JP4218062B2

JP4218062B2 - バルブタイミング調整装置

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Inventors: 秀司谷
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Description

本発明は、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（以下、モータ利用型バルブタイミング調整装置という）に関する。

例えば特許文献１に開示されるようなモータ利用型バルブタイミング調整装置では、エンジンに追従して回転する回転体に対して、同一回転方向となる正転方向へ又はその正転方向とは逆となる逆転方向へモータが相対回転するとき、位相変化機構によってバルブタイミングを変化させるようにしている。そして、このようなモータ利用型バルブタイミング調整装置では、制御回路が生成した制御信号を受信する駆動回路を用いて、その制御信号に従う通電をモータに対し実施することで、バルブタイミングの変化量を調整している。

実開平４−１０５９０６号公報

これまで本発明者は、制御信号として、モータの目標回転数を表す第一制御信号と、モータの目標回転方向を電圧等により表す第二制御信号とを用いる方法について、鋭意研究を行ってきた。その結果、以下の知見が得られた。
第二制御信号を伝達する信号線が断線するあるいは第二制御信号にノイズが重畳する等の外乱が生じた場合には、第二制御信号が本来表すべき方向とは逆の方向を表すようになる。上述したようにモータは、その正転方向と同一方向へ回転する回転体に対し相対回転するので、当該モータでは、逆転方向への最大回転数よりも正転方向への最大回転数の方が大きくなる。そのため、第一制御信号の表す目標回転数が正転方向の最大回転数に近い大きな回転数、また第二制御信号の表す目標回転方向が正転方向であるときに上記外乱が生じて第二制御信号が逆転方向を表すようになると、モータの実回転数が逆転方向に急増して本来逆転方向ではあり得ない回転数に達する。したがって、このようにモータの実回転数が逆転方向へ急増する場合、モータに繋がる位相変化機構等に故障が生じてしまうのである。
本発明の目的は、モータ利用型バルブタイミング調整装置の故障を防止することにある。

請求項１〜８に記載の発明によると、制御回路が生成した第一制御信号並びに第二制御信号を受信する駆動回路は、第一制御信号が表すモータの目標回転数並びに第二制御信号が表すモータの目標回転方向に基づきモータを通電駆動する。このようにモータの目標回転数と目標回転方向とを別々の信号により表すことで、第一制御信号における目標回転数の分解能を高めて高精度なバルブタイミング調整を実現することが可能になる。

請求項１に記載の発明によると、第一制御信号が表すモータの目標回転数が閾値以上であるとき、駆動回路は第二制御信号を無視してモータの目標回転方向を正転方向に強制設定する。これにより、第二制御信号の伝達信号線の断線や第二制御信号へのノイズの重畳等といった外乱が生じて第二制御信号が逆転方向を表すようになっても、モータの目標回転方向が正転方向に強制設定されるので、モータの実回転数が逆転方向に急増することはない。そのため、バルブタイミング調整装置においてモータに繋がる位相変化機構等の故障が防止される。しかも、モータの目標回転方向が正転方向に強制設定されることでモータへの通電が継続され得るので、耐外乱性が向上する。

請求項２に記載の発明によると、第一制御信号が表すモータの目標回転数が閾値以上であり且つ第二制御信号が表すモータの目標回転方向が逆転方向であるとき、駆動回路はモータへの通電を強制停止する。これにより、第二制御信号の伝達信号線の断線や第二制御信号へのノイズの重畳等といった外乱が生じて第二制御信号が逆転方向を表すようになっても、モータへの通電が強制停止されるので、モータの実回転数が逆転方向に急増することはない。そのため、バルブタイミング調整装置においてモータに繋がる位相変化機構等の故障が防止される。

請求項３に記載の発明によると、駆動回路は、第一制御信号が表すモータの目標回転数が閾値以上であり且つ第二制御信号が表すモータの目標回転方向が逆転方向であるとき、異常を表す異常信号を制御回路に送信する。この異常信号を受信した制御回路は、駆動回路における目標回転方向の強制設定又は通電の強制停止の有無を確認できる。そのため制御回路は、目標回転方向の強制設定又は通電の強制停止を確認したとき、例えば第一及び第二制御信号の生成を中止できる。

請求項４及び５に記載の発明において駆動回路は、モータの目標回転数を表す第一制御信号を受信してモータを通電駆動する。そのため、モータの実回転数が大きいときには、第一制御信号が表すモータの目標回転数も大きくなっていると推定できる。
そこで、請求項４に記載の発明によると、モータの実回転数が閾値以上であるとき、駆動回路は第二制御信号を無視してモータの目標回転方向を正転方向に強制設定する。これにより、第二制御信号の伝達信号線の断線や第二制御信号へのノイズの重畳等といった外乱が生じて第二制御信号が逆転方向を表すようになっても、モータの目標回転方向が正転方向に強制設定されるので、モータの実回転数が逆転方向に急増することはない。そのため、バルブタイミング調整装置においてモータに繋がる位相変化機構等の故障が防止される。しかも、モータの目標回転方向が正転方向に強制設定されることでモータへの通電が継続され得るので、耐外乱性が向上する。

また、請求項５に記載の発明によると、モータの実回転数が閾値以上であり且つ第二制御信号が表すモータの目標回転方向が逆転方向であるとき、駆動回路はモータへの通電を強制停止する。これにより、第二制御信号の伝達信号線の断線や第二制御信号へのノイズの重畳等といった外乱が生じて第二制御信号が逆転方向を表すようになっても、モータへの通電が強制停止されるので、モータの実回転数が逆転方向に急増することはない。そのため、バルブタイミング調整装置においてモータに繋がる位相変化機構等の故障が防止される。

