JP5888918B2 - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば四輪駆動車に適用して有効なアクチュエータ制御装置に関するものである。

従来、副変速機の切替えと摩擦クラッチのクラッチ押付力とを単一のアクチュエータで制御する四輪駆動車用駆動力配分装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された四輪駆動車用駆動力配分装置は、初期状態においてモータ出力軸が制御原点に位置しており、この制御原点を起点としてアクチュエータの左回転により、副変速機の変速制御が行われる。一方、制御原点を起点としてアクチュエータの右回転で、摩擦クラッチのクラッチ制御が行われる。

特開２００７−１７６３２９号公報

上記特許文献１記載の四輪駆動車用駆動力配分装置は、どのようにアクチュエータの制御原点を導き出すかについては講じられていない。

本発明の目的は、四輪駆動車に適用して有効なアクチュエータ制御装置を提供することにある。

［１］本発明は、正逆回転可能なアクチュエータと、前記アクチュエータの回転運動を直線運動に変換する変換部材と、前記変換部材の外面に形成された複数のチェック溝の一つに対して弾性的に押込まれるチェックボールを有し、当該チェックボールが前記チェック溝に弾性的に押込まれることで、前記変換部材の移動を規制するとともに、当該変換部材の位置を検出するチェック機構と、前記アクチュエータの回転変位を検出するセンサと、前記センサからの信号に基づいて前記アクチュエータの回転位置を制御する制御部とを備えており、前記制御部は、駆動開始時において、前記アクチュエータを一方側へ所定の角度で回転させた後、他方側へ回転させる通電処理を行い、前記複数のチェック溝のうち前記チェック機構が前記チェックボールを介して前記変換部材の移動を規制して前記アクチュエータの回転が停止する位置を、前記センサからの信号の変化がなく前記アクチュエータの回転開始点となる基準位置とするように構成されたことを特徴とするアクチュエータ制御装置にある。

［２］本発明は更に、入力軸への動力を少なくとも高速と低速の２段に切替えて主出力軸へ伝達する副変速機構と、前記主出力軸の動力を副出力軸に伝達する摩擦クラッチと、前記副変速機構のシフトポジションを切替えるシフトカムと、前記副変速機構の切替え、もしくは前記摩擦クラッチの押付力の調整を行う単一のアクチュエータと、前記アクチュエータの回転変位を検出するセンサと、
前記シフトカムの外面に形成された複数のチェック溝の一つに対して弾性的に押込まれるチェックボールを有し、当該チェックボールが前記チェック溝に弾性的に押込まれることで、前記シフトカムを前記シフトポジションに保持するとともに、当該シフトカムの位置を検出するシフトチェック機構と、前記アクチュエータの回転開始点となる基準位置から一方側に回転した場合に前記摩擦クラッチの押付力を調整し、前記アクチュエータの回転開始点となる基準位置から他方側に回転した場合には前記副変速機構のシフトポジションを切替えるシフトカム駆動機構と、前記センサからの信号に基づいて前記アクチュエータの回転位置を制御する制御部とを備えた駆動力配分装置の駆動を制御するものであり、前記制御部は、駆動開始時において、前記アクチュエータをクラッチ制御方向に向けて移動させた後、前記アクチュエータをシフト方向に回転駆動させ、前記複数のチェック溝のうち前記シフトチェック機構が前記チェックボールを介して前記シフトカムの回転を規制して前記アクチュエータの回転が停止する位置を、前記センサからの信号の変化がなく前記アクチュエータの制御基準点として認識するように構成されたことを特徴とするアクチュエータ制御装置にある。

［３］上記［２］記載の発明にあって、前記シフトチェック機構の保持トルクは、前記シフトポジションにおいて最も高くなり、前記シフトポジションから離れるに伴い低下するように構成されたことを特徴とする。

［４］上記［２］又は［３］記載の発明にあって、前記シフトポジションが高速段にあるときに前記制御基準点の検出を行うように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、変速制御とクラッチ制御とに対する優れた応答性が得られる。

本発明に係わる典型的な実施の形態であるトランスファを備えた四輪駆動車の動力伝達系を模式的に示す説明図である。 シフト・クラッチ制御機構を備えたトランスファの内部構造を一部省略して概略的に示す説明図である。 シフト・クラッチ制御機構の分解斜視図である。 シフト・クラッチ制御機構に好適に用いられるアクチュエータによるシフト動作範囲とクラッチ動作範囲とを説明するための図である。 シフト・クラッチ制御機構に好適に用いられるチェック機構の断面図である。 （ａ）は、従来のチェック機構におけるチェック立ち上がりトルク、モータトルク、及びモータ回転角の関係を説明するための模式図であり、（ｂ）は、実施の形態に好適なチェック機構におけるチェック立ち上がりトルク、モータトルク、及びモータ回転角の関係を説明するための模式図である。 トランスファに好適に用いられるシフト・クラッチ制御機構を示す機能ブロック図である。 シフト・クラッチ制御機構に好適に用いられる回転操作部材の斜視図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

