4L, the sleeve gear 31 and the output shaft 19 remain disengaged, and the outer teeth 33 of the sleeve gear 31 engage with the inner teeth 34 of the sleeve gear 35. The transmitted driving force is decelerated and transmitted to the output shaft 19. Since the engagement between the output shaft 19 and the sleeve gear 23 and the engagement between the sleeve gear 23 and the flat gear 27 are the same as in 4H, the reduced driving force transmitted from the input shaft 18 to the output shaft 19 is applied to the front wheels and the rear wheels. Transmitted to both wheels of the wheel.

以上により、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替(つまり、4Hから4Lへの切替、または4Lから4Hへの切替)は、切替元の歯車係合状態の解除、ニュートラル(つまり、Nの状態)および切替先の歯車係合状態の形成の3段階を経て終了する。また、車両が走行しているときに歯車係合状態がNになるのを回避するため、高速段と低速段との切替は、車両が停止しているときにのみ許可される。   As described above, switching between the high-speed gear engaging state and the low-speed gear engaging state (that is, switching from 4H to 4L, or switching from 4L to 4H) is performed by releasing the switching-source gear engaging state. Then, the process is completed through three stages of neutral (that is, N state) and formation of the gear engagement state of the switching destination. Further, in order to avoid the gear engagement state being N when the vehicle is traveling, switching between the high speed stage and the low speed stage is permitted only when the vehicle is stopped.

シフトアクチュエータ1は、図2および図3に示すように、車載電源(図示せず)から給電されて駆動力としてのトルクを発生する電動機45と、シフトアクチュエータ1の外部にトルクを出力する出力軸46と、電動機45のトルクを減速して出力軸46に伝達する減速機構47と、電動機45のトルクを一時的に捩りトルクとして蓄え、電動機45のトルクが出力軸46に伝わるのを遅らせる待ち機構48と、電動機45から出力軸46に向かう方向のみのトルクの伝達を許容するクラッチ機構49と、トランスファ部16の歯車係合状態の切替状況に応じた信号を出力する切替状況検出手段50とを備える。   As shown in FIGS. 2 and 3, the shift actuator 1 includes an electric motor 45 that is supplied with power from an in-vehicle power source (not shown) and generates torque as a driving force, and an output shaft that outputs torque to the outside of the shift actuator 1. 46, a speed reduction mechanism 47 that reduces the torque of the electric motor 45 and transmits the torque to the output shaft 46, and a waiting mechanism that temporarily stores the torque of the electric motor 45 as a torsional torque and delays the transmission of the torque of the electric motor 45 to the output shaft 46. 48, a clutch mechanism 49 that allows transmission of torque only in the direction from the electric motor 45 toward the output shaft 46, and a switching status detection means 50 that outputs a signal corresponding to the switching status of the gear engagement state of the transfer unit 16. Prepare.

電動機45は、電機子コイル(図示せず)と界磁コイル(図示せず)を有する周知の直流モータであり、電機子コイルに流れる電流と界磁コイルへの通電により生じる磁界との相互作用によりトルクを発生するものである。また、電動機45への通電は、所定の電子制御装置(以下、ECU52と呼ぶ)により、乗員からの指令や各種センサから得られる検出信号に応じて制御される。   The electric motor 45 is a known DC motor having an armature coil (not shown) and a field coil (not shown), and interaction between a current flowing through the armature coil and a magnetic field generated by energization of the field coil. This generates torque. The energization of the motor 45 is controlled by a predetermined electronic control device (hereinafter referred to as ECU 52) in accordance with a command from an occupant and detection signals obtained from various sensors.

出力軸46は、後記するギヤホイール53と同軸に組み込まれ一体的に回転するものであり、電動機45からドラムカム2に至る駆動力伝達経路のシフトアクチュエータ1における終端をなし、ドラムカム2の入力軸54と係合してシフトアクチュエータ1の駆動力をトルクとしてドラムカム2に伝達する(図1参照)。   The output shaft 46 is incorporated coaxially with a gear wheel 53 to be described later and rotates integrally. The output shaft 46 terminates in the shift actuator 1 in the driving force transmission path from the electric motor 45 to the drum cam 2, and the input shaft 54 of the drum cam 2. And the driving force of the shift actuator 1 is transmitted to the drum cam 2 as torque (see FIG. 1).

ここで、駆動力伝達経路は、電動機45の出力軸56(電動機出力軸56とする)と出力軸46との間に、減速機構47、待ち機構48およびクラッチ機構49を構成する各種部材を組み込むことで形成される。すなわち、電動機出力軸56、出力軸46、ならびに減速機構47、待ち機構48およびクラッチ機構49の各々を構成する各種部材の全部や一部は、駆動力伝達経路を形成する駆動力伝達要素である。   Here, the driving force transmission path incorporates various members constituting the speed reduction mechanism 47, the waiting mechanism 48, and the clutch mechanism 49 between the output shaft 56 (referred to as the motor output shaft 56) of the electric motor 45 and the output shaft 46. Is formed. That is, all or part of various members constituting each of the motor output shaft 56, the output shaft 46, the speed reduction mechanism 47, the waiting mechanism 48, and the clutch mechanism 49 are driving force transmission elements that form a driving force transmission path. .

