JP2009270637A - 遊星差動式運動変換機構、並びにこれを具備する動力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフト本体が傾くことに起因して同シャフト本体に形成された螺子及び第１プラネタリギアやこれらと噛合する螺子及びリングギアの歯面に偏磨耗や欠損が生じることを抑制することのできる遊星差動式運動変換機構を提供する。
【解決手段】遊星差動式運動変換機構１００にあっては、プラネタリシャフト３０が荷重Ｆの作用方向側に配設されるフロント側プラネタリギア３２ａ及び螺子３１を含んで構成されるシャフト本体３５と、荷重Ｆの作用方向とは反対側に配設されるリア側プラネタリギア３２ｂとに分割されており、シャフト本体３５に形成された軸部３３をリア側プラネタリギア３２ｂに形成された軸受孔３４に挿入することによりこれらが連結されている。リア側プラネタリギア３２ｂと噛合するリア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂは、フロント側プラネタリギア３２ａと噛合するフロント側サンギア２２ａの基準円半径Ｒａよりも大きく設定されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、円環状のロータと、このロータに内挿されるサンシャフトと、これらロータ及びサンシャフトの間に介装されるプラネタリシャフトとを備え、これらの各部材に形成されて互いに螺合する螺子の作用を利用してロータの回転運動をサンシャフトの直線運動に変換する遊星差動式運動変換機構、並びにこれを具備する動力装置に関する。

モータの回転力を利用して制御軸をその軸方向に変位させる動力装置には、モータの回転運動を制御軸の直線運動に変換する運動変換機構が搭載されている。例えば、こうした運動変換機構として、特許文献１には、モータによって回転駆動される円環状のロータにサンシャフトを内挿し、これらロータとサンシャフトとの間に複数のプラネタリシャフトを介装させるとともに、各部材にそれぞれ設けられた螺子同士を互いに螺合させた遊星差動式の運動変換機構が記載されている。

この遊星差動式運動変換機構は、いわゆる差動螺子を有しており、プラネタリシャフトに形成された螺子とサンシャフトに形成された螺子とのリード角が異なっている。これにより、ロータの回転運動に伴ってプラネタリシャフトがサンシャフトの外周面上を転動すると、このリード角の違いの分だけサンシャフトが軸方向に変位する。

ところで、こうした遊星差動式運動変換機構にあっては、サンシャフトの外周面に形成されたサンギアと、ロータの内周面に形成されたリングギアとの双方に噛合するプラネタリギアをプラネタリシャフトの両端部にそれぞれ設け、これらのギアを介してロータの回転力をプラネタリシャフトに伝達するようにしている。こうした構成によれば、ギアを介して確実に回転力が伝達されるようになるため、螺子の噛合部分における滑りを抑制してロータの回転運動をサンシャフトの直線運動に変換する効率を向上させることができる。

しかしながら、このようにプラネタリシャフトの両端部に一対のプラネタリギアが設けられていると、サンシャフト、プラネタリシャフト、ロータを一体に組み付ける際に各部材の螺子及びギアが干渉してその組み付けが困難になる。そこで特許文献１に記載の遊星差動式運動変換機構のプラネタリシャフトにあっては、プラネタリシャフトの両端部に設けられる一対のプラネタリギアのうち、一方のプラネタリギアを脱着可能にしている。具体的には、図３に示されるように螺子３１が形成されたシャフト本体３５に第１プラネタリギア３２ａが固定されている一方、第２プラネタリギア３２ｂがシャフト本体３５と別体に形成されている。そして、シャフト本体３５に形成された軸部３３を第２プラネタリギア３２ｂに形成された軸受孔３４に挿入することにより第２プラネタリギア３２ｂとシャフト本体３５とが相対回動自在に連結される。

こうした構成によれば、図４に示されるように第２プラネタリギア３２ｂを取り外した状態にてサンシャフト２０の周囲にシャフト本体３５を配設し、この状態でロータ１０をサンシャフト２０及びシャフト本体３５に被せてその螺子１１をシャフト本体３５に形成された螺子３１に螺合させることができる。そして、こうしてロータ１０、シャフト本体３５、サンシャフト２０の螺子をそれぞれ螺合させた後に第２プラネタリギア３２ｂを組み付けることにより、各部材を容易に組み付けることができるようになる。

また、遊星差動式運動変換機構の駆動時にはロータ１０の回転に伴ってプラネタリシャフト３０がサンシャフト２０の外周面上を転動するが、各プラネタリギア３２ａ，３２ｂ及びこれらにそれぞれ噛合するギアの製造誤差等に起因して第１プラネタリギア３２ａと第２プラネタリギア３２ｂとの回転位相に僅かな差が生じることがある。これに対して上記のようにシャフト本体３５と第２プラネタリギア３２ｂの連結部分における相対回動が許容されていれば、こうした回転位相の差に起因してプラネタリシャフト３０にねじれが生じることも抑制することができる。
特開２００７‐１７７９１２号公報

