JP4349120B2 - 伝達比可変操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のステアリングホイールからのステアリング角の伝達比を可変させる伝達比可変操舵装置に関する。

従来より、入力軸と出力軸との間の回転角を相対角センサによって検出する場合、制御部は、ステアリングが中立位置であるときの入力軸と出力軸との間の回転角を０とする。そして、制御部は、ステアリングが操舵されることによって変化する相対角の変化量を逐次加算又は減算して入力軸と出力軸との間の回転角（絶対角）を検出している。また、制御部は、入力軸と出力軸との間の回転角を記憶するための不揮発性メモリと、不揮発性メモリに回転角を記憶させる制御用マイコンと、不揮発性メモリ及び制御用マイコンに電力を供給するためのコンデンサとを有している。そして、制御部の制御用マイコンは、伝達比可変操舵装置の停止時にのみ、その時の入力軸と出力軸との間の回転角を不揮発性メモリに記憶させる。この時、不揮発性メモリ及び制御用マイコンには、バッテリから電力が供給される。そして、次回の伝達比可変操舵装置の作動時に、制御部が不揮発性メモリから伝達比可変操舵装置が停止した時の入力軸と出力軸との間の回転角を読み出して電動モータの駆動を制御している（例えば、特許文献１参照。）。

また、伝達比可変操舵装置には、電源及び電源の電力供給を補助する発電機からの電圧（約１２Ｖ）を制御部の作動範囲の電圧（約３．３〜５Ｖ）にクランプする電源回路が設けられている。そのため、制御部には、電源回路でクランプされた作動範囲の電圧が供給される。

一般的に、例えば車両の走行中にバッテリの端子が外れる等、高負荷が遮断された場合には、発電機から過電圧（約３０Ｖ以上）が発生することは知られている。そして、従来の電源回路は、過電圧が入力されると、自己保護機能によって制御部への電力供給を遮断するように構成されている。
特開２０００−３５１３８３号公報

ところが、上述の伝達比可変操舵装置では、電源回路に過電圧が入力されると、電源回路が自己診断機能によって制御部への電源供給を遮断するように構成されている。そのため、電源回路の自己診断機能が機能すると、制御部に電源が供給されず、制御部の機能が停止してしまう。そのため、伝達比可変操舵装置の停止時に、制御部が入力軸と出力軸との間の回転角を不揮発性メモリに記憶させることができない。これにより、次回の伝達比可変操舵装置の作動時に、現在の入力軸と出力軸との間の回転角を読み込むことができない。そのため、制御部が電動モータの駆動を制御することができないという問題がある。

発電機から過電圧が入力されたとしても、制御部の作動範囲の電圧にクランプするように電源回路を構成することで、制御部への電源供給が遮断されない。これにより、上述の課題を解決することができる。しかし、一般的に電源回路は、ＩＣによって構成されている。そのため、電源回路のＩＣ内の各素子を従来よりも大型なものを適用することが必要となる。これにより、電源回路のＩＣの大型化を招いてしまうという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、電源回路を大型にすることなく、発電機から過電圧が発生した場合であっても、制御部が入力軸と出力軸との間の回転角を不揮発性メモリに記憶させることができる伝達比可変操舵装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１では、ステアリングに接続される入力軸と、転舵輪側に接続される出力軸と、入力軸の回転角に対して出力軸の回転角を可変させる電動モータと、入力軸と出力軸との間の相対角を検出する相対角検出手段と、相対角検出手段で検出した相対角に基づいて絶対角を演算する回転角演算手段と、回転角演算手段で演算した絶対角を記憶するための不揮発性の記憶手段と、記憶手段に絶対角を記憶させるための記憶補助手段を有し、出力軸の回転角を可変させるために、電動モータの駆動を制御する制御部と、電源及び電源の電力供給を補助する発電機から供給される電圧が正常であるときに、電源及び発電機から供給される電圧を制御部の作動範囲の電圧である第１の所定電圧以下にクランプさせて制御部に供給する電源供給手段とを備えた伝達比可変操舵装置において、電源及び発電機及び電源供給手段と電気的に接続され、電源及び発電機から供給される電圧が異常である第２の所定電圧以上のときに、電源及び発電機から供給される電圧を第１の所定電圧よりも大きく、且つ第２の所定電圧よりも小さい第３の所定電圧にクランプさせて電源供給手段に供給するクランプ手段を有していることを特徴としている。

本発明の伝達比可変操舵装置は、電源及び発電機から供給される電圧が第２の所定電圧以上のときに、電源及び発電機から供給される電圧を第１の所定電圧よりも大きく、且つ第２の所定電圧よりも小さい第３の所定電圧にクランプさせて電源供給手段に供給するクランプ手段を有している。このことから、電源供給手段には、第２の所定電圧よりも大きい過電圧が供給されることがない。そのため、発電機から第２の所定電圧よりも大きい過電圧が発生したとしても、電源供給手段が制御部への電力供給を停止することを防止できる。これにより、電源供給手段を大型にすることなく、制御部の記憶補助手段が回転角演算手段で演算した絶対角を記憶手段に記憶させることができる。

さらに、クランプ手段が第２の所定電圧よりも大きい過電圧を制御部の作動範囲の電圧である第１の所定電圧以下にクランプさせるためには、内部の素子等を大型なものを用いることが必要になる。しかし、本発明のクランプ手段は、第２の所定電圧よりも大きい過電圧を第１の所定電圧よりも大きく、且つ第２の所定電圧よりも小さい第３の所定電圧にクランプさせる。これにより、クランプ手段に用いる素子等が大型化することを抑制できる。

