JP2012213286A - モータ駆動装置、および、それを用いたバルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標回転数の微小な変動に対してモータ回転数が過敏に変動するのを抑制可能なモータ駆動装置、および、それを用いたバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】目標回転数電圧信号生成部７１では、目標回転数に係る目標回転数周波数信号を電圧に変換した目標回転数電圧信号を生成する。実回転数電圧信号生成部８１では、実回転数に係る実回転数周波数信号を電圧に変換した実回転数電圧信号を生成する。フィードバック制御部９１では、目標回転数電圧信号、および、実回転数電圧信号に基づき、実回転数が目標回転数と一致するようにモータ１０への通電を制御する。また、目標回転数電圧信号の生成に係る時定数τ１は、実回転数電圧信号の生成に係る時定数τ２よりも大きい。これにより、目標回転数の微小な変動に対してモータ１０の回転数が過敏に変動するのを抑制することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、モータ駆動装置、および、それを用いたバルブタイミング調整装置に関する。

従来、モータの回転トルクを利用してエンジンのバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置が公知である。例えば特許文献１では、駆動回路にてモータの目標回転数に比例する電圧と実回転数に比例する電圧との差分電圧が０となるようにフィードバック制御を行っている。

特許第４１９６３４５号公報

ところで、フィードバック制御の制御速度が速すぎると、目標回転数の微小な変動に対して過敏に制御されることにより、モータの実回転数も過敏に変動してしまう。モータの実回転数が過敏に変動すると、モータの軸受における摩耗が生じやすくなったり、モータの内部で異音が発生したりするという虞があった。あるいは、例えばモータをバルブタイミング調整装置に用いた場合、モータの実回転数が過敏に変動することで、位相調整機構内部の駆動側、および従動側回転体の摩耗が生じやすくなったり、位相調整機構内部で異音が発生したりするという虞があった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、目標回転数に対する実回転数の追従性を損なうことなく、目標回転数の微小な変動に対してモータ回転数が過敏に変動するのを抑制可能なモータ駆動装置、および、それを用いたバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、モータの駆動を制御するモータ駆動装置であって、目標回転数算出手段と、実回転数算出手段と、目標回転数電圧信号生成手段と、実回転数電圧信号生成手段と、フィードバック制御手段と、を備える。目標回転数算出手段は、モータの目標回転数を算出する。実回転数算出手段は、モータの実回転数を算出する。目標回転数電圧信号生成手段は、目標回転数に係る目標回転数周波数信号を電圧に変換した目標回転数電圧信号を生成する。実回転数電圧信号生成手段は、実回転数に係る実回転数周波数信号を電圧に変換した実回転数電圧信号を生成する。フィードバック制御手段は、目標回転数電圧信号および実回転数電圧信号に基づき、実回転数が目標回転数と一致するように前記モータへの通電を制御する。また、目標回転数電圧信号の生成に係る時定数は、実回転数電圧信号の生成に係る時定数よりも大きい。

本発明では、目標回転数電圧信号生成手段と実回転数電圧信号生成手段とを備えているので、周波数から電圧への変換（以下、「ＦＶ変換」という。）の速度に係る時定数を目標回転数電圧信号と実回転数電圧信号とで独立に設定することができる。また、目標回転数電圧信号の生成に係る時定数を実回転数電圧信号の生成に係る時定数よりも大きく設定することにより、フィードバック制御手段における目標回転数に対する実回転数の追従性を損なうことなく、目標回転数の微小な変動に対してモータ回転数が過敏に変動するのを抑制することができる。

目標回転数電圧信号生成手段および実回転数電圧信号生成手段は、以下のように構成することができる。
請求項２に記載の発明では、目標回転数電圧信号生成手段は、第１の抵抗および第１のコンデンサを有する第１のＲＣ回路部により構成される。実回転数電圧信号生成手段は、第２の抵抗および第２のコンデンサを有する第２のＲＣ回路部により構成される。
ＲＣ回路にてＦＶ変換を行う場合、ＦＶ変換に係る時定数は、ＲＣ回路の抵抗値およびコンデンサ容量により決まる。本発明では、目標回転数電圧信号生成手段および実回転数電圧信号生成手段をＲＣ回路により構成しているので、用いる抵抗の抵抗値やコンデンサ容量を変更することにより、所望の時定数とすることができる。
なお、第１のＲＣ回路部および第２のＲＣ回路部は、複数のＲＣ回路により構成してもよい。

請求項３に記載のバルブタイミング調整装置は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置である。バルブタイミング調整装置は、モータと、請求項１または２に記載のモータ駆動装置と、位相調整手段と、を備える。位相調整手段は、モータの回転をカム軸に伝達するとともに、モータの回転数の変化に応じてクランク軸とカム軸との位相を調整する。
本発明では、上記モータ駆動装置をモータの駆動によりバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に適用しているので、モータの回転数が過敏に変動することに伴う位相調整手段における異音や摩耗の発生を抑制することができる。

