JPH0515592B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、車両の電動式パワーステアリング装
置などに利用されるもので入力トルクを電磁気的
に倍増して出力トルクを発生する電磁型倍力装置
に関する。

（従来技術） 車両のパワーステアリング装置は、運転者の操
舵力を軽減し車両の運転性能の向上に大きく寄与
する。このパワーステアリング装置に使用される
従来の倍力手段は、主に油圧を利用して構成され
ていた。すなわち、油圧ポンプからの油圧を、ス
テアリングの作動状態に応じて油圧シリンダ又は
油圧モータ等のアクチユエータへ適宜に圧送し、
ステアリングの入力トルクを倍力して作動部に伝
達するように構成していた。しかしながら、斯か
る油圧を利用した倍力装置は、油圧ポンプがステ
アリング入力の有無に関係なく常時作動している
ため動力損失が大きいこと、またアクチユエー
タ、油圧ポンプ、コントロールバルブ、オイルタ
ンク等の如く構成要素が多いため車両における占
有スペースが大きくなり、小型・軽量化、低コス
ト化等を図りがたいこと等の欠点を有していた。

またパワーステアリング装置を電動方式で構成
したものも存する（実開昭56−4973号、特開昭58
−141963号、米国特許2754465号）。しかし、これ
らの従来技術においてはモータを付設し、これら
をステアリング時に高速回転させ、歯車機構で減
速して出力軸にトルクを加えるように構成してい
た。従つて騒音が大きく、且つ耐久性が低い等の
不具合を有していた。

本発明は、上記問題を有効に解決し、主に車両
のパワーステアリング装置などに好適な倍力装置
を提供すべく成されたものである。

（発明の目的） 本発明は、倍力装置を電動方式で構成し、且つ
構成を簡易にして動力損失を少なくし小型、軽量
化、低コスト化を図ると共に、高速回転用モー
タ、減速歯車機構等を使用せず騒音を低め且つ耐
久性を向上することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、入力軸と出力軸とを所定の角度範囲
の相対回転可能に係合させて設け、これら入力軸
と出力軸との間に入力軸と出力軸とを上記角度範
囲内の所定位置に向けて付勢する弾性部材を介設
するとともに、これら入力軸あるいは出力軸の一
方の軸に整流子を、かつ、他方の軸に入力軸と出
力軸との相対回転角度が所定値以上の場合に上記
整流子と上記所定位置からの相対回転角度に応じ
た面積で接触するブラシを装着し、前記出力軸に
上記整流子およびブラシを直列に介し電源と接続
する回転子巻線を固定し、この回転子巻線の周囲
に磁束発生手段を配設したことをその要旨とす
る。

（実施例） 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づ
いて説明する。

第１図は本発明に係る電磁型倍力装置の内部構
造を示し、第５図中Ａ−Ａ線断面図である。また
第２図は第１図中のＢ−Ｂ線断面図、第３図は第
１図中のＣ−Ｃ線断面図である。

第１図において、外形を成す円筒型ケース１は
ヨーク２と入力軸支持筒体３とを嵌着して形成す
る。ケース１は固定状態にある。ヨーク２には、
内周面の対称位置（第２図中上下位置）に例えば
磁石４，４を固設し、図中左端部に出力軸５を支
承する軸受６を備えた端面板７を固設する。一方
入力軸８は第６図に示すような有底円筒部８ａを
有し且つこの有底円筒部８ａの外側端に入力軸部
８ｂを突設している。この入力軸８の有底円筒部
８ａにおける入力軸端部に近い外周面と前記入力
軸支持筒体３の内周面との間には軸受９が介設さ
れる。これによつて入力軸８を筒体３に軸支す
る。

なお、入力軸端部８ｂには図示しない他軸とピ
ン結合するための穴３２を設けている。

出力軸５はそのほぼ中央部に鉄芯を成す筒体１
０を挿着する。この鉄芯筒体１０の周囲にはこれ
を覆う如く通電線を巻いて回転子巻線１１を形成
し出力軸５に固定する。また１２は整流子で、こ
の整流子１２には絶縁部材１３上の反対側対称位
置に２つの低抗体例えばカーボン製の円弧状整流
子片１４，１５を固設する。この整流子片１４，
１５において、対向する各縁部の離間距離は等し
く且つ一定である。この離間距離をｌとする。上
記回転子巻線１１の一端は例えば整流子片１４
に、他端は整流子片１５にそれぞれ結線する。

