JP2006007989A - トランスファ及びトランスファの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸方向位置のシフト中にあるスリーブが中立領域に停留したときその停留理由を判別可能なトランスファを提供する。
【解決手段】 モータ３２の回転力をねじりばね４１を通じて回転軸３１に伝達するアクチュエータ３０と、動力装置の動力により回転し軸力により直線移動するスリーブ１６の軸方向において、スリーブ１６が高速ギア１８と嵌合する高速領域、スリーブ１６が低速ギア１９と嵌合する低速領域、並びに高速領域と低速領域との間の中立領域が設定され、回転軸３１から伝達される回転力を軸力に変換してスリーブの軸方向位置をシフトするシフト機構１０と、回転力の伝達経路上のねじりばね４１よりもシフト機構１０側で回転軸３１の回転位置を検出する回転位置センサ６０と、回転位置センサ６０により検出された回転軸３１の回転位置に基づいてスリーブ１６の軸方向位置を判定する判定手段８０とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用のトランスファ及びそれの制御方法に関する。

内燃機関又は電気モータ等の動力装置の動力により回転するスリーブの軸方向位置をシフトするシフト機構によって当該スリーブを高速ギア又は低速ギアに嵌合させるようにしたトランスファが公知である（例えば特許文献１参照）。従来、トランスファでは、モータにより発生させた回転力をシフト機構によりスリーブの軸力に変換することで、スリーブの軸方向位置を迅速にシフトするようにしている。

こうしたトランスファでは、通常、スリーブが高速ギアと嵌合する高速領域と低速ギアと嵌合する低速領域との間に、中立領域が設定されている。この中立領域では、スリーブが高速ギア及び低速ギアの双方から外れるため、動力装置の動力が高速ギア及び低速ギアのいずれにも伝達されなくなる。そのため、スリーブの軸方向位置を高速領域及び低速領域の一方から他方へ向かってシフトする際には、中立領域に移動したスリーブと移動先の高速ギア又は低速ギアとが軸方向の端部同士で当接し、嵌合しないことがある。この場合、スリーブが中立領域に停留し、高速ギア及び低速ギアへの動力伝達が行われなくなるため、停留時間が長くなった場合には車両の停止を招く。そこで、特許文献１に開示のトランスファでは、スリーブの軸方向位置に対応するモータの回転位置を検出し、その検出結果に基づいてスリーブが中立領域にあるか否かを判定することで、中立領域にスリーブが長時間停留することを回避するようにしている。

特開２００１−２８０４９１号公報

シフト中のスリーブが中立領域に停留するのは、上述のようにスリーブが高速ギア又は低速ギアと当接した場合だけではない。例えば、トランスファを構成するギア機構等の機構がロックした場合にも、スリーブが中立領域に停留する。高速ギア又は低速ギアとの当接によるスリーブの停留は、その当接前と同一方向にモータを回転させ続けることによりスリーブの回転に伴って容易に解消され得るが、機構のロックによるスリーブの停留は、モータ回転を同一方向に継続させることによっては解消され難い。したがって、スリーブの停留理由を判別し、停留理由に応じてモータを作動させることが重要である。尚、中立領域において、高速ギア又は低速ギアとの当接によりスリーブが停留するときの軸方向位置と、機構のロックによりスリーブが停留するときの軸方向位置とは殆ど重なることがないので、スリーブの軸方向位置を知ることによりスリーブの停留理由を判別できる。

ところが、特許文献１に開示のトランスファでは、モータにより発生させた回転力の伝達経路上のねじりばねよりもモータ側において、即ちねじりばねを挟んでシフト機構とは反対側においてモータの回転位置を検出している。そのため、軸方向位置のシフト中にあるスリーブが中立領域に停留すると、ねじりばねを巻き上げつつモータが回転するため、検出されるモータの回転位置はスリーブの軸方向位置と正確に対応しなくなる。したがって、スリーブの停留が高速ギア又は低速ギアとの当接によるものなのか、機構のロックによるものなのかを判別できない。
本発明の目的は、軸方向位置のシフト中にあるスリーブが中立領域に停留したときにその停留理由を判別可能なトランスファ及びそれの制御方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、モータの回転力をねじりばねを通じて回転軸に伝達するアクチュエータと、回転軸からの伝達回転力を軸力に変換してスリーブの軸方向位置（以下、スリーブ位置という）をシフトするシフト機構と、回転軸の回転位置センサと、スリーブ位置の判定手段とを備える。ここで回転位置センサは、回転力の伝達経路上のねじりばねよりもシフト機構側において回転軸の回転位置（以下、回転軸位置という）を検出するので、スリーブ位置のシフト中にスリーブが中立領域に停留してねじりばねが巻き上げられても、検出される回転軸位置はスリーブ位置に正確に対応する。したがって、スリーブ位置のシフト中にスリーブが中立領域に停留しても、回転位置センサにより検出された回転軸位置に基づいて判定手段により判定されるスリーブ位置は正確となる。このような請求項１に記載の発明によれば、スリーブ位置のシフト中にスリーブが中立領域に停留した理由を、判定手段により判定されたスリーブ位置に基づいて判別できる。
尚、「ねじりばね」とは、回転力によりねじりモーメントを受けて復原力を発生させるばねを意味する。

請求項２に記載の発明によると、スリーブには、クラッチを介して動力装置の動力が伝達される。この場合、高速領域及び低速領域の一方から他方へ向かうスリーブ位置のシフト中にクラッチが切断されると、スリーブと移動先の高速ギア又は低速ギアとが軸方向の端部同士で当接し易くなる。しかし、その当接によりスリーブが停留してねじりばねが巻き上げられるような場合においてクラッチが再び接続されると、スリーブは回転し、ねじりばねの復原力によって移動先の高速ギア又は低速ギアに素早く嵌合できる。

請求項３に記載の発明は、判定手段により判定されたスリーブ位置に基づいてモータを制御する制御手段を備える。上述したようにスリーブ位置のシフト中にスリーブが中立領域に停留した理由についてはスリーブ位置に基づいて判別できるので、制御手段によって当該停留理由に応じたモータの制御を実現できる。

ここで中立領域を、スリーブと高速ギアとが軸方向の端部同士で当接する第一当接位置、スリーブと低速ギアとが軸方向の端部同士で当接する第二当接位置、並びに第一当接位置と第二当接位置との間の中間領域に分けて考える。
トランスファを構成する機構のロックによりスリーブが中立領域に停留する場合、その停留位置は殆どの場合において中間領域内となる。そこで請求項４，６に記載の発明によると、スリーブ位置のシフト中にスリーブが中間領域に設定時間以上停留したとき、モータを制御して回転力の方向を逆にする。このように回転力の方向を逆にすることで、シフト方向とは逆方向にスリーブ位置をシフトさせ、スリーブを高速ギア又は低速ギアに嵌合させることができる。したがって、中立領域のうち中間領域にスリーブが長時間放置されることを防止できる。

請求項５，７，８に記載の発明によると、シフト位置のシフト中にスリーブが第一当接位置又は第二当接位置に設定時間以上停留したとき、モータを制御して回転力の方向を逆にする。このように回転力の方向を逆にすることで、高速ギア及び低速ギアのうちスリーブが当接する一方から他方へ向かってスリーブ位置をシフトさせ、当該他方のギアにスリーブを嵌合させることができる。したがって、中立領域のうち第一当接位置及び第二当接位置にスリーブが長時間放置されることを防止できる。

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トランスファ１は車両に搭載される。トランスファ１の動力ギア１４には、クラッチ２及び主変速機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。動力ギア１４に伝達された動力は、トランスファ１において動力ギア１４と共にスリーブ１６に選択的に嵌合するギア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へと順次伝達される。
尚、車両のクラッチ２は、車両のユーザがクラッチペダル等の操作により断続可能であり、車両の主変速機３は、手動変速機、有段自動変速機及び無段自動変速機のうちいずれであってもよい。

図１に示すようにトランスファ１は、シフト機構１０、アクチュエータ３０、回転位置センサ６０、モードセンサ７０及び制御回路８０等から構成されている。
シフト機構１０は、アクチュエータ３０から伝達される回転力をスリーブ１６の軸力に変換してスリーブ１６の軸方向位置をシフトする。具体的にシフト機構１０は、ギア部１２及び変換部２０を備えている。

