ステアリング用ストレイン·ウェーブ·ギヤリングの最適設計法

摘要

ストレイン·ウェーブ·ギヤリング(Strain Wave Gearing)減速機は，コンパクト，軽量，低バックラツシ，高精度などの優れた特性を持っているため，産業ロボット，マニピュレータなどの減速機構としてよく用いられる．当社は，ストレイン·ウェーブ·ギヤリング減速機を初めて自動車部品に採用し，その特性を生かして，タイヤの切れ角を走行条件に応じて制御するギヤ比可変システムE-VGR (Electronic Variable Gear-Ratio Steering System)（図1）アクチュエータの作動機構としている．このE-VGRアクチュエータは，大きな減速比だけでなく，搭載性も要求され，より一層コンパクトな構造が必要となるため，E-VGR用ストレイン·ウェーブ·ギヤリングは，軸方向に小サイズのフラット式が採用されている．また，このストレイン·ウェーブ·ギヤリングはフレキシブルギヤと呼ばれる薄肉円筒形状を持つ歯車の弾性変形を積極的に利用してかみあいを成立させるため，ねじれ剛性が低下し，E-VGRのT-N特性，プリロード特性などに不利な影響が生じる恐れがあるため，ストレイン·ウェーブ·ギヤリングのかみあい運動を明らかにし，かみあい負荷による変形，応力，かみあい運動特性などを把握する必要がある．そこで，このストレイン·ウェーブ·ギヤリング構成要素の運動特性を導いた上で，各かみあいの接触バランスを考慮した最適な歯形形状を求める方法を見出すとともに，3DモデルによるFEM解析を行い，フラット式ストレイン·ウェーブ·ギヤリングの特有な変形特性などを考察し，変形，破壊パターンなどを明らかにした．これらの理論に基づいて試作したストレイン·ウェーブ·ギヤリングが現状品よりも性能が向上されたので，その結果について報告する．