JP7036737B2 - パワーステアリング用の螺旋歯付きサイクロイド減速機 - Google Patents

Description

本発明は、伝達トルクの増加に有利な回転速度の低下を実現するために、入力シャフトと出力シャフトとの間の運動の伝達を保証する減速機の一般的な分野に関する。より具体的には、サイクロイドギア減速機（より簡単にはサイクロイド減速機と呼ばれる）の分野に関する。

特に、本発明は上記減速機の、車両用パワーステアリングシステムへの適用に関する。

従来より、パワーステアリングシステム内にギア減速機を設けることが知られている。ギア減速機は、アシストモータ（一般的には、電動アシストモータ）と、駆動ピニオンとの間の運動の伝達を保証する。駆動ピニオンは、ステアリングラックに係合してこのラックを並進駆動させることで車両の操舵輪の操舵角を変更させる。

この目的のために、ウォーム歯車及びウォームスクリュー減速機を使用することが一般的に知られている。

この場合、特に欧州特許出願第０９３１７１４号明細書により、サイクロイドギア減速機を同じ目的のために使用することも従来から想定されている。このサイクロイドギア減速機では、カム等の偏心部材により、入力シャフトがディスクを駆動する。このディスクには、サイクロイド歯が設けられている。このサイクロイド歯は、減速筐体の一部を形成するクラウンに円形に埋設された噛合いピンによって形成された一連の歯と噛み合っている。入力シャフトと同軸の出力シャフトには一連の係合指が設けられている。各結合指は、ディスクに掘られた円形の開口部に係合されており、その結果、カムとサイクロイド歯との組み合わせ効果により、ディスクの回転が出力シャフトを回転駆動することができる。

しかしながら、このような構成にはいくつかの欠点がある。それら欠点により、従来のサイクロイドギア減速機は実用面で不十分であり、実際に多くの適用例では（特に、パワーステアリングシステムにおいて力の伝達と運動の伝達とを具体的に保証することが求められる場合では）使用されていない。

事実、従来のサイクロイド減速機は、まず、非常に複雑な構造を有するとともに、比較的重く嵩張る構造である。これは、サイクロイド減速機が多数の部品、特にクラウンに埋設された多数の歯（噛合いピン）および多数の係合指によって構成されているためである。

また、これら多数の構成部品によって、上記サイクロイド減速機は特に長尺化するとともに製造コストが高くつく。

つまり、サイクロイドギア減速機では、ウォーム歯車やウォームスクリュー減速機などの従来のギア減速機と比較して、接触比が低くなる。すなわち、噛み合い中に同時に係合される歯の平均数が少ない。

このように接触比が低いことによって、運動の伝達中に、ジャーク、衝撃、及び動作ノイズをもたらす可能性がある異常を生じさせる傾向がある。

また、このような異常は、運転者がステアリングシステムを操縦するときの触感を損なう可能性がある。これは運転の快適性にとって、さらには車両および乗員の安全にとって有害である。

さらに、上述のサイクロイド減速機によって得られる減速比（すなわち、入力速度と出力速度との比）は、実際には比較的低い。

一方で、パワーステアリングシステムの軽量化およびコンパクト化の要求が高まっているため、比較的低電力のアシストモータが優先される結果となっている。そのようなアシストモータは、確実に高い回転速度を生み出す一方でトルクは低減されているので、減速比が高くて機械的効率の良い減速機によって補助する必要がある。

したがって、本発明に与えられた目的は、上記の欠点を克服するとともに、構造が簡単かつ小型の新しいタイプのサイクロイド減速機を提供することである。このサイクロイド減速機は、効率的かつスムーズかつ均一に運動を伝達するとともに、特に、パワーステアリング機構を駆動するのに好適であり得る。

本発明の目的は、以下のサイクロイドギア減速機によって達成される。すなわち、本発明のサイクロイドギア減速機は、「主軸」（ＺＺ’）と呼ばれる軸に沿って減速筐体内に回転可能に取り付けられる入力シャフトと、入力シャフトによって支持および回転駆動される偏心部材と、偏心部材に回転可能に取り付けられ、サイクロイド歯を有する、少なくとも１つのサイクロイドディスクと、サイクロイドディスクのサイクロイド歯と噛み合う受側歯を有する少なくとも１つのクラウンと、入力シャフトとは別個であって、サイクロイドディスクによって回転駆動される出力シャフトと、を備える。サイクロイド減速機は、サイクロイドディスクのサイクロイド歯と、サイクロイド歯に対応する、クラウンの受側歯と、が螺旋状であることを特徴とする。

効果的には、螺旋歯を設けることによって、すなわち、関係するディスクの回転軸に対して（関係するクラウンの軸に対して）所定の螺旋角で傾斜した歯を設けることによって、サイクロイド歯がより漸進的で幅広に噛み合うことが可能になり、ひいてはギア接触比がより高くなるとともに、力の分布が改善される。

したがって、本発明は、公知の減速機と比較して、サイクロイドギアの円滑な動作（より一般的にはサイクロイド減速機の円滑な動作）を改善することを可能にする。

なお、これに関して、公知のサイクロイド減速機では、クラウン上に設けられた個々の噛合いピンから歯を製造する際には、互いに同一の直線状の円筒形のピンを使用する必要があり、したがって、これらのピンを螺旋状の幾何学形状に成形および埋設する際に互換性がない。つまり、直線状の歯の埋設が必要となり、上述したような欠点に悩まされることになる。