請求項２では、クランプ手段は、入力端子が電源及び発電機と電気的に接続され、出力端子が電源供給手段に電気的に接続されるスイッチング素子を有し、スイッチング素子のスイッチング動作によって、電源及び発電機から供給される電圧を第３の所定電圧にクランプさせることを特徴としている。

この構成により、クランプ手段は、発電機から過電圧が発生した場合、スイッチング素子がスイッチング動作することで、発電機からの過電圧を第３の所定電圧にクランプさせることができる。

また、請求項３では、クランプ手段は、一端がスイッチング素子の出力端子及び電源供給手段と電気的に接続され、且つ他端がグランドに接続される電力蓄積手段と、電力蓄積手段に蓄積された電圧に基づいて、スイッチング素子をスイッチング動作させるスイッチング素子駆動手段とを有していることを特徴としている。

この構成により、発電機から過電圧が発生した場合、電力蓄積手段に蓄積される電圧が増大する。このことから、スイッチング素子駆動手段がスイッチング素子をオフさせることで、過電圧が電力蓄積手段に蓄積されなくなる。そのため、電力蓄積手段に蓄積された電圧が放電して低下していく。そして、電力蓄積手段に蓄積された電圧が所定電圧以下となったときに、スイッチング素子駆動手段がスイッチング素子をオンさせることで、同様に、過電圧が電力蓄積手段に蓄積される。そのため、スイッチング素子駆動手段がスイッチング素子をオフさせる。このように、スイッチング素子駆動手段が電力蓄積手段に蓄積される電圧に基づいてスイッチング素子をスイッチング動作させることで、発電機からの過電圧を第３の所定電圧にクランプさせることができる。

また、請求項４では、制御部は、スイッチング素子と電気的に接続され、且つスイッチング素子のスイッチング動作を制御するための制御信号を生成することを特徴としている。

この構成により、制御部が生成する制御信号によってスイッチング素子をスイッチング動作させることで、発電機からの過電圧を第３の所定電圧にクランプさせることができる。

また、請求項５では、入力軸と出力軸とを連結する連結手段と、入力軸と出力軸との連結を断つために連結手段を作動させるための励磁コイルと、電源及び発電機から供給される電圧を検出する電圧検出手段とを有し、制御部は、連結手段を作動させるために、励磁コイルに流れる電流を制御し、電圧検出手段で検出した電圧が第２の所定電圧以上であるとき、直ちに電動モータの駆動及び励磁コイルに電流を流すことを停止させ、記憶補助手段が入力軸と出力軸との間の回転角を記憶手段に記憶させることを特徴としている。

この構成により、制御部が電圧検出手段で検出した電圧が第２の所定電圧以上であるとき、直ちに電動モータの駆動及び励磁コイルに電流を流すことを停止させ、記憶補助手段が絶対角を記憶手段に記憶させることから、発電機の異常を検出すると共に、即座に伝達比可変操舵装置を正常に停止させることができる。これにより、伝達比可変操舵装置の安全性を確保できる。

また、請求項６では、入力軸と出力軸とを連結する連結手段と、入力軸と出力軸との連結を断つために連結手段を作動させるための励磁コイルと、電源及び発電機から供給される電圧を検出する電圧検出手段とを有し、制御部は、連結手段を作動させるために、励磁コイルに流れる電流を制御し、電圧検出手段で検出した電圧が第２の所定電圧以上である状態が所定時間継続したときに、電動モータの駆動及び励磁コイルに電流を流すことを停止させ、記憶補助手段が絶対角を記憶手段に記憶させることを特徴としている。

この構成により、制御部が電圧検出手段で検出した電圧が第２の所定電圧以上である状態が所定時間継続したとき、電動モータの駆動及び励磁コイルに電流を流すことを停止させ、記憶補助手段が絶対角を記憶手段に記憶させることから、発電機が異常であることの誤判定を防止して、伝達比可変操舵装置を正常に停止させることができる。これにより、伝達比可変操舵装置の信頼性の向上を図ることができる。

図１は、車両の操舵機構の構成図である。図２は、伝達比可変操舵装置１の伝達比可変ユニット１２の軸方向断面図である。図３は、本実施例の伝達比可変操舵装置１全体の回路構成を示したブロック図である。図４は、本実施例のクランプ手段３５ｂの回路構成を示した回路図である。図５は、発電機８ａから過電圧が発生した場合に、クランプ手段３５ａに入力される入力電圧Ｖｉｎの時間に対する電圧波形を示している。図６は、発電機８ａから過電圧が発生した場合に、クランプ手段３５ａが電源回路３５ｂに出力する出力電圧Ｖｃｒの時間に対する電圧波形を示している。

先ず、図１及び図２に基づいて、車両の車速によって転舵輪の転舵角を可変させる伝達比可変操舵装置１が搭載された車両の操舵機構の全体構成について説明する。図１に示すように、車両のステアリング１０が入力軸１１の上端に接続されている。また、入力軸１１の下端と出力軸１３の上端とが伝達比可変ユニット１２を介して接続されている。また、出力軸１３の下端には、図示しないピニオンが設けられている。このピニオンがステアリングギヤボックス１５内でラック１６に噛合されている。ラック１６の両端には、それぞれ図示しないタイロッド及びアームを介して転舵輪１７が接続されている。

入力軸１１には、入力軸１１の回転角、即ちステアリング１０の操舵角を検出するための舵角センサ６が設けられる。一方、出力軸１３には、出力軸１３の回転角、即ち転舵輪１７の転舵角を検出するための出力角センサ１４が設けられている。

そして、舵角センサ６及び出力角センサ１４により検出されたステアリング１０の操舵角及び転舵輪１７の転舵角は、ＥＣＵ３に入力される。さらに、ＥＣＵ３には、車載ＬＡＮ７からの車速信号及びエンジン回転数信号が入力される。そして、ＥＣＵ３は、入力された操舵角、転舵角、車速信号及びエンジン回転数等の情報に基づいて、伝達比可変ユニット１２を制御するための制御信号を出力する。

