JP2003289694A - 駆動切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロッド等の出力部材の移動が規制された場合
でも、モータの発熱を抑え、モータの保護を図る。 【解決手段】 モータ３１の出力軸３１Ａの回転によ
り、回転を行うモータ側回転部材３５Ａと、モータ３１
の回転によって、駆動状態を切り替えるロッド３３と、
ロッド３３の回転が規制された場合にモータ３１からの
回転力を吸収するスパイラルスプリング３５Ｂと、駆動
状態の切り替えを指示する操作スイッチ３６と、操作ス
イッチ３６の状態によりロッド３３を移動させる制御装
置４０とを備えた駆動切替装置１０において、制御装置
４０は、モータ３１に流れるモータ電流Ｉを検出すると
共に、モータ３１の起動からの通電時間Ｔ１を検出し、
モータ電流Ｉと通電時間Ｔ１によって、モータ３１の発
熱温度Ｔを推定する。そして、推定した発熱温度Ｔに基
づき、操作スイッチ５０からの操作入力を許可または禁
止する構成として、モータ３１の保護を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動状態を切替え
る駆動切替装置に関するものであり、車両において駆動
形態（２輪駆動状態、センターデフフリーやセンターデ
フロックと言った４輪駆動状態等）を切り替える駆動切
替装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年では、車両の高性能化に伴い、ドラ
イバーは自分の好み、または、車両の走行状態や走路の
状態によって、駆動力を付与する車両の動力伝達形態
を、２輪駆動状態、或いは、センターデフフリー状態や
センターデフロック状態と言った４輪駆動状態に切り替
えられる構成となってきている。

【０００３】例えば、特開平８−２２３９８３号公報に
示される推力アクチュエータでは、モータは動力伝達機
構によって軸方向の推力に変換されて、ロッドに伝達さ
れる。ロッドはその推力を受けて軸方向に移動し、切替
装置のフォークシャフトを駆動して２輪駆動と４輪駆動
を切り替える。この場合、ロッドがロックしてモータに
過大な負荷がかからない様に、モータに流れる負荷電流
が制限されようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報に示される推力アクチュエータでは、モータの駆
動中にロッドがロックして、モータにかかる負荷が所定
値以上になると、モータへの通電電流を制限するように
している。この為、例えば、ロッドが移動しているにも
かかわらず何らかの負荷がロッドに作用した場合、モー
タにかかる負荷がロック時の負荷よりは小さいが、ロッ
ドが円滑に移動する通常のモータ駆動状態の負荷よりも
大きい場合には、モータへの通電は制限されない。

【０００５】それ故に、ロッドに作用する負荷がロック
時よりも小さく且つ通常のモータ駆動時よりも大きい状
態が継続するとモータが発熱し、モータが焼損等によっ
て破損してしまうことが起こり得る。

【０００６】そこで、本発明は、この様な問題点に鑑み
てなされたものであり、ロッド等の出力部材の移動が規
制された場合でも、モータの発熱を抑え、モータの保護
を図ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために講じた手段は、通電に応じて駆動するモータと、
該モータの出力軸とともに回転するモータ側回転部材
と、前記モータの駆動にともなって移動することによ
り、車両の駆動状態を第１状態あるいは第２状態のいず
れかに切り替える出力部材と、該出力部材と前記モータ
側回転部材出力軸との間に配設され、前記出力部材の回
転が規制された場合に、前記モータの回転を吸収する回
転吸収機構と、選択操作によって車両の駆動状態を前記
第１状態あるいは前記第２状態のいずれかに選択する操
作部材と、該操作部材の選択操作に応じて前記モータの
駆動を制御し、前記出力部材を移動させる制御装置とを
備えた駆動切替装置において、前記制御装置は、前記モ
ータに流れるモータ電流を検出すると共に、前記モータ
の起動からの通電時間を検出し、前記モータ電流と前記
通電時間とにより、前記モータの発熱温度を推定して、
該発熱温度に基づき前記モータへの通電を規制する様に
したことである。

【０００８】上記した手段によれば、制御装置は、モー
タに流れるモータ電流を検出すると共に、モータの起動
からの通電時間を検出し、モータ電流と通電時間によ
り、モータの発熱温度を推定することが可能となる。そ
して、推定された発熱温度に基づき、モータへの通電を
規制することによって、モータはモータ電流と起動から
の通電時間によって、焼損等の不具合の原因となる発熱
状態が簡単な方法により監視されるものとなるので、モ
ータの発熱を確実に抑え、モータの保護を図ることが可
能となる。

