JP4797278B2

JP4797278B2 - Actuator for drive switching device

Info

Publication number: JP4797278B2
Application number: JP2001145553A
Authority: JP
Inventors: 広典岩瀬; 典昭野中; 慎二近藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: JP2002337568A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の駆動状態を切替える駆動輪切替装置のアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の駆動輪切替装置として、特開平８−２２３９８３号公報に開示される技術がある。この公報には、通電電流に応じた出力トルクを発生するモータと、軸方向に往復動するロッドと、モータの出力トルクを軸方向の推力に変換してロッドに伝達し、モータへの通電が停止するとロッドに掛る負荷によってモータを逆回転させる動力伝達機構と、モータへの通電を所定時間（１秒）に設定するとともに、モータに所定値以上の電流が流れると電流をＰＷＭ（パルス幅変調）制御して所定トルク以上の出力トルクとならないように通電電流を制限するモータ駆動回路とを備える推力アクチュエータを、２輪駆動と４輪駆動とを切替える切替装置のアクチュエータとして採用した技術が開示されている。
【０００３】
この技術によると、モータに流れる通電電流が制限されてモータの出力トルクが抑えられるので、ロッドや動力伝達機構に大きな負荷が掛らなくなって、動力伝達機構や構成部品の小型化が可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記公報に開示される推力アクチュエータは、モータの駆動中にロッドがロックしてモータに掛かる負荷が所定値以上になると、モータへの通電電流を制限するように制御しているので、例えば、ロッドが移動しているにもかかわらず何らかの負荷がロッドに掛かった状態で、モータに掛かる負荷がロック時の負荷より小さいが通常状態（円滑にロッドが移動するときの状態）の負荷より大きくなった状態では、モータへの通電電流は制限されない。そのため、ロッドに掛かる負荷がロック時よりも小さく且つ通常時よりも大きい状態が継続すると、モータへの通電電流によってモータが発熱してしまうことが考えられる。
【０００５】
そこで本発明は、上記の実情に鑑みて、モータの駆動によって移動させられるロッド等の部材が作動不可とならない場合であっても、この部材に掛かる負荷が通常状態（円滑にロッドが移動して部材に掛かる負荷が極小となる状態）よりも大きい場合には、モータの発熱を可及的に抑えることが可能な駆動切替装置用アクチュエータを提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題を解決するために請求項１の発明は、通電電流に応じて回転駆動するモータと、モータの出力軸の回転トルクを出力する出力機構と、出力機構を介して前記モータの回転トルクに応じた推力が伝達されるとともに位置の変位に応じて車両の駆動状態を切替え可能な出力部材と、外部からの信号を入力して車両の駆動状態を選択するとともに選択された駆動状態となるべくモータへの通電を出力する制御機構と、モータの出力軸と出力機構との間に配設され出力部材側からモータの出力軸側へ伝達される動力により出力軸が回転するのを禁止する逆転禁止機構と、逆転禁止機構と出力機構との間に配設され、モータの回転時且つ出力部材の作動不可時におけるモータの回転を吸収する回転吸収機構とを備え、制御機構は、モータの通電時において出力部材が作動不可となる第１状態を検出した場合には、第１状態に達した時点でモータへの通電を制限し、モータの通電時において出力部材が所定の負荷を受けながら作動する第２状態を検出すると、第２状態が所定時間継続した時点でモータへの通電を制限し、第１状態は、モータに流れる電流が、モータの通電時において出力部材が作動不可となるときにモータに通電される電流値である第１所定電流値以上となる状態であり、第２状態は、モータに流れる電流が、第１所定電流値より小さく且つ出力部材が所定の負荷を受けながら作動するときにモータに通電される電流値である第２所定電流値以上となる状態であり、制御機構は、モータの通電時において第１状態を検出した場合には、第１状態に達した時点でモータに流れる電流を第１所定電流値と第２所定電流値の間の電流値である第３所定電流値に設定し、モータの通電時において第２状態を検出した場合には、第２状態が前記所定時間継続した時点で、モータに流れる電流を第２所定電流値に設定し、第２所定電流値は、出力部材が余分な負荷を受けることなく作動するときにモータに流れる所定の電流値よりも大きい電流値である、駆動切替装置用アクチュエータとした。
【０００７】
請求項１によると、制御機構に入力される信号により駆動状態が選択されるとともにモータへの通電が行われ、出力軸から逆転禁止機構、回転吸収機構及び出力機構を介して出力部材に回転トルクが伝達される。ここで、駆動状態の切替えが円滑に行われずに出力部材が作動不可になると回転吸収機構によってモータの回転が吸収されて出力部材が作動しなくなって第１状態になる。制御機構は第１状態に達した時点でモータの通電を制限するので、モータへの通電電流が抑えられてモータには過電流が流れることなく、モータの発熱が抑えられる。また、駆動状態の切替えが円滑に行われずに出力部材が所定の負荷を受けながら作動すると第２状態になる。第２状態では、出力部材が作動するので第１状態よりもモータに掛かる負荷が小さく、モータの発熱は第１状態よりも低い。しかしながら、第２状態が継続するとモータが徐々に発熱してしまう可能性がある。そのため、制御機構は、第２状態が所定時間継続した時点でモータへの通電を制限することでモータの発熱が許容範囲を越えないようにして、モータの発熱を確実に抑えることが可能になる。これによって、モータの発熱のおそれがある場合には確実にモータの通電が制限されることになるので、モータを小型化することも可能である。
【０００８】
具体的には、請求項２に示すように、制御機構は、出力部材の作動が完了するとモータへの通電を停止するようにすると、モータの発熱を更に確実に抑えることが可能になり、好適である。
【０００９】
更に好ましくは、請求項３に示すように、制御機構が、モータの第２状態が継続されたときのモータの発熱量が、モータの許容発熱量を越えない範囲となるように、第２状態の下でモータに流れる電流値の大きさに応じて所定時間を設定すると、モータの発熱が許容範囲を越えないように精度良く制御することができ、好適である。
【００１０】
【実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１に本実施の形態の切替装置用アクチュエータにより駆動状態が切替えられる駆動切換装置１０の断面図を示す。図１では各構成が見難くならないように一部の構成を除いてハッチングを省略している。
【００１１】
駆動切替装置１０は変速機（図示せず）の出力である入力軸２４と車両の前輪駆動軸１２と後輪駆動軸１１との間に配設されており、後述する駆動切替装置用アクチュエータ３０の作動によって車両の駆動状態を２輪駆動、４輪駆動（センターデフロック）及び４輪駆動（センターデフフリー）の３つの状態に切替える装置である。尚、本実施の駆動切替装置１０は、これらの３つの状態に加え、減速機２３によって４輪駆動時における終減速比をハイギヤとローギヤに切替可能な構成となっている。ハイ＆ローシフトレバー２０を運転席から手動で切替えることによってハイギヤとローギヤとの切替えが行われる。後輪駆動軸１１には入力軸２４を介して回転駆動力が伝達され、後輪駆動軸１１の回転駆動力はセンターデフユニット１３からサイレントチェーン１９を介して前輪駆動軸１２に伝達可能に構成されている。センターデフユニット１３は前輪駆動軸１２と後輪駆動軸１１との間の回転数の差を吸収する装置であり、遊星歯車機構によって構成されている。
【００１２】
駆動切替装置１０の構成について説明する。駆動切替装置１０は、駆動切替装置用アクチュエータ３０の出力部材であるロッド３３に連結される第１シャフト１４と、第１シャフト１４と並行に配設される第２シャフト１５と、第１シャフト１４及び第２シャフト１５に対して所定の範囲内で軸方向に移動可能に配設される２駆−４駆切替シフトフォーク１６及びセンターデフロックシフトフォーク１７と、各シフトフォーク１６、１７の端部に固定されるスリーブ１６Ａ、１７Ａとを備えている。第１シャフト１４及び第２シャフト１５には、各シャフト１４、１５に対するシフトフォーク１６、１７の軸方向の移動可能な範囲を規定するために複数の大径部１４Ａ、１５Ａが形成され、第１シャフト１４が軸方向へ移動して各シフトフォーク１６、１７が大径部１４Ａ、１５Ａに引っ掛かることでシフトフォーク１６、１７のそれぞれの軸方向位置が規定される。
【００１３】
駆動切替装置１０による駆動状態の切替について説明する。本実施の形態の駆動切替装置はロッド３３の位置に応じて車両の駆動状態を２輪駆動、４輪駆動（センターデフロック）及び４輪駆動（センターデフフリー）の３つの状態に切替え、ロッド３３の位置に応じて第１シャフト１４が軸方向に移動されることで各シャフト１４、１５に配設される２駆−４駆切替シフトフォーク１６及びセンターデフロックシフトフォーク１７が軸方向に移動して、各シフトフォーク１６、１７の端部に設けられたスリーブ１６Ａ、１７Ａが軸方向に移動される。これによって車両の駆動状態が切替えられる。４輪駆動（センターデフフリー）状態では、前輪駆動軸１２側の部材とセンターデフユニット１３とが連結されて、遊星歯車機構の遊星歯車作用によって両駆動軸１１、１２の回転数の差を吸収しながら後輪駆動軸１１の回転駆動力がサイレントチェーン１９を介して前輪駆動軸１２に伝達される。４輪駆動（センターデフロック）状態ではスリーブ１７Ａが図面上側の位置となってセンターデフユニット１３の遊星歯車機構がロックされ、前輪駆動軸１２と後輪駆動軸１１とが直結状態となり、両駆動軸１１、１２は同じ回転数で回転駆動する。また、２輪駆動の状態では前輪駆動軸１２側の部材とセンターデフユニット１３が連結されずに、後輪駆動軸１１のみに入力軸２４の回転駆動力が伝達される。
【００１４】
次に、駆動切替装置用アクチュエータ３０について詳細に説明する。図２は本実施の形態における駆動切替装置用アクチュエータ３０の断面図、図３は図２のＡ視図である。駆動切替装置用アクチュエータ３０は、通電電流に応じて回転駆動するモータ３１と、モータ３１の出力軸３１Ａの回転トルクを軸方向の推力に変換して出力する出力機構３２と、出力機構３２を介してモータ３１の回転トルクに応じた推力が伝達され、伝達された推力に応じて位置が変位する出力部材としてのロッド３３と、モータ３１の出力軸３１Ａと出力機構３２との間に配設されロッド３３側から出力軸３１Ａ側へ伝達される動力により出力軸３１Ａが回転するのを禁止する逆転禁止機構としてのサイクロイドギヤ３４と、サイクロイドギヤ３４と出力機構３２との間に配設され、モータ３１の回転時且つロッド３３の往復動不可時におけるモータ３１の回転を吸収する回転吸収機構３５と、回転吸収機構３５と出力軸３１Ａとの間に配設され、出力軸３１Ａの回転角度を検出するリミットスイッチ３６とをハウジング３７内に配設している。尚、サイクロードギア３４の代わりにウォームギアを用いてもよい。更に駆動切替装置要アクチュエータ３０は、外部からの信号を入力して車両の駆動状態を選択し、選択された駆動状態となるべくモータ３１への通電を出力する制御機構４０をハウジング３７の外部に備えている。制御機構４０の回路構成を図４に示す。
【００１５】
回転吸収機構３５は、サイクロイドギヤ３４を介してモータ３１の出力軸３１Ａの回転を伝達可能なモータ側回転部材３５Ａと、一端がモータ側回転部材３５Ａに固定され且つモータ側回転部材３５Ａの回転方向に弾縮可能な弾性部材としてのスパイラルスプリング３５Ｂと、スパイラルスプリング３５Ｂの他端に固定されるとともに出力機構３２に回転力を伝達可能な出力側回転部材３５Ｃと、モータ側回転部材３５Ａと出力側回転部材３５Ｃとの間に配設されるプレート３５Ｄと、を備えている。
【００１６】
リミットスイッチ３６は４つの端子ａ、ｂ、ｃ、ｄを有し、出力軸３１Ａの回転角度に応じて各端子における接点の接触・非接触の組み合せが変化して出力軸３１Ａの回転角度を検出するものであり、３つの駆動状態に対応したロッド３３の位置及び各位置の中間位置が検出可能である。表１はリミットスイッチ３６の各端子ａ、ｂ、ｃ、ｄの接触状態と車両の駆動状態の設定位置との関係を示す表である。表１において○は接点の接触時を示し、空欄は非接触時を示している。
【００１７】
【表１】

