JP2001287660A - 伝達比可変機構のロック方法及びロック装置、ブラシレスモータの駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝達比可変駆動用となるブラシレスモータの
励磁相を固定して、伝達比可変機構をロック状態とする
と、励磁相を切り換える際に動作するトランジスタのう
ち、励磁固定相に対応するトランジスタの発熱量が大と
なってしまう。 【解決手段】励磁相を切り換える制御信号パターン１〜
６の生成順を、「１」と「６」との間で折り返す処理を
繰り返すことにより、ブラシレスモータ１１０を振動的
に回転させ、伝達比可変機構の相対的な機械的変位を実
質的に拘束する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操舵ハンドルの操
舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達
比可変機構のロック方法及びロック装置、及び、伝達比
可変機構の駆動用などに用いられるブラシレスモータの
駆動制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角
との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構を備えた車
両用操舵制御装置の一例が、例えば特開平１１−３４８
９４号に開示されている。ここで開示された操舵制御装
置では、伝達比可変機構のモータハウジング側にアーチ
形状のロックアームを揺動自在に支持すると共に、ロー
タ軸に円盤状のロックホルダを固定しており、ロックア
ームの凸部をロックホルダの凹部内に係止させることで
ロック状態となり、モータハウジングとロータ軸との相
対回転が阻止される構造となっている。

【０００３】また、伝達比可変機構をロック状態とする
には、伝達比可変機構を駆動させるモータをロック状態
とすることによっても達成でき、例えば、特開平４−１
６１０８９号には、ブラシレスモータのＡ相とＢ相の駆
動巻き線（モータコイル）に同一方向の電流を流し続け
ることにより、ロータとステータとの相対回転を拘束す
るブラシレスモータのロック方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平１１−３４８９
４号に開示されているように、機械的なロック機構によ
って伝達比可変機構をロック状態とすることができる
が、何らかの原因によりロック機構が故障した場合に備
えて他のロック機構を備えることが望ましい。しかし、
同様な機械的なロック機構を搭載すると、その分、余分
な搭載スペースが必要となり、装置全体の小型化を進め
る上で支障となってしまう。

【０００５】また、伝達比可変機構の駆動用となるブラ
シレスモータを、前述した手法によって電気的にロック
することで、伝達比可変機構をロック状態とすることも
できるが、各相の駆動巻き線に対する通電状態の切り換
えには通常、パワートランジスタが用いられており、励
磁相を固定するには、特定のパワートランジスタのみを
常にオン状態とする必要がある。このため、特定のパワ
ートランジスタの発熱量が大となってしまい、この発熱
を懸念してより大型のパワートランジスタを選択した
り、或いはヒートシンクを設けるなどの必要性があっ
た。

【０００６】そこで本発明は、このような課題を解決す
べくなされたものであり、その目的は、既存の機械的な
構造に追加・変更を施すことなく、またトランジスタの
発熱量を抑えて、伝達比可変機構をロック状態とするこ
とができる、伝達比可変機構のロック方法及びロック装
置、及び、ブラシレスモータの駆動制御方法を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる伝達比
可変機構のロック方法は、操舵ハンドル側に連結される
入力軸と転舵輪側に連結される出力軸との間における、
回転量の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック方
法であって、伝達比可変機構を駆動するモータを、所定
の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り返す
ように駆動制御することを特徴とする。

【０００８】伝達比可変機構を駆動するモータを、所定
の回転角度範囲内において正回転、逆回転を繰り返すよ
うに駆動制御することで、このモータのロータとステー
タとの相対回転が実質的に拘束され、伝達比可変機構に
おける機構内部の相対的な機械的変位が拘束される。こ
の作用により、伝達比の可変動作を禁止するロック状態
とすることができるため、このような電気的な制御手法
によっても、伝達比可変機構をロック状態とすることが
できる。

【０００９】請求項２にかかる伝達比可変機構のロック
方法は、請求項１における伝達比可変機構のロック方法
において、伝達比可変機構は、この伝達比可変機構を駆
動するモータの各相の駆動巻き線に対する通電状態を切
り換える複数の切り換え素子を備えており、各相の駆動
巻き線に対する通電状態が、このモータの回転駆動方向
に応じて規則的に変化するように、各切り換え素子に与
える制御信号群となる制御信号パターンを、回転駆動方
向に応じて順に生成すると共に、いずれかの切り換え素
子に故障が発生した場合には、故障が発生した切り換え
素子の動作状態を変化させる信号を含む制御信号パター
ンを不良パターンとすると、この不良パターンが生成さ
れる以前に、この制御信号パターンの生成順を折り返す
処理を繰り返すことで、所定の回転角度範囲内におい
て、正回転、逆回転を繰り返すようにこのモータを駆動
制御することを特徴とする。

【００１０】このような不良パターンが生成される以前
に、制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返
すことで、いずれかの切り換え素子に故障が発生した場
合であっても、正常に動作する切り換え素子の動作制御
を行うことにより、伝達比可変機構を電気的にロック状
態とすることが可能となる。またこの際、正常に動作す
る各切り換え素子を順に切り換えて使用することができ
るため、特定の切り換え素子のみをオン状態とした場合
に比べて、個々の切り換え素子で発生する熱量が分散さ
れる。