減速機構47は、電動機出力軸56と同軸に組み込まれ、クラッチ機構49を介して電動機出力軸56からトルクを伝達されて回転する電動機ピニオン58、電動機ピニオン58のギヤ60と噛み合うギヤ61を有するギヤホイール62、ギヤホイール62と同軸に組み込まれ一体的に回転するギヤピニオン64、ギヤピニオン64のギヤ66と噛み合うギヤ67を有するギヤホイール68、ギヤホイール68と同軸に組み込まれ、待ち機構48を介してギヤホイール68からトルクを伝達されて回転するギヤピニオン70、ギヤピニオン70のギヤ72と噛み合うギヤ73を有するギヤホイール53等により構成されている。   The speed reduction mechanism 47 is incorporated coaxially with the motor output shaft 56, is rotated by receiving torque from the motor output shaft 56 via the clutch mechanism 49, and has a gear 61 that meshes with the gear 60 of the motor pinion 58. A wheel 62, a gear pinion 64 that is coaxially integrated with the gear wheel 62, rotates integrally therewith, a gear wheel 68 that has a gear 67 that meshes with the gear 66 of the gear pinion 64, and is coaxially integrated with the gear wheel 68. A gear pinion 70 that rotates by transmitting torque from the wheel 68, a gear wheel 53 having a gear 73 that meshes with a gear 72 of the gear pinion 70, and the like.

待ち機構48は、ギヤホイール68とギヤピニオン70との間に組み込まれている。そして、待ち機構48は、ギヤホイール68と一体に設けられて回転する入力側部材75、入力側部材75からトルクを伝達されて捩りトルクを蓄える捩りバネ76、ギヤピニオン70と同軸回転するように設けられ、捩りバネ76から捩りトルクを伝達されて回転する出力側部材77等により構成されている。   The waiting mechanism 48 is incorporated between the gear wheel 68 and the gear pinion 70. The waiting mechanism 48 is provided so as to rotate coaxially with the input side member 75 that rotates integrally with the gear wheel 68, the torsion spring 76 that receives torque from the input side member 75 and stores the torsion torque, and the gear pinion 70. The output side member 77 is rotated by receiving a torsional torque transmitted from the torsion spring 76.

ここで、捩りバネ76の2つの端部の内で一方の端部は、外周側に配されて入力側部材75に当接されトルクの入力端をなす。他方の端部は、内周側に配されてギヤピニオン70の軸部79に組み込まれトルクの出力端をなす。また、軸部79から外周側にレバー80が延設されており、レバー80が出力側部材77に当接している。   Here, one of the two ends of the torsion spring 76 is arranged on the outer peripheral side and abuts on the input side member 75 to form an input end of torque. The other end portion is arranged on the inner peripheral side and is incorporated in the shaft portion 79 of the gear pinion 70 to form a torque output end. A lever 80 is extended from the shaft portion 79 to the outer peripheral side, and the lever 80 is in contact with the output side member 77.

これにより、電動機45のトルクによって入力側部材75が回転すると、捩りバネ76は外周側から捩られて捩りトルクを蓄える。そして、蓄えられた捩りトルクは、捩りバネ76の内周側で軸部79に伝達されてレバー80を回転させ、さらにレバー80を介して出力側部材77に伝達され出力側部材77を回転させる。この結果、ギヤピニオン70が出力側部材77と同軸回転し、待ち機構48から出力軸46の方に捩りトルクが出力される。   Accordingly, when the input side member 75 is rotated by the torque of the electric motor 45, the torsion spring 76 is twisted from the outer peripheral side and accumulates the torsion torque. The stored torsion torque is transmitted to the shaft portion 79 on the inner peripheral side of the torsion spring 76 to rotate the lever 80, and further transmitted to the output side member 77 via the lever 80 to rotate the output side member 77. . As a result, the gear pinion 70 rotates coaxially with the output side member 77, and a torsion torque is output from the waiting mechanism 48 toward the output shaft 46.

クラッチ機構49は、電動機出力軸56と電動機ピニオン58との間に形成されている。すなわち、クラッチ機構49は、図4に示すように、カラー82に保持される円柱状のクラッチ部材83、電動機ピニオン58と一体に設けられ、クラッチ部材83に内周側から当接するクラッチインナ84、電動機45の外郭の一部をなし、クラッチ部材83に外周側から当接するクラッチアウタ85、電動機出力軸56に嵌着されて電動機出力軸56と一体に回転し、クラッチインナ84に電動機45のトルクを伝達するアームドライブ86等を有する。   The clutch mechanism 49 is formed between the motor output shaft 56 and the motor pinion 58. That is, as shown in FIG. 4, the clutch mechanism 49 is provided integrally with a cylindrical clutch member 83 and an electric motor pinion 58 that are held by a collar 82, and a clutch inner 84 that contacts the clutch member 83 from the inner peripheral side. A part of the outer shell of the electric motor 45, a clutch outer 85 that contacts the clutch member 83 from the outer peripheral side, is fitted to the electric motor output shaft 56, rotates together with the electric motor output shaft 56, and the torque of the electric motor 45 is applied to the clutch inner 84. An arm drive 86 and the like.