請求項４に記載の発明では、位相調整手段は、駆動側回転体と、従動側回転体と、遊星回転体と、遊星キャリアと、連結部材と、を有する。駆動側回転体は、クランク軸と連動して回転する。従動側回転体は、カム軸と連動して回転する。遊星回転体は、遊星運動することにより駆動側回転体と従動側回転体との間の相対位相を調整する。遊星キャリアは、モータのモータ軸と一体となって回転し、遊星回転体を遊星運動可能に支持する。連結部材は、モータ軸と遊星キャリアとを連結する。
これにより、特に、モータの回転数が過敏に変動することで、連結部材と遊星キャリアとが衝突することで生じる異音の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置の断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本発明の一実施形態によるモータ駆動装置の回路構成を説明するブロック図である。 本発明の一実施形態の目標回転数電圧信号生成部の第１のＲＣ回路部を説明する回路図である。 本発明の一実施形態の実回転数電圧信号生成部の第２のＲＣ回路部を説明する回路図である、 ＲＣ回路における時定数を説明する説明図である。 ＶＴＰ時定数とＶＴＳ時定数とを同じにした場合の異音レベルを説明する説明図である。 ＶＴＰ時定数をＶＴＳ時定数より大きくした場合の異音レベルを説明する説明図である。 目標回転数を変化させたときのモータの回転数および認識回転数を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態によるモータ駆動装置は、バルブタイミング調整装置に適用される。まず、バルブタイミング調整装置を図１および図２に基づいて説明する。
バルブタイミング調整装置１は、車両に搭載され、図示しない内燃機関の図示しないクランク軸からカム軸２へトルクを伝達する伝達系に設けられる。カム軸２は、内燃機関の吸気弁を開閉するものであり、バルブタイミング調整装置１は、動弁としての吸気弁を開閉するタイミングを調整するものである。

図１に示すように、バルブタイミング調整装置１は、電動ユニット５、および、位相調整手段としての位相調整機構８を備える。
電動ユニット５は、モータ１０、および、回路部１７を有する。モータ１０は、後述するモータ駆動装置１００（図３参照）により駆動が制御される。モータ１０は、例えばブラシレスモータ等の電動モータであり、モータハウジング１１、ステータ１２、ロータ１３、モータ軸１５等を有する。

モータハウジング１１は、ケース１１１および蓋部材１１５を有し、内部にステータ１２およびロータ１３等を収容する。ケース１１１は、略有底円筒状に形成され、底部に開口１１２が形成される。開口１１２には、モータ軸１５の一方の端部１５１側が挿通される。開口１１２とモータ軸１５との間には、オイルシール１１３が設けられる。また、ケース１１１には、モータ軸１５を回転可能に支持する軸受１１４が設けられる。
蓋部材１１５は、略円板状に形成され、ケース１１１の反位相調整機構８側を塞ぐように設けられる。蓋部材１１５には、モータ軸１５の他方の端部１５２側を回転可能に支持する軸受１１８が軸受１１４と同軸に設けられる。これにより、モータ軸１５は、軸受１１４、１１８によりモータハウジング１１に正逆回転可能に支持される。

ステータ１２には、軸方向外側にボビン１２１が設けられる。ボビン１２１には、コイル１２２が巻回される。コイル１２２へ通電により、ステータ１２に回転磁界が生じる。ステータ１２の径方向内側には、モータ軸１５と一体となって回転するロータ１３が設けられる。ロータ１３の径方向外側には、Ｎ極とＳ極とが交互になるようにマグネット１３１が設けられている。これにより、ロータ１３は、ステータ１２のコイル１２２への通電により生じる回転磁界を受けて、モータ軸１５と一体となって回転する。
また、モータ１０には、モータの回転を検出するホール素子６９（図３参照）が設けられる。

モータハウジング１１の蓋部材１１５の反位相調整機構８側には、ベース１６が設けられる。ベース１６は、蓋部材１１５と回路カバー１１９とで形成される空間に収容される。ベース１６は、回路カバー１１９側に開口する略有底円筒状に形成され、内部に回路部１７が収容される。回路部１７は、基板に実装された各種電子部品等から構成され、後述する駆動回路６５を有している。また、ベース１６は、コネクタ１８と一体に形成される。コネクタ１８は、図示しない電源、エンジンＥＣＵ、各種センサ等との接続に用いられる。

位相調整機構８は、モータ１０の回転数の変化に応じてクランク軸とカム軸２との位相を調整するものであって、駆動側回転体２０、従動側回転体３０、遊星キャリアとしての偏芯シャフト４０、および、遊星回転体５０等を備える。
駆動側回転体２０は略筒状に形成され、内部に従動側回転体３０、偏芯シャフト４０、および遊星回転体５０等を収容する。駆動側回転体２０は、カバー部材２１、歯車部材２３、および、スプロケット２５を有する。カバー部材２１、歯車部材２３、および、スプロケット２５は、電動ユニット５側からこの順で配置され、位置決めピン２７により同軸となるように位置決めされて、ボルト２８により固定される。

カバー部材２１には、開口２１１が形成され、この開口２１１にはケース１１１の一部とモータ軸１５の一方の端部１５１側が挿通される。また、カバー部材２１には、偏芯シャフト４０を相対回転可能に支持するベアリング４９が設けられる。
歯車部材２３の周壁部の径方向内側には、遊星回転体５０の駆動側外歯車部５２と噛み合う駆動側内歯車部２４が形成される。
スプロケット２５には、周壁部から径方向外側へ突出する歯２６を回転方向に複数有している。この歯２６とクランク軸の複数の歯との間に図示しないタイミングチェーンが掛け渡される。これにより、クランク軸の回転により出力される機関トルクがタイミングチェーンを経由してスプロケット２５に入力されると、駆動側回転体２０は、クランク軸と連動して回転する。

