JPS61271168A

JPS61271168A - 電動式パワ−ステアリング装置の電動機駆動回路

Info

Publication number: JPS61271168A
Application number: JP60113498A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimizu; 康夫清水
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-05-27
Filing date: 1985-05-27
Publication date: 1986-12-01
Also published as: US4719396A; JPH0510270B2

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、電動機を用いた操舵力倍力装置により補助ト
ルクを発生する電動式パワーステアリング装この電動機
駆動回路に関する。

（従来の技術）電動式パワーステアリング装置は、電動機を動力源とす
る操舵力倍力装置や、マイクロコツピュータユニッ）　
（ＭＣＵ）および電動機駆動回路等からなる制御回路を
備え、ステアリングホイールに伺かされる操舵トルクと
操舵回転速度を検出し、これらの検出信号に基づいて制
御回路によってＰＷＭ制御することにより、電動機に補
助トルクを発生させ、ハンドル操舵力の軽減を図ってい
る。

また、電動機を駆動する電動機駆動回路は、ブリッジ回
路を構成する４個のバイポーラ型のトランジスタからな
り、電動機の回転方向制御と電力を供給する２つの機能
を有する。上記ブリッジ回路は、入力端子間が電源回路
に接続される一方、出力端子間が電動機に接続されてお
り、各トランジスタノベースがマイクロコンピュータユ
ニットの出力ボートに接続されている。そして、マイク
ロコンピュータユニットの制御信号によって、ブリッジ
回路の互いに対向する一組のトランジスタを駆動するこ
とにより電動機をＰＷＭ制御している。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、上記従来の電動機駆動回路においては、バイ
ポーラ型トランジスタによりブリッジ回路を構成してい
たため、電動機のＰＷＭ駆動時には発振音が可聴範囲内
の発振周波数で発生してしまい、商品性を著しく低下さ
せていた。また、バイポーラ型トランジスタは、増幅率
がそれ程高くないので、ダーリントン接続により用いら
れるため、コレクタ拳エミッタ間の飽和電圧が高くなり
損失が増大する。特に車両に用いる場合には、車載バッ
テリ電圧が一般に１２Ｖであるため、飽和電圧が高くな
ることは好ましくない、さらに、インピーダンスがそれ
程高くないため、電流容量が増大するおそれがあり、電
流容量の増大に伴うコスト増大および大型化する等の問
題を有していた。

（問題点の解決手段およびその作用）本発明の電動機駆動回路は、４個の電界効果トランジス
タによりブリッジ回路が構成されており、このブリッジ
回路の入力端子間には電源回路が接続される一方、出力
端子間には電動機が接続されている。また、各電界効果
トランジスタのゲート端子がマイクロコンピュータユニ
ットノ出力ボートに接続され、マイクロコンピュータユ
ニットの制御信号により、ブリッジ回路の対向する一組
の電界効果トランジスタのうち、一方がオン駆動される
とともに他方が可聴範囲外の周波数でＰＷＭ駆動され、
電動機を操舵方向に回転させて操舵力が軽減される。

（実施例）以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて説明
する。

第１図は本実施例の電動パワーステアリング装置である
。

第１図において、（１）は入力軸、（２）は操舵速度検
出部、（３）は操舵トルク検出部、（４）はラック軸、
（５）はポールリサキュレーティングナット（ポールね
じ）　、　（？）は電動機、（８）はマイクロコンピュ
ータユニット、（９）は電動機駆動回路、（９Ａ）は電
源回路である。

上記入力軸（１）の一端は図示しないユニバーサルジヨ
イントを介してステアリングホイールに連結され、その
他端にはピニオンギヤ（１ｂ）が一体に取付けられてい
る。また、入力軸（１）の上記ピニオンギヤ（１ｂ）の
両側には軸受（ｔＯａ）と（ｌｌａ）を介してビニオン
ホルダ（１２）が取付けられている。このピニオンホル
ダ（１２）は、円筒板（１０）と（１１）、およびこれ
らを一体に連結した支柱（１３）とからなり、円筒板（
１０）と（１１）はその中心から偏心した位置で上記軸
受（１０ａ）、（ｌｌａ）に設けられている。また、ピ
ニオンホルダ（１２）はニードル軸受（１４）により図
外のラックケースに回転自在に支承される一方、円筒板
（１１）の回転中心にはトーションバー（１５）の一端
が固着されており、このトーションバー（１５）の他端
がラックケースに固着されている。