（車両の動力伝達系の全体構成）
図１において、全体を示す符号１は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）タイプの四輪駆動車の全体構成を模式的に示している。この四輪駆動車１は、エンジン２と、変速動作を行うトランスミッション３と、エンジン２の駆動力がトランスミッション３を介して伝達されるセンタードライブシャフト４と、センタードライブシャフト４の駆動力が入力されるトランスファ５と、トランスファ５の駆動力配分装置によりエンジン２の駆動力が所定の配分比で出力されるフロントドライブシャフト６及びリヤドライブシャフト７とを備えている。フロントドライブシャフト６の駆動力は、フロントデファレンシャル８を介して左右一対の前輪９，９に伝達される。リヤドライブシャフト７の駆動力は、リヤデファレンシャル１０を介して左右一対の後輪１１，１１に伝達される。

（トランスファの構成）
トランスファ５は、図２に示すように、センタードライブシャフト４と一体に回転する図示しない入力軸と、フロントドライブシャフト６に接続される同じく図示を省略した前輪用出力軸と、リヤドライブシャフト７に接続される後輪用出力軸１２とを備えている。後輪用出力軸１２は、ボールベアリング１４を介してケース１３に回転自在に支持されている。入力軸と前輪用出力軸のそれぞれは、後輪用出力軸１２と同様に、図示しないボールベアリングを介してケース１３に回転自在に支持されている。

入力軸は後輪用出力軸１２と同一軸上に配されており、入力軸の駆動力は図示しない副変速機を介して後輪用出力軸１２に伝達されるようになっている。後輪用出力軸１２の入力側には、後輪用出力軸１２に対して回転自在な駆動スプロケットギヤ１５が設けられている。

一方、前輪用出力軸は、後輪用出力軸１２と平行に配されている。前輪用出力軸の外周に固定された図示しない従動スプロケットギヤと後輪用出力軸１２の駆動スプロケットギヤ１５とにはチェーン１６が巻回されている。後輪用出力軸１２から駆動スプロケットギヤ１５に駆動力が伝達されると、チェーン１６を介して前輪用出力軸が回転駆動するようになっている。

（シフト・クラッチ制御機構の全体構成）
このトランスファ５のケース内部には、図２及び図３に示すように、単一のアクチュエータ１７によって副変速機の切替え動作、及び摩擦クラッチ装置３０の接断動作を個別に制御するシフト・クラッチ制御機構８０が後輪用出力軸１２と平行に配置されている。このシフト・クラッチ制御機構８０の制御は、シフトカム４０のシフト位置（アクチュエータ１７の基準位置）を制御原点とした一方側に所定の回転角で摩擦クラッチ装置３０のクラッチ制御を行い、シフトカム４０のシフト位置を制御原点とした一方側とは逆の他方側に所定の回転角で副変速機の切替えを行う構成となっている。

このシフト・クラッチ制御機構８０は、図２及び図３に示すように、Ｈ−Ｌシフト機構４３の図示しないシフトフォークをシフトロッド４５に沿って直線移動させるシフトカム４０と、摩擦クラッチ装置３０のクラッチ押付力を変化させる板カム５０と、シフトカム４０のシフト位置を決めるチェック機構６０と、シフトカム４０及び板カム５０を個別に回転駆動させる回転駆動部材８１とを備えている。このシフトカム４０、板カム５０、チェック機構６０及び回転駆動部材８１は、アクチュエータ出力軸１８と同軸上に配されており、アクチュエータ１７の回転量に応じて動作する。

このアクチュエータ１７には、図２に示すように、モータ１９のトルクを増幅する減速機２０が内蔵されている。その減速機２０による回転駆動は、アクチュエータ出力軸１８を介して摩擦クラッチ装置３０、及びシフトカム４０に伝達される。

図４を参照すると、同図にはアクチュエータ１７によるシフト動作範囲とクラッチ動作範囲との関係が示されている。以下の説明において、シフト方向とは、アクチュエータ１７の後側からみて左回りをいい、クラッチ押付方向とは、アクチュエータ１７の後側からみて右回りをいう。アクチュエータ１７によるシフト動作範囲は、シフトカム４０のシフト原点Ａから左回りに回転角θ１の停止位置Ｂに達するまでの範囲に設定される。アクチュエータ１７をシフト原点Ａからシフト方向にθ１の回転角で回転させた後にシフト原点Ａに戻すことで、シフトカム４０が２つのシフトポジションの切替えを順番に繰り返す順送り動作が行われる。

一方、アクチュエータ１７によるクラッチ動作範囲は、図４に示すように、シフト原点Ａから右回りの回転角θ２の範囲に設定される。このクラッチ動作範囲は、クラッチ押付部材３５の駆動開始位置（２ＷＤ原点）Ａ１からクラッチ押付部材３５の押付開始位置である４ＷＤ原点（クラッチ伝達トルクゼロ点）Ｂ１までのクラッチ隙間領域と、クラッチ押付部材３５の４ＷＤ原点Ｂ１からクラッチ押付部材３５の押付最大位置Ｃ１までの４ＷＤ制御領域とに区分されている。