これに対して、本発明による減速機の螺旋サイクロイド歯は、関係するクラウンと（関係するディスクと）、例えば鋳造及び／又は切削により、一体的に形成することができる。その結果、減速機がより堅牢になるとともに、減速機の組み立てが大幅に簡単になる。

さらに、螺旋歯の使用は、連続したいくつかのサイクロイド減速段を有する減速機（典型的には、２つの減速段を有する減速機）の製造に完全に適合する。その結果、大きさを抑えつつ、非常に高い減速比が得られる。

本発明の他の目的、特徴、および効果は、以下の説明を読むことにより、また、添付の図面を用いることにより、より詳細に理解されるであろう。以下の説明および添付の図面は、説明のためだけに提供されるものであり、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明に係る２段式サイクロイド減速機がパワーステアリングシステムに埋設された状態の一例を示す、主軸（ＺＺ’）に沿った長手方向の断面図である。 図２は、図１の減速機を運動学的方法によって示したものである。 図３は、図１及び図２の減速機の分解斜視図である。 図４は、図１から図３の減速機のサイクロイド減速段の詳細を示した分解斜視図である。 図５は、単段式サイクロイド減速機の動作原理を示した概略斜視図である。 図６は、図１から図４の減速機において使用可能な２段減速のサブセットを、材料を引き抜いた状態で詳細に示した斜視図である。 図７は、図１から図４の減速機において使用可能な２段減速のサブセットを、材料を引き抜いた状態で詳細に示した斜視図である。 図８は、主軸（ＺＺ’）に垂直な投影図に従って、図６および図７の減速サブセットを第１の減速段（入力）側から見た図である。 図９は、主軸（ＺＺ’）に垂直な投影図に従って、図６および図７の減速サブセットを第２の減速段（出力）側から見た図である。 図１０は、図７の減速サブセットを、材料を引き抜いた状態で示す側面図である。 図１１は、図１から図４および図６から図１０に示す減速機において使用される、本発明に係る螺旋サイクロイド歯を有するクラウンの詳細斜視図である。

本発明は、サイクロイド減速機１とも呼ばれるサイクロイドギア減速機１（以後「減速機１」と称する）に関する。

効果的には、このような減速機１は、入力シャフト２と出力シャフト３との間で、運動及び／又は力の伝達と変換（つまり、機械的な力の伝達と変換）を可能にする。入力シャフト２は伝達される駆動力を受け、出力シャフト３はこの駆動力を減速機１の下流側に伝達する。

ここで、「減速機」１という用語は、以下の異なる機構を示し得る。すなわち、実際に減速を行う機構（つまり、速度を減少させて伝達トルクを増大するために使用される機構であり、その場合、減速機１は「直接構成」と呼ばれる構成で配置されるため、出力シャフト３は、入力シャフト２の入力回転速度ω２よりも遅い速度の出力回転速度ω３で回転するものの、入力シャフト２に作用する入力トルクＴ２よりも大きい出力トルクＴ３を発生する機構）、又は乗数機構（その場合、減速機１は「反転構成」と呼ばれる構成で配置されるため、出力シャフト３は入力シャフト２よりも速い速度で回転するものの、入力シャフト２に作用する入力トルクＴ２よりも小さい出力トルクＴ３を発生する機構）を示し得る。

減速機１は可逆的な機構であることが好ましい。これにより、単に入力シャフト２と出力シャフト３との役割を切り換えるだけで、直接構成と反転構成とを選択的に採用することができる。

記載の簡略化のため、以下に説明する減速機１は直接構成とし、入力シャフト２と出力シャフト３との間の回転速度を減少させる機能を有するものとする。

また、減速機１は、時計回りの回転運動と反時計回りの回転運動との両方を伝達できるように、好ましくは双方向に動作する。

勿論、本発明に係る減速機１は運動（及び力）を伝達する任意の機械式システムに接続されていてもよい。より詳細には、減速機１は、例えばモータやタービン、風力タービン、船舶用タービンなどの任意のタイプの回転機械の出力として使用されてもよいし、または、例えばペダルや巻き上げ機（特にクランク巻き上げ機）、時計運動（自動巻き）などのモータ駆動または人力駆動の任意のタイプの回転機構と組み合わせて使用されてもよい。

しかしながら、より好ましい変形例の適用においては、本発明に係る減速機１は、車両用（好ましくは自動車用）のパワーステアリングシステム４内で使用されるものであり、好ましくは、このパワーステアリングシステム４内での減速機能を実現するよう構成される。

したがって、図１に示すように、本発明はパワーステアリングシステム４に関する。パワーステアリングシステム４は、アシストモータ５と、１つまたは複数の操舵輪７，８等の１つまたは複数の操舵部材７，８の操舵角を修正可能な操舵機構６と、を備える。パワーステアリングシステム４は、本明細書では入力シャフト２に接続されたアシストモータ５と、本明細書では出力シャフト３に接続された操舵機構６との間における機械的伝達を保証するために、本発明の何れか一つの変形例に係るサイクロイド減速機１を備える。

