(57)【要約】【課題】ソレノイドの異常判定精度を向上することができるソレノイド駆動装置及びそれを用いた車両用伝達比可変操舵装置を提供する。【解決手段】ソレノイド駆動装置は、ソレノイドコイル１３と、ソレノイドコイル１３に直列接続された電界効果トランジスタＴｒと、電界効果トランジスタＴｒに並列接続されたＣＲ回路１４と、ソレノイドコイル１３に電源供給するバッテリ１１とを備える。そして、電界効果トランジスタＴｒを駆動するデューティー比とＣＲ回路１４のコンデンサ端子間電圧Ｖｃとの関係からなる異常判定閾値Ｌに基づき、ソレノイドの異常判定を行う。そして、この異常判定閾値Ｌは、デューティー比に応じて正常領域幅が異なるようにしている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドコイルと該ソレノイドコイルに通電することにより作動位置が切り換わる作動体とからなるソレノイドと、
前記ソレノイドコイルに直列接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に並列接続されコンデンサと抵抗とからなるＣＲ回路と、
前記ソレノイドコイルに電源を供給する電源供給源と、
前記電源供給源から供給される電源電圧をモニタする電源電圧モニタ手段と、
前記コンデンサの端子間電圧をモニタするコンデンサ端子間電圧モニタ手段と、
前記電源電圧に基づき算出されたデューティー比により前記スイッチング素子をＰＷＭ駆動させるＰＷＭ駆動手段と、
前記デューティー比に応じた前記コンデンサ端子間電圧の上限異常判定閾値及び下限異常判定閾値からなる異常判定閾値を記憶する異常判定閾値記憶手段と、
モニタされた前記コンデンサ端子間電圧及び算出された前記デューティー比及び前記異常判定閾値に基づき前記ソレノイドの異常判定を行う異常判定手段と、
を備えたソレノイド駆動装置において、
前記異常判定閾値記憶手段は、前記上限異常判定閾値と前記下限異常判定閾値との間である正常領域幅が前記デューティー比に応じて異なる前記上限異常判定閾値及び前記下限異常判定閾値からなる前記異常判定閾値を記憶することを特徴とするソレノイド駆動装置。
【請求項２】
前記正常領域幅は、前記デューティー比が所定デューティー比より大きくなるに従って狭くなると共に、前記デューティー比が所定デューティー比より小さくなるに従って狭くなることを特徴とする請求項１記載のソレノイド駆動装置。
【請求項３】
操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を可変にする伝達比可変駆動を行う駆動モータと、
前記駆動モータの相対回転を拘束して前記伝達比を固定駆動するロック状態と前記伝達比を可変駆動するロック解除状態とを変化させるロック手段と、
前記ロック手段を駆動するロック駆動手段と、
を備えた車両用伝達比可変操舵装置において、
前記ロック駆動手段は、
ソレノイドコイルと該ソレノイドコイルに通電することにより前記ロック手段を前記ロック状態とする作動体とからなるソレノイドと、
前記ソレノイドコイルに直列接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に並列接続されコンデンサと抵抗とからなるＣＲ回路と、
前記ソレノイドコイルに電源を供給する電源供給源と、
前記電源供給源から印加される電源電圧をモニタする電源電圧モニタ手段と、
前記コンデンサの端子間電圧をモニタするコンデンサ端子間電圧モニタ手段と、
前記電源電圧に基づき算出されたデューティー比により前記スイッチング素子をＰＷＭ駆動させるＰＷＭ駆動手段と、
前記デューティー比に応じた前記コンデンサ端子間電圧の上限異常判定閾値及び下限異常判定閾値からなる異常判定閾値を記憶する異常判定閾値記憶手段と、
モニタされた前記コンデンサ端子間電圧及び算出された前記デューティー比及び前記異常判定閾値に基づき前記ソレノイドの異常判定を行う異常判定手段と、
を備えてなり、
