JP3591043B2

JP3591043B2 - Electric power steering device

Info

Publication number: JP3591043B2
Application number: JP9363495A
Authority: JP
Inventors: 健二寺内; 雄一福山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JPH08282508A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、車両等の操舵力を低減するための電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば図６，図７に示すものがある（特公昭６３−２８３０号公報、特開昭５５−４４０１３号公報参照）。
【０００３】
まず、図６，図７のようにこの電動パワーステアリング装置は、操舵側ピニオンギヤ１とラック３と補助側ピニオンギヤ５と電動モータ７とを備えている。
【０００４】
前記操舵側ピニオンギヤ１、ラック３、及び補助側ピニオンギヤ５は、車体側に支持されたギヤボックス９内に収納支持されている。前記操舵側ピニオンギヤ１は、ステアリングシャフト１１に連動連結されている。従って、操舵側ピニオンギヤ１はステアリングホイール１３の操舵に応じて回転駆動される構成となっている。
【０００５】
前記操舵側ピニオンギヤ１は、ラック３に設けた操舵側ラック歯１５に噛合している。前記補助側ピニオンギヤ５は、前記ラック３の補助側ラック歯１７に噛合している。前記補助側ピニオンギヤ５は、連動シャフト１９、及び減速機２１を介して前記電動モータ７に連動連結されている。尚、前記ラック３の両端部にはサイドロッド２３が連結され、このサイドロッド２３は、左右の車輪２５のナックルアーム２７に連結されている。
【０００６】
従って、ステアリングホイール１３を操作すると、ステアリングシャフト１１を介して操舵側ピニオンギヤ１が回転駆動される。又、ステアリングホイール１３の操舵角検出に応じて電動モータ７が回転し、減速機２１、連動シャフト１９を介して補助側ピニオンギヤ５が回転駆動される。そして、両ピニオンギヤ１，５の回転に応じてラック３が移動し、サイドロッド２３、ナックルアーム２７を介して車輪２５が操舵方向へ転向されることになる。こうして、電動モータ７による操舵力補助を得ながらステアリングホイール１３を操舵することができ、操舵力軽減を図ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記電動モータ７や減速機２１は、自動車のエンジンルーム内下部に収納されるが、その周辺には多数の他部品が密集しており、減速機２１自体はできるだけ小型化するのが肝要である。しかしながら、従来の電動パワーステアリング装置では、操舵側ピニオンギヤ１及び補助側ピニオンギヤ５の歯車諸元及び歯車半径を同一としており、しかも操舵側ピニオンギヤ１の半径はステアリングギヤ比などの車両要件から決定されるため、減速機２１の減速比は電動モータ７の諸元によって決まるものとなっていた。このため、減速機２１を小型化するには、電動モータ７を大型化しなければならず、電動モータ７の大きさを変えずに減速機２１のみを小型化することには限界があった。
【０００８】
そこで、この発明は、電動モータ７を大型化せずに減速機２１をより小型化することのできる電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ステアリングシャフトに連動連結され、ステアリングホイールの操舵に応じて回転駆動される操舵側ピニオンギヤと、該操舵側ピニオンギヤが噛合する操舵側ラック歯を有すると共に車体側のギヤボックスに支持され、且つ車輪を転向させ得るラックと、該ラックに設けた補助側ラック歯に噛合する補助側ピニオンギヤと、該補助側ピニオンギヤに減速機を介して連動連結され、操舵力補助を行なうために正逆回転可