JPS619187A

JPS619187A - 電磁型倍力装置

Info

Publication number: JPS619187A
Application number: JP59129586A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimizu; 康夫清水
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1986-01-16

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動機を用いて倍増し出
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る．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、〈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
型会軽量化、低コスト化等を図りがたいこと等の問題点
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）本発明の目的は、新規な電磁型倍力装置を提供するもの
であり、小型化、軽量化を企図すると共に低コストで製
作し、且つ動力損失を小さくし、加えて作動の迅速化、
精密な制御を行うことを目的とする。

（発明の構成）本発明は、入力軸と出力軸をケースに回転自在に設け、
入力軸と出力軸をその間にトルク検出手段を介設して係
合し、且つ巻線を備えた回転子を入力軸に回転自在に設
けると共に、回転子の周囲に磁石を配設し、回転子と入
力軸とをクラッチ手段を介してトルク伝達可能に接続し
、前記トルク検出手段が所定のトルクを検出したときに
回転子の巻線に対して電流を供給する制御手段を設ける
ように構成したことを要旨とする。

（作用）上記構成において、外部トルクが加えられることにより
入力軸がいずれかの方向に回転すると、トルク検出手段
で所定のトルクが検出され、このトルクがわずかに又は
−室以上のものとして検出されたときには、制御手段を
介して回転子の巻線に電流が供給され磁石との作用で回
転子が回転する。回転子が回転すると回転子の回転力が
直接に又は必要に応じて減速されて、クラッチ手段を介
して入力軸に伝達され、これによって出力軸は当ト該入力軸によって入力トルクよりも倍増したトル　　　
　　プクで回転することになる。

（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
た断面図であり、この図では中心部で切断線を９０″折
曲させて断面を形成する。第２図は第１図中のＡ−Ａ線
断面図、第３図は電気回路図、第４図はスリップリング
周辺部の要部斜視図である。

第１図において、外形を成すほぼ円筒型のケース（１）
は、直流電動機（２）を内蔵するヨーク（３）と、入力
軸（０と出力軸（５）の接続部（８）を収容する第１ケ
ース部（７）と、正転減速歯車装置（８）と電磁クラッ
チ（８）を収容する第２ケース部（ｌＯ）とから成る。

入力軸（４）は図中左端部を外方を突出させ、ケース（
１）内の中心軸位置において、そ：゛　　の軸方向に、
蓋板（１１）に固設された軸受（１２）と出力軸（５）
内に配設された軸受（１３）とによって回転自在に配設
される。なお入力軸左端部は図示しない他軸と結合する
ためスプラインを形成している。一方出力軸（５）は、
第５図に示す如く有底円筒部（５ａ）を有し且つこの有
底円筒部（５ａ）の外側端に出力軸端！　（５ｂ）を突
設する。この出力軸端部（５ｂ）は図示しないもうひと
つの他軸と結合するためにスプラインを形成している。

出力軸（５）の有底円筒部（５ａ）における出力軸端部
に近い外周面と前記第１ケース部（７）の右端開口内周
面との間には軸受（１４）を介設し、出力軸（５）を回
転自在に配設する。上記入力軸（０と出力軸（５）とは
同一軸線上に配置される。

前記直流電動４１（２）は、ヨーク（３）の内周面の対
称位置に固設された磁石（１，５）、（１５）と、入力
軸（４）の中央部周囲に軸受（１Ｂ）、（１Ｂ）を介し
回転自在に配設された円筒体（１７）に固設される回転
子（１８）とから構成する。回転子（１８）は、第６図
に示す如く円筒体（１７）に固定され且つその周辺部に
軸方向の長溝（１９ａ）・・・を有する回転子鉄芯（１
８）と、長溝（１９ａ）・・・内に巻回された回転子巻
線（２ｏ）・・・とから成る。回転子巻線（２０）の一
端は整流子（２１）の２分割された一方の片に、他端は
他方の片にそれぞれ結線される。斯かる整流子（２１）
に対しては、ブラシホルダ（２２）内に摺設されたブラ
シ（２３）をコイルバ’ｈ　（２４）で圧接する。斯か
るブラシ（２３）は、前記第１ケース部（７）の左端面
位置に配設される環状板（２５）に絶縁板（２６）を介
して対称位置にて２個固設される。

