JP2864474B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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パワーステ
アリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電動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、マイクロコン
ピュータユニット(MCU)および電動機駆動装置等か
らなる制御手段を備え、ステアリングホイールに付与さ
れる操舵トルクと操舵回転方向を検出し、これらの検出
信号に基づいて制御手段によって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。
【0003】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、
各トランジスタのベースがマイクロコンピュータユニッ
トの出力ポートに接続されている。
【0004】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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】電動パワーステアリン
グ装置は、マイクロコンピュータを使って高度な制御を
実施することによって、高い操舵応答性と、滑らかな操
舵フィーリングが付与される。ところが、従来の電動パ
ワーステアリング装置内の電動機駆動回路は、2KHz
の周波数にて電動機をPWM駆動し、これによる共振
音、寄生振動音を発生していること、電動機を車室内、
または車室足下近傍に設けているために、電動機から発
生する騒音は、車体を伝わって車室内へ、さらに電動パ
ワーステアリング装置のステアリング軸、ハンドルを伝
わって車室内へ入ってくること、電動機から発生する騒
音は、2KHzを基本としているので、エンジン等の従
来から持っている騒音源の騒音周波数と比較して一桁以
上高い周波数であること、からドライバに不快感を与
え、さらに滑らかな操舵フィーリングをも阻害してい
た。また、電動パワーステアリング装置は、従来からの
油圧式パワーステアリング装置と異なって、エンジンに
より常時駆動される油圧ポンプの還流動力損失がなく、
ハンドル操作により必要な時に必要な量の動力を付与す
る省動力システムであり、これにより車両の燃費向上に
寄与している。
【0006】ところが、電動機駆動回路のブリッジ回路
を構成するバイポーラ型トランジスタは、大電流に対す
る電流増幅率が低いので、ダーリントン接続して用いら
れるためコレクタとエミッタ間の飽和電圧が高くなりコ
レクタ損失が増大し、これにより動力損失が増大、省動
力効果を阻害する課題がある。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
圧が高くなると電動機に作用する実際の電圧が低下する
ことにより、電動パワーステアリング装置の操舵力軽減
能力を低下させることになり好ましくない。
【0007】さらに、バイポーラ型トランジスタで構成
したブリッジ回路を駆動する場合、バイポーラ型トラン
ジスタの大電流に対する電流増幅率が高くないので、ブ
リッジ回路の駆動入力インピーダンスをそれ程高くでき
ないため、大きな駆動電流を必要とする点からも省動力
効果を低下させるものであり、加えてブリッジ回路を駆
動するための駆動回路が大型化してコスト高を招く等の
課題がある。
【0008】この発明はこのような課題を解決するため
になされたもので、その目的は、電動パワーステアリン
グ装置の電動機をPWM駆動する電動機駆動回路に、電
界効果トランジスタで構成するブリッジ回路を備え、こ
のブリッジ回路の入力端子間に電源を接続し、出力端子
間に電動機を接続し、各電界効果トランジスタをマイク
ロコンピュータユニットから出力する可聴周波数範囲外
のPWM信号または制御信号に基づいて駆動制御するこ
とによって、電動機を含めた電動パワーステアリング装
置内でPWM駆動による可聴周波数範囲内の共振音また
は寄生振動音の発生をなくし、またバッテリ電圧を電動
機駆動に有効に使用し、さらに駆動回路を小型化して、
駆動効率の良い、即ち滑らかな操舵フィーリングと省動
力効果の高い、さらに操舵力軽減能力の高い電動パワー
ステアリング装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1に係る自動車用の電動パワーステアリング装置
では、電動機駆動回路は、nチャンネル型電界効果トラ
ンジスタを用いたブリッジ回路を備え、このブリッジ回
路の入力端子間に電源を接続し、出力端子間に電動機を
接続し、電動機から一方の回転方向に補助トルクを発生
させる場合は、前記ブリッジ回路の互いに対向する対辺
となる一組のnチャンネル型電界効果トランジスタのう
ち、電源の高電位側に接続されたnチャンネル型電界効
果トランジスタを昇圧回路を介してオン駆動させるとと
もに電源の低電位側に接続されたnチャンネル型電界効
果トランジスタを可聴周波数範囲外のPWM信号で駆動
させ、電動機から他方の回転方向に補助トルクを発生さ
せる場合は、前記ブリッジ回路の互いに対向する対辺と
なる他の一組のnチャンネル型電界効果トランジスタの
うち、電源の高電位側に接続されたnチャンネル型電界
効果トランジスタを昇圧回路を介してオン駆動させると
ともに電源の低電位側に接続されたnチャンネル型電界
効果トランジスタを可聴周波数範囲外のPWM信号で駆
動させることを特徴とする。
【0010】電動パワーステアリング装置は、電動機駆
動回路に、nチャンネル型電界効果トランジスタを用い
たブリッジ回路を備え、電源の高電位側に接続されたn
チャンネル型電界効果トランジスタが昇圧回路を介して
オン駆動され、電源の低電位側に接続されたnチャンネ
ル型電界効果トランジスタが可聴周波数範囲外のPWM
信号で駆動される。したがって、従来の電動パワーステ
アリング装置が有する2KHzを基本とした共振音、寄
生振動音が車体とハンドルから伝達され、しかもエンジ
ン等の従来から持っている騒音源の騒音周波数より一桁
高い周波数による不快感をドライバに与えることがなく
なることと、操舵フィーリングの滑らかさを阻害するこ
ともなくなる。
【0011】また、電動機駆動回路のブリッジ回路にお
いて、互いに対向する対辺となる一組又は他の一組のn
チャンネル型電界効果トランジスタのうち、電源の高電
位側に接続されたnチャンネル型電界効果トランジスタ
を昇圧回路を介してオン駆動させているために、ドレイ
ンとソース間の電圧を1.0V程度と小さくすることが
でき、従来の電動パワーステアリング装置における電動
機駆動回路のブリッジ回路を構成するバイポーラ型トラ
ンジスタのダーリントン接続によるコレクタとエミッタ
間の飽和電圧、約1.5Vを30%以上降下させること
ができる。
【0012】これにより、電動機に作用する実際の電圧
を高くできるので、電動パワーステアリング装置の操舵
力軽減能力を向上させることができることと、コレクタ
とエミッタ間の損失が減少できることによる動力(電
力)損失が減少、省動力効果を高めることができる。さ
らに、駆動回路の入力インピーダンスを高くすることが
でき、駆動電流を小さくできるようになることからも省
動力効果を高めることができる。
【0013】請求項2に係る自動車用の電動パワーステ
アリング装置は、請求項1においてnチャンネル型電界
効果トランジスタにnチャンネル・エンハンスメント型
電界効果トランジスタを用いたことを特徴とする。
【0014】電動パワーステアリング装置は、nチャン
ネル・エンハンスメント型電界効果トランジスタを用い
たので、例えば、pチャンネル・エンハンスメント型と
比較すると、ドレインとソース間の電圧を約1/2にで
き、バッテリ電圧を電動機駆動に有効に使用することが
でき、電動パワーステアリング装置の操舵力軽減能力を
向上させることができる。さらに、ドレインとソース間
の電圧を減少させることができるので、電動機駆動回路
を小型化することができる。
【0015】請求項3に係る自動車用の電動パワーステ
アリング装置では、電動機駆動回路は、nチャンネル型
電界効果トランジスタを用いたブリッジ回路を備え、こ
のブリッジ回路の入力端子間に電源を接続し、出力端子
間に電動機を接続し、電動機から一方の回転方向に補助
トルクを発生させる場合は、前記ブリッジ回路の互いに
対向する対辺となる一組のnチャンネル型電界効果トラ
ンジスタのうち電源の高電位側に接続されたnチャンネ
ル型電界効果トランジスタを昇圧回路を介して駆動さ
せ、且つ前記一組のnチャンネル型電界効果トランジス
タのうち少なくとも一方のnチャンネル型電界効果トラ
ンジスタを可聴周波数範囲外のPWM信号で駆動させ、
電動機から他方の回転方向に補助トルクを発生させる場
合は、前記ブリッジ回路の互いに対向する対辺となる他
の一組のnチャンネル型電界効果トランジスタのうち電
源の高電位側に接続されたnチャンネル型電界効果トラ
ンジスタを昇圧回路を介して駆動させ、且つ前記他の一
組のnチャンネル型電界効果トランジスタのうち少なく
とも一方のnチャンネル型電界効果トランジスタを可聴
周波数範囲外のPWM信号で駆動させることを特徴とす
る。
【0016】電動パワーステアリング装置は、電動機駆
動回路に、nチャンネル型電界効果トランジスタを用い
たブリッジ回路を備え、ブリッジ回路の互いに対向する
対辺となる一組又は他の一組のnチャンネル型電界効果
トランジスタのうち、少なくとも一方のnチャンネル型
電界効果トランジスタが可聴周波数範囲外のPWM信号
で駆動されるので、電動機を含めた電動パワーステアリ
ング装置内でPWM駆動による可聴周波数範囲内の共振
音または寄生振動音の発生を防止することと、電動機に
作用する実際の電圧を高くすることができ、電動パワー
ステアリング装置の操舵力軽減能力を高めることができ
る。また、従来の電動パワーステアリング装置のような
ハンドル戻り操作時に、電動機の回転トルクの作用方向
と、電動機の回転方向が不一致となり滑らかな操作を阻
害することがなくなり、滑らかなステアリングホイール
の往き操作および戻り操作ができる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の好適一実施の形態を添付
図に基づいて以下に説明する。図1は本発明に係る電動
パワーステアリング装置の全体構成図である。図1にお
いて、電動パワーステアリング装置は、入力軸1、操舵
速度検出部2、操舵トルク検出部3、ラック軸4、ボー
ルリサキュレーテイングナット(ボールねじ)5、電動
機7、マイクロコンピュータユニット8、電動機駆動回
路9、電源回路9Aと、を備える。
【0018】入力軸1の一端は図示しないユニバーサル
