JP5333846B2 - 揺動型歯車装置、伝達比可変機構、および車両用操舵装置 - Google Patents

Description

この発明は、回転を伝達する揺動型歯車装置、ならびにこの揺動型歯車装置を備えた伝達比可変機構および車両用操舵装置に関する。

例えば特許文献１では、周縁に歯を有し負荷伝達を行う歯車において、剛性の高い材料で形成された各歯に、歯筋方向全体に歯厚を２分する、歯先から上記歯車の半径方向に凹設されたスリットを設けている歯車が提案されている。

特開平９−３１７８５２号公報

特許文献１では、歯車の噛み合いによる振動および騒音を低減するために、歯丈と同程度の深さのスリットが設けられている。しかしながら、このような深さのスリットでは、歯の強度が低下するという問題があった。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、強度が高く、騒音の小さい揺動型歯車装置を提供することを目的とする。

また、この発明の他の目的は、小型で騒音の小さい揺動型歯車装置、揺動型歯車装置を備えた小型で騒音の小さい伝達比可変機構、および揺動型歯車装置を備えた小型で騒音の小さい車両用操舵装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、第１の軸線（Ａ１）上にそれぞれ中心軸線を有し上記第１の軸線の回りに回転可能な入力部材（２２、３２２、５２２）および出力部材（２３）と、上記入力部材および上記出力部材の差動回転を許容するように上記入力部材および上記出力部材を連結する中間部材（３９ａ、３３９ａ）と、を含み、上記中間部材は、上記第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線（Ｂ１）上に中心軸線を有し上記第２の軸線の回りに回転可能であり、上記中間部材は、上記入力部材に円弧状に配列された複数の第１凸部（５２、５５２）または第１凹部（６５）と係合可能な複数の第２凹部（５４、３５４）または第２凸部（５５、３５５）、および、上記出力部材に円弧状に配列された複数の第４凸部（６０）または第４凹部と係合可能な複数の第３凹部（５７）または第３凸部（５８）を円弧状に配列しており、上記中間部材の径方向に関する上記第２凹部または第２凸部の長さは、上記入力部材の径方向に関する上記第１凸部または第１凹部の長さよりも小さく、上記中間部材の径方向に関する上記第３凹部または第３凸部の長さは、上記出力部材の径方向に関する上記第４凸部または第４凹部の長さよりも小さく、上記中間部材（３９ａ、３３９ａ）には、当該部材の凹部の底（５４ａ、３５４ａ）から当該部材の軸方向（Ｘ１）に沿って延びる所定深さ（Ｄ１）のスリット（６１、３６１）が形成されていることを特徴とする揺動型歯車装置（２０、３２０）である（請求項１）。

本発明によれば、スリット付きの凹部が設けられた部材（中間部材）と、当該部材の凹部に係合する凸部を有する相手方の部材（入力部材、出力部材）との間で動力伝達するときに、上記スリット付きの凹部を区画する部分を撓ませて、スリット付きの凹部が設けられた部材と相手方の部材との間の噛み合い率および接触面積を増加させることができる。これにより、動力伝達時に、スリット付きの凹部が設けられた部材に加わる応力を分散させることができる。したがって、上記凹部および凸部のピッチ円直径（ＰＣＤ）を小さくしても、スリット付きの凹部が設けられた部材の強度を確保することができる。そのため、可及的に上記凹部および凸部のピッチ円直径（ＰＣＤ）を小さくでき、上記凹部および凸部の周速の低下を通じて騒音低下に寄与することができる。さらに、上記接触面積の増加を通じて騒音低下に一層寄与することができる。また、スリットが凹部の底から延びるように形成されているので、スリット付きの凹部を区画する部分の強度を低下させることなく、揺動型歯車装置の強度を向上させることができる。

また、上記目的を達成するための本発明は、第１の軸線（Ａ１）上にそれぞれ中心軸線を有し上記第１の軸線の回りに回転可能な入力部材（２２、４２２、５２２）および出力部材（２３）と、上記入力部材および上記出力部材の差動回転を許容するように上記入力部材および上記出力部材を連結する中間部材（２３９ａ、４３９ａ）と、を含み、上記中間部材は、上記第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線（Ｂ１）上に中心軸線を有し上記第２の軸線の回りに回転可能であり、上記中間部材は、上記入力部材に円弧状に配列された複数の第１凸部（５２、５５２）または第１凹部（６６）と係合可能な複数の第２凹部（２５４、３５４）または第２凸部（２５５、４５５）、および、上記出力部材に円弧状に配列された複数の第４凸部（６０）または第４凹部と係合可能な複数の第３凹部（５７）または第３凸部（５８）を円弧状に配列しており、上記中間部材の径方向に関する上記第２凹部または第２凸部の長さは、上記入力部材の径方向に関する上記第１凸部または第１凹部の長さよりも小さく、上記中間部材の径方向に関する上記第３凹部または第３凸部の長さは、上記出力部材の径方向に関する上記第４凸部または第４凹部の長さよりも小さく、上記中間部材（２３９ａ、４３９ａ）には、当該部材の凸部の頂部（２５５ａ、４５５ａ）から当該部材の軸方向（Ｘ１）に沿って延びる所定深さ（Ｄ２）のスリット（２６１、４６１）が形成されており、上記所定深さは、当該部材の凸部の高さ値（Ｈ２）よりも大きいことを特徴とする揺動型歯車装置（２２０、４２０）である（請求項２）。