なお前記磁石の対を増し、極数を多くした場合には、整
流子の分割数も多くなり、回転子巻線（２０）の接続関
係はこれに対応してトルクが有効に生じるよう変更され
る。

入力軸（４）の右端部近傍には、第２図に示す如く円周
方向の回動を規制され且つその中央部を嵌合したアーム
部材（２７）が取り付けられる。このアーム部材（２７
）は対称位置に扇形のアーム（２７ａ）　。

（２７ａ）を有する。

出力軸（５）の有底円筒部（５ａ）の端部には、第５図
に示すように対称位置に切欠き（２８）　、（２８）が
形Ｉ　　　　　成される。この切欠き（２Ｂ）　、（２
８）は扇形を成す。

この切欠き（２８）、（２’８）には上記両アーム（２
７ａ）。

（２？ａ）が挿入される。第２図に示す如くアーム（２
７ａ）　、’（２７ａ）は切欠き（２Ｂ）　、（２８）
の中央に位置する。アーム（２７ａ）、（２？ａ）の両
側面と切欠き（２８）　。

（２８）の側面との間に生じる間隙には例えばゴム（２
９）が配設される。これによって通常アーム（２７ａ）
　、　（２７ａ）を切欠き（２８）　、（２８）の中央
位置に保持する。この場合、ゴム（２８）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。ゴム
（２９）の弾性の強弱は適宜に選択することができる。

入力軸（０の右側部において、軸受（１６）とアーム部
材（２７）との間には円筒状スリップリング（３０）が
固設される。スリップリング（３０）は、第４図に示す
如く、絶縁部材（３１）の周面にリング状の銅板（３２
）　、（３３）と円弧状の抵抗板、例えばカーボン板（
３４）、（３５）が固設される。銅板（３’２）、（３
３）は間を開けて平行に配設され、更に抵抗板（３４）
　、　（３５）は対称位置にて銅板（３３）の隣りに配
設される。従って抵抗板（３４）　、（３５）の間には
絶縁部材（３１）が露出　　　　　　　−する間隙が形
成される。また、銅板（３２）と抵抗板（３０、銅板（
３３）と抵抗板（３５）はそれぞれ電気的に接続されて
いる。斯かるスリップリング（３０）において、銅板（
３２）にはブラシ（３６）が圧接され、銅板（３３）に
はブラシ（３７）が圧接される。ブラシ（３Ｂ）　。

（３７）はそれぞれ前記環状板（２５）に絶縁板（３８
）を介して固設されたブラシホルダ（３９）内にコイル
Ｉくネ（４０）で弾発して摺設される。また抵抗板（３
０゜（３６）に対しては対称位置にあるブラシ（４１）
、（４２）が配置される。ブラシ（４１）、（４２）は
、有底円筒部（５ａ）の端面（５ａ−１）　、（５ａ−
１）に固設されたブラシホルダ（４３）に、コイルバネ
（４０で弾発されて摺設される。ブラシ（４１）　、　
（４’２）は、通常、倍力装置が作動しない状態では抵
抗板（３４）、（３５）の間の絶縁部材（３１）に圧接
される。

ブラシ（２３）　、（２３）、（３Ｂ）　、（３７）、
（４１）　、（４２）の電気的接続関係は第３図に示す
如くである。ブラシ智（３Ｂ）はスイッチ（４５）を介して電源（４８）の正
極に接続され、一方ブラシ（３７）はアースを介して電
源（４６）の負極に接続される。またブラシ（４１）は
回転子巻線（２０）の整流子（２１）に接触する一方の
ブラシ（２３）に、同じくブラシ（４２）は他方のブラ
シ（２３）にそれぞれ接続する。なおブラシ（４１）　
、（４２）を電源（４６）及びアースに接続し、且つブ
ラシ（３Ｂ）　、　（３７）をブラシ（２３）　、（２
３）に接続するように構成してもよい。この方がブラシ
（３１１１）、（３７）、（２３）、（２３）の間の結
線を簡易に行うことができる。