伝達比可変ユニット１２は、図２に示すように、周知のブラシレスモータである電動モータ４及び減速機構５を備えて構成されている。この伝達比可変ユニット１２は、ＥＣＵ３からの上述の制御信号に基づいて、電動モータ４を回転させて入力軸１１と出力軸１３との間の相対角を可変させるものである。また、伝達比可変ユニット１２内には、入力軸１１と出力軸１３との間の相対角を検出するための相対角検出手段を成す図示しない相対角センサが内蔵されている。なお、出力角センサ１４を伝達比可変ユニット１２に内蔵もしくは付属させて上述の相対角センサと構成させてもよい。また、電動モータ４は、モータハウジング４４内に設けられたステータ４３とロータ４２とを備えて構成されている。また、モータハウジング４４のステアリング側の内周には、連結ピン２１を回転軸４１の軸方向と平行な方向に前進（図２の減速機構５側）させるためのソレノイドコイル２が設けられている。このソレノイドコイル２は、ＥＣＵ３から指令により連結ピン２１を回転軸４１の軸方向と平行な方向に前進させる。また、ロータ４２の端面には、連結ピン２１が係合される係合部４２ａが設けられている。

以上説明した操舵機構では、先ず、車載ＬＡＮ７からの車速信号及びエンジン回転数信号と舵角センサ６により検出された操舵角がＥＣＵ３に入力されると、ＥＣＵ３は、入力された車速信号及びエンジン回転数信号と操舵角とに基づいて、目標舵角の演算を行う。この目標舵角に基づく制御信号は、ＥＣＵ３より伝達比可変ユニット１２に出力される。この制御信号により伝達比可変ユニット１２の電動モータ４を駆動し、電動モータ４が転舵輪１７に対して目標舵角に対応した転舵角を与える。そして、ＥＣＵ３は、出力角センサ１４より転舵輪１７の実際の転舵角を検出し、確実に目標舵角に対応した転舵角を転舵輪１７に与えることができるようにフィードバック制御する。この際、ソレノイドコイル２は、オン状態であり、連結ピン２１を回転軸４１の軸方向と平行な方向に後退（図２の反減速機構５側）させている。つまり、モータハウジング４４とロータ４２との連結は解除されている。

次に、図３に基づいて、伝達比可変操舵装置１の構成について説明する。

伝達比可変操舵装置１は、ソレノイドコイル２、ＥＣＵ３、電動モータ４及び減速機構５から構成されている。

ソレノイドコイル２は、励磁コイルを成し、後述するＥＣＵ３のソレノイド駆動回路３２に接続されている。ソレノイド駆動回路３２からの駆動信号によってソレノイドコイル２に電流を流すことで、上述の連結ピン２１を作動させる。

ＥＣＵ３は、制御部を成し、上述の舵角センサ６及び車載ＬＡＮ７からの情報に基づいて、ソレノイドコイル２及び電動モータ４に流れる電流を制御するものである。また、ＥＣＵ３は、ＥＥＰＲＯＭ３０、マイコン３１、ソレノイド駆動回路３２、リレー３３、駆動回路３４、クランプ手段３５ａ、電源回路３５ｂ、電圧検出回路３６、電流検出回路３７、通信Ｉ／Ｆ３８、舵角検出回路３９、モータ駆動回路５０、電流検出回路５１、モータ端子電圧検出回路５２及び電気角検出回路５３から構成されている。

ＥＥＰＲＯＭ３０は、後述するマイコン３１の回転角演算手段で演算した入力軸１１と出力軸１３との間の回転角（絶対角）を記憶するものである。

マイコン３１は、制御素子を成し、舵角センサ６及び車載ＬＡＮ７からの情報が入力され、入力された情報に基づいて、ソレノイドコイル２及び電動モータ４に流れる電流を制御する制御信号を発するものである。また、マイコン３１は、相対角センサで検出した入力軸１１と出力軸１３との間の相対角が入力され、入力された入力軸１１と出力軸１３との間の相対角に基づいて入力軸１１と出力軸１３との間の回転角（絶対角）を演算する回転角演算手段（図示せず）と、回転角演算手段で演算した回転角が書き込まれるメモリ（図示せず）と、メモリに書き込まれている回転角をＥＥＰＲＯＭ３０に記憶させるための記憶補助手段（図示せず）とを有している。なお、マイコン３１の記憶補助手段は、伝達比可変操舵装置１の停止時に、メモリに記憶されている回転角をＥＥＰＲＯＭ３０に記憶させる。

ソレノイド駆動回路３２は、マイコン３１からの制御信号に基づき、ソレノイドコイル２に流れる電流を制御して連結手段２１を作動させるためのものであって、リレー３３を介してバッテリ８と接続されている。

リレー３３は、バッテリ８とソレノイド駆動回路３２との間に設けられる。また、リレー３３は、オンすることで、バッテリ８とソレノイド駆動回路３２とを接続させる。さらに、リレー３３は、オフすることで、バッテリ８とソレノイド駆動回路３２との接続を遮断させる。

駆動回路３４は、マイコン３１からの信号によって、リレー３３をオンもしくはオフさせるためのものである。

クランプ手段３５ａについては、リレー９、３３と電源回路３５ｂとの間に設けられ、バッテリ８及び発電機８ａからの電圧をクランプさせるものである。このクランプ手段３５ａは、本発明の特徴部分であるため後述する。

