JP2024045301A - 操舵補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減速機において無駄な熱及び振動の発生を抑制できる操舵補助装置を提供する。【解決手段】この操舵補助装置は、ステアリングホイールの操作に応じて駆動力を出力するモータと、モータにより駆動される偏心体、偏心体により揺動される外歯歯車、外歯歯車が噛合する内歯歯車、及び、ステアリングホイールに与えられた回転操作に応じて車輪の向きを変える操舵機構に操舵補助力を出力する出力部材、を含む減速機とを備える。そして、外歯歯車と内歯歯車との歯数差が１であり、偏心体の反偏心方向に最も近い外歯歯車の歯先と内歯歯車の歯先との間の距離（Ｌ１）が０．０３ｍｍ～０．２ｍｍである構成とした。【選択図】図７

Description

本発明は、操舵補助装置に関する。

特許文献１には、モータの出力トルクを減速機により増大させ、自動車の操舵機構に伝達することで、運転者のステアリング操作を補助する電動式の操舵補助装置が示されている。この操舵補助装置に適用されている減速機は、偏心揺動型減速機であり、内歯歯車（複数の内歯ピン５２０）と噛合する外歯歯車（トロコイド歯車７１０、７２０）を揺動させて、入力されたトルクを増大する。

特開２０１７－１０９５９９

特許文献１の操舵補助装置においては、減速機の発熱と振動の対策が十分でないという課題があった。自動車の運転において、操舵補助装置は高い頻度で動作する。このため、操舵補助装置の熱又は振動の発生は十分に抑制したいという要求がある。

本発明は、減速機において無駄な熱及び振動の発生を抑制できる操舵補助装置を提供することを目的とする。

本発明に係る操舵補助装置は、
ステアリングホイールの操作に応じて駆動力を出力するモータと、
前記モータにより駆動される偏心体と、前記偏心体により揺動される外歯歯車と、前記外歯歯車が噛合する内歯歯車と、ステアリングホイールに与えられた回転操作に応じて車輪の向きを変える操舵機構に操舵補助力を出力する出力部材と、を含む減速機と、
を備え、
前記外歯歯車と前記内歯歯車との歯数差が１であり、
前記外歯歯車の反偏心方向に最も近い前記外歯歯車の歯先と前記内歯歯車の歯先との間の距離が０．０３ｍｍ～０．２ｍｍである構成とした。

本発明に係るもう一つの操舵補助装置は、
ステアリングホイールの操作に応じて駆動力を出力するモータと、
前記モータにより駆動される偏心体と、前記偏心体により揺動される外歯歯車と、前記外歯歯車が噛合する内歯歯車と、ステアリングホイールに与えられた回転操作に応じて車輪の向きを変える操舵機構に操舵補助力を出力する出力部材と、を含む減速機と、
を備え、
前記外歯歯車と前記内歯歯車との歯数差が２であり、
前記外歯歯車の反偏心方向における前記外歯歯車の外接円と前記内歯歯車の内接円との間の距離が０．５ｍｍ～２．０ｍｍである構成とした。

本発明によれば、減速機において無駄な熱及び振動の発生を抑制できる操舵補助装置を提供できるという効果が得られる。

本発明の実施形態１に係る操舵補助装置が組み込まれた操舵機構を示す構成図である。 実施形態１に係る操舵補助装置を示す部分断面図である。 実施形態１に係る操舵補助装置の減速機の内部を軸方向に見た正面図である。 外歯歯車と内歯歯車との反偏心方向の箇所を示した拡大図である。 実施形態２に係る操舵補助装置の減速機を示す断面図である。 実施形態２に係る操舵補助装置の減速機の内部を軸方向に見た正面図である。 外歯歯車と内歯歯車との反偏心方向の箇所を示した拡大図である。 外歯歯車の貫通孔と外周面との最小肉厚箇所を示す拡大図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る操舵補助装置が組み込まれた操舵機構を示す構成図である。

