JPH01174295A - ステップモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、変速比が無段階的に変更される無段変速機の
変速制御装置等のアクチュエータとして用いられるステ
ップモータ（パルスモータ）の駆動装置に関する。

（従来の技術） 従来、ステップモータ駆動装置としては、例えば、特開
昭６１−１０５３５３号公報に記載されている装置が知
られている。

この従来公報には、駆動ブーり側のシリンダ油圧を調圧
することでＶベルトの接触回転半径を変えて変速比を連
続的に可変とする■ベルト式無段変速機構を備えた変速
制御装置が示されていて、この制御装置のアクチュエー
タであるステップモータの回転角度位置を検出するモー
タ位置検出手段としてＬｏｗスイッチが設けられ、電源
を入れてコントロールユニットをリセットする時には、
Ｌｏｗスイッチによる検出位置を正しい値としてステッ
プモータへの回転角度指令値をイニシャライズするよう
にしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のステップモー夕駆動装
置にあっては、ステップモータへの回転角度指令値をメ
モリバックアップすることな（、Ｌｏｗスイッチによる
検出位置を常に正しい値としてリセット時には必ずイニ
シャライズする装置となっていた為　Ｌｏｗスイッチが
ＯＦＦからＯＮに変わった時点でステップモータへの回
転角度指令値を５ＴＥＰ＝　Ｏ等としてイニシャライズ
する場合、ＬｏｗスイッチがＯＮやＯＦＦで固定された
ままとなっている等で故障していると、イニシャライズ
が終了しなくなったり、変速制御での変速比が大幅に狂
ってしまう。

例えば、スイッチＯＮに固定されたままでＬ　ｏ　ｗス
イッチが故障していると、ステップモータが左限度まで
回転して又トツパに当たってもイニシャライズが終了せ
ず、無段変速機において最高変速比（最低減速比）の位
置にセットされてしまうと発進出来ないという不具合を
生じる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決することを目的と
してなされたもので、この目的達成のために、本発明で
は、以下に述べるような解決手段とした。

本発明の解決手段を第１図に示すクレーム概念図により
述べると、ステップモータｌの回転角度位置を検出する
モータ位置検出手段２と、電源を切った時にもステップ
モータ１の回転角度指令値をデータとして記憶保持する
バックアップメモリ３を有するモータ制御卸回路４と、
電源を入れてモータ制御系をリセットする時、前記モー
タ位置検出手段２による回転角度検出値と前記バックア
ップメモリ３に記憶されている回転角度指令値とを比較
し、両者の値が異なる場合にモータ位置検出手段２を異
常とｅｌ＋断する故障検出回路５と、を備えている事を
特徴とする。

尚、モータ位置検出手段２とは、ステップモータｌの回
転角度位置を変位に追従しながらポテンショメータやス
トロークセンサ等により検出する手段に限られず、ステ
ップモータ１の回転角度位置のうちリミット位置のみを
検出するスイッチ手段も含む概念である。

（作　用） 電源を入れてモータ制御系をリセットする時、故障検出
回路５において、モータ位置検出手段２による回転角度
検出値とバックアップメモリ３に記憶されている回転角
度指令値とが比較され、両者の値が異なる場合にモータ
位置検出手段２が異常と判断される。

従って、リセット時にモータ位置検出手段２が故障かど
うかの検出が出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

向、この実施例では、自動車に搭載される■ベルト式無
段変速機の変速制ｉ耳装置に適応されるステップモータ
駆動装置を例にとる。

まず、構成を説明する。

実施例のステップモータ駆動装置が適用される無段変速
機は、第２図に示すように、フルードカップリング１２
、前後進切換機構１５、■ベルト式無段変速機構２９、
差！Ｊ］装置５６を主要な構成としている。

前記フルードカップリング１２は、入力側がエンジン１
０の出力軸１０ａに、出力側が回転軸１３に連結された
流体伝導装置である。

尚、このフルードカップリング１２は、ロックアツプｉ
構付きであり、ロックアツプ油室１２ａの油圧を制御す
ることにより、入力端のポンプインペラー１２ｂと出力
側のタービンランナー１２ｃとを機械的に連結又は切り
離しが可能である。

前記前後進切換機構１５は、遊星歯車機構１７と前進用
クラッチ４０と後進用ブレーキ５０を備えている。

遊星歯車機構１７は、サンギヤ１９と、２つのピニオン
２１及び２３を有するビニオンキャリア２５と、インタ
ーナルギヤ２７とから構成されている。サンギヤ１９は
常に回転軸１３と一体回転するように連結されている。

