(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関駆動車両に付属する装置を負荷とする電動アクチュエータに供給する駆動電流をオンオフ制御する通電制御用スイッチ回路と、前記負荷を駆動することを指令する際に第１の状態にされ前記負荷を駆動前の状態に復帰させることを指令する際に第２の状態にされる駆動指令スイッチと、前記アクチュエータに対して直列に接続されて前記負荷の駆動が完了する前の状態にあるときにオン状態を保持して前記アクチュエータへの駆動電流の供給を許容し、前記負荷の駆動が完了したときにオフ状態になって前記アクチュエータへの駆動電流の供給を停止させる動作確認スイッチと、前記駆動指令スイッチが第１の状態にされた時刻から第１の遅れ時間が経過した時に前記通電制御用スイッチをオン状態にし、前記駆動指令スイッチが第２の状態にされた時、及び前記駆動指令スイッチが第１の状態にされた時刻から前記第１の遅れ時間よりも長い第２の遅れ時間が経過した時に前記通電制御用スイッチをオフ状態にするように前記通電制御用スイッチを制御するスイッチ制御回路と、通電された時に発光して表示動作を行う発光表示手段と、前記動作確認スイッチがオフ状態になった時にオン状態になって前記発光表示手段に通電する表示手段駆動用スイッチ回路とを備えた内燃機関駆動車両用アクチュエータ制御装置において、
前記スイッチ制御回路は、
１つの積分コンデンサと該積分コンデンサを一定の時定数で充電する回路とからなる積分回路と、
一定の直流電圧を出力する直流電源回路の負極側出力端子に一端が接続された第１の抵抗と該第１の抵抗の他端に一端が接続された第２の抵抗と該第２の抵抗の他端と前記直流電源回路の正極側出力端子との間に接続された第３の抵抗とを備えて第１の抵抗の両端に第１の基準電圧を発生し、第１及び第２の抵抗の直列回路の両端に前記第１の基準電圧よりも高い第２の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
前記積分コンデンサの両端に得られる積分電圧を前記第１の基準電圧と比較して積分電圧が第１の基準電圧以下のときに通電禁止信号を発生し、前記積分電圧が第１の基準電圧を超えたときに通電許可信号を発生する第１の比較回路と、前記積分電圧を前記第２の基準電圧と比較して積分電圧が第２の基準電圧以下のときに通電許可信号を発生し、前記積分電圧が第２の基準電圧を超えたときに通電禁止信号を発生する第２の比較回路とを備えていて、前記第１の比較回路及び第２の比較回路がともに通電許可信号を発生しているときに前記通電制御用スイッチ回路をオン状態にし、第１の比較回路または第２の比較回路のいずれか一方が通電禁止信号を発生しているときに前記通電制御用スイッチ回路をオフ状態にするスイッチ駆動回路と、
前記表示手段駆動用スイッチ回路がオン状態にあるときに該表示手段駆動用スイッチ回路と電流制限素子とを通して前記積分コンデンサの充電電流の一部を該積分コンデンサから側路することにより該積分電圧が前記第２の基準電圧を超えるのを阻止する充電時定数切換回路と、
前記駆動指令スイッチが第１の状態あるときにオフ状態を保持して前記積分コンデンサの充電を許容し、前記駆動指令スイッチが第２の状態にあるときに導通して前記積分コンデンサをほぼ瞬時に放電させるリセット用スイッチ回路とを具備したことを特徴とする内燃機関駆動車両用アクチュエータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関により駆動される車両において、各種の装置を駆動するために用いられる電動アクチュエータへの通電を制御する内燃機関駆動車両用アクチュエータ制御装置に関し、特に内燃機関駆動車両において機関の回転を車輪に伝達する動力伝達機構を２輪駆動の状態と４輪駆動の状態とに切換える切換機構を操作する電動アクチュエータへの通電を制御するのに好適な内燃機関駆動車両用アクチュエータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関により駆動される車両においては、種々のバルブや切換機構等の機械的な負荷を操作するために電動機やソレノイドを駆動源とした電動アクチュエータが用いられている。この種のアクチュエータにより負荷の駆動を確実に行わせるためには、負荷の駆動が完了したことを確認する動作確認スイッチを設けて、該動作確認スイッチが確認動作を行うまでの間アクチュエータに駆動電流を流し続けるようにする必要がある。
【０００３】
また負荷を駆動することを指令する駆動指令スイッチとして、有接点スイッチを用いる場合には、該駆動指令スイッチのチャタリングにより動作が不確実になるのを避けるために、該駆動指令スイッチが操作された後、一定の遅れ時間が経過した後にアクチュエータへの通電を開始させるようにする必要がある。
【０００４】
更に、アクチュエータにより負荷を駆動した際に、何らかの異常により、動作確認スイッチが確認動作を行うことができなくなった場合に、アクチュエータへの無駄な通電が行われるのを防止するために、駆動指令スイッチが負荷の駆動を指令する状態にされた後所定の時間が経過した時にアクチュエータへの通電を停止させることが必要とされる場合がある。
【０００５】
また負荷の駆動が完了したことを運転者に知らせるために、ランプや発光ダイオードなどの発光表示手段を設けて、動作確認スイッチが確認動作を行ったときに、該発光表示手段を発光させることが必要とされる場合がある。
【０００６】
