JP2736413B2 - Power steering device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は舵輪操作に要する力を電動モータの回転力に
より補助する電動式の動力舵取装置（パワーステアリン
グ）に関する。 〔従来技術〕 舵輪に加えられた操舵トルクの検出結果に基づいて操
舵補助用のモータを駆動し、自動車の操舵に要する力を
該モータの回転力により補助せしめ、運転者に快適な操
舵感覚を提供する電動式の動力舵取装置として１ピニオ
ン式の動力舵取装置がある。これは、車体の左右方向に
延設され、その両端部を各別のタイロッドを介して左右
の車輪に夫々連結してなるラック軸と、該ラック軸にそ
の中途部を噛合させ、舵輪に連動連結された入力軸たる
ピニオン軸とからなり、舵輪の回動に伴う該ピニオン軸
の回動をラック軸の長さ方向への移動に変換して舵取り
を行わせるラック・ピニオン式の舵取機構中の前記ピニ
オン軸に操舵補助用のモータの回転力を伝達する構成と
したものであり、前記操舵トルクの検出手段としては、
前記ピニオン軸をその中途部において２軸に分割し、こ
れらをトーションバーを介して同軸上に連結して、この
連結部分にポテンシオメータを構成してなり、前記操舵
トルクをトーションバーの捩れに伴う前記２軸間の相対
変位として検出するトルクセンサが一般的に用いられて
いる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このような構成の動力舵取装置においては、車体の左
右方向の前記ピニオン軸の配設位置は、車体の中央に配
設される前記ラック軸との関連により限定される一方、
該ピニオン軸に連動連結される舵輪の配設位置は、車室
内部において運転席との関連により限定されるため、両
者の配設位置は左右方向に異なり、これらを無理なく連
結せしめるために、ピニオン軸とラック軸とは軸心を互
いに斜交させた状態で噛合させてあり、その結果、前記
ピニオン軸には、前記ラック軸との噛合位置において軸
長方向に相当の荷重が作用する。一方、ピニオン軸上に
前述の如くポテンシオメータを構成してなるトルクセン
サは、これがピニオン軸と共に回動するため、該センサ
の出力信号の外部への取出し及び該センサへの所定電位
の印加はスリップリングを介して行っており、前述の如
く作用する荷重によりピニオン軸がその軸長方向に変位
した場合、この変位量がわずかであっても、この変位に
伴う前記スリップリングと検出ワイヤの摺接位置の変化
により該トルクセンサが誤動作し、誤まった検出結果に
応じて前記操舵補助用のモータが駆動される結果、舵輪
の操作量と実際の舵取り量との不一致が生じるという難
点があり、更に前記変位量が大きい場合、スリップリン
グとの摺接位置から検出ワイヤがはずれ、操舵トルクの
検出が不可能になることさえあった。 そこで従来の動力舵取装置においては、ピニオン軸を
ラック軸との噛合位置の両側に配設した１組のアンギュ
ラ玉軸受により支持させ、これらにより軸長方向の荷重
を負荷せしめ、更に、軸長方向の変位を可及的に小とす
るために、ピニオン軸のハウジングをラック軸のハウジ
ングに組付ける際に、これらの間に介装するシムの厚さ
及び／又は枚数を個別に調整して、前記アンギュラ玉軸
受に所定の予圧を付与する構成としてあるが、組立てに
多大の時間と手間とを要するという難点があり、更に、
ピニオン軸とラック軸との噛合部に封入されているグリ
ース等、ラック軸のハウジング内部の異物がトルクセン
サの装着部にまで浸入して該センサに付着し、これに起
因してトルクセンサが誤動作することがあり、舵輪操作
量と実際の舵取り量との不一致が生じることがあった。 以上の難点は、前述した如き１ピニオン式の動力舵取
装置だけでなく、前記ピニオン軸と異なる軸長方向位置
において前記ラック軸に噛合する補助ピニオン軸に操舵
補助用のモータの回転力を伝達する２ピニオン式の動力
舵取装置においても全く同様に生じ、更には、例えばボ
ールナット式の舵取機構等、前記ラック・ピニオン式以
外の形式の舵取機構中に構成された動力舵取装置におい
ても生じるものであった。 本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、組
立に多大の時間及び手間を要することがなく、しかも組
立後の入力軸の軸長方向への変位量が可及的に小に保た
れ、更にトルクセンサ部への異物の浸入を略完全に防止
でき、トルクセンサが誤動作する虞がなく、前述の不具
合の発生を未然に防止せしめることが可能な動力舵取装
置を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係る動力舵取装置は、トーショバーを介して
連結された舵輪側の上軸とラック軸に噛合するピニオン
歯が形成された下軸とを有する入力軸に、前記舵輪に加
えられる操舵トルクを検出するトルクセンサを装着し、
その検出トルクに応じて操舵補助用のモータを駆動する
ラックピニオン式の動力舵取装置において、前記入力軸
の上軸及び前記トルクセンサを格納するセンサハウジン
グと、前記入力軸の下軸に作用するスラスト荷重に対応
する負荷能力を有し、前記入力軸の前記トルクセンサの
装着位置よりも舵輪と反対側寄りの部分に、軸長方向に
その内輪が拘束された状態にて外嵌されると共に、前記
センサハウジングにその外輪が内嵌固定されて、前記入
力軸の軸長方向位置を固定して支承するシール手段を有
する４点接触玉軸受と、前記入力軸の前記トルクセンサ
の装着位置よりも舵輪側の部分を支承すべく、前記セン
サハウジングに内嵌されたラジアル軸受と、前記入力軸
の下軸及び前記ラック軸を収納するラック軸ハウジング
と、前記センサハウジングと前記ラック軸ハウジングと
を連結する手段とを具備することを特徴とする。 〔作用〕 本発明にあっては、入力軸は、センサハウジング内に
てトルクセンサの両側で、スラスト荷重に対応する負荷
能力を有するシール手段を備えた４点接触玉軸受とラジ
アル軸受とにより支承され、前記４点接触玉軸受により
その軸長方向の移動を拘束された状態で、センサハウジ
ング内部へ潤滑油等の異物が侵入することによるトルク
センサの誤動作を確実に防止出来る。 また、前記した作用，効果に加えて入力軸の他側はシ
ール手段を備えたラジアル軸受によって支承されるか
ら、入力軸の一側を支承するシール手段を備えた４点接
触玉軸受とによってセンサハウジング内を封止状態と
し、潤滑油等の異物の侵入は勿論、外部からセンサハウ
ジング内に塵芥等が侵入するのを阻止出来、これに起因
するトルクセンサの誤動作も未然に防止し得る。 〔実施例〕 以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。第１図は本発明に係る動力舵取装置の一部破断正面
図、第２図は第１図のII−II線による拡大断面図であ
る。 図において１はラック軸であり、長手方向を左右方向
として車体の一部に固設された筒状のラック軸ハウジン
グ２にこれと同心をなして内挿されている。また３は入
力軸たるピニオン軸であり、ラック軸ハウジング２の一
端部近傍に連設したセンサハウジングを兼ねるピニオン
軸ハウジング４の内部にラック軸１に対してその軸心を
斜交させた状態に軸支されている。 該ピニオン軸３は、第２図に示す如く、トーションバ
ー５を介して同軸上に連結された上軸3aと下軸3bとから
なり、上軸3aは玉軸受40によりピニオン軸ハウジング４
内に支承され、その上端部を図示しないユニバーサルジ
ョイントを介して舵輪に連動連結してある。また下軸3b
は、ピニオン軸ハウジング４の下側開口部からその下部
を適長突出させた状態で、上端部近傍位置を４点接触玉
軸受41によりピニオン軸ハウジング４内に支承されてい
る。 ピニオン軸ハウジング４から突出された前記下軸3bの
中途部には、その軸長方向に適宜の長さに亘るピニオン
