JPH01120608A - 電流制限機能を有するパワードライブ回路 - 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】 イ１発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、電気制御機器におけるモータ、ソレノイド等
のような電気負荷の駆動くドライブ）を行わせるための
パワードライブ回路に関し、さらに詳しくは、このパワ
ードライブ回路と通って流れる電流値が所定値を超えな
いように制限することができるようにした回路に関する
。

（従来の技術） 従来のパワードライブ回路としては、第４図に示すよう
にトランジスタを用いたものがある。この回路では、電
源ライン（Ｖｃ　ｃライン）３１からアースに至る配線
３２，３５，３８．３９中に、図示の如（ＮＰＮ型トラ
ンジスタ４１および電気モータ、ソレノイド等の電気負
荷４３を直列に配しており、このＮＰＮ型トランジスタ
４１のベースに接続される配線３３には、コントロール
信号入力端子４５が接続されている。このため、この入
力端子４５に信号電流が流されると、トランジスタ４１
がＯＮとなり、電気負荷４３が通電されて駆動される。

さらに、このパワードライブ回路においては、例えば、
上記配線３８．３９がショートする等した時に、この配
線を大きな電流が流れるのを防止する電流制限機能を付
与するための、ＰＮＰ型トランジスタ４２および電気抵
抗４４が図示のように配設されている。上述の配線のシ
ョート等が生じて電気抵抗４４を大きな電流が流れると
、この抵抗４４の前後の電圧差が大きくなる。この抵抗
４４の前後には、配線３７．３６を介してトランジスタ
４２のベースおよびエミッタが接続されているので、上
記電圧差が大きくなるとトランジスタ４２をＯＮにさせ
、トランジスタ４１のベースに流れる電流を配線３４を
介してバイパスさせる。このため、トランジスタ４１を
通過する電流値がこれ以上増加することがなくなり、過
電流が流れるのが防止される。

（発明が解決しようとする問題） このように、従来においては、２個のトランジスタを用
いて電気負荷のド？イブ機能と、過電流を制限する機能
とを付与していたのであるが、このためには、少なくと
も２個のトランジスタが必要であった。

本発明は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の特性に鑑
み、この電界効果トランジスタ１個のみで、上記ドライ
ブ機能および過電流制限機能を共に有するパワードライ
ブ回路を提供することを目的とする。

口１発明の構成 （問題を解決するための手段） 上記目的達成のための手段として、本発明のパ、ワード
ライブ回路５０は、第１図に示すように、電源ライン６
１とアース端子６５間を結ぶ配線６２．６３．６４上に
、ドレイン電極りおよびソース電極Ｓを接続させて電気
負荷７０と直列に電界効果トランジスタ５１を配設し、
このソース電極Ｓには負帰還用電気抵抗５２を直列に接
続し、さらに、この電界効果トランジスタ５１のゲート
電極Ｇにはコントロール信号出力手段７１を接続し、こ
のコントロール信号出力手段７１からの信号出力時に、
電界効果トランジスタ５１のゲート電ＦｉＧと負帰還用
電気抵抗５２との間に、定電圧印加手段としてのツェナ
ーダイオード５３の作用により、一定の電圧を印加させ
るように構成している。

（作用） 上記構成のパワードライブ回路５０を用いると、コント
ロール信号出力手段７１から所定のドライブ信号が出力
されると、ツェナーダイオード５３により電界効果トラ
ンジスタ５１のゲート電極Ｇと負帰還用電気抵抗５２と
の間に一定の電圧Ｖｃが印加され、ゲート電極Ｇとソー
ス電極Ｓ間には、この一定電圧Ｖｃから電気抵抗５２を
流れる電流ｉ、により生じる電圧Ｖｒ　（＝ｉ１　Ｘｒ
。