前記異常判定閾値記憶手段は、前記上限異常判定閾値と前記下限異常判定閾値との間である正常領域幅が前記デューティー比に応じて異なる前記上限異常判定閾値及び前記下限異常判定閾値からなる前記異常判定閾値を記憶することを特徴とする車両用伝達比可変操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソレノイド駆動装置及び車両用伝達比可変操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用伝達比可変操舵装置（以下、「ＶＧＲＳ装置」という）は、特開２００１−２８７６６０号公報に開示されているように、ソレノイドにより駆動されるロックレバー（ロック手段）を有していた。ロックレバーは、ロックホルダと嵌合することにより駆動モータの相対回転を拘束して操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を固定駆動するロック状態と、伝達比を可変駆動するロック解除状態とを変化させるレバーである。
【０００３】
そして、ロックレバーを駆動するソレノイドは、例えば、特開２０００−１２３３０号公報に開示されているように、焼損防止等のためにＰＷＭ駆動している。そして、このソレノイドの異常判定は、ＰＷＭ駆動のデューティー比に対して一定の比例関係を有したコンデンサ端子間電圧の閾値に基づき行っていた。ここで、ソレノイドを含むロック駆動部は、ソレノイドと、ソレノイドに直列接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子に並列接続されたＣＲ回路とを備える。そして、上述したコンデンサとは、ＣＲ回路のコンデンサである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２８７６６０号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２３３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、デューティー比が小さい場合（例えば１５％以下）においては、デューティー比が例えば５０％の中間程度の場合に比べて、コンデンサ端子間電圧の変化幅は狭い。また、デューティー比が大きい場合（例えば８５％以上）においても、デューティー比が例えば５０％の中間程度の場合に比べて、コンデンサ端子間電圧の変化幅は狭い。このように、コンデンサ端子間電圧の変化幅は、デューティー比に応じて異なる。
【０００６】
しかし、従来は、デューティー比に対して一定の比例関係を有するコンデンサ端子間電圧の上限閾値及び下限閾値に基づきソレノイドの異常判定を行っているため、コンデンサ端子間電圧の上限閾値と下限閾値との変化幅は、デューティー比に関わらず一定としていた。つまり、実際のコンデンサ端子間電圧の変化幅と上限閾値及び下限閾値との変化幅とが一致していない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、コンデンサ端子間電圧の閾値をデューティー比に応じて変化させることにより、ソレノイドの異常判定精度を向上させることができるソレノイド駆動装置及び車両用伝達比可変操舵装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明のソレノイド駆動装置は、ソレノイドと、スイッチング素子と、ＣＲ回路と、電源供給源と、電源電圧モニタ手段と、コンデンサ端子間電圧モニタ手段と、ＰＷＭ駆動手段と、異常判定閾値記憶手段と、異常判定手段とを備える。ここで、ソレノイドは、ソレノイドコイルと、ソレノイドに通電することにより作動位置が切り換わる作動体とからなる。スイッチング素子は、ソレノイドコイルに直列接続されている。ＣＲ回路は、スイッチング素子に並列接続され、コンデンサと抵抗とからなる回路である。電源供給源は、ソレノイドコイルに電源を供給する。電源電圧モニタ手段は、電源供給源から供給される電源電圧をモニタする手段である。コンデンサ端子間電圧モニタ手段は、コンデンサの端子間電圧をモニタする手段である。ＰＷＭ駆動手段は、電源電圧に基づき算出されたデューティー比により、スイッチング素子をＰＷＭ駆動させる手段である。異常判定閾値記憶手段は、デューティー比に応じたコンデンサ端子間電圧の上限異常判定閾値及び下限異常判定閾値からなる異常判定閾値を記憶する手段である。異常判定手段は、モニタされたコンデンサ端子間電圧、及び算出されたデューティー比、及び異常判定閾値に基づき、ソレノイドの異常判定を行う手段である。
