(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電電流に応じて回転駆動するモータと、該モータの出力軸の回転トルクを出力する出力機構と、該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、 車両の駆動状態を切替える要求があるか否かを検出する切替要求検出機構と、 該切替要求検出機構からの出力に基づいて前記モータの駆動を制御する制御機構と、を備える駆動切替装置用アクチュエータであって、 該制御機構は、バッテリーから供給される電圧を所定の駆動電圧に変換する電源回路と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電源回路と前記モータとの間に配設され前記モータの通電・非通電を切替可能な通電切替回路と、前記電流検出回路が検出する電流に基づいて前記モータを駆動するべく、前記通電切替回路を作動する演算処理装置とを備えており、前記通電切替回路は、リレーとスイッチングパワー素子を有し、該リレーと該スイッチングパワー素子とが共にオンのときにのみ前記モータが通電し、前記リレーと前記スイッチングパワー素子の少なくともいずれかがオフのときには前記モータが非通電となるように前記リレーとスイッチングパワー素子とが配設されており、前記電流検出回路と、前記リレーと、前記スイッチングパワー素子とは直列に接続され、前記演算処理装置は、前記切替要求検出機構により車両の駆動状態を切替える要求が検出されないときに、前記リレー或いは前記スイッチングパワー素子の一方がオンとなり且つ前記リレー或いは前記スイッチングパワー素子の他方がオフとなるように指示し、前記リレーと、前記スイッチングパワー素子と、前記モータとを備える直列回路に流れる電流を、前記電流検出回路が検出した場合には、前記演算処理装置は、前記リレー或いは前記スイッチングパワー素子の他方が故障していると判断することを特徴とする、駆動切替装置用アクチュエータ。
【請求項２】
前記演算処理装置が前記リレー或いは前記スイッチングパワー素子が故障していると判断した場合には、前記切替要求検出機構による車両の駆動状態の切替え要求が検出された場合であっても、前記モータへの通電を行わないことを特徴とする、請求項１に記載の駆動切替装置用アクチュエータ。
【請求項３】
前記演算処理装置は、前記切替要求検出機構により車両の駆動状態を切替える要求が検出されないときに、前記リレーがオンとなり且つ前記スイッチングパワー素子がオフとなるように指示し、前記電流検出回路が電流を検出した場合には、前記スイッチングパワー素子の他方が故障していると判断し、 前記切替要求検出機構により車両の駆動状態を切替える要求が検出されると、前記リレーがオフとなり且つ前記スイッチングパワー素子がオンとなるように指示し、前記電流検出回路が電流を検出した場合には、前記演算処理装置は、前記リレーが故障していると判断することを特徴とする、請求項１あるいは請求項２に記載の駆動切替装置用アクチュエータ。
【請求項４】
前記リレーは、前記モータを正転方向に回転させるときにオンする一のリレーと、前記モータを逆転方向に回転させるときにオンする他のリレーとを備え、前記演算処理装置は、前記切替要求検出機構により車両の駆動状態を切替える要求が検出されないときに、前記一のリレーもしくは前記他のリレーのいずれかをオンにしてもう一方をオフにし、かつ前記スイッチングパワー素子がオフとなるように指示し、この状態において、前記電流検出装置が前記直列回路に流れる電流を検出した場合は、前記演算処理装置は、前記スイッチングパワー素子が故障していると判断する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動切替装置用アクチュエータ。
【請求項５】
前記リレーは、前記モータを正転方向に回転させるときにオンする一のリレーと、前記モータを逆転方向に回転させるときにオンする他のリレーとを備え、前記演算処理装置は、前記切替要求検出機構により車両の駆動状態を切替える要求が検出されないときに、前記一のリレーと前記他のリレーの両方をオフであり、かつ前記スイッチングパワー素子がオンとなるように指示し、この状態において、前記電流検出装置が前記電流検出装置が前記直列回路に流れる電流を検出した場合は、前記演算処理装置は、前記スイッチングパワー素子が故障していると判断する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動切替装置用アクチュエータ。
【請求項６】
前記リレーは、前記モータを正転方向に回転させるときにオンする一のリレーと、前記モータを逆転方向に回転させるときにオンする他のリレーとを備え、前記演算処理装置は、前記切替要求検出機構により車両の駆動状態を切替える要求が検出されないときに、前記一のリレー及び他のリレーをオンにして、かつ前記スイッチングパワー素子がオフとなるように指示し、この状態において、前記電流検出装置が前記直列回路に流れる電流を検出した場合は、前記演算処理装置は、前記スイッチングパワー素子が故障していると判断する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動切替装置用アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータへの通電を制御することによって車両の駆動状態を２輪駆動から４輪駆動、或いは４輪駆動から２輪駆動に切替える駆動切替装置のアクチュエータに関するものであり、特に、モータへの通電を制御する機構の故障の検出に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の駆動切替装置用アクチュエータとして、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】