【００１１】請求項３にかかる伝達比可変機構のロック
装置は、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間
の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック装置であ
って、伝達比可変機構を駆動することにより伝達比を変
化させるモータと、モータの回転制御を行う制御手段と
を備えており、制御手段は、所定の回転角度範囲内にお
いて、正回転、逆回転を繰り返すようにモータを制御す
るロック制御手段を備えて構成する。

【００１２】ロック制御手段によって、所定の回転角度
範囲内において正回転、逆回転を繰り返すようにモータ
を制御することで、モータのロータとステータとの相対
回転が実質的に拘束され、伝達比可変機構における機構
内部の相対的な機械的変位が拘束される。この作用によ
り、伝達比の可変動作を禁止するロック状態とすること
ができるため、このような装置構成によっても、伝達比
可変機構を電気的にロック状態とすることができる。

【００１３】請求項４にかかる伝達比可変機構のロック
装置は、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間
の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック装置であ
って、伝達比可変機構を駆動することにより伝達比を変
化させるモータと、モータにおける各相の駆動巻き線に
対する通電状態を切り換える複数の切り換え手段と、モ
ータにおける各相の駆動巻き線に対する通電状態が、モ
ータの回転駆動方向に応じて規則的に変化するように、
各切り換え手段に与える制御信号群となる制御信号パタ
ーンを、このモータの回転駆動方向に応じて順に生成す
る制御手段と、各切り換え手段の動作状態を検知する検
知手段とを備えており、制御手段は、検知手段の検知結
果によっていずれかの切り換え手段が故障と判断された
場合、故障が発生した切り換え手段の動作状態を変化さ
せる信号を含む制御信号パターンを不良パターンとする
と、この不良パターンが生成される以前に、制御信号パ
ターンの生成順を折り返す処理を繰り返すロック制御手
段を備えて構成する。

【００１４】検知手段の検知結果をもとに切り換え手段
の故障が判断された場合、ロック制御手段は、不良パタ
ーンが生成される以前に、制御信号パターンの生成順を
折り返す処理を繰り返す。この制御処理により、いずれ
かの切り換え手段に故障が発生した場合であっても、故
障が発生した切り換え手段の動作状態を変化させること
なく、正回転、逆回転を繰り返すようにモータを制御す
ることができる。これによりモータのロータとステータ
との相対回転が実質的に拘束され、伝達比可変機構にお
ける機構内部の相対的な機械的変位が拘束される。この
作用により、伝達比の可変動作を禁止するロック状態と
することができるため、このようにいずれかの切り換え
手段に故障が発生した場合であっても、伝達比可変機構
を電気的にロック状態とすることができる。またこの
際、正常に動作する各切り換え手段を順に切り換えて使
用することになるため、特定の切り換え手段のみをオン
状態として励磁相を固定した場合に比べて、個々の切り
換え手段で発生する熱量が分散される。

【００１５】請求項５にかかるブラシレスモータの駆動
制御方法は、ブラシレスモータの各相の駆動巻き線に対
する通電状態を切り換える複数の切り換え素子を備えた
ブラシレスモータの駆動制御方法であって、各相の駆動
巻き線に対する通電状態が、ブラシレスモータの回転駆
動方向に応じて規則的に変化するように、各切り換え素
子に与える制御信号群となる制御信号パターンを、回転
駆動方向に応じて順に生成すると共に、いずれかの切り
換え素子に故障が発生した場合には、故障が発生した切
り換え素子の動作状態を変化させる信号を含む制御信号
パターンを不良パターンとすると、この不良パターンが
生成される以前に、この制御信号パターンの生成順を折
り返す処理を繰り返す。

【００１６】このようにブラシレスモータを駆動制御す
ることで、ブラシレスモータは、所定の回転角度範囲内
において、正回転、逆回転を繰り返すように駆動される
ため、ブラシレスモータのロータとステータとの相対回
転を実質的に拘束することができる。また、この際、正
常に動作する各切り換え素子を順に切り換えて使用する
ことになるため、特定の切り換え素子のみをオン状態と
して励磁相を固定した場合に比べて、個々の切り換え素
子で発生する熱量が分散される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
添付図面を参照して説明する。

【００１８】図１に操舵系に設けられた操舵装置の全体
的な構成を示す。

【００１９】入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機
構１００を介して連結されており、入力軸２０には操舵
ハンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラック
アンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１
に連結されており、ラック軸５１の両側には転舵輪ＦＷ
が連結されている。

【００２０】また、操舵ハンドル１０の操舵角が入力軸
２０の回転角に対応するため、入力軸２０には、入力軸
２０の回転角としての操舵角θｈを検出する操舵角セン
サ２１を設けている。この操舵角センサ２１は、相対回
転角を検出するロータリーエンコーダで構成しており、
このロータリーエンコーダから出力される２相のパルス
信号は後述する操舵制御装置２００に与えられる。操舵
制御装置２００では、この２相のパルス信号の位相差を
もとに操舵ハンドル１０の回転方向を検知すると共に、
パルス数をカウントすることにより操舵ハンドル１０の
相対回転角を検知する機構となっている。