請求項６に記載の発明によると、駆動回路は、モータの実回転数が閾値以上であり且つ第二制御信号が表すモータの目標回転方向が逆転方向であるとき、異常を表す異常信号を制御回路に送信する。この異常信号を受信した制御回路は、目標回転方向の強制設定又は通電の強制停止の有無を確認できる。そのため制御回路は、目標回転方向の強制設定又は通電の強制停止を確認したとき、例えば第一及び第二制御信号の生成を中止できる。

請求項７に記載の発明によると、請求項１〜６に記載の閾値は、モータにおいて設定される逆転方向の最大回転数より大きく且つモータにおいて設定される正転方向の最大回転数より小さく設定される。これにより、バルブタイミングの調整に必要な逆転方向のモータ回転を阻害することなく、故障の防止を達成できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を図２〜４に示す。バルブタイミング調整装置１０は車両に設置され、エンジンのクランク軸の駆動トルクをエンジンのカム軸１１に伝達する伝達系に設けられる。バルブタイミング調整装置１０は、モータ制御装置１００により制御されたモータ１２の回転トルクを利用して、エンジンの吸、排気バルブのバルブタイミングを調整する。即ちバルブタイミング調整装置１０は、モータ利用型バルブタイミング調整装置である。

図２及び図３に示すようにバルブタイミング調整装置１０のモータ１２は、モータ軸１４、軸受１６、ホール素子１８、ステータ２０等から構成される３相モータである。
モータ軸１４は２個の軸受１６で支持され、軸線Ｏ回りに正逆回転可能である。本実施形態では、モータ軸１４の回転方向のうち図３の時計方向を正転方向とし、図３の反時計方向を逆転方向とする。モータ軸１４は、軸本体から径方向外側に突出する円形板状のロータ部１５を形成しており、ロータ部１５に８個の磁石１５ａが埋設されている。各磁石１５ａは軸線Ｏ周りに等間隔に並んでおり、モータ軸１４の回転方向において隣接する磁石１５ａ同士はロータ部１５の外周壁側に形成する磁極について互いに逆とされている。ロータ部１５の近傍には３個のホール素子１８が配設されている。各ホール素子１８は、軸線Ｏ周りに等間隔に並んでおり、ロータ部１５の外周壁側にＮ極を形成する磁石１５ａが所定の角度範囲内に位置するときと位置しないときとで検出信号の電圧を高低させる。

ステータ２０はモータ軸１４の外周側に配設されている。ステータ２０の１２個のコア２１は軸線Ｏ周りに等間隔に並んでおり、各コア２１に巻線２２が巻回しされている。例えば図５に示すように巻線２２は、３個を１組としてスター結線され、非結線側に接続された端子２３をモータ制御装置１００に接続されている。モータ制御装置１００により通電された各巻線２２は、図３の時計方向又は反時計方向の回転磁界をモータ軸１４の外周側に形成する。図３の時計方向の回転磁界が形成されるときには、当該磁界内で磁石１５ａが相互作用を受けて正転方向の回転トルクがモータ軸１４に付与される。同様に、図３の反時計方向の回転磁界が形成されるときには、逆転方向の回転トルクがモータ軸１４に付与される。

図２及び図４に示すようにバルブタイミング調整装置１０の位相変化機構３０は、スプロケット３２、リングギア３３、偏心軸３４、遊星歯車３５、出力軸３６等から構成され、モータ１２により駆動される。
スプロケット３２は出力軸３６の外周側に同軸上に配設されており、出力軸３６に対してモータ軸１４と同じ軸線Ｏ周りに相対回転可能である。クランク軸の駆動トルクがチェーンベルトを通じてスプロケット３２に入力されるとき、スプロケット３２はクランク軸に対する回転位相を保ちつつ、軸線Ｏを中心として図４の時計方向へ回転する。即ちスプロケット３２は、クランク軸に追従して回転する回転体として機能する。リングギア３３は内歯車で構成されてスプロケット３２の内周壁に同軸上に固定されており、スプロケット３２と一体に回転する。

偏心軸３４は、モータ軸１４に連結固定されることにより軸線Ｏに対して一端部の外周壁が偏心する形態で配設されており、モータ軸１４と一体となって回転可能である。遊星歯車３５は外歯車で構成されており、複数の歯の一部をリングギア３３の複数の歯の一部に噛み合わせるようにしてリングギア３３の内周側に遊星運動可能に配設されている。偏心軸３４の外周壁に同軸上に支持されている遊星歯車３５は、偏心軸３４に対して偏心軸線Ｐ周りに相対回転可能である。出力軸３６はカム軸１１に同軸上にボルト固定されており、モータ軸１４と同じ軸線Ｏを中心としてカム軸１１と一体に回転する。出力軸３６には、軸線Ｏを中心とする円環板状の係合部３７が形成されている。係合部３７には、軸線Ｏ周りに等間隔に９個の係合孔３８が設けられている。遊星歯車３５には、各係合孔３８と向き合う９箇所から係合突起３９が突出している。各係合突起３９は偏心軸線Ｐ周りに等間隔に配設され、対応する係合孔３８に突入している。