アシストモータ５は、好ましくは双方向に回転する電動機であり、車両に内蔵されたコンピュータ９により、所定の補助法則に従って電気的に制御されている。

操舵機構６は、それ自体公知の方法によってラック１０を備えている。ラック１０は車両のフレームに固定されている操舵筐体に平行に取り付けられるとともに、連結ロッド１１，１２により操舵輪７，８に連結されている。

減速機１の出力シャフト３は、効果的には、ラック１０に噛み合う第１の駆動ピニオン１３に連結され得る。

好ましくは、操舵機構６は操舵コラム１４も備えている。操舵コラム１４はハンドル１５を支持しており、運転者がこのハンドル１５に働きかけて操舵角を選択することにより車両が向かう方向が選択される。

好ましい変形例によれば、操舵機構６は「デュアルピニオン」機構である。デュアルピニオン機構では、操舵コラム１４は、図１に示すように、第１の駆動ピニオン１３とは別個であって離れた場所に位置する第２の駆動ピニオン１６を介して、ラック１０と噛み合っている。

図１に示すように、本発明によれば、サイクロイド減速機１は、入力シャフト２を備えている。入力シャフト２は、「主軸」（ＺＺ’）と呼ばれる軸に沿って減速筐体２０内に回転可能に取付けられている。

このため、入力シャフト２は、少なくとも１つの入力軸受２１によって支持されるとともに回転可能に案内される。入力軸受２１は例えば、減速筐体２０内に収容されるボールベアリングである。

減速機１は偏心部材２２も備えている。偏心部材２２は例えばカムであり、入力シャフト２によって支持されるとともに、入力シャフト２によって回転駆動される。

偏心部材２２は、カム状の別体で形成されていてもよい。偏心部材２２は、入力シャフト上に取り付けられるとともに固定されている。または、好ましくは、図１及び図４に示すように、偏心部材２２は入力シャフト２と一体成形されていてもよい。

減速機１はさらに、少なくとも１つのサイクロイドディスク２３を備える。サイクロイドディスク２３は、ボールベアリング等の偏心軸受２４を介して、偏心部材２２に回転可能に取り付けられている。サイクロイドディスク２３の、本明細書では径方向外周縁には、サイクロイド歯２３Ｔが設けられている。

サイクロイドディスク２３の中心軸は、Ｌ２３で示されている。

この中心軸Ｌ２３は、好ましくは、主軸（ＺＺ’）に平行である。

その名称が示すように、サイクロイド歯２３Ｔは、実質的にサイクロイドの外形、または、正確にサイクロイドの外形を有する。このサイクロイドは、中心軸Ｌ２３を中心とする基礎円の径方向外周上を、摺動することなく回転する架空の円上に位置する架空の点が描く軌道に数学的に対応している。基礎円は、本明細書では、サイクロイドディスク２３の歯底円と対応している。

したがって、この場合、ディスク２３の歯２３Ｔを形成する突出部は、中心軸Ｌ２３とディスク２３の歯底円とに対して遠心方向に放射状に突出している。

減速機１は、少なくとも１つのクラウン２５を備えている。クラウン２５は、受側歯２５Ｔを備えており、受側歯２５Ｔは、サイクロイドディスク２３のサイクロイド歯２３Ｔと噛み合う。

効果的には、受側歯２５Ｔもサイクロイドであり、その形状はディスク２３の歯２３Ｔと一致している。受側歯２５Ｔはディスク２３の歯２３Ｔと同様の（ギア）モジュールを有しているので、互いに噛み合うことが可能である。

受側歯２５Ｔは、クラウン２５の径方向内周縁上に形成され、クラウンの中心軸Ｌ２５に向かって、内側に放射状に突出している。

クラウン２５の中心軸Ｌ２５は、クラウン２５が好ましくは入力シャフト２と同軸であるためには、主軸（ＺＺ’）と一致していることが好ましい。

本発明の歯２３Ｔ，２５Ｔのサイクロイド外形（パラメータ化された曲線の形態）を規定するために使用されるパラメータ（例えば、ピッチ円の直径、偏心、又はクラウンの歯底円の直径など）は、厳密にサイクロイドである理論的な外形を基準として、歯２３Ｔ，２５Ｔの外形を適合させるために自由に調整され得る。この調整は、例えば、歯に加わるストレスを最小にしたり、径方向の間隙を最適化することによってサイクロイドギアの容易な組み立てと円滑な噛み合わせとを両立させたりするために行われる。

入力シャフト２とサイクロイドディスク２３との間の運動の伝達に必要な軸受を保証するために、クラウン２５は、減速筐体２０内に例えばねじ留めされる。これにより、クラウン２５は、少なくとも主軸（ＺＺ’）の周囲を回転しなくなり、好ましくは減速筐体２０に確実に固定される（そうすることで、クラウン２５と減速筐体２０との間の回転運動及び平行運動の自由度が全て失われる）。

このようにして、入力シャフト２の回転ω２により、ディスク２３がその中心軸Ｌ２３周りを回転する（中心軸Ｌ２３は、常に偏心部材２２の中心軸と一致している）。この回転は、入力シャフト２の回転によりもたらされる偏心部材２２の運動と、ディスク２３のサイクロイド歯２３Ｔとそれと咬み合うクラウン２５のサイクロイド受側歯２５Ｔとの間の協働と、が組み合わされた動きによって起こる。これにより、サイクロイドディスク２３がクラウン２５上で摺動することなく（又はほとんど摺動することなく）回転および案内される。