【００２１】伝達比可変機構１００は、入力軸２０と出
力軸４０とを相対回転可能に連結しており、ブラシレス
モータ１１０によって伝達比可変機構１００を変位駆動
することで、入力軸２０−出力軸４０間の回転量の伝達
比を変化させる機構となっている。

【００２２】図２に伝達比可変機構１００の構造を示
す。伝達比可変機構１００は、筒形状のハウジング１０
１を有しており、ハウジング１０１の筒面内側にステー
タ１１１を固定し、さらにその内側には、中空シャフト
１１３と一体化したロータ１１２を配置しており、これ
らステータ１１１とロータ１１２によってブラシレスモ
ータ１１０を構成している。なお、このブラシレスモー
タ１１０は、例えば磁極数２の３相ＤＣブラシレスモー
タで構成する。

【００２３】中空シャフト１１３は、波動歯車減速機１
２０を構成する楕円カム１２１と一体化しており、ブラ
シレスモータ１１０によって楕円カム１２１を回転駆動
することで、可動フランジ１２２がハウジング１０１に
対して相対的に回転する構造となっている。この可動フ
ランジ１２２に対して入力軸２０を固定し、ハウジング
１０１に対して出力軸４０を固定しているため、ブラシ
レスモータ１１０が回転することで、入力軸２０と出力
軸４０とは相対的に回転することになる。この作用によ
って入力軸２０−出力軸４０間の回転量の伝達比が変化
する機構となっており、ブラシレスモータ１１０の回転
を制御することで伝達比の可変制御が実施される。

【００２４】図３に示すように、中空シャフト１１３の
外周部には、半円の円弧形状にＮ極１３０ＮとＳ極１３
０Ｓとを配したリング状のマグネット１３０を固定して
おり、ブラシレスモータ１１０の磁極数が２極であるた
め、Ｎ極１３０ＮとＳ極１３０Ｓは、１８０°幅となっ
ている。また、このマグネット１３０と向かい合う位置
には、３つの作動角センサ１３１を１２０°ピッチで配
し、ハウジング１０１に対して固定している。この作動
角センサ１３１はホールＩＣで構成しており、ホールＩ
Ｃによって磁極変化を検出することで、ブラシレスモー
タ１１０の作動角θｍを検出している。

【００２５】また、ハウジング１０１内には、ロータ１
１２とステータ１１１との相対回転を機械的に拘束し
て、伝達比の可変動作を禁止するロック機構を備えてい
る。

【００２６】このロック機構は、図４に示すように、円
弧状に湾曲したロックアーム１４０と、溝ピッチ９０°
の凹凸溝を周囲に形成したロックホルダ１１４とを備え
ており、ロックアーム１４０はハウジング１０１側に固
定した支持軸１４１を中心に傾動し、ロックホルダ１１
４は中空シャフト１１３の端部において、中空シャフト
１１３と一体的に形成している。

【００２７】ロックアーム１４０には凸部１４０ａを設
けており、ロックホルダ１１４の凹部内に、ロックアー
ム１４０の凸部１４０ａを係止させることで、ロータ１
１２とステータ１１１との相対回転を拘束するロック状
態となる。

【００２８】ロックアーム１４０の駆動機構は次のよう
になっている。ロックアーム１４０の先端部には駆動コ
イル１４２を設けており、この駆動コイル１４２と相対
するハウジング１０１側にマグネット１４３を固定して
いる。また、図示は省略したが、ロックアーム１４０の
支持軸１４１には、コイルスプリングが設けられてお
り、ロックアーム１４０がロックホルダ１１４側に傾動
するように常時押圧している。そして、駆動コイル１４
２に電流が流れることで、駆動コイル１４２とマグネッ
ト１４３との間に電磁力による反発力が発生し、この反
発力の作用によりロックアーム１４０が、コイルスプリ
ングの押圧力に抗して、ロックホルダ１１４から離間す
る方向に傾動しロックが解除される。また、駆動コイル
１４２に対する通電が停止されると、これによって反発
力が消滅するため、コイルスプリングの押圧力の作用に
よりロックアーム１４０が傾動して、図４に示すような
ロック状態に復帰する。

【００２９】ここで、作動角センサ１３１によって、ブ
ラシレスモータ１１０の作動角θｍを検出する処理につ
いて説明する。図５に、３つの作動角センサ１３１の各
検出信号を、作動角センサ１３１の配列順にｕ、ｖ、ｗ
として示す。一例として、作動角センサ１３１におい
て、マグネット１３０のＮ極１３０Ｎを検出した場合に
は１（Ｈｉｇｈレベル）、Ｓ極１３０Ｓを検出した場合
には０（Ｌｏｗレベル）の信号が出力されるものとする
と、各作動角センサ１３１の検出信号は図５に示すよう
に変化する。すなわち、各作動角センサ１３１の検出結
果となる磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）は、ロータ１１２
とステータ１１１との相対回転方向を一定とすると、相
対回転角６０°の間隔で、（１、０、０）、（１、１、
０）、・・と変化する。従って、ここで例示した検出機
構では、ブラシレスモータ１１０の作動角を角度ピッチ
６０°単位に検出する。なお、ｕに２²、ｖに２¹、ｗに
２⁰の重み付けをして加算した数計値Ｐの推移からも分
かるように、磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）は３６０°周
期で変化し、磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）或いは数計値
Ｐの変化ピッチ数からロータ１１２の絶対回転角が把握
できる。