本発明によれば、スリット付きの凸部が設けられた部材（中間部材）と、当該部材の凸部に係合する凹部を有する相手方の部材（入力部材、出力部材）との間で動力伝達するときに、上記スリット付きの凸部を撓ませて、スリット付きの凸部が設けられた部材と相手方の部材との間の噛み合い率および接触面積を増加させることができる。これにより、動力伝達時に、スリット付きの凸部が設けられた部材に加わる応力を分散させることができる。したがって、上記凹部および凸部のピッチ円直径（ＰＣＤ）を小さくしても、スリット付きの凸部が設けられた部材の強度を確保することができる。そのため、可及的に上記凹部および凸部のピッチ円直径（ＰＣＤ）を小さくでき、上記凹部および凸部の周速の低下を通じて騒音低下に寄与することができる。さらに、上記接触面積の増加を通じて騒音低下に一層寄与することができる。また、スリットの深さがスリット付きの凸部の高さよりも大きくされているので、スリットの深さがスリット付きの凸部の高さと等しい場合と比べて、スリット付きの凸部が撓み易くなっており、しかも、スリット付きの凸部の基部の厚みを厚くすることができる。その結果、スリット付きの凸部の強度を向上させることができ、ひいては、揺動型歯車装置の強度を向上させることができる。

また、上記目的を達成するための本発明は、上記揺動型歯車装置と、上記中間部材を駆動するための電動モータ（２１）とを備え、上記入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比を変更可能な伝達比可変機構（５）である（請求項３）。この発明によれば、入力部材から出力部材に回転を伝達させるときに、電動モータによって中間部材を駆動することにより、入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比を変更することができる。また、上述のように、揺動型歯車装置の強度を向上させることができるので、揺動型歯車装置により伝達可能なトルクの大きさを一定値以上に維持しつつ、揺動型歯車装置を小型化することができる。これにより、伝達比可変機構を小型化することができる。したがって、小型で騒音の小さい伝達比可変機構を提供することができる。

また、上記目的を達成するための本発明は、伝達比可変機構を用いて操舵部材（２）の操舵角（θ１）に対する車輪（４Ｌ、４Ｒ）の転舵角（θ２）の比である伝達比を変更可能な車両用操舵装置であって、上記入力部材が上記操舵部材に連結され、上記出力部材が車輪側部材（１２）に連結されている車両用操舵装置（１）である（請求項４）。この発明によれば、操舵部材の操舵角に対する車輪の転舵角の比である伝達比を変更することができる。また、上述のように、揺動型歯車装置の強度を向上させることができるので、揺動型歯車装置により伝達可能なトルクの大きさを一定値以上に維持しつつ、揺動型歯車装置を小型化することができる。これにより、車両用操舵装置を小型化することができる。したがって、小型で騒音の小さい車両用操舵装置を提供することができる。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 揺動型歯車装置の部分断面図である。 入力部材および内輪の係合部を示す揺動型歯車装置の要部の側面図である。 本発明の第２実施形態に係る入力部材および内輪の係合部を示す揺動型歯車装置の要部の側面図である。 本発明の第３実施形態に係る揺動型歯車装置の要部の側面図である。 本発明の第４実施形態に係る揺動型歯車装置の要部の側面図である。 本発明の第５実施形態に係る揺動型歯車装置の要部の斜視図である。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、車両用操舵装置の一例である電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト３等を介して左右の車輪４Ｌ、４Ｒに与えて転舵を行うものである。電動パワーステアリング装置１は、操舵部材２の操舵角θ１に対する車輪４Ｌ、４Ｒの転舵角θ２の比としての伝達比θ２／θ１を変更することのできるＶＧＲ（Variable Gear Ratio）機能を有している。

また、電動パワーステアリング装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連なるステアリングシャフト３とを有している。ステアリングシャフト３は、同軸上に配置された第１〜第３のシャフト１１〜１３を含む。第１〜第３のシャフト１１〜１３の中心軸線を通る第１の軸線Ａ１は、当該第１〜第３のシャフト１１〜１３の回転軸線でもある。以下では、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓ１を単に軸方向Ｓ１といい、ステアリングシャフト３の径方向Ｒ１を単に径方向Ｒ１といい、ステアリングシャフト３の周方向Ｃ１を単に周方向Ｃ１という。

第１のシャフト１１の一端に操舵部材２が同行回転可能に連結されている。第１のシャフト１１の他端部と第２のシャフト１２の一端部とは、差動機構としての伝達比可変機構５を介して差動回転可能に連結されている。また、第２のシャフト１２の他端と第３のシャフト１３の一端とは、トーションバー１４を介して所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。また、第３のシャフト１３の他端は、自在継手７、中間軸８、自在継手９および転舵機構１０等を介して、車輪４Ｌ、４Ｒに連結されている。

転舵機構１０は、自在継手９に連なるピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合うラック１６ａを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１６とを有している。ラック軸１６の一方の端部には、タイロッド１７Ｌを介してナックルアーム１８Ｌが連結されている。また、ラック軸１６の他方の端部には、タイロッド１７Ｒを介してナックルアーム１８Ｒが連結されている。

上記の構成により、操舵部材２の回転は、ステアリングシャフト３等を介して転舵機構１０に伝達される。転舵機構１０では、ピニオン１５ａの回転がラック軸１６の軸方向の運動に変換される。ラック軸１６の軸方向の運動は、各タイロッド１７Ｌ、１７Ｒを介して対応するナックルアーム１８Ｌ、１８Ｒに伝えられ、これによって、ナックルアーム１８Ｌ、１８Ｒがそれぞれ回動する。これにより、ナックルアーム１８Ｌ、１８Ｒにそれぞれ連結された車輪４Ｌ、４Ｒが転舵される。

伝達比可変機構５は、ステアリングシャフト３の第１および第２のシャフト１１、１２間の回転伝達比（伝達比θ２／θ１）を変更するためのものである。伝達比可変機構５は、揺動型歯車装置２０と、電動モータとしての伝達比可変機構用モータ２１とを備えている。また、揺動型歯車装置２０は、第１のシャフト１１の他端部に連結された入力部材２２と、第２のシャフト１２の一端部に連結された出力部材２３と、入力部材２２と出力部材２３との間に介在する軌道輪ユニット３９とを含む。この実施形態では、第２のシャフト１２が車輪側部材に相当する。

入力部材２２は、第１のシャフト１１とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。また、出力部材２３は、第２のシャフト１２とは同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。入力部材２２および出力部材２３は、第１の軸線Ａ１に沿って配置されている。第１の軸線Ａ１は、入力部材２２および出力部材２３の中心軸線および回転軸線でもある。

また、軌道輪ユニット３９は、第１の軸線Ａ１に対して傾斜する中心軸線としての第２の軸線Ｂ１を有しており、第１の軌道輪としての内輪３９ａと、第２の軌道輪としての外輪３９ｂと、内輪３９ａおよび外輪３９ｂ間に介在する玉等の転動体３９ｃとを含む。内輪３９ａは、入力部材２２および出力部材２３の差動回転を許容するように入力部材２２および出力部材２３を連結している。内輪３９ａは、入力部材２２および出力部材２３のそれぞれと回転伝達可能に係合している。内輪３９ａは、転動体３９ｃを介して外輪３９ｂに回転可能に支持されている。内輪３９ａは、第２の軸線Ｂ１の回りを回転可能である。また、内輪３９ａは、外輪３９ｂを駆動するためのアクチュエータである伝達比可変機構用モータ２１が駆動されることに伴い、第１の軸線Ａ１の回りを回転する。内輪３９ａおよび外輪３９ｂは、第１の軸線Ａ１回りにコリオリ運動（首振り運動）可能である。

伝達比可変機構用モータ２１は、例えばブラシレスモータであり、第１および第２のシャフト１１、１２とは同軸的に配置されている。第１の軸線Ａ１は、伝達比可変機構用モータ２１の中心軸線でもある。伝達比可変機構用モータ２１は、第１の軸線Ａ１回りに関する外輪３９ｂの回転数を変更することにより、伝達比θ２／θ１を変更する。伝達比可変機構用モータ２１は、軌道輪ユニット３９を保持する筒状のロータ２１ａと、ロータ２１ａを取り囲むとともにハウジング２４に固定されたステータ２１ｂとを含む。

また、この電動パワーステアリング装置１は、ステアリングシャフト３に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構１９を備えている。操舵補助力付与機構１９は、伝達比可変機構５の出力部材２３に連なる入力軸としての上記第２のシャフト１２と、転舵機構１０に連なる出力軸としての上記第３のシャフト１３と、第２のシャフト１２に伝達されるトルクを検出するトルクセンサ４４と、操舵補助用のモータ２５と、モータ２５と第３のシャフト１３との間に介在する減速機構２６とを含む。減速機構２６は、例えばウォームギヤ機構であり、モータ２５の出力軸２５ａに連結された駆動歯車としてのウォーム軸２７と、ウォーム軸２７と噛み合い且つ第３のシャフト１３に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームホイール２８とを含む。モータ２５の出力は、減速機構２６を介して第３のシャフト１３に伝達される。

上記伝達比可変機構用モータ２１およびモータ２５の駆動は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２９によって制御される。制御部２９は、駆動回路４０を介して伝達比可変機構用モータ２１に接続されているとともに、駆動回路４１を介してモータ２５に接続されている。制御部２９には、操舵角センサ４２、伝達比可変機構用モータ２１のロータ２１ａの回転角を検出する回転角検出センサとしてのモータレゾルバ４３、トルクセンサ４４、転舵角センサ４５、車速センサ４６およびヨーレートセンサ４７がそれぞれ接続されている。

操舵角センサ４２から制御部２９には、操舵部材２の直進位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として、第１のシャフト１１の回転角についての信号が入力される。また、モータレゾルバ４３から制御部２９には、伝達比可変機構用モータ２１のロータ２１ａの回転角θｒについての信号が入力される。また、トルクセンサ４４から制御部２９には、操舵部材２に作用する操舵トルクＴに対応する値として、第２のシャフト１２に作用するトルクについての信号が入力される。また、転舵角センサ４５から制御部２９には、転舵角θ２に対応する値として第３のシャフト１３の回転角についての信号が入力される。また、車速センサ４６から制御部２９には、車速Ｖについての信号が入力される。ヨーレートセンサ４７から制御部２９には、車両のヨーレートγについての信号が入力される。制御部２９は、各センサ４２〜４７の信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ２１およびモータ２５の駆動を制御する。

上記の構成により、操舵部材２からのトルクおよび伝達比可変機構５からのトルクは、操舵補助力付与機構１９を介して転舵機構１０に伝達される。具体的には、操舵部材２に入力された操舵トルクは、第１のシャフト１１を介して伝達比可変機構５の入力部材２２に入力され、入力部材２２から内輪３９ａに入力される。内輪３９ａには、操舵部材２からのトルクに加え、外輪３９ｂおよび転動体３９ｃを介して内輪３９ａに伝わった伝達比可変機構用モータ２１からのトルクが伝達され、これらのトルクが、出力部材２３に伝達される。出力部材２３に伝達されたトルクは、第２のシャフト１２に伝達される。また、第２のシャフト１２に伝達されたトルクは、トーションバー１４および第３のシャフト１３に伝わり、モータ２５からの出力と合わさって、自在継手７、中間軸８、および自在継手９を介して、転舵機構１０に伝達される。

このように、電動パワーステアリング装置１には、操舵部材２から転舵機構１０にトルクを伝える動力伝達経路Ｄが形成されている。この動力伝達経路Ｄは、第１のシャフト１１、入力部材２２、内輪３９ａ、出力部材２３、第２のシャフト１２、トーションバー１４および第３のシャフト１３、自在継手７、中間軸８ならびに自在継手９を通る経路である。

図２は、揺動型歯車装置２０の部分断面図である。
図２を参照して、揺動型歯車装置２０は、第１の軸線Ａ１上にそれぞれ中心軸線を有し、第１の軸線Ａ１の回りに回転可能な入力部材２２および出力部材２３と、入力部材２２および出力部材２３の差動回転を許容するように入力部材２２および出力部材２３を連結する中間部材としての内輪３９ａとを含む。入力部材２２、出力部材２３、および内輪３９ａは、それぞれ、鉄を含む材料によって形成されている。入力部材２２、出力部材２３、および内輪３９ａは、それぞれ、弾性を有している
入力部材２２は、円筒状に形成されている。入力部材２２の内周には、第１のシャフト１１が同行回転可能に嵌合している。また、出力部材２３は、円筒状に形成されている。出力部材２３の内周には、第２のシャフト１２が同行回転可能に嵌合している。入力部材２２および出力部材２３は、軸方向Ｓ１に間隔を隔てて対向している。内輪３９ａは、入力部材２２および出力部材２３間で、入力部材２２および出力部材２３に対して傾斜して配置されている。内輪３９ａは、第１の軸線Ａ１に対して傾斜した第２の軸線Ｂ１上に中心軸線を有し、第２の軸線Ｂ１の回りに回転可能である。

また、入力部材２２において内輪３９ａに対向する第１端面５１には、入力部材２２の周方向に等間隔を隔てて円弧状に配列された複数の第１凸部５２が形成されている。また、内輪３９ａにおいて入力部材２２に対向する第２端面５３には、内輪３９ａの周方向Ｚ１に等間隔を隔てて円弧状に配列された複数の第２凹部５４が形成されている。第２凹部５４の数は、第１凸部５２の数よりも多くされている。また、各第２凹部５４は、第１凸部５２が係合可能な形状に形成されている。複数の第２凹部５４のうち一部の第２凹部５４には、軸方向Ｓ１に対向する第１凸部５２が係合している。また、内輪３９ａの周方向Ｚ１に隣接する第２凹部５４の間にはそれぞれ第２凸部５５が形成されている。

各第１凸部５２は、入力部材２２の径方向に延びており、入力部材２２の周方向に沿って切断した各第１凸部５２の断面は、例えば軸方向Ｓ１に凸となる半円状に形成されている。また、各第２凹部５４は、内輪３９ａの径方向Ｙ１に延びており、内輪３９ａの周方向Ｚ１に沿って切断した各第２凹部５４の断面は、例えば内輪３９ａの軸方向Ｘ１に凹となる半円状に形成されている。内輪３９ａの径方向Ｙ１に関する第２凹部５４の長さは、入力部材２２の径方向に関する第１凸部５２の長さよりも小さくなっている。すなわち、第２凹部５４の強度は、第１凸部５２の強度よりも低くなっている。

一方、内輪３９ａにおいて出力部材２３に対向する第３端面５６には、内輪３９ａの周方向Ｚ１に等間隔を隔てて円弧状に配列された複数の第３凹部５７が形成されている。内輪３９ａの周方向Ｚ１に隣接する第３凹部５７の間にはそれぞれ第３凸部５８が形成されている。また、出力部材２３において内輪３９ａに対向する第４端面５９には、出力部材２３の周方向に等間隔を隔てて円弧状に配列された複数の第４凸部６０が形成されている。第４凸部６０の数は、第３凹部５７の数よりも多くされている。また、各第３凹部５７は、第４凸部６０が係合可能な形状に形成されている。複数の第３凹部５７のうち一部の第３凹部５７には、軸方向Ｓ１に対向する第４凸部６０が係合している。

