ロック装置、伝達比可変装置、及び車両用操舵装置
【課題】電源電圧の低下時においても速やかにロック状態を解除することのできるロック装置、伝達比可変装置、及び車両用操舵装置を提供することにある。
【解決手段】モータ１１の各モータコイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ、並びにＩＦＳＥＣＵに設けられたノイズ除去コイル７３をエネルギー蓄積用のコイルとして用いる。そして、ロック解除時において電源電圧が所定電圧よりも小さい場合には、ソレノイド３７に対し、これら各コイルに蓄積されたエネルギー、即ちサージ電圧を印加する。
【解決手段】モータ１１の各モータコイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ、並びにＩＦＳＥＣＵに設けられたノイズ除去コイル７３をエネルギー蓄積用のコイルとして用いる。そして、ロック解除時において電源電圧が所定電圧よりも小さい場合には、ソレノイド３７に対し、これら各コイルに蓄積されたエネルギー、即ちサージ電圧を印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロック装置、伝達比可変装置、及び車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転体に形成された係合溝にロックアームの一端を係合させることにより同回転体の回転を拘束、即ちロック状態とすることが可能なロック装置がある。そして、このようなものには、ソレノイドによりロックアームを駆動し同ロックアームの一端を回転体の係合溝から脱離させることにより、そのロック状態を解除するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２０９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、例えば、このようなロック装置を車両に設けられた伝達比可変装置に適用した場合、低温時やエンジン始動時等、上記ソレノイドの電力供給源である車載電源（バッテリ）に電圧低下が生ずることがある。このため、こうした電源電圧の低下時には、係合溝との摩擦に抗してロックアームを同係合溝から脱離させるだけの出力をソレノイドが発生できない場合があり、その結果、速やかにロック状態を解除することができないおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電源電圧の低下時においても速やかにロック状態を解除することのできるロック装置、伝達比可変装置、及び車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、係合溝を有する回転体と、前記係合溝に係合されることにより前記回転体の回転を拘束可能なロックアームと、前記ロックアームを前記係合溝から脱離させて前記拘束を解除すべく該ロックアームを駆動可能なソレノイドと、前記ソレノイドに対してサージ電圧を印加可能なコイルと、を備えること、を要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、モータと、該モータの回転軸、入力軸及び出力軸に連結されることにより、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達するとともに前記回転軸の回転を減速して該出力軸に伝達する差動機構と、前記入力軸と前記出力軸とを相対回転不能にロック可能なロック装置とを備えた伝達比可変装置において、前記ロック装置は、前記モータの回転軸と一体回転するように設けられ、その回転の拘束により前記入力軸と前記出力軸とを相対回転不能にロック可能な回転体と、前記回転体に形成された係合溝に係合されることにより前記回転体の回転を拘束可能なロックアームと、前記ロックアームを前記係合溝から脱離させて前記拘束を解除すべく該ロックアームを駆動可能なソレノイドと、前記ソレノイドに対してサージ電圧を印加可能なコイルと、を備えること、を要旨とする。
【０００７】
上記各構成によれば、電源電圧が低下した場合であっても、係合溝との摩擦に抗してロックアームを同係合溝から脱離させるだけの十分な出力をソレノイドに発生させることができる。その結果、こうした電源電圧の低下時であっても速やかにロック状態を解除することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記コイルは、前記モータのモータコイル及び前記モータに対する電力供給経路に設けられたノイズ除去コイルの少なくとも何れか一つであること、を要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、モータコイルやノイズ除去コイルといった伝達比可変装置に既存の構成をエネルギー蓄積用のコイルとして用いるため、コストが上昇することもない。
請求項４に記載の発明は、前記モータは三相の駆動電力の供給により回転するものであって、前記ソレノイドに対する前記サージ電圧の印加は、前記モータに対する通電相を固定した電力供給の後に行われるとともに、該固定通電相は、前記モータの回転位置に応じて、該モータが回転しない通電相が選択されること、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、モータコイルに対する通電によりモータが回転し、回転体の回転位置がずれることで、ロックアームと係合溝との摩擦力が大となることを防止することができる。従って、より速やかにロック状態の解除ができるようになる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記サージ電圧の印加は、電源電圧が所定電圧より小さい場合に行われること、を要旨とする。
上記構成によれば、電源電圧の低下により係合溝との摩擦に抗してロックアームを同係合溝から脱離させるだけの出力をソレノイドが発生できない場合において、効果的に同ソレノイドの出力を向上させることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５の何れか一項に記載の伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電源電圧の低下時においても速やかにロック状態を解除することの可能なロック装置、伝達比可変装置、及び車両用操舵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をギヤ比可変システムを備えた車両用操舵装置（ステアリング装置）に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のステアリング装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリングホイール（ステアリング）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により操舵輪６の舵角、即ちタイヤ角が可変することにより、車両の進行方向が変更されるようになっている。
【００１５】
また、本実施形態のステアリング装置１は、ステアリングホイール２の舵角（操舵角）に対する操舵輪６の舵角（タイヤ角）の比率、即ち伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置としてのギヤ比可変アクチュエータ７と、該ギヤ比可変アクチュエータ７の作動を制御する制御手段としてのＩＦＳＥＣＵ８とを備えている。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態のギヤ比可変アクチュエータ７は、駆動源としてのモータ１１と、差動機構としてのハーモニックドライブ（登録商標）１２とを備えており、第１シャフト９の回転を第２シャフト１０に伝達するとともにモータ１１の回転を減速して第２シャフト１０に伝達する。そして、ステアリング操作に伴う第１シャフト９の回転に、モータ駆動に基づく回転を上乗せして第２シャフト１０に伝達することにより、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）し、これにより操舵角に対する操舵輪６の伝達比を可変させる。
【００１７】
詳述すると、モータ１１を収容するハウジング１３は、略有底筒状に形成されており、モータ１１は、その回転軸であるモータ軸１１ａとハウジング１３とが同軸になるように同ハウジング１３内に固定されている。また、ハウジング１３の上壁部１３ａには、同ハウジング１３と同軸となる位置に筒状の嵌合部１４が設けられており、同嵌合部１４は、その軸方向外側（図中上方向）に向かって延設されている。そして、ハウジング１３は、その嵌合部１４と第１シャフト９の一端とが嵌合されることにより同第１シャフト９に固定され、これにより、第１シャフト９とともに一体回転するようになっている。
【００１８】