上記公報に開示される形式の駆動輪切替装置用アクチュエータにおいて、モータ駆動回路中のリレー及びパワースイッチング素子が正常にオン・オフしているか否かを監視する場合には、モータへの非通電時に所定のタイミングでスイッチングパワー素子をオン・オフ制御して、監視回路によってスイッチングパワー素子が正常か否かを判断していた。
【０００５】
しかしながら上記した監視回路は、スイッチングパワー素子が正常か否かを判断するため設けられた回路であり、監視回路を設けることによって部品点数が増加してしまう、という問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記の問題を解決すべく、部品点数をできるだけ増大させることなく、スイッチングパワー素子が正常か否かを判断す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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記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、該モータの出力軸の回転トルクを出力する出力機構と、該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、 車両の駆動状態を切替える要求があるか否かを検出する切替要求検出機構と、 該切替要求検出機構からの出力に基づいて前記モータの駆動を制御する制御機構と、を備える駆動切替装置用アクチュエータであって、 該制御機構は、バッテリーから供給される電圧を所定の駆動電圧に変換する電源回路と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電源回路と前記モータとの間に配設され前記モータの通電・非通電を切替可能な通電切替回路と、前記電流検出回路が検出する電流に基づいて前記モータを駆動するべく、前記通電切替回路を作動する演算処理装置とを備えており、前記通電切替回路は、リレーとスイッチングパワー素子を有し、該リレーと該スイッチングパワー素子とが共にオンのときにのみ前記モータが通電し、前記リレーと前記スイッチングパワー素子の少なくともいずれかがオフのときには前記モータが非通電となるように前記リレーとスイッチングパワー素子とが配設されており、前記電流検出回路と、前記リレーと、前記スイッチングパワー素子とは直列に接続され、前記演算処理装置は、前記切替要求検出機構により車両の駆動状態を切替える要求が検出されないときに、前記リレー或いは前記スイッチングパワー素子の一方がオンとなり且つ前記リレー或いは前記スイッチングパワー素子の他方がオフとなるように指示し、前記リレーと、前記スイッチングパワー素子と、前記モータとを備える直列回路に流れる電流を、前記電流検出回路が検出した場合には、前記演算処理装置は、前記リレー或いは前記スイッチングパワー素子の他方が故障していると判断することを特徴とする、駆動切替装置用アクチュエータとした。
【０００８】
請求項１における駆動切替装置用アクチュエータの作動について説明する。切替要求検出機構により駆動状態の切替えが要求されると、演算処理装置により通電切換回路が作動されてモータへの通電が行われ、出力軸から出力機構を介して出力部材に回転トルクを伝達する。このとき、駆動状態の切替えが円滑に行われずに、出力部材が作動しなくなったり過剰な負荷を受けながら作動したりする場合が考えられる。このような場合にモータへの通電を継続しているとモータが過剰に発熱してしまうが、本発明では、電流検出回路が検出する電流に基づいて演算処理装置がリレーやパワースイッチング素子をオン・オフ操作することで、モータへの通電電流が制限される。したがって、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。通電電流の制限について更に説明すると、リレーに対するスイッチングパワー素子のオン・オフ作動周期は非常に小さいため、駆動状態の切替途中の段階では、リレーはオン状態を維持した状態でスイッチングパワー素子のオン・オフを繰り返し切替えることにより、モータへの通電電流を制限する。そして、駆動状態の切替えが完了すると、リレーとスイッチングパワー素子の両方をオフするように通電切替回路が作動される。
【０００９】
ここで、通電切替回路は、リレー及びスイッチングパワー素子が故障していなければ、リレー或いはスイッチングパワー素子のうち少なくとも一方がオフされたときにはモータに電流が流れない構成となっている。このような構成のアクチュエータに対して、リレー或いはスイッチングパワー素子の一方をオン、他方をオフにした状態でモータに電流が流れることが検出される場合には、リレー或いはスイッチングパワー素子の他方が、オンを維持したままオフに操作されない故障（以下、オン故障と称す）状態であるとみなすことができる。
【００１０】
このように、請求項１によると、駆動状態の切替時におけるモータの通電制御のための通電切替回路にはリレーとスイッチングパワー素子が用いられており、このリレーとスイッチングパワー素子のオン・オフを操作することで、新たに監視回路を設けることなくリレー或いはスイッチングパワー素子のオン故障を検出することができ、これらの故障の検出に際して部品点数が増加することがない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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に本実施の形態における駆動切換装置用アクチュエータを採用した駆動切換装置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。
