JP4405222B2 - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

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。

特開２００２−２７６８０１号公報

ところで、上述した従来の技術において、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位置検出機構を利用しており、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。したがって、従来では、高精度にモータの停止位置を制御する必要があるという問題があった。

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、モータの停止位置を高精度に制御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前記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とを備えた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、前記切換機構が前記モータの動力により各駆動状態を切り換えている場合に、前記トランスファ機構の駆動状態の中間位置を示す位置センサ信号を生成するものであって、モータ駆動制御手段により、前記位置センサが前記中間位置を示す位置センサ信号を出力している場合に、前記モータに供給する電力をデューティ制御して前記モータの回転速度を減速することにより、上述の課題を解決する。前記モータ駆動制御手段は、前記切換機構により切り換え目標となる駆動状態に応じて異なるデューティ比で前記モータに供給する電力をデューティ制御して、目標となる駆動状態に相当する回転位置に前記モータを停止させる前の前記モータの回転速度を変化させるものであり、位置センサは、トランスファ機構の駆動状態の使用頻度が高いほど、当該駆動状態に相当する電極面積が大きく構成され、モータ駆動制御手段は、目標となる駆動状態に相当する電極面積が小さいほど、当該目標となる駆動状態に相当する回転位置に前記モータを停止させる前の前記モータの回転速度を減速することを特徴とする。

更にまた、このアクチュエータ制御装置では、前記モータに供給する電力のデューティ制御を開始した所定期間の経過を検出するタイマを更に備え、前記タイマにより所定期間の経過が検出された場合に、前記モータ駆動制御手段により、デューティ制御におけるデューティ比を変化させる。

更にまた、このアクチュエータ制御装置では、第１のデューティ比でデューティ制御を開始した後に前記タイマにより所定期間が検出された場合に、前記モータ駆動制御手段により、前記第１のデューティ比よりも高い第２のデューティ比によりデューティ制御を行う。

更にまた、このアクチュエータ制御装置では、前記モータに電力供給する電源の電源電圧を検出する電圧検出回路を更に備え、前記電圧検出回路により検出された電源電圧値に応じて、前記モータ駆動制御手段により、異なるデューティ比でデューティ制御を行う。

更にまた、このアクチュエータ制御装置では、前記モータ駆動制御手段により、前記電圧検出回路により検出された電源電圧値が高いほど、デューティ比を低くしてデューティ制御を行う。

本発明に係るアクチュエータ制御装置によれば、目標とする位置にてモータを停止させる場合に、モータの慣性力によって目標とする位置から行き過ぎてモータが回転することなく、確実に目標位置にモータを停止させることができ、モータの停止位置を高精度に制御することができる。

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、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、シフト切換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、回転保持板１９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は、図５に示すように、その中心位置に出力軸１５が挿入されて、当該出力軸１５の動作に応じて回転する。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、各駆動状態に対応した電極２３とが形成されている。この電極２３は、２輪高速駆動状態に対応した電極２３Ａ（２Ｈ）、４輪高速駆動状態に対応した電極２３Ｂ（４Ｈ）、４輪中立駆動状態に対応した電極２３Ｃ（Ｎ）、４輪低速駆動状態に対応した電極２３Ｄ（４Ｌ）が反時計回りの順に形成されている。また、この回転位置センサ２１は、電極２３として、電極２３Ａ（２Ｈ）と電極２３Ｂ（４Ｈ）との間の２Ｈ−４Ｈ間電極２４、電極２３Ｂ（４Ｈ）と電極２３Ｃ（Ｎ）との間の４Ｈ−Ｎ間電極２５、電極２３Ｃ（Ｎ）と電極２３Ｄ（４Ｌ）との間のＮ−４Ｌ間電極２６を備える。

この回転位置センサ２１では、各駆動状態の使用頻度が高いほど各電極２３の面積が大きくなるように設計されている。すなわち、この回転位置センサ２１では、電極２３Ａ（２Ｈ）、電極２３Ｂ（４Ｈ）の面積が大きく、当該電極２３Ｂ（４Ｈ）よりも電極２３Ｄ（４Ｌ）の面積が小さく、電極２３Ｃ（Ｎ）の面積が最も小さくなっている。

このような回転位置センサ２１では、電源と電極２３Ｄ（４Ｌ）との間に抵抗Ｒ１が接続され、電極２３Ｄ（４Ｌ）とＮ−４Ｌ間電極２６との間に抵抗Ｒ２が接続され、Ｎ−４Ｌ間電極２６と電極２３Ｃ（Ｎ）との間に抵抗Ｒ３が接続され、電極２３Ｃ（Ｎ）と４Ｈ−Ｎ間電極２５との間に抵抗Ｒ４が接続され、４Ｈ−Ｎ間電極２５と電極２３Ｂ（４Ｈ）との間に抵抗Ｒ５が接続され、電極２３Ｂ（４Ｈ）と２Ｈ−４Ｈ間電極２４との間に抵抗Ｒ６が接続され、２Ｈ−４Ｈ間電極２４と電極２３Ａ（２Ｈ）との間に抵抗Ｒ７が接続されている。ここで、各抵抗Ｒ１〜Ｒ７は、図６に示すようにそれぞれの抵抗値及び当該抵抗値の許容値が設定されて構成されている。

このような回転位置センサ２１では、アクチュエータ２の回転保持板１９及び出力軸１５が回転することにより、アースパターン２２と電極２３〜電極２６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、各抵抗値に応じた電圧値が位置センサ信号としてアクチュエータ制御用ＥＣＵ４により読み込まれる。これにより、回転位置センサ２１では、アクチュエータ２の回転状態をアクチュエータ制御用ＥＣＵ４に認識させる。

すなわち、この回転位置センサ２１では、図７に示すように、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ａ（２Ｈ）である場合にはアクチュエータ制御用ＥＣＵ４により検出される電圧値が約３．８８Ｖとなり、２Ｈ−４Ｈ間電極２４、電極２３Ｂ（４Ｈ）、４Ｈ−Ｎ間電極２５、電極２３Ｃ（Ｎ）、Ｎ−４Ｌ間電極２６、電極２３Ｄ（４Ｌ）となるに従って、アクチュエータ制御用ＥＣＵ４により検出される電圧値（位置センサ信号）が段階的に小さくなる。