モータ軸１４がスプロケット３２に対して相対回転しないときには、クランク軸の回転に伴い遊星歯車３５が、リングギア３３との噛合位置を保ちつつスプロケット３２と一体に図４の時計方向へ回転する。このとき、係合突起３９が係合孔３８の内周壁を回転方向へ押圧するため、出力軸３６はスプロケット３２に対して相対回転することなく図４の時計方向へ回転する。これにより、クランク軸に対するカム軸１１の回転位相（以下、単に回転位相という）が保たれるため、バルブタイミングは変化しない。一方、モータ軸１４がスプロケット３２に対して逆転方向である図４の反時計方向へ相対回転するときには、遊星歯車３５がその遊星運動により、偏心軸３４に対して図４の時計方向へ相対回転しつつリングギア３３との噛合位置を変化させる。このとき、係合突起３９が係合孔３８を回転方向に押圧する力が増大するため、出力軸３６がスプロケット３２に対して進角する。これにより、回転位相ひいてはバルブタイミングが進角側に変化する。また一方、モータ軸１４がスプロケット３２に対して正転方向である図４の時計方向へ相対回転するときには、遊星歯車３５がその遊星運動により、偏心軸３４に対して図４の反時計方向へ相対回転しつつリングギア３３との噛合位置を変化させる。このとき、係合突起３９が係合孔３８を反回転方向に押圧するようになるため、出力軸３６がスプロケット３２に対して遅角する。これにより、回転位相ひいてはバルブタイミングが遅角側に変化する。

次に、モータ制御装置１００について詳細に説明する。
モータ制御装置１００は、駆動回路１１０及び制御回路１８０等から構成されている。尚、図２では、駆動回路１１０及び制御回路１８０を模式的にモータ１２の外部に位置するように示しているが、駆動回路１１０及び制御回路１８０の各設置箇所については適宜設定できる。例えば、駆動回路１１０をモータ１２内に設置し、制御回路１８０をモータ１２外に設置するようにしてもよい。また例えば、駆動回路１１０の一部をモータ１２内に設置し、駆動回路１１０の残部及び制御回路１８０をモータ１２外に設置するようにしてもよい。

制御回路１８０は、駆動回路１１０によるモータ１２への通電を制御すると共に、点火装置及び燃料噴射装置の駆動等といったエンジンの作動を制御する。具体的に制御回路１８０は電子回路で構成され、図１に示すように駆動回路１１０と接続されている。制御回路１８０は、モータ軸１４の目標回転数Ｒと、モータ軸１４の目標回転方向Ｄとを設定する。ここで目標回転数Ｒは、目標回転方向Ｄを示す符号の付かない値であって、目標とする回転数の絶対値を示す。本実施形態の制御回路１８０は、クランク軸及びカム軸１１の回転数を検出するセンサに接続されており、回転位相を保持又は変化するのに必要な目標回転数Ｒ及び目標回転方向Ｄをクランク軸及びカム軸１１の回転数等に基づき設定する。

こうして設定された目標回転数Ｒ及び目標回転方向Ｄを表す第一及び第二制御信号を、制御回路１８０は生成する。ここで第一制御信号については、図６に示すように、目標回転数Ｒに比例する周波数の信号とされる。第二制御信号については、図７（Ａ）に示すように、目標回転方向Ｄの正逆を電圧の高低により表す信号とされる。特に本実施形態における第二制御信号の電圧は、目標回転方向Ｄとして正転方向を表すとき高（Ｈ）レベル、目標回転方向Ｄとして逆転方向を表すとき低（Ｌ）レベルとなる。

駆動回路１１０はモータ１２を通電駆動する。具体的に駆動回路１１０は電子回路で構成され、図１に示すようにＦ−Ｖ変換部１２０、フィードバック制御部１２２、判定部１２４及び通電部１２６を備えている。
Ｆ−Ｖ変換部１２０は、制御回路１８０の生成した第一制御信号を伝達する信号線１３０に接続されている。Ｆ−Ｖ変換部１２０は、受信した第一制御信号即ち目標回転数Ｒに比例する周波数の第一制御信号を、図８（Ａ）に示す如き目標回転数Ｒに比例する電圧の信号に変換して出力する。以下の説明では、Ｆ−Ｖ変換部１２０により周波数（Ｆ）−電圧（Ｖ）変換された後の第一制御信号を変換後第一制御信号という。

フィードバック制御部１２２は、図１に示すように、変換後第一制御信号をＦ−Ｖ変換部１２０より伝達する信号線１３２に接続されている。フィードバック制御部１２２は、受信した変換後第一制御信号が表す目標回転数Ｒに基づき、モータ１２へ印加する電圧Ｖ_sを決定する。本実施形態のフィードバック制御部１２２は、各ホール素子１８の検出信号を伝達する３本の信号線１３３，１３４，１３５に接続されており、各ホール素子１８の検出信号からモータ軸１４の実回転数Ｒ_rを割り出すことができる。ここで実回転数Ｒ_rは、目標回転方向Ｄを示す符号の付かない値であって、目標とする回転数の絶対値を示す。よって、フィードバック制御部１２２では、割り出した実回転数Ｒ_rを目標回転数Ｒに一致させるのに必要なモータ１２への印加電圧Ｖ_sを決定する。こうして決定された電圧Ｖ_sの実現を通電部１２６に指令する指令信号を、フィードバック制御部１２２は生成する。

判定部１２４は、インバータゲート１５０、コンパレータ１５２及びトランジスタ１５４を有している。
インバータゲート１５０は、制御回路１８０の生成した第二制御信号を伝達する信号線１３８に接続され、図７に示すように第二制御信号の電圧を反転して出力する。即ちインバータゲート１５０が出力する第二制御信号は、図７（Ｂ）に示す如く、目標回転方向Ｄとして正転方向を表すとき低（Ｌ）レベルの電圧、特に本実施形態では略０Ｖとなり、目標回転方向Ｄとして逆転方向を表すとき高（Ｈ）レベルの電圧となる。以下の説明では、インバータゲート１５０により反転された後の第二制御信号を反転後第二制御信号という。