上記のような種々の要求を満たすことが必要とされる典型的なケースとして、内燃機関により４輪を駆動し得るように構成された自動車において、機関から車輪に動力を伝達する動力伝達機構（トランスファー機構）の切換機構を電動アクチュエータにより操作して、該動力伝達機構を２輪駆動（以下２ＷＤという。）の状態と４輪駆動（以下４ＷＤという。）の状態とに切り換える場合がある。
【０００７】
図４は、電動アクチュエータを用いて動力伝達機構を２ＷＤと４ＷＤとに切り換える切換機構を操作するアクチュエータへの通電を制御するために従来用いられていたアクチュエータ制御装置を示したものである。２ＷＤと４ＷＤとの切換えを行う切換機構は、切換操作を行うための操作力を発生する油圧シリンダと、アクチュエータにより駆動されて油圧シリンダに油圧を供給するオイルポンプと、油圧シリンダ内の圧力の保持と開放とを行う電磁バルブとを備えていて、アクチュエータ及び電磁バルブへの通電を制御することにより所定の切換え動作を行わせるようになっている。
【０００８】
図４に示した回路が用いられる切換機構では、電磁バルブに通電して該バルブを閉じた状態（油圧シリンダ内の圧力が逃げないようにした状態）で、アクチュエータによりオイルポンプを駆動して油圧シリンダに油圧を供給することにより、該シリンダのピストンを変位させて２ＷＤから４ＷＤへの切換を行い、電磁バルブへの通電を停止させて該バルブを開くことにより、油圧シリンダ内の圧力を開放して、復帰バネの付勢力でシリンダのピストンを原位置に復帰させることにより、４ＷＤから２ＷＤへの切換を行わせるようにしている。
【０００９】
図４において、１はアクチュエータの駆動源である直流電動機で、この電動機１により図示しないオイルポンプが駆動される。２はオイルポンプから油圧シリンダに供給されるオイルの圧力が設定値未満のときにオン状態を保持し、該オイルの圧力が設定値に達したときにオフ状態になる圧力スイッチからなる動作確認スイッチで、電動機１の電機子Ｍの一端がこの動作確認スイッチ２を通して接地されている。
【００１０】
３はバッテリＢから電動機（アクチュエータ）１に供給する駆動電流をオンオフ制御する通電制御用スイッチ回路で、このスイッチ回路３は、常開接点ＲＹａ及び励磁コイルＲＹｂを有する電磁リレーＲＹと、電磁リレーの励磁コイルＲＹｂに流す電流をオンオフするＮＰＮトランジスタＴＲ１  と、励磁コイルＲＹｂの両端に接続されたダイオードＤｏ  とからなっている。バッテリＢの負極端子は接地され、正極端子はキースイッチＳＷ１  とリレーＲＹの接点ＲＹａとを通して電動機１の電機子Ｍの他端に接続されている。
【００１１】
４は油圧シリンダ内の圧力の保持と開放とを行う電磁バルブで、この電磁バルブの励磁コイルＬ１  には、リレーの接点ＲＹａとキースイッチＳＷ１  とを通してバッテリＢの電圧が印加されている。励磁コイルＬ１  の両端には、アノードを接地側に向けたダイオードＤ１  が接続されている。
【００１２】
バッテリＢの正極端子はまたキースイッチＳＷ１  を通して抵抗Ｒ１  の一端に接続され、該抵抗Ｒ１  の他端と接地間にツエナーダイオードＺＤ１  とコンデンサＣ１  とが並列に接続されている。抵抗Ｒ１  とツェナーダイオードＺＤ１  とコンデンサＣ１  とにより直流電源回路５が構成され、キースイッチＳＷが閉じているときにツェナーダイオードＺＤ１  の両端に一定の直流電圧Ｅが得られるようになっている。
【００１３】
また６は一端が接地されて、２ＷＤから４ＷＤに切り換える際に閉じられる駆動指令スイッチ、７Ａ及び７Ｂはそれぞれ第１及び第２の積分回路、８Ａ及び８Ｂはそれぞれ第１及び第２の基準電圧発生回路、９´はスイッチ駆動回路、１０´はリセット用スイッチ回路、１１´は表示手段駆動用スイッチ回路、１２は発光表示手段を構成するランプである。
【００１４】
第１の積分回路７Ａは、抵抗Ｒ２ａ及び積分コンデンサＣ２ａからなっていて、直流電圧Ｅにより抵抗Ｒ２ａを通して積分コンデンサＣ２ａを一定の時定数で充電することにより積分動作を行って、積分コンデンサＣ２ａの両端に積分電圧Ｖｃ１を発生する。また第２の積分回路７Ｂは、抵抗Ｒ２ｂ及び積分コンデンサＣ２ｂからなっていて、直流電圧Ｅにより抵抗Ｒ２ｂを通して積分コンデンサＣ２ｂを一定の時定数で充電することにより積分動作を行って積分コンデンサＣ２ｂの両端に積分電圧Ｖｃ２を発生する。
【００１５】
第１の基準電圧発生回路８Ａは、抵抗Ｒ３ａ及びＲ４ａの直列回路からなっていて、直流電源回路５から得られる直流電圧Ｅを分圧して基準電圧Ｖｒ１を発生する。また第２の基準電圧発生回路８Ｂは、抵抗Ｒ３ｂ及びＲ４ｂの直列回路からなっていて、直流電圧Ｅを分圧して基準電圧Ｖｒ２を発生する。
【００１６】
またスイッチ駆動回路９´は第１及び第２の比較回路ＣＰａ  及びＣＰｂ  を備えていて、第１の比較回路ＣＰａの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ積分電圧Ｖｃ１及び基準電圧Ｖｒ１が入力され、第２の比較回路ＣＰｂ  の反転入力端子及び非反転入力端子にそれぞれ積分電圧Ｖｃ２及び基準電圧Ｖｒ２が入力されている。第１及び第２の比較回路ＣＰａ  及びＣＰｂ  の出力端子と直流電源回路５の正極側出力端子との間、及び第２の比較回路ＣＰｂ  の出力端子と直流電源回路５の正極側出力端子との間にそれぞれ抵抗Ｒ５ａ及びＲ５ｂが接続されている。第１及び第２の比較回路ＣＰａ  及びＣＰｂ  の出力端子は共通に接続されていて、その共通接続点がトランジスタＴＲ１  のベースに接続されている。