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図８に示すようなマップデータを参照して、各トランスファスイッチ信号を生成する。

すなわち、このシフト位置検出部３は、トランスファ１が２輪高速駆動状態である場合には、第１トランスファスイッチ信号及び第２トランスファスイッチ信号を「ＯＦＦ」、第３トランスファスイッチ信号を「ＯＮ」としてアクチュエータ制御用ＥＣＵ４に送る。また、シフト位置検出部３は、トランスファ１が４輪高速駆動状態である場合には、第１トランスファスイッチ信号を「ＯＮ」、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「ＯＦＦ」としてアクチュエータ制御用ＥＣＵ４に送る。更に、シフト位置検出部３は、トランスファ１が４輪中立駆動状態である場合には、第１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「ＯＦＦ」、第２トランスファスイッチ信号を「ＯＮ」としてアクチュエータ制御用ＥＣＵ４に送る。更にまた、シフト位置検出部３は、トランスファ１が４輪低速駆動状態である場合には、第１トランスファスイッチ信号及び第２トランスファスイッチ信号を「ＯＮ」、第３トランスファスイッチ信号を「ＯＦＦ」としてアクチュエータ制御用ＥＣＵ４に送る。

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の回転保持板１９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。以下、ＣＰＵ３３によって行われる第１アクチュエータ駆動制御処理〜第６アクチュエータ駆動制御処理についてそれぞれ説明する。

［第１アクチュエータ駆動制御処理］
第１アクチュエータ駆動制御処理は、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ことを特徴とするものである。

具体的には、この第１アクチュエータ駆動制御処理では、電極面積が小さくなっている４輪中立駆動状態を検出する電極２３Ｃ（Ｎ）とする場合において、当該電極２３Ｃ（Ｎ）となる前にてモータ１１の駆動力を低減させることにより、モータ１１から回転保持板１９及び出力軸１５に与える駆動トルクを小さくして、回転速度を減速させる処理である。

ＣＰＵ３３は、駆動状態を２輪高速駆動状態から４輪低速駆動状態にまで遷移させるに際して、４輪高速駆動状態から４輪中立駆動状態となる間の４Ｈ−Ｎ間電極２５を、モータ１１の回転速度を低下させるＰＷＭ制御開始領域とする。

すなわち、ＣＰＵ３３は、図９に示すように、時刻ｔ１において、第２リレー回路３５をＯＦＦ状態に保持すると共に（図９（ｃ−２））、第１リレー回路３４をＯＮ状態とする（図９（ｃ−１））。これにより、ＣＰＵ３３では、モータ１１に正方向の電流を供給して正方向に駆動させるようにする。また、この時刻ｔ１において、ＣＰＵ３３は、電力用ＭＯＳＦＥＴ３９をＯＮ状態にすることにより、モータ１１に正方向に通電させて、回転保持板１９及び出力軸１５を正方向に回転させる。

これにより、回転位置センサ２１では、時刻ｔ２に位置検出の為の摺動接点（図示せず）が、２Ｈ−４Ｈ間電極２４（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）に移動し、さらに電極２３Ｂ（４Ｈ）（時刻ｔ３〜時刻ｔ４）、４Ｈ−Ｎ間電極２５（時刻ｔ４以降）に移行される。そして、ＣＰＵ３３では、電極２３Ｃ（Ｎ）に確実に出力軸１５の回転位置を停止させるために、時刻ｔ４〜時刻ｔ５の４Ｈ−Ｎ間電極２５において電力用ＭＯＳＦＥＴ３９にデューティ比を低下させたＰＷＭ信号（モータ駆動信号）を送り（図９（ｂ））、モータ１１の回転速度を低下させる。そして、ＣＰＵ３３では、以降のＮ−４Ｌ間電極２６、電極２３Ｄ（４Ｌ）では以前と同じＰＷＭ制御をせずに、モータ１１を駆動させることになる。

これにより、ＣＰＵ３３では、例えば２輪高速駆動状態又は４輪高速駆動状態から４輪中立駆動状態とする場合に、モータ１１の回転速度を低下させて、４輪中立駆動状態に確実にモータ１１の回転位置を停止させるようにする。

したがって、この第１アクチュエータ駆動制御処理を行うＣＰＵ３３によれば、目標とする位置にてモータ１１を停止させる場合に、モータ１１の慣性力によって目標とする位置から行き過ぎてモータ１１が回転することなく、確実に目標位置にモータ１１を停止させることができ、モータ１１の停止位置を高精度に制御することができる。

また、このＣＰＵ３３によれば、各駆動状態の使用頻度に応じて例えば電極２３Ｃ（Ｎ）のように電極面積を小さくしていても、確実にモータ１１の回転位置を電極位置に停止させることができ、回転位置センサ２１を小型化することができる。

［第２アクチュエータ駆動制御処理］
つぎに、第２アクチュエータ駆動制御処理について説明する。この第２アクチュエータ駆動制御処理では、回転位置センサ２１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の動作を制御することを特徴とするものである。

すなわち、この第２アクチュエータ駆動制御処理では、図１０に示すように、２輪高速駆動状態から４輪低速駆動状態に遷移させるに際して、４Ｌ切換スイッチ６ＣがＯＮ状態に操作されると（図１０（ｂ））、第１リレー回路３４をＯＮ状態にすると共に、電力用ＭＯＳＦＥＴ３９をＯＮ状態にして、モータ１１を正方向に回転開始させる（図１０（ｃ））。このとき、シフト位置検出部３では、第１トランスファスイッチ信号及び第２トランスファスイッチ信号がＯＦＦ状態、第３トランスファスイッチ信号がＯＮ状態であることを検出しており、ＣＰＵ３３では、当該第１トランスファスイッチ信号〜第３トランスファスイッチ信号によりトランスファ１が２輪高速駆動状態であることを検出している（図１０（ｅ））。