電源回路３５ｂは、クランプ手段３５ａとＩＧスイッチ９及びリレー３３とを介してバッテリ８に接続されている。また、電源回路３５ｂは、バッテリ８からの電力をＥＥＰＲＯＭ３０及びマイコン３１の作動範囲の電圧（以下、第１の所定電圧という）クランプし、クランプした第１の所定電圧をＥＥＰＲＯＭ３０及びマイコン３１に供給させるためのものである。さらに、電源回路３５ｂは、図５に示すように、クランプ手段３５ａから出力電圧がマイコン３１の作動電圧以上（第２の所定電圧以上）であるときに、マイコン３１への電力供給を停止させる（自らの作動信号であるＲＥＳＥＴ信号をオフさせる）自己保護機能を有している。

電圧検出回路３６は、バッテリ８の電圧値を検出し、検出した検出値をマイコン３１に入力している。

電流検出回路３７は、バッテリ８からモータ駆動回路５０に電流を供給すると共に、その電流値を検出し、検出した電流値をマイコン３１に入力している。

通信Ｉ／Ｆ３８は、車載ＬＡＮ７からの車速信号及びエンジン回転数信号をマイコン３１が認識できるように変換し、この変換した車速信号及びエンジン回転数信号をマイコン３１に入力している。また、通信Ｉ／Ｆ３８は、図示していないが、ＩＧスイッチ９を介してバッテリ８に接続されている。

舵角検出回路３９は、舵角センサ６からの信号をマイコン３１が認識できるように変換し、この変換した舵角をマイコン３１に入力している。また、舵角検出回路３９は、図示していないが、ＩＧスイッチ９を介してバッテリ８に接続されている。

モータ駆動回路５０は、三相ブリッジ回路を構成する６つのスイッチングトランジスタを有し、マイコン３１からの制御信号に基づいて、６つのスイッチングトランジスタをデューティー制御して電動モータ４を駆動させるものである。

電流検出回路５１は、モータ駆動回路５０の６つのスイッチングトランジスタに流れる電流を検出し、検出した電流値をマイコン３１に入力している。

モータ端子電圧検出回路５２は、モータ駆動回路５０の６つのスイッチングトランジスタの電圧を検出し、検出した電圧値をマイコン３１に入力している。

電気角検出回路５３は、減速機構５と出力軸１３を介して接続される出力角センサ１４で検出した転舵角をマイコン３１が認識できるように変換し、この変換した転舵角信号をマイコン３１に入力している。

次に、図４〜図６に基づき、本発明の特徴部分であるクランプ手段３５ａの回路構成について説明する。

クランプ手段３５ａは、周知のクランプ回路であり、図４に示すように、ダイオード３５１、３５２、スイッチングトランジスタ３５３、ツェナーダイオード３５４、３５５、トランジスタ３５６、３５７、抵抗３５８及びコンデンサ３５９から構成されている。

ダイオード３５１は、入力側がＩＧスイッチ９と接続され、出力側がスイッチングトランジスタ３５３と接続されており、ＩＧスイッチ９を介してバッテリ８及び発電機８ａ（例えば、オルタネータ）から電圧が入力される。

ダイオード３５２は、入力側がリレー３３と接続され、出力側がスイッチングトランジスタ３５３と接続されており、リレー３３を介してバッテリ８及び発電機８ａから電圧が入力される。

スイッチングトランジスタ３５３は、入力端子がダイオード３５１、３５２の出力側と接続され、出力端子が電源回路３５ｂに接続されている。また、スイッチングトランジスタ３５３のゲート端子が抵抗３５８を介してグランドに接続され、且つトランジスタ３５７のコレクタ端子に接続されている。そして、スイッチングトランジスタ３５３は、ゲート端子に電圧が印加されることでオフする。

ツェナーダイオード３５４は、スイッチングトランジスタ３５３を過電圧から保護するものであり、スイッチングトランジスタ３５３の入力端子とゲート端子との間に設けられている。

ツェナーダイオード３５５は、スイッチングトランジスタ３５５の出力端子とトランジスタ３５６のベース端子との間に設けられ、スイッチングトランジスタ３５３の出力端子からの出力電圧が所定値以上となると、トランジスタ３５６をオンさせる。

トランジスタ３５６は、エミッタ端子がグランドに接続され、コレクタ端子がスイッチングトランジスタ３５７のベース端子に接続されている。

トランジスタ３５７は、エミッタ端子がダイオード３５１、３５２の出力側及びスイッチングトランジスタ３５３の入力端子に接続され、上述したように、コレクタ端子がスイッチングトランジスタ３５３のゲート端子に接続されている。

抵抗３５８は、一端がスイッチングトランジスタ３５３のゲート端子に接続され、他端がグランドに接続されている。

コンデンサ３５９は、電力蓄積手段を成し、一端がスイッチングトランジスタ３５３の出力端子及びツェナーダイオード３５５の一端に接続され、他端がグランドに接続されており、スイッチングトランジスタ３５３の出力端子から出力される電圧が蓄積される。

なお、トランジスタ３５６、３５７及びツェナーダイオード３５５がスイッチングトランジスタ３５３をスイッチング動作させ、特許請求の範囲のスイッチング素子駆動手段を成している。

ここで、クランプ手段３５ａの作動について説明する。

発電機８ａから過電圧が発生していない正常時には、トランジスタ３５７がオフしており、スイッチングトランジスタ３５３がオンしている。そのため、バッテリ８及び発電機８ａからの入力電圧Ｖｉｎがクランプされずに、入力電圧Ｖｉｎが電源回路３５ｂに出力される。なお、発電機８ａから過電圧が発生していない正常時とは、バッテリ８及び発電機８ａからクランプ手段３５ａに入力される入力電圧Ｖｉｎが電源回路３５ｂの作動範囲の最大電圧である第２の所定電圧よりも小さいときである。