ところで、こうした遊星差動式運動変換機構において、図５に矢印で示されるようにサンシャフト２０に図５における右側に向かって荷重Ｆが作用している場合には、プラネタリシャフト３０の螺子３１におけるサンシャフト２０の螺子２１と噛合する部分には図５の右側に向かう方向の荷重ｆ１が作用する一方、同螺子３１におけるロータ１０の螺子１１と噛合する部分にはロータ１０から受ける抵抗力によって図５の左側に向かう方向の荷重ｆ２が作用する。その結果、プラネタリシャフト３０には、図５の中央に矢印で示されるように同プラネタリシャフト３０を左周りに回転させるモーメントＭが作用するようになる。また、ロータ１０がサンシャフト２０の中心軸を中心にして回転するのに伴いプラネタリシャフト３０がサンシャフト２０の外周面上を転動すると、同プラネタリシャフト３０にはこれをロータ１０に押し付けるような遠心力が作用する。その結果、これらのモーメントＭと遠心力との作用により、シャフト本体３５は、図５に破線で示されるように軸部３３における軸受孔３４のサンシャフト２０側の内周面と接触する部分（図５における点Ａ）を支点にして荷重Ｆの作用方向側の部分がロータ１０側に向かって開くように傾く。その結果、ロータ１０の内周面において荷重Ｆの作用方向側に位置する第１リングギア１２ａと、第１プラネタリギア３２ａとが接触する部分ではこれらのギア同士が傾いた状態で接触し、片当たりするようになる。また、プラネタリシャフト３０の螺子３１とロータ１０の螺子１１との噛合部分においても同様に片当たりが生じるようになり、これらの部分において偏磨耗や欠損が生じやすくなり、耐久性が低下することとなる。

この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的はサンシャフトに作用する荷重の影響によりシャフト本体が傾くことに起因して同シャフト本体に形成された螺子及び第１プラネタリギアやこれらと噛合する螺子及びリングギアの歯面に偏磨耗や欠損が生じることを抑制することのできる遊星差動式運動変換機構、並びにこれを具備する動力装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、円環状のロータと同ロータに内挿されるサンシャフトとの間に複数のプラネタリシャフトを介装し、同プラネタリシャフトの両端部に形成された一対のプラネタリギアを前記ロータの内周面に形成された一対のリングギアと前記サンシャフトの外周面に形成された一対のサンギアとの双方にそれぞれ噛合させるとともに、同プラネタリシャフトの外周面における前記一対のプラネタリギアの間に形成された螺子を前記ロータの内周面に形成された螺子と前記サンシャフトの外周面に形成された螺子との双方に螺合させることによって各部材を噛合させ、前記サンシャフトに形成された螺子のリード角と前記プラネタリシャフトに形成された螺子のリード角との差を利用して前記ロータの回転運動を前記サンシャフトの直線運動に変換する遊星差動式運動変換機構であり、同遊星差動式運動変換機構は前記サンシャフトにその軸方向の一方に向かう荷重が常に作用する状況下で使用され、前記プラネタリシャフトが、前記荷重の作用方向側に配設される第１プラネタリギア及び前記螺子を含んで構成されるシャフト本体と、前記荷重の作用方向とは反対側に配設される第２プラネタリギアとに分割されており、前記シャフト本体に形成された軸部を前記第２プラネタリギアに形成された軸受孔に挿入することによりこれらが相対回動可能に連結されてなる遊星差動式運動変換機構において、前記サンシャフトに形成された一対のサンギアのうち、前記荷重の作用方向とは反対側に位置して前記第２プラネタリギアと噛合する第２サンギアの基準円半径を前記荷重の作用方向側に位置して前記第１プラネタリギアと噛合する第１サンギアの基準円半径よりも大きくすることをその要旨とする。

サンシャフトに作用する荷重に起因するモーメントと遠心力とが作用することにより、プラネタリシャフトのシャフト本体は、荷重の作用方向と反対側に位置する軸部が第２プラネタリギアに形成された軸受孔のサンシャフト側の内周面に当接するとともに、同シャフト本体における荷重の作用方向側の部分がロータの内周面に当接するまで傾くようになる。このとき、シャフト本体が傾斜する際にその両端部がそれぞれ当接するこれらの部分が同遊星差動式運動変換機構の径方向において離間しているほど、シャフト本体は傾きやすくなる。これに対して上記請求項１に記載の発明にあっては、第２プラネタリギアと噛合する第２サンギアの基準円半径を第１サンギアの基準円半径よりも大きくするようにしている。これにより、第２サンギアと噛合する第２プラネタリギアは、第２サンギアの基準円半径が大きくされた分だけ遊星差動式運動変換機構の径方向においてロータ側に位置するようになる。その結果、シャフト本体が傾斜する際にその両端部がそれぞれ当接する第２プラネタリギアに形成された軸受孔のサンシャフト側の内周面と、ロータの内周面との遊星差動式運動変換機構の径方向における距離が小さくなり、シャフト本体が傾きにくくなる。したがって、上記請求項１に記載の発明によれば、シャフト本体が傾くことに起因して同シャフト本体に形成された螺子及び第１プラネタリギアやこれらと噛合する螺子及びリングギアの歯面に偏磨耗や欠損が生じることを抑制することができるようになる。

