JP3845488B2 - Electric power steering device - Google Patents

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JP3845488B2
JP3845488B2 JP6624497A JP6624497A JP3845488B2 JP 3845488 B2 JP3845488 B2 JP 3845488B2 JP 6624497 A JP6624497 A JP 6624497A JP 6624497 A JP6624497 A JP 6624497A JP 3845488 B2 JP3845488 B2 JP 3845488B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイール等の操舵側からの入力トルクの大きさおよび方向をトルク検出装置で検出し、この入力トルクの検出値にしたがった電動モータからのアシスト力を、アシスト力伝達機構を介して操舵力に付与する。このような電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスにおいて、操舵側に連結するピニオン軸、トルク検出装置、電動モータ、電動モータからのアシスト力伝達機構等をユニット化した構成が、例えば特開平8−175403号公報や特開平8−34355号公報等に提案されている。
【0003】
図3には、この特開平8−175403号公報の電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスを断面図で示す。図示されるように、ピニオン軸101は、軸受102を介してハウジングのピニオン軸収容部103の上半部103aに軸支される入力軸104と、トーションバー105と、軸受106、107を介してピニオン軸収容部103の下半部103bとラック軸収容部108にそれぞれ軸支される出力軸109から構成される。
【0004】
操舵側に連係する入力軸104は、中空部110内に収装したトーションバー105を介して、出力軸109と連結する。一方、ハウジングのピニオン軸収容部103とラック軸収容部108との間の開口部111からラック軸収容部108側に突出した出力軸109外周にはピニオン112が形成され、このピニオン112と噛合するラック軸113が、図示されない車輪等の被操舵側に連係する。
【0005】
トルク検出装置は、差動変圧器115と、スライド部材116から構成される。入力軸104および出力軸109の外周に嵌合する円筒状のスライド部材116は、入力軸104に形成された斜行案内部117に係合するとともに、出力軸109に形成された縦方向案内部118に係合し、入力トルクの大きさと方向にしたがったトーションバー105の捩れ(入力軸104と出力軸109との相対回転)は、スライド部材116のピニオン軸101方向の移動に変換され、差動変圧器115を介して検出される。
【0006】
この入力トルクの検出値にしたがってアシスト力を発生する電動モータ119はピニオン軸収容部103に一体に保持され、リング部材120と進退部材121から構成されるアシスト力伝達機構を介して、出力軸109にアシスト力が付与される。
【0007】
図4には、特開平8−34355号公報の電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスを断面図で示す。図示されるように、ハウジングのピニオン軸収容部201の上半分を構成するカバー201aに軸受202を介して支持された入力軸203は、トーションバー204を介して、ピニオン軸収容部201の下半分を構成するベース201bに軸受205および軸受206を介して支持された出力軸207と連結する。ベース201bは同じくハウジングの一部を構成するラック軸収容部208側に開口し、このラック軸収容部208内に収容されたラック軸209に、出力軸207外周に形成されたピニオンが噛合する。ラック軸209は図示されない被操舵側に連係する。
【0008】
また、トルク検出装置は、トーションバー204の捩れにしたがってピニオン軸(入力軸203および出力軸207)の軸方向にスライドするスライダ211、およびこのスライダ211のスライドを検出するポテンショメータ212から構成され、これらはカバー201a内に収装される。
【0009】
また、電動モータ213と出力軸207間のアシスト力伝達機構は、電動モータ213出力軸外周の小ハイポイドギヤ214と、この小ハイポイドギヤ214と噛合する出力軸207外周の大ハイポイドギヤ215から構成され、カバー201a内に収容されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような電動パワーステアリング装置において、図3のラック軸113、図4のラック軸209は、それぞれステアリングギヤボックスの両端の開口から突出し、図示されないタイロッドを介して被操舵側に連結するのであるが、このラック軸113またはラック軸209とタイロッドとの連結部には、防塵および防水用のブーツが被せられ、ステアリングギヤボックス両端の開口からのラック軸収容部108またはラック軸収容部201内への泥水等の異物の侵入が防止されている(図1参照)。
【0011】
しかしながら、このようなブーツは例えば飛び石等でも破損しやすく、ブーツが破損した場合には、ラック軸収容部108またはラック軸収容部201内には外部からの泥水等が侵入してしまうが、この場合、上述した図3、図4に示すような従来のステアリングギヤボックスでは、泥水等がピニオン軸収容部103側、またはピニオン軸収容部201側にまで到達してしまう。
【0012】
すなわち、図3の電動パワーステアリング装置では、ラック軸収容部108とピニオン軸収容部103とは開口部111を介して連通しているので、破損したブーツから侵入して来た泥水はそのままピニオン軸収容部103内に侵入し、軸受106、アシスト力伝達機構、トルク検出装置にまで達してしまう。
【0013】