【００１７】
リセット用スイッチ回路１０´は、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ２  と、トランジスタＴＲ２  のベースにアノードが接続されたツェナーダイオードＺＤ２  と、ツェナーダイオードＺＤ２  のカソードと直流電源回路５の正極側出力端子間及びトランジスタＴＲ２  のベースと接地間にそれぞれ接続された抵抗Ｒ６  及びＲ７  と、ツェナーダイオードＺＤ２  のカソードにアノードが接続されたダイオードＤ２  と、トランジスタＴＲ２  のコレクタにカソードが接続されたダイオードＤ３  及びＤ４  とを備え、ダイオードＤ２  のカソードは駆動指令スイッチ６の非接地側端子に接続されている。またダイオードＤ３  及びＤ４  のアノードはそれぞれ積分コンデンサＣ２ａ及びＣ２ｂの非接地側端子に接続されている。
【００１８】
表示手段駆動用スイッチ回路１１´は、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ３  と、トランジスタＴＲ３  のベースにアノードが接続されたツェナーダイオードＺＤ３  と、ツェナーダイオードＺＤ３  のカソードとキースイッチＳＷ１  のバッテリと反対側の端子との間に接続された抵抗Ｒ８  と、ツェナーダイオードＺＤ３  のカソードと動作確認スイッチ２の非接地側端子との間にアノードをツェナーダイオードＺＤ３  側に向けて接続されたダイオードＤ５  と、トランジスタＴＲ３  のコレクタにカソードが接続されたダイオードＤ６  及びＤ７  を備え、ダイオードＤ６  のアノードとキースイッチＳＷ１  のバッテリと反対側の端子との間に発光表示手段を構成するランプ１２が接続されている。またダイオードＤ７  アノードは積分コンデンサＣ２ｂの非接地側端子に接続されている。
【００１９】
図４に示したアクチュエータ制御回路において、２ＷＤから４ＷＤへの切換動作が正常に行われる場合の各部の電圧波形を図５（Ａ）ないし（Ｆ）に示してある。図５（Ａ）は駆動指令スイッチ６の両端の電圧Ｖ６  を示し、同図（Ｂ）は積分コンデンサＣ２ａの両端に得られる積分電圧Ｖｃ１及び基準電圧Ｖｒ１を示している。図５（Ｃ）は電動機１の両端の電圧Ｖ１  を示し、同図（Ｄ）は動作確認スイッチ２の両端の電圧Ｖ２  を示している。また図５（Ｅ）は積分コンデンサＣ２ｂの両端に得られる積分電圧Ｖｃ２及び基準電圧Ｖｒ２を示し、同図（Ｆ）はランプ１２の両端に印加される電圧Ｖ１２を示している。
【００２０】
機関から車輪に動力を伝達する動力伝達機構が２ＷＤの状態にあるときには、駆動指令スイッチ６がオフ状態にあり、動作確認スイッチ２がオン状態にある。この状態でキースイッチＳＷ１  が閉じられると、直流電源回路５が直流電圧Ｅを出力し、この直流電圧が各部に印加される。駆動指令スイッチ６が開いている状態では、トランジスタＴＲ２  がオン状態にあるため、積分コンデンサＣ２ａ及びＣ２ｂの両端の電圧Ｖｃ１及びＶｃ２はダイオードＤ３  及びＤ４  の順方向電圧降下とトランジスタＴＲ２  のコレクタエミッタ間電圧との和に相当する低い値に保たれている。そのため、Ｖｃ１＜Ｖｒ１及びＶｃ２＜Ｖｒ２の関係が成立する。このとき、比較回路ＣＰｂ  の出力端子の電位は高レベルの状態にあるが、比較回路ＣＰａ  の出力端子の電位は低レベルの状態にあるため、トランジスタＴＲ１  はオフ状態を保持している。従ってリレーＲＹは励磁されず、その接点ＲＹａは開いている。このとき電動機１には通電されず、アクチュエータは駆動されない。また動力伝達機構が２ＷＤの状態にあるときには、動作確認スイッチ２が閉じているため、トランジスタＴＲ３  はオフ状態に保持されている。従ってランプ１２は点灯せず、表示動作は行われない。
【００２１】
２ＷＤから４ＷＤに切り換えるため、図５（Ａ）に示すように、時刻ｔ１  で駆動指令スイッチ６が閉じられると、トランジスタＴＲ２  がオフ状態になるため、積分コンデンサＣ２ａ及びＣ２ｂの充電が開始される。駆動指令スイッチ６が閉じられた後、第１の遅れ時間Ｔ１  が経過して、図５（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２  でコンデンサＣ２ａの両端に得られる積分電圧Ｖｃ１が基準電圧Ｖｒ１を超えると、比較回路ＣＰａ  の出力端子の電位が高レベルになるため、抵抗Ｒ５ａを通してトランジスタＴＲ１  にベース電流が供給され、該トランジスタＴＲ１  がオン状態になる。トランジスタＴＲ１  がオン状態になると、リレーＲＹの励磁コイルＲＹｂに電流が流れるため、接点ＲＹａが閉じ、図５（Ｃ）に示すように、バッテリＢからキースイッチＳＷ１  と接点ＲＹａと動作確認スイッチ２とを通して電動機１に電圧Ｖ１  が印加される。これにより電動機１に駆動電流が流れて該電動機が回転するため、図示しないオイルポンプが駆動され、２ＷＤと４ＷＤとの切換えを行う切換機構の油圧シリンダに油圧を供給する。また電磁バルブ４の励磁コイルＬ１  に通電されるため、該電磁バルブが閉じて油圧シリンダ内の油圧を保持する。２ＷＤから４ＷＤへの切換が完了して、時刻ｔ３  でオイルポンプから油圧シリンダに供給される油圧が設定値に達すると、図５（Ｄ）に示したように、動作確認スイッチ２がオフ状態になるため、電動機１への通電が停止される。
【００２２】