歯30が形成されており、該ピニオン歯30は、後述する如
く、ピニオン軸ハウジング４が前記ラック軸ハウジング
２の上側に固定ボルト44により固着された場合に、ラッ
ク軸ハウジング２の内部において、前記ラック軸１の一
端部寄りの位置に軸長方向に適長に亘って形成されたラ
ック歯10に噛合し、下軸3bとラック軸１とを互いの軸心
を斜交させた状態で係合せしめる。ラック歯10とピニオ
ン歯30との噛合位置には、ピニオン軸３に向かう押しば
ね11の付勢力によりラック軸１を押圧する押圧子12が設
けてあり、該押圧子12はラック歯10とピニオン歯30とを
隙間なく噛合せしめる作用を果たすと共に、これと下軸
30とにて、ラック軸１の一側端部の近傍位置をその半径
方向両側から挾持した状態で支承する。またラック軸１
は、その他側端部の近傍位置を、ラック軸ハウジング２
のピニオン軸ハウジング４との連設位置と反対側の端部
に内嵌した軸受ブッシュ13により支承されており、ラッ
ク軸ハウジング２の内部においてその長さ方向に移動自
在となっている。ラック軸ハウジング２の両側に夫々突
出されたラック軸１の左右両端部は、各別の玉継手14,1
4を介して、図示しない左右の車輪に夫々連なるタイロ
ッド15,15に連結されており、ラック軸１の長さ方向へ
の移動により車輪が左，右に舵取りされるようになって
いる。 前記下軸3bは、ラック軸１との係合位置よりも更に下
方に延長され、その下端部には、これと同軸をなしその
歯形成面を下向きとして大傘歯車31が嵌装されており、
該大傘歯車31を囲繞する態様にてラック軸ハウジング２
の下側に連設された傘歯車ハウジング20内に針状ころ軸
受33により支承せしめてある。従って下軸3bは、前記４
点接触玉軸受41と針状ころ軸受33とによりラック歯10と
ピニオン歯30との噛合位置の両側において支承されるこ
とになり、該噛合位置において前記押圧子12等により加
えらえれる横方向荷重により下軸3bに生じるたわみ量は
所定の許容範囲内に保たれる。 第２図中の６は、舵輪に加えられる操舵トルクを検出
するトルクセンサであり、前記上軸3aに外嵌されこれと
共に回動し、その下側端面に上軸3aの軸心を中心とする
環状の抵抗体を形成してなる抵抗体保持部材60と、前記
下軸3bに外嵌されこれと共に回動し、その上側端面に前
記抵抗体上の半径方向の一点に摺接する検出子を形成し
てなる検出子保持部材61とにてポテンシオメータを構成
してなるものである。ピニオン軸３の上軸3aは舵輪の回
動に応じてその軸心廻りに回動するが、下軸3bには車輪
に作用する路面抵抗がラック軸１を介して作用してお
り、両軸間に介装したトーションバー５には舵輪に加え
られた操舵トルクに応じた捩れが生じる。トルクセンサ
６は、該トーションバー５の捩れに伴って上軸3aと下軸
3bとの間に生じる周方向の相対変位を前記検出子と抵抗
体との摺接位置に対応する電位として出力するものであ
り、トーションバー５に捩れが生じていない場合、換言
すれば舵輪操作がなされていない場合に所定の基準電位
を出力するように初期調整されている。トルクセンサ６
の出力信号は制御部７に入力されており、制御部７はこ
の信号を前記基準電位と比較して前記操舵トルクの方向
及びその大きさを認識し、後述する如く配設された操舵
補助用のモータ８に駆動信号を発する。 操舵補助用のモータ８は、その回転軸にこれと同軸を
なして装着された遊星ローラ減速装置９と共に、ラック
軸ハウジング２の下側にこれと略平行をなした状態で固
着されている。遊星ローラ減速装置９の出力軸は、前記
傘歯車ハウジング20の内部に挿入され、その先端部にこ
れと同軸をなして嵌装した小傘歯車32が、前記大傘歯車
31にこれと鈍角の交角をなして噛合せしめてある。モー
タ８は、図示しない駆動回路を介して前記制御部７に接
続され、前記トルクセンサ６により検出される操舵トル
クの大きさ及び方向に応じて制御部７から発せられる駆
動信号に従って正転又は逆転するようになっており、こ
の回転が、遊星ローラ減速装置９と小傘歯車32,大傘歯
車31とにより十分に減速されて下軸3bに伝達され、更に
ピニオン歯30とラック歯10とを介してラック軸１の長さ
方向への移動に変換されるようになっており、該ラック
軸１が前記モータ８の回転方向に応じてその長さ方向に
移動する結果、舵輪の操作方向に応じた舵取りがなされ
る。 さて以上の如く構成された本発明に係る動力舵取装置
において、ピニオン軸３上にトルクセンサ６を構成する
手順、及びピニオン軸３をピニオン軸ハウジング４の内
部に支承せしめる手順について以下に説明する。 ピニオン軸３の上軸3aは、その外周面の所定の軸長方
向位置にまでトルクセンサ６の前記抵抗体保持部材60を
圧入し、その外周面に打設した回り止めピン60aに係合
せしめた後、該部材60と共に、筒状をなすピニオン軸ハ
ウジング４の内部にその下側開口部から挿入され、その
上端部をピニオン軸ハウジング４の上側開口部から適長
突出させた状態で、該ハウジング４の上端部近傍に予め
内嵌固定された前記玉軸受40にて支承させる。 一方下軸3bには、前記トーションバー５の一端部が、
その上端部の軸心位置にこれと同軸をなして挿入され、
ノックピン5bにて固定される。また下軸3bを支承する前
記４点接触玉軸受41は、下軸3bの下端部側からこれに外
嵌され、該軸3bの上端部近傍に形成された後部の下向き
環状面と、下軸3bに下端部側から外嵌され外周面にかし
めて軸長方向に固定されるカラー42とにより、その内輪
の両側を挾持せしめて、下軸3bに対して軸長方向に位置
決めしておく。このようにトーションバー５と４点接触
玉軸受41とを取付けた下軸3bは、トルクセンサ６の前記
検出子保持部材61を、その上端部の外周面に遊嵌させ、
回り止めピン61aに係合せしめた後、トーションバー５
の他端側を内側としてピニオン軸ハウジング４内に挿入
され、４点接触玉軸受41の外輪の両側を、ピニオン軸ハ
ウジング４の内周面に形成してある環状肩部と、前記下
側開口部からピニオン軸ハウジング４の内周面に螺合さ
れるロックナット43とにより挾持せしめ、該ピニオン軸
ハウジング４に対して軸長方向に位置決めされる。この
状態でトーションバー５は、上軸3aの軸心位置にその略
全長に亘って形成された孔に内嵌され、その上端部は、
ピニオン軸ハウジング４の上方に突出された上軸3aの上
端部近傍にまで達している。従って、下軸3bを軸長方向
に前述の如く位置決めした後、該軸3bを回転させること
によりトルクセンサ６の検出子と抵抗体との摺接位置を
変化させ、該センサが所定の電位を出力するように０点
調節を行い、その後、上軸3aの上端部近傍に、トーショ
ンバー５と共にこれを半径方向に貫通する孔を形成し、
この孔にノックピン5aを打ち込むことにより上軸3aと下
軸3bとを同軸上に連結せしめる。 このようにピニオン軸ハウジング４の内部に支承させ
たピニオン軸３は、軸長方向に適長離隔した２点におい
て、玉軸受40と４点接触玉軸受41とにて半径方向に支持
され、また軸長方向には４点接触玉軸受41にて上，下両
方向に支持されているから、これに作用するラジアル荷
重に対しては勿論、スラスト荷重に対しても十分な負荷
能力を有し、更に４点接触玉軸受41は、これに予圧を付
与せずともピニオン軸３の軸長方向の変位を十分に小さ
い状態に保って支持することが可能であるから、前記ロ
ックナット43を、ピニオン軸３に作用すると予想される
スラスト荷重に耐え得るだけの締付けトルクにてピニオ
ン軸ハウジング４に螺合せしめるだけで、また必要であ
れば、その後該ナット43をピニオン軸ハウジング４の内
周面にかしめる等の手段にて該ナット43の回り止めを施
すだけで、ピニオン軸３をピニオン軸ハウジング４内に
容易に組込むことが可能であり、このようにして組込ま
れたピニオン軸３上に構成したトルクセンサ６のピニオ
ン軸ハウジング４に対する軸長方向変位が可及的に小に