【００１２】
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り、駆動切替装置用アクチュエータはアクチュエータ部３０と制御機構４０と、乗員による操作に応じて車両の駆動状態を切替える要求があるか否かを検出する切替要求検出機構としての手動スイッチ５０とにより構成されている。尚、本実施の形態における駆動切替装置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。
【００１３】
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のアクチュエータ部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。
【００１４】
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。
【００１５】
次に、駆動切替装置用アクチュエータを構成するアクチュエータ部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アクチュエータ部３０の断面図、図３は図２のＡ視図である。アクチュエータ部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。更に駆動切替装置用アクチュエータは、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
【表１】
0003922100.tif 000002
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。
【００１９】
アクチュエータ部３０とともに駆動切換装置用アクチュエータを構成する制御機構４０について説明する。制御機構４０は、バッテリーＢＡＴから供給される電圧を所定の駆動電圧に変換する電源回路４８と、モータ３１に流れる電流を検出する電流検出回路４５と、電源回路４８とモータ３１との間に配設されモータ３１の通電・非通電を切替可能な通電切替回路４２と、電流検出回路４５が検出する電流に基づいてモータ３１を駆動するべく、通電切替回路４２を作動する演算処理装置としてのＣＰＵ４１を備えている。
【００２０】
通電切替回路４２は、リレー４３Ａ、４３Ｂとスイッチングパワー素子であるＦＥＴ４４を有しており、リレー４３ＡとＦＥＴ４４とが共にオン、或いはリレー４３ＢとＦＥＴ４４とが共にオンのときにのみモータ３１が通電し、リレー４３ＡとＦＥＴ４４の少なくともいずれかがオフのとき、或いはリレー４３ＢとＦＥＴ４４の少なくともいずれかがオフのときにはモータ３１が非通電となるようにリレー４３Ａ、４３ＢとＦＥＴ４４とが配設されている。本実施の形態では、通電切換回路４２は２つのリレー４３Ａ、４３Ｂを有しているが、これは、モータ３１を正転方向に回転させるときにオンするリレー４３Ａと、モータ３１を逆転方向に回転させるときにオンするリレー４３Ｂであり、駆動状態の切替時に２つのリレー４３Ａ、４３Ｂが同時にオンすることはない。また、ＦＥＴ４４はモータ３１とアースとの間に設けられることにより、１つのＦＥＴで２つのリレー４３Ａ、４３Ｂに対応した構造となっている。尚、図４に示す構成以外にも、リレー４３Ａとリレー４３ＢとでそれぞれのＦＥＴが対応するようにＦＥＴを２個配設してもよい。
【００２１】
電流検出回路４５は、抵抗４７に流れる電流をオペアンプ４６にて基準電流値Ｉ０、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に流れる電流がこれら電流値に達しているか否かを検知している。尚、基準電流値Ｉ０は、ＣＰＵ４１が検出可能な電流のうち最も小さな値である。
【００２２】
ＣＰＵ４１は、電源回路４８、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、及び電流検出回路が検出する電流を入力して、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の回転方向及び通電電流を算出し、この算出された回転方向及び電流値を出力すべくリレー４３Ａ、４３Ｂ及びＦＥＴ４４のオン・オフを出力する。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にて各電流値と比較することで、モータ３１に流れる電流が基準電流値Ｉ０、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。
【００２３】
駆動切替装置用アクチュエータの故障の検出について、図５のフローチャートを用いて説明する。電源回路４８からＣＰＵ４１に電圧が供給されてイグニッションスイッチＩＧがオンされると図５のフローチャートがスタートする。先ず、ステップＳ１０でリレー４３Ａをオンするとともにリレー４３Ｂをオフする。そしてステップＳ１１にてＦＥＴ４４をオフする。次に、ステップＳ１２に進んでモータ３１に流れる電流Ｉが基準電流値Ｉ０より大きいか否かを判断する。ＦＥＴ４４がＣＰＵ４１の指示通りにオフされていればモータ３１には電流が流れないので、ＦＥＴ４４がオン故障していない限り電流Ｉは基準電流値Ｉ０より大きくならない。ＦＥＴ４４がオン故障しておらず、ステップＳ１２で電流Ｉが基準電流値Ｉ０以下であると判断された場合にはステップＳ１３に進み、リレー４３Ａをオフするとともにリレー４３Ｂをオンする。そして、ステップＳ１４にて、ステップＳ１２と同様に電流Ｉが基準電流値Ｉ０より大きいか否かを判断する。ステップＳ１４の実行時にはＦＥＴ４４がオフされているので、ＦＥＴ４４がオン故障していない限り電流Ｉは基準電流値Ｉ０より大きくならない。ＦＥＴ４４がオン故障しておらず、ステップＳ１４で電流Ｉが基準電流値Ｉ０以下であると判断された場合にはステップＳ１５に進む。
