(57)【要約】【課題】ソレノイドコイルにＰＷＭ制御に基づく間欠電流を通電する際に発生する振動や騒音を低減することを可能とする電気回路と、その回路を適用するロック機構、及びそのロック機構を有する車両用操舵装置の提供である。【解決手段】ソレノイドコイルを有し、そのソレノイドコイルに間欠電流を入力する回路において、前記ソレノイドコイルと並列にコンデンサを接続して並列共振回路を形成し、その共振回路の共振周波数を前記間欠電流の周波数より小さくなるように前記コンデンサのキャパシタンスを設定する。【選択図】  図６
2005005479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドコイルを有し、そのソレノイドコイルに間欠電流を通電する回路において、
前記ソレノイドコイルと並列にコンデンサを接続して並列共振回路を形成し、その共振回路の共振周波数を前記間欠電流の周波数より小さくなるように前記コンデンサのキャパシタンスを設定したことを特徴とするソレノイドコイルを有する回路。
【請求項２】
前記間欠電流の周波数を可聴周波数帯域から外して設定し、前記ソレノイドコイルを含む回路の騒音を低減することを特徴とする請求項１に記載のソレノイドコイルを有する回路。
【請求項３】
ソレノイドコイルを有し、そのソレノイドコイルに間欠電流を通電しているときは非ロック状態を維持するロック機構を駆動させる回路に対して、請求項１又は２に記載の回路を適用することを特徴とするソレノイドコイルを有する回路。
【請求項４】
車両の操舵ハンドルの操舵により回転する操舵軸と、その操舵軸とは機械的に切り離して設けられた転舵軸と、前記操舵軸の回転角に応じて前記転舵軸を回転させて転舵輪を操舵する操舵駆動装置とを含む車両用操舵装置において、
前記操舵軸及び転舵軸を通常時は機械的に切り離した非ロック状態と、前記操舵軸と前記転舵軸とを一体的に連結するロック状態とを切り替えるロック機構が設けられ、
そのロック機構は前記操舵軸及び転舵軸を機械的に連結するロック位置とロック解除状態とする非ロック位置との間で移動可能とされたロック部材を備え、そのロック部材は常時ロック位置に付勢されるとともに、非ロック状態ではソレノイドへの通電により非ロック位置に維持される一方、ロック状態ではソレノイドへの通電が遮断されることにより非ロック位置からロック位置に移動して前記操舵軸及び転舵軸を機械的に一体的に連結するようになっており、
かつ、前記ソレノイドのソレノイドコイルへの間欠電流を通電する回路を備え、前記ソレノイドコイルと並列にコンデンサを接続して並列共振回路を形成し、その共振回路の共振周波数を前記間欠電流の周波数より小さくなるように前記コンデンサのキャパシタンスを設定したことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
前記間欠電流の周波数を可聴周波数帯域から外して設定し、前記ソレノイドコイルを含む回路の騒音を低減することを特徴とする請求項４に記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
前記車両用操舵装置は、車両の操舵ハンドルの操舵により回転する操舵軸と、その操舵軸とは機械的に切り離して設けられた転舵軸と、前記操舵軸の回転角に応じて前記転舵軸を回転させて転舵輪を操舵する操舵駆動装置と、その操舵軸の回転角と転舵軸の回転角との伝達比を可変に制御する伝達比可変制御手段とを含むものである請求項４又は５に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソレノイドコイルを使用する電気回路、及びそれを利用した車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ソレノイドコイルは、アクチュエータとして機能するため、従来、電磁バルブやロックソレノイドとして利用されている。例えば、伝達比可変機構を搭載した車両用操舵装置において、操舵ハンドル軸と車輪転舵軸とを一体に連結するロック機構のアクチュエータとしてソレノイドコイルが利用されている（特許文献１）。
【０００３】