表１に示すように４つの端子ａ、ｂ、ｃ、ｄの接触状態が変化することでリミットスイッチ３６の設定位置Ｉ〜Ｖを検出し、更に設定位置がＩ〜Ｖのどの位置にあるかによって車両の駆動状態の設定位置Ａ〜Ｃ、及びそれらの中間位置が検出される。ここで、設定位置Ａは２輪駆動、設定位置Ｂは４輪駆動（センターデフフリー）、設定位置Ｃは４輪駆動（センターデフロック）に対応するロッド３３の軸方向位置を示している。尚、リミットスイッチ３６の端子ａはアースであり、常時接触している。
【００１８】
制御機構４０について説明する。制御機構４０は、外部からの信号であるバッテリー（図示せず）から供給される電源、車速、手動スイッチ５０のオン・オフ、リミットスイッチ３６の各端子ｂ、ｃ、ｄの接触・非接触、及びモータ３１に流れる電流を入力して、これら入力された信号に応じた駆動状態となるようにモータ３１への通電電流を算出し、この算出された電流値を出力すべくリレー４２、４３及びＦＥＴ４４、４５のオン・オフを出力するＣＰＵ４１により構成される。モータ３１に流れる電流に関しては、抵抗４７に流れる電流をオペアンプ４６にて第１所定電流値Ｉ１、第２所定電流値Ｉ２と比較することで、モータ３１に流れる電流が第１所定電流値Ｉ１、或いは第２所定電流値Ｉ２に達しているか否かを検知している。
【００１９】
駆動切替装置用アクチュエータ３０の作動について、図５のフローチャートおよび図６〜図９のタイムチャートを用いて説明する。本実施の形態では４輪駆動（センターデフフリー）から４輪駆動（センターデフロック）へ切替わるときの各構成の作動を用いて説明する。図６および図８はモータ３１に流れる電流と時間、図７および図９はロッド３３のストロークと時間の関係をそれぞれ示している。
【００２０】
制御がスタートすると、先ずステップＳ１００に進んで、駆動切替装置１０に切替の要求があったか否かを判断すべく、手動スイッチ５０がオンされたか否かを判定する。手動スイッチ５０がオンされたと判定されると、切替要求有りと判断してＹｅｓと判定されてステップＳ１１０に進んでＣＰＵ４１がリレー４２、４３及びＦＥＴ４４、４５のオン・オフ信号を出力し、モータ３１への通電を開始する（ｔ０）。
【００２１】
そして、ステップＳ１２０に進んで、モータ３１への通電開始によりモータ３１に流れる突入電流を意図的に抑える制御（突入制御）が完了したか否かを判断する。このステップＳ１２０では、実際にはステップＳ１１０でモータ３１への通電が開始されてから所定の時間（ｔ１）が経過したか否かを判定している。ステップＳ１２０は、時間（ｔ１）が経過するまで繰り返し処理される。
【００２２】
ステップＳ１２０でＹｅｓと判定されると、ステップＳ１３０に進んでモータ３１を常時通電する制御を実行する。ステップＳ１３０の常時通電が開始すると、安定した電流Ｉ２がモータ３１に流れて出力軸３１Ａが回転駆動し、出力機構３２を介してロッド３３が軸方向に変位する。時間ｔ０〜ｔ２まではロッド３３の軸方向の変位は規制されることなく時間に比例してロッド３３がストロークする。尚、時間ｔ０〜ｔ２の間でスパイラルスプリング３５Ｂに作用する荷重は各部材の摺動抵抗だけである。
【００２３】
次に、ステップＳ１４０にて、表１で示したリミットスイッチ３６の設定位置モータ３１への通電が開始されてからの時間、およびモータ３１に流れる電流の大きさに基づいて、ロッド３３の移動が完了したか（ロッド３３が所望の位置に移動したか）否かを判定する。ここで、ロッド３３のストロークに伴うセンターデフロックシフトフォーク１７の軸方向の変位に際して、スリーブ１７Ａの内外周に形成されたスプラインとセンターデフユニット１３に形成されたスプラインとが噛合うと、センターデフユニット１３の遊星歯車機構が作用しないようにスリーブ１７Ａが遊星歯車機構を一体回転させてセンターデフロック状態となって、ロッド３３の移動が完了する。しかしながら、スリーブ１７Ａが軸方向に変位してもセンターデフフリーの状態では遊星歯車機構が作用しているためにスリーブ１７Ａの内外周に形成されたスプラインとセンターデフユニット１３に形成されたスプラインとは直ぐには噛合わず、スリーブ１７Ａのスプラインとセンターデフユニット１３のスプラインとが噛合ってロッド３３の移動が完了するまでは、スパイラルスプリング３５Ｂが弾縮した状態（以下、待ち状態と称す）を保持している。この待ち状態には、ロッド３３が軸方向に変位できない状態（第１状態）と、ロッド３３が所定の負荷を受けながら軸方向に変位する状態（第２状態）の２つの状態があり、これらの状態の下では、モータ３１に流れる電流値は徐々に大きくなる。
【００２４】
ロッド３３の移動が完了していないときにはステップＳ１４０でＮｏと判定されて、ステップＳ１５０に進む。ステップＳ１５０にて、モータ３１に流れる電流が第２所定電流値Ｉ２以上であるか否かが判定される。上述した第１状態或いは第２状態の下ではスプラインが正常に噛合っていないためモータ３１に負荷がかかり、モータ３１に流れる電流は第２所定電流値Ｉ２以上になる。尚、第２所定電流値Ｉ２は、スプラインが正常に噛合った状態でロッド３３が余分な負荷を受けることなく移動するときにモータ３１に流れる電流値Ｉｓよりも若干大きい電流値に設定されており、電流値Ｉｓは、時間ｔ１からｔ２の範囲においてモータ３１に流れる電流値と同等の値である。
【００２５】
モータ３１に流れる電流が第２所定電流値Ｉ２以上であると、ステップＳ１５０でＹｅｓと判定されて、ステップＳ１６０に進む。ステップＳ１６０では、モータ３１に流れる電流が第１所定電流値Ｉ１（Ｉ１＞Ｉ２）より小さいか否かが判定される。尚、第１所定電流値Ｉ１は、モータ３１への通電が行われているにもかかわらずスプラインが噛合わずにロッド３３がロック状態となってロッド３３が作動不可となる第１状態において、モータ３１に流れる電流値となるように設定されている。つまり、第１所定電流値Ｉ１は、モータ３１の出力軸３１Ａが回転できない状態でモータ３１への通電が制限されないとき（常時通電時）に、モータ３１を流れるであろうと推測される電流値である。
【００２６】
ステップＳ１６０においてモータ３１の電流が第１所定電流値Ｉ１以上である場合（図６の時間ｔ３）には、ステップＳ１６０にてＮｏと判定され、ステップＳ１８０へと進む。この場合には、スプラインが噛合わずにロッド３３がロック状態となってロッド３３が作動不可となる第１状態と判断される（図７の時間ｔ２からｔ５）。
【００２７】
ステップＳ１８０に進むと、モータ３１の発熱を抑えるべく、モータ３１の通電電流を制限する。ステップＳ１８０では、ＰＷＭ制御によりモータ３１に流れる電流を第３所定電流Ｉ３（Ｉ１＞Ｉ３＞Ｉ２）に設定するとともにＯＮ・ＯＦＦ制御により電流の通電・非通電を行うように設定されている。具体的には、一旦ステップＳ１８０が実行されると、ＰＷＭ制御にてモータ３１の電流を第３所定電流値Ｉ３とし、カウンタを１つインクリメントする。ステップＳ１８０が実行されるとステップＳ１４０に戻り、再びロッド３３の移動が完了したか否かを判定する。ステップＳ１８０の処理はロッド３３の移動が完了しないかぎり繰り返し実行され、カウンタの値がＮ１になるまでモータへの通電電流は第３所定電流値Ｉ３を維持し続ける。カウンタの値がＮ１になるとカウンタをクリアし、通電電流のＯＮ制御からＯＦＦ制御に切替わる。その後、ステップＳ１８０を実行するときにはモータ３１への通電を停止するとともにカウンタを１つインクリメントする。ロッド３３の移動が完了、或いはモータ３１に流れる電流の値が変化しないかぎり更にステップＳ１８０が繰り返し実行され、カウンタの値がＮ２になるまでモータへの通電は行われない。そして、カウンタの値がＮ２になるとカウンタをクリアし、電流のＯＦＦ制御から再びＯＮ制御に切替わる。このように、ロッド３３の移動が完了することなくステップＳ１８０が繰り返し（Ｎ１＋Ｎ２以上）実行されると、モータ３１への通電電流のＰＷＭ制御およびＯＮ・ＯＦＦ制御が行われて、過電流によるモータ３１の発熱を抑える。ここで、ステップＳ１８０の実行によって図６の時間ｔ３〜ｔ５であらわされるＰＷＭ制御及びＯＮ・ＯＦＦ制御を併せて間欠通電制御１と称する。尚、出力軸３１Ａはサイクロイドギヤ３４を介して回転吸収機構３５に連結されているので、モータ３１が非通電（ＯＦＦ制御中）になっても出力軸３１Ａが逆方向に回転することはなく、電流の通電・非通電のＯＮ・ＯＦＦ制御が可能になる。
【００２８】
ステップＳ１６０においてモータ３１の電流が第１所定電流値Ｉ１より小さい場合（図８の時間ｔ３）には、ステップＳ１６０でＹｅｓと判定され、ステップＳ１７０へと進む。ステップＳ１６０でＹｅｓと判定されたときには、モータ３１を流れる電流は第２所定電流値Ｉ２と第１所定電流値Ｉ１との間である。この場合には、ロッド３３は作動しているが、モータ３１の出力軸３１Ａには負荷がかかっている第２状態と判断される（図９の時間ｔ３からｔ４）。この第２状態は、例えば、スプラインが完全には噛合っていないがモータ３１の駆動により得られるロッド３３の推力によってゆっくりとスプラインが噛合っていく場合や、遊星歯車機構の作動により遊星歯車機構のスプラインの側面とロッド３３のスプラインの側面との摺接時の負荷が大きい場合などが考えられる。ステップＳ１７０では、ステップＳ１５０でＹｅｓと判定されてからの時間が、所定時間ｔｓ以上であるか否かを判定している。つまり、モータ３１が第２状態になってからの時間が所定時間ｔｓを経過したか否かを判定している。ステップＳ１７０における所定時間ｔｓは、モータ３１の第２状態が継続されたときのモータ３１の発熱量が、モータ３１の許容発熱量を越えない範囲となるようにあらかじめ設定されており、モータ３１に流れる電流の値に応じて設定されている。モータ３１が第２状態であるが所定時間ｔｓを越えていなければ、ステップＳ１７０にてＮｏと判定され、ステップＳ１３０に戻りモータ３１へ常時通電する。第２状態が所定時間ｔｓ以上継続されると（図８の時間ｔ４）、ステップＳ１７０にてＹｅｓと判定され、ステップＳ１９０に進む。
【００２９】
ステップＳ１９０に進むと、モータ３１の発熱を抑えるべく、モータ３１の通電電流を制限する。ステップＳ１９０では、ＰＷＭ制御によりモータ３１に流れる電流を第２所定電流Ｉ２に設定するとともにＯＮ・ＯＦＦ制御により電流の通電・非通電を行うように設定されている。具体的には、一旦ステップＳ１９０が実行されると、ＰＷＭ制御にて第２所定電流値Ｉ２を維持し、カウンタを１つインクリメントする。ステップＳ１９０が実行されるとステップＳ１４０に戻り、再びロッド３３の移動が完了したか否かを判定する。ステップＳ１９０の処理はロッド３３の移動が完了しないかぎり繰り返し実行され、カウンタの値がＮ３になるまでモータへの通電電流は第２所定電流値Ｉ２を維持し続ける。カウンタの値がＮ３になるとカウンタをクリアし、通電電流のＯＮ制御からＯＦＦ制御に切替わる。その後、ステップＳ１９０を実行するときにはモータ３１への通電を停止するとともにカウンタを１つインクリメントする。ロッド３３の移動が完了、或いはモータ３１に流れる電流の値が変化しないかぎり更にステップＳ１９０が繰り返し実行され、カウンタの値がＮ４になるまでモータへの通電は行われない。そして、カウンタの値がＮ４になるとカウンタをクリアし、電流のＯＦＦ制御から再びＯＮ制御に切替わる。このように、ロッド３３の移動が完了することなくステップＳ１９０が繰り返し（Ｎ３＋Ｎ４以上）実行されると、モータ３１への通電電流のＰＷＭ制御およびＯＮ・ＯＦＦ制御が行われて、過電流によるモータ３１の発熱を抑える。ここで、ステップＳ１９０の実行によって図８の時間ｔ４〜ｔ５であらわされるＰＷＭ制御及びＯＮ・ＯＦＦ制御を併せて間欠通電制御２と称する。
【００３０】
第１状態から間欠通電制御１を行った後にスリーブ１７Ａのスプラインとセンターデフユニット１３のスプラインとが噛合ってロッド３３が所望の位置に近づく、或いは第２状態から間欠通電制御２を行った後にロッド３３が徐々に動作して所望の位置に近づくと、スパイラルスプリング３５Ｂは弾縮状態から非弾縮状態に移行していくので、スパイラルスプリング３５Ｂの荷重が小さくなる。したがって、モータ３１の出力軸３１Ａにかかる負荷は小さくなり、モータ３１を流れる電流は第３所定電流値Ｉ３或いは第２所定電流値Ｉ２より小さくなる（図６および図８の時間ｔ５）。そしてモータ３１を常時通電する制御を実行（時間ｔ６）する。この状態で常時通電が開始されると安定した電流Ｉｓがモータ３１に流れて出力軸３１Ａが回転駆動し、スリーブ１７Ａがスプラインに沿って駆動状態の切替え完了の位置まで変位する（時間ｔ６からｔ７）。ロッド３３の移動が完了するとリミットスイッチ３６が所望の位置に切替えられるので、ステップＳ１４０にて、ロッド３３の移動が完全に完了したと判断されて、ステップＳ２２０に進んでモータ３１への通電を停止するとともに、本制御を一旦終了する。このように、上述した各ステップが実行されることで、モータ３１の発熱を抑えながら駆動切替装置の４輪駆動（センターデフフリー）から４輪駆動（センターデフロック）への切替えが完了する。
【００３１】
本実施の形態では、上述した処理（Ｓ１３０〜Ｓ１９０）は、ステップＳ１４０にてロッド３３の移動が完了したと判定されるまで行われるようになっているが、駆動切替装置の非常時への対応を考慮して、モータ３１への通電が開始してから長時間経過してもロッド３３の移動が完了しない場合にはモータ３１への通電を停止するなどの制御を付加してもよい。