また、図4の電動パワーステアリング装置では、カバー201a内のトルク検出装置210が収容される第1室Aと、アシスト力伝達機構である小ハイポイドギヤ214、大ハイポイドギヤ215が収容される第2室Bとは、これらの室で使用される潤滑油(グリス)が異なることからシール部材216でシールされているが、ラック軸収容部208とベース201b内部とはそのまま連通しているので、破損したブーツからラック軸収容部208内に侵入した泥水等はベース201b内部を通って第2室Bまでは到達してしまう。
【0014】
このように侵入して来た泥水は、図3の電動パワーステアリング装置では、アシスト力伝達機構のリング部材120および進退部材121、トルク検出装置のスライド部材116、軸受102、軸受106等を、また図4の電動パワーステアリング装置では、アシスト力伝達機構の小ハイポイドギヤ214、大ハイポイドギヤ215、軸受206等を、それぞれ錆び付かせてしまい、これは作動不良や固着の原因となる。
【0015】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、ステアリングギヤボックスの端部のカバー部材が破損した場合でも、ステアリングギヤボックス内のアシスト力伝達機構やトルク検出装置等を泥水等の異物から適切に保護し得る電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、ステアリングホイールから入力トルクが入力される入力軸と、当該入力軸とトーションバーを介して連結する出力軸とを備えたピニオン軸と、前記出力軸先端外周のピニオンに噛合するとともに端部において車輪側に連係するラック軸と、前記ピニオン軸への入力トルクを検出するトルク検出装置と、前記トルク検出装置からの検出信号に基づいて操舵にアシスト力を付与する電動モータと、前記ピニオン軸の入力側を収容するピニオン側ハウジングと、前記ピニオン側ハウジングに向けて開口する開口部を有し、前記ピニオンと前記ラック軸の噛合部を収容する連結部ハウジングと、前記ラック軸を収容するラック側ハウジングと、前記ラック軸の端部が延び出す前記ラック側ハウジングの開放端をカバーするカバー部材とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記出力軸と前記連結部ハウジングの前記開口部との隙間にシール部材を設け、前記カバー部材の破損時に前記ラック側ハウジングの開放端から侵入した異物が前記ピニオン側ハウジング内側にまで侵入しないようにするとともに、前記トルク検出装置を前記ピニオン側ハウジングに収容した。
【0017】
第2の発明は、前記電動モータからのアシスト力を前記ピニオン軸に伝達するアシスト力伝達機構を備え、前記アシスト力伝達機構を前記ピニオン側ハウジングに収容した。
【0018】
【作用】
第1の発明では、ステアリングホイール側からピニオン軸に入力トルクが入力されると、ピニオン軸外周のピニオンがラック軸を摺動させ、このラック軸と連係する車輪側が操舵されるが、操舵力にはトルク検出装置が検出する入力トルクの大きさおよび方向にしたがった電動モータからのアシスト力が付与され、操舵に適切なパワーアシストがなされる。この場合、ラック軸の先端はハウジング開放端から突出して車輪側に連係するが、本発明によれば、このハウジング開放端をカバーするカバー部材が飛石等で破損して開放端から泥水等の異物が侵入した場合でも、ハウジングがピニオン軸の入力端側を収容する領域と、ハウジングがラック軸を収容する領域との間に設けられたシール部材により、ピニオン軸の入力端側を収容する領域には異物の侵入が防止される。したがって、この領域に収容されているトルク検出装置や、ピニオン軸を支持する軸受等は、泥水等の異物により錆び付き等の悪影響を受けることはなく、作動不良や固着が起こることはないので、電動パワーステアリング装置の適確な作動が保証され、装置の信頼性が著しく向上する。
【0019】
第2の発明では、アシスト力伝達機構は、ハウジングがピニオン軸の入力端側を収容する領域において、シール部材により泥水等の異物から保護されるので、アシスト力伝達に支障が生じることはなく、電動パワーステアリング装置の適確な作動が保証され、装置の信頼性が著しく向上する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【0021】
図1には、電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスの全体構成を示す。
【0022】
図示されるように、ステアリングギヤボックスのハウジング1は、ピニオン軸2の入力側を収装するピニオン側ハウジング3と、ピニオンギヤ51とラックギヤ52の噛合部(図2参照)を収容する連結部ハウジング4、および連結部ハウジング4から延び出すラック軸6を収容するラック側ハウジング5から構成される。ピニオン側ハウジング3は連結部ハウジング4上部をカバーするように装着され、ピニオン軸2に加えて、後述するように、トルク検出装置およびアシスト力伝達機構が収容され、電動モータ20が取り付けられる。
【0023】
ステアリングギヤボックスのハウジング1両端の開放端1a、1bから突出したラック軸6の両端部は、それぞれボールジョイント7、8を介して、図示されない被操舵側に接続するタイロッド9、10と連結される。このラック軸6両端とタイロッド9、10との連結部にはそれぞれカバー部材としてのブーツ11、ブーツ12が被せられ、ギヤボックスハウジング1内の防塵および防水が図られている。
【0024】
図2は、図1に示した電動パワーステアリング装置のA−A断面図である。
【0025】
図示されるように、ピニオン軸2は、入力軸21、出力軸22、およびトーションバー23から構成される。入力軸21は一端を突出させながらピニオン側ハウジング3に収容され、突出端側で図示されない操舵側(ステアリングホイール等)と連係するとともに、この突出端を軸受24を介してピニオン側ハウジング3内周面に、また他端を出力軸22の内径穴25に、それぞれ支持される。また、入力軸21の中空部26にはトーションバー23が収容され、このトーションバー23の一端はピン27を介して入力軸21に固定されるとともに、他端はセレーション28を介して出力軸22に固定される。これにより、入力軸21と出力軸22は入力トルクによるトーションバー23の捩れ分だけ相対回転するようになっている。