そして、時刻ｔ１１において出力軸１５が電極２３Ａ（２Ｈ）から電極２３Ｂ（４Ｈ）まで回転すると（図１０（ａ））、当該時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２までの間、モータ駆動信号の供給を停止して電力用ＭＯＳＦＥＴ３９をＯＦＦ状態とすると共に（図１０（ｄ））、トランジスタ３７をＯＦＦ状態にすることにより第１リレー回路３４をＯＦＦ状態とする（図１０（ｃ−１））。これにより、ＣＰＵ３３は、出力軸１５を電極２３Ｂ（４Ｈ）に相当する回転位置にて停止させる。

また、ＣＰＵ３３は、時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２において、回転位置センサ２１からの位置センサ信号と、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号とを比較して、センサ信号に基づいて出力軸１５の回転が電極２３Ｂ（４Ｈ）で停止しており、トランスファスイッチ信号に基づいてトランスファ１が４輪高速駆動状態となっていることを認識した後に、時刻ｔ１２において再度モータ１１の駆動を開始する。

次に時刻ｔ１３において、出力軸１５が電極２３Ｃ（Ｎ）まで回転すると、当該時刻ｔ１３〜時刻ｔ１４までの間、モータ駆動信号の供給を停止して電力用ＭＯＳＦＥＴ３９をＯＦＦ状態とすると共に（図１０（ｄ））、トランジスタ３７をＯＦＦ状態にすることにより第１リレー回路３４をＯＦＦ状態とする（図１０（ｃ−１））。これにより、ＣＰＵ３３は、出力軸１５を電極２３Ｂ（４Ｈ）に相当する回転位置にて停止させる。そして、ＣＰＵ３３では、センサ信号に基づいて出力軸１５の回転が電極２３Ｃ（Ｎ）で停止しており、トランスファスイッチ信号に基づいてトランスファ１が４輪中立駆動状態となっていることを認識した後に、時刻ｔ１４において再度モータ１１の駆動を開始して、出力軸１５を電極２３Ｄ（４Ｌ）まで回転させる。

これにより、ＣＰＵ３３では、アクチュエータ２の圧縮コイルスプリング１７等からなる待ち機構の動作により、回転位置センサ２１からのセンサ信号が示す駆動状態と、実際のトランスファ１の駆動状態との間に位相差が発生した場合であっても、各駆動状態となったときに位置センサ信号とトランスファスイッチ信号とを比較して、回転位置センサ２１のセンサ位置が確実に各駆動状態に位置していることを検出することができる。

［第３アクチュエータ駆動制御処理］
つぎに、第３アクチュエータ駆動制御処理について説明する。この第３アクチュエータ駆動制御処理では、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ことを特徴とするものである。

すなわち、この第３アクチュエータ駆動制御処理では、図１１に示すように、アクチュエータ２を正方向に回転させて２輪高速駆動状態から４輪低速駆動状態に遷移させる場合について説明する（図１１（ａ）、（ｃ））。

このとき、ＣＰＵ３３では、２輪高速駆動状態から４輪高速駆動状態に変化させるときの２Ｈ−４Ｈ間電極２４におけるデューティ比Ａを高くし、４輪高速駆動状態から４輪中立駆動状態に変化させるときの４Ｈ−Ｎ間電極２５におけるデューティ比Ｂを低くし、４輪中立駆動状態から４輪低速駆動状態に変化させるときのＮ−４Ｌ間電極２６におけるデューティ比Ｃを高くする（図１１（ｂ））。

特に、この第３アクチュエータ駆動制御処理では、回転位置センサ２１において各駆動状態に相当する電極面積を使用頻度に応じて変化させており、電極２３Ｃ（Ｎ）の電極面積が他の電極面積と比較して小さくしているので、モータ１１を正回転させた場合の４Ｈ−Ｎ間電極２５でのデューティ比及びモータ１１を逆回転させた場合のＮ−４Ｌ間電極２６でのデューティ比を低くする。これにより、ＣＰＵ３３では、直流電圧又はデューティ比が高い電圧をモータ１１に印加させている場合のモータ１１の回転速度と比較して、４Ｈ−Ｎ間電極２５及びＮ−４Ｌ間電極２６でのモータ１１の回転速度を低くする。

したがって、この第３アクチュエータ駆動制御処理によれば、各駆動状態に相当する電極面積を変化させた場合であっても、各電極面積によって各駆動状態とする前のデューティ比を変更することができ、モータ１１のオーバランを確実に防止して、モータ１１の回転位置を確実に各駆動状態に相当する電極位置内に停止させることができる。

［第４アクチュエータ駆動制御処理］
つぎに、第４アクチュエータ駆動制御処理について説明する。この第４アクチュエータ駆動制御処理では、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ことを特徴とするものである。

すなわち、この第４アクチュエータ駆動制御処理では、４輪低速駆動状態から４輪中立駆動状態に駆動状態を遷移させるに際して、図１２（ｂ）に示すように電力用ＭＯＳＦＥＴ３９にモータ駆動信号を供給してＯＮ状態にした場合に、モータ１１にモータ電流を供給開始したときの突入電力によって、当該モータ電流が大きくなる（図１２（ａ））。そして、モータ１１に電流を供給開始し、第１リレー回路３４をＯＮ状態（図１２（ｄ−１））、第２リレー回路３５をオフ状態にしたことにより（図１２（ｄ−２））、モータ１１の回転を開始させる（図１２（ｃ））。

ここで、モータ１１がモータ電流を消費して回転開始すると、モータ電流が低下開始する。このとき、ＣＰＵ３３では、電流検出回路３６により検出されている電流値に基づいて、モータ電流の最高値を記憶しておき、当該モータ電流の最高値からの低下幅Δｉを検出する。そして、時刻ｔ２１において、当該モータ電流の低下幅Δｉが予め設定しておいた所定電流低下幅ｉｒｅｆとなった場合に、電力用ＭＯＳＦＥＴ３９にＰＷＭ信号を供給して、モータ１１をＰＷＭ制御する（図１２（ｂ））。

これにより、バッテリ５からモータ１１に供給される電流値は、急速に低下することになり（図１２（ａ））、ＣＰＵ３３では、４Ｈ−Ｎ間電極２５におけるモータ１１の回転速度を低下させて、時刻ｔ２２において出力軸１５を電極２３Ｃ（Ｎ）にて停止させる（図１２（ｂ）、（ｄ））。

このような第４アクチュエータ駆動制御処理を行うＣＰＵ３３によれば、モータ１１に供給している電流値が低下した後にＰＷＭ制御を開始するので、モータ１１をデューティ制御した場合であってもモータ１１を速やかに起動して、かつモータ１１の回転を速やかに停止させることができる。

［第５アクチュエータ駆動制御処理］
つぎに、第５アクチュエータ駆動制御処理について説明する。この第５アクチュエータ駆動制御処理は、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ことを特徴とするものである。
すなわち、この第５アクチュエータ駆動制御処理では、図１３に示すように、駆動状態を４輪高速駆動状態から４輪中立駆動状態に遷移させる場合に、図１３（ｂ）に示すように電力用ＭＯＳＦＥＴ３９にモータ駆動信号を供給してオン状態にし、第１リレー回路３４をＯＮ状態（図１３（ｃ−１））、第２リレー回路３５をオフ状態にしたことにより（図１３（ｃ−２））、モータ１１の回転を開始させる。

そして、ＣＰＵ３３では、出力軸１５が電極２３Ｂ（４Ｈ）から４Ｈ−Ｎ間電極２５まで回転した所定時間経過前の時刻ｔ３１以前では、デューティ比Ｄ１にてモータ１１をＰＷＭ制御し、出力軸１５が電極２３Ｂ（４Ｈ）から４Ｈ−Ｎ間電極２５まで回転した所定時間経過御の時刻ｔ３１以後では、デューティ比Ｄ１よりも高いデューティ比Ｄ２にてモータ１１をＰＷＭ制御する（図１３（ａ）、（ｂ））。このとき、ＣＰＵ３３では、図示しない内部タイマにより所定時間の経過を検出することになる。

このような第５アクチュエータ駆動制御処理を行うＣＰＵ３３によれば、ＰＷＭ制御を開始した後に所定期間が経過した時にデューティ比を高くするので、デューティ比Ｄ１で制御を続けた場合に比べ、制御に要する時間が短くなる。

なお、この第５アクチュエータ駆動制御処理は、上述の第１アクチュエータ駆動制御処理や第３アクチュエータ駆動制御処理及び第４アクチュエータ駆動制御処理のそれぞれと併用して行うこともできる。

［第６アクチュエータ駆動制御処理］
つぎに、第６アクチュエータ駆動制御処理について説明する。この第６アクチュエータ駆動制御処理は、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制御を行うことを特徴とするものである。

すなわち、この第６アクチュエータ駆動制御処理において、ＣＰＵ３３では、電圧検出回路３１により検出されている電圧値に基づいて、図１４に示すマップデータを参照することにより、電力用ＭＯＳＦＥＴ３９に供給するモータ駆動信号のデューティ比を決定する。ここで、図１４に示すマップデータは、バッテリ５の電圧値が高いほど、デューティ比を低くするデータが、予め実験等により設定されている。

したがって、ＣＰＵ３３では、バッテリ５によりモータ１１に印加される電圧値が高いほどデューティ比を低くして、バッテリ５の電圧値が不安定となり変化する場合であっても、常に一定の駆動電力をモータ１１に印加する。

これにより、第６アクチュエータ駆動制御処理を行うＣＰＵ３３によれば、出力軸１５の回転を制御して各駆動状態を遷移させる場合に、バッテリ５の電圧値の変化に応じたデューティ比でモータ１１をＰＷＭ制御することができ、バッテリ５の電圧値が変動する場合であってもモータ１１の惰走量を一定にして、アクチュエータ２の動作を更に正確なものとすることができる。

なお、この第５アクチュエータ駆動制御処理は、上述の第１アクチュエータ駆動制御処理や第３アクチュエータ駆動制御処理及び第４アクチュエータ駆動制御処理のそれぞれと併用して行うこともできる。

［アクチュエータ駆動制御処理（全体）］
つぎに、上述した第１アクチュエータ駆動制御処理〜第６アクチュエータ駆動制御処理を行うＣＰＵ３３において、モータ１１を制御する全体の処理手順について図１５〜図１７のフローチャート、図１８及び図１９のタイミングチャートを参照して説明する。

このアクチュエータ駆動制御処理では、例えば車両が起動している時において所定期間ごとにステップＳ１以降の処理を行う。すなわち、このアクチュエータ駆動制御処理では、ＣＰＵ３３により、先ず、ステップＳ１において、入力処理として、電圧検出回路３１により検出されているバッテリ５の電源電圧値を入力する処理（ステップＳ１１）、操作スイッチ６から２Ｈ／４Ｈ切換スイッチ６Ａ、Ｎ切換スイッチ６Ｂ又は４Ｌ切換スイッチ６Ｃからの信号を入力する監視処理（ステップＳ１２）、回転位置センサ２１から現在の出力軸１５の回転位置を入力する監視処理（ステップＳ１３）、シフト位置検出部３により検出している現在の各トランスファスイッチ信号を入力する監視処理（ステップＳ１４）、電流検出回路３６により検出しているモータ１１に供給している電流値を入力する処理（ステップＳ１５）を行う。なお、このステップＳ１では、ステップＳ１１〜ステップＳ１５の順序が入れ替わっても良い。

次のステップＳ２においては、ＣＰＵ３３により、ステップＳ１にて入力した各信号をパラメータとし、少なくとも上述の第１アクチュエータ駆動制御処理〜第６アクチュエータ駆動制御処理の何れかの処理を行う。