【００３２】
また、本実施の形態では、ステップＳ１６０でＹｅｓと判定され第１状態から実行される間欠通電制御１と、ステップＳ１７０でＹｅｓと判定され第２状態から実行される間欠通電制御２とを異なる通電制御として説明したが、モータ３１の発熱量が許容範囲内であれば、第１状態と第２状態におけるＰＷＭ制御の電流値、電流をＯＮ制御からＯＦＦ制御に切替える際のカウンタの値、或いは電流をＯＦＦ制御からＯＮ制御に切替える際のカウンタの値を同一の値に設定してもよい。
【００３３】
更に、上述した実施の形態では、モータ３１に流れる電流の大きさに応じて電流をデューティ制御することでモータ３１の発熱を抑えるようにしたが、これ以外の方法として、モータ３１の温度を検出する温度センサを備えるようにして、第１状態のときのモータ３１の温度と第２状態のときのモータ３１の温度とに応じて、ＣＰＵ４１がモータ３１への通電を制限するようにしてもよい。また、モータ３１の温度以外に、モータ３１の出力軸３１Ａにかかる負荷の大きさを直接検出して第１状態と第２状態とを判断し、間欠通電制御を行うようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、制御機構は第１状態に達した時点でモータの通電を制限するので、モータへの通電電流が抑えられてモータには過電流が流れることなく、モータの発熱が抑えられる。また、制御機構は、第２状態が所定時間継続した時点でモータへの通電を制限することでモータの発熱が許容範囲を越えないようにして、モータの発熱を確実に抑えることが可能になる。これによって、モータの発熱のおそれがある場合には確実にモータの通電が制限されることになるので、モータを小型化することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における駆動切換装置の断面図である。
【図２】本実施の形態における駆動切替用アクチュエータの断面図である。
【図３】図２のＡ視図である。
【図４】本実施の形態における制御機構の回路図である。
【図５】本実施の形態における制御機構による制御を示すフローチャートである。
【図６】本実施の形態における駆動切替用アクチュエータに係るタイムチャートである。
【図７】本実施の形態における駆動切替用アクチュエータに係るタイムチャートである。
【図８】本実施の形態における駆動切替用アクチュエータに係るタイムチャートである。
【図９】本実施の形態における駆動切替用アクチュエータに係るタイムチャートである。
【符号の説明】
１０・・・駆動切替装置１１・・・後輪駆動軸
１２・・・前輪駆動軸１３・・・センターデフユニット
１４・・・第１シャフト１５・・・第２シャフト
１６・・・２駆−４駆切替シフトフォーク
１７・・・センターデフロックシフトフォーク
１９・・・サイレントチェーン２０・・・ハイ＆ローシフトレバー
２３・・・減速機２４・・・入力軸
３０・・・駆動切替装置用アクチュエータ３１・・・モータ
３２・・・出力機構３３・・・ロッド（出力部材）
３４・・・サイクロイドギヤ（逆転禁止機構）
３５・・・回転吸収機構
３６・・・リミットスイッチ３７・・・ハウジング
４０・・・制御機構５０・・・手動スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an actuator of a driving wheel switching device that switches a driving state of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
As a conventional drive wheel switching device, there is a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-223398. In this publication, a motor that generates an output torque corresponding to an energization current, a rod that reciprocates in the axial direction, and an output torque of the motor that is converted into axial thrust and transmitted to the rod, the motor is energized. A power transmission mechanism that reversely rotates the motor with a load on the rod when stopped, and energization of the motor for a predetermined time (1 second), and when a current exceeding the predetermined value flows to the motor, the current is PWM (pulse width modulation) ) Disclosed is a technology that employs a thrust actuator that includes a motor drive circuit that limits the energization current so that the output torque does not exceed a predetermined torque as an actuator for a switching device that switches between two-wheel drive and four-wheel drive. ing.
[0003]
According to this technology, the energization current flowing through the motor is limited and the output torque of the motor is suppressed, so that a large load is not applied to the rod and the power transmission mechanism, and the power transmission mechanism and components can be downsized. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the thrust actuator disclosed in the above publication is controlled so as to limit the energization current to the motor when the load applied to the motor exceeds a predetermined value when the rod is locked during driving of the motor. In the state that some load is applied to the rod even though the rod is moving, the load applied to the motor is smaller than the load at the time of locking but larger than the load in the normal state (the state when the rod moves smoothly). In this state, the energization current to the motor is not limited. For this reason, if the load applied to the rod is smaller than that at the time of locking and larger than normal, the motor may generate heat due to the current supplied to the motor.
[0005]
Therefore, in view of the above circumstances, the present invention is in a state where the load applied to this member is in a normal state (the rod moves smoothly) even when a member such as a rod moved by driving the motor does not become inoperable. It is a technical problem to provide an actuator for a drive switching device capable of suppressing the heat generation of a motor as much as possible when the load applied to the member is greater than a state in which the load is minimized.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above technical problem, the invention of claim 1 is directed to a motor that is rotationally driven in accordance with an energization current, an output mechanism that outputs rotational torque of an output shaft of the motor, and an output mechanism for the motor. An output member that can transmit thrust according to rotational torque and that can switch the driving state of the vehicle according to the displacement of the position, and inputs a signal from the outside to select the driving state of the vehicle and the selected driving state As much as possible, the control mechanism that outputs current to the motor and the output shaft that is arranged between the output shaft of the motor and the output mechanism are prohibited from rotating by the power transmitted from the output member side to the output shaft side of the motor. And a rotation absorbing mechanism disposed between the reverse rotation prohibiting mechanism and the output mechanism, and absorbing the rotation of the motor when the motor is rotating and when the output member is inoperable. When the first state in which the output member becomes inoperable during the energization of the motor is detected, energization to the motor is limited when the first state is reached, and the output member receives a predetermined load when the motor is energized. When the second state is detected, the motor is energized when the second state continues for a predetermined time. The first state is a state in which the current flowing through the motor is equal to or greater than a first