JP3620317B2 - 車両に搭載された超音波モータのための電気制御装置 - Google Patents
車両に搭載された超音波モータのための電気制御装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されて、例えばショックアブソーバの発生する減衰力を変更するためなどに用いられる超音波モータを駆動制御する電気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば特開平４−２１７８８４号公報に示されているように、超音波モータをカメラに適用することは知られている。この場合、超音波モータは、駆動信号の付与に応じて振動する振動体と、振動体に圧接して振動体の振動に応じて変位する変位体とを備えていて、駆動回路が振動体に駆動信号を付与することにより振動体を振動させて変位体の変位により被駆動部材としてのレンズ枠を移動させるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来装置においては、超音波モータの非駆動状態、すなわち振動体に対して変位体が一定の位置に保たれたままの状態が長時間継続したとき、振動体と変位体とが固着して変位体が変位不能となり、被駆動部材が駆動不能になることがあるという問題があった。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、車両に搭載された超音波モータの変位体を確実に変位させて被駆動部材を駆動できる状態に保つようにした車両に搭載された超音波モータのための電気制御装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の第１の構成上の特徴は、車両に搭載されて、駆動信号の付与に応じて振動する振動体と、振動体に圧接して振動体の振動に応じて変位する変位体とを備え、変位体の変位により被駆動部材を正転駆動および逆転駆動することが可能な超音波モータのための電気制御装置において、振動体に駆動信号を付与する駆動回路と、振動体と変位体との固着を解除するために駆動回路を制御して、被駆動部材を正転駆動する解除用正転駆動信号および被駆動部材を逆転駆動する解除用逆転駆動信号を振動体に付与する解除手段と、被駆動部材の駆動を検出する検出手段とを設け、解除手段を、イグニッションスイッチがオン操作されたとき、振動体に解除用正転駆動信号を付与し、解除用正転駆動信号が振動体に付与されても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用正転駆動信号の周波数を徐々に下げ、かつ解除用正転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用正転駆動信号の電圧を高くする第１解除手段と、第１解除手段が振動体に解除用正転駆動信号を付与したことにより被駆動部材が駆動されて、検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、振動体に解除用逆転駆動信号を付与し、解除用逆転駆動信号が振動体に付与されても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用逆転駆動信号の周波数を徐々に下げ、解除用逆転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用逆転駆動信号の電圧を高くし、かつ振動体への解除用逆転駆動信号の付与により被駆動部材が駆動されて、検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、解除用正転駆動信号が振動体に付与される前の位置に被駆動部材が戻るまで振動体に解除用逆転駆動信号を付与する第２解除手段とで構成したことにある。
これによれば、イグニッションスイッチがオン操作されたとき、第１および第２解除手段による制御に応じて駆動回路が振動体に解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号を付与するため、イグニッションスイッチのオフ状態時に生じた振動体と変位体との固着が解除される。したがって、超音波モータを、その変位体を確実に変位させて被駆動部材を駆動できる状態に保つことができる。また、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号が振動体に付与されても被駆動部材が駆動されないときには、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の周波数が下げられて駆動トルクが上昇するので、振動体と変位体との固着が解除され易くなる。また、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の周波数を下げても被駆動部材が駆動されないときには、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の電圧が高くされて駆動トルクが上昇するので、振動体と変位体との固着が解除され易くなる。さらに、第２解除手段により、被駆動部材は振動体に解除用正転駆動信号を付与する前の位置に戻される。
【０００６】
また、本発明の第２の構成上の特徴は、前記駆動回路を備えた超音波モータのための電気制御装置において、超音波モータが継続して非駆動状態にある時間を計測する計時手段と、振動体と変位体との固着を解除するために駆動回路を制御して、被駆動部材を正転駆動する解除用正転駆動信号および被駆動部材を逆転駆動する解除用逆転駆動信号を振動体に付与する解除手段と、被駆動部材の駆動を検出する検出手段とを設け、解除手段を、計時手段が所定時間を計時したとき、振動体に解除用正転駆動信号を付与し、解除用正転駆動信号が振動体に付与されても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用正転駆動信号の周波数を徐々に下げ、かつ解除用正転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用正転駆動信号の電圧を高くする第１解除手段と、第１解除手段が振動体に解除用正転駆動信号を付与したことにより被駆動部材が駆動されて、検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、振動体に解除用逆転駆動信号を付与し、解除用逆転駆動信号が振動体に付与されても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用逆転駆動信号の周波数を徐々に下げ、解除用逆転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用逆転駆動信号の電圧を高くし、かつ振動体への解除用逆転駆動信号の付与により被駆動部材が駆動されて、検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、解除用正転駆動信号が振動体に付与される前の位置に被駆動部材が戻るまで振動体に解除用逆転駆動信号を付与する第２解除手段とで構成したことにある。
これによれば、超音波モータの非駆動状態が所定時間だけ継続したとき、第１および第２解除手段による制御に応じて駆動回路が振動体に解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号を付与するため、超音波モータが非駆動状態にあるとき発生した振動体と変位体との固着が解除される。したがって、超音波モータを、その変位体を確実に変位させて被駆動部材を駆動できる状態に保つことができる。また、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号が振動体に付与されても被駆動部材が駆動されないときには、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の周波数が下げられて駆動トルクが上昇するので、振動体と変位体との固着が解除され易くなる。また、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の周波数を下げても被駆動部材が駆動されないときには、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の電圧が高くされて駆動トルクが上昇するので、振動体と変位体との固着が解除され易くなる。さらに、第２解除手段により、被駆動部材は振動体に解除用正転駆動信号を付与する前の位置に戻される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。同実施形態は、本発明に係る電気制御装置を車両の減衰力可変ショックアブソーバに組み付けられた超音波モータに対して適用したものであり、図１は上記電気制御装置の全体を概略的に表したブロック図である。この電気制御装置が適用された減衰力可変ショックアブソーバＳＡは、図２に示すように、シリンダ１０と、シリンダ１０の内周面に液密的かつ軸線方向に摺動可能に組み付けられたピストン２０と、ピストン２０を下端部にて固定したピストンロッド３０とを備えている。
【００１０】
シリンダ１０は、共に円筒状に形成されて同軸的に配置したアウタシリンダ１１及びインナシリンダ１２を備えている。アウタシリンダ１１は、その下端にてブラケット１３を介してばね下部材としてのロアアームに組み付けられるようになっている。インナシリンダ１２は、その上端にて環状の支持プレート１４を介してアウタシリンダ１１の上端部外周面上に液密的に支持されているとともに、その下端にて環状の支持プレート１５を介してアウタシリンダ１１の下端部内周面上に支持されている。
【００１１】
インナシリンダ１２内は、ピストン２０により上下室Ｒ１，Ｒ２に区画されている。上下室Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ作動油で満たされており、下室Ｒ２はアウタシリンダ１１とインナシリンダ１２との間に形成された環状室Ｒ３にインナシリンダ１２の下端にて連通している。環状室Ｒ３は気体を封入しており、ピストンロッド３０の進退に伴う上下室Ｒ１，Ｒ２内における作動油の体積変化を吸収する。
【００１２】
ピストン２０は、図３に詳細に示すように、それぞれピストンロッド３０の外周面上に固定されたカップ状部材２１及び環状部材２２により構成され、同ピストンロッド３０の外周面上に油室Ｒ４を形成している。カップ状部材２１及び環状部材２２にはそれぞれ上下室Ｒ１，Ｒ２と油室Ｒ４とを連通させる油路２１ａ，２２ａが設けられており、各油路２１ａ，２２ａの一端には作動油の両方向への移動を許容する環状のリーフバルブ２３，２４がそれぞれ組み付けられている。
【００１３】
ピストンロッド３０は、円筒状かつ長尺状の本体部３１、及び円筒状のスリーブ部３２により構成されている。本体部３１は、上端部をシリンダ１０の上端面から進退可能に突出させて、上端にてばね上部材としての車体に組み付けられるようになっている。スリーブ部３２は、上端部にて細径部３２ａを形成しているとともに同細径部３２ａの下方位置にて大径部３２ｂを形成しており、同大径部３２ｂの外周面上にて本体部３１の下端部内周面上に液密的に固着されている。スリーブ部３２は、下端部外周面上に螺着したナット３３によってピストン２０を中間部外周面上に固定するとともに、下端を下室Ｒ２内に開口させている。スリーブ部３２の側壁には、下室Ｒ２を同スリーブ部３２の内部を介してそれぞれ上室Ｒ１及び油室Ｒ４に連通させる油路３２ｃ，３２ｄが形成されている。
【００１４】