実施形態１の操舵機構１００は、ステアリングホイール１０１、ステアリングシャフト１０２、トルクセンサ１０３、ピニオン１０４、ラック１０５、車輪１０９、１１０の舵角を変更するリンク機構１０７、操舵補助装置１０及び制御装置１０８を備える。操舵補助装置１０は、ステアリングホイール１０１の操作に応じて駆動力を出力するモータ１２、減速機１４及びピニオン１６を備える。

このような構成によれば、自動車の運転者がステアリングホイール１０１を回転操作すると、ステアリングシャフト１０２が回転し、ピニオン１０４及びラック１０５を介してリンク機構１０７に運動が伝達される。このとき、トルクセンサ１０３は、ステアリングシャフト１０２に伝達されたトルクを検出し、制御装置１０８にトルク信号を出力する。制御装置１０８は、トルク信号に応じた大きさ及び回転方向の駆動力を発生させる駆動信号を生成し、操舵補助装置１０のモータ１２へ出力する。この駆動信号によりモータ１２はステアリングシャフト１０２に加わる操舵力に応じた駆動力を減速機１４に出力し、減速機１４を介して増大されたトルクがピニオン１６及びラック１０５を介してリンク機構１０７に伝達される。そして、運転者からステアリングシャフト１０２に入力されたトルクと操舵補助装置１０のトルクとが合わさってリンク機構１０７を動かす運動に変換される。そして、リンク機構１０７が動作することで、車輪１０９、１１０の舵角が変わる。このように、運転者のステアリングホイール１０１の操作に応じて操舵補助装置１０からリンク機構１０７を動かす力が補助され、運転者は小さな力で車輪１０９、１１０の舵角を変更することができる。

図２は、実施形態１に係る操舵補助装置を示す部分断面図である。図３は、実施形態１に係る操舵補助装置の減速機の内部を軸方向に見た正面図である。本実施形態においては、中心軸Ｏ１に沿った方向を軸方向、中心軸Ｏ１から垂直な方向を径方向、中心軸Ｏ１を中心とする回転方向を周方向と定義する。

操舵補助装置１０は、モータ１２と、偏心揺動型の減速機１４と、減速機１４の出力軸４５に設けられたピニオン１６とを備える。

モータ１２は、トルクが出力されるモータ軸２１に、伝達歯車２２が設けられている。モータ軸２１は中心軸Ｏ１を中心に回転する。

減速機１４は、所謂振り分け型の偏心揺動型歯車機構であり、複数（本実施形態では３本）の偏心遊星軸４１と、偏心遊星軸４１を保持するキャリア４４Ａ、４４Ｂと、複数（本実施形態では２枚）の外歯歯車４６Ａ、４６Ｂと、歯車機構の径方向外方を覆う筒状のケーシング４７とを備える。各偏心遊星軸４１には、偏心体４２ａ、４２ｂと、偏心遊星軸歯車４３とが設けられている。筒状のケーシング４７の内周部には外歯歯車４６Ａ、４６Ｂと噛合する内歯歯車４７ｇが設けられている。さらに、減速機１４は、出力軸４５、偏心遊星軸用軸受け４９ａ、４９ｂ、偏心体用軸受け４９ｃ、４９ｄ及び主軸受け５１ａ、５１ｂを備える。上記の構成要素のうちキャリア４４Ａ、４４Ｂが、本発明に係る出力部材の一例に相当する。

出力軸４５は、キャリア４４Ｂと一体化されており、モータ軸２１と同心に配置され、中心軸Ｏ１を中心に回転する。

キャリア４４Ａ、４４Ｂは、中心軸Ｏ１からオフセットされ、かつ、周方向に離間した複数の位置で、複数の偏心遊星軸４１を回転自在に支持する。具体的には、キャリア４４Ａ、４４Ｂの該当の位置には貫通孔が設けられ、この貫通孔に偏心遊星軸４１の両端部が通され、この貫通孔の内周面と偏心遊星軸４１との間に偏心遊星軸用軸受け４９ａ、４９ｂが配置される。モータ１２側に配置されるキャリア４４Ａと出力軸４５側に配置されるキャリア４４Ｂとは、複数のキャリアピン４４ｃを介して結合される。複数のキャリアピン４４ｃは、中心軸Ｏ１からオフセットされ、かつ、周方向に離間した複数の位置において、一方のキャリア４４Ｂからピン状に膨出して設けられ、ボルト及び連結ピン等の連結部材を介して他方のキャリア４４Ａと連結されている。キャリア４４Ａ、４４Ｂは主軸受け５１ａ、５１ｂを介してケーシング４７に回転自在に支持されている。

