JPS619373A

JPS619373A - 電磁型倍力装置

Info

Publication number: JPS619373A
Application number: JP59129585A
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、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装置は、「
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Ｍ１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、’Ｊｄ＋ｆＥ
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。

そこで、直流電動機を使用した電磁型の倍力装置が提案
される。しかしながら電磁型倍力装置において、低トル
ク型電動機を使用すると出力トルりを十分に大きくする
ことができず、斯かる電動機を使用することができない
という不具合を有していた。このため、高トルク電動機
を使用することになるが、そうすれば装置全体が大型化
する等の問題を提起する。

本発明は、１−記問題を有効に解決すべく成されたもの
である。

（発明の目的）本発明の１的は、新規な電磁型倍力装置をＩＭ供するも
のであり、小型化、軽重化を企図するとＪ（に低コスト
で製作し、１つ動力損失を小さく１２、加えて作動の；
１へ連化、精密な制御を行い、Ｍｌ　（１性を向ｌ−シ
、低トルク型電動機の使用を可能に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、目、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
入力軸とを遊星歯車機構を利用した減速手段を介してト
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）１−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
は一定置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
が減速されて入力軸に伝達され、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−Ａｌ
ｉｌ断面図、第３図は電気回路図、第４図はスリツブリ
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（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）及び出力
軸（５）と直汝電動機（２）の間のトルク伝達部（９）
を収容する第２ケース部（１０）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（＋）内の
中心軸位置において、その軸方向に、蓋板（１１）に固
設Ｓれた軸受（１２）と出力軸（５）内に配設ぎれた軸
受（１３）と（よって回転１゛１在に配設される。なお
入力軸左端部に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１つこの有底円筒部（５
ａ）の外側端に出力軸端部（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を係合
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（１５）を回転自在に配設
する。上記入力軸（４）と出力軸（５）とは同一軸線上
に配置される。

なお前記磁石の対を増し磁極を多くした場合には、整波
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に変更され
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、入力軸
（４）の中央部周囲に軸受（１Ｂ）、（ＩＥｉ）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（ｌｌａ）・・・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（２０）・・・とから成る。回転子巻線（２０）の一
端は整流子（２１）の前記第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（２Ｂ）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磁極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に変更され
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目、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（２
７）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（２Ｂ）　、（２Ｂ）が
形成される。この切欠き（２８）　、（２Ｂ）は扇形を
成す。

この切欠き（２８）　、（２１））内には一ヒ記両アー
ム（２７ａ）　。

（２７ａ）が挿入配置される。第２図に示す如くアーム
（２７ａ）、（２７ａ）は切欠き（２８）　、（２Ｂ）
の中央に位置する。アーム（２７ａ）、（２７ａ）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（２９）が配設される。これによ
って通常アーム（２７ａ）　、　（２７ａ）を切欠き（
２Ｂ）　、　（２Ｂ）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を
使用することができる。ゴム（２９）の弾性の強弱は適
宜に選釈することができる。

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
）、（３ａ）と円弧状の抵抗板（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、更に銅板（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（
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。斯ヵ、６オ’Ｊ　ｙ　７’　ＩＪ
　ｙヶ（３０う、おいア、ｍＷ（３２）。よ　　　　１
゛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）内にコイルバネ（４０
）で弾発されて摺設する。また抵抗板（３４）　、（３
５）に対１７ては対称位置にあるブラシ（４１）、（４
２）が配置される。ブラシ（４１）　、（４２）は、有
底円筒部（４ａ）の端面（４ａ−１）　、　（４ａ−１
）に固設されたブラシホルダ（４３）に、コイルバネ（
４０によって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ヒｉ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（３６）はスイッチ（４５）
を介して電源（４Ｂ）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（４りは回転子巻線（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（３Ｂ）　、（３７）とブラシ（４１）　
、（４２）の上記接続関係を入れ替えることもできる。