スリーブ部３２内には、同スリーブ部３２と共にバルブ機構を構成するスプール３４（被駆動部材）が同軸的かつ軸線回りに回転可能に組み込まれている。スプール３４は、下端を開口した円筒状に形成されて、スリーブ部３２の各油路３２ｃ，３２ｄに対向する位置にて側壁に絞り孔３４ａ，３４ｂをそれぞれ形成している。各絞り孔３４ａ，３４ｂは、スプール３４のスリーブ部３２に対する回転位置に応じて各油路３２ｃ，３２ｄの開度を変更する。スプール３４の下面であって同スプール３４の軸線に対して対称の位置には、一対のピン３４ｃ，３４ｃがそれぞれ下方に向けて突設されている。ピン３４ｃ，３４ｃは、スプール３４の回転時に同スプール３４と一体的に回転し、スリーブ部３２内にて径方向に延設されたバー３２ｅとの当接によりスプール３４の回転角を規制する。スプール３４は、その上面に形成したシャフト部３４ｆを介してピストンロッド３０の本体部３１内に収容された超音波モータ４０に連結されている。
【００１５】
超音波モータ４０は、ピストンロッド３０と同軸的に配設された円筒状のケーシング４１を備えている。ケーシング４１の外周面とピストンロッド３０の本体部３１の内周面との間には０．１５ｍｍ以上の間隙Ｓが設けられており、ケーシング４１の上端部外周面上には弾性部材により形成した環状のバンド４２が巻かれている。ケーシング４１の内周面には、図４にて詳細に示すように、段差４１ａを境に上部にて小径部４１ｂが形成されているとともに下部にて大径部４１ｃが形成されており、ケーシング４１は同大径部４１ｃの下端部にてピストンロッド３０のスリーブ部３２の細径部３２ａ外周面上に固着されている。
【００１６】
ケーシング４１内には、同ケーシング４１と同軸的なシャフト４３が収容されている。シャフト４３は上下両端部にてベアリング４４，４５によりケーシング４１に対して軸線回りに回転可能に支持され、下端にてスプール３４のシャフト部３４ｆを回転不能に連結しているとともに、中間部にて同シャフト４３と同軸的な円柱状の振動体５０を貫通している。シャフト４３の外周面上であって振動体５０の上下位置には、変位体としてのロータ４６，４７が同シャフト４３に回転不能に固定されている。ロータ４６，４７は、シャフト４３を貫通させるとともにケーシング４１、シャフト４３及び振動体５０と同軸的な環状に形成されてなり、皿ばね４８，４９によってそれぞれベアリング４４，４５に対し内側に向けて付勢されて、振動体５０の上下端面にその内側端面を圧接させている。
【００１７】
振動体５０は、シャフト４３を軸線回りに回転可能に挿通させた円管状のボルト５１と、同ボルト５１の軸方向中央部に配設された上下一対の円筒状の励振部５２，５３と、励振部５２，５３の各外側に配設された上下一対のカップ状の駆動部５４，５５とを備えている。
【００１８】
励振部５２，５３は、例えばＰＺＴなどの圧電素子と、周方向に並設された４枚の電極板とを軸方向に交互に積層して構成したものである。各層の各電極板には、ケーシング４１の内周面上の溝４１ｄに沿って導かれたハーネス５６を介し駆動信号が付与される。この駆動信号は、互いに９０度異なる２種類の位相（以下、Ａ相及びＢ相と呼ぶ）の交流電気信号であり、各電極板に付与される交流電気信号の位相は、各電極板毎に、Ａ相又はＢ相に予め定められている。励振部５２，５３は、上記駆動信号の付与に応じて、屈曲振動するとともに同屈曲の方向を軸線回りに回転させ、上下端面に周方向の進行波を発生する。
【００１９】
駆動部５４，５５は、底板部にてシャフト４３を軸線周りに回転可能に貫通させるとともに内周面上にてボルト５１の上下端部外周面上にそれぞれ螺合して、各内側の端面上にて励振部５２，５３を挟持しており、前記励振部５２，５３の端面に発生した進行波によって励振されるものである。振動体５０は、上記励振部５２，５３への駆動信号の付与に応じて、同振動体５０全体で軸方向中央位置すなわち両励振部５２，５３の間を節として屈曲振動するとともに同屈曲の方向を軸線回りに回転させ、駆動部５４，５５の各外側端面にて摩擦により各ロータ４６，４７を互いに同一方向に回転させる。このとき、シャフト４３が、各ロータ４６，４７及び皿ばね４８，４９と一体的に回転し、ピストンロッド３０のスリーブ部３２に対してスプール３４を回転駆動する。なお、この回転の方向は、上記励振部５２，５３に付与される駆動信号において、Ａ相とＢ相とでいずれの位相が進んでいるかによって定まるようになっている。ここで、Ａ相がＢ相に対して遅れている場合の回転方向を正方向とし、Ａ相がＢ相に対して進んでいる場合の回転方向を逆方向とする。
【００２０】
両励振部５２，５３の間には、環状の平板５７が配設されている。平板５７は、図５にて詳細に示すように、ボルト５１を貫通させるとともに両励振部５２，５３に挟持された中央部５７ａと外周端部５７ｂとの間に複数の円弧状の貫通孔５７ｃを形成しており、中央部５７ａの外周端部５７ｂに対する若干の変位を許容するように、すなわち可撓に構成されている。なお、貫通孔５７ｃの数量及び形状は後に詳述する必要に応じて適当に設定されるものであり、図５の（ａ），（ｂ）はそれぞれ同貫通孔５７ｃの数量及び形状の異なった採用例を示したものである。平板５７の外周端部５７ｂは、ケーシング４１の内周面上の段差４１ａと、同内周面上の大径部４１ｂ内に嵌入された円筒状の内部ケーシング４１ｅの上端とにより上下方向から挟持されている。
【００２１】
また、ピストンロッド３０内には、ロータリエンコーダ６０も収容されている。ロータリエンコーダ６０は、超音波モータ４０のシャフト４３の外周面上に固定されて周方向に並設された複数個の磁石６１と、磁石６１に対向してケーシング４１の上面上に固定され周方向に並設された複数個のホール素子６２とを備えており、シャフト４３のピストンロッド３０に対する回転に伴って、各ホール素子６２毎に磁石６１の接近を検出し同各検出を表すパルス信号をハーネス６３を介して出力する。
【００２２】
上記減衰力可変ショックアブソーバＳＡに適用された電気制御装置は、ハーネス５６を介して超音波モータ４０に接続されるとともにハーネス６３を介してロータリエンコーダ６０に接続された駆動回路７０と、ハーネス６３を介してロータリエンコーダ６０に接続されたマイクロコンピュータ８０とを備えている。駆動回路７０は、ロータリエンコーダ６０から入力されるパルス信号を利用しながら、超音波モータ４０に対し前記Ａ相及びＢ相の交流電気信号からなる駆動信号を付与するものである。マイクロコンピュータ８０は、図６〜９のフローチャートに対応したプログラムを実行して、駆動回路７０に対し制御信号を出力し超音波モータ４０を駆動制御する。
【００２３】
マイクロコンピュータ８０には、イグニッションスイッチ８１、ばね上加速度センサ８２、相対速度センサ８３、車速センサ８４及び表示器８５も接続されている。イグニッションスイッチ８１は、図示しないキーにより操作されて、この車両のエンジンを始動させるためのスイッチである。ばね上加速度センサ８２は、この車両のばね上部材（車体）の加速度を検出するものである。相対速度センサ８３は、この車両のばね上部材のばね下部材（車輪）に対する相対速度を検出するものである。車速センサ８４は、この車両の速度ｖを検出するものである。表示器８５は、超音波モータ４０の駆動不能状態を視覚的に報知するためのものである。また、マイクロコンピュータ８０には、タイマ８０ａが内蔵されている。タイマ８０ａは、所定の短時間毎にタイマインタラプト信号を発生し、マイクロコンピュータ８０に図９のタイマインタラプトプログラムを実行させるものである。
【００２４】
次に、上記のように構成した実施形態の動作を図６〜９のフローチャートに沿って説明する。イグニッションスイッチ８１のオン操作に応じて、マイクロコンピュータ８０は、図６のステップ１００にてメインプログラムの実行を開始し、まず、ステップ１０２にて、図７に詳細に示す解除制御処理を実行する。
【００２５】
上記解除制御処理は、超音波モータ４０の振動体５０と各ロータ４６，４７との固着を解除するための処理である。マイクロコンピュータ８０は、ステップ２００にてこの解除制御処理の実行を開始したとき、まず、ステップ２０２にて、駆動電圧Ｖ及び駆動周波数ωをそれぞれ初期駆動電圧Ｖ０及び初期駆動周波数ω０に設定するとともに、試行カウント値ｎ、パルスカウント値ｍ及びタイマカウント値ＴＭをそれぞれ値“０”に設定する。駆動電圧Ｖ及び駆動周波数ωはそれぞれ超音波モータ４０に付与する駆動信号の電圧及び周波数を表すものであり、初期駆動電圧Ｖ０及び初期駆動周波数ω０はそれぞれ同駆動信号の電圧及び周波数として適当な値に予め設定されたものである。試行カウント値ｎは、超音波モータ４０の振動体５０とロータ４６，４７との固着の解除を試みた回数を計測するためのものである。パルスカウント値ｍは、ロータリエンコーダ６０からパルス信号が入力された回数を計測するためのものである。タイマカウント値ＴＭは、超音波モータ４０が継続して非駆動状態にある時間を計測するためのものである。
【００２６】
上記ステップ２０２の各設定後、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２０４にて、超音波モータ４０の正転駆動を開始する。具体的には、上記設定された駆動電圧Ｖ及び駆動周波数ωに基づき駆動回路７０に制御信号を出力して、超音波モータ４０に、Ａ相の交流電気信号として信号Ｖ・ｓｉｎωｔを付与するとともに、Ｂ相の交流電気信号としてＡ相より９０度だけ位相の進んだ信号Ｖ・ｃｏｓωｔを付与する。これにより、超音波モータ４０の振動体５０が振動し、通常は、同振動体５０との摩擦により各ロータ４６，４７が正転する。
【００２７】
上記正転駆動開始後、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２０６にて、ロータリエンコーダ６０からのパルス信号の入力の有無を判定する。このとき、上述のように振動体５０の振動に伴い各ロータ４６，４７が正常に回転していれば、同回転に伴いシャフト４３が回転するため、ロータリエンコーダ６０の各ホール素子６２が磁石６１の接近を検出し、同各検出を表すパルス信号がハーネス６３を介してマイクロコンピュータ８０に入力される。これにより、マイクロコンピュータ８０は同ステップ２０６にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ２０８以降へ進める。
【００２８】
ところで、超音波モータ４０の振動体５０及びロータ４６，４７は、互いに所定の摩擦力を得るために常時圧接しているため、超音波モータ４０の非駆動状態、すなわち振動体５０に対してロータ４６，４７が一定の回転位置に保たれたままの状態が長時間継続すると、振動体５０とロータ４６，４７とが固着して、前記ステップ２０４にて付与された駆動信号ではロータ４６，４７が回転しないことがある。この場合、シャフト４３が回転せずに、ロータリエンコーダ６０からパルス信号が出力されることもないため、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２０６にて「ＮＯ」と判定して、プログラムをステップ２１０以降へ進める。
【００２９】
この場合、マイクロコンピュータ８０は、まず、ステップ２１０にて、駆動周波数ωをそれまでの値より補正周波数Δωだけ低い値に更新設定する。補正周波数Δωは、予め設定された微少な値である。そして、同設定後、ステップ２１２にて、上記更新設定された駆動周波数ωが予め設定された最小駆動周波数ωｍｉｎより小さいか否かを判定する。このとき、駆動周波数ωが最小駆動周波数ωｍｉｎ以上であれば、「ＮＯ」と判定してプログラムを再びステップ２０４へ進め、上記更新設定された駆動周波数ωに基づいて、超音波モータ４０に駆動信号を付与する。
【００３０】
