JP2010019282A - Planetary differential type motion converting mechanism and power device having the same - Google Patents
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Abstract
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噛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。 The present invention includes an annular rotor, a sun shaft inserted in the rotor, and a planetary shaft interposed between the rotor and the sun shaft, and screws formed on these members and meshing with each other. The present invention relates to a planetary differential motion conversion mechanism that converts the rotational motion of a rotor into a linear motion of a sunshaft by using the action of the above, and a power device including the same.
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を互いに噛合させた遊星差動式の運動変換機構が記載されている。
A power converter that displaces the control shaft in the axial direction using the rotational force of the motor is equipped with a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the motor into linear motion of the control shaft. For example, as such a motion conversion mechanism, in
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ようになる。 This planetary differential motion conversion mechanism has a so-called differential screw, and the lead angles of the screw formed on the planetary shaft and the screw formed on the sun shaft are different. As a result, when the planetary shaft rolls on the outer peripheral surface of the sun shaft as the rotor rotates, the sun shaft is displaced in the axial direction by the difference in the lead angle.
こうした遊星差動式運動変換機構にあっては、プラネタリシャフトに形成された前記螺子を挟むように同プラネタリシャフトの両端部に一対のプラネタリギアを設け、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これを噛合させて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。
ところで、サンシャフトに軸方向の荷重が作用している状況下で遊星差動式運動変換機構が使用される場合には、ロータとサンシャフトとの間に介装されたプラネタリシャフトにこれを回転させる力が作用し、ロータとサンシャフトとの間でプラネタリシャフトが傾くこととなる。 By the way, when a planetary differential motion conversion mechanism is used under a situation where an axial load is applied to the sun shaft, it is rotated by a planetary shaft interposed between the rotor and the sun shaft. The acting force acts, and the planetary shaft tilts between the rotor and the sun shaft.
具体的には、図8の右側に矢印で示されるようにサンシャフト20に図8の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8の右側に向かう方向の荷重f1が作用する。一方で、プラネタリシャフト30の螺子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8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8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力が作用するようになる。
Specifically, when a load F acts on the
この回転力の作用によってプラネタリシャフト30が傾くと、ロータ10の螺子11とプラネタリシャフト30の螺子31とが当接している部分における荷重Fの作用方向側に位置する部位(図8における破線で囲んだ部位X)ではこれらの螺子同士が傾いた状態で接触し、片当たりするようになる。その結果、この部位において螺子の偏磨耗や欠損が発生しやすくなり、遊星差動式運動変換機構の耐久性が低下するおそれがある。
When the
また、サンシャフト20の螺子21は、サンシャフト20がその軸方向に変位したときに同螺子21の螺子山がプラネタリシャフト30の両端部に形成されたプラネタリギア32a,32bに当接しないように図8に示されるように螺子11及び螺子31よりもその全長が短く設定されている。そのため、図8に示されるようにサンシャフト20を荷重Fの作用方向側に繰り出している状態のときには、プラネタリシャフト30の螺子31における荷重Fとは反対側の部位(図8における破線で囲んだ部位Y)では、サンシャフト20の螺子21による支えがなくなってしまう。そのため、このようにサンシャフト20を荷重Fの作用方向側に繰り出している状態のときには、上記の回転力の作用に起因してプラネタリシャフト30が特に傾きやすくなり、螺子の偏磨耗や欠損の発生がより顕著なものとなる。
Further, the
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的はプラネタリシャフトが傾くことに起因して同プラネタリシャフトに形成された螺子やこの螺子と噛合する螺子に偏磨耗や欠損が発生す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、並びに同遊星差動式運動変換機構を具備する動力装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the purpose thereof is that uneven wear and defects occur in the screw formed on the planetary shaft and the screw meshing with the screw due to the inclination of the planetary shaft. It is an object of the present invention to provide a planetary differential motion conversion mechanism capable of suppressing the above-described problem, and a power device including the planetary differential motion conversion mechanism.
