JP4269338B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

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、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している。従来、モータ利用型バルブタイミング調整装置では、モータ回転数の目標値を表す制御信号を制御回路で生成し、駆動回路によって実際のモータ回転数を制御信号が表す目標値に一致させる方法が採られている。

実開平４−１０５９０６号公報

モータ回転数の目標値を駆動回路に正確に伝える方法として、例えばモータ回転数の目標値に比例する周波数の信号を制御信号に用いる方法が考えられる。
しかし、この方法において信号線の断線等により制御回路から駆動回路へ制御信号が伝達されなくなると、駆動回路では周波数が０の制御信号を受信したことと等価になる。この場合、駆動回路はモータ回転数を０にする通電をモータに対して実施するため、断線前のモータ回転数が高ければ高いほどモータ回転数が急激に変化する。モータ回転数の急激な変化は、モータに繋がる位相変化機構の故障を引き起こす。

また、上記の方法において制御回路から駆動回路へ制御信号を伝達する信号線に高周波ノイズが乗る等すると、モータ回転数の目標値より大きな値を制御信号の周波数が表すことになる。この場合、駆動回路からモータへの通電によって目標値を超えるモータ回転数が実現されてしまうため、モータ回転数が定格回転数を超えてモータが故障する、又はモータ回転数が急激に変化して位相変化機構が故障する等の不具合が生じる。
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１〜４に記載の発明によると、制御回路で生成されてモータ回転数の目標値を周波数により表す制御信号を、駆動回路は受信する。ここで制御信号は、周波数が高いほど大きな目標値を表しており、その周波数から目標値を正確に知ることができる。
尚、請求項１〜４に記載の発明において「モータ回転数の目標値」は、目標とするモータ回転方向を示す符号が付いた値であってもよいし、当該符号の付かない値であってもよい。

請求項１に記載の発明によると、制御回路の生成する制御信号の周波数は、０より高側で駆動回路の周波数分解能以上である第三閾値以上であり、駆動回路は、周波数が第三閾値未満になるとき、モータへの通電を停止すると共に、モータへ通電する制御信号の状態が異常であることを表すモニタ信号を制御回路へ送信し、周波数が制御回路の通電停止指令により第三閾値以上であって第三閾値より高側の第一閾値以下となるとき、モータへの通電を停止すると共に、モータへ通電する制御信号の状態が正常であることを表すモニタ信号を制御回路へ送信し、制御回路の通電指令により、周波数が第一閾値より高側であって第一閾値より高側の第二閾値より低側となるとき、モータへ通電すると共に、モータへ通電する制御信号の状態が正常であることを表すモニタ信号を前記制御回路へ送信する。そのため、制御回路から駆動回路へ制御信号が伝達されずに駆動回路が周波数０の制御信号を受信したことと等価になっても、モータへの通電が停止されることでモータ回転数の急激な変化が抑制される。これにより、モータに繋がる位相変化機構等の故障を防止することができる。

請求項２に記載の発明によると、駆動回路は、さらに、周波数が第二閾値以上となるとき、モータへの通電を停止すると共に、モータへ通電する制御信号の状態が異常であることを表すモニタ信号を制御回路へ送信する。そのため、制御回路から駆動回路へ制御信号を伝達する信号線に高周波ノイズが乗る等してモータ回転数の目標値より大きな値を制御信号の周波数が表すことになっても、モータへの通電が停止されることでモータ回転数の定格回転数超え並びに急変が抑制される。これにより、モータやそれに繋がる位相変化機構等の故障を防止することができる。

また、請求項１又は２に記載の発明によると、駆動回路は、モータへの通電状態を表すモニタ信号を制御回路に送信するので、モニタ信号を受信した制御回路は、モータへの通電状態が停止状態にあるか否かを認知することができる。これにより制御回路は、例えばモータへの通電状態が停止状態にあると認知したとき、制御信号の生成を中止することができる。
請求項３に記載の発明によると、制御信号は、モータ回転数の目標値との間に線形関係を有する周波数の信号であるので、その周波数から目標値をより正確に知ることができる。