ジョ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が一体に取り付けられて
いる。また、入力軸1のピニオンギヤ1bの両端には軸
受10aと11aを介してピニオン・ホルダ12が取り
付けられている。
【0019】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
軸受10a、11a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。
【0020】さらに、円筒板11の回転中心から偏心し
た位置にはピン11bが突設され、この11bの先端に
は端部に円筒形状の磁性体16a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。
【0021】ラック軸4は図2に示すように、ピニオン
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
されないボールジョイント、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。
【0022】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、ピニオン1bがラック軸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
の大きさに応じてトーションバー15が捩られ、ピニオ
ン・ホルダ12を矢印Yの方向に回転させる。この時の
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。
【0023】従って、ピン11b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。
【0024】このように、トルク検出部3は、ピニオン
1b、ラック軸4、ピニオン・ホルダ12、ピン11
b、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。
【0025】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が一体的に設けられており、こ
の遮光板18を挟む位置にフォト・カプラ19,20が
ピニオン・ホルダに一体的に固着されている。
【0026】このフォト・カプラ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19
と20の取付位置は、パルスの位相が約90゜異なるよ
うに設けられる。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19,20により構成され、操
舵速度の大きさと、その回転速度を検出する。
【0027】ラック軸4の端部外周には断面半円形の雄
ねじ4a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ット21が環装され
ており、これらの雄ねじ4aと雌ねじの間にはボールが
介装され、これらの雄ねじ4a、ナット21およびボー
ルによりボールねじ5を構成している。
【0028】また、ナット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、ナット2
1の他端には断面V溝のプーリ23が一体的に設けられ
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、ナット21が軸方向に不動で回転自在に支承されて
いる。
【0029】また、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、これらプーリ23と24の間には、Vベルト25が
懸け渡されている。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、ボー
ルねじ5の回転を通じてラック軸4を軸方向に変位させ
ることとなる。
【0030】一方、制御手段は電源回路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9とから
なる。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、差動変圧器のコイル部17の
一次巻線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,17
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。
【0031】電源回路9Aは、車載バッテリ26の+端
子にヒューズ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T1 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9に電源が供給されている。
【0032】また、電動機駆動回路9は、電界効果トラ
ンジスタ30A,30B,31A,31Bにより構成さ
れたブリッジ回路を備えている。ブリッジ回路の互いに
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
れ一組となって動作する。
【0033】電界効果トランジスタ30Aと31Aとの
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、電界効果トランジスタ30
Bと31Bと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。
【0034】尚、これらの電界効果トランジスタ30
A,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。これは、例えばpチ
ャンネルのエンハンスメント型を用いていると、ドレイ
ンとソース間のオン抵抗が大きくnチャンネルタイプと
比較すると2倍程度となるからであり、これによる電圧
損失が大きいからである。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、電動機7の電機子巻線に接続されている。
【0035】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31A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。
【0036】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または38を介してリレー回路
28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。これは、高電位側の電界効果トラ
ンジスタをオン動作させるときのドレインとソース間の
電圧を最小限(例えば、1.0V以下)に抑えるためで
ある。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 またはT5により、トランジスタ34
または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または31Aがオン・オフ動作す
る。
【0037】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P
WM駆動制御信号T3 が入力され、PWM駆動制御信号
T2 またはT3 により電界効果トランジスタ30Bまた
は31BがPWM駆動される。
【0038】したがって、例えば、制御信号T4 を“L
レベル”、PWM制御信号T2 を“PWM信号”とし、
この場合他の制御信号T5 を“Hレベル”、T3 を“L
レベル”にしたり、反対に制御信号T5 を“Lレベ
ル”、PWM制御信号T3 を“PWM信号”とし、この
場合他の制御信号T4 を“Hレベル”、T2 を“Lレベ
ル”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 またはT5 のパルス幅制
御により電動機7に適切な制御電力が供給される。
【0039】このように、本発明の請求項1に係る自動
車用の電動パワーステアリング装置では、電動機駆動回
路は、nチャンネル型電界効果トランジスタを用いたブ
リッジ回路を備え、このブリッジ回路の入力端子間に電
源を接続し、出力端子間に電動機7を接続し、電動機7
から一方の回転方向に補助トルクを発生させる場合は、
前記ブリッジ回路の互いに対向する対辺となる一組のn
チャンネル型電界効果 トランジスタのうち、電源の高電
位側に接続されたnチャンネル型電界効果トランジスタ
を昇圧回路39を介してオン駆動させるとともに電源の
低電位側に接続されたnチャンネル型電界効果トランジ
スタを可聴周波数範囲外のPWM信号で駆動させ、電動
機7から他方の回転方向に補助トルクを発生させる場合
は、前記ブリッジ回路の互いに対向する対辺となる他の
一組のnチャンネル型電界効果トランジスタのうち、電
源の高電位側に接続されたnチャンネル型電界効果トラ
ンジスタを昇圧回路39を介してオン駆動させるととも
に電源の低電位側に接続されたnチャンネル型電界効果
トランジスタを可聴周波数範囲外のPWM信号で駆動さ
せる構成である。電動機駆動回路に、nチャンネル型電
界効果トランジスタを用いたブリッジ回路を備え、電源
の高電位側に接続されたnチャンネル型電界効果トラン
ジスタが昇圧回路を介してオン駆動され、電源の低電位
側に接続されたnチャンネル型電界効果トランジスタが
可聴周波数範囲外のPWM信号で駆動される。したがっ
て、従来の電動パワーステアリング装置が有する2KH
zを基本とした共振音、寄生振動音が車体とハンドルか
ら伝達され、しかもエンジン等の従来から持っている騒
音源の騒音周波数より一桁高い周波数による不快感をド
ライバにあたえることがなくなることと、操舵フィーリ
ングの滑らかさを阻害することもなくなる。
【0040】本発明の請求項2に係る自動車用の電動パ
ワーステアリング装置は、nチャンネル・エンハンスメ
ント型電界効果トランジスタを用いたので、電界効果ト
ランジスタのオン抵抗が低いため大電流に対する電界効
果トランジスタでの電力損失を少なくしてバッテリ電圧
を電動機駆動に有効に使用することができ、また電界効
果トランジスタのスイッチング速度を速くするため出力
インピーダンスの低い駆動回路で駆動する必要がある
が、電界効果トランジスタの相互コンダクタンス(g
m)が高く、電圧駆動であるため駆動回路を小型化する
ことができる。
【0041】本発明の請求項3に係る自動車用の電動パ
ワーステアリング装置は、ブリッジ回路の電界効果トラ
ンジスタに、nチャンネル・エンハンスメント型電界効