（シフトチェック機構の構成）
このシフトカム４０の回転駆動部材８１寄りの端部には、図２、図３及び図５に示すように、シフトカム用のチェック機構６０が同軸に支持されている。このチェック機構６０は、シフトカム４０と相対回転する円形筐体状のチェック部６１と、そのチェック部６１と一体形成された一対の細長い円筒状のチェックブロック６２，６２とを備えている。

このチェックブロック６２は、図３及び図５に示すように、チェック部６１の外周に放射状に延在されている。このチェックブロック６２の内部には、コイルスプリング６３の弾性反発力（付勢力）によりシフトカム４０のチェック溝４１に押付けられるチェックボール６４が設けられている。チェックブロック６２の先端部開口は、プラグ６５により閉鎖されている。

このチェックボール６４が係合するチェック溝４１は、図３及び図５に示すように、シフトカム４０の端部外周面に形成されている。このシフトカム４０のチェック溝４１は、シフトカム４０のラチェット溝４２で決まるシフト位置となる２箇所のシフトエンドに対応して形成されている。このチェック溝４１に対する係合で、副変速機のＨポジション及びＬポジションのシフト位置を位置決めしている。

このチェック部６１とチェックブロック６２との間には、図３及び図５に示すように、チェック機構６０の回り止めとなる扁平状の保持片６６が一体に形成されている。この保持片６６は、板カム５０の逆回転を阻止するとともに、反力カムプレート７１を支持する位置決めロッド６７に貫通して支持されている。

ところで、摩擦クラッチ装置３０の締結状態でアクチュエータ１７が駆動力を失うと、摩擦クラッチ装置３０の反発力によりアクチュエータ１７が逆転駆動する場合がある。チェック機構６０の吸収エネルギーが摩擦クラッチ装置３０の反発力によりアクチュエータ１７を逆転駆動させるときに放出するエネルギーよりも大きくなるように、チェック機構６０のチェックトルクと回転角とを設定する。

ここで、チェックトルクとは、コイルスプリング６３の弾力によりシフトカム４０のチェック溝４１に付勢された状態で係合するチェックボール６４が、このコイルスプリング６３の付勢力に抗してチェックボール６４とチェック溝４１との係合を解除する抵抗トルクをいう。チェック機構６０の吸収エネルギーは、次式（１）により計算される。

チェック機構６０の吸収エネルギー＝チェック機構６０の抵抗トルク×シフトカム４０の回転角……（１）

このチェック機構６０は、シフトカム４０の回転を停止するストッパとしての機能を有する。チェック機構６０により、アクチュエータ１７の駆動を失うような故障に対してシフトカム４０をシフト方向に回転駆動させることなく、車両走行中の副変速機の切替えを未然に防止することが可能となる。このチェック部６１の円形外周の対角位置にチェックボール６４を設けた構成となっているため、安価なチェックボール６４及びコイルスプリング６３により強いチェックトルクを発生することができる。

ここで、図６を参照すると、図６（ａ）には、従来のチェック機構におけるチェック立ち上がりトルク、モータトルク、及びモータ回転角の関係が模式的に示されており、図６（ｂ）には、この実施の形態に好適なチェック機構におけるチェック立ち上がりトルク、モータトルク、及びモータ回転角の関係が模式的に示されている。

従来のシフトカム４００のチェック溝４１０は、図６（ａ）に示すように、チェック機構６００のチェックボール６４０との接触角θ１１を小さく設定しており、シフトポジションからシフトカム４００の外周面に向けて一定に形成されている。これにより、チェック機構６００のモータトルクに近いチェック立ち上がりトルクが作用することになる。

これに対し、この実施の形態に係るシフトカム４０のチェック溝４１は、従来のシフトカム４００のチェック溝４１０に比べて、チェックボール６４との接触角θ１２を大きく設定している。その接触角θ１２は、シフトポジションからシフトカム４０の外周面に向かって変化して形成されている。シフトポジションにおいてチェック機構６０に必要とされる初期のチェック立ち上がりトルクを従来のチェック機構６０よりも高く設定することができるようになり、モータトルクを超えるだけの十分な余裕をもって、大きなチェック立ち上がりトルクが発生することになる。

（アクチュエータ制御装置）
この実施の形態に係る一つの主要な基本の構成は、副変速機のＨポジション及びＬポジションのシフト位置を検出するチェック機構６０によるチェック位置を検出することで、アクチュエータ１７の制御基準点を検出するように構成されている点にある。

このアクチュエータ１７には、図７に示すように、Ｈ−Ｌシフト機構４３のシフト位置を検出するスイッチ１０１からの情報やモータ駆動を検出するパルスセンサ１０２などの各種の情報を入力して、モータ駆動を制御するアクチュエータ制御装置１００が電気的に接続されている。このアクチュエータ制御装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成される。このＥＣＵには、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、駆動回路、及び電源回路等からなる各種の電子部品が搭載されている。

このアクチュエータ１７は、図７に示すように、アクチュエータ制御装置１００からの信号に基づいて制御される。アクチュエータ出力軸１８には、回転方向、回転位置（回転角）や回転速度（回転数）等を検出する回転検出器であるパルスセンサ１０２が設けられている。このパルスセンサ１０２の一例としては、例えば光学式ロータリエンコーダ、あるいは磁気式ロータリエンコーダ等が使用される。

