JP2864474B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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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。
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。
【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。
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。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7308013A JP2864474B2 (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | 電動パワーステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7308013A JP2864474B2 (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | 電動パワーステアリング装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60113498A Division JPS61271168A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 電動式パワ−ステアリング装置の電動機駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08207804A JPH08207804A (ja) | 1996-08-13 |
| JP2864474B2 true JP2864474B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=17975844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7308013A Expired - Fee Related JP2864474B2 (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2864474B2 (ja) |
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)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3909674B2 (ja) * | 2002-03-15 | 2007-04-25 | 株式会社デンソー | 電動パワーステアリング装置 |
| JP4033070B2 (ja) | 2003-07-30 | 2008-01-16 | 株式会社デンソー | パワーステアリング装置 |
| JP5057026B2 (ja) * | 2006-12-22 | 2012-10-24 | トヨタ自動車株式会社 | モータ駆動装置 |
| 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)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59130780A (ja) * | 1983-01-17 | 1984-07-27 | Aisin Seiki Co Ltd | 電動パワ−ステアリング装置 |
-
1995
- 1995-11-27 JP JP7308013A patent/JP2864474B2/ja 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 |
|---|---|
| JPH08207804A (ja) | 1996-08-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |