JPS624671A - 電磁型倍力装置の電磁クラツチ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は電動式パワーステアリング装置に利用される電
磁型倍力装置の電磁クラッチに関する。

（従来の技術） 電動式パワーステアリング装置に利用される電磁型倍力
装置は、電動機を備え入力軸にトルクが加わったとき、
入力軸と出力軸の間のトルク差を検出し、このトルク情
報に基づいて上記電動機を作動し、その回転トルクを出
力軸に作用させることにより入力軸トルクの軽減を図っ
ている。

一般に電動機の回転トルクを出力軸に伝達するには電磁
クラッチを動作させることにより行なう、電磁クラッチ
によれば適当なタイミング、即ち入力軸トルクが所定値
を越えたとき又は車速が所定値以下で操舵力の軽減効果
を必要とするときに出力軸に電動機の回転トルクを作用
させることができる。

電磁型倍力装置の電磁クラッチにおいては１作動音の発
生がなく、小型でクラッチ電流に対するトルク伝達能率
が高く、且つクラッチ電流とクラッチ伝達トルクの特性
が略々比例関係にあることが好ましい、そのため、特願
昭５９−１８４０６７号で示されるように、駆動部側と
一体的に回転し軸方向には移動自在に設けられた第１の
クラッチ板と、被駆動側と一体的に回転し軸方向に移動
自在に設けられた第２のクラッチ板とを相互に重ね合わ
せて配設し、上記各クラッチ板に近接して電磁コイルを
配設し、この電磁コイルが励磁されたとき上記第１、第
２のクラッチ板が結合一体化するようにした電磁型倍力
装置の電磁クラッチが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで前記の如き電磁型倍力装置の電磁クラッチにお
いては、電磁コイルが励磁されるときに軸方向に微小変
位する第１のクラッチ板と第２のクラッチ板とが夫々駆
動部側と被駆動部側との間で摺動する為に摩擦力が作用
し、第４図Ａで示す如くクラッチ電流が所定値Ｉｃｏに
達して初めてクラッチ伝達トルクを発生する。このため
電磁クラッチを円滑に作動させるために、第５図Ａに示
す如く所定値の電流Ｉｃｏを常時流したり、あるいは第
５図Ｂに示す如くクラッチ制御時にクラッチ制御信号を
与えてクラッチ電流を流す際、このクラフチ電流に所定
値の電流１ｃｏを加算補正して流すようにしていた。

しかしながら前者の場合は電力損失が発生するとともに
、この電力損失により熱が発生し、又後者の場合は前記
摺動による摩擦力は不安定であることから、電磁クラッ
チを作動させるときに電動機の回転トルクを出力軸に安
定して円滑に伝達することが難しい。

そこで本発明は斯かる従来の問題点を改善すべく成され
たものであり、その目的とする処は、小型でクラッチ電
流に対するトルク伝達能率が高く、且つ供給電流−とク
ラッチ伝達トルクの特性が略々比例関係にあるとともに
クラッチ電流が零から安定してクラッチ伝達トルクを制
御することができ、しかもクラッチ作動音が小さい電磁
型倍力装置の電磁クラッチを提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、電動ｍ　（２８）等から成る駆動部側と一体
的に回転し軸方向には移動自在に設けられた第１のクラ
ッチ板（３７）と、出力軸（８）等の被駆動部側と一体
的に回転し軸方向に移動自在に設けられた第２のクラッ
チ板（３Ｂ）とを相互に重ね合わせて配設し、上記第１
．第２のクラッチ板（３７）　、（３Ｂ）に対し近接し
て電磁コイル（４０）を配設し、この電磁コイル（４０
）が励磁されたとき上記第１．第２のクラッチ板（３７
）、（３Ｂ）が結合一体化して接続状態となる電磁型倍
力装置の電磁クラッチ（２７）において、前記第１．第
２のクラッチ板（３７）　、（３Ｅｌ）とこれらのクラ
ッチ板（３７）　、（３Ｂ）を軸方向に移動自在に支承
する部材、即ち駆動部側又は被駆動部側との間にばね材
、あるいはゴム材等の弾性部材（３８）を撓ませて配設
し、第１のクラッチ板（３７）と第２のクラッチ板（３
Ｂ）との間隙をなくすように構成してなる。