predetermined current value that is a current value that is supplied to the motor when the output member is not operable when the motor is energized. The state is a state in which the current flowing through the motor is smaller than a first predetermined current value and becomes equal to or greater than a second predetermined current value that is a current value that is supplied to the motor when the output member operates while receiving a predetermined load. When the control mechanism detects the first state when the motor is energized, the current flowing through the motor when the first state is reached is a current value between the first predetermined current value and the second predetermined current value. If the second state is detected while the motor is energized, the current flowing through the motor is set to the second predetermined current value when the second state continues for the predetermined time. The second predetermined current value is determined by the output member It is a current value greater than the predetermined current value flowing to the motor when operating without receiving the partial load, An actuator for a drive switching device was obtained.
[0007]
According to the first aspect, the driving state is selected by the signal input to the control mechanism and the motor is energized, and the rotational torque is applied to the output member from the output shaft through the reverse rotation prohibiting mechanism, the rotation absorbing mechanism, and the output mechanism. Is transmitted. Here, when the driving state is not smoothly switched and the output member becomes inoperable, the rotation absorbing mechanism absorbs the rotation of the motor, and the output member does not operate and enters the first state. Since the control mechanism limits the energization of the motor when it reaches the first state, the energization current to the motor is suppressed, and no overcurrent flows through the motor, so that the heat generation of the motor is suppressed. Further, when the output state is not smoothly switched and the output member operates while receiving a predetermined load, the second state is obtained. In the second state, since the output member is operated, the load applied to the motor is smaller than in the first state, and the heat generation of the motor is lower than that in the first state. However, if the second state continues, the motor may gradually generate heat. For this reason, the control mechanism can reliably suppress the heat generation of the motor by limiting the energization to the motor when the second state continues for a predetermined time so that the heat generation of the motor does not exceed the allowable range. . As a result, when there is a possibility of heat generation of the motor, the energization of the motor is surely limited, so that the motor can be reduced in size.
[0008]
Specifically, as shown in claim 2, The control mechanism energizes the motor when the operation of the output member is completed. Stopping is preferable because it is possible to more reliably suppress the heat generation of the motor.
[0009]
More preferably, as shown in claim 3, the control mechanism is So that the amount of heat generated by the motor when the second state of the motor is continued does not exceed the allowable amount of heat generated by the motor. If the predetermined time is set according to the magnitude of the current value flowing through the motor under the second state, it is preferable that the heat generation of the motor can be accurately controlled so as not to exceed the allowable range.
[0010]
Embodiment
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a drive switching device 10 in which the drive state is switched by the switching device actuator of the present embodiment. In FIG. 1, hatching is omitted except for some components so that each component is not easily seen.
[0011]
The drive switching device 10 is disposed between an input shaft 24 which is an output of a transmission (not shown), a front wheel drive shaft 12 and a rear wheel drive shaft 11 of the vehicle, and an actuator 30 for a drive switching device which will be described later. Is a device that switches the driving state of the vehicle to three states of two-wheel drive, four-wheel drive (center diff lock), and four-wheel drive (center diff free). In addition to these three states, the drive switching device 10 of the present embodiment has a configuration in which the final reduction ratio during four-wheel drive can be switched between a high gear and a low gear by the reducer 23. The high gear and the low gear are switched by manually switching the high & low shift lever 20 from the driver's seat. A rotational driving force is transmitted to the rear wheel drive shaft 11 via the input shaft 24, and the rotational driving force of the rear wheel drive shaft 11 can be transmitted from the center differential unit 13 to the front wheel drive shaft 12 via the silent chain 19. Has been. The center differential unit 13 is a device that absorbs the difference in rotational speed between the front wheel drive shaft 12 and the rear wheel drive shaft 11, and is constituted by a planetary gear mechanism.
[0012]
The configuration of the drive switching device 10 will be described. The drive switching device 10 includes a first shaft 14 connected to a rod 33 that is an output member of the drive switching device actuator 30, a second shaft 15 disposed in parallel with the first shaft 14, and the first shaft 14. And a 2WD-4WD switching shift fork 16 and a center differential lock shift fork 17 which are arranged to be movable in the axial direction within a predetermined range with respect to the second shaft 15, and at the end of each shift fork 16,17. The