また、上記構成によれば、プラネタリギアやリングギア等の設計を変更することなく、第２サンギアの基準円半径を第１サンギアの基準円半径よりも大きく設定する簡単な変更のみによってシャフト本体の傾きを抑制し、こうした偏磨耗や欠損が生じることを抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の遊星差動式運動変換機構において、前記第２サンギアは、前記シャフト本体の外周面が前記ロータの内周面に均一に当接した状態において前記軸受孔の前記サンシャフト側の内周面と前記軸部との間のクリアランスが無くなるようにその基準円半径が設定されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、シャフト本体がロータの内周面に、より詳しくはシャフト本体の螺子及び第１プラネタリギアがロータの内周面に形成された螺子及びリングギアに均一に当接した状態において軸部と軸受孔のサンシャフト側の内周面とが当接した状態となり、軸部が軸受孔の内周面によってサンシャフト側から常に支持されるようになる。これにより、シャフト本体の姿勢を螺子及び第１プラネタリギアが均一に当接する状態に保持してサンシャフトに作用する荷重に起因するシャフト本体の傾き、及びこれに起因する偏磨耗の発生を好適に抑制することができるようになる。尚、第２サンギアの基準円半径を過剰に大きくすると、軸受孔と軸部との接触部分における接触面圧が大きくなり、この部分の摩擦の増大により遊星差動式運動変換機構の効率が低下したり、この部分における摩耗が進行しやすくなったりするおそれがある。そのため、第２サンギアの基準円半径を設定する際には、シャフト本体の螺子及び第１プラネタリギアがロータの螺子及びリングギアに均一に当接した状態においてシャフト本体の軸部が軸受孔の内周面に当接するとともに、軸受孔と軸部との接触部分における接触面圧が過剰に大きくならないようにこれを設定することが望ましい。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の遊星差動式運動変換機構を具備し、モータの駆動力によって前記ロータを回転させることにより前記サンシャフトを軸方向に変位させる動力装置である。

具体的には、上記構成のように請求項１又は請求項２に記載の遊星差動式運動変換機構は、ロータを回転させるモータと組み合わされ、モータの回転力を利用してサンシャフトを軸方向に変位させる動力装置に適用される。

請求項４に記載の発明は、制御軸の軸方向の変位に伴って機関バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更する内燃機関のバルブ特性変更機構と組み合わされ、前記制御軸を軸方向に変位させる動力装置として適用される請求項３に記載の動力装置である。

機関バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更する内燃機関のバルブ特性変更機構の制御軸には、バルブスプリングの反力によって機関バルブの最大リフト量及びリフト期間を小さくする方向に制御軸を変位させる荷重が常に作用する。そのため、請求項４に記載の発明のように、こうしたバルブ特性変更機構の制御軸を駆動する動力装置として、上記請求項３に記載の動力装置を適用することが望ましい。

以下、この発明にかかる遊星差動式運動変換機構を、電動モータの駆動力によってバルブ特性変更機構の制御軸を軸方向に変位させる動力装置に搭載される遊星差動式運動変換機構として具体化した一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。

図１は本実施形態にかかる遊星差動式運動変換機構１００の一部を破断してその内部構造を示す破断斜視図である。尚、以下の説明では、図１における右方向を遊星差動式運動変換機構１００におけるフロント側、図１における左方向をリア側として説明を行う。図１に示されるように本実施形態の遊星差動式運動変換機構１００は、円筒状のロータ１０にサンシャフト２０を内挿するとともに、サンシャフト２０とロータ１０との間に複数のプラネタリシャフト３０を介装させることにより構成されている。尚、本実施形態の遊星差動式運動変換機構１００にあっては、サンシャフト２０を取り囲むように９本のプラネタリシャフト３０を等角度間隔で配設している。

以下、遊星差動式運動変換機構１００の内部構造を更に詳しく説明する。図１に示されるようにロータ１０の内周面には、その中央部分にフロント側からリア側に向かって左回りに進行する５条の左螺子からなる螺子１１が形成されている。更にロータ１０の内周面にはこの螺子１１を挟むようにフロント側リングギア１２ａとリア側リングギア１２ｂとが固定されている。各リングギア１２ａ，１２ｂは、その歯すじがロータ１０の中心軸延伸方向に沿って延びる平歯ギアである。