【００３０】このように各作動角センサ１３１で検出さ
れる磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）は、ロータ１１２とス
テータ１１１との相対回転に応じて規則的に変化するた
め、磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）或いは数計値Ｐの変化
ピッチ数をもとに、ブラシレスモータ１１０の回転角度
となる作動角θｍを絶対角として検出することができ
る。

【００３１】そして、操舵制御装置２００では、各作動
角センサ１３１等の検出結果をもとに、伝達比可変機構
１００に搭載したブラシレスモータ１１０の駆動制御、
伝達比可変機構１００のロック制御などを実施する。

【００３２】操舵制御装置２００と伝達比可変機構１０
０との電気的な接続関係を図６に示す。操舵制御装置２
００は、ＣＰＵ（中央処理装置）２１０、ＲＯＭ（リー
ドオンリーメモリ）２２０、ＲＡＭ（ランダムアクセス
メモリ）２３０、入力インターフェース２４０、出力イ
ンターフェース２５０、ブラシレスモータ１１０の駆動
制御を行うモータ駆動回路２６０、駆動コイル１４２及
び作動角センサ１３１に対する電源の供給状態を変化さ
せる電源制御回路２７０の他、接地電位が与えられるＧ
ＮＤポート２８０を備えている。

【００３３】電源制御回路２７０は２つの出力ポートを
備えており、各出力ポートに接続された配線に対し、駆
動コイル１４２及び作動角センサ１３１が伝達比可変機
構１００内においてそれぞれ接続されている。また、作
動角センサ１３１は３カ所に設けており、検出結果を操
舵制御装置２００に与えるため、各作動角センサ１３１
と入力インターフェース２４０との間に３本の配線が施
されている。

【００３４】モータ駆動回路２６０はＵ相、Ｖ相、Ｗ相
に対応した３つの出力ポートを備え、これに対するブラ
シレスモータ１１０側では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応し
た３つの入力ポートを備えており、モータ駆動回路２６
０−ブラシレスモータ１１０間には対応する各ポート間
を接続する３本の配線が施されている。ＧＮＤポート２
８０は、伝達比可変機構１００側に接地電位を与えるＧ
ＮＤポート１５０に対し、１本の配線によって接続され
ている。

【００３５】図７にモータ駆動回路２６０の構成を示
す。モータ駆動回路２６０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相
の駆動巻き線１１４に対する通電状態を切り換えるため
の、６つのパワートランジスタ（ＭＯＳ）を備えてお
り、Ｕ相用にはパワートランジスタＵtop、Ｕbottom
を、Ｖ相用にはパワートランジスタＶtop、Ｖbottom
を、Ｗ相用にはパワートランジスタＷtop、Ｗbottom
を、それぞれ電源電圧ＶccとＧＮＤとの間に直列に接続
している。そして直列接続したパワートランジスタ同士
の接続ラインを、ブラシレスモータ１１０の各相の駆動
巻き線１１４の一端に接続し、各駆動巻き線１１４の他
端側同士を互いに接続して構成している。また、各パワ
ートランジスタＵtop〜Ｗbottomのゲートを、個々にゲ
ート駆動回路２６１に接続しており、ゲート駆動回路２
６１によって各パワートランジスタＵtop〜Ｗbottomの
オン・オフ制御が実施される。

【００３６】パワートランジスタＵtop〜Ｗbottomのオ
ン・オフ制御は、３つの作動角センサ１３１の検出結果
となる磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）から得られるロータ
１１２の回転位置情報と、所定の目標トルク演算によっ
て決定されるロータ１１２の回転駆動方向とをもとに実
施される。図８を参照して具体的に説明すると、ロータ
１１２の電気角が０°の場合に、ロータ１１２を回転駆
動すべき方向が時計まわり方向（正回転）とすると、ゲ
ート駆動回路２６１からはパワートランジスタＵtop及
びＷbottomに対してＨｉｇｈレベルの制御信号を与え、
その他のパワートランジスタに対してＬｏｗレベルの制
御信号を与える（制御信号パターン１）。この結果、パ
ワートランジスタＵtop及びＷbottomがオン状態となっ
て、図７に点線で示すように電流が流れ、Ｕ相の駆動巻
き線１１４がＳ極に、Ｗ相の駆動巻き線１１４がＮ極に
それぞれ励磁され、ロータ１１２が矢印方向に回転す
る。さらにロータ１１２を正回転させる場合には、ロー
タ１１２の電気角が６０°となった時点で、パワートラ
ンジスタＶtop及びＷbottomに対してＨｉｇｈレベルの
制御信号を与え、その他のパワートランジスタに対して
Ｌｏｗレベルの制御信号を与える（制御信号パターン
２）。