第２ケース部（１０）内に設けられた正転減速装置（８
）１士、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１ｊ（４９）を噛合させる。遊星歯車（４９）は、
軸受（５０）を介して第２の太陽歯車（５１）のアーム
（５１ａ）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、円板（５５）の図中右側面に形
成された突起（５５ａ）に軸受（５０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。

ト記円板（５５）は、その中心部に形成された筒部（５
５ｂ）を入力軸（４）に嵌合させており、［っこの嵌合
状態においてその円周方向の回転は入力軸（４）の回転
と一体化される。従って遊星歯車（５３）・・・が公転
すると円板（５５）も回転し、これに伴って入力軸（０
に電動機（２）のトルクを伝達することになる。

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ボルト（５Ｂ）で結合一
体化される。ポル）　（５Ｇ）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１．（５１３）は第６図に示される如く左右に一
対配設される。

次に−に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）と、有底
円筒部（４ａ）の端面（４ａ−１）、（４ａ−１）に配
設したブラシ（４１）、（４２）の相対角度が変化する
。また切欠き（２８）　、（２Ｂ）内に位置するアーム
（２７ａ）。

（２７ａ）にはゴム（２８）を介して入力軸（４）のト
ルクが出力軸（５）に付与される。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
み品が小さく、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（４１）、（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（２Ｂ）、（２８
）　、ゴム（２９）・・・から成る１６続部（６）によ
って入力軸（４）とともにに方向に回転する。すなわち
回転子巻線（２０）に電磁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（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−１−記ゴム（２８）の撓み量が火きくなると、
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）が銅板（３４）　、（３５）に接
触する。このときには回転子巻線（２０）に、ブラシ（
２３）　、　（２３）　。

（３１１）、（３７）、（４１）、（４２）　、銅板（
３２）、　（３３）、抵抗板３°０”０°５）　ｅ＋Ｌ
ｃｔ［（“°ゝ″、ｅｘ＊ｓ＊ｈ、　ｒｍ　　　　贅転
子（１８）が入力軸（４）と同方向に回転する。斯くす
れば、直流電動機（２）が作動し、正転減速歯車装置（
８）及びトルク伝達部（８）を経由して入力軸（４）に
入力軸（４）の回転方向と同方向の上記電動機によるト
ルクが刊加される。これによって出力軸（５）にはアー
ム部材（２７）、ゴム（２８）を介して入力軸（４）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。入力軸（４）
と出力軸（５）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）の作動は停止上する。

また入力軸（４）に入力トルクを加えるのを停＋１ニす
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■トし、直流電動機（２）作動は停止にする。

上記の如く、人力軸（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）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（２
８）’、（２８）との保合関係により入力軸（１）の回
転に一出力軸（５）を追従ンせる。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、（５７）はハン
ドル、（０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（５８）が介設されている。このトルクセンサ（５８
）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４・ｔ　午するものとして、入力軸（０に固設された
歯車（５９）に噛合する歯車（６０）を回転軸に備えた
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（５８）が入力軸（０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（４）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（４）
に加えるようにし且つ出方軸（５）のトルクの絶対値を
トルクセンサ（５８）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（４）の
トルクを倍力して出方軸（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４１１（５）の相対角度変位が増すと、ブラシ（
４１）　、（４２）　ト抵抗板（３４）、（３５）　＋
７）接触面積力１ｐ４し、回転子巻線（２ｏ）への電流
袖が増す。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。

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、高トルクを出力軸に付加することがで
きる。

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という利点も有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は中心部で切断線を９０°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、（４）
は入力軸、（５）は出方軸、（８）は正転減速歯車装置
、（８）はトルク伝達部、（１５）は磁石、（１７）は
円筒体、（１８）は回転子、（２ｏ）は回転子巻線、（
２３）、（２３）　、（３Ｂ）　、（３７）、（４１）
、（４２）はブラシ、（２７）はアーム部材、（２９）
・・・はゴムである。

Claims

【特許請求の範囲】

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
と上記入力軸とを減速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。