従動側回転体３０は、有底円筒状に形成され、駆動側回転体２０と同軸に配置される。また、従動側回転体３０は、ピン３１にてカム軸２との周方向における位置が決められ、センターボルト３２によりカム軸２に固定される。これにより、従動側回転体３０は、カム軸２と一体となって回転する。また、従動側回転体３０は、駆動側回転体２０と相対回転可能に設けられている。

従動側回転体３０の周壁部の径方向内側には、従動側内歯車部３５が形成される。従動側内歯車部３５の内径は、駆動側内歯車部２４の内径よりも小さく設定される。また、従動側内歯車部３５の歯数は、駆動側内歯車部２４の歯数より少なく設定される。従動側内歯車部３５は、軸方向において、駆動側内歯車部２４の反電動ユニット５側に設けられる。

偏芯シャフト４０は、電動ユニット５側に形成される入力部４１および反電動ユニット５側に形成される偏心部４７を有し、全体として筒状に形成される。入力部４１は、駆動側回転体２０および従動側回転体３０と同軸に配置される。また、入力部４１は、カバー部材２１に設けられるベアリング４９に回転可能に支持される。これにより、偏芯シャフト４０は、駆動側回転体に対して相対回転可能に設けられる。
偏心部４７は、入力部４１と偏心して形成される。したがって、偏心部４７は、駆動側回転体２０および従動側回転体３０とも偏心して形成されている。

図２に示すように、偏芯シャフト４０の径方向内側には、溝部４３が形成される。溝部４３には、モータ軸１５の径方向外側に設けられるモータジョイント４４が嵌め合い挿入される。また、モータ軸１５に圧入固定されるジョイントピン４５は、モータジョイント４４に対して嵌め合い挿入される。これにより、偏芯シャフト４０は、モータジョイント４４およびジョイントピン４５によりモータ軸１５と連結され、モータ軸１５と一体となって回転する。なお、ジョイントピン４５とモータジョイント４４との間、および、モータジョイント４４と偏芯シャフト４０との間にはクリアランスが設けられており、このクリアランスの範囲において摺動可能である。すなわち、モータジョイント４４はモータ軸１５に対して所定の範囲内にて可動の状態であり、これにより、モータ軸１５と偏芯シャフト４０との軸ずれが吸収される。なお、モータジョイント４４およびジョイントピン４５が「連結部材」を構成する。
なお、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であるが、偏芯シャフト４０よりも径方向外側の部材については省略している。

図１に戻り、偏芯シャフト４０の偏心部４７の径方向外側には、遊星回転体５０が配置される。偏心部４７と遊星回転体５０との間には、ベアリング５９が設けられる。これにより、遊星回転体５０は、駆動側回転体２０に対する偏芯シャフト４０の相対回転に応じて遊星運動可能に偏芯シャフト４０に支持される。なお、ここでいう遊星運動とは、遊星回転体５０が偏心部４７の偏心中心線回りに自転しつつ、偏芯シャフト４０の回転方向に公転する運動をいう。

遊星回転体５０は、駆動側回転体２０側に形成される大径部５１および従動側回転体３０側に形成される小径部５５を有し、全体として筒状に形成される。大径部５１の径方向外側には駆動側外歯車部５２が形成され、小径部５５の径方向外側には従動側外歯車部５６が形成される。駆動側外歯車部５２は、駆動側内歯車部２４の内周側に配置されて駆動側内歯車部２４と噛み合う。従動側外歯車部５６は、従動側内歯車部３５の内周側に配置されて従動側内歯車部３５と噛み合う。なお、駆動側外歯車部５２の歯数および従動側外歯車部５６の歯数は、それぞれ駆動側内歯車部２４の歯数および従動側内歯車部３５の歯数よりも同数ずつ少ない。

上述の構成により、位相調整機構８は、モータ軸１５の回転状態に応じた偏芯シャフト４０の回転運動を遊星回転体５０の遊星運動に変換し、駆動側回転体２０と従動側回転体３０との位相を調整することにより、バルブタイミングを調整している。

具体的には、モータ軸１５が駆動側回転体２０と同速回転するとき、偏芯シャフト４０は駆動側内歯車部２４に対して相対回転しない。このとき、遊星回転体５０は、遊星運動せず、駆動側回転体２０および従動側回転体３０と一体に回転する。これにより、駆動側回転体２０と従動側回転体３０との間の位相は変化しないので、バルブタイミングは保持される。

一方、モータ軸１５が駆動側回転体２０よりも高速で回転するとき、偏芯シャフト４０は駆動側内歯車部２４に対して進角側に相対回転する。このとき、遊星回転体５０の遊星運動により、従動側回転体３０は、駆動側回転体２０に対して進角側に相対回転する。すなわち、駆動側回転体２０に対する従動側回転体３０の位相が進角側に変化するので、バルブタイミングは進角する。

また一方、モータ軸１５が駆動側回転体２０よりも低速で回転するとき、偏芯シャフト４０は駆動側内歯車部２４に対して遅角側に相対回転する。このとき、遊星回転体５０の遊星運動により、従動側回転体３０は、駆動側回転体２０に対して遅角側に相対回転する。すなわち、駆動側回転体２０に対する従動側回転体３０の位相が遅角側に変化するので、バルブタイミングは遅角する。