一方、このロータ１０に内挿されたサンシャフト２０の外周面には、ロータ１０に形成された螺子１１と対向する位置にフロント側からリア側に向かって右回りに進行する４条の右螺子からなる螺子２１が形成されている。また更にサンシャフト２０の外周面にはこの螺子２１を挟むようにフロント側サンギア２２ａとリア側サンギア２２ｂとが形成されている。各サンギア２２ａ，２２ｂは、その歯すじがサンシャフト２０の中心軸延伸方向に沿って延びる平歯ギアである。

そして、これらロータ１０とサンシャフト２０との間に介装された各プラネタリシャフト３０の外周面には、図１に示されるようにロータ１０の内周面に形成された螺子１１とサンシャフト２０の外周面に形成された螺子２１との双方に螺合する螺子３１が形成されている。この螺子３１はフロント側からリア側に向かって左回りに進行する１条の左螺子である。

また、図１に示されるように各プラネタリシャフト３０には、この螺子３１を挟むように、そのフロント側端部にフロント側プラネタリギア３２ａが、リア側端部にリア側プラネタリギア３２ｂがそれぞれ形成されている。これらの各プラネタリギア３２ａ，３２ｂは、その歯すじがプラネタリシャフト３０の中心軸延伸方向に沿って延びる平歯ギアである。そして、フロント側プラネタリギア３２ａはロータ１０に形成されたフロント側リングギア１２ａとサンシャフト２０に形成されたフロント側サンギア２２ａとの双方に噛合しており、リア側プラネタリギア３２ｂはロータ１０に形成されたリア側リングギア１２ｂとサンシャフト２０に形成されたリア側サンギア２２ｂとの双方に噛合している。

このように本実施形態の遊星差動式運動変換機構１００にあっては、ロータ１０、サンシャフト２０及びプラネタリシャフト３０のそれぞれが各部材に形成された螺子及びギアを介して互いに噛合している。

ここで、ロータ１０の螺子１１とプラネタリシャフト３０の螺子３１にあっては、そのピッチ円径の比と螺子条数の比とがどちらも「５：１」に設定されている。これにより、ロータ１０の螺子１１とプラネタリシャフト３０の螺子３１にあっては、そのリード角がともに等しくなっている。そのため、プラネタリシャフト３０がロータ１０の内周面に沿って転動したとき、ロータ１０とプラネタリシャフト３０との間では軸方向の相対的な変位は生じない。

一方、プラネタリシャフト３０の螺子３１とサンシャフト２０の螺子２１にあっては、ピッチ円径の比と螺子条数の比とが異なっている。具体的にはピッチ円径の比が「１：３」に設定されているのに対して、上述したようにプラネタリシャフト３０の螺子３１の螺子条数が１条であり、サンシャフト２０の螺子２１の螺子条数は４条であるため、螺子条数の比は「１：４」に設定されている。これにより、サンシャフト２０の螺子２１とプラネタリシャフト３０の螺子３１にあっては、そのリード角が異なっている。そのため、プラネタリシャフト３０が、サンシャフト２０の外周面に沿って転動した場合にはこのリード角の差の分だけサンシャフト２０とプラネタリシャフト３０とが軸方向にずれて、その相対的な位置が変化するようになる。

上記のように遊星差動式運動変換機構１００にあっては、螺子及びギアを介してロータ１０、サンシャフト２０及びプラネタリシャフト３０が互いに噛合されている。そのため、ロータ１０をサンシャフト２０に対して相対回動させることにより、ロータ１０の回転力が螺子及びギアを介してプラネタリシャフト３０に伝達され、プラネタリシャフト３０がサンシャフト２０の外周面上で転動するようになる。そして、プラネタリシャフト３０がサンシャフト２０の外周面上で転動すると、上述したリード角の違いの分だけサンシャフト２０が軸方向に変位するようになる。すなわち遊星差動式運動変換機構１００を通じてロータ１０に入力される回転運動をサンシャフト２０の直線運動に変換して出力することができる。

ところで、本実施形態にかかる遊星差動式運動変換機構１００におけるプラネタリシャフト３０は、リア側プラネタリギア３２ｂが取り外し可能に構成されている。具体的には図１に示されるようにプラネタリシャフト３０は、螺子３１及びフロント側プラネタリギア３２ａが一体に形成されたシャフト本体３５と、リア側プラネタリギア３２ｂとによって構成されている。これは、プラネタリシャフト３０の各端部にフロント側プラネタリギア３２ａとリア側プラネタリギア３２ｂとが形成された状態では、ロータ１０、サンシャフト２０及びプラネタリシャフト３０を互いに組み付ける際に、それぞれの部材に形成されたギア及び螺子が干渉してしまい、その組み付けが困難になるためである。

