(57)【要約】【課題】サーキュラスプラインのピッチに乱れを生じさせることなく、優れた耐荷重性を確保することのできる回転軸の連結構造を提供すること。【解決手段】ドリブンギヤ２２は、その内周面全周に亘って内歯３０の形成されない非歯面形成部３１を有する。また、第２シャフト１０は、上記非歯面形成部３１の内径と略同一の外径を有する円柱状の圧入部３４を有するとともに、該圧入部３４の先端には、外周にスプライン３５の形成された円柱状の嵌合部３６が形成される。そして、第２シャフト１０は、その圧入部３４がドリブンギヤ２２の非歯面形成部３１内に圧入されるとともに、嵌合部３６がドリブンギヤ２２の歯面形成部３７と嵌合されることにより同ドリブンギヤ２２に連結される。【選択図】図３
2007145067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波動歯車機構のサーキュラスプラインに回転軸を連結する回転軸の連結構造であって、
前記サーキュラスプラインは、内歯の形成されない非歯面形成部と、前記回転軸に設けられた嵌合部に対応する被嵌合部とを有し、前記回転軸は、前記非歯面形成部に圧入されるとともに、前記嵌合部が前記被嵌合部と非圧入状態で嵌合されること、
を特徴とする回転軸の連結構造。
【請求項２】
請求項１に記載の回転軸の連結構造において
前記嵌合の形態は、スプライン嵌合であること、を特徴とする回転軸の連結構造。
【請求項３】
請求項２に記載の回転軸の連結構造において
前記被嵌合部は、前記内歯の形成された歯面形成部であること、
を特徴とする回転軸の連結構造。
【請求項４】
波動歯車機構を差動機構として用いることにより、入力軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達する伝達比可変装置であって、
前記入力軸又は出力軸の少なくとも一方は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の回転軸の連結構造により前記波動歯車機構のサーキュラスプラインと連結されること、
を特徴とする伝達比可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波動歯車機構のサーキュラスプラインに回転軸を連結する回転軸の連結構造及び伝達比可変装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、筒状をなすサーキュラスプラインと、その内側においてサーキュラスプラインと噛み合うように同軸配置される筒状のフレクスプラインと、フレクスプラインを非円形に撓ませてその外歯をサーキュラスプラインの内歯に部分的に噛み合わせるとともに、その非円形形状を回転させる波動発生器とを備えた波動歯車機構がある（特許文献１参照）。そして、その極めて小さな外形で高い減速比を確保することが可能であるという特徴から、近年では、精密機械や車両用操舵装置の伝達比可変装置等、多種多様な用途に用いられるようになっている。
【０００３】
ところで、こうした波動歯車機構を用いるにあたっては、同波動歯車機構を構成するサーキュラスプラインに、入出力軸となる回転軸を連結する必要があるが、その連結構造は、極力、同サーキュラスプラインのピッチ（各内歯の間隔）に影響を及ぼさないものとすることが望ましい。即ち、同波動歯車機構のトルク伝達メカニズムは、サーキュラスプラインの内歯とフレクスプラインの外歯との噛合せ及びその噛合部の回転に基づくものであり、回転軸の連結によって、その歯面形成部に変形が生じた場合、ピッチの乱れにより振動や異音等の発生を招くおそれがある。このため、サーキュラスプラインと回転軸との連結構造としては、その歯面形成部に応力が伝達されにくい難いように、回転軸をサーキュラスプラインの外周に固定するのが一般的である。そして、例えば伝達比可変装置のように同連結部に極めて大きな衝撃荷重（操舵輪の縁石衝突時における逆入力荷重等）が印加されるような用途である場合には、厚肉化等により予めサーキュラスプラインの剛性を強化した上で、同サーキュラスプラインを回転軸側に形成された中空部内に強圧入する等の対策が施されている。
【０００４】
しかしながら、外径寸法上（或いは構造上）の制約等により上記回転軸をサーキュラスプライン外周に固定する連結構造を採用することができず、且つその連結部に極めて大きな耐荷重性が求められるような用途に適用される場合もある。そして、このような場合、従来は、例えば、図５に示すような連結構造が採用されていた。即ち、サーキュラスプライン４１の軸方向長さを延長することにより、その内周面全周に亘り内歯を有しない非歯面形成部４２を設けるとともに、この非歯面形成部４２に、回転軸４３側に形成された嵌合突部４４に対応する嵌合凹部４５を形成する。そして、これら嵌合突部４４と嵌合凹部４５とを嵌合させることにより、サーキュラスプライン４１に回転軸４３を連結する。