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設けられた一対のプラネタリギアを前記ロータの内周面に設けられた一対のリングギアと前記サンシャフトの外周面に設けら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設けられた螺子を前記ロータの内周面に設けられた螺子と前記サンシャフトの外周面に設けら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、前記プラネタリシャフトの螺子のリード角とこれと噛合する前記サンシャフトの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において、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るものであり、前記サンシャフトの螺子は、噛合する前記プラネタリシャフトの螺子とリード角が異なり前記プラネタリシャフトの転動に伴って軸方向に変位する差動螺子部と、噛合する前記プラネタリシャフトの螺子とリード角が等しく前記プラネタリシャフトの転動に伴って軸方向に変位しない非差動螺子部とに分割されてなり、同非差動螺子部が前記差動螺子部及び前記一対のサンギアが固定されたサンシャフト本体における前記差動螺子部と前記荷重の作用方向とは反対側に位置する前記サンギアとの間に同サンシャフト本体に対して相対回動不能且つ軸方向にスライド可能に取り付けられてなることをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, a plurality of planetary shafts are interposed between an annular rotor and a sun shaft inserted in the rotor, and a pair of planetary gears provided at both ends of the planetary shaft are provided. A pair of ring gears provided on the inner peripheral surface of the rotor and a pair of sun gears provided on the outer peripheral surface of the sun shaft respectively mesh with each other, and the pair of planetary gears on the outer peripheral surface of the planetary shaft The planetary shaft screw is engaged with each other by engaging the screw provided between the screw provided on the inner peripheral surface of the rotor and the screw provided on the outer peripheral surface of the sun shaft. The rotational motion of the rotor is changed to a straight line of the sun shaft by utilizing the difference between the lead angle of the sun shaft and the lead angle of the screw of the sun shaft meshing with the lead angle. In the planetary differential motion conversion mechanism for converting motion, the planetary differential motion conversion mechanism is used under a situation in which a load directed to one of the axial directions is always applied to the sun shaft. The screw of the shaft is different in the lead angle from the screw of the planetary shaft to be engaged, and the differential screw portion that is displaced in the axial direction as the planetary shaft rolls, and the screw and the lead angle of the screw of the planetary shaft to be engaged are equal. In the sun shaft main body, which is divided into a non-differential screw portion that is not displaced in the axial direction as the planetary shaft rolls, and the non-differential screw portion is fixed to the differential screw portion and the pair of sun gears. Between the differential screw portion and the sun gear located on the opposite side of the load acting direction, relative rotation with respect to the sun shaft main body is impossible and sliding in the axial direction is possible. Capable to be attached comprising as its gist.
上記構成によれば、非差動螺子部はサンシャフトに対して相対回動不能且つ軸方向にスライド可能に取り付けられているとともに、プラネタリシャフトの転動に伴って軸方向に変位しないようにそのリード角が設定されている。そのため、非差動螺子部は、プラネタリシャフトが転動するのに伴ってサンシャフト本体が軸方向に変位するときであっても同サンシャフト本体に対して軸方向にスライドし、プラネタリシャフトに対しては軸方向に変位せずにその位置を維持し続ける。そのため、上記請求項1に記載の構成によれば、サンシャフト本体が前記荷重の作用方向に繰り出されて差動螺子部が荷重の作用方向側に変位しているときであっても、非差動螺子部が前記荷重の作用方向とは反対側の位置に保持されるようになる。これにより、サンシャフト本体の軸方向の位置によらず、プラネタリシャフトの前記荷重の作用方向とは反対側の部位を常に非差動螺子部によって支持することができるようになり、プラネタリシャフトの傾きを好適に抑制することができるようになる。すなわち、上記請求項1に記載の発明によれば、プラネタリシャフトが傾くことに起因して同プラネタリシャフトに形成された螺子やこの螺子と噛合する螺子に偏磨耗や欠損が発生することを抑制することができるようになる。 According to the above configuration, the non-differential screw portion is attached so as not to be rotatable relative to the sun shaft and slidable in the axial direction, and so as not to be displaced in the axial direction as the planetary shaft rolls. The lead angle is set. Therefore, the non-differential screw portion slides in the axial direction with respect to the sunshaft main body even when the sunshaft main body is displaced in the axial direction as the planetary shaft rolls. In other words, the position is maintained without being displaced in the axial direction. Therefore, according to the configuration of the first aspect, even when the sunshaft body is extended in the load acting direction and the differential screw portion is displaced toward the load acting direction, there is no difference. The moving screw portion is held at a position opposite to the direction of the load. This makes it possible to always support the portion of the planetary shaft on the side opposite to the direction in which the load acts regardless of the axial position of the sunshaft body by the non-differential screw portion. Can be suitably suppressed. That is, according to the first aspect of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of uneven wear and defects in the screw formed on the planetary shaft and the screw meshing with the screw due to the inclination of the planetary shaft. Will be able to.