一方、ハーモニックドライブ１２は、同軸に並置されたステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２と、これらの各ギヤと噛み合うように同軸配置された筒状のフレキシブルギヤ２３とを備えている。ステータギヤ２１は、ハウジング１３と同軸となるように同ハウジング１３に固定されており、ドリブンギヤ２２は、連結部材２５を介して第２シャフト１０と同軸に連結されている。ステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２には、互いに異なる歯数が設定されており、フレキシブルギヤ２３は、楕円状に撓められた状態でこれら各ギヤの内側に配置されることにより、その外歯が該各ギヤの内歯とそれぞれ部分的に噛合されている。そして、ハウジング１３とともにステータギヤ２１が回転し、そのステータギヤ２１の回転がフレキシブルギヤ２３を介してドリブンギヤ２２に伝達されることにより、ステアリング操作に伴う第１シャフト９の回転が第２シャフト１０に伝達されるようになっている。
【００１９】
また、フレキシブルギヤ２３の内側には、上記ステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２とともにハーモニックドライブ１２を構成する波動発生器２７が配置されている。波動発生器２７は、モータ軸１１ａに連結されており、モータ軸１１ａの回転に伴いフレキシブルギヤ２３の内側を回転することにより、上記撓められたフレキシブルギヤ２３の楕円形状、即ちステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２との噛合部を回転させる。そして、ステータギヤ２１とドリブンギヤ２２との間の歯数差に基づいて、ドリブンギヤ２２が波動発生器２７の回転と逆方向に回転することにより、モータ軸１１ａの回転が減速されて第２シャフト１０に伝達されるようになっている。尚、本実施形態のギヤ比可変アクチュエータ７では、ハウジング１３の上壁部１３ａにスパイラルケーブル装置２４が設けられている。そして、このスパイラルケーブル装置２４により、所定の回転範囲（許容回転範囲）においてモータ１１とＩＦＳＥＣＵ８、並びに後述するロック機構３０のソレノイド３７とＩＦＳＥＣＵ８とが電気的に接続されるようになっている。
【００２０】
また、ギヤ比可変アクチュエータ７は、入力軸である第１シャフト９と出力軸である第２シャフト１０とを相対回転不能にロック可能なロック機構３０を備えており、同ロック機構３０は、ハウジング１３側に設けられたロックアーム３１と、モータ軸１１ａの一端に固定され該モータ軸１１ａとともに一体回転するロックホルダ３２とを備えている。
【００２１】
図３に示すように、本実施形態では、ロックホルダ３２は環状に形成され、モータ軸１１ａと同軸に固定されている。そして、その周面には、ロックアーム３１が係合される被係合部として、その厚み方向（軸方向）に延びる複数の係合溝３３が凹設されている。一方、図２及び図３に示すように、ロックアーム３１は、ロックホルダ３２の外側において、回動可能にハウジング１３内に軸支されている。具体的には、ハウジング１３（詳しくはハウジング１３に固定されたモータハウジング１１の一端）には、モータ軸１１ａの軸線方向に沿って延びる回動軸３４が設けられており、ロックアーム３１は、この回動軸３４により、ロックホルダ３２と対向する位置（ロックホルダ３２の回転平面と略同一の平面上）において回動可能に軸支されている。本実施形態では、ロックアーム３１の一端（フック部３１ａ）には、ロックホルダ３２の周面に向かって突出する係合爪３５が設けられている。そして、ロックアーム３１は、その回動により、この係合爪３５がロックホルダ３２側の係合溝３３と係合するようになっている。
【００２２】
本実施形態のロック機構３０では、ロックアーム３１は、コイルバネ３６の弾性力により、そのフック部３１ａがロックホルダ３２側に向かって回動するよう付勢されている。尚、本実施形態では、回動軸３４に遊嵌された捻りコイルバネを用いるが、説明の便宜のため、図中では、その機能のみを概念的に図示するものとする。そして、ロックアーム３１の他端、即ち回動軸３４を挟んで上記係合爪３５と対向する側の端部（カウンタバランサ部３１ｂ）には、ロック機構３０の駆動源であるソレノイド３７のプランジャ３８が連結されている。具体的には、ソレノイド３７は、ロックホルダ３２の外側において、そのプランジャ３８がモータ軸１１ａの軸線方向と略直交する方向に突出するように配設されており、同プランジャ３８の先端は、ロックアーム３１のカウンタバランサ部３１ｂと回動可能に連結されている。本実施形態では、プランジャ３８は、弾性力により、その先端がソレノイド本体３９から突出する方向に付勢されている。そして、本実施形態のソレノイド３７は、その励磁コイル４１への通電がなされる、即ちオン状態となることにより、その弾性力に抗してプランジャ３８をソレノイド本体３９の内部へと引き込むようになっている。
【００２３】
即ち、ロック時には、ソレノイド３７をオフ状態とすることで、コイルバネ３６の弾性力により、そのフック部３１ａがロックホルダ３２に近接する方向にロックアーム３１を回動させる。そして、フック部３１ａ先端の係合爪３５をロックホルダ３２側の係合溝３３と係合させることにより、同ロックホルダ３２の回転を拘束、即ちロックアーム３１が設けられたハウジング１３とロックホルダ３２が設けられたモータ軸１１ａとを連結し、これにより、第１シャフト９と第２シャフト１０とを相対回転不能にロックするようになっている。
【００２４】
一方、ロック解除時には、ソレノイド３７をオン状態とし、ロックアーム３１のカウンタバランサ部３１ｂに連結されたプランジャ３８を引き込むことにより、そのフック部３１ａがロックホルダ３２から離間する方向にロックアーム３１を回動させる。そして、フック部３１ａ先端の係合爪３５をロックホルダ３２側の係合溝３３から脱離させることにより、そのロック状態を解除するようになっている。
【００２５】
また、図１に示すように、ステアリング装置１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ４７と、該ＥＰＳアクチュエータ４７の作動を制御するＥＰＳＥＣＵ４８とを備えている。本実施形態のＥＰＳアクチュエータ４７は、その駆動源であるモータ４９がラック５と同軸に配置される所謂ラック型のＥＰＳアクチュエータであり、モータ４９の発生するアシストトルクは、ボール送り機構（図示略）を介してラック５に伝達される。そして、ＥＰＳＥＣＵ４８は、このモータ４９が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する。
【００２６】
本実施形態では、上記のギヤ比可変アクチュエータ７を制御するＩＦＳＥＣＵ８、及びＥＰＳアクチュエータ４７を制御するＥＰＳＥＣＵ４８は、車内ネットワーク（CAN：Controller Area Network）５０を介して接続されており、該車内ネットワーク５０には、車両状態量を検出するための複数のセンサが接続されている。具体的には、車内ネットワーク５０には、操舵角センサ５１、操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ５２、及び車速センサ５３が接続されている。そして、上記各センサにより検出される複数の車両状態量、即ち操舵角θs（操舵速度ωs）、操舵トルクτ、車速Ｖは、車内ネットワーク５０を介してＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ４８に入力される。尚、本実施形態では、操舵速度ωsは、操舵角θsを微分することにより求められる。また、ＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ４８は、車内ネットワーク５０を介した相互通信により、制御信号の送受信を行う。そして、ＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ４８は、車内ネットワーク５０を介して入力された上記各車両状態量及び制御信号に基づいて、ギヤ比可変アクチュエータ７並びにギヤ比可変アクチュエータの作動を制御する。
【００２７】
次に、本実施形態のステアリング装置の電気的構成及び制御態様について説明する。
図４は、本実施形態のステアリング装置１の制御ブロック図である。同図に示すように、ＩＦＳＥＣＵ８は、モータ制御信号を出力するマイコン６１と、モータ制御信号に基づいてモータ１１に駆動電力を供給する駆動回路６２とを備えている。尚、本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ７の駆動源であるモータ１１は、ブラシレスモータであり、駆動回路６２は入力されるモータ制御信号に基づいてモータ１１に三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力を供給する。また、以下に示す各制御ブロックは、マイコン６１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。
