(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動状態に応じた複数のモードをそれぞれ有する複数のモータと、
前記複数のモータの各々のモードによって決定される制御モードを切り替える切替手段と、
前記切替手段の操作状態に基づいて、前記複数のモータを互いに異なるタイミング、且つ前記複数のモータが同時に駆動している期間を有さないように順次、駆動して該モータのモードを個別に設定し、各モータのモードによって決定される制御モードを切り替える駆動手段と、
前記複数のモータへの給電量を一括して検出する単独の給電量検出手段とを備え、
前記駆動手段は、前記複数のモータの駆動をそれぞれ制御する複数の駆動制御手段と、前記複数の駆動制御手段への通電を制御する単独の電流制御手段とを備えることを特徴とする制御モード切替装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のモータの各モードを設定して制御モードを切り替える制御モード切替装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、制御モード切替装置としては、例えば図７に示される構成のものが知られている。すなわち、図７は４輪駆動システムの走行モードを切り替える従来の装置の電気的構成を示すブロック図である。同図に示されるように、この切替装置は、４輪駆動の走行モード切り替え用の２−４切替スイッチ８１、Ｌ４スイッチ８２及びＤＬスイッチ８３と、コントローラ８４と、ＡＤＤ（Automatic Disconnecting Differential）モータ８５と、トランスファモータ８６と、ハイ／ローモータ８７とを備えている。そして、これらスイッチ８１〜８３は、コントローラ８４に接続されてその操作状態が入力されている。コントローラ８４は、入力された操作状態に応じて上記モータ８５〜８７を駆動制御し、所要の走行モードへの切り替えを行う。
【０００３】
コントローラ８４は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵ（中央演算処理装置）９１、各モータ８５〜８７に対応してそれぞれ個別に設けられた電流制御回路９２ａ〜９２ｃ、モータ駆動回路９３ａ〜９３ｃ及び電流検出回路９４ａ〜９４ｃを備えている。
【０００４】
上記スイッチ８１〜８３はＣＰＵ９１に接続されてその操作状態が同ＣＰＵ９１に入力されている。
上記電流制御回路９２ａ〜９２ｃはＣＰＵ９１に接続されており、それぞれ同ＣＰＵ９１からの駆動信号に基づき対応するモータ駆動回路９３ａ〜９３ｃへの通電を制御している。上記モータ駆動回路９３ａ〜９３ｃはＣＰＵ９１に接続されており、それぞれ同ＣＰＵ９１からの制御信号に基づき対応するモータ８５〜８７への給電方向、すなわちモータ８５〜８７の回転方向を制御している。従って、電流制御回路９２ａ〜９２ｃを介したＣＰＵ９１からの駆動信号に基づきモータ駆動回路９３ａ〜９３ｃが通電状態にあって、モータ駆動回路９３ａ〜９３ｃに制御信号が出力されると、対応するモータ８５〜８７は制御信号に応じた方向に回転駆動され、所要の走行モードの切り替えを行う。
【０００５】
上記電流検出回路９４ａ〜９４ｃはそれぞれＣＰＵ９１に接続されており、上述の態様で通電される対応するモータ８５〜８７を流れる電流を個別に検出してＣＰＵ９１に入力する。そして、いずれかの電流検出回路９４ａ〜９４ｃにおいて異常電流（例えば、過負荷に伴う過電流）が検出された場合には、対応するモータ８５〜８７への電流量が抑制されるなどして同モータ８５〜８７は好適に制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように、各モータ８５〜８７ごとに電流検出回路９４ａ〜９４ｃを設けて同モータ８５〜８７への給電量を検出する場合、部品点数が増加し、その結果、回路基板が大型化してしまい、コストが増大してしまう。
【０００７】
それ故に、本発明の目的は、回路基板の小型化とコストの削減をすることができる制御モード切替装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動状態に応じた複数のモードをそれぞれ有する複数のモータと、前記複数のモータの各々のモードによって決定される制御モードを切り替える切替手段と、前記切替手段の操作状態に基づいて、前記複数のモータを互いに異なるタイミング、且つ前記複数のモータが同時に駆動している期間を有さないように順次、駆動して該モータのモードを個別に設定し、各モータのモードによって決定される制御モードを切り替える駆動手段と、前記複数のモータへの給電量を一括して検出する単独の給電量検出手段とを備え、前記駆動手段は、前記複数のモータの駆動をそれぞれ制御する複数の駆動制御手段と、前記複数の駆動制御手段への通電を制御する単独の電流制御手段とを備えることを要旨とする。
