(57)【要約】【課題】  モータ駆動回路を汎用化して製造コストを低減するシフトアクチュエータを提供する。【解決手段】  トルクを利用して車両の駆動モードを切り替えるトランスファ１において用いられるシフトアクチュエータ３０であって、トルクを発生するモータ３４と、モータ３４を通電駆動するモータ駆動回路６１と、モータ３４とモータ駆動回路６１との間に直列に接続される抵抗器３７とを備え、モータ駆動回路６１が抵抗器３７を通じてモータ３４に電圧を印加することを特徴とする。【選択図】    図１
2005102422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクを利用して車両の駆動モードを切り替えるトランスファにおいて用いられるシフトアクチュエータであって、
前記トルクを発生するモータと、
前記モータを通電駆動するモータ駆動回路と、
前記モータと前記モータ駆動回路との間に直列に接続される抵抗器と、
を備え、
前記モータ駆動回路は、前記抵抗器を通じて前記モータに電圧を印加することを特徴とするシフトアクチュエータ。
【請求項２】
前記モータと前記抵抗器とは共通の第一のケースに収容され、前記モータ駆動回路は前記第一のケースとは別の第二のケースに収容されることを特徴とする請求項１に記載のシフトアクチュエータ。
【請求項３】
前記モータ駆動回路と前記抵抗器とは共通のケースに収容されることを特徴とする請求項１に記載のシフトアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシフトアクチュエータに関し、特に車両のトランスファにおいて用いられるシフトアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トルクを利用して車両の駆動モードを切り替えるトランスファが知られている。このトランスファにおいては、トルクを発生するモータ、並びにそのモータを通電駆動するモータ駆動回路を備えたシフトアクチュエータが広く用いられている。
特許文献１に開示のシフトアクチュエータでは、図９に示すように、モータの発生トルクが上限値Ｔｕを超えないようにモータの負荷電流の上限値を拘束電流Ｉｒよりも小さな値Ｉｕに制限する構成を、モータ駆動回路に採用している。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２３９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、モータに要求される発生トルクの上限値Ｔｕはシフトアクチュエータが搭載される車両毎に異なるため、それに応じてモータ駆動回路の構成を変更しなければならない。そのため、モータ駆動回路の汎用化が妨げられ、シフトアクチュエータの製造コストが高くなっている。
本発明の目的は、モータ駆動回路を汎用化して製造コストを低減するシフトアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１〜３に記載の発明によると、モータ駆動回路は、それとモータとの間に直列に接続された抵抗器を通じてモータに電圧を印加するので、一定の印加電圧に対するモータの拘束電流は抵抗器の抵抗値に応じて変化する。そのため、拘束電流に対応するモータの拘束トルクがモータに要求される発生トルクの上限値と一致するように抵抗器の抵抗値を調整することで、モータ駆動回路の構成を変更することなくモータの発生トルクをその上限値以下に制限できる。これによりモータ駆動回路を汎用化できるので、シフトアクチュエータの製造コストが低減される。
【０００６】
請求項２に記載の発明によると、モータ及び抵抗器が収容される第一のケースとは別の第二ケースにモータ駆動回路が収容されるので、モータ駆動回路を第二のケースで保護した状態でユニット化できる。したがって、シフトアクチュエータの製造時において、モータ駆動回路の組付作業が容易になると共にモータ駆動回路の故障が防止される。
【０００７】
尚、請求項３に記載の発明のように、モータ駆動回路と抵抗器とを共通のケースに収容することもできる。この場合、モータ駆動回路及び抵抗器を収容するケースが、モータを収容するケースと共通となるようにしてもよいし、モータを収容するケースと相違するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図２に示すように、本発明の一実施形態によるシフトアクチュエータ３０を備えたトランスファ１は車両２に搭載される。トランスファ１の動力ギア１４には、自動変速機３を介して内燃機関又は電気モータ等の動力装置４の動力が伝達される。その伝達された動力は、トランスファ１において動力ギア１４と共にスリーブギア１６に選択的に噛み合う駆動ギア１８，１９を通じて、プロペラシャフト５、ディファレンシャルギア６及びドライブシャフト７へ順次伝達される。このため、スリーブギア１６と駆動ギア１８，１９との噛合形態に応じて、車両２の駆動モードが高速駆動、低速駆動及びニュートラルのいずれかのモードに切り替わる。