ギア部１２は、動力ギア１４、高速ギア１８、低速ギア１９及びスリーブ１６を有している。動力ギア１４、高速ギア１８及び低速ギア１９の各外周壁にはスプライン歯が形成されている。動力ギア１４は、高速ギア１８と低速ギア１９との間に挟まれる形態でそれらのギア１８，１９と同軸上に配置されている。高速ギア１８及び低速ギア１９の各スプライン歯において動力ギア１４側の端部には、チャンファ１８ａ，１９ａがそれぞれ形成されている。スリーブ１６の内周壁にはスプライン歯が形成されており、当該スプライン歯の両端部にはそれぞれチャンファ１６ａ，１６ｂが形成されている。スリーブ１６は動力ギア１４の外周側に同軸上に配置され、周方向に正逆回転可能且つ軸方向に直線移動可能となっている。動力装置４の動力が伝達されることによりスリーブ１６は、ギア１４，１８，１９のうち嵌合するギアと共に回転する。スリーブ１６の軸方向においては、スリーブ１６とギア１４，１８，１９との嵌合形態が相違する三つの領域Ｈ，Ｌ，Ｎが設定されている。

図３に示すようにスリーブ１６は、高速ギア１８の外周側となる高速領域Ｈに移動したとき、動力ギア１４と共に高速ギア１８とスプライン嵌合する。そして、高速領域Ｈのうち中立領域Ｎとは反対側端の高速モード位置Ｈ_Mにスリーブ１６が到達すると、動力装置４の動力が高速ギア１８を通じてドライブシャフト７に伝達される高速モードが実現される。

図４に示すようにスリーブ１６は、低速ギア１９の外周側となる低速領域Ｌに移動したとき、動力ギア１４と共に低速ギア１９とスプライン嵌合する。そして、低速領域Ｌのうち中立領域Ｎとは反対側端の低速モード位置Ｌ_Mにスリーブ１６が到達すると、動力装置４の動力が低速ギア１９を通じてドライブシャフト７に伝達される低速モードが実現される。
図１、図５及び図６に示すようにスリーブ１６は、高速領域Ｈと低速領域Ｌとの間の中立領域Ｎに移動したとき、動力ギア１４のみとスプライン嵌合する。このとき、動力装置４の動力はドライブシャフト７に伝達されない。

図１に示すように変換部２０は、入力軸２２、ドラムカム２４及びフォークシャフト２６を有している。入力軸２２は、アクチュエータ３０の回転軸３１の一端部とドラムカム２４とに同軸に固定され、それら回転軸３１及びドラムカム２４と共に正逆回転可能である。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、三つの領域２５ａ，２５ｂ，２５に分けられている。第一領域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。第二領域２５ｂは外周壁２４ａにおいて第一領域２５ａとは別の円周上を約１／４周の長さで延びている。第三領域２５ｃは外周壁２４ａの周方向の約１／２周の区間に設けられ、第一領域２５ａ及び第二領域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の係合箇所は、回転軸３１の回転位置に一致するドラムカム２４の回転位置に応じて切り替わる。

図３に示すようにフォークシャフト２６が第一領域２５ａに係合するときには、スリーブ１６が高速領域Ｈの高速モード位置Ｈ_Mに移動する。図４に示すようにフォークシャフト２６が第二領域２５ｂに係合するときには、スリーブ１６が低速領域Ｌの低速モード位置Ｌ_Mに移動する。図１、図５及び図６に示すようにフォークシャフト２６が第三領域２５ｃに係合するときには、その係合箇所に応じてスリーブ１６が、高速領域Ｈの高速モード位置Ｈ_Mより中立領域Ｎ側と、低速領域Ｌの低速モード位置Ｌ_Mより中立領域Ｎ側と、中立領域Ｎとのうちいずれかに移動する。

図１及び図７に示すようにアクチュエータ３０は、モータ３２の回転力をねじりばね４１を通じてシフト機構１０の入力軸２２に伝達する。具体的にアクチュエータ３０は、モータ３２、ハウジング３３、減速機構４０及び回転軸３１を備えている。
モータ３２は、ケーシング３４、図示しないステータコイル及びモータ軸３５を有する電動モータである。ケーシング３４はハウジング３３内に固定され、ステータコイルを内部に保持している。モータ軸３５は、ケーシング３４によって正逆回転可能に支持されている。モータ３２は、制御回路８０からステータコイルへの通電状況に応じた方向の回転力を発生してモータ軸３５から出力する。