また、減速機１は出力シャフト３を備える。出力シャフト３は入力シャフトとは別個のシャフトであり、サイクロイドディスク２３により回転駆動されるように設けられている。

出力シャフト３が、入力シャフト２に対して傾斜または垂直でありさえすることによって角度を有する可能性は排除しないが、図１及び図２に示すように、出力シャフト３は、入力シャフト２と平行（より詳細には同軸）であることが好ましい。

出力シャフト３は、効果的には、少なくとも１つの出力軸受２６により支持されるとともに回転可能に案内される。入力軸受２６は例えば、減速筐体２０内に収容されるボールベアリングである。

更に、入力シャフト２は、ボールベアリング等の接続軸受２７を介して、出力シャフト３と枢軸結合又は玉継手結合により連接されていることが好ましい。本明細書では、図１に示すように、接続軸受２７は、出力シャフト３の中心ハブに収容され、入力軸受２１と同軸である。

更に、図４に示すように、入力シャフト２は少なくとも１つのフライウェイト２８を備えていてもよい。フライウェイト２８は、偏心部材２２と、偏心部材２２の回転により誘発されるサイクロイドディスク２３の径方向の移動とによって引き起こされる質量の不均衡を相殺するために設けられている。

このフライウェイト２８により、減速機１（より詳細には軸受２１，２４，２６，２７）の振動の発生や過早な摩耗を抑制する。

減速機１を容易に取り付けるために、減速筐体２０を、主軸（ＺＺ’）と交差するパーティングラインＰ０に従って、少なくとも１つの第１のケーシング部２０Ａ（上流）と、第２のケーシング部２０Ｂ（下流）とに分割することが好ましい。本明細書では、第１のケーシング部２０Ａは入力軸受２１と入力シャフト２とを支持し、第２のケーシング部２０Ｂは出力軸受２６と出力シャフト３とを支持している。

本発明によれば、図３および図４と図６から図１１に示すとおり、ディスク２３のサイクロイド歯２３Ｔと、これに対応するクラウン２５の受側歯２５Ｔとは、螺旋状である。

言い換えれば、サイクロイドディスク２３の歯２３Ｔ及びクラウン２５の歯２５Ｔを形成する突出部は、基部断面（中心軸Ｌ２３及び中心軸Ｌ２５に垂直な断面と考えられる平面）から幾何学的に形成される。本明細書では、この突出部はサイクロイドの外形を有するとともに、中心軸Ｌ２３及び中心軸Ｌ２５の周りに螺旋状に巻かれた中間母線を走査する。

つまり、図６、７、１０および１１に明示するように、歯２３Ｔ及び歯２５Ｔは、側面投影において、中心軸Ｌ２３及び中心軸Ｌ２５に対して予め定められた螺旋角β３０で傾斜している。

効果的には、螺旋歯２３Ｔ及び螺旋歯２５Ｔを使用すると、高いギア噛合率で、漸進的かつ非常に空間的に拡張された噛み合いが可能となる。その結果、減速機１が円滑に動作するとともに、ジャーク、衝撃、及び動作ノイズが減少する。

図５に示す変形例に対応する構成によれば、減速機１は、単段の減速段３０を有するサイクロイド減速機を形成している。単段の減速段３０は、一組のサイクロイド部を備えている。この一組のサイクロイド部において、サイクロイドディスク２３は（これは、軸方向に互いに積み重ねられて固定される複数のサイクロイドディスクに分割される場合もある）、同一の（必要に応じて、積み重ねられた複数のディスク２３で共通の）クラウン２５と噛み合っている。

このような単段構成によると、出力シャフト３に複数の直線状の係合指３１を設けることにより、サイクロイドディスク２３（又は積み重なった複数のサイクロイドディスク２３）と出力シャフト３との間において、それ自体は公知の方法で運動を伝達することができる。係合指３１は、主軸（ＺＺ’）と平行であり、主軸（ＺＺ’）の周りに環状かつ等間隔に設けられる。各係合指３１は、サイクロイドディスク２３に形成された円形係合開口３２と協働する。

係合開口３２は、サイクロイドディスク２３の中心軸Ｌ２３の周りに等間隔で円形に配置され、係合指３１の直径よりも大きな直径を有する。これにより、係合開口３２は、回転成分ω３を伝達しつつ、出力シャフト３に対するディスク２３の径方向の移動成分（すなわち、中心軸（ＺＺ’）に垂直であるとともに、偏心部材２２の回転により誘発される運動成分）を吸収し得る。

勿論、係合指３１はディスク２３によって支持されていてもよく、係合開口３２は出力シャフトによって支持されていてもよい。

一方で、図１から図４及び図６から図１０に示す変形例に対応する、特に好ましい特徴によれば、サイクロイド減速機１は、２つの減速段３０，１３０を有する。

効果的には、２段の減速段を使用することにより、主軸（ＺＺ’）に沿って減速機１を良好に小型化するとともに、特に主軸（ＺＺ’）に沿った軸方向に減速機１の寸法を縮小しつつ、非常に高い減速比Ｒ＝ω２／ω３（典型的には４０、５０または１００以上）を得られる。