コンパレータ１５２の非反転入力端子には、図１に示すように信号線１３２から分岐する信号線１４１が接続され、変換後第一制御信号が信号線１３２，１４１を通じて入力される。コンパレータ１５２の反転入力端子には、信号線１４２を通じて基準電圧Ｖ_refが入力される。コンパレータ１５２は、入力された変換後第一制御信号の電圧を基準電圧Ｖ_refと比較して出力信号の電圧を高低させる。具体的にコンパレータ１５２は、図８に示すように、変換後第一制御信号の電圧が基準電圧Ｖ_ref以上となるとき出力信号の電圧を高（Ｈ）レベルとし、変換後第一制御信号の電圧が基準電圧Ｖ_refを下まわるとき出力信号の電圧を低（Ｌ）レベルとする。ここで基準電圧Ｖ_refは、図８（Ａ）に示すように、目標回転数Ｒの取り得る区間内において設定された所定の閾値Ｒ_thに対応する電圧である。したがってコンパレータ１５２は、変換後第一制御信号の表す目標回転数Ｒが閾値Ｒ_th以上となるときＨレベルの電圧の信号を、また目標回転数Ｒが閾値Ｒ_thを下まわるときＬレベルの電圧の信号を出力するのである。

尚、閾値Ｒ_thについては、モータ１２において設定されたモータ軸１４の逆転方向の最大回転数より大きく且つモータ１２において設定されたモータ軸１４の正転方向の最大回転数より小さな値に設定される。例えば、逆転方向の最大回転数が２０００ｒｐｍであり且つ正転方向の最大回転数が８０００ｒｐｍである場合、閾値Ｒ_thは４０００ｒｐｍ程度に設定される。

トランジスタ１５４のベースは、図１に示すように、コンパレータ１５２の出力信号を伝達する信号線１４３に接続されている。トランジスタ１５４のコレクタは、反転後第二制御信号をインバータゲート１５０から通電部１２６に伝達する信号線１４４の中途部に接続されている。トランジスタ１５４のエミッタは接地されている。以上により、コンパレータ１５２がＨレベルの電圧の信号を出力するときには、信号線１４４による反転後第二制御信号の伝達が不能となり、コンパレータ１５２がＬレベルの電圧の信号を出力するときには、信号線１４４による反転後第二制御信号の伝達が可能となる。

通電部１２６は、信号線１４４の反インバータゲート側端部と、フィードバック制御部１２２の生成した指令信号を伝達する信号線１４６と、モータ１２の端子２３とに接続されている。通電部１２６は、反転後第二制御信号を受信するとき、その反転後第二制御信号が表す目標回転方向Ｄを実現するようにして、指令信号により指令される電圧（以下、指令電圧という）Ｖ_sをモータ１２へと印加する。一方、反転後第二制御信号を受信しないときの通電部１２６では、略０Ｖの電圧の信号を受信したことと等価になる。そのため通電部１２６では、Ｌレベルである略０Ｖの電圧により正転方向を表す反転後第二制御信号の受信時と同様にして、正転方向を実現する電圧印加をモータ１２に対して行う。即ち、反転後第二制御信号の非受信時において通電部１２６は、目標回転方向Ｄを正転方向に強制設定するのである。

本実施形態の通電部１２６は、信号線１３３，１３４，１３５からそれぞれ分岐した信号線１４７，１４８，１４９に接続されていると共に、図５に示すようにモータ１２を負荷とするブリッジで構成されたインバータ回路１６０を有している。かかる通電部１２６では、受信した各ホール素子１８の検出信号より割り出されるモータ軸１４の回転位置と、受信した反転後第二制御信号が表す目標回転方向Ｄ又は強制設定された目標回転方向Ｄとに基づき、インバータ回路１６０のスイッチング素子１６２をオンする順序を決定する。そして通電部１２６では、その決定された順序に従ってスイッチング素子１６２のオンオフを切り換え、オンされた２つのスイッチング素子１６２間の巻線２２に指令電圧Ｖ_sを印加する。

次に、モータ制御装置１００の特徴的作動について説明する。
制御回路１８０からＦ−Ｖ変換部１２０に送信されてＦ−Ｖ変換された変換後第一制御信号が閾値Ｒ_thより小さな目標回転数Ｒを表すときには、コンパレータ１５２の出力信号の電圧がＬレベルとなる。これにより通電部１２６は、制御回路１８０からインバータゲート１５０に送信されて反転された反転後第二制御信号を受信する。それと共に通電部１２６は、変換後第一制御信号に従いフィードバック制御部１２２が生成した指令信号を受信する。反転後第二制御信号及び指令信号を受けた通電部１２６は、反転後第二制御信号の表す目標回転方向Ｄにおいて変換後第一制御信号の表す目標回転数Ｒとモータ軸１４の実回転数Ｒ_rとが一致するように、モータ１２を通電駆動する。

一方、変換後第一制御信号が閾値Ｒ_th以上の目標回転数Ｒを表すときには、コンパレータ１５２の出力信号の電圧がＨレベルとなる。これにより通電部１２６は、反転後第二制御信号を受信不能となるため、目標回転方向Ｄを正転方向に強制設定する。それと共に通電部１２６は指令信号を受信し、目標回転方向Ｄとされた正転方向において変換後第一制御信号の表す目標回転数Ｒとモータ軸１４の実回転数Ｒ_rとが一致するように、モータ１２を通電駆動する。