各第３凹部５７は、内輪３９ａの径方向Ｙ１に延びており、内輪３９ａの周方向Ｚ１に沿って切断した各第３凹部５７の断面は、例えば内輪３９ａの軸方向Ｘ１に凹となる半円状に形成されている。また、各第４凸部６０は、出力部材２３の径方向に延びており、出力部材２３の周方向に沿って切断した各第４凸部６０の断面は、例えば軸方向Ｓ１に凸となる半円状に形成されている。内輪３９ａの径方向Ｙ１に関する第３凹部５７の長さは、出力部材２３の径方向に関する第４凸部６０の長さよりも小さくなっている。すなわち、第３凹部５７の強度は、第４凸部６０の強度よりも低くなっている。

入力部材２２が回転すると、互いに係合する第１凸部５２および第２凹部５４によって、入力部材２２の回転が内輪３９ａに伝達される。また、入力部材２２から内輪３９ａに回転が伝達されると、互いに係合する第４凸部６０および第３凹部５７によって、内輪３９ａの回転が出力部材２３に伝達される。したがって、入力部材２２の回転は、内輪３９ａを介して出力部材２３に伝達される。また、第２凹部５４の数および第４凸部６０の数がそれぞれ第１凹部の数および第３凸部５８の数よりも多くされているので、入力部材２２の回転は、減速されて出力部材２３に伝達される。さらに、入力部材２２から出力部材２３に回転が伝達されるとき、内輪３９ａは、第１の軸線Ａ１回りにコリオリ運動（首振り運動）を行う。

図３は、入力部材２２および内輪３９ａの係合部を示す揺動型歯車装置２０の要部の側面図である。
図３を参照して、内輪３９ａには、各第２凹部５４の底５４ａから内輪３９ａの軸方向Ｘ１に相当する深さ方向に延びる所定深さＤ１のスリット６１が形成されている。各スリット６１は、周方向Ｚ１に関して対応する第２凹部５４を二等分する線に沿って形成されている。また、各スリット６１は、径方向Ｙ１（図３では紙面に垂直な方向）に延びている。径方向Ｙ１に関して、各スリット６１の長さは、例えば、第２凸部５５および第２凹部５４の長さと等しくなっている。

また、各スリット６１は、周方向Ｚ１に対向する一対の内側面６２と、底面６３とを有している。各内側面６２は、軸方向Ｘ１に沿って延びる平坦面に形成されていてもよいし、周方向Ｚ１に関するスリット６１の幅Ｗ１がスリット６１の入口に近づくに従って広がるように傾斜した傾斜面に形成されていてもよい。各内側面６２の一端は、底面６３に滑らかに連なっている。周方向Ｚ１に沿って切断した底面６３の断面は、例えば、スリット６１の底側に向かって凸となる半円状に形成されている。

各第２凸部５５は、スリット６１によって軸方向Ｘ１に関する長さＬ１が大きくなっている。また、各第２凸部５５は、軸方向Ｘ１に関する一方の端部が支持された片持ち梁と見なすことができる。したがって、各第２凸部５５における第２端面５３側の端部５５ａ（自由端）に荷重が加わると、第２凸部５５は、所定の撓み量で周方向Ｚ１に撓む。このときの第２凸部５５の撓み量は、たとえば片持ち梁の撓み量を示す以下の（式１）で表わされる。

（式１） ｙ＝ＭＬ^３／（３ＥＩ）
ｙ：梁の撓み量、Ｍ：曲げモーメント、Ｌ：梁の長さ、Ｅ：ヤング率、Ｉ：断面二次モーメント
（式１）より、片持ち梁の撓み量ｙは、梁の長さＬの３乗に比例して大きくなる。したがって、この実施形態のように、内輪３９ａにスリット６１を形成して、軸方向Ｘ１に関する各第２凸部５５の長さＬ１を増加させることにより、第２凸部５５の端部５５ａに荷重が加わったときの第２凸部５５の撓み量を大幅に増加させることができる。

入力部材２２から内輪３９ａに回転が伝達されるときには、第１凸部５２から第２凸部５５の端部５５ａに周方向Ｚ１に関する荷重が伝達される。したがって、第２凸部５５は、第１凸部５２から荷重を受けて周方向Ｚ１に撓む。これにより、複数の第１凸部５２がそれぞれ複数の第２凹部５４に係合して、第１凸部５２と第２凹部５４との噛み合い率が増加する。そのため、回転伝達時における入力部材２２と内輪３９ａとの接触面積が増加する。

一方、図示はしないが、内輪３９ａには、各第３凹部５７の底から内輪３９ａの軸方向Ｘ１に延びる、スリット６１が形成されている。したがって、各第３凸部５８は、スリット６１によって軸方向Ｘ１に関する長さが大きくなっている。そのため、内輪３９ａから出力部材２３に回転が伝達されるときに、周方向Ｚ１に関する荷重が第３凸部５８に加わると、第３凸部５８が周方向Ｚ１に撓む。これにより、複数の第４凸部６０がそれぞれ複数の第３凹部５７に係合して、第４凸部６０と第３凹部５７との噛み合い率が増加する。そのため、回転伝達時における出力部材２３と内輪３９ａとの接触面積が増加する。