上記ステップ２０４の再実行時においては、前回の同ステップ２０４の実行時と比較して、駆動周波数ωが低く設定されているため、超音波モータ４０の駆動トルクは大きくなる。この駆動トルクの増加により、振動体５０とロータ４６，４７との固着が解除されてロータ４６，４７が回転し始めれば、マイクロコンピュータ８０はロータリエンコーダ６０からのパルス信号に基づきステップ２０６にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ２０８以降へ進める。一方、上記固着が依然解除されなければ、ステップ２０６における「ＮＯ」との判定のもとに、プログラムは再びステップ２１０へ進められて、駆動周波数ωがさらに補正周波数Δωだけ低い値に更新設定される。このステップ２１０，２１２，２０４，２０６からなる処理の繰り返し実行により、マイクロコンピュータ８０は、駆動周波数ωを徐々に低下させて駆動トルクを上昇させながら超音波モータ４０に駆動信号を付与し続け、振動体５０とロータ４６，４７との固着の解除を試みる。
【００３１】
上記ステップ２１０，２１２，２０４，２０６の処理の繰り返し実行中、振動体５０とロータ４６．４７との固着が解除されないまま駆動周波数ωが最小駆動周波数ωｍｉｎより小さくなった場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２１２における「ＹＥＳ」との判定のもとに、プログラムをステップ２１４以降へ進める。ステップ２１４は、試行カウント値ｎが値“１”であるか否かを判定する処理である。最初、試行カウント値ｎは前記ステップ２０２にて値“０”に設定されているため、マイクロコンピュータ８０は、同ステップ２１４にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップ２１６へ進める。ステップ２１６は、駆動電圧Ｖを最大駆動電圧Ｖｍａｘに更新設定するとともに、駆動周波数ωを再び初期駆動周波数ω０に設定し、試行カウント値ｎを値“１”に設定する処理である。最大駆動電圧Ｖｍａｘは、初期駆動電圧Ｖ０より大きい値に予め設定されたものである。
【００３２】
上記各設定後、マイクロコンピュータ８０は、プログラムを再びステップ２０４へ進め、上記更新設定された駆動電圧Ｖに基づいて、超音波モータ４０に駆動信号を付与する。このステップ２０４の再実行時においては、前回の同ステップ２０４の実行時と比較して、駆動電圧Ｖが高く設定されているため、超音波モータ４０の駆動トルクは大きくなる。この駆動トルクの増加により、振動体５０とロータ４６，４７との固着が解除されてロータ４６，４７が回転し始めれば、マイクロコンピュータ８０はロータリエンコーダ６０からのパルス信号に基づきステップ２０６にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ２０８以降へ進める。一方、上記固着が依然解除されなければ、ステップ２０６における「ＮＯ」との判定のもとに、前述した駆動電圧Ｖとして初期駆動電圧Ｖ０が設定されていた場合と同様に、ステップ２１０，２１２，２０４，２０６からなる処理を繰り返し実行して、駆動周波数ωを徐々に低下させて駆動トルクを上昇させながら超音波モータ４０に駆動信号を付与し続け、振動体５０とロータ４６，４７との固着の解除を試みる。
【００３３】
上記ステップ２１０，２１２，２０４，２０６の処理の繰り返し実行中、振動体５０とロータ４６．４７との固着が解除されないまま駆動周波数ωが最小駆動周波数ωｍｉｎより小さくなった場合、マイクロコンピュータ８０は、前記同様に、ステップ２１４にて試行カウント値ｎが値“１”であるか否かを判定する。このとき、試行カウント値ｎは前記ステップ２１６にて値“１”に設定されているため、マイクロコンピュータ８０は同ステップ２１４にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ２１７以降へ進める。ステップ２１７においては、超音波モータ４０の駆動を停止する。ステップ２１８においては、表示器８５にて超音波モータ４０が駆動不能状態であることを表示する。そして、これら各処理後、マイクロコンピュータ８０はステップ２２０にてこのメインプログラムの実行を終了する。この場合、以降、超音波モータ４０が駆動されることはない。
【００３４】
一方、前述のように、振動体５０とロータ４６，４７とが最初から固着していなかったか又は上記各処理中に同固着が解除されたかしてプログラムがステップ２０８以降へ進められた場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２０８にてパルスカウント値ｍに値“１”を加算し、ステップ２２２にて同加算したパルスカウント値ｍが予め設定された所定値ｍ０に達したか否かを判定する。そして、このとき同パルスカウント値ｍが所定値ｍ０に達していなければ、「ＮＯ」との判定のもとにプログラムを再びステップ２０６へ進めてロータリエンコーダ６０からのパルス信号の入力を待つ。このステップ２０６，２０８，２２２からなる処理の繰り返し実行により、各ロータ４６，４７及びシャフト４３は、ロータリエンコーダ６０がパルス信号を所定値ｍ０回だけ出力するまで正転し続ける。
【００３５】
上記ステップ２０６，２０８，２２２からなる処理の繰り返し実行中、ロータリエンコーダ６０からパルス信号が入力された回数が所定値ｍ０回に達すると、マイクロコンピュータ８０はステップ２２２における「ＹＥＳ」との判定のもとにプログラムをステップ２２４以降へ進める。ステップ２２４においては、前記ステップ２０２と同様に、駆動電圧Ｖ及び駆動周波数ωをそれぞれ初期駆動電圧Ｖ０及び初期駆動周波数ω０に設定するとともに、試行カウント値ｎ、パルスカウント値ｍ及びタイマカウント値ＴＭをそれぞれ値“０”に設定する。ステップ２２６においては、超音波モータ４０の逆転駆動を開始する。具体的には、前記ステップ２２４にて設定された駆動電圧Ｖ及び駆動周波数ωに基づき駆動回路７０に制御信号を出力して、超音波モータ４０に、Ａ相の交流電気信号として信号Ｖ・ｃｏｓωｔを付与するとともに、Ｂ相の交流電気信号としてＡ相より９０度だけ位相の遅れた信号Ｖ・ｓｉｎωｔを付与する。これにより、超音波モータ４０の振動体５０が振動し、同振動体５０との摩擦により各ロータ４６，４７が逆転する。
【００３６】
上記逆転駆動開始後、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２２８〜２３２からなる処理を繰り返し実行する。このステップ２２８〜２３２の処理は、前記ステップ２０６，２０８，２２２の処理と同様に、ロータリエンコーダ６０からパルス信号が入力される毎にパルスカウント値ｍに値“１”を加算しながら、同加算したパルスカウント値ｍが所定値ｍ０に達するまで継続される循環処理である。これにより、各ロータ４６，４７及びシャフト４３は、ロータリエンコーダ６０がパルス信号を所定値ｍ０回だけ出力するまで逆転し続ける。そして、上記循環処理中、ロータリエンコーダ６０からパルス信号が入力された回数が所定値ｍ０に達すると、マイクロコンピュータ８０は、プログラムをステップ２３４へ進めて、超音波モータ４０の駆動を停止する。これにより、各ロータ４６，４７及びシャフト４３は、前記ステップ２０４にて正転駆動される前の元の回転位置に戻される。
【００３７】
なお、上記超音波モータ４０の逆転駆動時に各ロータ４６，４７が回転しなかった場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２２８における「ＮＯ」との判定にもとづいて、前記超音波モータ４０の正転駆動時におけるステップ２１０〜２２０の処理と同等のステップ２３６〜２４８の処理を実行する。すなわち、駆動周波数ωを徐々に低下させるとともに駆動電圧Ｖを段階的に上昇させて駆動トルクを上昇させながら、超音波モータ４０に駆動信号を付与し続ける。これにより各ロータ４６，４７が回転を開始すれば、ステップ２２８における「ＹＥＳ」との判定のもとに、プログラムを前記ステップ２３０以降へ進める。一方、各ロータ４６，４７が依然回転しないままであれば、ステップ２４４にて超音波モータ４０の駆動を停止し、ステップ２４６にて表示器８５により超音波モータ４０が駆動不能状態であることを表示し、ステップ２４８にてこのメインプログラムの実行を終了する。この場合も、以降、超音波モータ４０が駆動されることはない。
【００３８】
各ロータ４６，４７が正常に逆転して、同各ロータ４６，４７及びシャフト４３が正転駆動前の元の回転位置に戻された場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２５０にて駆動電圧Ｖを初期駆動電圧Ｖ０に設定した後、ステップ２５２にてこの解除制御処理を終了する。
【００３９】
上記解除制御処理の実行後、マイクロコンピュータ８０は、図６のステップ１０４にて、フラグＦＬＧの値を“０”に設定する。フラグＦＬＧは、値“１”にて、振動体５０とロータ４６，４７とが固着している可能性が高く超音波モータ４０に上記解除制御処理が必要であることを表し、値“０”にて、上記固着の可能性が低く超音波モータ４０に上記解除制御処理の必要がないことを表すものである。同設定後、マイクロコンピュータ８０は、フラグＦＬＧが値“０”に設定されたままであることを条件に、ステップ１０６における「ＮＯ」との判定のもとに、ステップ１０６，１０８の循環処理を繰り返し実行し続ける。
【００４０】
上記循環処理中、減衰力可変ショックアブソーバＳＡにおいては、ばね上部材がばね下部材に対して上下動すると、ピストン２０及びピストンロッド３０がシリンダ１０に対して上下動する。この場合、ピストン２０及びピストンロッド３０が上側に変位するときは、上室Ｒ１内の作動油が、リーフバルブ２３及び油路２１ａを介して油室Ｒ４内に流れ込み、同油室Ｒ４から、リーフバルブ２４及び油路２２ａと、スリーブ部３２の油路３２ｄ及びスプール３４の絞り孔３４ｂとを介して下室Ｒ２内に流れ込む。また、スリーブ部３２の油路３２ｃ及びスプール３４の絞り孔３４ａを介して下室Ｒ２内に流れ込む。一方、ピストン２０及びピストンロッド３０が下側に変位するときは、下室Ｒ２内の作動油が、油路２２ａ及びリーフバルブ２４と、スプール３４の絞り孔３４ｂ及びスリーブ部３２の油路３２ｄとを介して油室Ｒ４内に流れ込み、同油室Ｒ４から油路２１ａ及びリーフバルブ２３を介して上室Ｒ１内に流れ込む。また、スプール３４の絞り孔３４ａ及びスリーブ部３２の油路３２ｃを介して上室Ｒ１内に流れ込む。これら各場合において、上記作動油の通過する各油路がそれぞれ同作動油の流れに対し抵抗として作用し、上記ピストン２０及びピストンロッド３０の上下動に対し減衰力が付与される。
【００４１】
マイクロコンピュータ８０は、上記循環処理中、ステップ１０８にて、図８に詳細に示す減衰力制御処理を繰り返し実行し続ける。この場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３００にて同減衰力制御処理の実行を開始する毎に、まず、ステップ３０２にて、ピストンロッド３０のスリーブ部３２に対するスプール３４の目標回転位置を算出する。具体的には、予め定められた所定の算出方法に従って、ばね上加速度センサ８２及び相対速度センサ８３による検出に基づいて上記ピストン２０及びピストンロッド３０の上下動に対し付与すべき理想的な減衰力を算出し、同算出した減衰力に対応するスプール３４の回転位置を上記目標回転位置として算出する。
【００４２】
上記算出後、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３０４にて、ピストンロッド３０のスリーブ３２に対するスプール３４の実際の回転位置が上記算出した目標回転位置と等しいか否かを判定する。なお、上記実際の回転位置は、ロータリエンコーダ６０から入力されたパルス信号に基づいて算出したものである。このとき、上記実際の回転位置が目標回転位置と等しければ、マイクロコンピュータ８０は同ステップ３０４にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ３０６へ進める。ステップ３０６は、超音波モータ４０を非駆動状態に保つ処理である。同処理後、マイクロコンピュータ８０はステップ３１２にてこの減衰力制御処理を一旦終了する。
