(57)【要約】  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。
2007116756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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噛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噛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噛み合い位置を回転方向へ移動させるウェーブ・ジェネレータとを備えた撓み噛み合い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いて移動する軌跡と一致する噛み合い面を形成したことを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項２】
前記内歯と前記外歯との間には、前記噛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に記載の撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項３】
前記噛み合い面を、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に記載の撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項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撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項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に記載の撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項６】
前記可撓性外歯車の逃がし角θαを、前記噛み合い面上の任意の点における接線角θγと、可撓性外歯車の外歯の揺動角θβとに基づき、次式
θα＋θβ≦θγ
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撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項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撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項８】
ステアリングシャフトの回転をピニ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ニ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ニ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撓み噛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。
【発明の詳細な説明】
【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、両内歯車に噛み合う可撓性外歯車と、可撓性外歯車をその内周から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撓み噛み合い式歯車装置、及び、同撓み噛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、この種の撓み噛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、この撓み噛み合い式歯車装置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に噛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ウェーブ・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に噛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、このウェーブ・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の噛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に記載された撓み噛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１／２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座標系において、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にそれぞれ噛み合う。ところが、ウェーブ・ジェネレータの回転により、前記の状態から可撓性外歯車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Ｙ０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の内歯に対して揺動する。【０００８】
しかしながら、上記各特許文献１，２に記載された撓み噛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の撓み噛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べ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撓み噛み合い式歯車装置、及び、同撓み噛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ある。
【００１０】
この発明の第１の様態にかかる撓み噛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噛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噛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噛み合い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撓み噛み合い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いて移動する軌跡と一致する噛み合い面を形成した。
【００１１】
この発明の第１の様態にかかる撓み噛み合い式歯車装置においては、外部からウェーブ・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撓み駆動される。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噛み合い位置が順次移動し、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が設けられている。このため、可撓性外歯車の各外歯が、固定側内歯車の内歯に噛み合うとき、各外歯の歯先端縁は、同内歯の噛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噛み合うときにも、各外歯の歯先端縁は、同内歯の噛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・ジェ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、前記噛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。
【００１３】
第３の様態においては、前記噛み合い面を、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。
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θαを、前記噛み合い面上の任意の点における接線角θγと、可撓性外歯車の外歯の揺動角θβとに基づき、次式  θα＋θβ≦θγ  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の様態にか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ニ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ニ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ニ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撓み噛み合い式歯車装置を用いたことを特徴とする。
【００１６】
第８の様態にか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撓み噛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】撓み噛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実施形態の撓み噛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の固定側内歯車の噛み合い面を示す正面図。
【図６】（ａ），（ｂ）は共に、第１実施形態の撓み噛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の可動側内歯車の噛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噛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噛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）は共に従来の撓み噛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）は共に従来の撓み噛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、この発明を具体化した第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、図示しないステアリングギヤボックスに接続されるピニオンシャフト１２とを備えるとともに、ユニバーサルジョイント１１とピニオンシャフト１２とを連結する伝達比可変装置１３を備えている。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、ピニオンシャフト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ニオンシャフト１２に出力する撓み噛み合い式歯車装置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の回転をピニオンシャフトに伝達するとともに、ＤＣモータ１５の回転出力を撓み噛み合い式歯車装置１７を介してピニ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に対するピニオンシャフト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、撓み噛み合い式歯車装置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を備えている。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のピニオンシャフト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に対しそれぞれ噛み合う環状の可撓性外歯車２２が配置されている。【００２１】