以上説明したモータ制御装置１００によると、第一制御信号で表されるモータ軸１４の目標回転数Ｒが閾値Ｒ_th以上であるとき、駆動回路１１０では第二制御信号が無視されて、モータ軸１４の目標回転方向Ｄが正転方向に強制設定される。したがって、第二制御信号の伝達信号線１３８の断線や信号線１３８における第二制御信号へのノイズ重畳等といった外乱が生じて第二制御信号が逆転方向を表すことになっても、目標回転方向Ｄが正転方向に強制設定されるので、モータ軸１４の実回転数Ｒ_rが逆転方向に急増することはない。そのため、モータ軸１４の実回転数Ｒ_rが逆転方向に急増して位相変化機構３０等が故障するといった問題は生じない。しかもモータ制御装置１００によると、目標回転方向Ｄを正転方向に強制設定することでモータ１２に対する通電を継続できるため、耐外乱性が向上するという効果も生まれる。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態によるモータ制御装置２００を図９に示す。第二実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付すことで説明を省略する。
モータ制御装置２００の駆動回路２１０は、要素１５０，１５２，１５４に加えてＡＮＤゲート２１２及びインバータゲート２１３を有する判定部２１４を備えている。インバータゲート２１３は、信号線１３８から分岐する信号線２１５に接続されており、インバータゲート１５０の場合と同様に反転後第二制御信号を出力する。ＡＮＤゲート２１２は、コンパレータ１５２の出力信号をトランジスタ１５４に伝達する信号線１４３の中途部と、インバータゲート２１３から出力された反転後第二制御信号を伝達する信号線２１７とに接続されている。図１０に示すようにＡＮＤゲート２１２は、コンパレータ１５２の出力信号の電圧がＨレベルとなり且つ反転後第二制御信号の電圧がＨレベルとなるときに電圧が高（Ｈ）レベルの信号を出力し、それ以外のときに電圧が低（Ｌ）レベルの信号を出力する。ＡＮＤゲート２１２の出力信号は、図９に示す信号線２１６を通じて制御回路２２０に伝達される。

このようなモータ制御装置２００において、変換後第一制御信号が閾値Ｒ_thより小さな目標回転数Ｒを表すときには、コンパレータ１５２の出力信号の電圧がＬレベルとなるので、ＡＮＤゲート２１２の出力信号の電圧がＬレベルとなる。また、変換後第一制御信号が閾値Ｒ_th以上の目標回転数Ｒを表してコンパレータ１５２の出力信号の電圧がＨレベルとなっても、反転後第二制御信号の電圧が正転方向を表すＬレベルとなるときには、ＡＮＤゲート２１２の出力信号の電圧がＬレベルとなる。これらの場合に対し、変換後第一制御信号が閾値Ｒ_th以上の目標回転数Ｒを表し且つ反転後第二制御信号の電圧が逆転方向を表すＨレベルとなるときには、ＡＮＤゲート２１２の出力信号の電圧がＨレベルとなる。以上より制御回路２２０では、信号線２１６を通じて受信したＡＮＤゲート２１２の出力信号の電圧がＨレベルとなるときに、信号線１３８の断線や第二制御信号へのノイズ重畳等による異常が発生したと認知し、第一及び第二制御信号の生成を中止する。本実施形態では、制御回路２２０に伝達されるＡＮＤゲート２１２の出力信号が、異常を表す異常信号に相当する。

（第三実施形態）
本発明の第二実施形態によるモータ制御装置２５０を図１１に示す。第三実施形態は第二実施形態の変形例であり、第二実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付すことで説明を省略する。
モータ制御装置２５０の駆動回路２６０は、要素１５０，１５２，１５４，２１２，２１３に加えてトランジスタ２６２を有する判定部２６４を備えている。トランジスタ２６２のベースは、ＡＮＤゲート２１２の出力信号を伝達する信号線２１６の中途部に接続されている。トランジスタ２６２のコレクタは、フィードバック制御部１２２から通電部２６６に指令信号を伝達する信号線１４６の中途部に接続されている。トランジスタ２６２のエミッタは接地されている。これにより、ＡＮＤゲート２１２がＨレベルの電圧の信号を出力するときには、信号線１４６による指令信号の伝達が不能になり、ＡＮＤゲート２１２がＬレベルの電圧の信号を出力するときには、信号線１４６による指令信号の伝達が可能になる。

このようなモータ制御装置２５０では、変換後第一制御信号が閾値Ｒ_th以上の目標回転数Ｒを表し且つ反転後第二制御信号が逆転方向を表すとき、ＡＮＤゲート２１２の出力信号の電圧がＨレベルとなり、通電部２６６が指令信号の受信を禁止される。これにより指令信号を受信し得なくなった通電部２６６は、モータ１２への通電を強制停止することとなる。尚、変換後第一制御信号が閾値Ｒ_th以上の目標回転数Ｒを表すものの、反転後第二制御信号が正転方向を表すときには、通電部２６６が第一実施形態の通電部１２６に準じて目標回転方向Ｄを正転方向に強制設定するので、モータ１２への通電が正常通り継続される。

以上説明したモータ制御装置２５０によると、第一制御信号が表すモータ軸１４の目標回転数Ｒが閾値Ｒ_th以上且つ第二制御信号が表すモータ軸１４の目標回転方向Ｄが逆転方向であるとき、駆動回路２６０ではモータ１２への通電が強制停止される。したがって、外乱の影響を受けた第二制御信号が逆転方向を表すことになっても、モータ１２への通電が停止されるので、モータ軸１４の実回転数Ｒ_rが逆転方向に急増しない。そのため、モータ軸１４の実回転数Ｒ_rが逆転方向に急増して位相変化機構３０等が故障するといった問題は生じない。