保たれ、この変位に起因して生じるトルクセンサ６の誤
動作が未然に防止される。 また前述の如く上軸3aと下軸3bとをピニオン軸ハウジ
ング４に支承せしめた後には、ピニオン軸３はその外周
面上に構成したトルクセンサ６と共に、ピニオン軸ハウ
ジング４に一体化されるから、ピニオン軸ハウジング４
を、この下部に突出された下軸3bの下端部を内側として
ラック軸ハウジング２に挿入せしめ、該ハウジング２の
上側に取付ボルト44にて固着するだけで、ピニオン軸３
をラック軸１に容易に係合せしめることができる。 更に前記４点接触玉軸受41にシール付きのものを用い
ることにより、ピニオン歯30とラック歯10との噛合部分
に封入されたグリース等、ラック軸ケース２内の異物を
該軸受41にて遮断し、ピニオン軸ハウジング４内に構成
されとトルクセンサ６がこの異物によって誤動作するこ
とを防止でき、同様に前記玉軸受40にシール付きのもの
を用いることにより、ピニオン軸ハウジング４の内部へ
の外部からの塵芥等の浸入が防止され、これらの塵芥の
付着によるトルクセンサ６の誤動作を未然に防止するこ
とができる。 なお本実施例においては１ピニオン式の動力舵取装置
について説明したが、本発明に係る動力舵取装置は、ピ
ニオン軸３と異なる軸長方向位置においてラック軸１に
噛合する補助ピニオンにモータ８の回転力を伝達する２
ピニオン式の動力舵取装置としても構成可能であり、更
には、ボールナット式等の他の運動方向変換機構を備え
た動力舵取装置としても構成可能であることは言うまで
もない。 また本実施例においては、ピニオン軸３の上部を支承
するラジアル軸受として玉軸受40を用いているが、これ
に限るものではなく、円筒ころ軸受，針状ころ軸受等の
転り軸受、更にはすべり軸受をこのラジアル軸受として
用いることができる。 〔効果〕 以上詳述した如く本発明に係る動力舵取装置において
は、入力軸は、これに装着したトルクセンサの一側にお
いて、シール手段を有する４点接触玉軸受によって、ま
た他側はラジアル軸受にて支承させ、これに装着したト
ルクセンサと共に前記センサハウジングに一体化されて
いるから、センサハウジングを、ラック軸をその内部に
収納するラック軸ハウジングの所定位置に固着せしめる
だけで、ピニオン軸をラック軸に噛合せしめることが可
能であり、またピニオン歯とラック歯との噛合部分に封
入されたグリース等、ラック軸ハウジング内の異物をシ
ール手段を有する４点接触玉軸受で遮断し、センサハウ
ジング内に配置されたトルクセンサに異物が付着してこ
れを誤動作させる危険を確実に防止することが出来、ま
た４点接触玉軸受はこれに予圧を付与せしめることなく
入力軸の軸長方向移動を拘束するから、入力軸をセンサ
ハウジング内に容易に位置決めすることが出来、組立に
要する時間及び手間の大幅な削減が可能となる。また入
力時の軸長方向への変位が前記４点接触玉軸受によって
略０に保たれるから、この変位に起因してトルクセンサ
が誤動作する虞もなく、トルクセンサの検出精度を高め
得る。 また、これに加えてシール手段を有するラジアル軸受
によって外部からセンサハウジング内に塵芥等が侵入す
るのを阻止出来、これらに起因するトルクセンサの誤動
作も未然に防止することが出来る等本発明は優れた効果
を奏する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an electric power steering apparatus (power steering) that assists a force required for steering operation by a rotating force of an electric motor. [Prior art] A steering assist motor is driven based on a detection result of a steering torque applied to a steering wheel, and a force required for steering an automobile is assisted by a rotational force of the motor, so that a comfortable steering feeling is provided to a driver. There is a one-pinion type power steering device as an electric power steering device to be provided. This is a rack shaft that extends in the left-right direction of the vehicle body, and its both ends are connected to left and right wheels via separate tie rods, respectively. A rack and pinion type steering mechanism comprising a connected pinion shaft as an input shaft, and converting the rotation of the pinion shaft accompanying rotation of the steering wheel into movement in the length direction of the rack shaft to perform steering. It is configured to transmit the rotational force of a steering assist motor to the inside pinion shaft, and as the steering torque detecting means,
The pinion shaft is divided into two shafts in the middle thereof, and these shafts are coaxially connected via a torsion bar. A potentiometer is formed at the connecting portion, and the steering torque is caused by the torsion of the torsion bar. A torque sensor that detects a relative displacement between the two axes is generally used. [Problems to be Solved by the Invention] In the power steering apparatus having such a configuration, the position of the pinion shaft in the left-right direction of the vehicle body is related to the position of the rack shaft disposed at the center of the vehicle body. While