そして、通常運転時には、アームドライブ86がクラッチインナ84に当接して電動機出力軸56から電動機ピニオン58にトルクが伝達されるとともに、カラー82にもアームドライブ86が当接し、カラー82とともにクラッチ部材83が公転する。そして、例えば、トランスファ部16において歯車係合状態の切替がもたついて過剰の捩りトルクが捩りバネ76に蓄えられると、クラッチインナ84が捩りトルクにより通常運転時とは逆方向に回転し、クラッチアウタ85とともにクラッチ部材83を強固に挟み込んでロックする。このため、クラッチインナ84からアームドライブ86への捩りトルクの伝達が阻止される。   During normal operation, the arm drive 86 contacts the clutch inner 84 and torque is transmitted from the motor output shaft 56 to the motor pinion 58, and the arm drive 86 also contacts the collar 82, and the clutch 82 together with the collar 82. Revolves around. Then, for example, when the gear engagement state is switched in the transfer portion 16 and excessive torsion torque is accumulated in the torsion spring 76, the clutch inner 84 rotates in the opposite direction to that during normal operation due to the torsion torque, and the clutch The clutch member 83 is firmly sandwiched and locked together with the outer 85. For this reason, transmission of torsional torque from the clutch inner 84 to the arm drive 86 is prevented.

切替状況検出手段50は、駆動力伝達経路において捩りバネ76よりも電動機45の側に配される駆動力伝達要素の1つであるギヤホイール68の回転位置を検出する第1検出手段89と、駆動力伝達経路において捩りバネ76よりも出力軸46の側に配される駆動力伝達要素の1つであるギヤホイール53の回転位置を検出する第2検出手段90とにより構成されている。   The switching state detection means 50 includes first detection means 89 that detects the rotational position of the gear wheel 68 that is one of the driving force transmission elements disposed on the motor 45 side of the torsion spring 76 in the driving force transmission path, The driving force transmission path includes second detection means 90 that detects the rotational position of the gear wheel 53 that is one of the driving force transmission elements disposed on the output shaft 46 side of the torsion spring 76.

第1検出手段89は、ギヤホイール68の裏面(つまり、捩りバネ76の反対側の面)に形成される導電パターン91と、複数の接点92とにより構成される。第2検出手段90によれば、ギヤホイール68の回転位置に応じて、導電パターン91と接点92との当接状態が可変する(例えば、導電パターン91と当接する接点92の数が可変する)。この結果、導電パターン91と接点92との当接状態に応じた電気信号が出力されてECU52に入力される。   The first detection unit 89 includes a conductive pattern 91 formed on the back surface of the gear wheel 68 (that is, the surface opposite to the torsion spring 76) and a plurality of contacts 92. According to the second detection means 90, the contact state between the conductive pattern 91 and the contacts 92 varies according to the rotational position of the gear wheel 68 (for example, the number of the contacts 92 that contact the conductive patterns 91 varies). . As a result, an electrical signal corresponding to the contact state between the conductive pattern 91 and the contact 92 is output and input to the ECU 52.

第2検出手段90は、ギヤホイール53の裏面(つまり、捩りバネ76の反対側の面)に形成される導電パターン93と、複数の接点94とにより構成される。第2検出手段90によれば、ギヤホイール53の回転位置に応じて、導電パターン93と接点94との当接状態が可変する(例えば、導電パターン93と当接する接点94の数が可変する)。この結果、導電パターン93と接点94との当接状態に応じた電気信号が出力されてECU52に入力される。   The second detection means 90 includes a conductive pattern 93 formed on the back surface of the gear wheel 53 (that is, the surface opposite to the torsion spring 76) and a plurality of contacts 94. According to the second detection means 90, the contact state between the conductive pattern 93 and the contact 94 varies depending on the rotational position of the gear wheel 53 (for example, the number of the contact 94 that contacts the conductive pattern 93 varies). . As a result, an electrical signal corresponding to the contact state between the conductive pattern 93 and the contact 94 is output and input to the ECU 52.

ECU52は、制御機能および演算機能を発揮するCPU、ROMおよびRAM等の記憶装置、入力装置ならびに出力装置等により構成される周知のマイクロコンピュータである。そして、ECU52は、図5(a)に示すように、第1、第2検出手段89、90等の各種センサから電気信号の入力を受け、これらの電気信号および乗員からの切替指令に基づき電動機45への通電を制御する。   The ECU 52 is a well-known microcomputer that includes a storage device such as a CPU, ROM, and RAM, an input device, an output device, and the like that perform a control function and an arithmetic function. Then, as shown in FIG. 5 (a), the ECU 52 receives electric signals from various sensors such as the first and second detection means 89 and 90, and the electric motor based on these electric signals and a switching command from the passenger. The energization to 45 is controlled.

ここで、捩りバネ76よりも出力軸46の側の駆動力伝達経路には、捩りバネ76のような駆動力を一時的に蓄えてその伝達を一時的に遮る部材が配されていないので、第2検出手段90からの入力は、確実にトランスファ部16の歯車係合状態を反映するものになる。このため、ECU52は、第2検出手段90からの入力により、歯車係合状態の切替がもたついているか否かを確実に把握できる。   Here, the driving force transmission path closer to the output shaft 46 than the torsion spring 76 is not provided with a member that temporarily stores the driving force such as the torsion spring 76 and temporarily blocks the transmission. The input from the second detection means 90 surely reflects the gear engagement state of the transfer unit 16. For this reason, the ECU 52 can reliably grasp whether or not the gear engagement state is switched by the input from the second detection means 90.