（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縦断面図であり
、中心部で切断面を９０６折曲させて断面を形成してい
る。第２図は第１図の左側面図である。（１）は軸受（
２）、（３）、（４）、（５）で回動自在に支承され且
つ外端にステアリングホイール（不図示）を備えた入力
軸であり、（６）は軸受（７）、（４）。

（５）で回動自在に支承され且つ外端にラック＆ビニオ
ン機構を駆動する為のユニバーサルジヨイント（不図示
）が結合される出力軸である。入力軸（１）と出力軸（
６）は、同軸上に配置され、各内端は中心軸部分に位置
するトーシ目ンバ−（８）で一体重に連結される。入力
軸（１）の出力軸（６）に゛対向する内端は、前記軸受
（４）、（５）を介し出力軸（６）の拡径開口部に回動
自在に嵌合されている。

そして、この嵌合部にはシール部材（１０）、（１１）
が配設され、これらのシール部材（１０）　、（１１）
により形成された空間にはグリース等の粘性部材が密封
され、軸受（４）、（５）を潤滑すると共に入力軸（１
）と出力軸（６）の相対回転速度に比例する粘性抵抗を
発生する回転ダンパー機構を構成している。

上記トーク１ンバ−（９）は、入力軸（１）が出力軸（
６）に対して所定の中間的角度になる如く調整されて、
ビン（９ａ）　、（９ｂ）で入出力軸（１）、（８）に
連結される。

入力軸（１）は第１人力軸（１ａ）と第３図の斜視図で
示す第２人力軸（１ｂ）とに分割され、これらは捩り方
向には剛性が低く半径方向には剛性の高い弾性部材（１
２）により連結され、第１人力軸（ｌａ）が第２人力軸
（１ｂ）に対して所定の中間的角度になる如く調整され
ている。

上記において、入力軸（１）に加えられた回転トルクは
、入力軸（１）内の弾性部材（１２）によって捩れを生
じつつトーションバー（８）に伝達され、同シくトーシ
ョンバー（８）によって捩れを生シつつ出力軸（６）に
伝達される。

なお、（１３）は入力軸（１）を収納し囲繞する電磁型
倍力装置のケースの一部を成すステアリングコラムであ
る。

入力軸（１）とステアリングコラム（１３）の間には入
力軸（１）の回転速度と回転方向を検出する操舵回転検
出部（１４）が設けられる。操舵回転検出部（１４）は
入力軸（１）の外周に一体的に設けられ、一定間隔で穿
設された長穴（！５）を有する７ランジ状の遮光板（１
Ｂ）と、この遮光板（１Ｂ）を挟んで嵌合されステアリ
ングコラム（１３）に一体重に設けられるフォトカプラ
（光電変換器）　（１７）で構成される。

フォトカプラ（１７）内には発光ダイオードと、この発
光ダイオードから放出される光エネルギを受光するフォ
トトランジスタを対向させたものを夫々二対備え、これ
らは遮光板（１６）の長穴（１５）に対して電気的位相
を約９０°ずらせて配設される０発光ダイオードから放
出される光エネルギーは遮光板（１６）の長穴（１５）
を通過してフォトトランジスタに受光されてフォトトラ
ンジスタがＯＮＬ、、又遮光板の長穴間に遮断されたフ
ォトトランジスタはＯＦＦする。従って、前記電気的位
相差により回転方向を、フォトトランジスタの０Ｎ−Ｏ
ＦＦ信号により回転速度を夫々検出することができる。

入力軸（１）と出力軸（８）の対向する端部が嵌合する
部分の周囲には、入力軸（１）と出力軸（８）の間に生
じるトルク差、即ち作用トルクの方向と大きさを検出す
るトルク検出部（１８）が設けられる。

トルク検出部（！８）は、ステアリングコラム（１３）
の内周面に固定された一部コイル（１１３ａ）と二次コ
イル（１１３ｂ）、（１９ｃ）で構成される差動変圧器
（１９）と。

出力軸（８）の拡径部（６ａ）に軸方向移動自在に滑り
リング（２０）、（２１）を介して支承される筒状の可
動部（２２）とから構成される。可動部（２２）はケイ
素を主成分とする磁性体である第１可動部（２２ａ）と
。

