誘導性負荷の駆動回路
【課題】スイッチング素子のオンオフによる誘導性負荷の電流応答性を良好なものとしながら駆動回路内の発熱をより抑制する。
【解決手段】誘導性負荷１０を駆動する駆動回路２０に、誘導性負荷１０と並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗４２および第２の抵抗４４と、第２の抵抗４４に並列接続されたコンデンサ４６と、誘導性負荷１０と並列接続されゲートが抵抗４２と第２の抵抗４４（コンデンサ４６）との接続点に接続されドレインがグランドに接地されたＮチャネル型のＦＥＴ３２と、ＦＥＴ３２のソースと電源ライン２４との間に介在しドレインからソースの方向を順方向とする第１のダイオード３４とを設ける。
【解決手段】誘導性負荷１０を駆動する駆動回路２０に、誘導性負荷１０と並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗４２および第２の抵抗４４と、第２の抵抗４４に並列接続されたコンデンサ４６と、誘導性負荷１０と並列接続されゲートが抵抗４２と第２の抵抗４４（コンデンサ４６）との接続点に接続されドレインがグランドに接地されたＮチャネル型のＦＥＴ３２と、ＦＥＴ３２のソースと電源ライン２４との間に介在しドレインからソースの方向を順方向とする第１のダイオード３４とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子のオンオフにより電源からの電力を誘導性負荷に間欠的に供給して駆動する誘導性負荷の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の誘導性負荷の駆動回路としては、スイッチング素子を介して電源の電力を誘導性負荷に供給するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この回路では、スイッチング素子としてＮＰＮトランジスタを配置し、トランジスタのベース−コレクタ間に、ベース側をアノードとして直列接続された二つのツェナーダイオードを設けると共に二つのツェナーダイオードのうちの一方にコンデンサを並列接続してクランプ回路を構成しており、トランジスタがオンからオフされて誘導性負荷の通電が解除されると、誘導性負荷に発生する逆起電力により、コレクタ電圧をコンデンサが接続されていない方のツェナーダイオードの降伏電圧まで急峻に立ち上げ、その後、コンデンサが充電されるに従って両ツェナーダイオードの降伏電圧の和に対応するクランプ電圧まで徐々に変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５５９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、誘導性負荷の駆動回路では、スイッチング素子のオンオフにより誘導性負荷に発生する逆起電力によるエネルギーをクランプ回路によって吸入することにより、電流応答性を良好なものとしているが、逆起電力のエネルギーの大きさによってはクランプ回路における電力消費により、その発熱量が過大となる場合が生じる。
【０００５】
本発明の誘導性負荷の駆動回路は、スイッチング素子のオンオフによる誘導性負荷の電流応答性を良好なものとしながら回路内の発熱をより抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の誘導性負荷の駆動回路は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の誘導性負荷の駆動回路は、
ススイッチング素子のオンオフにより電源からの電力を誘導性負荷に間欠的に供給して駆動する誘導性負荷の駆動回路であって、
前記誘導性負荷に対して並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗およびコンデンサと、
前記誘導性負荷に対して並列接続され、ゲートが前記第１の抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続され、ソースが前記電源側に接続され、ドレインがグランド側に接続されたＮチャネル型の電界効果トランジスタと、
前記ドレインから前記ソースの方向に電流を流すと共に前記電源と前記誘導性負荷との間の電源ラインと前記電界効果トランジスタのソースと間に接続された第１のダイオードと、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の誘導性負荷の駆動回路では、誘導性負荷に対して並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗およびコンデンサと、誘導性負荷に対して並列接続されゲートが抵抗とコンデンサとの接続点に接続されソースが電源側に接続されドレインがグランド側に接続されたＮチャネル型の電界効果トランジスタと、ドレインからソースの方向に電流を流すと共に電源と誘導性負荷との間の電源ラインと電界効果トランジスタのソースとの間に接続されたダイオードとを設ける。スイッチング素子がオンされているときには、電源の電力によりコンデンサが充電して電界効果トランジスタをゲートオンし、スイッチング素子がオンからオフされたときには、コンデンサは時間の経過と共に徐々に放電し、これに伴って電界効果トランジスタのドレイン−ソース間のオン抵抗が増加してこの間を流れる電流を抑制する。このため、スイッチング素子がオンからオフされた直後では、電界効果トランジスタのオン抵抗は小さく、誘導性負荷に生じる逆起電力は、誘導性負荷，電界効果トランジスタ，ダイオードを囲む回路を電流が周回することにより、主として誘導性負荷によって消費され、コンデンサの放電に伴ってゲート電圧が低下すると、電界効果トランジスタのオン抵抗が大きくなり、電界効果トランジスタで電力消費されるようになる。即ち、スイッチング素子がオンからオフされた直後の逆起電力によるエネルギーが高いときには、誘導性負荷の電力消費に対する電界効果トランジスタの電力消費の割合を小さくし、時間の経過と共に徐々に電界効果トランジスタの電力消費の割合を増やしているのである。この結果、スイッチング素子のオンオフによる誘導性負荷の電流応答性を良好なものとしながら誘導性負荷の消費電力を促進させて回路内の発熱をより抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の誘導性負荷の駆動回路において、前記電界効果トランジスタのゲート−ソース間に接続されたツェナーダイオードを備えるものとすることもできる。こうすれば、電源電圧に拘わらず電界効果トランジスタのゲート−ソース間に作用させる電圧を適切なものとし、電源電圧の増減による電流応答性の変化を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明の誘導性負荷の駆動回路において、前記コンデンサに並列接続された第２の抵抗を備えるものとすることもできる。こうすれば、スイッチング素子をオンからオフした際に誘導性負荷に作用する電圧の過大な変化を抑制することができる。
【００１１】
さらに、本発明の誘導性負荷の駆動回路において、前記第１の抵抗に対して並列接続された第３の抵抗と、前記第１の抵抗に対して並列接続されると共に前記第３の抵抗に対して直列接続され、前記電源から前記コンデンサを充電する方向を順方向とする第２のダイオードとを備えるものとすることもできる。こうすれば、スイッチング素子がオンした際にコンデンサの充電を素早く行なうことができる。
【００１２】
また、本発明の誘導性負荷の駆動回路において、前記スイッチング素子が前記誘導性負荷に対して前記電源側に接続されてなるものとすることもできるし、前記スイッチング素子が前記誘導性負荷に対してグランド側に接続されてなるものとすることもできる。即ち、前者と後者のいずれのタイプの回路であっても適用することができるため、設計の自由度をより高めることができる。
【００１３】
また、本発明の誘導性負荷の駆動回路において、車両に搭載された自動変速機が備える摩擦係合要素の油室に油圧を供給するための電磁ポンプを駆動する駆動回路として構成されてなるものとすることもできる。この場合、電磁ポンプの駆動に必要な電流が比較的大きいため、本発明を適用することによる効果をより顕著なものとすることができる。この態様の本発明の誘導性負荷の駆動回路において、前記電磁ポンプは、シリンダ内に挿入され第１の流体室と第２の流体室とを区画するピストンと、電磁力により前記ピストンを往動させる前記誘導性負荷としての電磁部と、前記ピストンに前記電磁部の電磁力と対向する向きに弾性力を付与することにより前記ピストンを復動させる弾性部材と、前記第１の流体室への作動流体の移動を許可する方向に取り付けられた第１の開閉弁と、前記第１の流体室と前記第２の流体室とを接続する流路に設けられ該第１の流体室から該第２の流体室への作動流体の移動を許可する方向に取り付けられた第２の開閉弁と、を備え、前記ピストンは、往動するときには前記第１の流体室の容積を小さくすると共に前記第２の流体室の容積を大きくし且つ復動するときには前記第１の流体室の容積を大きくすると共に前記第２の流体室の容積を小さくするよう前記第１の流体室と前記第２の流体室とを区画し、往復動に伴う前記第１の流体室の容積変化が前記第２の流体室の容積変化よりも大きくなるよう形成されてなるものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例としての誘導性負荷の駆動回路２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電磁ポンプ１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ＦＥＴ２６をオンからオフしたときの実施例における誘導性負荷１０の電圧および電流と誘導性負荷１０で消費される電力とＦＥＴ３２で消費される電力とＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の電圧の時間変化の様子を示す説明図である。