偏心体４２ａ、４２ｂは、偏心遊星軸４１の軸心に直交する断面外形が円形の外周面を有し、偏心遊星軸４１の軸心から偏心され、偏心遊星軸４１と一体的に回転する。偏心体４２ａと偏心体４２ｂは偏心位相が１８０度ずれている（互いに反対方向に偏心している）。また、各偏心遊星軸４１の偏心体４２ａ同士は偏心位相が同じであり、偏心体４２ｂ同士も偏心位相が同じである。偏心遊星軸歯車４３は、偏心遊星軸４１に相対回転しないように連結され、伝達歯車２２と噛合する。

外歯歯車４６Ａ、４６Ｂは、中心軸Ｏ１からオフセットされ、かつ、周方向に離間した複数の位置に、偏心遊星軸４１を通す貫通孔４６ｃと、キャリアピン４４ｃを通す貫通孔４６ｄとを有する（図３を参照）。貫通孔４６ｃの内側には、偏心体用軸受け４９ｃ、４９ｄを介して偏心体４２ａ、４２ｂが配置される。これにより、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの貫通孔４６ｃの内側で、偏心体４２ａ、４２ｂが相対的に回転自在にされる。

内歯歯車４７ｇは、内歯となる複数の外ピンｐ１と、外ピンｐ１が配置されるピン溝が設けられた内歯歯車本体とを含む。内歯歯車４７ｇは、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの偏心した側の外歯と噛合する。

＜減速動作＞
次に、減速機１４の動作について説明する。モータ軸２１が回転すると、伝達歯車２２と偏心遊星軸歯車４３との噛合により、これらの歯数比率でモータ軸２１の回転運動が減速されて偏心遊星軸４１に伝達される。偏心遊星軸４１が回転すると、偏心体４２ａ、４２ｂが回転して外歯歯車４６Ａ、４６Ｂが揺動し、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂと内歯歯車４７ｇとの噛合位置が変化する。偏心体４２ａ、４２ｂが１回転するごとに、この噛合位置が１周する。噛合位置が１周すると、外歯歯車４６Ａ（又は４６Ｂ）と内歯歯車４７ｇとの歯数差分、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂが自転する。すなわち、偏心体４２ａ、４２ｂの回転運動は、”内歯歯車４７ｇと外歯歯車４６Ａとの歯数差／外歯歯車４６Ａの総歯数”の比率で減速されて外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの自転に変換される。なお、複数の外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの各歯数は互いに同数である。外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの自転運動は、偏心遊星軸４１を介してキャリア４４Ａ、４４Ｂ及び出力軸４５に伝達される。これにより、モータ軸２１に入力された回転運動が減速されて出力軸４５から取り出すことができる。すなわち、モータ軸２１に入力されたトルクが増大されて出力軸４５に伝達される。

＜反偏心方向の内歯と外歯との間隔＞
図４は、外歯歯車と内歯歯車との反偏心方向の箇所を示した拡大図である。

実施形態１の減速機１４においては、内歯歯車４７ｇと外歯歯車４６Ａ、４６Ｂとの歯数差は「２」に設定され、各外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの反偏心方向（最も偏心した方向の逆方を意味する）では、外歯の歯先と内歯の歯底とが対向する。具体的には、外歯歯車４６Ａ（４６Ｂ）は、偏心体４２ａ（４２ｂ）に嵌合しているため、外歯歯車４６Ａ（４６Ｂ）の中心（軸心）は、内歯歯車４７ｇの軸心に対して偏心体４２ａ（４２ｂ）の偏心量だけ偏心する。図３の例では、外歯歯車４６Ａは、左方向へ偏心している。そして、この外歯歯車４６Ａの反偏心方向、つまり、外歯歯車４６Ａの偏心方向に対して外歯歯車（内歯歯車）の軸心を挟んだ反対方向では、外歯の歯先と内歯の歯底とが対向する。