果トランジスタを用い、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からの信号T4 が入力さ
れ、電界効果トランジスタ31A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からの信号T5 が入力され、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ま
たは38を介してリレー回路28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。
【0042】したがって、マイクロコンピュータユニッ
ト8からの信号T4 またはT5 により、トランジスタ3
4または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または31Aが駆動される。
【0043】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からの信号T3 が入力され、信号
T2 またはT3 により電界効果トランジスタ30Bまた
は31Bが駆動される。
【0044】したがって、例えば、信号T4 とT2 を
“PWM信号”とし、この場合他の信号T5 を“Hレベ
ル”、T3 を“Lレベル”にしたり、反対に信号T5 と
T3 を“PWM信号”とし、この場合他の信号T4 を
“Hレベル”、T2 を“Lレベル”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電動機7に適切
な制御電力が供給される。
【0045】このように、本発明の請求項3に係る自動
車用の電動パワーステアリング装置では、電動機駆動回
路は、nチャンネル型電界効果トランジスタを用いたブ
リッジ回路を備え、このブリッジ回路の入力端子間に電
源を接続し、出力端子間に電 動機7を接続し、電動機7
から一方の回転方向に補助トルクを発生させる場合は、
前記ブリッジ回路の互いに対向する対辺となる一組のn
チャンネル型電界効果トランジスタのうち電源の高電位
側に接続されたnチャンネル型電界効果トランジスタを
昇圧回路39を介して駆動させ、且つ前記一組のnチャ
ンネル型電界効果トランジスタのうち少なくとも一方の
nチャンネル型電界効果トランジスタを可聴周波数範囲
外のPWM信号で駆動させ、電動機7から他方の回転方
向に補助トルクを発生させる場合は、前記ブリッジ回路
の互いに対向する対辺となる他の一組のnチャンネル型
電界効果トランジスタのうち電源の高電位側に接続され
たnチャンネル型電界効果トランジスタを昇圧回路39
を介して駆動させ、且つ前記他の一組のnチャンネル型
電界効果トランジスタのうち少なくとも一方のnチャン
ネル型電界効果トランジスタを可聴周波数範囲外のPW
M信号で駆動させる構成である。電動機駆動回路に、n
チャンネル型電界効果トランジスタを用いたブリッジ回
路を備え、ブリッジ回路の互いに対向する対辺となる一
組又は他の一組のnチャンネル型電界効果トランジスタ
のうち、少なくとも一方のnチャンネル型電界効果トラ
ンジスタが可聴周波数範囲外のPWM信号で駆動される
ので、電動機を含めた電動パワーステアリング装置内で
PWM駆動による可聴周波数範囲内の共振音または寄生
振動音の発生を防止することと、電動機に作用する実際
の電圧を高くすることができ、電動パワーステアリング
装置の操舵力軽減能力をたかめることができる。また、
従来の電動パワーステアリング装置のようなハンドル戻
り操作時に、電動機の回転トルクの作用方向と、電動機
の回転方向が不一致となり滑らかな操作を阻害すること
がなくなり、滑らかなステアリングホイールの往き操作
および戻り操作ができる。
【0046】次に本発明の他の実施の形態例を図3に示
す。図3において、電動機駆動回路9は、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、先の実施の形態例の各電
界効果トランジスタ30A,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。
【0047】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、31Bと43Bのソース・ドレイン間のオン抵
抗がさらに小さくなり、電力損失をさらに減少すること
が可能となる。
【0048】このように、本実施の形態例では、電界効
果トランジスタを並列接続することにより、小型で低コ
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が可能となる。
【0049】なお、上記実施形態は本発明の一実施例で
あり、本発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。
【0050】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1に係る電動パワーステアリング装置は、
電動機駆動回路に、nチャンネル型電界効果トランジス
タを用いたブリッジ回路を備え、このブリッジ回路の入
力端子間に電源を接続し、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又は
他の一組のnチャンネル型電界効果トランジスタのう
ち、電源の高電位側に接続されたnチャンネル型電界効
果トランジスタが昇圧回路を介してオン駆動されるとと
もに電源の低電位側に接続されたnチャンネル型電界効
果トランジスタが可聴周波数範囲外のPWM信号で駆動
され、電動機駆動回路を小型化することができ、また電
動機を含めた電動パワーステアリング装置内でPWM駆
動による可聴周波数範囲内の共振音または寄生振動音の
発生を防止することができるので、商品性を向上させ、
操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置を
提供することができる。
【0051】請求項2に係る電動パワーステアリング装
置は、nチャンネル・エンハンスメント型電界効果トラ
ンジスタを用い、電界効果トランジスタのオン抵抗が低
いため大電流に対しての電界効果トランジスタでの電力
損失を少なくしてバッテリ電圧を電動機駆動に有効に使
用することができ、また電界効果トランジスタのスイッ
チング速度を速くするため出力インピーダンスの低い駆
動回路で駆動する必要があるが、電界効果トランジスタ
の相互コンダクタンス(gm)が高く、しかも電流容量
を大きくするために電界効果トランジスタを並列接続し
ても電圧駆動であるため駆動回路を小型化することがで
きるので、車載バッテリ電圧で実用上十分な操舵補助ト
ルクが得られ、操舵力軽減能力の高い、しかも省動力効
果の高い電動パワーステアリング装置を提供することが
できる。
【0052】請求項3に係る電動パワーステアリング装
置は、電動機駆動回路に、nチャンネル型電界効果トラ
ンジスタを用いたブリッジ回路を備え、このブリッジ回
路の入力端子間に電源を接続し、出力端子間に電動機を
接続し、電源の高電位側に接続されたnチャンネル型電
界効果トランジスタが昇圧回路を介して駆動され、ブリ
ッジ回路の互いに対向する対辺となる一組又は他の一組
のnチャンネル型電界効果トランジスタのうち、少なく
とも一方のnチャンネル型電界効果トランジスタが可聴
周波数範囲外のPWM信号で駆動され、電動機を含めた
電動パワーステアリング装置内でPWM駆動による可聴
周波数範囲内の共振音または寄生振動音の発生を防止す
ることができ、さらに駆動回路を小型化して、駆動効率
が良く、滑らかなステアリングホイールの往き操作およ
び戻り操作ができるので、滑らかな操舵フィーリングと
省動力効果の高い、さらに操舵力軽減能力の高い電動パ
ワーステアリング装置を提供することができる。
【0053】本発明は、ブリッジ回路の高電位側の両n
チャンネル型電界効果トランジスタが昇圧回路を介して
駆動される構成としたので、高電位側の双方の電界効果
トランジスタを充分にオン駆動することができ、電動機
から両回転方向について充分な補助トルクを発生させる
ことができる。よって、左右両方向に滑らかな操舵フィ
ーリングを有し、省動力効果の高い、さらに操舵力軽減
能力の高い電動パワーステアリング装置を提供すること
ができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to steering using an electric motor.
Electric power stage that generates auxiliary torque with a power booster
Alling equipmentToRelated.
[0002]
2. Description of the Related Art A conventional electric power steering apparatus is
A steering force booster powered by an electric motor
Computer unit (MCU) and motor drive
Control means, provided on the steering wheel.
The steering torque and the steering rotation direction are detected and detected.
PWM control by the control means based on the signal
This generates an auxiliary torque in the electric motor,
To reduce
A motor driving circuit for driving a motor
Consists of four transistors that make up a bridge circuit.
Two functions to control the rotation direction of the motor and supply power
Having. In the above bridge circuit, the input terminals are connected to the power supply.
While the output terminals are connected to the motor,
The base of each transistor is a microcomputer unit.
Connected to the output port of the
[0004] Then, the microcomputer unit
A pair of opposing sets of bridge circuits are controlled by control signals.