時刻ｔ３  で動作確認スイッチ２がオフ状態になると、トランジスタＴＲ３  がオン状態になって、図５（Ｅ）に示すように積分コンデンサＣ２ｂの電荷をほぼ瞬時に放電させる。従って、比較回路ＣＰｂ  の出力端子の電位は高レベルの状態を保持し、トランジスタＴＲ１  はオン状態を保持する。またトランジスタＴＲ３  がオン状態になると、図５（Ｆ）に示すように、ランプ１２に電圧Ｖ１２が印加されるため、該ランプ１２が発光して４ＷＤに切り換えられたことを表示する。
【００２３】
４ＷＤから２ＷＤに切換えるために、駆動指令スイッチ６が開かれると、トランジスタＴＲ２  がオン状態になるため、積分コンデンサＣ２ａ及びＣ２ｂの電荷がトランジスタＴＲ２  を通してほぼ瞬時に放電させられる。これにより積分電圧Ｖｃ１が基準電圧Ｖｒ１よりも低くなるため、比較回路ＣＰａ  の出力端子の電位が低下し、トランジスタＴＲ１  をオフ状態にする。従ってリレーＲＹの接点ＲＹａが開き、電磁バルブ４の励磁コイルＬ１  への通電が停止される。従って、電磁バルブ４が開いて油圧シリンダ内の圧力を開放する。油圧シリンダ内の圧力が開放されると、復帰バネの付勢力により油圧シリンダのピストンが原位置に復帰させられて４ＷＤから２ＷＤに切換えられる。
【００２４】
図６（Ａ）ないし（Ｆ）は、駆動指令スイッチ６が閉じられた後、何らかの原因で動作確認スイッチ２がオフ状態にならなかった場合の各部の波形を示している。図６（Ａ）に示すように、時刻ｔ１  で駆動指令スイッチ６が閉じられた後、何らかの原因で動作確認スイッチ２がオフ状態にならなかった場合には、電動機１への通電が継続されるが、図６（Ｅ）に示すように、駆動指令スイッチ６がオン状態にされた後、第２の遅れ時間Ｔ２  が経過したときに積分電圧Ｖｃ２が基準電圧Ｖｒ２を超えて比較回路ＣＰｂ  の出力端子の電位が低レベルになるため、トランジスタＴＲ１  がオフ状態になる。これによりリレーＲＹの接点ＲＹａが開くため、電動機１への駆動電流の供給が停止され、電動機への無駄な駆動電流の供給が防止される。またこのとき、トランジスタＴＲ３  はオフ状態にあるため、図６（Ｆ）に示すようにランプ１２に印加される電圧Ｖ１２は零となり、表示動作は行われない。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した従来のアクチュエータ制御装置においては、駆動指令スイッチ６のチャタリングによる誤動作を防止するための遅れ時間Ｔ１  と、動作確認スイッチ２が動作しなかった場合に通電制御用スイッチ３をオフ状態にしてフェールセーフを図るための遅れ時間Ｔ２  とを得るために、２つの積分回路７Ａ及び７Ｂと２つの基準電圧発生回路８Ａ及び８Ｂとを設ける必要がある上に、２つの積分コデンサＣ２ａ及びＣ２ｂを放電させるリセット回路を設ける必要があるため、回路構成が複雑になるという問題があった。
【００２６】
本発明の目的は、１組の積分回路と１つの基準電圧発生回路とを設けるだけで、駆動指令スイッチのチャタリングによる誤動作を防止するための遅れ時間と、動作確認スイッチが確認動作をしなかった場合のフェールセーフを図るための遅れ時間とを得ることができるようにした内燃機関駆動車両用アクチュエータ制御装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関駆動車両に付属する装置を負荷とする電動アクチュエータへの通電を制御するアクチュエータ制御装置に係わるものである。
【００２８】
本発明が対象とする制御装置は、アクチュエータに供給する駆動電流をオンオフ制御する通電制御用スイッチ回路と、負荷を駆動することを指令する際に第１の状態にされ、負荷を駆動前の状態に復帰させることを指令する際に第２の状態にされる駆動指令スイッチと、アクチュエータに対して直列に接続されて負荷の駆動が完了する前の状態にあるときにオン状態を保持してアクチュエータへの駆動電流の供給を許容し、負荷の駆動が完了したときにオフ状態になってアクチュエータへの駆動電流の供給を停止させる動作確認スイッチと、駆動指令スイッチが第１の状態にされた時刻から第１の遅れ時間が経過した時に通電制御用スイッチをオン状態にし、駆動指令スイッチが第２の状態にされた時及び駆動指令スイッチが第１の状態にされた時刻から第１の遅れ時間よりも長い第２の遅れ時間が経過した時に通電制御用スイッチをオフ状態にするように通電制御用スイッチを制御するスイッチ制御回路と、通電された時に発光して表示動作を行う発光表示手段と、動作確認スイッチがオフ状態になった時にオン状態になって発光表示手段に通電する表示手段駆動用スイッチ回路とを備えたものである。
【００２９】
本発明に係わる制御装置が制御の対象とする電動アクチュエータは、例えば、内燃機関駆動車両の動力伝達機構を２輪駆動の状態と４輪駆動の状態とに切換える切換機構を操作するアクチュエータである。
【００３０】
この場合、本発明に係わる制御装置は、内燃機関駆動車両の動力伝達機構を２輪駆動の状態と４輪駆動の状態とに切換える切換機構を操作する電動アクチュエータに供給する駆動電流をオンオフ制御する通電制御用スイッチ回路と、動力伝達機構を２輪駆動の状態から４輪駆動の状態に切換えることを指令する際に第１の状態にされ、４輪駆動の状態から２輪駆動の状態に復帰させることを指令する際に第２の状態にされる駆動指令スイッチと、前記アクチュエータに対して直列に接続されて前記４輪駆動の状態への切換動作が完了する前の状態にあるときにオン状態を保持してアクチュエータへの駆動電流の供給を許容し、４輪駆動の状態への切換が完了したときにオフ状態になってアクチュエータへの駆動電流の供給を停止させる動作確認スイッチと、駆動指令スイッチが第１の状態にされた時刻から第１の遅れ時間が経過した時に通電制御用スイッチをオン状態にし、駆動指令スイッチが第２の状態にされた時、及び駆動指令スイッチが第１の状態にされた時刻から第１の遅れ時間よりも長い第２の遅れ時間が経過した時に通電制御用スイッチをオフ状態にするように通電制御用スイッチを制御するスイッチ制御回路と、通電された時に発光して表示動作を行う発光表示手段と、動作確認スイッチがオフ状態になった時にオン状態になって発光表示手段に通電する表示手段駆動用スイッチ回路とにより構成される。