こうしたロック機構は、電源を含む制御系統の異常等に基づいてロック状態へ移行するよう設計されることが多く、この場合、異常時にソレノイドコイルへの通電を絶つことで強制的にロック状態と移行できるように、通常時においてはソレノイドコイルへ絶えず通電を続けて非ロック状態を保持するよう設計される。しかし、ソレノイドコイルに長時間直流電流を通電し続けると、回路が発熱し、コイルの寿命が短くなるなどの問題が生じる。こうした問題は、ソレノイドコイルに直流電流を定常的に流すのではなく、ＰＷＭ制御に基づいた間欠電流を通電することで解決可能であり、これによって、コイルの発熱の抑制だけでなく、電力消費量を抑制することもできる。さらに電力消費量の抑制に関して、これらのロック機構は、非ロック状態を保持するために必要な電流値よりも、ロック状態から非ロック状態に戻すために必要な電流値のほうが大きい。そのため、制御部によってＰＷＭ制御に基づく間欠電流が通電されれば、非ロック状態の保持時には、デューティ比の設定により実通電時間を短縮し、ロック状態から非ロック状態に戻すときにはデューティ比を１として直流通電と同様の通電をするようにし、電力を効率よく使うことも可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３２４２６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ソレノイドコイルにＰＷＭ制御に基づく間欠電流を通電すると、回路の素子が振動し、騒音を発するなどの問題が生じる。これは、入力する間欠電流が特定の周波数を持つためであり、この周波数を有する電流は、コイル及びその周りに対して電流の振幅の大きさに比例した磁束の変化を与え、その磁界作用によって、コイルが機械的に振動する、可動鉄心が他の金属部材と接触非接触を繰り返すなど、コイル及びその周辺機構を振動させる。また、この周波数が可聴周波数帯域にあるときは、この振動は外部に対する不快な騒音として発せられる。
【０００６】
この間欠電流の周波数は、回路に配するソレノイドコイルの特性によって決定され、且つ可能であれば可聴周波数帯域から外して設定されるが、ソレノイドコイルの特性如何では、可聴帯域内に設定され、その振動及び騒音を容認せざるを得ない場合がある。こうした場合、振動及び騒音の低減と上述のコイルの発熱防止との両者を満足することはできないため、その騒音及び振動は、構造の変更、部材の材質変更など、別の手段により防ぐことが必要となり、コストやサイズにおいて大きな不利を背負うこととなる。
【０００７】
したがって本発明は、上述のようなソレノイドコイルにＰＷＭ制御に基づく間欠電流を通電する際に発生する振動や騒音を低減することを可能とする電気回路と、その回路を適用するロック機構、及びそのロック機構を有する車両用操舵装置の提供である。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載のソレノイドコイルを有する回路は、ソレノイドコイルを有し、そのソレノイドコイルに間欠電流を通電する回路において、前記ソレノイドコイルと並列にコンデンサを接続して並列共振回路を形成し、その共振回路の共振周波数を前記間欠電流の周波数より小さくなるように前記コンデンサのキャパシタンスを設定したことを特徴とする。
【００１０】
上記のソレノイドコイルを有する回路によれば、一定周波数を有する間欠電流がソレノイドコイルを通過する際に発生する振動及び騒音について、その振動及び騒音のもととなるエネルギー、すなわち一定周波数を有する間欠電流がソレノイドを通過する際の電気エネルギーを、共振用コンデンサのキャパシタンスを増加させることで減じることが可能であり、これにより、ソレノイドコイルから発生する振動及び騒音を低減することができる。
【００１１】
請求項２に記載のソレノイドコイルを有する回路は、請求項１に記載のソレノイドコイルを有する回路において、前記間欠電流の周波数を可聴周波数帯域から外して設定し、前記ソレノイドコイルを含む回路の騒音を低減することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載のソレノイドコイルを有する回路によれば、間欠電流の周波数を可聴周波数帯域から外して設定することが可能な場合はこれを実行し、ソレノイドコイルに間欠電流が通電された際に発生する騒音を低減することができる。