【０００９】
そして、本発明の特徴的な構成は、異常判定閾値記憶手段が、正常領域幅がデューティー比に応じて異なる上限異常判定閾値及び前記下限異常判定閾値からなる前記異常判定閾値を記憶することである。なお、正常領域幅とは、上限異常判定閾値と下限異常判定閾値との間からなる領域幅である。
【００１０】
つまり、実際のデューティー比に対するコンデンサ端子間電圧の変化幅と、異常判定閾値の正常領域幅がほぼ一致させることができる。例えば、デューティー比が大きくなるにつれて徐々に大きくなるようにすることができる。これにより、ソレノイドの異常判定の精度を向上することができる。
【００１１】
また、正常領域幅は、デューティー比が所定デューティー比より大きくなるに従って狭くなると共に、デューティー比が所定デューティー比より小さくなるに従って狭くなるようにしてもよい。例えば、デューティー比が５０％の中間程度の場合には正常領域幅を最も広くし、デューティー比が中間程度から小さくなるに従って又は大きくなるに従って徐々に正常領域幅を狭くすることができる。
【００１２】
また、本発明の車両用伝達比可変操舵装置は、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を可変にする伝達比可変駆動を行う駆動モータと、駆動モータの相対回転を拘束して前記伝達比を固定駆動するロック状態と前記伝達比を可変駆動するロック解除状態とを変化させるロック手段と、ロック手段を駆動するロック駆動手段とを備える。そして、ロック駆動手段は、ソレノイドと、スイッチング素子と、ＣＲ回路と、電源供給源と、電源電圧モニタ手段と、コンデンサ端子間電圧モニタ手段と、ＰＷＭ駆動手段と、異常判定閾値記憶手段と、異常判定手段とを備える。ここで、ソレノイドは、ソレノイドコイルと、ソレノイドコイルに通電することによりロック手段をロック状態にする作動体とからなる。なお、スイッチング素子、ＣＲ回路、電源供給源、電源電圧モニタ手段、コンデンサ端子間電圧モニタ手段、ＰＷＭ駆動手段、異常判定閾値記憶手段、及び異常判定手段は、上述と同様である。
【００１３】
そして、本発明の特徴的な構成は、異常判定閾値記憶手段が、正常領域幅がデューティー比に応じて異なる上限異常判定閾値及び前記下限異常判定閾値からなる前記異常判定閾値を記憶することである。なお、正常領域幅とは、上限異常判定閾値と下限異常判定閾値との間からなる領域幅である。これにより、車両用伝達比可変操舵装置、いわゆるＶＧＲＳ装置に使用されるロック駆動手段のソレノイドの異常判定の精度を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。ここで、本実施形態では、車両用伝達比可変操舵装置（ＶＧＲＳ装置）について説明する。そして、本発明のソレノイド駆動装置は、ＶＧＲＳ装置に使用されるロック駆動部（ロック駆動手段）に相当する。
【００１５】
ＶＧＲＳ装置は、一端側が操舵ハンドル側に連結され、他端側が転舵輪側に連結されており、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を可変にする装置である。このＶＧＲＳ装置は、駆動モータと、減速機と、ロック機構と、ＶＧＲＳ用制御部とを備える。そして、この駆動モータの駆動により、減速機を介して上述した伝達比を可変にすることができる。ＶＧＲＳ用制御部は、駆動モータ及びロック機構の制御を行う。
【００１６】