以上のように本実施形態では、内輪３９ａにスリット６１を形成することにより、入力部材２２から出力部材２３に回転を伝達させるときに内輪３９ａの第２凸部５５および第３凸部５８を容易に撓ませて、第１凸部５２と第２凹部５４との噛み合い率、および第４凸部６０と第３凹部５７との噛み合い率を増加させることができる。これにより、回転伝達時における入力部材２２と内輪３９ａとの接触面積、および出力部材２３と内輪３９ａとの接触面積を増加させることができる。したがって、入力部材２２から出力部材２３に回転を伝達させるときに、内輪３９ａに加わる応力を分散させて、内輪３９ａに応力が集中することを防止することができる。これにより、内輪３９ａの強度を向上させることができ、ひいては、揺動型歯車装置２０の強度を向上させることができる。また、この実施形態では、入力部材２２、出力部材２３、および内輪３９ａのうち内輪３９ａの強度が最も低くなっているので、内輪３９ａの強度を向上させることにより、揺動型歯車装置２０の強度を効率的に向上させることができる。

また、スリット６１が各第２凹部５４および各第３凹部５７の底から延びるように形成されているので、第２凸部５５および第３凸部５８の折損強度を低下させずに揺動型歯車装置２０の強度を向上させることができる。さらに、周方向Ｚ１に沿う底面６３の断面がスリット６１の底側に向かって凸となる半円状に形成されているので、入力部材２２から出力部材２３に回転が伝達されるときに、第２凸部５５の基端部および第３凸部５８の基端部に応力が集中することを防止することができる。これにより、内輪３９ａの強度がさらに向上され、揺動型歯車装置２０の強度が一層向上されている。

また、回転伝達時における入力部材２２と内輪３９ａとの接触面積を増加させることにより、第１凸部５２と第２凹部５４とが係合するときの衝撃を低減することができる。同様に、回転伝達時における出力部材２３と内輪３９ａとの接触面積を増加させることにより、第４凸部６０と第３凹部５７とが係合するときの衝撃を低減することができる。これにより、入力部材２２から出力部材２３に回転が伝達されるときに、揺動型歯車装置２０から生じる騒音を小さくすることができる。

さらに、揺動型歯車装置２０の強度を向上させることができるので、揺動型歯車装置２０により伝達可能なトルクの大きさを一定値以上に維持しつつ、揺動型歯車装置２０を小型化することができる。これにより、伝達比可変機構５を小型化することができる。したがって、小型で騒音の小さい伝達比可変機構５を提供することができる。同様に、小型で騒音の小さい電動パワーステアリング装置１を提供することができる。

さらにまた、本実施形態では、第１凸部５２、第２凹部５４、第３凹部５７、および第４凸部６０のピッチ円直径（ＰＣＤ）を小さくすることができる。ピッチ円直径を小さくしてやれば、入力部材２２から出力部材２３に回転を伝達するときの第１凸部５２、第２凹部５４、第３凹部５７、および第４凸部６０の周速が小さくなる。したがって、第１凸部５２および第２凹部５４が係合するときの衝撃、および第４凸部６０および第３凹部５７が係合するときの衝撃を低減することができる。これにより、回転伝達時に揺動型歯車装置２０から生じる騒音を一層小さくすることができる。

また、ピッチ円直径が小さくなると、周方向Ｚ１に関して第２凸部５５および第３凸部５８の厚みが小さくなって、各第２凸部５５および各第３凸部５８の強度が低下する。しかし、第１凸部５２と第２凹部５４との噛み合い率、および第４凸部６０と第３凹部５７との噛み合い率を増加させることにより、内輪３９ａ全体としての強度の低下を防止することができる。これにより、揺動型歯車装置２０により伝達可能なトルクの大きさを一定値以上に維持しつつ、回転伝達時に揺動型歯車装置２０から生じる騒音を一層小さくすることができる。

図４は、本発明の第２実施形態に係る入力部材２２および内輪２３９ａの係合部を示す揺動型歯車装置２２０の要部の側面図である。この図４において、前述の図１〜図３に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図４を参照して、この第２実施形態と前述の第１実施形態との主要な相違点は、内輪２３９ａに、各第２凸部２５５の頂部２５５ａから内輪２３９ａの軸方向Ｘ１に延びる所定深さＤ２のスリット２６１が形成されていることである。スリット２６１の深さＤ２は、第２凸部２５５の高さＨ２よりも大きくされている。また、各スリット２６１は、周方向Ｚ１に関して対応する第２凸部２５５を二等分する線に沿って形成されている。また、各スリット２６１は、径方向Ｙ１（図４では紙面に垂直な方向）に延びている。径方向Ｙ１に関して、各スリット２６１の長さは、例えば、第２凸部２５５および第２凹部２５４の長さと等しくなっている。

また、各スリット２６１は、周方向Ｚ１に対向する一対の内側面２６２と、底面２６３とを有している。各内側面２６２は、例えば、軸方向Ｘ１に沿って延びる平坦面に形成されていてもよいし、周方向Ｚ１に関するスリット６１の幅Ｗ２がスリット２６１の入口に近づくに従って広がるように傾斜した傾斜面に形成されていてもよい。各内側面２６２の一端は、底面２６３に滑らかに連なっている。周方向Ｚ１に沿って切断した底面２６３の断面は、例えば、スリット２６１の底側に向かって凸となる半円状に形成されている。