第２ケース部（ｌＯ）内に設けられた正転減速装置（８
）は、前記円筒体（１７）の図中左端外周囲に太陽歯車
（４７）が形成され、第２ケース部（１０）の内周面に
形成された内歯歯車（４８）との間に例えば３個の遊星
歯車（４９）を噛合させる。遊星歯車（４８）は、軸受
（５０）を介して第２の太陽歯車（５１）のアーム（５
１ａ）に回転自在に連結される。更に第２の太陽歯車（
５１）と第２の内歯歯車（５２）との間に例えば３個の
第２の遊星歯車（５３）を噛合する。これらの遊星歯車
（５３）・・・は、軸受（５０で入力軸（４）に軸支さ
れた円板（５５）の図中右側面に形成された突起（５５
ａ）に軸受（５Ｂ）で回転自在に取り付けられる。

斯かる構造によれば、回転子（１８）の高速回転を減速
して円板（５５）を所要の回転数にて回転させることが
可能となる。

上記円板（５５）の左側面には、一端を円板（５５）に
固設された板バネ（５７）が複数個配設され、この板バ
ネ（５７）の他端には環状の吸着板（５８）が取り付け
られ、板バネ（５７）によって常に円板（５５）側に付
勢されている。また吸着板（５８）と円板（５５）との
間には、所要の間隙を確保すべく、例えばゴム材から成
る弾性部材（５８）が複数個円板（５５）に固設されて
いる。

（６０）は、周辺部に左方に開いた断面コ字型環状の凹
部（８０ａ）を形成した回転体であり、入力軸（４）に
一体となるよう固設されている。回転体（ＢＯ）の上記
凹部（ｅｏａ）内には、適当な間隙を有して断面逆コ字
型のボビン（６１）を配置する。このボビン（６１）は
前記蓋板（１１）に固設される。そしてこのボビン（６
１）には多重巻きにしたコイル（６２）が配設される。

このコイル（６２）は、第３図に示すように、その一端
子がスイッチ（４５）を介して電源（４８）の正極に接
続され、他端子がリレースイッチ（６３）を介して電Ｉ
ｔ　（４Ｂ）の負極に接続され得るように結線される。

リレースイッチ（６３）の励磁コイル（Ｂ４）はブラシ
（４１）、（４２）に並列に接続される。コイル（６２
）に電流を供給すると、磁石作用が生じ、前記吸着板（
５８）が吸引されて吸着板（５８）・・・と回転体（６
０）とが一体化する。斯くして前述の電磁クラッチ（８
）が構成される。

前述の如きそれぞれの収容物を有するヨーク（３）、第
１ケース部（７）、第２ケース部（１０）は、ヨーク（
３）を中間に介在させて長形のポル）　（８５）で結合
一体化される。ポル）　（８５）は第１ケース部（７）
の側部と第２ケース部（ｌＯ）の側部との間に架設され
る。ポル）　（８５）は第６図に示される如く左右に一
対配設される。

次に上記の如く構成される電磁型倍力装置の作用を説明
する。

先ず、最初にスイッチ（４５）を閉じた状態にする。今
、入力軸（４）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（４）かに方向
に回転すれば、抵抗板（３４）、（３５）　　　　　　
）ｅと、有底円筒部（４ａ）の端面（４ａ−１）、（４
ａ−１）に配設したブラシ（４１）、（４２）の相対的
角度が変化する。