例えば、ECU52は、第2検出手段90から入力される電気信号により、ギヤホイール53の回転位置を、図5(b)に示すように領域α〜δのいずれかの一領域にあることを把握する。ここで、ギヤホイール53は捩りバネ76よりも出力軸46の側にあるので、ギヤホイール53の回転位置は、確実にトランスファ部16の歯車係合状態に対応したものになる。   For example, the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in one of the regions α to δ as shown in FIG. 5B, based on the electric signal input from the second detection means 90. To do. Here, since the gear wheel 53 is closer to the output shaft 46 than the torsion spring 76, the rotational position of the gear wheel 53 reliably corresponds to the gear engagement state of the transfer portion 16.

したがって、ECU52は、例えば、ギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、歯車係合状態が4H、「不完全な4H」、ないしNのいずれか1つにあることを把握できる。よって、ECU52は、4H→4Lの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、切替元の歯車係合状態(つまり、4H)の解除がもたついていると判断できる。また、ECU52は、4L→4Hの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、切替先の歯車係合状態(つまり、4H)の形成がもたついていると判断できる。   Therefore, for example, when the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region β, the ECU 52 grasps that the gear engagement state is 4H, “incomplete 4H”, or N. it can. Therefore, when the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region β when the 4H → 4L switching command is input, the switching-source gear engagement state (that is, 4H) is released. It can be judged that it is sticky. Further, when the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region β when the 4L → 4H switching command is input, the gear engagement state of the switching destination (that is, 4H) is formed. It can be judged that it is sticky.

同様に、ECU52は、ギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、歯車係合状態がN、または「不完全な4L」にあることを把握できる。よって、ECU52は、4H→4Lの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、切替先の歯車係合状態(つまり、4L)の形成がもたついていると判断できる。また、ECU52は、4L→4Hの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、切替元の歯車係合状態(つまり、4L)の解除がもたついていると判断できる。   Similarly, when the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region γ, the ECU 52 can grasp that the gear engagement state is N or “incomplete 4L”. Therefore, when the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region γ when the 4H → 4L switching command is input, the gear engagement state of the switching destination (that is, 4L) is formed. It can be judged that it is sticky. If the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region γ when the 4L → 4H switching command is input, the switching-source gear engagement state (ie, 4L) is released. It can be judged that it is sticky.

そして、ECU52は、Nを跨ぐ4Hと4Lとの間の歯車係合状態の切替において、切替元の歯車係合状態の解除がもたついていると判断したときに、切替元の歯車係合状態を形成するように電動機45への通電を制御し、切替先の歯車係合状態の形成がもたついていると判断したときに、切替先の歯車係合状態を形成するように電動機45への通電を制御する。   When the ECU 52 determines that the change of the gear engagement state of the switching source is achieved in the switching of the gear engagement state between 4H and 4L across N, the gear engagement state of the switching source is determined. When it is determined that the switching state of the gear engagement state is established, the motor 45 is switched to the switching destination gear engagement state so as to form the switching destination gear engagement state. Control energization.

すなわち、ECU52は、4H→4Lの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、切替元の歯車係合状態(つまり、4H)の解除がもたついていると判断するので、4Hを形成するように電動機45への通電を制御する。   That is, when the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region β when the 4H → 4L switching command is input, the switching-source gear engagement state (that is, 4H) is released. Since it is determined that it is stuck, energization to the motor 45 is controlled so as to form 4H.

ここで、ECU52は、目標の歯車係合状態を形成するため、第1検出手段89から入力される電気信号により把握されるギヤホイール68の回転位置を利用する。例えば、ECU52は、第1検出手段89から入力される電気信号により、ギヤホイール68の回転位置を、図5(b)に示すように領域a〜hのいずれかの一領域にあることを把握する。   Here, the ECU 52 uses the rotational position of the gear wheel 68 grasped by the electric signal input from the first detection means 89 in order to form the target gear engagement state. For example, the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 68 is in one of the areas a to h as shown in FIG. 5B, based on the electric signal input from the first detection means 89. To do.

ここで、ギヤホイール68は捩りバネ76よりも電動機45の側にあるので、ギヤホイール68の回転位置は、歯車係合状態の切替がもたついた場合、歯車係合状態に対応したものにならない。しかし、切替のもたつきがなくなれば、ギヤホイール68の回転位置も確実に歯車係合状態を反映するようになる。   Here, since the gear wheel 68 is closer to the electric motor 45 than the torsion spring 76, the rotational position of the gear wheel 68 does not correspond to the gear engagement state when the gear engagement state is switched. However, if there is no backlash of switching, the rotational position of the gear wheel 68 reliably reflects the gear engagement state.