【０００９】
図１に示すトランスファ１の切替機構１０は、ドラムカム２４の回転運動をスリーブギア１６の直線運動に変換して、動力ギア１４と共にスリーブギア１６に噛み合う駆動ギア１８，１９を切り替える。
具体的に切替機構１０はギア部１２及び変換部２０から構成されている。
【００１０】
ギア部１２は動力ギア１４、二つの駆動ギア１８，１９及びスリーブギア１６を備えている。動力ギア１４及び駆動ギア１８，１９はそれぞれ外歯車状に形成されている。動力ギア１４は駆動ギア１８，１９間に挟まれる形態でそれら駆動ギア１８，１９と同軸上に配置されている。スリーブギア１６は内歯車状に形成されている。スリーブギア１６は動力ギア１４の外周側に同軸上に配置され、軸方向へ直線運動可能に動力ギア１４と常時噛み合っている。スリーブギア１６の直線運動の範囲は変換部２０の作用により制限されている。図１に示すようにスリーブギア１６は、高速駆動ギア１８の外周側となる直線運動範囲の一端側へ移動したとき、動力ギア１４と共に高速駆動ギア１８とも噛み合う。このとき、車両２の駆動モードが高速駆動モードとなる。また、図３（Ａ）に示すようにスリーブギア１６は、低速駆動ギア１９の外周側となる直線運動範囲の他端側へ移動したとき、動力ギア１４と共に低速駆動ギア１９とも噛み合う。このとき、車両２の駆動モードは低速駆動モードとなる。さらに、図３（Ｂ）に示すようにスリーブギア１６は、直線運動範囲の中央位置に移動したとき、動力ギア１４のみと噛み合う。このとき車両２の駆動モードは、ドライブシャフト７へ動力を伝達しないニュートラルモードとなる。スリーブギア１６は、それと噛み合っているギア１４，１８，１９と一体に回転することができる。
【００１１】
変換部２０はドラムカム２４及びフォークシャフト２６を備えている。ドラムカム２４は円筒状乃至は円柱状に形成され、周方向両側へ回転可能に配置されている。ドラムカム２４の外周壁２４ａには、帯状に延びるカム溝２５が形成されている。カム溝２５は高速領域２５ａ、低速領域２５ｂ及び中間領域２５ｃを有している。高速領域２５ａは外周壁２４ａの一円周上を約１／４周の長さで延びている。低速領域２５ｂは外周壁２４ａにおいて高速領域２５ａとは別の円周上を約１／４周の長さで延びている。中間領域２５ｃは外周壁２４ａの周方向の約１／２周の区間に設けられ、高速領域２５ａ及び低速領域２５ｂの各一端部間を接続している。フォークシャフト２６の一端部はカム溝２５に摺動可能に係合し、フォークシャフト２６の他端部はスリーブギア１６に摺動可能に係合している。カム溝２５においてフォークシャフト２６が係合する領域２５ａ，２５ｂ，２５ｃはドラムカム２４の回転により切り替わる。図１に示すようにフォークシャフト２６が高速領域２５ａに係合するときには、スリーブギア１６が高速駆動ギア１８及び動力ギア１４と噛み合う位置に移動する。また、図３（Ａ）に示すようにフォークシャフト２６が低速領域２５ｂに係合するときには、スリーブギア１６が低速駆動ギア１９及び動力ギア１４と噛み合う位置に移動する。さらに、図３（Ｂ）に示すようにフォークシャフト２６が中間領域２５ｃに係合するときには、その係合箇所に応じてスリーブギア１６が、高速駆動ギア１８及び動力ギア１４と噛み合う位置、動力ギア１４のみと噛み合う位置、並びに低速駆動ギア１９及び動力ギア１４と噛み合う位置のいずれかに移動する。
【００１２】
図１に示すトランスファ１のシフトアクチュエータ３０は、ドラムカム２４に回転運動を与えることで、駆動ギア１８，１９の切替を実現する。
具体的にシフトアクチュエータ３０は、トルク発生部３１及び回路部３２から構成されている。
【００１３】
図４，５に示すようにトルク発生部３１は、ケース３３、モータ３４、接続部３５、ターミナル３６、抵抗器３７及び減速機構３８を備えている。ケース３３は、下ケース部３３ａ及び上ケース部３３ｂを組み合わせて構成され、トルク発生部３１の他の要素３４〜３８の大半部分を収容している。モータ３４は、ボディ３９、回転軸４０、端子部４１及び図示しないステータコイル等からなるＤＣモータである。ボディ３９は、下ケース部３３ａに固定されている。回転軸４０は、ボディ３９の内周側に固定された図示しない軸受によって周方向両側へ回転可能に支持されている。端子部４１は、ステータコイルに接続された二つのモータ端子４１ａ，４１ｂを有している。ステータコイルは、モータ端子４１ａ，４１ｂへの通電により励磁されて、回転軸４０にトルクを発生させる。
【００１４】