この第１可動部（２２ａ）の両端部に銅、又はアルミ材
を主成分とする非磁性体であると同時に良導体である第
２可動部（２２ｂ）　、　（２２，ｃ）とで構成される
。

差動変圧器（１３）の−次コイル（１１３ａ）には交流
電圧が与えられ、第１可動部（２２ａ）を介して夫々の
二次コイル（１９ｂ）、（１８Ｃ）に誘導電圧を発生さ
せ、第１可動部（２２ａ）が二次コイル（１９ｂ）に近
づくと、二次コイル（１９ｂ）の誘導電圧は第１可動部
（２２ａ）の変位に比例して増大すると同時に二次コイ
ル（１９ｃ）の誘導電圧は変位に比例して減少し、逆に
第１可動部（２２ａ）が二次コイル（１９ｃ）に近づく
と、二次コイル（１９ｃ）の誘導電圧は第１可動部（２
２ａ）の変位に比例して増大すると同時に二次コイル（
ｔａｂ）の誘導電圧は変位に比例して減少する。従って
、二次コイル（１９ｂ）、（１９ｃ）の出力を夫々整流
して平滑化した後に減算処理すると、第２可動部の変位
に比例した直流電圧と、その方向を検出することができ
る。

上記可動部（２２）の右端には、ポール（２３）が嵌合
される円穴（２２ｄ）が１８０°対称の位置に２ケ所穿
設され１円穴（２２ｄ）と９０”位相をずれせて、１８
０°対称の位置に軸方向に平行な長孔（２２ｅ）が２ケ
所穿設される。この長孔（２２ｅ）は出力軸（８）の拡
径部（６ａ）の端部に突設された断面扇状の突出部（６
ｂ）の側面に固定されたピン（Ｂｅ）に嵌合され、又突
出部（８ｂ）はｔａｏ”対称に２ケ所突設され、入力軸
（１）に穿設された断面扇状の溝（ｌｃ）。

（ｌｃ）に適当な間隙を有して嵌合される。従って、入
力軸（υが出力軸（８）に対して所定の中間的角度にな
る如く配設される。入力軸（１）の前記溝（ｌｃ）、（
ｌｃ）と位相を９０′″ずらせて１８０”対称の位置に
は断面略Ｖ字状のスパイラル溝（ｌｄ）　、（ｌｄ）が
穿設され、前記ポール（２３）　、（２３）が係合され
、環体（２２ｄ）により蓋をされる。そしてポール（２
３）　。

（２３）は可動部（２２）の左端から圧縮付勢されたス
プリング（２４）により半径方向に押圧される。

上記構成によれば、入力軸（１）が回転するとトーショ
ンバー（９）を介して出力軸（８）に回転トルクが伝達
されるが、このとき入力軸（１）と出力軸（６）との間
に相対的角度差が生じ、入力軸（１）の回転方向及び上
記角度差に対応して１通常電気的に中央位置に存する可
動部（２２）が第１図中車又は右方向へ移動する。可動
部（２２）の移動量は入力軸（１）と出力軸（８）の間
で生じるトルク差に比例するものであり、当該移動量と
移動方向を差動変圧器（１９）で電気的に検出すること
により上記トルクを検出することが可能となる。出力軸
（８）の周囲には、略円筒形のケース（２５）内に収納
された減速装置（２Ｂ）及び電磁クラッチ（２７）が配
設され、ケース（２５）の側面に直角方向に電動機（２
８）が一体重に設けられる。出力軸（６）に軸受（２９
ａ）を介して回転自在に支承される断面逆コの字形の駆
動部側である駆動ロータ（２９）の外周には大径のかさ
歯車（３０）が一体重に設けられ、上記電動機（２８）
の出力軸に一体的に設けられた小径のかさ歯車（不図示
）と噛み合わされて減速装置（２Ｂ）を構成する。

従って、電動機（２８）の回転は減速装置（２Ｇ）によ
り減速されて駆動ロータ（２９）に伝達される。駆動ロ
ータ（２８）の外周部でかさ歯車（３０）と反対側には
、内歯歯車（３１）が穿設される。

内周面にスプラインの穿設された環体（３２）と被駆動
側である被駆動ロータ（３３）との間には軸受（３４）
と弾性部材（３５）とが夫々並列に配設されるとともに
環体（３２）の右端には１８０°対称な位置２ケ所に溝
（３２ａ）が穿設され、該溝（３２ａ）に適当な間隙を
有して嵌−合される如く被駆動ロータ（３３）から出力
軸に向かって突出される突出部（３３ａ）が同じく１８
０°対称な位置に２ケ所設けられる。