【図４】ＦＥＴ２６をオンからオフしたときの比較例における誘導性負荷１０の電圧および電流と誘導性負荷１０で消費される電力とツェナーダイオード３２Ｂで消費される電力の時間変化の様子を示す。
【図５】比較例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【図７】変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｄの構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例としての誘導性負荷の駆動回路２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の誘導性負荷の駆動回路２０は、図示するように、スイッチング素子として直流電源２２と誘導性負荷１０とを接続する電源ライン２４の直流電源２２側にドレインが接続され誘導性負荷１０側にソースが接続されたＮチャネル型電界効果トランジスタ（以下、単にＦＥＴという）２６を備えるハイサイド駆動の駆動回路として構成されており、ゲートに入力される駆動信号（駆動電圧）によってＦＥＴ２６を間欠的にオンオフすることにより誘導性負荷１０にパルス電流を印加して誘導性負荷１０を駆動する。実施例の誘導性負荷の駆動回路２０は、例えば、図２に例示する電磁ポンプ１２０の駆動回路として構成されている。以下、電磁ポンプ１２０の詳細についてさらに説明する。
【００１７】
電磁ポンプ１２０は、図２に示すように、ピストン１５０を往復動させて作動油を圧送するピストンポンプとして構成されており、電磁力を発生させるソレノイド部１３０と、ソレノイド部１３０の電磁力により作動するポンプ部１４０と、を備え、自動車に搭載されるオートマチックトランスミッションが備えるクラッチやブレーキをオンオフするための油圧回路の一部として組み込まれている。
【００１８】
ソレノイド部１３０は、底付き円筒部材としてのケース１３１に、電磁コイル１３２，可動子としてのプランジャ１３４，固定子としてのコア１３６が配置されており、電磁コイル１３２に電流を印加することにより磁束がケース１３１，プランジャ１３４，コア１３６を周回する磁気回路が形成されてプランジャ１３４が吸引され、プランジャ１３４の先端に当接するシャフト１３８を押し出す。
【００１９】
ポンプ部１４０は、ソレノイド部１３０に接合された中空円筒状のシリンダ１４２と、シリンダ１４２内を摺動可能に配置され基端面がソレノイド部１３０のシャフト１３８の先端に同軸上で当接するピストン１５０と、ピストン１５０に先端面に当接しソレノイド部１３０からの電磁力が作用する方向とは逆向きに付勢力を付与するスプリング１４６と、スプリング１４６をピストン１５０の先端面とは反対側から支持しポンプ室１４１への吸入する方向の作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吸入用逆止弁１６０と、ピストン１５０に内蔵されポンプ室１４１から吐出する方向の作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吐出用逆止弁１７０と、吸入用逆止弁１６０の上流側に配置されポンプ室１４１へ吸入される作動油に含まれる異物を捕捉するためのストレーナ１４７と、シリンダ１４２内にソレノイド部１３０とは反対側の開口部１４２ａからピストン１５０と吐出用逆止弁１７０とスプリング１４６と吸入用逆止弁１６０とストレーナ１４７とをこの順に収容した状態で開口部１４２ａを覆うシリンダカバー１４８と、を備える。シリンダカバー１４８の内周面とシリンダ１４２の開口部１４２ａの外周面には周方向に螺旋状の溝が形成されており、シリンダカバー１４８をシリンダ１４２の開口部１４２ａに被せて締め付けることにより、シリンダカバー１４８がシリンダ１４２の開口部１４２ａに取り付けられている。なお、ポンプ部１４０は、シリンダカバー１４８の軸中心に作動油を吸入するための吸入ポート１４９が形成され、シリンダ１４２の側面に吸入した作動油を吐出するための吐出ポート１４３が形成されている。
【００２０】
ピストン１５０は、円筒形状のピストン本体１５２と、ピストン本体１５２よりも外径が小さく端面がソレノイド部１３０のシャフト１３８の先端に当接された円筒形状のシャフト部１５４とにより形成されており、ソレノイド部１３０のシャフト１３８に連動してシリンダ１４２内を往復動する。ピストン１５０は、軸中心に、吐出用逆止弁１７０を収容可能に円筒形状の底付き中空部１５２ａが形成されている。ピストン１５０の中空部１５２ａは、ピストン１５０の先端面からピストン本体１５２内部を貫通しシャフト部１５４内部の途中まで延伸されている。また、シャフト部１５４には、径方向に、互いに９０度の角度で交差する２本の貫通孔１５４ａ，１５４ｂが形成されている。シャフト部１５４の周囲には吐出ポート１４３が形成されており、ピストン１５０の中空部１５２ａは２本の貫通孔１５４ａ，１５４ｂを介して吐出ポート１４３と連通している。
【００２１】
吸入用逆止弁１６０は、シリンダ１４２の開口部１４２ａの内周面に嵌挿され内部に底付きの中空部１６２ａが形成されると共にこの中空部１６２ａの底に軸中心で中空部１６２ａとポンプ室１４１とを連通させる中心孔１６２ｂが形成された弁本体１６２と、ボール１６４と、ボール１６４に付勢力を付与するスプリング１６６と、ボール１６４とスプリング１６６とが弁本体１６２の中空部１６２ａに収容された状態で中空部１６２ａの内周面に嵌挿されるプラグ１６８と、を備える。
【００２２】
この吸入用逆止弁１６０は、吸入ポート１４９側の圧力Ｐ１とポンプ室１４１側の圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）がスプリング１６６の付勢力に打ち勝つ所定圧力以上のときには、スプリング１６６の収縮を伴ってボール１６４がプラグ１６８の中心孔１６９から離されることにより開弁し、上述した差圧（Ｐ１−Ｐ２）が所定圧力未満のときには、スプリング１６６の伸張を伴ってボール１６４がプラグ１６８の中心孔１６９に押し付けられて中心孔１６９を塞ぐことにより閉弁する。
【００２３】
吐出用逆止弁１７０は、ボール１７４と、ボール１７４に対して付勢力を付与するスプリング１７６と、ボール１７４の外径よりも小さな内径の中心孔１７９ａを有する環状部材としてのプラグ１７８とを備え、これらはピストン１５０の中空部１５２ａに開口部１５２ｂからスプリング１７６，ボール１７４，プラグ１７８の順に収容され、スナップリング１７９により固定されている。
【００２４】
この吐出用逆止弁１７０は、ポンプ室１４１側の圧力Ｐ２と吐出ポート側１４３の圧力Ｐ３との差圧（Ｐ２−Ｐ３）がスプリング１７６の付勢力に打ち勝つ所定圧力以上のときには、スプリング１７６の収縮を伴ってボール１７４がプラグ１７８の中心孔１７９から離されることにより開弁し、上述した差圧（Ｐ２−Ｐ３）が所定圧力未満のときには、スプリング１７６の伸張を伴ってボール１７４がプラグ１７８の中心孔１７９に押し付けられて中心孔１７９を塞ぐことにより閉弁する。
【００２５】
シリンダ１４２は、ピストン本体１５２が摺動する内壁１４２ｂとピストン本体１５２のスプリング１４６側の面と吸入用逆止弁１６０の弁本体１６２のスプリング１４６側の面とにより囲まれる空間によりポンプ室１４１を形成する。ポンプ室１４１は、スプリング１４６の付勢力によりピストン１５０が移動すると、ポンプ室１４１内の容積の拡大に伴って吸入用逆止弁１６０が開弁すると共に吐出用逆止弁１７０が閉弁して吸入ポート１４９を介して作動油を吸入し、ソレノイド部１３０の電磁力によりピストン１５０が移動すると、ポンプ室１４１内の容積の縮小に伴って吸入用逆止弁１６０が閉弁すると共に吐出用逆止弁１７０が開弁して吸入した作動油を吐出ポート１４３を介して吐出する。
【００２６】