By driving the transistor, the motor is PWM controlled
I control
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION Electric power stearin
Device uses a microcomputer for advanced control.
By implementing this, high steering response and smooth steering
Rudder feelingTo. However, conventional electric power
The motor drive circuit in the water steering device is 2 KHz
Drive the motor at the frequency of
Noise, parasitic vibration noise,
Or, because it is located near the foot of the passenger compartment,
The generated noise travels through the vehicle body into the vehicle interior,
Through the steering shaft and steering wheel of the water steering device.
In the cabin, and the noise generated by the motor
The sound is based on 2KHz, so the engine
Compared to the noise frequency of the noise source
Higher frequency can cause driver discomfort
It also hinders a smoother steering feel.
Was. In addition, electric power steering devices are
Unlike hydraulic power steering devices,
There is no return power loss of the hydraulic pump that is driven more constantly,
Apply the required amount of power when needed by operating the steering wheel
Power saving system, which improves vehicle fuel efficiency.
Has contributed.
However, the bridge circuit of the motor drive circuit
The bipolar transistor that composes
Low current amplification factor, use Darlington connection
And the saturation voltage between the collector and emitter increases,
Lecter loss increases, which increases power loss and saves power.
There is a problem that hinders the force effect. Especially when used in vehicles
Is the saturation voltage because the on-board battery voltage is generally 12V.
The higher the pressure, the lower the actual voltage acting on the motor
As a result, the steering power of the electric power steering system is reduced.
This lowers the ability, which is not preferable.
[0007] Further, a bipolar transistor is used.
When driving a bridge circuit,
Since the current amplification factor for the large current of the
The drive input impedance of the ridge circuit can be so high
Power saving because it does not require a large drive current
In addition, it reduces the effect.
The drive circuit for operation becomes large, resulting in high cost, etc.
There are issues.
The present invention has been made in order to solve such a problem.
The purpose was electric power stearin
The motor drive circuit that drives the motor of the
A bridge circuit composed of field effect transistors.
Connect the power supply between the input terminals of the bridge circuit of
Connect a motor between them, and connect each field-effect transistor to a microphone.
Out of audible frequency range output from computer unit
Drive control based on the PWM signal or control signal of
And the electric power steering system including the electric motor.
Resonance sound in the audible frequency range by PWM drive or
Eliminates the generation of parasitic vibration noise and electrically drives the battery voltage
It is used effectively for machine drive, and the drive circuit is downsized.
Driving efficiency, that is, smooth steering feeling and saving labor
Electric power with high power effect and high steering power reduction ability
An object of the present invention is to provide a steering device.
[0009]
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]
Claim 1For carsElectric power steering device
soIs the motor drive circuitIs an n-channel typeField effect tiger
A bridge circuit using transistors.
Connect the power supply between the input terminals of the road and the motor between the output terminals.
connection,Generates auxiliary torque in one rotation direction from the motor
If you want toOpposite sides of the bridge circuit
A set ofn-channel typeField effect transistor
The high potential side of the power supplyN-channel type connected toElectric field effect
When a transistor is turned on via a booster circuit,
Low power side of power supplyN-channel type connected toElectric field effect
Transistor driven by a PWM signal outside the audio frequency range
LetGenerates an auxiliary torque from the motor in the other rotational direction.
When making the bridge circuit, the opposite sides of the bridge circuit facing each other
Another set of n-channel field effect transistors
Of which, an n-channel electric field connected to the high potential side of the power supply
When the effect transistor is turned on via the booster circuit
N-channel type electric field both connected to the low potential side of the power supply
Effect transistor driven by a PWM signal outside the audio frequency range
MoveIt is characterized by the following.
[0010] The electric power steering device is an electric motor drive.