次のステップＳ３においては、ＣＰＵ３３により、ステップＳ２にて行ったアクチュエータ駆動制御処理の結果に基づいて、第１リレー回路３４、第２リレー回路３５及び電力用ＭＯＳＦＥＴ３９を制御するためにトランジスタ３７，３８をオンオフ制御する信号、モータ駆動信号を出力する出力処理を行う。これにより、ＣＰＵ３３では、モータ１１に電流供給をして、出力軸１５を回転させることによりトランスファ１を操作スイッチ６にて指定された駆動状態に切り換える。

次のステップＳ４においては、ＣＰＵ３３により、ステップＳ３にて行ったアクチュエータ２の制御時間によって次にアクチュエータ駆動制御処理を行う周期（制御周期）を調整して、ステップＳ１に処理を戻す。これは、ＣＰＵ３３の制御タイミングに対して、トランスファ１の切換に待ち時間が発生することがあり、当該待ち時間をＣＰＵ３３で認識して制御タイミングを調整するためである。

このようなアクチュエータ駆動制御処理において、更に具体的には、ＣＰＵ３３は、図１６及び図１７に示す処理を行う。

図１６によれば、先ず、ステップＳ２１において、ＣＰＵ３３により、回転位置センサ２１からの位置センサ信号や電流検出回路３６からの電流値、又は自身の第１リレー回路３４，第２リレー回路３５及び電力用ＭＯＳＦＥＴ３９の制御状態を検出して、アクチュエータ２（ＡＣＴＲ）が作動中か否かを判定し、アクチュエータ２が作動中でない場合にはステップＳ２２に処理を進め、アクチュエータ２が作動中である場合にはステップＳ３７に処理を進める。

ステップＳ２２〜ステップＳ３６においては、ＣＰＵ３３により、操作スイッチ６のうち、２Ｈ／４Ｈ切換スイッチ６Ａ、Ｎ切換スイッチ６Ｂ又は４Ｌ切換スイッチ６Ｃの何れが操作されたか否かを判定する（ステップＳ２２、ステップＳ２３、ステップＳ２４）。なお、この処理は、図１５におけるステップＳ１２に相当する。

そして、ＣＰＵ３３では、２Ｈ／４Ｈ切換スイッチ６Ａが操作されたと判定した場合には（ステップＳ２２）、シフト位置検出部３からの第１〜第３トランスファスイッチ信号に基づいてトランスファ１の現ポジション（現在の駆動状態）が２輪高速駆動であるか否かを判定し（ステップＳ２５）、２輪高速駆動であると判定した場合には目標とする駆動状態（ターゲットポジション）を４輪高速駆動状態に設定して（ステップＳ２７）、ステップＳ３７に処理を進める。一方、ＣＰＵ３３では、現ポジションが２輪高速駆動状態でない場合には（ステップＳ２５）、現ポジションが４輪高速駆動状態であるか否かを判定し（ステップＳ２６）、４輪高速駆動状態でない場合にはステップＳ３７に処理を進め、４輪高速駆動状態である場合にはターゲットポジションを２輪高速駆動に設定して（ステップＳ２８）、ステップＳ３７に処理を進める。

また、ＣＰＵ３３では、Ｎ切換スイッチ６Ｂが操作されたと判定した場合には（ステップＳ２３）、シフト位置検出部３からの第１〜第３トランスファスイッチ信号に基づいてトランスファ１の現ポジションが２輪高速駆動状態又は４輪高速駆動状態であるか否かを判定し（ステップＳ２９）、２輪高速駆動状態又は４輪高速駆動状態であると判定した場合にはターゲットポジションを４輪中立駆動状態に設定して（ステップＳ３１）、ステップＳ３７に処理を進める。一方、ＣＰＵ３３では、現ポジションが２輪高速駆動状態又は４輪高速駆動状態でない場合には（ステップＳ２９）、現ポジションが４輪中立駆動状態であるか否かを判定し（ステップＳ３０）、４輪中立駆動状態でない場合にはステップＳ３７に処理を進め、４輪中立駆動状態である場合にはターゲットポジションを２輪高速駆動状態に設定して（ステップＳ３２）、ステップＳ３７に処理を進める。

更に、ＣＰＵ３３では、４Ｌ切換スイッチ６Ｃが操作されたと判定した場合には（ステップＳ２４）、シフト位置検出部３からの第１〜第３トランスファスイッチ信号に基づいてトランスファ１の現ポジションが２輪高速駆動状態又は４輪高速駆動状態であるか否かを判定し（ステップＳ３３）、２輪高速駆動状態又は４輪高速駆動状態であると判定した場合にはターゲットポジションを４輪低速駆動状態に設定して（ステップＳ３５）、ステップＳ３７に処理を進める。一方、ＣＰＵ３３では、現ポジションが２輪高速駆動状態又は４輪高速駆動状態でない場合には（ステップＳ３３）、現ポジションが４輪低速駆動状態であるか否かを判定し（ステップＳ３４）、４輪低速駆動状態でない場合にはステップＳ３７に処理を進め、４輪低速駆動状態である場合にはターゲットポジションを４輪高速駆動状態に設定して（ステップＳ３６）、ステップＳ３７に処理を進める。

これにより、ＣＰＵ３３では、アクチュエータ２が作動していない場合に操作スイッチ６が操作されたことに応じて、トランスファ１の目標駆動状態を決定して、アクチュエータ２の制御目標を決定する。

次に、ＣＰＵ３３では、ステップＳ２２〜ステップＳ３６の処理を行うことにより設定されたターゲットポジションが、２輪高速駆動状態か否か（図１６のステップＳ３７）、４輪高速駆動状態か否か（図１７のステップＳ５０）、４輪中立駆動状態か否か（図１７のステップＳ６９）、４輪低速駆動状態か否かを判定する（図１７のステップＳ８８）。これにより、ＣＰＵ３３では、アクチュエータ２を作動開始した後のトランスファ１のターゲットポジションを認識した後に、現ポジションからターゲットポジションにトランスファ１の状態を遷移させる処理に進む。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが２輪高速駆動状態であると判定した場合（ステップＳ３７）、次に、現ポジションが４輪高速駆動状態であるか否か（ステップＳ３８）、現ポジションが４輪中立駆動状態であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが２輪高速駆動状態であり（ステップＳ３７）、現ポジションが４輪高速駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ３８）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ａ（２Ｈ）か否かを判定する（ステップＳ３９）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ａ（２Ｈ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ｂ（４Ｈ）から電極２３Ａ（２Ｈ）に向かって作動させるようにモータ１１を逆回転駆動させて（ステップＳ４１）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ａ（２Ｈ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ４０）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が２輪高速駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ４２）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が２輪高速駆動状態となっていない場合には、トランスファ１における駆動状態の切換動作が完了していない待ち状態であると判定して処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が２輪高速駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを２輪高速駆動状態に更新して処理を終了する。