また、シリンダ１４２は、ピストン本体１５２が摺動する内壁１４２ｂと、シャフト部１５４が摺動する内壁１４２ｃとが段差をもって形成されており、段差部分に吐出ポート１４３が形成されている。この段差部分は、ピストン本体１５２とシャフト部１５４との段差部分の環状の面とシャフト部１５４の外周面とにより囲まれる空間を形成する。この空間は、ピストン本体１５２を隔ててポンプ室１４１とは反対側に形成されるから、ポンプ室１４１の容積が拡大する際に容積が縮小し、ポンプ室１４１の容積が縮小する際に容積が拡大する。このとき、この空間の容積変化は、ピストン本体１５２のポンプ室１４１側からの圧力を受ける面積（受圧面積）が吐出ポート１４３側から圧力を受ける面積（受圧面積）よりも大きいため、ポンプ室１４１の容積変化よりも小さくなる。このため、この空間は第２のポンプ室１５６として機能する。即ち、ソレノイド部１３０の電磁力によりピストン１５０が移動すると、ポンプ室１４１の容積の縮小分と第２のポンプ室１５６の容積の拡大分との差分に相当する量の作動油がポンプ室１４１から吐出用逆止弁１７０を介して第２のポンプ室１５６に送り出されて吐出ポート１４３を介して吐出され、スプリング１４６の付勢力によりピストン１５０が移動すると、ポンプ室１４１の容積の拡大分に相当する量の作動油が吸入ポート１４９から吸入用逆止弁１６０を介してポンプ室１４１に吸入される一方で第２のポンプ室１５６の容積の縮小分に相当する量の作動油が第２のポンプ室１５６から吐出ポート１４３を介して吐出されることになる。したがって、ピストン１５０の１回の往復動で作動油が吐出ポート１４３から２回吐出されるから、吐出ムラを少なくし吐出性能を向上させることができる。以上、電磁ポンプ１２０の詳細について説明した。
【００２７】
また、実施例の誘導性負荷の駆動回路２０は、図１に示すように、誘導性負荷１０に対して並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗４２および第２の抵抗４４と、第２の抵抗４４に並列接続されたコンデンサ４６と、誘導性負荷１０に対して並列接続されゲートが第１の抵抗４２と第２の抵抗４４（コンデンサ４６）との接続点に接続されドレインがグランドに接地されたＮチャネル型電界効果トランジスタ（以下、単にＦＥＴという）３２と、カソードが電源ライン２４に接続されると共にアノードがＦＥＴ３２のソースに接続された第１のダイオード３４を備える。この駆動回路２０では、ＦＥＴ２６がオンからオフされたときに誘導性負荷１０に生じる逆起電力により、ＦＥＴ３２から第１のダイオード３４，誘導性負荷１０の順に電流が周回する回路を形成する。なお、第２の抵抗４４は、第１の抵抗４２よりも高い抵抗値（例えば、１０〜２０倍の抵抗値）のものが用いられており、第１の抵抗４２との分圧により第１の抵抗４２と第２の抵抗４４（コンデンサ４６）との接続点の電位を決定する。また、実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、電源電圧に拘わらず、ＦＥＴ３２のゲートーソース間に安定した電圧を作用させるためにカソードがゲートに接続されアノードがソースに接続されたツェナーダイオード３６を備える。
【００２８】
こうして構成された実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、ＦＥＴ２６がオフからオンされると、直流電源２２から誘導性負荷１０に電流が印加されると共に第１の抵抗４２を介してコンデンサ４６が充電される。コンデンサ４６がある程度充電されると、ＦＥＴ３２のゲート−ソース間の電圧（ゲート電圧）がゲートオン電圧に達してＦＥＴ３２をオンするが、第１のダイオード３４がドレインからソースの方向を順方向として接続されているため、ＦＥＴ３２のドレインーソース間には電流が流れない。次に、ＦＥＴ２６がオンからオフされると、コンデンサ４６が放電を開始するが、その直後はゲート電圧が十分に高くＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗は十分に低いため、誘導性負荷１０に生じる逆起電力は、ＦＥＴ３２から第１のダイオード３４，誘導性負荷１０の順に電流が流れることにより、主として誘導性負荷１０の内部抵抗によって消費される。コンデンサ４６の放電が進むと、ゲート電圧の低下に伴ってＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗が増加するため、誘導性負荷１０に生じる逆起電力は、ＦＥＴ３２によっても消費されるようになる。このとき、誘導性負荷１０の電力消費に対するＦＥＴ３２による電力消費の割合は、ＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗が高くなるほど、即ち、コンデンサ４６の放電が進むほど高くなる。
【００２９】
図３は、ＦＥＴ２６をオンからオフしたときの実施例における誘導性負荷１０の電圧および電流と誘導性負荷１０で消費される電力とＦＥＴ３２で消費される電力とＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の電圧の時間変化の様子を示し、図４は、ＦＥＴ２６をオンからオフしたときの比較例における誘導性負荷１０の電圧および電流と誘導性負荷１０で消費される電力とツェナーダイオード３２Ｂで消費される電力の時間変化の様子を示す。なお、図４では、比較例として図５の誘導性負荷の駆動回路２０Ｂを用いるものとした。図４の比較例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｂは、カソードがグランドに接続されたツェナーダイオード３２Ｂと、カソードが電源ライン２４に接続されると共にアノードがツェナーダイオード３２Ｂのアノードに接続されたダイオード３４Ｂとを備えるものである。実施例では、時刻ｔ１にＦＥＴ２６がオンからオフされると、その直後はゲート電圧が高くＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗が十分に小さいため、誘導性負荷１０の電圧は第１のダイオード３４の電圧降下分だけ低下する。時刻ｔ２以降、コンデンサ４６の放電に伴ってゲート電圧が低下すると、ＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗が増加するため、ＦＥＴ３２の電圧降下分により誘導性負荷１０の電圧が低下していく。そして、時刻ｔ３に逆起電力のエネルギーが完全に消費されると、第１のダイオード３４およびＦＥＴ３２に電流が流れなくなるから、第１のダイオード３４およびＦＥＴ３２の電圧降下はなくなり、誘導性負荷１０の電圧は値０まで戻る。誘導性負荷１０の消費電力とＦＥＴ３２の消費電力はそれぞれに作用している電圧と流れている電流との積によって計算されるため、誘導性負荷１０の電力消費に対するＦＥＴ３２の電力消費の割合はＦＥＴ２６がオンからオフした直後の逆起電力のエネルギーが高いときには小さく、時間の経過と共に、即ち、誘導性負荷１０の電力消費に伴う逆起電力のエネルギーの低下により大きくなる。なお、実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間Ｔｆ、即ち、スイッチング素子としてのＦＥＴ２６がオンからオフされた時点から誘導性負荷１０に電流が流れなくなるまでの時間は、第１の抵抗４２の抵抗値とコンデンサ４６の静電容量とを調整することにより、自由に調整することができる。一方、比較例では、時刻ｔ１にＦＥＴ２６がオンからオフされると、誘導性負荷１０の電圧はツェナーダイオード３２Ｂの降伏電圧で低下し、一定電圧でクランプされる。このとき、誘導性負荷１０に生じる逆起電力はツェナーダイオード３２Ｂを流れる電流と降伏電圧との積により計算される電力をもって消費され、逆起電力が完全に消費されると、誘導性負荷１０の電圧は値０まで戻る。このように、比較例では、誘導性負荷１０の逆起電力はそのエネルギーが高いときでも多くがツェナーダイオード３２Ｂにより消費されることになるから、ツェナーダイオード３２Ｂの発熱が過大となり、その大型化が必要となる。なお、実施例では、コンデンサ４６の放電に伴うゲート電圧の低下により誘導性負荷１０の電力消費に対するＦＥＴ３２の電力消費の割合を徐々に増やしているため、誘導性負荷１０を流れる電流の低下は比較例の急峻な低下に対して緩やかになるから、電流の急峻な変化に起因するノイズの発生を抑制する効果もある。
【００３０】
以上説明した実施例の誘導性負荷の駆動回路２０によれば、誘導性負荷１０と並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗４２および第２の抵抗４４と、第２の抵抗４４に並列接続されたコンデンサ４６と、誘導性負荷１０と並列接続されゲートが第１の抵抗４２と第２の抵抗４４（コンデンサ４６）との接続点に接続されドレインがグランドに接地されたＮチャネル型のＦＥＴ３２と、ＦＥＴ３２のソースと電源ライン２４との間に介在しドレインからソースの方向を順方向とする第１のダイオード３４とを備えるから、ＦＥＴ２６をオンからオフした直後ではコンデンサ４６の充電電圧によりＦＥＴ２６のドレイン−ソース間の抵抗を小さくして誘導性負荷１０に生じる逆起電力を主として誘導性負荷１０によって消費されるようにし、その後、時間の経過と共に徐々にＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗を大きくして誘導性負荷１０の電力消費に対するＦＥＴ３２の電力消費の割合を増やすことができる。この結果、ＦＥＴ２６のオンオフによる誘導性負荷１０の電流応答性を良好なものとしながら回路内の発熱をより抑制することができる。