In the motion circuit,n-channel typeUsing a field effect transistor
High-potential side of the power supplyN connected to
Channel typeThe field effect transistor is connected via a booster circuit
Driven onAndLow potential side of power supplyN channels connected to
Le typeField effect transistorButPWM outside the audible frequency range
Driven by signalIsYou. Therefore, conventional electric power
The resonance sound based on 2 kHz that the aligning device has
Raw vibration sound is transmitted from the vehicle body and the steering wheel, and
One digit higher than the noise frequency of existing noise sources such as
No driver discomfort due to high frequencies
And the smooth steering feel
Disappears.
Also, the bridge circuit of the motor drive circuit is
And pair with each otherDirectionA pair of opposite sidesOr another set of n
Channel typeOf the field-effect transistors,
Place sideN-channel type connected toField effect transistor
Is turned on via the booster circuit,
The voltage between the source and the source can be reduced to about 1.0V.
Electric power steering system
Bipolar tiger that constitutes the bridge circuit of the machine drive circuit
Collector and emitter by Darlington connection of transistor
Drop the saturation voltage between 1.5V and 30% or more
Can be.
Thus, the actual voltage acting on the motor
Of the electric power steering system
The ability to improve the power reduction ability and the collector
Power (power
Power) loss can be reduced and power saving effect can be enhanced. Sa
In addition, it is necessary to increase the input impedance of the drive circuit.
And drive current can be reduced.
Power effect can be enhanced.
According to claim 2For carsElectric power stay
Alling equipmentThe n-channel type according to claim 1electric field
N-channel enhancement type effect transistor
It is characterized by using a field effect transistor.
The electric power steering apparatus has n channels.
Using a tunnel enhancement field effect transistor
So, for example, the p-channel enhancement type
By comparison, the voltage between the drain and source is reduced to about 1/2
Battery voltage can be used effectively to drive the motor.
To reduce the steering force of the electric power steering system.
Can be improved. In addition, between drain and source
Motor drive circuit
Can be reduced in size.
According to claim 3For carsElectric power stay
Alling equipmentsoIs the motor drive circuitIs an n-channel type
A bridge circuit using field effect transistors is provided.
Connect the power supply between the input terminals of the bridge circuit of
Connect the motor in between,Auxiliary in one rotation direction from motor
When generating torque,Bridge circuit of each other
A pair of opposing opposite sidesn-channel typeField effect tiger
Out of the transistorN channels connected to the high potential side of the power supply
Is driven through a booster circuit.
And the set of n-channel field effect transistors
Out ofAt least onen-channel typeField effect tiger
Drive the transistor with a PWM signal outside the audible frequency range,
When the motor generates auxiliary torque in the other rotational direction
In this case, the opposite sides of the bridge circuit are opposite to each other.
Out of a set of n-channel field effect transistors
N-channel field effect transformer connected to the high potential side of the source
Driving the transistor through a booster circuit, and
Less of the set of n-channel field effect transistors
Hear one n-channel field effect transistor
Drive with PWM signal out of frequency rangeCharacterized by
You.
The electric power steering device is an electric motor drive.
In the motion circuit,n-channel typeUsing a field effect transistor
Bridge circuit, facing each other of the bridge circuit
A pair on the opposite sideOr another set of n-channel typeField effect
At least one of the transistorsn-channel type
PWM signal out of audible frequency range when field effect transistor
The electric power steering including the electric motor
In the audio frequency range by PWM drive in a streaming device
Prevent noise or parasitic vibration noise, and
The working actual voltage can be higher, electric power
The ability to reduce the steering force of the steering device can be increased
You. In addition, like the conventional electric power steering device,
The direction of rotation torque of the motor during the return operation of the handle
And the rotation direction of the motor will not match, preventing smooth operation.
Smooth steering wheel without harm
Forward and return operations.
[0017]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention is attached.
This will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an electric motor according to the present invention.
1 is an overall configuration diagram of a power steering device. Figure 1
And the electric power steering device has an input shaft 1,
Speed detector 2, steering torque detector 3, rack shaft 4, baud
Lurisaccurating nut (ball screw) 5, electric
Machine 7, microcomputer unit 8, motor drive circuit
And a power supply circuit 9A.
One end of the input shaft 1 is a universal (not shown)
Connected to the steering wheel via a joint,
A pinion gear 1b is integrally attached to the other end.
I have. Also, shafts are provided at both ends of the pinion gear 1b of the input shaft 1.
The pinion holder 12 is removed via the receivers 10a and 11a.
It is attached.
The pinion holder 12 has a cylindrical plate 10
And 11 and the strut 13 connecting these together
And the cylindrical plates 10 and 11 are eccentric from the center
It is provided on bearings 10a and 11a. Also a pinion
・ The holder 12 is mounted on the rack
While the cylindrical plate 11 is rotating.
One end of the torsion bar 15 is fixed to the heart.
The other end of the torsion bar 15 is fixed to the rack case.
ing.
Further, the cylindrical plate 11 is eccentric from the center of rotation.
Pin 11b is protruded at the position
Is a non-magnetic material having a cylindrical magnetic material 16a at the end.
The moving core 16 is fixed. This movable iron core 16
The cylindrical coil part 17 fixed integrally to the back case
It is loosely inserted so as to be able to move in the axial direction.
And a differential transformer. Therefore, the pinion
As the holder 12 rotates, the displacement of the
It is converted to axial displacement, and this axial displacement is used as an electrical signal.
Output from the differential transformer.
The rack shaft 4 is, as shown in FIG.
1b, and the rotational displacement of the input shaft 1 is
It is converted to directional displacement. Both ends of rack shaft 4 are shown
Ball joints, tie rods and knuckles
And change the steering of the wheels.
Here, a load acts on the rack shaft 4,
When the load is large, the pinion 1 b
It rotates around the meshing part. For example, input shaft 1 with an arrow
When a torque is applied in the direction of X and rotated, the torque
The torsion bar 15 is twisted according to the size of
The holder 12 is rotated in the direction of arrow Y. At this time
The rotational displacement is the torque applied to the input shaft 1, ie, the steering torque.
Is proportional to
Accordingly, the movable iron core 16 is connected to the pin 11b.
Convert to axial displacement Z. That is, the steering torque is
The axial displacement of the core 16 is proportional to the axial displacement
It is detected by the unit 17.
As described above, the torque detector 3 is provided with the pinion
1b, rack shaft 4, pinion holder 12, pin 11
b, a movable portion 16 and a differential transformer.
And its direction are detected.
A number of slits 18a are formed around the input shaft 1.
A light-shielding plate 18 having a direction is provided integrally.
Photocouplers 19 and 20 are located at positions sandwiching the light shielding plate 18 of FIG.
It is integrally fixed to the pinion holder.
Light is blocked by the photocouplers 19 and 20.
The light passing through the slit 18a of the plate 18 is detected and pulsed.
An electric signal is output. Also, the photo coupler 19
And 20 are different in the pulse phase by about 90 °
Provided. Thus, the steering speed detecting unit 2 is shielded from light.
A plate 18 and photocouplers 19 and 20
The magnitude of the steering speed and the rotation speed are detected.
The outer periphery of the end of the rack shaft 4 has a male having a semicircular cross section.
A screw 4a is formed, and around this male screw 4a,
A nut 21 having a female screw having a semicircular cross section is mounted around the
Between the male screw 4a and the female screw.