【００４３】
一方、上記実際の回転位置が目標回転位置と異なっていれば、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３０４における「ＮＯ」との判定のもとに、ステップ３０６にて回転位置制御処理を実行する。同処理において、マイクロコンピュータ８０は、駆動回路７０に制御信号を出力し、上記実際の回転位置が目標回転位置と等しくなるように、超音波モータ４０に正転又は逆転駆動を開始させる。また、この場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３１０にてタイマカウント値ＴＭを値“０”にリセットする。同リセット後、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３１２にてこの減衰力制御処理を一旦終了する。
【００４４】
上記ステップ３０８にて開始された超音波モータ４０の回転駆動により、上記実際の回転位置が上記算出した目標回転位置と等しくなると、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３０４における「ＹＥＳ」との判定のもとに、ステップ３０６にて上記回転駆動を停止させる。このステップ１０８の減衰力制御処理の繰り返し実行により、上記ステップ１０６，１０８の循環処理中、ピストンロッド３０のスリーブ部３２に対するスプール３４の回転位置は、前記ステップ３０２にて算出される目標回転位置に随時保たれ続ける。これにより、スリーブ部３２の各油路３２ｃ，３２ｄの開度が制御されて、上記ピストン２０及びピストンロッド３０の上下動に対して付与される減衰力が制御される。
【００４５】
ところで、マイクロコンピュータ８０は、上記ステップ１０６，１０８の循環処理中、タイマ８０ａが所定の短時間を計時する毎に、図９に示すタイマインタラプトプログラムを割り込み実行している。マイクロコンピュータ８０は、ステップ３００にてこのタイマインタラプトプログラムの実行を開始する毎に、まず、ステップ４０２にて、フラグＦＬＧが値“１”であるか否かを判定する。最初、フラグＦＬＧは、前記ステップ１０４にて、振動体５０とロータ４６，４７との固着の可能性が低く超音波モータ４０に上記解除制御処理の必要がないことを表す値“０”に設定されているため、マイクロコンピュータ８０は、同ステップ４０２における「ＮＯ」との判定のもとに、プログラムをステップ４０４以降へ進める。ステップ４０４においては、タイマカウント値ＴＭに値“１”を加算する。ステップ４０６においては、同加算したタイマカウント値ＴＭが予め設定された所定値Ｔ０以上であるか否かを判定する。このときタイマカウント値ＴＭが所定値Ｔ０に達していなければ、マイクロコンピュータ８０は同ステップ４０６における「ＮＯ」との判定のもとにステップ４１０にてこのタイマインタラプトプログラムの実行を一旦終了する。
【００４６】
上記ステップ４００〜４０６，４１０の処理の繰り返し実行により、タイマカウント値ＴＭは、値“１”ずつ増加して時間を計測し続ける。この場合、タイマカウント値ＴＭは、前記図８のステップ３０８の回転位置制御処理にて超音波モータ４０が駆動される毎にステップ３１０にてリセットされるため、超音波モータ４０が継続して非駆動状態にある時間を計測することになる。そして、この超音波モータ４０の非駆動状態が長時間継続してタイマカウント値ＴＭが所定値Ｔ０に達すると、マイクロコンピュータ８０は、ステップ４０６にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップ４０８にて、フラグＦＬＧを、振動体５０とロータ４６，４７との固着の可能性が高く超音波モータ４０に上記解除制御処理の必要があることを表す値“１”に設定し、ステップ４１０にてこのタイマインタラプトの実行を一旦終了する。このフラグＦＬＧの設定により、以後、マイクロコンピュータ８０は、このタイマインタラプトプログラムを実行したとき、ステップ４０２における「ＹＥＳ」との判定のもとに、そのままステップ４１０にて同タイマインタラプトプログラムの実行を終了するようになる。
【００４７】
一方、上記フラグＦＬＧの設定により、マイクロコンピュータ８０は、前記図６のメインプログラムにおけるステップ１０６，１０８の繰り返し実行中、ステップ１０６の判定処理を実行したとき、「ＹＥＳ」と判定してプログラムをステップ１１０へ進めるようになる。ステップ１１０は、車速センサ８４により検出された車速ｖが値“０”であるか否か、すなわち、この車両が停止中であるか否かを判定する処理である。このとき、この車両が走行中であって車速ｖが値“０”でなければ、マイクロコンピュータ８０は、同ステップ１１０における「ＮＯ」との判定のもとに、ステップ１０６〜１１０の循環処理を継続する。一方、この車両が停止中であって車速ｖが値“０”であれば、マイクロコンピュータ８０は、同ステップ１１０における「ＹＥＳ」との判定のもとに、プログラムを再び前記ステップ１０２へ進めて解除制御処理を実行する。そして、同解除制御処理の実行後、前記同様に、ステップ１０４にてフラグＦＬＧを値“０”に設定した上で、再びステップ１０６，１０８の循環処理を繰り返し実行する。
【００４８】
上述のように、上記実施形態においては、イグニッションスイッチ８１がオン操作されたとき、マイクロコンピュータ８０が、図７のステップ２０４にて、駆動回路７０に制御信号を出力することにより、超音波モータ４０に対し、振動体５０とロータ４６，４７との固着を解除するための駆動信号（解除用駆動信号）を付与する。これにより、イグニッションスイッチ８１のオフ状態時に発生した振動体５０とロータ４６，４７との固着が解除されるため、超音波モータ４０が確実にロータ４６，４７を変位させてスプール３４を駆動できる状態に保たれる。なお、上記解除用駆動信号による超音波モータ４０の駆動時にはイグニッションスイッチ８１のオン操作に伴いエンジンの始動音が発生しているため、上記駆動に伴う超音波モータ４０の駆動音は、上記エンジンの始動音に紛れて、運転者に違和感を与えることがない。
【００４９】
また、上記ステップ２０４における解除用駆動信号の付与は、タイマカウント値ＴＭによる計時に基づいて、超音波モータ４０の非駆動状態が所定値Ｔ０によって表される所定時間だけ継続した場合においても実行される。これにより、超音波モータ４０が非駆動状態にあるとき発生した振動体５０とロータ４６，４７との固着が解除されるため、超音波モータ４０が確実にロータ４６，４７を変位させてスプール３４を駆動できる状態に保たれる。
【００５０】
また、上記ステップ２０４における解除用駆動信号の付与は、図６のステップ１１０の判定処理により、この車両が停止中であるときにのみ許容されるようになっている。これにより、上記解除用駆動信号の付与による超音波モータの駆動が車両の走行に影響することを回避するようになっている。
【００５１】
また、上記ステップ２０４における解除用駆動信号の付与時に、振動体５０とロータ４６，４７との固着が解除されずロータ４６，４７が回転しなかった場合、ステップ２１８の処理により、表示器８５が超音波モータ４０の駆動不能状態を表示する。これにより、振動体５０とロータ４６，４７との解除不能な固着に対して迅速に対処することが可能となっている。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、本発明に係る電気制御装置を車両の減衰力可変ショックアブソーバに組み付けられた超音波モータに対して適用したが、本発明は、車両の例えばブレーキやパワーウィンドウなどに組み付けられた超音波モータに対しても同様に適用できる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、超音波モータ４０の駆動不能状態を報知する報知手段として同状態を視覚的に報知する表示器８５を採用したが、この報知手段としては、超音波モータ４０の駆動不能状態を聴覚的に報知する警報器を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両に搭載された超音波モータのための電気制御装置の全体ブロック図である。
【図２】図１の減衰力可変ショックアブソーバの全体縦断面図である。
【図３】図２のピストン及びピストンロッドの拡大縦断面図である。
【図４】図１，２の超音波モータの拡大縦断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図４の平板の一採用例を示す平面図である。
【図６】図１のマイクロコンピュータにより実行されるメインプログラムを示すフローチャートである。
【図７】図６の解除制御処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】図６の減衰力制御処理の詳細を示すフローチャートである。
【図９】図１のマイクロコンピュータにより実行されるタイマインタラプトプログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…シリンダ、２０…ピストン、３０…ピストンロッド、４０…超音波モータ、４６，４７…ロータ、５０…振動体、６０…ロータリエンコーダ、７０…駆動回路、８０…マイクロコンピュータ、８０ａ…タイマ、８１…イグニッションスイッチ、８４…車速センサ、８５…表示器、ＳＡ…減衰力可変ショックアブソーバ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されて、例えばショックアブソーバの発生する減衰力を変更するためなどに用いられる超音波モータを駆動制御する電気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば特開平４−２１７８８４号公報に示されているように、超音波モータをカメラに適用することは知られている。この場合、超音波モータは、駆動信号の付与に応じて振動する振動体と、振動体に圧接して振動体の振動に応じて変位する変位体とを備えていて、駆動回路が振動体に駆動信号を付与することにより振動体を振動させて変位体の変位により被駆動部材としてのレンズ枠を移動させるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来装置においては、超音波モータの非駆動状態、すなわち振動体に対して変位体が一定の位置に保たれたままの状態が長時間継続したとき、振動体と変位体とが固着して変位体が変位不能となり、被駆動部材が駆動不能になることがあるという問題があった。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、車両に搭載された超音波モータの変位体を確実に変位させて被駆動部材を駆動できる状態に保つようにした車両に搭載された超音波モータのための電気制御装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の第１の構成上の特徴は、車両に搭載されて、駆動信号の付与に応じて振動する振動体と、振動体に圧接して振動体の振動に応じて変位する変位体とを備え、変位体の変位により被駆動部材を正転駆動および逆転駆動することが可能な超音波モータのための電気制御装置において、振動体に駆動信号を付与する駆動回路と、振動体と変位体との固着を解除するために駆動回路を制御して、被駆動部材を正転駆動する解除用正転駆動信号および被駆動部材を逆転駆動する解除用逆転駆動信号を振動体に付与する解除手段と、被駆動部材の駆動を検出する検出手段とを設け、解除手段を、イグニッションスイッチがオン操作されたとき、振動体に解除用正転駆動信号を付与し、解除用正転駆動信号が振動体に付与されても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用正転駆動信号の周波数を徐々に下げ、かつ解除用正転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用正転駆動信号の電圧を高くする第１解除手段と、第１解除手段が振動体に解除用正転駆動信号を付与したことにより被駆動部材が駆動されて、検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、振動体に解除用逆転駆動信号を付与し、解除用逆転駆動信号が振動体に付与されても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用逆転駆動信号の周波数を徐々に下げ、解除用逆転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用逆転駆動信号の電圧を高くし、かつ振動体への解除用逆転駆動信号の付与により被駆動部材が駆動されて、検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、解除用正転駆動信号が振動体に付与される前の位置に被駆動部材が戻るまで振動体に解除用逆転駆動信号を付与する第２解除手段とで構成したことにある。