【０００９】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、駆動状態に応じた複数のモードをそれぞれ有する複数のモータは、互いに異なるタイミングで順次、駆動されてそのモードが個別に設定され、各モータのモードによって決定される制御モードが切り替えられる。そして、モードの設定に係るモータへの給電量は一括して単独の給電量検出手段により検出される。この際、各モータは互いに異なるタイミングで順次、駆動されるため、例えば異常な給電（例えば、過負荷に伴う過電流）が発生した場合には、当該タイミングにおいて駆動されているモータへの給電異常であるものとする。そしてこのとき、当該モータへの電流量が抑制されるなどしてして同モータは好適に制御される。このように、単独の給電量検出手段により各モータへの給電量を個別に検出しうるようにしたことで、例えば各モータごとにそれぞれ給電量検出手段を設ける場合に比べて部品点数は低減され、ひいては回路基板の小型化とコストの削減が図られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を２輪・４輪駆動切替装置に具体化した一実施形態について図１〜図６に従って説明する。
【００１１】
図５は、本実施形態が適用される４輪駆動システムを示す模式図である。このシステムは、車両の前輪側に設けられたフロントディファレンシャル機構１１と、例えばトランスミッションの位置に併せて設けられたセンターディファレンシャル機構１２と、コントローラ１３と、例えば車両のインストルメントパネルに設けられた４輪駆動の走行モード切り替え用の２−４切替スイッチ２１、Ｌ４スイッチ２２及びＤＬスイッチ２３とを備えている。
【００１２】
上記フロントディファレンシャル機構１１には、ＡＤＤ（Automatic Disconnecting Differential）モータ１６が設けられている。このＡＤＤモータ１６は、上記２−４切替スイッチ２１の操作に連動してフロントディファレンシャルをロック状態若しくはフリー状態に切り替えるためのものである。
【００１３】
上記センターディファレンシャル機構１２には、トランスファモータ１７及びハイ／ローモータ１８が設けられている。このトランスファモータ１７は、上記２−４切替スイッチ２１及びＤＬスイッチ２３の操作に連動してトランスファの２輪駆動状態、センターディファレンシャルがロック状態若しくはフリー状態での各４輪駆動状態に切り替えるためのものである。また、ハイ／ローモータ１８は、上記Ｌ４スイッチ２２の操作に連動してトランスファの変速比をハイ（Ｈ）レンジ若しくはロー（Ｌ）レンジに切り替えるためのものである。
【００１４】
上記スイッチ２１〜２３は、本システムを統括制御するコントローラ１３に接続されてその操作状態が入力されている。コントローラ１３は、入力された操作状態に応じて上記モータ１６〜１８を駆動制御し、所要の走行モードへの切り替えを行う。
【００１５】
図６は、本システムにおける各走行モード及びその切り替え態様を示す概要図である。同図に示されるように、このシステムは、Ｈ２、Ｈ４Ｌ、Ｈ４Ｆ、Ｌ４Ｌ及びＬ４Ｆの走行モードを備えている。Ｈ２は、２輪駆動状態であって、例えば舗装路等の通常走行に適した走行モードである。Ｈ４Ｌは、トランスファの変速比がＨレンジでセンターディファレンシャルがロックの状態であって、氷雪地、砂地、悪路等において駆動力を確実に伝えうる走行モードである。Ｈ４Ｆは、トランスファの変速比がＨレンジでセンターディファレンシャルがフリーの状態であって、広範な速度域、路面状況での走行に適した４輪駆動での走行モードである。Ｌ４Ｌは、トランスファの変速比がＬレンジでセンターディファレンシャルがロックの状態であって、ぬかるみからの脱出時など特に駆動力を必要とするときに適した走行モードである。Ｌ４Ｆは、トランスファの変速比がＬレンジでセンターディファレンシャルがフリーの状態であって、低速度域での走行に適した４輪駆動での走行モードである。
【００１６】
運転者は、これら走行モードを選択的に切り替えることで、路面状態等に応じた好適な走行を行うことができる。
次に、コントローラ１３の電気的構成について図１のブロック図に基づき説明する。このコントローラ１３は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３１、単独の電流制御回路３２、駆動ユニット３３及び単独の電流検出回路３４を備えている。