能な電動モータとを備え、前記補助側ピニオンギヤの半径を操舵側ピニオンギヤの半径よりも小さくしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置であって、前記操舵側ラック歯と補助側ラック歯との歯車諸元が異なることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置であって、前記操舵側ラック歯と補助側ラック歯との歯車諸元が同一であることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
上記手段の請求項１の発明によれば、補助側ピニオンギヤの半径を操舵側ピニオンギヤの半径よりも小さくすることによって、減速機のギヤ比を小さくすることができる。すなわち、ラック軸力は電動モータのモータトルクと減速機の減速比に比例し、補助側ピニオンギヤのピニオン半径に反比例する。従って、補助側ピニオンギヤのピニオン半径を小さくした分、減速機の減速比を小さくすれば、ラック軸力に影響を与えることなく減速機の減速比を小さくすることができる。又、ラック移動速度は電動モータの回転速度と補助側ピニオンギヤの半径とに比例し、減速機の減速比に反比例する。従って、この場合も補助側ピニオンギヤのピニオンギヤ半径を小さくした分、減速機の減速比を小さくすればラック移動速度に影響を与えることなく減速機の減速比を小さくすることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の作用に加え、操舵側ラック歯と補助側ラック歯との歯車諸元が異なるため、操舵側ピニオンギヤと補助側ピニオンギヤとの歯数を同一にしながら、補助側ピニオンギヤの半径を小さくすることができる。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１の発明の作用に加え、操舵側ラック歯と補助側ラック歯との歯車諸元が同一であるため、歯数を少なくして補助側ピニオンギヤの半径を小さくすることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、この発明の実施例を説明する。尚、図６，図７と同一構成部分には同符号を付して説明し、また重複した説明は省略する。
【００１６】
（第１実施例）
図１は、図７と同様な模式図であり、この発明の第１実施例に係る電動パワーステアリング装置を示している。この第１実施例においても電動パワーステアリング装置としての基本的な構成は図７に示すものと略同一である。
【００１７】
一方、この発明の第１実施例では、操舵側ラック歯１５及び補助側ラック歯１７の歯車諸元を同一とし、特に補助側ピニオンギヤ５の半径を操舵側ピニオンギヤ１の半径よりも小さく設定している。又、この実施例では、前記減速機２１として遊星ギヤを用いている。前記減速機２１を含めた拡大概略構成を図２に示している。この図２のように減速機２１はリングギヤ２９、プラネタリーギヤ３１、及びサンギヤ３３から概ね構成されている。
【００１８】
前記リングギヤ２９は、減速機２１のハウジング３５側に設けられている。ハウジング３５は車体側に固定されている。前記プラネタリーギヤ３１は、リングギヤ２９及びサンギヤ３３に絡み合っており、プラネタリーキヤリヤ３７によって支持されている。プラネタリーキャリヤ３７は、前記補助側ピニオンギヤ５に連結シャフト１９を介して結合されている。前記サンギヤ３３は、前記電動モータ７の出力シャフト３９に連結されている。従って、電動モータ７が回転すると、出力シャフト３９を介してサンギヤ３３が回転し、このサンギヤ３３の回転によって固定側のリングギヤ２９に対しプラネタリーギヤ３１が自転しながら公転する。このため、プラネタリーキヤリヤ３７を介して減速した回転が連動シャフト１９を介して補助側ピニオンギヤ５へ伝達されることになる。
【００１９】