【００３１】
また、実施例の誘導性負荷の駆動回路２０によれば、自動車に搭載されるオートマチックトランスミッションが備えるクラッチやブレーキに油圧を供給するための図２の電磁ポンプ１２０の駆動回路として構成しており、誘導性負荷１０（電磁コイル１３２）に比較的大きな電流を印加する必要があるため、回路内の発熱を抑制することができる本発明を適用する意義がより大きなものとなる。
【００３２】
実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、ＦＥＴ３２のゲート−ソース間にツェナーダイオード３６を備えるものとしたが、直流電源２２の電圧によってはツェナーダイオード３６を備えないものとしてもよい。
【００３３】
実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、第２の回路４０として、互いに直列接続された第１の抵抗４２および第２の抵抗４４と、第２の抵抗４４に並列接続されたコンデンサ４６とを備えるものとしたが、第２の抵抗４４は備えないものとしてもよい。
【００３４】
実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、第２の回路４０として、電源ライン２４とグランドとの間に第１の抵抗４２と第２の抵抗４４とを直列接続すると共に第２の抵抗４４にコンデンサ４６を並列接続するものとしたが、図６の変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｃに示すように、電源ライン２４からコンデンサ４６へ向かう方向（コンデンサ４６へ充電電流が流れる方向）を順方向とする第２のダイオード４１Ｃと第３の抵抗４２Ｃとを互いに直列接続したものを第１の抵抗４２に対して並列接続するものとしてもよい。これにより、ＦＥＴ２６がオフからオンされたときに、互いに並列接続された第１の抵抗４２と第３の抵抗４２Ｃとを介して直流電源２２からの電力をコンデンサ４６に充電することができるから、コンデンサ４６の充電を素早く完了させることができる。この変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｃは、ＦＥＴ２６をオンオフ制御する際のデューティ比が小さい（オン期間が短い）場合に特に有効なものとなる。
【００３５】
実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、ハイサイド駆動の駆動回路として構成するものとしたが、図７の変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｄに示すように、ローサイド駆動の駆動回路として構成するものとしてもよい。この変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｄでは、図７に示すように、直流電源２２から誘導性負荷１０，ＦＥＴ２６，グランドの順に電源ライン２４が接続されており、ＦＥＴ２６のドレインが誘導性負荷１０に接続されソースがグランドに接地されている。また、変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｄでは、第１の回路３０のＦＥＴ３２はドレインが電源ライン２４に接続され、第１のダイオード３４はカソードが直流電源２２に接続されると共にアノードがＦＥＴ３２のソースに接続されている。また、第２の回路４０の第１の抵抗４２は直流電源２２に接続され、第２の抵抗４４は第１の抵抗４２に接続されると共に電源ライン２４に接続されている。
【００３６】
実施例では、誘導性負荷１０としての電磁コイルにパルス電流を印加して電磁力によってピストンを往復動させることにより作動油を圧送する電磁ポンプの駆動回路として構成するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、オンオフソレノイドバルブなど、スイッチング素子のオンオフにより電源からの電力を誘導性負荷に間欠的に供給して駆動するものであれば、如何なるものにも適用可能である。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、誘導性負荷の駆動回路の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 誘導性負荷、２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 誘導性負荷の駆動回路、２２ 直流電源、２４ 電源ライン、２６ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、３２ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、３２Ｂ ツェナーダイオード、３４ 第１のダイオード、３４Ｂ ダイオード、３６ ツェナーダイオード、４１Ｃ 第２のダイオード、４２ 第１の抵抗、４２Ｃ 第３の抵抗、４４ 第２の抵抗、４６ コンデンサ、１２０ 電磁ポンプ、１３０ ソレノイド部、１３１ ケース、１３２ 電磁コイル、１３４ プランジャ、１３６ コア、１３８ シャフト、１４０ ポンプ部、１４１ ポンプ室、１４２ シリンダ、１４２ａ 開口部、１４２ｂ，１４２ｃ 内壁、１４３ 吐出ポート、１４６ スプリング、１４７ ストレーナ、１４８ シリンダカバー、１４９ 吸入ポート、１５０ ピストン、１５２ ピストン本体、１５２ａ 中空部、１５２ｂ 開口部、１５４ シャフト部、１５４ａ，１５４ｂ 貫通孔、１５６ 第２のポンプ室、１６０ 吸入用逆止弁、１６２ 弁本体、１６２ａ 中空部、１６２ｂ 中心孔、１６４ ボール、１６６ スプリング、１６８ プラグ、１６９ 中心孔、１７０ 吐出用逆止弁、１７４ ボール、１７６ スプリング、１７８ プラグ、１７９ スナップリング、１７９ａ 中心孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子のオンオフにより電源からの電力を誘導性負荷に間欠的に供給して駆動する誘導性負荷の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の誘導性負荷の駆動回路としては、スイッチング素子を介して電源の電力を誘導性負荷に供給するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この回路では、スイッチング素子としてＮＰＮトランジスタを配置し、トランジスタのベース−コレクタ間に、ベース側をアノードとして直列接続された二つのツェナーダイオードを設けると共に二つのツェナーダイオードのうちの一方にコンデンサを並列接続してクランプ回路を構成しており、トランジスタがオンからオフされて誘導性負荷の通電が解除されると、誘導性負荷に発生する逆起電力により、コレクタ電圧をコンデンサが接続されていない方のツェナーダイオードの降伏電圧まで急峻に立ち上げ、その後、コンデンサが充電されるに従って両ツェナーダイオードの降伏電圧の和に対応するクランプ電圧まで徐々に変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５５９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、誘導性負荷の駆動回路では、スイッチング素子のオンオフにより誘導性負荷に発生する逆起電力によるエネルギーをクランプ回路によって吸入することにより、電流応答性を良好なものとしているが、逆起電力のエネルギーの大きさによってはクランプ回路における電力消費により、その発熱量が過大となる場合が生じる。
【０００５】
本発明の誘導性負荷の駆動回路は、スイッチング素子のオンオフによる誘導性負荷の電流応答性を良好なものとしながら回路内の発熱をより抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の誘導性負荷の駆動回路は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の誘導性負荷の駆動回路は、
ススイッチング素子のオンオフにより電源からの電力を誘導性負荷に間欠的に供給して駆動する誘導性負荷の駆動回路であって、
前記誘導性負荷に対して並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗およびコンデンサと、
前記誘導性負荷に対して並列接続され、ゲートが前記第１の抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続され、ソースが前記電源側に接続され、ドレインがグランド側に接続されたＮチャネル型の電界効果トランジスタと、
前記ドレインから前記ソースの方向に電流を流すと共に前記電源と前記誘導性負荷との間の電源ラインと前記電界効果トランジスタのソースと間に接続された第１のダイオードと、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の誘導性負荷の駆動回路では、誘導性負荷に対して並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗およびコンデンサと、誘導性負荷に対して並列接続されゲートが抵抗とコンデンサとの接続点に接続されソースが電源側に接続されドレインがグランド側に接続されたＮチャネル型の電界効果トランジスタと、ドレインからソースの方向に電流を流すと共に電源と誘導性負荷との間の電源ラインと電界効果トランジスタのソースとの間に接続されたダイオードとを設ける。スイッチング素子がオンされているときには、電源の電力によりコンデンサが充電して電界効果トランジスタをゲートオンし、スイッチング素子がオンからオフされたときには、コンデンサは時間の経過と共に徐々に放電し、これに伴って電界効果トランジスタのドレイン−ソース間のオン抵抗が増加してこの間を流れる電流を抑制する。このため、スイッチング素子がオンからオフされた直後では、電界効果トランジスタのオン抵抗は小さく、誘導性負荷に生じる逆起電力は、誘導性負荷，電界効果トランジスタ，ダイオードを囲む回路を電流が周回することにより、主として誘導性負荷によって消費され、コンデンサの放電に伴ってゲート電圧が低下すると、電界効果トランジスタのオン抵抗が大きくなり、電界効果トランジスタで電力消費されるようになる。即ち、スイッチング素子がオンからオフされた直後の逆起電力によるエネルギーが高いときには、誘導性負荷の電力消費に対する電界効果トランジスタの電力消費の割合を小さくし、時間の経過と共に徐々に電界効果トランジスタの電力消費の割合を増やしているのである。この結果、スイッチング素子のオンオフによる誘導性負荷の電流応答性を良好なものとしながら誘導性負荷の消費電力を促進させて回路内の発熱をより抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の誘導性負荷の駆動回路において、前記電界効果トランジスタのゲート−ソース間に接続されたツェナーダイオードを備えるものとすることもできる。こうすれば、電源電圧に拘わらず電界効果トランジスタのゲート−ソース間に作用させる電圧を適切なものとし、電源電圧の増減による電流応答性の変化を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明の誘導性負荷の駆動回路において、前記コンデンサに並列接続された第２の抵抗を備えるものとすることもできる。こうすれば、スイッチング素子をオンからオフした際に誘導性負荷に作用する電圧の過大な変化を抑制することができる。
【００１１】
さらに、本発明の誘導性負荷の駆動回路において、前記第１の抵抗に対して並列接続された第３の抵抗と、前記第１の抵抗に対して並列接続されると共に前記第３の抵抗に対して直列接続され、前記電源から前記コンデンサを充電する方向を順方向とする第２のダイオードとを備えるものとすることもできる。こうすれば、スイッチング素子がオンした際にコンデンサの充電を素早く行なうことができる。
【００１２】
また、本発明の誘導性負荷の駆動回路において、前記スイッチング素子が前記誘導性負荷に対して前記電源側に接続されてなるものとすることもできるし、前記スイッチング素子が前記誘導性負荷に対してグランド側に接続されてなるものとすることもできる。即ち、前者と後者のいずれのタイプの回路であっても適用することができるため、設計の自由度をより高めることができる。
【００１３】
また、本発明の誘導性負荷の駆動回路において、車両に搭載された自動変速機が備える摩擦係合要素の油室に油圧を供給するための電磁ポンプを駆動する駆動回路として構成されてなるものとすることもできる。この場合、電磁ポンプの駆動に必要な電流が比較的大きいため、本発明を適用することによる効果をより顕著なものとすることができる。この態様の本発明の誘導性負荷の駆動回路において、前記電磁ポンプは、シリンダ内に挿入され第１の流体室と第２の流体室とを区画するピストンと、電磁力により前記ピストンを往動させる前記誘導性負荷としての電磁部と、前記ピストンに前記電磁部の電磁力と対向する向きに弾性力を付与することにより前記ピストンを復動させる弾性部材と、前記第１の流体室への作動流体の移動を許可する方向に取り付けられた第１の開閉弁と、前記第１の流体室と前記第２の流体室とを接続する流路に設けられ該第１の流体室から該第２の流体室への作動流体の移動を許可する方向に取り付けられた第２の開閉弁と、を備え、前記ピストンは、往動するときには前記第１の流体室の容積を小さくすると共に前記第２の流体室の容積を大きくし且つ復動するときには前記第１の流体室の容積を大きくすると共に前記第２の流体室の容積を小さくするよう前記第１の流体室と前記第２の流体室とを区画し、往復動に伴う前記第１の流体室の容積変化が前記第２の流体室の容積変化よりも大きくなるよう形成されてなるものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例としての誘導性負荷の駆動回路２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電磁ポンプ１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ＦＥＴ２６をオンからオフしたときの実施例における誘導性負荷１０の電圧および電流と誘導性負荷１０で消費される電力とＦＥＴ３２で消費される電力とＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の電圧の時間変化の様子を示す説明図である。
【図４】ＦＥＴ２６をオンからオフしたときの比較例における誘導性負荷１０の電圧および電流と誘導性負荷１０で消費される電力とツェナーダイオード３２Ｂで消費される電力の時間変化の様子を示す。
【図５】比較例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【図７】変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｄの構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例としての誘導性負荷の駆動回路２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の誘導性負荷の駆動回路２０は、図示するように、スイッチング素子として直流電源２２と誘導性負荷１０とを接続する電源ライン２４の直流電源２２側にドレインが接続され誘導性負荷１０側にソースが接続されたＮチャネル型電界効果トランジスタ（以下、単にＦＥＴという）２６を備えるハイサイド駆動の駆動回路として構成されており、ゲートに入力される駆動信号（駆動電圧）によってＦＥＴ２６を間欠的にオンオフすることにより誘導性負荷１０にパルス電流を印加して誘導性負荷１０を駆動する。実施例の誘導性負荷の駆動回路２０は、例えば、図２に例示する電磁ポンプ１２０の駆動回路として構成されている。以下、電磁ポンプ１２０の詳細についてさらに説明する。
【００１７】
電磁ポンプ１２０は、図２に示すように、ピストン１５０を往復動させて作動油を圧送するピストンポンプとして構成されており、電磁力を発生させるソレノイド部１３０と、ソレノイド部１３０の電磁力により作動するポンプ部１４０と、を備え、自動車に搭載されるオートマチックトランスミッションが備えるクラッチやブレーキをオンオフするための油圧回路の一部として組み込まれている。
【００１８】
ソレノイド部１３０は、底付き円筒部材としてのケース１３１に、電磁コイル１３２，可動子としてのプランジャ１３４，固定子としてのコア１３６が配置されており、電磁コイル１３２に電流を印加することにより磁束がケース１３１，プランジャ１３４，コア１３６を周回する磁気回路が形成されてプランジャ１３４が吸引され、プランジャ１３４の先端に当接するシャフト１３８を押し出す。
【００１９】