そこで、ECU52は、上記のごとく4Hを形成するように電動機45への通電を制御する場合、ギヤホイール68の回転位置がfとなるように電動機45への通電を制御する。つまり、ギヤホイール68の回転位置をfとした状態で、トランスファ部16において歯車係合状態の切替もたつきがなくなるまで待機する。
なお、この場合には、切替指令4H→4Lに対して最終的に4Hが形成されるので、乗員の切替指令に反して切替が実行されない。
Therefore, when controlling the energization to the electric motor 45 so as to form 4H as described above, the ECU 52 controls the energization to the electric motor 45 so that the rotational position of the gear wheel 68 becomes f. In other words, with the rotation position of the gear wheel 68 set to f, the transfer unit 16 waits until the gear engagement state is not switched.
In this case, since 4H is finally formed with respect to the switching command 4H → 4L, switching is not executed against the passenger switching command.

また、ECU52は、4L→4Hの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、切替先の歯車係合状態(つまり、4H)の形成がもたついていると判断するので、4Hを形成するように電動機45への通電を制御する。   Further, when the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region β when the 4L → 4H switching command is input, the gear engagement state of the switching destination (that is, 4H) is formed. Since it is determined that it is stuck, energization to the motor 45 is controlled so as to form 4H.

この場合も、ECU52は、4Hを形成するため、ギヤホイール68の回転位置がfとなるように電動機45への通電を制御する。つまり、ギヤホイール68の回転位置をfとした状態で、トランスファ部16において歯車係合状態の切替もたつきがなくなるまで待機する。
なお、この場合には、切替指令4L→4Hに対して最終的に4Hが形成されるので、乗員の切替指令に従った切替が実行される。
Also in this case, the ECU 52 controls energization to the electric motor 45 so that the rotational position of the gear wheel 68 becomes f in order to form 4H. In other words, with the rotation position of the gear wheel 68 set to f, the transfer unit 16 waits until the gear engagement state is not switched.
In this case, since 4H is finally formed with respect to the switching command 4L → 4H, switching according to the occupant switching command is executed.

同様に、ECU52は、4H→4Lの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、切替先の歯車係合状態(つまり、4L)の形成がもたついていると判断するので、4Lを形成するように電動機45への通電を制御する。   Similarly, when the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region γ when the 4H → 4L switching command is input, the gear engagement state (that is, 4L) of the switching destination is formed. Since it is determined that there is a backlash, the energization to the motor 45 is controlled so as to form 4L.

そして、ECU52は、4Lを形成するように電動機45への通電を制御する場合、ギヤホイール68の回転位置がeとなるように電動機45への通電を制御する。つまり、ギヤホイール68の回転位置をeとした状態で、トランスファ部16において歯車係合状態の切替もたつきがなくなるまで待機する。
なお、この場合には、切替指令4H→4Lに対して最終的に4Lが形成されるので、乗員の切替指令に従った切替が実行される。
Then, when controlling the energization to the electric motor 45 so as to form 4L, the ECU 52 controls the energization to the electric motor 45 so that the rotational position of the gear wheel 68 becomes e. That is, with the rotational position of the gear wheel 68 set to e, the transfer unit 16 waits until the gear engagement state is not switched.
In this case, since 4L is finally formed with respect to the switching command 4H → 4L, switching according to the occupant switching command is executed.

また、ECU52は、4L→4Hの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、切替元の歯車係合状態(つまり、4L)の解除がもたついていると判断するので、4Lを形成するように電動機45への通電を制御する。   If the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region γ when the 4L → 4H switching command is input, the switching-source gear engagement state (ie, 4L) is released. Since it is determined that it is stuck, energization to the motor 45 is controlled so as to form 4L.

この場合も、ECU52は、4Lを形成するため、ギヤホイール68の回転位置がeとなるように電動機45への通電を制御する。つまり、ギヤホイール68の回転位置をeとした状態で、トランスファ部16において歯車係合状態の切替もたつきがなくなるまで待機する。
なお、この場合には、切替指令4L→4Hに対して最終的に4Lが形成されるので、乗員の切替指令に反して切替が実行されない。
Also in this case, the ECU 52 controls energization to the electric motor 45 so that the rotational position of the gear wheel 68 becomes e in order to form 4L. That is, with the rotational position of the gear wheel 68 set to e, the transfer unit 16 waits until the gear engagement state is not switched.
In this case, since 4L is finally formed with respect to the switching command 4L → 4H, switching is not executed against the passenger switching command.

このように、ECU52は、入力された切替指令が4L→4H、4H→4Lのいずれであるかにかかわらず、ギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、4Hを形成するように電動機45への通電を制御し、ギヤホイール68の回転位置をfにして待機する。同様に、ECU52は、入力された切替指令が4L→4H、4H→4Lのいずれであるかにかかわらず、ギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、4Lを形成するように電動機45への通電を制御し、ギヤホイール68の回転位置をeにして待機する。   As described above, when the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region β regardless of whether the input switching command is 4L → 4H, 4H → 4L, 4H is formed. Thus, the energization to the electric motor 45 is controlled, the rotation position of the gear wheel 68 is set to f, and the standby is performed. Similarly, when the ECU 52 grasps that the rotational position of the gear wheel 53 is in the region γ regardless of whether the input switching command is 4L → 4H, 4H → 4L, the ECU 52 forms 4L. Next, energization to the electric motor 45 is controlled, and the rotation position of the gear wheel 68 is set to e to stand by.