sleeves

16A and 17A are fixed. The first shaft 14 and the second shaft 15 are formed with a plurality of large-

diameter portions

14A and 15A to define the axially movable range of the shift forks 16 and 17 with respect to the

shafts

14 and 15, respectively. As the shaft 14 moves in the axial direction and the shift forks 16 and 17 are caught by the

large diameter portions

14A and 15A, the respective axial positions of the shift forks 16 and 17 are defined.
[0013]
The switching of the drive state by the drive switching device 10 will be described. The drive switching device according to the present embodiment switches the driving state of the vehicle to three states of two-wheel drive, four-wheel drive (center differential lock), and four-wheel drive (center differential free) according to the position of the rod 33. When the first shaft 14 is moved in the axial direction in accordance with the position, the 2WD-4WD switching shift fork 16 and the center differential lock shift fork 17 disposed on the

shafts

14 and 15 are moved in the axial direction. The

sleeves

16A and 17A provided at the ends of the shift forks 16 and 17 are moved in the axial direction. As a result, the driving state of the vehicle is switched. In the four-wheel drive (center differential free) state, the member on the front wheel drive shaft 12 side and the center differential unit 13 are connected to absorb the difference in rotational speed between the drive shafts 11 and 12 by the planetary gear action of the planetary gear mechanism. However, the rotational driving force of the rear wheel drive shaft 11 is transmitted to the front wheel drive shaft 12 via the silent chain 19. In the four-wheel drive (center differential lock) state, the sleeve 17A is positioned on the upper side of the drawing, the planetary gear mechanism of the center differential unit 13 is locked, the front wheel drive shaft 12 and the rear wheel drive shaft 11 are directly connected, and both drive shafts 11 and 12 are rotationally driven at the same rotational speed. In the two-wheel drive state, the member on the front wheel drive shaft 12 side and the center differential unit 13 are not connected, and the rotational drive force of the input shaft 24 is transmitted only to the rear wheel drive shaft 11.
[0014]
Next, the drive switching device actuator 30 will be described in detail. FIG. 2 is a cross-sectional view of the drive switching device actuator 30 according to the present embodiment, and FIG. The drive switching device actuator 30 includes a motor 31 that rotates according to the energization current, an output mechanism 32 that converts the rotational torque of the output shaft 31A of the motor 31 into an axial thrust, and outputs the thrust. Thus, a thrust according to the rotational torque of the motor 31 is transmitted, and is disposed between the output shaft 31A of the motor 31 and the output mechanism 32 as an output member whose position is displaced according to the transmitted thrust. A cycloid gear 34 serving as a reverse rotation prohibiting mechanism that prohibits the output shaft 31A from rotating by power transmitted from the rod 33 side to the output shaft 31A side, and disposed between the cycloid gear 34 and the output mechanism 32; A rotation absorbing mechanism 35 that absorbs the rotation of the motor 31 when the rod 31 rotates and when the rod 33 cannot reciprocate, and between the rotation absorbing mechanism 35 and the output shaft 31A. It is disposed, and a limit switch 36 for detecting the rotational angle of the output shaft 31A is disposed in the housing 37. A worm gear may be used in place of the cycle load gear 34. Further, the drive switching device-required actuator 30 is provided with a control mechanism 40 outside the housing 37 for inputting a signal from the outside to select a driving state of the vehicle and outputting an energization to the motor 31 as much as possible in the selected driving state. ing. A circuit configuration of the control mechanism 40 is shown in FIG.
[0015]
The rotation absorbing mechanism 35 includes a motor side rotating member 35A capable of transmitting the rotation of the output shaft 31A of the motor 31 via the cycloid gear 34, and one end of the rotation absorbing mechanism 35 fixed to the motor side rotating member 35A and the rotation direction of the motor side rotating member 35A. A spiral spring 35B as an elastic member that can be elastically compressed, an output-side rotating member 35C that is fixed to the other end of the spiral spring 35B and that can transmit a rotational force to the output mechanism 32, a motor-side rotating member 35A, and an output side And a plate 35D disposed between the rotating member 35C.
[0016]
The limit switch 36 has four terminals a, b, c, and d, and detects the rotation angle of the output shaft 31A by changing the combination of contact and non-contact of each terminal according to the rotation angle of the output shaft 31A. Thus, the position of the rod 33 corresponding to the three driving states and the intermediate position of each position can be detected. Table 1 is a table showing the relationship between the contact state of each terminal a, b, c, d of the limit switch 36 and the set position of the driving state of the vehicle. In Table 1, ◯ indicates when the contact is in contact, and the blank indicates when there is no contact.
[0017]
[Table 1]