【0026】
このピニオン軸2の外周にはスリーブ30が装着される。このスリーブ30内周の入力軸21側には雌型のヘリカルスプライン31が形成され、このヘリカルスプライン31は、入力軸21の軸受24と内径穴25の間の部分の外周に形成された雄型のヘリカルスプライン32と噛合する。また、スリーブ30の出力軸22側の内周面にはピニオン軸2方向に延びる軸方向溝33が形成され、この軸方向溝33には出力軸22に圧入されたピン34が係合する。これにより、入力トルクにしたがってトーションバー23が捩れ、入力軸21と出力軸22とが相対回転したときには、スリーブ30が、ヘリカルスプライン31、32からなるカム機構の螺旋軌道に沿って、ピニオン軸2の軸方向に摺動するようになっている。
【0027】
一方、スリーブ30外周には段部35が形成され、この段部35にはピニオン側ハウジング3側方に装着されたポテンショメータ36の検出レバー37が係合する。これにより、スリーブ30のピニオン軸2方向の動きにしたがって検出レバー37が動かされ、入力トルクの大きさおよび方向が検出される。なお、ポテンショメータ36には、検出レバー37を段部35に圧接する図示されないバネ部材が内蔵され、検出レバー37の段部35とが一体に動くようにされるとともに、スリーブ30のガタが防止されている。トルク検出装置は、このポテンショメータ36とスリーブ30とから構成される。
【0028】
出力軸22の外周にはカラー41が圧入され、ピニオン側ハウジング3と連結部ハウジング4の接合部分に設けられた軸受42の内輪がこのカラー41外周に形成された鍔部41aとこの鍔部41a下方のリング43との間で軸方向に拘束されながら係止される。なお、このリング43は、カラー41外周の溝に挿入後、径方向に塑性変形させて、カラー41に固定されたものである。出力軸22の入力軸21側は、この軸受42で回転自在に支持されるとともに、連結部ハウジング4内に収容される出力軸22の先端側は、連結部ハウジング4の軸受穴44に圧入された軸受45に回転自在に支持されている。なお、この軸受45は連結部ハウジング4内にあり、後述するオイルシール60では泥水等から保護されないので、あらかじめ錆びの問題が生じない非鉄系の材料のものを使用するとよい。
【0029】
また、出力軸22の外周にはウォームホイール47が圧入され、このウォームホイール47は電動モータ20の出力が連係するウォーム46と噛合している。このウォーム46およびウォームホイール47がアシスト力伝達機構を構成し、トルク検出装置からの入力トルクの大きさおよび方向にしたがった電動モータ20からのアシスト力が、ウォーム46およびウォームホイール47を介して出力軸22に付与されるようになっている。
【0030】
出力軸22先端外周のピニオンギヤ51は、開口部4aから連結部ハウジング4内に収装され、ラック軸6のラックギヤ52と噛合している。このラック軸6はプレッシャパッド53を介してスプリング54により背面を付勢され、ピニオンギヤ51とラックギヤ52との噛合が確保される。なお、スプリング54は、連結部ハウジング4にナット55により固定されたプラグ56に組み付けられている。
【0031】
さらに、この開口部4aの端部には段差部4bが形成され、この段差部4bには、本発明の特徴となる構成として、オイルシール60が圧入されている。このオイルシール60により、オイルシール60は連結部ハウジング4の開口部4aと出力軸22との間に生じた環状の隙間は閉鎖され、仮に図1に示したブーツ11または12が破損してステアリングギヤボックスのハウジング1両端部から泥水等の異物が侵入したとしても、この異物のピニオン側ハウジング3側への侵入は防止され、ピニオン側ハウジング3内のアシスト力伝達機構、トルク検出装置、軸受42等が保護されるようになっている。
【0032】
なお、入力軸21の突出端側にはオイルシール61が圧入され、また、入力軸21の中空部内周面とトーションバー23との間にはOリング62が、ピニオン側ハウジング3と連結部ハウジング4との接合部にはOリング63が、ポテンショメータ36のピニオン側ハウジング3への装着部にはOリング64が、それぞれ設けられ、ピニオン側ハウジング3内のシールが図られている。
【0033】
つぎに作用を説明する。
【0034】
本発明のパワーステアリング装置において、ステアリングホイール等の操舵側から入力トルクが入力軸21に入力されると、入力軸21とトーションバー23を介して連結する出力軸22の回転により、出力軸22外周のピニオンがラック軸6を摺動させ、このラック軸6と連係する被操舵側が操舵されるが、この出力軸22の回転トルクには、トーションバー23の捩れに基づいてトルク検出装置(スリーブ30およびポテンショメータ36)が検出する入力トルクの大きさおよび方向にしたがった電動モータ20からのアシストトルクが、アシスト力伝達機構(ウォーム46およびウォームホイール47)を介して付与され、操舵に適切なパワーアシストがなされる。
【0035】
ところで、出力軸22からのトルクを被操舵側に伝達するラック軸6の先端は、ボールジョイント7、8を介してタイロッド9、10と接続しているが、この接続部はブーツ11、12によりカバーされ、開放端1a、1bからハウジング1内への泥水等の異物の侵入が防止されている。しかしながら、車両の走行中の飛石等によりこのブーツ11、12が破損することがあり、この場合にはハウジング1の開放端1a、1bからステアリングギヤボックス内部に泥水等の異物が侵入してしまう。
【0036】
これに対して、本発明では、出力軸22外周の開口部4aにはオイルシール60が圧入され、このオイルシール60が開口部4aと出力軸22との隙間を閉鎖するようになっているので、ステアリングギヤボックスのハウジング1の開放端1a、1bから侵入した異物は、ピニオン側ハウジング3内側にまで侵入することはない。したがって、本発明では、ピニオン側ハウジング3内に収容されたアシスト力伝達機構(ウォーム46およびウォームホイール47)、トルク検出装置(スリーブ30およびポテンショメータ36)、入力軸21を軸支する軸受24、出力軸22を軸支する軸受42等に泥水等の異物が到達して、例えば錆び付き等を起こすことはなく、これらの装置の作動不良や固着は防止されるので、パワーステアリング装置の適確な作動が保証される。