Since the arrangement position of the steering wheel interlockingly connected to the pinion shaft is limited in relation to the driver's seat in the interior of the vehicle, the arrangement position of both is different in the left-right direction, and in order to easily connect these, The pinion shaft and the rack shaft are engaged with each other in a state where their shaft centers are oblique to each other. As a result, a considerable load is applied to the pinion shaft in the shaft length direction at a position where the pinion shaft meshes with the rack shaft. On the other hand, since the torque sensor having the potentiometer on the pinion shaft as described above rotates together with the pinion shaft, the output signal of the sensor is taken out and the application of a predetermined potential to the sensor is slipped. When the pinion shaft is displaced in the axial direction by the load acting as described above, even if the displacement amount is small, the sliding contact between the slip ring and the detection wire is caused by this displacement. The torque sensor malfunctions due to the change in position, and as a result of driving the steering assist motor in response to the erroneous detection result, there is a disadvantage that a mismatch between the steering wheel operation amount and the actual steering amount occurs. Further, when the displacement amount is large, the detection wire may come off from the sliding contact position with the slip ring, and it may even be impossible to detect the steering torque. Therefore, in the conventional power steering device, the pinion shaft is supported by a pair of angular ball bearings disposed on both sides of the meshing position with the rack shaft, thereby applying a load in the shaft length direction. In order to minimize the displacement in the direction, when the housing of the pinion shaft is assembled to the housing of the rack shaft, the thickness and / or the number of shims interposed therebetween are individually adjusted. , Is configured to apply a predetermined preload to the angular ball bearing, there is a disadvantage that it takes a lot of time and effort to assemble, further,
Foreign matter inside the housing of the rack shaft, such as grease sealed in the meshing portion between the pinion shaft and the rack shaft, penetrates to the mounting portion of the torque sensor and adheres to the sensor, causing the torque sensor to malfunction. In some cases, a discrepancy between the steering wheel operation amount and the actual steering amount may occur. The above difficulty is caused by transmitting the torque of the steering assist motor to the auxiliary pinion shaft meshing with the rack shaft at an axial position different from the pinion shaft as well as the one-pinion type power steering device as described above. The same applies to a two-pinion type power steering device, and furthermore, a power steering device configured in a steering mechanism of a type other than the rack and pinion type, for example, a ball nut type steering mechanism. Also occurred in The present invention has been made in view of such circumstances, and does not require much time and labor for assembling, and also keeps the displacement amount of the input shaft in the axial direction direction after assembly as small as possible. It is another object of the present invention to provide a power steering device capable of substantially completely preventing foreign matter from entering a torque sensor portion, preventing the torque sensor from malfunctioning, and preventing the occurrence of the above-described problem. Aim. [Means for Solving the Problems] A power steering apparatus according to the present invention has an input having an upper shaft on the steering wheel side connected via a torsion bar and a lower shaft formed with pinion teeth meshing with a rack shaft. A shaft is equipped with a torque sensor that detects a steering torque applied to the steering wheel,
