JPS619370A - 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Ｉ・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シ。

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出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、回転子と出
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波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） 」−記構数において、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１２．、ヵ、わ□１
．３ッ１よ一定。−１１）’＋（７）、！＝Ｌ□出　　
　　　５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出力軸に伝達
され、これによって出力軸は入力トルクよりも倍増した
トル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＆と係る電磁型倍力装Ｍあ内部構造を示
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
！！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＊　（２）を内蔵するヨーク（３）と、入
力軸（４）と出力軸（５）の接続部（６）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（１０）とから成
る。ｔｍ出力軸５）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）と入力軸（４）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。なお出力軸左端部は図示しない他軸と結合するた
めにスプラインを形成している。一方入力軸（０は、第
５図に示す如く有底円筒部（４ａ）を有し目、つこの有
底円筒部（４ａ）の外側端に入力軸端部（４ｂ）を突設
する。この入力軸端部（４ｂ）は図示しないもうひとつ
の他軸に結合するためにスプラインを形成している。入
力軸（４）の有底円筒部（４ａ）における入力軸端部に
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、入力軸（０を回転自
在に配設する。上記出力軸（５）と入力軸（０とは同一
軸線上に配置される。

前記直流電動機（２）は、ヨーク（３）の内周面の対称
位置に固設された磁石（１５）、（１５）と、出力軸（
５）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■一つその周辺部に
軸方向の長溝（１９ａ）・・・を有する回転子鉄芯（１
９）と、長溝（＋９ａ）・・・内に巻回された回転子巻
線（２０）・・・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）をコイルバネ（２０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（２８）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。

出力軸（５）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）が取り刊けられる。このアーム部材（２７
）は対称位置に扇形のアーム（２？ａ）　。

（’２？ａ）を有する。

入力軸（４）の有底円筒部（４ａ）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
形成される。この切欠き（２８）　、（２８）は扇形を
成す。

この切欠き（２８）、（２８）には上記両アーム（２７
ａ）。

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

（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（２？ａ）
　、　（２７ａ）を切欠き（２Ｂ）　、　（２８）の中
央位置に保持する。この場合、ゴム（２９）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（２８）の弾性の強弱は適宜に選択することができる
。

出力軸（５）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・〕・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
（３２）　、（３３）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、Ｕ（３１）が露出する間隙が形
成される。また、銅板（３２）と抵抗板（３４）、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（３Ｂ）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（３
８）を介して固設されたブラシホルダ（３９）内にコイ
ルバネ（４０）で弾発して摺設される。また抵抗板（３
４）　、（３５）に対しては対称位置にあるブラシ（４
１）　、（４２）が配置される。ブラシ（４１）、（４
２）は、有底円筒部（４ａ）の端面（４ａ−１）、（４
ａ−１）に固設されたブラシホルダ（４３）に、コイル
バネ（４４）で弾発されて摺設される。ブラシ（４１）
、（４２）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）　、（３？）　、（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（３
６）はスイッチ（４５）を介して電源（４６）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
予巻ｍ　（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（４Ｂ）及びアースに接続し、ηつブラ
シ（３８）、（３７）をブラシ（２３）　、（２３）に
接続するように構成してもよい。この方がブラシ（３Ｂ
）、（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（ｌＯ）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（４Ｂ）を噛合させる。遊星歯車（４Ｂ）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（５４）で出力軸（５）に軸支
されだ円板（５５）の図中右側面に形成された突起（５
５ａ）に軸受（５８）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（５９）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、出力軸（５）に
一体となるよう固設されている。回転体（６０）の上記
四部（６０ａ）内には、適当な間隙を有して断面逆コ字
型の一ポビン（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（
６１）には多重巻きにしたコイル（６２）が配設される
。このコイル（８２）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（４６）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
源（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（Ｂ３）の励磁コイル（６４）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（９
）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（ｌＯ）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）　（Ｅ１５）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、有底円筒部（４ａ）の端面（４ａｌ）　
、（４ａ−１）に配設したブラシ（４１）、（４２）も
に方向に回転する。また切欠き（２８）　、（２８）内
に位置するアーム（２７ａ）　、　（２７ａ）にはゴム
（２９）を介して入力軸（４）のトルクが付与される。

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（２８）の撓み量が小さく、このためブラシ（４
１）。

（４２）が所定角度の範囲にあるときは、ブラシ（４１
）、（４２）が抵抗板（３４）　、（３５）に触れるこ
となく出力軸（５）は入力軸（４）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４１（２）は作動せず、入力軸（４）に加
わるトルクはゴム（２８）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（２９）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ｌ・ルク差以上でブラシ（４
１）　、（４２）が抵抗板（３４）　、（３５）に接触
する。このときには回転子巻線（２０）に、ブラシ（２
３）、（２３）、（３Ｂ）、（３７）、（４１）、（４
２）　、銅板（３２）。

（３３）、抵抗板（３４）、（３５）を介して電源（４
８）から電流が流れ、回転子（１８）が入力軸（４）と
同方向に回転する。それと同時に励磁コイル（６０が励
磁され、リレースイッチ（６３）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）を経由して出力軸（５）に入力軸（４
）の回転方向と同方向の電動機によるトルクを付加する
。これによって出力軸（５）には入力軸（４）に加わっ
た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）の作動は停車する。また入力軸（０に
入力トルクを加えるのを停止にすると、ゴム（２９）と
アーム部材（２７）の復元作用によって入力軸（４）は
初期の位置に戻され、前記通電状態が停止１−シ、直流
電動機（２）と電磁クラッチ（９）の各作動は停止Ｆす
る。

上記の如く、入力軸（４）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（４）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。

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電動
機によるトルクも大きくすることができる。

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。

出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出力軸に付与するよう
にしたため、直流電動機を小型ロ一つ軽量に構成するこ
とができる共に、その作動電液も小さいもので済ませる
ことができる。

特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、高トルクを出力軸に付加することができる
。

また減速装置と出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出力軸と減速装置
との間を切っておくことができ、出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。

よ、、１カ、９３カ。ゎ６１ｊＬ’Ｆｌよ、□１カ、ヵ
ゆ、　　　　１“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かで
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図は入力軸の斜視図、第６図は第１
図中のＢ−Ｂ線断面図である。 図面中、（１）はケース、（２）は直流電動機、（４）
は入力軸、（５）は出力軸、（８）は正転減速歯車装置
、（８）は電磁クラッチ、（１５）は磁石、（１７）は
円筒体、（１８）は回転子、（２ｏ）は回転子巻線、（
２３）、（２３）、（３Ｅｌ）、（３７）、（４１）、
（４２）はブラシ、（２７）はアーム部材、（２８）・
・・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　　　産量　　弁理士　　小
　　山　　　　　有５図 １” イＯ へ６５

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１軸と第２軸を回転自在に設け、上記第１軸と
   上記第２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第２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
   回転子と上記第２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. （２）前記第１軸を入力軸とし、前記第２軸を出力軸と
   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）前記第１軸と前記第２軸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。
4. （４）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。
5. （５）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。
6. （６）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
   ５項記載の電磁型倍力装置。