ピニオンキャリア２５は前進用クラッチ４０によって回
転軸１３と連結可能であると共に、回転軸１３と同軸上
の駆動軸１４に連結されている。インターナルギャ２７
は後進用ブレーキ５０によって、静止部に対して固定可
能である。

前記Ｖベルト式無段変速機構２９は、駆動軸１４と従動
軸２８との間に介装されていて、駆動プーリ１６、■ベ
ルト２４、従動プーリ２６を備えている。

駆動プーリ１６は、駆動軸１４と一体回転する固定円錐
板１８と、該固定円錐板１８に対向配置されてＶ字状プ
ーリ溝を形成すると共に、駆動プーリシリンダ室２０に
作用する油圧によって駆動軸１４の軸方向に移動可能で
ある可動円錐板２２とから構成されている５ 尚、駆動プーリシリンダ室２０は、室２０ａ及び室２０
ｂの２室から成っており、後述する従動プーリシリンダ
室３２の２倍の受圧面積を有している。

■ベルト２４は、駆動プーリ１６から従動プーリ２６へ
の動力伝達手段である。

従動プーリ２６は、従動軸２８と一体回転する固定円錐
板３０と、該固定円錐板３０に対向配置されてＶ字状ブ
ーり溝を形成すると共に、従動プーリシリンダ室３２に
作用する油圧によって従動軸２８の軸方向に移動可能で
ある可動円錐板２８とから構成されている。

尚、前記従動軸２８には、駆動ギヤ４６が固着されてお
り、この駆動ギヤ４６はアイドラ軸５２上のアイドラギ
ヤ４８と噛み合っている。アイドラ軸５２に設けられた
ピニオンギヤ５４はファイナルギヤ４４と常時噛み合っ
ている。

前記差動装置５６は、前記ファイナルギヤ４４に伝達さ
れた駆動力を差動を許容しながら左右輪に駆動４分する
装置で、ファイナルギヤ４４に取り付けられている一対
のビニオン５８゜６０と、該とニオン５８．６０に噛み
合う一対のサイドギヤ６２．６４を有し、サイドギヤ６
２゜６４はそれぞれ出力軸６６．６８に連結されている
。

上述のような無段変速機での変速作用を簡単に述べる。

■ベルト式無段変速機構２９での変速比の変更は、駆動
プーリ１６の可動円錐板２２及び従動プーリ２６の可動
円錐板３４を軸方向に移動させ、■ベルト２４との接触
回転半径を変えることにより行なうことができる。

即ち、駆動プーリシリンダ室２０と従動プーリシリンダ
室３２との内部油圧を後述する変速制（卸装置により制
御することで、制御命令に応して副可動円錐板２２．３
４が軸方向に進退移動し、変速比の変更がなされる。

例えば、駆動プーリ１６側のＶ字状ブーり溝の幅を拡大
すると共に、従動プーリ２６例のＶ字状プーリ溝の幅を
縮小すれば、減速方向に変速比が変更され、また逆に作
動させれば、増速方向に変速比が変更されることになる
。

次に、変速制御装置の構成を説明する。

変速制御装置は、第２図に示すように、主にｍＩ記駆動
プーリシリング室２０及び従動プーリシリンダ室３２へ
の供給油圧の制御を行なう変速油圧制御用部７０と、該
変速油圧制御部７０のステップモータ７１の駆動制御を
する変速電子制御耳部９０とで構成されている。尚、以
下、詳しい構成説明を省略し、主要な構成のみについて
説明する。

前記変速油圧制御部７０には、主な構成要素として、ス
テップモータ７１、リンク機構７２、変速制御弁７３、
オイルポンプ７４、ライン圧調圧弁７５、負圧ダイヤフ
ラム７６、スロットル弁７７、マニュアル弁７８を備え
ている。

前記ステップモータ７１は、リンク機構７２を介して変
速制御弁７３及びライン圧調圧弁７５のスプール７３ａ
、７５ａを作動させるアクチュエータで、構成的には回
転子と、１相励磁巻線を有する複数の固定子とを備え、
励ＦｉＲ巻線へのパルスの与え方で正転方向及び逆転方
向に１ステツプづつ回転する。

前記変速制御弁７３は、ステップモータ７１のモータ軸
回転位置に応じて駆動プーリシリンダ室２０及び従動プ
ーリシリンダ室３２・＼の供給油圧の制御を行なう弁で
、スプール７３ａが図面左方向の位置にストロークする
程、駆動ブーリシリンダ室２０の供給油圧が高まる。

