WO2007116756A1

WO2007116756A1 - 撓み噛み合い式歯車装置及び車両用ステアリング装置

Info

Publication number: WO2007116756A1
Application number: PCT/JP2007/056443
Authority: WO
Inventors: Motoyasu Yamamori; Toshiaki Ogata
Original assignee: Jtekt Corporation
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2007-10-18
Also published as: EP2003368A2; EP2003368A9; JPWO2007116756A1; US20090044651A1

Abstract

　固定側内歯車の各内歯の歯面上には、可撓性外歯車における各外歯の歯先端縁がウェーブ・ジェネレータの回転に基づいて移動する軌跡の一致する噛み合い面を設けた。これと同様に、可動側内歯車の各内歯の歯面上には、可撓性外歯車における各外歯の歯先端縁がウェーブ・ジェネレータの回転に基づいて移動する軌跡と一致する噛み合い面を設けた。

Description

明細書

橈み嚙み合レ、式歯車装置及び車両用ステアリング装置

技術分野

[0001] この発明は、固定側内歯車及び可動側内歯車と、両内歯車に嚙み合う可撓性外歯車と、可撓性外歯車をその内周力相対回転可能に支持するウェーブ ·ジェネレータとを備えた橈み嚙み合い式歯車装置、及び、同橈み嚙み合い式歯車装置を備えた車両用ステアリング装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、この種の撓み嚙み合い式歯車装置の 1タイプは、図 1及び図 2に示すような構成を備えている。すなわち、この橈み嚙み合い式歯車装置 16は、図示しないハウジングに固定支持された円環状の固定側内歯車 20 (図 2に図示）と、この固定側内歯車 20に隣接された同じく円環状の可動側内歯車 21とを備え、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21の内側には、この両内歯車 20, 21に嚙み合い可能とされた可撓性外歯車 22が配置されている。可撓性外歯車 22は、その内側に配置されたゥーブ'ジェネレータ 23によって、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21に嚙み合った状態で支持されている。そして、ウェーブ 'ジェネレータ 23が回転されると、このゥエーブ.ジェネレータ 23によって、両内歯車 20, 21に対する可撓性外歯車 22の嚙み合い位置がウェーブ ·ジェネレータ 23の回転方向に移動される。この結果、可撓性外歯車 22と、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21の少なくとも一方との間の歯数の差に基づき、ウェーブ ·ジェネレータ 23に入力された回転が可動側内歯車 21から出力される。

[0003] ここで、図 17 (a) , (b)に示すように、可撓性外歯車 60は固定側内歯車 63に対して相対回転するため、可撓性外歯車 60における外歯 61の一方の歯先端縁 62は、固定側内歯車 63の内歯 64に対し、破線で示すような内歯 64を跨ぐ軌跡 65上を移動する。このため、可撓性外歯車 60の各外歯 61は、固定側内歯車 63における内歯 64 の歯面の一部に対し、その歯先端縁 62をほぼ一点で当接させる動作を繰り返す。

[0004] また、図 18 (a) , (b)に示すように、可撓性外歯車 60と可動側内歯車 66とが同歯数の場合は、可撓性外歯車 60における外歯 61の一方の歯先端縁 62は、可動側内歯車 66の各内歯 67に対し、破線で示すような楕円状の軌跡 68上を移動する。このため、可撓性外歯車 60の各外歯 61は、可動側内歯車 66において対応する内歯 67の歯元部の歯面に対し、その歯先端縁 62をほぼ一点で繰り返し当接させる。なお、可撓性外歯車 60と可動側内歯車 66との歯数が相違する場合は、図 17 (a) , (b)に示すような動作となる。

[0005] 従って、固定側内歯車 63と可撓性外歯車 60、及び、可動側内歯車 66と可撓性外歯車 60は、それぞれ断続的に当接するので、ウェーブ ·ジェネレータと可動側内歯車 66との間には、周期的に角度伝達誤差が生じていた。

[0006] また、特許文献 1, 2に記載された橈み嚙み合い式歯車装置においては、固定側内歯車、可動側内歯車及び外歯車の各歯末面の歯形が、各内歯に対する外歯のラック近似による運動軌跡に基づいて形成されるとともに、各内歯と外歯との接触の限界位置を原点とする縮比 1Z2の相似変換による写像曲線によって形成されている。そして、この構成により、外歯車の外歯の歯面が、各内歯車の内歯の歯面に対し、連続的に当接するとされている。従って、この構成によれば、角度伝達誤差が低減されることになる。