【００３１】
本発明においては、上記スイッチ制御回路が、１つの積分回路７と、１つの基準電圧発生回路８と、スイッチ駆動回路９と、充電時定数切換回路１３と、リセット用スイッチ回路１０とにより構成される。
【００３２】
積分回路７は、１つの積分コンデンサＣ２  と該積分コンデンサを一定の時定数で充電する回路とにより構成される。
【００３３】
基準電圧発生回路８は、一定の直流電圧を出力する直流電源回路５の負極側出力端子に一端が接続された第１の抵抗Ｒ１１と該第１の抵抗の他端に一端が接続された第２の抵抗Ｒ１２と該第２の抵抗の他端と直流電源回路の正極側出力端子との間に接続された第３の抵抗Ｒ１３とを備えて第１の抵抗Ｒ１１の両端に第１の基準電圧Ｖｒ１を発生し、第１及び第２の抵抗Ｒ１１及びＲ１２の直列回路の両端に第１の基準電圧Ｖｒ１よりも高い第２の基準電圧Ｖｒ２を発生する。
【００３４】
スイッチ駆動回路９は、積分コンデンサＣ２  の両端に得られる積分電圧Ｖｃ  を第１の基準電圧Ｖｒ１と比較して積分電圧Ｖｃ  が第１の基準電圧Ｖｒ１以下のときに通電禁止信号を発生し、積分電圧Ｖｃ  が第１の基準電圧Ｖｒ１を超えたときに通電許可信号を発生する第１の比較回路ＣＰａ  と、積分電圧Ｖｃ  を第２の基準電圧Ｖｒ２と比較して積分電圧が第２の基準電圧以下のときに通電許可信号を発生し、積分電圧が第２の基準電圧を超えたときに通電禁止信号を発生する第２の比較回路ＣＰｂ  とを備えていて、第１の比較回路ＣＰａ  及び第２の比較回路ＣＰｂ  がともに通電許可信号を発生しているときに通電制御用スイッチ回路３をオン状態にし、第１の比較回路ＣＰａ  または第２の比較回路ＣＰｂ  のいずれか一方が通電禁止信号を発生しているときに通電制御用スイッチ回路３をオフ状態にする。
【００３５】
充電時定数切替回路１３は、表示手段駆動用スイッチ回路１１がオン状態にあるときに該表示手段駆動用スイッチ回路１１と電流制限素子とを通して積分コンデンサＣ２  の充電電流の一部を該積分コンデンサから側路する回路からなっていて、積分コンデンサＣ２  の充電電流の一部を該積分コンデンサから側路することにより積分電圧Ｖｃ  が第２の基準電圧Ｖｒ２を超えるのを阻止する。
【００３６】
リセット用スイッチ回路１０は、駆動指令スイッチ６が第１の状態あるときにオフ状態を保持して積分コンデンサＣ２  の充電を許容し、駆動指令スイッチ６が第２の状態にあるときに導通して積分コンデンサＣ２  をほぼ瞬時に放電させる回路からなる。
【００３７】
上記のように構成すると、１つの積分回路７と、１つの基準電圧発生回路８とを設けるだけで、駆動指令スイッチ６のチャタリングによる誤動作を防止するための第１の遅れ時間と、負荷の異常時に動作確認スイッチ２が確認動作をしなかった場合のフェールセーフを図るための第２の遅れ時間とを得ることができるため、積分回路及び基準電圧発生回路を２組必要とした従来の制御装置に比べて回路構成を簡単にすることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は、図４に示した従来例と同様に、４輪自動車において動力伝達機構を２ＷＤと４ＷＤとに切換える切換機構を操作するアクチュエータへの通電を制御する制御装置に本発明を適用した例を示したものである。図１０において１は図示しないオイルポンプを駆動するアクチュエータの駆動源である直流電動機、２はオイルポンプから油圧シリンダに供給されるオイルの圧力が設定値未満のときにオン状態を保持し、該圧力が設定値に達したときにオフ状態になる圧力スイッチからなる動作確認スイッチ、３はバッテリＢから電動機１に供給する駆動電流をオンオフ制御する通電制御用スイッチ回路、４は油圧シリンダ内の圧力の保持と開放とを行う電磁バルブ、５は直流電源回路、６は駆動指令スイッチ、７は積分回路、８は基準電圧発生回路、９はスイッチ駆動回路、１０はリセット用スイッチ回路、１１は表示手段駆動用スイッチ回路、１２は発光表示手段としてのランプ、１３は充電時定数切換回路である。
【００３９】
通電制御用スイッチ回路３は、常開接点ＲＹａ及び励磁コイルＲＹｂを有する電磁リレーＲＹと、励磁コイルＲＹｂの一端にコレクタが接続され、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ１  と、励磁コイルＲＹｂの一端側にアノードを向けて該励磁コイルの両端に並列に接続されたダイオードＤｏ  と、励磁コイルＲＹｂの他端と接点ＲＹａの一端との間にアノードを接点ＲＹａ側に向けて接続されたダイオードＤ１０とからなっていて、接点ＲＹａの一端は負極端子が接地されたバッテリＢの正極端子にキースイッチＳＷ１  を通して接続されている。
【００４０】
電動機１の電機子Ｍの一端は動作確認スイッチ２を通して接地され、該電機子Ｍの他端はリレーの接点ＲＹａの他端に接続されている。接点ＲＹａの他端と接地間に電磁バルブ４の励磁コイルＬ１  が接続され、該励磁コイルＬ１  の両端にはアノードを接地側に向けたダイオードＤ１  が並列接続されている。