このアクチュエータ制御装置１００は、図７に示すように、アクチュエータ１７の回転の開始点となる基準位置（制御基準点）を制御する制御部１０３と、アクチュエータ１７の基準位置におけるパルスセンサ１０２の出力パルス数に応じた位置情報を記憶する記憶部１０４とを備えている。この制御部１０３は、パルスセンサ１０２が出力するパルス信号をカウントして、アクチュエータ１７の回転位置を制御する。

このアクチュエータ制御装置１００は、シフトカム４０のチェック溝４１にチェック機構６０のチェックボール６４を嵌め込むシフト位置において、制御部１０３がカウントするパルスセンサ１０２の出力パルスのカウント数に変化がない状態となるように設定される。制御部１０３においてカウントするパルスセンサ１０２の出力パルスのカウント数に変化がない状態が、モータ１９の回転変位がゼロの状態であるアクチュエータ１７の停止状態となる。制御部１０３は、アクチュエータ１７の回転が停止する位置をアクチュエータ１７の基準位置として認識するように構成されており、アクチュエータ１７の基準位置におけるパルスセンサ１０２のパルスカウント数に応じたアクチュエータ１７の回転位置を記憶部１０４に記憶する。

（位置検出制御動作）
アクチュエータ１７の基準位置を検出する処理は、図示しないイグニッションキーがオンされたことを検出したときに実施される。制御部１０３により、図示しない駆動回路の供給電圧を通常の電圧よりも低い所定の電圧に設定してもよい。イグニッションキーのオフ時には、制御部１０３により、図４に示すように、シフト原点Ａと２ＷＤ原点Ａ１との間の領域にアクチュエータ１７が停止する。

この制御部１０３は、イグニッションキーのオン状態を認識すると、アクチュエータ１７をシフト原点Ａと２ＷＤ原点Ａ１との間の領域から摩擦クラッチ制御領域に向けて一定速度で回転駆動させてアクチュエータ１７を摩擦クラッチ制御領域に回転駆動させた後、摩擦クラッチ制御領域の所定の位置で反転させることで、シフト方向に一定速度で反転駆動させる通電処理を行う。

摩擦クラッチ制御領域の所定の位置は、特に限定されるものではないが、図４に示すように、摩擦クラッチ締結状態となる４ＷＤモード開始位置であるクラッチ押付部材３５の４ＷＤ原点Ｂ１に設定される。アクチュエータ１７の電流制限値は、次式（２）を満足するように設定されており、アクチュエータ１７の駆動力がチェック機構６０の保持トルク（以下、「チェック立ち上がりトルク」ともいう。）を超えないように制限される。ここで、チェック機構６０のチェック立ち上がりトルクとは、上記式（１）記載の抵抗トルクであるチェックトルクをいう。

チェック立ち上がりトルク＞モータトルク＞無負荷トルク……（２）

アクチュエータ１７をシフト方向に回転駆動させているとき、チェック機構６０のチェックボール６４がシフトカム４０のチェック溝４１に嵌め込まれてシフトカム４０の回転が規制され、アクチュエータ１７の回転が停止する。このアクチュエータ１７の停止位置を初期位置として記憶部１０４に記憶する。制御部１０３では、アクチュエータ１７の制御基準点として認識する。

このチェック機構６０の保持トルクは、図６（ｂ）に示すように、シフトポジションにおいて最も高くなり、シフトポジションから離れるに伴い低下するように構成されている。副変速機のＨポジション及びＬポジションで停止位置のばらつきがあるので、シフトポジションが高速段にあるときに制御基準点の検出を行うように構成されることが好適であり、高速駆動状態におけるアクチュエータ停止位置の精度を向上させることができるようになる。

上記アクチュエータ制御装置を採用することで、アクチュエータ１７の位置設定用の格別な部材やセンサなどの構成を追加することなく、簡単な構成でアクチュエータ１７の初期位置を精度よく設定することができる。

なお、アクチュエータ制御装置１００の各構成要素は、ＣＰＵ、メモリ、各構成要素を実現する制御プログラム、制御プログラムを格納する記憶ユニット、外部接続用インターフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現されるものである。その方法や装置としては、従来周知の各種の方法や装置を使用することができることは当業者には理解されるところであり、上記実施の形態、及び図示例に特定されるものではない。

（アクチュエータ制御装置の効果）
上記のように構成されたアクチュエータ制御装置１００では、チェック機構６０によるチェック位置を検出することでアクチュエータ１７の制御基準点を検出するので、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。
（１）アクチュエータ１７の制御基準点を検出する部材やセンサなどの格別な部品を用いる必要がなくなり、製造コストを低減することができる。
（２）アクチュエータ制御基準点検出用の部品を用いる場合と比較して、検出のバラツキの影響が少なくなり、高い検出精度が得られる。
（３）板カム５０や回転駆動部材８１などに設けられたシフトストッパ部材をアクチュエータ制御基準点検出に用いることなく、制御部１０３によりアクチュエータ１７の制御基準点を検出しているので、検出時間が短くなり、イグニッションキーのオン時にアクチュエータ位置検出処理が可能となる。
（４）制御部１０３によりアクチュエータ１７の制御基準点を検出しているので、アクチュエータ制御基準点検出時において、Ｈ−Ｌシフト機構４３の誤操作を回避することができる。