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（以下、モータ回転方向という）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が対応する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電圧の高低が切り換わるように、検出信号を生成する。

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の駆動回路１１０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等から構成されている。
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。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に対し偏心して配設されており、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、単に回転位相ともいう）が保たれる。一方、モータ軸１４がスプロケット３２に対して図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、制御回路１５０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１５０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１５０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１５０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１５０をモータ１２外に設置するようにしてもよい。

制御回路１５０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１５０は電子回路で構成され、駆動回路１１０と接続されている。制御回路１５０は、モータ軸１４の回転数（以下、モータ回転数という）の目標値Ｒと、目標とするモータ回転方向（以下、目標回転方向という）Ｄとを設定する。ここでモータ回転数の目標値Ｒは、目標回転方向Ｄを示す符号の付かない値であって、目標とするモータ回転数の絶対値のみを示している。本実施形態の制御回路１５０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値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値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１５０は生成する。ここで第一制御信号は、図６に示すように目標値Ｒとの間に線形関係としての比例関係を有する周波数の信号とされ、第二制御信号は、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。

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ＦＶ変換部１２０、フィードバック制御部１２２、通電部１２４及び比較部１２７を備えている。
ＦＶ変換部１２０は、制御回路１５０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。ＦＶ変換部１２０は、受信した第一制御信号即ち目標値Ｒに比例する周波数の第一制御信号を、図７に示すように目標値Ｒに比例する電圧の信号に変換する。したがって、変換前の第一制御信号（以下、変換前第一制御信号という）の周波数と変換後の第一制御信号の電圧との間に、図８（Ａ）に示す如き比例関係が成立する。

フィードバック制御部１２２は、ＦＶ変換部１２０で変換処理された第一制御信号を伝達する信号線１３２に接続されている。フィードバック制御部１２２は、受信した第一制御信号が表す目標値Ｒに基づきモータ１２への印加電圧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の検出信号から実際のモータ回転数（以下、実モータ回転数という）Ｒ_rを割り出すことができる。そこでフィードバック制御部１２２では、割り出した実モータ回転数Ｒ_rを目標値Ｒに一致させるための印加電圧Ｖ_sを決定する。こうして決定された印加電圧Ｖ_sの実現を通電部１２４に指令するための指令信号を、フィードバック制御部１２２は生成する。

通電部１２４は、制御回路１５０の生成した第二制御信号を伝達する信号線１３１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１３６と、モータ１２の端子２３とに接続されている。通電部１２４は、指令信号を受信しないときモータ１２への通電を停止する。また一方、通電部１２４は指令信号を受信するとき、それとは別に受信した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Ｖ_sをモータ１２に印加する。本実施形態の通電部１２４は、信号線１３３，１３４，１３５からそれぞれ分岐する信号線１３７，１３８，１３９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１２５を有している。かかる通電部１２４では、指令信号を受信している間、各ホール素子１８の検出信号と第二制御信号とを受信し、それら受信した信号に従ってインバータ回路１２５の複数のスイッチング素子１２６をオンする順序を決定する。そして通電部１２４では、その決定した順序に従ってスイッチング素子１２６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１２６間の巻線２２に電圧Ｖ_sを印加する。

比較部１２７は、第一コンパレータ１２８及び第二コンパレータ１２９を有している。
第一コンパレータ１２８の反転入力端子には、信号線１３２から分岐する信号線１４１が接続され、ＦＶ変換部１２０で変換処理された第一制御信号が信号線１３２，１４１を通じて入力される。第一コンパレータ１２８の非反転入力端子には、信号線１４２を通じて第一基準電圧Ｖ_r1が入力される。第一コンパレータ１２８は、入力された目標値Ｒを表す第一制御信号の電圧を第一基準電圧Ｖ_r1と比較して出力信号の電圧を高低させる。具体的に第一コンパレータ１２８は、図８（Ｂ）に示すように、第一制御信号の電圧が第一基準電圧Ｖ_r1以下となるとき出力信号の電圧を正値Ｖ₊とし、第一制御信号の電圧が第一基準電圧Ｖ_r1を超えるとき出力信号の電圧を負値Ｖ_-とする。ここで第一基準電圧Ｖ_r1は、図８（Ａ）に示すように、変換前第一制御信号の周波数領域の中で０より高側の第一閾値Ｆ₁に対応する電圧とされる。したがって図８（Ｂ）に示すように、変換前第一制御信号の周波数が第一閾値Ｆ₁以下となるとき電圧Ｖ₊の信号が、また変換前第一制御信号の周波数が第一閾値Ｆ₁を超えるとき電圧Ｖ_-の信号が第一コンパレータ１２８から出力される。