言い換えると、サイクロイド減速段の多段化により、減速機の軽量化および小型化を維持しながら減速比を大幅に増加させることによって、減速機１の「密度」の増加が可能となる。

このような２段減速機１は、第１の減速段３０を含む。この第１の減速段３０は、入力シャフト２により回転駆動される偏心部材２２と、この偏心部材２２に回転可能に取り付けられるとともに第１のサイクロイド歯２３Ｔを有する第１のサイクロイドディスク２３（「入力ディスク」と呼ばれる）と、第１のクラウン２５（「入力クラウン」と呼ばれる）と、を備える。第１のクラウン２５は、減速筐体２０に固定されるとともに、上述したように、入力ディスク２３の第１のサイクロイド歯２３Ｔが噛み合う第１のサイクロイド受側歯２５Ｔを有する。

入力クラウン２５は、減速筐体２０内（より具体的には、その上流部分２０Ａのカウンタボア３３内）に、例えばねじで固定されていてもよい。そうすることで、具体的には、入力クラウン２５を中心に位置させるとともに径方向に支持することが容易になる。

前記減速機１は、第２減速段１３０も備える。第２減速段１３０は、第２サイクロイドディスク１２３（「出力ディスク」と呼ばれる）を備える。第２サイクロイドディスク１２３は、入力ディスク２３に回転可能に固定されるとともに、入力ディスク２３と一体形成されていることが好ましく、また、第２サイクロイド歯１２３Ｔを有している。第２の減速段１３０は、「出力クラウン」と呼ばれる第２のクラウン１２５も備える。第２のクラウン１２５は、入力クラウン２５とは別個である（及び、入力クラウン２５から軸方向に離れて位置する）とともに、出力シャフト３に回転可能に固定されている（したがって、出力シャフト３を回転駆動可能、及び／又は、出力シャフト３によって回転駆動可能である）。また、第２のクラウン１２５は、出力ディスク１２３の第２のサイクロイド受側歯１２３Ｔが噛み合う第２のサイクロイド受側歯１２５Ｔを有している。

「回転可能に固定されている」とは、出力ディスク１２３が、以下のような方法で、入力ディスク２３に結合されていること、より優先的には（例えば図６に示すように固定ねじによって）入力ディスク２３に固定されていることを指す。すなわち、入力ディスク２３の回転が、より一般的には（減速筐体２０に対する）入力ディスク２３の運動が、同じように出力ディスク１２３に伝達されて、全体的に同じ動きをするように結合されていることを指す。

なお、入力ディスク２３の歯数Ｚ２３（すなわち、サイクロイド突出部の数）は、出力ディスク１２３の歯数Ｚ１２３とは異なることがあり、厳密にはそれよりも大きいことが好ましい。つまり、Ｚ２３＞Ｚ１２３であることが好ましい。

さらに、クラウン２５，１２５の歯数Ｚ２５，Ｚ１２５は、対応するディスク２３，１２３の歯数Ｚ２３，Ｚ１２３よりも、１単位（１歯だけ）大きいことが好ましい。

つまり、Ｚ２５＝Ｚ２３＋１及びＺ１２５＝Ｚ１２３＋１となることが好ましい。

減速段が２段の減速機１内では、減速比Ｒ＝ω２／ω３は次式で求められる。

１／Ｒ＝１－（Ｚ２５×Ｚ１２３）／（Ｚ２３×Ｚ１２５）
ディスク２３，１２３及びクラウン２５，１２５の歯数は、所望の減速比に応じて、効果的に選択される。

例えば、Ｚ２３＝２５およびＺ１２３＝１８、したがってＺ２５＝２６およびＺ１２５＝１９を選択することによって、減速比Ｒ＝６７．９が実質的に得られる。

減速筐体２０に対して主軸（ＺＺ’）周りに回転移動可能な出力クラウン１２５は、例えばねじ留めによって、出力シャフト３の端部への取り付けおよび固定が可能であり、この端部に軸受フランジ３４を設けてもよい。図１及び図３に示すように、出力クラウン１２５の中心への位置決めを容易にするために、軸受フランジ３４は好ましくは段付である。

減速機１が２つの減速段３０，１３０を備える場合、２つの段のうちの少なくとも１つは（好ましくは２つの段のそれぞれは）、螺旋サイクロイド歯を使用することが好ましい。

言い換えると、より好ましい形態では、図６と図１０に示すように、入力ディスク２３と、入力クラウン２５と、出力ディスク１２３と、出力クラウン１２５とのサイクロイド歯２３Ｔ，２５Ｔ，１２３Ｔ，１２５Ｔは螺旋状である。したがって、それぞれ「入力螺旋角」β３０と呼ばれる螺旋角と「出力螺旋角」β１３０と呼ばれる螺旋角とを有している。

螺旋角β３０，β１３０は、ディスク２３，１２３又はクラウン２５，１２５のそれぞれの中心軸Ｌ２３，Ｌ２５に対する（さらに一般的には、中心軸が平行であることが好ましい主軸（ＺＺ’）に対する）歯の傾きを特徴づける。

効果的には、減速機１の全サイクロイド減速段３０，１３０は、滑らかかつ静かに動作する。

好ましくは、図６及び図１０に詳細に示すように、入力螺旋角β３０及び出力螺旋角β１３０は、主軸（ＺＺ’）に対して同じ方向に配向しているので、第１の減速段３０及び第２の減速段１３０は、実質的に平行な歯２３Ｔ，２５Ｔ，１２３Ｔ，１２５Ｔとなるように配置されている。