これによれば、イグニッションスイッチがオン操作されたとき、第１および第２解除手段による制御に応じて駆動回路が振動体に解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号を付与するため、イグニッションスイッチのオフ状態時に生じた振動体と変位体との固着が解除される。したがって、超音波モータを、その変位体を確実に変位させて被駆動部材を駆動できる状態に保つことができる。また、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号が振動体に付与されても被駆動部材が駆動されないときには、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の周波数が下げられて駆動トルクが上昇するので、振動体と変位体との固着が解除され易くなる。また、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の周波数を下げても被駆動部材が駆動されないときには、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の電圧が高くされて駆動トルクが上昇するので、振動体と変位体との固着が解除され易くなる。さらに、第２解除手段により、被駆動部材は振動体に解除用正転駆動信号を付与する前の位置に戻される。
【０００６】
また、本発明の第２の構成上の特徴は、前記駆動回路を備えた超音波モータのための電気制御装置において、超音波モータが継続して非駆動状態にある時間を計測する計時手段と、振動体と変位体との固着を解除するために駆動回路を制御して、被駆動部材を正転駆動する解除用正転駆動信号および被駆動部材を逆転駆動する解除用逆転駆動信号を振動体に付与する解除手段と、被駆動部材の駆動を検出する検出手段とを設け、解除手段を、計時手段が所定時間を計時したとき、振動体に解除用正転駆動信号を付与し、解除用正転駆動信号が振動体に付与されても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用正転駆動信号の周波数を徐々に下げ、かつ解除用正転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用正転駆動信号の電圧を高くする第１解除手段と、第１解除手段が振動体に解除用正転駆動信号を付与したことにより被駆動部材が駆動されて、検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、振動体に解除用逆転駆動信号を付与し、解除用逆転駆動信号が振動体に付与されても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用逆転駆動信号の周波数を徐々に下げ、解除用逆転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、解除用逆転駆動信号の電圧を高くし、かつ振動体への解除用逆転駆動信号の付与により被駆動部材が駆動されて、検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、解除用正転駆動信号が振動体に付与される前の位置に被駆動部材が戻るまで振動体に解除用逆転駆動信号を付与する第２解除手段とで構成したことにある。
これによれば、超音波モータの非駆動状態が所定時間だけ継続したとき、第１および第２解除手段による制御に応じて駆動回路が振動体に解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号を付与するため、超音波モータが非駆動状態にあるとき発生した振動体と変位体との固着が解除される。したがって、超音波モータを、その変位体を確実に変位させて被駆動部材を駆動できる状態に保つことができる。また、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号が振動体に付与されても被駆動部材が駆動されないときには、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の周波数が下げられて駆動トルクが上昇するので、振動体と変位体との固着が解除され易くなる。また、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の周波数を下げても被駆動部材が駆動されないときには、解除用正転駆動信号および解除用逆転駆動信号の電圧が高くされて駆動トルクが上昇するので、振動体と変位体との固着が解除され易くなる。さらに、第２解除手段により、被駆動部材は振動体に解除用正転駆動信号を付与する前の位置に戻される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。同実施形態は、本発明に係る電気制御装置を車両の減衰力可変ショックアブソーバに組み付けられた超音波モータに対して適用したものであり、図１は上記電気制御装置の全体を概略的に表したブロック図である。この電気制御装置が適用された減衰力可変ショックアブソーバＳＡは、図２に示すように、シリンダ１０と、シリンダ１０の内周面に液密的かつ軸線方向に摺動可能に組み付けられたピストン２０と、ピストン２０を下端部にて固定したピストンロッド３０とを備えている。
【００１０】
シリンダ１０は、共に円筒状に形成されて同軸的に配置したアウタシリンダ１１及びインナシリンダ１２を備えている。アウタシリンダ１１は、その下端にてブラケット１３を介してばね下部材としてのロアアームに組み付けられるようになっている。インナシリンダ１２は、その上端にて環状の支持プレート１４を介してアウタシリンダ１１の上端部外周面上に液密的に支持されているとともに、その下端にて環状の支持プレート１５を介してアウタシリンダ１１の下端部内周面上に支持されている。
【００１１】
インナシリンダ１２内は、ピストン２０により上下室Ｒ１，Ｒ２に区画されている。上下室Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ作動油で満たされており、下室Ｒ２はアウタシリンダ１１とインナシリンダ１２との間に形成された環状室Ｒ３にインナシリンダ１２の下端にて連通している。環状室Ｒ３は気体を封入しており、ピストンロッド３０の進退に伴う上下室Ｒ１，Ｒ２内における作動油の体積変化を吸収する。
【００１２】
ピストン２０は、図３に詳細に示すように、それぞれピストンロッド３０の外周面上に固定されたカップ状部材２１及び環状部材２２により構成され、同ピストンロッド３０の外周面上に油室Ｒ４を形成している。カップ状部材２１及び環状部材２２にはそれぞれ上下室Ｒ１，Ｒ２と油室Ｒ４とを連通させる油路２１ａ，２２ａが設けられており、各油路２１ａ，２２ａの一端には作動油の両方向への移動を許容する環状のリーフバルブ２３，２４がそれぞれ組み付けられている。
【００１３】
ピストンロッド３０は、円筒状かつ長尺状の本体部３１、及び円筒状のスリーブ部３２により構成されている。本体部３１は、上端部をシリンダ１０の上端面から進退可能に突出させて、上端にてばね上部材としての車体に組み付けられるようになっている。スリーブ部３２は、上端部にて細径部３２ａを形成しているとともに同細径部３２ａの下方位置にて大径部３２ｂを形成しており、同大径部３２ｂの外周面上にて本体部３１の下端部内周面上に液密的に固着されている。スリーブ部３２は、下端部外周面上に螺着したナット３３によってピストン２０を中間部外周面上に固定するとともに、下端を下室Ｒ２内に開口させている。スリーブ部３２の側壁には、下室Ｒ２を同スリーブ部３２の内部を介してそれぞれ上室Ｒ１及び油室Ｒ４に連通させる油路３２ｃ，３２ｄが形成されている。
【００１４】
スリーブ部３２内には、同スリーブ部３２と共にバルブ機構を構成するスプール３４（被駆動部材）が同軸的かつ軸線回りに回転可能に組み込まれている。スプール３４は、下端を開口した円筒状に形成されて、スリーブ部３２の各油路３２ｃ，３２ｄに対向する位置にて側壁に絞り孔３４ａ，３４ｂをそれぞれ形成している。各絞り孔３４ａ，３４ｂは、スプール３４のスリーブ部３２に対する回転位置に応じて各油路３２ｃ，３２ｄの開度を変更する。スプール３４の下面であって同スプール３４の軸線に対して対称の位置には、一対のピン３４ｃ，３４ｃがそれぞれ下方に向けて突設されている。ピン３４ｃ，３４ｃは、スプール３４の回転時に同スプール３４と一体的に回転し、スリーブ部３２内にて径方向に延設されたバー３２ｅとの当接によりスプール３４の回転角を規制する。スプール３４は、その上面に形成したシャフト部３４ｆを介してピストンロッド３０の本体部３１内に収容された超音波モータ４０に連結されている。
【００１５】
超音波モータ４０は、ピストンロッド３０と同軸的に配設された円筒状のケーシング４１を備えている。ケーシング４１の外周面とピストンロッド３０の本体部３１の内周面との間には０．１５ｍｍ以上の間隙Ｓが設けられており、ケーシング４１の上端部外周面上には弾性部材により形成した環状のバンド４２が巻かれている。ケーシング４１の内周面には、図４にて詳細に示すように、段差４１ａを境に上部にて小径部４１ｂが形成されているとともに下部にて大径部４１ｃが形成されており、ケーシング４１は同大径部４１ｃの下端部にてピストンロッド３０のスリーブ部３２の細径部３２ａ外周面上に固着されている。
【００１６】
ケーシング４１内には、同ケーシング４１と同軸的なシャフト４３が収容されている。シャフト４３は上下両端部にてベアリング４４，４５によりケーシング４１に対して軸線回りに回転可能に支持され、下端にてスプール３４のシャフト部３４ｆを回転不能に連結しているとともに、中間部にて同シャフト４３と同軸的な円柱状の振動体５０を貫通している。シャフト４３の外周面上であって振動体５０の上下位置には、変位体としてのロータ４６，４７が同シャフト４３に回転不能に固定されている。ロータ４６，４７は、シャフト４３を貫通させるとともにケーシング４１、シャフト４３及び振動体５０と同軸的な環状に形成されてなり、皿ばね４８，４９によってそれぞれベアリング４４，４５に対し内側に向けて付勢されて、振動体５０の上下端面にその内側端面を圧接させている。
【００１７】
振動体５０は、シャフト４３を軸線回りに回転可能に挿通させた円管状のボルト５１と、同ボルト５１の軸方向中央部に配設された上下一対の円筒状の励振部５２，５３と、励振部５２，５３の各外側に配設された上下一対のカップ状の駆動部５４，５５とを備えている。