【０００９】これによって、モータの発熱のおそれがあ
る場合には確実にモータの通電が制限されることになる
ので、モータを小型化することも可能である。

【００１０】この場合、制御装置はモータへの通電を終
了してからの通電停止時間を検出し、前記モータ電流と
通電停止時間から発熱温度を推定し、発熱温度が所定温
度となるまで、操作部材による選択操作を禁止すれば、
モータの駆動停止後もモータ電流と通電停止時間とから
発熱温度を推定し、モータの発熱温度が低下する状態を
監視することが可能となる。これにより、モータの駆動
停止後も発熱温度が所定温度より高い場合には、操作部
材の選択操作に応じたモータの駆動を禁止して、モータ
の保護を図ることが可能になる。一方、モータの駆動停
止後の発熱温度が所定温度よりも低くなれば、操作部材
の選択操作に応じたモータの駆動を許可することが可能
になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について、図
面を参照して説明する。

【００１２】図１は本実施形態における切替装置用アク
チュエータによって、駆動状態が切り替えられる駆動切
換装置１０の断面図である。尚、図１においては、各構
成が見難くならない様、一部を除いてハッチングを省略
している。

【００１３】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の駆動力が前輪と後輪に伝達さ
れる様、車両の前輪駆動軸１２と後輪駆動軸１１との間
に配設される。この駆動切替装置１０は、アクチュエー
タ３０の作動により、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つの状態のいずれかに切り替えることが
可能な装置である。尚、本実施における駆動切替装置１
０は、上記した３つの状態に加え、減速機２３によっ
て、４輪駆動時における最終減速比をハイギヤとローギ
ヤに切り替え可能な構成となっている。ハイギヤとロー
ギヤを切り替えるシフトレバー２０を、運転席からドラ
イバーが手動で切り替えることにより、ハイギヤとロー
ギヤとの切り替えが行える構成となっている。略中央に
設けられる後輪駆動軸１１には、図示しない変速機の入
力軸２４を介して回転駆動力が伝達される。そして、後
輪駆動軸１１の回転駆動力は、中央に設けられるセンタ
ーデフユニット１３に伝達され、センターデフユニット
１３からは、サイレントチェーン１９を介して、前輪駆
動軸１２に回転駆動力が伝達される構成となっている。
ここに示すセンターデフユニット１３は、前輪駆動軸１
２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。

【００１４】また、図１に示す駆動切替装置１０には、
駆動源となるアクチュエータ３０の図２に示すロッド
（出力部材）３３に連結される第１シャフト１４と、第
１シャフト１４と並設される第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駆切替用の
シフトフォーク１６及びセンターデフロックを行うシフ
トフォーク１７と、シフトフォーク１６と設けられてシ
フトフォーク１６と一体に動くスリーブ１６Ａ、及び、
シフトフォーク１７と一体に設けられてシフトフォーク
１７と一体に動くスリーブ１７Ａとを備える。

【００１５】２つの第１シャフト１４及び第２シャフト
１５には、第１シャフト１４と第２シャフト１５上を摺
動して移動するシフトフォーク１６、１７が移動自在に
嵌っている。第１シャフト１４には、軸方向において２
つの円周状のフランジ１４Ａ，１４Ｂが形成され、第２
シャフト１５には、軸方向において３つのフランジ１５
Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが形成されている。これらのフラン
ジ１４Ａ，１４Ｂ、１５Ａ，１５Ｂ、１５Ｃの設けられ
る位置は、以下の様である。

【００１６】つまり、図１に示す状態において、第１シ
ャフト１４において、フランジ１４Ａは両シフトフォー
ク１６，１７とは当接せず、フランジ１４Ｂはシフトフ
ォーク１６の一方の側（図１に示す左側）に当接する。
また、第２シャフト１５においては、フランジ１５Ｃは
シフトフォーク１７の一方の側（図１に示す右側）に当
接するが、フランジ１５Ａは両シフトフォーク１６，１
７には当接しない。また、フランジ１５Ｂはシフトフォ
ーク１６の一方の側（図１に示す右側）に当接し、第１
シャフト１４および第２シャフト５がそれぞれ独立して
軸方向に移動する構成となっている。これによって、上
記したフランジ１４Ａ，１４Ｂ、１５Ａ，１５Ｂ、１５
Ｃの作用により、２つのシフトフォーク１６，１７は、
それぞれ押圧されたり、押圧されなかったりして、第１
シャフト１４および第２シャフト１５上を摺動し、シフ
トフォーク１６、１７の軸方向において位置を移動する
ことができる。