より具体的には、入力ディスク２３の螺旋角（従来では＋β３０）は、出力ディスク１２３の螺旋角（従来では＋β１３０）と同じ符号を有する。すなわち、入力ディスク２３の螺旋角は主軸（ＺＺ’）に対して同じ方向に傾斜しているか、又は、出力ディスク１２３の螺旋角と実質的に平行（従って出力ディスク１２３の螺旋角と符号と値が同じ）である。一方、入力クラウン２５の螺旋角（従来では－β３０。入力ディスク２３の螺旋角と同じ値であるが、構造上の理由で反対の符号であるため）は、出力クラウン１２５の螺旋角（従来では－β１３０）と同じ符号であるか、又は出力クラウン１２５の螺旋角に実質的に平行でさえある。

効果的には、ヘリングボーン構造とは異なり、歯を（実質的に）平行に配置することによって、すなわち、第１の段３０の螺旋角β３０と第２の段１３０の螺旋角β１３０とが同じ符号を有する配置とすることによって、すなわち、主軸（ＺＺ’）に対して同じ傾斜方向を有する配置とすることによって、減速機１自体が、螺旋歯の傾斜によって生成される軸力に対応することが可能となる。

したがって、螺旋歯の使用により主軸（ＺＺ’）に沿って結果として発生する軸力を制限すること、又は、実質的に相殺することが可能である。これにより、減速機１の外部の軸受（転がり）によってそのような軸力成分に対応する必要が避けられる。

したがって、減速機１は、ステアリング機構６を修正又は補強する必要なしに、パワーステアリングシステム４内に効果的に内蔵され得る。

絶対的には、第１の段３０と第２の段１３０との間に厳密に平行な螺旋角を設けることが可能であり、すなわちβ３０＝β１３０（すなわち、＋β３０＝＋β１３０、及び、－β３０＝－β１３０）が成り立つ。

一方で、好ましい形態によると、入力螺旋角β３０の値（振幅）は、出力螺旋角β１３０の値（振幅）とは異なる。

特に、これら２つの螺旋角の値β３０，β１３０は、各サイクロイドディスク２３，１２３の歯数Ｚ２３，Ｚ１２３とそれぞれのモジュールｍ２３，ｍ１２３とに関して、軸力が最適に補償されるように調整されることが好ましい。

実際に、基本半径ｒ（ｒ＝１／２^*ｍ^*Ｚ；ｍはモジュールであり、Ｚは歯の数である）を有する螺旋角βのはすば歯車では、生成された軸力成分Ｆａは以下の式で表される。

Ｆａ＝Ｔ^*ｓｉｎ（β）／ｒ＝２^*Ｔ^*ｓｉｎ（β）／（ｍ^*Ｚ）（Ｔは伝達されるトルクである）。

この式を各減速段３０，１３０に適用することによって、入力螺旋角β３０と出力螺旋角β１３０との間の関係を表すことができる。これにより、各段３０，１３０が、その他の段１３０，３０によって生成される軸力を相殺し得る。

より具体的には、出力螺旋角β１３０は、以下のように計算することができる。

ｓｉｎβ１３０＝ｓｉｎβ３０^*（ｍ１２３^*Ｚ１２３）／（ｍ２３^*Ｚ２３）
例として、螺旋角β１３０＝２５．３３ｄｅｇ、モジュールｍ１２３＝４．５ｍｍ、歯数Ｚ１２３＝１８である出力ディスク１２３は、螺旋角β３０＝２５．００ｄｅｇ、モジュールｍ２３＝３．２ｍｍ、歯数Ｚ２３＝２５である入力ディスク２３によって生成される軸力を補償し得る。

さらに、クラウン２５，１２５の受側歯２５Ｔ，１２５Ｔを構成する歯（サイクロイド突出部）のほとんどは（好ましくは全ては）、対応するクラウン２５，１２５と一体形成されていることが好ましい。

歯２５Ｔ，１２５Ｔのこのようなモノリシック構成は、個々のピンの組によって作られる従来の歯と比較して、クラウン２５，１２５をより堅牢にするとともに、特に、歯の（螺旋状）成形の精度と、互いに対する歯の位置決めの精度とを向上させる。これにより、減速機１の組み立てに必要な製造時間を大幅に短縮しつつ、噛み合いの質が向上する。

歯２５Ｔ，１２５Ｔの成形、より一般的にはクラウンの成形（これらは、クラウンの中心軸Ｌ２５を、つまり主軸線（ＺＺ’）を、３６０度にわたって連続的に包囲する閉リング形態である）は、例えば鋳造及び／又は切削によって行われ得る。

クラウン２５，１２５及びそれらのそれぞれの歯２５Ｔ，１２５Ｔを製造するために使用される材料は、鋼であってもよい。この鋼は、表面硬度を高めるために、及び／又はサイクロイドディスク２３，１２３に対する摩擦係数を減少させるために、任意で（例えば熱処理によって）処理される。

なお、同じことが各サイクロイドディスク２３，１２３にも当てはまることが好ましい。優先的には、歯２３Ｔ，１２３Ｔを形成する歯の大部分が（好ましくは全てが）、例えば、鋳造及び／又は切削によって、関係するディスク２３，１２３と一体形成される。