【００１８】
励振部５２，５３は、例えばＰＺＴなどの圧電素子と、周方向に並設された４枚の電極板とを軸方向に交互に積層して構成したものである。各層の各電極板には、ケーシング４１の内周面上の溝４１ｄに沿って導かれたハーネス５６を介し駆動信号が付与される。この駆動信号は、互いに９０度異なる２種類の位相（以下、Ａ相及びＢ相と呼ぶ）の交流電気信号であり、各電極板に付与される交流電気信号の位相は、各電極板毎に、Ａ相又はＢ相に予め定められている。励振部５２，５３は、上記駆動信号の付与に応じて、屈曲振動するとともに同屈曲の方向を軸線回りに回転させ、上下端面に周方向の進行波を発生する。
【００１９】
駆動部５４，５５は、底板部にてシャフト４３を軸線周りに回転可能に貫通させるとともに内周面上にてボルト５１の上下端部外周面上にそれぞれ螺合して、各内側の端面上にて励振部５２，５３を挟持しており、前記励振部５２，５３の端面に発生した進行波によって励振されるものである。振動体５０は、上記励振部５２，５３への駆動信号の付与に応じて、同振動体５０全体で軸方向中央位置すなわち両励振部５２，５３の間を節として屈曲振動するとともに同屈曲の方向を軸線回りに回転させ、駆動部５４，５５の各外側端面にて摩擦により各ロータ４６，４７を互いに同一方向に回転させる。このとき、シャフト４３が、各ロータ４６，４７及び皿ばね４８，４９と一体的に回転し、ピストンロッド３０のスリーブ部３２に対してスプール３４を回転駆動する。なお、この回転の方向は、上記励振部５２，５３に付与される駆動信号において、Ａ相とＢ相とでいずれの位相が進んでいるかによって定まるようになっている。ここで、Ａ相がＢ相に対して遅れている場合の回転方向を正方向とし、Ａ相がＢ相に対して進んでいる場合の回転方向を逆方向とする。
【００２０】
両励振部５２，５３の間には、環状の平板５７が配設されている。平板５７は、図５にて詳細に示すように、ボルト５１を貫通させるとともに両励振部５２，５３に挟持された中央部５７ａと外周端部５７ｂとの間に複数の円弧状の貫通孔５７ｃを形成しており、中央部５７ａの外周端部５７ｂに対する若干の変位を許容するように、すなわち可撓に構成されている。なお、貫通孔５７ｃの数量及び形状は後に詳述する必要に応じて適当に設定されるものであり、図５の（ａ），（ｂ）はそれぞれ同貫通孔５７ｃの数量及び形状の異なった採用例を示したものである。平板５７の外周端部５７ｂは、ケーシング４１の内周面上の段差４１ａと、同内周面上の大径部４１ｂ内に嵌入された円筒状の内部ケーシング４１ｅの上端とにより上下方向から挟持されている。
【００２１】
また、ピストンロッド３０内には、ロータリエンコーダ６０も収容されている。ロータリエンコーダ６０は、超音波モータ４０のシャフト４３の外周面上に固定されて周方向に並設された複数個の磁石６１と、磁石６１に対向してケーシング４１の上面上に固定され周方向に並設された複数個のホール素子６２とを備えており、シャフト４３のピストンロッド３０に対する回転に伴って、各ホール素子６２毎に磁石６１の接近を検出し同各検出を表すパルス信号をハーネス６３を介して出力する。
【００２２】
上記減衰力可変ショックアブソーバＳＡに適用された電気制御装置は、ハーネス５６を介して超音波モータ４０に接続されるとともにハーネス６３を介してロータリエンコーダ６０に接続された駆動回路７０と、ハーネス６３を介してロータリエンコーダ６０に接続されたマイクロコンピュータ８０とを備えている。駆動回路７０は、ロータリエンコーダ６０から入力されるパルス信号を利用しながら、超音波モータ４０に対し前記Ａ相及びＢ相の交流電気信号からなる駆動信号を付与するものである。マイクロコンピュータ８０は、図６〜９のフローチャートに対応したプログラムを実行して、駆動回路７０に対し制御信号を出力し超音波モータ４０を駆動制御する。
【００２３】
マイクロコンピュータ８０には、イグニッションスイッチ８１、ばね上加速度センサ８２、相対速度センサ８３、車速センサ８４及び表示器８５も接続されている。イグニッションスイッチ８１は、図示しないキーにより操作されて、この車両のエンジンを始動させるためのスイッチである。ばね上加速度センサ８２は、この車両のばね上部材（車体）の加速度を検出するものである。相対速度センサ８３は、この車両のばね上部材のばね下部材（車輪）に対する相対速度を検出するものである。車速センサ８４は、この車両の速度ｖを検出するものである。表示器８５は、超音波モータ４０の駆動不能状態を視覚的に報知するためのものである。また、マイクロコンピュータ８０には、タイマ８０ａが内蔵されている。タイマ８０ａは、所定の短時間毎にタイマインタラプト信号を発生し、マイクロコンピュータ８０に図９のタイマインタラプトプログラムを実行させるものである。
【００２４】
次に、上記のように構成した実施形態の動作を図６〜９のフローチャートに沿って説明する。イグニッションスイッチ８１のオン操作に応じて、マイクロコンピュータ８０は、図６のステップ１００にてメインプログラムの実行を開始し、まず、ステップ１０２にて、図７に詳細に示す解除制御処理を実行する。
【００２５】
上記解除制御処理は、超音波モータ４０の振動体５０と各ロータ４６，４７との固着を解除するための処理である。マイクロコンピュータ８０は、ステップ２００にてこの解除制御処理の実行を開始したとき、まず、ステップ２０２にて、駆動電圧Ｖ及び駆動周波数ωをそれぞれ初期駆動電圧Ｖ０及び初期駆動周波数ω０に設定するとともに、試行カウント値ｎ、パルスカウント値ｍ及びタイマカウント値ＴＭをそれぞれ値“０”に設定する。駆動電圧Ｖ及び駆動周波数ωはそれぞれ超音波モータ４０に付与する駆動信号の電圧及び周波数を表すものであり、初期駆動電圧Ｖ０及び初期駆動周波数ω０はそれぞれ同駆動信号の電圧及び周波数として適当な値に予め設定されたものである。試行カウント値ｎは、超音波モータ４０の振動体５０とロータ４６，４７との固着の解除を試みた回数を計測するためのものである。パルスカウント値ｍは、ロータリエンコーダ６０からパルス信号が入力された回数を計測するためのものである。タイマカウント値ＴＭは、超音波モータ４０が継続して非駆動状態にある時間を計測するためのものである。
【００２６】
上記ステップ２０２の各設定後、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２０４にて、超音波モータ４０の正転駆動を開始する。具体的には、上記設定された駆動電圧Ｖ及び駆動周波数ωに基づき駆動回路７０に制御信号を出力して、超音波モータ４０に、Ａ相の交流電気信号として信号Ｖ・ｓｉｎωｔを付与するとともに、Ｂ相の交流電気信号としてＡ相より９０度だけ位相の進んだ信号Ｖ・ｃｏｓωｔを付与する。これにより、超音波モータ４０の振動体５０が振動し、通常は、同振動体５０との摩擦により各ロータ４６，４７が正転する。
【００２７】
上記正転駆動開始後、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２０６にて、ロータリエンコーダ６０からのパルス信号の入力の有無を判定する。このとき、上述のように振動体５０の振動に伴い各ロータ４６，４７が正常に回転していれば、同回転に伴いシャフト４３が回転するため、ロータリエンコーダ６０の各ホール素子６２が磁石６１の接近を検出し、同各検出を表すパルス信号がハーネス６３を介してマイクロコンピュータ８０に入力される。これにより、マイクロコンピュータ８０は同ステップ２０６にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ２０８以降へ進める。
【００２８】
ところで、超音波モータ４０の振動体５０及びロータ４６，４７は、互いに所定の摩擦力を得るために常時圧接しているため、超音波モータ４０の非駆動状態、すなわち振動体５０に対してロータ４６，４７が一定の回転位置に保たれたままの状態が長時間継続すると、振動体５０とロータ４６，４７とが固着して、前記ステップ２０４にて付与された駆動信号ではロータ４６，４７が回転しないことがある。この場合、シャフト４３が回転せずに、ロータリエンコーダ６０からパルス信号が出力されることもないため、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２０６にて「ＮＯ」と判定して、プログラムをステップ２１０以降へ進める。
【００２９】
この場合、マイクロコンピュータ８０は、まず、ステップ２１０にて、駆動周波数ωをそれまでの値より補正周波数Δωだけ低い値に更新設定する。補正周波数Δωは、予め設定された微少な値である。そして、同設定後、ステップ２１２にて、上記更新設定された駆動周波数ωが予め設定された最小駆動周波数ωｍｉｎより小さいか否かを判定する。このとき、駆動周波数ωが最小駆動周波数ωｍｉｎ以上であれば、「ＮＯ」と判定してプログラムを再びステップ２０４へ進め、上記更新設定された駆動周波数ωに基づいて、超音波モータ４０に駆動信号を付与する。
【００３０】
上記ステップ２０４の再実行時においては、前回の同ステップ２０４の実行時と比較して、駆動周波数ωが低く設定されているため、超音波モータ４０の駆動トルクは大きくなる。この駆動トルクの増加により、振動体５０とロータ４６，４７との固着が解除されてロータ４６，４７が回転し始めれば、マイクロコンピュータ８０はロータリエンコーダ６０からのパルス信号に基づきステップ２０６にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ２０８以降へ進める。一方、上記固着が依然解除されなければ、ステップ２０６における「ＮＯ」との判定のもとに、プログラムは再びステップ２１０へ進められて、駆動周波数ωがさらに補正周波数Δωだけ低い値に更新設定される。このステップ２１０，２１２，２０４，２０６からなる処理の繰り返し実行により、マイクロコンピュータ８０は、駆動周波数ωを徐々に低下させて駆動トルクを上昇させながら超音波モータ４０に駆動信号を付与し続け、振動体５０とロータ４６，４７との固着の解除を試みる。
【００３１】
上記ステップ２１０，２１２，２０４，２０６の処理の繰り返し実行中、振動体５０とロータ４６．４７との固着が解除されないまま駆動周波数ωが最小駆動周波数ωｍｉｎより小さくなった場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２１２における「ＹＥＳ」との判定のもとに、プログラムをステップ２１４以降へ進める。ステップ２１４は、試行カウント値ｎが値“１”であるか否かを判定する処理である。最初、試行カウント値ｎは前記ステップ２０２にて値“０”に設定されているため、マイクロコンピュータ８０は、同ステップ２１４にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップ２１６へ進める。ステップ２１６は、駆動電圧Ｖを最大駆動電圧Ｖｍａｘに更新設定するとともに、駆動周波数ωを再び初期駆動周波数ω０に設定し、試行カウント値ｎを値“１”に設定する処理である。最大駆動電圧Ｖｍａｘは、初期駆動電圧Ｖ０より大きい値に予め設定されたものである。
【００３２】
上記各設定後、マイクロコンピュータ８０は、プログラムを再びステップ２０４へ進め、上記更新設定された駆動電圧Ｖに基づいて、超音波モータ４０に駆動信号を付与する。このステップ２０４の再実行時においては、前回の同ステップ２０４の実行時と比較して、駆動電圧Ｖが高く設定されているため、超音波モータ４０の駆動トルクは大きくなる。この駆動トルクの増加により、振動体５０とロータ４６，４７との固着が解除されてロータ４６，４７が回転し始めれば、マイクロコンピュータ８０はロータリエンコーダ６０からのパルス信号に基づきステップ２０６にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ２０８以降へ進める。一方、上記固着が依然解除されなければ、ステップ２０６における「ＮＯ」との判定のもとに、前述した駆動電圧Ｖとして初期駆動電圧Ｖ０が設定されていた場合と同様に、ステップ２１０，２１２，２０４，２０６からなる処理を繰り返し実行して、駆動周波数ωを徐々に低下させて駆動トルクを上昇させながら超音波モータ４０に駆動信号を付与し続け、振動体５０とロータ４６，４７との固着の解除を試みる。