チェック機構６０のチェック立ち上がりトルクを高く設定することで、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。
（１）モータ電流制御の精度が低くてもよく、アクチュエータ制御装置１００を安価に製作することができる。
（２）モータトルクがチェック立ち上がりトルクを超えることを防止することができるので、アクチュエータ１７の制御基準点の検出を誤るリスクが小さくなる。
（３）シフトカム４０のチェック溝４１の形状によりチェック立ち上がりトルク特性を設定することができるため、アクチュエータ制御装置１００の製作コストの高騰はない。

（シフト・クラッチ制御機構の構成）
この実施の形態に係るもう一つの主要な基本構成は、図２及び図３に示すように、摩擦クラッチ装置３０とＨ−Ｌシフト機構４３とを制御するシフト・クラッチ制御機構８０にある。このシフト・クラッチ制御機構８０は、摩擦クラッチ装置３０と、シフトカム４０と、板カム５０と、回転駆動部材８１とを備えている。

（摩擦クラッチ機構の構成）
この摩擦クラッチ装置３０は、図２に示すように、トルク配分クラッチとして機能するものであり、環状のクラッチハブ３１を後輪用出力軸１２に固定するとともに、環状のクラッチドラム３２を駆動スプロケットギヤ１５の延長筒部に固定している。このクラッチハブ３１とクラッチドラム３２とにより形成された第１環状空間内には、トルク伝達を行うための多数枚のクラッチプレート３３，…，３３が軸方向移動可能に支持されている。このクラッチハブ３１とクラッチドラム３２とにより形成された第２環状空間内には、リターンスプリング３４が設けられている。

この摩擦クラッチ機構３０は、図２及び図３に示すように、後輪出力軸１２と同一軸上に移動可能な環状のクラッチ押付部材３５と、アクチュエータ１７の回転運動を直線運動に変換し、クラッチ押付部材３５に軸方向変位を付与するボールカム機構７０とを備えている。このクラッチ押付部材３５は、リターンスプリング３４により摩擦クラッチ開放方向に付勢されており、アクチュエータ１７の回転駆動により軸方向へ移動されるようになっている。クラッチプレート３３の接断動作を制御することで、クラッチプレート３３のクラッチ締結力に応じて、後輪出力軸１２及び前輪出力軸に対して伝達されるトルク配分が変更可能である。

（ボールカム機構の構成）
このボールカム機構７０は、図２及び図３に示すように、摩擦クラッチ装置３０のクラッチ締結力を無段階に制御する。このボールカム機構７０には、後輪出力軸１２と同一軸上に反力側のカムプレート（反力カムプレート）７１、及び駆動側のカムプレート（駆動カムプレート）７２により構成された一対のボールカムが設けられている。この反力カムプレート７１は、スラスト軸受７３を介して環状の固定部材７４に固定されている。一方の駆動カムプレート７２は、スラスト軸受７５を介してクラッチ押付部材３５に当接して連結されている。

この反力カムプレート７１は、図３に示すように、アクチュエータ出力軸１８側に向けて延在する自由端部を位置決めロッド６７に支持している。この位置決めロッド６７は、アクチュエータ出力軸１８と同軸上に回転可能に支持された摩擦クラッチ駆動用の板カム５０の逆回転を阻止するストッパとしての機能をも有している。

一方の駆動カムプレート７２は、図２及び図３に示すように、反力カムプレート７１とは所定角度の位相差をもってアクチュエータ出力軸１８側に向けて延在する先細り状のアーム部７２ａが一体形成されている。そのアーム部７２ａの先端部分にはカムフォロア７６が回転自在に軸支されている。そのカムフォロア７６は、板カム５０のカム面５０ａに常時接触されており、アクチュエータ１７の回転をボールカム機構７０に伝達するようになっている。

この摩擦クラッチ装置３０を締結する場合は、アクチュエータ１７の後側からみて、板カム５０がアクチュエータ出力軸１８の軸心回りに正回転方向に右回転することで、駆動カムプレート７２が反力カムプレート７１に対して一定方向に回転駆動される。この駆動カムプレート７２が回転駆動すると、駆動カムプレート７２は、ボールカム溝内のボール７７による押圧を受けながら、後輪出力軸１２の軸方向に移動する。駆動カムプレート７２が移動すると、クラッチ押付部材３５は、後輪出力軸１２の軸方向前方に押されてクラッチプレート３３を押圧する。これにより、アクチュエータ１７の回転量に応じてクラッチ押付力が増加する。

一方、摩擦クラッチ装置３０の締結を解除する場合は、上記操作とは逆に板カム５０が回転することで、上記操作と逆の操作を行うこととなる。これにより、板カム５０のカム面５０ａの形状に対応する変化パターンで、摩擦クラッチ装置３０のクラッチ押付部材３５を後輪出力軸１２の軸方向に移動させることができる。