【特許文献１】特許第２７１８５４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、例えば伝達比可変装置のように、その回転ガタが問題となりやすい用途においては、上記嵌合突部４４と嵌合凹部４５との間の周方向（回転方向）の隙間を許容することができない。このため、嵌合突部４４と嵌合凹部４５との嵌合は、嵌合突部４４及び嵌合凹部４５それぞれの周方向側面が当接した状態での圧入により行われる。しかし、図６に示すように、このような構成では、その圧入の際、嵌合凹部４５の周方向側面が嵌合突部４４に押し広げられることでサーキュラスプライン４１が軸方向に撓み、内歯４７が形成された歯面形成部４８の嵌合凹部４５に対応する部分（同図中、領域γに示す部分）においてピッチに乱れが生ずるおそれがある。そして、こうした局所的なピッチの乱れが振動や異音を引き起こす可能性があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、サーキュラスプラインのピッチに乱れを生じさせることなく、優れた耐荷重性を確保することのできる回転軸の連結構造及び伝達比可変装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、波動歯車機構のサーキュラスプラインに回転軸を連結する回転軸の連結構造であって、前記サーキュラスプラインは、内歯の形成されない非歯面形成部と、前記回転軸に設けられた嵌合部に対応する被嵌合部とを有し、前記回転軸は、前記非歯面形成部に圧入されるとともに、前記嵌合部が前記被嵌合部と非圧入状態で嵌合されること、を要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、嵌合部分がストッパとしての機能を果たすことで、優れた耐荷重性を確保することができる。このため、サーキュラスプライン（の非歯面形成部）内への回転軸の圧入力については回転ガタが生じない程度に抑えることが可能であり、これにより、圧入時の歯面形成部の変形に起因するピッチの乱れをより効果的に抑制することができる。尚、この場合において、サーキュラスプライン（の非歯面形成部、つまり筒内形状）と回転軸の断面形状は、略同一の断面形状とすることが望ましい。即ち、このような構成とすれば、その圧入の際の応力をサーキュラスプラインの周方向全周に亘り略均一に作用させることができる。そして、これにより、効果的に局所的なピッチの乱れを抑制することができる。更に、嵌合部と被嵌合部とは、非圧入状態での嵌合であることからサーキュラスプラインの撓みによる局所的なピッチの乱れが生ずることもない。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記嵌合の形態は、スプライン嵌合であること、を要旨とする。
上記構成によれば、嵌合部に印加される衝撃荷重を各スプライン歯に略均等に分散させることができ、これより、同衝撃荷重の印加によるピッチの乱れを効果的に抑制することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記被嵌合部は、前記内歯の形成された歯面形成部であること、を要旨とする。
上記構成によれば、被嵌合部を形成するための新たな切削加工等が不要であり、その加工コストを抑えることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、波動歯車機構を差動機構として用いることにより、入力軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達する伝達比可変装置であって、前記入力軸又は出力軸の少なくとも一方は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の回転軸の連結構造により前記波動歯車機構のサーキュラスプラインと連結されること、を要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、サーキュラスプラインのピッチに乱れを生じさせることなく、優れた耐荷重性を確保することの可能な回転軸の連結構造及び伝達比可変装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のステアリング装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により操舵輪６の舵角、即ちタイヤ角が可変することにより、車両の進行方向が変更されるようになっている。
【００１４】
また、ステアリング装置１は、モータ７を駆動源としてステアリング２と操舵輪６との間の伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置８を備えている。本実施形態では、ステアリングシャフト３は、ステアリング２が連結された第１シャフト９とラックアンドピニオン機構４に連結される第２シャフト１０とからなり、これら第１シャフト９及び第２シャフト１０は、伝達比可変装置８を介して連結されている。
【００１５】
図２に示すように、本実施形態の伝達比可変装置８は、駆動源としてのモータ７と、差動機構としての波動歯車機構１１とを備えており、第１シャフト９の回転を第２シャフト１０に伝達するとともにモータ７の回転を減速して第２シャフト１０に伝達する。そして、ステアリング操作に伴う第１シャフト９の回転に、モータ駆動に基づく回転を上乗せして第２シャフト１０に伝達することにより、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）し、これによりステアリング２と操舵輪６との間の伝達比を可変させるようになっている。