また、各第２凸部２５５は、対応するスリット２６１を周方向Ｚ１に挟んで対向する２つの分割体６４を有している。各分割体６４は、軸方向Ｘ１に関する一方の端部が支持された片持ち梁と見なすことができる。また、各スリット２６１の深さＤ２が第２凸部２５５の高さＨ２よりも大きくされているので、各分割体６４の長さＬ２が大きくなっている。したがって、各分割体６４は、基端部を支点として周方向Ｚ１に撓み易くなっている。また、各スリット２６１の深さＤ２が第２凸部２５５の高さＨ２よりも大きくされているので、各分割体６４の基端部の厚みＴ２が大きくなっている。これにより、各分割体６４の強度が向上されている。

入力部材２２から内輪２３９ａに回転が伝達されるときには、周方向Ｚ１に関して、第１凸部５２から分割体６４の端部６４ａ（自由端）に荷重が伝達される。これにより、分割体６４が周方向Ｚ１に撓んで、複数の第１凸部５２がそれぞれ複数の第２凹部２５４に係合する。したがって、第１凸部５２と第２凹部２５４との噛み合い率が増加する。そのため、回転伝達時における入力部材２２と内輪２３９ａとの接触面積が増加する。

一方、図示はしないが、内輪２３９ａには、各第３凸部の頂部から内輪２３９ａの軸方向Ｘ１に延びる、スリット２６１が形成されている。したがって、各第３凸部は、周方向Ｚ１にスリットを挟んで対向する２つの分割体を含む。そのため、内輪２３９ａから出力部材２３に回転が伝達されるときに、周方向Ｚ１に関して、第３凸部の分割体に荷重が加わると、分割体が周方向Ｚ１に撓む。これにより、複数の第４凸部６０がそれぞれ複数の第３凹部に係合して、第４凸部６０と第３凹部との噛み合い率が増加する。そのため、回転伝達時における出力部材２３と内輪２３９ａとの接触面積が増加する。

以上のように第２実施形態では、第１実施形態と同様に、回転伝達時における入力部材２２と内輪２３９ａとの接触面積、および出力部材２３と内輪２３９ａとの接触面積を増加させることができる。したがって、入力部材２２から出力部材２３に回転を伝達させるときに、内輪２３９ａに加わる応力を分散させて、内輪２３９ａに応力が集中することを防止することができる。これにより、内輪２３９ａの強度を向上させることができ、ひいては、揺動型歯車装置２２０の強度を向上させることができる。

また、スリット２６１の深さＤ２が、スリット付きの凸部である第２凸部２５５の高さＨ２よりも大きくされているので、スリット２６１の深さＤ２が第２凸部２５５の高さＨ２と等しい場合と比べて、各分割体６４が撓み易くなっており、しかも、各分割体６４の基端部の厚みＴ２を厚くすることができる。その結果、第２凸部２５５の強度を向上させることができ、ひいては、揺動型歯車装置２２０の強度を向上させることができる。

さらに、揺動型歯車装置２２０の強度を向上させることができるので、第１実施形態と同様に、揺動型歯車装置２２０を小型化することができる。これにより、伝達比可変機構５を小型化することができる。したがって、小型で騒音の小さい伝達比可変機構５を提供することができる。同様に、小型で騒音の小さい電動パワーステアリング装置１を提供することができる。

この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、上述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば上述の第１実施形態では、断面半円状の第１凸部５２が入力部材２２に設けられ、この第１凸部５２に対応する断面半円状の第２凹部５４が内輪３９ａに設けられている場合について説明したが、これに限らない。

より具体的には、例えば図５に示す揺動型歯車装置３２０のように、断面半円状の第２凸部３５５が内輪３３９ａに設けられ、この第２凸部３５５に対応する断面半円状の第１凹部６５が入力部材３２２に設けられていてもよい。同様に、例えば図６に示す揺動型歯車装置４２０のように、断面半円状の第２凸部４５５が内輪４３９ａに設けられ、この第２凸部４５５に対応する断面半円状の第１凹部６６が入力部材４２２に設けられていてもよい。この場合、図５に示すように、第２凹部３５４の底３５４ａから軸方向Ｘ１に延びるスリット３６１が内輪３３９ａに形成されていてもよいし、図６に示すように、第２凸部４５５の頂部４５５ａから軸方向Ｘ１に延びるスリット４６１が内輪４３９ａに形成されていてもよい。また、図示はしないが、断面半円状の第３凸部が内輪に設けられ、この第３凸部に対応する断面半円状の第４凹部が出力部材に設けられていてもよい。

また、上述の第１実施形態では、第１凸部５２と入力部材２２とが単一の部材で一体に形成され、第４凸部６０と出力部材２３とが単一の部材で一体に形成されている場合について説明したが、これに限らない。より具体的には、例えば図７に示すように、入力部材５２２の第１端面５１に嵌合溝６７を形成して、この嵌合溝６７に円柱状のニードルピン６８を嵌合させることにより、断面半円形の第１凸部５５２を形成してもよい。図示はしないが、第４凸部についても同様である。