【００３７】このように、各パワートランジスタＵtop
〜Ｗbottomを動作させる制御信号群を制御信号パターン
と称すると、この制御信号パターンを、ロータ１１２の
回転位置と回転方向とに応じて規則的に変化させること
で、ロータ１１２を時計まわり或いは反時計まわりに回
転駆動することができる。本実施形態で例示したブラシ
レスモータ１１０の構成では、この制御信号パターンは
図８に示すように全部で６パターンとなり、時計まわり
に沿ってロータ１１２を回転駆動する場合には、制御信
号パターンを１→２→３→４→５→６→１→２→３・・
・と、また、反時計まわりに沿ってロータ１１２を回転
駆動する場合には、１→６→５→４→３→２→１→６→
５→４・・・と、規則的に変化するように、ゲート駆動
回路２６１によって制御信号パターンを順に生成する。

【００３８】このような構成を含む操舵制御装置２００
と伝達比可変機構１００との電気的接続には、伝達比可
変機構１００が車体に対して可動部となるため、スパイ
ラルケーブル３００が用いられており、図２におけるケ
ース３１０内に収容されている。なお、入力インターフ
ェース２４０には操舵角センサ２１、車速センサ６０な
どの検出結果が与えられるが、操舵角センサ２１及び車
速センサ６０は、伝達比可変機構１００の機構部外の車
体側に固定されていため、入力インターフェース２４０
との間には、スパイラルケーブル３００とは別に配線が
施されている。

【００３９】また、出力軸４０の回転角を出力角θｐ、
波動歯車減速機１２０の減速比をＫとすると、操舵ハン
ドル１０の操舵角θｈ、伝達比可変機構１００における
ブラシレスモータ１１０の作動角θｍ、及び出力軸４０
の出力角θｐは、下記（１）式の関係となる。従って、
操舵制御装置２００では、操舵角θｈと作動角θｍとを
もとに、出力角θｐを検知しており、この出力角θｐは
ラック軸５１のストローク位置に対応し、さらにラック
軸５１のストローク位置は車輪ＦＷの転舵角に対応する
ため、出力角θｐが車輪ＦＷの転舵角に対応する。

【００４０】 θｐ＝θｈ＋Ｋ・θｍ …（１） 以下、操舵制御装置２００で実施する制御処理につい
て、図９のフローチャートに沿って説明する。なお、こ
の制御処理はイグニションスイッチ（ＩＧ）のオン操作
により起動する。

【００４１】まずステップ（以下、ステップを「Ｓ」と
記す。）１０２では、ロック解除制御を実施する。イグ
ニションスイッチがオフ状態中は、伝達比可変機構１０
０のロック機構が作動してロック状態となっているた
め、Ｓ１０２では、前述した電源制御回路２７０から駆
動コイル１４２に対する通電を開始する。これにより、
ロックアーム１４０がロックホルダ１１４から離間する
方向に傾動しロックが解除される。

【００４２】続くＳ１０４では、後述するＳ１２８でＲ
ＡＭ２３０に記憶したブラシレスモータ１１０の作動角
θｍｏを読み込み、続くＳ１０６では、作動角θｍｏを
もとに操舵ハンドル１０の絶対操舵角θｈｏを算出す
る。伝達比をＧとすると、操舵角θｈと出力角θｐとの
関係は、 θｐ＝Ｇ・θｈ …（２） となるため、（１）式、（２）式より下記（３）式が得
られる。

【００４３】 θｈ＝Ｋ・θｍ／（Ｇ−１） …（３） イグニションスイッチＩＧのオフ操作作された後とな
る、伝達比制御の停止中における伝達比をゲート伝達比
Ｇｏとすると、Ｓ１０６では、操舵ハンドル１０の絶対
操舵角θｈｏを、（３）式から得られる下記（４）式を
もとに算出することができる。

【００４４】 θｈｏ＝Ｋ・θｍｏ／（Ｇｏ−１） …（４） 続くＳ１０８では、操舵角センサ２１で検出された操舵
角θｈ、作動角センサ１３１で検出された作動角θｍ、
車速センサ６０で検出された車速Ｖをそれぞれ読み込
む。この際、操舵角センサ２１では相対回転角が検出さ
れるが、Ｓ１０６で絶対操舵角θｈｏを把握しており、
絶対操舵角θｈｏからの相対回転角として処理すること
により、操舵角θｈは絶対操舵角として扱うことができ
る。

【００４５】続くＳ１１０では、図１０に示す車速Ｖと
伝達比Ｇとの関係を示すマップから、Ｓ１０８で読み込
んだ車速Ｖをもとにマップ検索し、車速Ｖに応じた伝達
比Ｇを設定する。

【００４６】続くＳ１１２では、制御目標となるブラシ
レスモータ１１０の目標作動角θｍｍを、（３）式より
得られる下記（５）式をもとに設定する。

【００４７】 θｍｍ＝（Ｇ−１）・θｈ／Ｋ …（５） 続くＳ１１４では、Ｓ１０８で読み込まれたブラシレス
モータ１１０の作動角θｍと、Ｓ１１２で設定した目標
作動角θｍｍとの偏差ｅを、ｅ＝θｍｍ−θｍとして演
算する。