In a rack and pinion type power steering apparatus that drives a steering assist motor in accordance with the detected torque, the rack and pinion type power steering apparatus acts on an upper shaft of the input shaft, a sensor housing for storing the torque sensor, and a lower shaft of the input shaft. It has a load capacity corresponding to a thrust load, and is externally fitted to a portion of the input shaft closer to the side opposite to the steering wheel than the mounting position of the torque sensor while the inner ring is restrained in the axial length direction. A four-point contact ball bearing having an outer ring fixedly fitted in the sensor housing, and having a sealing means for fixing and supporting the axial position of the input shaft; and a mounting position of the torque sensor on the input shaft. A radial bearing fitted in the sensor housing to support a portion on the steering wheel side; a rack shaft housing for accommodating the lower shaft of the input shaft and the rack shaft; Characterized by comprising a means for connecting the rack shaft housing and managing. [Operation] In the present invention, the input shaft is supported on both sides of the torque sensor in the sensor housing by a four-point contact ball bearing and a radial bearing provided with sealing means having a load capacity corresponding to a thrust load. With the four-point contact ball bearing restrained from moving in the axial direction, the torque sensor can be reliably prevented from malfunctioning due to foreign matter such as lubricating oil entering the inside of the sensor housing. In addition to the above-described functions and effects, the other side of the input shaft is supported by a radial bearing provided with a sealing means. Therefore, the sensor is formed by a four-point contact ball bearing provided with a sealing means supporting one side of the input shaft. The inside of the housing is kept in a sealed state, so that it is possible to prevent foreign substances such as lubricating oil from entering, as well as foreign substances and the like from entering the sensor housing from the outside, and to prevent malfunction of the torque sensor due to this. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the examples. FIG. 1 is a partially cutaway front view of a power steering apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line II-II of FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a rack shaft, which is inserted concentrically into a cylindrical rack shaft housing 2 fixed to a part of the vehicle body with its longitudinal direction being the left-right direction. Reference numeral 3 denotes a pinion shaft serving as an input shaft. The pinion shaft is oblique to the rack shaft 1 inside a pinion shaft housing 4 also serving as a sensor housing provided near one end of the rack shaft housing 2. It is pivoted. As shown in FIG. 2, the pinion shaft 3 comprises an upper shaft 3a and a lower shaft 3b coaxially connected via a torsion bar 5, and the upper shaft 3a is connected to a pinion shaft housing 4 by a ball bearing 40.