）分だけ低いほぼ一定の電圧ＶＧ８（＝ＶＣＶｒ）が印
加される。このため、電界効果トランジスタ５１のドレ
イン電極りからソース電極Ｓには、印加電圧ｖｅｓに対
応した所定の電流１１が流れる。この電流ｉ１は、電気
負荷７０を通ってアース側６５に流れるため、コントロ
ール信号出力手段７１からの信号出力により電気負荷７
０のドライブがなされる。

ここで、例えば、配線６３がアース側にショートして、
配線６２から電界効果トランジスタ５１を通って大電流
が流れようとしても、電界効果トランジスタ５１のドレ
イン電極りからソース電極Ｓに流れる電流の大きさは、
ゲート電極Ｇとソース電極Ｓとの間に印加される電圧に
より決まるため、上記ショートが生じた場合にもこの電
流はほぼ一定に保持され、過電流が流れるのが防止され
る。

さらに、上述のように、ドライブ信号出力時には、ゲー
ト電極Ｇと負帰還用電気抵抗５２との間（点ａと点すと
の間）にツェナーダイオード５３により決まる一定電圧
が印加されるようになっているのであるが、このように
すると、電界効果トランジスタ５１の製品バラツキによ
り、ゲート電極Ｇとソース電極Ｓとの間への同一印加電
圧に対してドレイン電極りからソース電極Ｓに流れる電
流の大きさにバラツキがあった場合でも、抵抗５２を流
れる電流による電圧降下により負帰還がかけられること
になり、上記バラツキが小さくされる。すなわち、上記
抵抗５２を流れる電流による電圧降下は、電流が大きい
ほど大きくなるため、製品バラツキにより上記電流が大
きい場合には抵抗５２での電圧降下も大きく、電界効果
トランジスタ５１のゲート電極Ｇとソース電極Ｓとの間
の印加電圧は上記電圧降下が大きくなった分だけ小さく
なり、これに応じてドレイン電極りがらソース電極Ｓに
流れる電流も小さくなる。このため、製品バラツキによ
り、同一印加電圧に対する電流量に差があっても、上記
負帰還回路によりこのバラツキが修正され、電気負荷７
０を流れる電流値を常にほぼ一定にすることができる。

（実施例） 以下、図面により、本発明の好ましい実施例について説
明する。

第２図は２個のソレノイドバルブ１５５，１５６により
クラッチ制御される無段変速機の油圧口、路を示し、こ
れらソレノイドバルブ１５５，１５６はそれぞれ、本発
明に係るパワードライブ回路５０．５０により駆動され
る。無段変速機Ｔは、入力軸１を介してエンジンＥによ
り駆動される定吐出量型油圧ポンプＰと、車輪Ｗを駆動
する出力軸２を有する可変容量型油圧モータＭとを有し
ている。これら油圧ポンプＰおよび油圧モータＭは、ポ
ンプＰの吐出口およびモータＭの吸入口を連通させる第
１油路ＬａとポンプＰの吸入口およびモータＭの吐出口
を連通させる第２油路Ｌｂとの２本の油路により油圧閉
回路を構成して連結されている。

また、エンジンＥにより駆動されるチャージポンプ１０
の吐出口がチエツクバルブ１１を有するチャージ油路Ｌ
ｈおよび一対のチエツクバルブ３．３を有する第３油路
Ｌｃを介して閉回路に接続されており、チャージポンプ
１０によりオイルサンプ１５から汲み上げられチャージ
圧リリーフバルブ１２により調圧された作動油がチエツ
クバルブ３，３の作用により上記２本の油路Ｌａ、Ｌｂ
のうちの低圧側の油路に供給される。さらに、高圧およ
び低圧リリーフバルブ６．７を有してオイルサンプ１５
に繋がる第５および第６油路Ｌｅ、Ｌｆが接続されたシ
ャトルバルブ４を有する第４油路Ｌｄが上記閉回路に接
続されている。このシャトルバルブ４は、２ボ一ト３位
置切換弁であり、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂの油圧
差に応じて作動し、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂのう
ち高圧側の油路を第５油路Ｌｅに連通させるとともに低
圧側の油路を第６油路Ｌｆに連通させる。これにより高
圧側の油路のリリーフ油圧は高圧リリーフバルブ６によ
り調圧され、低圧側の油路のリリーフ油圧は低圧リリー
フバルブ７により調圧される。