【0037】
なお、図1、図2に示した実施の形態では、アシスト力伝達機構(ウォーム46およびウォームホイール47)はピニオン軸2を収容するピニオン側ハウジング3内に設けられ、電動モータ20からのアシスト力は出力軸22に与えられるようになっているが、本発明は、電動モータ20およびアシスト力伝達機構を入力トルクが与えられるピニオン軸2とは離して配置し、電動モータ20からのアシスト力をアシスト力伝達機構(例えば第2のピニオン)を介してラック軸6に直接作用させるようにした電動パワーステアリング装置に対しても当然に適用することができ、この場合にも、ステアリングギヤボックス内の軸受およびトルク検出装置等を泥水等の異物侵入から有効に保護することができる。
【0038】
【発明の効果】
第1の発明によれば、このハウジング開放端をカバーするカバー部材が飛石等で破損して開放端から泥水等の異物が侵入した場合でも、ハウジングがピニオン軸の入力端側を収容する領域と、ハウジングがラック軸を収容する領域との間に設けられたシール部材により、ピニオン軸の入力端側を収容する領域には異物の侵入が防止される。したがって、この領域に収容されているトルク検出装置や、ピニオン軸を支持する軸受等は、泥水等の異物により錆び付き等の悪影響を受けることはなく、作動不良や固着が起こることはないので、電動パワーステアリング装置の適確な作動が保証され、装置の信頼性が著しく向上する。
【0039】
第2の発明によれば、アシスト力伝達機構は、ハウジングがピニオン軸の入力端側を収容する領域において、シール部材により泥水等の異物から保護されるので、アシスト力伝達に支障が生じることはなく、電動パワーステアリング装置の適確な作動が保証され、装置の信頼性が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のステアリングギヤボックスの全体構成を示す構成図である。
【図2】同じく図1のステアリングギヤボックスのA−A断面図である。
【図3】従来のステアリングギヤボックスを示す断面図である。
【図4】他の従来のステアリングギヤボックスを示す断面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
1a 開放端
1b 開放端
2 ピニオン軸
3 ピニオン側ハウジング
4 連結部ハウジング
4a 開口部
4b 段差部
5 ラック側ハウジング
6 ラック軸
7 ボールジョイント
8 ボールジョイント
9 タイロッド
10 タイロッド
11 ブーツ
12 ブーツ
20 電動モータ
21 入力軸
22 出力軸
23 トーションバー
30 スリーブ
36 ポテンショメータ
46 ウォーム
47 ウォームホイール
51 ピニオンギヤ
52 ラックギヤ
60 オイルシール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a steering gear box of an electric power steering apparatus.
[0002]
[Prior art]
In the electric power steering device, the magnitude and direction of the input torque from the steering side such as the steering wheel is detected by the torque detection device, and the assist force from the electric motor according to the detected value of the input torque is transmitted to the assist force transmission mechanism. The steering force is applied via In such a steering gear box of an electric power steering apparatus, a configuration in which a pinion shaft connected to the steering side, a torque detection device, an electric motor, an assist force transmission mechanism from the electric motor, and the like are unitized is disclosed in, for example, No. 8 and Japanese Patent Laid-Open No. 8-34355.
[0003]
FIG. 3 is a sectional view showing a steering gear box of the electric power steering apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-175403. As shown in the figure, the pinion shaft 101 is connected to the input shaft 104 supported by the upper half 103a of the pinion shaft housing portion 103 of the housing via the bearing 102, the torsion bar 105, and the bearings 106 and 107. The pinion shaft housing portion 103 includes a lower half portion 103 b and an output shaft 109 that is supported by the rack shaft housing portion 108.