And its upper end is connected to the steering wheel via a universal joint (not shown). Also lower shaft 3b
The pinion shaft housing 4 has a lower portion protruding from the lower opening of the pinion shaft housing 4 by a suitable length, and a position near the upper end portion is supported in the pinion shaft housing 4 by a four-point contact ball bearing 41. The lower shaft 3b protruding from the pinion shaft housing 4 is formed with a pinion tooth 30 extending along an appropriate length in the axial direction at an intermediate portion of the lower shaft 3b. When the housing 4 is fixed to the upper side of the rack shaft housing 2 with fixing bolts 44, the housing 4 is formed inside the rack shaft housing 2 at a position near one end of the rack shaft 1 over an appropriate length in the axial direction. The lower shaft 3b and the rack shaft 1 are engaged with each other in a state where their axes are oblique to each other. At a position where the rack teeth 10 and the pinion teeth 30 mesh with each other, a pressing element 12 for pressing the rack shaft 1 by the urging force of a pressing spring 11 toward the pinion shaft 3 is provided. It has the effect of engaging the teeth 30 with no gap, and this and the lower shaft
At 30, a position near one end of the rack shaft 1 is supported while being clamped from both sides in the radial direction. Rack shaft 1
Moves the position near the other side end to the rack shaft housing 2.
Is supported by a bearing bush 13 fitted inside the end portion of the rack shaft housing 4 opposite to the position where the pinion shaft housing 4 is connected to the pinion shaft housing 4, and is movable in the longitudinal direction inside the rack shaft housing 2. The left and right ends of the rack shaft 1 projecting from both sides of the rack shaft housing 2 are respectively ball joints 14, 1
4 are connected to tie rods 15 and 15 connected to left and right wheels (not shown), respectively, so that the wheels are steered left and right by moving the rack shaft 1 in the longitudinal direction. The lower shaft 3b is further extended below the position of engagement with the rack shaft 1, and a large bevel gear 31 is fitted at the lower end thereof so as to be coaxial therewith with its tooth forming surface facing downward. ,
The rack shaft housing 2 surrounds the large bevel gear 31.
Is supported by a needle roller bearing 33 in a bevel gear housing 20 connected to the lower side. Therefore, the lower shaft 3b is
The point contact ball bearing 41 and the needle roller bearing 33 are supported on both sides of the meshing position of the rack teeth 10 and the pinion teeth 30, and the lateral direction added by the pressing element 12 or the like at the meshing position. The amount of deflection generated on the lower shaft 3b by the load is kept within a predetermined allowable range. Reference numeral 6 in FIG. 2 denotes a torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering wheel. The torque sensor 6 is externally fitted to the upper shaft 3a, rotates together with the upper shaft 3a, and has a lower end face centered on the axis of the upper shaft 3a. A resistor holding member 60 having an annular resistor formed therein, and a detector which is fitted on the lower shaft 3b, rotates together with the lower shaft 3b, and slidably contacts an upper end surface of the resistor with a radial point on the resistor. The detector holding member 61 thus formed constitutes a potentiometer. The upper shaft 3a of the pinion shaft 3 rotates around its axis in accordance with the rotation of the steering wheel, while the lower shaft 3b receives a road surface resistance acting on the wheels via the rack shaft 1, and the two shafts The torsion bar 5 interposed therebetween is twisted according to the steering torque applied to the steering wheel. The torque sensor 6 includes an upper shaft 3a and a lower shaft according to the torsion of the torsion bar 5.
3b is output as a potential corresponding to a sliding contact position between the detector and the resistor. When the torsion bar 5 is not twisted, in other words, when the steering wheel is operated, The initial adjustment is performed so that a predetermined reference potential is output when the operation is not performed. Torque sensor 6
Is output to the control unit 7, and the control unit 7 compares this signal with the reference potential to recognize the direction and magnitude of the steering torque, and to provide a steering assist provided as described later. A drive signal is issued to the motor 8. The motor 8 for assisting steering is fixed to the lower side of the rack shaft housing 2 in a state substantially parallel thereto, together with a planetary roller reduction device 9 mounted coaxially with the rotation shaft thereof. The output shaft of the planetary roller reduction gear 9 is inserted into the bevel gear housing 20, and the small bevel gear 32 fitted coaxially with the bevel gear housing 20 at the front end thereof is connected to the large bevel gear 32.