[0007] ところが、可撓性外歯車の各外歯は、ウェーブ.ジェネレータの回転に伴って揺動する。すなわち、図 19に示すように、ウェーブ 'ジェネレータの回転軸を Z軸とする X — Y座標系にお、て、可撓性外歯車 70の長軸が例えば Y軸方向に一致する状態（破線で図示）となっているときには、可撓性外歯車 70は、 Y軸方向に向いた外歯 71 で、固定側内歯車 72及び可動側内歯車 73にそれぞれ嚙み合う。ところが、ウェーブ •ジェネレータの回転により、前記の状態力可撓性外歯車 70の長軸が時計方向に回動した状態（実線で図示）においては、外歯 71の向きは、 Y軸方向から反時計方向に回動した向き YOとなる。すなわち、可撓性外歯車 70の各外歯は、ウェーブ'ジェネレータの回転に伴い、固定側内歯車 72及び可動側内歯車 73の内歯に対して摇動する。

[0008] し力しながら、上記各特許文献 1, 2に記載された橈み嚙み合い式歯車装置においては、各内歯に対する外歯の運動軌跡をラック近似によって求めている。すなわち、この運動軌跡には、各内歯に対する外歯の揺動運動成分が入っていない。このため、この運動軌跡と、可撓性外歯車における外歯の実際の運動軌跡との差は、固定側内歯車、可動側内歯車及び可撓性外歯車の歯数が少ないほど大きくなる。従って、実際には、上記特許文献 1, 2の橈み嚙み合い式歯車装置においても、固定側内歯車及び可動側内歯車に対して可撓性外歯車が連続的に当接した状態とはならず、断続当接が繰り返されて角度伝達誤差が生じ、振動や騒音の面において満足すベきものではなかった。

特許文献 1：特開昭 63 - 115943号公報

特許文献 2：特開平 1― 79448号公報

発明の開示

[0009] この発明の目的とするところは、角度伝達誤差が低減された橈み嚙み合い式歯車装置、及び、同橈み嚙み合い式歯車装置を備えた車両用ステアリング装置を提供することにめる。

[0010] この発明の第 1の様態に力かる橈み嚙み合い式歯車装置においては、固定側内歯車と、この固定側内歯車と異なる歯数を有するとともに同固定側内歯車と同軸上にお

V、て回転可能な可動側内歯車と、前記固定側内歯車及び可動側内歯車に対してそれぞれ嚙み合い可能とされた環状の可撓性外歯車と、固定側内歯車及び可動側内歯車に対して嚙み合うように前記可撓性外歯車内において同可撓性外歯車を相対回転可能に支持し、固定側内歯車及び可動側内歯車に対する可撓性外歯車の嚙み合、位置を回転方向に移動させるウェーブ ·ジェネレータとを備えた橈み嚙み合ヽ式歯車装置において、前記固定側内歯車及び可動側内歯車の各内歯の歯面上には、前記可撓性外歯車における各外歯の歯先端縁が前記ウェーブ 'ジェネレータの回転に基づヽて移動する軌跡と一致する嚙み合ヽ面を形成した。

[0011] この発明の第 1の様態に力かる橈み嚙み合い式歯車装置においては、外部からゥエーブ 'ジェネレータに回転が入力されると、ウェーブ 'ジェネレータによって可撓性外歯車が橈み駆動される。そして、固定側内歯車及び可動側内歯車の各内歯に対する可撓性外歯車の各外歯の嚙み合、位置が順次移動し、可動側内歯車が回転駆動される。この結果、外部からウェーブ 'ジェネレータへの回転入力は、減速されて可動側内歯車から外部に出力される。また、固定側内歯車及び可動側内歯車の各内歯の歯面上には、可撓性外歯車における各外歯の歯先端縁が、ウエーブ'ジエネレータの回転に基づ、て移動する軌跡と一致する嚙み合、面が設けられて、る。このため、可撓性外歯車の各外歯力固定側内歯車の内歯に嚙み合うとき、各外歯の歯先端縁は、同内歯の嚙み合い面に沿って連続摺接する。また、可撓性外歯車の各外歯が、可動側内歯車の各内歯に嚙み合うときにも、各外歯の歯先端縁は、同内歯の嚙み合い面に沿って連続摺接する。従って、固定側内歯車及び可動側内歯車の各内歯に対する可撓性外歯車の各外歯の当接が連続的になるので、ウェーブ'ジエネレータと可動側内歯車との間の角度伝達誤差が低減する。

[0012] 第 2の様態において、前記内歯と前記外歯との間には、前記嚙み合い面を前記固定側内歯車及び可動側内歯車の中心軸回りの回転移動方向に後退させることによりノックラッシを設けた。

[0013] 第 3の様態においては、前記嚙み合い面を、前記内歯の歯元側力歯先側に向かつて後退量が徐々に大きくなるように後退させた。

第 4の様態においては、前記歯先端縁を円弧状とした。

[0014] 第 5の様態においては、前記外歯における歯先端縁の歯元側の端部に続く歯面領域の圧力角を、同端部の圧力角に等しくした。

第 6の様態においては、前記可撓性外歯車の逃がし角 θ αを、前記嚙み合い面上の任意の点における接線角 θ γと、可撓性外歯車の外歯の揺動角 θ βとに基づき、次式 0 α + 0 j8≤ 0 γ が成立するように設定する。

[0015] 第 7の様態においては、前記固定側内歯車又は可動側内歯車の歯数と、前記可撓性外歯車の歯数とを一致させた。

第 8の様態に力かる車両用ステアリング装置においては、ステアリングシャフトの回転をピ-オンシャフトに伝達するとともに、電動モータの回転出力を減速機を介して前記ピ-オンシャフトに伝達することにより、前記ステアリングシャフトに対するピ-ォンシャフトの回転比を調節可能に構成した車両用ステアリング装置であって、前記減速機として請求項 1〜請求項 7のいずれか一項に記載の橈み嚙み合い式歯車装置を用いたことを特徴とする。 [0016] 第 8の様態に力かる車両用ステアリング装置においては、前記構成をステアリング装置に組み込めば、アシスト用の電動モータの回転出力と、この回転出力に基づく橈み嚙み合い式歯車装置を介したピニオンシャフトの回転との間における角度伝達誤差が低減する。このため、電動モータの制御に基づく操舵輪の操舵制御精度が向上するとともに、振動及び騒音が低下して操舵感が向上する。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]橈み嚙み合い式歯車装置を示す正面図。

[図 2]図 1の歯車装置を示す縦断面図。

[図 3]ステアリング装置を示す縦断面図。

[図 4] (a) , (b)は共に、第 1実施形態の橈み嚙み合い式歯車装置における固定側内歯車及び可撓性外歯車の一部を示す正面図。

[図 5]図 4の固定側内歯車の嚙み合、面を示す正面図。

[図 6] (a) , (b)は共に、第 1実施形態の橈み嚙み合い式歯車装置における可動側内歯車及び可撓性外歯車の一部を示す正面図。

[図 7]図 6の可動側内歯車の嚙み合い面を示す正面図。

[図 8]第 1実施形態の変形例における固定側内歯車及び可撓性外歯車の嚙み合いを示す正面図。

[図 9]第 1実施形態の変形例における可動側内歯車及び可撓性外歯車の嚙み合いを示す正面図。

[図 10]第 1実施形態の変形例における可撓性外歯車の外歯と固定側内歯車の内歯とを示す正面図。

[図 11]第 1実施形態の変形例における可撓性外歯車の外歯と可動側内歯車の内歯とを示す正面図。

[図 12]第 2実施形態における固定側内歯車の内歯と可撓性外歯車の外歯とを示す正面図。

[図 13] (a) , (b) , (c)は、入力角度に対する角度伝達誤差を示すグラフ。

[図 14]第 3実施形態における可撓性外歯車の外歯を示す正面図。

[図 15]第 3実施形態における可動側内歯車の内歯と可撓性外歯車の外歯とを示す正面図。

[図 16]第 4実施形態における固定側内歯車の内歯と可撓性外歯車の外歯とを示す正面図。

[図 17] (a) , (b)は共に従来の橈み嚙み合い式歯車装置における固定側内歯車及び可撓性外歯車の一部を示す模式図。

[図 18] (a) , (b)は共に従来の橈み嚙み合い式歯車装置における可動側内歯車及び可撓性外歯車の一部を示す模式図。

[図 19]可撓性外歯車の動作を示す模式図。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下に、この発明を具体ィ匕した第 1実施形態について図 1〜図 9を用いて説明する図 3は、車両に搭載されるステアリング装置 1を示している。このステアリング装置 1 は、ステアリングシャフト 10が接続されるユニバーサルジョイント 11と、図示しないステァリングギヤボックスに接続されるピ-オンシャフト 12とを備えるとともに、ュ-バーサルジョイント 11とピ-オンシャフト 12とを連結する伝達比可変装置 13を備えて、る。伝達比可変装置 13は、ユニバーサルジョイント 11に結合されたハウジング 14を備え、このハウジング 14の内部に、ピ-オンシャフト 12と同軸上に配置された DCモータ（電動モータ） 15、この DCモータ 15の出力軸 19から入力される回転を前記ピ-オンシャフト 12に出力する橈み嚙み合い式歯車装置 17等を備えている。以上のように構成されたステアリング装置 1は、ステアリングシャフト 10の回転をピ-オンシャフトに伝達するとともに、 DCモータ 15の回転出力を橈み嚙み合い式歯車装置 17を介してピユオンシャフトに伝達することにより、ステアリングシャフト 10に対するピ-オンシャフト 12の回転比を調節可能に構成されている。

[0019] 図 1及び図 2に示すように、撓み嚙み合い式歯車装置 17は、ハウジング 14側に固定支持される円環状の固定側内歯車（図 2にのみ図示） 20を備えて、る。この固定側内歯車 20の歯数は、例えば 102枚とされている。固定側内歯車 20のピ-オンシャフト 12側には、固定側内歯車 20よりも少ない歯数を有する可動側内歯車 21が、固定側内歯車 20と同軸上においてハウジング 14に対し回転可能に支持されている。この可動側内歯車 21の歯数は、例えば 100枚とされている。

[0020] 固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21の内側には、可動側内歯車 21と同じ歯数を有するとともに固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21に対しそれぞれ嚙み合う環状の可撓性外歯車 22が配置されてヽる。

[0021] さらに、可撓性外歯車 22の内側には、可撓性外歯車 22を内周側力も相対回転可能に支持するとともに、この可撓性外歯車 22を固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21に対してそれぞれ対向する 2位置で嚙み合わせるようにした楕円形をなすゥエーブ 'ジェネレータ 23が配置されている。ウェーブ 'ジェネレータ 23は、前記 DCモータ 15の出力軸 19からの回転入力に基づき回転されて、可撓性外歯車 22と、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21との嚙み合い位置を変化させる。その結果、可動側内歯車 21は、ウェーブ 'ジェネレータ 23の一回転につき、固定側内歯車 20との歯数の差の分だけ回動する。

[0022] 以上のように構成された伝達比可変装置 13は、例えばステアリングホイールの操舵角及び車速に基づいて DCモータ 15の回転角が制御されることにより、ステアリングホイールの操舵角及び車速に応じてフロントタイヤの転舵角を制御する。

[0023] すなわち、 DCモータ 15からウェーブ ·ジェネレータ 23に回転が入力されると、ゥェ一ブ'ジェネレータ 23によって可撓性外歯車 22が駆動される。そして、可撓性外歯車 22の各外歯 25が、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21の各内歯 24, 29に対し、嚙み合い位置を移動させながら順次嚙み合う。このとき、可動側内歯車 21の歯数が固定側内歯車 20の歯数よりも少なぐかつ、可動側内歯車 21と可撓性外歯車 22 との歯数が同じなので、可動側内歯車 21が回転する。この結果、 DCモータ 15の出力軸 19からウェーブ ·ジェネレータ 23に入力された回転は、減速されて可動側内歯車 21からピ-オンシャフト 12に出力される。従って、ステアリングホイールを回転操作した際に、 DCモータ 15が正逆いずれかに回転されることより、同 DCモータ 15の回転入力に応じてピ-オンシャフト 12が増速又は減速され、車両走行速度等に応じた操舵感の調整が可能となる。

[0024] 次に、図 4〜図 7に基づいて前記固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21の各内歯の形状について説明する。なお、可撓性外歯車 22の各外歯は、例えば圧力角 18度のインボリユート歯形とされている。また、図 4〜図 7においては、外歯 25の歯先端縁 26がエッジ形状に形成されている力図 8及び図 9に示すように、歯先端縁 26を円弧状に形成してもよい。

[0025] まず、固定側内歯車 20の内歯 24の形状について説明する。

図 4 (a) , (b)及び図 5は、ウェーブ ·ジェネレータ 23の回転に伴い、固定側内歯車 20の内歯 24の 1つに対して、可撓性外歯車 22の外歯 25の 1つが嚙み合った状態を示している。固定側内歯車 20の各内歯 24の歯面上には、外歯 25の歯先端縁 26がウェーブ'ジェネレータ 23の回転に伴って実際に移動する軌跡 27上に、その軌跡 27 と一致する嚙み合、面 (太線で図示） 28が形成され、この嚙み合、面 28の図 4 (b) における上下両側には、 3次曲線による逃がし形状が形成されている。この嚙み合い面 28は、ウェーブ 'ジェネレータ 23が両方向に回転する場合に対応できるように、各内歯 24の両側に形成されている。そして、この嚙み合い面 28は、内歯 24の高さ λ 1 に対して 6分の 1〜6分の 4の範囲内である。

[0026] そして、固定側内歯車 20と可撓性外歯車 22とは互いに歯数が異なるとともに、固定側内歯車 20が固定状態にあることから、図 4 (b)及び図 5に示すように、外歯 25の歯先端縁 26は、ウェーブ 'ジェネレータ 23の回転に伴い、固定側内歯車 20の各内歯 24に対し、破線で示す軌跡 27上を移動する。そして、外歯 25の歯先端縁 26は、固定側内歯車 20における各内歯 24の嚙み合い面 28上を順次摺接する。

[0027] 次に、可動側内歯車 21の各内歯 29の形状について説明する。

図 6 (a) , (b)及び図 7は、ウェーブ ·ジェネレータ 23の回転に伴い、可動側内歯車 21の内歯 29の 1つに対して、可撓性外歯車 22の外歯 25の 1つが嚙み合った状態を示している。可動側内歯車 21の各内歯 29の歯面上には、外歯 25の歯先端縁 26がウェーブ'ジェネレータ 23の回転に伴って実際に移動する軌跡 30上に、その軌跡 30 と一致する嚙み合い面 (太線で図示） 31が形成され、この嚙み合い面 31の図 6 (b) における上下両側には、 3次曲線による逃がし形状が形成されている。この嚙み合い面 31は、ウェーブ 'ジェネレータ 23の両方向に回転する場合に対応できるように、各内歯 29の両側に形成されている。そして、この嚙み合い面 31は、内歯 29の高さえ 2 に対して 6分の 1〜6分の 4の範囲内である。 [0028] そして、可動側内歯車 21と可撓性外歯車 22とは共に歯数が同じであるとともに、可動側内歯車 21が回転可能であることから、図 6 (b)及び図 7に示すように、外歯 25の歯先端縁 26は、ウェーブ 'ジェネレータ 23の回転に伴い、可動側内歯車 21の各内歯 29に対し、破線で示す長円状の軌跡 30上を移動する。そして、外歯 25の歯先端縁 26は、可動側内歯車 21にお、て対応する内歯 29の嚙み合、面 31上を摺接する

[0029] 以上のように、ウェーブ 'ジェネレータ 23の回転によって可撓性外歯車 22が駆動されるとき、可撓性外歯車 22の各外歯 25は、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21 の各内歯 24, 29の嚙み合い面 28, 31に対して連続的に当接する。このため、ゥェーブ 'ジェネレータ 23と可動側内歯車 21との間の角度伝達誤差が低減する。

[0030] 次に、図 8に示すように、可撓性外歯車 22における外歯 25の歯先端縁 26が円弧状に形成されている場合において、同歯先端縁 26が固定側内歯車 20の内歯 24の嚙み合い面 28に対して摺接するときの状態を詳細に説明する。さて、外歯 25の歯先端縁 26が、内歯 24の嚙み合い面 28上を摺接するとき、歯先端縁 26の円弧中心点 2 6 は、歯先端縁 26の円弧の半径 δ分だけ前記軌跡 27から離れた軌跡 32上を移動する。

[0031] また、図 9に示すように、外歯 25の円弧状の歯先端縁 26が可動側内歯車 21の内歯 29の嚙み合い面 31に対して摺接するとき、歯先端縁 26の円弧中心点 26 は、歯先端縁 26の円弧の半径 δ分だけ前記軌跡 30から離れた軌跡 33上を移動する。

[0032] 固定側内歯車 20の内歯 24、及び、可動側内歯車 21の内歯 29の各歯形は、可撓性外歯車 22における外歯 25の歯先端縁 26の円弧に基づき以下のようにして設定される。

[0033] まず、外歯 25における歯先端縁 26の円弧中心点 26 力ウェーブ 'ジェネレータ 23の回転に基づいて移動する軌跡 32, 33から、歯先端縁 26の円弧の半径 δ分だけ外側に離れた軌跡 27, 30をそれぞれ決定する。

[0034] 次に、固定側内歯車 20の内歯 24、及び、可動側内歯車 21の内歯 29の各歯面において、これらの軌跡 27, 30と一致させる範囲、すなわち、外歯 25の歯先端縁 26の嚙み合い面 28, 31を決定し、最後に、可撓性外歯車 22の外歯 25の逃がし角 Θ a を、次式が成立するように設定する。

[0035] θ α + θ β≤ θ γ

但し、 θ βは、可撓性外歯車 22の外歯 25の揺動角、 θ γは、嚙み合い面 28, 31 における任意の位置の接線角である。

[0036] このようにすれば、外歯 25の歯先端縁 26と固定側内歯車 20及び可動側内歯車 2

1の内歯 24, 29との干渉を避けつつ、それらの連続的な摺動接触を得ることができる以上のように、この実施形態においては、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21 の各内歯 24, 29の歯面上には、可撓性外歯車 22における各外歯 25の歯先端縁 26 が移動する軌跡 27, 30の一部と一致する嚙み合い面 28, 31をそれぞれ形成した。このため、可撓性外歯車 22の各外歯 25が、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21 の各内歯 24, 29に対して連続的に当接するので、ウェーブ ·ジェネレータ 23と可動側内歯車 21との間の角度伝達誤差を低減させて、振動や騒音を抑制することができる。

[0037] また、 DCモータ 15の回転出力と、この回転出力に基づく橈み嚙み合い式歯車装置 17を介したピ-オンシャフト 12の回転との間における角度伝達誤差が低減するので、 DCモータ 15の制御に基づく操舵輪の操舵制御精度が向上し、振動や騒音の低減と相まって操舵時における操舵感が向上する。

[0038] 次に、この発明を具体化した第 1実施形態の変形例について図 10及び図 11を用いて説明する。この変形例は、以下のように構成している。

図 10及び図 11に示すように、外歯 25の歯面先端部には、図 4〜図 9の外歯 25の歯先端縁 26に相当する円弧部 34が形成されている。この円弧部 34は、外歯 25の摩耗耐久性を向上するために大きな半径で形成されている。すなわち、円弧部 34は、外歯 25における歯幅の 2分の 1以上の半径 δ ' を有する円弧上に形成されている。この円弧の中心点 34 Vは、可撓性外歯車 22の回転に伴って軌跡 32, 33を描く。外歯 25の歯先は、固定側内歯車 20の内歯 24の歯元、及び、可動側内歯車 21の内歯 29の歯元に干渉しないようにカットされている。なお、円弧部 34を、外歯 25における歯幅以上の半径の円弧上に形成することもできる。 [0039] 次に、この発明を具体化した第 2実施形態について図 12及び図 13を用いて説明する。この実施形態は、第 1実施形態における内歯車 20, 21の内歯 24, 29の形状を変更したことが異なる。

[0040] 図 12に実線で示すように、固定側内歯車 20における内歯 24の両歯面 24 vは、二点鎖線で示す第 1実施形態の嚙み合い面 28に対し、隣り合う両内歯 24の間の歯元における中央位置 24 を回動中心として同嚙み合い面 28を回動させた形状に形成され、内歯 24の歯先端縁において嚙み合い面 28から例えば後退量 κ = 2 m程度後退させられている。また、図示はしないが、可動側内歯車 21における内歯 29の両歯面は、内歯 24の歯面 24 Vと同様に、前記嚙み合い面 31に対し、隣り合う両内歯 2 9の間の歯元における中央位置を回動中心として同嚙み合い面 31を回動させた形状に形成されている。

[0041] さて、可撓性外歯車 22の外歯 25、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21の内歯 24, 29には、製造時のばらつきによる歯形誤差が存在する。例えば、固定側内歯車 20の内歯 24の実際の歯面 24 V力嚙み合い面 28に対し、内歯 24の歯先側力歯元側に向力つて後退量が徐々に大きくなるように後退していたとする。この場合、可撓性外歯車 22への入力角度に対する可動側内歯車 21からの理想の出力角度と実際の出力角度との角度伝達誤差は、内歯 24の歯面 24 Vが嚙み合い面 28に一致する場合の角度伝達誤差に対して増大する。すなわち、内歯 24に歯形誤差がなぐその歯面 24 Vが嚙み合い面 28に一致する場合、同角度伝達誤差は、可撓性外歯車 22への入力角度に対して図 13 (a)に示すように変化する。一方、実際の歯面 24 V 力嚙み合い面 28に対し、歯先側から歯元側に向かって後退量が徐々に大きくなるように後退していた場合、その角度伝達誤差は、図 13 (b)に示すように、可撓性外歯車 22への入力角度の全域において増大する。なお、この角度伝達誤差は、計算によって求められる。これに対し、この実施形態のように、固定側内歯車 20の内歯 24の実際の歯面 24 Vが、嚙み合い面 28に対し、歯元側力も歯先側に向力つて後退量が徐々に大きくなるように後退していたとすると、図 13 (c)に示すように、前記角度伝達誤差は、入力角度の全域において上記の場合よりも小さくなる。この実施形態によれば、内歯 24の形状がばらついても、その実際の歯面 24 V力歯先側から歯元側に向力つて後退量が徐々に大きくなるように後退することはない。このため、橈み嚙み合い式歯車装置 17における角度伝達誤差の増大が抑制される。また、可動側内歯車 21についても、固定側内歯車 20と同様に、嚙み合い面 31を上記のように変形させることにより、可撓性外歯車 22への入力角度に対する可動側内歯車 21からの出力角度における角度伝達誤差の増大が抑制される。

[0042] 以上のように、この実施形態にお!、ては、内歯 24, 29の実際の歯面 24 vを、嚙み合い面 28に対し、その歯元側から歯先側に向かって後退量が徐々に大きくなるように後退させた。従って、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21の内歯 24, 29に歯形誤差が存在しても角度伝達誤差の増大が抑制されるため、橈み嚙み合い式歯車装置 17の角度伝達誤差の増大を招くことなく、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21の製造精度を落として生産性を向上することができる。

[0043] 次に、この発明を具体化した第 3実施形態について図 14及び図 15を用いて説明する。この実施形態は、図 10及び図 11に示す第 1実施形態の変形例における可撓性外歯車 22の外歯 25の形状を変更したことが異なる。

[0044] 図 14に示すように、可撓性外歯車 22の外歯 25における円弧部 34の歯元側の端部 34 εに続く歯面領域 35の圧力角は、同円弧部 34の端部 34 εの圧力角、すなわち、円弧部 34における最小圧力角（例えば 20度）と等しくなるようにされている。この歯面領域 35の高さえ 3は、外歯 25の歯高え 4の 6分の 1〜3分の 1の範囲に設定されている。

[0045] さて、図 15に示すように、可動側内歯車 21に対して可撓性外歯車 22が高い圧力で当たると、可動側内歯車 21及び可撓性外歯車 22は弾性変形し、それらの間にラチェッテイング (歯飛び）が発生し易くなる。一方、この実施形態においては、外歯 25 における円弧部 34の歯元側の端部 34 εに続く歯面領域 35の圧力角が、同円弧部 34の端部 34 εと同じ最小圧力角に設定されている。このため、外歯 25の同歯面領域 35と、各内歯 24, 29の歯面とが嚙み合っている部分において、可撓性外歯車 22 の弾性変形による外歯 25の倒れにより嚙み合い位置が外歯 25の歯元側へ移動しても、最小圧力角が維持されているため、外歯 25を乗り上げる分力は増加しない。この結果、可撓性外歯車 22と、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21との間におけるラチェッテイングの発生が抑制される。

[0046] 以上のように、この実施形態においては、可撓性外歯車 22の外歯 25における円弧部 34の歯元側の端部 34 εに続く歯面領域 35の圧力角を、同端部 34 εの圧力角に等しく設定した。従って、可撓性外歯車 22と、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 2 1との間におけるラチエツティングの発生を抑制して、橈み嚙み合い式歯車装置 17の角度伝達ずれの発生を抑制することができる。

[0047] 次に、この発明を具体ィ匕した第 4実施形態について図 16を用いて説明する。この実施形態は、第 1実施形態における内歯車 20, 21の内歯 24, 29の形状を変更したことが異なる。

[0048] 図 16に示すように、内歯 24の嚙み合い面 28を、理想歯形に対して、固定側内歯車 20の中心軸回りの回転移動方向に 6〜9分程度後退させることによりバックラッシが設けられている。このため、嚙み合い面 28, 31を構成する歯形が、可撓性外歯車 22の回転方向に移動されたことになる。従って、嚙み合い面 28, 31を径方向に移動させてバックラッシを形成した場合とは異なり、ピッチ円等が変更されることを防止でき、角度伝達誤差を抑制して円滑な嚙み合いを得ることができる。