As shown in Table 1, when the contact state of the four terminals a, b, c, and d changes, the setting positions I to V of the limit switch 36 are detected, and further, the setting position is any of I to V. Thus, the setting positions A to C of the driving state of the vehicle and their intermediate positions are detected. Here, the set position A indicates the two-wheel drive, the set position B indicates the four-wheel drive (center differential free), and the set position C indicates the axial position of the rod 33 corresponding to the four-wheel drive (center differential lock). The terminal a of the limit switch 36 is ground and is always in contact.
[0018]
The control mechanism 40 will be described. The control mechanism 40 includes power supplied from a battery (not shown) as an external signal, vehicle speed, on / off of the manual switch 50, contact / non-contact of each terminal b, c, d of the limit switch 36, The current flowing through the motor 31 is input, the energization current to the motor 31 is calculated so as to be in a driving state according to these input signals, and the relays 42, 43 and the output of the calculated current value are output. It is comprised by CPU41 which outputs ON / OFF of FET44,45. Regarding the current flowing through the motor 31, the current flowing through the resistor 47 is compared with the first predetermined current value I1 and the second predetermined current value I2 by the operational amplifier 46, so that the current flowing through the motor 31 becomes the first predetermined current value I1, Alternatively, it is detected whether or not the second predetermined current value I2 has been reached.
[0019]
The operation of the drive switching device actuator 30 will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 and the time charts of FIGS. In the present embodiment, description will be made using the operation of each component when switching from four-wheel drive (center differential free) to four-wheel drive (center differential lock). 6 and 8 show the relationship between the current flowing through the motor 31 and time, and FIGS. 7 and 9 show the relationship between the stroke of the rod 33 and time.
[0020]
When the control is started, first, the process proceeds to step S100, and it is determined whether the manual switch 50 is turned on in order to determine whether the drive switching device 10 has requested switching. If it is determined that the manual switch 50 is turned on, it is determined that there is a switching request, it is determined Yes, the process proceeds to step S110, and the CPU 41 outputs the on / off signals of the relays 42 and 43 and the FETs 44 and 45, and the motor 31 The energization of is started (t0).
[0021]
Then, the process proceeds to step S120, and it is determined whether or not the control (inrush control) for intentionally suppressing the inrush current flowing in the motor 31 by the start of energization of the motor 31 is completed. In step S120, it is actually determined whether or not a predetermined time (t1) has elapsed since the start of energization of the motor 31 in step S110. Step S120 is repeatedly processed until time (t1) elapses.
[0022]
If it determines with Yes at step S120, it will progress to step S130 and the control which always energizes the motor 31 will be performed. When the constant energization of step S130 is started, a stable current I2 flows to the motor 31, the output shaft 31A is rotationally driven, and the rod 33 is displaced in the axial direction via the output mechanism 32. From time t0 to t2, the displacement of the rod 33 in the axial direction is not restricted, and the rod 33 strokes in proportion to the time. Note that the load acting on the spiral spring 35B between the times t0 and t2 is only the sliding resistance of each member.
[0023]
Next, in step S140, the movement of the rod 33 is performed based on the time from the start of energization to the setting position motor 31 of the limit switch 36 shown in Table 1 and the magnitude of the current flowing to the motor 31. It is determined whether or not the process is completed (whether the rod 33 has moved to a desired position). Here, when the center differential lock shift fork 17 is displaced in the axial direction along with the stroke of the rod 33, the spline formed on the inner and outer periphery of the sleeve 17A and the spline formed on the center differential unit 13 mesh with each other. The sleeve 17A integrally rotates the planetary gear mechanism so that the planetary gear mechanism does not act, and the center differential lock state is established, and the movement of the rod 33 is completed. However, even if the sleeve 17A is displaced in the axial direction, the planetary gear mechanism operates in the center differential-free state, so the splines formed on the inner and outer circumferences of the sleeve 17A and the splines formed on the center differential unit 13 are different. The spiral spring 35B is kept in an elastic state (hereinafter referred to as a waiting state) until the spline of the sleeve 17A and the spline of the center differential unit 13 are engaged and the movement of the rod 33 is completed. is doing. This waiting state includes two states, a state in which the rod 33 cannot be displaced in the axial direction (first state) and a state in which the rod 33 is displaced in the axial direction while receiving a predetermined load (second state). Under this condition, the value of the current flowing through the motor 31 gradually increases.
[0024]
When the movement of the rod 33 is not completed, it is determined No in step S140, and the process proceeds to step S150. In step S150, it is determined whether or not the current flowing through the motor 31 is equal to or greater than a second predetermined current value I2. Under the first state or the second state described above, since the splines are not normally meshed, a load is applied to the motor 31, and the current flowing through the motor 31 is equal to or greater than the second predetermined current value I2. The second predetermined current value I2 is set to a current value that is slightly larger than the current value Is that flows through the motor 31 when the rod 33 moves without receiving an excessive load in a state where the splines are normally engaged. The current value Is is a value equivalent to the value of the current flowing through the motor 31 in the range of time t1 to t2.
[0025]
If the current flowing through the motor 31 is greater than or equal to the second predetermined current value I2, it is determined Yes in step S150, and the process proceeds to step S160. In step S160, it is determined whether or not the current flowing through the motor 31 is smaller than a first predetermined current value I1 (I1> I2). Note that the first predetermined current value I1 is the first state in which the rod 33 is locked and the rod 33 cannot be operated because the spline is not engaged even though the motor 31 is energized. It is set to have a current value flowing through the motor 31. That is, the first predetermined current value I1 is a current value that is estimated to flow through the motor 31 when energization of the motor 31 is not restricted (during constant energization) while the output shaft 31A of the motor 31 cannot rotate. is there.
[0026]
If the current of the motor 31 is greater than or equal to the first predetermined current value I1 in step S160 (time t3 in FIG. 6), No is determined in step S160 and the process proceeds to step S180. In this case, it is determined as the first state in which the rod 33 is locked and the rod 33 cannot be operated without being engaged with the spline (time t2 to t5 in FIG. 7).
[0027]
In step S180, the energization current of the motor 31 is limited to suppress the heat generation of the motor 31. In step S180, the current flowing through the motor 31 by PWM control is set to a third predetermined current I3 (I1>I3> I2), and current is turned on / off by ON / OFF control. Specifically, once step S180 is executed, the current of the motor 31 is set to the third predetermined current value I3 by PWM control, and the counter is incremented by one. If step S180 is performed, it will return to step S140 and it will be determined whether the movement of the rod 33 was completed again. The process of step S180 is repeatedly executed unless the movement of the rod 33 is completed, and the energization current to the motor continues to maintain the third predetermined current value I3 until the value of the counter becomes N1. When the value of the counter becomes N1, the counter is cleared and the energization current is switched from ON control to OFF control. Thereafter, when step S180 is executed, energization to the motor 31 is stopped and the counter is incremented by one. Unless the movement of the rod 33 is completed or the value of the current flowing through the motor 31 does not change, step S180 is repeatedly executed, and the motor is not energized until the counter value reaches N2. When the counter value reaches N2, the counter is cleared and the current is switched from OFF control to ON control again. As described above, when step S180 is repeatedly performed (N1 + N2 or more) without completing the movement of the rod 33, PWM control and ON / OFF control of the energization current to the motor 31 are performed, and the motor 31 due to overcurrent is performed. Reduces heat generation. Here, the PWM control and the ON / OFF control represented by the time t3 to t5 in FIG. Since the output shaft 31A is connected to the rotation absorption mechanism 35 via the cycloid gear 34, the output shaft 31A does not rotate in the reverse direction even when the motor 31 is de-energized (during OFF control). ON / OFF control of energization / non-energization of current becomes possible.