また切欠き（２８）　、　（２８）内に位置するアーム
（２７ａ）　、　（２７ａ）はゴム（２９）を介して入
力軸（４）のトルクを出力軸（５）に付与する。この場
合において、出力軸（５）に加わる負荷が小さいとゴム
（２９）の撓み量が小さく、このためブラシ（４１）、
　（４２）が所定角度の範囲にあるときは、ブラシ（４
１）、（４２）が抵抗板（３４）　、（３５）に触れる
ことなく出力軸（５）はアーム部材（２７）、切欠き（
２８）、（２８）　、ゴム（２８）・・・から成る接続
部（８）により入力軸（５）とともにに方向に回転する
。すなわち回転子巻線（２０）に電流が流れないため直
流電動機（２）は作動せず、入力軸（４）に加わるトル
クはアーム部材（２７）、ゴム（２９）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、このため入力軸と出力軸とのトルク差
が大きくなって上記ゴム（２８）の撓み量が大きくなる
と、相対的角度変位が大きくなり、一定トルク差以上で
ブラシ（４１）、（４２）と抵抗板（３４）　、　（３
５）とが接触する。このときには回転子巻線（２０）に
、ブラシ（２３）　、　（２３）　。

（３Ｂ）、　（３７）、（４１）、（４２）、銅板（３
２）、（３３）　、抵抗板（３４）、（３５）を介して
電源（４ｅ）から電流が流れ、回転子（１８）が入力軸
（０と同方向に回転する。それと同時に励磁コイル（８
０が励磁され、リレースイッチ（８３）が閉じることに
よって電磁クラッチ（８）が接続状態になる。斯くすれ
ば、直流電動機（２）が作動し、正転減速歯車装置（８
）、電磁クラッチ（９）を経由して入力軸（４）に、入
力軸（０の回転方向と同方向の上記電動機によるトルク
を付加する。これによって出力軸（５）には、アーム部
材（２７）、ゴム（２Ｂ）等の接続部（６）を介し入力
軸（０に加わった外部トルクよりも大きなトルクで回転
が生じることになる。上記電気的トルクが発生するのは
ブラシ（４１）、（４２）と抵抗板（３４）　、（３５
）とが接触している間だけである。出力軸（５）と入力
軸（０の相対角度が変化して前記接触状態が解消すると
直流電動機（２）と電磁クラッチ（８）の作動は停止す
る。また入力軸（０に入力トルクを加えるのを停止する
と、ゴム（２８）とアーム部材（２７）の復元作用によ
って入力軸（０は初期の位置に戻され、前記通電状態が
停止し、直流電動機（２）と電磁クラッチ（８）の各作
動は停止する。

上記の如く、入力軸（０に外部トルクが加えられて回転
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、直流電動機（２）及び電磁クラッ
チ（８）が作動し、電動機によるトルクが生じアーム部
材（２７）と切欠き（２８）。

（２８）との保合関係により入力軸（０の回転に出力軸
（５）を追従させる。これによって出力軸（５）の回転
トルクは倍増する。

本発明による電磁式倍力装置の制御方式を模式的に示せ
ば第７図の如くなる。この図示例ではパワーステアリン
グ装置として構成している。第７図中、（Ｂ６）はハン
ドル、（４）は入力軸、（５）は出力軸であり、入力軸
（０と出力軸（５）の対向する各端部（４−１）　、　
（５−１）との間にはトルク伝達機能を備えたトルクセ
ンサ（６７）が介設されている。このトルクセンサ（８
７）は、前記切欠き（２８）、（２８）内におけるアー
ム（２７ａ）　、　（２７ａ）とゴム（２８）・・・に
よって構成されるものに相当する。そして電磁的駆動力
を付与するものとして、入力軸（４）に固設された歯車
（６８）に噛合する歯車（８８）を回転軸に備え九電動
機（２）を設ける。このような構成によって、トルクセ
ンサ（６７）が入力軸（４）と出力軸（５）との間に生
じるトルクを検出したときには、これに基づき電動機（
２）を作動し、入力軸（０にトルクを与えてより大きな
トルクを出力軸（５）に与えるようにする。