一方、車両の走行中にバッテリ８の端子外れ等が発生すると、発電機８ａからは、Ｇパルス（ジャイアントパルス）と呼ばれる過電圧が発生し、図５に示すように、バッテリ８及び発電機８ａからの入力電圧Ｖｉｎが第２の所定電圧よりも大きくなる（図５のｔ１時）。この際、スイッチングトランジスタ３５３は、オンしているため、クランプ手段３５ａのスイッチングトランジスタ３５３の出力端子からの出力電圧が急激に増大する。さらに、コンデンサ３５９には、第２の所定電圧よりも大きい出力電圧が蓄積される。このことから、ツェナーダイオード３５５に印加される印加電圧が増大するため、トランジスタ３５６がオンされると共に、トランジスタ３５７もオンされることで、スイッチングトランジスタ３５３のゲート端子に電圧が印加され、スイッチングトランジスタ３５３がオフされる。そのため、スイッチングトランジスタ３５３の出力端子からは、出力電圧が出力されなくなる。この際、スイッチングトランジスタ３５３はオフされていることから、コンデンサ３５９に蓄積された第２の所定電圧よりも大きい電圧が時間経過と共に放電して低下していくため、ツェナーダイオード３５５の印加電圧も低下していく。そして、ツェナーダイオード３５５の印加電圧が所定電圧以下（例えば、第２の所定電圧以下）となると、トランジスタ３５６がオフされると共に、トランジスタ３５７もオフされることで、スイッチングトランジスタ３５３のゲート端子には、電圧が印加されなくなる。これにより、スイッチングトランジスタ３５３が再度オンされ、出力端子から出力電圧が出力される。

クランプ手段３５ａは、上述した作動を繰り返し行い、図６に示すように、第２の所定電圧以上である入力電圧Ｖｉｎを第２の所定電圧よりも小さく、且つ第１の所定電圧よりも大きい電圧Ｖｃｒ（第３の所定電圧）にクランプさせて電源回路３５ｂに出力する（図６のｔ１〜ｔ２参照）。即ち、クランプ手段３５ａは、第２の所定電圧以上である入力電圧Ｖｉｎを電源回路３５ｂの作動範囲の電圧にクランプさせて電源回路３５ｂに出力する。

［実施例１の効果］
従来の伝達比可変操舵装置では、図５に示すように、発電機８ａから第２の所定電圧よりも大きい過電圧が直接、電源回路３５ｂに供給されると（ｔ１時）、電源回路３５ｂが自己保護機能によって自らの作動信号であるＲＥＳＥＴ信号をＨからＬに切り替えることで、マイコン３１及びＥＥＰＲＯＭ３０への電力供給が停止されてしまい、（ｔ１〜ｔ２間）マイコン３１の記憶補助手段がメモリに記憶されている入力軸１１と出力軸１３との間の回転角をＥＥＰＲＯＭ３０に記憶させることができない。

しかしながら、本実施例の伝達比可変操舵装置１は、バッテリ８及び発電機８ａと電源回路３５ｂとの間に、第２の所定電圧よりも大きい過電圧を第１の所定電圧よりも大きく、且つ第２の所定電圧よりも小さい第３の所定電圧（Ｖｃｒ）にクランプするためのクランプ手段３５ａが設けられていることから、電源回路３５ｂに第２の所定電圧よりも大きい過電圧が直接供給されることがない。そのため、発電機８ａから第２の所定電圧よりも大きい過電圧が発生したとしても、電源回路３５ｂが自己保護機能によってマイコン３１及びＥＥＰＲＯＭ３０への電力供給を停止することを防止できる。これにより、電源回路３５ｂを大型にすることなく、マイコン３１の記憶補助手段がメモリに記憶されている入力軸１１と出力軸１３との間の回転角をＥＥＰＲＯＭ３０に記憶させることができる。従って、信頼性の高い伝達比可変操舵装置１を提供することができる。

さらに、クランプ手段３５ａが第２の所定電圧よりも大きい過電圧をマイコン３１の作動範囲の電圧である第１の所定電圧以下にクランプさせるためには、大型なツェナーダイオード３５５及びトランジスタ３５６、３５７を用いることが必要になるが、本実施例のクランプ手段３５ａは、第２の所定電圧よりも大きい過電圧を第１の所定電圧よりも大きく、且つ第２の所定電圧よりも小さい第３の所定電圧（Ｖｃｒ）にクランプさせることから、クランプ手段の大型化及びコストの増加を招くことを抑制できる。

図７は、本実施例の伝達比可変操舵装置１全体の回路構成を示したブロック図である。図８は、本実施例のクランプ手段３５ｂの回路構成を示した回路図である。ここでは、実施例１と同様な箇所は省略し、相違する部分についてのみ説明する。

本実施例では、図７及び図８に示すように、マイコン３１は、クランプ手段３５ａのトランジスタ３５６のベース端子に接続されており、トランジスタ３５６をスイッチング動作させるための制御信号を生成する。即ち、マイコン３１は、トランジスタ３５６をオンもしくはオフさせる制御信号を生成する。さらに、マイコン３１は、クランプ手段３５ａから電源回路３５ｂに入力される電圧を検出する電源回路電圧検出手段（図示せず）を有している。

なお、トランジスタ３５６のベース端子は、マイコン３１と接続されているため、実施例１でのツェナーダイオード３５５は省いている。

次に、マイコン３１の作動について説明する。

発電機８ａから過電圧が発生していない正常時には、電圧検出回路３６からマイコン３１に入力される電圧が第２の所定電圧以下である。このことから、マイコン３１は、トランジスタ３５６をオフさせる制御信号を生成し、生成した制御信号をトランジスタ３５６のベース端子に出力する。これにより、トランジスタ３５６がオフされるため、トランジスタ３５７もオフしており、スイッチングトランジスタ３５３のゲート端子に電圧が印加されない。そのため、スイッチングトランジスタ３５３はオンしており、バッテリ８及び発電機８ａからの入力電圧Ｖｉｎがクランプされずに、入力電圧Ｖｉｎが電源回路３５ｂに出力される。