さらに、円筒板（１１）の回転中心から偏心した位置に
はビン（ｌｌｂ）が突設され、このビン（ｌｌｂ）の先
端には端部に円筒形状の磁性体（１８ａ）を有する非磁
性体の可動鉄心（１６）が固着されている。この可動鉄
心（１６）は、ラックケースに一体に固着された円筒状
のコイル部（１７）に軸方向移動可能に遊挿されており
、コイル部（１７）とともに差動変圧器を構成している
。したがって、ピニオンホルダ（１２）の回転に伴って
、その変位が可動鉄心（１６）の軸方向変位に変換され
、この軸方向変位が電気信号として差動変圧器から出力
される。

ラック軸（４）は第２図に示すように、ビニオン（１ｂ
）に噛合し、入力軸（１）の回転変位をラック軸（４）
の軸方向変位に変換している。ラック軸（４）の両端は
、夫々図示されないポールジヨイント、タイロッド、ナ
ックルに連結され、車輪の操向を変化させる。ここで、
ラック軸（４）に負荷が作用し、その負荷が大きい場合
には、ビニオン（１ｂ）がう、り軸（４）との噛み合い
部を中心に回転する。

例えば、入力軸（１）を矢印Ｘの方向にトルクを作用さ
せ回転させると、そのトルクの大きさに応じテトーショ
ンパ−（１５）が捩られ、ビニオンホルタ（１２）を矢
印Ｙの方向に回転させる。このときの回転変位は、入力
軸（１）に与えたトルク、即ち操舵トルクに比例する。

したがって、ビン（ｌｌｂ）により可動鉄心（１６）を
軸方向の変位Ｚに変換する。即ち、操舵トルクは可動鉄
心（１６）の軸方向変位に比例し、この軸方向変位はコ
イル部（１７）により検出される。このように、トルク
検出部（３）は、ビニオン（１ｂ）、ラック軸（４）、
ビニオンホルダー（１２）、　　ピン（１１ｂ）、可動
部（１６）、差動変圧器より構成され、操舵トルクの大
きさと、その方向が検出される。

入力軸（１）には、多数のスリット（１８ａ）を周方向
に有する遮光板（１８）が一体内に設けられており、こ
の遮光板（１８）を挾む位置にフォト・カプラ（１９）
、（２０）がビニオン・ホルダーに一体的に固着されて
いる。このフォト・カプラー（１９）　、　（２０）に
より遮光板（１８）のスリット（１８ａ）を通過する光
を検出し、パルス状の電気信号が出力される。また、フ
ォトカプラー（１８）と（２０）の取付位ｔは、パルス
の位相が約９０°異なるよう設けられる。このように、
操舵速度検出部（２）は遮光板（１８）とフォト・カプ
ラー（１９）　、　（２０）により構成され、操舵速度
の大きさと、その回転方向が検出される。

ラック軸（４）の端部外周には断面半円形の雄ねじ（４
ａ）が形成され、この雄ねじ（４ａ）の周囲には内周に
断面半円形の雌ねじが形成されたナラ）　（２１）が環
装されており、これらの雄ねじ（４ａ）と雌ねじの間に
はポールが介装され、これらの雄ねじ（４ａ）、ナラ）
　（２１）およびポールによりポールねじ（５）を構成
している。

また、ナツト（２１）の一端側にはラックケースに固着
されるスラスト軸受（２２）が設けられ、ナツト（２１
）の他端には断面Ｖｔｌ１Ｂのプーリ（２３）が一体に
設けられている。さらに、プーリ（２３）の端面にはラ
ックケースに固着されるスラスト軸受（図示省略）が設
けられており、ナラ）　（２１）が軸方向に不動で回転
自在に支承されている。また、上記プーリ（２３）に沿
って電動機（７）の回転軸に取付けられた断面Ｖ溝のプ
ーリ（２４）が配設されており、これらのプーリ（２３
）と（２４）の間には、■ベルト（２５）が懸は渡され
ている。電動機（７）は弾性部材を介して車体に支持さ
れている。したがって、電動機（７）の回転は、ポール
ねじ（５）の回転を通じてう、り軸（４）を軸方向に変
位させることとなる。

一方、制御回路は電源回路（９Ａ）、マイクロコンピュ
ータユニット（８）および電動機駆動回路（８）とから
なる。上記フォトカプラ（１９，２０）にはマイクロコ
ンピュータユニット（８）を通じて電源が供給され、フ
ォトカプラー１９．２０）からの出力がマイクロコンピ
ュータユニット（８）へ入力される。また、上記差動変
圧器のコイル部（１７）の−次巻線（１７ａ）にはマイ
クロコンピュータユニット（８）からパルス状の電圧が
供給され、二次コイル（１７ｂ）。

（１？ｃ）からの出力がマイクロコンピュータユニット
（８）に入力されている・上記電源回路（９Ａ）は、車載のバッテリ（２６）の十
端子にヒユーズ（２７）を介して接続されるリレー回路
（２８）を備えており、このリレー回路（２８）は、マ
イクロコンピュータユニット（８）からの制御信号ＴＩ
　によりオンオフ制御され、リレー回路（８）の出力側
から後述する電動機駆動回路（３）に電源が供給されて
いる。

また、上記電動機駆動回路（３）は、４個の電界効果ト
ランジスタ（３０Ａ　、３０Ｂ　、３１Ａ　、３１Ｂ）
により構成されたブリフジ回路を備えている。ブリッジ
回路の７Ｅに対向する対辺に位置する電界効果トランジ
スタ（３０Ａ）と（３０Ｂ）　、電界効果トランジスタ
（３１Ａ）と（３１Ｂ）がそれぞれ−組となって動作す
る。電界効果トランジスタ（３０Ａ）と（３１Ａ）のド
レイン端子が接続され、この接続部がリレー回路（２８
）の出力側に接続される一方、電界トランジスタ（３０
Ｂ）と（３１Ｂ）のソース端子が接続され、この接続部
が抵抗（３２）を介してコモン側（アース）に接続され
ており、これらの接続部が入力端子となる。尚、これら
の電界効果トランジスタ（３０Ａ。

３０Ｂ　、３１Ａ　、３１Ｂ）は、ｎチャンネルタイプ
のエンハンスメント型を用いている。また、ブリッジ回
路の電界効果トランジスタ（３０Ａ）と（３１Ｂ）の接
続部。

および電界効果トランジスタ（３１Ａ）と（３０Ｂ）の
接続部が出力側となり、上記電動機（７）のＮ、種子巻
線に接続されている。さらに、電界効果トランジスタ（
３０Ａ）のゲート端子には抵抗（３３）を介してエミッ
タ接地のトランジスタ（３４）のコレクタに接続され、
そのベースにはマイクロコンピュータユニット（８）か
らの制御信号Ｔ４が入力される。他方の電界効果トラン
ジスタ（３１Ｂ）のゲート端子には同様に抵抗（３５）
を介してエミッタ接地のトランジスタ（３６）のコレク
タに接続され、そのベースにはマイクロコンピュータユ
ニット（８）からの制御信号Ｔ５が入力される。また、
これらのトランジスタ（３４）と（３６）のコレクタに
は、抵抗（３７）又は（３８）を介してリレー回路（２
８）の出力側に接続された昇圧回路（３９）に接続され
、この昇圧回路（３９）により約２倍に昇圧された動作
用電源電圧が供給されている。したがって、マイクロコ
ンピュータユニット（８）からの制御信号Ｔ４又はＴ５
により、トランジスタ（３４）又は（３６）が動作し、
これに伴ってそれぞれの電界効果トランジスタ（３０Ａ
）又は（３１Ａ）がオフ動作する。

また、電界効果トランジスタ（３０Ｂ）のゲート端子に
は抵抗（４０）を介してマイクロコンピュータユニット
（８）からのＰＷＭ駆動制御信号Ｔ２が入力される一方
、電界効果トランジスタ（３１Ｂ）のゲート端子には抵
抗（４１）を介してマイクロコンピュータユニット（８
）からのＰＷＭ制御制御信号音３力され、ＰＷＭ制御制
御信号全２Ｔ３により電界効果トランジスタ（３０Ｂ）
又は（３１Ｂ）がＰＷＭ駆動される。