【００１３】
請求項３に記載のソレノイドコイルを有する回路は、ソレノイドコイルを有し、そのソレノイドコイルに間欠電流を通電しているときは非ロック状態を維持するロック機構を駆動させる回路に対して、請求項１又は２に記載の回路を適用することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載のソレノイドコイルを有する回路によれば、非ロック状態を維持するロック機構を駆動させる回路に発生する振動及び騒音を、共振用コンデンサのキャパシタンスを増加させることで減じることが可能である。
【００１５】
請求項４に記載の車両用操舵装置は、
車両の操舵ハンドルの操舵により回転する操舵軸と、その操舵軸とは機械的に切り離して設けられた転舵軸と、前記操舵軸の回転角に応じて前記転舵軸を回転させて転舵輪を操舵する操舵駆動装置とを含む車両用操舵装置において、
前記操舵軸及び転舵軸を通常時は機械的に切り離した非ロック状態と、前記操舵軸と前記転舵軸とを一体的に連結するロック状態とを切り替えるロック機構が設けられ、
そのロック機構は前記操舵軸及び転舵軸を機械的に連結するロック位置とロック解除状態とする非ロック位置との間で移動可能とされたロック部材を備え、そのロック部材は常時ロック位置に付勢されるとともに、非ロック状態ではソレノイドへの通電により非ロック位置に維持される一方、ロック状態ではソレノイドへの通電が遮断されることにより非ロック位置からロック位置に移動して前記操舵軸及び転舵軸を機械的に一体的に連結するようになっており、
かつ、前記ソレノイドのソレノイドコイルへの間欠電流を通電する回路を備え、前記ソレノイドコイルと並列にコンデンサを接続して並列共振回路を形成し、その共振回路の共振周波数を前記間欠電流の周波数より小さくなるように前記コンデンサのキャパシタンスを設定したことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の車両用操舵装置は、請求項４に記載の車両用操舵装置において、前記間欠電流の周波数を可聴周波数帯域から外して設定し、前記ソレノイドコイルを含む回路の騒音を低減することを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の車両用操舵装置は、請求項４又は５に記載の車両用操舵装置において、車両の操舵ハンドルの操舵により回転する操舵軸と、その操舵軸とは機械的に切り離して設けられた転舵軸と、前記操舵軸の回転角に応じて前記転舵軸を回転させて転舵輪を操舵する操舵駆動装置と、その操舵軸の回転角と転舵軸の回転角との伝達比を可変に制御する伝達比可変制御手段とを含むものである。
【００１８】
請求項４，５，６に記載の車両用操舵装置によれば、上記の各車両用操舵装置において、ロック機構に含まれるソレノイドコイルから発せられる振動及び騒音を、共振用コンデンサのキャパシタンスを増加させることで減じることが可能である。
【００１９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明が適用されるソレノイドコイルを有する回路を適用した車両用操舵装置の一例であり、その全体構成を模式的に示したものである。図１の車両用操舵装置は、操舵ハンドルの操舵角（ハンドル操舵角）と車輪転舵角とを１：１比率に固定せず、ハンドル操舵角の車輪転舵角への伝達比を車速に応じて可変可能とした、いわゆる伝達比可変機構を搭載した車両用操舵装置であり、本発明のソレノイドコイルを有する回路は、図１のロック機構１９に適用されている。
【００２０】