減速機構４０は、モータ３２の発生した回転力（以下、モータ回転力という）を増大して回転軸３１へと伝達するギア機構である。減速機構４０は、複数のギア４２，４３，４４，４５，４６，４７とねじりばね４１とを有している。第一ピニオンギア４２はモータ軸３５に同軸に固定され、モータ軸３５と共に正逆回転可能である。第一スパーギア４３はハウジング３３の支持する支軸４８に同軸に固定され、正逆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に同軸に固定され、第一スパーギア４３と共に正逆回転可能である。第二スパーギア４５はハウジング３３の支持する支軸４９に同軸に支持され、正逆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に同軸に固定され、ねじりばね４１を介して第二スパーギア４５と連繋している。第三スパーギア４７は、回転軸３１の入力軸２２とは反対側の端部に同軸に固定され、回転軸３１と共に正逆回転可能に第三ピニオンギア４６と噛み合っている。

減速機構４０においてねじりばね４１は、第二スパーギア４５と第三ピニオンギア４６との間に介装されている。具体的に、ギア４５，４６のうちモータ回転力の入力側の回転体である第二スパーギア４５は、図８及び図９に示すように、ギア本体５０及び係止部５１を具備している。ギア本体５０は支軸４９によって相対回転可能に支持され、第二ピニオンギア４４と噛み合っている。係止部５１はギア本体５０の一端面から軸方向に突出し、周方向に約１／６周の長さで延びる円弧状断面を有している。係止部５１は、周方向の一端部５１ａによりねじりばね４１の一端部４１ａを係止可能であり、また周方向の他端部５１ｂによりねじりばね４１の他端部４１ｂを係止可能である。

ギア４５，４６のうちモータ回転力の出力側の回転体である第三ピニオンギア４６は、ギア本体５４、巻装部５５及び係止部５６を具備している。ギア本体５４は支軸４９に固定され、第三スパーギア４７と噛み合っている。巻装部５５は、ギア本体５４と同軸の円筒状にギア本体５４の一端面から突出している。ねじりばね４１は巻装部５５の外周側に巻装されており、それによってねじりばね４１のねじり方向が第三ピニオンギア４６に対する第二スパーギア４５の相対回転方向と概ね一致している。係止部５６は、巻装部５５の場合と同じギア本体５４の一端面から軸方向に突出し、周方向に約１／６周の長さで延びる円弧状断面を有している。係止部５６は、一端部５６ａによりねじりばね４１の一端部４１ａを係止可能であり、他端部５６ｂによりねじりばね４１の他端部４１ｂを係止可能である。

第二スパーギア４５及び第三ピニオンギア４６に相対回転を生む力が作用しないときには、図９に示すようにねじりばね４１の一端部４１ａが各係止部５１，５６の端部５１ａ，５６ａに係止され、ねじりばね４１の他端部４１ｂが各係止部５１，５６の端部５１ｂ，５６ｂに係止される。このとき、モータ３２側から第二スパーギア４５に入力されるモータ回転力を第三ピニオンギア４６、ひいては回転軸３１へと伝達することができる。

第三ピニオンギア４６に対して第二スパーギア４５を図９の時計方向に相対回転させる力がギア４５，４６に作用すると、図１０に示すようにねじりばね４１の一端部４１ａが係止部５６の端部５６ａから離れて係止部５１の端部５１ａのみに係止される。それと共に、ねじりばね４１の他端部４１ｂが係止部５１の端部５１ｂから離れて係止部５６の端部５６ｂのみに係止される。このとき、ねじりばね４１が巻き上げられてねじり変形（即ち弾性変形）するため、当該ねじりばね４１に復原力が生じる。

第三ピニオンギア４６に対して第二スパーギア４５を図９の反時計方向に相対回転させる力がギア４５，４６に作用すると、図１１に示すようにねじりばね４１の一端部４１ａが係止部５１の端部５１ａから離れて係止部５６の端部５６ａのみに係止される。それと共に、ねじりばね４１の他端部４１ｂが係止部５６の端部５６ｂから離れて係止部５１の端部５１ｂのみに係止される。このとき、ねじりばね４１が巻き上げられてねじり変形するため、当該ねじりばね４１に復原力が生じる。