また、上述の実施形態では、内輪３９ａ、２３９ａ、３３９ａ、４３９ａにスリット６１、２６１、３６１、４６１が形成されている場合について説明した。しかし、本発明の参考形態において、入力部材２２、３２２、４２２、５２２にスリットが形成されていてもよい。同様に、本発明の参考形態において、出力部材２３にスリットが形成されていてもよい。
また、上述の第１実施形態では、揺動型歯車装置２０が伝達比可変機構５および電動パワーステアリング装置１に備えられている場合について説明したが、揺動型歯車装置２０は、伝達比可変機構５および電動パワーステアリング装置１に限らず、その他の装置に備えられていてもよい。また、揺動型歯車装置２０を備える伝達比可変機構５は、電動パワーステアリング装置１に限らず、その他の装置に備えられていてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１・・・電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）、２・・・操舵部材、５・・・伝達比可変機構、４Ｌ、４Ｒ・・・車輪、１２・・・第２のシャフト（車輪側部材）、２０、２２０、３２０、４２０・・・揺動型歯車装置、２１・・・伝達比可変機構用モータ（電動モータ）、２２、３２２、４２２、５２２・・・入力部材、２３・・・出力部材、３９ａ、２３９ａ、３３９ａ、４３９ａ・・・内輪（中間部材）、５２、５５２・・・第１凸部（入力部材の凸部）、５４、２５４、３５４・・・第２凹部（中間部材の凹部）、５４ａ、３５４ａ・・・（第２凹部の）底、５５、２５５、３５５、４５５・・・第２凸部（中間部材の凸部）、５７・・・第３凹部（中間部材の凹部）、５８・・・第３凸部（中間部材の凸部）、６０・・・第４凸部（出力部材の凸部）、６１、２６１、３６１、４６１・・・スリット、６５、６６・・・第１凹部（入力部材の凹部）、２５５ａ、４５５ａ・・・（第２凸部の）頂部、Ａ１・・・第１の軸線、Ｂ１・・・第２の軸線、Ｄ１、Ｄ２・・・深さ、Ｈ２・・・高さ、Ｘ１・・・軸方向、θ１・・・操舵角、θ２・・・転舵角

Claims (4)

1. 第１の軸線上にそれぞれ中心軸線を有し上記第１の軸線の回りに回転可能な入力部材および出力部材と、上記入力部材および上記出力部材の差動回転を許容するように上記入力部材および上記出力部材を連結する中間部材と、を含み、
   上記中間部材は、上記第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線上に中心軸線を有し上記第２の軸線の回りに回転可能であり、
   上記中間部材は、上記入力部材に円弧状に配列された複数の第１凸部または第１凹部と係合可能な複数の第２凹部または第２凸部、および、上記出力部材に円弧状に配列された複数の第４凸部または第４凹部と係合可能な複数の第３凹部または第３凸部を円弧状に配列しており、
   上記中間部材の径方向に関する上記第２凹部または第２凸部の長さは、上記入力部材の径方向に関する上記第１凸部または第１凹部の長さよりも小さく、
   上記中間部材の径方向に関する上記第３凹部または第３凸部の長さは、上記出力部材の径方向に関する上記第４凸部または第４凹部の長さよりも小さく、
   上記中間部材には、当該部材の凹部の底から当該部材の軸方向に沿って延びる所定深さのスリットが形成されていることを特徴とする揺動型歯車装置。
2. 第１の軸線上にそれぞれ中心軸線を有し上記第１の軸線の回りに回転可能な入力部材および出力部材と、上記入力部材および上記出力部材の差動回転を許容するように上記入力部材および上記出力部材を連結する中間部材と、を含み、
   上記中間部材は、上記第１の軸線に対して傾斜した第２の軸線上に中心軸線を有し上記第２の軸線の回りに回転可能であり、
   上記中間部材は、上記入力部材に円弧状に配列された複数の第１凸部または第１凹部と係合可能な複数の第２凹部または第２凸部、および、上記出力部材に円弧状に配列された複数の第４凸部または第４凹部と係合可能な複数の第３凹部または第３凸部を円弧状に配列しており、
   上記中間部材の径方向に関する上記第２凹部または第２凸部の長さは、上記入力部材の径方向に関する上記第１凸部または第１凹部の長さよりも小さく、
   上記中間部材の径方向に関する上記第３凹部または第３凸部の長さは、上記出力部材の径方向に関する上記第４凸部または第４凹部の長さよりも小さく、
   上記中間部材には、当該部材の凸部の頂部から当該部材の軸方向に沿って延びる所定深さのスリットが形成されており、上記所定深さは、当該部材の凸部の高さ値よりも大きいことを特徴とする揺動型歯車装置。
3. 請求項１または２に記載の揺動型歯車装置と、
   上記中間部材を駆動するための電動モータとを備え、
   上記入力部材の回転角に対する出力部材の回転角の比を変更可能な伝達比可変機構。
4. 請求項３に記載の伝達比可変機構を用いて操舵部材の操舵角に対する車輪の転舵角の比である伝達比を変更可能な車両用操舵装置であって、上記入力部材が上記操舵部材に連結され、上記出力部材が車輪側部材に連結されている車両用操舵装置。

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