ポンプ部１４０は、ソレノイド部１３０に接合された中空円筒状のシリンダ１４２と、シリンダ１４２内を摺動可能に配置され基端面がソレノイド部１３０のシャフト１３８の先端に同軸上で当接するピストン１５０と、ピストン１５０に先端面に当接しソレノイド部１３０からの電磁力が作用する方向とは逆向きに付勢力を付与するスプリング１４６と、スプリング１４６をピストン１５０の先端面とは反対側から支持しポンプ室１４１への吸入する方向の作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吸入用逆止弁１６０と、ピストン１５０に内蔵されポンプ室１４１から吐出する方向の作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吐出用逆止弁１７０と、吸入用逆止弁１６０の上流側に配置されポンプ室１４１へ吸入される作動油に含まれる異物を捕捉するためのストレーナ１４７と、シリンダ１４２内にソレノイド部１３０とは反対側の開口部１４２ａからピストン１５０と吐出用逆止弁１７０とスプリング１４６と吸入用逆止弁１６０とストレーナ１４７とをこの順に収容した状態で開口部１４２ａを覆うシリンダカバー１４８と、を備える。シリンダカバー１４８の内周面とシリンダ１４２の開口部１４２ａの外周面には周方向に螺旋状の溝が形成されており、シリンダカバー１４８をシリンダ１４２の開口部１４２ａに被せて締め付けることにより、シリンダカバー１４８がシリンダ１４２の開口部１４２ａに取り付けられている。なお、ポンプ部１４０は、シリンダカバー１４８の軸中心に作動油を吸入するための吸入ポート１４９が形成され、シリンダ１４２の側面に吸入した作動油を吐出するための吐出ポート１４３が形成されている。
【００２０】
ピストン１５０は、円筒形状のピストン本体１５２と、ピストン本体１５２よりも外径が小さく端面がソレノイド部１３０のシャフト１３８の先端に当接された円筒形状のシャフト部１５４とにより形成されており、ソレノイド部１３０のシャフト１３８に連動してシリンダ１４２内を往復動する。ピストン１５０は、軸中心に、吐出用逆止弁１７０を収容可能に円筒形状の底付き中空部１５２ａが形成されている。ピストン１５０の中空部１５２ａは、ピストン１５０の先端面からピストン本体１５２内部を貫通しシャフト部１５４内部の途中まで延伸されている。また、シャフト部１５４には、径方向に、互いに９０度の角度で交差する２本の貫通孔１５４ａ，１５４ｂが形成されている。シャフト部１５４の周囲には吐出ポート１４３が形成されており、ピストン１５０の中空部１５２ａは２本の貫通孔１５４ａ，１５４ｂを介して吐出ポート１４３と連通している。
【００２１】
吸入用逆止弁１６０は、シリンダ１４２の開口部１４２ａの内周面に嵌挿され内部に底付きの中空部１６２ａが形成されると共にこの中空部１６２ａの底に軸中心で中空部１６２ａとポンプ室１４１とを連通させる中心孔１６２ｂが形成された弁本体１６２と、ボール１６４と、ボール１６４に付勢力を付与するスプリング１６６と、ボール１６４とスプリング１６６とが弁本体１６２の中空部１６２ａに収容された状態で中空部１６２ａの内周面に嵌挿されるプラグ１６８と、を備える。
【００２２】
この吸入用逆止弁１６０は、吸入ポート１４９側の圧力Ｐ１とポンプ室１４１側の圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）がスプリング１６６の付勢力に打ち勝つ所定圧力以上のときには、スプリング１６６の収縮を伴ってボール１６４がプラグ１６８の中心孔１６９から離されることにより開弁し、上述した差圧（Ｐ１−Ｐ２）が所定圧力未満のときには、スプリング１６６の伸張を伴ってボール１６４がプラグ１６８の中心孔１６９に押し付けられて中心孔１６９を塞ぐことにより閉弁する。
【００２３】
吐出用逆止弁１７０は、ボール１７４と、ボール１７４に対して付勢力を付与するスプリング１７６と、ボール１７４の外径よりも小さな内径の中心孔１７９ａを有する環状部材としてのプラグ１７８とを備え、これらはピストン１５０の中空部１５２ａに開口部１５２ｂからスプリング１７６，ボール１７４，プラグ１７８の順に収容され、スナップリング１７９により固定されている。
【００２４】
この吐出用逆止弁１７０は、ポンプ室１４１側の圧力Ｐ２と吐出ポート側１４３の圧力Ｐ３との差圧（Ｐ２−Ｐ３）がスプリング１７６の付勢力に打ち勝つ所定圧力以上のときには、スプリング１７６の収縮を伴ってボール１７４がプラグ１７８の中心孔１７９から離されることにより開弁し、上述した差圧（Ｐ２−Ｐ３）が所定圧力未満のときには、スプリング１７６の伸張を伴ってボール１７４がプラグ１７８の中心孔１７９に押し付けられて中心孔１７９を塞ぐことにより閉弁する。
【００２５】
シリンダ１４２は、ピストン本体１５２が摺動する内壁１４２ｂとピストン本体１５２のスプリング１４６側の面と吸入用逆止弁１６０の弁本体１６２のスプリング１４６側の面とにより囲まれる空間によりポンプ室１４１を形成する。ポンプ室１４１は、スプリング１４６の付勢力によりピストン１５０が移動すると、ポンプ室１４１内の容積の拡大に伴って吸入用逆止弁１６０が開弁すると共に吐出用逆止弁１７０が閉弁して吸入ポート１４９を介して作動油を吸入し、ソレノイド部１３０の電磁力によりピストン１５０が移動すると、ポンプ室１４１内の容積の縮小に伴って吸入用逆止弁１６０が閉弁すると共に吐出用逆止弁１７０が開弁して吸入した作動油を吐出ポート１４３を介して吐出する。
【００２６】
また、シリンダ１４２は、ピストン本体１５２が摺動する内壁１４２ｂと、シャフト部１５４が摺動する内壁１４２ｃとが段差をもって形成されており、段差部分に吐出ポート１４３が形成されている。この段差部分は、ピストン本体１５２とシャフト部１５４との段差部分の環状の面とシャフト部１５４の外周面とにより囲まれる空間を形成する。この空間は、ピストン本体１５２を隔ててポンプ室１４１とは反対側に形成されるから、ポンプ室１４１の容積が拡大する際に容積が縮小し、ポンプ室１４１の容積が縮小する際に容積が拡大する。このとき、この空間の容積変化は、ピストン本体１５２のポンプ室１４１側からの圧力を受ける面積（受圧面積）が吐出ポート１４３側から圧力を受ける面積（受圧面積）よりも大きいため、ポンプ室１４１の容積変化よりも小さくなる。このため、この空間は第２のポンプ室１５６として機能する。即ち、ソレノイド部１３０の電磁力によりピストン１５０が移動すると、ポンプ室１４１の容積の縮小分と第２のポンプ室１５６の容積の拡大分との差分に相当する量の作動油がポンプ室１４１から吐出用逆止弁１７０を介して第２のポンプ室１５６に送り出されて吐出ポート１４３を介して吐出され、スプリング１４６の付勢力によりピストン１５０が移動すると、ポンプ室１４１の容積の拡大分に相当する量の作動油が吸入ポート１４９から吸入用逆止弁１６０を介してポンプ室１４１に吸入される一方で第２のポンプ室１５６の容積の縮小分に相当する量の作動油が第２のポンプ室１５６から吐出ポート１４３を介して吐出されることになる。したがって、ピストン１５０の１回の往復動で作動油が吐出ポート１４３から２回吐出されるから、吐出ムラを少なくし吐出性能を向上させることができる。以上、電磁ポンプ１２０の詳細について説明した。
【００２７】
また、実施例の誘導性負荷の駆動回路２０は、図１に示すように、誘導性負荷１０に対して並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗４２および第２の抵抗４４と、第２の抵抗４４に並列接続されたコンデンサ４６と、誘導性負荷１０に対して並列接続されゲートが第１の抵抗４２と第２の抵抗４４（コンデンサ４６）との接続点に接続されドレインがグランドに接地されたＮチャネル型電界効果トランジスタ（以下、単にＦＥＴという）３２と、カソードが電源ライン２４に接続されると共にアノードがＦＥＴ３２のソースに接続された第１のダイオード３４を備える。この駆動回路２０では、ＦＥＴ２６がオンからオフされたときに誘導性負荷１０に生じる逆起電力により、ＦＥＴ３２から第１のダイオード３４，誘導性負荷１０の順に電流が周回する回路を形成する。なお、第２の抵抗４４は、第１の抵抗４２よりも高い抵抗値（例えば、１０〜２０倍の抵抗値）のものが用いられており、第１の抵抗４２との分圧により第１の抵抗４２と第２の抵抗４４（コンデンサ４６）との接続点の電位を決定する。また、実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、電源電圧に拘わらず、ＦＥＴ３２のゲートーソース間に安定した電圧を作用させるためにカソードがゲートに接続されアノードがソースに接続されたツェナーダイオード３６を備える。
【００２８】
こうして構成された実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、ＦＥＴ２６がオフからオンされると、直流電源２２から誘導性負荷１０に電流が印加されると共に第１の抵抗４２を介してコンデンサ４６が充電される。コンデンサ４６がある程度充電されると、ＦＥＴ３２のゲート−ソース間の電圧（ゲート電圧）がゲートオン電圧に達してＦＥＴ３２をオンするが、第１のダイオード３４がドレインからソースの方向を順方向として接続されているため、ＦＥＴ３２のドレインーソース間には電流が流れない。次に、ＦＥＴ２６がオンからオフされると、コンデンサ４６が放電を開始するが、その直後はゲート電圧が十分に高くＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗は十分に低いため、誘導性負荷１０に生じる逆起電力は、ＦＥＴ３２から第１のダイオード３４，誘導性負荷１０の順に電流が流れることにより、主として誘導性負荷１０の内部抵抗によって消費される。コンデンサ４６の放電が進むと、ゲート電圧の低下に伴ってＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗が増加するため、誘導性負荷１０に生じる逆起電力は、ＦＥＴ３２によっても消費されるようになる。このとき、誘導性負荷１０の電力消費に対するＦＥＴ３２による電力消費の割合は、ＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗が高くなるほど、即ち、コンデンサ４６の放電が進むほど高くなる。
