JP2008049881A - 伝達比可変装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロック作動後の再開時においても正確にモータ回転角を特定することができる伝達比可変装置を提供すること。
【解決手段】ＩＦＳＥＣＵは、ロック制御モードとして、相固定通電後、ロック作動を実行する「準緊急モード」を選択した場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）には、その時点、即ちロック制御開始時点において、ロックホルダの山部がロックレバーの係合部に対応する位置（センサパターン「４」）にあるか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、山部が係合部に対応する位置にある場合（ステップ１０４：ＹＥＳ）には、該係合部に対応する位置に、係合溝内の箇所（センサパターン「３」）を停止させるよう相固定通電を実行した後に（ステップ１０５）、ロック装置をロック作動させる（ステップ１０６）。
【選択図】図６

Description

本発明は、駆動源であるモータの回転を拘束することにより入力軸と出力軸との間の相対回転を規制可能なロック装置を備えた伝達比可変機構に関するものである。

従来、モータを駆動源として、ステアリング操作に基づく入力軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達する伝達比可変装置があり、通常、このような伝達比可変装置には、入力軸と出力軸との間の相対回転を規制するロック装置が設けられている。

例えば、特許文献１に記載の伝達比可変装置は、入力軸とともに一体回転するハウジングと、該ハウジング内に回転可能に軸支されたモータ軸と、ハウジングに固定されモータ軸及び出力軸に連結されることにより入力軸の回転を出力軸に伝達するとともに、モータ軸の回転を減速して同出力軸に伝達する差動機構とを備えている。そして、この伝達比可変装置において、ロック装置は、前記ハウジング側に設けられたロックレバーと、モータ軸に固定されるとともに周面にロックレバーが係合される複数の係合溝が形成されたロックホルダとを備えて構成されている。即ち、ロックレバーをロックホルダの係合溝に係合させることで、モータ軸とハウジングとが相対回転不能に連結され、これにより、同ハウジングに連結された入力軸と出力軸との相対回転を規制する構成となっている。

そして、上記のようなロック装置を備えた伝達比可変装置におけるそのロック制御は、多くの場合、以下に示す３つのモードにより管理されている。
○通常モード…例えば、イグニッションオフ時等、伝達比可変装置側に特段の異常がない場合に適用されるモードであり、モータ制御により係合溝の位置とロックレバーの位置と合わせた上で、ロックレバーをリリース（その係合部をロックホルダに当接）し、その後、再びモータを回転駆動することで係合溝とロックレバーとの係合を確認する。

○緊急モード…例えば、伝達比可変装置における異常発生時、緊急にフェールセーフを図る必要のある場合に適用されるモードであり、この緊急モードにおいては、即時、モータ制御が停止されるとともに、略同時にロックレバーがリリースされる。

○準緊急モード…例えば、電力供給線の断線時等、主として伝達比可変装置に機械的な問題はないが上記通常モードの制御を行う余裕はない状態において適用されるモードである。この準緊急モードにおいては、ロックレバーのリリースに先立ち、所定時間、その通電相を固定したモータへの電力供給、即ち相固定通電が行われる。そして、同モータを電気的にロックした状態でロックレバーをリリースすることで、回転中のロックホルダにロックレバーが衝突することによる同ロックレバー及びロックホルダの損傷を防止する。
特開２００３−３２０９４３号公報

ところで、上記のような伝達比可変装置のモータには、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力の供給により回転するブラシレスモータを用いるのが一般的である。そして、多くの場合、その駆動電力の供給は、モータの電気角６０度毎にその通電相及び通電方向、即ち通電パターンを切り替える矩形波通電により行われる（図７参照）。これは、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）ほどの静粛性は要求されないものの、小型・高出力の要請が強い伝達比可変装置には、正弦波通電と比較して大きなトルクを得ることが可能、且つ高精度の角度検出が不要で、ホール素子等を用いた簡素な構成の回転角センサを使用することができる矩形波通電が適しているためである。

ここで、ホール素子を用いた回転角センサは、３つのホール素子を、図８に示すように、その出力する各相パルス信号Ｐu，Ｐv，Ｐwが、モータに設定された電気角倍率に対応する所定の回転角を一のパルス周期（電気角３６０°）としてその信号レベルが変化するとともに互いの位相が１２０°ずつずれるように配置することにより構成される。尚、図８に示す例では、電気角倍率は４倍であり、これに対応する所定の回転角は機械角９０°である（括弧内は電気角）。そして、その回転角検出は、各相パルス信号Ｐu，Ｐv，Ｐwの信号レベルの組み合わせ（センサパターン、pattern「１」〜「６」）及びその遷移をカウントすることにより行われ、モータ制御停止時には、その時点におけるカウント数を記憶することで、その再開後における初期回転角（絶対角）を特定することが可能となっている。