【００４１】
直流電源回路５は、ダイオードＤ１０のカソードに一端が接続された抵抗Ｒ１  と、該抵抗Ｒ１  の他端と接地間にアノードを接地側に向けて接続されたツエナーダイオードＺＤ１  と、該ツェナーダイオードの両端に接続されたコンデンサＣ１  とにより、図４に示したものと同様に構成されている。この直流電源回路においては、ツェナーダイオードＺＤ１  のカソード及びアノードがそれぞれ正極側出力端子５ａ及び負極側出力端子５ｂとなっていて、キースイッチＳＷ１  が閉じているときに、出力端子５ａ，５ｂ間に一定の直流電圧Ｅが得られるようになっている。
【００４２】
なお図示してないが、バッテリＢは機関に取り付けられた磁石発電機の出力により、バッテリ充電回路を通して充電されるようになっている。
【００４３】
リセット用スイッチ回路１０は、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ２  と、トランジスタＴＲ２  のベースにアノードが接続されたツェナーダイオードＺＤ２  と、ツェナーダイオードＺＤ２  のカソードと直流電源回路５の正極側出力端子５ａ間及びトランジスタＴＲ２  のベースと接地間にそれぞれ接続された抵抗Ｒ６  及びＲ７  と、ツェナーダイオードＺＤ２  のカソードにアノードが接続されたダイオードＤ２  と、トランジスタＴＲ２  のベースと接地間に接続されたコンデンサＣ３  とからなり、ダイオードＤ２  のカソードは駆動指令スイッチ６の非接地側端子に接続されている。
【００４４】
トランジスタＴＲ２  のコレクタと接地間に１つの積分コンデンサＣ２  が接続され、該コンデンサＣ２  の非接地側端子は、抵抗Ｒ２  を通して直流電源回路５の正極側出力端子５ａに接続されている。積分コンデンサＣ２  と抵抗Ｒ２  とにより積分回路７が構成されている。
【００４５】
積分コンデンサＣ２  の両端に得られる積分電圧Ｖｃ  と比較する基準電圧Ｖｒ１及びＶｒ２を得るために、基準電圧発生回路８が設けられている。この基準電圧発生回路８は、直流電源回路５の負極側出力端子５ｂに一端が接続された第１の抵抗Ｒ１１と、第１の抵抗Ｒ１１の他端に一端が接続された第２の抵抗Ｒ１２と、第２の抵抗Ｒ１２の他端と直流電源回路５の正極側出力端子５ａとの間に接続された第３の抵抗Ｒ１３と、第１及び第２の抵抗の直列回路の両端に並列に接続されたコンデンサＣ４  とからなっている。この基準電圧発生回路８は、直流電圧Ｅを分圧して、第１の抵抗Ｒ１１の両端に第１の基準電圧Ｖｒ１を発生し、第１及び第２の抵抗Ｒ１１及びＲ１２の直列回路の両端に第１の基準電圧Ｖｒ１よりも高い第２の基準電圧Ｖｒ２を発生する。
【００４６】
積分コンデンサＣ２  の両端に得られる積分電圧Ｖｃ  は、抵抗Ｒ１４を通して第１の比較回路ＣＰａ  の非反転入力端子と第２の比較回路ＣＰｂ  の反転入力端子とに入力され、第１の基準電圧Ｖｒ１及び第２の基準電圧Ｖｒ２はそれぞれ比較回路ＣＰａ  の反転入力端子及び比較回路ＣＰｂ  の非反転入力端子に入力されている。第１及び第２の比較回路ＣＰａ  及びＣＰｂ  の出力端子は共通に接続され、その共通接続点と直流電源回路５の正極側出力端子５ａとの間に抵抗Ｒ５  が接続されている。第２の比較回路ＣＰｂ  の出力端子と非反転入力端子との間には抵抗Ｒ１５が接続され、第１及び第２の比較回路ＣＰａ  及びＣＰｂ  と抵抗Ｒ５  及びＲ１５とにより、スイッチ駆動回路９が構成されている。
【００４７】
このスイッチ駆動回路９において、第１の比較回路ＣＰａ  は、積分コンデンサＣ２  の両端に得られる積分電圧Ｖｃ  を第１の基準電圧Ｖｒ１と比較して、積分電圧Ｖｃ  が第１の基準電圧Ｖｒ１以下のときに低レベル（接地レベル）の通電禁止信号を出力し、積分電圧Ｖｃ  が第１の基準電圧Ｖｒ１を超えたときに高レベルの通電許可信号を出力する。また第２の比較回路ＣＰｂ  は、積分電圧Ｖｃ  を第２の基準電圧Ｖｒ２と比較して積分電圧Ｖｃ  が第２の基準電圧Ｖｒ２以下のときに高レベルの通電許可信号を発生し、積分電圧Ｖｃ  が第２の基準電圧Ｖｒ２を超えたときに低レベルの通電禁止信号を出力する。そして、第１の比較回路ＣＰａ  及び第２の比較回路ＣＰｂ  がともに高レベルの通電許可信号を発生しているときに通電制御用スイッチ回路３のトランジスタＴＲ１  にベース電流を流して該トランジスタをオン状態にすることにより通電制御用スイッチ回路３をオン状態にし、第１の比較回路ＣＰａ  または第２の比較回路ＣＰｂ  のいずれか一方が低レベルの通電禁止信号を発生しているときに通電制御用スイッチ回路３をオフ状態にする。
【００４８】
なお図１の例において、通電制御用スイッチ回路３をオン状態にするとは、リレーＲＹの接点ＲＹａをオン状態にすることを意味する。
【００４９】
表示手段駆動用スイッチ回路１１は、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ３  と、トランジスタＴＲ３  のベースにアノードが接続されたツェナーダイオードＺＤ３  と、ツェナーダイオードＺＤ３  のカソードと動作確認スイッチ２の非接地側端子との間に接続された抵抗Ｒ８  と、トランジスタＴＲ３  のベースエミッタ間に並列に接続された抵抗Ｒ１６及びコンデンサＣ５  とからなっている。トランジスタＴＲ３  のコレクタにダイオードＤ６  のカソードが接続され、ダイオードＤ６  のアノードとキースイッチＳＷ１  のバッテリと反対側の端子との間に発光表示手段を構成するランプ１２が接続されている。