[0028]
If the current of the motor 31 is smaller than the first predetermined current value I1 in step S160 (time t3 in FIG. 8), Yes is determined in step S160 and the process proceeds to step S170. When it is determined Yes in step S160, the current flowing through the motor 31 is between the second predetermined current value I2 and the first predetermined current value I1. In this case, it is determined that the rod 33 is operating, but the output shaft 31A of the motor 31 is in a second state in which a load is applied (time t3 to t4 in FIG. 9). In the second state, for example, the spline is not completely engaged but the spline is engaged slowly by the thrust of the rod 33 obtained by driving the motor 31, or the planetary gear mechanism is operated by the operation of the planetary gear mechanism. A case where the load at the time of sliding contact between the side surface of the spline and the side surface of the spline of the rod 33 is large can be considered. In step S170, it is determined whether or not the time after determining Yes in step S150 is equal to or longer than a predetermined time ts. That is, it is determined whether or not the time after the motor 31 has entered the second state has passed the predetermined time ts. The predetermined time ts in step S170 is set in advance so that the heat generation amount of the motor 31 when the second state of the motor 31 is continued is in a range not exceeding the allowable heat generation amount of the motor 31. It is set according to the value of the flowing current. If the motor 31 is in the second state but does not exceed the predetermined time ts, it is determined No in step S170, the process returns to step S130, and the motor 31 is always energized. When the second state continues for a predetermined time ts or longer (time t4 in FIG. 8), it is determined Yes in step S170, and the process proceeds to step S190.
[0029]
In step S190, the energization current of the motor 31 is limited in order to suppress the heat generation of the motor 31. In step S190, the current flowing through the motor 31 by the PWM control is set to the second predetermined current I2, and the current is turned on and off by the ON / OFF control. Specifically, once step S190 is executed, the second predetermined current value I2 is maintained by PWM control, and the counter is incremented by one. If step S190 is performed, it will return to step S140 and will determine again whether the movement of the rod 33 was completed. The process in step S190 is repeated unless the movement of the rod 33 is completed, and the energization current to the motor continues to maintain the second predetermined current value I2 until the value of the counter becomes N3. When the value of the counter reaches N3, the counter is cleared and the energized current is switched from ON control to OFF control. Thereafter, when step S190 is executed, energization of the motor 31 is stopped and the counter is incremented by one. Unless the movement of the rod 33 is completed or the value of the current flowing through the motor 31 does not change, step S190 is repeatedly executed, and the motor is not energized until the counter value becomes N4. When the value of the counter becomes N4, the counter is cleared and the current is switched from OFF control to ON control again. As described above, when step S190 is repeatedly executed (N3 + N4 or more) without completing the movement of the rod 33, PWM control and ON / OFF control of the energization current to the motor 31 are performed, and the motor 31 due to overcurrent is performed. Reduces heat generation. Here, the PWM control and the ON / OFF control represented by the time t4 to t5 in FIG.
[0030]
After the intermittent energization control 1 is performed from the first state, the spline of the sleeve 17A and the spline of the center differential unit 13 mesh with each other so that the rod 33 approaches a desired position, or after the intermittent energization control 2 is performed from the second state. When the rod 33 gradually moves and approaches the desired position, the spiral spring 35B shifts from the elastic state to the non-elastic state, so the load on the spiral spring 35B becomes small. Therefore, the load applied to the output shaft 31A of the motor 31 becomes small, and the current flowing through the motor 31 becomes smaller than the third predetermined current value I3 or the second predetermined current value I2 (time t5 in FIGS. 6 and 8). And the control which always energizes the motor 31 is performed (time t6). When energization is always started in this state, a stable current Is flows to the motor 31 and the output shaft 31A is rotationally driven, and the sleeve 17A is displaced along the spline to the position where the switching of the driving state is completed (from time t6 to t7). ). When the movement of the rod 33 is completed, the limit switch 36 is switched to a desired position. Therefore, in step S140, it is determined that the movement of the rod 33 is completely completed, and the process proceeds to step S220 to stop energizing the motor 31. At the same time, this control is temporarily terminated. As described above, the above-described steps are executed to complete the switching of the drive switching device from the four-wheel drive (center differential free) to the four-wheel drive (center differential lock) while suppressing the heat generation of the motor 31.
[0031]
In the present embodiment, the above-described processing (S130 to S190) is performed until it is determined in step S140 that the movement of the rod 33 has been completed, but the drive switching device responds to an emergency. In consideration of the above, when the movement of the rod 33 is not completed even after a long time has passed since the energization of the motor 31 is started, control such as stopping the energization of the motor 31 may be added.
[0032]
Further, in the present embodiment, the intermittent energization control 1 determined as Yes in step S160 and executed from the first state is different from the intermittent energization control 2 determined as Yes in step S170 and executed from the second state. Although described as control, if the heat generation amount of the motor 31 is within an allowable range, the current value of PWM control in the first state and the second state, the value of the counter when switching the current from ON control to OFF control, or current The counter value when switching from OFF control to ON control may be set to the same value.
[0033]
Furthermore, in the above-described embodiment, heat generation of the motor 31 is suppressed by duty-controlling the current according to the magnitude of the current flowing through the motor 31, but as another method, the temperature of the motor 31 is detected. The temperature sensor may be provided so that the CPU 41 restricts energization to the motor 31 according to the temperature of the motor 31 in the first state and the temperature of the motor 31 in the second state. . In addition to the temperature of the motor 31, the magnitude of the load applied to the output shaft 31A of the motor 31 may be directly detected to determine the first state and the second state, and intermittent energization control may be performed.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the control mechanism reaches the first state, the energization of the motor is limited. Therefore, the energization current to the motor is suppressed, and no overcurrent flows through the motor, so that the heat generation of the motor is suppressed. In addition, the control mechanism can reliably suppress the heat generation of the motor by limiting the power supply to the motor when the second state continues for a predetermined time so that the heat generation of the motor does not exceed the allowable range. . As a result, when there is a possibility of heat generation of the motor, the energization of the motor is surely limited, so that the motor can be reduced in size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a drive switching device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a drive switching actuator in the present embodiment.
FIG. 3 is a view on A in FIG. 2;
FIG. 4 is a circuit diagram of a control mechanism in the present embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing control by a control mechanism in the present embodiment.
FIG. 6 is a time chart according to the drive switching actuator in the present embodiment.
FIG. 7 is a time chart according to the drive switching actuator in the present embodiment.
FIG. 8 is a time chart according to the drive switching actuator in the present embodiment.
FIG. 9 is a time chart according to the drive switching actuator in the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Drive switching device 11 ... Rear-wheel drive shaft
12 ... Front wheel drive shaft 13 ... Center differential unit
14 ... 1st shaft 15 ... 2nd shaft
16 ... 2WD-4WD shift fork
17 ... Center differential lock shift fork
19 ... Silent chain 20 ... High & Low shift lever
23 ... Reducer 24 ... Input shaft
30 ... Actuator for drive switching device 31 ... Motor
32 ... Output mechanism 33 ... Rod (output member)
34 ... Cycloid gear (reverse rotation prohibition mechanism)
35 ... Rotation absorption mechanism
36 ... Limit switch 37 ... Housing
40 ... Control mechanism 50 ... Manual switch

