(57)【要約】【課題】静粛性の高い波動歯車装置を提供すること。【解決手段】フレクスプライン１３は、外歯を構成する複数の歯部材１７と、これら各歯部材１７を支持する基部材１８とからなる。基部材１８は、弾性材料（硬質ゴム）により円筒状に形成され、長尺状に形成された各歯部材１７は、基部材１８と同軸方向に、且つ互いの周方向間隔が等しくなるように基部材１８の外周面１８ａに沿って配置される。そして、その側面に形成された固定面１７ａが基部材１８の外周面１８ａに固定されることにより同基部材１８に支持され、各々が外歯の各歯を構成する。【選択図】図３
2007205397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーキュラスプラインと、前記サーキュラスプラインの内側において該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フレクスプラインと、前記フレクスプラインの内側に配置され前記フレクスプラインを非円形に撓ませて該フレクスプラインの外歯を前記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前記撓められたフレクスプラインの非円形の形状を回転させる波動発生器とを備えた波動歯車装置であって、
前記フレクスプラインは、前記外歯を構成する複数の歯部と、該各歯部を連結するとともに弾力的に支持する基部とからなること、を特徴とする波動歯車装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波動歯車装置において、
前記各歯部は、前記基部と別体に形成されて該基部に固定されること、
を特徴とする波動歯車装置。
【請求項３】
請求項２に記載の波動歯車装置において、
前記各歯部は、前記基部に形成された嵌合部に嵌合されることにより前記固定されること、を特徴とする波動歯車装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の波動歯車装置において、
前記基部は、弾性材料により形成されてなること、を特徴とする波動歯車装置。
【請求項５】
請求項４に記載の波動歯車装置において、
前記基部は、筒状に形成され、前記各歯部は、前記基部の外周に固定されること、
を特徴とする波動歯車装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の波動歯車装置において、
前記基部は、少なくとも一の環状部により構成され、前記各歯部は、軸方向の少なくとも一箇所が前記環状部により支持されること、を特徴とする波動歯車装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の波動歯車装置において、
前記各歯部は円柱状に形成されてなること、を特徴とする波動歯車装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の波動歯車装置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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波動歯車装置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装置がある（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。
【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】
【０００３】
ところで、従来、フレクスプラインの外歯加工（歯切り）は、ホブカッタ等を用いた切削により、その周方向に沿って順次各歯を形成するのが一般的である。しかしながら、このような切削加工では、各歯を形成する毎にその歯間距離（歯ピッチ）に誤差が生ずる可能性があり、こうした各歯形成毎の誤差が累積することによって、最初に形成された歯（第１加工歯）と最後に形成された歯（最終加工歯）との歯ピッチに大きな狂いが生ずるおそれがある。このため、これら第１歯及び最終歯がサーキュラスプラインとの噛合部となる際に、歯打ち音や振動が発生するという問題があり、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。
【０００４】