しかも、第二実施形態と同様にモータ制御装置２５０の制御回路２２０では、異常信号として受信したＡＮＤゲート２１２の出力信号に基づき異常の発生を認知して、第一及び第二制御信号の生成を中止できる。
尚、モータ制御装置２５０において、ＡＮＤゲート２１２の出力信号を制御回路２２０に伝達しないようにしてもよい。

（第四実施形態）
本発明の第四実施形態によるモータ制御装置３００を図１２に示す。第四実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付すことで説明を省略する。
モータ制御装置３００の駆動回路３１０は、各ホール素子１８の検出信号からモータ軸１４の実回転数Ｒ_rを割り出す演算部３１２を備えている。具体的に演算部３１２は、各ホール素子１８の検出信号を伝達する信号線１３３，１３４，１３５に接続されている。演算部３１２は、各ホール素子１８の検出信号から割り出したモータ軸１４の実回転数Ｒ_rに対して図１３（Ａ）の如く比例する電圧の信号を、実回転数信号として生成する。

図１２に示す駆動回路３１０においてフィードバック制御部３１４は、実回転数信号を伝達する信号線３１５を介して演算部３１２に接続されている。フィードバック制御部３１４は、受信した実回転数信号が表す実回転数Ｒ_rを目標回転数Ｒに一致させるのに必要な指令電圧Ｖ_sを決定する。そして、その決定した指令電圧Ｖ_sの実現を通電部１２６に指令する指令信号を、フィードバック制御部３１４は生成する。

駆動回路３１０の判定部３１５においてコンパレータ３１６の非反転入力端子には、信号線３１５から分岐した信号線３１７が接続され、実回転数信号が信号線３１５，３１７を通じて入力される。コンパレータ３１６の反転入力端子には、信号線３１８を通じて基準電圧Ｖ_refが入力されており、コンパレータ３１６は、実回転数信号の電圧を基準電圧Ｖ_refと比較して出力信号の電圧を高低させる。具体的にコンパレータ３１６は、図１３に示すように、実回転数信号の電圧が基準電圧Ｖ_ref以上となるとき出力信号の電圧を高（Ｈ）レベルとし、実回転数信号の電圧が基準電圧Ｖ_refを下まわるとき出力信号の電圧を低（Ｌ）レベルとする。ここで基準電圧Ｖ_refは、図１３（Ａ）に示すように、第一実施形態と同様に定められた閾値Ｒ_thに対応する電圧である。したがってコンパレータ３１６は、実回転数信号の表す実回転数Ｒ_rが閾値Ｒ_th以上となるときＨレベルの電圧の信号を、また実回転数Ｒ_rが閾値Ｒ_thを下まわるときＬレベルの電圧の信号を出力するのである。こうしてコンパレータ３１６より出力される信号は、信号線１４３を通じてトランジスタ１５４のベースに伝達される。

このようなモータ制御装置３００において、実回転数信号が閾値Ｒ_thより小さな実回転数Ｒ_rを表すときには、コンパレータ３１６の出力信号の電圧がＬレベルとなるため、通電部１２６は反転後第二制御信号を受信する。それと共に通電部１２６は指令信号を受信し、モータ軸１４の実回転数Ｒ_rが目標回転数Ｒに一致するようにモータ１２を通電駆動する。一方、実回転数信号が閾値Ｒ_th以上の実回転数Ｒ_rを表すときには、コンパレータ３１６の出力信号の電圧がＨレベルとなるため、通電部１２６は反転後第二制御信号を受信不能となり、目標回転方向Ｄを正転方向に強制設定する。それと共に通電部１２６は指令信号を受信し、正転方向におけるモータ軸１４の実回転数Ｒ_rが目標回転数Ｒに一致するようにモータ１２を通電駆動する。

以上説明したモータ制御装置３００においては、実回転数信号が表すモータ軸１４の実回転数Ｒ_rが閾値Ｒ_th以上であるとき、第一制御信号が表すモータ軸１４の目標回転数Ｒも略閾値Ｒ_th以上であると推定することができる。そして、このときモータ制御装置３００の駆動回路３１０では、第二制御信号が無視されてモータ軸１４の目標回転方向Ｄが正転方向に強制設定される。したがって、外乱の影響を受けた第二制御信号が逆転方向を表すことになっても、モータ軸１４の実回転数Ｒ_rが逆転方向に急増することはない。そのため、モータ軸１４の実回転数Ｒ_rが逆転方向に急増して位相変化機構３０等が故障するといった問題は生じない。しかもモータ制御装置３００によると、目標回転方向Ｄを正転方向に強制設定してモータ１２への通電を継続できるので、耐外乱性が向上する。

（第五実施形態）
本発明の第五実施形態によるモータ制御装置３５０を図１４に示す。第五実施形態は第四実施形態に第二実施形態の特徴的構成を追加した変形例であり、第二及び第四実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付すことで説明を省略する。
モータ制御装置３５０の駆動回路３６０は、要素１５０，３１６，１５４に加えてＡＮＤゲート３６２及びインバータゲート３６３を有する判定部３６４を備えている。インバータゲート３６３は、第二実施形態のインバータゲート２１３に準じて、信号線１３８から分岐する信号線３６５に接続されており、反転後第二制御信号を出力する。ＡＮＤゲート３６２は、第二実施形態のＡＮＤゲート２１２に準じて、コンパレータ３１６の出力信号をトランジスタ１５４に伝達する信号線１４３の中途部と、インバータゲート３６３から出力された反転後第二制御信号を伝達する信号線３６７とに接続されている。したがってＡＮＤゲート３６２は、コンパレータ３１６の出力信号の電圧がＨレベル且つ反転後第二制御信号の電圧がＨレベルとなるときに電圧が高（Ｈ）レベルの信号を出力し、それ以外のときに電圧が低（Ｌ）レベルの信号を出力する。ＡＮＤゲート３６２の出力信号は、第二実施形態のＡＮＤゲート２１２に準じ、信号線３６６を通じて制御回路３７０に伝達される。