従って、環体（３２）と被駆動ロータ（３３）の関係は
、被駆動ロータ（３３）の突出部（３３ａ）と環体（３
２）の溝（３２ａ）が係合するまでは弾性体（３５）に
より弾性結合されている。被駆動ロータ（３３）の突出
部（３３ａ）の外周には、外歯（３３ｂ）と、この外歯
に嵌合され軸方向に移動自在に支承される第２のクラッ
チ板（３Ｂ）と、前記駆動ロータ（２９）の内歯（３１
）に嵌合され軸方向に移動自在に支承される第１のクラ
ッチ板（３７）が夫々相互に重ね合わせて配設される。

そして、被駆動ロータ（３３）の外歯（３３ｂ）の右端
部に嵌合される第２のクラッチ板（３８）と、外歯（３
３ｂ）に一体重に設けられるサークリップ（３３ｃ）の
間には、波状ばね（３Ｂ）が圧縮付勢される。従って、
第１のクラッチ板（３７）と第２のクラッチ板（３Ｂ）
の間隙は夫々の厚さの加工誤差に関係なく零となる。

又クラッチ板（３Ｂ）、（３７）　、および被駆動ロー
タ（３３）のフランジ部（３３ｄ）には弧状の長孔（３
３）が穿設される。被駆動ロータ（３３）とケース（２
５）の間には電磁コイル（４０）が配設される。この電
磁コイル（４０）はケース（２５）の内周面に固設され
、且つ磁性材料で形成される断面コの字形をした環体（
４１）の内部に固設され、被駆動ロータ（３３）は、滑
り軸受（８）により前記環体（４１）に回動自在に支承
される。

斯かる構成により、波状ばね（３８）の作用により第１
のクラッチ板（３７）と第２のクラッチ板（３Ｂ）との
間隙をなくすことができ、従って電磁クラッチの作動時
において、これらのクラッチ板（３７）　。

（３８）が摩擦力の影響を受けることはなく、そのクラ
ッチ電流とクラッチ伝達トルクの関係は第４図Ｂに示す
如く、クラッチ電流が零の状態から略比例関係となり、
安定したクラッチ伝達トルクの制御が行い得る。

尚１本発明は実施例に限定されず、例えば波状ばね（３
８）はその他のばね材あるいはゴム材等か゛らなる弾性
部材であればよい。

（発明の効果） 以上の説明により明らかな如く本発明によれば、供給電
流とクラッチ伝達トルクの特性はクラッチ電流が零の状
態から略々比例関係を有し、クラッチ電流が零の状態か
ら安定したクラッチ伝達トルクの制御が行え、しかも小
型でクラッチ電流に対するトルク伝達能力が高く、クラ
ッチ作動音も小さい電磁型倍力装置の電磁クラッチを提
供することができる。

【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縦断面図であり
、中心部で切断面を９０°折曲させて断面を形成した図
、第２図は第１図左側面図、第３図は入力軸の分割部を
示す斜視図、第４図はクラッチ電流とクラッチ伝達トル
クの関係を示す図、第５図はクラッチ制御信号とクラッ
チ電流の関係を示す図で、第４図、５図においてＡは従
来例、Ｂは本発明を示す。 そして図面中、（１）は入力軸、（６）は出力軸。 （２８）は電動機、（３Ｂ）は第２のクラッチ板、（３
７）は　。 第１のクラッチ板、（３８）は弾性部材である波状ばね
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　　音間　　　弁理士　　　小
　　山　　　　有量　　　弁理士　　　野　　１）　　
　茂第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動部側と一体的に回転し軸方向には移動自在に設けら
   れた第１のクラッチ板と、被駆動側と一体的に回転し軸
   方向に移動自在に設けられた第２のクラッチ板とを、相
   互に重ね合わせて配設し、上記各クラッチ板に近接して
   電磁コイルを配設し、該電磁コイルが励磁されたとき上
   記各クラッチ板が結合、一体化するようにした電磁型倍
   力装置の電磁クラッチにおいて、前記クラッチ板と該ク
   ラッチ板を軸方向に移動自在に支承する部材との間に弾
   性部材を撓ませて配設し、前記第１のクラッチ板と第２
   のクラッチ板の間隙をなくしたことを特徴とする電磁型
   倍力装置の電磁クラッチ。