〔実施例1の効果〕
実施例1のシフトアクチュエータ1は、トランスファ部16における歯車係合状態の切替状況に応じた信号を出力する切替状況検出手段50を備える。そして、切替状況検出手段50は、駆動力伝達経路において捩りバネ76よりも電動機45の側に配されるギヤホイール68の回転位置を検出する第1検出手段89と、捩りバネ76よりも出力軸46の側に配されるギヤホイール53の回転位置を検出する第2検出手段90とにより構成されている。
これにより、ECU52は、第2検出手段90からの入力により、捩りバネ76の出力側(つまり、駆動力伝達経路において出力軸46の側)の駆動力伝達要素が切替先の歯車係合状態を示す変位状態になっているか否かを判断することができる。ここで、捩りバネ76の出力側の駆動力伝達経路には、駆動力を一時的に蓄えてその伝達を一時的に遮る捩りバネ76のような部材が配されていないので、第2検出手段90からの入力は、確実に歯車係合状態を反映するものになる。このため、ECU52は、第2検出手段90からの入力により、歯車係合状態の切替がもたついているか否かを確実に把握できる。
[Effect of Example 1]
The shift actuator 1 according to the first embodiment includes a switching state detection unit 50 that outputs a signal corresponding to the switching state of the gear engagement state in the transfer unit 16. The switching state detection means 50 includes a first detection means 89 for detecting a rotational position of the gear wheel 68 disposed on the motor 45 side of the torsion spring 76 in the driving force transmission path, and an output shaft than the torsion spring 76. The second detection means 90 detects the rotational position of the gear wheel 53 disposed on the 46 side.
As a result, the ECU 52 determines that the driving force transmission element on the output side of the torsion spring 76 (that is, on the output shaft 46 side in the driving force transmission path) is in the gear engagement state of the switching destination in response to the input from the second detection means 90. It can be determined whether or not the displacement state shown in FIG. Here, the driving force transmission path on the output side of the torsion spring 76 is not provided with a member such as the torsion spring 76 that temporarily stores the driving force and temporarily blocks the transmission. The input from 90 will certainly reflect the gear engagement state. For this reason, the ECU 52 can reliably grasp whether or not the gear engagement state is switched by the input from the second detection means 90.

また、電動機出力軸56と電動機ピニオン58との間にクラッチ機構49が形成されている。
これにより、待ち機構48を構成する捩りバネ76に蓄えられた捩りトルクが電動機45の方に伝わるのを阻止することができるので、待ち機構48による電動機45の逆回転を防止することができる。
A clutch mechanism 49 is formed between the motor output shaft 56 and the motor pinion 58.
Thereby, since it is possible to prevent the torsion torque stored in the torsion spring 76 constituting the waiting mechanism 48 from being transmitted to the electric motor 45, it is possible to prevent reverse rotation of the electric motor 45 by the waiting mechanism 48.

また、ECU52は、Nを跨ぐ4Hと4Lとの間の歯車係合状態の切替において、切替元の歯車係合状態の解除がもたついていると判断したときに、切替元の歯車係合状態を形成するように電動機45への通電を制御し、切替先の歯車係合状態の形成がもたついていると判断したときに、切替先の歯車係合状態を形成するように電動機45への通電を制御する。
これにより、ECU52は、切替元の歯車係合状態の解除がもたついているときに、Nを跨いで切替先の歯車係合状態まで大幅に係合状態を切り替えさせず、切替元の歯車係合状態を形成するように小幅の切替動作を行わせる。また、ECU52は、切替先の歯車係合状態の形成がもたついているときに、切替先の歯車係合状態を形成するように小幅の切替動作を行わせる。このため、ECU52は、4Hと4Lとの間の歯車係合状態の切替がもたついた場合、常に、小幅の切替動作が行われるように電動機45への通電を制御する。この結果、切替元の歯車係合状態の解除がもたついた場合に切替先の歯車係合状態まで大幅に切替動作を行う必要がなくなるので、捩りバネ76に低性能なものや小型のものを採用することができる。
In addition, when the ECU 52 determines that the change of the gear engagement state of the switching source has been released in the switching of the gear engagement state between 4H and 4L across N, the gear engagement state of the switching source When it is determined that the switching state of the gear engagement state is established, the motor 45 is switched to the switching destination gear engagement state so as to form the switching destination gear engagement state. Control energization.
Thus, when the switching source gear engagement state is released, the ECU 52 does not significantly switch the engagement state across N to the switching destination gear engagement state. A small switching operation is performed so as to form a combined state. In addition, the ECU 52 performs a small switching operation so as to form the switching gear engagement state when the switching gear engagement state is established. For this reason, the ECU 52 controls energization to the electric motor 45 so that a small switching operation is always performed when the gear engagement state between 4H and 4L is switched. As a result, when the switching source gear engagement state is released, it is not necessary to perform a significant switching operation until the switching destination gear engagement state, so a torsion spring 76 having a low performance or a small size is adopted. can do.