ところで、図２のような遊星ギヤを用いた減速機２１の減速比は、サンギヤ３３とリングギヤ２９との歯数で決まり、減速比が小さい程リングギヤ２９の歯数は少なくて良い。サンギヤ３３の歯数は電動モータ７の出力トルク等強度的要因で決まり、電動モータ７の大きさが変わらないという前提であれば図３の（ａ），（ｂ）においてサンギヤ３３の直径はφｄ１１＝φｄ２１で良い。なお、図３は、（ａ）が減速比大の場合、（ｂ）が減速比小の場合を示している。そして、（ａ）に比べて（ｂ）の減速比が小さいという条件では、φｄ１２＞φｄ２２となり、減速比が大の（ａ）に比較して減速比が小の（ｂ）の場合はより小型化を図ることができる。
【００２０】
ここで、減速比を変えて歯車減速機２１の小型化を図るとしても、ラック軸力、及びラック移動速度に影響があってはならない。電動モータ７の出力トルクとラック３の軸力との関係は、
Ｆ_Ｒ＝Ｔ_Ｍ×ｎ／ｒ_Ｐ２
となる。ここに、Ｆ_Ｒ：ラック軸力（ｋｇｆ）、Ｔ_Ｍ：モータトルク（ｋｇｆｍ）、ｎ：減速機の減速比、ｒ_Ｐ２：補助側ピニオンギヤ５のピニオン半径（ｍ）。
【００２１】
上式より、モータを変更しない場合（Ｔ_Ｍが同じ）で車両も同一（Ｆ_Ｒが同じ）である場合、ピニオン半径ｒ_Ｐ２が小さくなれば減速機の減速比ｎも小さくし、ｎ／ｒ_Ｐ２を一定にする。すなわち、電動モータ７を変更しない場合、ラック軸力を変えずに減速比を小さくすることができる。
【００２２】
また、電動モータ７の回転速度とラック３の移動速度との関係は、
【数１】
Ｖ_Ｒ＝（Ｎ_Ｍ／ｎ）×２πｒ_Ｐ２＝Ｎ_Ｍ×２π×ｎ／ｒ_Ｐ２
となる。ここに、Ｖ_Ｒ：ラック移動速度（ｍ／ｓ）、Ｎ_Ｍ：モータの回転速度（ｒｐｓ）となる。
【００２３】
上式より、ｒ_Ｐ２／ｎを同一、即ち補助側ピニオンギヤ５のピニオン半径を小さくして減速機２１の減速比を小さくしても同一の電動モータ７を使う場合、ラック移動速度に影響を与えることはない。
【００２４】
次に、具体的な数値を用いてラック軸力と減速比等との関係について述べる。
【００２５】
まず、操舵側ピニオンギヤ１の半径ｒ_Ｐ１≒７ｍｍ（歯数ｚ＝７）とする。ここで、据切りで必要になるラック軸力は４４５ｋｇｆである。又、運転者の操舵力によるラック軸力は運転者が加え得る力を３．０ｋｇｆ、ステアリングホイール１３のハンドル半径を１９０ｍｍ（０．１９ｍ）、操舵側ピニオンギヤ１のピニオン半径７ｍｍ（０．００７ｍ）とすると、３．０ｋｇｆ×０．１９／０．００７≒８０ｋｇｆとなる。従って、電動モータ７が分担するラック軸力は４４５−８０＝３６５ｋｇｆとなる。
【００２６】
ここで、従来のように補助側ピニオンギヤ５も操舵側ピニオンギヤ１と同一半径（０．００７ｍ）とした場合、電動モータ７の最大トルクを０．１５ｋｇｆｍとすると、減速機２１の減速比は
【数２】
３６５ｋｇｆ×０．００７ｍ／０．１５ｋｇｆｍ＝１７．０
となる。
【００２７】
一方、この発明の第１実施例では、例えば、操舵側ピニオンギヤ１の半径ｒ_Ｐ１＝７ｍｍに対して、補助側ピニオンギヤ５の半径ｒ_Ｐ２＝５ｍｍ（０．００５ｍ）、歯数ｚ＝５としている。従って、電動モータ７を同一とすると、減速機２１のギヤ比は
【数３】
３６５ｋｇｆ×０．００５ｍ／０．１５ｋｇｆｍ＝１２．２
となり、減速比を小さくすることができる。
【００２８】
次に、減速機２１の減速比の違いによる寸法への影響を検討してみる。
【００２９】
図３の（ｂ）を参照すると、この図のようにプラネタリーギヤが１段の場合に減速比は、減速比＝１＋φｄ２２／φｄ２１となる。従って、上記のように両ピニオンギヤ１，５の半径が同一のとき減速比１７．０の場合は、サンギヤ３３の直径φｄ２１＝８ｍｍとすると
１７．０＝１＋φｄ２２／８
φｄ２２＝１２８ｍｍ
となり、減速比１２．２の場合は、
１２．２＝１＋φｄ２２／８
φｄ２２＝８９．６ｍｍ
となり、後者の場合リングギヤ２９の直径を著しく小さくすることができ、減速機２１の小型化を図ることができるのである。
【００３０】