次に、バルブタイミング調整装置１のモータ１０の駆動を制御するモータ駆動装置１００の回路構成を図３〜図５に基づいて説明する。
モータ駆動装置１００は、制御回路６０および駆動回路６５等から構成される。
制御回路６０は、点火装置および燃料噴射装置の駆動等のエンジンの作動を制御するものであって、エンジンＥＣＵに設けられる。制御回路６０は、マイコンおよびドライバ等により構成され、駆動回路６５と電気的に接続されている。また、制御回路６０は、クランク軸の回転数を検出するセンサと接続されており、クランク軸の回転数を取得可能に構成されている。さらにまた、制御回路６０は、カム軸２の回転数を検出するセンサと接続されており、カム軸２の回転数を取得可能に構成されている。

制御回路６０は、駆動回路６５を介してモータ１０への通電を制御する。制御回路６０では、モータ１０への通電を制御するための情報として、モータ１０の目標回転数を算出する。モータ１０の目標回転数は、クランク軸の回転数およびカム軸２の回転数等に基づいて算出される。また、制御回路６０では、算出されたモータ１０の目標回転数を表す目標回転数周波数信号を生成する。目標回転数周波数信号は、算出された目標回転数に比例する周波数のパルス波信号として生成される。生成された目標回転数周波数信号は、駆動回路６５へ伝送される。なお本実施形態では、制御回路６０が「目標回転数算出手段」を構成している。

駆動回路６５は、回路部１７に設けられ、モータ１０と電気的に接続されてモータ１０を通電駆動する。駆動回路６５は、電子回路等で構成され、制御回路６０およびモータ１０と接続される。駆動回路６５は、目標回転数電圧信号生成部７１、実回転数算出部８０、実回転数電圧信号生成部８１、フィードバック制御部９１、および、通電部９３等を備える。本実施形態では、目標回転数電圧信号生成部７１が「目標回転数電圧信号生成手段」を構成し、実回転数算出部８０が「実回転数算出手段」を構成し、実回転数電圧信号生成部８１が「実回転数電圧信号生成手段」を構成し、フィードバック制御部９１が「フィードバック制御手段」を構成している。

目標回転数電圧信号生成部７１は、制御回路６０から伝送された目標回転数周波数信号の周波数を電圧に変換した目標回転数電圧信号を生成する。具体的には、目標回転数電圧信号生成部７１は、図４に示す第１のＲＣ回路部７２を有し、この第１のＲＣ回路部７２にて目標回転数周波数信号の周波数を電圧に変換する。
図４に示すように、第１のＲＣ回路部７２は、１段目ＲＣ回路７３および２段目ＲＣ回路７６を有する。１段目ＲＣ回路７３は、抵抗値Ｒ１の抵抗７４およびコンデンサ容量Ｃ１のコンデンサ７５から構成される。２段目ＲＣ回路７６は、抵抗値Ｒ２の抵抗７７およびコンデンサ容量Ｃ２のコンデンサ７８から構成される。制御回路６０から伝送された目標回転数周波数信号は、第１のＲＣ回路部７２にてＦＶ変換されることにより、電圧信号である目標回転数電圧信号が生成される。ここで、ＦＶ変換後のＢ１点の電圧を「ＦＶ電圧Ｖｂ１」という。生成された目標回転数電圧信号は、フィードバック制御部９１へ伝送される。なお、抵抗７４、７７が「第１の抵抗」に対応し、コンデンサ７５、７８が「第１のコンデンサ」に対応する。

図３に戻り、実回転数算出部８０は、モータ１０の回転数を検出するホール素子６９と接続され、ホール素子６９からの検出信号に基づき、モータ１０の実回転数を算出する。また、実回転数算出部８０では、算出されたモータ１０の実回転数を表す実回転数周波数信号を生成する。実回転数周波数信号は、算出された実回転数に比例する周波数のパルス波信号として生成される。生成された実回転数周波数信号は、実回転数電圧信号生成部８１に伝送される。

実回転数電圧信号生成部８１は、実回転数算出部８０から伝送された実回転数周波数信号を電圧に変換した目標回転数電圧信号を生成する。具体的には、実回転数電圧信号生成部８１は、図５に示す第２のＲＣ回路部８２を有し、この第２のＲＣ回路部８２にて実回転数周波数信号の周波数を電圧に変換する。
図５に示すように、第２のＲＣ回路部８２は、１段目ＲＣ回路８３および２段目ＲＣ回路８６を有する。１段目ＲＣ回路８３は、抵抗値Ｒ３の抵抗８４およびコンデンサ容量Ｃ３のコンデンサ８５から構成される。２段目ＲＣ回路８６は、抵抗値Ｒ４の抵抗８７およびコンデンサ容量Ｃ４のコンデンサ８８から構成される。生成された実回転数周波数信号は、第２のＲＣ回路部８２にてＦＶ変換されることにより、電圧信号である実回転数電圧信号が生成される。ここで、ＦＶ変換後のＢ２点の電圧を「ＦＶ電圧Ｖｂ２」という。生成された実回転数電圧信号は、フィードバック制御部９１へ伝送される。なお、抵抗８４、８７が「第２の抵抗」に対応し、コンデンサ８５、８８が「第２のコンデンサ」に対応する。

図３に戻り、フィードバック制御部９１では、目標回転数電圧信号生成部７１から伝送された目標回転数電圧信号、および、実回転数電圧信号生成部８１から伝送された実回転数電圧信号に基づき、実回転数が目標回転数と一致するように、モータ１０に印加する印加電圧を算出し、当該印加電圧に係る電圧指令信号を生成する。生成された電圧指令信号は、通電部９３へ伝送される。