The male screw 4a, the nut 21 and the bolt
The ball screw 5 is constituted by a screw.
A rack casing is provided at one end of the nut 21.
A thrust bearing 22 fixed to the nut 2
A pulley 23 having a V-shaped section is integrally provided at the other end of the pulley 1.
ing. Further, a rack case is provided on the end face of the pulley 23.
A fixed thrust bearing (not shown) is provided.
The nut 21 is axially immovable and rotatably supported.
I have.
The rotation of the motor 7 along the pulley 23
A pulley 24 having a V-shaped cross section attached to the shaft is provided.
And a V-belt 25 between these pulleys 23 and 24.
Have been suspended. The electric motor 7 is attached to the vehicle body via an elastic member.
Supported. Therefore, the rotation of the motor 7 is
The rack shaft 4 is displaced in the axial direction through the rotation of the
The Rukoto.
On the other hand, the control means is a power supply circuit 9A,
From the computer unit 8 and the motor drive circuit 9
Become. Photo couplers 19 and 20 have microcomputers.
Power is supplied through the data unit 8 and the photo
Output from the microcomputers 19 and 20
Is input to the port 8. Also, the coil portion 17 of the differential transformer
The microcomputer unit 8 is connected to the primary winding 17a.
Pulse-like voltage is supplied from the secondary coils 17b and 17
The output from c is input to the microcomputer unit 8
Have been.
The power supply circuit 9A is connected to the positive terminal of the vehicle battery 26.
A relay circuit 28 connected to the
The relay circuit 28 is provided with a microcomputer.
Control signal T from the data unit 81 On / off system by
And a motor drive described later from the output side of the relay circuit 8.
Power is supplied to the circuit 9.
The motor drive circuit 9 is provided with a field effect transformer.
Transistors 30A, 30B, 31A and 31B.
Equipped with a bridge circuit. Bridge circuit of each other
A field effect transistor 30A located on the opposite side
30B, field effect transistors 31A and 31B respectively
Work together.
The field effect transistors 30A and 31A
The drain terminal is connected, and this connection portion is connected to the relay circuit 28.
Of the field-effect transistor 30
B and the source terminal of 31B are connected.
It is connected to the common side (earth) via anti-32,
These connection parts become input terminals.
Note that these field effect transistors 30
A, 30B, 31A and 31B are n-channel type
An enhancement type is used. This is, for example,
When using the channel enhancement type,
N-channel type with large on-resistance between source and source
This is because it is about twice as much as the comparison, and the voltage
This is because the loss is large. In addition, the electric field effect of the bridge circuit
Connection between transistors 30A and 31B, and electric field effect
The connection between the transistors 31A and 30B is the output side.
Connected to the armature winding of the electric motor 7.
Further, the gate of the field effect transistor 30A is
The emitter terminal is connected to the ground terminal via a resistor 33.
Connected to the collector of the
Control signal T from the computer unit 8Four Is entered
It is. Gate terminal of the other field effect transistor 31A
Similarly, a transistor with a common emitter via a resistor 35
Connected to the collector of the
Control signal T from computer unit 8Five Is entered
You.
The transistors 34 and 36
A relay circuit is connected to the collector via a resistor 37 or 38.
28 is connected to a booster circuit 39 connected to the output side of
The power supply for operation boosted by about twice by the booster circuit 39 of FIG.
Pressure is being supplied. this is,Field effect tiger on the high potential side
Between the drain and source when the transistor is turned on.
To keep the voltage to a minimum (eg, 1.0V or less)
is there. Therefore, the microcomputer unit 8
Control signal TFour Or TFiveAs a result, the transistor 34
Or 36 operates, and accordingly, each electric field effect
The transistor 30A or 31A is turned on / off.
You.
The gate of the field effect transistor 30B is
The microcomputer terminal is connected to the
PWM drive control signal T from unit 8Two Is entered
On the other hand, a resistor is connected to the gate terminal of the field effect transistor 31B.
41 from the microcomputer unit 8 via
WM drive control signal TThree Is input and the PWM drive control signal
TTwo Or TThree Field effect transistor 30B or
31B is PWM driven.
Therefore, for example, the control signal TFour To "L
Level ", PWM control signal TTwo Is a “PWM signal”,
In this case, another control signal TFive To “H level”, TThree To "L
Level ”or the control signal TFive To "L level
”, PWM control signal TThree Is a “PWM signal”.
If other control signal TFour To “H level”, TTwo To "L level
To control the rotation direction of the motor 7.
Together with the PWM control signal TFour Or TFive Pulse width system
Thus, an appropriate control power is supplied to the electric motor 7.
Thus,Of the present inventionClaim 1Automatic
For carsElectric power steering deviceThen, the motor drive
The path is a block using an n-channel field effect transistor.
A ridge circuit is provided, and voltage is applied between the input terminals of this bridge circuit.
Source, and the motor 7 is connected between the output terminals.
When generating auxiliary torque in one rotation direction from
A set of n that are opposite sides of the bridge circuit
Channel type field effect Of the transistors, the high voltage of the power supply
-Channel type field effect transistor connected to the ground side
Is turned on via the booster circuit 39 and the power supply
N-channel field-effect transistor connected to low potential side
Drive with a PWM signal outside the audible frequency range.
When generating auxiliary torque in the other rotation direction from machine 7
Are the other opposite sides of the bridge circuit.
Of a set of n-channel field effect transistors,
N-channel field effect transformer connected to the high potential side of the source
When the transistor is turned on via the booster circuit 39,
-Channel field effect connected to the low potential side of the power supply
Transistor driven by PWM signal outside audio frequency range
It is a configuration to make it.For the motor drive circuit,n-channel typeElectric
Power supply with bridge circuit using field effect transistor
High potential side ofN-channel type connected toField effect transformer
The transistor is turned on via the booster circuit.AndPower supply low potential
~ sideN-channel type connected toField effect transistorBut
Driven by PWM signal outside audio frequency rangeIsYou. Accordingly
2KH of the conventional electric power steering device
Whether the resonance sound and the parasitic vibration sound based on z are the body and the steering wheel
And the noise that the engine has
Discomfort caused by frequencies one digit higher than the noise frequency of the sound source
No more hitting the driver and the steering feel
The smoothness of the ring is not hindered.
[0040]Of the present inventionClaim 2For carsElectric power
The water steering device is an n-channel enhancement
Field-effect transistor is used,
Field effect for large current due to low on-resistance of transistor
Battery voltage by reducing power loss in the transistor
Can be used effectively for driving a motor,
Output to increase transistor switching speed
Must be driven by a low impedance drive circuit
Is the transconductance of the field effect transistor (g
m) is high, and the drive circuit is downsized because of the voltage drive.
be able to.
[0041]Of the present inventionClaim 3For carsElectric power
The water steering device is a bridge circuit field effect truck.
N-channel enhancement type field effect transistor
Of the field effect transistor 30A
A grounded emitter transformer is connected to the gate terminal via a resistor 33.
Is connected to the collector of the
Signal T from the microcomputer unit 8Four Is entered
The same applies to the gate terminal of the field effect transistor 31A.