さらに、可撓性外歯車２２の内側には、可撓性外歯車２２を内周側から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位置で噛み合わせるようにした楕円形をなすウェーブ・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との噛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、ウェーブ・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、噛み合い位置を移動させながら順次噛み合う。このとき、可動側内歯車２１の歯数が固定側内歯車２０の歯数よりも少なく、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からピニオンシャフト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ニオンシャフト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度のインボリュ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が、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つが噛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と一致する噛み合い面（太線で図示）２８が形成され、この噛み合い面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。この噛み合い面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、この噛み合い面２８は、内歯２４の高さλ１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の噛み合い面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つが噛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と一致する噛み合い面（太線で図示）３１が形成され、この噛み合い面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。この噛み合い面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、この噛み合い面３１は、内歯２９の高さλ２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において対応する内歯２９の噛み合い面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の噛み合い面２８，３１に対して連続的に当接する。このため、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の噛み合い面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の噛み合い面２８上を摺接するとき、歯先端縁２６の円弧中心点２６μ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の噛み合い面３１に対して摺接するとき、歯先端縁２６の円弧中心点２６μ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２６μが、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の噛み合い面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θαを、次式が成立するように設定する。【００３５】
θα＋θβ≦θγ
但し、θβは、可撓性外歯車２２の外歯２５の揺動角、θγは、噛み合い面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２１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の一部と一致する噛み合い面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撓み噛み合い式歯車装置１７を介したピニオンシャフト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３４ν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２４νは、二点鎖線で示す第１実施形態の噛み合い面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２４μを回動中心として同噛み合い面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噛み合い面２８から例えば後退量κ＝２μｍ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２４νと同様に、前記噛み合い面３１に対し、隣り合う両内歯２９の間の歯元における中央位置を回動中心として同噛み合い面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２４νが、噛み合い面２８に対し、内歯２４の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２４νが噛み合い面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に歯形誤差がなく、その歯面２４νが噛み合い面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２４νが、噛み合い面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２４νが、噛み合い面２８に対し、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２４νが、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することはない。このため、撓み噛み合い式歯車装置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、噛み合い面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、この実施形態においては、内歯２４，２９の実際の歯面２４νを、噛み合い面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、撓み噛み合い式歯車装置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３４εに続く歯面領域３５の圧力角は、同円弧部３４の端部３４ε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λ３は、外歯２５の歯高λ４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ィング（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３４εに続く歯面領域３５の圧力角が、同円弧部３４の端部３４ε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の歯面とが噛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の倒れにより噛み合い位置が外歯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ィ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３４εに続く歯面領域３５の圧力角を、同端部３４ε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２１との間におけるラチェッティングの発生を抑制して、撓み噛み合い式歯車装置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、この発明を具体化した第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の噛み合い面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、噛み合い面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、噛み合い面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噛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の噛み合い面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とを円滑に噛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く、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の噛み合い面２８上を摺接し、また、可動側内歯車２１の各内歯２９の噛み合い面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の噛み合い面２８上を順次摺接し、また、可動側内歯車２１の各内歯２９の噛み合い面３１上を順次摺接する。【００５２】
さらに、ウェーブ・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箇所等で噛み合わせてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年1月23日(2008.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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噛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噛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噛み合い位置を回転方向へ移動させるウェーブ・ジェネレータとを備えた撓み噛み合い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いて移動する軌跡と一致する噛み合い面を形成し、
前記可撓性外歯車の逃がし角θαを、前記噛み合い面上の任意の点における接線角θγと、可撓性外歯車の外歯の揺動角θβとに基づき、次式
θα＋θβ≦θγ
が成立するように設定することを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項２】
前記内歯と前記外歯との間には、前記噛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に記載の撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項３】
前記噛み合い面を、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に記載の撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項４】
前記歯先端縁を円部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撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項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に記載の撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項６】
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５のいずれか一項に記載の撓み噛み合い式歯車装置。
【請求項７】
ステアリングシャフトの回転をピニ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ニ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ニ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６のいずれか一項に記載の撓み噛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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
チェッティ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３４εに続く歯面領域３５の圧力角を、同端部３４ε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２１との間におけるラチェッティングの発生を抑制して、撓み噛み合い式歯車装置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、この発明を具体化した第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の噛み合い面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、噛み合い面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、噛み合い面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噛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の噛み合い面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、ピッチ円等の変更を防止し、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とを円滑に噛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く、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の噛み合い面２８上を摺接し、また、可動側内歯車２１の各内歯２９の噛み合い面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の噛み合い面２８上を順次摺接し、また、可動側内歯車２１
【国際調査報告】
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