さらに、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂ間には、両油路
を短絡する第７油路ｔ４が設けられており、この第７油
路Ｌｇにはこの油路の開度を制御する可変絞り弁からな
るクラッチ弁５が配設されている。このため、クラッチ
弁５の絞り量を制御する°ことにより油圧ボンＩＰから
油圧モータＭへの駆動力伝達を制御するクラッチ制御を
行わせることができる。

また、エンジンＥにより油圧ポンプＰを駆動し、この油
圧ポンプＰがらの油圧により油圧モータＭが回転駆動さ
れ、この回転が出力軸２を介して車輪Ｗに伝達され、車
ｌ！ｉＷの駆動がなされるのであるが、油圧モータＭは
、例えば斜板アキシャルピストンモータであり、この斜
板の角度を制御することにより、変速機Ｔの変速比を無
段術に変化させることができる。なお、この斜板角の制
御についての説明は良く知られているので省略する。

、　一方、上記クラッチ弁５の作動制御は、クラッチサ
ーボバルブ８０によりなされ、このクラッチサーボバル
ブ８０の作動は、コントローラ１００からの信号に応じ
て作動するパワードライブ回路５０．５０によりデユー
ティ比駆動される一対のソレノイドバルブ１５５，１５
６により制御される。コントローラ１００には、車速■
、エンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度θｔｈ、油圧モ
ータＭの斜板傾斜角θｔｒ、運転者により操作されるア
クセルペダルの開度θａｃｃを示す各信号が入力されて
おり、これらの信号に基づいて所望の走行制御がなされ
るように上記各ソレノイドバルブの制御を行う信号が出
力される。

以下に、クラッチサーボバルブ８０の構造およびその作
動を第３図を併用して、詳細に説明する。

このバルブ８０は、シリンダ部材８１と、このシリンダ
一部材８１に図中左右に滑動自在に嵌挿されたピストン
部材８２と、ピストン部材８２が嵌挿されたシリンダ室
を覆って取り付けられたカバ一部材８５と、ピストン部
材８２を図中左方に付勢するばね８７とからなる。ピス
トン部材８２のピストン８２ａは上記シリンダ室を２分
割して左右シリンダ室８３．８４を形成せしめ、両シリ
ンダ室８３．８４にはボー）８６ａ、８６ｂを介して油
圧ライン１１０，１１２が接続されている。

油圧ライン１１０の油圧は、チャージポンプ１０の吐出
油をチャージ圧リリーフバルブ１２により調圧した作動
油が油圧ライン１０１を介して導かれたものであり、油
圧ライン１１２の油圧は、油圧ライン１０１から分岐し
たオリフィス１１１ａを有する油圧ライン１１１の油圧
を、デユーティ比制御される２個のソレノイドバルブ１
５５．１５６により制御して得られる油圧である。

ソレノイドバルブ１５６はオリフィス１１１ａを有する
油圧ライン１１１から油圧ライン１１２への作動油の流
通量をデユーティ比に応じて開閉制御するものであり、
ソレノイドバルブ１５５は油圧ライン１１２から分岐す
る油圧ライン１１３とオリフィス１１４ａを介してドレ
ン側に連通ずる油圧ライン１１４との間に配され、所定
のデユーティ比に応じて油圧ライン１１３からドレン側
への作動油・の流出を行わせるものである。