整流子１２に隣設する出力軸箇所には第３図に
示す如く円周方向の回動を規制され中央部を嵌合
したアーム部材１６が取り付けられている。アー
ム部材１６は対称位置に角度αで開いた扇形のア
ーム１６ａ，１６ａを有する。

また出力軸５の右端部５ａは、軸受１７で入力
軸８の有底円筒部８ａの内部に軸支される。上記
の構造において、入力軸８と出力軸５は、同一軸
線上に配置され、且つ軸受６，９，１７によつて
それぞれ回転自在に取り付けられる。なお出力軸
５の左端部は図示しないもうひとつの他軸と結合
するためスプライン３３を形成している。

次に入力軸８の有底円筒部８ａと出力軸５の第
１図中右側部との関係を説明する。有底円筒部８
ａの端部には第３図及び第６図に示すように対称
位置に切欠き１８，１８が形成される。この切欠
き１８，１８は扇形を成し、その開き角度はβで
ある。有底円筒部８ａの端面８ａ−１，８ａ−１
にはブラシホルダ１９を固設し、このブラシホル
ダ１９の内部にはコイルバネ２０で上記整流子１
２方向へ弾発されたブラシ２１を摺設する。ブラ
シ２１，２１はそれぞれ電源端子に接続される。
ブラシ２１を幅ｍとすると、ｌ＞ｍの関係にあ
る。通常、倍力装置が作動しない状態ではブラシ
２１は整流子１２の絶縁部材１３に圧接される。

一方、上記切欠き１８，１８にはそれぞれ前記
アーム１６ａ，１６ａが嵌入される。第３図に示
す如くアーム１６ａ，１６ａは切欠き１８，１８
の中央に位置する。アーム１６ａ，１６ａの両側
面と切欠き１８，１８の側面との間に形成される
角度γの隙間に例えばゴム２２が配設される。ゴ
ム２２の弾性の強弱は適宜に選択することができ
る。これによつて通常アーム１６ａ，１６ａを切
欠き１８の中央位置に保持する。この場合、ゴム
２２に類似した弾性部材であれば他のものも使用
することができる。

なお回転子巻線１１は外観形状において円柱体
を成し、この回転子巻線１１に近接した磁石を対
向させるべく磁石４，４の内面には凹部４ａを形
成している。

また前記ブラシ２１，２１とアーム１６ａ，１
６ａの配設位置は位相が90°ずれるように設定さ
れている。組付け時の便宜を考慮したためであ
る。

次に本発明に係る電磁型倍力装置の作用を説明
する。

今、入力軸８に外部よりトルクを与えて例えば
第２図に示す如くＫ方向に回転させる。入力軸８
がＫ方向に回転すれば、有底円筒部８ａの端面８
ａ−１，８ａ−１に配設したブラシ２１，２１も
Ｋ方向に回転する。また切欠き１８，１８内に位
置するアーム１６ａ，１６ａにはゴム２２を介し
て入力軸８のトルクが加わる。この場合、出力軸
５に加わる負荷が小さいとゴム２２の撓み量が小
さく、このためブラシ２１，２１が角度θ内の範
囲にあるときには、ブラシ２１，２１が整流子片
１４，１５に触れることなく出力軸５は入力軸８
とともにＫ方向に回転する。すなわち回転子巻線
１１に電流が流れないため回転子巻線１１と磁石
４，４との間に電磁トルクが生ぜず、入力軸８に
加わるトルクはゴム２２を介して出力軸５に直接
に伝達される。

一方出力軸５に加わる負荷が大きく、このため
上記ゴム２２の撓み量が大きくなると、ブラシ２
１，２１が整流子片１４，１５に接触する。この
ときには回転子巻線１１に電流が流れ、回転子巻
線１１と磁石４，４との間に電磁トルクを生じ
る。この電磁トルクは予め通電方向を定めること
によりＫ方向に生じる。従つて出力軸５は入力軸
８からの外部のトルクと電磁トルクとによつて回
転する。しかし電磁トルクが発生するのは、ブラ
シ２１，２１と整流子片１４，１５が接触してい
る間だけである。出力軸５が十分に回転するか又
は入力軸８の回転を停止することによつて、出力
軸５と入力軸８の相対角度が変化して上記接触が
解消すると電磁トルクは消失する。斯くして、入
力軸８が回転し出力軸５との間にわずかな又は所
定以上の相対角度変位が生じると、回転子巻線１
１に電流が流れ、電磁トルクを生じ、これによつ
て出力軸５は入力軸８の回転に追従する。これに
より入力軸８の回転トルクは出力軸５に倍増して
伝達される。