要するに、この発明の第１実施例では、操舵側ラック歯１５及び補助側ラック歯１７の歯車諸元を変えずに、補助側ピニオンギヤ５の半径を操舵側ピニオンギヤ１の半径よりも小さくすることによって減速機２１の小型化を図ることができる。また補助側ピニオンギヤ５の半径を小さくすることができるので、ギヤボックス９の補助側ピニオンギヤ５を収納している周辺を小さくすることができる。スペース上、あるいは重量軽減に際して極めて有利な構造にすることができる。
【００３１】
（第２実施例）
図４，図５は、減速機２１としてウォームギヤを用いたものである。即ち、この減速機２１は、ウォームギヤ４１及びウォームホイール４３を備えている。ウォームギヤ４１は、電動モータ７の出力シャフト３９に連結されている。ウォームホイール４３は、連動シャフト１９を介して補助側ピニオンギヤ５に連結されている。従って、電動モータ７の回転は出力シャフト３９、ウォームギヤ４１、ウォームホイール４３、連動シャフト１９を介して、補助側ピニオンギヤ５へ減速して伝達されることになる。
【００３２】
そして、この実施例においても、減速機２１の寸法への影響について検討すると、上記と同一の条件の設定により減速比１７．０と１２．２の場合について検討する。この場合、減速比１６、ウォームホイールの直径φｄ≒５０ｍｍのものをベースにして検討すると、減速比１７．０の場合は、
【数４】
ウォームホイールの直径φｄ＝５０ｍｍ×１７／１６＝５３．１ｍｍ
となるのに対し、減速比１２．２の場合は、
ウォームホイールの直径φｄ＝５０ｍｍ×１２．２／１６＝３８．１ｍｍ
となり、この場合もウォームホイール４３の直径を小さくすることによって減速機２１の小型化を図ることができる。従ってこの実施例でも、ウォームギヤを用いて上記第１実施例と同様な作用効果を奏することができる。
【００３３】
尚、上記各実施例では、操舵側ラック歯１５及び補助側ラック歯１７の歯車諸元を同じにしてピニオンギヤ１，５の半径を変えたが、両ラック歯１５，１７の歯車諸元を変えて補助側ピニオンギヤ５の半径を操舵側ピニオンギヤ１の半径よりも小さくすることができる。即ち、補助側ラック歯１７のモジュールを操舵側ラック歯１５のモジュールよりも小さくして、両ピニオンギヤ１，５の歯数を変えずに補助側ピニオンギヤ５の半径を小さくするのである。
【００３４】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明によれば、減速機及び補助側ピニオンギヤ周辺を小型化することができ、スペース上、重量軽減上、極めて有利な構造にすることができる。
【００３５】
請求項２の発明では、請求項１の発明の効果に加え、操舵側ピニオンギヤと補助側ピニオンギヤとの歯数を変えずに補助側ピニオンギヤの半径を小さくすることができる。
【００３６】
請求項３の発明では、請求項１の発明の効果に加え、操舵側ラック歯と補助側ラック歯との諸元が同一であるため、ラックについては従来と同様のものを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例に係る構成図である。
【図２】減速機周辺を示す拡大概略図である。
【図３】減速比を説明するもので、（ａ）は減速比が大の場合、（ｂ）は減速比が小の場合を示す概略図である。
【図４】ウォームギヤを用いた減速機周辺の一部省略概略平面図である。
【図５】ウォームギヤを用いた減速機周辺の一部省略概略側面図である。
【図６】従来例に係る電動パワーステアリング装置の概略斜視図である。
【図７】従来例に係る電動パワーステアリング装置の一部省略概略平面図である。
【符号の説明】
１操舵側ピニオンギヤ
３ラック
５補助側ピニオンギヤ
７電動モータ
９ギヤボックス
１１ステアリングシャフト
１３ステアリングホイール
１５操舵側ラック歯
１７補助側ラック歯
２１減速機[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an electric power steering device for reducing a steering force of a vehicle or the like.