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、静粛性の高い波動歯車装置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】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、サーキュラスプラインと、前記サーキュラスプラインの内側において該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フレクスプラインと、前記フレクスプラインの内側に配置され前記フレクスプラインを非円形に撓ませて該フレクスプラインの外歯を前記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前記撓められたフレクスプラインの非円形の形状を回転させる波動発生器とを備えた波動歯車装置であって、前記フレクスプラインは、前記外歯を構成する複数の歯部と、該各歯部を連結するとともに弾力的に支持する基部とからなること、を要旨とする。
【０００６】
上記構成によれば、歯ピッチの変動に応じた各歯部の自己調整的（セルフアライメント）な周方向の変位及び弾性変形（撓み変形）が許容される。その結果、歯ピッチの変化に起因する歯打ち音や振動の発生を抑えて静粛性を高めることができる。そして、歯ピッチの厳格な管理が不要となることから、その製造工程を容易なものとすることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記各歯部は、前記基部と別体に形成されて該基部に固定されること、を要旨とする。
上記構成によれば、切削加工のように各歯形成時に発生した歯ピッチ誤差が歯加工過程を経ることによって累積することがない。従って、切削加工における第１加工歯と最終加工歯と間のような特定箇所における歯ピッチ誤差の増大を防止することができ、これにより各歯ピッチを均一化して歯ピッチの変化に起因する歯打ち音や振動の発生を抑制することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記各歯部は、前記基部に形成された嵌合部に嵌合されることにより前記固定されること、を要旨とする。
上記構成によれば、各歯部の組付けが容易になるとともに、歯ピッチ管理が容易なものとなる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記基部は、弾性材料により形成されてなること、を要旨とする。
請求項５に記載の発明は、前記基部は、筒状に形成され、前記各歯部は、前記基部の外周に固定されること、を要旨とする。
【００１０】
上記各構成によれば、基部の弾性変形により、各歯部が弾力的に保持される。
請求項６に記載の発明は、前記基部は、少なくとも一の環状部により構成され、前記各歯部は、軸方向の少なくとも一箇所が前記環状部により支持されること、を要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、各歯部が容易に弾性変形（撓み変形）可能となることから、該各歯部をより弾力的に支持することができる。従って、より効果的に歯打ち音や振動の発生を抑制して静粛性を高めることができるとともに、その歯ピッチ管理もまた、一層容易なものとなる。そして、歯部の剛性や用途により、その支持箇所を変更することで、各歯部の弾性変形（撓み変形）を適切に制御することが可能になる。加えて、各歯部の弾性変形によって静粛性を確保することが可能となることから、基部（環状部）の材質をより剛性の高いものとしてトルク伝達容量の向上させることもできる。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、前記各歯部は円柱状に形成されてなること、を要旨とする。
上記構成によれば、外歯の歯形は、円弧歯形となる。従って、大トルク入力時等に、サーキュラスプラインと噛合する各歯部に捻れが生じた場合であっても、インボリュート歯形等のその他の歯形曲線を有するもののような噛み合い状態の変化が起こり難いことから、こうした場合においても好適な噛み合い状態を維持して振動の発生を抑制することができる。加えて、請求項２の構成を適用する場合には、組付け時に、各歯部の軸周りの取り付け角度を問わないことから、その製造工程をより容易なものとすることができる。そして、標準の「コロ」を用いることでコストの低減を図ることもできる。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の波動歯車装置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ること、を要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、静粛性の高い伝達比可変装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、静粛性の高い波動歯車装置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】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明を差動機構として波動歯車装置を用いた伝達比可変装置に具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