【００１６】
詳述すると、モータ７を収容するハウジング１２は、略有底筒状に形成されており、モータ７は、その出力軸７ａとハウジング１２とが同軸になるように同ハウジング１２内に固定されている。また、ハウジング１２の上壁部１２ａには、同ハウジング１２と同軸となる位置に筒状の連結部１３が設けられており、第１シャフト９の一端は、この連結部１３と嵌合されている。即ち、本実施形態では、ハウジング１２は、第１シャフト９と一体回転可能に同第１シャフト９に連結され、これにより同第１シャフト９とともに入力軸を構成するようになっている。
【００１７】
尚、本実施形態の伝達比可変装置８では、ハウジング１２の上壁部１２ａにはスパイラルケーブル装置１４が設けられている。そして、このスパイラルケーブル装置１４により、所定の回転範囲（許容回転範囲）において、モータ７と同モータ７の作動を制御するＥＣＵ（図示略）とが電気的に接続されるようになっている。
【００１８】
一方、波動歯車機構１１は、互いに異なる歯数が設定された一対のサーキュラスプラインとしての筒状をなすステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２、これら各ギヤと噛合されるフレクスプラインとしてのフレキシブルギヤ２３、並びに同フレキシブルギヤ２３の噛合部を回転させる波動発生器２４により構成されている。
【００１９】
本実施形態では、ステータギヤ２１は、ハウジング１２と同軸に固定されており、ドリブンギヤ２２は、ステータギヤ２１と同軸に並置された状態で第２シャフト１０に連結されている。尚、本実施形態では、ステータギヤ２１の外周には、ローレットが形成されており、同ステータギヤ２１は、同ローレットがハウジング１２の内周に食い込むように圧入（強圧入）されることにより同ハウジング１２と同軸に固定されている。また、フレキシブルギヤ２３は、楕円状に撓められた状態でステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２の内側に配置されることにより、その外歯がステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２の内歯とそれぞれ部分的に噛合されている。そして、ハウジング１２とともにステータギヤ２１が回転し、そのステータギヤ２１の回転がフレキシブルギヤ２３を介してドリブンギヤ２２に伝達されることにより、ステアリング操作に伴う第１シャフト９の回転が出力軸を構成する第２シャフト１０へと伝達されるようになっている。
【００２０】
また、波動発生器２４は、フレキシブルギヤ２３の内側に配置されており、モータ７に駆動されることにより、上記撓められたフレキシブルギヤ２３の楕円形状、即ちステータギヤ２１及びドリブンギヤ２２との噛合部を回転させる。そして、その歯数差に基づいて、ステータギヤ２１とドリブンギヤ２２とが相対回転することにより、モータ７（モータ軸７ａ）の回転が減速されて第２シャフト１０に伝達されるようになっている。
【００２１】
（出力軸の連結構造）
次に、本実施形態の伝達比可変装置におけるドリブンギヤと出力軸（第２シャフト）との連結構造について詳述する。図３は、ドリブンギヤと出力軸（第２シャフト）との連結構造を示す断面図、そして図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ、その圧入部分（図３中、領域αに示す部分）、並びに嵌合部分（図３中、領域βに示す部分）の拡大断面図である。
【００２２】
図３及び図４（ａ）に示すように、本実施形態では、ドリブンギヤ２２は、その内周面全周に亘って内歯３０の形成されない非歯面形成部３１を有している。そして、出力軸を構成する第２シャフト１０は、その一端がこの非歯面形成部３１内に圧入されている。具体的には、本実施形態の第２シャフト１０は、円筒状をなすシャフト本体３２と、該シャフト本体３２の一端に設けられたフランジ部３３とからなり、該フランジ部３３の連結面３３ａ（シャフト本体３２の反対側の面）には、ドリブンギヤ２２側の上記非歯面形成部３１の内径と略同一の外径を有する円柱状の圧入部３４が形成されている。そして、第２シャフト１０は、この圧入部３４がドリブンギヤ２２側の非歯面形成部３１内に圧入されることにより同ドリブンギヤ２２と連結されている。尚、本実施形態では、圧入部３４の外径は、ステアリング操作に伴う操舵トルク（及びモータ駆動トルク）の印加により、ドリブンギヤ２２と第２シャフト１０とが相対回転しない、即ち回転ガタが生じない程度に、上記非歯面形成部３１の内径よりも僅かに大径に設定されている。
【００２３】
また、図３及び図４（ｂ）に示すように、本実施形態では、圧入部３４の先端（シャフト本体３２の反対側、図３中上側）には、外周にスプライン３５の形成された円柱状の嵌合部３６が設けられている。尚、本実施形態では、スプライン３５は、ドリブンギヤ２２側の内歯３０が形成された歯面形成部３７の歯面形状に対応して形成されている。そして、本実施形態では、圧入部３４がドリブンギヤ２２の非歯面形成部３１に圧入されるとともに、この嵌合部３６が同ドリブンギヤ２２の歯面形成部３７と非圧入状態で嵌合（スプライン嵌合）されている。即ち、本実施形態では、歯面形成部３７により被嵌合部が構成されている。