【００５０】
またトランジスタＴＲ３  のコレクタにダイオードＤ１１のカソードが接続され、ダイオードＤ１１のアノードと積分コンデンサＣ２  の非接地側端子との間に電流制限素子としての抵抗Ｒ１７が接続されている。また積分コンデンサＣ２  の非接地側端子と直流電源回路の正極側出力端子との間にアノードを積分コンデンサＣ２  側に向けたダイオードＤ１２が接続されている。この例では、表示手段駆動用スイッチ回路１１とダイオードＤ１１と抵抗Ｒ１７とにより、充電時定数切換回路１３が構成されている。
【００５１】
図１に示した制御装置において、動作確認スイッチ２の確認動作が正常に行われる場合の各部の電圧波形を図２に示し、動作確認スイッチ２の確認動作が行われなかった場合の各部の電圧波形を図３に示した。図２及び図３において（Ａ）は駆動指令スイッチ６の両端の電圧Ｖ６  を時間ｔに対して示し、（Ｂ）は積分電圧Ｖｃ  と基準電圧Ｖｒ１及びＶｒ２との波形を時間ｔに対して示している。また（Ｃ）及び（Ｄ）はそれぞれ電動機１の両端の電圧Ｖ１  及び動作確認スイッチ２の両端の電圧Ｖ２  を示し、（Ｅ）はランプ１２の両端の電圧Ｖ１２を示している。
【００５２】
図１のアクチュエータ制御装置において、機関から車輪に動力を伝達する動力伝達機構が２ＷＤの状態にあるときには、駆動指令スイッチ６がオフ状態にあり、動作確認スイッチ２がオン状態にある。この状態でキースイッチＳＷ１  が閉じられると、直流電源回路５が出力する直流電圧Ｅが各部に印加される。駆動指令スイッチ６が開いている状態では、トランジスタＴＲ２  がオン状態にあるため、積分コンデンサＣ２  の両端の電圧Ｖｃ  はトランジスタＴＲ２  のコレクタエミッタ間電圧に相当する低い値に保たれている。そのため、Ｖｃ  ＜Ｖｒ１及びＶｃ  ＜Ｖｒ２の関係が成立する。このとき、比較回路ＣＰｂ  の出力端子の電位は高レベルの状態（通電許可信号を発生した状態）にあるが、比較回路ＣＰａ  の出力端子の電位は低レベルの状態（通電禁止信号を発生している状態）にあるため、トランジスタＴＲ１  はオフ状態を保持している。従ってリレーＲＹは励磁されず、その接点ＲＹａは開いている。このとき電動機１には通電されず、アクチュエータは駆動されない。
【００５３】
また動力伝達機構が２ＷＤの状態にあるときには、動作確認スイッチ２が閉じているため、トランジスタＴＲ３  はオフ状態に保持されている。従ってランプ１２は点灯せず、表示動作は行われない。
【００５４】
２ＷＤから４ＷＤに切り換えるため、図２（Ａ）に示すように、時刻ｔ１  で駆動指令スイッチ６が閉じられると、トランジスタＴＲ２  がオフ状態になるため、積分コンデンサＣ２  の充電が開始される。駆動指令スイッチ６が閉じられた後、第１の遅れ時間Ｔ１  が経過して、図２（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２  でコンデンサＣ２  の両端に得られる積分電圧Ｖｃ  が基準電圧Ｖｒ１を超えると、比較回路ＣＰａ  の出力端子の電位が高レベルになるため、抵抗Ｒ５  を通してトランジスタＴＲ１  にベース電流が供給され、該トランジスタＴＲ１  がオン状態になる。トランジスタＴＲ１  がオン状態になると、リレーＲＹの励磁コイルＲＹｂに電流が流れるため、接点ＲＹａが閉じ、図２（Ｃ）に示すように、バッテリＢからキースイッチＳＷ１  と接点ＲＹａと動作確認スイッチ２とを通して電動機１に電圧Ｖ１  が印加される。これにより電動機１に駆動電流が流れて該電動機が回転するため、図示しないオイルポンプが駆動される。また電磁バルブ４の励磁コイルＬ１  に通電されるため、該電磁バルブが閉じて油圧シリンダ内の油圧を保持する。従って油圧シリンダのピストンが変位して２ＷＤから４ＷＤへの切換操作が行われる。２ＷＤから４ＷＤへの切換が完了して、時刻ｔ３  でオイルポンプから油圧シリンダに供給される油圧が設定値に達すると、図２（Ｄ）に示したように、動作確認スイッチ２がオフ状態になるため、電動機１への通電が停止される。
【００５５】
時刻ｔ３  で動作確認スイッチ２がオフ状態になると、トランジスタＴＲ３  がオン状態になって、図２（Ｅ）に示すようにランプ１２に電圧Ｖ１２が印加されるため、該ランプ１２が発光して４ＷＤに切り換えられたことを表示する。
【００５６】
トランジスタＴＲ３  がオン状態になると、抵抗Ｒ１７とダイオードＤ１１とトランジスタＴＲ３  のコレクタエミッタ間とを通して積分コンデンサＣ２  の充電電流が該積分コンデンサから側路されるため、積分コンデンサＣ２  の充電時定数が大きい値に切り換る。これにより図２（Ｂ）に示すように、積分電圧Ｖｃ  の上昇が抑えられるため、該積分電圧Ｖｃ  が基準電圧Ｖｒ２を超えるのが阻止される。従って、比較回路ＣＰｂ  の出力端子の電位は高レベルの状態（通電許可信号を出力した状態）に保たれ、トランジスタＴＲ１  はオン状態に保持される。そのため、ランプ１２は点灯状態に保持される。また電磁バルブ４が閉じた状態に保持されるため、油圧シリンダ内の圧力が保持され、４ＷＤの状態が保持される。
【００５７】