【００２８】
詳述すると、マイコン６１は、ギヤ比可変制御演算部６３及び微分ステア制御演算部６４を備え、これら各制御演算部は、それぞれ入力される車両状態量に基づいてＡＣＴ角θtaの制御目標成分を演算する。
【００２９】
具体的には、ギヤ比可変制御演算部６３には、操舵角θs及び車速Ｖが入力され、微分ステア制御演算部６４には、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。そして、ギヤ比可変制御演算部６３は、車速Ｖに応じてギヤ比を可変させるための制御目標成分であるギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算し、微分ステア制御演算部６４は、操舵速度に応じて車両の応答性を向上させるための制御目標成分である微分ステア指令角θls*を演算する。
【００３０】
ギヤ比可変制御演算部６３及び微分ステア制御演算部６４により演算されたギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*及び微分ステア指令角θls*は、加算器６５へと入力される。そして、この加算器６５において、これらギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*及び微分ステア指令角θls*が重畳されることによりＡＣＴ角θtaの制御目標であるＡＣＴ指令角θta*が演算される。
【００３１】
加算器６５にて演算されたＡＣＴ指令角θta*は、モータ１１に設けられた回転角センサ６６の出力信号に基づき検出されるＡＣＴ角θtaとともに、位置制御演算部６７に入力される。位置制御演算部６７は、入力されたＡＣＴ指令角θta*及びＡＣＴ角θtaに基づくフィードバック演算により電流指令εを演算し、その電流指令εをモータ制御信号出力部６８に入力する。そして、モータ制御信号出力部６８が、その電流指令εに基づくモータ制御信号を生成し、駆動回路６２が入力されたモータ制御信号に基づく駆動電力をギヤ比可変アクチュエータ７のモータ１１に供給することにより、同ギヤ比可変アクチュエータ７の作動が制御されるようになっている。
【００３２】
また、本実施形態では、ＩＦＳＥＣＵ８は、上記モータ駆動用の駆動回路６２に加え、ロック制御用、即ちソレノイド３７に駆動電力を供給する駆動回路７０を備えており、同駆動回路７０は、マイコン６１の出力するロック制御信号に基づいて、ソレノイド３７への電力供給をオン／オフする。
【００３３】
詳述すると、マイコン６１は、ロック制御部７１を備えており、同ロック制御部７１には、バッテリ７４の電源電圧Ｖb、ＩＧオン信号、モータ出力電圧Ｖm、ＰＳ停止信号、及びギヤ比可変アクチュエータ７の異常を示す異常信号等の制御信号（若しくは車両状態量）が入力される。尚、「ＩＧオン信号」はイグニッションＯＮ信号の略称である。そして、ロック制御部７１は、入力されるこれらの制御信号に基づいてロック機構３０をロック状態とすべきか、及びそのロック状態を解除すべきか否かを判定し、駆動回路７０に出力するロック制御信号を生成する。尚、本実施形態では、エンジンの始動、即ちＩＧオン信号の入力によりロック解除判定が行われる。また、駆動回路７０は、スイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ、以下単にＦＥＴ）により構成され、ロック制御信号は、同スイッチング素子のＤｕｔｙ比（オンＤｕｔｙ比）として出力される。そして、このロック制御信号に基づいて、ソレノイド３７に供給される駆動電力がオン／オフされることによりロックアーム３１、即ちロック機構３０の作動が制御されるようになっている。
【００３４】
（ロック解除制御）
次に、本実施形態におけるロック解除制御について説明する。
上述のように、低温時やエンジン始動時等には、上記ソレノイドの電力供給源である車載電源（バッテリ）に電圧低下が生ずることがあり、これにより、係合溝３３との摩擦に抗してロックアーム３１を同係合溝から脱離させるだけの出力をソレノイド３７が発生できず、その結果、速やかなロック解除ができない可能性がある。
【００３５】
この点を踏まえ、本実施形態では、モータ１１の各モータコイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ、並びにＩＦＳＥＣＵ８に設けられたノイズ除去コイル７３をエネルギー蓄積用のコイルとして用いる（図５参照）。そして、ロック解除時においてバッテリ７４の電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０よりも小さい場合には、ソレノイド３７に対し、これら各コイルに蓄積されたエネルギー、即ちサージ電圧を印加することにより、係合溝３３からロックアーム３１を速やかに脱離させることの可能な出力を確保するように構成されている。即ち、本実施形態では、ロック機構３０、ＩＦＳＥＣＵ８、及びモータ１１（のモータコイル１１ｕ〜１１ｗ）並びにノイズ除去コイル７３によりロック装置が構成されている。
【００３６】
詳述すると、本実施形態では、モータ駆動用の駆動回路６２は、モータ１１の各相に対応する複数（２×３個）のＦＥＴにより構成されている。具体的には、駆動回路６２は、ＦＥＴ７６ａ，７６ｄ、ＦＥＴ７６ｂ，７６ｅ、及びＦＥＴ７６ｃ，７６ｆの各組の直列回路を並列接続してなり、ＦＥＴ７６ａ，７６ｄの接続点７７ｕはモータコイル１１ｕに、ＦＥＴ７６ｂ，７６ｅの接続点７７ｖはモータコイル１１ｖに、ＦＥＴ７６ｃ，７６ｆの接続点７７ｗはモータコイル１１ｗに接続されている。そして、各ＦＥＴ７６ａ〜７６ｆのゲート端子はマイコン６１に接続され、これにより、同マイコン６１から出力されるモータ制御信号に応答して各ＦＥＴ７６ａ〜７６ｆがオン／オフするようになっている。
【００３７】
また、本実施形態では、ロック機構３０のソレノイド３７は、駆動回路６２と並列に接続されており、ロック制御用の駆動回路７０を構成するＦＥＴ７０ａは、ソレノイド３７と直列に接続されている。そして、ＦＥＴ７０ａのゲート端子はマイコン６１に接続され、これにより、同マイコン６１から出力されるロック制御信号に応答してＦＥＴ７０ａがオン／オフするようになっている。
【００３８】
また、ノイズ除去コイル７３は、バッテリ７４と駆動回路６２及びソレノイド３７との間の電力供給経路の途中に設けられている。そして、同電力供給経路には電圧センサ７８が設けられ、該電圧センサ７８により検出される電源電圧Ｖbは、ＩＧオン信号とともにマイコン６１に入力されるようになっている。
【００３９】
一方、図４に示すように、マイコン６１に入力された電源電圧Ｖbは、ロック制御部７１に入力され、同ロック制御部７１において、所定電圧Ｖ０より小さいか否か判定される。そして、ロック制御部７１は、ロック解除条件成立時において所定電圧Ｖ０よりも小さい場合には、モータ制御信号出力部６８に対して、各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３にエネルギーを蓄積させるべく駆動回路６２を制御するためのビルトアップ信号Ｓbを出力する。
【００４０】
具体的には、本実施形態では、各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３へのエネルギーの蓄積は、通電相を固定したモータ１１への通電により行われる（相固定通電）。そして、ロック制御部７１は、この相固定通電から所定時間ｔ０が経過した後、モータ制御信号出力部６８に対して、これら各コイルに蓄積されたエネルギーをサージ電圧としてソレノイド３７に印加すべく駆動回路６２を制御するためのリリース信号Ｓrを出力し、及びソレノイド３７に通電を行うべくロック制御信号を出力する。尚、本実施形態では、エネルギー蓄積時の固定通電相は、モータ１１の回転角θmに対応して、同モータ１１が回転しない通電相が選択される。そして、エネルギー蓄積時間である所定時間ｔ０は、各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３の時定数に基づいて決定される。
【００４１】
即ち、図６（ａ）（ｂ）に示す例では、ＦＥＴ７６ａ，７６ｅ，７６ｆをオン（ＦＥＴ７６ｄ，７６ｂ，７６ｃはオフ）とし、Ｕ相に対応するモータコイル１１ｕからＶ，Ｗ相に対応するモータコイル１１ｖ，１１ｗへと通電することにより（Ｕ−Ｖ，Ｗ相通電）、各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３にエネルギーを蓄積する。そして、所定時間ｔ０経過後、ＦＥＴ７６ｂ，７６ｃをオン、ＦＥＴ７６ａをオフ（ＦＥＴ７６ｅ，７６ｆはオフ、ＦＥＴ７６ｄはオン）として、駆動回路７０を構成するＦＥＴ７０ａをオンとすることにより、これら各コイルに蓄積されたエネルギー（逆起電力）をサージ電圧としてソレノイド３７に印加するようになっている。
【００４２】
次に、ロック解除制御の処理手順について説明する。