[0002]
[Prior art]
As a conventional electric power steering device, for example, there is one shown in FIGS. 6 and 7 (see Japanese Patent Publication No. 63-2830 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-44013).
[0003]
First, as shown in FIGS. 6 and 7, the electric power steering device includes a steering-side pinion gear 1, a rack 3, an auxiliary-side pinion gear 5, and an electric motor 7.
[0004]
The steering-side pinion gear 1, the rack 3, and the auxiliary-side pinion gear 5 are accommodated and supported in a gear box 9 supported on the vehicle body side. The steering side pinion gear 1 is linked to a steering shaft 11. Therefore, the steering pinion gear 1 is configured to be driven to rotate in accordance with the steering of the steering wheel 13.
[0005]
The steering pinion gear 1 meshes with steering rack teeth 15 provided on the rack 3. The auxiliary pinion gear 5 meshes with auxiliary rack teeth 17 of the rack 3. The auxiliary pinion gear 5 is linked to the electric motor 7 via a link shaft 19 and a speed reducer 21. Side rods 23 are connected to both ends of the rack 3, and the side rods 23 are connected to knuckle arms 27 of left and right wheels 25.
[0006]
Therefore, when the steering wheel 13 is operated, the steering-side pinion gear 1 is rotationally driven via the steering shaft 11. In addition, the electric motor 7 rotates in response to the detection of the steering angle of the steering wheel 13, and the auxiliary pinion gear 5 is rotationally driven via the speed reducer 21 and the interlocking shaft 19. Then, the rack 3 moves in accordance with the rotation of the pinion gears 1 and 5, and the wheels 25 are turned in the steering direction via the side rods 23 and the knuckle arms 27. Thus, the steering wheel 13 can be steered while obtaining the assist of the steering force by the electric motor 7, and the steering force can be reduced.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The electric motor 7 and the speed reducer 21 are housed in the lower part of the engine room of the automobile, and a large number of other components are densely arranged around the electric motor 7 and the speed reducer 21. Therefore, it is important to reduce the size of the speed reducer 21 as much as possible. It is. However, in the conventional electric power steering apparatus, the gear specifications and the gear radius of the steering pinion gear 1 and the auxiliary pinion gear 5 are the same, and the radius of the steering pinion gear 1 is determined from vehicle requirements such as a steering gear ratio. Therefore, the reduction ratio of the speed reducer 21 is determined by the specifications of the electric motor 7. Therefore, in order to reduce the size of the reduction gear 21, the electric motor 7 must be increased in size, and there is a limit in reducing the size of the reduction gear 21 alone without changing the size of the electric motor 7.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide an electric power steering device that can reduce the size of the speed reducer 21 without increasing the size of the electric motor 7.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 includes a steering pinion gear that is interlockedly connected to a steering shaft and that is rotationally driven according to steering of a steering wheel, and a steering rack tooth that meshes with the steering pinion gear. A rack which is supported by a gear box on the vehicle body side and is capable of turning wheels; an auxiliary pinion gear meshing with auxiliary rack teeth provided on the rack; and an interlockingly connected to the auxiliary pinion gear via a speed reducer. An electric motor capable of rotating forward and reverse to perform steering force assistance, wherein a radius of the auxiliary pinion gear is made smaller than a radius of the steering pinion gear.
[0010]
A second aspect of the present invention is the electric power steering apparatus according to the first aspect, wherein the steering rack teeth and the auxiliary rack teeth have different gear specifications.
[0011]
A third aspect of the present invention is the electric power steering apparatus according to the first aspect, wherein the gear specifications of the steering-side rack teeth and the auxiliary-side rack teeth are the same.