また、ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが２輪高速駆動状態であり（ステップＳ３７）、現ポジションが４輪高速駆動状態及び４輪中立駆動状態の何れでもないと判定した場合には（ステップＳ３８、ステップＳ４４）、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｄ（４Ｌ）であると判定して電極２３Ｃ（Ｎ）から電極２３Ｂ（４Ｈ）に回転させるようにモータ１１を制御して（ステップＳ４７）、処理を終了する。

一方、ＣＰＵ３３では、現ポジションが４輪中立駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ４４）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）か否かを判定する（ステップＳ４５）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ｃ（Ｎ）から電極２３Ｂ（４Ｈ）に向かって作動させるようにモータ１１を逆回転駆動させて（ステップＳ４７）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ４６）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ４８）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となっていない場合には処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを４輪高速駆動状態に更新して（ステップＳ４９）、処理を終了する。なお、ステップＳ４５，４６，４８，４９は、上述した第２アクチュエータ駆動制御処理に相当する処理である。

このように、ＣＰＵ３３では、２Ｈ／４Ｈ切換スイッチ６Ａが操作された後にステップＳ３８〜ステップＳ４９の処理を繰り返し行うことにより、モータ１１を逆回転駆動してトランスファ１を２輪高速駆動状態とすることができる。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪高速駆動状態であると判定した場合（図１７のステップＳ５０）、次に、現ポジションが２輪高速駆動状態であるか否か（ステップＳ５１）、現ポジションが４輪中立駆動状態であるか否か（ステップＳ５２）、現ポジションが４輪低速駆動状態であるか否かを判定する（ステップＳ５３）。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪高速駆動状態であり（ステップＳ５０）、現ポジションが２輪高速駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ５１）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）か否かを判定する（ステップＳ５４）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ａ（２Ｈ）から電極２３Ｂ（４Ｈ）に向かって作動させるようにモータ１１を正回転駆動させて（ステップＳ５８）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ５７）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ５９）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となっていない場合には、トランスファ１における駆動状態の切換動作が完了していない待ち状態であると判定して処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを４輪高速駆動状態に更新して（ステップＳ６０）、処理を終了する。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪高速駆動状態であり（ステップＳ５０）、現ポジションが４輪中立駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ５２）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）か否かを判定する（ステップＳ５５）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ｃ（Ｎ）から電極２３Ｂ（４Ｈ）に向かって作動させるようにモータ１１を逆回転駆動させて（ステップＳ６２）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ６１）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ６３）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となっていない場合には、トランスファ１における駆動状態の切換動作が完了していない待ち状態であると判定して処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを４輪高速駆動状態に更新して（ステップＳ６４）、処理を終了する。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪高速駆動状態であり（ステップＳ５０）、現ポジションが４輪低速駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ５３）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）か否かを判定する（ステップＳ５６）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ｄ（４Ｌ）から電極２３Ｃ（Ｎ）に向かって作動させるようにモータ１１を逆回転駆動させて（ステップＳ６６）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ６５）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ６７）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となっていない場合には処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを４輪中立駆動状態に更新して（ステップＳ６８）、処理を終了する。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪高速駆動状態であり（ステップＳ５０）、現ポジションが２輪高速駆動状態、４輪中立駆動状態及び４輪低速駆動状態の何れでもないと判定した場合には（ステップＳ５１〜ステップＳ５３）、現ポジションが４輪高速駆動状態であると判定して、処理を終了する。

このように、ＣＰＵ３３では、２Ｈ／４Ｈ切換スイッチ６Ａが操作された後にステップＳ５１〜ステップＳ６８の処理を繰り返し行うことにより、モータ１１を回転駆動してトランスファ１を４輪高速駆動状態とすることができる。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪中立駆動状態であると判定した場合（ステップＳ６９）、次に、現ポジションが２輪高速駆動状態であるか否か（ステップＳ７０）、現ポジションが４輪高速駆動状態であるか否か（ステップＳ７１）、現ポジションが４輪低速駆動状態であるか否かを判定する（ステップＳ７２）。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪中立駆動状態であり（ステップＳ６９）、現ポジションが２輪高速駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ７０）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）か否かを判定する（ステップＳ７３）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ａ（２Ｈ）から電極２３Ｂ（４Ｈ）に向かって作動させるようにモータ１１を正回転駆動させて（ステップＳ７７）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ７６）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ７８）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となっていない場合には処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを４輪高速駆動状態に更新して（ステップＳ７９）、処理を終了する。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪中立駆動状態であり（ステップＳ６９）、現ポジションが４輪高速駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ７１）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）か否かを判定する（ステップＳ７４）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ｂ（４Ｈ）から電極２３Ｃ（Ｎ）に向かって作動させるようにモータ１１を正回転駆動させて（ステップＳ８１）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ８０）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ８２）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となっていない場合には待ち状態であると判定して処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを４輪中立駆動状態に更新して（ステップＳ８３）、処理を終了する。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪中立駆動状態であり（ステップＳ６９）、現ポジションが４輪低速駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ７２）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）か否かを判定する（ステップＳ７５）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ｄ（４Ｌ）から電極２３Ｃ（Ｎ）に向かって作動させるようにモータ１１を逆回転駆動させて（ステップＳ８５）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ８４）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ８６）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となっていない場合には処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを４輪中立駆動状態に更新して（ステップＳ８７）、処理を終了する。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪中立駆動状態であり（ステップＳ６９）、現ポジションが２輪高速駆動状態、４輪高速駆動状態及び４輪低速駆動状態の何れでもないと判定した場合には（ステップＳ７０〜ステップＳ７２）、現ポジションが４輪中立駆動状態であると判定して、処理を終了する。