前記変速電子制御部９０には、セレクト位置センサ９１
、入力ブーり回転数センサ９２、車速センサ９３、スロ
ットル開度センサ９４．Ｌｏｗスイッチ９５、油温セン
サ９６、イグニッションスイッチ９７．コントロールユ
ニット９８、モータ駆動回路９９を備えている。

…１記セレクト位置センサ９１は、前記セレクトレバー
７８によるレンジ選択位置を検出し、Ｄシン９位置やＳ
レンジ位置等のセレクト位置ＳＰをスイッチ信号により
出力する。

前記入力ブーり回転数センサ９２は、駆動プーリ１６部
等に設けられ、入力ブーり回転ｆｉＮ、、に応じた信号
を出力し、前記車速センサ９３は、変速機出力軸部や重
輪の回転軸部等に設けられ、車速Ｖ　ｓｐに応じた信号
を出力し、＠配スロットル開度センサ９４は、エンジン
のスロットルバルブ位置等に設けられ、スロットル開度
Ｔ　ｖｏに応じた信号を出力し、これらのセンサ情報は
変速制御処理での主要な入力情報として用いられる。

前記Ｌｏｗスイッチ９５は、ステップモータ７１の回転
角度位置を検出するモータ位置検出手段として設けられ
、リンク機構７２のラックシャフト７２ａが最も低い変
速比側（図面で最も右側）にきた時にＯＦＦからＯＮへ
とスイッチ信号が変化する。

前記油温センサ９６は、変速油圧制御部７０で用いられ
る作動油の温度を検出し、油温Ｔに応じた信号を出力す
る。

前記イグニッションスイッチ９７は、モータ制御系のリ
セット開始スイッチを兼ねた圧電源スイッチで、このイ
グニッションＯＮ操作によりＬｏｗスイッチ９５の故障
検出を含んでイニシャライズ処理が行なわれる。

前記コントロールユニット９８は、ＣＰＵ９８１、ＲＡ
Ｍ９８２．ＲＯＭ９８３．入出力インターフェース９８
４．９８５等を有するマイクロコンピュータを中心とす
る電子制御回路により構成され、前記各センサ９１〜９
７からの信号を入力情報とし、所定の制御処理内容に従
って情報処理がなされ、処理結果を指令信号としてモー
タ駆動回路９９に出力する。

尚、記・旧情報の入れ替えが可能なメモリである前記Ｒ
ＡＭ９８２は、イグニッションスイッチ９７により主電
源をＯＦＦにしても、バッテリー電、ＦＡ９８６等でそ
の記憶内容を保持するバックアップＲＡＭとしている。

前記モータ駆動回路９９は、コントロールユニット９８
からの制御信号を入力し、ステップモータ７０を正転ま
たは逆転させるパルス波によるモータ駆動電流を送出す
る駆動回路である。

尚、前記変速油圧制御部７０及び変速電子制御部９０の
詳しい構成並びに作用については、従来出典で挙げた特
開昭６１−１０５３、発明の詳細な説明」や「図面」の
欄を参照のこと。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、変速制御処理に先行してなされるコントロールユ
ニット９８でのリセット制御処理作動の流れを第３図の
フローチャート図により説明する。尚、この制御作動は
イグニッションスイッチ９７をＯＮ操作した時から開始
される。

ステップ１００では、必要人力情報であるステップモー
タ７１への回転角度指令値Ｓ、、Ｓ２と、Ｌｏｗスイッ
チ９５からのスイッチ信号ＬＯ３■とが読み込まれる。

尚、回転角度指令値Ｓ、、Ｓ２は、バックアップＲＡＭ
９８２の２個所にステップ数として記憶されている。

ステップ１０１〜ステツプ１０３は、バックアップ異常
の検出処理を行なうステップで、バッテリー電源９８６
からバックアップ電気供給がなされているか（ステップ
１０１）と、回転角度指令値Ｓ、、Ｓ２が５１＝　３２
であるか（ステップ１０２）により異常判断がなされ、
いずれかに該当する時にはバックアップ異常としてステ
ップ１０３から異常指令が出力される。