[0012]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, the gear ratio of the speed reducer can be reduced by making the radius of the auxiliary pinion gear smaller than the radius of the steering pinion gear. That is, the rack axial force is proportional to the motor torque of the electric motor and the reduction ratio of the speed reducer, and is inversely proportional to the pinion radius of the auxiliary pinion gear. Therefore, by reducing the reduction ratio of the reduction gear by the reduction of the pinion radius of the auxiliary pinion gear, the reduction gear ratio of the reduction gear can be reduced without affecting the rack axial force. The rack moving speed is proportional to the rotation speed of the electric motor and the radius of the auxiliary pinion gear, and is inversely proportional to the reduction ratio of the speed reducer. Therefore, also in this case, the reduction ratio of the reduction gear can be reduced without affecting the rack moving speed by reducing the reduction ratio of the reduction gear by the reduction in the radius of the pinion gear of the auxiliary pinion gear.
[0013]
According to the invention of claim 2, in addition to the operation of the invention of claim 1, since the gear specifications of the steering rack teeth and the auxiliary rack teeth are different, the number of teeth of the steering pinion gear and the auxiliary pinion gear is the same. However, the radius of the auxiliary pinion gear can be reduced.
[0014]
According to the third aspect of the invention, in addition to the operation of the first aspect, since the gear specifications of the steering rack teeth and the auxiliary rack teeth are the same, the number of teeth is reduced and the radius of the auxiliary pinion gear is reduced. can do.
[0015]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The same components as those in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[0016]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram similar to FIG. 7, and shows an electric power steering apparatus according to a first embodiment of the present invention. Also in the first embodiment, the basic configuration of the electric power steering device is substantially the same as that shown in FIG.
[0017]
On the other hand, in the first embodiment of the present invention, the gear specifications of the steering-side rack teeth 15 and the auxiliary-side rack teeth 17 are the same, and in particular, the radius of the auxiliary-side pinion gear 5 is set smaller than the radius of the steering-side pinion gear 1. I have. In this embodiment, a planetary gear is used as the speed reducer 21. FIG. 2 shows an enlarged schematic configuration including the speed reducer 21. As shown in FIG. 2, the speed reducer 21 is generally constituted by a ring gear 29, a planetary gear 31, and a sun gear 33.
[0018]
The ring gear 29 is provided on the housing 35 side of the speed reducer 21. The housing 35 is fixed to the vehicle body. The planetary gear 31 is entangled with the ring gear 29 and the sun gear 33, and is supported by a planetary carrier 37. The planetary carrier 37 is connected to the auxiliary pinion gear 5 via a connecting shaft 19. The sun gear 33 is connected to an output shaft 39 of the electric motor 7. Accordingly, when the electric motor 7 rotates, the sun gear 33 rotates via the output shaft 39, and the planetary gear 31 revolves around the fixed side ring gear 29 while rotating by the rotation of the sun gear 33. For this reason, the rotation decelerated via the planetary carrier 37 is transmitted to the auxiliary pinion gear 5 via the interlocking shaft 19.
[0019]
By the way, the reduction ratio of the speed reducer 21 using the planetary gear as shown in FIG. 2 is determined by the number of teeth of the sun gear 33 and the ring gear 29, and the smaller the reduction ratio, the smaller the number of teeth of the ring gear 29. The number of teeth of the sun gear 33 is determined by strength factors such as the output torque of the electric motor 7, and if the size of the electric motor 7 does not change, the diameter of the sun gear 33 is φd11 in FIGS. = Φd21. 3A shows a case where the reduction ratio is large, and FIG. 3B shows a case where the reduction ratio is small. Then, under the condition that the reduction ratio of (b) is smaller than that of (a), φd12> φd22, and the case of (b) having a smaller reduction ratio than (a) having a larger reduction ratio has a smaller size. Can be achieved.
[0020]
Here, even if the reduction gear ratio is changed to reduce the size of the gear reducer 21, the rack axial force and the rack moving speed must not be affected. The relationship between the output torque of the electric motor 7 and the axial force of the rack 3 is as follows.
_{_{_{F R = T M × n /}}} r P2
It becomes. Here, F _R : rack axial force (kgf), T _M : motor torque (kgfm), n: reduction ratio of the reduction gear, r _P2 : pinion radius (m) of the auxiliary pinion gear 5.