図７のフローチャートに示すように、マイコン６１は、ロック解除条件が成立すると、先ず電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０よりも小さいか否かを判定する（ステップ１０１）。そして、電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０よりも小さい場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）には、モータ１１に対して上記相固定通電を行うことにより各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３にエネルギーを蓄積する（ステップ１０２）。次に、マイコン６１は、ステップ１０２の相固定通電の開始から所定時間ｔ０が経過したか否かを判定する（ステップ１０３）。そして、所定時間ｔ０が経過したと判定した場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）には、各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３に蓄積されたエネルギーを放出し、ソレノイド３７にそのサージ電圧を印加すべくモータ制御信号を出力するとともに（ステップ１０４）、ロック解除をすべくロック制御信号を出力する（ステップ１０５）。
【００４３】
尚、本実施形態では、上記ステップ１０１において、電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０以上である場合（ステップ１０１：ＮＯ）には、ステップ１０２〜ステップ１０４の処理を実行することなく、ステップ１０５においてロック解除をすべくロック制御信号を出力する。そして、上記ステップ１０３において、所定時間ｔ０を経過していないと判定した場合（ステップ１０３：ＮＯ）には、所定時間ｔ０を経過するまでステップ１０２の相固定通電を継続する。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）モータ１１の各モータコイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ、並びにＩＦＳＥＣＵ８に設けられたノイズ除去コイル７３をエネルギー蓄積用のコイルとして用いる。そして、ロック解除時においてバッテリ７４の電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０よりも小さい場合には、ソレノイド３７に対し、これら各コイルに蓄積されたエネルギー、即ちサージ電圧を印加する。
【００４５】
上記構成によれば、電源電圧Ｖbが低下した場合であっても、係合溝３３との摩擦に抗してロックアーム３１を同係合溝から脱離させるだけの十分な出力をソレノイド３７に発生させることができる。その結果、こうした電源電圧Ｖbの低下時であっても速やかにロック状態を解除することができる。更に、各モータコイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ及びノイズ除去コイル７３をエネルギー蓄積用のコイルとして用いるため、コストが上昇することもない。
【００４６】
（２）各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３へのエネルギーの蓄積は、通電相を固定したモータ１１への通電により行われる。そして、このエネルギー蓄積時の固定通電相は、モータ１１の回転角θmに対応して、同モータ１１が回転しない通電相が選択される。
【００４７】
上記構成によれば、モータコイル１１ｕ〜１１ｗに対する通電によりモータ１１が回転し、ロック機構３０を構成する回転体としてのロックホルダ３２の回転位置がずれることで、ロックアーム３１と係合溝３３との摩擦力が大となることを防止することができる。従って、より速やかにロック状態の解除ができるようになる。
【００４８】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、モータ１１の各モータコイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ、並びにＩＦＳＥＣＵ８に設けられたノイズ除去コイル７３をエネルギー蓄積用のコイルとして用いることとした。しかし、これに限らず、ノイズ除去コイルのみ、或いはモータコイルのみをエネルギー蓄積用のコイルとして利用する構成としてもよい。即ち、ノイズ除去コイルを有しないもの等においては、モータコイルを利用すればよく、また、例えばブラシ付きＤＣモータのように相固定通電のできないものでは、ノイズ除去コイルを利用すればよい。尚、ブラシレスモータにおいてノイズ除去コイルのみを利用する場合、モータコイルに蓄積されたエネルギーはモータコイルにおいて消費するようにすればよい。更に、エネルギー蓄積用のコイルを別途設ける構成としてもよい。
【００４９】
・本実施形態では、本発明を伝達比可変装置のロック装置に具体化した。しかし、これに限らず、回転体に形成された係合溝にロックアームを係合させることにより同回転体の回転を拘束するとともに、ソレノイドによりロックアームを回転体の係合溝から脱離させることによりそのロック状態を解除する構成であれば、その他のロック装置に具体化してもよい。
【００５０】
・本実施形態では、ロック解除時において電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０よりも小さい場合に、ソレノイド３７に対してサージ電圧を印加することとしたが、ロック解除時においては、電源電圧Ｖbに関わらずサージ電圧を印加する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ステアリング装置の概略構成図。
【図２】ギヤ比可変アクチュエータの概略構成を示す断面図。
【図３】ロック機構の概略構成を示す模式図。
【図４】ステアリング装置の制御ブロック図。
【図５】本実施形態の伝達比可変装置の回路図。
【図６】（ａ）（ｂ）ソレノイドに対するサージ電圧印加の態様を示す説明図。
【図７】ロック解除制御の処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５２】
１…ステアリング装置、７…ギヤ比可変アクチュエータ、８…ＩＦＳＥＣＵ、９…第１シャフト、１０…第２シャフト、１１…モータ、１１ａ…モータ軸、１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ…モータコイル、１２…ハーモニックドライブ、３０…ロック機構、３１…ロックアーム、３２…ロックホルダ、３３…係合溝、３７…ソレノイド、６１…マイコン、６２，７０…駆動回路、７１…ロック制御部、７３…ノイズ除去コイル、Ｖb…電源電圧、Ｖ０…所定時間、θm…回転角。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロック装置、伝達比可変装置、及び車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転体に形成された係合溝にロックアームの一端を係合させることにより同回転体の回転を拘束、即ちロック状態とすることが可能なロック装置がある。そして、このようなものには、ソレノイドによりロックアームを駆動し同ロックアームの一端を回転体の係合溝から脱離させることにより、そのロック状態を解除するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２０９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、例えば、このようなロック装置を車両に設けられた伝達比可変装置に適用した場合、低温時やエンジン始動時等、上記ソレノイドの電力供給源である車載電源（バッテリ）に電圧低下が生ずることがある。このため、こうした電源電圧の低下時には、係合溝との摩擦に抗してロックアームを同係合溝から脱離させるだけの出力をソレノイドが発生できない場合があり、その結果、速やかにロック状態を解除することができないおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電源電圧の低下時においても速やかにロック状態を解除することのできるロック装置、伝達比可変装置、及び車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、係合溝を有する回転体と、前記係合溝に係合されることにより前記回転体の回転を拘束可能なロックアームと、前記ロックアームを前記係合溝から脱離させて前記拘束を解除すべく該ロックアームを駆動可能なソレノイドと、前記ソレノイドに対してサージ電圧を印加可能なコイルと、を備えること、を要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、モータと、該モータの回転軸、入力軸及び出力軸に連結されることにより、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達するとともに前記回転軸の回転を減速して該出力軸に伝達する差動機構と、前記入力軸と前記出力軸とを相対回転不能にロック可能なロック装置とを備えた伝達比可変装置において、前記ロック装置は、前記モータの回転軸と一体回転するように設けられ、その回転の拘束により前記入力軸と前記出力軸とを相対回転不能にロック可能な回転体と、前記回転体に形成された係合溝に係合されることにより前記回転体の回転を拘束可能なロックアームと、前記ロックアームを前記係合溝から脱離させて前記拘束を解除すべく該ロックアームを駆動可能なソレノイドと、前記ソレノイドに対してサージ電圧を印加可能なコイルと、を備えること、を要旨とする。