このように、ＣＰＵ３３では、Ｎ切換スイッチ６Ｂが操作された後にステップＳ７０〜ステップＳ８７の処理を繰り返し行うことにより、モータ１１を回転駆動してトランスファ１を４輪中立駆動状態とすることができる。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪低速駆動状態であると判定した場合（ステップＳ８８）、次に、現ポジションが２輪高速駆動状態であるか否か（ステップＳ８９）、現ポジションが４輪高速駆動状態であるか否か（ステップＳ９０）、現ポジションが４輪中立駆動状態であるか否かを判定する（ステップＳ９１）。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪低速駆動状態であり（ステップＳ８８）、現ポジションが２輪高速駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ８９）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）か否かを判定する（ステップＳ９２）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ａ（２Ｈ）から電極２３Ｂ（４Ｈ）に向かって作動させるようにモータ１１を正回転駆動させて（ステップＳ９６）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｂ（４Ｈ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ９５）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ９７）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となっていない場合には処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が４輪高速駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを４輪高速駆動状態に更新して（ステップＳ９８）、処理を終了する。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪低速駆動状態であり（ステップＳ８８）、現ポジションが４輪高速駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ９０）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）か否かを判定する（ステップＳ９３）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ｂ（４Ｈ）から電極２３Ｃ（Ｎ）に向かって作動させるようにモータ１１を正回転駆動させて（ステップＳ１００）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ９９）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となっていない場合には待ち状態であると判定して処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が４輪中立駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを４輪中立駆動状態に更新して（ステップＳ１０２）、処理を終了する。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪低速駆動状態であり（ステップＳ８８）、現ポジションが４輪中立駆動状態であると判定した場合には（ステップＳ９１）、回転位置センサ２１からの位置センサ信号を入力して、アクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｄ（４Ｌ）か否かを判定する（ステップＳ９４）。

そして、ＣＰＵ３３では、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｄ（４Ｌ）となっていない場合には、アクチュエータ２の回転位置を電極２３Ｃ（Ｎ）から電極２３Ｄ（４Ｌ）に向かって作動させるようにモータ１１を逆回転駆動させて（ステップＳ１０４）、処理を終了する。一方、モータ１１を駆動させてアクチュエータ２の回転位置が電極２３Ｄ（４Ｌ）となった場合には、モータ１１を停止させることによりアクチュエータ２の回転動作を停止し（ステップＳ１０３）、シフト位置検出部３からの各トランスファスイッチ信号の組み合わせによってトランスファ１の駆動状態が４輪低速駆動状態となったか否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、ＣＰＵ３３では、トランスファ１の駆動状態が４輪低速駆動状態となっていない場合には処理を終了し、トランスファ１の駆動状態が４輪低速駆動状態となっていると判定した場合には現ポジションを４輪低速駆動状態に更新して（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

ＣＰＵ３３では、ターゲットポジションが４輪低速駆動状態であり（ステップＳ８８）、現ポジションが２輪高速駆動状態、４輪高速駆動状態及び４輪中立駆動状態の何れでもないと判定した場合には（ステップＳ８９〜ステップＳ９１）、現ポジションが４輪低速駆動状態であると判定して、処理を終了する。

このように、ＣＰＵ３３では、４Ｌ切換スイッチ６Ｃが操作された後にステップＳ８９〜ステップＳ１０６の処理を繰り返し行うことにより、モータ１１を回転駆動してトランスファ１を４輪低速駆動状態とすることができる。

つぎに、上述した図１５〜図１７の処理を行うことにより実現されるシフト切換装置の動作のタイミングチャートについて図１８を参照して説明する。

この図１８では、トランスファ１が２輪高速駆動状態となっている場合に、時刻ｔ３１において４Ｌ切換スイッチ６Ｃが操作された時（図１８（ａ））、ＣＰＵ３３は、第１リレー回路３４をＯＮ状態、第２リレー回路３５をＯＦＦ状態、電力用ＭＯＳＦＥＴ３９をＯＮ状態にして、モータ１１を正方向に駆動開始させる（図１８（ｂ））。これにより、アクチュエータ２の出力軸１５は正方向に回転開始して、出力軸１５の回転位置が電極２３Ａ（２Ｈ）から時刻ｔ３２において電極２３Ｂ（４Ｈ）となると（図１８（ｃ））、ＣＰＵ３３は、第１リレー回路３４をＯＦＦ状態とすると共にモータ１１に対する直流電流の供給を停止する（図１８（ｂ））。

次に、ＣＰＵ３３は、時刻ｔ３２以降にてシフト位置検出部３からのトランスファスイッチ信号からトランスファ１が４輪高速駆動状態となると（図１８（ｄ））、再度第１リレー回路３４をＯＮ状態、直流電流の供給をＯＮ状態とする（図１８（ｂ））。また、ＣＰＵ３３は、時刻ｔ３３にて出力軸１５の回転位置が電極２３Ｃ（Ｎ）となった場合も、時刻ｔ３２と同様の処理を行う。

次に、ＣＰＵ３３は、出力軸１５の回転位置がＮ−４Ｌ間電極２６となると、時刻ｔ３４において、以前ではモータ１１に直流電流の供給をしていたが、電力用ＭＯＳＦＥＴ３９をＰＷＭ制御して、間欠的に電圧をモータ１１に印加してＰＷＭ制御を行う。これにより、ＣＰＵ３３では、モータ１１の回転速度を低下させて出力軸１５の回転速度を低下させる。そして、ＣＰＵ３３では、出力軸１５の回転位置が電極２３Ｄ（４Ｌ）となると第１リレー回路３４及び電力用ＭＯＳＦＥＴ３９をＯＦＦ状態にして、モータ１１の動作を停止させて、トランスファ１を４輪低速駆動状態とすることができる。