（シフトカムの構成）
このシフトカム４０は、図２及び図３に示すように、アクチュエータ１７の回転運動を直線運動に運動変換する変換部材を構成するものであり、副変速機において高速段Ｈ又は低速段Ｌの走行変速切替えを行う。シフトカム４０の回転運動は、カム溝４６の傾斜部に沿って移動するＨ−Ｌシフト機構４３のシフターピン４４を介して直線運動に変換される。シフトカム４０の回転でシフターピン４４を副変速機の高速段位置及び低速段位置の切替えに必要な軸方向のシフト量だけ移動させる。

（回転駆動部材の構成）
この回転駆動部材８１は、シフト制御又はクラッチ制御を行う部材であり、図２、図３、及び図８に示すように、シフトカム対向側の大径部分８２と板カム対向側の小径部分８３とが中心線方向に段差をもつ中間段差部８３ａを介して一体形成された円筒体からなる。この大径部分８２は、シフトカム４０の端面と対向して配置されており、シフトロッド４５の一端部が大径部分８２及び中間段差部８３ａに連通して形成された中心孔部に相対回転可能に支持されている。

この小径部分８３の外周部は、図１及び図２に示すように、一対のベアリング２１，２１を介してケース１３に回転可能に支持されている。小径部分８３の内周部は、スプラインによる固定状態でアクチュエータ出力軸１８と結合されている。中間段差部８３ａの外周部には、板カム５０が相対回転可能に支持されている。

この回転駆動部材８１の大径部分８２には、図３及び図８に示すように、矩形状を有する一対のクラッチ制御機構用の駆動突起８４とシフト制御機構用の駆動突起８５とが板カム５０側に突出して形成されている。この駆動突起８４，８５は、所定の位相差をもって大径部分８２の同一円周上に配されている。

この駆動突起８４は、図３及び図８に示すように、板カム５０に形成された被駆動突起５１に当接して板カム５０を同期回転させる駆動面８４ａを有している。一方の駆動突起８５は、板カム５０の被駆動突起５１に当接して回転駆動部材８１の動作を停止させるストッパ面８５ａを有している。板カム５０の被駆動突起５１は、駆動突起８４の駆動面８４ａと駆動突起８５のストッパ面８５ａとの間の同一円周上に突出形成されている。

この一対の駆動突起８４，８５の間に切欠して形成された平坦状の大径部分８２の外面には、図３及び図８に示すように、外面の法線方向に延びる回転軸８６を介してラチェットレバー８７が双方向回転可能に支持されている。このラチェットレバー８７は、バネ８９によりシフトカム４０の端面側に向けて付勢されており、回転駆動部材８１の回転方向と交差する方向に回転する。

このラチェットレバー８７の回転基部には、図３及び図８に示すように、回転軸８６を中心として設けられたラチェット部９０が一体に形成されている。このラチェット部９０の駆動爪であるラチェット爪９１は、シフトカム４０の端面をシフト方向、及びシフト方向とは反対側の戻し方向の両方向に駆動可能な外形形態に形成されている。この回転駆動部材８１の回転中心線の法線方向の軸線を中心としてラチェットレバー８７が双方向回転可能に固定支持された構成となっているので、ラチェット爪９１がラチェット溝４２から離脱するのに必要となるラチェット爪９１の作動回転角を小さくすることができるようになっている。

このラチェット爪９１は、図３及び図８に示すように、シフトカム４０の端面に形成されたラチェット溝４２にバネ８９の弾力に抗して係脱可能とされている。このラチェット爪９１の外面には、シフト完了の戻り時にラチェット溝４２との係合を阻止する円柱の突部９２が突出して形成されている。

このラチェットレバー８７には、図３及び図８に示すように、回転軸８６と直交してシフトカム４０側の腕部８８と板カム５０側の腕部８８とが一体に形成されている。この一対の腕部８８は、回転駆動部材８１の回転中心線から右回り方向に傾斜している。この一対の腕部８８の右回り方向の側面は、回転軸８６に対称に形成されたカム面８８ａ，８８ｂをそれぞれ有している。

このカム面８８ａは、回転駆動部材８１が制御原点からシフト方向とは逆方向（摩擦クラッチ押付方向）へ回転駆動したとき、ラチェット爪９１をシフトカム４０のラチェット溝４２から離脱させる開放状態に保持し、クラッチ制御動作中にシフトカム４０を回転させないようにするものである。一方のカム面８８ｂは、回転駆動部材８１が制御原点からシフト完了位置の方向（シフト方向）へ回転駆動したとき、ラチェット爪９１を開放させるものである。

（シフトカム駆動機構の構成）
一方の板カム５０には、図２に示すように、回転駆動部材８１側の対向面に円柱状の長短一対の駆動ピン５２，５３が突出して形成されている。この長尺の駆動ピン５２は、ラチェットレバー８７のシフトカム４０側の腕部８８の回転軌跡内に配されている。一方の短尺の駆動ピン５３は、ラチェットレバー８７の板カム５０側の腕部８８の回転軌跡内に配されている。この駆動ピン６２，６３は、ラチェット爪９１をラチェット溝４２と噛み合わない方向に回転させる駆動爪開放機構となる。