尚、図８に示す各相パルス信号Ｐu，Ｐv，Ｐwの信号レベルの組み合わせ（pattern「１」〜「６」）は、各信号レベルが「Ｈｉ」である場合を「１」として、その組み合わせを３ｂｉｔの二進数で表したものを更に十進数に変換したものである。従って、例えば、Ｐ相パルス信号Ｐu（ｂｉｔ２）が「Ｈｉ」、Ｖ相パルス信号Ｐv（ｂｉｔ１）が「Ｌｏ」、及びＷ相パルス信号Ｐw（ｂｉｔ０）が「Ｈｉ」である組み合わせの二進数表記は［１］［０］［１］であり、これを十進数表記に変換したものがpattern「５」となる。

しかしながら、ロック作動を伴うモータ停止後、特に、相固定通電による電気的ロック後にロックレバーをリリースする準緊急モードによりロック作動を行った後のモータ制御再開時には、その正確な初期回転角が特定できない場合がある。

つまり、従来、準緊急モードにおける相固定通電は、その開始時点における通電相を固定として行われる。このため、ロックレバーの係合部が係合溝間の山部にリリースされるよう該相固定通電が行われる可能性があり、この場合、同係合部が、その後、何れの係合溝と係合するかを予測することはできない。従って、相固定通電終了時点に記憶されたカウント数からは、正確な絶対角が特定できなくなるのである。そして、準緊急モードによるロック作動後においては、伝達比可変装置自体には異常がなく電源系の復旧のみで復帰可能である場合が多いことから、初期回転角を誤認識した状態で、そのモータ制御が再開されるおそれがある。その結果、車両用操舵装置においては、そのステアリング中立位置にずれが生ずるという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ロック作動後の再開時においても正確にモータ回転角を特定することができる伝達比可変装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動源であるモータの回転軸並びに入力軸及び出力軸に連結されることにより前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達するとともに前記回転軸の回転を減速して該出力軸に伝達する差動機構と、前記回転軸の回転を拘束することにより前記入力軸と前記出力軸との相対回転を規制可能なロック装置と、三相の駆動電力の供給を通じて前記モータの作動を制御するとともに前記ロック装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記ロック装置は、前記モータの回転軸と一体に設けられるとともに周面に複数の係合溝が形成されたロックホルダと、前記係合溝に係合することにより前記ロックホルダの回転を拘束可能なロックレバーとを備えてなり、前記制御手段は、前記ロックレバーの係合部を前記ロックホルダの周面に当接させるべくロック装置を制御するロック制御の開始時には、通電相を固定して前記駆動電力を供給する相固定通電を実行する伝達比可変装置であって、前記制御手段は、前記ロックホルダの二つの係合溝間に形成された山部と前記ロックレバーの係合部とが対応する位置で前記モータが停止しないように、前記相固定通電を行うこと、を要旨とする。

即ち、ロックレバーの係合部がロックホルダの何れかの係合溝内に確実にリリースされるよう相固定通電を実行することにより、モータ制御停止時において同係合部が係合する係合溝を確定させることができる。これにより、その後のモータ制御再開時においても、モータ制御停止時に記憶されたカウント数から正確な初期回転角を特定することができるようになる。そして、車両用操舵装置においては、初期回転角の誤認識によるステアリング中立位置のずれを防止することができる。

請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、回転角センサの出力するセンサパターンに基づいて前記モータの回転角を検出し、該各センサパターンに応じて前記通電相を決定するとともに、前記各山部は、該各山部が前記係合部に対応する位置にある場合において特定の前記センサパターンが出力されるよう形成されること、を要旨とする。

上記構成よれば、当該特定のセンサパターン以外のセンサパターンを保持するよう相固定通電を実行することで、容易に、係合溝内の何れかの箇所をロックレバーの係合部に対応する位置に停止させることができる。

請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、回転角センサの出力するセンサパターンに基づいて前記モータの回転角を検出し、該各センサパターンに応じて前記通電相を決定するとともに、ロック制御開始時、前記モータが回転している場合には、該開始時点のセンサパターンよりも回転方向上流側のセンサパターンに対応する通電相を、前記相固定通電における通電相とすること、を要旨とする。