【００１７】次に、駆動切替装置１０における駆動状態
の切り替えについて説明する。本実施形態における駆動
切替装置１０は、ロッド３３の位置に応じて第１シャフ
ト１４および第２シャフト１５が駆動され、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。これにより、両シャフト１４、１５上を、摺動自在
な状態で配設される２駆／４駆切替用のシフトフォーク
１６及びセンターデフフリー状態とセンターデフロック
状態とを切り替えるセンターデフロックを行うシフトフ
ォーク１７が、軸方向に移動し、各シフトフォーク１
６、１７に設けられ、シフトフォーク１６，１７と一体
で動くスリーブ１６Ａ、１７Ａが軸方向に移動し、スリ
ーブ１６Ａ，１７Ａは、センターデフユニット内部の図
示しない歯車機構または２駆／４駆を切り替える歯車１
８と、スプライン嵌合したり、スプライン嵌合しなかっ
たりする。

【００１８】その結果、本実施形態では、車両の駆動状
態を２輪駆動の状態、４輪駆動（センターデフフリー）
及び４輪駆動（センターデフロック）の状態と言った、
３つの状態に切り替えることが可能である。尚、本実施
形態では、第１状態を２輪駆動の状態、第２状態を４輪
駆動の状態とするが、これとは別に、例えば、第１状態
を２輪駆動の状態、第２状態をセンターデフフリーの状
態、更に第３状態をセンターデフロックの状態としても
良い。また、これらの状態に限定されるものではなく、
上記した状態を入れ替えたり、または、その他の状態を
追加することも可能である。

【００１９】車両の動力伝達について、補足説明を行う
と、センターデフフリーの４輪駆動の状態では、前輪駆
動軸１２と中央のセンターデフユニット１３とが連結さ
れ、センターデフユニット内に設けられる遊星歯車機構
の遊星歯車による作用によって、両駆動軸１１、１２に
発生する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。

【００２０】また、センターデフロックの４輪駆動の状
態では、シフトフォーク１７と一体で移動するスリーブ
１７Ａが、センターデフユニット１３の遊星歯車機構と
噛み合いロックする。この様に、両者間で噛み合いがロ
ックすると、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。

【００２１】一方、駆動状態が２輪駆動の状態では、前
輪駆動軸１２とセンターデフユニット１３は連結され
ず、後輪駆動軸１１のみに入力軸２４の回転駆動力が伝
達されるものとなる。

【００２２】次に、駆動切替装置１０を駆動するアクチ
ュエータ３０について説明する。図２は、アクチュエー
タ３０の断面図を示し、図３は、図２に示す上視図であ
る。

【００２３】アクチュエータ３０は、制御装置４０から
の駆動を行うモータ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、その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
て、ロッド３３側から出力軸３１Ａ側へ伝達される動力
によって、出力軸３１Ａの回転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３
４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とを備え、これら
はハウジング３７内に収められている。尚、サイクロー
ドギア３４の代わりにウォームギアを用いることも可能
である。

【００２４】回転吸収機構３５は、サイクロイドギヤ３
４を介してモータ３１の出力軸３１Ａの回転が伝達され
るモータ側回転部材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がモータ
３１により回転を行う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の他端に固定されて出力機構３２にモータ
側回転部材３５Ａからの回転力が伝達される出力側回転
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
る。

【００２５】図３に示す様に、モータ側回転部材３５Ａ
に近接して配置され、出力機構３２の回転状態から、ロ
ッド３３の移動により動作するシフトフォーク１６，１
７の所定位置で、スイッチ状態が切り換わるリミットス
イッチ３６は、４つの端子ａ，ｂ，ｃ，ｄを有する。リ
ミットスイッチ３６は、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、出力軸３１Ａの回転角度を検出し、上記した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。