第二コンパレータ１２９の非反転入力端子には、信号線１３２から分岐する信号線１４３が接続され、ＦＶ変換部１２０で変換処理された第一制御信号が信号線１３２，１４３を通じて入力される。第二コンパレータ１２９の反転入力端子には、信号線１４４を通じて第二基準電圧Ｖ_r2が入力される。第二コンパレータ１２９は、入力された目標値Ｒを表す第一制御信号の電圧を第二基準電圧Ｖ_r2と比較して出力信号の電圧を高低させる。具体的に第二コンパレータ１２９は、図８（Ｃ）に示すように、第一制御信号の電圧が第二基準電圧Ｖ_r2以上となるとき出力信号の電圧を正値Ｖ₊とし、第一制御信号の電圧が第二基準電圧Ｖ_r2を下まわるとき出力信号の電圧を負値Ｖ_-とする。ここで第二基準電圧Ｖ_r2は、図８（Ａ）に示すように、変換前第一制御信号の周波数領域の中で第一閾値Ｆ₁より高側の第二閾値Ｆ₂に対応する電圧とされる。したがって図８（Ｃ）に示すように、変換前第一制御信号の周波数が第二閾値Ｆ₂以上となるとき電圧Ｖ₊の信号が、また変換前第一制御信号の周波数が第二閾値Ｆ₂を下まわるとき電圧Ｖ_-の信号が第二コンパレータ１２９から出力される。

第一及び第二コンパレータ１２８，１２９の各出力端子は互いに接続されてトランジスタ１４６のベースに接続されている。このトランジスタ１４６のコレクタは信号線１３６の中途部に接続されており、またトランジスタ１４６のエミッタは接地されている。これにより、トランジスタ１４６のベースに入力される信号の電圧が正値となるときには、信号線１３６による信号伝達が禁止される。本実施形態では、第一コンパレータ１２８の出力信号と第二コンパレータ１２９の出力信号とが図８（Ｄ）に示すように合成されて、トランジスタ１４６に入力される。したがって、第一及び第二コンパレータ１２８，１２９のうちいずれか一方が電圧Ｖ₊の信号を出力するとき通電部１２４は指令信号を受信不能となり、第一及び第二コンパレータ１２８，１２９が共に電圧Ｖ_-の信号を出力するとき通電部１２４は指令信号を受信可能となる。

第一及び第二コンパレータ１２８，１２９の各出力端子は互いに接続されてインバータゲート１４７を介して制御回路１５０に接続されている。第一及び第二コンパレータ１２８，１２９の各出力信号は合成された後、インバータゲート１４７にて反転され、図８（Ｅ）に示すモニタ信号として制御回路１５０に伝達される。

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１５０からＦＶ変換部１２０が受信した第一制御信号の周波数が第一閾値Ｆ₁より高く且つ第二閾値Ｆ₂より低いときには、第一及び第二コンパレータ１２８，１２９の各出力信号の電圧が共に負値Ｖ_-となる。これにより通電部１２４は指令信号をフィードバック制御部１２２から受信し、電圧Ｖ_sを印加する通電をモータ１２に対して実施する。

ＦＶ変換部１２０が受信した第一制御信号の周波数が第一閾値Ｆ₁以下のときには、第二コンパレータ１２９の出力電圧が負値Ｖ_-となる一方、第一コンパレータ１２８の出力電圧が正値Ｖ₊となる。これにより通電部１２４はフィードバック制御部１２２からの指令信号の受信を禁止されて、モータ１２に対する通電を停止する。尚、第一閾値Ｆ₁としては、モータ１２への通電を停止しても問題のない値を適宜採用できるが、例えばエンジン始動時にバルブタイミングを保持するのに必要なモータ回転数に対応する４０Ｈｚ等を採用する。

ＦＶ変換部１２０が受信した第一制御信号の周波数が第二閾値Ｆ₂以上のときには、第一コンパレータ１２８の出力電圧が負値Ｖ_-となる一方、第二コンパレータ１２９の出力電圧が正値Ｖ₊となる。これにより通電部１２４はフィードバック制御部１２２からの指令信号の受信を禁止されて、モータ１２に対する通電を停止する。尚、第二閾値Ｆ₂としては、モータ１２への通電を停止しても問題の値であってモータ１２の定格回転数より小さなモータ回転数に対応する値を適宜採用できるが、例えば回転位相を最進角側に変化させるのに必要なモータ回転数の最大値に対応する３２００Ｈｚ等を採用する。

制御回路１５０は、駆動回路１１０からモニタ信号を常時受信している。これにより制御回路１５０は、通電部１２４が指令信号を受信可能となっているか否かを、換言すれば通電部１２４によるモータ１２への通電状態が停止状態にあるか否かをモニタ信号の電圧から認知する。そして制御回路１５０は、モニタ信号により表されるモータ１２への通電状態が停止状態にあると認知したとき、制御信号の生成を中止する。

以上説明した第一実施形態によると、第一制御信号の周波数が０より高側の第一閾値Ｆ₁以下となるとき、駆動回路１１０はモータ１２への通電を停止する。そのため、信号線１３０の断線等により駆動回路１１０へ第一制御信号が伝達されなくなって駆動回路１１０が周波数０の制御信号を受信したことと等価になっても、モータ１２への通電が停止されることでモータ回転数の急激な変化が抑制される。

さらに第一実施形態によると、第一制御信号の周波数が第一閾値Ｆ₁より高側の第二閾値Ｆ₂以上となるときにも、駆動回路１１０はモータ１２への通電を停止する。そのため、信号線１３０に高周波のノイズが重畳する等してモータ回転数の目標値Ｒより大きな値を第一制御信号の周波数が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回転数の定格回転数超え並びに急変が抑制される。

このような第一実施形態によれば、モータ１２やそれに接続された位相変化機構３０等の故障を十分に防止することができる。
尚、制御回路１５０が生成する第一制御信号の周波数については、図９の変形例の如く、目標値Ｒとの間に線形関係を有し且つ目標値Ｒが０のとき第一閾値Ｆ₁となるように設定してもよい。この場合、目標値Ｒが少しでも０を超えれば第一制御信号の周波数が第一閾値Ｆ₁を超えてモータ１２への通電が許可されるため、０近傍の目標値Ｒに応じた極低の実モータ回転数Ｒ_rを実現することができる。

（第二実施形態）
図１０は、本発明の第二実施形態によるモータ制御装置２００を示している。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において制御回路２０２は、周波数が第一閾値Ｆ₁を超える領域で目標値Ｒとの間に線形関係を有し且つ第三閾値Ｆ₃以上第一閾値Ｆ₁以下の周波数によりモータ１２への通電停止を指令する第一制御信号を生成する。ここで第三閾値Ｆ₃としては、例えば第一閾値Ｆ₁より低く且つ０Ｈｚとの差が駆動回路２１０における第一制御信号の周波数に関する分解能以上である値を採用する。尚、周波数が第一閾値Ｆ₁である第一制御信号によって表す目標値Ｒについては、０より大きな値に設定してもよいし、０に設定してもよい。