さらに、入力ディスク２３及び出力ディスク１２３は、ディスクのサブセット４０を形成するようにしっかりと接合されることが好ましい。ディスクのサブセット４０は、（減速筐体２０に対する）全体的に同じ動きによって動かされる。

実施形態のある形態によれば、入力ディスク２３および出力ディスク１２３は、別個の部品として製造されていてもよい。その後、図６および図７に示すように、例えばねじで固定することによって互いに組み立てられて前記サブセットを形成してもよい。

一方、実施形態の好ましい形態よれば、図１に示すように、歯２３Ｔ，１２３Ｔを備える入力ディスク２３及び出力ディスク１２３は、互いに一体的に形成されることにより、一体式の１つのサブセット４０を構成してもよい。各ディスク２３，１２３は、軸方向端部を形成することが好ましい。

入力ディスク２３を出力ディスク１２３から部分的に軸方向に分離する溝４１が設けられていることが好ましい。この溝４１は、図１及び図４に詳細に示すように、少なくとも（両ディスクに共通の中心軸Ｌ２３を基準とする）半径範囲にわたるとともに、歯２３Ｔ，１２３Ｔの高さに対応する環状領域に広がっていることが好ましい。

溝４１により、２つの減速段３０，１３０の間が軸方向に分離される。効果的には、この溝４１によって、入力ディスク２３と出力クラウン１２５との干渉又は噛み合いが避けられる。また、出力ディスク１２３と入力クラウン２５との干渉又は噛み合いが避けられる。

さらに、このような溝４１は、ディスク２３，１２３の歯２３Ｔ，１２３Ｔの切削又は研削を容易にする工具空間を形成し得る。

好ましくは、ディスクのサブセット４０は、管状中央筐体４２を更に備える。管状中央筐体４２は、嵌合によって、偏心部材２２と偏心軸受２４とを受容するように設計されている。

ディスク２３，１２３（つまり、より一般的には、サブセット４０）は、例えば鋼で形成可能である。この鋼は、表面硬度を増大させるために、及び／又は摩擦係数を減少させるために、任意で（例えば熱処理により）処理してもよい。

勿論、本発明は、減速段３０，１３０のいずれか一方又は両方を形成し得る螺旋歯付きのサイクロイド「スペア部品」にも関する。

したがって、本発明は、本発明の変形例のいずれかに係るサイクロイドギア減速機１用のサイクロイドディスク２３，１２３にも関する。このサイクロディスク２３，１２３は、その周囲に、好ましくは一体的に（かつ、このディスクの全周、つまり中心軸線Ｌ２３周りに３６０度にわたって）螺旋サイクロイド歯２３Ｔ，１２３Ｔを有している。

本発明は、より具体的には、（好ましくは一体的に構成された）２段３０，１３０のサイクロイドディスクのサブセット４０に関する。このサブセット４０は、好ましくは一体的に、第１のサイクロイドディスク２３と第２のサイクロイドディスク１２３とを有する。第１のサイクロイドディスク２３は、第１の螺旋サイクロイド歯２３Ｔを有する。第２のサイクロイドディスク１２３は、第２の螺旋サイクロイド歯１２３Ｔを有する。第１のサイクロイドディスク２３と第２のサイクロイドディスク１２３とは、軸方向に積み重ねられており、溝４１によって、好ましくは部分的に互いから分離している。これらディスクの歯は、同じ符号の（又は平行でさえある）螺旋角β３０，β１３０を有することが好ましい。

同様に、本発明は、本発明の変形例のいずれかに係るサイクロイドギア減速機１用のサイクロイドクラウン２５，１２５にも関する。特に図１１に詳細を示すように、このサイクロクラウン２５，１２５は、その内周に環状リム２５Ａ，１２５Ａを有し、この内周には、好ましくは一体的に、螺旋サイクロイド歯２５Ｔ，１２５Ｔが形成されている。

好ましくは、前記クラウン２５，１２５は、一定の（軸方向の）厚さＥ２５，Ｅ１２５を有する材料「ウェハ」で形成される。クラウン２５，１２５の端面は、中心軸Ｌ２５に対して実質的に垂直に向いている。

好ましくは、前記クラウン２５，１２５には（より具体的には、その環状リム２５Ａ，１２５Ａには）、固定孔４３が穿孔されている。固定孔４３は、（入力）クラウン２５を減速筐体２０に、また、（出力）クラウン１２５を出力シャフト３に、例えばねじ留めするためのものである。

勿論、本発明は上述した変形例のみに限定されるものではなく、当業者であれば、特に上述の特徴を互いに自由に分離したり組み合わせたり、又はそれら特徴を等価物と置換したりすることが可能である。

Claims (6)