上記作用によれば、入力軸８が回転しブラシ２
１，２１が整流子片１４，１５に接触すると、ブ
ラシ２１，２１が整流子片１４，１５の接触して
いる間回転子巻線１１に電流が流れ、磁石４，４
との電磁作用によつて倍力され、出力軸５には大
きなトルクが生じて回転する。この場合回転子巻
線１１は入力軸８の回転に対応する低速で回転す
る。

上記作用は入力軸８がＫと反対方向に回転して
も同様に生じる。

また、出力軸５に加わる負荷が増大して入力軸
８と出力軸５の相対角度変位が増すと、ブラシ２
１，２１と整流子片１４，１５の接触面積が増
し、回転子巻線１１への電流量が増す。このため
出力軸５の負荷の大きさに応じて電磁トルクも大
きくすることができる。

ゴム２２…は入力軸８に加わる回転力に応じて
撓む。反対に入力軸８に加えるトルクを弱くする
と、その弾性作用によりアーム部材１６のアーム
１６ａ，１６ａを切欠き１８，１８の中央位置に
保持しようとする。そうすればブラシ２１，２１
と整流子片１４，１５の接触が断たれ、回転子巻
線１１への通電が停止する。従つて入力軸８に加
えられるトルクが所定値以下に減少すると電磁ト
ルクの作用もこれに追従して急速に消失すること
になる。

第４図、第５図は前記電磁型倍力装置をパワー
ステアリング装置に利用した具体的実施例を示
す。第４図、第５図において、２３はハンドル、
２４，２４は前輪、２５はピニオン、２６はラツ
ク、２７はタイロツド、２８はナツクル、２９は
ユニバーサルジヨイント、３０はボールジヨイン
トである。前記電磁型倍力装置３１は第４図に示
されるようにピニオン２５とユニバーサルジヨイ
ント２９の間、又は第５図に示されるようにユニ
バーサルジヨイント２９とハンドル２３の間若し
くはユニバーサルジヨイント２９の箇所に取り付
けられる。

斯くすれば、従来の油圧式のものに比較し動力
損失が少なく省燃費となる。また装置が小型、軽
量化され小型車量にも適用可能となる。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように本発明によれば、
倍力装置を電磁式で構成したため、従来の油圧式
のものに比較して動力損失が小さく且つ構成簡易
にして小型、軽量、低コストに製作することがで
きる。

また従来の電動式倍力装置に比較して、高速回
転用モータ、減速歯車機構等を使用しなくともよ
いため騒音が少なく且つ転動部、摺動部等におけ
る耐久性に優れ、構造が簡単で信頼性が高く、低
コスト化が容易である。また入出力軸の間が直動
型に構成されているため、フエイルセーフ構造の
採用も簡単であり、取付場所も簡単に選択するこ
とができる。

更に入力軸、出力軸等の主要部品をすべて同一
のケース内に収納するようにすればコンパクトに
形成することができ、組付性も良好となる。また
出力軸を回転子巻線の巻軸に兼用しているため部
品点数が少なくなりコストダウンに資する等の諸
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁型倍力装置の内部構
造を示す、中心部で切断線を90°折曲させた断面
図、第２図は第１図中のＢ−Ｂ線断面図、第３図
は第１図中のＣ−Ｃ線断面図、第４図、第５図は
当該電磁型倍力装置をパワーステアリングに利用
した例を示す図、第６図は入力軸の斜視図であ
る。 図面中、１はケース、４は磁石、５は出力軸、
６，９，１７は軸受、８は入力軸、１０は鉄芯筒
体、１１は回転子巻線、１２は整流子、１４，１
５は整流子片、１６はアーム部材、１８は切欠
き、２１はブラシ、２２はゴム、３１は電磁型倍
力装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力軸と出力軸とを所定の角度範囲の相対回
   転可能に係合させて設け、これら入力軸と出力軸
   との間に入力軸と出力軸とを上記角度範囲内の所
   定位置に向けて付勢する弾性部材を介設するとと
   もに、これら入力軸あるいは出力軸の一方の軸に
   整流子を、かつ、他方の軸に入力軸と出力軸との
   相対回転角度が所定値以上で上記整流子と前記所
   定位置からの相対回転角度に応じた面積で接触す
   るブラシを装着し、前記出力軸に上記整流子およ
   びブラシを直列に介し電源と接続する回転子巻線
   を固定し、この回転子巻線の周囲に磁束発生手段
   を配設したことを特徴とする電磁型倍力装置。 ２ 前記入力軸と前記出力軸とを同一ケース内に
   配設したことを特徴とする前記特許請求の範囲第
   １項記載の電磁型倍力装置。