モータ制御装置２００において駆動回路２１０の比較部２１２は、第一コンパレータ１２８及び第二コンパレータ１２９に加えて、第三コンパレータ２１４を有している。第三コンパレータ２１４の非反転入力端子には、信号線１３２から分岐する信号線２２０が接続され、ＦＶ変換部１２０で変換処理された第一制御信号が信号線１３２，２２０を通じて入力される。第三コンパレータ２１４の反転入力端子には、信号線２２２を通じて第三基準電圧Ｖ_r3が入力される。第三コンパレータ２１４は、入力された目標値Ｒを表す第一制御信号の電圧を第三基準電圧Ｖ_r3と比較して出力信号の電圧を高低させる。具体的に第三コンパレータ２１４は、図１１（Ｄ）に示すように、第一制御信号の電圧が第三基準電圧Ｖ_r3以上となるとき出力信号の電圧を正値Ｖ₊とし、第一制御信号の電圧が第三基準電圧Ｖ_r3を下まわるとき出力信号の電圧を負値Ｖ_-とする。ここで第三基準電圧Ｖ_r3は、図１１（Ａ）に示すように、変換前第一制御信号の周波数領域の中で０より高側であって第一閾値Ｆ₁より低側の第三閾値Ｆ₃に対応する電圧とされる。したがって図１１（Ｄ）に示すように、変換前第一制御信号の周波数が第三閾値Ｆ₃以上となるとき電圧Ｖ₊の信号が、また変換前第一制御信号の周波数が第三閾値Ｆ₃を下まわるとき電圧Ｖ_-の信号が第三コンパレータ２１４から出力される。

図１０に示すようにモータ制御装置２００の駆動回路２１０には、インバータゲート１４７が設けられる代わりに、論理ＩＣで構成されたモニタ部２４０が設けられている。
モニタ部２４０は、第一〜第三コンパレータ１２８，１２９，２１４の各出力端子に個別に接続されている。これによりモニタ部２４０は、第一〜第三コンパレータ１２８，１２９，２１４の各出力信号をモニタして、第一制御信号の異常を判定する。具体的には図１１（Ｅ）に示すように、第一制御信号の周波数が第三閾値Ｆ₃を下まわって第一〜第三コンパレータ１２８，１２９，２１４の各出力電圧がそれぞれＶ₊，Ｖ_-，Ｖ_-となるとき、モニタ部２４０は、信号線１３０の断線等による異常が第一制御信号に発生したと判定する。また、第一制御信号の周波数が第二閾値Ｆ₂以上となって第一〜第三コンパレータ１２８，１２９，２１４の各出力電圧がそれぞれＶ_-，Ｖ₊，Ｖ₊となるとき、モニタ部２４０は、信号線１３０へのノイズ重畳等による異常が第一制御信号に発生したと判定する。さらにまた、第一制御信号の周波数が第三閾値Ｆ₃以上第二閾値Ｆ₂未満となって第一〜第三コンパレータ１２８，１２９，２１４の各出力電圧がそれぞれＶ₊又はＶ_-，Ｖ_-，Ｖ₊となるとき、モニタ部２４０は、第一制御信号の異常は発生していないと判定する。

また、図１０に示すようにモニタ部２４０は、各ホール素子１８の検出信号を伝達する信号線１３３，１３４，１３５から分岐した信号線２２３，２２４，２２５に接続されている。これによりモニタ部２４０は各ホール素子１８の検出信号をモニタして、各ホール素子１８の異常を判定する。さらにモニタ部２４０は、図１０及び図１２に示すように、通電部２５０のインバータ回路２５２における巻線２２との接続部２５３，２５４，２５５に信号線２２６，２２７，２２８を介して接続されている。これによりモニタ部２４０は巻線２２への印加電圧Ｖ_sをモニタして、インバータ回路２５２及びモータ１２の断線、ショート等による通電異常を判定する。またさらにモニタ部２４０は接地されていると共に、インバータ回路２５２に設けられた負荷抵抗素子２５６の反接地側端部２５７に信号線２２９を介して接続されている。これによりモニタ部２４０は負荷抵抗素子２５６の流通電流をモニタして、インバータ回路２５２及びモータ１２に過電流が流れる過電流異常を判定する。