【０００７】
上記各構成によれば、電源電圧が低下した場合であっても、係合溝との摩擦に抗してロックアームを同係合溝から脱離させるだけの十分な出力をソレノイドに発生させることができる。その結果、こうした電源電圧の低下時であっても速やかにロック状態を解除することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記コイルは、前記モータのモータコイル及び前記モータに対する電力供給経路に設けられたノイズ除去コイルの少なくとも何れか一つであること、を要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、モータコイルやノイズ除去コイルといった伝達比可変装置に既存の構成をエネルギー蓄積用のコイルとして用いるため、コストが上昇することもない。
請求項４に記載の発明は、前記モータは三相の駆動電力の供給により回転するものであって、前記ソレノイドに対する前記サージ電圧の印加は、前記モータに対する通電相を固定した電力供給の後に行われるとともに、該固定通電相は、前記モータの回転位置に応じて、該モータが回転しない通電相が選択されること、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、モータコイルに対する通電によりモータが回転し、回転体の回転位置がずれることで、ロックアームと係合溝との摩擦力が大となることを防止することができる。従って、より速やかにロック状態の解除ができるようになる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記サージ電圧の印加は、電源電圧が所定電圧より小さい場合に行われること、を要旨とする。
上記構成によれば、電源電圧の低下により係合溝との摩擦に抗してロックアームを同係合溝から脱離させるだけの出力をソレノイドが発生できない場合において、効果的に同ソレノイドの出力を向上させることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５の何れか一項に記載の伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電源電圧の低下時においても速やかにロック状態を解除することの可能なロック装置、伝達比可変装置、及び車両用操舵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をギヤ比可変システムを備えた車両用操舵装置（ステアリング装置）に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のステアリング装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリングホイール（ステアリング）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により操舵輪６の舵角、即ちタイヤ角が可変することにより、車両の進行方向が変更されるようになっている。
【００１５】
また、本実施形態のステアリング装置１は、ステアリングホイール２の舵角（操舵角）に対する操舵輪６の舵角（タイヤ角）の比率、即ち伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置としてのギヤ比可変アクチュエータ７と、該ギヤ比可変アクチュエータ７の作動を制御する制御手段としてのＩＦＳＥＣＵ８とを備えている。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態のギヤ比可変アクチュエータ７は、駆動源としてのモータ１１と、差動機構としてのハーモニックドライブ（登録商標）１２とを備えており、第１シャフト９の回転を第２シャフト１０に伝達するとともにモータ１１の回転を減速して第２シャフト１０に伝達する。そして、ステアリング操作に伴う第１シャフト９の回転に、モータ駆動に基づく回転を上乗せして第２シャフト１０に伝達することにより、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）し、これにより操舵角に対する操舵輪６の伝達比を可変させる。
【００１７】
詳述すると、モータ１１を収容するハウジング１３は、略有底筒状に形成されており、モータ１１は、その回転軸であるモータ軸１１ａとハウジング１３とが同軸になるように同ハウジング１３内に固定されている。また、ハウジング１３の上壁部１３ａには、同ハウジング１３と同軸となる位置に筒状の嵌合部１４が設けられており、同嵌合部１４は、その軸方向外側（図中上方向）に向かって延設されている。そして、ハウジング１３は、その嵌合部１４と第１シャフト９の一端とが嵌合されることにより同第１シャフト９に固定され、これにより、第１シャフト９とともに一体回転するようになっている。
【００１８】
一方、ハーモニックドライブ１２は、同軸に並置されたステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２と、これらの各ギヤと噛み合うように同軸配置された筒状のフレキシブルギヤ２３とを備えている。ステータギヤ２１は、ハウジング１３と同軸となるように同ハウジング１３に固定されており、ドリブンギヤ２２は、連結部材２５を介して第２シャフト１０と同軸に連結されている。ステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２には、互いに異なる歯数が設定されており、フレキシブルギヤ２３は、楕円状に撓められた状態でこれら各ギヤの内側に配置されることにより、その外歯が該各ギヤの内歯とそれぞれ部分的に噛合されている。そして、ハウジング１３とともにステータギヤ２１が回転し、そのステータギヤ２１の回転がフレキシブルギヤ２３を介してドリブンギヤ２２に伝達されることにより、ステアリング操作に伴う第１シャフト９の回転が第２シャフト１０に伝達されるようになっている。
【００１９】
また、フレキシブルギヤ２３の内側には、上記ステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２とともにハーモニックドライブ１２を構成する波動発生器２７が配置されている。波動発生器２７は、モータ軸１１ａに連結されており、モータ軸１１ａの回転に伴いフレキシブルギヤ２３の内側を回転することにより、上記撓められたフレキシブルギヤ２３の楕円形状、即ちステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２との噛合部を回転させる。そして、ステータギヤ２１とドリブンギヤ２２との間の歯数差に基づいて、ドリブンギヤ２２が波動発生器２７の回転と逆方向に回転することにより、モータ軸１１ａの回転が減速されて第２シャフト１０に伝達されるようになっている。尚、本実施形態のギヤ比可変アクチュエータ７では、ハウジング１３の上壁部１３ａにスパイラルケーブル装置２４が設けられている。そして、このスパイラルケーブル装置２４により、所定の回転範囲（許容回転範囲）においてモータ１１とＩＦＳＥＣＵ８、並びに後述するロック機構３０のソレノイド３７とＩＦＳＥＣＵ８とが電気的に接続されるようになっている。
【００２０】
また、ギヤ比可変アクチュエータ７は、入力軸である第１シャフト９と出力軸である第２シャフト１０とを相対回転不能にロック可能なロック機構３０を備えており、同ロック機構３０は、ハウジング１３側に設けられたロックアーム３１と、モータ軸１１ａの一端に固定され該モータ軸１１ａとともに一体回転するロックホルダ３２とを備えている。
【００２１】
図３に示すように、本実施形態では、ロックホルダ３２は環状に形成され、モータ軸１１ａと同軸に固定されている。そして、その周面には、ロックアーム３１が係合される被係合部として、その厚み方向（軸方向）に延びる複数の係合溝３３が凹設されている。一方、図２及び図３に示すように、ロックアーム３１は、ロックホルダ３２の外側において、回動可能にハウジング１３内に軸支されている。具体的には、ハウジング１３（詳しくはハウジング１３に固定されたモータハウジング１１の一端）には、モータ軸１１ａの軸線方向に沿って延びる回動軸３４が設けられており、ロックアーム３１は、この回動軸３４により、ロックホルダ３２と対向する位置（ロックホルダ３２の回転平面と略同一の平面上）において回動可能に軸支されている。本実施形態では、ロックアーム３１の一端（フック部３１ａ）には、ロックホルダ３２の周面に向かって突出する係合爪３５が設けられている。そして、ロックアーム３１は、その回動により、この係合爪３５がロックホルダ３２側の係合溝３３と係合するようになっている。