回転位置センサ６０はアクチュエータ３０のハウジング３３内に固定されている。回転位置センサ６０は、モータ回転力の伝達経路上のねじりばね４１よりもシフト機構１０側にある第三スパーギア４７と接触して又は非接触により当該第三スパーギア４７の回転位置を検出し、その検出結果を表す検出信号を制御回路８０に送信する。本実施形態において第三スパーギア４７は回転軸３１と共に回転するので、第三スパーギア４７の回転位置を検出することは回転軸３１の回転位置を検出することと等価である。したがって、以下の説明では、回転位置センサ６０により回転軸３１の回転位置を検出するものとして説明する。

車両の停止状態即ち高速ギア１８及び低速ギア１９の停止状態においてユーザは、車両の駆動モードとして高速モード又は低速モードをスイッチ等により選択する。モードセンサ７０は、ユーザにより選択された駆動モードを検出し、その検出結果を表す検出信号を制御回路８０に送信する。

制御回路８０は、モータ３２、回転位置センサ６０及びモードセンサ７０に電気的に接続されている。制御回路８０は、回転位置センサ６０の検出信号が表す回転軸３１の回転位置に基づいてスリーブ１６の軸方向位置を判定し、さらに、判定したスリーブ１６の軸方向位置並びにモードセンサ７０の検出信号が表す駆動モード等に基づいてモータ３２を制御する。

次に、トランスファ１の特徴的な作動について説明する。
ユーザによって選択される駆動モードが高速モードから低速モードへ切り替えられたとき制御回路８０は、図７の反時計方向（以下、正転方向という）のモータ回転力を発生するようにモータ３２を制御する。これにより、モータ回転力が減速機構４０及び回転軸３１を通じて入力軸２２に伝達されるため、ドラムカム２４が回転しフォークシャフト２６がカム溝２５との係合箇所を高速領域２５ａから変化させる。その結果、高速領域Ｈの高速モード位置Ｈ_Mから低速領域Ｌ側に向かってスリーブ１６が直線移動する。即ち、スリーブ１６の軸方向位置が高速モード位置Ｈ_Mから低速領域Ｌ側へとシフトする。このように低速領域Ｌ側に向かうスリーブ１６は、まず中立領域Ｎで高速ギア１８との嵌合を解除され、動力ギア１４のみと嵌合する。その後にスリーブ１６は、低速領域Ｌに移動して動力ギア１４と共に低速ギア１９と嵌合し、低速モード位置Ｌ_Mに到達する。

駆動モードの切替に際してユーザは、通常、クラッチペダルの操作によりクラッチ２を切断するため、動力装置４の動力が動力ギア１４に伝達されなくなる。よって、高速モードから低速モードへの切替中には、図５に示すように中立領域Ｎの低速領域側端Ｎ_Lに達したスリーブ１６のチャンファ１６ｂが低速ギア１９のチャンファ１９ａに当接して当該スリーブ１６が停留する場合がある。この場合には、ユーザがクラッチ２を再び接続することで、動力装置４の動力が動力ギア１４に伝達されてスリーブ１６が回転し、スリーブ１６と低速ギア１９とのスプライン嵌合が可能となる。

そこで本実施形態の制御回路８０は、低速領域Ｌ側へのシフト中にあるスリーブ１６の軸方向位置が中立領域Ｎの低速領域側端Ｎ_Lに至ったと判定すると、設定時間Ｔ₁が経過するまで、正転方向のモータ回転力を発生するようにモータ３２を制御しつつスリーブ１６の軸方向位置がシフトするのを待つ。設定時間Ｔ₁内にスリーブ１６の軸方向位置が低速領域Ｌ側へとシフトした場合に制御回路８０は、スリーブ１６の軸方向位置が低速領域Ｌの低速モード位置Ｌ_Mとなるまで、正転方向のモータ回転力を発生するための制御を継続する。一方、スリーブ１６の軸方向位置が低速領域側端Ｎ_Lに設定時間Ｔ₁以上拘束された場合に制御回路８０は、スリーブ１６の軸方向位置が高速領域Ｈの高速モード位置Ｈ_Mとなるまで、図７の時計方向（以下、逆転方向という）のモータ回転力を発生するようにモータ３２を制御する。尚、設定時間Ｔ₁は、一般的なユーザがクラッチ２を切断してから再び接続するまでの時間よりも長く、且つモータ３２のステータコイルが焼き付かないように設定される時間であり、例えば５秒とされる。