さらにまた、モニタ部２４０は制御回路２０２に接続されている。これによりモニタ部２４０は、上記各異常の判定結果を表すモニタ信号を生成して制御回路２０２へと送信する。ここで本実施形態のモニタ信号は、図１３に例示されるように、一周期Ｔのうち電圧がＨレベルとなる時間ｔ_Hの割合即ちデューティ比によって上記各異常の判定結果を表すように生成される。具体的に、第一制御信号に異常が発生したとの判定があった場合には、モニタ信号のデューティ比が第一比率ｒ₁に設定され、またホール素子１８の少なくとも一つに異常が発生したとの判定があった場合には、モニタ信号のデューティ比が第二比率ｒ₂に設定される。またさらに、要素２５２，１２に通電異常が発生したとの判定があった場合には、モニタ信号のデューティ比が第三比率ｒ₃に設定され、また要素２５２，１２に過電流異常が発生したとの判定があった場合には、モニタ信号のデューティ比が第四比率ｒ₄に設定される。さらにまた、第一制御信号の異常、各ホール素子１８の異常、通電異常及び過電流異常のいずれも発生していないとの判定があった場合には、正常状態であるとして、モニタ信号のデューティ比が第五比率ｒ₅に設定される。尚、各比率ｒ₁，ｒ₂，ｒ₃，ｒ₄，ｒ₅については、互いの差が制御回路２０２におけるモニタ信号のデューティ比に関する分解能以上であればよいが、例えば図１３に示すようにそれぞれ、１００％，４０％，６０％，２０％，８０％に設定される。

以上説明した第二実施形態によると、制御回路２０２は、駆動回路２１０から受信するモニタ信号のデューティ比に基づいて駆動回路２１０で発生した複数の異常を認知して、制御信号の生成を中止することができる。
さらに第二実施形態では、信号線１３０の断線等により第一制御信号の周波数が第三閾値Ｆ₃未満となるときには、駆動回路２１０によりモータ１２への通電が停止されると共に、第一制御信号の異常を表すモニタ信号が駆動回路２１０から制御回路２０２へと送信される。これに対し、制御回路２０２の通電停止指令により第一制御信号の周波数が第三閾値Ｆ₃以上第一閾値Ｆ₁以下となるときには、駆動回路２１０によってモータ１２への通電が停止されると共に、正常状態を表すモニタ信号が駆動回路２１０から制御回路２０２へと送信される。したがって、制御回路２０２の通電停止指令に起因して第一制御信号の周波数が第一閾値Ｆ₁以下となるときには、制御回路２０２は駆動回路２１０の正常を確認することができるので、制御信号の生成を中止しなくてもすむ。

以上、本発明の複数の実施形態について説明した。
尚、上述の複数の実施形態では、モータ回転数の目標値Ｒとの間に線形関係を有する周波数の第一制御信号を用いることで、当該信号の周波数から目標値Ｒを正確に知り、回転位相ひいてはバルブタイミングの調整精度を上げているが、周波数が高いほど大きな目標値Ｒを表す信号であれば第一制御信号として用いることができる。

さらに上述の複数の実施形態では、第一制御信号の周波数が０より高側の第一閾値Ｆ₁以下となるとき、並びに第一制御信号の周波数が第一閾値Ｆ₁より高側の第二閾値Ｆ₂以上となるとき、駆動回路１１０によりモータ１２への通電を停止している。これに対し、第一制御信号の周波数が第一閾値Ｆ₁以下となるときモータ１２への通電を停止する一方、第一制御信号の周波数が第二閾値Ｆ₂以上となってもモータ１２への通電を継続するように駆動回路１１０を構成してもよい。あるいは、第一制御信号の周波数が第二閾値Ｆ₂以上となるときモータ１２への通電を停止する一方、第一制御信号の周波数が第一閾値Ｆ₁以下となってもモータ１２への通電を継続するように駆動回路１１０を構成してもよい。

またさらに上述の複数の実施形態では、モータ回転数の目標値Ｒとして、目標とするモータ回転数の絶対値であって目標回転方向Ｄを示す符号が付かない値を採用している。これに対し、目標とするモータ回転数の絶対値に目標回転方向Ｄを示す符号を付けた値を目標値Ｒとして採用してもよい。