【００２６】

【表１】 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１において、「○」は接点の接触時を示し、空欄
は非接触時を示す。この様に、リミットスイッチ３６で
は、端子ａが接地端子となり、状態検出を行う４つの端
子ａ，ｂ，ｃ，ｄの接触状態が変化する事によって、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。本実施形態においては、一例として、設定位置Ａ
は、２輪駆動の状態を示す。また、設定位置Ｂは、４輪
駆動（センターデフフリー）の状態を示す。更に、設定
位置Ｃは、４輪駆動（センターデフロック）の状態を示
すものとする。

【００２７】また、駆動状態の切り替えを行うアクチュ
エータ３０は、車両の走行車速を検出する車速信号や変
速機の位置を示すシフト位置信号等の外部信号を入力し
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装置４０をハウ
ジング３７の外部に備える。

【００２８】そこで、図４に示す全体の参照して、制御
装置４０の内部構成について簡単に説明する。制御装置
４０は、内部にマイコン４１、電源回路４２、通電切替
回路４３、電流検出回路４７を備える。この制御装置４
０には、車両に搭載されたバッテリー５１から電源（例
えば、１２Ｖ）が供給され、バッテリー５１からの電圧
は、車両の負荷状態によって変動するため、一旦、電源
回路４２に取り込まれる。この電源回路４２によって、
負荷状態により変動しない安定した電圧（例えば、５
Ｖ）が作られ、その安定した電圧がマイコン４１に入力
される。また、制御装置４０には、上記した３つの駆動
状態をロータリースイッチ形式で切り替える手動の操作
スイッチ（操作手段）５０の切替信号と、リミットスイ
ッチ３６の各端子ｂ、ｃ、ｄの接触／非接触の状態信号
が入力され、更には、モータ３１に流れる電流を、モー
タ３１の一方の端子に接続されたシャント抵抗等を用い
た電流検出回路４により検出し、モータ電流がマイコン
４１に入力される。マイコン４１に入力されるこれらの
信号は、マイコン４１の内部または外部に設けられるイ
ンターフェース回路（図示せず）を介して入力される。
マイコン４１は、これらの入力された信号に基づき、モ
ータ３１を駆動するモータ駆動信号を通電切替回路４３
に対して出力する。すると、通電切替回路４３はモータ
駆動信号に対応した通電（モータ３１を正転または逆転
させる通電）を行い、モータ３１を駆動させる。

【００２９】次に、アクチュエータ３０の作動につい
て、説明する。本実施形態においては、一例としてセン
ターデフフリーの状態から、センターデフロックの状態
へと切り替わる際の各構成の作動を説明する。図５は、
モータ３１に流れるモータ電流（モータ電流値）と時間
の関係を示しており、また、図６は、モータ３１の発熱
による温度上昇（具体的にはモータ電流Ｉとモータ通電
時間Ｔ１の積和Σ（Ｉ・Ｔ１）と時間との関係を示すタ
イムチャートである。

【００３０】まず最初に、図５および図６を参照してモ
ータ制御の概略を説明する。尚、ここでは一例として、
操作スイッチ５０をドライバーが操作することによっ
て、駆動状態がセンターデフフリーの状態からセンター
デフロックの状態に移行させる場合について説明を行う
が、これに限定されるものではなく、上記した３つの駆
動状態のいずれかの状態から、異なった駆動状態に遷移
する場合にも応用が可能である。

【００３１】そこで、車両の駆動状態をセンターデフフ
リーの状態からセンターデフロックの状態に動作させる
場合、ドライバーは操作スイッチ５０を操作する。する
と、モータ３１に連続通電がなされ、モータ３１は駆動
され、モータ３１は起動電流が流れた後、落ち着く。こ
の様に、起動電流がモータ起動時に流れると、モータ電
流は急激に増加した後、低下するものとなる。モータ電
流が低下して落ち着いた時間ｔ１から時間ｔ２まではロ
ッド３３は、モータ回転に伴って移動する。この期間で
は、安定したモータ電流がモータ３１に流れてモータ３
１の出力軸３１Ａが回転し、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、この期間では、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。

【００３２】時間ｔ２になると、これまで滑らかな移動
を行っていたロッド３３の移動によって、シフトフォー
ク１７に設けられたスリーブ１７Ａの軸方向の端部が、
センターデフユニット１３の内部の遊星歯車機構に当接
する。この場合、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
している為、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み合わない。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
み合い、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が弾縮した待ち状態となる。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
と、ロッド３３が所定の負荷を受けながら軸方向に変位
する状態の２つの状態があり、これらの状態の下で、モ
ータ３１に流れる電流値は徐々に大きくなる。