実施形態１の減速機１４においては、外歯歯車４６Ａの反偏心方向において、外歯歯車４６Ａの外接円Ｃ１（外歯の歯先に接触する円）と内歯歯車４７ｇの内接円Ｃ２（外ピンｐ１に接触する円）との間の距離Ｌ１は、０．５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲内の値に設定されている。もう一方の外歯歯車４６Ｂについても同様に設定されている。距離Ｌ１は、反偏心方向において最大となるので、距離Ｌ１の最大値が、０．５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲内の値に設定されているということもできる。

距離Ｌ１の調整は、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの歯型修整工程で歯の山側を理論歯形よりも径方向に小さく削るか、あるいは、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの加工時に歯の径方向の追い込み量を増やすことで達成される。

距離Ｌ１の作用は、次のように説明される。偏心側で外歯歯車４６Ａ、４６Ｂと内歯歯車４７ｇとが噛み合う瞬間において、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの反偏心側（図３の右方）の外歯はトルク伝達に寄与しない。このため、反偏心側の外歯は、内歯歯車４７ｇ（外ピンｐ１）と接触しないのが理想である。また、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの歯先と、内歯歯車４７ｇの歯先（外ピンｐ１の内周側の先端）とが対向する範囲（図３の斜め右上方向の周辺と斜め右下方向の周辺）においても、両者はトルク伝達に寄与しないため、両者の歯先は接触しない方がよい。

しかしながら、偏心側の外歯の歯面には噛合い反力が生じ、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの貫通孔４６ｃと偏心体用軸受け４９ａ、４９ｂとの間に僅かな隙間がある。このため、減速動作中、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂは反偏心方向へ微小変位する場合がある。そして、距離Ｌ１が小さいと、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの微小変位により、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂと内歯歯車４７ｇとの噛合い範囲以外、すなわち反偏心方向あるいは外歯の歯先と内歯の歯先とが対向する範囲において、歯先同士が接触する。そして、このようなトルク伝達に寄与しない歯の接触により、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの円滑な回転が阻害され、減速機１４の内部で無駄な熱と振動が発生する。

そこで、本実施形態では、反偏心方向における距離Ｌ１を０．５ｍｍ以上に設定している。これにより、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂが微小変位した場合でも、噛合い範囲以外の外歯歯車４６Ａ、４６Ｂと内歯歯車４７ｇとの接触が回避または抑制される。そして、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂを円滑に回転させ、無駄な熱と振動の発生を抑制することができる。

一方、距離Ｌ１が大きくなると、その分、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの歯丈が低くなる。この場合、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂと内歯歯車４７ｇ（外ピンｐ１）との噛合い範囲において、歯当たり面の面積が小さくなり、その面圧が高くなる。そして、面圧が過度に高くなると、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂが劣化しやすくなり、あるいは、トルクの伝達に支障が生じるという課題が生じる。

そこで、本実施形態では、反偏心方向における距離Ｌ１を２．０ｍｍ以下に設定している。これにより、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの歯当たり面の面積が過度に小さくなることが抑制される。そして、十分な大きさのトルク伝達を行うことができかつ外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの劣化が抑制される。

＜外歯歯車の最小肉厚と歯丈との比率＞
実施形態１の減速機１４においては、歯数差が２の振り分け型の偏心揺動型減速機が採用されている。さらに、実施形態１の減速機１４では、外歯歯車４６Ａの貫通孔４６ｃ、４６ｄと外歯の歯底との最小距離Ｌ２と、外歯の歯丈Ｈ１との比「Ｌ２／Ｈ１」が１．４～３の範囲内の値に設定されている。もう一方の外歯歯車４６Ｂについても同様である。