Of a transistor 36 with a common emitter via a resistor 35
Connected to the collector, the base of which
Signal T from the data unit 8Five Are entered and
The collectors of transistors 34 and 36 have resistors 37 and
Or via 38 to the output side of the relay circuit 28
The boosting circuit 39 is connected to the
An operation power supply voltage doubled is supplied.
Therefore, the microcomputer unit
Signal T fromFour Or TFive By the transistor 3
4 or 36 operates, and accordingly, the respective electric field effect
The result transistor 30A or 31A is driven.
Gate terminal of field effect transistor 30B
To the microcomputer unit 8 via the resistor 40
Signal T fromTwo Is input while the field effect transistor is
A microcontroller is connected to the gate terminal of the
Signal T from the computer unit 8Three Is input and the signal
TTwo Or TThree Field effect transistor 30B or
Is driven by 31B.
Therefore, for example, the signal TFour And TTwo To
"PWM signal", and in this case other signals TFive To “H level
Le ", TThree To the “L level” or the signal TFive When
TThree Is a “PWM signal”, and in this case, other signals TFour To
“H level”, TTwo To “L level”,
Controls the direction of rotation of motor 7 and is suitable for motor 7
Control power is supplied.
Thus,Automatic according to claim 3 of the present invention
In electric power steering devices for vehicles, the motor drive
The path is a block using an n-channel field effect transistor.
A ridge circuit is provided, and voltage is applied between the input terminals of this bridge circuit.
Source, and apply power between the output terminals. Connect the motive 7 and the motor 7
When generating auxiliary torque in one rotation direction from
A set of n that are opposite sides of the bridge circuit
High potential of power supply among channel field effect transistors
N-channel field-effect transistor connected to the
Driven through a booster circuit 39, and the set of n channels
At least one of the field-effect transistors
Audio frequency range for n-channel field effect transistor
It is driven by an external PWM signal, and the other
When the auxiliary torque is generated in the
Another set of n-channel types that are opposite sides of each other
Connected to the high potential side of the power supply among the field effect transistors
The boosted circuit 39
And the other set of n-channel type
N-channel of at least one of the field-effect transistors
PW outside the audible frequency range
This is a configuration driven by the M signal.For the motor drive circuit,n
Channel typeBridge times using field-effect transistors
And a pair of opposing sides of the bridge circuit.
setOr another set of n-channel typeField effect transistor
At least one ofn-channel typeField effect tiger
Transistor is driven by PWM signal outside audio frequency range
So, in the electric power steering device including the electric motor
Resonant sound or parasitic in audio frequency range by PWM drive
Preventing the generation of vibration noise and the actual effects on the motor
The voltage of the electric power steering can be increased
The ability to reduce the steering force of the device can be enhanced. Also,
Handle return like a conventional electric power steering device
During operation, the direction of action of the rotating torque of the motor and the motor
The rotation directions of the robots do not match each other and hinder smooth operation.
And smooth steering wheel operation
And return operation.
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG.
You. In FIG. 3, the motor drive circuit 9 has a small current capacity.
A bridge circuit is constructed by connecting field-effect transistors in parallel.
It has been achieved. That is to say, each of the
Of the field effect transistors 30A, 30B, 31A, 31B
Similar field effect on source and drain terminals respectively
Transistors 42A, 42B, 43A, 43B are connected in parallel
It is connected.
Therefore, each field-effect transistor connected in parallel
Transistors 30A and 42A, 30B and 42B, 31A
43A, 31B and ON resistance between the source and drain of 43B
Resistance is even smaller, further reducing power loss
Becomes possible.
As described above, in this embodiment, the electric field effect
By connecting transistors in parallel, small and low cost
It is possible to use a field effect transistor with a small capacity
Function and the current capacity can be increased.
It is possible to reduce the size and cost of the dynamic circuit.
The above embodiment is an example of the present invention.
However, the present invention is not limited to the above embodiment.
No.
[0050]
According to the present invention, the following effects are exhibited by the above configuration.
I do. The electric power steering device according to claim 1 is
For the motor drive circuit,n-channel typeField effect transistors
A bridge circuit using a
Connect the power supply between the input terminals and the motor between the output terminals
And a pair of opposing sides of the bridge circuitOr
Another set of n-channel typeField effect transistor
The high potential side of the power supplyN-channel type connected toElectric field effect
Transistor is turned on via the booster circuit.ReToto
Low power side of power supplyN-channel type connected toElectric field effect
Transistor driven by PWM signal outside audio frequency range
The motor drive circuit can be downsized,
PWM drive in electric power steering system including motive
Of resonance or parasitic vibration noise within the audible frequency range
Because it can prevent the occurrence, improve the marketability,
Electric power steering system with good steering feeling
Can be provided.
An electric power steering apparatus according to claim 2
The device is an n-channel enhancement type field effect transistor.
Low on-resistance of field effect transistors
Power in field-effect transistors for large currents
Efficient use of battery voltage for motor drive by reducing losses
And can be used to switch
Drives with low output impedance to increase
Need to be driven by a dynamic circuit,
Has high mutual conductance (gm) and current capacity
Field effect transistors in parallel to increase
However, the drive circuit can be downsized because of the voltage drive.
As a result, a practically sufficient steering assist
Lux, high steering power reduction ability, and power saving effect
Providing a highly efficient electric power steering device
it can.
The electric power steering apparatus according to claim 3
Is installed in the motor drive circuit,n-channel typeField effect tiger
A bridge circuit using transistors.
Connect the power supply between the input terminals of the road and the motor between the output terminals.
Connect to the high potential side of the power supplyN-channel type connected toElectric
The field effect transistor is driven via the booster circuit,
Pair of opposing sides of the edge circuitOr another set
N-channel typeOf the field-effect transistors,
One ofn-channel typeAudible field effect transistor
Driven by PWM signal outside frequency range, including motor
Audible by PWM drive in electric power steering device
Prevent the generation of resonance or parasitic vibration noise within the frequency range
Drive efficiency and drive size.
Good and smooth steering wheel
Back and forth for smooth steering feel and
An electric motor with high power saving effect and high steering power reduction ability
A water steering device can be provided.
According to the present invention, the high potential side of the bridge circuit isBoth n
Channel typeField effect transistorButThrough the boost circuit
DriveIsConfiguration, the high-potential sideBoth sidesField effect
The transistor can be sufficiently turned on, and the motor
FromAbout both rotation directionsGenerate sufficient auxiliary torque
be able to. Therefore,Left and rightSmooth steering wheel
With high power saving effect and further reduced steering force
Providing high-performance electric power steering devices
Can be.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全
体構成図
【図2】ラック軸およびピニオンを示す図1中のII−II
矢視断面図
【図3】本発明に係る電動パワーステアリング装置の電
動機駆動回路図
【符号の説明】
7…電動機、9…電動機駆動回路、30A,30B,3
1A,31B,42A,42B,43A,43B…nチ
ャンネル型電界効果トランジスタ。Overall configuration diagram of an electric power steering apparatus according to BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] The present invention Figure 2 rack shaft and in FIG. 1 showing the pinion II-II
FIG. 3 is a sectional view taken in the direction of an arrow. FIG. 3 is a diagram of a motor drive circuit of the electric power steering apparatus according to the present invention.