〔変形例〕
実施例1の第1検出手段89はギヤホイール68の回転位置を検出するものであったが、第1検出手段89により変位状態が検出される駆動力伝達要素はギヤホイール68に限定されず、駆動力伝達経路において捩りバネ76よりも電動機45の側に配される駆動力伝達要素であれば、任意の駆動力伝達要素を選択して第1検出手段89により変位状態を検出するようにしてもよい。
[Modification]
Although the first detection means 89 of the first embodiment detects the rotational position of the gear wheel 68, the driving force transmission element whose displacement state is detected by the first detection means 89 is not limited to the gear wheel 68, If the driving force transmission element is arranged on the motor 45 side of the torsion spring 76 in the driving force transmission path, an arbitrary driving force transmission element is selected and the displacement state is detected by the first detection means 89. Also good.

実施例1の第2検出手段90はギヤホイール53の回転位置を検出するものであったが、第2検出手段90により変位状態が検出される駆動力伝達要素はギヤホイール53に限定されず、駆動力伝達経路において捩りバネ76よりも出力軸46の側に配される駆動力伝達要素であれば、任意の駆動力伝達要素を選択して第2検出手段90により変位状態を検出するようにしてもよい。   Although the second detection means 90 of the first embodiment detects the rotational position of the gear wheel 53, the driving force transmission element whose displacement state is detected by the second detection means 90 is not limited to the gear wheel 53, If the driving force transmission element is arranged on the output shaft 46 side of the torsion spring 76 in the driving force transmission path, an arbitrary driving force transmission element is selected and the displacement state is detected by the second detection means 90. May be.

実施例1の待ち機構48はギヤホイール68とギヤピニオン70との間に組み込まれていたが、待ち機構48を組み込む位置はギヤホイール68とギヤピニオン70との間に限定されず、電動機45からドラムカム2に至る駆動力伝達経路のいずれの位置に配してもよい。   The waiting mechanism 48 according to the first embodiment is incorporated between the gear wheel 68 and the gear pinion 70. However, the position where the waiting mechanism 48 is incorporated is not limited between the gear wheel 68 and the gear pinion 70. It may be arranged at any position of the driving force transmission path leading to.

実施例1のクラッチ機構49は電動機出力軸56と電動機ピニオン58との間に形成されていたが、クラッチ機構49を形成する位置は電動機出力軸56と電動機ピニオン58との間に限定されず、捩りバネ76よりも電動機45の側における駆動力伝達経路のいずれの位置に配してもよい。つまり、電動機45で生じる駆動力が捩りバネ76に伝わる前であれば、駆動力伝達経路のいずれの位置にクラッチ機構49を配してもよい。   Although the clutch mechanism 49 of the first embodiment is formed between the motor output shaft 56 and the motor pinion 58, the position where the clutch mechanism 49 is formed is not limited between the motor output shaft 56 and the motor pinion 58, You may arrange | position in any position of the driving force transmission path | route in the electric motor 45 side rather than the torsion spring 76. FIG. That is, as long as the driving force generated by the electric motor 45 is not transmitted to the torsion spring 76, the clutch mechanism 49 may be arranged at any position on the driving force transmission path.

さらに、捩りバネ76の位置は待ち機構48を組み込む位置に応じて可変するので、クラッチ機構49を形成できる位置も、待ち機構48を組み込む位置に応じて可変する。例えば、ドラムカム2と出力軸46との間に待ち機構48を組み込めば、少なくとも出力軸46よりも電動機45の側における駆動力伝達経路のいずれかの位置にクラッチ機構49を配することができる。   Further, since the position of the torsion spring 76 varies depending on the position where the waiting mechanism 48 is incorporated, the position where the clutch mechanism 49 can be formed also varies depending on the position where the waiting mechanism 48 is incorporated. For example, if a waiting mechanism 48 is incorporated between the drum cam 2 and the output shaft 46, the clutch mechanism 49 can be arranged at least in any position of the driving force transmission path on the motor 45 side of the output shaft 46.

(a)はトランスファ切替装置の全体を示す説明図であり、(b)は切替パターンを示すドラムカム外周面の展開図である。(A) is explanatory drawing which shows the whole transfer switching device, (b) is an expanded view of the drum cam outer peripheral surface which shows a switching pattern. 軸に沿って切断したシフトアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the shift actuator cut | disconnected along the axis | shaft. シフトアクチュエータの内部正面図である。It is an internal front view of a shift actuator. (a)は通常運転時のクラッチ機構の断面図であり、(b)はロック時のクラッチ機構の断面図である。(A) is sectional drawing of the clutch mechanism at the time of normal driving | operation, (b) is sectional drawing of the clutch mechanism at the time of a lock | rock. (a)はECUによるシフトアクチュエータの制御を示す説明図であり、(b)はトランスファ部における歯車係合状態、捩りバネ前の駆動力伝達要素の変位状態、および捩りバネ後の駆動力伝達要素の変位状態の関係を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows control of the shift actuator by ECU, (b) is the gear engagement state in a transfer part, the displacement state of the driving force transmission element before a torsion spring, and the driving force transmission element after a torsion spring It is explanatory drawing which shows the relationship of a displacement state.