一般に、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの直径は、伝達トルクの定格値によって変化する。一方、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの直径が変化する場合、歯丈、貫通孔４６ｃ、４６ｄの径の各パラメータも、同等の比率で変化する。例えば、伝達トルクを大きくするために外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの直径を大きくした場合、貫通孔４６ｃ、４６ｄの径も同じ割合で大きくする必要が生じる。加えて、大きなトルク伝達に耐えるため外歯の歯丈を高くして外歯の接触歯面の面積を大きくする必要が生じる。

伝達トルクの定格値が或る値に設計された外歯歯車に注目したとき、最小距離Ｌ２を大きくすると、その分、貫通孔４６ｄを小さくするか、貫通孔４６ｄを中心寄りの配置にする必要が生じる。このため、キャリア４４Ａ、４４Ｂへのトルク伝達の最大値が低下する。そして、トルク伝達の最大値を低下させないためには、外歯歯車の径を大きくするなど、減速機１４が大型化し、部品コストが増大してしまう。

一方、最小距離Ｌ２を小さくすると、その部分の剛性が低下する。そして、この周辺の外歯に外ピンｐ１から荷重が加わったときに、その部分の変形量が大きくなる。これにより、外歯の最小距離Ｌ２の肉厚を有する部分が金属疲労しやすくなり、自動車部品としての長期の寿命を十分に満たすことが難しくなる。

そこで、本実施形態に係る減速機１４は、上記のように、最小距離Ｌ２が適正な値に設定されることで、減速機１４の大型化を回避しつつ自動車部品としての寿命を満たすように構成されている。また、大型車から小型車まで必要な伝達トルクが異なり、それに応じて最適な減速機のサイズも異なるため、歯丈Ｈ１で規格化したパラメータ「Ｌ２／Ｈ１」を用いて、最小距離Ｌ２の設定値を示している。このパラメータによれば、伝達トルクの定格値が異なる複数の減速機において共通の値を示すことができる。

以上のように、実施形態１の操舵補助装置１０によれば、モータ１２のトルクを増大してリンク機構１０７に伝える減速機１４が、偏心揺動型減速機であり、揺動される外歯歯車４６Ａ、４６Ｂと内歯歯車４７ｇとの歯数差が２である。そして、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの各々の反偏心方向において、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂの外接円Ｃ１と内歯歯車４７ｇの内接円Ｃ２との間の距離Ｌ１が０．５ｍｍ～２．０ｍｍの値に設定されている。これにより、十分な大きさのトルク伝達を可能としつつ、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂを円滑に回転させて無駄な熱及び振動の発生の抑制が図られる。

また、実施形態１の操舵補助装置１０によれば、外歯歯車４６Ａ、４６Ｂに設けられた貫通孔４６ｃ、４６ｄと外歯の歯底との最小距離Ｌ２を、歯丈Ｈ１で規格化したパラメータ「Ｌ２／Ｈ１」が、１．４～３に設定されている。これにより、減速機１４の大型化及び部品コストの増大を抑制しつつ、自動車部品としての寿命の要求を十分に満たすことができる。

（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る操舵補助装置の減速機を示す断面図である。図６は、実施形態２に係る操舵補助装置の減速機の内部を軸方向に見た正面図である。

実施形態２の操舵補助装置は、減速機の構成のみ実施形態１と異なり、他の構成要素は実施形態１と同様である。以下、異なる点のみ詳細に説明する。

実施形態２の減速機１８は、モータ１２から入力したトルクを増大してピニオン１６に出力する。図５では省略しているが、モータ軸２１は偏心体軸８１に連結され、偏心体軸８１と一体的に回転する。ピニオン１６はキャリア８７Ｂに連結されて、キャリア８７Ｂと一体的に回転する。