【００１７】
前記スイッチ２１〜２３はＣＰＵ３１に接続されてその操作状態が同ＣＰＵ３１に入力されている。
上記電流制御回路３２はＣＰＵ３１に接続されており、同ＣＰＵ３１からの駆動信号に基づき駆動ユニット３３への通電を制御している。上記駆動ユニット３３は、前記モータ１６〜１８にそれぞれ対応してＡＤＤモータ駆動回路３６、トランスファモータ駆動回路３７、ハイ／ローモータ駆動回路３８を備えている。これら駆動回路３６〜３８はＣＰＵ３１に接続されており、同ＣＰＵ３１からの制御信号に基づき所要のモータ１６〜１８への給電方向、すなわちモータ１６〜１８の回転方向を制御している。なお、各駆動回路３６〜３８への制御信号は互いに異なるタイミングで選択的に出力されるようになっている。従って、電流制御回路３２を介したＣＰＵ３１からの駆動信号に基づき駆動ユニット３３が通電状態にあって、いずれかの駆動回路３６〜３８に制御信号が出力されると、対応するいずれか１つのみのモータ１６〜１８は制御信号に応じた方向に回転駆動され、所要の切り替えを行う。
【００１８】
上記電流検出回路３４はＣＰＵ３１に接続されており、上述の態様で通電されるモータ１６〜１８を流れる電流を一括して検出してＣＰＵ３１に入力する。
次に、上記スイッチ２１〜２３の操作と、モータ１６〜１８の駆動及び上記電流検出回路３４における検出電流との関係について図２〜図４をそれぞれ参照して説明する。
【００１９】
図２は、図６のＨ２の走行モードからＬ４Ｆの走行モードに移行する場合において、各スイッチ２１〜２３からＣＰＵ３１への入力信号（図２（ａ）〜（ｃ））、各モータ１６〜１８に供給される電流信号（図２（ｄ）〜（ｆ））及び電流検出回路３４における検出電流（図２（ｇ））をそれぞれ示すタイムチャートである。同図に示されるように、２−４切替スイッチ２１のオン状態においてＬ４スイッチ２２がオン状態になり、その後、２−４切替スイッチ２１がオフ状態になると、これに同期してトランスファモータ１７は順方向の回転方向に給電されて、同トランスファモータ１７はトランスファの２輪駆動状態からセンターディファレンシャルがロック状態での４輪駆動状態に切り替える。そしてこの切り替えが終わると、ＡＤＤモータ１６は順方向の回転方向に給電されて、同ＡＤＤモータ１６はフロントディファレンシャルをロック状態に切り替える。その後、ハイ／ローモータ１８は順方向の回転方向に給電されて、同ハイ／ローモータ１８はトランスファの変速比をＨレンジからＬレンジに切り替える。そして、その後、上記トランスファモータ１７は順方向の回転方向に更に給電されて、同トランスファモータ１７はトランスファのセンターディファレンシャルがロック状態での４輪駆動状態から同フリー状態での４輪駆動状態に切り替える。これにより、Ｈ２の走行モードからＬ４Ｆの走行モードへの移行が完了する。
【００２０】
図３は、図６のＬ４Ｆの走行モードからＨ２の走行モードに移行する場合において、各スイッチ２１〜２３からＣＰＵ３１への入力信号（図３（ａ）〜（ｃ））、各モータ１６〜１８に供給される電流信号（図３（ｄ）〜（ｆ））及び電流検出回路３４における検出電流（図３（ｇ））をそれぞれ示すタイムチャートである。同図に示されるように、２−４切替スイッチ２１がオン状態からオフ状態になり、その後、Ｌ４スイッチ２２がオン状態になると、トランスファモータ１７は逆方向の回転方向に給電されて、同トランスファモータ１７はトランスファのセンターディファレンシャルがフリー状態での４輪駆動状態から同ロック状態での４輪駆動状態に切り替える。その後、ハイ／ローモータ１８は逆方向の回転方向に給電されて、同ハイ／ローモータ１８はトランスファの変速比をＬレンジからＨレンジに切り替える。そして、その後、上記トランスファモータ１７は逆方向の回転方向に更に給電されて、トランスファのセンターディファレンシャルがロック状態での４輪駆動状態から２輪駆動状態に切り替える。そしてこの切り替えが終わると、ＡＤＤモータ１６は逆方向の回転方向に給電されて、同ＡＤＤモータ１６はフロントディファレンシャルをフリー状態に切り替える。これにより、Ｌ４Ｆの走行モードからＨ２の走行モードへの移行が完了する。
【００２１】
