JPS6130955A - 電磁型倍力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （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ュエータへ適宜に圧
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、またアクチュエータ、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５８−４９７３号、実開昭５８−１４
１９ｆ１３号、米国特許２，７５４，４８５号）、シか
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。従って
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。

また、電動式のパワーステアリング装置では出力軸に加
わる負荷の大きさに応じて補助のため発生するトルクの
大きさを変化させる必要がある。

このように負荷に応じて倍力装置の能力を変化させるに
は、出力を制御する高度且つ複雑な制御回路を要し、そ
の実現化が仲々困難であった。

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、減速歯車機構を使用
せず騒音を低め且つ耐久性を向上し、更には負荷に応じ
た出力制御を簡易な構成で行うことを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、入力軸と、電磁トルクを生ぜしめる電動機の
構成を付設した出力軸とを回転自在に設け、入力軸と出
力軸をその間にトルク検出手段を介して係合し、該トル
ク検出手段が所定のトルクを検出したときに通電手段を
介して電流を上記電動機に供給し上記電磁トルクを出力
軸に付与して成る電磁型倍力装置において、上記通電手
段を。

上記出力軸上に設けられ且つその中央部に巻線結線部を
有する整流子と、上記入力軸に固定され該整流子に向っ
て弾発付勢されたブラシとによって構成したことをその
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
、中心部で切断線を８０°折曲させて断面を形成した断
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）とを固着して形成する
。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４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
端部（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。これによって入力
軸（８）を筒体（３）に軸支する。

出力軸（５）はそのほぼ中央部に鉄芯を成す筒体（ｌＯ
）を挿着する。この鉄芯筒体（ｌＯ）の周囲にはこれを
覆う如くその長手方向に通電線を巻いて回転子巻線（１
１）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つの銅製の円弧状整流子片（１４
）、（１５）を固設する。この整流子片（１４）、（１
５）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。この離間距離を文とする。上記回転子巻線
（１１）の一端（ＩＩδ）は例えば整流子片（１４）に
、他端（ｌｌｂ）は整流子片（１５）にそれぞれ結線す
る。これらの結線部をそれぞれ（Ｄ）。

（Ｅ）とする。

整流子（１２）に隣設する出力軸箇所には第３因に示す
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（ｌｅａ）、
（１８ａ）を有する。

また出力軸（５）の右端部（５ａ）は、軸受（１７）で
入力軸（８）の有底筒体部（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（８）、（１１）。

（１７）によってそれぞれ回転自在に取り付けられる。

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４図に示すように対称位置
に切欠き（１Ｂ）　、（１ｓ）が形成される。この切欠
き（１８）、（１Ｂ）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（１８）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（１２）方向へ弾発付勢されたブラシ（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）を幅をｍとすると
、ｌ＞ｍの関係にある０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（１
３）に圧接されている。

一方、上記切欠き（１８）　、（１８）にはそれぞれ前
記アーム（ｌｅａ）、（１８ａ）が嵌入される。第３図
に示す如くアーム（ｌｅａ）、（ｌｅａ）は切欠き（１
８）　、（１８）の中央に位置する。アーム（ｌｅａ）
、（ｌｅａ）の両側面と切欠き（１８）、（＋８）の側
面との間に形成される角度γの隙間には例えばゴム（２
２）が配設される。ゴム（２２）の弾性の強さは適宜に
選択することができる。これによって通常アーム（ｌｅ
ａ）　、　（ｌｅａ）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
あれば他のものを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（１８ａ
）。

（ｌｅａ）の配設位置は位相が８０°ずれるように設定
されている０組付は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
図に示す如くに方向に回転させる。入力軸（８）かに方
向に回転すれば、有底円筒部（８ａ）の端面（８ａ−１
）、（８ａ−１）に配設したブラシ（２１）、（２１）
も−緒にに方向に回転する。また切欠き（１８）、（１
８）内に位置するアーム（１８ａ）、（ｌｅａ）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（２
２）の撓み量が小さく、このためブラシ（２１）、（２
１）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）とともにに方向に回転
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
磁トルーが生ぜず、入力軸（８）に加わるトルクはアー
ム部材（１６）及びゴム（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（２１）
、（２１）が整流子片（１４）、（＋５）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
によりに方向に生じさせる。従って出力軸（５）は入力
軸（８）から与えられる外部トルクと内部で生じる電磁
トルクとによって回転する。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（＋４）
、（１５）が接触している間だけである。