【００３３】
上記ステップ２１０，２１２，２０４，２０６の処理の繰り返し実行中、振動体５０とロータ４６．４７との固着が解除されないまま駆動周波数ωが最小駆動周波数ωｍｉｎより小さくなった場合、マイクロコンピュータ８０は、前記同様に、ステップ２１４にて試行カウント値ｎが値“１”であるか否かを判定する。このとき、試行カウント値ｎは前記ステップ２１６にて値“１”に設定されているため、マイクロコンピュータ８０は同ステップ２１４にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ２１７以降へ進める。ステップ２１７においては、超音波モータ４０の駆動を停止する。ステップ２１８においては、表示器８５にて超音波モータ４０が駆動不能状態であることを表示する。そして、これら各処理後、マイクロコンピュータ８０はステップ２２０にてこのメインプログラムの実行を終了する。この場合、以降、超音波モータ４０が駆動されることはない。
【００３４】
一方、前述のように、振動体５０とロータ４６，４７とが最初から固着していなかったか又は上記各処理中に同固着が解除されたかしてプログラムがステップ２０８以降へ進められた場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２０８にてパルスカウント値ｍに値“１”を加算し、ステップ２２２にて同加算したパルスカウント値ｍが予め設定された所定値ｍ０に達したか否かを判定する。そして、このとき同パルスカウント値ｍが所定値ｍ０に達していなければ、「ＮＯ」との判定のもとにプログラムを再びステップ２０６へ進めてロータリエンコーダ６０からのパルス信号の入力を待つ。このステップ２０６，２０８，２２２からなる処理の繰り返し実行により、各ロータ４６，４７及びシャフト４３は、ロータリエンコーダ６０がパルス信号を所定値ｍ０回だけ出力するまで正転し続ける。
【００３５】
上記ステップ２０６，２０８，２２２からなる処理の繰り返し実行中、ロータリエンコーダ６０からパルス信号が入力された回数が所定値ｍ０回に達すると、マイクロコンピュータ８０はステップ２２２における「ＹＥＳ」との判定のもとにプログラムをステップ２２４以降へ進める。ステップ２２４においては、前記ステップ２０２と同様に、駆動電圧Ｖ及び駆動周波数ωをそれぞれ初期駆動電圧Ｖ０及び初期駆動周波数ω０に設定するとともに、試行カウント値ｎ、パルスカウント値ｍ及びタイマカウント値ＴＭをそれぞれ値“０”に設定する。ステップ２２６においては、超音波モータ４０の逆転駆動を開始する。具体的には、前記ステップ２２４にて設定された駆動電圧Ｖ及び駆動周波数ωに基づき駆動回路７０に制御信号を出力して、超音波モータ４０に、Ａ相の交流電気信号として信号Ｖ・ｃｏｓωｔを付与するとともに、Ｂ相の交流電気信号としてＡ相より９０度だけ位相の遅れた信号Ｖ・ｓｉｎωｔを付与する。これにより、超音波モータ４０の振動体５０が振動し、同振動体５０との摩擦により各ロータ４６，４７が逆転する。
【００３６】
上記逆転駆動開始後、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２２８〜２３２からなる処理を繰り返し実行する。このステップ２２８〜２３２の処理は、前記ステップ２０６，２０８，２２２の処理と同様に、ロータリエンコーダ６０からパルス信号が入力される毎にパルスカウント値ｍに値“１”を加算しながら、同加算したパルスカウント値ｍが所定値ｍ０に達するまで継続される循環処理である。これにより、各ロータ４６，４７及びシャフト４３は、ロータリエンコーダ６０がパルス信号を所定値ｍ０回だけ出力するまで逆転し続ける。そして、上記循環処理中、ロータリエンコーダ６０からパルス信号が入力された回数が所定値ｍ０に達すると、マイクロコンピュータ８０は、プログラムをステップ２３４へ進めて、超音波モータ４０の駆動を停止する。これにより、各ロータ４６，４７及びシャフト４３は、前記ステップ２０４にて正転駆動される前の元の回転位置に戻される。
【００３７】
なお、上記超音波モータ４０の逆転駆動時に各ロータ４６，４７が回転しなかった場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２２８における「ＮＯ」との判定にもとづいて、前記超音波モータ４０の正転駆動時におけるステップ２１０〜２２０の処理と同等のステップ２３６〜２４８の処理を実行する。すなわち、駆動周波数ωを徐々に低下させるとともに駆動電圧Ｖを段階的に上昇させて駆動トルクを上昇させながら、超音波モータ４０に駆動信号を付与し続ける。これにより各ロータ４６，４７が回転を開始すれば、ステップ２２８における「ＹＥＳ」との判定のもとに、プログラムを前記ステップ２３０以降へ進める。一方、各ロータ４６，４７が依然回転しないままであれば、ステップ２４４にて超音波モータ４０の駆動を停止し、ステップ２４６にて表示器８５により超音波モータ４０が駆動不能状態であることを表示し、ステップ２４８にてこのメインプログラムの実行を終了する。この場合も、以降、超音波モータ４０が駆動されることはない。
【００３８】
各ロータ４６，４７が正常に逆転して、同各ロータ４６，４７及びシャフト４３が正転駆動前の元の回転位置に戻された場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ２５０にて駆動電圧Ｖを初期駆動電圧Ｖ０に設定した後、ステップ２５２にてこの解除制御処理を終了する。
【００３９】
上記解除制御処理の実行後、マイクロコンピュータ８０は、図６のステップ１０４にて、フラグＦＬＧの値を“０”に設定する。フラグＦＬＧは、値“１”にて、振動体５０とロータ４６，４７とが固着している可能性が高く超音波モータ４０に上記解除制御処理が必要であることを表し、値“０”にて、上記固着の可能性が低く超音波モータ４０に上記解除制御処理の必要がないことを表すものである。同設定後、マイクロコンピュータ８０は、フラグＦＬＧが値“０”に設定されたままであることを条件に、ステップ１０６における「ＮＯ」との判定のもとに、ステップ１０６，１０８の循環処理を繰り返し実行し続ける。
【００４０】
上記循環処理中、減衰力可変ショックアブソーバＳＡにおいては、ばね上部材がばね下部材に対して上下動すると、ピストン２０及びピストンロッド３０がシリンダ１０に対して上下動する。この場合、ピストン２０及びピストンロッド３０が上側に変位するときは、上室Ｒ１内の作動油が、リーフバルブ２３及び油路２１ａを介して油室Ｒ４内に流れ込み、同油室Ｒ４から、リーフバルブ２４及び油路２２ａと、スリーブ部３２の油路３２ｄ及びスプール３４の絞り孔３４ｂとを介して下室Ｒ２内に流れ込む。また、スリーブ部３２の油路３２ｃ及びスプール３４の絞り孔３４ａを介して下室Ｒ２内に流れ込む。一方、ピストン２０及びピストンロッド３０が下側に変位するときは、下室Ｒ２内の作動油が、油路２２ａ及びリーフバルブ２４と、スプール３４の絞り孔３４ｂ及びスリーブ部３２の油路３２ｄとを介して油室Ｒ４内に流れ込み、同油室Ｒ４から油路２１ａ及びリーフバルブ２３を介して上室Ｒ１内に流れ込む。また、スプール３４の絞り孔３４ａ及びスリーブ部３２の油路３２ｃを介して上室Ｒ１内に流れ込む。これら各場合において、上記作動油の通過する各油路がそれぞれ同作動油の流れに対し抵抗として作用し、上記ピストン２０及びピストンロッド３０の上下動に対し減衰力が付与される。
【００４１】
マイクロコンピュータ８０は、上記循環処理中、ステップ１０８にて、図８に詳細に示す減衰力制御処理を繰り返し実行し続ける。この場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３００にて同減衰力制御処理の実行を開始する毎に、まず、ステップ３０２にて、ピストンロッド３０のスリーブ部３２に対するスプール３４の目標回転位置を算出する。具体的には、予め定められた所定の算出方法に従って、ばね上加速度センサ８２及び相対速度センサ８３による検出に基づいて上記ピストン２０及びピストンロッド３０の上下動に対し付与すべき理想的な減衰力を算出し、同算出した減衰力に対応するスプール３４の回転位置を上記目標回転位置として算出する。
【００４２】
上記算出後、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３０４にて、ピストンロッド３０のスリーブ３２に対するスプール３４の実際の回転位置が上記算出した目標回転位置と等しいか否かを判定する。なお、上記実際の回転位置は、ロータリエンコーダ６０から入力されたパルス信号に基づいて算出したものである。このとき、上記実際の回転位置が目標回転位置と等しければ、マイクロコンピュータ８０は同ステップ３０４にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ３０６へ進める。ステップ３０６は、超音波モータ４０を非駆動状態に保つ処理である。同処理後、マイクロコンピュータ８０はステップ３１２にてこの減衰力制御処理を一旦終了する。
【００４３】
一方、上記実際の回転位置が目標回転位置と異なっていれば、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３０４における「ＮＯ」との判定のもとに、ステップ３０６にて回転位置制御処理を実行する。同処理において、マイクロコンピュータ８０は、駆動回路７０に制御信号を出力し、上記実際の回転位置が目標回転位置と等しくなるように、超音波モータ４０に正転又は逆転駆動を開始させる。また、この場合、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３１０にてタイマカウント値ＴＭを値“０”にリセットする。同リセット後、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３１２にてこの減衰力制御処理を一旦終了する。
【００４４】
上記ステップ３０８にて開始された超音波モータ４０の回転駆動により、上記実際の回転位置が上記算出した目標回転位置と等しくなると、マイクロコンピュータ８０は、ステップ３０４における「ＹＥＳ」との判定のもとに、ステップ３０６にて上記回転駆動を停止させる。このステップ１０８の減衰力制御処理の繰り返し実行により、上記ステップ１０６，１０８の循環処理中、ピストンロッド３０のスリーブ部３２に対するスプール３４の回転位置は、前記ステップ３０２にて算出される目標回転位置に随時保たれ続ける。これにより、スリーブ部３２の各油路３２ｃ，３２ｄの開度が制御されて、上記ピストン２０及びピストンロッド３０の上下動に対して付与される減衰力が制御される。
【００４５】
ところで、マイクロコンピュータ８０は、上記ステップ１０６，１０８の循環処理中、タイマ８０ａが所定の短時間を計時する毎に、図９に示すタイマインタラプトプログラムを割り込み実行している。マイクロコンピュータ８０は、ステップ３００にてこのタイマインタラプトプログラムの実行を開始する毎に、まず、ステップ４０２にて、フラグＦＬＧが値“１”であるか否かを判定する。最初、フラグＦＬＧは、前記ステップ１０４にて、振動体５０とロータ４６，４７との固着の可能性が低く超音波モータ４０に上記解除制御処理の必要がないことを表す値“０”に設定されているため、マイクロコンピュータ８０は、同ステップ４０２における「ＮＯ」との判定のもとに、プログラムをステップ４０４以降へ進める。ステップ４０４においては、タイマカウント値ＴＭに値“１”を加算する。ステップ４０６においては、同加算したタイマカウント値ＴＭが予め設定された所定値Ｔ０以上であるか否かを判定する。このときタイマカウント値ＴＭが所定値Ｔ０に達していなければ、マイクロコンピュータ８０は同ステップ４０６における「ＮＯ」との判定のもとにステップ４１０にてこのタイマインタラプトプログラムの実行を一旦終了する。