【００１７】
図１に示すように、伝達比可変装置１は、駆動源であるモータ２と、ステアリング操作に基づく入力軸３の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸４に伝達する差動機構５とを備えている。
【００１８】
本実施形態の伝達比可変装置１は、略円筒状に形成されたハウジング６を有しており、モータ２は、そのモータ軸７とハウジング６とが同軸になるように同ハウジング６内に固定されている。また、ハウジング６の上壁部６ａには、同ハウジング６と同軸となる位置に筒状の連結部８が設けられており、ハウジング６は、この連結部８に入力軸３の一端が嵌合されることにより同入力軸３に対して相対回転不能に固定されている。尚、本実施形態では、モータ２と同モータ２の作動を制御するＥＣＵ（図示略）とは、ハウジング６の上壁部６ａに設けられたスパイラルケーブル装置９により、所定の回転範囲（許容回転範囲）において、その電気的接続が確保されるようになっている。
【００１９】
また、本実施形態では、差動機構５として、同軸に並置された一対のサーキュラスプライン１１，１２、及びこれらサーキュラスプライン１１，１２に噛合されるフレクスプライン１３、並びに同フレクスプライン１３の内側においてその噛合部を回転させる波動発生器１４からなる所謂フラット型（リング型）の波動歯車装置１５が採用されている。
【００２０】
詳述すると、各サーキュラスプライン１１，１２には互いに異なる歯数が設定されており、サーキュラスプライン１１は、ハウジング６に対して同軸に固定され、他方のサーキュラスプライン１２は、連結部材１６を介して出力軸４に連結されている。そして、図２に示すように、フレクスプライン１３は、楕円状に撓められた状態でこれらサーキュラスプライン１１，１２の内側に配置されることにより、その外歯１３ａが各サーキュラスプライン１１，１２の内歯１１ａ，１２ａとそれぞれ部分的に噛合されている。
【００２１】
即ち、入力軸３とともにハウジング６が回転することで、その回転はサーキュラスプライン１１からフレクスプライン１３を介して他方のサーキュラスプライン１２に伝達される。そして、このサーキュラスプライン１２の回転が連結部材１６を介して出力軸４へと伝達されるようになっている。
【００２２】
また、波動発生器１４は、フレクスプライン１３の内側に配置された状態でモータ２のモータ軸７に連結されており、同モータ２に駆動されることにより、上記撓められたフレクスプライン１３の楕円形状、即ちサーキュラスプライン１１，１２との噛合部を回転させる。そして、その歯数差に基づいて、サーキュラスプライン１１とサーキュラスプライン１２とが相対回転することにより、モータ２（モータ軸７）の回転が減速されて出力軸４に伝達されるようになっている。
【００２３】
［フレクスプラインの構成及び作用・効果］
次に、本実施形態の波動歯車装置におけるフレクスプラインの構成及び作用・効果について説明する。
【００２４】
図３に示すように、本実施形態のフレクスプライン１３は、外歯１３ａを構成する複数の歯部材１７と、これら各歯部材１７を連結するとともに弾力的に支持する基部材１８とにより構成されている。詳述すると、本実施形態では、基部材１８は、弾性材料（硬質ゴム）により円筒状に形成されている。一方、各歯部材１７は、長尺状に形成されており、基部材１８と同軸方向に、且つ互いの周方向間隔が等しくなるように基部材１８の外周面１８ａに沿って配置されている。そして、その側面に形成された固定面１７ａが基部材１８の外周面１８ａに固定（接着）されることにより同基部材１８に支持され、各々が外歯１３ａの各歯を構成するように構成されている。尚、本実施形態では、各歯部材１７は、金属により形成されている。また、基部材１８は、その軸方向長さが、各歯部材１７の軸方向長さと略等しく形成されており、各歯部材１７は、基部材１８に対し、その軸方向の略全体に亘って接着されている。そして、各歯部材１７における固定面１７ａ以外の側面は、該各歯部材１７により構成された外歯１３ａの歯形がインボリュート歯形となるように形成されている。
【００２５】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）外歯１３ａを構成する各歯部材１７と該各歯部材１７を支持する基部材１８とを別部材とし、各歯部材１７をそれぞれ基部材１８に固定する構成としたため、切削加工のように各歯形成時に発生した歯ピッチ誤差が歯加工過程を経ることによって累積することがない。従って、切削加工における第１加工歯と最終加工歯と間のような特定箇所における歯ピッチ誤差の増大を防止することができ、これにより各歯ピッチを均一化して歯ピッチの変化に起因する歯打ち音や振動の発生を抑制することができる。