Figure 31 shows this at an obtuse intersection. The motor 8 is connected to the control unit 7 via a drive circuit (not shown), and rotates forward or reverse according to a drive signal issued from the control unit 7 according to the magnitude and direction of the steering torque detected by the torque sensor 6. This rotation is sufficiently reduced by the planetary roller reduction gear 9, the small bevel gear 32, and the large bevel gear 31 and transmitted to the lower shaft 3b, and further, the pinion teeth 30 and the rack teeth 10 The rack shaft 1 is converted into a movement in the length direction through the rack shaft 1, and the rack shaft 1 moves in the length direction according to the rotation direction of the motor 8, so that the rack shaft 1 is moved in the operation direction of the steering wheel. Steering is performed accordingly. Now, in the power steering apparatus according to the present invention configured as described above, a procedure for forming the torque sensor 6 on the pinion shaft 3 and a procedure for supporting the pinion shaft 3 inside the pinion shaft housing 4 will be described below. . The upper shaft 3a of the pinion shaft 3 press-fits the resistor holding member 60 of the torque sensor 6 to a predetermined axial direction position on the outer peripheral surface thereof, and engages with the detent pin 60a that is driven into the outer peripheral surface. Then, together with the member 60, the pinion shaft housing 4 is inserted into the inside of the cylindrical pinion shaft housing 4 from the lower opening thereof, and the upper end thereof is protruded from the upper opening of the pinion shaft housing 4 by a suitable length. The housing 4 is supported by the ball bearing 40 previously fitted and fixed near the upper end of the housing 4. On the other hand, one end of the torsion bar 5 is attached to the lower shaft 3b,
It is inserted coaxially with this at the axial center position of its upper end,
It is fixed with the knock pin 5b. Further, the four-point contact ball bearing 41 that supports the lower shaft 3b is externally fitted to the lower shaft 3b from the lower end side thereof, and a rear downward downward annular surface formed near the upper end of the shaft 3b; A collar 42 which is fitted to the outer peripheral surface of the lower ring 3b from the lower end side and caulked to the outer peripheral surface and fixed in the axial direction is clamped on both sides of the inner ring so as to be positioned in the axial direction with respect to the lower shaft 3b. The lower shaft 3b to which the torsion bar 5 and the four-point contact ball bearing 41 are attached as described above allows the detector holding member 61 of the torque sensor 6 to be loosely fitted on the outer peripheral surface at the upper end thereof.
After engaging with the detent pin 61a, the torsion bar 5
The other end of the four-point contact ball bearing 41 is inserted into the pinion shaft housing 4, and both sides of the outer ring of the four-point contact ball bearing 41 are formed on the inner peripheral surface of the pinion shaft housing 4. From this portion, the pinion is held by a lock nut 43 screwed to the inner peripheral surface of the pinion shaft housing 4, and is positioned in the axial direction with respect to the pinion shaft housing 4. In this state, the torsion bar 5 is fitted inside a hole formed over the substantially entire length at the axial center position of the upper shaft 3a, and the upper end thereof is
The upper shaft 3a protrudes above the pinion shaft housing 4 and reaches near the upper end. Therefore, after the lower shaft 3b is positioned in the axial direction as described above, by rotating the shaft 3b, the sliding contact position between the detector of the torque sensor 6 and the resistor is changed, and the sensor applies a predetermined potential. A zero point adjustment is performed so as to output, and thereafter, a hole is formed in the vicinity of the upper end of the upper shaft 3a so as to radially penetrate the torsion bar 5 together with the torsion bar 5,
By driving a dowel pin 5a into this hole, the upper shaft 3a and the lower shaft 3b are connected coaxially. The pinion shaft 3 thus supported inside the pinion shaft housing 4 is radially supported by a ball bearing 40 and a four-point contact ball bearing 41 at two points appropriately spaced apart in the axial direction, and Since it is supported in both the upper and lower directions by the four-point contact ball bearing 41 in the axial direction, it has a sufficient load capacity not only for the radial load acting thereon but also for the thrust load. Further, the four-point contact ball bearing 41 can support the pinion shaft 3 while keeping the displacement in the axial direction sufficiently small without applying a preload thereto. Simply screw into the pinion shaft housing 4 with a tightening torque that can withstand the thrust load expected to act on the shaft 3, and if necessary, then attach the nut 43 to the inner peripheral surface of the pinion shaft housing 4. Means such as caulking The pinion shaft 3 can be easily assembled into the pinion shaft housing 4 only by providing the nut 43 with a detent, and the pinion of the torque sensor 6 configured on the pinion shaft 3 incorporated in this way. The displacement in the axial direction with respect to the shaft housing 4 is kept as small as possible, and the malfunction of the torque sensor 6 caused by this displacement is prevented. After the upper shaft 3a and the lower shaft 3b are supported by the pinion shaft housing 4 as described above, the pinion shaft 3 is integrated with the pinion shaft housing 4 together with the torque sensor 6 formed on the outer peripheral surface thereof. , Pinion shaft housing 4
Is inserted into the rack shaft housing 2 with the lower end of the lower shaft 3b protruding downward at the inside, and fixed to the upper side of the housing 2 with mounting bolts 44.
Can be easily engaged with the rack shaft 1. Further, by using a four-point contact ball bearing 41 having a seal, foreign matters in the rack shaft case 2 such as grease sealed in a meshing portion between the pinion teeth 30 and the rack teeth 10 are blocked by the bearing 41. However, when the torque sensor 6 is configured in the pinion shaft housing 4, it is possible to prevent the torque sensor 6 from malfunctioning due to this foreign matter. Similarly, by using the ball bearing 40 with a seal, the torque sensor 6 can be connected to the outside of the pinion shaft housing 4. Intrusion of dust and the like from the inside can be prevented, and malfunction of the torque sensor 6 due to adhesion of the dust can be prevented. In the present embodiment, the one-pinion type power steering device has been described. However, the power steering device according to the present invention includes a motor 8 attached to the auxiliary pinion that meshes with the rack shaft 1 at a position different from the pinion shaft 3 in the axial direction. Transmitting the rotational force of
Needless to say, the power steering device can be configured as a pinion type power steering device, and further can be configured as a power steering device having another movement direction conversion mechanism such as a ball nut type. In this embodiment, the ball bearing 40 is used as a radial bearing for supporting the upper portion of the pinion shaft 3. However, the present invention is not limited to this, and rolling bearings such as cylindrical roller bearings and needle roller bearings, and furthermore, A plain bearing can be used as this radial bearing. [Effects] As described in detail above, in the power steering apparatus according to the present invention, the input shaft is provided on one side of the torque sensor mounted thereon by a four-point contact ball bearing having sealing means, and on the other side by a radial bearing. Since it is supported by a bearing and is integrated with the sensor housing together with the torque sensor attached thereto, the pinion shaft can be fixed only by fixing the sensor housing to a predetermined position of the rack shaft housing that houses the rack shaft therein. Can be engaged with the rack shaft, and foreign matter in the rack shaft housing, such as grease sealed in the meshing portion between the pinion teeth and the rack teeth, is blocked by a four-point contact ball bearing having sealing means. The danger of foreign matter adhering to the torque sensor placed in the housing and causing it to malfunction can be reliably prevented. Because the ball bearing restrains the input shaft from moving in the axial direction without applying preload to it, the input shaft can be easily positioned in the sensor housing, greatly reducing the time and labor required for assembly. Becomes Further, since the displacement in the axial direction at the time of input is kept substantially zero by the four-point contact ball bearing, there is no possibility that the torque sensor malfunctions due to this displacement, and the detection accuracy of the torque sensor can be improved. In addition, the present invention is excellent in that a radial bearing having a sealing means can prevent dust and the like from entering the sensor housing from the outside, and can prevent a malfunction of the torque sensor due to these. It has the effect.