このため、油圧ライン１１０を介して右シリンダ室５２
にはチャージ圧リリーフバルブ１２により調圧されたチ
ャージ圧が作用するのであるが、油圧ライン１１２から
は上記２個のソレノイドバルブ１５５，１５６の作動に
より、チャージ圧よりも低い圧が左シリンダ室８３に供
給される。ここで、右シリンダ室８４の受圧面積は左シ
リンダ室８３の受圧面積よりも小さいため、左右シリン
ダ室８３．８４内の油圧によりピストン部材８２゛　　
　が受ける力は、ばね８７の付勢力を考慮しても、右シ
リンダ室８４内の油圧Ｐ１に対して、左シリンダ室８３
内の油圧がこれより低い所定の値Ｐ２（ＰＬ＞Ｐ２）の
ときに釣り合うようになっている。このため、ソレノイ
ドバルブ１５５，１５６により、油圧ライン１１２から
左シリンダ室８３に供給する油圧を上記所定の値Ｐ２よ
り大きくなるように制御すれば、ピストン部材８２を右
動さぜることができ、左シリンダ室８３に供給する油圧
をＰ２より小さくなるように制御すれば、ピストン部材
８２を左動させることができる。

このピストン部材８２の左右方向の移動は、リンク機構
８８を介して、クラッチ弁５に伝達される。クラッチ弁
５は、第１バルブ孔５ｂを有する固定部材５ａと、この
固定部材５ａ内に回転自在に配された第２バルブ孔５ｄ
を有する回転部材５Ｃとからなり、回転部材５Ｃに連結
されたアーム５ｅが上記リンク機構８８に連結されてお
り、上記ピストン部材８２の移動に伴って回転部材５Ｃ
が回転される。回転部材５Ｃが回転されると、第１およ
び第２バルブ孔５ｂ、５ｄの連通開度が全開から全閉ま
で変化する。なお、図示の如く、ピストン部材８２が最
大限まで左動した状態で、クラッチ弁５における連通開
度が全開になり、この後、ピストン部材８２右動させる
のに応じて連通関度が全閉まで漸次変化する。

ここで、第１バルブ孔５ｂは無段変速機Ｔの閉回路を構
成する第１油路Ｌａに連通し、第２バルブ孔５ｄは第２
油路Ｌｂに連通しているため、上記第１および第２バル
ブ孔５ｂ、５ｄの連通開度を変化させることにより、第
１および第２油路Ｌａ、Ｌｂの短絡路である第７油路Ｌ
ｇの開度を変化させることができ、これによりクラッチ
制御がなされる。すなわち、コントローラ１００からの
信号に基づいて、上記ソレノイドバルブ１５５゜１５６
をデユーティ比制御することにより、クラッチ制御がな
される。

この場合におけるソレノイドバルブ１５５，１５６のデ
ユーティ比制御は、それぞれパワードライブ回路５０．
５０により行われる。このパワードライブ回路５０．５
０は、電源ライン６１とアース端子６５とを結ぶ配線１
５５ａ、１５５ｂおよび１５６ａ、１５６ｂ上に、ソレ
ノイドバルブ１５５，１５６と直列に配設されている。

このパワードライブ回路５０は、第１図に示した構成を
しており、電界効果トランジスタ５１のドレイン電極り
がそれぞれ配線１５５ａ、１５６ａを介して電源ライン
６１に接続され、ソース電極Ｓには負帰還用電気抵抗５
２が直列に接続されるとともに、この電気抵抗５２は配
線１５５ｂ、１５６ｂを介して、それぞれソレノイドバ
ルブ１５５゜１５６に接続されている。一方、コントロ
ーラ１００の出力配線１００ａ、１００ｂはそれぞれ、
上記電界効果トランジスタ５１．５１のゲート環ｆｆＧ
に接続されており、ゲート電極Ｇと電気抵抗５２の下流
側端部とはツェナーダイオード５３を有して接続されて
いる。