接続部３５は、通電経路としての複数の導線が基板３５ｃに形成されてなるものであり、下ケース部３３ａ部に固定されている。複数の導線のうち二つの導線３５ａ，３５ｂは、それぞれ一端部側において、対応するモータ端子４１ａ，４１ｂに接続されている。ターミナル３６は、一端部側が上ケース部３３ｂを突き抜けてケース３３の外部に露出する複数の通電端子を有している。複数の通電端子のうち二つの通電端子３６ａ，３６ｂは、それぞれ反突出側の端部において、対応する導線３５ａ，３５ｂの反モータ端子側の端部に接続されている。抵抗器３７は導線３５ａの中途部に介装され、電気抵抗として機能する。
【００１５】
図１，４に示すように減速機構３８は、モータ３４が回転軸４０に発生したトルクを増大してドラムカム２４に伝達する歯車機構である。減速機構３８は、平歯車状に形成された複数のギア４２，４３，４４，４５，４６，４７、並びにシャフト状に形成された複数の軸４８，４９，５０を有している。第一ピニオンギア４２は回転軸４０の一端部に同軸上に固定され、回転軸４０と一体に回転可能である。第一スパーギア４３はケース３３の支持する支軸４８に同軸上に固定され、周方向両側へ回転可能に第一ピニオンギア４２と噛み合っている。第二ピニオンギア４４は支軸４８に同軸上に固定され、第一スパーギア４３と一体に回転可能である。第二スパーギア４５はケース３３の支持する支軸４９に同軸上に固定され、周方向両側へ回転可能に第二ピニオンギア４４と噛み合っている。第三ピニオンギア４６は支軸４９に同軸上に固定され、第二スパーギア４５と一体に回転可能である。第三スパーギア４７は出力軸５０の一端部に同軸上に固定され、周方向両側へ出力軸５０と一体回転可能に、第三ピニオンギア４６と噛み合っている。出力軸５０の他端部はドラムカム２４の一端部に同軸上に連結され、ドラムカム２４と一体に回転可能である。
【００１６】
図１に示すように回路部３２は、ケース６０、モータ駆動回路６１及びフレキシブルケーブル６３を備えている。
回路部３２のケース６０は、トルク発生部３１のケース３３とは別体である。通電経路としての複数の導線を基材に内包してなるフレキシブルケーブル６３は、その両端部において、回路部３２及びトルク発生部３１の各ケース６０，３３に装着されている。モータ駆動回路６１は、端子部６２を除く大半部分をケース６０に収容されている。モータ駆動回路６１は、車両２の図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）に接続されている。モータ駆動回路６１の端子部６２は、ケース６０の外部に露出する複数の回路端子を有している。複数の回路端子のうち二つの回路端子６２ａ，６２ｂはそれぞれ、フレキシブルケーブル６３の複数の導線のうち対応する導線６３ａ，６３ｂを介して、対応する通電端子３６ａ，３６ｂの突出側端部に接続される。これによりトルク発生部３１の抵抗器３７は、モータ駆動回路６１の回路端子６２ａとモータ３４のモータ端子４１ａとの間に直列に接続されることとなる。この接続状態においてモータ駆動回路６１は、ＥＣＵからの入力信号に従う電圧を抵抗器３７を通じてモータ３４のステータコイルに印加することで、モータ３４を駆動する。モータ駆動回路６１により通電駆動されたモータ３４は、その発生トルクを減速機構３８を介してドラムカム２４に伝達するので、トルクを伝達されたドラムカム２４が回転し駆動ギア１８，１９が切り替わる。
【００１７】
本実施形態においてモータ３４に一定の電圧を印加したとき生じるモータ３４の負荷電流については、図６に示すように、回転軸４０が拘束されるときの電流（拘束電流）Ｉｒが抵抗器３７のない比較例の場合Ｉｒ’より減少したものとなる。ここで拘束電流の減少量は、抵抗器３７の抵抗値に応じて変化する。本実施形態の拘束電流Ｉｒが比較例の場合Ｉｒ’より減少することによって、図６に示すように、回転軸４０が拘束されるときのモータ３４のトルク（拘束トルク）Ｔｒも比較例の場合Ｔｒ’に比べ減少する。そこで、拘束トルクＴｕがモータ３４に要求される発生トルクの上限値Ｔｕと一致するように抵抗器３７の抵抗値を調整すれば、モータ駆動回路６１の構成を変更しなくてもモータ３４の発生トルクをその上限値Ｔｕ以下に容易に制限できる。したがって、モータ駆動回路６１を汎用化して安価な抵抗器３７のみ交換するようにしても、モータ３４の発生トルクが車両２の仕様に応じた上限値Ｔｕ以下に抑えられるシフトアクチュエータ３０を得ることができるので、シフトアクチュエータ３０の製造コストが低減される。
【００１８】
以上、本発明の一実施形態について説明した。