出力軸（５）が十分く回転するか又は入力軸（８）の回
転を停止することによって、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（ＩＬ）に電流が流れ、電磁トル
クを生じ、これによって出力軸（５）は入力軸（８）の
回転に追従する。これにより出力軸（５）の回転トルク
は倍増する。

上記作用によれば、入力軸（８）が回転しブラシ（２１
）、（２１）が整流子片（＋４）、（１５）に接触する
と、ブラシ（２１）、（２１）が整流子片（１４）　、
（１５）の接触している間口転子巻線（１１）に電流が
流れ、磁石（０゜（４）との電磁作用によって倍力され
、出力軸（５）には大きなトルクが生じて回転する。

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（Ｈｌａ）、（Ｉｆｌａ）を切欠き（１８）、（
＋８）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。従って入力軸（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。

以上において、出力軸（５）に加わる負荷が大きく高い
出力トルクを要する場合には、ゴム（２２）の撓み量が
更に増すことにより入力軸（８）と出力軸（５）の相対
角度変位が更に大きくなる。そうするとブラシ（２１）
　、（２１）と整流子片（１４）、（＋５）の接触面積
が大きくなって回転子巻線（１１）への通電量が増大す
る。このため負荷に応じた大きな出力トルクを発生させ
ることができる。このように出力軸（５）に加わる負荷
の大きさに応じ発生する電磁トルクを変化させることが
でき、出力の制御を行うことができる０本実施例は、特
に前記ゴム（２２）が硬質である場合に好適である。

また前記整流子（１２）は、絶縁部材（１３）上の反対
側対称位置に、銅製整流子片（１４）、（１５）の代り
に２つの抵抗板を設けるように構成してもよい、この構
成によれば１例えばゴム（２２）に軟質なものを使用し
た場合において、ブラシ（２１）、（２１）の端面全部
が抵抗板に接触した後にブラシ（２１）、（２１）の圧
接部分と回転子巻線（１１）の結線部（Ｄ）　、　（Ｅ
）との距離が短くなるに従って高い電磁トルクを発生す
ることが可能となる。すなわち、前記実施例と同様に負
荷に応じた出力の制御を行うことができる。

前述した本発明に係る電磁型倍力装置は一般に自動車の
パワーステアリング装置などに利用される。

（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。

特に、電磁力発生部に供給する電流を、ブラシと整流子
片の位置関係の変化によって変化し、負荷が大きくなる
に従って供給電流が多くなるようにしたため、極めて簡
易な構成で出力の制御を行うことができる。

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１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
ウンにも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８０＠折曲させた断面図、ｗ４２ｖ
４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、（＋１）、（９）、（＋７）は軸受、（８）は入力
軸、（１ｏ）は鉄芯筒体、（１１）は回転子巻線、（１
２）は整流子、（１４）、（１５）は整流子片、（１６
）はアーム部材、（１Ｂ）は切欠き、　（２１）はブラ
シ、（２２）はゴムである。 特許出願人　　本田技研工業株式会社 代理人　弁理士　　下　　１）　容一部間　　　弁理士
　　　大　　　橋　　　邦　　　部同　　弁理士　　小
　　山　　　　　有第２図 第３図 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１軸と、トルク発生手段が付加された第２軸と
   を回転自在に設け、該第１軸と該第２軸をその間にトル
   ク検出手段を介設して係合し、該トルク検出手段がトル
   クを検出したとき通電手段を介し上記トルク発生手段に
   電流を供給してトルクを発生する電磁型倍力装置におい
   て、 上記通電手段を、上記第２軸上に設けられ且つその中央
   部に巻線結線部を有する整流子と、上記第１軸に固定さ
   れ該整流子に向って弾発付勢されたブラシとによって構
   成したことを特徴とする電磁型倍力装置。
2. （２）前記トルク検出手段が一定トルク以上を検出した
   ときに前記トルク発生手段に電流を供給するようにした
   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。
3. （３）前記整流子は、絶縁部材上の対称位置に良導体板
   を設けて成る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。
4. （４）前記整流子は、絶縁部材上に対称位置に抵抗板を
   設けて成る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。