ここで、ロック機構について、図１を参照して説明する。ロック機構は、ロックホルダ１と、ロックレバー（ロック手段）２と、ソレノイド（ロック駆動手段）３と、ばね４とを備える。ロックホルダ１は、駆動モータ（図示せず）の回転軸５に固定されており、外周側にロックホルダ歯１ａが形成されている。ロックレバー２は、モータハウジング６に固定された支持軸６ａを中心に揺動可能であって、一端側にロックホルダ１のロックホルダ歯１ａに噛合可能なロックレバー歯２ａを有しており、他端側はソレノイド３の作動体（図示せず）に連結されている。そして、ばね４は支持軸６ａに取り付けられており、ばね４のばね力はロックレバー２をロックホルダ１側に向かって作用している。そして、ソレノイド３は、ソレノイドコイル（図２に示す）１３と、鉄心等の作動体（図示せず）とから構成される。このソレノイド３は、１３ロックレバー２の作動位置、すなわちロック状態とロック解除状態とを切換えを可能とする。具体的には、ソレノイド３のソレノイドコイル１３に通電することにより、ロックレバー２をソレノイド２側へ吸引する方向に力が働く。すなわち、ロックレバー２がロックホルダ１から離れる方向に揺動するロック解除状態となる。一方、ソレノイド３のソレノイドコイル１３への通電を中止することにより、ロックレバー２を吸引する力は働かない。すなわち、ロックレバー２はばね４のばね力により、ロックホルダ１と噛合するロック状態となる。
【００１７】
次に、ソレノイド３のソレノイドコイル１３とソレノイド用制御部（ＥＣＵ）１１とから構成されるロック駆動部（ロック駆動手段）について図２を参照して説明する。なお、ソレノイド用制御部１１は、上述したＶＧＲＳ用制御部の一部を構成する。そして、図２に示すように、ソレノイド制御部１１は、電解効果トランジスタ（スイッチング素子）Ｔｒと、ＣＲ回路１４と、ＣＰＵ１５と、バッテリ電圧モニタ回路（電源電圧モニタ手段）１６と、コンデンサ端子間電圧モニタ回路（コンデンサ端子間電圧モニタ手段）１７と、ＰＷＭ駆動回路（ＰＷＭ駆動手段）１８とから構成される。
【００１８】
そして、ソレノイドコイル１３は、一端側が車両に搭載されたバッテリ（電源供給源）１２に直列接続されている。ソレノイドコイル１３の他端側には、電解効果トランジスタＴｒが直列接続されている。この電解効果トランジスタＴｒの他端側はアース接続されている。そして、ＣＲ回路１４は、電界効果トランジスタＴｒに並列接続されている。このＣＲ回路１４は、ソレノイドコイル１３側から、抵抗Ｒ、コンデンサＣの順に直列接続されている。バッテリ電圧モニタ回路１６は、バッテリ１２の正極側に接続されており、バッテリ１２のバッテリ電圧Ｖｂをモニタする。コンデンサ端子間電圧モニタ回路１７は、ＣＲ回路１４のコンデンサＣの端子間電圧Ｖｃをモニタする。そして、ＣＰＵ１５は、バッテリ電圧Ｖｂ及びコンデンサ端子間電圧Ｖｃに基づきデューティー比を算出し、ＰＷＭ駆動回路１８にデューティー比信号を出力する。ＰＷＭ駆動回路１８は、ＣＰＵ１５から出力されたデューティー比信号に基づき、電解効果トランジスタＴｒを駆動する。また、ＣＰＵ１５には、後述するソレノイド３の異常判定閾値を記憶する（異常判定閾値記憶手段）と共に、ソレノイド３の異常判定を行っている（異常判定手段）。
【００１９】
次にソレノイド３の異常判定処理について、図３及び図４を説明する。図３は、ソレノイド３の異常判定処理を示すフローチャートである。図４は、異常判定閾値を示す図である。まず、ロック解除状態であるか否かを判定する（ステップＳ１）。すなわち、駆動モータの駆動により伝達比が可変となる状態であるか否かを判定する。そして、ロック解除状態でない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、すなわちロック状態である場合にはリターンして、再びステップＳ１から処理を繰り返す。
【００２０】
一方、ロック解除状態である場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、バッテリ電圧Ｖｂ及びコンデンサ端子間電圧Ｖｃを入力する。すなわち、バッテリ電圧Ｖｂは、バッテリ電圧モニタ回路１６から出力されたバッテリ電圧ＶｂがＣＰＵ１５に入力される。また、コンデンサ端子間電圧モニタ回路１７から出力されたコンデンサ端子間電圧ＶｃがＣＰＵ１５に入力される。
【００２１】