【００２４】
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）ドリブンギヤ２２は、その内周面全周に亘って内歯３０の形成されない非歯面形成部３１を有する。また、第２シャフト１０は、上記非歯面形成部３１の内径と略同一の外径を有する円柱状の圧入部３４を有するとともに、該圧入部３４の先端には、外周にスプライン３５の形成された円柱状の嵌合部３６が形成される。そして、第２シャフト１０は、その圧入部３４がドリブンギヤ２２の非歯面形成部３１内に圧入されるとともに、嵌合部３６がドリブンギヤ２２の歯面形成部３７と非圧入状態で嵌合されることにより、同ドリブンギヤ２２に連結される。
【００２５】
上記構成によれば、ドリブンギヤ２２側の非歯面形成部３１に対して、該非歯面形成部３１と略同一の断面形状（円形）を有する第２シャフト１０側の圧入部３４を圧入、即ち円筒内に円柱体を挿入する構成であるため、その圧入に際する応力は、ドリブンギヤ２２（の歯面形成部３７）の周方向全周に亘り略均一に作用することになる。従って、ピッチに局所的な乱れが生ずることを抑制することができる。また、ドリブンギヤ２２側の歯面形成部３７と第２シャフト１０の嵌合部３６との嵌合部分がストッパとしての機能を果たすことで、操舵輪の縁石衝突時における逆入力荷重（約２７０Ｎｍ程度）に耐えうる耐荷重性を確保することができる。従って、ドリブンギヤ２２（の非歯面形成部３１）内への第２シャフト１０（の圧入部３４）の圧入力を、ステアリング操作に伴う操舵トルク（及びモータ駆動トルク）の印加（約２０Ｎｍ）によって回転ガタが生じない程度に抑えて、圧入時の歯面形成部３７の変形に起因するピッチの乱れをより効果的に抑制することができる。更に、第２シャフト１０側の嵌合部３６とドリブンギヤ２２の歯面形成部３７との嵌合が非圧入状態であることから、ドリブンギヤ２２の撓みによる局所的なピッチの乱れが生ずることもない。そして、歯面形成部３７を被嵌合部とすることで、その加工コストを抑えることができる。
【００２６】
（２）嵌合部３６のスプライン３５は、ドリブンギヤ２２側の内歯３０が形成された歯面形成部３７の歯面形状に対応して形成される。
上記構成によれば、嵌合部３６と歯面形成部３７との嵌合形態はスプライン嵌合となる。従って、その嵌合部に印加される衝撃荷重を、各内歯３０に対して略均等に分散させることができ、これより、同衝撃荷重の印加によるピッチの乱れを効果的に抑制することができる。
【００２７】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を出力軸としての第２シャフト１０とドリブンギヤ２２との間の連結構造に具体化したが、これに限らず、入力軸とサーキュラスプラインとの間の連結構造に具体化してもよい。
【００２８】
・また、本実施形態では、ハウジング一体回転型の伝達比可変装置８に具体化したが、ハウジング非回転型の伝達比可変装置に具体化してもよい。そして、更には、回転軸とサーキュラスプラインとの連結構造を有するものであれば、伝達比可変装置以外のものに適用してもよい。
【００２９】
・本実施形態では、嵌合部３６のスプライン３５を歯面形成部３７の歯面形状に対応して形成することで、歯面形成部３７により被嵌合部を構成した。しかし、これに限らず、必ずしも、嵌合部３６側のスプライン３５の数は、歯面形成部３７側の内歯３０の数と同数である必要はない。また、例えば、非歯面形成部３１に切欠きを設ける等、その他の構成により被嵌合部を構成し、回転軸（第２シャフト１０）側には、これに対応する嵌合部を形成することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ステアリング装置の概略構成図。
【図２】伝達比可変装置の断面図。
【図３】ドリブンギヤと出力軸（第２シャフト）との連結構造を示す断面図。
【図４】（ａ）圧入部分の拡大断面図、（ｂ）嵌合部分の拡大断面図。
【図５】従来のサーキュラスプラインと回転軸との連結構造を示す斜視図。
【図６】従来のサーキュラスプラインと回転軸との連結構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００３１】
７…モータ、８…伝達比可変装置、９…第１シャフト、１０…第２シャフト、１１…波動歯車機構、１２…ハウジング、２１…ステータギヤ、２２…ドリブンギヤ、２３…フレキシブルギヤ、２４…波動発生器、３０…内歯、３１…非歯面形成部、３４…圧入部、３５…スプライン、３６…嵌合部、３７…歯面形成部。
【図１】
2007145067.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007145067.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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