JPS6130462A - 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，例えば車速応動型の車両用電動式パワーステ
アリング装置を構成することを可能にする電磁型倍力装
置に関する。

（従来技術） 車両のパワーステアリング装置は、運転者の操舵トルク
を軽減し、車両の運転性能の向上に大きく寄与する。従
来、斯かるパワーステアリング装置に使用される電動式
に構成される倍力装置は、人力によって与えられる操舵
トルクを検出するトルク検出器とステアリングシャフト
に補助トルクを与える電動機を有して成る．トルク検出
器は入力軸と出力軸との間に介設され、バネ等の弾性部
材で形成する．これによって入出力軸間の相対角度変位
を捩れ角としてとり出し、この捩れ角に対応した電気信
号を出力する．一方、電動機はトルク検出器から出力さ
れる電気信号に対応して回転作動し、補助トルクを発生
する。

上記の如く従来の電動式パワーステアリング装置では、
入力軸と出力軸とが弾性部材で連結される構造を有して
いたため、特に車両が高速走行するときには、マニュア
ルステアリング装置ほどの操縦安定性を得にくいという
不具合を有する。

（発明の目的） 本発明は、入力軸と出力軸との間にトルク検出機を介設
し、且つ電動機を有して成り、例えばパワーステアリン
グ装置等に用いられる電磁型倍力装置において、例えば
車速が低速のときには倍力装置が作用すると共に車速が
高速のときには倍力装置が作用せず入力軸と出力軸とが
直結するようにし、以って電磁型倍力装置を例えば車速
応動型とすることによって操縦安定性を向上せしめるこ
とを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、例えば入力軸である第１軸と出力軸である第
２軸とを回転自在に設け、第１軸と第２゛軸との間をト
ーションバーで連結し、第１軸の周囲に第１軸と第２軸
との間にトルクが生じたとき回転する電動装置を配設し
、更に上記第１軸と上記第２軸との間に、一定条件下で
選択的に第１軸を第２軸又は上記電動装置の回転子に接
続せしめるクラッチ手段を設けるように構成したことを
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断面図を示し、
中心線で８０°折曲させて断面を形成している。第２図
はカムとトルク検出部の可動部との関係を示し、第３図
は電気回路の構成を示している。

（１）は円筒形ケースで、ケース（１）は、電動機（２
）を収納するヨーク（ＩＡ）と、主に減速装置（３）、
電磁クラッチ（４）を収納するケース部（ＩＢ）と、ト
ルク検出部（５）を収納するケース部（ＩＣ）とから成
る。ヨーク（ＩＡ）の内面には、磁極をなす永久磁石（
６）を対称位置に少なくとも一対固設すると共に、第１
図中左端部に第１軸（７）の左部を支承する軸受（８）
を備えた蓋部材（８）を冠着する。

ケース部（ＩＢ）の左端面には軸受（ｌＯ）を固設する
孔部（ＩＢ−１）を形成し、且つケース部（ＩＢ）の左
端面部（１Ｂ−２）にヨーク（ＩＡ）の右端開口部が嵌
合し、これらは対称位置に存する２木の長形ポル）　（
１１）で結合し、一体化される。またケース部（ＩＣ）
は、その左端開口部（ＩＣ−１）がケース部（１日）の
右端開口部に螺着され、且つ左端部に第２軸（１２）を
支承する軸受（１３）を固設する端部（ＩＣニー２）を
形成する。

第１軸（７）は軸受（８）によってケース（１）に回転
自在に取り付けられる。第１軸（７）の左端部にはスプ
ライン（７ａ）が形成され、他の軸と連結され得る。第
１軸（７）の周囲には、第１軸（７）との間で軸受（１
５）と保持器付コロ（１６）を介して回転自在に支持さ
れた回転子（２ａ）が配設される。回転子（２ａ）は、
前記電動４１（２）の回転子であり、周囲に複数のスロ
ットを有する鉄芯（２ａ−１）とこのスロット内に配設
された巻線（２ａ−２）とから成る。この巻線（２ａ−
２）には、ヨーク（ＩＡ）に固定された環状板（１７）
に固設された対称位置にある２個のブラシ（１８）、及
び整流子（１９）を介して電流が供給される。巻線（２
ａ−２）に電流が供給されると、巻線（２ａ−２）と永
久゛磁石（６）との間で電磁作用が生じ。

回転子（２ａ）が所要の方向に回転する８回転子（２ａ
）の筒部（２ａ”３）の右端には歯車（２０）が形成さ
れる。

第２軸（１２）は軸受（！３）で回転自在に支持される
。ケース部（ＩＣ）の外方に突出した第２軸（１２）の
右、端には、他の軸と結合するためのスプライン（１２
ａ）が形成される。第２軸（１２）の左方部分には、有
底円筒部（１２ｂ）が形成される。有底円筒部（１２ｂ
）の端部には、位相を８０°違えて交互に切欠き（１２
ｂ−１）と半径方向外方に突出した板部（１２ｂ−２）
を形成する。また板部（１２ｂ−２）の裏面にはキー（
１２１１−３）が形成されている。