リア側プラネタリギア３２ｂには、その中心軸に沿って延びる軸受孔３４が形成されている。これに対してシャフト本体３５には螺子３１側の先端部にこの軸受孔３４に挿入される軸部３３が設けられている。これにより、シャフト本体３５に形成された軸部３３をリア側プラネタリギア３２ｂの軸受孔３４に挿入することによってリア側プラネタリギア３２ｂとシャフト本体３５とを相対回動自在に連結することができる。

このようにリア側プラネタリギア３２ｂをシャフト本体３５から取り外すことができるようにプラネタリシャフト３０を構成しておけば、リア側プラネタリギア３２ｂをシャフト本体３５から取り外した状態でロータ１０、サンシャフト２０、シャフト本体３５を互いに組み付けることにより、これらを容易に組み付けることができるようになる。具体的には、リア側プラネタリギア３２ｂを取り外した状態においてサンシャフト２０の周囲にシャフト本体３５を配設し、この状態でサンシャフト２０及びシャフト本体３５にシャフト本体３５の軸部３３側からロータ１０を被せてその螺子１１をシャフト本体３５の螺子３１に螺合させる。そして、このようにロータ１０、シャフト本体３５、サンシャフト２０の螺子をそれぞれ螺合させた後に、リア側プラネタリギア３２ｂをシャフト本体３５に組み付けることにより、容易に各部材を組み付けることができる。そして、このように各部材を組み付けた後に、ロータ１０にリングギア１２ａ，１２ｂを固定することにより遊星差動式運動変換機構１００を容易に組み立てることができる。

また、遊星差動式運動変換機構１００の駆動中には上述したようにロータ１０の回転に伴ってプラネタリシャフト３０がサンシャフト２０の外周面上を転動するが、フロント側プラネタリギア３２ａ、リア側プラネタリギア３２ｂ及びこれらにそれぞれ噛合するギアの製造誤差等によってフロント側プラネタリギア３２ａとリア側プラネタリギア３２ｂとの回転位相には僅かな差が生じることがある。このとき、上記のように軸受孔３４に軸部３３を挿入することにより、シャフト本体３５とリア側プラネタリギア３２ｂとを連結していれば、これらの相対回動が許容されるため、こうした回転位相の差に起因してプラネタリシャフト３０にねじれが生じることも抑制することができる。

この遊星差動式運動変換機構１００は、内燃機関の吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更するバルブ特性変更機構の制御軸を駆動する動力装置に搭載される。具体的には、ロータ１０の外周面上に永久磁石が取り付けられて同ロータ１０が電動モータのロータとして機能するように構成される。そして、図１の右側に示されるサンシャフト２０の先端部２４がバルブ特性変更機構の制御軸に連結される。尚、バルブ特性変更機構は、制御軸の軸方向の変位に伴って機関バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更するものである。

また、図１の右側に示されるようにサンシャフト２０の外周面にはストレートスプライン２３が形成されている。このストレートスプライン２３は、遊星差動式運動変換機構１００がバルブ特性変更機構の動力装置として内燃機関に固定された際に、内燃機関のケーシングの開口部分に形成されているストレートスプラインに噛み合わされる。これにより、サンシャフト２０はストレートスプライン２３の作用によって軸方向移動は許されるが、軸方向の回動は規制されるようになる。

このように本実施形態の遊星差動式運動変換機構１００をバルブ特性変更機構の動力装置に適用して内燃機関に取り付けることにより、モータの回転運動を同遊星差動式運動変換機構１００を通じて制御軸の軸方向の直線運動に変換し、制御軸の軸方向位置を調節することができるようになる。すなわち、モータの回転量を制御することによりバルブ特性変更機構を制御して吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を任意に変更することができるようになる。

ところで、バルブ特性変更機構の制御軸には、バルブスプリングの反力によって吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を小さくする方向に同制御軸を変位させる荷重Ｆが常に作用する。そのため、遊星差動式運動変換機構１００のサンシャフト２０にも図１に矢印で示されるように一方向の荷重Ｆが常に作用することになる。そして、この荷重Ｆの作用に起因してプラネタリシャフト３０のシャフト本体３５には、同シャフト本体３５を傾けるモーメントが作用するようになる。また、ロータ１０がサンシャフト２０の中心軸を中心にして回転するのに伴いプラネタリシャフト３０がサンシャフト２０の外周面上を転動すると、同プラネタリシャフト３０にはこれをロータ１０に押し付けるような遠心力が作用する。その結果、これらモーメントと遠心力との作用により、シャフト本体３５は、同シャフト本体３５のフロント側部分が遊星差動式運動変換機構１００の径方向に開くように傾くようになる。