[0004]
The input shaft 104 linked to the steering side is connected to the output shaft 109 via a torsion bar 105 housed in the hollow portion 110. On the other hand, a pinion 112 is formed on the outer periphery of the output shaft 109 protruding from the opening 111 between the pinion shaft housing portion 103 of the housing and the rack shaft housing portion 108 toward the rack shaft housing portion 108, and meshes with the pinion 112. The rack shaft 113 is linked to a steered side such as a wheel (not shown).
[0005]
The torque detection device includes a differential transformer 115 and a slide member 116. A cylindrical slide member 116 fitted to the outer periphery of the input shaft 104 and the output shaft 109 engages with a skew guide portion 117 formed on the input shaft 104, and a vertical direction guide portion formed on the output shaft 109. 118, and the torsion of the torsion bar 105 (relative rotation between the input shaft 104 and the output shaft 109) according to the magnitude and direction of the input torque is converted into the movement of the slide member 116 in the direction of the pinion shaft 101. It is detected via the dynamic transformer 115.
[0006]
The electric motor 119 that generates an assist force according to the detected value of the input torque is integrally held in the pinion shaft housing portion 103, and is connected to the output shaft 109 via an assist force transmission mechanism that includes the ring member 120 and the advance / retreat member 121. An assist force is applied to the.
[0007]
FIG. 4 is a sectional view showing a steering gear box of an electric power steering apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-34355. As illustrated, an input shaft 203 supported via a bearing 202 on a cover 201a constituting an upper half of the pinion shaft housing portion 201 of the housing is connected to a lower half of the pinion shaft housing portion 201 via a torsion bar 204. Are connected to an output shaft 207 supported by a base 201b via a bearing 205 and a bearing 206. Similarly, the base 201b is opened to the rack shaft accommodating portion 208 that constitutes a part of the housing, and a pinion formed on the outer periphery of the output shaft 207 meshes with the rack shaft 209 accommodated in the rack shaft accommodating portion 208. The rack shaft 209 is linked to a steered side (not shown).
[0008]
Further, the torque detection device includes a slider 211 that slides in the axial direction of the pinion shaft (the input shaft 203 and the output shaft 207) according to the twist of the torsion bar 204, and a potentiometer 212 that detects the slide of the slider 211. Is housed in the cover 201a.
[0009]
The assist force transmission mechanism between the electric motor 213 and the output shaft 207 includes a small hypoid gear 214 on the outer periphery of the output shaft of the electric motor 213 and a large hypoid gear 215 on the outer periphery of the output shaft 207 that meshes with the small hypoid gear 214. Is housed inside.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such an electric power steering apparatus, the rack shaft 113 in FIG. 3 and the rack shaft 209 in FIG. 4 protrude from the openings at both ends of the steering gear box and are connected to the steered side via tie rods (not shown). However, the rack shaft 113 or the rack shaft 209 and the tie rod are covered with a dustproof and waterproof boot, and the rack shaft housing portion 108 or the rack shaft housing portion 201 is opened from the opening at both ends of the steering gear box. Intrusion of foreign matter such as muddy water into the water is prevented (see FIG. 1).
[0011]
However, such boots are easily damaged by, for example, stepping stones. When the boots are damaged, muddy water or the like enters from the outside into the rack shaft housing portion 108 or the rack shaft housing portion 201. In this case, in the conventional steering gear box as shown in FIGS. 3 and 4 described above, muddy water or the like reaches the pinion shaft housing portion 103 side or the pinion shaft housing portion 201 side.
[0012]
In other words, in the electric power steering apparatus of FIG. 3, the rack shaft housing portion 108 and the pinion shaft housing portion 103 communicate with each other through the opening 111, so that the muddy water that has entered from the damaged boot remains as it is. It penetrates into the housing 103 and reaches the bearing 106, the assist force transmission mechanism, and the torque detection device.
[0013]
In the electric power steering apparatus of FIG. 4, the first chamber A in which the torque detection device 210 in the cover 201a is accommodated, and the second chamber B in which the small hypoid gear 214 and the large hypoid gear 215 that are assist force transmission mechanisms are accommodated. Is sealed with the seal member 216 because the lubricating oil (grease) used in these chambers is different, but the rack shaft accommodating portion 208 and the inside of the base 201b communicate with each other as it is, so that the damaged boot The muddy water or the like that has entered the rack shaft accommodating portion 208 reaches the second chamber B through the base 201b.
[0014]
In the electric power steering apparatus shown in FIG. 3, the muddy water that has entered in this way passes through the ring member 120 and advance / retreat member 121 of the assist force transmission mechanism, the slide member 116 of the torque detector, the bearing 102, the bearing 106, etc. In the electric power steering apparatus of FIG. 4, the small hypoid gear 214, the large hypoid gear 215, the bearing 206, etc. of the assist force transmission mechanism are rusted, which causes malfunction and sticking.