このようなモータ制御装置３５０において、実回転数信号が閾値Ｒ_thより小さな実回転数Ｒ_rを表すときには、コンパレータ３１６の出力信号の電圧がＬレベルとなるので、ＡＮＤゲート３６２の出力信号の電圧がＬレベルとなる。また、実回転数信号が閾値Ｒ_th以上の実回転数Ｒ_rを表してコンパレータ３１６の出力信号の電圧がＨレベルとなっても、反転後第二制御信号の電圧が正転方向を表すＬレベルとなるときには、ＡＮＤゲート３６２の出力信号の電圧がＬレベルとなる。これらの場合に対し、実回転数信号が閾値Ｒ_th以上の実回転数Ｒ_rを表し且つ反転後第二制御信号の電圧が逆転方向を表すＨレベルとなるときには、ＡＮＤゲート３６２の出力信号の電圧がＨレベルとなる。以上より制御回路３７０では、信号線３６６を通じて受信したＡＮＤゲート３６２の出力信号の電圧がＨレベルとなるときに異常が発生したと認知し、第一及び第二制御信号の生成を中止する。本実施形態では、制御回路３７０に伝達されるＡＮＤゲート３６２の出力信号が、異常を表す異常信号に相当する。

（第六実施形態）
本発明の第六実施形態によるモータ制御装置４００を図１５に示す。第六実施形態は第五実施形態に第三実施形態の特徴的構成を追加した変形例であり、第三及び第五実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付すことで説明を省略する。
モータ制御装置４００の駆動回路４１０は、要素１５０，３１６，１５４，３６２，３６３に加えてトランジスタ４１２を有する判定部４１４を備えている。トランジスタ４１２は、第三実施形態のトランジスタ２６２に準じて、ベースを信号線３６６の中途部に、コレクタを信号線１４６の中途部にそれぞれ接続され、またエミッタを接地されている。したがって、ＡＮＤゲート３６２がＨレベルの電圧の信号を出力するときには、信号線１４６による指令信号の伝達が不能になり、ＡＮＤゲート３６２がＬレベルの電圧の信号を出力するときには、信号線１４６による指令信号の伝達が可能になる。

このようなモータ制御装置４００において、実回転数信号が閾値Ｒ_th以上の実回転数Ｒ_rを表し且つ反転後第二制御信号が逆転方向を表すときには、ＡＮＤゲート３６２の出力信号の電圧がＨレベルとなり、通電部４１６が指令信号の受信を禁止される。これにより指令信号を受信し得なくなった通電部４１６は、モータ１２への通電を強制停止することになる。尚、実回転数信号が閾値Ｒ_th以上の実回転数Ｒ_rを表すものの、反転後第二制御信号が正転方向を表すときには、通電部４１６が第一実施形態の通電部１２６に準じて目標回転方向Ｄを正転方向に強制設定するので、モータ１２への通電が正常通り継続される。

以上説明したモータ制御装置４００によると、実回転数信号が表すモータ軸１４の実回転数Ｒ_rが閾値Ｒ_th以上且つ第二制御信号が表すモータ軸１４の目標回転方向Ｄが逆転方向であるとき、駆動回路４１０ではモータ１２への通電が強制停止される。モータ制御装置４００では、実回転数Ｒ_rが閾値Ｒ_th以上であるときに目標回転数Ｒも略閾値Ｒ_th以上であると推定可能なため、外乱の影響を受けた第二制御信号が逆転方向を表すことになっても、モータ１２への通電が停止されることで、モータ軸１４の実回転数Ｒ_rが逆転方向に急増することはない。そのため、モータ軸１４の実回転数Ｒ_rが逆転方向に急増して位相変化機構３０等が故障するといった問題は生じない。

しかも第五実施形態と同様にモータ制御装置４００の制御回路３７０では、異常信号としての受信したＡＮＤゲート３６２の出力信号に基づき異常の発生を認知して、第一及び第二制御信号の生成を中止することができる。
尚、モータ制御装置４００において、ＡＮＤゲート３６２の出力信号を制御回路３７０に伝達しないようにしてもよい。

以上説明した第一〜第六実施形態では、第一制御信号として、目標回転数Ｒに比例する周波数の信号を採用している。これに対し、目標回転数Ｒに比例する電圧又はデューティ比の信号を第一制御信号として採用してもよく、その場合、第一〜第六実施形態と同様な効果が得られる。
また、第一〜第六実施形態では、判定部１２４，２１４，２６４，３１５，３６４，４１４や演算部３１２の機能をマイクロコンピュータによって実現するようにしてもよい。

さらに、本発明を適用した第一〜第六実施形態のバルブタイミング調整装置では、回転体としてのスプロケット３２に対して同一回転方向となる正転方向へモータ１２が相対回転するときバルブタイミングを遅角側へ変化させ、スプロケット３２に対してモータ１２が逆転方向へ相対回転するときバルブタイミングを進角側へ変化させるように位相変化機構３０を構成している。これに対し、スプロケット３２に対して同一回転方向となる正転方向へモータ１２が相対回転するときバルブタイミングを進角側へ、またスプロケット３２に対してモータ１２が逆転方向へ相対回転するときバルブタイミングを遅角側へ変化させるように位相変化機構３０を構成してもよい。