即ち、相固定通電によってモータを電気的にロックする際には大きな電力が消費される。そして、その消費電力は、モータの回転を急激に減速させるほどより大きなものとなる。しかしながら、ロック作動に先立って相固定通電を行う場合の多くは、電源電圧の低下時等、電力量に余裕のない場合である。従って、その相固定通電は、モータの回転を穏やかに減速させるように効率よく行うことが望ましい。この点、ロック制御開始時点のセンサパターンよりも回転方向上流側のセンサパターンに対応する通電相を、その相固定通電における通電相とすれば、モータの回転に急ブレーキをかけることなく穏やかに減速させることができる。その結果、電力量に余裕がない場合であっても効率よく、確実にモータを停止させることができる。

本発明によれば、ロック作動後の再開時においても正確にモータ回転角を特定することが可能な伝達比可変装置を提供することにある。

以下、本発明を伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の車両用操舵装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により転舵輪６の舵角、即ち転舵角が可変することにより、車両進行方向が変更されるようになっている。尚、本実施形態の車両用操舵装置１は、所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）であり、ボール螺子機構（図示略）を介して駆動源であるモータ７の発生するアシストトルクをラック５に伝達することにより、操舵系にアシスト力を付与する。

また、本実施形態の車両用操舵装置１は、ステアリング２の舵角（操舵角）と転舵輪６の舵角（転舵角）との間の伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置８と、該伝達比可変装置８の作動を制御する制御手段としてのＩＦＳＥＣＵ９とを備えている。

詳述すると、ステアリングシャフト３は、ステアリング２が連結された入力軸としての第１シャフト１０とラックアンドピニオン機構４に連結される出力軸としての第２シャフト１１とからなり、伝達比可変装置８は、第１シャフト１０及び第２シャフト１１を連結する差動機構１２と、該差動機構１２を駆動するモータ１３とを備えている。そして、伝達比可変装置８は、ステアリング操作に伴う第１シャフト１０の回転に、モータ駆動による回転を上乗せして第２シャフト１１に伝達することにより、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）し、これによりステアリング２に対する転舵輪６の伝達比を可変させる。本実施形態のモータ１３は、ブラシレスモータであり、ＩＦＳＥＣＵ９から三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力が供給されることにより回転する。そして、ＩＦＳＥＣＵ９は、この駆動電力の供給を通じてモータ１３の回転を制御することにより、伝達比可変装置８の作動を制御する（伝達比可変制御）。

さらに詳述すると、図２に示すように、本実施形態の伝達比可変装置８は、略有底筒状に形成されたハウジング１４を有しており、モータ１３は、その回転軸であるモータ軸１３ａとハウジング１４とが同軸になるように同ハウジング１４内に固定されている。そして、ハウジング１４は、その上壁部１４ａに設けられた連結部１５が第１シャフト１０とスプライン嵌合されている。

本実施形態では、差動機構１２には、同軸に並置された一対のサーキュラスプライン２１，２２、及びこれら両スプラインの内側において該各スプラインと噛合されるフレクスプライン２３、並びにその噛合部を回転させる波動発生器２４からなる周知の波動歯車機構が採用されている。

サーキュラスプライン２１は、ハウジング１４と同軸となるように同ハウジング１４に固定されており、他方のサーキュラスプライン２２は、連結部材２５を介して第２シャフト１１と同軸に連結されている。各サーキュラスプライン２１，２２には、互いに異なる歯数が設定されており、フレクスプライン２３は、楕円状に撓められた状態でこれら各ギヤの内側に配置されることにより、その外歯が該各ギヤの内歯とそれぞれ部分的に噛合されている。そして、ハウジング１４とともにサーキュラスプライン２１が回転し、そのサーキュラスプライン２１の回転がフレクスプライン２３を介してサーキュラスプライン２２に伝達されることにより、ステアリング操作に伴う第１シャフト１０の回転が第２シャフト１１に伝達されるようになっている。

波動発生器２４は、上記サーキュラスプライン２１，２２及びフレクスプライン２３の内側に配置されている。波動発生器２４は、モータ軸１３ａに連結されており、モータ軸１３ａの回転に伴いフレクスプライン２３の内側を回転することで、上記撓められたフレクスプライン２３の楕円形状、即ちサーキュラスプライン２１，２２との噛合部を回転させる。そして、サーキュラスプライン２１とサーキュラスプライン２２との間の歯数差に基づいて、サーキュラスプライン２２が回転することにより、モータ軸１３ａの回転が減速されて第２シャフト１１に伝達されるようになっている。

尚、本実施形態では、ハウジング１４の上壁部１４ａにスパイラルケーブル装置２７が設けられており、モータ１３及び後述するロック装置３０のソレノイド３７は、このスパイラルケーブル装置２７により、所定の回転範囲（許容回転範囲）において、ＩＦＳＥＣＵ９と電気的に接続されるようになっている。