図１の車両用操舵装置１は、操舵用ハンドル２に直結されたハンドル軸３と、車輪転舵軸８とが機械的に分離された構成を有する。ただし、ハンドル軸３と車輪転舵軸８との間には、両者を一体回転可能に連結するロック機構１９が設けられている。車輪転舵軸８は、ハンドル軸角度検出部１０１の検出するハンドル軸回転角度位置φに基づいて、転舵軸駆動モータ（以下、単にモータともいう）６を制御することによって回転駆動される。このとき、モータ６の回転は減速機７により所定比率で減速されている。車輪転舵軸８の先端はギアボックス９内に延び、車輪転舵軸８とともに回転するピニオン１０がラックバー１１を軸線方向に往復動させることにより、車輪１３，１３の転舵角が変化する。なお、本実施形態の車両用操舵装置１においては、ラックバー１１の往復動が、周知の油圧式、電動式あるいは電動油圧式のパワーアシスト機構１２により駆動補助されるパワーステアリングが採用されている。
【００２１】
ハンドル軸３とモータ６の出力軸３６は、それぞれの回転による角度位置φ、θを、ロータリエンコーダ等の周知の角度検出部からなるハンドル軸角度検出部１０１、モータ角度検出部１０３により検出され、検出された角度位置をφ、θは操舵制御部（以下、制御部ともいう）１００に入力される。また、操舵制御部１００は、車速検出部（以下、車速センサともいう）１０２、例えば車輪１３の回転を検出するロータリエンコーダやタコジェネレータの検出する車速Ｖの入力を受ける。これらの入力を受ける操舵制御部１００は、検出されたハンドル軸３の角度位置φと車速Ｖとに基づいて、車輪転舵軸８の目標角度位置Θ’を決定し、車輪転舵軸８が目標角度位置Θ’となるために必要とされる出力軸３６の目標角度位置θ’を算出する。その後、その出力軸３６の角度位置θが目標角度位置θ’に近づくように、モータドライバ１８を介してモータ６の動作を制御する。
【００２２】
図２は、上述の操舵制御部１００の電気的構成の一例を示すブロック図である。操舵制御部１００は、ＣＰＵ１１１、制御プログラムを格納したＲＯＭ１１２、ＣＰＵ１１１のワークエリアとなるＲＡＭ１１３及び入出力インターフェース１１４を有するマイコン１１０からなる。なお、マイコン１１０は、自動車の運転終了後（すなわち、イグニッションＯＦＦ後）において、車両電源（図示なし）からの電源電圧Ｖｃｃの供給を受け、ＲＡＭ１１３の記憶内容を保持する。ハンドル軸角度検出部１０１、車速検出部１０２、モータ角度検出部１０３及び転舵軸角度検出部１０４の各出力は、マイコン１１０の入出力インターフェース１１４に分配入力される。モータ６は、ＰＷＭ制御により回転速度が調整される。モータドライバ１８には、モータ６の電源となる車載バッテリー５７が接続される。また、マイコン１１０の入出力インターフェース１１４には、ロック機構１９の駆動部をなすソレノイド５５が、ソレノイドドライバ５６を介して接続されている。
【００２３】
以下、上述の操舵制御部１００の制御に基づく車輪転舵動作について説明する。
まず、現在の車速Ｖと、ハンドル軸角度位置φを検出する。車速Ｖから、ハンドル軸角度位置φを目標転舵軸角度位置Θ’に変換するための舵角変換比αを決定する。舵角変換比αは、車速Ｖに応じて異なる値が設定される。具体的には、車速Ｖが一定以上に大きい状態では、舵角変換比αは小さく設定され、車速Ｖが一定以下に小さい低速走行時には舵角変換比αは大きく設定される。
【００２４】
次に、検出されたハンドル軸角度位置φに、決定された舵角変換比αを乗じて目標転舵軸角度位置Θ’を算出する。さらに、その目標転舵軸角度位置Θ’に基づきモータ６の出力軸３６の目標角度位置θ’を算出した後、モータ角度検出部１０３から現在の出力軸３６の角度位置θを読み取り、出力軸３６の現在の角度位置θと目標角度位置θ’との隔たりΔθ（＝θ’−θ）を算出する。モータ６は、上述の差Δθが縮小するように回転駆動し、転舵軸角度位置Θが目標転舵軸角度位置Θ’に迅速かつスムーズに近づくことができるようにモータ６をＰＷＭ制御する。これらの制御に基づいてモータ６は駆動し、図１の車輪１３，１３は転舵する。
【００２５】
ここで、走行中にモータ６が動作不良を発生した場合を考える。モータ６は、制御部１００による制御が不可能となって機能を失い、操舵ハンドル２によりハンドル軸３を回転させても、車輪１３，１３を転舵することはできない。このとき、図２のマイコン１１０のＣＰＵ１１１は、ソレノイドドライバ５６に対し、ＰＷＭ制御に基づくロック用ソレノイド５５の駆動信号を入力し、通常時非ロック状態を維持しているロック機構１９をロック状態に移行させる。これにより、ハンドル軸３への手動操舵力が車輪転舵軸８に直接伝達できるようになり、マニュアル操舵による運転継続が可能となる。このときモータ６の制御は停止させる。
【００２６】
なお、モータ６の動作異常の検出は、例えば、モータ６のＰＷＭ制御開始後、モータ６の出力軸３６の角度位置θと目標角度位置θ’との差Δθが、所定時間を過ぎても縮まらないこと、または、モータ６の故障によるモータ６への過電流を電流センサ７０（図２）が検出したことに基づいて行うことが可能であり、この検出結果を基に、マイコン１１０のＣＰＵ１１１がモータ６の異常を判断する。
【００２７】
また、ここで、上述のロック機構１９の構造とその動作について説明する。
上述のロック機構１９は、図１のハンドル軸３と車輪転舵軸８とを一体的に連結し、操舵用ハンドル２によるマニュアル操舵を可能とする機構であり、ハンドル軸３と車輪転舵軸８を一体回転可能にロック結合したロック状態と、そのロック結合を解除した非ロック状態との間で切り替え可能である。このロック機構１９がロック状態にある場合は、ハンドル軸３の回転角が変換されることなく車輪転舵軸８に伝達され、舵角変換比が１：１となるマニュアルステアリングが可能となる。
【００２８】
図３は、そのロック機構１９を含む、モータ６による車輪転舵軸８の駆動部ユニットの構成例である。該駆動部ユニット１４において、操舵用ハンドル２（図１）の操舵により回転するハンドル軸３は、ユニバーサルジョイント３１９を介して入力軸２０に回転を伝達する。モータ６は、その回転を出力軸３６から減速機７へ伝達する。減速機７は、ハーモニックドライブ減速機であり、外歯車３８、第一内歯車３９、車輪転舵軸８と一体化した第二内歯車１３９によって構成される歯車機構により、モータ出力軸３６の回転を所定比率で減速し、第二内歯車を介して車輪転舵軸８に伝達する。
【００２９】
上述のロック機構１９がロック状態にある場合は、入力軸２０の回転は、第一内歯車３９、外歯車３８、第二内歯車１３９の順で伝達され、車輪転舵軸８を回転駆動させる。また、ロック機構１９が非ロック状態を維持している場合は、入力軸２０と車輪転舵軸８は、舵角変換比αに基づき相対回転する。
【００３０】
図４は、図３のＡ−Ａ断面図であり、図３に示されたロック機構１９を表している。該ロック機構１９は、ロック部材５１と、ロック受け部材５２と、ソレノイド５５を有し、図４に示すように、ロック部材５１は、ロック受け部材５２に形成されたロック受け部５３に係合するロック位置と、ロック受け部５３から退避した非ロック位置との間で進退可能に設けられている。ロック動作は、ソレノイド５５への付勢解除によりなされ、ソレノイド５５の付勢が解除されたときにロック部材５１をロック位置に弾性復帰させる弾性部材５４が設けられている。ソレノイド５５の付勢及び付勢解除の動作により、ソレノイド５５ａの先端に設けられた凸部５５ａとロック部材５１の一端部５１ｂに形成された溝部を介してロック部材５１の先端に形成されたロック部５１ａが、前記したロック／非ロックのためにロック受け部材５２に対し接近／離間する。
【００３１】
図５は、図４のロック機構１９を概略的に示した図である。本実施形態においては、車両のイグニッションスイッチがＯＮのとき、ロック機構１９は非ロック状態にあるため、コイルには一定電流が通電されている。このとき、コイルは励磁し、コイル内部の磁束密度を一定に保つことで、可動鉄心５８に対して弾性部材５４が弾性復帰させようとする力に抗する力を与え続ける。これにより、ロック部材５１とロック受け部材５２とは離間状態を保ち、非ロック状態を維持している。このとき、コイルへの通電が途絶えれば、可動鉄心５８は、弾性部材５４の力によって元の位置に弾性復帰する。これにより、ロック部材５１は、ロック部材５２と係合され、ロック状態となる。
【００３２】