【００２９】
図３は、ＦＥＴ２６をオンからオフしたときの実施例における誘導性負荷１０の電圧および電流と誘導性負荷１０で消費される電力とＦＥＴ３２で消費される電力とＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の電圧の時間変化の様子を示し、図４は、ＦＥＴ２６をオンからオフしたときの比較例における誘導性負荷１０の電圧および電流と誘導性負荷１０で消費される電力とツェナーダイオード３２Ｂで消費される電力の時間変化の様子を示す。なお、図４では、比較例として図５の誘導性負荷の駆動回路２０Ｂを用いるものとした。図４の比較例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｂは、カソードがグランドに接続されたツェナーダイオード３２Ｂと、カソードが電源ライン２４に接続されると共にアノードがツェナーダイオード３２Ｂのアノードに接続されたダイオード３４Ｂとを備えるものである。実施例では、時刻ｔ１にＦＥＴ２６がオンからオフされると、その直後はゲート電圧が高くＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗が十分に小さいため、誘導性負荷１０の電圧は第１のダイオード３４の電圧降下分だけ低下する。時刻ｔ２以降、コンデンサ４６の放電に伴ってゲート電圧が低下すると、ＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗が増加するため、ＦＥＴ３２の電圧降下分により誘導性負荷１０の電圧が低下していく。そして、時刻ｔ３に逆起電力のエネルギーが完全に消費されると、第１のダイオード３４およびＦＥＴ３２に電流が流れなくなるから、第１のダイオード３４およびＦＥＴ３２の電圧降下はなくなり、誘導性負荷１０の電圧は値０まで戻る。誘導性負荷１０の消費電力とＦＥＴ３２の消費電力はそれぞれに作用している電圧と流れている電流との積によって計算されるため、誘導性負荷１０の電力消費に対するＦＥＴ３２の電力消費の割合はＦＥＴ２６がオンからオフした直後の逆起電力のエネルギーが高いときには小さく、時間の経過と共に、即ち、誘導性負荷１０の電力消費に伴う逆起電力のエネルギーの低下により大きくなる。なお、実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間Ｔｆ、即ち、スイッチング素子としてのＦＥＴ２６がオンからオフされた時点から誘導性負荷１０に電流が流れなくなるまでの時間は、第１の抵抗４２の抵抗値とコンデンサ４６の静電容量とを調整することにより、自由に調整することができる。一方、比較例では、時刻ｔ１にＦＥＴ２６がオンからオフされると、誘導性負荷１０の電圧はツェナーダイオード３２Ｂの降伏電圧で低下し、一定電圧でクランプされる。このとき、誘導性負荷１０に生じる逆起電力はツェナーダイオード３２Ｂを流れる電流と降伏電圧との積により計算される電力をもって消費され、逆起電力が完全に消費されると、誘導性負荷１０の電圧は値０まで戻る。このように、比較例では、誘導性負荷１０の逆起電力はそのエネルギーが高いときでも多くがツェナーダイオード３２Ｂにより消費されることになるから、ツェナーダイオード３２Ｂの発熱が過大となり、その大型化が必要となる。なお、実施例では、コンデンサ４６の放電に伴うゲート電圧の低下により誘導性負荷１０の電力消費に対するＦＥＴ３２の電力消費の割合を徐々に増やしているため、誘導性負荷１０を流れる電流の低下は比較例の急峻な低下に対して緩やかになるから、電流の急峻な変化に起因するノイズの発生を抑制する効果もある。
【００３０】
以上説明した実施例の誘導性負荷の駆動回路２０によれば、誘導性負荷１０と並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗４２および第２の抵抗４４と、第２の抵抗４４に並列接続されたコンデンサ４６と、誘導性負荷１０と並列接続されゲートが第１の抵抗４２と第２の抵抗４４（コンデンサ４６）との接続点に接続されドレインがグランドに接地されたＮチャネル型のＦＥＴ３２と、ＦＥＴ３２のソースと電源ライン２４との間に介在しドレインからソースの方向を順方向とする第１のダイオード３４とを備えるから、ＦＥＴ２６をオンからオフした直後ではコンデンサ４６の充電電圧によりＦＥＴ２６のドレイン−ソース間の抵抗を小さくして誘導性負荷１０に生じる逆起電力を主として誘導性負荷１０によって消費されるようにし、その後、時間の経過と共に徐々にＦＥＴ３２のドレイン−ソース間の抵抗を大きくして誘導性負荷１０の電力消費に対するＦＥＴ３２の電力消費の割合を増やすことができる。この結果、ＦＥＴ２６のオンオフによる誘導性負荷１０の電流応答性を良好なものとしながら回路内の発熱をより抑制することができる。
【００３１】
また、実施例の誘導性負荷の駆動回路２０によれば、自動車に搭載されるオートマチックトランスミッションが備えるクラッチやブレーキに油圧を供給するための図２の電磁ポンプ１２０の駆動回路として構成しており、誘導性負荷１０（電磁コイル１３２）に比較的大きな電流を印加する必要があるため、回路内の発熱を抑制することができる本発明を適用する意義がより大きなものとなる。
【００３２】
実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、ＦＥＴ３２のゲート−ソース間にツェナーダイオード３６を備えるものとしたが、直流電源２２の電圧によってはツェナーダイオード３６を備えないものとしてもよい。
【００３３】
実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、第２の回路４０として、互いに直列接続された第１の抵抗４２および第２の抵抗４４と、第２の抵抗４４に並列接続されたコンデンサ４６とを備えるものとしたが、第２の抵抗４４は備えないものとしてもよい。
【００３４】
実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、第２の回路４０として、電源ライン２４とグランドとの間に第１の抵抗４２と第２の抵抗４４とを直列接続すると共に第２の抵抗４４にコンデンサ４６を並列接続するものとしたが、図６の変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｃに示すように、電源ライン２４からコンデンサ４６へ向かう方向（コンデンサ４６へ充電電流が流れる方向）を順方向とする第２のダイオード４１Ｃと第３の抵抗４２Ｃとを互いに直列接続したものを第１の抵抗４２に対して並列接続するものとしてもよい。これにより、ＦＥＴ２６がオフからオンされたときに、互いに並列接続された第１の抵抗４２と第３の抵抗４２Ｃとを介して直流電源２２からの電力をコンデンサ４６に充電することができるから、コンデンサ４６の充電を素早く完了させることができる。この変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｃは、ＦＥＴ２６をオンオフ制御する際のデューティ比が小さい（オン期間が短い）場合に特に有効なものとなる。
【００３５】
実施例の誘導性負荷の駆動回路２０では、ハイサイド駆動の駆動回路として構成するものとしたが、図７の変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｄに示すように、ローサイド駆動の駆動回路として構成するものとしてもよい。この変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｄでは、図７に示すように、直流電源２２から誘導性負荷１０，ＦＥＴ２６，グランドの順に電源ライン２４が接続されており、ＦＥＴ２６のドレインが誘導性負荷１０に接続されソースがグランドに接地されている。また、変形例の誘導性負荷の駆動回路２０Ｄでは、第１の回路３０のＦＥＴ３２はドレインが電源ライン２４に接続され、第１のダイオード３４はカソードが直流電源２２に接続されると共にアノードがＦＥＴ３２のソースに接続されている。また、第２の回路４０の第１の抵抗４２は直流電源２２に接続され、第２の抵抗４４は第１の抵抗４２に接続されると共に電源ライン２４に接続されている。
【００３６】