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、前記プラネタリシャフトに設けられた螺子は、前記差動螺子部と噛合する部分から前記非差動螺子部と噛合する部分に亘ってリード角の均一な1つの螺子部として形成されており、前記差動螺子部はそのリード角が同プラネタリシャフトの螺子のリード角と異なるように設定されて前記プラネタリシャフトの転動に伴って軸方向に変位するように形成されてなるとともに、前記非差動螺子はそのリード角が前記プラネタリシャフトの螺子のリード角と等しく設定されて前記プラネタリシャフトの転動に伴って軸方向に変位しないように形成されてなることをその要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the planetary differential motion conversion mechanism according to the first aspect, the screw provided on the planetary shaft is configured so that the non-differential screw portion is engaged with the differential screw portion. Is formed as one screw portion having a uniform lead angle over a portion meshing with the planetary shaft, and the differential screw portion is set so that the lead angle is different from the lead angle of the screw of the planetary shaft. The non-differential screw has a lead angle that is set equal to the lead angle of the planetary shaft screw so that the planetary shaft rolls. The gist of the present invention is that it is formed so as not to be displaced in the axial direction.
具体的には、上記請求項2に記載の発明によるようにその全長に亘ってリード角が均一に設定されたプラネタリシャフトの螺子に対し、差動螺子部のリード角を異ならせるとともに、非差動螺子部のリード角を等しく設定することにより、プラネタリシャフトの転動に伴い差動螺子部が軸方向に変位する一方で非差動螺子部が軸方向に変位しない上記請求項1に記載の発明の構成を具現化することができる。 Specifically, the lead angle of the differential screw portion is made different from that of the planetary shaft screw whose lead angle is set uniformly over the entire length as in the invention described in the second aspect of the invention. The differential screw portion is displaced in the axial direction as the planetary shaft rolls by setting the lead angle of the dynamic screw portion to be equal, while the non-differential screw portion is not displaced in the axial direction. The configuration of the invention can be embodied.
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において、前記非差動螺子は、前記プラネタリシャフトの螺子の前記荷重の作用方向とは反対側の端部において同プラネタリシャフトの螺子と噛合するように組み付けられてなることをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the planetary differential motion conversion mechanism according to the first or second aspect, the non-differential screw is on a side opposite to a direction in which the load acts on the planetary shaft screw. The gist of the present invention is that it is assembled so as to mesh with the screw of the planetary shaft at the end of the.
上記構成によれば、プラネタリシャフトの螺子は、前記荷重の作用方向とは反対側の端部において常に非差動螺子部によって支持される。これにより、前記荷重の作用に起因してプラネタリシャフトに作用する回転力の支点となる位置から離間した位置においてプラネタリシャフトが支持されることとなる。そのため、上記請求項3に記載の構成によれば、非差動螺子部によってより効果的にプラネタリシャフトの傾きを抑制することができるようになる。 According to the said structure, the screw of a planetary shaft is always supported by the non-differential screw part in the edge part on the opposite side to the action direction of the said load. As a result, the planetary shaft is supported at a position away from a position serving as a fulcrum of the rotational force acting on the planetary shaft due to the action of the load. Therefore, according to the structure of the said Claim 3, the inclination of a planetary shaft can be more effectively suppressed now by a non-differential screw part.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項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。 According to a fourth aspect of the present invention, the planetary differential motion conversion mechanism according to any one of the first to third aspects is provided, and the sun shaft is pivoted by rotating the rotor by a driving force of a motor. It is a power unit that is displaced in the direction.