ただし、本発明において、コイルへの通電電流は、直流電流ではなく、ＰＷＭ制御による一定周波数を有する間欠電流である。本実施形態のロックソレノイドは、モータ６の異常を検出したとき等にロック状態となるが、車両の走行時、基本的には絶えず非ロック状態を維持しており、この非ロック状態を維持するためには絶えず直流電流を通電する必用がある。しかし、コイルに直流電流を通電し続けては、コイル及びそれを有する回路が発熱し、コイルの寿命を縮める可能性がある。このため、周期的な間欠電流を擬似直流電流として通電することで、コイル及びそれを有する回路の発熱を抑制している。制御部１００によってＰＷＭ制御に基づく間欠電流が通電されれば、非ロック状態保持時には、デューティ比の設定によりコイルへの実通電時間を短縮し、コイルの発熱を抑えられる。さらに、ロック状態から非ロック状態に戻すときは、非ロック状態保持時よりも多くの電流量を必要とするが、この場合もデューティ比を１として直流通電と同様の通電をすることで、コイルへの通電電流量を大きくすることが可能である。このように、コイルに対し、ＰＷＭ制御に基づく間欠電流を通電することで、状況に応じて電力を効率的に使用することができる。
【００３３】
このとき生じる問題が、間欠電流の周波数に起因するソレノイドの振動及び騒音である。この周波数を有する間欠電流は、コイル及びその周りに電流の振幅の大きさに比例した磁束の変化を与え、その磁界作用によって、コイルが機械的に振動する、可動鉄心が他の金属部材と接触非接触を繰り返すなど、コイル及びその周辺機構を振動させる。また、この周波数が可聴周波数帯域にあるときは、この振動は外部に対して不快な騒音として発せられる。本発明は、この振動及び騒音を低減することを目的としたソレノイドを有する回路である。
【００３４】
図６は、上述の振動及び騒音を低減することを可能とした本発明のソレノイドコイルを有する回路であり、図４のソレノイド５５を駆動させる回路である。該回路は、バッテリー電源５７（図２）、抵抗素子６０、ソレノイドコイル８０と共振用コンデンサ８１からなる並列共振回路８２、及びＰＷＭ制御された信号を入力するトランジスタ８３により構成される。並列共振回路８２には、車載バッテリー５７の電圧Ｖｓが抵抗素子６０を介して印加されており、通常動作時は、ＰＷＭ制御によって決定されたデューティ比の信号がトランジスタ８３に入力にされる。このデューティ比に基づいた間欠電流が並列共振回路８２に通電され続けることで、ソレノイドは非ロック状態を維持する。モータ６に異常が確認されると、制御部１００は、トランジスタ８３に対する入力信号のデューティ比を０としてソレノイドへの通電を遮断する、もしくは、車載バッテリー５７からの電圧Ｖｓ直後にスイッチ回路（図示せず）を組み込み、これをＯＦＦ状態とすることで直接的にソレノイドへの通電を遮断し、ロック動作を実行させ、マニュアル操舵による運転に移行する。
【００３５】
ここで、上述に述べた本発明のソレノイドコイルを有する回路において、ソレノイドの発する振動及び騒音低減の原理を説明する。
上述の並列共振回路８２について、以下の式が成り立つ。
Ｅ＝Ｒ×Ｉｌ＋ｊ×ｗ×Ｌ×Ｉｌ    ・・・（１）
Ｅ＝Ｉｃ／（ｊ×ｗ×Ｃ）          ・・・（２）
Ｉ＝Ｉｌ＋Ｉｃ                    ・・・（３）
ここで、Ｅ：並列共振回路８２に印加される電圧、Ｒ：ソレノイドコイル８０の抵抗及びその他結線抵抗、Ｌ：ソレノイドコイル８０のインダクタンス、Ｉｌ：ソレノイドコイル８０に流れる電流、Ｃ：コンデンサ８１のキャパシタンス、Ｉｃ：コンデンサ８１に流れる電流、Ｉ：並列共振回路８２に流れる電流の総和、ｊ：虚数単位、ｗ：角周波数、である。ただし、前記共振用コンデンサ８１は通常、抵抗成分を含むが、ここでは説明の簡略化のため、コンデンサは抵抗成分のない理想的なものとする。
【００３６】
また、入力信号を並列共振回路８２に入力される電流Ｉとし、出力信号をソレノイド８０から出力される電流Ｉｌとすると、その周波数伝達関数Ｇは以下のように表せる。
Ｇ＝Ｉｌ／Ｉ＝１／（１−ｗ２×Ｌ×Ｃ＋ｊ×ｗ×Ｃ×Ｒ）・・・（４）
【００３７】
この伝達関数Ｇが描く周波数特性の振幅特性を、図７のＧ１に示す。図７によれば、並列共振回路８２に対して電流Ｉを入力したときのソレノイド８０を流れる電流Ｉｌの振幅は、低周波数領域では一定、周波数が大きくなると、共振周波数ｆ０において最大値をとり、その後は周波数の増加に伴い電流Ｉｌの振幅は減衰する。