実施例では、誘導性負荷１０としての電磁コイルにパルス電流を印加して電磁力によってピストンを往復動させることにより作動油を圧送する電磁ポンプの駆動回路として構成するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、オンオフソレノイドバルブなど、スイッチング素子のオンオフにより電源からの電力を誘導性負荷に間欠的に供給して駆動するものであれば、如何なるものにも適用可能である。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、誘導性負荷の駆動回路の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 誘導性負荷、２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 誘導性負荷の駆動回路、２２ 直流電源、２４ 電源ライン、２６ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、３２ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、３２Ｂ ツェナーダイオード、３４ 第１のダイオード、３４Ｂ ダイオード、３６ ツェナーダイオード、４１Ｃ 第２のダイオード、４２ 第１の抵抗、４２Ｃ 第３の抵抗、４４ 第２の抵抗、４６ コンデンサ、１２０ 電磁ポンプ、１３０ ソレノイド部、１３１ ケース、１３２ 電磁コイル、１３４ プランジャ、１３６ コア、１３８ シャフト、１４０ ポンプ部、１４１ ポンプ室、１４２ シリンダ、１４２ａ 開口部、１４２ｂ，１４２ｃ 内壁、１４３ 吐出ポート、１４６ スプリング、１４７ ストレーナ、１４８ シリンダカバー、１４９ 吸入ポート、１５０ ピストン、１５２ ピストン本体、１５２ａ 中空部、１５２ｂ 開口部、１５４ シャフト部、１５４ａ，１５４ｂ 貫通孔、１５６ 第２のポンプ室、１６０ 吸入用逆止弁、１６２ 弁本体、１６２ａ 中空部、１６２ｂ 中心孔、１６４ ボール、１６６ スプリング、１６８ プラグ、１６９ 中心孔、１７０ 吐出用逆止弁、１７４ ボール、１７６ スプリング、１７８ プラグ、１７９ スナップリング、１７９ａ 中心孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のオンオフにより電源からの電力を誘導性負荷に間欠的に供給して駆動する誘導性負荷の駆動回路であって、
前記誘導性負荷に対して並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗およびコンデンサと、
前記誘導性負荷に対して並列接続され、ゲートが前記第１の抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続され、ソースが前記電源側に接続され、ドレインがグランド側に接続されたＮチャネル型の電界効果トランジスタと、
前記ドレインから前記ソースの方向に電流を流すと共に前記電源と前記誘導性負荷との間の電源ラインと前記電界効果トランジスタのソースと間に接続された第１のダイオードと、
を備える誘導性負荷の駆動回路。
【請求項２】
前記電界効果トランジスタのゲート−ソース間に接続されたツェナーダイオードを備える請求項１記載の誘導性負荷の駆動回路。
【請求項３】
前記コンデンサに対して並列接続された第２の抵抗を備える請求項１または２記載の誘導性負荷の駆動回路。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の誘導性負荷の駆動回路であって、
前記第１の抵抗に対して並列接続された第３の抵抗と、
前記第１の抵抗に対して並列接続されると共に前記第３の抵抗に対して直列接続され、前記電源から前記コンデンサを充電する方向を順方向とする第２のダイオードと
を備える誘導性負荷の駆動回路。
【請求項５】
前記スイッチング素子が前記誘導性負荷に対して前記電源側に接続されてなる請求項１ないし４いずれか１項に記載の誘導性負荷の駆動回路。
【請求項６】
前記スイッチング素子が前記誘導性負荷に対してグランド側に接続されてなる請求項１ないし４いずれか１項に記載の誘導性負荷の駆動回路。
【請求項７】
車両に搭載された自動変速機が備える摩擦係合要素の油室に油圧を供給するための電磁ポンプを駆動する駆動回路として構成されてなる請求項１ないし６いずれか１項に記載の誘導性負荷の駆動回路。
【請求項８】
請求項７記載の誘導性負荷の駆動回路であって、
前記電磁ポンプは、シリンダ内に挿入され第１の流体室と第２の流体室とを区画するピストンと、電磁力により前記ピストンを往動させる前記誘導性負荷としての電磁部と、前記ピストンに前記電磁部の電磁力と対向する向きに弾性力を付与することにより前記ピストンを復動させる弾性部材と、前記第１の流体室への作動流体の移動を許可する方向に取り付けられた第１の開閉弁と、前記第１の流体室と前記第２の流体室とを接続する流路に設けられ該第１の流体室から該第２の流体室への作動流体の移動を許可する方向に取り付けられた第２の開閉弁と、を備え、
前記ピストンは、往動するときには前記第１の流体室の容積を小さくすると共に前記第２の流体室の容積を大きくし且つ復動するときには前記第１の流体室の容積を大きくすると共に前記第２の流体室の容積を小さくするよう前記第１の流体室と前記第２の流体室とを区画し、往復動に伴う前記第１の流体室の容積変化が前記第２の流体室の容積変化よりも大きくなるよう形成されてなる
誘導性負荷の駆動回路。
【請求項１】
スイッチング素子のオンオフにより電源からの電力を誘導性負荷に間欠的に供給して駆動する誘導性負荷の駆動回路であって、
前記誘導性負荷に対して並列接続され且つ互いに直列接続された第１の抵抗およびコンデンサと、
前記誘導性負荷に対して並列接続され、ゲートが前記第１の抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続され、ソースが前記電源側に接続され、ドレインがグランド側に接続されたＮチャネル型の電界効果トランジスタと、
前記ドレインから前記ソースの方向に電流を流すと共に前記電源と前記誘導性負荷との間の電源ラインと前記電界効果トランジスタのソースと間に接続された第１のダイオードと、
を備える誘導性負荷の駆動回路。
【請求項２】
前記電界効果トランジスタのゲート−ソース間に接続されたツェナーダイオードを備える請求項１記載の誘導性負荷の駆動回路。
【請求項３】
前記コンデンサに対して並列接続された第２の抵抗を備える請求項１または２記載の誘導性負荷の駆動回路。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の誘導性負荷の駆動回路であって、
前記第１の抵抗に対して並列接続された第３の抵抗と、
前記第１の抵抗に対して並列接続されると共に前記第３の抵抗に対して直列接続され、前記電源から前記コンデンサを充電する方向を順方向とする第２のダイオードと
を備える誘導性負荷の駆動回路。
【請求項５】
前記スイッチング素子が前記誘導性負荷に対して前記電源側に接続されてなる請求項１ないし４いずれか１項に記載の誘導性負荷の駆動回路。
【請求項６】
前記スイッチング素子が前記誘導性負荷に対してグランド側に接続されてなる請求項１ないし４いずれか１項に記載の誘導性負荷の駆動回路。
【請求項７】
車両に搭載された自動変速機が備える摩擦係合要素の油室に油圧を供給するための電磁ポンプを駆動する駆動回路として構成されてなる請求項１ないし６いずれか１項に記載の誘導性負荷の駆動回路。
【請求項８】
請求項７記載の誘導性負荷の駆動回路であって、
前記電磁ポンプは、シリンダ内に挿入され第１の流体室と第２の流体室とを区画するピストンと、電磁力により前記ピストンを往動させる前記誘導性負荷としての電磁部と、前記ピストンに前記電磁部の電磁力と対向する向きに弾性力を付与することにより前記ピストンを復動させる弾性部材と、前記第１の流体室への作動流体の移動を許可する方向に取り付けられた第１の開閉弁と、前記第１の流体室と前記第２の流体室とを接続する流路に設けられ該第１の流体室から該第２の流体室への作動流体の移動を許可する方向に取り付けられた第２の開閉弁と、を備え、
前記ピストンは、往動するときには前記第１の流体室の容積を小さくすると共に前記第２の流体室の容積を大きくし且つ復動するときには前記第１の流体室の容積を大きくすると共に前記第２の流体室の容積を小さくするよう前記第１の流体室と前記第２の流体室とを区画し、往復動に伴う前記第１の流体室の容積変化が前記第２の流体室の容積変化よりも大きくなるよう形成されてなる
誘導性負荷の駆動回路。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２１０１３５（Ｐ２０１２−２１０１３５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７６００５（Ｐ２０１１−７６００５）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
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