このため、コントローラ１．００から出力配線１００ａ
、１００ｂを介して、各ゲート電極Ｇに所定の信号出力
を与えると、ツェナーダイオード５３の作用により、ゲ
ート電極Ｇと電気抵抗５２の下流側端部との間には一定
電圧ＶＣが印加される。このとき、ゲート電極Ｇとソー
ス電極Ｓ間には、この一定電圧Ｖｃから電気抵抗５２を
流れる電流１１により生じる電圧Ｖｒ　（＝ｉｌ　ｘｒ
−、）分だけ低いほぼ一定の電圧Ｖ。ｓ　（＝　Ｖ　ｃ
　　Ｖ　ｒ　）が印加される。但し、上記抵抗値ｒ１は
小さく設・定されており、通常の状態では、ＶＧｓ嬌Ｖ
ｃである。このため、電界効果トランジスタ５１のドレ
イン電極りからソース電極Ｓには、印加電圧Ｖ。５に対
応した所定の電流１１が流れる。この電流１１は、ソレ
ノイドバルブ１５５，１５６を通ってアース側６５に流
れるため、コントローラ］００からの信号出力によりソ
レノイドバルブ１５５゜１５６の駆動制御がなされる。

なお、本例のソレノイドバルブ１５５，１５６はデユー
ティ比制御されるものであり、コントローラ１００から
各電界効果トランジスタ５１．５１のゲート電極Ｇには
デユーティ比に対応した信号が出力される。

この場合において、上記電気抵抗５２を通って流れる電
流により生じる電圧降下により、電界効果トランジスタ
５１のゲートＥｉＧおよびソース電Ｉｓの間の印加電圧
に対して負帰還がかかることになる。このため、前述の
ように、電界効果トランジスタ５１の製品バラツキによ
り、上記印加電圧に対するドレイン電極りからソース電
極Ｓへの電流景特性にバラツきがあった場合でも、上記
負帰還によりこのバラツキが吸収され、ソレノイドバル
ブ１５５，１５６に流れる電流値は常にほぼ一定に維持
される。

また、パワードライブ回路５０．５０と、ソレノイドバ
ルブ１５５，１５６とは、車両上で離れて配設されるこ
とが多く、このため、両者はハーネス１５５ｂ、１５６
ｂにより接続されることが多いのであるが、このハーネ
ス１５５ｂ、１５６ｂが、例えばドアに挟まれて車体に
接触してショートするというようなことも考えられる。

このような場合でも、電界効果トランジスタ５１のゲー
ト電極Ｇとソース電極Ｓとの間に印加される電圧Ｖｑ３
はほぼ一定に維持されるので、上記ショートによっても
配線１５５ａ、１５６ａを過電流が流れるということが
ない。

ハ３発明の詳細 な説明したように、本発明のパワードライブ回路によれ
ば、１個の電界効果トランジスタを用いるだけで、電気
負荷のドライブ制御、ショート時等での過電流防止、お
よび製品バラツキによる制御電流値のバラツキ抑制を全
て行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパワードライブ回路を示す電気回
路図、 第２図は上記パワードライブ回路により駆動制御される
ソレノイドバルブを用いてクラッチの開度制御を行わせ
るようにした油圧式無段変速機の油圧回路図、 第３図は上記クラッチおよびその制御を行うサーボバル
ブを示す断面図、 第４図は従来のパワードライブ回路を示す電気回路図で
ある。 ５・・・クラッチ弁　　　　１０・・・チャージポンプ
５０・・・パワードライブ回路 ５１・・・電界効果トランジスタ ５３・・・ツェナーダイオード ８０・・・クラッチサーボバルブ １５５．１５６・・・ソレノイドバルブ１００・・・コ
ントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源端子とアース端子間を結ぶ配線上に配設され
   た電気負荷に対して、該電気負荷と直列に配設されてな
   るパワードライブ回路において、 前記配線にドレイン電極およびソース電極が接続されて
   前記電気負荷と直列に配設された電界効果トランジスタ
   と、前記ソース電極に直列に接続された負帰還用電気抵
   抗と、前記電界効果トランジスタのゲート電極に接続さ
   れたコントロール信号出力手段と、該コントロール信号
   出力手段からの信号出力時に、前記電界効果トランジス
   タのゲート電極および前記電気抵抗間に一定の電圧を印
   加させる定電圧印加手段とからなることを特徴とする電
   流制限機能を有するパワードライブ回路。