【００４８】続くＳ１１６では、伝達比可変機構１００
をロック状態とするロック条件が成立したかを判断す
る。なお、ロック条件については後に詳述する。

【００４９】Ｓ１１６で「Ｎｏ」、すなわち、ロック条
件が成立していない場合には、Ｓ１１８に進み、オーバ
ーシュートすることなく偏差ｅを０にするように、ブラ
シレスモータ１１０に対する制御信号Ｉｓを設定する。
この処理の一例としては、Ｉｓ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式
に基づいて、ＰＩＤ制御のパラメータを適切に設定する
ことにより制御信号Ｉｓを決定することができる。な
お、式中の「（ｓ）」はラプラス演算子である。そし
て、続くＳ１２０では、Ｓ１１８で設定した制御信号Ｉ
ｓに基づいてブラシレスモータ１１０を作動させる。

【００５０】続くＳ１２２では、イグニションスイッチ
ＩＧがオフ操作されたかを判断し、「Ｎｏ」の場合には
Ｓ１０８に戻り、前述した処理を繰り返し実施する。

【００５１】イグニションスイッチＩＧがオフ操作され
た場合には（Ｓ１２２で「Ｙｅｓ」）、Ｓ１２４に進
み、電源制御回路２７０から駆動コイル１４２に対する
通電を停止するロック制御を実施する。この制御処理に
より、コイルスプリングの押圧力の作用によりロックア
ーム１４０が傾動して、図４に示すようなロック状態に
復帰する。

【００５２】Ｓ１２４においてこのようなロック制御を
実行した後、Ｓ１２６に進み、この時点で作動角センサ
１３１において検出された作動角θｍを読み込み、続く
Ｓ１２８では検出した作動角θｍを作動角θｍｏとして
ＲＡＭ２３０に記憶して、一連の制御処理を終了する。

【００５３】一方、ブラシレスモータ１１０に過電流が
流れるなどのモータ不良の場合、作動角センサ１３１か
ら正確な検出信号が得られない場合や検出結果の連続性
が途切れた場合などのセンサ不良の場合、ＣＰＵ２１０
の不良、ＲＯＭ２２０やＲＡＭ２３０の読み込み異常な
どが発生した場合などのように、制御処理中に故障が発
生した場合には、操舵制御装置２００において伝達比可
変制御の続行が困難となる。そこで、このような故障が
発生した場合には、伝達比可変機構１００をロック状態
とし、以降の伝達比の可変制御処理を禁止する。

【００５４】具体的には、伝達比の可変制御中に前述し
たいずれかの故障が発生した場合には、伝達比可変機構
１００をロック状態とするロック条件が成立したものと
して扱う。このロック条件が成立した場合には、先のＳ
１１６で「Ｙｅｓ」と判断されてＳ２００に進みロック
制御を実施し、続くＳ２０２において故障表示ランプを
点灯させて運転者に故障の発生を知らせた後、Ｓ２０４
に進み、以降の伝達比可変制御を禁止して、このルーチ
ンを終了する。

【００５５】このＳ２００では、伝達比可変機構１００
を電気的にロック状態とするロック制御を実施する。こ
こでは、一例としては、Ｓ２００において、操舵制御装
置２００のモータ駆動回路２６０で生成する制御信号パ
ターン１〜６を、例えば・・→２→１→２→３→４→５
→６→５→４→３→２→１→２→・・・と順に繰り返し
て生成する処理を開始する。制御信号パターンの生成処
理として、このように制御信号パターンの生成順を、制
御信号パターン「１」と「６」との間で折り返す処理を
繰り返すことにより、ブラシレスモータ１１０のロータ
１１２は、電気角３６０°の範囲を振動的に正回転・逆
回転を繰り返す状態となる。このロータ１１２の回転が
波動歯車減速機１２０を介して出力されるが、ロータ１
１２が１回転した場合の波動歯車減速機１２０の回転角
は、減速比Ｋとの関係で、実用上、１°〜２°程度に設
定することが可能である。従って、このようにブラシレ
スモータ１１０の駆動制御を行った場合にも、伝達比可
変機構１００における機構内部の相対的な機械的変位を
実質的に拘束することができるため、伝達比可変機構１
００を実質的にロック状態とすることができる。

【００５６】また、この際、全てのパワートランジスタ
Ｕtop〜Ｗbottomのオン・オフを順次に切り換えて使用
することができるため、特定のパワートランジスタのみ
をオン状態として励磁相を固定してロック状態とした場
合に比べて、個々のパワートランジスタで発生する熱量
を分散させることができ、ロック状態とした際の各パワ
ートランジスタでの発熱量を抑えることができる。

【００５７】さらに、このようにブラシレスモータ１１
０のロータ１１２を、正回転・逆回転を繰り返すように
振動的に回転駆動することで、ロータ反転時の振動が入
力軸２０を介して操舵ハンドル１０に伝達されるため、
運転者は操舵ハンドル１０を握る手から、一定の間隔で
振動を感じる状態となり、これにより伝達比可変機構１
００に故障が発生したことを認識することができる。