上記の如き構成によれば、電磁的トルクを入力軸（０に
加えるようにし且つ出力軸（５）のトルクの絶対値をト
ルクセンサ（８７）により検出できるので出力負荷トル
クの微少変動に対して安定した状態で入力軸（０のトル
クを倍力して出力軸（５）に伝えることができるのであ
る。

また出力軸（５）に加わる負荷が増大して入力軸（４）
と出力軸（５）の相対角度変位が増すと、ブラシ（４１
）、（４２）と抵抗板（３４）、（３５）の接触面積が
増し、回転子巻線（２０）へ通電される電流量が増す。

これによって出力軸（５）の負荷の大きさに応じて銅電動機によるトルクも大きくすることができる。フ上述
の如き作用は入力軸（４）がＫと反対方向に回転しても
同様に生じる。

（発明の効果）本発明によれば次の効果を奏する。

入力軸に直流電動機を付設し、入力軸にトルクが加わっ
たときに、一定の条件の下で当該直流電動機を作動させ
、その回転トルクを減速装置を介して入力軸に付与する
ようにしたため、直流電動機を小型且つ軽量に構成する
ことができる共に、その作動電流も小さいもので済ませ
ることができる。

特に入力軸に電磁式駆動装置を付設するようにしている
ため、制御が容易であり安定な制御系を構成することが
できると共に、確実な作動状態を実現することができる
。更に低トルク型電動機を使用しても、減速してトルク
伝達するので、高トルクを入力軸に付加することができ
る。

また減速装置と入力軸との間に電磁クラッチを開設する
ようにしたため、必要のない場合には入力軸と減速装置
との間を切っておくことができ、入力軸に対し適切な条
件の下で電動機によるトルクを与えることができると共
に、電動機不使用時において減速装置、電動機による回
転抵抗が生じない。

また入力軸に加わるトルクは、出力軸に直接に与えられ
るような構造が採用されているため、フェイルセーフ構
造を簡単に採用することができ、更に取付箇所も任意に
選択することができる。

更に組付性を向上することができる共に、吸着板を支持
する板バネ形状によって電磁クラッチに流れる電流が小
さくても回転トルクを確実に伝えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は中心部で切断線を８０′″折曲させて断面を形
成した本発明に係る電磁型倍力装置の内部構造を示した
断面図、第２図は第１図中のＡ−Ａ線断面図、第３図は
制御部をなす電気回路図、第４図はスリップリング周辺
部の要部斜視図、第５図は糞力軸の斜視図、第６図は第
１図中のＢ−Ｂ線断面図、第７図は電磁型倍力装置をパ
ワーステアリング装置に適用した模式図である。。図面中、（１）はケース、（２）は直流電動機、（５）
は入力軸、（５）は出力軸、（８）は正転減速歯車装置
、（８）は電磁クラ−２チ、（１５）は磁石、（１７）
は円筒体、（１８）は回転子、（２０）は回転子巻線、
−（２３）、（２３）、（３Ｂ）、（３７）、（４１）
、（４２）はブラシ、（２７）はアーム部材、（２９）
・・・はゴム、　（５８）は吸着板である。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４図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力軸と出力軸を回転自在に設け、上記入力軸と
上記出力軸をその間にトルク検出手段を介設して係合し
、巻線を備えた回転子を上記入力軸に回転自在に設ける
と共に、該回転子の周囲に磁束発生手段を配設し、上記
回転子と上記入力軸とをクラッチ手段を介してトルク伝
達可能に接続し、上記トルク検出手段がトルクを検出し
たときに上記回転子の巻線に電流を供給する制御手段を
設けたことを特徴とする電磁型倍力装置。
（２）前記クラッチ手段を電磁クラッチ装置とし、前記
回転子の巻線に電流が供給されたときに接続状態となる
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。
（３）前記回転子にこの回転子の回転数を減速して伝達
する減速装置を付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。
（４）前記減速装置を前記回転子と前記クラッチ手段と
の間に介設したことを特徴とする前記特許請求の範囲第
３項記載の電磁型倍力装置。