[0021]
From the above equation, if even vehicle when not changing the motor (T _M is the same) are the same (F _R are the same), even small speed reduction ratio n of the speed reducer smaller the pinion radius r _P2, n / r _P2 is _kept constant. That is, when the electric motor 7 is not changed, the reduction ratio can be reduced without changing the rack axial force.
[0022]
The relationship between the rotation speed of the electric motor 7 and the moving speed of the rack 3 is as follows.
(Equation 1)
_{_{V R = (N M / n}} ) × 2πr P2 = N M × 2π × n / r P2
It becomes. Here, _{V R:} rack moving speed _{(m / s), N M} : the rotational speed of the motor (rps).
[0023]
From the above equation, when the same electric motor 7 is used even when r _P2 / n is the same, that is, when the pinion radius of the auxiliary pinion gear 5 is reduced and the reduction ratio of the speed reducer 21 is reduced, the rack moving speed is affected. Never.
[0024]
Next, the relationship between the rack axial force and the reduction ratio will be described using specific numerical values.
[0025]
First, it is assumed that the radius r _P1 of the steering side pinion gear 1 is about 7 mm (the number of teeth z = 7). Here, the rack axial force required for the stationary operation is 445 kgf. The rack axial force generated by the driver's steering force is such that the driver can apply a force of 3.0 kgf, the steering wheel radius of the steering wheel 13 is 190 mm (0.19 m), and the pinion radius of the steering pinion gear 1 is 7 mm (0.007 m). Then, it becomes 3.0 kgf × 0.19 / 0.007 ≒ 80 kgf. Therefore, the rack axial force shared by the electric motor 7 is 445-80 = 365 kgf.
[0026]
Here, assuming that the auxiliary pinion gear 5 has the same radius (0.007 m) as the steering side pinion gear 1 as in the prior art, if the maximum torque of the electric motor 7 is 0.15 kgfm, the reduction ratio of the speed reducer 21 is 2]
365 kgf × 0.007 m / 0.15 kgfm = 17.0
It becomes.
[0027]
On the other hand, in the first embodiment of the present invention, for example, the radius r _P1 of the steering side pinion gear 1 is 7 mm, the radius r _P2 of the auxiliary side pinion gear 5 is 5 mm (0.005 m), and the number of teeth z = 5. . Therefore, assuming that the electric motor 7 is the same, the gear ratio of the speed reducer 21 is
365 kgf × 0.005 m / 0.15 kgfm = 12.2
And the reduction ratio can be reduced.
[0028]
Next, the influence of the difference in the reduction ratio of the speed reducer 21 on the dimensions will be examined.
[0029]
Referring to FIG. 3B, when the number of planetary gears is one, as shown in FIG. 3, the reduction ratio is 1 + φd22 / φd21. Therefore, as described above, when the radius of the pinion gears 1 and 5 is the same and the reduction ratio is 17.0, if the diameter φd21 of the sun gear 33 is 8 mm, 17.0 = 1 + φd22 / 8.
φd22 = 128mm
And in the case of a reduction ratio of 12.2,
12.2 = 1 + φd22 / 8
φd22 = 89.6 mm
In the latter case, the diameter of the ring gear 29 can be significantly reduced, and the reduction gear 21 can be downsized.
[0030]
In short, in the first embodiment of the present invention, the radius of the auxiliary pinion gear 5 is made smaller than the radius of the steering pinion gear 1 without changing the gear specifications of the steering rack teeth 15 and the auxiliary rack teeth 17. The size of the reduction gear 21 can be reduced. Further, since the radius of the auxiliary pinion gear 5 can be reduced, the periphery of the gear box 9 in which the auxiliary pinion gear 5 is stored can be reduced. A structure that is extremely advantageous in terms of space or weight can be obtained.