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明に係る動力舵取装置の一部破断正面図、第２図は第
１図のII−II線による拡大断面図である。 １……ラック軸、２……ラック軸ハウジング、３……ピ
ニオン軸、４……ピニオン軸ハウジング（センサハウジ
ング）、６……トルクセンサ、８……モータ、10……ラ
ック歯、30……ピニオン歯、40……玉軸受（ラジアル軸
受）、41……４点接触玉軸受、44……ボルト（連結手
段）BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a partially cutaway front view of a power steering apparatus according to the present invention, and FIG. It is an expanded sectional view by the II line. 1 ... rack shaft, 2 ... rack shaft housing, 3 ... pinion shaft, 4 ... pinion shaft housing (sensor housing), 6 ... torque sensor, 8 ... motor, 10 ... rack teeth, 30 ... Pinion teeth, 40 ball bearings (radial bearings), 41 point contact ball bearings, 44 bolts (connection means)

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 正幸 大阪府大阪市南区鰻谷西之町２番地 光 洋精工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−241269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−47251（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−54719（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−88729（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−46473（ＪＰ，Ｕ)Continuation of front page    (72) Inventor Masayuki Watanabe               2 Hikari, Nishinomachi, Unagi, Minami-ku, Osaka-shi, Osaka               Yosei Co., Ltd.                (56) References JP-A-61-241269 (JP, A)                 JP-A-57-47251 (JP, A)                 JP-A-55-54719 (JP, A)                 Actual opening 1979-88729 (JP, U)                 60-46473 (JP, U)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．トーショバーを介して連結された舵輪側の上軸とラ
ック軸に噛合するピニオン歯が形成された下軸とを有す
る入力軸に、前記舵輪に加えられる操舵トルクを検出す
るトルクセンサを装着し、その検出トルクに応じて操舵
補助用のモータを駆動するラックピニオン式の動力舵取
装置において、 前記入力軸の上軸及び前記トルクセンサを格納するセン
サハウジングと、 前記入力軸の下軸に作用するスラスト荷重に対応する負
荷能力を有し、前記入力軸の前記トルクセンサの装着位
置よりも舵輪と反対側寄りの部分に、軸長方向にその内
輪が拘束された状態にて外嵌されると共に、前記センサ
ハウジングにその外輪が内嵌固定されて、前記入力軸の
軸長方向位置を固定して支承するシール手段を有する４
点接触玉軸受と、 前記入力軸の前記トルクセンサの装着位置よりも舵輪側
の部分を支承すべく、前記センサハウジングに内嵌され
たラジアル軸受と、 前記入力軸の下軸及び前記ラック軸を収納するラック軸
ハウジングと、 前記センサハウジングと前記ラック軸ハウジングとを連
結する手段と を具備することを特徴とする動力舵取装置。 ２．前記ラジアル軸受は、シール手段を有することを特
徴とする特許請求の範囲１に記載の動力舵取装置。(57) [Claims] A torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering wheel is mounted on an input shaft having an upper shaft on the steering wheel side connected via a torsion bar and a lower shaft formed with pinion teeth meshing with the rack shaft. In a rack and pinion type power steering device that drives a steering assist motor in accordance with a detected torque, a sensor housing that stores an upper shaft of the input shaft and the torque sensor, and a thrust that acts on a lower shaft of the input shaft Having a load capacity corresponding to a load, a portion of the input shaft closer to the side opposite to the steering wheel than the mounting position of the torque sensor is externally fitted in a state where the inner ring is restrained in the axial direction, An outer ring is fixedly fitted in the sensor housing to have a sealing means for fixing and supporting an axial position of the input shaft in the axial direction;
A point contact ball bearing, a radial bearing fitted inside the sensor housing to support a portion of the input shaft closer to the steering wheel than a mounting position of the torque sensor, and a lower shaft and the rack shaft of the input shaft. A power steering device comprising: a rack shaft housing to be stored; and means for connecting the sensor housing and the rack shaft housing. 2. The power steering device according to claim 1, wherein the radial bearing has a sealing means.