第１軸（７）の右端部には、環状のクラッチ板（２２）
が、対称位置にて半径方向に延設された板／くネ（２３
）によって取り付けられる。この板バネ（２３）は、前
記板部（１２ｂ−２）の方向へ付勢される。また板バネ
（２３）は第１軸（７）と第２軸（１２）の捩り方向に
は大きな剛性を有している。また第１軸（７）の右端部
には、更に前記板バネ（２３）と位相を８０°ずらせて
第２軸方向に突出したカム（２４）を設けている。この
カム（２４）は第２図に示す如く外周側でクサビ形、内
周側で略矩形を成している。モして該略矩形部（２４ａ
）に前記切欠き（ｔ２ｂ−１）が回転方向に適当な間隙
を有して嵌合される。

同軸上に配設された上記第１軸（７）と第２軸（１２）
は、トーションバー（２１）で連結される。従って、例
えば第１軸に回転トルクが与えられると、トーションバ
−（２１）によって適当な捩り角を許容した後第１軸（
７）と第２軸（１２）はカム（２４）と切欠き（１２ｂ
−１）とが当接することにより一体に回転する。このよ
うにしてトーションバー（２１）を介して第１軸（７）
から第２軸（１２）へ回転トルクが伝達される。

前記減速装置（３）は２段の遊星歯車機構から成る。第
１段は、前記回転子（２ａ）の歯車（２０）を太陽歯車
とし、ケース部（ＩＢ）に固定された内歯歯車（２５）
との間に例えば３個の遊星歯車（２Ｂ）を噛合する。第
２段は、前記遊星歯車（２６）・・・に取り付けられた
歯車（２７）を太陽歯車とし、ケース部（ＩＢ）に固定
された他の内歯歯車（２８）との間に遊星歯車（２９）
・・・を噛合させて構成する。そして遊星歯車（２９）
・・・にそのフランジが取り付］すられた筒体（３０）
と第１軸（７）との間に前記軸受（１０を介設し、且つ
筒体（３０）の右端部に前記クラッチ板（２２）と一定
間隔を開は対向させてクラッチ板（３１）を固設してい
る。

電磁クラッチ（４）は、前記クラッチ板（２２）　。

（３１）と、クラッチ板（３りの第１図中左側に一定間
隙を開けて配設された環状のコイル（３２）とから構成
される。コイル（３２）はケース部（ＩＢ）に固定され
る。クラッチ板（２２）は通常板バネ（２３）の付勢力
によって第２軸（１２）の板部（１２ｂ−２）に圧接さ
れているが、コイル（３２）に通電が行われると板バネ
（２３）のバネ力に抗して吸引されてクラッチ板（２２
）、（，３１）が係合一体化される。

トルク検出部（５）はケース部（ＩＣ）の内周面に固設
された差動変圧器（３３）と、この差動変圧器（３３）
に対して移動する、ランド部（３４ａ）を有した可動部
（３４）とから成る。このトルク検出部（５）は、第１
軸（７）と第２軸（１２）の間に生じる回転トルクを、
可動部（３０の軸方向の位置変化に変換することによっ
て検出する。可動部（３０は第２輌（１２）の周囲に嵌
装され、コイルスプリング（３５）で第１図中左方へ付
勢される。可動部（３４）の左端部は拡径し、第２図に
示す如く前記カム（２４）のクサビ部（２４ｂ）に係合
するカム溝（３４ｂ）が形成されると共に、前記キー（
１２ｂ−３）に係合し第２軸（１２）の軸方向への移動
のみを可能とするキー溝が形成されている。従って第２
図に示されるように、第１軸（７）が回転すると、第１
軸（７）と第２軸（１２）との間ニトルク差に応じてト
ーションバー（２１）ｌ）’、　捩れ、カム（２０とカ
ム溝（３４ｂ）の保合関係によって可動部（３０がコイ
ルスプリング（３５）に抗して第１図中右方へ移動する
。斯かる可動部（３４）の位置変化に基づき、周知の差
動変圧器（３３）を含む所要な電気回路によって、第１
軸（７）と第２軸（１２）との間のトルクの大きさとそ
の作用方向が検出される。