減速機１８は、所謂センタークランク式の偏心揺動型減速機であり、複数の偏心体８１ａ、８１ｂ、８１ｃを有し中心軸Ｏ１上に配置された偏心体軸８１と、揺動する複数の外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃと、歯車機構の径方向外方を覆うケーシング８３とを備える。また、減速機１８は、ケーシング８３の内周部に設けられた内歯歯車８３ｇと、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの自転運動と同期してケーシング８３に対して相対回転するキャリア８７Ａ、８７Ｂとを備える。さらに、減速機１８は、主軸受け８４ａ、８４ｂと、偏心体軸受け８５ａ、８５ｂ、８５ｃと、偏心体軸用軸受け８５ｄ、８５ｅとを備える。上記の構成要素のうちキャリア８７Ａ、８７Ｂが、本発明に係る出力部材の一例に相当する。

偏心体８１ａ、８１ｂ、８１ｃは、中心軸Ｏ１に垂直な断面外形が円形であり、中心軸Ｏ１に対して互いに異なる方向に偏心している。具体的には、偏心体８１ａ、８１ｂ、８１ｃは、偏心位相が互いに１２０度ずれている。偏心体８１ａ、８１ｂ、８１ｃは、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃに対して相対回転可能に、これらの中央の貫通孔の内側に偏心体軸受け８５ａ、８５ｂ、８５ｃを介して配置されている。

外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃには、中心軸Ｏ１からオフセットされ、かつ、周方向に互いに離間した複数の位置に、複数の貫通孔８２ｅが設けられている。複数の貫通孔８２ｅには、それぞれ複数の内ピン８７ｃが通されている。また、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの各歯数は互いに同数であり、偏心側において外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃと内歯歯車８３ｇとは噛合する。内歯歯車８３ｇは、複数の外ピンｐ２と、複数の外ピンｐ２を保持する複数のピン溝を有する内歯歯車本体とを有する。

キャリア８７Ａ、８７Ｂは、モータ１２側と負荷側とにそれぞれ配置され、複数の内ピン８７ｃを介して連結されている。キャリア８７Ａ、８７Ｂは、主軸受け８４ａ、８４ｂを介して相対回転可能にケーシング８３に支持されている。また、キャリア８７Ａ、８７Ｂは、偏心体軸用軸受け８５ｄ、８５ｅを介して偏心体軸８１を相対回転可能に支持している。

＜減速動作＞
モータ軸２１が回転して偏心体軸８１が回転すると、偏心体８１ａ、８１ｂ、８１ｃが外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの貫通孔の内側で相対的に偏心回転する。これにより、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃが互いに異なる位相で揺動し、揺動により外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃと内歯歯車８３ｇとの噛合位置が変化する。この噛合位置は、偏心体８１ａ、８１ｂ、８１ｃが１回転するごとに、周方向に１周する。噛合位置が１周すると、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃと内歯歯車８３ｇとの歯数差分、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃが自転する。すなわち、偏心体８１ａ、８１ｂ、８１ｃの回転運動は、”内歯歯車８３ｇと外歯歯車８２Ａとの歯数差／外歯歯車８２Ａの総歯数”の比率で減速されて外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの自転に変換される。外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの自転運動は、内ピン８７ｃを介してキャリア８７Ａ、８７Ｂに伝達される。これにより、モータ軸２１に入力された回転運動が減速されてキャリア８７Ｂから取り出すことができる。すなわち、モータ軸２１に入力されたトルクが増大されてキャリア８７Ｂに伝達される。

＜反偏心方向の内歯と外歯との間隔＞
図７は、外歯歯車と内歯歯車との反偏心方向の箇所を示した拡大図である。

実施形態２の減速機１８においては、内歯歯車８３ｇと外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃとの歯数差は「１」に設定され、各外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの反偏心方向（最も偏心した方向の逆方を意味する）では、外歯の歯先と内歯の歯先とが対向する。

外歯歯車８２Ａの反偏心方向（最も偏心した方向の逆側を意味する）において、反偏心方向に最も近い外歯の歯先と内歯（外ピンｐ２）の歯先との間の距離Ｌ１１は、０．０３ｍｍ～０．２ｍｍの範囲内の値に設定されている。別の２つの外歯歯車８２Ｂ、８２Ｃについても同様に設定されている。