また、本実施形態の伝達比可変装置８には、モータ軸１３ａの回転を規制することにより第１シャフト１０と第２シャフト１１との相対回転を規制する、即ちその伝達比を機械的に固定し変更不能とするロック装置３０を備えている。

詳述すると、図３に示すように、ロック装置３０は、モータ軸１３ａの一端に相対回転不能に固定されるとともに周面３２ａに複数の係合溝３１が形成されたロックホルダ３２と、その係合溝３１に係合することによりロックホルダ３２の回転を拘束可能なロックレバー３３とを備えてなる。

本実施形態では、環状に形成されたロックホルダ３２は、モータ軸１３ａと同軸に固定されており、各係合溝３１は、その周面３２ａにおいて等間隔（９０°間隔）で４箇所に形成されている。尚、本実施形態では、各係合溝３１は、周方向に延びる浅溝３１ａと、該浅溝３１ａの一端に設けられた深溝３１ｂとにより構成されている。そして、隣り合う二つの係合溝３１の間には、見かけ上、径方向外側に突出する山部３４が形成されている。

一方、ロックレバー３３は、長尺状に形成されるとともに、ロックホルダ３２の外側において、回動可能にハウジング１４内に軸支されている。具体的には、ハウジング１４に固定されたモータハウジングの一端には、モータ軸１３ａの軸線方向に沿って延びる回動軸３５が設けられており（図２参照）、ロックレバー３３は、この回動軸３５に軸支されることより、ロックホルダ３２と対向する位置（ロックホルダ３２の回転平面と略同一の平面上）において回動可能に支承されている。本実施形態では、ロックレバー３３の一端には、ロックホルダ３２の周面３２ａに向かって突出する係合部３３ａが形成されている。そして、ロックレバー３３は、その回動により、係合部３３ａがロックホルダ３２の周面３２ａに当接し、該周面３２ａに形成された係合溝３１（最終的にその深溝３１ｂ）と係合することにより、同ロックホルダ３２の回転、即ちモータ軸１３ａの回転を拘束することが可能となっている。

尚、本実施形態のロック装置３０では、ロックレバー３３は、バネ部材３６（実際にはコイルバネを用いるが図中はその機能のみを概念的に図示）の弾性力により、その係合部３３ａがロックホルダ３２側に向かって回動するよう付勢されている。そして、ロックレバー３３の他端には、ロック装置３０の駆動源であるソレノイド３７が連結されている。

即ち、本実施形態のロック装置３０は、非ロック作動時には、ソレノイド３７に通電し、そのプランジャ３７ａを引き込むことにより、ロックレバー３３の係合部３３ａがロックホルダ３２から離間した位置に保持されるように構成されている。そして、ロック作動時には、ソレノイド３７への通電を停止することによりロックレバー３３をリリース、即ちバネ部材３６の弾性力により、その係合部３３ａがロックホルダ３２に当接するようロックレバー３３が回動し、これにより、同ロックレバー３３の係合部３３ａとロックホルダ３２の係合溝３１とが係合する構成となっている。

次に、本実施形態の車両用操舵装置の電気的構成及び制御態様について説明する。
図１に示すように、ＩＦＳＥＣＵ９には、操舵角センサ３８により検出された操舵角θs、及び車速センサ３９により検出された車速Ｖが入力されるようになっている。そして、ＩＦＳＥＣＵ９は、これら操舵角θs及び車速Ｖに基づいてモータ１３の回転を制御することにより伝達比可変装置８の作動、即ち伝達比可変制御を実行する。

詳述すると、図４に示すように、ＩＦＳＥＣＵ９は、モータ制御信号を出力するマイコン４０と、モータ制御信号に基づいてモータ１３に駆動電力を供給する駆動回路４１とを備えている。

マイコン４０は、制御信号出力手段としてのモータ制御部４２を備えており、同モータ制御部４２に設けられたギヤ比可変制御演算部４３及び微分ステア制御演算部４４には、それぞれ操舵角θs及び車速Ｖ、並びに車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。そして、ギヤ比可変制御演算部４３は、車速Ｖに応じてギヤ比（伝達比）を可変させるための制御目標成分であるギヤ比可変指令角θgr*を演算し、微分ステア制御演算部４４は、操舵速度ωsに応じて車両の応答性を向上させるための制御目標成分である微分ステア指令角θls*を演算する。