続いて、バッテリ電圧Ｖｂに応じたデューティー比の関係を示すマップにより、ＰＷＭ駆動回路１８に出力するデューティー比信号を算出する（ステップＳ３）。このマップのバッテリ電圧Ｖｂに対するデューティ比の関係は、バッテリ電圧Ｖｂが増加するとデューティー比が減少する１次式の関係からなる。すなわち、バッテリ電圧Ｖｂが小さいときにデューティー比は大きくなり、バッテリ電圧Ｖｂが大きいときにデューティー比は小さくなる。なお、このマップは、予めＣＰＵ１５に記憶されている。
【００２２】
続いて、ソレノイド３が正常であるか否かを判定する（ステップＳ４）。この判定は、入力されたコンデンサ端子間電圧Ｖｃ及び算出されたデューティー比に基づき行う。具体的には、図４に示すように、予めＣＰＵ１５に記憶されたデューティ比に対するコンデンサ端子間電圧Ｖｃの異常判定閾値Ｌにより異常判定を行う。ここで、異常判定閾値は、上限異常判定閾値Ｌｍａｘと、下限異常判定閾値Ｌｍｉｎとからなる。そして、上限異常判定閾値Ｌｍａｘと、下限異常判定閾値Ｌｍｉｎとの間からなる領域が正常領域となる。すなわち、異常判定は、デューティー比に対するコンデンサ端子間電圧Ｖｃが正常領域内にあるか否かにより行う。
【００２３】
ここで、上限異常判定閾値Ｌｍａｘは、デューティー比が０％付近においては、ほぼ０Ｖとする。そして、デューティー比が徐々に増加するにつれて、上限異常判定閾値Ｌｍａｘも増加している。そして、デューティー比が約５０％付近より大きくなると、上限異常判定閾値Ｌｍａｘの変化率が小さくなっている。一方、下限異常判定閾値Ｌｍｉｎは、デューティー比が０％付近においては、ほぼ０Ｖである。そして、デューティ比が徐々に増加するにつれて、下限異常判定閾値Ｌｍｉｎも増加している。そして、デューティー比が約５０％付近より大きくなると、下限閾値Ｌｍｉｎの変化率が大きくなる。つまり、デューティー比が約５０％の中間程度の場合が、正常領域の幅（正常領域幅）が最も広くなっている。そして、デューティー比が約５０％より大きくなるにつれて、正常領域幅が狭くなっている。一方、デューティー比が約５０％より小さくなるにつれて、正常領域幅が狭くなっている。
【００２４】
続いて、ソレノイド３が正常であると判定された場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ＰＷＭ制御を行う（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ３にて算出したデューティー比に基づき、ＰＷＭ駆動回路１８が電界効果トランジスタＴｒを駆動する。続いて、リターンして再びステップＳ１から処理を繰り返す。一方、ソレノイド３が異常であると判定された場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、ソレノイド異常時処理を行う（ステップＳ６）。ソレノイド異常時処理は、例えば、ソレノイドコイル１３への通電を中止してロック状態にする処理である。続いて、リターンして再びステップＳ１から処理を繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロック機構を示す斜視図である。
【図２】ソレノイドコイル及びソレノイド用制御部を示す図である。
【図３】ソレノイド異常判定処理を示すフローチャートである。
【図４】ソレノイドの異常判定閾値を示す図である。
【符号の説明】
１・・・ロックホルダ、  ２・・・ロックレバー、  ３・・・ソレノイド、
４・・・ばね、  １３・・・ソレノイドコイル、
１６・・・バッテリ電圧モニタ回路（電源電圧モニタ手段）
１７・・・コンデンサ端子間電圧モニタ回路（コンデンサ端子間モニタ手段）
１８・・・ＰＷＭ駆動回路（ＰＷＭ駆動手段）、
Ｌｍａｘ・・・上限異常判定閾値、  Ｌｍｉｎ・・・下限異常判定閾値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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