【００２２】
本実施形態のロック機構３０では、ロックアーム３１は、コイルバネ３６の弾性力により、そのフック部３１ａがロックホルダ３２側に向かって回動するよう付勢されている。尚、本実施形態では、回動軸３４に遊嵌された捻りコイルバネを用いるが、説明の便宜のため、図中では、その機能のみを概念的に図示するものとする。そして、ロックアーム３１の他端、即ち回動軸３４を挟んで上記係合爪３５と対向する側の端部（カウンタバランサ部３１ｂ）には、ロック機構３０の駆動源であるソレノイド３７のプランジャ３８が連結されている。具体的には、ソレノイド３７は、ロックホルダ３２の外側において、そのプランジャ３８がモータ軸１１ａの軸線方向と略直交する方向に突出するように配設されており、同プランジャ３８の先端は、ロックアーム３１のカウンタバランサ部３１ｂと回動可能に連結されている。本実施形態では、プランジャ３８は、弾性力により、その先端がソレノイド本体３９から突出する方向に付勢されている。そして、本実施形態のソレノイド３７は、その励磁コイル４１への通電がなされる、即ちオン状態となることにより、その弾性力に抗してプランジャ３８をソレノイド本体３９の内部へと引き込むようになっている。
【００２３】
即ち、ロック時には、ソレノイド３７をオフ状態とすることで、コイルバネ３６の弾性力により、そのフック部３１ａがロックホルダ３２に近接する方向にロックアーム３１を回動させる。そして、フック部３１ａ先端の係合爪３５をロックホルダ３２側の係合溝３３と係合させることにより、同ロックホルダ３２の回転を拘束、即ちロックアーム３１が設けられたハウジング１３とロックホルダ３２が設けられたモータ軸１１ａとを連結し、これにより、第１シャフト９と第２シャフト１０とを相対回転不能にロックするようになっている。
【００２４】
一方、ロック解除時には、ソレノイド３７をオン状態とし、ロックアーム３１のカウンタバランサ部３１ｂに連結されたプランジャ３８を引き込むことにより、そのフック部３１ａがロックホルダ３２から離間する方向にロックアーム３１を回動させる。そして、フック部３１ａ先端の係合爪３５をロックホルダ３２側の係合溝３３から脱離させることにより、そのロック状態を解除するようになっている。
【００２５】
また、図１に示すように、ステアリング装置１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ４７と、該ＥＰＳアクチュエータ４７の作動を制御するＥＰＳＥＣＵ４８とを備えている。本実施形態のＥＰＳアクチュエータ４７は、その駆動源であるモータ４９がラック５と同軸に配置される所謂ラック型のＥＰＳアクチュエータであり、モータ４９の発生するアシストトルクは、ボール送り機構（図示略）を介してラック５に伝達される。そして、ＥＰＳＥＣＵ４８は、このモータ４９が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する。
【００２６】
本実施形態では、上記のギヤ比可変アクチュエータ７を制御するＩＦＳＥＣＵ８、及びＥＰＳアクチュエータ４７を制御するＥＰＳＥＣＵ４８は、車内ネットワーク（CAN：Controller Area Network）５０を介して接続されており、該車内ネットワーク５０には、車両状態量を検出するための複数のセンサが接続されている。具体的には、車内ネットワーク５０には、操舵角センサ５１、操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ５２、及び車速センサ５３が接続されている。そして、上記各センサにより検出される複数の車両状態量、即ち操舵角θs（操舵速度ωs）、操舵トルクτ、車速Ｖは、車内ネットワーク５０を介してＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ４８に入力される。尚、本実施形態では、操舵速度ωsは、操舵角θsを微分することにより求められる。また、ＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ４８は、車内ネットワーク５０を介した相互通信により、制御信号の送受信を行う。そして、ＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ４８は、車内ネットワーク５０を介して入力された上記各車両状態量及び制御信号に基づいて、ギヤ比可変アクチュエータ７並びにギヤ比可変アクチュエータの作動を制御する。
【００２７】
次に、本実施形態のステアリング装置の電気的構成及び制御態様について説明する。
図４は、本実施形態のステアリング装置１の制御ブロック図である。同図に示すように、ＩＦＳＥＣＵ８は、モータ制御信号を出力するマイコン６１と、モータ制御信号に基づいてモータ１１に駆動電力を供給する駆動回路６２とを備えている。尚、本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ７の駆動源であるモータ１１は、ブラシレスモータであり、駆動回路６２は入力されるモータ制御信号に基づいてモータ１１に三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力を供給する。また、以下に示す各制御ブロックは、マイコン６１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。
【００２８】
詳述すると、マイコン６１は、ギヤ比可変制御演算部６３及び微分ステア制御演算部６４を備え、これら各制御演算部は、それぞれ入力される車両状態量に基づいてＡＣＴ角θtaの制御目標成分を演算する。
【００２９】
具体的には、ギヤ比可変制御演算部６３には、操舵角θs及び車速Ｖが入力され、微分ステア制御演算部６４には、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。そして、ギヤ比可変制御演算部６３は、車速Ｖに応じてギヤ比を可変させるための制御目標成分であるギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算し、微分ステア制御演算部６４は、操舵速度に応じて車両の応答性を向上させるための制御目標成分である微分ステア指令角θls*を演算する。
【００３０】
ギヤ比可変制御演算部６３及び微分ステア制御演算部６４により演算されたギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*及び微分ステア指令角θls*は、加算器６５へと入力される。そして、この加算器６５において、これらギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*及び微分ステア指令角θls*が重畳されることによりＡＣＴ角θtaの制御目標であるＡＣＴ指令角θta*が演算される。
【００３１】
加算器６５にて演算されたＡＣＴ指令角θta*は、モータ１１に設けられた回転角センサ６６の出力信号に基づき検出されるＡＣＴ角θtaとともに、位置制御演算部６７に入力される。位置制御演算部６７は、入力されたＡＣＴ指令角θta*及びＡＣＴ角θtaに基づくフィードバック演算により電流指令εを演算し、その電流指令εをモータ制御信号出力部６８に入力する。そして、モータ制御信号出力部６８が、その電流指令εに基づくモータ制御信号を生成し、駆動回路６２が入力されたモータ制御信号に基づく駆動電力をギヤ比可変アクチュエータ７のモータ１１に供給することにより、同ギヤ比可変アクチュエータ７の作動が制御されるようになっている。
【００３２】
また、本実施形態では、ＩＦＳＥＣＵ８は、上記モータ駆動用の駆動回路６２に加え、ロック制御用、即ちソレノイド３７に駆動電力を供給する駆動回路７０を備えており、同駆動回路７０は、マイコン６１の出力するロック制御信号に基づいて、ソレノイド３７への電力供給をオン／オフする。
【００３３】
詳述すると、マイコン６１は、ロック制御部７１を備えており、同ロック制御部７１には、バッテリ７４の電源電圧Ｖb、ＩＧオン信号、モータ出力電圧Ｖm、ＰＳ停止信号、及びギヤ比可変アクチュエータ７の異常を示す異常信号等の制御信号（若しくは車両状態量）が入力される。尚、「ＩＧオン信号」はイグニッションＯＮ信号の略称である。そして、ロック制御部７１は、入力されるこれらの制御信号に基づいてロック機構３０をロック状態とすべきか、及びそのロック状態を解除すべきか否かを判定し、駆動回路７０に出力するロック制御信号を生成する。尚、本実施形態では、エンジンの始動、即ちＩＧオン信号の入力によりロック解除判定が行われる。また、駆動回路７０は、スイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ、以下単にＦＥＴ）により構成され、ロック制御信号は、同スイッチング素子のＤｕｔｙ比（オンＤｕｔｙ比）として出力される。そして、このロック制御信号に基づいて、ソレノイド３７に供給される駆動電力がオン／オフされることによりロックアーム３１、即ちロック機構３０の作動が制御されるようになっている。