図４は、図６のＨ２の走行モードからＨ４Ｌの走行モードに移行する場合において、各スイッチ２１〜２３からＣＰＵ３１への入力信号（図４（ａ）〜（ｃ））、各モータ１６〜１８に供給される電流信号（図４（ｄ）〜（ｆ））及び電流検出回路３４における検出電流（図４（ｇ））をそれぞれ示すタイムチャートである。同図に示されるように、２−４切替スイッチ２１のオン状態においてＬ４スイッチ２２及びＤＬスイッチ２３が順次、オン状態になり、若干時間経過後において再びＤＬスイッチ２３がオフ状態になると、これに同期してトランスファモータ１７は順方向の回転方向に給電されて、同トランスファモータ１７はトランスファの２輪駆動状態からセンターディファレンシャルがロック状態での４輪駆動状態に切り替える。そしてこの切り替えが終わると、ＡＤＤモータ１６は順方向の回転方向に給電されて、同ＡＤＤモータ１６はフロントディファレンシャルをロック状態に切り替える。これにより、Ｈ２の走行モードからＨ４Ｌの走行モードへの移行が完了する。
【００２２】
なお、上記各走行モードの移行において、モータ１６〜１８を流れる電流は一括して電流検出回路３４において検出されているが、同モータ１６〜１８は互いに異なるタイミングで順次、駆動されるため、例えば電流異常（例えば、過負荷に伴う過電流）が発生した場合には当該タイミングにおいて駆動されているモータ１６〜１８への給電異常であるものとする（図２〜４（ｇ）参照）。そしてこのとき、当該モータ１６〜１８への電流量が抑制されるなどしてして同モータ１６〜１８は好適に制御される。
【００２３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、モータ１６〜１７を、互いに異なるタイミングで順次、駆動して４輪駆動システムの走行モードを切り替えるようにした。そして、モータ１６〜１７の駆動に係る電流量を一括して単独の電流検出回路３４により検出するようにした。この際、各モータ１６〜１７は互いに異なるタイミングで順次、駆動されるため、例えば異常電流（例えば、過負荷に伴う過電流）が発生した場合には、当該タイミングにおいて駆動されているモータ１６〜１７への電流異常であるものとする。そして、当該モータ１６〜１８への電流量を抑制するなどして同モータ１６〜１７を好適に制御することができる。このように、単独の電流検出回路３４により各モータ１６〜１７への電流量を個別に検出することで、例えば各モータごとにそれぞれ電流検出回路を設ける場合に比べて部品点数を低減し、ひいては回路基板の小型化とコストの削減を図ることができる。
【００２４】
（２）本実施形態では、スイッチ２１〜２３の操作のみによって４輪駆動システムの走行モードを切り替えるようにした。従って、シフトレバーの操作を併用して切り替える場合に比べて操作の煩雑さを軽減することができる。
【００２５】
なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
・前記実施形態においては、単独の電流制御回路３２により駆動ユニット３３（駆動回路３６〜３８）への通電を制御したが、各駆動回路３６〜３８ごとに１つずつ設けてもよい。
【００２６】
・前記実施形態においては、３つのモータ１６〜１８を備える４輪駆動システムについて説明したが、例えば２つのモータ（ＡＤＤモータ及びトランスファモータ）を備える４輪駆動システムであってもよい。
【００２７】
・前記実施形態においては、４輪駆動システムの走行モードの切り替えに本発明を適用したが、これは一例であってその他のシステムに適用してもよい。この場合、モータの有するモード数及びモータの数はそれぞれ複数であればいくつであってもよい。要は、各モータのモードによって決定される制御モードが切り替えられるのであればよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明では、回路基板の小型化とコストの削減をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図。
【図２】同実施形態の動作を説明するタイムチャート。
【図３】同実施形態の動作を説明するタイムチャート。
【図４】同実施形態の動作を説明するタイムチャート。
【図５】同実施形態が適用される４輪駆動システムを示す模式図。
【図６】本システムにおける各走行モード及びその切り替え態様を示す概要図。
【図７】従来の形態を示すブロック図。
【符号の説明】
１３  コントローラ
１６  ＡＤＤモータ
１７  トランスファモータ
１８  ハイ／ローモータ
３２  駆動手段を構成する電流制御回路
３３  駆動手段を構成する駆動ユニット
３４  給電量検出手段としての電流検出回路
【図１】
0004719963.tif 000002
【図２】
0004719963.tif 000003
【図３】
0004719963.tif 000004
【図４】
0004719963.tif 000005
【図５】
0004719963.tif 000006
【図６】
0004719963.tif 000007
【図７】
0004719963.tif 000008