この距離Ｌ１１の調整は、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの歯型修整工程で歯の山側を理論歯形よりも径方向に小さく削るか、あるいは、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの加工時に歯の径方向の追い込み量を増やすことで達成される。

外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの反偏心側の外歯は、トルク伝達に寄与しないので、内歯歯車８３ｇの内歯と接触しない方がよい。しかし、前述したように、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃは反偏心方向へ微小変位するため、距離Ｌ１１が小さいと、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの反偏心方向において外歯の歯先と内歯の歯先とが接触する。この場合、トルクの伝達に寄与しない歯の接触により、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの円滑な回転が阻害され、無駄な熱と振動が発生する。

そこで、本実施形態では、距離Ｌ１１を０．０３ｍｍ以上に設定している。これにより、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃが微小変位した場合でも、噛合い範囲以外で外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃと内歯歯車８３ｇとの接触が回避または抑制される。そして、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃを円滑に回転させ、無駄な熱と振動の発生を抑制することができる。

一方、距離Ｌ１１が大きくなると、その分、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの歯丈が低くなる。この場合、内歯歯車８３ｇ（外ピンｐ１）と外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃとの噛合い範囲において、歯当たり面の面積が小さくなり、その面圧が高くなる。そして、面圧が過度に高くなると、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃが劣化しやすくなり、あるいは、トルクの伝達に支障が生じるという課題が生じる。

そこで、本実施形態では、距離Ｌ１１を０．２ｍｍ以下に設定している。これにより、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの歯当たり面の面積が過度に小さくならず、十分な大きさのトルク伝達を行うことができかつ外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの劣化が抑制される。

＜外歯歯車の最小肉厚と歯丈との比率＞
図８は外歯歯車の貫通孔と外周面との最小肉厚箇所を示す拡大図である。

実施形態２の減速機１８においては、歯数差が１のセンタークランク式の偏心揺動型減速機が採用されている。さらに、実施形態２の減速機１８では、外歯歯車８２Ａの貫通孔８２ｅと外歯の歯底との最小距離Ｌ１２と、外歯の歯丈Ｈ１１との比「Ｌ１２／Ｈ１１」が０．５～４の範囲内の値に設定されている。別の２つの外歯歯車８２Ｂ、８２Ｃについても同様である。

先に説明したように、最小距離Ｌ１２を大きくすると、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃからキャリア８７Ａ、８７Ｂへのトルク伝達の最大値が低下する。あるいは、トルク伝達の最大値を低下させないために、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの径を増大する必要が生じ、減速機１８の大型化及び部品コストの増大を招く。一方、最小距離Ｌ１２を小さくすると、その部分の剛性が低下し、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの自動車部品としての寿命を十分に満たすことが難しくなる。

そこで、上記のように最小距離Ｌ１２の値を設定することで、減速機１８の大型化とコストの増大を抑制しつつ、自動車部品として要求される寿命を十分に確保することが可能になっている。ここでも、前述のように、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの歯丈Ｈ１１で規格化したパラメータ「Ｌ１２／Ｈ１１」を用いて、最小距離Ｌ１２の設定値を表わしている。このパラメータによれは、伝達トルクの定格値が異なる複数の減速機において共通の値を示すことができる。

以上のように、実施形態２の操舵補助装置によれば、モータ１２のトルクを増大する減速機１８が、偏心揺動型減速機であり、揺動される外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃと内歯歯車８３ｇとの歯数差が１である。そして、このような減速機１８において、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの反偏心方向の外歯の歯先と、内歯の歯先との間の距離が０．０３ｍｍ～０．２ｍｍの値に設定されている。これにより、十分な大きさのトルク伝達を可能としつつ、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃを円滑に回転させて無駄な熱及び振動の発生を抑制することができる。