ギヤ比可変制御演算部４３及び微分ステア制御演算部４４により演算されたギヤ比可変指令角θgr*及び微分ステア指令角θls*は、加算器４５へと入力される。そして、この加算器４５において、これらギヤ比可変指令角θgr*及び微分ステア指令角θls*が重畳されることによりモータ１３、即ち伝達比可変装置８の制御目標量であるＡＣＴ指令角θta*が演算される。

また、モータ制御部４２には、モータ１３に設けられた回転角センサ４６の出力信号に基づいてモータ回転角θmを演算（検出）するモータ回転角演算部４７が設けられており、このモータ回転角演算部４７において演算されたモータ回転角θmに基づいて、伝達比可変装置８の実際の制御量、即ちＡＣＴ角θtaが演算される。このＡＣＴ角θtaは、加算器４５において演算されたＡＣＴ指令角θta*とともに、位置制御演算部４９に入力される。そして、位置制御演算部４９は、指令値であるＡＣＴ指令角θta*に実際値であるＡＣＴ角θtaを追従させるべくフィードバック演算により電流指令εを演算しモータ制御信号出力部５０に出力する。

ここで、本実施形態では、モータ１３に設けられた回転角センサ４６は、同モータ１３の各相にそれぞれ対応する３つのホール素子４６ａ〜４６ｃからなり、マイコン４０には、その出力信号として、モータ１３の回転に応じてこれらホール素子４６ａ〜４６ｃが出力する各相パルス信号Ｐu，Ｐv，Ｐｗが入力される（図８参照）。そして、上記モータ回転角演算部４７は、各相パルス信号Ｐu，Ｐv，Ｐｗの信号レベルの組み合わせ、即ちセンサパターン（pattern）及びその遷移をカウントすることによりモータ回転角θm（絶対角）を演算する。尚、本実施形態のモータ１３もまた、図８に示されるような４倍の電気角倍率を有している。また、モータ回転角演算部４７は、モータ制御停止時には、その時点におけるカウント数を記憶する。そして、この記憶されたカウント数に基づいて、モータ制御再開後における初期回転角を特定する。

また、駆動回路４１には、モータ１３の各相に対応する複数（２×３個）のスイッチング素子（ＦＥＴ）を備えてなる周知のＰＷＭインバータが採用されている。具体的には、駆動回路４１は、ＦＥＴ５１ａ，５１ｄ、ＦＥＴ５１ｂ，５１ｅ、及びＦＥＴ５１ｃ，５１ｆの各組の直列回路を並列接続してなり、ＦＥＴ５１ａ，５１ｄ、ＦＥＴ５１ｂ，５１ｅ、ＦＥＴ５１ｃ，５１ｆの各接続点５２ｕ，５２ｖ，５２ｗはそれぞれモータ１３の各相モータコイルに接続されている。そして、各ＦＥＴ５１ａ〜５１ｆのゲート端子はマイコン４０に接続され、同マイコン４０（モータ制御信号出力部５０）から入力されるモータ制御信号に応答して各ＦＥＴ５１ａ〜５１ｆがオン／オフすることにより、車載電源５３の直流電力が三相の駆動電力に変換されてモータ１３に供給されるようになっている。

さらに詳述すると、本実施形態では、モータ１３への駆動電力の供給は、モータの電気角６０度毎にその通電相及び通電方向、即ち通電パターンを切り替える矩形波通電により行われる（図７参照）。

具体的には、モータ制御信号出力部５０には、回転角センサ４６が出力する各相パルス信号Ｐu，Ｐv，Ｐｗが入力されるようになっており、モータ制御信号出力部５０は、その各相パルス信号Ｐu，Ｐv，Ｐｗの信号レベルの組み合わせ、即ちセンサパターンに基づいて上記通電パターンを決定する。そして、モータ１３の回転に伴うセンサパターンの遷移に応じて通電パターン切り替えるべく駆動回路４１を構成する各ＦＥＴ５１ａ〜５１ｆにモータ制御信号を出力する。

そして、モータ制御信号出力部５０は、モータ１３に供給する電流量を、位置制御演算部４９において演算された電流指令εに示される値に対応させるべく、そのモータ制御信号のｄｕｔｙ比（詳しくは、下段側のＦＥＴ５１ｄ〜５１ｆのオンｄｕｔｙ比）を制御する。

また、本実施形態では、ＩＦＳＥＣＵ９は、上記モータ駆動用の駆動回路４１に加え、ロック制御用、即ちソレノイド３７に駆動電力を供給するための駆動回路６５を備えている。そして、同駆動回路６５は、マイコン４０の出力するロック制御信号に基づいて、ソレノイド３７に対する電力供給をオン／オフする。