トルク検出器（３６）によって第１軸（７）と第２軸（
１２）の間に所要のトルクの大きさとその作用方向が検
出されると、第３図に示す如くその検出信号に基づいて
電［（３７）につながるスイッチ（３８）をオンし、前
記巻線（２ａ−２）への通電及び前記コイル（３２）へ
の通電を行わせしめる。そうすれば、回転子（２ａ）が
トルクの作用方向に回転作動すると共に、クラッチ板（
２２）　、（３１）が係合一体化され、電磁クラッチ（
４）を介して電動４１（２）の回転トルクが第１軸（７
）に付加される。このようにして第１軸（７）に外部か
ら回転トルクが与えられると、一定条件の下で電動機（
２）によるトルクが第１軸に補助的に付与され、第１軸
（７）には増倍されたトルクが発生することになる。

以上において、電磁クラッチ（４）におけるコイル（３
２）への電流供給には、他の条件が付加される。すなわ
ち、第３図に示される如く電磁クラッチ（４）に対して
は例えば車速センサ（３８）の出力によってオンオフす
るスイッチ（４０）が付設される。

このスイッチ（４０）は、車速が低速状態にあるときに
オン状態に保たれ、車速が高速状態にあるときにはオフ
状態となるものｆある。従って本発明に係る倍力装置を
車両のパワーステアリング装置として使用した場合にお
いて、低速のときには電動機（２）、電磁クラッチ（４
）を作動させることにょり倍力装置として使用でき、高
速のときには電動機（２）は作動するも電磁クラッチ（
０は作動せず１倍力作用を生じさせないで、第１輌（７
）と第２軸（１２）を直結型として使用することとする
。

なお上記実施例において車速センサ（３９）を使用した
が他の条件要素を付加して構成することができる。また
スイッチ（４０）を節点（ａ）の上流側に設けることに
よって電動４ｍ（２）及び電磁クラッチ（４）を停止状
態に保持するようにしてもよい。

上記において、スイッチ（３８）　、（ａｏ）にはリー
ドスイッチや半導体スイッチ等が使用される。またスイ
ッチ（３８）については、トルク検出器（３６）によっ
て出力された検出信号によってトルクの大きさ或いは電
動４１（２）の回転数に応じて通電量を変化する制御的
要素を備えたスイッチ手段を使用することもできる。

電磁クラッチ（４）は、車速が低速状態にあるときには
、第１軸（７）に取り付けられ通常第２軸（１２）の板
部（１２ｂ−２）と保合状態にあるクラッチ板（２２）
を、第１軸（７）が回転を開始すると同時にクラッチ板
（３１）と結合せしめる。従って第１軸（７）に加えら
れたトルクは電動機（２）によって増倍され、第２軸（
＋２）に回転トルクが生じる。−刃車速が高速状態にあ
るときには、電磁クラッチ（４）は作動せず、クラッチ
板（２２）は第２軸（１２）の板部（１２ｂ−２）との
保合状態に保持される。従って板バネ（２３）の捩り方
向は剛性が高いため、第１軸（７）と第２軸（１２）と
は実質的に結合されたことになり、第１軸（７）に加え
られた外部からの回転トルクは直接に第２軸（１２）に
伝達されることになる。

上記実施例では、本発明に係る電磁型倍力装置を車両の
パワーステアリング装置に適用した例について説明した
が、その適用例はこれに限定されるものではない、また
第１軸（７）を入力軸、第２軸（１２）を出力軸として
構成してもよいし、その反対に構成してもよい。

（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、回転自在
な第１軸、第２軸と電動機とを備えて成る電磁型倍力装
置において、例えば車速算の一定、条件の下で第１軸を
第２軸又は電動機に接続するクラッチ手段を設けるよう
にしたため、例えば車速応動型の電磁型パワーステアリ
ング装置を構成することができ、パワーステアリング装
置に利用した場合に操縦安定性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は中心線で９０’折曲して切断した本発明に係る
電磁型倍力装置の断面図、第２図はカムとトルク検出部
との関係を示した側面図、第３図は電動機と電磁クラッ
チの通電回路図である。 図面中、（１）はケース、（２）は電動機、（３）は減
速装置、（４）は電磁クラッチ、（５）はトルク検出部
、（７）は第１軸、（１２）は第２軸、（２１）はトー
ションバー、（２２）、（３１）はクラッチ板、（２４
）はカム、（３３）は差動変圧器、（３０は可動部であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１軸と第２軸を回転自在に設け、該第１軸と該
   第２軸との間をトルク伝達機能を有する弾性部材で連結
   し、上記第１軸の周囲に第１軸と第２軸との間にトルク
   が生じたとき回転する電動装置を配設し、上記第１軸と
   上記第２軸との間に、一定条件下で選択的に第１軸を第
   ２軸又は上記電動装置の回転子に接続させるクラッチ手
   段を介設したことを特徴とする電磁型倍力装置。
2. （２）前記クラッチ手段は、車速条件に応じて前記第１
   軸を前記第２軸又は前記電動装置の回転子に選択的に接
   続す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。