【００５８】なお、モータ駆動回路２６０を構成するい
ずれかのパワートランジスタＵtop〜Ｗbottomに動作不
良等の故障が発生する場合もあり得る。このようなパワ
ートランジスタＵtop〜Ｗbottomの故障は、例えば、図
７に示したａ点〜ｄ点の各電位を計測することによって
把握することができる。

【００５９】ここで、パワートランジスタＵtopがオフ
状態のまま動作不良となった場合を想定すると、パワー
トランジスタＵtopがオン状態となる制御信号パターン
（不良パターン）は制御信号パターン１及び６となる。
従ってこのような場合には、モータ駆動回路２６０で生
成する制御信号パターンの生成順を、制御信号パターン
１及び６が生成される以前に折り返すこととし、制御信
号パターン２〜５を用いて、・・→３→２→３→４→５
→４→３→２→・・と繰り返して生成する。

【００６０】従って、このようにいずれかのパワートラ
ンジスタＵtop〜Ｗbottomに動作不良等の故障が発生し
た場合にも、正常に動作するパワートランジスタを用い
て、伝達比可変機構１００を電気的にロック状態とする
ことができる。

【００６１】以上説明した実施形態では、図９のＳ２０
０では、伝達比可変機構１００を電気的にロック状態と
する場合を例示したが、このような制御処理に代えて、
先のＳ１２４で実施したように、駆動コイル１４２への
通電を停止して機械的なロック機構を作動させることも
可能である。また、Ｓ２００では、このような機械的な
ロック機構を作動させる処理と、電気的にロック状態と
する制御処理とを同時に或いは択一的に実施しても良
く、このように２種類のロック機構を備えることで、一
方が故障した場合であっても他方のロック機構により、
伝達比可変機構１００を確実にロックすることが可能と
なる。

【００６２】また、前述した実施形態では、伝達比可変
機構１００を電気的にロック状態とする制御処理とし
て、制御信号パターン「１」と「６」との間で折り返す
場合を例示したが、「１」と「６」に限定するものでは
なく、ロック制御の開始タイミングに応じて適宜設定す
ることができる。また、パワートランジスタＵtop〜Ｗb
ottomが全て正常の場合であっても、例えば、制御信号
パターン「２」と「５」との間で折り返しても良く、ま
た、制御信号パターンを１巡以上させて折り返しても良
い。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１にかかる
伝達比可変機構のロック方法によれば、伝達比可変機構
を駆動するモータを、正回転、逆回転を繰り返すように
振動的に駆動制御することとした。これにより、伝達比
可変機構における機構内部の相対的な機械的変位が拘束
されて、伝達比の可変動作が禁止されるロック状態とな
るため、既存の機械的な構造に追加・変更を施すことな
く、このような電気的な制御手法によっても、伝達比可
変機構をロック状態とすることができる。

【００６４】請求項２にかかる伝達比可変機構のロック
方法によれば、請求項１における伝達比可変機構のロッ
ク方法において、モータの駆動巻き線に対する通電状態
を切り換えるいずれかの切り換え素子に故障が発生した
場合には、不良パターンが生成される以前に、この制御
信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すことと
した。これにより、正常に動作する切り換え素子の動作
制御を行うことにより、請求項１と同様に伝達比可変機
構を電気的にロック状態とすることが可能となる。また
この際、正常に動作する各切り換え素子を順に切り換え
て使用することができるため、特定の切り換え素子のみ
をオン状態とした場合に比べて、個々の切り換え素子で
発生する熱量を分散させることができ、各切り換え素子
の発熱量を抑えることができる。

【００６５】請求項３にかかる伝達比可変機構のロック
装置によれば、所定の回転角度範囲内において、正回
転、逆回転を繰り返すようにモータを制御するロック制
御手段を備える構成を採用したので、伝達比可変機構に
おける機構内部の相対的な機械的変位を実質的に拘束し
て、伝達比の可変動作を禁止するロック状態とすること
ができる。

【００６６】請求項４にかかる伝達比可変機構のロック
装置によれば、いずれかの切り換え手段が故障と判断さ
れた場合、不良パターンが生成される以前に、制御信号
パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すロック制御
手段を備える構成を採用したので、いずれかの切り換え
手段に故障が発生した場合であっても、故障が発生した
切り換え手段の動作状態を変化させることなく、正回
転、逆回転を繰り返すようにモータを制御することがで
きる。これにより、伝達比可変機構の相対的な機械的変
位を拘束して、伝達比可変機構を電気的にロック状態と
することができる。また、この際、正常に動作する各切
り換え手段を順に切り換えて使用することになるため、
特定の切り換え手段のみをオン状態として励磁相を固定
した場合に比べて、個々の切り換え手段で発生する熱量
が分散され、各切り換え手段で発生する発熱量を抑制す
ることができる。