【００２４】
ステップＳ１６に進むとリレー４３Ａ、４３Ｂをともにオフし、ステップＳ１７にてＦＥＴ４４をオンする。そして、ステップＳ１７に進み、ステップＳ１２及びステップＳ１４と同様に電流Ｉが基準電流値Ｉ０より大きいか否かを判断する。ステップＳ１７の実行時にはリレー４３Ａ、４３Ｂがともにオフされているため、リレー４３Ａ或いはリレー４３Ｂのいずれかがオン故障していない限り、モータ３１に電流は流れない。リレー４３Ａ、４３Ｂがともにオン故障しておらず、ステップＳ１７で電流Ｉが基準電流値Ｉ０以下であると判断されると、ステップＳ１９に進んで後述する通常通電制御を実行する。
【００２５】
ここで、ＦＥＴ４４がオン故障している場合には、モータ３１に電流が流れてステップＳ１２にて電流Ｉが基準電流値Ｉ０より大きいと判断され、ステップＳ１８に進む。ＦＥＴ４４がオン故障している場合には、モータ３１に電流が流れてステップＳ１４にて電流Ｉが基準電流値Ｉ０より大きいと判断され、ステップＳ１８に進む。また、リレー４３Ａ、４３Ｂのいずれかがオン故障している場合にも、モータ３１に電流が流れてステップＳ１７にて電流Ｉが基準電流値Ｉ０より大きいと判断され、ＦＥＴ４４のオン故障時と同様にステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、運転者による駆動状態の切替要求があってもモータ３１に通電しないように、リレー４３Ａ、４３Ｂ及びＦＥＴ４４をオフする。そして、リレー４３Ａ、４３Ｂ或いはＦＥＴ４４がオン故障していることを運転者に知らせるべく、図示しないインジケータを点灯させる。
【００２６】
次に、ステップＳ１９の通常通電制御について、図６のフローチャート及び図７〜図１０のタイムチャートを用いて説明する。本実施の形態では、車両の駆動状態が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７および図９はモータ３１に流れる電流と時間、図８および図１０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。
【００２７】
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４３Ａ、４３Ｂ及びＦＥＴ４４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）。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
上述した実施の形態では、ＦＥＴ及びリレーのオン故障を検出してから通常通電制御を実行するようにしたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、これ以外にも以下のオン故障の検出が考えられる。一般的にスイッチング素子がオン・オフするのに要する時間は、リレーがオン・オフするのに要する時間に比べて非常に短い。したがって、例えば通常通電制御中に切替要求があった後、リレーがオンに移行するまでのリレーがオフとなっている間にスイッチング素子をオンすることで、リレーのオン故障を検出することができる。具体的には、ステップＳ１１０とステップＳ１２０との間に、ステップＳ１５からＳ１７の処理を実行するようにして達成される。これによると、駆動切替装置用アクチュエータの応答性を損なうことなく、且つ切替要求が有る度にリレーのオン故障を検出することができるので、好適である。
【００３９】
更に、例えばＦＥＴのオン故障を検出する際に、リレー４３Ａ、２を同時にオンするとともにＦＥＴをオフし、モータ３１に電流が流れていればＦＥＴのいずれかがオン故障していると判断するようにしてもよい。具体的にはステップＳ１０でリレー４３Ａ、２を同時にオンし、ステップＳ１３とステップＳ１４を省略することで達成される。これによると、ＦＥＴのオン故障の検出に要する処理が少なくなって、好適である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によると、駆動状態の切替時におけるモータの通電制御に用いられているリレーとＦＥＴのオン・オフを操作することで、新たに監視回路を設けることなくリレー或いはＦＥＴのオン故障を検出することができ、これらの故障の検出に際して部品点数が増加することがない。
【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故障検出の処理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制御機構による通常通電制御を示すフローチャートである。
【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。
【図１０】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
３０・・・アクチュエータ部
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
４０・・・制御機構
４１・・・ＣＰＵ（演算処理装置）
４２・・・通電切替回路
４３Ａ、４３Ｂ・・・リレー
４４・・・ＦＥＴ（ＦＥＴ）
４５・・・電流検出回路
４８・・・電源回路
５０・・・手動スイッチ（切替要求検出機構）
ＢＡＴ・・・バッテリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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