符号の説明Explanation of symbols

1 シフトアクチュエータ
18 入力軸(歯車)
19 出力軸(歯車)
23 スリーブギヤ(歯車)
27 平ギヤ(歯車)
31 スリーブギヤ(歯車)
35 スリーブギヤ(歯車)
42 遊星ギヤ(歯車)
45 電動機
46 出力軸(駆動力伝達要素)
49 クラッチ機構
52 ECU(シフトアクチュエータ制御装置)
53 ギヤホイール(駆動力伝達要素)
54 入力軸(駆動力伝達要素)
56 電動機出力軸(駆動力伝達要素)
58 電動機ピニオン(駆動力伝達要素)
62 ギヤホイール(駆動力伝達要素)
64 ギヤピニオン(駆動力伝達要素)
68 ギヤホイール(駆動力伝達要素)
70 ギヤピニオン(駆動力伝達要素)
75 入力側部材(駆動力伝達要素)
76 捩りバネ(駆動力伝達要素、バネ)
77 出力側部材(駆動力伝達要素)
79 軸部(駆動力伝達要素)
80 レバー(駆動力伝達要素)
84 クラッチインナ(駆動力伝達要素)
86 アームドライブ(駆動力伝達要素)
89 第1検出手段
90 第2検出手段
1 Shift actuator 18 Input shaft (gear)
19 Output shaft (gear)
23 Sleeve gear (gear)
27 Spur gear (gear)
31 Sleeve gear (gear)
35 Sleeve gear
42 Planetary gear
45 Electric motor 46 Output shaft (driving force transmission element)
49 Clutch mechanism
52 ECU (shift actuator controller)
53 Gear wheel (driving force transmission element)
54 Input shaft (driving force transmission element)
56 Motor output shaft (driving force transmission element)
58 Electric motor pinion (driving force transmission element)
62 Gear wheel (driving force transmission element)
64 Gear pinion (driving force transmission element)
68 Gear wheel (driving force transmission element)
70 Gear pinion (driving force transmission element)
75 Input side member (driving force transmission element)
76 Torsion spring (driving force transmission element, spring)
77 Output side member (driving force transmission element)
79 Shaft (drive force transmission element)
80 Lever (driving force transmission element)
84 Clutch inner (driving force transmission element)
86 Arm drive (driving force transmission element)
89 First detection means 90 Second detection means

Claims (3)

高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態とを切り替えるための駆動力を出力するシフトアクチュエータにおいて、
駆動力を発生する電動機と、
駆動力を外部に伝達する出力軸と、
前記電動機で発生した駆動力を前記出力軸に伝達するための駆動力伝達経路を形成する複数の駆動力伝達要素と、
前記駆動力伝達経路のいずれかの位置に配され、前記高速段の歯車係合状態と前記低速段の歯車係合状態との切替がもたつく時に駆動力を一時的に蓄えるバネと、
このバネよりも前記電動機の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第1検出手段と、
前記バネよりも前記出力軸の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第2検出手段とを備えるシフトアクチュエータ。
In a shift actuator that outputs a driving force for switching between a gear engagement state at a high speed stage and a gear engagement state at a low speed stage,
An electric motor that generates a driving force;
An output shaft that transmits the driving force to the outside;
A plurality of driving force transmission elements forming a driving force transmission path for transmitting the driving force generated by the electric motor to the output shaft;
A spring that is arranged at any position of the driving force transmission path and temporarily stores a driving force when switching between the gear engagement state of the high speed stage and the gear engagement state of the low speed stage occurs;
First detecting means for detecting a displacement state of a driving force transmitting element disposed on the electric motor side from the spring;
A shift actuator comprising: second detection means for detecting a displacement state of a driving force transmission element disposed on the output shaft side with respect to the spring.
請求項1に記載のシフトアクチュエータにおいて、
前記バネよりも前記電動機の側における前記駆動力伝達経路に、前記電動機から前記バネに向かう方向のみの駆動力の伝達を許容するクラッチ機構を備えることを特徴とするシフトアクチュエータ。
The shift actuator according to claim 1, wherein
A shift actuator comprising a clutch mechanism that allows transmission of a driving force only in a direction from the electric motor toward the spring, in the driving force transmission path on the electric motor side of the spring.
請求項1に記載のシフトアクチュエータを制御するシフトアクチュエータ制御装置であって、
前記高速段の歯車係合状態と前記低速段の歯車係合状態との切替は、切替元の歯車係合状態の解除、ニュートラルおよび切替先の歯車係合状態の形成の3段階を経て終了し、
前記切替元の歯車係合状態の解除がもたついていると判断したときに、前記切替元の歯車係合状態を形成するように前記電動機への通電を制御し、
前記切替先の歯車係合状態の形成がもたついていると判断したときに、前記切替先の歯車係合状態を形成するように前記電動機への通電を制御することを特徴とするシフトアクチュエータ制御装置。
A shift actuator control device for controlling the shift actuator according to claim 1,
Switching between the gear engagement state at the high speed stage and the gear engagement state at the low speed stage is completed through three stages: release of the gear engagement state of the switching source, formation of the neutral and gear engagement state of the switching destination. ,
When it is determined that the switching-source gear engagement state is released, the energization to the motor is controlled so as to form the switching-source gear engagement state,
A shift actuator control that controls energization of the electric motor so as to form the switching gear engagement state when it is determined that the switching gear engagement state is established. apparatus.
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