【００６７】請求項５にかかるブラシレスモータの駆動
制御方法によれば、各相の駆動巻き線に対する通電状態
が、ブラシレスモータの回転駆動方向に応じて規則的に
変化するように、各切り換え素子に与える制御信号パタ
ーンを、回転駆動方向に応じて順に生成すると共に、い
ずれかの切り換え素子に故障が発生した場合には、不良
パターンが生成される以前に、制御信号パターンの生成
順を折り返す処理を繰り返すこととした。このようにブ
ラシレスモータを駆動制御することで、ロータとステー
タとの相対回転を実質的に拘束することができ、また、
この際、正常に動作する各切り換え素子を順に切り換え
て使用することになるため、特定の切り換え素子のみを
オン状態として励磁相を固定した場合に比べて、個々の
切り換え素子で発生する熱量が分散され、各切り換え素
子で発生する発熱量を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態にかかる操舵制御装置の全体的な構成
を示すブロック図である。

【図２】伝達比可変機構を示す縦断面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】３つの作動角センサの検出結果となる磁気パタ
ーンの推移を示す図である。

【図６】伝達比可変機構及び操舵制御装置の電気的な構
成を示すブロック図である。

【図７】モータ駆動回路とブラシレスモータとの電気的
な構成を概略的に示す説明図である。

【図８】作動角センサの検出結果となる磁気パターン
と、各検出タイミングで生成されるパワートランジスタ
の制御信号パターンとを関係を示す図である。

【図９】操舵制御装置で実施する制御処理を示すフロー
チャートである。

【図１０】車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を規定したマップ
である。

【符号の説明】

１００…伝達比可変機構、１１０…ブラシレスモータ、
１１４…駆動巻き線 ２００…操舵制御装置、２６０…モータ駆動回路 Ｕtop〜Ｗbottom…パワートランジスタ（切り換え素子
／切り換え手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 113:00 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３７１Ｍ Ｆターム(参考） 3D032 CC48 DA03 DA23 DC28 EC25 EC31 3D033 CA04 CA13 CA17 CA22 CA29 JC19 5H560 AA10 BB04 BB12 DA04 EB01 GG04 HC10 TT12 TT13 UA05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵ハンドル側に連結される入力軸と転
   舵輪側に連結される出力軸との間における、回転量の伝
   達比を変化させる伝達比可変機構のロック方法であっ
   て、 前記伝達比可変機構を駆動するモータを、所定の回転角
   度範囲内において、正回転、逆回転を繰り返すように駆
   動制御することを特徴とする伝達比可変機構のロック方
   法。
2. 【請求項２】 前記伝達比可変機構は、この伝達比可変
   機構を駆動するモータの各相の駆動巻き線に対する通電
   状態を切り換える複数の切り換え素子を備えており、 前記各相の駆動巻き線に対する通電状態が、このモータ
   の回転駆動方向に応じて規則的に変化するように、前記
   各切り換え素子に与える制御信号群となる制御信号パタ
   ーンを、回転駆動方向に応じて順に生成すると共に、 いずれかの前記切り換え素子に故障が発生した場合に
   は、故障が発生した切り換え素子の動作状態を変化させ
   る信号を含む制御信号パターンを不良パターンとする
   と、この不良パターンが生成される以前に、この制御信
   号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すことで、
   所定の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り
   返すようにこのモータを駆動制御することを特徴とする
   請求項１記載の伝達比可変機構のロック方法。
3. 【請求項３】 操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角
   との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック装
   置であって、 前記伝達比可変機構を駆動することにより伝達比を変化
   させるモータと、 前記モータの回転制御を行う制御手段とを備えており、 前記制御手段は、 所定の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り
   返すように前記モータを制御するロック制御手段を備え
   る伝達比可変機構のロック装置。
4. 【請求項４】 操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角
   との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック装
   置であって、 前記伝達比可変機構を駆動することにより伝達比を変化
   させるモータと、 前記モータにおける各相の駆動巻き線に対する通電状態
   を切り換える複数の切り換え手段と、 前記モータにおける各相の駆動巻き線に対する通電状態
   が、モータの回転駆動方向に応じて規則的に変化するよ
   うに、前記各切り換え手段に与える制御信号群となる制
   御信号パターンを、このモータの回転駆動方向に応じて
   順に生成する制御手段と、 前記各切り換え手段の動作状態を検知する検知手段とを
   備えており、 前記制御手段は、 前記検知手段の検知結果によっていずれかの前記切り換
   え手段が故障と判断された場合、故障が発生した切り換
   え手段の動作状態を変化させる信号を含む制御信号パタ
   ーンを不良パターンとすると、この不良パターンが生成
   される以前に、制御信号パターンの生成順を折り返す処
   理を繰り返すロック制御手段を備える伝達比可変機構の
   ロック装置。
5. 【請求項５】 ブラシレスモータの各相の駆動巻き線に
   対する通電状態を切り換える複数の切り換え素子を備え
   たブラシレスモータの駆動制御方法であって、 前記各相の駆動巻き線に対する通電状態が、ブラシレス
   モータの回転駆動方向に応じて規則的に変化するよう
   に、前記各切り換え素子に与える制御信号群となる制御
   信号パターンを、回転駆動方向に応じて順に生成すると
   共に、 いずれかの前記切り換え素子に故障が発生した場合に
   は、故障が発生した切り換え素子の動作状態を変化させ
   る信号を含む制御信号パターンを不良パターンとする
   と、この不良パターンが生成される以前に、この制御信
   号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すブラシレ
   スモータの駆動制御方法。