【００３３】この様に、スプライン嵌合が互いに噛み合
わない状態であると、ロッド３３の移動が規制されるモ
ータロックと似た状態となり、この状態が発生すると、
スパイラルスプリング３５Ｂを弾縮させて、スパイラル
リング３５Ｂの巻き上げを行う待ち動作に入る。この場
合、ロッド３３の移動が規制され、モータ３１の回転が
ロックする状態と同じ様に、モータ電流は急激に増加す
る。その後、モータ保護を図るために設定された所定電
流となる時間ｔ３において、予め設定されたモータ電流
になると、時間ｔ３〜ｔ４まで所定時間の間は、そのモ
ータ３１を保持する為、１０〜９０％のデューティ比に
よって、モータ３１に通電を行う。即ち、十分なスプラ
イン嵌合による噛み合いを確保する為に、モータ３１の
ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を、制御装置
４０のマイコン４１は行う。そして、時間ｔ４になって
もモータ電流が低下しない場合には、スプライン嵌合の
噛み合いが十分ではない状態でのモータ３１の発熱から
の保護を図るため、モータ３１のデューティ制御による
通電を止め、間欠通電を開始する。ここで実施される間
欠通電は、スリーブ１７Ａとセンターデフユニット１３
の遊星歯車機構とのスプライン嵌合が十分でない場合に
行われるものであり、モータ３１への通電量を抑えた低
い電流を流す時間と、ある程度高い電流をモータ３１に
付与する時間とを所定周期（例えば、２０ｍｓｅｃ）で
間欠して行う。この様な間欠通電を行うことにより、ス
リーブ１７Ａとセンターデフユニット１３の遊星歯車機
構とがスプライン嵌合する場合、両者の同期がとれてい
ない状態下で、ロッド３３への荷重が抜けない様に、所
定荷重をロッド３３にかけた状態で、少しずつロッド３
３に軸方向の移動力を付与し、ずらしながら両者間で同
期がとれるポイントを探し求める様にしている。

【００３４】そして、時間ｔ５において、間欠通電を行
うことにより、同期がとれると、ロッド３３の軸方向の
移動が規制されていた時に蓄えていたスパイラルスプリ
ング３５Ｂの付勢力によって、ロッド３３は軸方向に移
動し始める。すると、モータロックの状態が解除され、
モータ電流が、時間ｔ６まで低下する。この状態となる
と、時間ｔ６で通電方法を、間欠通電から連続通電に切
り替える。通電方法を切り替えると、モータ３１には起
動電流が流れ、モータ電流は急激に増加した後、低下す
る。そして、ある程度、ロッド３３が移動すると、ロッ
ド３３に作用する負荷が次第に増加してゆくことで、モ
ータ電流が徐々に上昇する。その後、最終の到達地点ま
でロッド３３が到達（センターデフロック状態となる最
終的な設定位置Ｃ）すると、リミットスイッチ３６の状
態がセンターデフロック状態を示す（４端子の内、端子
ａ，ｄのみが接触状態となる）と、連続通電が時間ｔ８
にて終了し、ここでモータ制御を一旦終了する。

【００３５】この様な動作を行うモータ制御において、
本実施形態においては、モータ３１の発熱を防止し、モ
ータ３１の保護を図るために、モータ３１に流れるモー
タ電流Ｉと、モータ制御中にモータ３１の起動を開始し
てからの経過時間Ｔを検出し、モータ電流Ｉと起動から
の経過時間Ｔとにより、モータ発熱温度Ｔを推定してい
る。そして、推定されたモータ発熱温度Ｔによって、モ
ータ３１に流す通電量を規制している。