【００２６】
（２）基部材１８は、弾性材料（硬質ゴム）により円筒状に形成され、各歯部材１７は、基部材１８の外周面１８ａに固定されることにより同基部材１８に支持される。このような構成とすれば、基部材１８の弾性変形により、各歯部材１７は、弾力的に保持される。これにより、歯ピッチの変化に応じた各歯部材１７の自己調整的（セルフアライメント）な周方向の変位及び弾性変形（撓み変形）を許容することが可能となり、その結果、歯打ち音や振動の発生を抑えて静粛性を高めることができる。そして、歯ピッチの厳格な管理が不要となることから、その製造工程を容易なものとすることができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。
図４に示すように、本実施形態のフレクスプライン２３では、各歯部材２４は、円柱状に形成されており、これら各歯部材２４を支持する基部は、弾性材料により形成された一対の環状部材２５により構成されている。そして、各歯部材２４は、互いの軸線が平行となるよう円状に、且つその周方向間隔が等しくなるように配列された状態で、その軸方向両端が各環状部材２５に固定されている。尚、図５に示すように、本実施形態では、各環状部材２５の軸方向端面２５ａには、周方向に沿って等間隔に嵌合部としての嵌合穴２６が形成されており、各歯部材２４は、その軸方向端部が同嵌合穴２６に嵌合されることにより各環状部材２５に固定されている。そして、これにより、各々が円弧歯形を有するフレクスプライン２３の外歯の各歯を構成するように構成されている。
【００２８】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）各歯部材２４を支持する基部は、弾性材料により形成された一対の環状部材２５により構成され、各歯部材２４は、その軸方向両端が各環状部材２５に固定される。このような構成とすれば、各歯部材２４がより容易に弾性変形可能となることから、該各歯部材２４をより弾力的に支持することができる。従って、より効果的に歯打ち音や振動の発生を抑制して静粛性を高めることができるとともに、その歯ピッチ管理もまた、一層容易なものとなる。加えて、各歯部材２４の弾性変形によって静粛性を確保することが可能となることから、環状部材２５の材質をより剛性の高いものとしてトルク伝達容量の向上させることもできる。
【００２９】
（２）各歯部材２４は、その軸方向端部が各環状部材２５に形成された嵌合穴２６に嵌合されることにより各環状部材２５に固定される。これにより、各歯部材２４の組付けが容易になるとともに、歯ピッチ管理を容易なものとすることができる。
【００３０】
（３）各歯部材２４は、円柱状に形成される。このような構成とすれば、外歯の歯形は、円弧歯形となる。従って、大トルク入力時等に、サーキュラスプラインと噛合する各歯部材２４に捻れが生じた場合であっても、インボリュート歯形等のその他の歯形曲線を有するもののような噛み合い状態の変化が起こり難いことから、こうした場合においても好適な噛み合い状態を維持して振動の発生を抑制することができる。加えて、組付け時においても各歯部材２４の軸周りの取り付け角度を問わないことから、その製造工程をより容易なものとすることができる。そして、標準の「コロ」を用いることでコストの低減を図ることもできる。
【００３１】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１の実施形態では、基部材１８は、その軸方向長さが、各歯部材１７の軸方向長さと略等しく形成されることとした。しかし、これに限らず、図６に示すフレクスプライン３１のように、基部材３２の軸方向長さを各歯部材３３の軸方向長さよりも短くし、該各歯部材３３の軸方向における何れかの箇所（例えば中央部）を基部材３２に固定する構成としてもよい。また、基部材及び各歯部材の軸方向長さが略等しい場合であっても、必ずしもその軸方向長さ全体に亘って各歯部材を基部材に固定する構成としなくともよい。
【００３２】
・上記第１の実施形態では、各歯部材１７は、その側面に形成された固定面１７ａが基部材１８の外周面１８ａに固定されることとした。しかし、これに限らず、各歯部材１７の一部が基部材１８の外周に埋設された構成であってもよい。更に、上記第２実施形態におけるフレクスプライン２３のように、各歯部材１７が基部に形成された嵌合部に嵌合される構成としてもよい。これは、例えば、基部材１８の外周面１８ａに軸方向に延びる嵌合溝を形成することで容易に具現化することができる。