詳述すると、マイコン４０は、ロック制御部６６を備えており、同ロック制御部６６には、ＩＧオン／オフ信号Ｓ_ig、伝達比可変装置８の異常を示す異常信号Ｓ_tr、及び電源電圧Ｖ_b等が入力される。そして、ロック制御部６６は、これら入力される各種信号に基づいてロック装置３０をロック作動させるか否か判定し（ロック判定）、ロック作動させると判定した場合には、駆動回路６５に出力する制御信号を、その旨を示すものに変更する。尚、本実施形態では、駆動回路６５は、スイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ）により構成され、ロック制御信号は、同スイッチング素子のＤｕｔｙ（オンＤｕｔｙ）として出力される。そして、ロック制御部６６は、ロック作動時には、そのロック制御信号を「オフ（Ｄｕｔｙ＝０）」とし、これによりソレノイド３７をオフ、即ちロックレバー３３をリリースしてロック装置３０をロック作動させるようになっている。

（ロック制御）
次に、本実施形態の伝達比可変装置におけるロック制御の態様について説明する。
本実施形態の伝達比可変装置８においても、そのロック制御は、上記３つのモード（「通常」「緊急」「準緊急」）により管理されている。具体的には、本実施形態では、「通常モード」は、主としてロック制御部６６に入力されるＩＧオン／オフ信号Ｓ_igが「ＩＧオフ」を示す値となった場合に選択され、「緊急モード」は、異常信号Ｓ_trが入力された場合に選択される。また、「準緊急モード」は、主として、検出される電源電圧Ｖ_bが所定の閾値よりも低くなった場合に選択される。そして、「準緊急モード」を選択した場合には、その時点におけるモータ回転角を保持するように相固定通電を実行する。

具体的には、図４に示すように、ロック制御部６６は、そのロック判定において、ロック作動させるべきと判定した場合には、駆動回路６５に対するロック制御信号の変更に先立って、モータ制御信号出力部５０に対し、何れのロック制御モードが選択されたかを示すロック起動信号を出力する。そして、モータ制御信号出力部５０は、このロック起動信号が「準緊急モード」を示すものである場合に相固定通電を実行し、ロック制御部６６は、ロック起動信号の出力から所定時間経過後に、駆動回路６５に出力するロック制御信号をロック作動させるものに変更する。

さて、上述のように、準緊急モードにおいて、ロックホルダ３２の山部３４がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置に停止するような相固定通電が行われた場合、その後のモータ制御再開時には、その正確な初期回転角が特定できない可能性がある。そして、その結果として、ステアリング中立位置がずれてしまうという問題がある。

この点を踏まえ、本実施形態の伝達比可変装置８では、ＩＦＳＥＣＵ９（マイコン４０）は、ロック制御モードとして「準緊急モード」を選択した場合には、その時点において、ロックホルダ３２の山部３４がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置にあるか否かを判定する。そして、山部３４が係合部３３ａに対応する位置にある場合には、ロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置に、ロックホルダ３２の係合溝３１内の何れかの箇所を停止させるように相固定通電を実行する。

詳述すると、図５に示すように、本実施形態では、ロックホルダ３２は、その４つの山部３４がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置にある場合において、回転角センサ４６の出力するセンサパターンが「４」となるように、モータ軸１３ａに組み付けられている。即ち、これにより、係合溝３１の深溝３１ｂが係合部３３ａに対応する位置にある場合のセンサパターンは「６」となり、浅溝３１ａが係合部３３ａに対応する位置にある場合には、これ以外のセンサパターンが出力されるようになっている。

本実施形態では、モータ制御信号出力部５０は、「準緊急モード」を示す旨のロック起動信号が入力された場合には、その時点、即ちロック制御開始時点において回転角センサ４６の出力するセンサパターンが「４」であるか否かを判定する。そして、そのセンサパターンが「４」である場合には、回転角センサ４６の出力するセンサパターンが「４」以外、詳しくは、ロックホルダ３２の係合溝３１の中央部分がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置となる「３」に保持されるように相固定通電を実行する。尚、ロック制御開始時点におけるセンサパターンが「４」以外である場合には、当該センサパターンを保持するように相固定通電を実行する。そして、ロック制御部６６は、ロック起動信号の出力から所定時間経過後に、駆動回路６５に出力するロック制御信号をロック作動させるものに変更する。