【００３４】
（ロック解除制御）
次に、本実施形態におけるロック解除制御について説明する。
上述のように、低温時やエンジン始動時等には、上記ソレノイドの電力供給源である車載電源（バッテリ）に電圧低下が生ずることがあり、これにより、係合溝３３との摩擦に抗してロックアーム３１を同係合溝から脱離させるだけの出力をソレノイド３７が発生できず、その結果、速やかなロック解除ができない可能性がある。
【００３５】
この点を踏まえ、本実施形態では、モータ１１の各モータコイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ、並びにＩＦＳＥＣＵ８に設けられたノイズ除去コイル７３をエネルギー蓄積用のコイルとして用いる（図５参照）。そして、ロック解除時においてバッテリ７４の電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０よりも小さい場合には、ソレノイド３７に対し、これら各コイルに蓄積されたエネルギー、即ちサージ電圧を印加することにより、係合溝３３からロックアーム３１を速やかに脱離させることの可能な出力を確保するように構成されている。即ち、本実施形態では、ロック機構３０、ＩＦＳＥＣＵ８、及びモータ１１（のモータコイル１１ｕ〜１１ｗ）並びにノイズ除去コイル７３によりロック装置が構成されている。
【００３６】
詳述すると、本実施形態では、モータ駆動用の駆動回路６２は、モータ１１の各相に対応する複数（２×３個）のＦＥＴにより構成されている。具体的には、駆動回路６２は、ＦＥＴ７６ａ，７６ｄ、ＦＥＴ７６ｂ，７６ｅ、及びＦＥＴ７６ｃ，７６ｆの各組の直列回路を並列接続してなり、ＦＥＴ７６ａ，７６ｄの接続点７７ｕはモータコイル１１ｕに、ＦＥＴ７６ｂ，７６ｅの接続点７７ｖはモータコイル１１ｖに、ＦＥＴ７６ｃ，７６ｆの接続点７７ｗはモータコイル１１ｗに接続されている。そして、各ＦＥＴ７６ａ〜７６ｆのゲート端子はマイコン６１に接続され、これにより、同マイコン６１から出力されるモータ制御信号に応答して各ＦＥＴ７６ａ〜７６ｆがオン／オフするようになっている。
【００３７】
また、本実施形態では、ロック機構３０のソレノイド３７は、駆動回路６２と並列に接続されており、ロック制御用の駆動回路７０を構成するＦＥＴ７０ａは、ソレノイド３７と直列に接続されている。そして、ＦＥＴ７０ａのゲート端子はマイコン６１に接続され、これにより、同マイコン６１から出力されるロック制御信号に応答してＦＥＴ７０ａがオン／オフするようになっている。
【００３８】
また、ノイズ除去コイル７３は、バッテリ７４と駆動回路６２及びソレノイド３７との間の電力供給経路の途中に設けられている。そして、同電力供給経路には電圧センサ７８が設けられ、該電圧センサ７８により検出される電源電圧Ｖbは、ＩＧオン信号とともにマイコン６１に入力されるようになっている。
【００３９】
一方、図４に示すように、マイコン６１に入力された電源電圧Ｖbは、ロック制御部７１に入力され、同ロック制御部７１において、所定電圧Ｖ０より小さいか否か判定される。そして、ロック制御部７１は、ロック解除条件成立時において所定電圧Ｖ０よりも小さい場合には、モータ制御信号出力部６８に対して、各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３にエネルギーを蓄積させるべく駆動回路６２を制御するためのビルトアップ信号Ｓbを出力する。
【００４０】
具体的には、本実施形態では、各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３へのエネルギーの蓄積は、通電相を固定したモータ１１への通電により行われる（相固定通電）。そして、ロック制御部７１は、この相固定通電から所定時間ｔ０が経過した後、モータ制御信号出力部６８に対して、これら各コイルに蓄積されたエネルギーをサージ電圧としてソレノイド３７に印加すべく駆動回路６２を制御するためのリリース信号Ｓrを出力し、及びソレノイド３７に通電を行うべくロック制御信号を出力する。尚、本実施形態では、エネルギー蓄積時の固定通電相は、モータ１１の回転角θmに対応して、同モータ１１が回転しない通電相が選択される。そして、エネルギー蓄積時間である所定時間ｔ０は、各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３の時定数に基づいて決定される。
【００４１】
即ち、図６（ａ）（ｂ）に示す例では、ＦＥＴ７６ａ，７６ｅ，７６ｆをオン（ＦＥＴ７６ｄ，７６ｂ，７６ｃはオフ）とし、Ｕ相に対応するモータコイル１１ｕからＶ，Ｗ相に対応するモータコイル１１ｖ，１１ｗへと通電することにより（Ｕ−Ｖ，Ｗ相通電）、各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３にエネルギーを蓄積する。そして、所定時間ｔ０経過後、ＦＥＴ７６ｂ，７６ｃをオン、ＦＥＴ７６ａをオフ（ＦＥＴ７６ｅ，７６ｆはオフ、ＦＥＴ７６ｄはオン）として、駆動回路７０を構成するＦＥＴ７０ａをオンとすることにより、これら各コイルに蓄積されたエネルギー（逆起電力）をサージ電圧としてソレノイド３７に印加するようになっている。
【００４２】
次に、ロック解除制御の処理手順について説明する。
図７のフローチャートに示すように、マイコン６１は、ロック解除条件が成立すると、先ず電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０よりも小さいか否かを判定する（ステップ１０１）。そして、電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０よりも小さい場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）には、モータ１１に対して上記相固定通電を行うことにより各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３にエネルギーを蓄積する（ステップ１０２）。次に、マイコン６１は、ステップ１０２の相固定通電の開始から所定時間ｔ０が経過したか否かを判定する（ステップ１０３）。そして、所定時間ｔ０が経過したと判定した場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）には、各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３に蓄積されたエネルギーを放出し、ソレノイド３７にそのサージ電圧を印加すべくモータ制御信号を出力するとともに（ステップ１０４）、ロック解除をすべくロック制御信号を出力する（ステップ１０５）。
【００４３】
尚、本実施形態では、上記ステップ１０１において、電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０以上である場合（ステップ１０１：ＮＯ）には、ステップ１０２〜ステップ１０４の処理を実行することなく、ステップ１０５においてロック解除をすべくロック制御信号を出力する。そして、上記ステップ１０３において、所定時間ｔ０を経過していないと判定した場合（ステップ１０３：ＮＯ）には、所定時間ｔ０を経過するまでステップ１０２の相固定通電を継続する。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）モータ１１の各モータコイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ、並びにＩＦＳＥＣＵ８に設けられたノイズ除去コイル７３をエネルギー蓄積用のコイルとして用いる。そして、ロック解除時においてバッテリ７４の電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０よりも小さい場合には、ソレノイド３７に対し、これら各コイルに蓄積されたエネルギー、即ちサージ電圧を印加する。
【００４５】
上記構成によれば、電源電圧Ｖbが低下した場合であっても、係合溝３３との摩擦に抗してロックアーム３１を同係合溝から脱離させるだけの十分な出力をソレノイド３７に発生させることができる。その結果、こうした電源電圧Ｖbの低下時であっても速やかにロック状態を解除することができる。更に、各モータコイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ及びノイズ除去コイル７３をエネルギー蓄積用のコイルとして用いるため、コストが上昇することもない。
【００４６】