【００３６】具体的には、モータ電流Ｉとモータ３１の
通電時間Ｔ１を所定周期で検出し、モータ電流Ｉとモー
タ３１の通電時間Ｔ１との積和Σ（Ｉ・Ｔ１）を演算す
るによって、モータ３１の発熱に伴う上昇温度（発熱温
度と称する）を推定する。この発熱温度推定は、モータ
３１が間欠通電されている場合には、モータ電流Ｉと通
電時間Ｔ１の積は温度推定値に加算されない様にしてい
る。しかし、モータ３１に連続通電が成されている場合
には、モータ電流Ｉと通電時間Ｔ１の積を温度推定値に
加算して、モータ３１の発熱温度を推定する。この発熱
温度の推定は、予めモータ３１に所定電流を印加する
と、どれだけモータ温度が上昇するのかを実験的に求め
ておき、モータ電流と通電時間との関数により、上昇係
数または下降係数を設定する。そして、モータ３１を制
御している場合には、上昇係数を発熱温度Ｔに加算し、
制御を行っていない場合には、下降係数を発熱温度Ｔか
ら減算して、モータ３１の発熱温度Ｔを推定する。これ
を基にして、モータ３１が発熱するモータ制御時に求め
たモータ発熱温度から、制御終了後、モータ３１の発熱
温度の低下を推定し、モータ停止後の発熱温度によっ
て、操作スイッチ５０の選択操作に応じたモータ３１の
駆動を許可したり、禁止したりする様にしている。この
場合、操作スイッチ５０による選択操作が行われた場
合、推定したモータ３１の発熱温度Ｔが所定温度ＴＭよ
りも高い場合には、モータ３１の焼損等からのモータ保
護を図ることを目的として、操作スイッチ５０の選択操
作に応じたモータ３１の駆動を禁止する。一方、推定し
たモータ３１の発熱温度Ｔが所定温度ＴＭよりも低い場
合には、モータ３１の発熱は、十分におさまっている、
或いは、モータ３１は冷えているものとして、操作スイ
ッチ５０の選択操作に応じたモータ３１の駆動を許可す
る様にしている。

【００３７】そこで、図７に示すフローチャートを参照
して、マイコン４１におけるモータ制御の処理について
説明する。

【００３８】図７に示すモータ制御は、図４に示すバッ
テリー５１からの電源が供給されるイグニッションスイ
ッチ５２がオフ状態（開状態）からオン状態（閉状態）
となった場合に、マイコン４１に所定電圧（５Ｖ）が供
給されて、実行される様になっている。そこで、図７の
フローチャートを説明すると、ステップＳ１において、
操作スイッチ５０よる選択操作がなされたどうかが、チ
ェックされる。ここで、操作スイッチ５０による選択操
作がなされない場合には、以下に説明するモータ制御の
処理は行わないが、操作スイッチ５０による選択操作が
なされた場合には、ステップＳ２にて操作スイッチ５０
の操作許可フラグが成立する。次に、ステップＳ３に進
んで、操作スイッチ５０が操作許可状態か否かがチェッ
クされる。ここで、スイッチ操作５０の操作許可フラグ
が成立していない場合（操作禁止フラグが成立している
場合）には、ステップＳ１３に進んでモータ３１を非通
電とする。ステップＳ３においてスイッチ操作５０の操
作許可フラグが成立している場合には、ステップＳ４に
進んで前述したモータ３１のＰＷＭ制御を行い、ステッ
プＳ５に進む。

【００３９】ステップＳ５では、モータ３１に流れるモ
ータ電流を電流検出回路４７により検出し、その検出さ
れたモータ電流Ｉをマイコン内の所定メモリに記憶す
る。また、モータ制御において、モータ３１に通電がな
されている場合（モータ制御中の状態）には、モータ３
１が起動されてからの通電時間Ｔ１が検出される。更
に、モータ３１に通電がなされていない場合（モータ制
御中でない状態）には、モータ３１への通電が終了し、
モータ３１が停止してからの通電停止時間（単に、停止
時間と称す）Ｔ２が検出され、これらが所定メモリに記
憶される。その後、ステップＳ６にてロッド３３の移動
が完了したかが判断される。このロッド３３の移動の完
了は、ロッド３３が所定状態まで到達する（上記した３
つの駆動状態となる）と、自動的にリミットスイッチ３
６が作動し、ロッド３３の位置が検出できる様になって
いる。例えば、駆動状態がセンターデフフリーの状態か
らセンターデフロックの状態に移行した場合には、ロッ
ド３３の移動完了状態とは、リミットスイッチ３６は、
表１に示す如く、４つの端子の内、端子ａ，ｄのみが導
通した状態（センターデフロックの状態を示す）を意味
し、この状態では、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
スプラインとが噛み合い、センターデフユニット１３の
遊星歯車機構が作用しない様、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の状態と
なり、ロッド３３の移動が完了する。