尚、上述の実施形態では、モータ３４と抵抗器３７とを共通の第一のケース３３に収容し、モータ駆動回路６１をケース３３とは別の第二のケース６０に収容している。これに対し、図７に変形例を示すように、モータ駆動回路６１と抵抗器３７とを共通のケース６０に収容し、モータ３４をケース６０とは別のケース３３に収容するようにしてもよい。この場合、例えば図７に示すように、ケース６０の外部に露出してフレキシブルケーブル６３の導線６３ａに接続される外部端子６６と、モータ駆動回路６１の回路端子６２ａとの間に抵抗器３７を直列に接続する。また、別の変形例を図８に示すように、モータ３４、モータ駆動回路６１及び抵抗器３７の三要素全てを共通のケース３３に収容するようにしてもよい。この場合、例えば図８に示すように、接続部３５の導線３５ａ，３５ｂの反モータ端子側端部を、それぞれ対応するモータ駆動回路６１の回路端子６２ａ，６２ｂに直接接続する。
【００１９】
また、上述の実施形態では、シフトアクチュエータ３０のモータ３４としてＤＣモータを採用している。これに対し、単相モータや三相モータ等、ＤＣモータ以外の公知のモータをシフトアクチュエータ３０のモータとして採用することができる。そして、いずれの種類のモータを採用する場合でも、そのモータの端子とモータ駆動回路の端子との間に抵抗器を直列に接続することで、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
さらに上述の実施形態では、ドラムカム２４及びそれに係合するフォークシャフト２６を用いたカム機構で変換部２０を構成している。これに対し、ウォーム機構、ラックアンドピニオン機構、ボールねじ機構、スライダ−クランク機構等、回転運動を直線運動に変換可能な公知の機構で変換部２０を構成することができる。そして、いずれの種類の機構で変換部２０を構成する場合でも、上述した実施形態のように変換部２０をシフトアクチュエータ３０とは別に設けてもよいし、変換部２０をシフトアクチュエータ３０の一構成要素としてもよい。
【００２１】
またさらに上述の実施形態では、車両の駆動モードを高速駆動、低速駆動及びニュートラルの各モード間で切り替えるトランスファのシフトアクチュエータに本発明を適用した例について説明した。これに対し、車両の駆動モードを二輪駆動モードと四輪駆動モードとの間で切り替えるトランスファのシフトアクチュエータ、あるいは車両の駆動モードを、二輪駆動及び四輪駆動の各モード間並びに高速駆動、低速駆動及びニュートラルの各モード間で切り替えるトランスファのシフトアクチュエータ等に本発明を適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるシフトアクチュエータを備えたトランスファを示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態によるトランスファを搭載した車両を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態によるトランスファの図１とは別の作動状態（Ａ），（Ｂ）を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態によるシフトアクチュエータの内部構造を示す平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるシフトアクチュエータの特性を示すグラフである。
【図７】図１のシフトアクチュエータの変形例を示す模式図である。
【図８】図１のシフトアクチュエータの別の変形例を示す模式図である。
【図９】従来のシフトアクチュエータの特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２３】
１  トランスファ、２  車両、１０  切替機構、１２  ギア部、１４  動力ギア、１６  スリーブギア、１８  高速駆動ギア、１９  低速駆動ギア、２０  変換部、３０  シフトアクチュエータ、３１  トルク発生部、３２  回路部、３３  ケース（第一のケース）、３４  モータ、３５  接続部、３５ａ，３５ｂ  導線、３６  ターミナル、３６ａ，３６ｂ  通電端子、３７  抵抗器、３８  減速機構、４０  回転軸、４１  端子部、４１ａ，４１ｂ  モータ端子、６０  ケース（第二のケース）、６１  モータ駆動回路、６２  端子部、６２ａ，６２ｂ  回路端子、６３  フレキシブルケーブル、６３ａ，６３ｂ  導線、６６  外部端子
【図１】
2005102422.tif 000003
【図２】
2005102422.tif 000004
【図３】
2005102422.tif 000005
【図４】
2005102422.tif 000006
【図５】
2005102422.tif 000007
【図６】
2005102422.tif 000008
【図７】
2005102422.tif 000009
【図８】
2005102422.tif 000010
【図９】
2005102422.tif 000011