通電部９３は、フィードバック制御部９１、モータ１０、および、ホール素子６９と接続される。通電部９３は、ホール素子６９からの検出信号に基づき、モータ１０の回転位置を取得可能である。また、通電部９３は、インバータ回路９４を有する。インバータ回路９４は、図示しない複数のスイッチング素子がブリッジ接続されている。通電部９３は、フィードバック制御部９１から伝送された電圧指令信号およびモータ１０の回転位置に基づき、インバータ回路９４のスイッチング素子のオン／オフを制御することにより、モータ１０への通電を制御する。これにより、モータ１０は、モータ駆動装置１００により駆動が制御される。

ところで、ＲＣ回路の時定数は、ＲＣ回路を構成する抵抗の抵抗値およびコンデンサのコンデンサ容量の積により決まる。また本実施形態では、目標回転数周波数信号を目標回転数電圧信号にＦＶ変換する第１のＲＣ回路部７２と実回転数周波数信号を実回転数電圧信号にＦＶ変換する第２のＲＣ回路部８２とを別個のＲＣ回路により構成している。これにより、第１のＲＣ回路部７２の抵抗７４、７７の抵抗値およびコンデンサ７５、７７のコンデンサ容量、および、第２のＲＣ回路部８２の抵抗８４、８７の抵抗値およびコンデンサ８５、８８のコンデンサ容量を変更することにより、第１のＲＣ回路部７２の時定数τ１と第２のＲＣ回路部８２の時定数τ２とを独立に設定している。

ここで、第１のＲＣ回路部７２の時定数τ１および第２のＲＣ回路部８２の時定数τ２について説明する。
第１のＲＣ回路部７２は、１段目ＲＣ回路７３および２段目ＲＣ回路７６から構成されているので、第１のＲＣ回路部７２におけるＦＶ変換後の電圧であるＦＶ電圧Ｖｂ１は、以下の式（１）により算出される。なお、式中のＶａ１は、Ａ１点における目標回転数周波数信号のパルス波電圧である。

第１のＲＣ回路部７２の時定数τ１は、式（１）において、Ｖａ１＝１［Ｖ］としたとき、
Ｖｂ１＝（１−ｅｘｐ（−１））［Ｖ］
となる時間ｔに等しい。なお、図６においては、１段目ＲＣ回路７３におけるＦＶ変換後のＦＶ電圧を実線Ｌ１で示し、２段目ＲＣ回路７６におけるＦＶ変換後のＦＶ電圧、すなわちＦＶ電圧ＦＶｂ１をＬ２で示すと、時定数τ１は、図６に示す如くとなる。

また、第２のＲＣ回路部８２は、１段目ＲＣ回路８３および２段目ＲＣ回路８６から構成されているので、第１のＲＣ回路部８２におけるＦＶ変換後の電圧であるＦＶ電圧Ｖｂ２は、以下の式（２）により算出される。なお、式中のＶａ２は、Ａ２点における実回転数周波数信号のパルス波電圧である。

第２のＲＣ回路部８２の時定数τ２は、式（２）において、Ｖａ２＝１［Ｖ］としたとき、
Ｖｂ２＝（１−ｅｘｐ（−１））［Ｖ］
となる時間ｔに等しい。なお、時定数τ２も、図６にて説明したのと同様である。

本実施形態では、抵抗７４の抵抗値Ｒ１、抵抗７７の抵抗値Ｒ２、抵抗８４の抵抗値Ｒ３、および、抵抗８７の抵抗値Ｒ４は等しい。すなわち、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４である。また、第１のＲＣ回路部７２の１段目ＲＣ回路７３を構成するコンデンサ７５のコンデンサ容量Ｃ１は、第２のＲＣ回路部８２を構成する１段目ＲＣ回路８３のコンデンサ８５のコンデンサ容量Ｃ３よりも大きい。すなわち、Ｃ１＞Ｃ３である。さらにまた、第１のＲＣ回路部７２の２段目ＲＣ回路７６を構成するコンデンサ７８のコンデンサ容量Ｃ２は、第２のＲＣ回路部８２の２段目ＲＣ回路８６を構成するコンデンサ８８のコンデンサ容量Ｃ４よりも大きい。すなわち、Ｃ２＞Ｃ４である。すなわち本実施形態では、第１のＲＣ回路部７２の時定数τ１は、第２のＲＣ回路部８２の時定数τ２より大きい。すなわち、τ１＞τ２である。

なお、ＲＣ回路では、印加されたパルス波のエッジ毎に充放電を繰り返す。時定数を小さく設定すると、充放電時の電圧変化が大きくなるため、印加されたパルス波に対する応答性が向上する。一方、時定数を大きく設定すると、充放電時の反応が鈍るため、過敏な反応が抑えられ、ＦＶ電圧が安定する。

ここで、第１のＲＣ回路部７２の時定数τ１を第２のＲＣ回路部８２の時定数τ２よりも大きく設定することにより奏する効果を説明する。以下、目標回転数電圧信号の生成に係る第１のＲＣ回路部７２の時定数τ１を「ＶＴＰ時定数τ１」、実回転数電圧信号の生成に係る第２のＴＣ回路部８２の時定数τ２を「ＶＴＳ時定数τ２」という。なお、第１のＲＣ回路部７２における時定数τ１（ＶＴＰ時定数τ１）が「目標回転数電圧信号の生成に係る時定数」に対応し、第２のＲＣ回路部８２における時定数τ２（ＶＴＳ時定数τ２）が「実回転数電圧信号の生成に係る時定数」に対応している。