【００３８】
この電流Ｉｌの振幅は、ソレノイドに流れる電流Ｉｌの交流成分であり、この電流Ｉｌの交流成分の影響を受けてソレノイド周りの磁束が変化し、その磁界作用がソレノイドコイル８０及びその周辺の金属部材を振動させる原因となる。つまり、ソレノイドに流れる電流Ｉｌの振幅（交流成分）の大きさが、ソレノイドの振動の大きさとなる。したがって、本発明の図Ｂの並列共振回路に入力する間欠電流の周波数ｆは、図７の電流Ｉｌの振幅が減衰し小さい値となる高周波数領域を選択することが好ましい。
【００３９】
しかし、ＰＷＭ制御における間欠信号の周波数ｆは、回路に配するソレノイドコイルの特性によってある一定の周波数領域内で決定される。ただし、本発明のソレノイドは、通電中に非ロック状態を維持するソレノイドであるため、周波数ｆは一定以上の値である必要がある。このとき決定された周波数ｆは、必ずしも図７の電流Ｉｌの振幅の小さい高周波数領域に設定できるとは限らない。図７のＧ２は、間欠通電周波数ｆを定めたとき、ソレノイドに流れる各周波数の電流値の分布である。
【００４０】
本発明の図６に示す並列共振回路８２では、図７に示す電流Ｉｌの振幅特性における電流Ｉｌの振幅の最大値における角周波数、すなわち図６の並列共振回路８２の共振周波数ｆ０を、コンデンサ８１のキャパシタンスＣにより任意に決定することが可能であり、このコンデンサ８１のキャパシタンスＣを変化させることで前記最大値の位置をシフトさせることが可能で、これにより図７に示す電流Ｉｌの振幅特性全体をシフトさせることができる。これによって、共振周波数ｆ０を間欠通電周波数ｆよりも小さく設定し、図８に示すように間欠通電周波数ｆにおける電流Ｉｌの振幅が振幅特性の減衰部分にあたるよう設定することができる。コイルへ通電する間欠電流の振幅が小さければ、それによって引き起こされる振動も小さくなり、コイル及びその周辺機構の振動は低減される。
【００４１】
ここで、図６の並列共振回路における共振周波数ｆ０を求める。ただし、ソレノイドコイルの抵抗及び結線抵抗Ｒは大きな値をとらないため、図６の並列共振回路は、Ｌ−Ｃ並列共振回路であると考えると、共振周波数ｆ０は以下のように表せる。
ｆ０＝１／（２×π×ｗ０）  ・・・（５）
ただし、ｗ０＝（Ｌ×Ｃ）１／２である。
【００４２】
このとき、共振周波数ｆ０を間欠電流の周波数ｆよりも小さく設定するために、コンデンサ８１のキャパシタンスＣを大きく設定すればよい。コンデンサ８１のキャパシタンスＣを大きく設定すると、図８のＧ１のようになり、間欠電流の周波数ｆにおけるソレノイドに流れる電流値Ｉｌの振幅は、図７におけるＧ１の減衰部分にあたる部分に存在する。
【００４３】
よって、本発明の並列共振回路によれば、共振用コンデンサのキャパシタンスＣを大きくすることで、ソレノイドに流れる電流Ｉｌの振幅特性を、低周波数領域にシフトさせ、ソレノイドの振動を低減することが可能であり、その振動に起因する騒音も同時に低減可能である。このとき、コンデンサのキャパシタンスＣは、コイルのコストとサイズの許容する範囲内で、可能な限り大きくすることが有効である。
【００４４】
また、騒音の低減に関して、ソレノイドに通電する間欠電流の周波数ｆの決定時に、その周波数ｆを可聴周波数帯域から外して設定することが可能であれば、周波数ｆを可聴周波数帯域から外して設定することは、耳障りな騒音を低減することに効果的である。ただし、この間欠電流の周波数ｆは、必ずしも可聴周波数帯域から外して設定する必要はない。
【００４５】
従来のソレノイドコイルを有する回路は、図９に示すように共振用コンデンサを有さないソレノイドコイル８０のみが接続される回路である。この図９の回路は、図６の回路において、そのコンデンサ８１のキャパシタンスＣが微小である場合の回路と等価な回路であり、この微小容量のコンデンサ８１のキャパシタンスは変更不可であるため、図９の回路ではソレノイド８０の振動を低減させることはできない。このため、図９のような従来の回路において、ソレノイドコイルに起因する振動及び騒音が発生する場合は、回路構成以外でこれらを低減する機構が必要であり、サイズ及びコスト面において不利である。