即ち、ロックレバー３３の係合部３３ａがロックホルダ３２の何れかの係合溝３１内に確実にリリースされるよう相固定通電を実行することにより、モータ制御停止時において同係合部３３ａが係合する係合溝３１を確定させることができる。そして、これにより、その後のモータ制御再開時においても、モータ制御停止時に記憶されたカウント数から正確な初期回転角を特定することが可能な構成となっている。

次に、本実施形態の伝達比可変装置におけるロック制御の処理手順について説明する。
図６のフローチャートに示すように、ＩＦＳＥＣＵ９は、先ず、ＩＧオン／オフ信号Ｓ_ig、異常信号Ｓ_tr、及び電源電圧Ｖ_b等、入力される各種信号に基づいてロック装置３０をロック作動させるか否かを判定する（ロック判定、ステップ１０１）。次に、ＩＦＳＥＣＵ９は、ロック制御モードとして「緊急モード」を選択するか否かを判定し（ステップ１０２）、「緊急モード」を選択しない場合（ステップ１０２：ＮＯ）には、続いて「準緊急モード」を選択するか否かを判定する（ステップ１０３）。

このステップ１０３において、「準緊急モード」を選択した場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）、ＩＦＳＥＣＵ９は、次に、その時点、即ちロック制御開始時点におけるセンサパターン（pattern）が、ロックホルダ３２の山部３４がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置にあること示す「４」であるか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、センサパターンが「４」である場合（ステップ１０４：ＹＥＳ）には、回転角センサ４６の出力するセンサパターンが、ロックホルダ３２の係合溝３１の中央部分がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置となる「３」に保持されるように相固定通電を実行する（ステップ１０５）。尚、上記ステップ１０４において、回転角センサ４６の出力するセンサパターンが「４」以外である場合（ステップ１０４：ＮＯ）には、当該ロック制御開始時点におけるセンサパターンを保持するように相固定通電を実行する（ステップ１０６）。そして、上記ステップ１０５又はステップ１０６における相固定通電開始から所定時間経過後に、ロックレバー３３をリリース、即ちロック装置３０をロック作動させる（ステップ１０７）。

尚、上記ステップ１０２において「緊急モード」を選択した場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）には、ＩＦＳＥＣＵ９は、即時、モータ制御を停止するとともに（ステップ１０８）、遅滞なくステップ１０７を実行することによりロック装置３０をロック作動させる。そして、上記ステップ１０３において「準緊急モード」を選択しない、即ち「通常モード」を選択した場合（ステップ１０３：ＮＯ）には、上述のロック確認制御を実行し（ステップ１０９）、その後、ステップ１０７においてロック装置３０をロック作動させる。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）ＩＦＳＥＣＵ９は、ロック制御モードとして、相固定通電後にロック作動を実行する「準緊急モード」を選択した場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）には、その時点、即ちロック制御開始時点において、ロックホルダ３２の山部３４がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置（センサパターン「４」）にあるか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、山部３４が係合部３３ａに対応する位置にある場合（ステップ１０４：ＹＥＳ）には、係合部３３ａに対応する位置に、係合溝３１内の箇所（センサパターン「３」）を停止させるよう相固定通電を実行した後に（ステップ１０５）、ロック装置３０をロック作動させる（ステップ１０６）。

即ち、上記のように、ロックレバー３３の係合部３３ａがロックホルダ３２の何れかの係合溝３１に確実にリリースされるよう相固定通電を実行することにより、モータ制御停止時において同係合部３３ａが係合する係合溝３１を確定させることができる。これにより、その後のモータ制御再開時においても、モータ制御停止時に記憶されたカウント数から正確な初期回転角を特定することができるようになる。その結果、初期回転角の誤認識によるステアリング中立位置のずれを防止することができる。

（２）ロックホルダ３２は、その各山部３４がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置にある場合において、特定のセンサパターン（pattern「４」）が出力されるようモータ軸１３ａに組み付けられる。

上記構成よれば、当該特定のセンサパターン以外のセンサパターンを保持するよう相固定通電を実行することで、容易に、係合溝３１内の何れかの箇所をロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置に停止させることができる。

なお、上記本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、ロックホルダ３２は、その４つの山部３４がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置にある場合において、回転角センサ４６の出力するセンサパターンが「４」となるように、モータ軸１３ａに組み付けられることとした。しかし、これに限らず、その各山部３４がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置にある場合において、特定のセンサパターンが出力される構成であれば、そのセンサパターンはどのようなものであってもよい。

・本実施形態では、ロック制御開始時点におけるセンサパターンが、ロックホルダ３２の山部３４がロックレバー３３の係合部３３ａに対応する位置となる「４」である場合には、そのセンサパターンが、係合溝３１の中央部分が係合部３３ａに対応する位置となる「３」に保持されるように相固定通電を実行することとした。しかし、これに限らず、係合溝３１の何れかの箇所が係合部３３ａに対応する位置に停止するのであれば、当該相固定通電時の通電相は、どのような組み合わせであってもよい。