ステップ１０４〜ステツプ１０７は、Ｌｏｗスイッチ９
５の異常検出処理を行なうステップで、Ｌｏｗスイッチ
９５がＯＮであるかどうかが判断され（ステップ１０４
）、ＯＮの場合には回転角度指令値Ｓ１がステップｒ１
７以下かどうかがＩＩ＋断され（ステップ１０５）、Ｏ
ＦＦの場合には回転角度指令値Ｓ１がステップ数２７以
上かどうかがｆす断され（ステップ１０６）、ステップ
１０５及びステップ１０６でＮｏと判断された場合には
Ｌｏｗスイッチ異常としてステップ１０７から異常指令
が出力される。

即ち、Ｌｏｗスイッチ９５によるＯＮ信号またはＯＦＦ
信号によりステップモータ７１の回転角度位置が最も低
い変速比位置またはそれ以外の位置にあると推定し、こ
の位置での回転角度指令値Ｓｌの基準ステップ数である
２７（機械系のガタによる誤差を吸収し制御精度を高め
る為、基準ステップ数をＯではなく２７にしている。）
との大小を比較し、ステップモータ７１の推定位置が回
転角度指令値Ｓ１とが一致しているとの判断によりＬｏ
ｗスイッチ９５が正常であることが検出されステップモ
ータ７１の推定位置が回転角度指令値Ｓ１とは異なると
の判断により、Ｌｏｗスイッチ９５が故障であることが
検出される。

ステップ１０８では、油温Ｔが設定油温Ｔ、以上かどう
かが判断され、Ｔ≧Ｔ、の場合には、ステップ１０９〜
ステツプ１１５にイニシャライズ処理が行なわれる。

イニシャライズ処理は、Ｌｏｗスイッチ９５からのスイ
ッチ信号ＬＯ５■とスイッチフラグＦ１が読み込まれ（
ステップ１０９）、Ｌｏｗスイッチ９５がＯＮかどうか
が判断され（ステップ１１０）、ＮＯの場合にはステッ
プモータ７１を右回転させる指令が出力されると共に（
ステップ１ｌｌ）、スイッチフラグＦ、がスイッチＯＦ
ＦをあられすＦ、＝ＯＦＦにセットされてステップ１０
９へ戻る。また、ステップ１１０でＹＥＳの場合にはＦ
、＝ＯＦＦかどうかが判断され（ステップ１１３）、Ｎ
Ｏの場合にはステップモータ７１を左回転させる指令が
出力されてステップ１０９へ戻り、ＹＥＳの場合には回
転角度指令値Ｓ、、Ｓ２がＳ、＝５２＝２７に設定され
る。

即ち、このイニシャライズ処理では、Ｌｏｗスイッチ９
５の初期位置がＯＮ位置である場合にはステップ１１４
でＯＦＦ側へ戻し、Ｌｏｗスイッチ９５川期位置がＯＦ
Ｆ位置である場合にはステップ１１１でＯＮ側へ移動さ
せることで、Ｌｏｗスイッチ９５がＯＦＦからＯＮに変
化する状態を作り出し、この時点で回転角度指令値Ｓ、
、Ｓ２を設定するようにしている。

そして、このイニシャライズ処理が終了すると。

ステップ１１６へ進み、制御準備体制が整ったとして通
常の変速制御が開始される。

また、前記ステップ１０８で、油温Ｔが設定油温Ｔ１未
満、つまりＴ＜Ｔ１と判断されると、ステップモータ７
１のイニシャライズを浦温か高まるまで禁止し、その間
、変速比を固定したままでのアイドル制御等が開始され
る。

油温Ｔが設定油温Ｔ、未満の場合には、変速比が固定さ
れ（ステップ１１７）、変速比を固定したままでの制御
が開始され（ステップ１１８）、とりあえず、イニシャ
ライズが終了しな（とも安全側である小変速比に変速比
を固定しての変速制御の作動が確保される６ そして、その後は、油温センサ９６からの油温Ｔと車速
センサ９３からの車速ｖｇ２が読み込まれ（ステップ１
１９）、油温Ｔ、＠速Ｖ　ｓｐ、スイッチ信号ＬＯ５■
の監視をしくステップ１２０゜１２１．１２２）、油温
Ｔが設定油温Ｔ２より高く、且つ、車速Ｖ９Ｐが設定車
速Ｖ、以下か、設定車速Ｖｌを越えていてもＬｏｗスイ
ッチ９５０がＯＮであるかの条件を満足すれば、ステッ
プ１２３で、前記ステップ１０９〜ステツプ１１５と同
じイニシャライズ処理が行なわれ、変速比の固定が解除
され（ステップ１２４）、ステップ１１６へ進んで変速
比を無段階に変更する通常の変速制御が開始される。

