JPS619188A

JPS619188A - 電磁型倍力装置

Info

Publication number: JPS619188A
Application number: JP59129587A
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
減し車両あ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５８−１
４１１１８３号、米国特許２，７５４，４８５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。

電動式のパワーステアリング装置は、油圧式のものと比
較し、制御が容易であり且つその精度を向上しその態様
を拡大することができ、更には小型に作ることができる
ため、乗用自動車、小型の車両に好適する。

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、ケースに入力軸と出力軸を回転自在に設け、
入力軸と出力軸をその間にトルク検出手段を介設して係
合し、上記入力軸の周囲にその長さ方向に回転子巻線を
有して成る回転子を配設し、この回転子と入力軸の間に
運動が伝達されるように構成すると共にこの回転子の周
囲にケースに固定した磁石を配設し、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巻線に電流を供給
する制御手段を設けるように構成した。

（作用）上記構成において、入力軸に対し外部からトルクが加え
られると出力軸に加わる負荷に応じて一定のトルクがト
ルク検出手段によって検出される。当該トルクがわずか
に又は一定量上のものと　　　　　　酬して検出された
ときには、制御手段を介して回転子巻線に電流が供給さ
れ、磁石と回転子巻線との間に電磁作用が生じ、回転子
が入力軸と同一回転方向で回転し始める。回転子に生じ
る電磁トルクは入力軸に加えられ、これによって出力軸
は入力トルクよりも倍増されたトルクで回転を行う。

（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９０°折曲して切断した断面図であ
る。また第２図は第１図中のＡ−Ａ線断面図、第３図は
第１図中のＢ−Ｂ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）と出力軸支持筒体（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、図中左端部に入力軸（５）を支
承する軸受（６）を備えた端面板（７）を固設する。一
方出力軸（８）は第４図に示すような有底円筒１部（８
ａ）を有し且つこの有底円筒部（８ａ）の外側端に出力
軸端部（８ｂ）４：突設している。

この出力軸（８）の有底円筒部（８ａ）における出力軸
端部に近い外周面と前記出力軸支持筒体（３）の内周面
との間には軸受（８）が介設される。これによって出力
軸（８）を筒体（３）に軸支する。

なお出力軸端部（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。

入力軸（５）はそのほぼ中央部に鉄芯を成す筒体（１０
）を挿着する。この鉄芯筒体（１Ｇ）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）を形成し入力軸（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つの抵抗体、例えばカーボン酸の
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
を文とする。上記回転予巻！！（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）に隣設する入力軸箇所には第３図に示す
如く円周方向の回動を血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（１Ｂ）
は対称位置に角度αで開いた扇形のアー゛ム（ｔｅａ）
、（ｔｅａ）を有する。

また入力軸（５）の右端部（５ａ）は、軸受（１７）で
出力軸（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（５）と出力軸（８）は、
同一軸線上に配置され、且つ軸受（８）、（８）。

（１７）によってそれぞれ回転自在に取り付けられる。

なお入力軸（５）の左端部は図示しない他軸と結合する
ためスプライン（３３）を形成している。

次に出力軸（８）の有底円筒部（ａ）と入力軸（５）の
第１図中右側部との関係を説明する。有底円筒部（８ａ
）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（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）　、　（８
ａ−１）にはブラシホルダ（１８）を固設し、このブラ
シホルダダ（１８）の内部にはコイルバネ（２０）で上記整流子
（１２）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）を幅をｍとすると、交・〉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（１３）に圧接
される。

一方、上記切欠き（１８）、（１Ｂ）にはそれぞれ前記
アーム（１８ａ）　、　（１８ａ）が嵌入される。第３
′図に示す如くアーム（ｌｅａ）　、（ｌｅａ）は切欠
き（１８）　、（１８）の中央に位置する。アーム（ｌ
ｅａ）　、　（ｌｅａ）の両側面と切欠き（１８）、（
１Ｂ）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（２２）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（１８ａ）、（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数向させるべく磁石（１）、（４）の内面には凹部（４ａ
）を　　　　　ツ形成している。

また前記ブラシ（２１）　、（２１）とアーム（ｌｅａ
）、（ｌｅａ）の配設位置は位相が８０°ずれるように
設定されている。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（５）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（５）かに方
向に回転すれば、入力軸（５）に固定されたアーム部材
（１８）も回転し、各アーム（２８ａ）。

（ｌｅａ）はゴム（２２）を介して出力軸（８）にトル
クを伝える。このとき入力軸（５）に設けられた整流子
片（１４）、（１５）と出力軸（８）の端面に設けられ
たブラシ（２１）　、　（２’！　）との位置関係が相
対的に変化する。

出力軸（８）に加わる負荷が小さいときにはゴム（２２
）の坦み量は小さく、このためにブラシ（２１）。

（２１）が角度θの範囲内で移動するときには、ブラシ
（２１）　、（２１）と整流子片（１４）、（１５）と
が触れることなく出力軸（８）は入力軸（５）とともに
に方向に回転する。すなわち回転子巻線（１１）に電流
が流れず回転子巻線（１１）と磁石（４）、（４）との
間に電磁トルクが生じない状態で、入力軸（５）に加え
られるトルクはゴム（２２）を介して出力軸（８）に直
接に伝達される。