以上とは逆に、ユーザによって選択される駆動モードが低速モードから高速モードへ切り替えられたときには、制御回路８０が逆転方向のモータ回転力を発生するようにモータ３２を制御する。これにより、モータ回転力が入力軸２２に伝達されてドラムカム２４が回転し、フォークシャフト２６がカム溝２５との係合箇所を低速速領域２５ｂから変化させるため、低速領域Ｌの低速モード位置Ｌ_Mから高速領域Ｈ側に向かってスリーブ１６が直線移動する。即ち、スリーブ１６の軸方向位置が低速モード位置Ｌ_Mから高速領域Ｈ側へとシフトする。このように高速領域Ｈ側に向かうスリーブ１６は、まず中立領域Ｎで低速ギア１９との嵌合を解除され、動力ギア１４のみと嵌合する。その後にスリーブ１６は、高速領域Ｈに移動して動力ギア１４と共に高速ギア１８と嵌合し、高速モード位置Ｈ_Mに到達する。

低速モードから高速モードへの切替中には、クラッチ２の切断に起因して、図６に示すように中立領域Ｎの高速領域側端Ｎ_Hに達したスリーブ１６のチャンファ１６ａが高速ギア１８のチャンファ１８ａに当接して停留する場合がある。
そこで本実施形態の制御回路８０は、高速領域Ｈ側へのシフト中にあるスリーブ１６の軸方向位置が中立領域Ｎの高速領域側端Ｎ_Hに至ったと判定すると、設定時間Ｔ₁が経過するまで、逆転方向のモータ回転力を発生するようにモータ３２を制御しつつスリーブ１６の軸方向位置がシフトするのを待つ。設定時間Ｔ₁内にスリーブ１６の軸方向位置が高速領域Ｈ側へとシフトした場合に制御回路８０は、スリーブ１６の軸方向位置が高速領域Ｈの高速モード位置Ｈ_Mとなるまで、逆転方向のモータ回転力を発生するための制御を継続する。一方、スリーブ１６の軸方向位置が高速領域側端Ｎ_Hに設定時間Ｔ₁以上拘束された場合に制御回路８０は、スリーブ１６の軸方向位置が低速領域Ｌの低速モード位置Ｌ_Mとなるまで、正転方向のモータ回転力を発生するようにモータ３２を制御する。

ところで、駆動モードの切替中には、減速機構４０に異物が噛み込まれて当該減速機構４０がロックしたり、シフト機構１０においてフォークシャフト２６とカム溝２５との係合に不具合が生じて当該シフト機構１０がロックする場合がある。中立領域Ｎにおいて低速領域側端Ｎ_Lと高速領域側端Ｎ_Hとの間の中間領域Ｎ_Mにスリーブ１６が移動したときに、こうした機構４０，１０のロックが発生すると、スリーブ１６は当該中間領域Ｎ_Mに停留してしまう。

そこで本実施形態の制御回路８０は、低速領域Ｌ側又は高速領域Ｈ側へのシフト中にあるスリーブ１６の軸方向位置が図１に示すように中立領域Ｎの中間領域Ｎ_Mに設定時間Ｔ₂以上拘束されたと判定すると、判定前とは逆のモータ回転力を発生するようにモータ３２を制御する。この制御は、低速領域Ｌ側へのシフト中であった場合にはスリーブ１６の軸方向位置が高速領域Ｈの高速モード位置Ｈ_Mとなるまで、また高速領域Ｈ側へのシフト中であった場合にはスリーブ１６の軸方向位置が低速領域Ｌの低速モード位置Ｌ_Mとなるまで継続される。尚、設定時間Ｔ₂は、スリーブ１６が中立領域Ｎを移動するのに必要な時間よりも長く、且つ設定時間Ｔ₁よりも短くなるように設定される時間であり、例えば２秒とされる。
このように本実施形態では、制御回路８０が判定手段及び制御手段に相当し、中立領域Ｎの高速領域側端Ｎ_Hが第一当接位置に相当し、中立領域Ｎの低速領域側端Ｎ_Lが第二当接位置に相当している。