Claims

A motor that rotates according to the energization current;
An output mechanism for outputting the rotational torque of the output shaft of the motor;
An output member capable of transmitting a thrust according to the rotational torque of the motor via the output mechanism and switching a driving state of the vehicle according to a displacement of the position;
A control mechanism for inputting a signal from the outside to select a driving state of the vehicle and outputting an energization to the motor as much as possible in the selected driving state;
A reverse rotation prohibiting mechanism that is disposed between the output shaft of the motor and the output mechanism and prohibits the output shaft from rotating by power transmitted from the output member side to the output shaft side of the motor;
A rotation absorbing mechanism disposed between the reverse rotation prohibiting mechanism and the output mechanism, and absorbing the rotation of the motor when the motor is rotating and when the output member is not operable;
The control mechanism, when detecting the first state in which the output member becomes inoperable when the motor is energized, restricts energization to the motor when the first state is reached, When detecting the second state in which the output member operates while receiving a predetermined load during energization of the motor, the energization to the motor is limited when the second state continues for a predetermined time ,
The first state is a state in which the current flowing through the motor is equal to or greater than a first predetermined current value that is a current value that is supplied to the motor when the output member is inoperable when the motor is energized. The second state is a second predetermined value that is a current value that is supplied to the motor when the current flowing through the motor is smaller than the first predetermined current value and the output member operates while receiving a predetermined load. It is in a state where the current value is exceeded,
When the control mechanism detects the first state when the motor is energized, the current flowing through the motor at the time when the first state is reached is changed to the first predetermined current value and the second predetermined current value. If the second state is detected when the motor is energized, the second state flows to the motor when the second state continues for the predetermined time. Setting the current to the second predetermined current value;
The drive switching device actuator , wherein the second predetermined current value is a current value larger than a predetermined current value flowing through the motor when the output member operates without receiving an extra load .

The actuator for a drive switching device according to claim 1, wherein the control mechanism stops energization of the motor when the operation of the output member is completed .

The control mechanism is configured so that a current flowing through the motor in the second state is such that a heat generation amount of the motor when the second state of the motor is continued does not exceed an allowable heat generation amount of the motor. The drive switching device actuator according to claim 1, wherein the predetermined time is set in accordance with a magnitude of the value.