従って５本実施例では、以下に述べるような効果が得ら
れる。

■　リセット時には、バックアップＲＡＭ９８２の電源
チエツクと２つの回転角度指令値Ｓ、。

Ｓ２の保存情報に基づくステップ１０１〜ステツプ１０
３の処理で、バックアップ異常かどうかの検出が出来る
。

■　リセット時には、バックアップＲＡＭ９８２の保存
情報と、Ｌｏｗスイッチ９５からの検出情報との比較に
基づくステップ１０４〜ステツプ１０７の処理で、Ｌｏ
ｗスイッチ９５が故障かどうかの検出が出来る。

■　リセット時には、常に一定した基準時点が得られる
Ｌｏｗスイッチ９５のＯＦＦからＯＮへの変化時点に基
づくステップ１０９〜ステツプ１１５の処理で、ステッ
プモータ７１への指令値イニシャライズを行なうことが
出来る。

■　油温を監視し、ステップモータ７１が円滑に回転し
ない低油温時にはイニシャライズを高油温になるまで一
時的に禁止することで、ステップモータ７１の回転を伴
なっていこなわれるイニシャライズが長時間終了しない
ような事態が発生するのを防止出来る。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。

例えば、実施例では、無段変速機の変速制御装置とＣへ
の適応例を示したが、ステップモータなアクチュエータ
とする制御系であれば、他の各種の制御系に適応出来る
。

また、実施例では、モータ位置検出手段としてリミット
スイッチタイプの手段を示したが、ステップモータの回
転角度位置を変位に追従しながらポテンショメータやス
トロークセンサ等により検出する手段を用いても良く、
この場合には、バックアップメモリからの指令値との比
較で、検ＦＨｉｔ／ｒと指令（＋ｉとが所定の誤差範囲
内であればモータ位置検出手段が正常で、所定の誤差範
囲を越えていれば異常と判断するようにする。

また、作動油等の液中で用いられるステップモータの駆
動周波数を、液体の粘性に応じて変更するようにしても
良い。

具体的には５第４図〜第６図に示すように、液体粘性を
液温度（ＡＴＦ；油温）により検出し、ステップモータ
７１が回りにくい低液温度時（Ａ１’　ｌ−’≦ＡＯ）
には駆動周波数を低くして（Ｆｌ＝５０１）　Ｐ　Ｓ　
）　、モータ駆動速度を遅くすることで（通常はＦ　ｌ
　＝　ｌ　０ＯＰＰＳ）　、液温にかかわらず円滑なス
テップモータ７１の駆動を確保する。

（発明の効果） 以」二説明してきたように、本発明のステップモータ駆
動装置にあっては、ステップモータの回転角度位置を検
出するモータ位置検出手段と、電源を切った時にもステ
ップモータの同転角度指令ｉ直をデータとして記憶保持
するバックアップメモリを有するモータ制御回路と、電
源を入れてモータ制御系をリセットする時、前記モータ
位置検出１１段による回転角度検出値と面記バックアッ
プメモリに記憶されている回転角度指令Ｍとを比較し、
両者の（１ａが異なる場合にモータ位置検出手段を異常
と判ｌｆＴ′する故障検出回路と、を（…えている巾を
特徴とするト段としたろ、リセット時にモータ位置検出
手段２が故障かどうかの検出が出来るという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のステップモータ駆動装置を示すクレー
ム概念図、第２図は実施例の又テップモータ駆動装置が
適応された無段変速機及び変速制御装置を示す全体図、
第３図は実施例のコントロールユニットでのリセット制
御処理作動の流れを示すフローチャート図、第４図はス
テップモータを示す図、第５図は油温による周波数変更
制御のフローチャート図、第６図は定時間割込みのコイ
ル励磁作動のフローチャート図である。 ｌ・・・ステップモータ ２・・・モータ位；６検出手段 ：３・・・バックアップメモリ ４・・・モータ制御回路 ５・・・故障検出回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　ステップモータの回転角度位置を検出するモータ
   位置検出手段と、 電源を切った時にもステップモータの回転角度指令値を
   データとして記憶保持するバックアップメモリを有する
   モータ制御回路と、 電源を入れてモータ制御系をリセットする時、前記モー
   タ位置検出手段による回転角度検出値と前記バックアッ
   プメモリに記憶されている回転角度指令値とを比較し、
   両者の値が異なる場合にモータ位置検出手段を異常と判
   断する故障検出回路と、 を備えている事を特徴とするステップモータ駆動装置。