[0015]
The present invention has been made paying attention to such problems, and even when the cover member at the end of the steering gear box is damaged, the assist force transmission mechanism, the torque detection device, etc. in the steering gear box can be used as muddy water. An object of the present invention is to provide an electric power steering device that can appropriately protect against foreign objects.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
1st invention meshes | engages with the pinion shaft provided with the input shaft into which an input torque is input from a steering wheel, the output shaft connected with the said input shaft via a torsion bar, and the pinion of the said output shaft tip outer periphery A rack shaft linked to the wheel side at the end, a torque detection device that detects an input torque to the pinion shaft, an electric motor that applies assist force to steering based on a detection signal from the torque detection device, A pinion housing that houses the input side of the pinion shaft; an opening that opens toward the pinion housing ; a coupling housing that houses a meshing portion of the pinion and the rack shaft; and the rack shaft. A rack-side housing to be accommodated, and a cover member that covers an open end of the rack-side housing from which an end of the rack shaft extends. The electric power steering system wherein the output shaft and a seal member provided in a gap between the opening of the connecting housing, the foreign matter is the pinion side entering from the open end of the rack housing at breakage of the cover member The torque detection device was accommodated in the pinion side housing while preventing it from entering the inside of the housing.
[0017]
The second invention comprises an assist force transmission mechanism for transmitting the assist force from the electric motor to the pinion shaft, accommodating the assist force transmission mechanism to the pinion housing.
[0018]
[Action]
In the first invention, when input torque is input from the steering wheel side to the pinion shaft, the pinion on the outer periphery of the pinion shaft slides the rack shaft, and the wheel side linked to the rack shaft is steered. Is applied with an assist force from the electric motor according to the magnitude and direction of the input torque detected by the torque detector, and power assist appropriate for steering is performed. In this case, the front end of the rack shaft protrudes from the open end of the housing and is linked to the wheel side. However, according to the present invention, the cover member covering the open end of the housing is damaged by stepping stones or the like, and foreign matter such as muddy water from the open end. Even if the intrusion occurs, the seal member provided between the region in which the housing accommodates the input end side of the pinion shaft and the region in which the housing accommodates the rack shaft makes the region that accommodates the input end side of the pinion shaft Intrusion of foreign objects is prevented. Therefore, the torque detection device accommodated in this region, the bearing that supports the pinion shaft, etc. are not adversely affected by rust due to foreign matters such as muddy water, and malfunctions and sticking do not occur. The correct operation of the electric power steering device is guaranteed and the reliability of the device is significantly improved.
[0019]
In the second invention, the assist force transmission mechanism is protected from foreign matters such as muddy water by the seal member in the region where the housing accommodates the input end side of the pinion shaft, so that there is no problem in assist force transmission. The correct operation of the electric power steering device is guaranteed and the reliability of the device is significantly improved.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0021]
FIG. 1 shows the overall configuration of the steering gear box of the electric power steering apparatus.
[0022]
As shown in the figure, the housing 1 of the steering gear box includes a pinion side housing 3 that houses the input side of the pinion shaft 2, and a connecting portion housing 4 that houses a meshing portion (see FIG. 2) of the pinion gear 51 and the rack gear 52. , And a rack-side housing 5 that houses a rack shaft 6 extending from the connecting portion housing 4. The pinion-side housing 3 is mounted so as to cover the upper part of the connecting portion housing 4. In addition to the pinion shaft 2, a torque detection device and an assist force transmission mechanism are accommodated and an electric motor 20 is attached, as will be described later.
[0023]
Both ends of the rack shaft 6 projecting from the open ends 1a, 1b at both ends of the housing 1 of the steering gear box are connected to tie rods 9, 10 connected to the steered side (not shown) via ball joints 7, 8, respectively. . A boot 11 and a boot 12 as cover members are put on the connecting portions between the both ends of the rack shaft 6 and the tie rods 9 and 10, respectively, so that dust and water resistance in the gear box housing 1 is achieved.
[0024]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric power steering apparatus shown in FIG.
[0025]
As illustrated, the pinion shaft 2 includes an input shaft 21, an output shaft 22, and a torsion bar 23. The input shaft 21 is accommodated in the pinion side housing 3 with one end protruding, and is linked to a steering side (steering wheel or the like) (not shown) on the protruding end side, and this protruding end is connected to the inner periphery of the pinion side housing 3 via a bearing 24. The other end is supported on the surface and the inner diameter hole 25 of the output shaft 22. A torsion bar 23 is accommodated in the hollow portion 26 of the input shaft 21, and one end of the torsion bar 23 is fixed to the input shaft 21 via a pin 27 and the other end is connected to an output shaft 22 via a serration 28. Fixed to. As a result, the input shaft 21 and the output shaft 22 are relatively rotated by the amount of twist of the torsion bar 23 caused by the input torque.
[0026]
A sleeve 30 is mounted on the outer periphery of the pinion shaft 2. A female helical spline 31 is formed on the inner periphery of the sleeve 30 on the input shaft 21 side. The helical spline 31 is a male type formed on the outer periphery of the portion between the bearing 24 and the inner diameter hole 25 of the input shaft 21. Mesh with the helical spline 32. An axial groove 33 extending in the direction of the pinion shaft 2 is formed on the inner peripheral surface of the sleeve 30 on the output shaft 22 side, and a pin 34 press-fitted into the output shaft 22 is engaged with the axial groove 33. As a result, when the torsion bar 23 is twisted according to the input torque and the input shaft 21 and the output shaft 22 rotate relative to each other, the sleeve 30 moves along the spiral trajectory of the cam mechanism including the helical splines 31 and 32 along the pinion shaft 2. It slides in the axial direction.