また、実施形態２の操舵補助装置によれば、外歯歯車８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃに設けられた貫通孔８２ｅと外歯の歯底との最小距離Ｌ１２を、歯丈Ｈ１１で規格化したパラメータ「Ｌ１２／Ｈ１１」が、０．５～４に設定されている。これにより、減速機１８の大型化及び部品コストの増大を抑制しつつ、自動車部品としての寿命の要求を十分に満たすことができる。

以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、自動車の操舵機構として、ラックとリンク機構とを用いた構成を示したが、その他、車輪１０９、１１０の舵角を変更できればどのような機構が用いられてもよい。また、上記実施形態では、外ピンが全てのピン溝に保持された内歯歯車を示したが、外ピンは１本ごとに又は２本ごとに間引かれていてもよい。この場合でも、内歯歯車と外歯歯車との歯数差とは、間引きが無い場合の内歯歯車の歯数と、外歯歯車の歯数との差を意味する。また、上記実施形態では、操舵補助力となるトルクの出力を行う出力部材として、減速機のキャリアが適用される構成を示した。しかし、本発明に係る減速機は、出力部材としてケーシングが適用され、キャリアが固定され、ケーシングが回転して操舵補助力となるトルクの出力を行う構成であってもよい。

また、実施形態１においては歯数差が２の振り分け型の偏心揺動型減速機が示され、実施形態２においては歯数差が１のセンタークランク式の偏心揺動型減速機が示された。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、歯数差が１の振り分け型の偏心揺動型減速機や歯数差が２のセンタークランク式の偏心揺動型減速機に適用してもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１０ 操舵補助装置
１２ モータ
１４、１８ 減速機
１６ ピニオン
４１ 偏心遊星軸
４２ａ、４２ｂ 偏心体
４４Ａ、４４Ｂ キャリア（出力部材）
４４ｃ キャリアピン
４６Ａ、４６Ｂ 外歯歯車
４６ｃ、４６ｄ 貫通孔
４７ｇ 内歯歯車
８１ 偏心体軸
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ 偏心体
８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ 外歯歯車
８２ｅ 貫通孔
８３ｇ 内歯歯車
８７Ａ、８７Ｂ キャリア（出力部材）
８７ｃ 内ピン
１００ 操舵機構
１０１ ステアリングホイール
１０２ ステアリングシャフト
１０３ トルクセンサ
１０５ ラック
１０７ リンク機構
１０８ 制御装置
ｐ１，ｐ２ 外ピン

Claims (4)

1. ステアリングホイールの操作に応じて駆動力を出力するモータと、
   前記モータにより駆動される偏心体と、前記偏心体により揺動される外歯歯車と、前記外歯歯車が噛合する内歯歯車と、ステアリングホイールに与えられた回転操作に応じて車輪の向きを変える操舵機構に操舵補助力を出力する出力部材と、を含む減速機と、
   を備え、
   前記外歯歯車と前記内歯歯車との歯数差が１であり、
   前記外歯歯車の反偏心方向に最も近い前記外歯歯車の歯先と前記内歯歯車の歯先との間の距離が０．０３ｍｍ～０．２ｍｍである操舵補助装置。
2. ステアリングホイールの操作に応じて駆動力を出力するモータと、
   前記モータにより駆動される偏心体と、前記偏心体により揺動される外歯歯車と、前記外歯歯車が噛合する内歯歯車と、ステアリングホイールに与えられた回転操作に応じて車輪の向きを変える操舵機構に操舵補助力を出力する出力部材と、を含む減速機と、
   を備え、
   前記外歯歯車と前記内歯歯車との歯数差が２であり、
   前記外歯歯車の反偏心方向における前記外歯歯車の外接円と前記内歯歯車の内接円との間の距離が０．５ｍｍ～２．０ｍｍである操舵補助装置。
3. 前記外歯歯車に設けられた貫通孔と前記外歯歯車の歯底との間の最小距離と、前記外歯歯車の歯丈との比率が０．５～４である、
   請求項１記載の操舵補助装置。
4. 前記外歯歯車に設けられた貫通孔と前記外歯歯車の歯底との間の最小距離と、前記外歯歯車の歯丈との比率が１．４～３である、
   請求項２記載の操舵補助装置。

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