まず、ＶＴＰ時定数τ１とＶＴＳ時定数τ２とを同じに設定した場合の参考例を図７に基づいて説明する。図７（ａ）に示すように、偏芯シャフト４０の位相は、カムトルクの影響を受けて、微小変動が継続的に生じている。例えば、矢印Ｙ１で示すように、偏芯シャフト４０の位相が遅角すると、図７（ｂ）に矢印Ｙ２で示すように、遅角した位相を補正するために目標回転数が大きくなり、短時間で急峻にモータ１０の回転数を大きくすべく制御される。このとき、ＶＴＰ時定数τ１がＶＴＳ時定数τ２と同様に小さく設定されていると、図７（ｃ）に示すように、モータ１０は、短時間の指示に対して敏感に反応し、モータ１０の回転数を大きくする。しかしながら、ハードの応答遅れがあるので、矢印Ｙ３で示すように、実際にモータ１０の回転数が大きくなるタイミングには遅れが生じる。図７（ａ）に示すように、実際にモータ１０の回転数が大きくなるタイミングにおいて、矢印Ｙ４で示すように、偏芯シャフト４０の位相が再び遅角してくるタイミングとなると、モータ１０の回転数が大きくなることにより進角するモータジョイント４４と遅角してくる偏芯シャフト４０との間の速度差が大きくなってしまう。これにより、図７（ｄ）に示すように、モータジョイント４４と偏芯シャフト４０とが衝突することにより、異音が発生する。このような現象は断続的に発生し続けるため、異音や、各部の摩耗等の原因となる。

そこで本実施形態では、ＶＴＰ時定数τ１をＶＴＳ時定数τ２よりも大きく設定し、目標回転数の微小な変動に対する過敏な反応を抑制している。
図８（ａ）に示すように、図７にて説明したのと同様、偏芯シャフト４０の位相の微小変動により、矢印Ｘ１で示すように、偏芯シャフト４０が遅角すると、図８（ｂ）に矢印Ｘ２で示すように、遅角した位相を補正すべく、算出される目標回転数が大きくなる。本実施形態では、ＶＴＰ時定数τ１がＶＴＳ時定数τ２よりも大きくなるように第１のＲＣ回路部７２および第２のＲＣ回路部８２が構成されているので、目標回転数周波数信号から目標回転数電圧信号へのＦＶ変換に要する時間が長くなる。したがって、図８（ｃ）に矢印Ｘ３で示すように、モータ１０は、短時間の指示に対しては緩慢な反応となり、モータ１０の回転数の変化が小さく抑えられる。ハードの応答遅れにより、モータ１０の回転数が大きくなるタイミングにおいて、矢印Ｘ４で示すように、偏芯シャフト４０の位相が再び遅角してくるタイミングであったとしても、モータ１０の回転数の変化が小さく抑えられているので、ＶＴＰ時定数τ１をＶＴＳ時定数τ２と同じに設定した図７の例と比較して、モータジョイント４４と偏芯シャフト４０との間の速度差は小さい。したがって、図８（ｄ）に示すように、モータジョイント４４と偏芯シャフト４０との衝突により発生する異音を抑制することができる。また、各部の摩耗等を抑制することができる。

なお、図７および図８においては、偏芯シャフト４０の位相が遅角したときにモータ回転数を上げて進角側へ補正する例について説明したが、偏芯シャフト４０の位相が進角したときにモータ回転数を下げて遅角側へ補正する場合についても、同様のメカニズムであるので、ＶＴＰ時定数τ１をＶＴＳ時定数τ２よりも大きく設定することにより、異音や各部における摩耗の発生を抑制することができる。

ここで、目標回転数がＮ１からＮ２に変化した場合のモータ回転数について説明する。なお、図９の例ではＮ１＜Ｎ２とする。
時間Ｔ１において目標回転数がＮ１からＮ２となるように変更されると、目標回転数の変化に伴ってモータ１０の回転数も変化する。モータ１０の回転数は、上述の通りホール素子６９により検出され、実回転数算出部８０にて実回転数周波数信号が生成され、実回転数電圧信号生成部８１にて実回転数電圧信号に変換されて、フィードバック制御部９１に伝送される。フィードバック制御部９１では、実回転数電圧信号に基づき、モータ１０の回転数を認識し、モータ１０の回転数が目標回転数と一致するように制御する。ここで、モータ１０の実際の回転数を単に「回転数」といい、フィードバック制御部９１にて認識されるモータ１０の回転数を「認識回転数」という。図９中においては、モータ１０の回転数を実線で示し、目標回転数を破線で示し、認識回転数を２点鎖線で示した。

まず、ＶＴＰ時定数τ１がＶＴＳ時定数τ２より小さい場合、すなわちτ１＜τ２である場合の参考例を図９（ａ）に示す。
フィードバック制御部９１にて認識される認識回転数の変化は、モータ１０の回転数の変化よりも遅れる。そのため、期間Ｐ１では、モータ１０の回転数が目標回転数より大きいにも関わらず、認識回転数が目標回転数より小さいため、モータ１０の回転数を大きくする方向への制御が継続される。