また、このシフト切換装置の動作としては、例えば図１９に示すように、トランスファ１が２輪高速駆動状態となっている状態において、時刻ｔ４１にて２Ｈ／４Ｈ切換スイッチ６Ａが操作された時（図１９（ａ））、ＣＰＵ３３は、第１リレー回路３４をＯＮ状態、第２リレー回路３５をＯＦＦ状態、電力用ＭＯＳＦＥＴ３９をＯＮ状態にして、モータ１１を正方向に駆動開始させる（図１９（ｂ））。これにより、アクチュエータ２の出力軸１５は正方向に回転開始して、出力軸１５の回転位置が電極２３Ａ（２Ｈ）から時刻ｔ４２において電極２３Ｂ（４Ｈ）となり（図１９（ｃ））、その後、時刻ｔ４３にて再度２Ｈ／４Ｈ切換スイッチ６Ａが操作された時（図１９（ａ））、第１リレー回路３４をＯＦＦ状態、第２リレー回路３５をＯＮ状態にしてモータ１１及び出力軸１５を逆回転させて（図１９（ｂ）、（ｃ））、時刻ｔ４４においてトランスファ１を２輪高速駆動状態とする（図１９（ｄ））。

次に、時刻ｔ４５にてＮ切換スイッチ６Ｂが操作された時（図１９（ａ））、ＣＰＵ３３では、電極２３Ｃ（Ｎ）が他の電極２３よりも電極面積が小さいので、時刻４６以前の４Ｈ−Ｎ間電極２５においてモータ１１をＰＷＭ制御する（図１９（ｂ））。これにより、ＣＰＵ３３では、確実に出力軸１５の回転位置を電極２３Ｃ（Ｎ）で停止させて、トランスファ１を確実に４輪中立駆動状態とすることができる。

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。 回転位置センサを構成する各電極間を接続する抵抗値と、当該抵抗値の許容差を示す図である。 各駆動状態に対応した電極によって回転位置センサからＣＰＵに送る位置センサ信号を説明するための図である。 トランスファの駆動状態と、シフト位置検出部により生成する各トランスファスイッチ信号の状態との関係を説明するための図である。 本発明を適用したシフト切換装置の第１アクチュエータ駆動制御処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明を適用したシフト切換装置の第２アクチュエータ駆動制御処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明を適用したシフト切換装置の第３アクチュエータ駆動制御処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明を適用したシフト切換装置の第４アクチュエータ駆動制御処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明を適用したシフト切換装置の第５アクチュエータ駆動制御処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明を適用したシフト切換装置の第６アクチュエータ駆動制御処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明を適用したシフト切換装置の全体のアクチュエータ駆動制御処理を説明するためのフローチャートである。 本発明を適用したシフト切換装置の全体のアクチュエータ駆動制御処理の具体的な処理手順を説明するためのフローチャートである。 本発明を適用したシフト切換装置の全体のアクチュエータ駆動制御処理の具体的な処理手順を説明するためのフローチャートである。 本発明を適用したシフト切換装置の全体のアクチュエータ駆動制御処理により実現される処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明を適用したシフト切換装置の全体のアクチュエータ駆動制御処理により実現される他の処理を説明するためのタイミングチャートである。

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
６Ａ ２Ｈ／４Ｈ切換スイッチ
６Ｂ Ｎ切換スイッチ
６Ｃ ４Ｌ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 電極
２３Ａ 電極（２Ｈ）
２３Ｂ 電極（４Ｈ）
２３Ｃ 電極（Ｎ）
２３Ｄ 電極（４Ｌ）
２４ ２Ｈ−４Ｈ間電極
２５ ４Ｈ−Ｎ間電極
２６ Ｎ−４Ｌ間電極
３１ 電圧検出回路
３２ 定電圧回路
３３ ＣＰＵ
３４ 第１リレー回路
３５ 第２リレー回路
３６ 電流検出回路
３７，３８ トランジスタ
３９ 電力用ＭＯＳＦＥＴ
４１ センサ
４２ 差動増幅器

Claims (5)

1. 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前記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とを備えた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、前記切換機構が前記モータの動力により各駆動状態を切り換えている場合に、前記トランスファ機構の駆動状態の中間位置を示す位置センサ信号を生成し、
   前記位置センサが前記中間位置を示す位置センサ信号を出力している場合に、前記モータに供給する電力をデューティ制御して前記モータの回転速度を減速するモータ駆動制御手段を有し、
   前記モータ駆動制御手段は、前記切換機構により切り換え目標となる駆動状態に応じて異なるデューティ比で前記モータに供給する電力をデューティ制御して、目標となる駆動状態に相当する回転位置に前記モータを停止させる前の前記モータの回転速度を変化させるものであり、
   前記位置センサは、前記トランスファ機構の駆動状態の使用頻度が高いほど、当該駆動状態に相当する電極面積が大きく構成され、
   前記モータ駆動制御手段は、前記目標となる駆動状態に相当する電極面積が小さいほど、当該目標となる駆動状態に相当する回転位置に前記モータを停止させる前の前記モータの回転速度を減速することを特徴とするアクチュエータ制御装置。
2. 前記モータに供給する電力のデューティ制御を開始した後の所定期間の経過を検出するタイマを更に備え、
   前記モータ駆動制御手段は、前記タイマにより所定期間の経過が検出された場合に、デューティ制御におけるデューティ比を変化させ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。
3. 前記モータ駆動制御手段は、第１のデューティ比でデューティ制御を開始した後に前記タイマにより所定期間が検出された場合に、前記第１のデューティ比よりも高い第２のデューティ比によりデューティ制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ制御装置。
4. 前記モータに電力供給する電源の電源電圧を検出する電圧検出回路を更に備え、
   前記モータ駆動制御手段は、前記電圧検出回路により検出された電源電圧値に応じて、異なるデューティ比でデューティ制御を行う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。
5. 前記モータ駆動制御手段は、前記電圧検出回路により検出された電源電圧値が高いほど、デューティ比を低くしてデューティ制御を行うことを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ制御装置。

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