この長尺の駆動ピン５２は、図３に示すように、回転駆動部材８１が制御原点からクラッチ押付方向へ回転駆動したとき、回転駆動部材８１の腕部８８のカム面８８ａに当接して押圧することで、ラチェット爪９１をシフトカム４０のラチェット溝４２から離脱させ、ラチェット爪９１を開放する。一方の短尺の駆動ピン５３は、回転駆動部材８１が制御原点からシフト方向へ回転駆動したとき、回転駆動部材８１の腕部８８のカム面８８ｂに当接して押圧することで、ラチェット爪９１を開放する。

シフトカム４０のラチェット溝４２、板カム５０の駆動ピン５２，５３、及び回転駆動部材８１により、シフト・クラッチ制御機構８０のシフトカム駆動機構が主に構成される。このシフトカム駆動機構は、アクチュエータ１７を基準位置から一方側へ回転駆動させる場合は、摩擦クラッチ装置３０の押付力を調整し、アクチュエータ１７を基準位置から他方側のシフトカム４０のシフト完了位置へ回転駆動した後にシフト完了位置から基準位置に戻す場合には、シフトカム４０を順送り動作させることで副変速機のポジションを切替えるようになっている。

（シフトカムの順送り動作）
Ｈ−Ｌシフト機構４３のシフト動作は、アクチュエータ１７を基準位置からシフト方向に所定の回転角で回転させた後に基準位置に戻すアクチュエータ１７の往復回転動作を繰返すことで、シフトカム４０がＨポジション及びＬポジションの２つのシフトポジションに順送り動作する。一方、アクチュエータ１７を基準位置からクラッチ押付方向に駆動回転させた場合は、シフトカム４０を回転させることなく、摩擦クラッチ装置３０のみを駆動する。

アクチュエータ１７を基準位置からシフト方向に駆動回転させた場合でも、所定の回転角まで駆動回転させない場合は、回転駆動部材８１のラチェットレバー８７のラチェット爪９１は常に、シフトカム４０のラチェット溝４２に噛み合っており、アクチュエータ１７とシフトカム４０とは一体回転する。よって、アクチュエータ１７を所定の回転角に達する前の位置に保持した場合には、シフトカム４０は所定の回転角に達する前の位置に保持される。

（クラッチ制御機構の構成）
このシフト・クラッチ制御機構８０の一部を構成するクラッチ制御機構は、図３に示すように、板カム５０の被駆動突起５１と回転駆動部材８１の駆動突起８４とにより主に構成されており、アクチュエータ１７を制御原点からシフト方向とは反対側に駆動回転させることで、シフトカム４０を回転させることなく、摩擦クラッチ装置３０のみを駆動するように構成されている。

（シフト・クラッチ制御機構の効果）
上記シフト・クラッチ制御機構８０によると、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。
（１）回転駆動部材８１の回転方向と交差する方向に回転するラチェットレバー８７を装着した構成となっているため、ラチェット溝４２から離脱するのに必要となるラチェット爪９１の作動回転角を小さくすることが可能となり、シフト時間を短縮することができる。
（２）Ｈ−Ｌシフト機構４３の切替え時間が短くなるので、回転駆動部材８１がシフト途中で停止することはない。回転駆動部材８１がシフト途中で停止したとしても、元の位置に戻すことができる。
（３）回転駆動部材８１の駆動突起８５、及び板カム５０の被駆動突起５１が、シフトカム４０のシフトエンドに対応して設定されているので、回転駆動部材８１がシフトエンドでオーバーランすることがなくなり、制御バラツキがあったとしても確実にシフトを完了することができる。
（４）単一のアクチュエータ１７を用いることで、変速制御とクラッチ制御とを行うことが可能となる。
（５）変速制御とクラッチ制御とを行う機構をモジュール化することが容易な構造が得られる。
（６）一つのアクチュエータ１７で、変速制御とクラッチ制御とを行うことが可能であるため、トランスファ５の全体構造を安価にかつ小型軽量に設計することができる。

［他の実施の形態］
上記四輪駆動車用トランスファ５にあっては、ＦＲタイプの四輪駆動車用トランスファについて説明したが、本発明は、これに限定されるものではないことは勿論であり、例えばセンターデフを備えたＦＲタイプの四輪駆動車用トランスファやＦＦタイプの四輪駆動車用トランスファに効果的に使用することができる。また、上記各実施の形態では、ＨポジションとＬポジションとの走行変速切替えを行う副変速機構を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、例えば副変速機構における切替えポジションとして、ニュートラルや４ＷＤロックなどの各種のポジションを増加させて設定することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明は、上記各実施の形態、及び図示例に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内で様々に設計変更が可能である。本発明は、例えば入力側と出力側の間でトルクを伝達する各種の装置に使用することができることは勿論であり、例えば農業機械、建設土木機械、運搬機械等の作業用車両、不整地用四輪走行車（ＡＴＶ）、鉄道等の各種の車両、各種の産業機械や工作機械等にも適用可能であり、本発明の初期の目的を十分に達成することができる。