一方、車両の走行中にバッテリ８の端子外れ等が発生すると、発電機８ａからは、Ｇパルス（ジャイアントパルス）と呼ばれる過電圧が発生し、図５に示すように、バッテリ８及び発電機８ａからの入力電圧Ｖｉｎが第２の所定電圧よりも大きくなる。マイコン３１は、電圧検出回路３６により入力電圧Ｖｉｎが第２の所定電圧よりも大きいことを判断し、トランジスタ３５６をオンさせる制御信号を生成してトランジスタ３５６のベース端子に出力する。これにより、トランジスタ３５６がオンされると共に、トランジスタ３５７もオンされることで、スイッチングトランジスタ３５３のゲート端子に電圧が印加され、スイッチングトランジスタ３５３がオフされる。そのため、スイッチングトランジスタ３５３の出力端子からは、出力電圧が出力されなくなる。この際、スイッチングトランジスタ３５３はオフされていることから、コンデンサ３５９に蓄積された第２の所定電圧よりも大きい電圧が時間経過と共に放電して低下していくため、クランプ回路３５ａから電源回路３５ｂに入力される電圧も低下していく。そして、マイコン３１は、電源回路電圧検出手段によって、クランプ回路３５ａから電源回路３５ｂに入力される電圧が所定電圧以下（例えば、第２の所定電圧以下）であることを判断し、トランジスタ３５６をオフさせる制御信号を生成し、生成した制御信号をトランジスタ３５６のベース端子に出力する。これにより、トランジスタ３５６がオフされると共に、トランジスタ３５７もオフされることで、スイッチングトランジスタ３５３のゲート端子に電圧が印加されなくなる。これにより、スイッチングトランジスタ３５３が再度オンされ、出力端子から出力電圧が出力される。

マイコン３１は、上述した作動を繰り返し行い、図６に示すように、第２の所定電圧以上である入力電圧Ｖｉｎを第２の所定電圧よりも小さく、且つ第１の所定電圧よりも大きい電圧Ｖｃｒ（第３の所定電圧）にクランプさせる。即ち、マイコン３１は、クランプ手段３５ａを制御して第２の所定電圧以上である入力電圧Ｖｉｎを電源回路３５ｂの作動範囲の電圧にクランプさせる。

以上説明したように、本実施例では、マイコン３１の作動によって、第２の所定電圧以上である入力電圧Ｖｉｎを第２の所定電圧よりも小さく、且つ第１の所定電圧よりも大きい電圧Ｖｃｒ（第３の所定電圧）にクランプさせることができるため、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図９は、本実施例の発電機８ａから過電圧が発生した場合におけるマイコン３１での処理手順を示したフローチャートである。

本実施例でのマイコン３１の作動について、図９のフローチャートに基づき説明する。なお、本実施例は、実施例１もしくは実施例２に適用される。

ステップＳ１０１では、電源回路３５ｂに入力される電圧、即ち電源回路電圧検出手段によりクランプ手段３５ａから出力される第３の所定電圧Ｖｃｒを検出し、第３の所定電圧Ｖｃｒに基づいて発電機８ａから過電圧が発生しているか否かを判断する。

なお、クランプ手段３５ａのトランジスタ３５６、３５７等は、発電機８ａから過電圧が発生した場合に、予め設定された第３の所定電圧Ｖｃｒにクランプされるようなものが用いられている。そのため、ここでは、クランプ手段３５ａのトランジスタ３５６、３５７等の特性ばらつきを考慮して、図６に示すように、第３の所定電圧Ｖｃｒが第１閾値電圧Ｖａ以下で、且つ第２の閾値電圧Ｖｂ以上であるか否かを判断する。そして、第３の所定電圧Ｖｃｒが第１閾値電圧Ｖａ以下で、且つ第２の閾値電圧Ｖｂ以上である場合には、ステップＳ１０４に進み、第３の所定電圧Ｖｃｒが第１閾値電圧Ｖａ以下で、且つ第２の閾値電圧Ｖｂ以上でない場合には、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で第３の所定電圧Ｖｃｒが第１閾値電圧Ｖａ以下で、且つ第２の閾値電圧Ｖｂ以上でないと判断していることから、発電機８ａから過電圧が発生していないと認識し、クランプ回路３５ａのスイッチングトランジスタ３５３をオンさせて、通常制御を行う。なお、具体的には、トランジスタ３５６をオフさせるための制御信号を生成し、生成した制御信号をトランジスタ３５６に出力する。そして、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、ＩＧスイッチ９がオンされているか否かを判断し、オンされている場合には、ステップＳ１０１に戻り、オフされた場合には、処理を終了する。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０１で第３の所定電圧Ｖｃｒが第１閾値電圧Ｖａ以下で、且つ第２の閾値電圧Ｖｂ以上であると判断していることから、発電機８ａから過電圧が発生していると認識し、即座にソレノイドコイル２に電流を流すことを停止させて、連結ピン２１を係合部４２ａに挿入させる。これにより、入力軸１１と出力軸１３とが連結される。そして、ステップＳ１０５に進む。なお、この際、電動モータ４の駆動、即ち電流を流すことも停止させる。