さらにまた、上述の第二実施形態では、第一制御信号の異常、各ホール素子１８の異常、要素２５２，１２における通電異常、並びに要素２５２，１２における過電流異常の四異常について発生有無を表すモニタ信号をモニタ部２４０で生成している。これに対し、例えば第三コンパレータ２１４を設けずに、上記四異常のうち第一制御信号異常以外の異常を表すモニタ信号をモニタ部２４０により生成してもよい。あるいは、ホール素子検出信号モニタ用の信号線２２３〜２２５、印加電圧モニタ用の信号線２２６〜２２８、並びに流通電流モニタ用の信号線２２９のうちいずれか一用途又は二用途の信号線について設けずに、上記四異常のうちその設けない信号線が対応する異常以外の異常を表すモニタ信号をモニタ部２４０により生成してもよい。即ち各ホール素子１８の異常、要素２５２，１２における通電異常、並びに要素２５２，１２における過電流異常のうちいずれか一つ又は二つの異常については表さないようにモニタ信号を生成してもよい。

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。 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。 図１の駆動回路の要部を示す回路図である。 図１の制御回路により生成される第一制御信号であって図１のＦＶ変換部により変換される前の第一制御信号について説明するための特性図である。 図１のＦＶ変換部により変換された後の第一制御信号について説明するための特性図である。 図１の駆動回路について説明するための特性図である。 第一実施形態の変形例の制御回路により生成される第一制御信号について説明するための特性図である。 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。 図１０の駆動回路について説明するための特性図である。 図１０の駆動回路の要部を示す回路図である。 図１０のモニタ部により生成されるモニタ信号について説明するための特性図である。

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、３０ 位相変化機構、１００，２００ モータ制御装置、１１０，２１０ 駆動回路、１２０ ＦＶ変換部、１２２ フィードバック制御部、１２４，２５０ 通電部、１２５，２５２ インバータ回路、１２７，２１２ 比較部、１２８ 第一コンパレータ、１２９ 第二コンパレータ、１３０ 信号線、１５０，２０２ 制御回路、２１４ 第三コンパレータ、２４０ モニタ部、２５６ 負荷抵抗素子、Ｆ₁ 第一閾値、Ｆ₂ 第二閾値、Ｆ₃ 第三閾値、Ｒ 目標値

Claims (4)

1. 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制御信号を受信し、前記制御信号が周波数により表すモータ回転数の目標値に基づき前記モータを通電駆動する駆動回路を備えており、
   前記制御回路の生成する前記制御信号の前記周波数は、０より高側で前記駆動回路の周波数分解能以上である第三閾値以上であり、
   前記制御信号は、前記周波数が高いほど大きな前記目標値を表し、
   前記駆動回路は、
   前記周波数が前記第三閾値未満になるとき、前記モータへの通電を停止すると共に、前記モータへ通電する前記制御信号の状態が異常であることを表すモニタ信号を制御回路へ送信し、
   前記周波数が前記制御回路の通電停止指令により前記第三閾値以上であって前記第三閾値より高側の第一閾値以下となるとき、前記モータへの通電を停止すると共に、前記モータへ通電する前記制御信号の状態が正常であることを表すモニタ信号を前記制御回路へ送信し、
   前記制御回路の通電指令により、前記周波数が前記第一閾値より高側であって前記第一閾値より高側の第二閾値より低側となるとき、前記モータへ通電すると共に、前記モータへ通電する前記制御信号の状態が正常であることを表すモニタ信号を前記制御回路へ送信することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. さらに、前記駆動回路は、
   前記周波数が前記第二閾値以上となるとき、前記モータへの通電を停止すると共に、前記モータへ通電する前記制御信号の状態が異常であることを表すモニタ信号を前記制御回路へ送信することを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記制御信号は、前記目標値との間に線形関係を有する周波数の信号であることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記エンジンを制御する前記制御回路を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。

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