（２）各モータコイル１１ｕ〜１１ｗ及びノイズ除去コイル７３へのエネルギーの蓄積は、通電相を固定したモータ１１への通電により行われる。そして、このエネルギー蓄積時の固定通電相は、モータ１１の回転角θmに対応して、同モータ１１が回転しない通電相が選択される。
【００４７】
上記構成によれば、モータコイル１１ｕ〜１１ｗに対する通電によりモータ１１が回転し、ロック機構３０を構成する回転体としてのロックホルダ３２の回転位置がずれることで、ロックアーム３１と係合溝３３との摩擦力が大となることを防止することができる。従って、より速やかにロック状態の解除ができるようになる。
【００４８】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、モータ１１の各モータコイル１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ、並びにＩＦＳＥＣＵ８に設けられたノイズ除去コイル７３をエネルギー蓄積用のコイルとして用いることとした。しかし、これに限らず、ノイズ除去コイルのみ、或いはモータコイルのみをエネルギー蓄積用のコイルとして利用する構成としてもよい。即ち、ノイズ除去コイルを有しないもの等においては、モータコイルを利用すればよく、また、例えばブラシ付きＤＣモータのように相固定通電のできないものでは、ノイズ除去コイルを利用すればよい。尚、ブラシレスモータにおいてノイズ除去コイルのみを利用する場合、モータコイルに蓄積されたエネルギーはモータコイルにおいて消費するようにすればよい。更に、エネルギー蓄積用のコイルを別途設ける構成としてもよい。
【００４９】
・本実施形態では、本発明を伝達比可変装置のロック装置に具体化した。しかし、これに限らず、回転体に形成された係合溝にロックアームを係合させることにより同回転体の回転を拘束するとともに、ソレノイドによりロックアームを回転体の係合溝から脱離させることによりそのロック状態を解除する構成であれば、その他のロック装置に具体化してもよい。
【００５０】
・本実施形態では、ロック解除時において電源電圧Ｖbが所定電圧Ｖ０よりも小さい場合に、ソレノイド３７に対してサージ電圧を印加することとしたが、ロック解除時においては、電源電圧Ｖbに関わらずサージ電圧を印加する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ステアリング装置の概略構成図。
【図２】ギヤ比可変アクチュエータの概略構成を示す断面図。
【図３】ロック機構の概略構成を示す模式図。
【図４】ステアリング装置の制御ブロック図。
【図５】本実施形態の伝達比可変装置の回路図。
【図６】（ａ）（ｂ）ソレノイドに対するサージ電圧印加の態様を示す説明図。
【図７】ロック解除制御の処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５２】
１…ステアリング装置、７…ギヤ比可変アクチュエータ、８…ＩＦＳＥＣＵ、９…第１シャフト、１０…第２シャフト、１１…モータ、１１ａ…モータ軸、１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ…モータコイル、１２…ハーモニックドライブ、３０…ロック機構、３１…ロックアーム、３２…ロックホルダ、３３…係合溝、３７…ソレノイド、６１…マイコン、６２，７０…駆動回路、７１…ロック制御部、７３…ノイズ除去コイル、Ｖb…電源電圧、Ｖ０…所定時間、θm…回転角。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
係合溝を有する回転体と、
前記係合溝に係合されることにより前記回転体の回転を拘束可能なロックアームと、
前記ロックアームを前記係合溝から脱離させて前記拘束を解除すべく該ロックアームを駆動可能なソレノイドと、
前記ソレノイドに対してサージ電圧を印加可能なコイルと、
を備えること、を特徴とするロック装置。
【請求項２】
モータと、該モータの回転軸、入力軸及び出力軸に連結されることにより、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達するとともに前記回転軸の回転を減速して該出力軸に伝達する差動機構と、前記入力軸と前記出力軸とを相対回転不能にロック可能なロック装置とを備えた伝達比可変装置において、
前記ロック装置は、
前記モータの回転軸と一体回転するように設けられ、その回転の拘束により前記入力軸と前記出力軸とを相対回転不能にロック可能な回転体と、
前記回転体に形成された係合溝に係合されることにより前記回転体の回転を拘束可能なロックアームと、
前記ロックアームを前記係合溝から脱離させて前記拘束を解除すべく該ロックアームを駆動可能なソレノイドと、
前記ソレノイドに対してサージ電圧を印加可能なコイルと、
を備えること、を特徴とする伝達比可変装置。
【請求項３】
請求項２に記載の伝達比可変装置において、
前記コイルは、前記モータのモータコイル及び前記モータに対する電力供給経路に設けられたノイズ除去コイルの少なくとも何れか一つであること、
を特徴とする伝達比可変装置。
【請求項４】
請求項３に記載の伝達比可変装置において、
前記モータは三相の駆動電力の供給により回転するものであって、
前記ソレノイドに対する前記サージ電圧の印加は、前記モータに対する通電相を固定した電力供給の後に行われるとともに、該固定通電相は、前記モータの回転位置に応じて、該モータが回転しない通電相が選択されること、を特徴とする伝達比可変装置。
【請求項５】
請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の伝達比可変装置において、
前記サージ電圧の印加は、電源電圧が所定電圧より小さい場合に行われること、
を特徴とする伝達比可変装置。
【請求項６】
請求項２〜請求項５の何れか一項に記載の伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置。
【請求項１】
係合溝を有する回転体と、
前記係合溝に係合されることにより前記回転体の回転を拘束可能なロックアームと、
前記ロックアームを前記係合溝から脱離させて前記拘束を解除すべく該ロックアームを駆動可能なソレノイドと、
前記ソレノイドに対してサージ電圧を印加可能なコイルと、
を備えること、を特徴とするロック装置。
【請求項２】
モータと、該モータの回転軸、入力軸及び出力軸に連結されることにより、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達するとともに前記回転軸の回転を減速して該出力軸に伝達する差動機構と、前記入力軸と前記出力軸とを相対回転不能にロック可能なロック装置とを備えた伝達比可変装置において、
前記ロック装置は、
前記モータの回転軸と一体回転するように設けられ、その回転の拘束により前記入力軸と前記出力軸とを相対回転不能にロック可能な回転体と、
前記回転体に形成された係合溝に係合されることにより前記回転体の回転を拘束可能なロックアームと、
前記ロックアームを前記係合溝から脱離させて前記拘束を解除すべく該ロックアームを駆動可能なソレノイドと、
前記ソレノイドに対してサージ電圧を印加可能なコイルと、
を備えること、を特徴とする伝達比可変装置。
【請求項３】
請求項２に記載の伝達比可変装置において、
前記コイルは、前記モータのモータコイル及び前記モータに対する電力供給経路に設けられたノイズ除去コイルの少なくとも何れか一つであること、
を特徴とする伝達比可変装置。
【請求項４】
請求項３に記載の伝達比可変装置において、
前記モータは三相の駆動電力の供給により回転するものであって、
前記ソレノイドに対する前記サージ電圧の印加は、前記モータに対する通電相を固定した電力供給の後に行われるとともに、該固定通電相は、前記モータの回転位置に応じて、該モータが回転しない通電相が選択されること、を特徴とする伝達比可変装置。
【請求項５】
請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の伝達比可変装置において、
前記サージ電圧の印加は、電源電圧が所定電圧より小さい場合に行われること、
を特徴とする伝達比可変装置。
【請求項６】
請求項２〜請求項５の何れか一項に記載の伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１０６２２７（Ｐ２００７−１０６２２７Ａ）
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９８２９８（Ｐ２００５−２９８２９８）
【出願日】平成１７年１０月１３日（２００５．１０．１３）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１３日（２００５．１０．１３）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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