[0027]
On the other hand, a step portion 35 is formed on the outer periphery of the sleeve 30, and a detection lever 37 of a potentiometer 36 attached to the side of the pinion side housing 3 is engaged with the step portion 35. As a result, the detection lever 37 is moved according to the movement of the sleeve 30 in the direction of the pinion shaft 2, and the magnitude and direction of the input torque are detected. The potentiometer 36 incorporates a spring member (not shown) that presses the detection lever 37 against the step portion 35 so that the step portion 35 of the detection lever 37 moves integrally and the backlash of the sleeve 30 is prevented. ing. The torque detection device includes the potentiometer 36 and the sleeve 30.
[0028]
A collar 41 is press-fitted into the outer periphery of the output shaft 22, and an inner ring of a bearing 42 provided at a joint portion between the pinion side housing 3 and the connecting portion housing 4 is a flange portion 41 a formed on the outer periphery of the collar 41 and the flange portion 41 a. The lower ring 43 is locked while being restrained in the axial direction. The ring 43 is fixed to the collar 41 by being plastically deformed in the radial direction after being inserted into a groove on the outer periphery of the collar 41. The input shaft 21 side of the output shaft 22 is rotatably supported by the bearing 42, and the distal end side of the output shaft 22 accommodated in the connecting portion housing 4 is press-fitted into the bearing hole 44 of the connecting portion housing 4. The bearing 45 is rotatably supported. Since the bearing 45 is in the connecting portion housing 4 and is not protected from muddy water or the like by the oil seal 60 described later, it is preferable to use a non-ferrous material that does not cause rusting problems in advance.
[0029]
A worm wheel 47 is press-fitted into the outer periphery of the output shaft 22, and the worm wheel 47 meshes with a worm 46 with which the output of the electric motor 20 is linked. The worm 46 and the worm wheel 47 constitute an assist force transmission mechanism, and the assist force from the electric motor 20 according to the magnitude and direction of the input torque from the torque detector is output via the worm 46 and the worm wheel 47. It is applied to the shaft 22.
[0030]
The pinion gear 51 at the outer periphery of the output shaft 22 is accommodated in the connecting portion housing 4 through the opening 4 a and meshes with the rack gear 52 of the rack shaft 6. The rack shaft 6 is biased on the back surface by a spring 54 via a pressure pad 53, and the meshing of the pinion gear 51 and the rack gear 52 is ensured. The spring 54 is assembled to a plug 56 that is fixed to the connecting portion housing 4 by a nut 55.
[0031]
Further, a step 4b is formed at the end of the opening 4a, and an oil seal 60 is press-fitted into the step 4b as a feature of the present invention. The oil seal 60 closes the annular gap formed between the opening 4a of the connecting portion housing 4 and the output shaft 22, and the boot 11 or 12 shown in FIG. Even if foreign matter such as muddy water enters from both ends of the gear box housing 1, the foreign matter is prevented from entering the pinion side housing 3, and the assist force transmission mechanism, torque detection device, and bearing 42 in the pinion side housing 3 are prevented. Etc. are to be protected.
[0032]
An oil seal 61 is press-fitted on the protruding end side of the input shaft 21, and an O-ring 62 is provided between the inner peripheral surface of the hollow portion of the input shaft 21 and the torsion bar 23, and the pinion side housing 3 and the connecting portion housing. 4 is provided with an O-ring 63, and an attachment portion of the potentiometer 36 to the pinion-side housing 3 is provided with an O-ring 64, and a seal within the pinion-side housing 3 is achieved.
[0033]
Next, the operation will be described.
[0034]
In the power steering device of the present invention, when input torque is input to the input shaft 21 from the steering side such as a steering wheel, the outer periphery of the output shaft 22 is caused by the rotation of the output shaft 22 connected to the input shaft 21 via the torsion bar 23. The pinion slides the rack shaft 6 and the steered side linked to the rack shaft 6 is steered. The rotational torque of the output shaft 22 is based on the torsion of the torsion bar 23 and the torque detection device (sleeve 30). The assist torque from the electric motor 20 according to the magnitude and direction of the input torque detected by the potentiometer 36) is applied via the assist force transmission mechanism (worm 46 and worm wheel 47), and power assist suitable for steering. Is made.
[0035]
By the way, the tip of the rack shaft 6 that transmits the torque from the output shaft 22 to the steered side is connected to the tie rods 9 and 10 via the ball joints 7 and 8. Covered and foreign matter such as muddy water entering the housing 1 from the open ends 1a and 1b is prevented. However, the boots 11 and 12 may be damaged by flying stones or the like while the vehicle is running. In this case, foreign matter such as muddy water enters the steering gear box from the open ends 1a and 1b of the housing 1.