1. 「主軸」（ＺＺ’）と呼ばれる軸に沿って減速筐体（２０）内に回転可能に取り付けられる入力シャフト（２）と、
   前記入力シャフト（２）によって支持および回転駆動される偏心部材（２２）と、
   前記偏心部材（２２）に回転可能に取り付けられ、サイクロイド歯（２３Ｔ）を有する、少なくとも１つのサイクロイドディスク（２３）と、
   前記サイクロイドディスク（２３）の前記サイクロイド歯（２３Ｔ）と噛み合う受側歯（２５Ｔ）を有する少なくとも１つのクラウン（２５）と、
   前記入力シャフト（２）とは別個であって、上記サイクロイドディスク（２３）によって回転駆動される出力シャフト（３）と、
   を備えるサイクロイドギア減速機（１）であって、
   前記サイクロイドギア減速機（１）は、前記サイクロイドディスク（２３）の前記サイクロイド歯（２３Ｔ）と、前記サイクロイド歯（２３Ｔ）に対応する、前記クラウン（２５）の前記受側歯（２５Ｔ）と、が螺旋状であり、
   前記サイクロイドギア減速機（１）は、第１の減速段（３０）と第２の減速段（１３０）とを含む２つの減速段（３０，１３０）を有し、
   前記第１の減速段（３０）は、前記偏心部材（２２）と、「入力ディスク」と呼ばれる第１のサイクロイドディスク（２３）と、「入力クラウン」と呼ばれる第１のクラウン（２５）と、を有し、
   前記第１のサイクロイドディスク（２３）は、前記偏心部材（２２）に回転可能に取り付けられるとともに第１のサイクロイド歯（２３Ｔ）を有し、
   前記第１のクラウン（２５）は、前記減速筐体（２０）に固定されるとともに、前記入力ディスク（２３）の前記第１のサイクロイド歯（２３Ｔ）が噛み合う第１のサイクロイド受側歯（２５Ｔ）を有し、
   前記第２の減速段（１３０）は、「出力ディスク」と呼ばれる第２のサイクロイドディスク（１２３）と、「出力クラウン」と呼ばれる第２のクラウン（１２５）とを有し、
   前記第２のサイクロイドディスク（１２３）は、前記入力ディスク（２３）に回転可能に固定されており、前記入力ディスク（２３）と一体形成されるとともに、第２のサイクロイド歯（１２３Ｔ）を有し、
   前記第２のクラウン（１２５）は、前記入力クラウン（２５）とは別個であり、前記出力シャフト（３）に回転可能に固定され、前記出力ディスクの前記第２のサイクロイド歯（１２３Ｔ）が噛み合う第２のサイクロイド受側歯（１２５Ｔ）を有し、
   前記入力ディスク（２３）と、前記入力クラウン（２５）と、前記出力ディスク（１２３）と、前記出力クラウン（１２５）との前記サイクロイド歯（２３Ｔ，２５Ｔ，１２３Ｔ，１２５Ｔ）は螺旋状であり、したがって、それぞれ入力螺旋角（β３０）と出力螺旋角（β１３０）とを有し
   前記入力螺旋角（β３０）及び前記出力螺旋角（β１３０）は、前記主軸（ＺＺ’）に対して同じ方向に配向しているので、前記第１及び第２の減速段（３０，１３０）は、実質的に平行な歯（２３Ｔ，２５Ｔ，１２３Ｔ，１２５Ｔ）となるように配置され、
   出力螺旋角度（β１３０）は、
   入力ディスクのモジュールをｍ２３、出力ディスクのモジュールをｍ１２３、入力ディスクの歯数をＺ２３、出力ディスクの歯数をＺ１２３とすると、
   ｓｉｎβ１３０＝ｓｉｎβ３０＊（ｍ１２３＊Ｚ１２３）／（ｍ２３＊Ｚ２３）
   で計算される
   ことを特徴とするサイクロイドギア減速機（１）。
2. 請求項１に記載のサイクロイドギア減速機（１）において、
   前記入力螺旋角（β３０）の値は、前記出力螺旋角（β１３０）の値とは異なる
   ことを特徴とするサイクロイドギア減速機（１）。
3. 請求項１または２に記載のサイクロイドギア減速機（１）において、
   前記クラウン（２５，１２５）の前記受側歯（２５Ｔ，１２５Ｔ）を構成する歯のほとんどは、または全ては、対応する前記クラウンと一体形成されている
   ことを特徴とするサイクロイドギア減速機（１）。
4. 請求項１から３の何れか１つに記載のサイクロイドギア減速機用のサイクロイドディスク（２３，１２３）であって、
   その周囲に、一体的に、螺旋サイクロイド歯（２３Ｔ，１２３Ｔ）を有する
   ことを特徴とするサイクロイドギア減速機用のサイクロイドディスク（２３，１２３）。
5. 請求項１から３の何れか１つに記載のサイクロイドギア減速機用のサイクロイドクラウン（２５，１２５）であって、
   その内周に環状リム（２５Ａ，１２５Ａ）を有し、当該内周には、一体的に、螺旋サイクロイド歯（２５Ｔ，１２５Ｔ）が形成されている
   ことを特徴とするサイクロイドギア減速機用のサイクロイドクラウン（２５，１２５）。
6. アシストモータ（５）と、１つ以上の操舵輪等の１つ以上の操舵部材（７，８）の操舵角を修正し得る操舵機構（６）とを備えるパワーステアリングシステム（４）であって、
   前記パワーステアリングシステム（４）は、前記アシストモータ（５）と前記操舵機構（６）との間で機械的な伝達を保証するために、請求項１から３の何れか１つに記載のサイクロイドギア減速機（１）を有する
   ことを特徴とするパワーステアリングシステム（４）。

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