以上説明したトランスファ１によると、モータ回転力の伝達経路上のねじりばね４１よりもシフト機構１０側において回転位置センサ６０が回転軸３１の回転位置を検出することができる。そのため、スリーブ１６の軸方向位置のシフト中にスリーブ１６が中立領域Ｎに停留してねじりばね４１が巻き上げられても、回転位置センサ６０により検出される回転軸３１の回転位置はスリーブ１６の軸方向位置に正確に対応する。したがって、制御回路８０は、回転位置センサ６０により検出された回転軸３１の回転位置に基づいてスリーブ１６の軸方向位置に正確に判定できるので、その判定したスリーブ１６の軸方向位置に基づいてスリーブ１６の停留理由を判別できる。具体的には、中立領域Ｎの低速領域側端Ｎ_L又は高速領域側端Ｎ_Hで生じた停留は、スリーブ１６と低速ギア１９又は高速ギア１８とのチャンファ同士の当接によるものであり、中立領域Ｎの中間領域Ｎ_Mで生じた停留は、上述した機構４０，１０のロックによるものであると判別できる。

そしてトランスファ１では、軸方向位置のシフト中にあるスリーブ１６が中立領域Ｎの低速領域側端Ｎ_L又は高速領域側端Ｎ_Hに設定時間Ｔ₁以上停留すると、モータ回転力が停留前とは逆向きにされる。また一方、トランスファ１では、軸方向位置のシフト中にあるスリーブ１６が中立領域Ｎの中間領域Ｎ_Mに時間Ｔ₁より短い設定時間Ｔ₂以上停留すると、モータ回転力が停留前とは逆向きにされる。このようにトランスファ１によれば、スリーブ１６の停留時点からモータ回転力が逆向きにされるまでの時間Ｔ₁，Ｔ₂を、判別した停留理由に応じて切り替えて対応することができる。しかも、判別した停留理由がいずれの場合でも、スリーブ１６が高速領域Ｈの高速モード位置Ｈ_M又は低速領域Ｌの低速モード位置Ｌ_Mとなるまで継続して、停留前とは逆向きのモータ回転力を発生させるので、スリーブ１６が中立領域Ｎに長時間放置されることを防止できる。

尚、上述の実施形態では、ねじりばね４１を第二スパーギア４５と第三ピニオンギア４６との間に介装しているが、それらギア４５，４６と同様に構成したギア４３，４４の間にねじりばね４１を介装するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、クラッチ２を介して動力装置４の動力をスリーブ１６に伝達するようにしているが、クラッチ２を介さないで動力をスリーブ１６に伝達するようにしてもよい。

さらに上述の実施形態では、回転軸３１と共に回転する第三スパーギア４７に接触して又は非接触により回転位置を検出する回転位置センサ６０を用いているが、回転軸３１の回転位置を直接に検出する接触式又は非接触式の回転位置センサ６０を用いてもよい。
また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を用いたカム機構によりシフト機構１０の変換部２０を構成している。これに対し、ラックアンドピニオン機構やウォーム機構、ボールねじ機構、スライダ−クランク機構等、回転力を軸力に変換可能な公知の機構によって変換部２０を構成してもよい。

本発明の一実施形態によるトランスファを示す模式図（Ａ）及び（Ａ）のI−I矢視図に相当する模式図である。 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。 本発明の一実施形態によるトランスファの一作動状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるトランスファの一作動状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるトランスファの一作動状態を示す模式図（Ａ）及び（Ａ）のV−V矢視図に相当する模式図である。 本発明の一実施形態によるトランスファの一作動状態を示す模式図（Ａ）及び（Ａ）のVI−VI矢視図に相当する模式図である。 本発明の一実施形態によるアクチュエータの内部構造を示す平面図である。 図７のVIII−VIII断面図である。 図８のIX−IX断面図である。 本発明の一実施形態によるアクチュエータの一作動状態を示す図であって、図９に対応する断面図である。 本発明の一実施形態によるアクチュエータの一作動状態を示す図であって、図９に対応する断面図である。