【００３３】
・上記第２の実施形態では、一対の環状部材２５により基部を構成し、各歯部材２４は、その軸方向両端が各環状部材２５に固定されることとした。しかし、これに限らず、図７（ａ）（ｂ）に示すフレクスプライン３４，３５のように、一の環状部材Ｒにより各歯部材Ｔの軸方向の何れか一箇所（例えば、何れか片方の端部或いは中央部）を支持する構成としてもよい。更に、３以上の環状部材により基部を構成して、軸方向の複数箇所で各歯部材を支持する構成としてもよく、これにより、各歯部材２４の弾性変形（撓み変形）を適切に制御することが可能になる。尚、図８（ａ）（ｂ）に示すように、上記第１の実施形態における各歯部材１７のような円柱状ではない各歯部材Ｔ１を有するフレクスプライン３６，３７についても、こうした環状部材Ｒ１からなる基部により各歯部材Ｔ１を支持する構成を採用してもよい。そして、図９に示すように、円柱状の各歯部材Ｔ２を有するフレクスプライン３８について、その各歯部材Ｔ２を筒状に形成された基部材Ｌの外周面に固定する構成を適用してもよい。
【００３４】
・上記各実施形態では、各歯部（歯部材１７，２４）を支持する基部（基部材１８、環状部材２５）は、弾性材料により形成されることとした。しかし、これに限らず、各歯部の弾力的支持が可能な構成であれば、基部は、必ずしも弾性材料により形成する必要はなく、各歯部と同一の材質を有するものであってもよい。具体的には、例えば、図１０（ａ）（ｂ）に示すフレクスプライン３９，４０のように、上記第２の実施形態におけるフレクスプライン２３と同様に、隣り合う各歯部ｔを非接触に配列した状態で、その軸方向の一端（図１０（ａ）参照）、或いは両端（図１０（ｂ）参照）を基部ｂにより支持する構成として、各歯部ｔの弾性変形（撓み変形）を許容する構成とすればよい。尚、このように各歯部ｔと基部ｂとを同一の材質とした場合には、これら各歯部ｔ及び基部ｂを一体に形成する構成としてもよい。
【００３５】
・上記各実施形態では、弾性材料として硬質ゴムを用いることとしたが、これに限らず、その他、樹脂等により形成する構成としてもよい。
・上記各実施形態では、各歯部材１７，２４は、金属により形成されることとしたが、例えば、ポリアセタールのような樹脂（エンジニアプラスチックス）等、その他の材料により形成してもよい。
【００３６】
・上記各実施形態では、各歯部材１７，２４が外歯の各歯を構成することとしたが、複数の歯を一区切りとして分割し、これを歯部材としてもよい。
・上記各実施形態では、本発明を一対のサーキュラスプライン１１，１２を有するフラット型の波動歯車装置に具体化したが、一のサーキュラスプラインとカップ状のフレクスプラインとを有する所謂カップ型の波動歯車装置に具体化してもよい。
【００３７】
・上記各実施形態では、本発明を差動機構５として波動歯車装置１５を用いた伝達比可変装置１に具体化したが、これ以外の用途に用いられる波動歯車装置に具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】伝達比可変装置の概略構成図。
【図２】波動歯車装置の概略構成を示す模式図。
【図３】第１の実施形態におけるフレクスプラインの斜視図。
【図４】第２の実施形態におけるフレクスプラインの斜視図。
【図５】環状部材に対する各歯部材の固定構造を示す斜視図。
【図６】別例のフレクスプラインの斜視図。
【図７】（ａ）（ｂ）別例のフレクスプラインの斜視図。
【図８】（ａ）（ｂ）別例のフレクスプラインの斜視図。
【図９】別例のフレクスプラインの斜視図。
【図１０】（ａ）（ｂ）別例のフレクスプラインの斜視図。
【符号の説明】
【００３９】
１…伝達比可変装置、２…モータ、３…入力軸、４…出力軸、５…差動機構、１１，１２…サーキュラスプライン、１１ａ，１２ａ…内歯、１３，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０…フレクスプライン、１３ａ…外歯、１４…波動発生器、１５…波動歯車装置、１７，２４，３３，Ｔ，Ｔ１，Ｔ２…歯部材、１８，３２，Ｌ…基部材、１５，Ｒ，Ｒ１…環状部材、２６…嵌合穴。
【図１】
2007205397.tif 000003
【図２】
2007205397.tif 000004
【図３】
2007205397.tif 000005
【図４】
2007205397.tif 000006
【図５】
2007205397.tif 000007
【図６】
2007205397.tif 000008
【図７】
2007205397.tif 000009
【図８】
2007205397.tif 000010
【図９】
2007205397.tif 000011
【図１０】
2007205397.tif 000012