このようにシャフト本体３５が傾くと、ロータ１０の内周面において荷重Ｆの作用方向側に位置するフロント側リングギア１２ａと、フロント側プラネタリギア３２ａとが接触する部分ではこれらのギア同士が傾いた状態で接触し、片当たりするようになる。また、プラネタリシャフト３０の螺子３１とロータ１０の螺子１１との噛合部分においても同様に片当たりが生じるようになり、これらの部分において偏磨耗や欠損が生じやすくなって耐久性が低下することとなる。

そこで、本実施形態の遊星差動式運動変換機構１００にあっては、リア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂをフロント側サンギア２２ａの基準円半径Ｒａよりも大きくすることにより、シャフト本体３５が傾くことを抑制するようにしている。

以下、ロータ１０、サンシャフト２０及びプラネタリシャフト３０の噛合状態を示す図２を参照して、遊星差動式運動変換機構１００におけるサンギア２２ａ，２２ｂの基準円半径Ｒａ，Ｒｂの設定態様を詳しく説明する。尚、図２は、遊星差動式運動変換機構１００におけるロータ１０、サンシャフト２０及びプラネタリシャフト３０の噛合状態、並びにリア側プラネタリギア３２ｂとシャフト本体３５との連結部分の状態を示す模式図である。

図２に示されるように、本実施形態の遊星差動式運動変換機構１００にあっては、サンシャフト２０のリア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂがフロント側サンギア２２ａの基準円半径Ｒａよりも大きく設定されており、このリア側サンギア２２ｂに噛合しているリア側プラネタリギア３２ｂが、同リア側サンギア２２ｂによってロータ１０側に持ち上げられた状態となっている。これにより、リア側プラネタリギア３２ｂは、螺子２１及びフロント側サンギア２２ａに噛合しているシャフト本体３５よりも僅かにロータ１０側に位置している。

また、リア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂは、図２に示されるようにシャフト本体３５がサンシャフト２０と略平行になり、シャフト本体３５がロータ１０の内周面に均一に当接した状態において、リア側プラネタリギア３２ｂの軸受孔３４のサンシャフト側内周面と、シャフト本体３５の軸部３３との間のクリアランスが無くなるようにその大きさが設定されている。すなわち、シャフト本体３５の螺子３１及びフロント側プラネタリギア３２ａがロータ１０の内周面に形成された螺子１１及びフロント側リングギア１２ａと均一に接している状態において、同クリアランスが無くなるようにその大きさが設定されている。

サンシャフト２０に作用する荷重Ｆに起因するモーメントＭと遠心力とが作用することによってプラネタリシャフト３０のシャフト本体３５が図２において左回りに傾くときには、シャフト本体３５が傾斜する際にその両端部がそれぞれ当接する部分、すなわち図２において点Ａ及び点Ｂで示される部分が同遊星差動式運動変換機構１００の径方向において離間しているほど、シャフト本体３５は傾きやすくなる。

これに対して、本実施形態の遊星差動式運動変換機構１００にあっては、上述したようにリア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂをフロント側サンギア２２ａの基準円半径Ｒａよりも大きくすることにより、リア側プラネタリギア３２ｂをロータ１０側に持ち上げるようにしている。そのため、本実施形態の遊星差動式運動変換機構１００にあっては、リア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂを大きくした分だけ、軸受孔３４のサンシャフト２０側内周面がロータ１０側に位置するようになり、軸部３３が当接する部分（図２における点Ａ）とフロント側プラネタリギア３２ａが当接する部分（図２における点Ｂ）との距離が小さくなっている。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）シャフト本体３５が傾斜する際にその両端部がそれぞれ当接するリア側プラネタリギア３２ｂに形成された軸受孔３４のサンシャフト２０側の内周面（図２における点Ａ）と、ロータ１０の内周面（図２における点Ｂ）との遊星差動式運動変換機構１００の径方向における距離が小さくなり、シャフト本体３５が傾きにくくなる。したがって、シャフト本体３５が傾くことに起因して同シャフト本体３５に形成された螺子３１及びフロント側プラネタリギア３２ａやこれらと噛合する螺子２１及びリングギア１２ａの歯面に偏磨耗や欠損が生じることを抑制することができるようになる。

（２）また、上記実施形態の構成によれば、プラネタリギア３２ａ，３２ｂやリングギア１２ａ，１２ｂ等の設計を変更することなく、リア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂをフロント側サンギア２２ａの基準円半径Ｒａよりも大きく設定する簡単な変更のみによってシャフト本体３５の傾きを抑制することができる。