【００４６】
上記ステップ４００〜４０６，４１０の処理の繰り返し実行により、タイマカウント値ＴＭは、値“１”ずつ増加して時間を計測し続ける。この場合、タイマカウント値ＴＭは、前記図８のステップ３０８の回転位置制御処理にて超音波モータ４０が駆動される毎にステップ３１０にてリセットされるため、超音波モータ４０が継続して非駆動状態にある時間を計測することになる。そして、この超音波モータ４０の非駆動状態が長時間継続してタイマカウント値ＴＭが所定値Ｔ０に達すると、マイクロコンピュータ８０は、ステップ４０６にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップ４０８にて、フラグＦＬＧを、振動体５０とロータ４６，４７との固着の可能性が高く超音波モータ４０に上記解除制御処理の必要があることを表す値“１”に設定し、ステップ４１０にてこのタイマインタラプトの実行を一旦終了する。このフラグＦＬＧの設定により、以後、マイクロコンピュータ８０は、このタイマインタラプトプログラムを実行したとき、ステップ４０２における「ＹＥＳ」との判定のもとに、そのままステップ４１０にて同タイマインタラプトプログラムの実行を終了するようになる。
【００４７】
一方、上記フラグＦＬＧの設定により、マイクロコンピュータ８０は、前記図６のメインプログラムにおけるステップ１０６，１０８の繰り返し実行中、ステップ１０６の判定処理を実行したとき、「ＹＥＳ」と判定してプログラムをステップ１１０へ進めるようになる。ステップ１１０は、車速センサ８４により検出された車速ｖが値“０”であるか否か、すなわち、この車両が停止中であるか否かを判定する処理である。このとき、この車両が走行中であって車速ｖが値“０”でなければ、マイクロコンピュータ８０は、同ステップ１１０における「ＮＯ」との判定のもとに、ステップ１０６〜１１０の循環処理を継続する。一方、この車両が停止中であって車速ｖが値“０”であれば、マイクロコンピュータ８０は、同ステップ１１０における「ＹＥＳ」との判定のもとに、プログラムを再び前記ステップ１０２へ進めて解除制御処理を実行する。そして、同解除制御処理の実行後、前記同様に、ステップ１０４にてフラグＦＬＧを値“０”に設定した上で、再びステップ１０６，１０８の循環処理を繰り返し実行する。
【００４８】
上述のように、上記実施形態においては、イグニッションスイッチ８１がオン操作されたとき、マイクロコンピュータ８０が、図７のステップ２０４にて、駆動回路７０に制御信号を出力することにより、超音波モータ４０に対し、振動体５０とロータ４６，４７との固着を解除するための駆動信号（解除用駆動信号）を付与する。これにより、イグニッションスイッチ８１のオフ状態時に発生した振動体５０とロータ４６，４７との固着が解除されるため、超音波モータ４０が確実にロータ４６，４７を変位させてスプール３４を駆動できる状態に保たれる。なお、上記解除用駆動信号による超音波モータ４０の駆動時にはイグニッションスイッチ８１のオン操作に伴いエンジンの始動音が発生しているため、上記駆動に伴う超音波モータ４０の駆動音は、上記エンジンの始動音に紛れて、運転者に違和感を与えることがない。
【００４９】
また、上記ステップ２０４における解除用駆動信号の付与は、タイマカウント値ＴＭによる計時に基づいて、超音波モータ４０の非駆動状態が所定値Ｔ０によって表される所定時間だけ継続した場合においても実行される。これにより、超音波モータ４０が非駆動状態にあるとき発生した振動体５０とロータ４６，４７との固着が解除されるため、超音波モータ４０が確実にロータ４６，４７を変位させてスプール３４を駆動できる状態に保たれる。
【００５０】
また、上記ステップ２０４における解除用駆動信号の付与は、図６のステップ１１０の判定処理により、この車両が停止中であるときにのみ許容されるようになっている。これにより、上記解除用駆動信号の付与による超音波モータの駆動が車両の走行に影響することを回避するようになっている。
【００５１】
また、上記ステップ２０４における解除用駆動信号の付与時に、振動体５０とロータ４６，４７との固着が解除されずロータ４６，４７が回転しなかった場合、ステップ２１８の処理により、表示器８５が超音波モータ４０の駆動不能状態を表示する。これにより、振動体５０とロータ４６，４７との解除不能な固着に対して迅速に対処することが可能となっている。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、本発明に係る電気制御装置を車両の減衰力可変ショックアブソーバに組み付けられた超音波モータに対して適用したが、本発明は、車両の例えばブレーキやパワーウィンドウなどに組み付けられた超音波モータに対しても同様に適用できる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、超音波モータ４０の駆動不能状態を報知する報知手段として同状態を視覚的に報知する表示器８５を採用したが、この報知手段としては、超音波モータ４０の駆動不能状態を聴覚的に報知する警報器を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両に搭載された超音波モータのための電気制御装置の全体ブロック図である。
【図２】図１の減衰力可変ショックアブソーバの全体縦断面図である。
【図３】図２のピストン及びピストンロッドの拡大縦断面図である。
【図４】図１，２の超音波モータの拡大縦断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図４の平板の一採用例を示す平面図である。
【図６】図１のマイクロコンピュータにより実行されるメインプログラムを示すフローチャートである。
【図７】図６の解除制御処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】図６の減衰力制御処理の詳細を示すフローチャートである。
【図９】図１のマイクロコンピュータにより実行されるタイマインタラプトプログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…シリンダ、２０…ピストン、３０…ピストンロッド、４０…超音波モータ、４６，４７…ロータ、５０…振動体、６０…ロータリエンコーダ、７０…駆動回路、８０…マイクロコンピュータ、８０ａ…タイマ、８１…イグニッションスイッチ、８４…車速センサ、８５…表示器、ＳＡ…減衰力可変ショックアブソーバ。
Claims (2)
- 車両に搭載されて、駆動信号の付与に応じて振動する振動体と、前記振動体に圧接して前記振動体の振動に応じて変位する変位体とを備え、前記変位体の変位により被駆動部材を正転駆動および逆転駆動することが可能な超音波モータのための電気制御装置において、
前記振動体に前記駆動信号を付与する駆動回路と、
前記振動体と前記変位体との固着を解除するために前記駆動回路を制御して、前記被駆動部材を正転駆動する解除用正転駆動信号および前記被駆動部材を逆転駆動する解除用逆転駆動信号を前記振動体に付与する解除手段と、
前記被駆動部材の駆動を検出する検出手段とを設け、
前記解除手段を、
イグニッションスイッチがオン操作されたとき、前記振動体に解除用正転駆動信号を付与し、
前記解除用正転駆動信号が振動体に付与されても前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、前記解除用正転駆動信号の周波数を徐々に下げ、かつ
前記解除用正転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、前記解除用正転駆動信号の電圧を高くする第１解除手段と、
前記第１解除手段が振動体に解除用正転駆動信号を付与したことにより前記被駆動部材が駆動されて、前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、前記振動体に解除用逆転駆動信号を付与し、
前記解除用逆転駆動信号が振動体に付与されても前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、前記解除用逆転駆動信号の周波数を徐々に下げ、
前記解除用逆転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、前記解除用逆転駆動信号の電圧を高くし、かつ
前記振動体への解除用逆転駆動信号の付与により前記被駆動部材が駆動されて、前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、解除用正転駆動信号が前記振動体に付与される前の位置に前記被駆動部材が戻るまで前記振動体に解除用逆転駆動信号を付与する第２解除手段とで構成したことを特徴とする車両に搭載された超音波モータのための電気制御装置。 - 車両に搭載されて、駆動信号の付与に応じて振動する振動体と、前記振動体に圧接して前記振動体の振動に応じて変位する変位体とを備え、前記変位体の変位により被駆動部材を正転駆動および逆転駆動することが可能な超音波モータのための電気制御装置において、
前記振動体に前記駆動信号を付与する駆動回路と、
前記超音波モータが継続して非駆動状態にある時間を計測する計時手段と、
前記振動体と前記変位体との固着を解除するために前記駆動回路を制御して、前記被駆動部材を正転駆動する解除用正転駆動信号および前記被駆動部材を逆転駆動する解除用逆転駆動信号を前記振動体に付与する解除手段と、
前記被駆動部材の駆動を検出する検出手段とを設け、
前記解除手段を、
前記計時手段が所定時間を計時したとき、前記振動体に解除用正転駆動信号を付与し、
前記解除用正転駆動信号が振動体に付与されても前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、前記解除用正転駆動信号の周波数を徐々に下げ、かつ
前記解除用正転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、前記解除用正転駆動信号の電圧を高くする第１解除手段と、
前記第１解除手段が振動体に解除用正転駆動信号を付与したことにより前記被駆動部材が駆動されて、前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、前記振動体に解除用逆転駆動信号を付与し、
前記解除用逆転駆動信号が振動体に付与されても前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、前記解除用逆転駆動信号の周波数を徐々に下げ、
前記解除用逆転駆動信号の周波数が所定の最小駆動周波数より低くなっても前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されないとき、前記解除用逆転駆動信号の電圧を高くし、かつ
前記振動体への解除用逆転駆動信号の付与により前記被駆動部材が駆動されて、前記検出手段によって被駆動部材の駆動が検出されたとき、解除用正転駆動信号が前記振動体に付与される前の位置に前記被駆動部材が戻るまで前記振動体に解除用逆転駆動信号を付与する第２解除手段とで構成したことを特徴とする車両に搭載された超音波モータのための電気制御装置。
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