[0049] 以上のように、この実施形態においては、内歯 24, 29の嚙み合い面 28, 31を固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21の中心軸回りの回転移動方向に後退させることによってバックラッシを形成した。このため、ピッチ延等の変更を防止し、角度伝達誤差を抑制して、可撓性外歯車 22と、固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21とを円滑に嚙み合わせることができる。

[0050] なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなぐ固定側内歯車 20の歯数を可撓性外歯車 22の歯数と一致させるとともに、可動側内歯車 21の歯数を可撓性外歯車 22の歯数と異ならせてもよい。この場合には、可撓性外歯車 22の外歯 25 の歯先端縁 26は、固定側内歯車 20において対応する内歯 24の嚙み合い面 28上を摺接し、また、可動側内歯車 21の各内歯 29の嚙み合い面 31上を順次摺接する。

[0051] また、固定側内歯車 20、可動側内歯車 21及び可撓性外歯車 22の歯数を互いに異ならせてもよい。この場合には、可撓性外歯車 22の外歯 25の歯先端縁 26は、固定側内歯車 20の内歯 24の嚙み合い面 28上を順次摺接し、また、可動側内歯車 21 の各内歯 29の嚙み合い面 31上を順次摺接する。

さらに、ウエーブ ·ジェネレータ 23を、偏心円、又は、略三角形、略四角形、略五角形等の多角形状に形成し、可撓性外歯車 22を固定側内歯車 20及び可動側内歯車 21に対し、それぞれ 1箇所、又は、 3箇所、 4箇所、 5箇所等で嚙み合わせてもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 固定側内歯車と、

この固定側内歯車と異なる歯数を有するとともに同固定側内歯車と同軸上において回転可能な可動側内歯車と、

前記固定側内歯車及び可動側内歯車に対してそれぞれ嚙み合い可能とされた環状の可撓性外歯車と、

固定側内歯車及び可動側内歯車に対して嚙み合うように前記可撓性外歯車内にお！、て同可撓性外歯車を相対回転可能に支持し、固定側内歯車及び可動側内歯車に対する可撓性外歯車の嚙み合い位置を回転方向へ移動させるウェーブ 'ジエネレータとを備えた橈み嚙み合、式歯車装置にぉ、て、

前記固定側内歯車及び可動側内歯車の各内歯の歯面上には、前記可撓性外歯車における各外歯の歯先端縁が前記ウェーブ.ジェネレータの回転に基づいて移動する軌跡と一致する嚙み合!ゝ面を形成したことを特徴とする橈み嚙み合!ゝ式歯車装置。

[2] 前記内歯と前記外歯との間には、前記嚙み合い面を前記固定側内歯車及び可動側内歯車の中心軸回りの回転移動方向に後退させることによりバックラッシを設けたことを特徴とする請求項 1に記載の橈み嚙み合ヽ式歯車装置。

[3] 前記嚙み合い面を、前記内歯の歯元側から歯先側に向かって後退量が徐々に大きくなるように後退させたことを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の橈み嚙み合い式歯車装置。

[4] 前記歯先端縁を円弧状としたことを特徴とする請求項 1〜請求項 3のいずれか一項に記載の橈み嚙み合、式歯車装置。

[5] 前記外歯における歯先端縁の歯元側の端部に続く歯面領域の圧力角を、同端部の圧力角に等しくしたことを特徴とする請求項 4に記載の橈み嚙み合、式歯車装置。

[6] 前記可撓性外歯車の逃がし角 Θ aを、前記嚙み合!、面上の任意の点における接線角 0 γと、可撓性外歯車の外歯の揺動角 θ βとに基づき、次式

θ + θ β≤ θ γ

が成立するように設定することを特徴とする請求項 1〜請求項 5のいずれか一項に記載の橈み嚙み合、式歯車装置。

[7] 前記固定側内歯車又は可動側内歯車の歯数と、前記可撓性外歯車の歯数とを一致させたことを特徴とする請求項 1〜請求項 6のいずれか一項に記載の橈み嚙み合い式歯車装置。

[8] ステアリングシャフトの回転をピ-オンシャフトに伝達するとともに、電動モータの回転出力を減速機を介して前記ピ-オンシャフトに伝達することにより、前記ステアリングシャフトに対するピ-オンシャフトの回転比を調節可能に構成した車両用ステアリング装置であって、

前記減速機として請求項 1〜請求項 7のいずれか一項に記載の橈み嚙み合い式歯車装置を用いたことを特徴とする車両用ステアリング装置。