４ＷＤから２ＷＤに切換えるために、駆動指令スイッチ６が開かれると、トランジスタＴＲ２  がオン状態になるため、積分コンデンサＣ２  の電荷がトランジスタＴＲ２  を通してほぼ瞬時に放電させられる。これにより積分電圧Ｖｃ  が基準電圧Ｖｒ１よりも低くなるため、比較回路ＣＰａ  の出力端子の電位が低下（通電禁止信号が発生）し、トランジスタＴＲ１  をオフ状態にする。従ってリレーＲＹの接点ＲＹａが開き、電磁バルブ４の励磁コイルＬ１  への通電が停止されるため、電磁バルブ４が開いて油圧シリンダ内の圧力を開放する。油圧シリンダ内の圧力が開放されると、復帰バネの付勢力により油圧シリンダのピストンが原位置に復帰させられて４ＷＤから２ＷＤに切換えられる。
【００５８】
駆動指令スイッチ６が閉じられた後、何らかの原因で動作確認スイッチ２がオフ状態にならなかった場合には、図３（Ａ）に示すように、時刻ｔ１  で駆動指令スイッチ６が閉じられた後、電動機１への通電が継続されるが、図３（Ｂ）に示すように、駆動指令スイッチ６がオン状態にされた後、第２の遅れ時間Ｔ２  が経過したときに積分電圧Ｖｃ  が基準電圧Ｖｒ２を超えて比較回路ＣＰｂ  の出力端子の電位が低レベルになる（通電禁止信号が発生する）ため、トランジスタＴＲ１  がオフ状態になる。これによりリレーＲＹの接点ＲＹａが開くため、電動機１への駆動電流の供給が停止され、電動機への無駄な駆動電流の供給が防止される。またこのとき（動作確認スイッチ２が閉じているとき）、トランジスタＴＲ３  はオフ状態にあるため、図６（Ｅ）に示すようにランプ１２に印加される電圧Ｖ１２は零となり、表示動作は行われない。
【００５９】
図１の装置においては、抵抗Ｒ２  の抵抗値及び積分コンデンサＣ２  の静電容量と、抵抗Ｒ１１ないしＲ１３の抵抗値とにより、第１の遅れ時間Ｔ１  及び第２の遅れ時間Ｔ２  を適宜に調整することができる。
【００６０】
図４に示した従来のアクチュエータ制御装置では、動作確認スイッチ２及び電動機１を表示手段駆動用スイッチ回路１１´に接続する配線が外されたときに、トランジスタＴＲ３  がオン状態になってランプ１２が点灯する（４ＷＤに切換えられたことの表示動作を行う）という不具合がある。これに対し、図１に示したように、動作確認スイッチ２が開いたとき（確認動作が行われたとき）に電動機１の電機子Ｍを通してトランジスタＴＲ３  にベース電流を流して、該トランジスタＴＲ３  をオン状態にするように構成すると、動作確認スイッチ２及び電動機１を表示手段駆動用スイッチ回路１１に接続する配線が外されたときにトランジスタＴＲ３  がオン状態になることがないため、動作確認スイッチ２及び電動機１を表示手段駆動用スイッチ回路１１に接続する配線が外されたときにランプ１２が点灯して誤表示が行われるのを防ぐことができる。
【００６１】
上記の例では、負荷の駆動を指令する際に負荷駆動指令スイッチ６をオン状態にするようにしたが、負荷駆動指令スイッチは、負荷を駆動することを指令する際に第１の状態にされ、負荷を駆動前の状態に復帰させることを指令する際に第２の状態にされるスイッチであればよく、負荷の駆動を指令する際にオフ状態にされるスイッチであってもよい。またこの負荷駆動指令スイッチは、直接手動操作により操作されるスイッチであってもよく、特定の部材の変位を検出して動作するスイッチであってもよい。
【００６２】
上記の例では、発光表示手段としてランプを用いたが、発光ダイオードなどの他の発光手段を発光表示手段として用いるようにしてもよい。
【００６３】
上記の例では、アクチュエータの駆動源として電動機を用いたが、電磁石を駆動源としたアクチュエータを用いる場合にも本発明を適用できる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、１つの積分回路と、１つの基準電圧発生回路とを設けるだけで、駆動指令スイッチのチャタリングによる誤動作を防止するための第１の遅れ時間と、負荷の異常時に動作確認スイッチが確認動作をしなかった場合のフェールセーフを図るための第２の遅れ時間とを得ることができるため、積分回路及び基準電圧発生回路を２組必要とした従来の制御装置に比べて回路構成を簡単にすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるアクチュエータ制御装置の電気的構成を示した回路図である。
【図２】図１の装置において、動作が正常に行われるときの各部の電圧波形を示した波形図である。
【図３】図１の装置において、負荷の動作が異常なときの各部の電圧波形を示した波形図である。
【図４】従来のアクチュエータ制御装置の電気的構成を示した回路図である。
【図５】図４の制御装置において動作が正常に行われる場合の各部の電圧波形を示した波形図である。
【図６】図４の制御装置において負荷の動作が異常なときの各部の電圧波形を示した波形図である。
【符号の説明】
１  電動機（アクチュエータの駆動源）
２  動作確認スイッチ
３  通電制御用スイッチ
４  電磁バルブ
５  直流電源回路
６  駆動指令スイッチ
７  積分回路
８  基準電圧発生回路
９  スイッチ駆動回路
１０  リセット用スイッチ回路
１１  表示手段駆動用スイッチ回路
１３  充電時定数切換回路
Ｒ１１〜Ｒ１３  第１ないし第３の抵抗
ＣＰａ  ，ＣＰｂ    第１及び第２の比較回路
Ｃ２    積分コンデンサ
【図１】
0003567654.tif 000002
【図２】
0003567654.tif 000003
【図３】
0003567654.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003567654.tif 000006
【図６】
0003567654.tif 000007