[0036]
On the other hand, in the present invention, the oil seal 60 is press-fitted into the opening 4a on the outer periphery of the output shaft 22, and the oil seal 60 closes the gap between the opening 4a and the output shaft 22. The foreign matter that has entered from the open ends 1 a and 1 b of the steering gear box housing 1 does not enter the inside of the pinion side housing 3. Therefore, in the present invention, the assist force transmission mechanism (worm 46 and worm wheel 47) accommodated in the pinion side housing 3, the torque detection device (sleeve 30 and potentiometer 36), the bearing 24 that supports the input shaft 21, the output Since foreign matter such as muddy water reaches the bearing 42 that supports the shaft 22 and does not cause, for example, rusting and the like, the malfunction and sticking of these devices are prevented, so that the power steering device can be accurately used. Operation is guaranteed.
[0037]
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the assist force transmission mechanism (worm 46 and worm wheel 47) is provided in the pinion side housing 3 that accommodates the pinion shaft 2, and assist force from the electric motor 20. However, according to the present invention, the electric motor 20 and the assist force transmission mechanism are arranged apart from the pinion shaft 2 to which the input torque is applied, and the assist force from the electric motor 20 is increased. Of course, the present invention can also be applied to an electric power steering device that is made to act directly on the rack shaft 6 via an assist force transmission mechanism (for example, a second pinion). It is possible to effectively protect the bearings, the torque detection device, and the like from entry of foreign matter such as muddy water.
[0038]
【The invention's effect】
According to the first invention, even when the cover member covering the housing open end is damaged by a flying stone or the like and foreign matter such as muddy water enters from the open end, the housing accommodates the input end side of the pinion shaft. The seal member provided between the housing and the region for accommodating the rack shaft prevents foreign matter from entering the region for accommodating the input end side of the pinion shaft. Therefore, the torque detection device accommodated in this region, the bearing that supports the pinion shaft, etc. are not adversely affected by foreign matter such as muddy water, etc., and malfunction and adhesion do not occur. The correct operation of the electric power steering device is guaranteed and the reliability of the device is significantly improved.
[0039]
According to the second invention, the assist force transmission mechanism is protected from foreign matters such as muddy water by the seal member in the region where the housing accommodates the input end side of the pinion shaft, and therefore the assist force transmission is not hindered. Therefore, the proper operation of the electric power steering apparatus is ensured, and the reliability of the apparatus is remarkably improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an overall configuration of a steering gear box according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the steering gear box of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional steering gear box.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another conventional steering gear box.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 1a Open end 1b Open end 2 Pinion shaft 3 Pinion side housing 4 Connection part housing 4a Opening part 4b Step part 5 Rack side housing 6 Rack shaft 7 Ball joint 8 Ball joint 9 Tie rod 10 Tie rod 11 Boot 12 Boot 20 Electric motor 21 Input shaft 22 Output shaft 23 Torsion bar 30 Sleeve 36 Potentiometer 46 Worm 47 Worm wheel 51 Pinion gear 52 Rack gear 60 Oil seal

Claims (2)

ステアリングホイールから入力トルクが入力される入力軸と、当該入力軸とトーションバーを介して連結する出力軸とを備えたピニオン軸と、
前記出力軸先端外周のピニオンに噛合するとともに端部において車輪側に連係するラック軸と、
前記ピニオン軸への入力トルクを検出するトルク検出装置と、
前記トルク検出装置からの検出信号に基づいて操舵にアシスト力を付与する電動モータと、
前記ピニオン軸の入力側を収容するピニオン側ハウジングと、
前記ピニオン側ハウジングに向けて開口する開口部を有し、前記ピニオンと前記ラック軸の噛合部を収容する連結部ハウジングと、
前記ラック軸を収容するラック側ハウジングと、
前記ラック軸の端部が延び出す前記ラック側ハウジングの開放端をカバーするカバー部材とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記出力軸と前記連結部ハウジングの前記開口部との隙間にシール部材を設け、前記カバー部材の破損時に前記ラック側ハウジングの開放端から侵入した異物が前記ピニオン側ハウジング内側にまで侵入しないようにするとともに、前記トルク検出装置を前記ピニオン側ハウジングに収容したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A pinion shaft including an input shaft to which input torque is input from the steering wheel, and an output shaft connected to the input shaft via a torsion bar;
A rack shaft that meshes with the pinion on the outer periphery of the output shaft tip and that is linked to the wheel side at the end;
A torque detection device for detecting an input torque to the pinion shaft;
An electric motor for applying an assist force to steering based on a detection signal from the torque detection device;
A pinion side housing for accommodating the input side of the pinion shaft;
A connection portion housing having an opening that opens toward the pinion-side housing, and housing a meshing portion between the pinion and the rack shaft;
A rack-side housing that houses the rack shaft;
An electric power steering apparatus comprising: a cover member that covers an open end of the rack-side housing from which an end of the rack shaft extends;
A seal member is provided in a gap between the output shaft and the opening of the connecting portion housing so that foreign matter that has entered from the open end of the rack side housing when the cover member is broken does not enter the inside of the pinion side housing. In addition, an electric power steering device characterized in that the torque detection device is accommodated in the pinion side housing.
前記電動モータからのアシスト力を前記ピニオン軸に伝達するアシスト力伝達機構を備え、
前記アシスト力伝達機構を前記ピニオン側ハウジングに収容したことを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
An assist force transmission mechanism for transmitting an assist force from the electric motor to the pinion shaft;
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the assist force transmission mechanism is housed in the pinion-side housing.
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