ステップＳ１０５では、記憶補助手段がメモリに記憶されている入力軸１１と出力軸１３との間の回転角（絶対角）をＥＥＰＲＯＭ３０に記憶させ、処理を終了する。

本実施例の伝達比可変操舵装置１のマイコン３１は、第３の所定電圧Ｖｃｒが第１閾値電圧Ｖａ以下で、且つ第２の閾値電圧Ｖｂ以上であると判断すると、発電機８ａから過電圧が発生していると認識し、即座にソレノイドコイル２に電流を流すことを停止させて、連結ピン２１を係合部４２ａに挿入させる。さらに、記憶補助手段がメモリに記憶されている入力軸１１と出力軸１３との間の回転角（絶対角）をＥＥＰＲＯＭ３０に記憶させることから、発電機８ａから発生する過電圧に対して、伝達比可変操舵装置１の安全性を確保することができる。

図１０は、本実施例の発電機８ａから過電圧が発生した場合におけるマイコン３１での処理手順を示したフローチャートである。なお、本実施例は、実施例１もしくは実施例２に適用される。

本実施例でのマイコン３１の作動について、図１０のフローチャートに基づき説明する。

図１０に示すように、本実施例では、図９のフローチャートにステップＳ２０１〜ステップＳ２０３を追加している。

ステップＳ２０１では、ステップＳ１０１で第３の所定電圧Ｖｃｒが第１閾値電圧Ｖａ以下で、且つ第２の閾値電圧Ｖｂ以上でないと判断していることから、発電機８ａから過電圧が発生していないと認識し、カウンタＫＩＧが所定カウンタ値Ｋ１以上であるか否かを判断する。カウンタＫＩＧが所定カウンタ値Ｋ１以上である場合には、ステップＳ１０４に進み、カウンタＫＩＧが所定カウンタ値Ｋ１よりも小さい場合には、ステップＳ２０２に進む。なお、所定カウンタ値Ｋ１は、予め所定値に設定されている。

ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１でカウンタＫＩＧが所定カウンタ値Ｋ１よりも小さいと判断しているため、カウンタＫＩＧをインクリメントし、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ２０３では、カウンタＫＩＧを０に初期化し、処理を終了する。

本実施例の伝達比可変操舵装置１のマイコン３１は、第３の所定電圧Ｖｃｒが第１閾値電圧Ｖａ以下で、且つ第２の閾値電圧Ｖｂ以上であると判断すると、発電機８ａから過電圧が発生していると認識し、カウンタＫＩＧが予め設定された所定カウンタ値以上になるまで通常制御を続ける。そして、カウンタＫＩＧが所定カウンタ値以上となると、ソレノイドコイル２に電流を流すことを停止させて、連結ピン２１を係合部４２ａに挿入させる。即ち、マイコン３１は、第３の所定電圧Ｖｃｒが第１閾値電圧Ｖａ以下で、且つ第２の閾値電圧Ｖｂ以上である状態が所定時間継続してからソレノイドコイル２に電流を流すことを停止させて、連結ピン２１を係合部４２ａに挿入させる。さらに、記憶補助手段がメモリに記憶されている入力軸１１と出力軸１３との間の回転角（絶対角）をＥＥＰＲＯＭ３０に記憶させることから、マイコン３１が発電機８ａから過電圧が発生したことを誤判断することを抑制でき、伝達比可変操舵装置１の信頼性を確保することができる。

図１１は、本実施例の発電機８ａから過電圧が発生した場合におけるマイコン３１での処理手順を示したフローチャートである。なお、本実施例は、実施例２のみに適用される。

本実施例でのマイコン３１の作動について、図１１のフローチャートに基づき説明する。

図１０に示すように、本実施例では、図９のフローチャートのステップＳ１０１をステップＳ３０１に変更し、ステップＳ３０２を追加している。

ステップＳ３０１では、第３の所定電圧Ｖｃｒが第３閾値電圧Ｖｃ以上であるか否かを判断する。そして、第３の所定電圧Ｖｃｒが第３閾値電圧Ｖｃ以上である場合には、ステップＳ３０２に進み、第３の所定電圧Ｖｃｒが第３閾値電圧Ｖｃ以上でない場合には、ステップＳ１０２に進む。

なお、第３閾値電圧Ｖｃは、図６に示すように、第２の閾値電圧Ｖｂよりも小さく、且つクランプ手段３５ａかでクランプしていない正常電圧よりも大きい電圧に予め設定されている。

ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で第３の所定電圧Ｖｃｒが第３閾値電圧Ｖｃ以上であると判断していることから、発電機８ａから過電圧が発生したと推定し、クランプ手段３５ａのスイッチングトランジスタ３５３をオフさせる制御信号をトランジスタ３５６に出力し、ステップＳ１０４に進む。

なお、電源回路３５ｂには、バッテリ８及び発電機８ａからの電圧が供給されなくなるが、クランプ手段３５ａのコンデンサ３５９に蓄積された電圧が電源回路３５ｂを介してマイコン３１及びＥＥＰＲＯＭ３０に供給される。

そして、上述したステップＳ１０４により、即座にソレノイドコイル２に電流を流すことを停止させて、連結ピン２１を係合部４２ａに挿入させる。さらに、ステップＳ１０５により、記憶補助手段がメモリに記憶されている入力軸１１と出力軸１３との間の回転角（絶対角）をＥＥＰＲＯＭ３０に記憶させる。

本実施例の伝達比可変操舵装置１のマイコン３１は、第３の所定電圧Ｖｃｒが第３閾値電圧Ｖｃ以上であると判断すると、発電機８ａから過電圧が発生したと推定し、クランプ手段３５ａのスイッチングトランジスタ３５３をオフさせる制御信号をトランジスタ３５６に出力して、即座にソレノイドコイル２に電流を流すことを停止させて、連結ピン２１を係合部４２ａに挿入させる。さらに、ステップＳ１０５により、記憶補助手段がメモリに記憶されている入力軸１１と出力軸１３との間の回転角（絶対角）をＥＥＰＲＯＭ３０に記憶させる。このことから、マイコン３１が発電機８ａから過電圧が発生したことを推定することで、実施例３の構成よりも早く伝達比可変操舵装置１を停止させることができ、より伝達比可変操舵装置１の安全性を確保できる。