1A, 31B, 42A, 42B, 43A, 43B ... n
Channel type field effect transistor.
Claims (1)
をPWM駆動する電動機駆動回路を備えた電動パワース
テアリング装置において、 前記電動機駆動回路は、nチャンネル型電界効果トラン
ジスタを用いたブリッジ回路を備え、このブリッジ回路
の入力端子間に電源を接続し、出力端子間に前記電動機
を接続し、前記電動機から一方の回転方向に補助トルクを発生させ
る場合は、 前記ブリッジ回路の互いに対向する対辺とな
る一組のnチャンネル型電界効果トランジスタのうち、
前記電源の高電位側に接続されたnチャンネル型電界効
果トランジスタを昇圧回路を介してオン駆動させるとと
もに前記電源の低電位側に接続されたnチャンネル型電
界効果トランジスタを可聴周波数範囲外のPWM信号で
駆動させ、 前記電動機から他方の回転方向に補助トルクを発生させ
る場合は、前記ブリッジ回路の互いに対向する対辺とな
る他の一組のnチャンネル型電界効果トランジスタのう
ち、前記電源の高電位側に接続されたnチャンネル型電
界効果トランジスタを昇圧回路を介してオン駆動させる
とともに前記電源の低電位側に接続されたnチャンネル
型電界効果トランジスタを可聴周波数範囲外のPWM信
号で駆動させる ことを特徴とする自動車用の電動パワー
ステアリング装置。 2.前記nチャンネル型電界効果トランジスタにnチャ
ンネル・エンハンスメント型電界効果トランジスタを用
いたことを特徴とする請求項1記載の自動車用の電動パ
ワーステアリング装置。 3.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駆動する電動機駆動回路を備えた電動パワース
テアリング装置において、 前記電動機駆動回路は、nチャンネル型電界効果トラン
ジスタを用いたブリッジ回路を備え、このブリッジ回路
の入力端子間に電源を接続し、出力端子間に前記電動機
を接続し、前記電動機から一方の回転方向に補助トルクを発生させ
る場合は、 前記ブリッジ回路の互いに対向する対辺とな
る一組のnチャンネル型電界効果トランジスタのうち前
記電源の高電位側に接続されたnチャンネル型電界効果
トランジスタを昇圧回路を介して駆動させ、且つ前記一
組のnチャンネル型電界効果トランジスタのうち少なく
とも一方のnチャンネル型電界効果トランジスタを可聴
周波数範囲外のPWM信号で駆動させ、 前記電動機から他方の回転方向に補助トルクを発生させ
る場合は、前記ブリッジ回路の互いに対向する対辺とな
る他の一組のnチャンネル型電界効果トランジスタのう
ち前記電源の高電位側に接続されたnチャンネル型電界
効果トランジスタを昇圧回路を介して駆動させ、且つ前
記他の一組のnチャンネル型電界効果トランジスタのう
ち少なくとも一方のnチャンネル型電界効果トランジス
タを可聴周波数範囲外のPWM信号で駆動させる ことを
特徴とする自動車用の電動パワーステアリング装置。(57) [Claims] An electric power steering apparatus comprising: a motor drive circuit for performing PWM drive on an electric motor that generates an auxiliary torque corresponding to a steering torque; wherein the motor drive circuit includes a bridge circuit using an n-channel type field effect transistor; A power supply is connected between the input terminals of the motor, the motor is connected between the output terminals, and an auxiliary torque is generated from the motor in one rotational direction.
In this case, of the pair of n-channel field effect transistors on the opposite sides of the bridge circuit,
An n-channel field-effect transistor connected to the high potential side of the power supply is turned on via a booster circuit, and the n-channel field-effect transistor connected to the low potential side of the power supply is set to an audio frequency. It is driven outside the scope of the PWM signal to generate an auxiliary torque from the electric motor in the other rotational direction
The opposite sides of the bridge circuit
Another set of n-channel field effect transistors
That is, an n-channel type power supply connected to the high potential side of the power supply.
Drive field effect transistor on via booster circuit
And an n-channel connected to the low potential side of the power supply
-Type field effect transistor with PWM signal out of audio frequency range
An electric power steering device for an automobile, which is driven by a motor. 2. 2. The electric power steering apparatus for an automobile according to claim 1, wherein an n-channel enhancement type field effect transistor is used as the n-channel type field effect transistor. 3. An electric power steering apparatus comprising: a motor drive circuit for performing PWM drive on an electric motor that generates an auxiliary torque corresponding to a steering torque; wherein the motor drive circuit includes a bridge circuit using an n-channel type field effect transistor; A power supply is connected between the input terminals of the motor, the motor is connected between the output terminals, and an auxiliary torque is generated from the motor in one rotational direction.
If you are, before one of a set of n-channel type field effect transistor together the opposing opposite side of the bridge circuit
N-channel type field effect connected to the high potential side of the power supply
Driving the transistor through a booster circuit;
Less of the set of n-channel type field effect transistor <br/> and also to drive the one of n-channel type field effect transistor at audio frequencies outside the range of the PWM signal to generate an auxiliary torque from the electric motor in the other rotational direction
The opposite sides of the bridge circuit
Another set of n-channel field effect transistors
An n-channel electric field connected to the high potential side of the power supply
Drive the effect transistor through the booster circuit and
Another set of n-channel field effect transistors
At least one n-channel field effect transistor
An electric power steering device for an automobile, wherein the motor is driven by a PWM signal outside an audible frequency range .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7308013A JP2864474B2 (en) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | Electric power steering device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7308013A JP2864474B2 (en) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | Electric power steering device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60113498A Division JPS61271168A (en) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | Electric motor drive circuit for electrically-driven power steering device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08207804A JPH08207804A (en) | 1996-08-13 |
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ID=17975844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7308013A Expired - Fee Related JP2864474B2 (en) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | Electric power steering device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2864474B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6973992B2 (en) | 2003-05-07 | 2005-12-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric power steering apparatus |
Families Citing this family (4)
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---|---|---|---|---|
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JP4033070B2 (en) | 2003-07-30 | 2008-01-16 | 株式会社デンソー | Power steering device |
JP5057026B2 (en) * | 2006-12-22 | 2012-10-24 | トヨタ自動車株式会社 | Motor drive device |
US8064158B1 (en) * | 2010-05-21 | 2011-11-22 | General Electric Company | Systems, methods, and apparatus for controlling Bi-directional servo actuator with PWM control |
Family Cites Families (1)
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JPS59130780A (en) * | 1983-01-17 | 1984-07-27 | Aisin Seiki Co Ltd | Motor-driven power steering device |
-
1995
- 1995-11-27 JP JP7308013A patent/JP2864474B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
「コンピュートロール」No.4,昭和58年12月28日 コロナ社発行,p.76〜79 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6973992B2 (en) | 2003-05-07 | 2005-12-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric power steering apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH08207804A (en) | 1996-08-13 |
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