認識回転数が目標回転数より大きくなると、モータ１０の回転数を小さくする方向へ制御される。このとき、モータ１０の回転数を大きくする場合と同様、認識回転数の変化は、モータ１０の回転数の変化よりも遅れる。そのため、期間Ｐ２では、モータ１０の回転数が目標回転数よりも小さいにも関わらず、認識回転数が目標回転数よりも大きいため、回転数を小さくする方向への制御が継続される。

認識回転数が目標回転数より小さくなると、モータ１０の回転数を大きくする方向へ制御される。このようなハンチング現象を繰り返しながら、振幅が徐々に減衰していくことにより、モータ１０の回転数が実回転数に収束していく。図９（ａ）に示す例では、ＶＴＰ時定数τ１がＶＴＳ時定数τ２よりも小さく設定されているので、目標回転数の変化が早く、認識回転数の変化が遅いため、モータ１０の回転数のオーバーシュート量およびアンダーシュート量が大きくなってしまう。そのため、モータ１０の回転数が目標回転数に収束するのに時間がかかる。

また、ＶＴＰ時定数τ１とＶＴＳ時定数τ２とを同じにした場合、すなわちτ１＝τ２である場合の参考例を図９（ｂ）に示す。
図９（ｂ）に示す例では、図９（ａ）にて説明した例と同様、フィードバック制御部９１にて認識される認識回転数の変化は、モータ１０の回転数の変化よりも遅れる。図９（ａ）に示す例よりは振幅は小さいが、オーバーシュートおよびアンダーシュートが生じるので、モータ１０の回転数が目標回転数に収束するのに時間がかかる。

一方、ＶＴＰ時定数τ１がＶＴＳ時定数τ２より大きい、すなわちτ１＞τ２である本実施形態では、図９（ｃ）に示すように、ＶＴＰ時定数τ１が大きく設定されているので、目標回転数の変化は、図９（ａ）、（ｂ）に示す例と比較して遅い。また、ＶＴＳ時定数τ２が小さく設定されているので、認識回転数の変化は速く、目標回転数に追従する。そのため、図９（ａ）、（ｂ）に示す例と比較し、オーバーシュート量およびアンダーシュート量が小さく、モータ１０の回転数が目標回転数に収束するのにかかる時間が短い。これにより、本実施形態では、モータ１０の回転を精度よく制御することができる。

以上詳述したように、モータ駆動装置１００は、モータ１０の駆動を制御するものであって、制御回路６０および駆動回路６５を備える。駆動回路６５は、実回転数算出部８０、目標回転数電圧信号生成部７１、実回転数電圧信号生成部８１、および、フィードバック制御部９１を有する。制御回路６０では、モータ１０の目標回転数を算出する。実回転数算出部８０では、モータ１０の実回転数を算出する。目標回転数電圧信号生成部７１では、制御回路６０から伝送された目標回転数に係る目標回転数周波数信号を電圧に変換した目標回転数電圧信号を生成する。実回転数電圧信号生成部８１では、実回転数算出部８０から伝送された実回転数に係る実回転数周波数信号を電圧に変換した実回転数電圧信号を生成する。フィードバック制御部９１では、目標回転数電圧信号生成部７１から伝送された目標回転数電圧信号、および、実回転数電圧信号生成部８１から伝送された実回転数電圧信号に基づき、実回転数が目標回転数と一致するようにモータ１０への通電を制御する。また、目標回転数電圧信号の生成に係る時定数であるＶＴＰ時定数τ１は、実回転数電圧信号の生成に係る時定数であるＶＴＳ時定数τ２よりも大きい。

本実施形態では、目標回転数電圧信号生成部７１と実回転数電圧信号生成部８１とを備えているので、ＦＶ変換の速度に係るＶＴＰ時定数τ１とＶＴＳ時定数τ２とを独立に設定することができる。また、ＶＴＰ時定数τ１をＶＴＳ時定数τ２よりも大きく設定することにより、フィードバック制御部９１における目標回転数に対する実回転数の追従性を損なうことなく、目標回転数の微小な変動に対してモータ１０の回転数が過敏に変動するのを抑制することができる。

目標回転数電圧信号生成部７１は、抵抗７４、７７、および、コンデンサ７５、７８を有する第１のＲＣ回路部７２により構成される。また、実回転数電圧信号生成部８１は、抵抗８４、８７、および、コンデンサ８５、８８を有する第２のＲＣ回路部８２により構成される。
本実施形態では、目標回転数電圧信号生成部７１および実回転数電圧信号生成部８１をＲＣ回路により構成しているので、用いる抵抗７４、７７、８４、８７の抵抗値、および、コンデンサ７５、７８、８５、８８のコンデンサ容量を変更することにより、所望の時定数とすることができる。

本実施形態では、モータ駆動装置１００は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸２が開閉する吸気弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置１に適用されている。バルブタイミング調整装置１は、モータ１０と、モータ駆動装置１００と、位相調整機構８と、を備える。位相調整機構８は、モータ１０の回転をカム軸２に伝達するとともに、モータ１０の回転数の変化に応じてクランク軸とカム軸２との位相を調整する。
本実施形態では、モータ駆動装置１００をモータ１０の駆動によりバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置１に適用しているので、モータ１０の回転数が過敏に変動することに伴う位相調整機構８における異音や摩耗の発生を抑制することができる。