本発明の第一実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す断面図である。図２のIII−III線断面図である。図２のIV−IV線断面図である。本発明の第一実施形態による駆動回路の要部を示す回路図である。本発明の第一実施形態において制御回路が生成する第一制御信号を説明するための特性図である。本発明の第一実施形態において制御回路が生成する第二制御信号（Ａ）、並びにインバータゲートが出力する反転後第二制御信号（Ｂ）を説明するための特性図である。本発明の第一実施形態においてＦ−Ｖ変換部が出力する変換後第一制御信号（Ａ）、並びにコンパレータが出力する信号（Ｂ）について説明するための特性図である。本発明の第二実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。本発明の第二実施形態においてコンパレータが出力する信号（Ａ）、インバータゲートが出力する反転後第二制御信号（Ｂ）、並びにＡＮＤゲートが出力する信号（Ｃ）について説明するための特性図である。本発明の第三実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。本発明の第四実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。本発明の第四実施形態において演算部が生成する実回転数信号（Ａ）、並びにコンパレータが出力する信号（Ｂ）について説明するための特性図である。本発明の第五実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。本発明の第六実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。

符号の説明

１０バルブタイミング調整装置、１２モータ、１４モータ軸、１８ホール素子、３０位相変化機構、３２スプロケット（回転体）、１００，２００，２５０，３００，３５０，４００モータ制御装置、１１０，２１０，２６０，３１０，３６０，４１０駆動回路、１２０Ｆ−Ｖ変換部、１２２，３１４フィードバック制御部、１２４，２１４，２６４，３１５，３６４，４１４判定部、１２６，２６６，４１６通電部、１５０，２１３，３６３インバータゲート、１５２，３１６コンパレータ、１５４，２６２，４１２トランジスタ、１８０，２２０，３７０制御回路、２１２，３６２ＡＮＤゲート、３１２演算部、Ｄ目標回転方向、Ｒ目標回転数、Ｒ_r 実回転数、Ｒ_th 閾値

Claims

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であって、
制御回路が生成した第一制御信号並びに第二制御信号を受信し、前記第一制御信号が表す前記モータの目標回転数並びに前記第二制御信号が表す前記モータの目標回転方向に基づき前記モータを通電駆動する駆動回路と、
前記エンジンに追従して回転する回転体を有し、前記回転体に対して、同一回転方向となる正転方向へ又はその正転方向とは逆となる逆転方向へ前記モータが相対回転するとき、前記バルブタイミングを変化させる位相変化機構とを備え、
前記第一制御信号が表す前記モータの目標回転数が閾値以上であるとき、前記駆動回路は前記第二制御信号を無視して前記モータの目標回転方向を前記正転方向に強制設定することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
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であって、
制御回路が生成した第一制御信号並びに第二制御信号を受信し、前記第一制御信号が表す前記モータの目標回転数並びに前記第二制御信号が表す前記モータの目標回転方向に基づき前記モータを通電駆動する駆動回路と、
前記エンジンに追従して回転する回転体を有し、前記回転体に対して、同一回転方向となる正転方向へ又はその正転方向とは逆となる逆転方向へ前記モータが相対回転するとき、前記バルブタイミングを変化させる位相変化機構とを備え、
前記第一制御信号が表す前記モータの目標回転数が閾値以上であり且つ前記第二制御信号が表す前記モータの目標回転方向が前記逆転方向であるとき、前記駆動回路は前記モータへの通電を強制停止することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
前記駆動回路は、前記第一制御信号が表す前記モータの目標回転数が前記閾値以上であり且つ前記第二制御信号が表す前記モータの目標回転方向が前記逆転方向であるとき、異常を表す異常信号を前記制御回路に送信することを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置。
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であって、
制御回路が生成した第一制御信号並びに第二制御信号を受信し、前記第一制御信号が表す前記モータの目標回転数並びに前記第二制御信号が表す前記モータの目標回転方向に基づき前記モータを通電駆動する駆動回路と、
前記エンジンに追従して回転する回転体を有し、前記回転体に対して、同一回転方向となる正転方向へ又はその正転方向とは逆となる逆転方向へ前記モータが相対回転するとき、前記バルブタイミングを変化させる位相変化機構とを備え、
前記モータの実回転数が閾値以上であるとき、前記駆動回路は前記第二制御信号を無視して前記モータの目標回転方向を前記正転方向に強制設定することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
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であって、
制御回路が生成した第一制御信号並びに第二制御信号を受信し、前記第一制御信号が表す前記モータの目標回転数並びに前記第二制御信号が表す前記モータの目標回転方向に基づき前記モータを通電駆動する駆動回路と、
前記エンジンに追従して回転する回転体を有し、前記回転体に対して、同一回転方向となる正転方向へ又はその正転方向とは逆となる逆転方向へ前記モータが相対回転するとき、前記バルブタイミングを変化させる位相変化機構とを備え、
前記モータの実回転数が閾値以上であり且つ前記第二制御信号が表す前記モータの目標回転方向が前記逆転方向であるとき、前記駆動回路は前記モータへの通電を強制停止することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
前記駆動回路は、前記モータの実回転数が前記閾値以上であり且つ前記第二制御信号が表す前記モータの目標回転方向が前記逆転方向であるとき、異常を表す異常信号を前記制御回路に送信することを特徴とする請求項４又は５に記載のバルブタイミング調整装置。
前記閾値は、前記モータにおいて設定される前記逆転方向の最大回転数より大きく且つ前記モータにおいて設定される前記正転方向の最大回転数より小さく設定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
前記エンジンを制御する前記制御回路を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。