したがって、例えば、制御信号Ｔ４を“Ｈ″。

ＰＷＭ制御制御信号全２ＰＷＭ信号”とし、この場合他
の制御信号Ｔ５を“Ｈ”、Ｔ３を“Ｌ′にしたり、反対
に制御信号Ｔ５を“Ｈ″、ＰＷＭ制御制御信号音３ＰＷ
Ｍ信号”とし、この場合他の制御信号Ｔ４を“Ｈ″、Ｔ
２をＬ”にすることにより、電動機（７）の回転方向を
制御するとともに、ＰＷＭ制御信号Ｔ４又はＴ５のパル
ス幅制御により電動機（８）に適切な制御電力が供給さ
れる。

このように電動機駆動回路のブリッジ回路を電界効果ト
ランジスタにより構成したことにより、可聴範囲より高
い周波数でＰＷＭ駆動できるため、電動機において発振
する周波数を可聴範囲外とすることが可能となり、高品
性を向上することができる。また、電界効果トランジス
タの増幅率が高いので、従来の如きバイポーラトランジ
スタをダーリントン接続により用いる必要がなくごまだ
電界効果トランジスタの飽和電圧が低いため、電動機駆
動回路の電力損失を低減でき、車載のバッテリでも充分
対応することができる。

次に本発明の他の実施例について説明する。

本実施例の電動機駆動回路（９）は、第３図に示すよう
に、小電流容量の電界効果トランジスタを並列接続して
ブリッジ回路を構成したものである。

すなわち、先の実施例の各電圧効果トランジスタ（３０
Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ）のソースおよびドレイン
端子に、それぞれ同様の電界効果トランジスタ（４２Ａ
、４２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂ）が並列に接続されている。

したがって、並列接続された各電界効果トランジスタ（
３０Ａと４２Ａ　、　３０Ｂ　と４２Ｂ　、　３１Ａ　
と４３Ａ　、　　３１１．１　と４３Ｂ）のソース・ド
レイン間の動作抵抗が更に小さくなり、電力損失をさら
に減少することが可能となる。

このように、本実施例では、電界効果トランジスタを並
列接続することにより、小型争低コストの小容量の電界
効果トランジスタを用いることが可能となるとともに電
流容量を増大できるため、電動機駆動回路の小型・低コ
スト化を図ることをか可能となる。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、電動機駆動回路の
ブリッジ回路を電界効果トランジスタを用いて構成した
ことにより、電動機での発振周波数を可聴範囲外とする
ことができ、商品性を向上できる。また、電動機駆動回
路の電力損失を低減でき、車載バッテリ電圧でも実用上
の問題を回避できる。さらに、小容量の電界効果トラン
ジスタを並列接続したことにより、電動機駆動回路の小
型・低コスト化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例に係り、第１図
は電動式パワーステアリング装とおよび電動機駆動回路
を示す概略構成図、第２図はラック軸およびビニオンを
示す第１図中の■−■矢視断面図、第３図は本発明の他
の実施例に係る電動機駆動回路を示す回路図である。図面中、７・・・・・・電動機、９・・・・・・電動機駆動回路、３０Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、４２Ａ。４２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂ・・・電界効果トランジスタ、
である。特許出願人　　　　　本田技研工業株式会社代理人　弁
理士　　　　　　下　　１）　容一部間　　　弁理士　
　　　　　　　大　　橋　　邦　　部同　　弁理士　　
　　　　小　　山　　　　右同　　弁理士　　　　　　
野　　１）　　　茂第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

操舵トルクに対応した補助トルクを発生する電動機を、
ＰＷＭ駆動により制御する電動式パワーステアリング装
置の電動機駆動回路において、４個の電界効果トランジ
スタを用いてブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路
の入力端子間に電源を接続する一方出力端子間に電動機
を接続し、ブリッジ回路の互いに対向する対辺となる一
組の電界効果トランジスタのうち、一方の電界効果トラ
ンジスタをオン駆動させるとともに他方の電界効果トラ
ンジスタをＰＷＭ駆動させる構成としたことを特徴とす
る電動式パワーステアリング装置の電動機駆動回路。