（３）シャフト本体３５とロータ１０の内周面とが均一に接している状態において、リア側プラネタリギア３２ｂの軸受孔３４のサンシャフト側内周面と、シャフト本体３５の軸部３３との間のクリアランスが無くなるようにリア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂを設定するようにしている。そのため、図２に示されるようにシャフト本体３５の螺子３１及びフロント側プラネタリギア３２ａがロータ１０の内周面に形成された螺子１１及びリングギア１２ａに均一に当接した状態において軸部３３と軸受孔３４のサンシャフト２０側の内周面とが当接した状態となり、軸部３３が軸受孔３４の内周面によってサンシャフト２０側から常に支持されるようになる。これにより、シャフト本体３５の姿勢を螺子３１及びフロント側プラネタリギア３２ａが均一に当接する状態に保持してサンシャフト２０に作用する荷重Ｆに起因するシャフト本体３５の傾き、及びこれに起因する偏磨耗の発生等を好適に抑制することができるようになる。

尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・リア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂを過剰に大きくすると、軸受孔３４と軸部３３との接触部分における接触面圧が大きくなり、この部分の摩擦の増大により遊星差動式運動変換機構１００の効率が低下したり、この部分における摩耗が進行しやすくなったりするおそれがある。そのため、リア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂを設定する際には、シャフト本体３５の螺子３１及びフロント側プラネタリギア３２ａがロータ１０の螺子１１及びフロント側リングギア１２ａに均一に当接した状態においてシャフト本体３５の軸部３３が軸受孔３４の内周面に当接するとともに、軸受孔３４と軸部３３との接触部分における接触面圧が過剰に大きくならないようにこれを設定することが望ましい。

・上記実施形態では、シャフト本体３５とロータ１０とが均一に当接した状態において、軸受孔３４のサンシャフト２０側の内周面と軸部３３との間のクリアランスが無くなるようにリア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂを設定する構成を示した。これに対して、軸受孔３４のサンシャフト２０側の内周面と軸部３３との間にクリアランスが存在する場合であっても、リア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂをフロント側サンギア２２ａの基準円半径Ｒａよりも大きく設定することによってサンシャフト２０に作用する荷重Ｆに起因してシャフト本体３５が傾くことを抑制することができるようになる。すなわち、少なくともリア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂを大きくすることよって軸受孔３４のサンシャフト２０側の内周面と、ロータ１０の内周面との遊星差動式運動変換機構１００の径方向における距離を小さくする構成を採用すれば、シャフト本体３５の傾き得る角度を小さくすることができ、シャフト本体３５が傾くことを抑制できるようになる。

・上記実施形態では、バルブスプリングの反力によってサンシャフト２０に図１における右向きの荷重Ｆが作用することを説明したが、バルブ特性変更機構の構成によってはバルブスプリングの反力によって図１における左向きの荷重が作用する場合もある。尚、この場合には、荷重の作用に起因してシャフト本体３５が傾く方向が上記実施形態とは反対になり、シャフト本体３５のリア側が遊星差動式運動変換機構１００の径方向に開くように傾くこととなる。そのため、こうした場合にあっては、フロント側プラネタリギア３２ａをシャフト本体３５とは別体に形成し、リア側プラネタリギア３２ｂと螺子３１とを含むシャフト本体３５に形成された軸部３３をフロント側プラネタリギア３２ａに挿入することによってこれらを連結する構成を採用する。そして、上記実施形態とは反対にフロント側プラネタリギア３２ａと噛合するフロント側サンギア２２ａの基準円半径Ｒａをリア側サンギア２２ｂの基準円半径Ｒｂよりも大きく設定する構成を採用すればよい。こうした構成を採用すれば上記実施形態と同様に軸受孔３４のサンシャフト２０側内周面とロータ１０の内周面との距離を小さくし、シャフト本体３５の傾きを抑制することができるようになる。

・上記実施形態では、ロータ１０の内周面に形成される螺子１１を左螺子、サンシャフト２０の外周面に形成される螺子２１を右螺子、プラネタリシャフト３０の外周面に形成される螺子３１を左螺子にした構成を示したが、これらの螺子は互いに噛合する螺子の関係が同じであれば、その向きが反対であってもよい。すなわち、螺子１１として５条の右螺子を形成し、螺子２１として４条の左螺子を形成し、螺子３１として１条の右螺子を形成することもできる。こうした構成を採用した場合であっても、ロータ１０を回転させることによりサンシャフト２０を軸方向に変位させることができる。

・また、上記実施形態において示した各螺子１１，２１，３１の条数は、螺子２１のリード角と螺子３１のリード角との差を利用してロータ１０の回転運動をサンシャフト２０の直線運動に変換することのできる螺子条数の設定態様の一例に過ぎない。すなわち、本願発明はここで示した螺子条数で形成された螺子１１，２１，３１を有する遊星差動式運動変換機構１００に限定して適用されるものではない。