また、クランプ手段３５ａのスイッチングトランジスタ３５３をオフさせる制御信号をトランジスタ３５６に出力することで、電源回路３５ｂにバッテリ８及び発電機８ａからの電圧が供給されなくなるが、クランプ手段３５ａのコンデンサ３５９に蓄積された電圧がマイコン３１及びＥＥＰＲＯＭ３０に供給されるため、マイコン３１の記憶補助手段がメモリに記憶されている入力軸１１と出力軸１３との間の回転角（絶対角）をＥＥＰＲＯＭ３０に記憶させることができる。

車両の操舵機構の構成図である。 伝達比可変操舵装置の伝達比可変ユニットの軸方向断面図である。 伝達比可変操舵装置全体の回路構成を示したブロック図である。（実施例１） 本実施例のクランプ手段の回路構成を示した回路図である。（実施例１） 発電機から過電圧が発生した場合に、クランプ手段に入力される入力電圧Ｖｉｎの時間に対する電圧波形を示している。（実施例１） 発電機から過電圧が発生した場合に、クランプ手段が電源回路に出力する出力電圧Ｖｃｒの時間に対する電圧波形を示している。（実施例１） 伝達比可変操舵装置全体の回路構成を示したブロック図である。（実施例２） 本実施例のクランプ手段の回路構成を示した回路図である。（実施例２） 発電機から過電圧が発生した場合におけるマイコンでの処理手順を示したフローチャートである。（実施例３） 発電機から過電圧が発生した場合におけるマイコンでの処理手順を示したフローチャートである。（実施例４） 発電機から過電圧が発生した場合におけるマイコンでの処理手順を示したフローチャートである。（実施例５）

符号の説明

１…伝達比可変操舵装置、２…ソレノイドコイル、３…ＥＣＵ、４…電動モータ、８…バッテリ、３０…ＥＥＰＲＯＭ、３１…マイコン、３５ａ…クランプ手段、３５ｂ…電源回路

Claims (6)

1. ステアリングに接続される入力軸と、
   転舵輪側に接続される出力軸と、
   前記入力軸の回転角に対して前記出力軸の回転角を可変させる電動モータと、
   前記入力軸と前記出力軸との間の相対角を検出する相対角検出手段と、
   前記相対角検出手段で検出した前記相対角に基づいて絶対角を演算する回転角演算手段と、
   前記回転角演算手段で演算した前記絶対角を記憶するための不揮発性の記憶手段と、
   前記記憶手段に前記絶対角を記憶させるための記憶補助手段を有し、前記出力軸の回転角を可変させるために、前記電動モータの駆動を制御する制御部と、
   電源及び前記電源の電力供給を補助する発電機から供給される電圧が正常であるときに、前記電源及び前記発電機から供給される電圧を前記制御部の作動範囲の電圧である第１の所定電圧以下にクランプさせて前記制御部に供給する電源供給手段とを備えた伝達比可変操舵装置において、
   前記電源及び前記発電機及び前記電源供給手段と電気的に接続され、前記電源及び前記発電機から供給される電圧が異常である第２の所定電圧以上のときに、前記電源及び前記発電機から供給される電圧を前記第１の所定電圧よりも大きく、且つ前記第２の所定電圧よりも小さい第３の所定電圧にクランプさせて前記電源供給手段に供給するクランプ手段を有していることを特徴とする伝達比可変操舵装置。
2. 前記クランプ手段は、入力端子が前記電源及び前記発電機と電気的に接続され、出力端子が前記電源供給手段に電気的に接続されるスイッチング素子を有し、
   前記スイッチング素子のスイッチング動作によって、前記電源及び前記発電機から供給される電圧を前記第３の所定電圧にクランプさせることを特徴とする請求項１記載の伝達比可変操舵装置。
3. 前記クランプ手段は、一端が前記スイッチング素子の出力端子及び前記電源供給手段と電気的に接続され、且つ他端がグランドに接続される電力蓄積手段と、
   前記電力蓄積手段に蓄積された電圧に基づいて、前記スイッチング素子をスイッチング動作させるスイッチング素子駆動手段とを有していることを特徴とする請求項２記載の伝達比可変操舵装置。
4. 前記制御部は、前記スイッチング素子と電気的に接続され、且つ前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するための制御信号を生成することを特徴とする請求項２記載の伝達比可変操舵装置。
5. 前記入力軸と前記出力軸とを連結する連結手段と、前記入力軸と前記出力軸との連結を断つために前記連結手段を作動させるための励磁コイルと、前記電源及び前記発電機から供給される電圧を検出する電圧検出手段とを有し、
   前記制御部は、前記連結手段を作動させるために、前記励磁コイルに流れる電流を制御し、前記電圧検出手段で検出した電圧が前記第２の所定電圧以上であるとき、直ちに前記電動モータの駆動及び前記励磁コイルに電流を流すことを停止させ、
   前記記憶補助手段が前記絶対角を前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の伝達比可変操舵装置。
6. 前記入力軸と前記出力軸とを連結する連結手段と、前記入力軸と前記出力軸との連結を断つために前記連結手段を作動させるための励磁コイルと、前記電源及び前記発電機から供給される電圧を検出する電圧検出手段とを有し、
   前記制御部は、前記連結手段を作動させるために、前記励磁コイルに流れる電流を制御し、前記電圧検出手段で検出した電圧が前記第２の所定電圧以上である状態が所定時間継続したときに、前記電動モータの駆動及び前記励磁コイルに電流を流すことを停止させ、
   前記記憶補助手段が前記絶対角を前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の伝達比可変操舵装置。

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