【００４６】
本発明におけるソレノイドコイルを有する回路は、従来の回路と異なり、ソレノイドコイルと並列に接続したコンデンサのキャパシタンスを大きく設定することにより、コイルの振動を低減することが可能である。間欠電流によりコイルの発熱防止を目的としたソレノイドコイルにおいては、コイルの発熱防止効果とともに、コイルの振動の低減も同時に実現することが可能となった。
【００４７】
本発明は、一定の周波数を有する間欠電流を通電するソレノイドコイルを有する回路であり、そのソレノイドコイルと並列にコンデンサを接続して並列共振回路を形成し、その共振回路の共振周波数を前記間欠電流の周波数より小さくなるように前記コンデンサのキャパシタンスを設定することで、ソレノイドコイルを含む回路の振動と騒音を低減することを特徴とするソレノイドコイルを有する回路である。本発明は、一定の周波数を有する間欠電流をソレノイドコイルに対して、通電し、可動鉄心を一定位置に保持し続けることを目的とするあらゆる汎用回路において適用されるものである。
【００４８】
上述の伝達比可変機構を搭載した車両用操舵装置に組み込まれるロック機構は、本発明の適用例であり、その他の車両操舵装置に関する適用例としては、操舵ハンドルと車輪転舵軸とが機械的に連結されず、操舵制御部を介して電気的に接続される電動パワーステアリング、いわゆるステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ  Ｂｙ  Ｗｉｒｅ）方式の車両用操舵装置の、特定条件下において操舵ハンドル軸と車輪転舵軸とを機械的に連結するロック機構に対し、本発明のソレノイドコイルを有する回路を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用操舵装置の全体構成を模式的に示す図。
【図２】本発明の操舵制御部の電気的構成の一例を示すブロック図
【図３】駆動部ユニットの一実施例を示す縦断面図。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図。
【図５】ソレノイドコイルを有するロック機構の概略図。
【図６】ソレノイドコイルと並列に共振用コンデンサを配した本発明の回路構成を示す回路図。
【図７】図６の回路のソレノイドに流れる電流の周波数特性の振幅特性。
【図８】共振周波数ｆ０を間欠電流の周波数ｆより小さく設定したときの図６の回路のソレノイドに流れる電流の周波数特性の振幅特性。
【図９】ソレノイドコイルに通電を行う一般的な回路構成を示す回路図。
【符号の説明】
１  車両用操舵装置
２  操舵用ハンドル
３  ハンドル軸
６  転舵軸駆動モータ（ブラシレスモータ）
７  減速機（ハーモニックドライブ減速機）
８  車輪転舵軸
９  ギアボックス
１０  ピニオン
１１  ラックバー
１２  パワーアシスト機構
１３  車輪
１４  駆動部ユニット
１８  モータドライバ
１９  ロック機構
３１９  ユニバーサルジョイント
２０  入力軸
３６  モータ出力軸
３８  外歯車
３９  第一内歯車
１３９  第二内歯車
５１  ロック部材
５２  ロック受け部材
５３  ロック受け部
５４  弾性部材
５５  ソレノイド
５６  ソレノイドドライバ
５７  バッテリー電源
５８  可動鉄心
６０  抵抗素子
７０  電流センサ
８０  ソレノイドコイル
８１  共振用コンデンサ
８２  並列共振回路
８３  トランジスタ
１００  操舵制御部
１０１  ハンドル軸角度検出部
１０２  車速検出部（車速センサ）
１０３  モータ角度検出部（モータ回転速度検出部）
１０４  転舵軸角度検出部
１１０  マイコン
１１１  ＣＰＵ
１１２  ＲＯＭ
１１３  ＲＡＭ
１１４  入出力インターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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