符号の説明

１ トランスファ、２ クラッチ、４ 動力装置、１０ シフト機構、１２ ギア部、１４ 動力ギア、１６ スリーブ、１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１９ａ チャンファ、１８ 高速ギア、１９ 低速ギア、２０ 変換部、２２ 入力軸、２４ ドラムカム、２５ カム溝、２６ フォークシャフト、３０ アクチュエータ、３１ 回転軸、３２ モータ、３３ ハウジング、３５ モータ軸、４０ 減速機構、４１ ねじりばね、６０ 回転位置センサ、７０ モードセンサ、８０ 制御回路（判定手段、制御手段）

Claims (8)

1. モータの回転力をねじりばねを通じて回転軸に伝達するアクチュエータと、
   動力装置の動力により回転し軸力により直線移動するスリーブの軸方向において、前記スリーブが高速ギアと嵌合する高速領域、前記スリーブが低速ギアと嵌合する低速領域、並びに前記高速領域と前記低速領域との間の中立領域が設定されており、前記回転軸から伝達される前記回転力を前記軸力に変換して前記スリーブの軸方向位置をシフトするシフト機構と、
   前記回転力の伝達経路上の前記ねじりばねよりも前記シフト機構側において前記回転軸の回転位置を検出する回転位置センサと、
   前記回転位置センサにより検出された前記回転位置に基づいて前記軸方向位置を判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とするトランスファ。
2. 前記動力がクラッチを介して前記スリーブに伝達されることを特徴とする請求項１に記載のトランスファ。
3. 前記判定手段により判定された前記軸方向位置に基づいて前記モータを制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスファ。
4. 前記中立領域は、前記スリーブと前記高速ギアとが軸方向の端部同士で当接する第一当接位置、前記スリーブと前記低速ギアとが軸方向の端部同士で当接する第二当接位置、並びに前記第一当接位置と前記第二当接位置との間の中間領域に分けられており、
   前記軸方向位置のシフト中に前記スリーブが前記中間領域に設定時間以上停留したとき、前記制御手段は前記モータを制御して前記回転力の方向を逆にすることを特徴とする請求項３に記載のトランスファ。
5. 前記中立領域は、前記スリーブと前記高速ギアとが軸方向の端部同士で当接する第一当接位置、前記スリーブと前記低速ギアとが軸方向の端部同士で当接する第二当接位置、並びに前記第一当接位置と前記第二当接位置との間の中間領域に分けられており、
   前記軸方向位置のシフト中に前記スリーブが前記第一当接位置又は前記第二当接位置に設定時間以上停留したとき、前記制御手段は前記モータを制御して前記回転力の方向を逆にすることを特徴とする請求項３又は４に記載のトランスファ。
6. 請求項３に記載のトランスファを制御する方法であって、
   前記中立領域は、前記スリーブと前記高速ギアとが軸方向の端部同士で当接する第一当接位置、前記スリーブと前記低速ギアとが軸方向の端部同士で当接する第二当接位置、並びに前記第一当接位置と前記第二当接位置との間の中間領域に分けられており、
   前記軸方向位置のシフト中に前記スリーブが前記中間領域に設定時間以上停留したとき、前記制御手段により前記モータを制御して前記回転力の方向を逆にすることを特徴とするトランスファの制御方法。
7. 前記軸方向位置のシフト中に前記スリーブが前記第一当接位置又は前記第二当接位置に設定時間以上停留したとき、前記制御手段により前記モータを制御して前記回転力の方向を逆にすることを特徴とする請求項６に記載のトランスファの制御方法。
8. 請求項３に記載のトランスファを制御する方法であって、
   前記中立領域は、前記スリーブと前記高速ギアとが軸方向の端部同士で当接する第一当接位置、前記スリーブと前記低速ギアとが軸方向の端部同士で当接する第二当接位置、並びに前記第一当接位置と前記第二当接位置との間の中間領域に分けられており、
   前記軸方向位置のシフト中に前記スリーブが前記第一当接位置又は前記第二当接位置に設定時間以上停留したとき、前記制御手段により前記モータを制御して前記回転力の方向を逆にすることを特徴とするトランスファの制御方法。

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