また、位相調整機構８は、駆動側回転体２０と、従動側回転体３０と、遊星回転体５０と、偏芯シャフト４０と、モータジョイント４４およびジョイントピン４５と、を有する。駆動側回転体２０は、クランク軸と連動して回転する。従動側回転体３０は、カム軸２と連動して回転する。遊星回転体５０は、遊星運動することにより駆動側回転体２０と従動側回転体３０との間の相対位相を調整する。偏芯シャフト４０は、モータ１０のモータ軸１５と一体となって回転し、遊星回転体５０を遊星運動可能に支持する。モータジョイント４４およびジョイントピン４５は、モータ軸１５と偏芯シャフト４０とを連結する。
これにより、特に、モータ１０の回転数が過敏に変動することで、モータジョイント４４と偏芯シャフト４０とが衝突することで生じる異音の発生を抑制することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、モータ駆動装置が電動バルブタイミング調整装置に適用されていたが、電動バルブタイミング調整装置以外の装置に適用してもよい。
上記実施形態では、バルブタイミング調整装置は、吸気弁のバルブタイミングを調整するものであったが、他の実施形態では、排気弁のバルブタイミングを調整するものとしてもよい。
また、上記実施形態では、位相調整機構は、遊星機構によりクランク軸とカム軸との位相を調整していたが、クランク軸とカム軸との位相を調整する手段は、遊星機構でなくてもよい。また、遊星キャリアである偏芯シャフトは、駆動側回転体および従動側回転体に対して偏心して設けられていたが、偏心していなくてもよい。

上記実施形態では、目標回転数算出手段が制御回路に設けられ、実回転数算出手段、目標回転数電圧信号生成手段、実回転数電圧信号生成手段、および、フィードバック制御手段が駆動回路に設けられていた。他の実施形態では、各手段は、制御回路および駆動回路のどちらに設けてもよい。また、制御回路と駆動回路とを分けず、１つのマイコン等により構成してもよい。

また、上記実施形態では、目標回転数電圧信号生成部および実回転数電圧信号生成部では、ＲＣ回路によりＦＶ変換を行っていた。上記実施形態のＲＣ回路部は、２段のＲＣ回路によりＦＶ変換を行っていたが、他の実施形態では、１段でもよいし、３段以上であってもよい。また、第１のＲＣ回路部と第２のＲＣ回路部とで段数が異なっていてもよい。また、目標回転数電圧信号生成手段および実回転数電圧信号生成手段は、ＦＶ変換可能であれば、例えばマイコン等、ＲＣ回路以外により構成してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・バルブタイミング調整装置
２・・・カム軸
５・・・電動ユニット
８・・・位相調整機構（位相調整手段）
１０・・・モータ
２０・・・駆動側回転体
３０・・・従動側回転体
４０・・・偏芯シャフト（遊星キャリア）
４４・・・モータジョイント（連結部材）
４５・・・ジョイントピン（連結部材）
５０・・・遊星回転体
６０・・・制御回路（目標回転数算出手段）
６５・・・駆動回路
７１・・・目標回転数電圧信号生成部（目標回転数電圧信号生成手段）
７２・・・第１のＲＣ回路部
７４、７７・・・抵抗（第１の抵抗）
７５、８５・・・コンデンサ（第１のコンデンサ）
８０・・・実回転数算出部（実回転数算出手段）
８１・・・実回転数電圧信号生成部（実回転数電圧信号生成手段）
８２・・・第２のＲＣ回路部
８４、８７・・・抵抗（第２の抵抗）
８５、８８・・・コンデンサ（第２のコンデンサ）
９１・・・フィードバック制御部（フィードバック制御手段）
１００・・・モータ駆動装置

Claims (4)

1. モータの駆動を制御するモータ駆動装置であって、
   前記モータの目標回転数を算出する目標回転数算出手段と、
   前記モータの実回転数を算出する実回転数算出手段と、
   前記目標回転数に係る目標回転数周波数信号を電圧に変換した目標回転数電圧信号を生成する目標回転数電圧信号生成手段と、
   前記実回転数に係る実回転数周波数信号を電圧に変換した実回転数電圧信号を生成する実回転数電圧信号生成手段と、
   前記目標回転数電圧信号および前記実回転数電圧信号に基づき、前記実回転数が前記目標回転数と一致するように前記モータへの通電を制御するフィードバック制御手段と、
   を備え、
   前記目標回転数電圧信号の生成に係る時定数は、前記実回転数電圧信号の生成に係る時定数よりも大きいことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記目標回転数電圧信号生成手段は、第１の抵抗および第１のコンデンサを有する第１のＲＣ回路部により構成され、
   前記実回転数電圧信号生成手段は、第２の抵抗および第２のコンデンサを有する第２のＲＣ回路部により構成されることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、
   モータと、
   請求項１または２に記載のモータ駆動装置と、
   前記モータの回転を前記カム軸に伝達するとともに、前記モータの回転数の変化に応じて前記クランク軸と前記カム軸との位相を調整する位相調整手段と、
   を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
4. 前記位相調整手段は、
   前記クランク軸と連動して回転する駆動側回転体と、
   前記カム軸と連動して回転する従動側回転体と、
   遊星運動することにより前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の相対位相を調整する遊星回転体と、
   前記モータのモータ軸と一体となって回転し、前記遊星回転体を遊星運動可能に支持する遊星キャリアと、
   前記モータ軸と前記遊星キャリアとを連結する連結部材と、
   を有することを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。

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