１…四輪駆動車、２…エンジン、３…トランスミッション、４…センタードライブシャフト、５…トランスファ、６…フロントドライブシャフト、７…リヤドライブシャフト、８…フロントデファレンシャル、９…前輪、１０…リヤデファレンシャル、１１…後輪、１２…後輪用出力軸、１３…ケース、１４…ボールベアリング、１５…駆動スプロケットギヤ、１６…チェーン、１７…アクチュエータ、１８…アクチュエータ出力軸、１９…モータ、２０…減速機、２１…ベアリング、３０…摩擦クラッチ装置、３１…クラッチハブ、３２…クラッチドラム、３３…クラッチプレート、３４…リターンスプリング、３５…クラッチ押付部材、４０…シフトカム、４１…チェック溝、４２…ラチェット溝、４３…Ｈ−Ｌシフト機構、４４…シフターピン、４５…シフトロッド、４６…カム溝、５０…板カム、５０ａ，８８ａ，８８ｂ…カム面、５１…被駆動突起、５２，５３…駆動ピン、６０…チェック機構、６１…チェック部、６２…チェックブロック、６３…コイルスプリング、６４…チェックボール、６５…プラグ、６６…保持片、６７…位置決めロッド、７０…ボールカム機構、７１…反力カムプレート、７２…駆動カムプレート、７２ａ…アーム部、７３，７５…スラスト軸受、７４…固定部材、７６…カムフォロア、７７…ボール、８０…シフト・クラッチ制御機構、８１…回転駆動部材、８２…大径部分、８３…小径部分、８３ａ中間段差部８４，８５…駆動突起、８４ａ…駆動面、８５ａ…ストッパ面、８６…回転軸、８７…ラチェットレバー、８８…腕部、８９…バネ、９０…ラチェット部、９１…ラチェット爪、９２…突部、１０１…スイッチ、１０２…パルスセンサ、１００…アクチュエータ制御装置、１０３…制御部、１０４…記憶部

Claims (4)

1. 正逆回転可能なアクチュエータと、
   前記アクチュエータの回転運動を直線運動に変換する変換部材と、
   前記変換部材の外面に形成された複数のチェック溝の一つに対して弾性的に押込まれるチェックボールを有し、当該チェックボールが前記チェック溝に弾性的に押込まれることで、前記変換部材の移動を規制するとともに、当該変換部材の位置を検出するチェック機構と、
   前記アクチュエータの回転変位を検出するセンサと、
   前記センサからの信号に基づいて前記アクチュエータの回転位置を制御する制御部とを備えており、
   前記制御部は、駆動開始時において、前記アクチュエータを一方側へ所定の角度で回転させた後、他方側へ回転させる通電処理を行い、前記複数のチェック溝のうち前記チェック機構が前記チェックボールを介して前記変換部材の移動を規制して前記アクチュエータの回転が停止する位置を、前記センサからの信号の変化がなく前記アクチュエータの回転開始点となる基準位置とするように構成されたことを特徴とするアクチュエータ制御装置。
2. 入力軸への動力を少なくとも高速と低速の２段に切替えて主出力軸へ伝達する副変速機構と、
   前記主出力軸の動力を副出力軸に伝達する摩擦クラッチと、
   前記副変速機構のシフトポジションを切替えるシフトカムと、
   前記副変速機構の切替え、もしくは前記摩擦クラッチの押付力の調整を行う単一のアクチュエータと、
   前記アクチュエータの回転変位を検出するセンサと、
   前記シフトカムの外面に形成された複数のチェック溝の一つに対して弾性的に押込まれるチェックボールを有し、当該チェックボールが前記チェック溝に弾性的に押込まれることで、前記シフトカムを前記シフトポジションに保持するとともに、当該シフトカムの位置を検出するシフトチェック機構と、
   前記アクチュエータの回転開始点となる基準位置から一方側に回転した場合に前記摩擦クラッチの押付力を調整し、前記アクチュエータの回転開始点となる基準位置から他方側に回転した場合には前記副変速機構のシフトポジションを切替えるシフトカム駆動機構と、
   前記センサからの信号に基づいて前記アクチュエータの回転位置を制御する制御部とを備えた駆動力配分装置の駆動を制御するものであり、
   前記制御部は、駆動開始時において、前記アクチュエータをクラッチ制御方向に向けて移動させた後、前記アクチュエータをシフト方向に回転駆動させ、前記複数のチェック溝のうち前記シフトチェック機構が前記チェックボールを介して前記シフトカムの回転を規制して前記アクチュエータの回転が停止する位置を、前記センサからの信号の変化がなく前記アクチュエータの制御基準点として認識するように構成されたことを特徴とするアクチュエータ制御装置。
3. 前記シフトチェック機構の保持トルクは、前記シフトポジションにおいて最も高くなり、前記シフトポジションから離れるに伴い低下するように構成されたことを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ制御装置。
4. 前記シフトポジションが高速段にあるときに前記制御基準点の検出を行うように構成されたことを特徴とする請求項２又は３記載のアクチュエータ制御装置。

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