【００４０】ここで、操作スイッチ５０にて指示された
位置（ここでは、センターデフフリーの状態）まで、リ
ミットスイッチ３６が作動し、ロッド３３の移動が完了
している場合にはステップＳ１２に進むが、ロッド３３
の移動がまだ完了位置まで到達していない移動中の場合
には、ステップＳ７にてモータ３１の通電状態の判別を
行う。

【００４１】ステップＳ７でのモータ状態判別は、モー
タ３１に対して連続通電（起動から時間ｔ４、及び、時
間ｔ６〜ｔ８）がなされているのか、間欠通電（時間ｔ
４〜ｔ６）がなされているのかを、モータ３１の状態よ
り判別する。ステップＳ８にて、連続通電がなされてい
ない場合（間欠通電の状態）には、ステップＳ１６に進
む。ステップＳ８にて、連続通電がなされている場合に
は、ステップＳ９に進んで、モータ制御が停止されてか
らの時間をカウントする停止時間Ｔ２をクリアし、ステ
ップＳ１０においては、連続通電が開始してからの通電
時間Ｔ１をカウントする。この場合、モータ制御は所定
周期にて実行されるため、所定周期と通電時間カウンタ
の値を掛け合わせることによって、連続通電がなされて
からの経過時間がわかる。この様に、ステップＳ９，８
にて、モータ電流Ｉと経過時間Ｔとが検出されると、ス
テップＳ１１において、増加方向での発熱温度Ｔの推定
がなされる。

【００４２】モータ３１の発熱温度Ｔは、モータ制御中
には発熱を伴うので増加する。この発熱温度Ｔの推定で
は、モータ電流Ｉと通電時間Ｔ１とを掛け合わせたもの
を積算Σ（Ｉ・Ｔ１）することによって、求められる。
つまり、発熱温度の推定では、積算Σ（Ｉ・Ｔ１）した
値によって、モータ３１が制御中にどれくらい発熱し
て、どれくらいの温度になるのかが予め実験等により、
モータ３１の上昇温度が設定される。これに基づき、モ
ータ３１の発熱温度を推定できる。この場合、モータ制
御中、連続通電される時間では、その積算Σ（Ｉ・Ｔ
１）は増加してゆくものとなる。その後、処理はステッ
プＳ１６に進む。

【００４３】一方、ロッド３３の移動が完了した場合に
は、ステップＳ１２において、モータ制御中にカウント
していた通電時間カウンタをクリアし、ステップＳ１３
にてモータ３１を非通電とする。そして、ステップＳ１
４に進み、今度はモータ制御が終了してからの停止時間
Ｔ２をカウントする停止時間カウンタを、所定周期にて
カウントする。その後、モータ３１の発熱温度を、今度
はモータ電流Ｉと停止時間Ｔ２により推定する。この場
合でも、通電電流Ｉと停止時間Ｔ２からの積Ｉ・Ｔ２に
より、どれだけモータ３１が発熱した状態から冷やされ
るかが、予め実験等により、モータ３１の下降温度が設
定されており、モータ３１の発熱温度を推定できる。こ
の場合、モータ制御を停止すると、一旦発熱を伴い増加
した発熱温度は、徐々に減少してゆくものとなる。

【００４４】尚、この場合の様に、モータ制御が終了
し、モータ３１への通電がなされない状態においては、
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に連結されているが故に、出力軸３１Ａは逆方
向に回転することはない。

【００４５】処理はステップＳ１５の後、ステップＳ１
６を行うが、ここでは、モータ制御中またはモータ制御
終了後、推定により求めたモータ３１の発熱温度Ｔが、
次回のスイッチ操作によるモータ制御において、耐え得
るだけの温度（所定温度ＴＭ）まで下がっているかがチ
ェックされる。ここで、推定された発熱温度Ｔが所定温
度ＴＭまで下がっていれば、ステップＳ１７にて、操作
スイッチ５０のスイッチ操作許可フラグが成立する。ス
テップＳ１７にて、所定温度ＴＭまで下がっていない場
合には、ステップＳ１８にてスイッチ操作禁止フラグを
成立させてからステップＳ３に戻り、ステップＳ３から
の処理を所定周期で繰り返し行う。