[0031]
(Second embodiment)
4 and 5 show a case where a worm gear is used as the speed reducer 21. That is, the speed reducer 21 includes a worm gear 41 and a worm wheel 43. The worm gear 41 is connected to the output shaft 39 of the electric motor 7. The worm wheel 43 is connected to the auxiliary pinion gear 5 via the interlocking shaft 19. Therefore, the rotation of the electric motor 7 is transmitted at a reduced speed to the auxiliary pinion gear 5 via the output shaft 39, the worm gear 41, the worm wheel 43, and the interlocking shaft 19.
[0032]
Also in this embodiment, when examining the effect on the size of the speed reducer 21, the case of the reduction ratios 17.0 and 12.2 under the same conditions as described above will be examined. In this case, when the reduction ratio is 16 and the worm wheel diameter φd is about 50 mm, the speed reduction ratio is 17.0.
(Equation 4)
Worm wheel diameter φd = 50 mm × 17/16 = 53.1 mm
On the other hand, when the reduction ratio is 12.2,
Worm wheel diameter φd = 50 mm × 12.2 / 16 = 38.1 mm
In this case, the reduction gear 21 can be reduced in size by reducing the diameter of the worm wheel 43. Therefore, also in this embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained by using the worm gear.
[0033]
In each of the above embodiments, the radius of the pinion gears 1 and 5 is changed while the gear specifications of the steering rack teeth 15 and the auxiliary rack teeth 17 are the same, but the gear specifications of both rack teeth 15 and 17 are changed. Thus, the radius of the auxiliary pinion gear 5 can be made smaller than the radius of the steering pinion gear 1. That is, the module of the auxiliary rack teeth 17 is made smaller than the module of the steering rack teeth 15, and the radius of the auxiliary pinion gear 5 is reduced without changing the number of teeth of the pinion gears 1, 5.
[0034]
【The invention's effect】
As is clear from the above, according to the first aspect of the present invention, the area around the speed reducer and the auxiliary pinion gear can be reduced, and a structure that is extremely advantageous in terms of space and weight can be achieved.
[0035]
According to the second aspect of the invention, in addition to the effects of the first aspect, the radius of the auxiliary pinion gear can be reduced without changing the number of teeth of the steering pinion gear and the auxiliary pinion gear.
[0036]
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, since the specifications of the steering side rack teeth and the auxiliary side rack teeth are the same, the same rack as the conventional one can be used. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged schematic view showing the periphery of a speed reducer.
3A and 3B are schematic diagrams illustrating a reduction ratio, wherein FIG. 3A is a schematic diagram illustrating a case where the reduction ratio is large, and FIG. 3B is a schematic diagram illustrating a case where the reduction ratio is small.
FIG. 4 is a partially omitted schematic plan view of the vicinity of a speed reducer using a worm gear.
FIG. 5 is a partially omitted schematic side view of the vicinity of a speed reducer using a worm gear.
FIG. 6 is a schematic perspective view of an electric power steering device according to a conventional example.
FIG. 7 is a partially omitted schematic plan view of an electric power steering device according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 steering side pinion gear 3 rack 5 auxiliary side pinion gear 7 electric motor 9 gear box 11 steering shaft 13 steering wheel 15 steering side rack teeth 17 auxiliary side rack teeth 21 reduction gear

Claims

A steering-side pinion gear that is operatively connected to the steering shaft and is rotationally driven in accordance with steering of the steering wheel;
A rack having steering-side rack teeth with which the steering-side pinion gear meshes and supported by a gear box on the vehicle body side, and capable of turning wheels;
An auxiliary pinion gear meshing with auxiliary rack teeth provided on the rack;
An electric motor that is interlocked to the auxiliary pinion gear via a speed reducer and that can rotate forward and reverse to perform steering force assistance,
An electric power steering apparatus, wherein the radius of the auxiliary pinion gear is smaller than the radius of the steering pinion gear.

The electric power steering device according to claim 1,
An electric power steering apparatus wherein the gear specifications of the steering rack teeth and the auxiliary rack teeth are different.

The electric power steering device according to claim 1,
An electric power steering apparatus wherein the gear specifications of the steering rack teeth and the auxiliary rack teeth are the same.