・遊星差動式運動変換機構１００のロータ１０に永久磁石を取り付け、ロータ１０自体をモータのロータとして構成する動力装置を例示したが、本願発明にかかる遊星差動式運動変換機構１００は、こうした構成の動力装置に限定して適用されるものではない。例えば、電動モータの駆動力をギアやベルト、チェーン等を介してロータ１０に伝達する動力装置であっても本願発明の遊星差動式運動変換機構１００を適用することができる。

・吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更するバルブ特性変更機構を駆動する動力装置として本願発明にかかる遊星差動式運動変換機構１００を具備する動力装置を適用する構成を例示した。これに対して本願発明の遊星差動式運動変換機構１００を具備する動力装置を排気バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更するバルブ特性変更機構の動力装置として適用することもできる。

・また、本願発明は、上記のようなバルブ特性変更機構の動力装置に搭載される遊星差動式運動変換機構１００に限らず、制御軸から一方向の荷重を受ける動力装置に搭載される遊星差動式運動変換機構全般に適用することができる。

この発明の一実施形態にかかる遊星差動式運動変換機構の内部構造を示す破断斜視図。 同実施形態にかかる遊星差動式運動変換機構におけるロータ、サンシャフト及びプラネタリシャフトの噛合状態、並びにリア側プラネタリギアとシャフト本体との連結部分の状態を示す模式図。 従来の遊星差動式運動変換機構のプラネタリシャフトの分解図。 サンシャフト、プラネタリシャフト、ロータの組み付け態様を示す斜視図。 サンシャフトに軸方向の荷重が作用することによりプラネタリシャフトが傾くことを説明する説明図。

符号の説明

１０…ロータ、１１…螺子、１２ａ…フロント側リングギア、１２ｂ…リア側リングギア、２０…サンシャフト、２１…螺子、２２ａ…フロント側サンギア、２２ｂ…リア側サンギア、２３…ストレートスプライン、２４…先端部、３０…プラネタリシャフト、３１…螺子、３２ａ…フロント側プラネタリギア、３２ｂ…リア側プラネタリギア、３３…軸部、３４…軸受孔、３５…シャフト本体、１００…遊星差動式運動変換機構。

Claims (4)

1. 円環状のロータと同ロータに内挿されるサンシャフトとの間に複数のプラネタリシャフトを介装し、同プラネタリシャフトの両端部に形成された一対のプラネタリギアを前記ロータの内周面に形成された一対のリングギアと前記サンシャフトの外周面に形成された一対のサンギアとの双方にそれぞれ噛合させるとともに、同プラネタリシャフトの外周面における前記一対のプラネタリギアの間に形成された螺子を前記ロータの内周面に形成された螺子と前記サンシャフトの外周面に形成された螺子との双方に螺合させることによって各部材を噛合させ、前記サンシャフトに形成された螺子のリード角と前記プラネタリシャフトに形成された螺子のリード角との差を利用して前記ロータの回転運動を前記サンシャフトの直線運動に変換する遊星差動式運動変換機構であり、同遊星差動式運動変換機構は前記サンシャフトにその軸方向の一方に向かう荷重が常に作用する状況下で使用され、前記プラネタリシャフトが、前記荷重の作用方向側に配設される第１プラネタリギア及び前記螺子を含んで構成されるシャフト本体と、前記荷重の作用方向とは反対側に配設される第２プラネタリギアとに分割されており、前記シャフト本体に形成された軸部を前記第２プラネタリギアに形成された軸受孔に挿入することによりこれらが相対回動可能に連結されてなる遊星差動式運動変換機構において、
   前記サンシャフトに形成された一対のサンギアのうち、前記荷重の作用方向とは反対側に位置して前記第２プラネタリギアと噛合する第２サンギアの基準円半径を前記荷重の作用方向側に位置して前記第１プラネタリギアと噛合する第１サンギアの基準円半径よりも大きくする
   ことを特徴とする遊星差動式運動変換機構。
2. 請求項１に記載の遊星差動式運動変換機構において、
   前記第２サンギアは、前記シャフト本体が前記ロータの内周面に均一に当接した状態において前記軸受孔の前記サンシャフト側の内周面と前記軸部との間のクリアランスが無くなるようにその基準円半径が設定されてなる
   ことを特徴とする遊星差動式運動変換機構。
3. 請求項１又は請求項２に記載の遊星差動式運動変換機構を具備し、モータの駆動力によって前記ロータを回転させることにより前記サンシャフトを軸方向に変位させる動力装置。
4. 制御軸の軸方向の変位に伴って機関バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更する内燃機関のバルブ特性変更機構と組み合わされ、前記制御軸を軸方向に変位させる動力装置として適用される
   請求項３に記載の動力装置。

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