・また、ロック制御開始時点において、モータが回転している場合には、その開始時点のセンサパターンよりも回転方向上流側のセンサパターンに対応する通電相を、その相固定通電における通電相とするとよい。具体的には、図５を用いて例示するならば、ロック制御開始時点において、ロックホルダ３２が同図中、時計回り方向に回転している場合に、回転角センサの出力するセンサパターンが「３」であるとすれば、その回転方向上流側となるセンサパターンとして、例えば「１」を選択すればよい。

即ち、相固定通電によってモータを電気的にロックする際には大きな電力が消費される。そして、その消費電力は、モータの回転を急激に減速させるほどより大きなものとなる。しかしながら、ロック作動に先立って相固定通電を行う「準緊急モード」が選択されるのは、多くの場合、電源電圧Ｖ_bの低下時等、電力量に余裕のない場合である。従って、その相固定通電は、モータの回転を穏やかに減速させるように効率よく行うことが望ましい。この点、上記のように、ロック制御開始時点のセンサパターンよりも回転方向上流側のセンサパターンに対応する通電相を、その相固定通電における通電相とすれば、モータの回転に急ブレーキをかけることなく穏やかに減速させることができる。その結果、電力量に余裕がない場合であっても効率よく、確実にモータを停止させることができる。

・本実施形態では、本発明を、車両用操舵装置１の伝達比可変装置８に具体化したが、これ以外の用途に用いる伝達比可変装置に適用してもよい。

車両用操舵装置の概略構成図。 伝達比可変装置の概略構成図。 ロック装置の概略構成図。 車両用操舵装置の制御ブロック図。 ロックホルダにおける山部及び係合溝とセンサパターンとの関係を示す模式図。 ロック制御の処理手順を示すフローチャート。 矩形波駆動の態様を示す波形図。 モータ回転角演算方法の原理説明図。

符号の説明

１…車両用操舵装置、８…伝達比可変装置、９…ＩＦＳＥＣＵ、１０…第１シャフト、１１…第２シャフト、１２…差動機構、１３…モータ、３０…ロック装置、３１…係合溝、３２…ロックホルダ、３２ａ…周面、３３…ロックレバー、３３ａ…係合部、３４…山部、Ｐu…Ｕ相パルス信号、Ｐv…Ｖ相パルス信号、Ｐw…Ｗ相パルス信号、θm…モータ回転角。

Claims (3)

1. 駆動源であるモータの回転軸並びに入力軸及び出力軸に連結されることにより前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達するとともに前記回転軸の回転を減速して該出力軸に伝達する差動機構と、前記回転軸の回転を拘束することにより前記入力軸と前記出力軸との相対回転を規制可能なロック装置と、三相の駆動電力の供給を通じて前記モータの作動を制御するとともに前記ロック装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記ロック装置は、前記モータの回転軸と一体に設けられるとともに周面に複数の係合溝が形成されたロックホルダと、前記係合溝に係合することにより前記ロックホルダの回転を拘束可能なロックレバーとを備えてなり、前記制御手段は、前記ロックレバーの係合部を前記ロックホルダの周面に当接させるべくロック装置を制御するロック制御の開始時には、通電相を固定して前記駆動電力を供給する相固定通電を実行する伝達比可変装置であって、
   前記制御手段は、前記ロックホルダの二つの係合溝間に形成された山部と前記ロックレバーの係合部とが対応する位置で前記モータが停止しないように、前記相固定通電を行うこと、を特徴とする伝達比可変装置。
2. 請求項１に記載の伝達比可変装置において、
   前記制御手段は、回転角センサの出力するセンサパターンに基づいて前記モータの回転角を検出し、該各センサパターンに応じて前記通電相を決定するとともに、前記各山部は、該各山部が前記係合部に対応する位置にある場合において特定の前記センサパターンが出力されるよう形成されること、を特徴とする伝達比可変装置。
3. 請求項１に記載の伝達比可変装置において、
   前記制御手段は、回転角センサの出力するセンサパターンに基づいて前記モータの回転角を検出し、該各センサパターンに応じて前記通電相を決定するとともに、ロック制御開始時、前記モータが回転している場合には、該開始時点のセンサパターンよりも回転方向上流側のセンサパターンに対応する通電相を、前記相固定通電における通電相とすること、を特徴とする伝達比可変装置。

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