出力軸（８）に加わる負荷が大きいときにはゴム（２２
）の坦み量は大きくなる。このためにブラシ（２１）、
（２１）と整流子片（１４）　、（１５）とが接触する
ことになる。そうすると、ブラシ（２＋）、（２１）及
び整流子片（１４）、（１５）を介して回転子巻線（！
りに電流が流れることになり、回転予巻＆Ｉ（１１）と
磁石（ｏ。

（４）との間に電磁トルクが生じる。この電磁トルクは
予め通電方向を定めることによってに方向に生じるもの
とする。

上記において入力軸（５）と出力軸（８）との間に一定
以上のトルク差があるときには、入力軸（５）の周囲に
設けた電動機が作動し、入力軸（５）に対して電磁的ト
ルクを付加させる。従って出力軸（８）は、アーム（１
６ａ）、（ｌｅａ）を介して伝えられる外部からのトル
クと、磁石（４）、（４）及び回転子巻線（１１）から
成る電動装置による電磁トルクとによって回転せしめら
れる。この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。入力軸（５）と
出力軸（８）の相対角度が変化して上記接触状態が解消
すると電磁トルクは消失する。このようにして、入力軸
（５）が回転し出力軸（８）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（１１）に
電流が流れ、電磁トルクを生じ、出力軸（８）は入力軸
（５）と共に回転する。これにより出力軸（８）の回転
トルクは倍増する。

上記作用によれば、入力軸（５）が回転し、整流子片（
１４）、（１５）とブラシ（２１）、（２１）とが接触
状態になると、この接触状態が保持される間口転子巻線
（１１）に電流が流れ、磁石（４）、（４）との電磁作
用によって入力軸（５）に加わるトルクが倍力され。

出力軸（８）には大きなトルクが生じて回転する。

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５図の如くなる。この図示例ではパπ　　　　　ワ
ーステアリング装置として構成している。第５図中、（
２３）はハンドル、（５）は入力軸、（８）は出力軸で
あり、入力軸（５）と出力軸（８）の対向する各端部（
５−１）　、　（８−１）との間にはトルク伝達機能を
備えたトルクセンサ（２４）が介設されている。このト
ルクセンサ（２４）は、前記切欠き（ｉｌｌ）、（１８
）内におけるアーム（ｌｅａ）、（ｌｅａ）とゴム（２
２）・・・にょ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（５）に固
設された歯車（２５）に噛合する歯車（２Ｂ）を回転軸
に備えた電動機（２７）を設ける。このような構成によ
って、トルクセンサ（２４）が入力軸（５）と出力軸（
８）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ｍ　（２７）を作動し、入力軸（５）にトル
クを与えてより大きなトルクを出力軸（８）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（５）に加えるようにし且つ出力軸（８）のトルク
の絶対値をトルクセンサ（２４）により検出できるので
出力負荷トルクの微小変動に対して安定した状態で入力
軸（５）のトルクを倍力して出力軸（８）に伝えること
ができるのである。

ｔ−ｉ、１力Ｍ（ＩＩＩ）　Ｇ：ヵ。ゎ、□７．ヵ、３
４ヵ　　　　ず軸（５）と出力軸（８）の相対角度変位
が増すと、ブラシ（２１＞、（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。このように出力軸（８）の負荷の大
きさに応じて電磁トルクを大きくすることができる。

ゴム（２２）　・・・はアーム（１８ａ）　、　（１８
ａ）により入力軸（５）に加えられる回転力に応じて坦
む０反対に入力軸（５）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（！６）のアーム（１ｅ
ａ）　、　（１１３ａ）を切欠き（１Ｂ）　、（ｉｓ）
の中央位置に保持するべく入力軸（５）と出力軸（８）
の相対位置関係が変化する。そうすればブラシ（２１）
、（２１）と整流子片（１０゜（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（５）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。

前記実施例では、低い回転数で高トルクの電動機の構成
を利用したが、出力軸の周囲に高速回転電動機を設けて
構成することも可能である。

（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。

特に入力軸側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。

また従来の電動式倍力装置に比較して、高速−転用モー
タ、減速歯車機構等を使用しなくとも主いため騒音が少
なく且つ転勤部、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
入出方軸の間が直動型に構成されるため、フェイルセー
フ構造の採用も簡単であり、取付場所も締単に選択する
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″折曲させた断面斜視図、第５
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、（４）は磁石、（５）は入力
軸、（８）　、　（９）　、（１７）は軸受、（８）は
出力軸、（ｌＯ）は鉄芯筒体、（１１）は回転子巻線、
（１２）は整流子、（１４）、（１５）は整流子片、（
１８）はアーム部材、（１８）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　−部間　　　　弁理士　　
　　大　　橋　　邦　　意向　　　弁理士　　　小　　
山　　　　有第２図第３図第４図第５１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ケースに入力軸と出力軸を回転自在に設け、該入
力軸と該出力軸をその間にトルク検出手段を介設して係
合し、上記入力軸の周囲にその長さ方向に回転子巻線を
有して成る回転子を配設し、この回転子と上記入力軸と
の間にトルク伝達手段を介設すると共にこの回転子の周
囲に上記ケースに固定した磁束発生手段を配設し、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）前記回転子を前記入力軸に固定したことを特徴と
する前記特許請求の範囲第１項記載の電磁型倍力装置。