【００４６】この様な制御を行う事によって、モータ３
１の発熱量をモータ電流Ｉと通電時間Ｔ１または通電終
了からの停止時間Ｔ２によって推定し、モータ３１の発
熱温度Ｔが所定温度ＴＭよりも高い場合にはモータ３１
を通電制御せず、所定温度ＴＭよりも低くなった（時間
ｔ１０となった）場合に、次の操作スイッチ５０による
スイッチ操作を許可して、モータ３１を通電制御する様
にすれば、モータ３１の発熱量を抑え、モータ３１を保
護しながら、駆動切替装置１の駆動状態の切り替えを行
うことができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、制御装置は、モータに
流れるモータ電流を検出すると共に、モータの起動から
の通電時間を検出し、モータ電流と通電時間により、モ
ータの発熱温度を推定して、推定された発熱温度に基づ
き、モータへの通電を規制することができる。これによ
って、モータはモータ電流と起動からの通電時間によっ
て、焼損等の不具合の原因となる発熱状態が簡単な方法
により監視でき、モータの保護を図ることができる。こ
れによって、モータの発熱のおそれがある場合には確実
にモータの通電がモータ温度によって制限でき、モータ
を小型化することもできる。

【００４８】この場合、制御装置はモータへの通電を終
了してからの通電停止時間を検出し、前記モータ電流と
通電停止時間から発熱温度を推定し、発熱温度が所定温
度となるまで、操作部材による選択操作を禁止すれば、
モータの駆動停止後もモータ電流と通電停止時間とから
発熱温度を推定し、モータの発熱温度が低下する状態を
監視することが可能となる。これにより、モータの駆動
停止後も発熱温度が所定温度より高い場合には、操作部
材の選択操作に応じたモータの駆動を禁止して、モータ
の保護を図ることが可能になる。一方、モータの駆動停
止後の発熱温度が所定温度よりも低くなれば、操作部材
の選択操作に応じたモータの駆動を許可することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における駆動切替装置の断
面図である。

【図２】図１に示す駆動切替用アクチュエータの断面図
である。

【図３】図２に示すＡ視図である。

【図４】本発明の一実施形態における駆動切替装置の構
成図である。

【図５】本発明の一実施形態における駆動切替装置のモ
ータに流れる電流と時間との関係を示すタイムチャート
である。

【図６】本発明の一実施形態における駆動切替装置のモ
ータの発熱温度と時間との関係を示すタイムチャートで
ある。

【図７】本発明の一実施形態における駆動切替装置の制
御装置の処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 駆動切替装置 ３１ モータ ３２ 出力機構 ３３ ロッド（出力部材） ３５ 回転吸収機構 ３６ リミットスイッチ ４０ 制御装置 ５０ 手動スイッチ（操作部材） ＴＭ 所定温度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D036 GA14 GA22 GA32 GA46 GB05 GB06 GB13 GD09 GG32 GG61 GH13 GH15 GJ18 3D043 AA07 AA10 AB17 EA02 EA17 EA23 EA25 EB12 EB14 EE03 EE18 EF11 EF12 5H571 AA02 BB10 CC04 DD00 EE06 GG04 JJ03 LL34 MM02 MM06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電に応じて駆動するモータと、 該モータの出力軸とともに回転するモータ側回転部材
   と、 前記モータの駆動にともなって移動することにより、車
   両の駆動状態を第１状態あるいは第２状態のいずれかに
   切り替える出力部材と、 該出力部材と前記モータ側回転部材出力軸との間に配設
   され、前記出力部材の回転が規制された場合に、前記モ
   ータの回転を吸収する回転吸収機構と、 選択操作によって車両の駆動状態を前記第１状態あるい
   は前記第２状態のいずれかに選択する操作部材と、 該操作部材の選択操作に応じて前記モータの駆動を制御
   し、前記出力部材を移動させる制御装置とを備えた駆動
   切替装置において、 前記制御装置は、前記モータに流れるモータ電流を検出
   すると共に、前記モータの起動からの通電時間を検出
   し、前記モータ電流と前記通電時間とにより、前記モー
   タの発熱温度を推定して、該発熱温度に基づき前記モー
   タへの通電を規制することを特徴とする駆動切替装置。
2. 【請求項２】 前記制御装置は、前記モータへの通電を
   終了してからの通電停止時間を検出し、前記モータ電流
   と該通電停止時間から前記発熱温度を推定し、前記発熱
   温度が所定温度となるまで、前記操作部材による操作を
   禁止することを特徴とする請求項１に記載の駆動切替装
   置。