具体的には、上記構成のように請求項1〜3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。
Specifically, the planetary differential motion conversion mechanism according to any one of
請求項5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、前記サンシャフトを前記制御軸に連結することにより、同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4に記載の動力装置である。 The invention according to claim 5 is combined with a valve characteristic changing mechanism of an internal combustion engine that changes the maximum lift amount and lift period of the engine valve in accordance with the axial displacement of the control shaft, and the sunshaft is used as the control shaft. The power unit according to claim 4, wherein the power unit is applied as a power unit that displaces the control shaft in an axial direction by being connected.
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、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にあっては、制御軸と連結されるサンシャフトに一方向の荷重が常に作用するようになり、この荷重の作用に起因する耐久性の低下が特に顕著なものとなる。そのため、請求項5に記載の発明のように、こうしたバルブ特性変更機構の動力装置として、上記請求項4に記載の動力装置を適用することが望ましい。 The control shaft of the valve characteristic changing mechanism of the internal combustion engine that changes the maximum lift amount and the lift period of the engine valve is displaced in a direction to reduce the maximum lift amount and the lift period of the engine valve by the reaction force of the valve spring. A load always acts. For this reason, in a power unit that drives the control shaft of such a valve characteristic changing mechanism, a load in one direction always acts on the sun shaft connected to the control shaft, and the durability resulting from the action of this load The decrease in the value becomes particularly remarkable. Therefore, as in the invention described in claim 5, it is desirable to apply the power apparatus described in claim 4 as the power apparatus of such a valve characteristic changing mechanism.
以下、この発明にかかる遊星差動式運動変換機構を、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を駆動す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1〜6を参照して説明する。 Hereinafter, a planetary differential motion conversion mechanism according to the present invention is mounted on a power device that drives a valve characteristic changing mechanism that changes the maximum lift amount and lift period of an intake valve of an internal combustion engine. One embodiment embodied as will be described with reference to FIGS.
図1は本実施形態にかかる遊星差動式運動変換機構100の内部構造を示す断面図である。尚、以下の説明では図1における右側を遊星差動式運動変換機構100におけるフロント側、図1における左側をリア側として説明を行う。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of the planetary differential
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。
As shown in FIG. 1, the planetary differential
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の中心軸の延伸方向に沿って延びる平歯ギアである。
Hereinafter, the internal structure of the planetary differential
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差動螺子部21aが形成されている。またサンシャフト20の外周面にはこの差動螺子部21a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の中心軸の延伸方向に沿って延びる平歯ギアである。
On the other hand, on the outer peripheral surface of the
更に図1に示されるようにサンシャフト20におけるリア側サンギア22bと差動螺子部21aとの間には、3条の右螺子からなる非差動螺子部21bが設けられている。この非差動螺子部21bは、差動螺子部21a及び各サンギア22a,22bが固定されたサンシャフト本体20aに対して回動不能且つ軸方向にスライド可能に取り付けられている。具体的には、サンシャフト本体20aにおいて非差動螺子部21bが外挿されるスライド軸部20bは、図2に示されるようにその断面形状が四角形をなしている。尚、図2は図1におけるA‐A線方向の断面図である。そして、非差動螺子部21bは図2に示されるようにこのスライド軸部20bよりも僅かに大きく形成された四角形の軸受孔25を有しており、この軸受孔25に同スライド軸部20bを挿通する態様でサンシャフト本体20aに対して回動不能且つ軸方向にスライド可能に取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 1, a
このように非差動螺子部21bが取り付けられたサンシャフト20とロータ10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差動螺子部21a及び非差動螺子部21bとの双方に噛合する螺子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。
As shown in FIG. 1, the outer peripheral surface of each
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。
Further, as shown in FIG. 1, each
また、プラネタリシャフト30にあっては、リア側プラネタリギア32bが同プラネタリシャフト30のシャフト本体35から脱着可能に形成されている。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。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が形成されており、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、プラネタリシャフト30にあっては、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とが連結されている。
In the
また、本実施形態の遊星差動式運動変換機構100にあっては、図1の左側に示されるようにロータ10のリア側の端部にこれを閉塞する蓋体40が嵌合されている。蓋体40は、図1に示されるようにロータ10の内周面に嵌合されることにより、リア側プラネタリギア32bと対向するように配設され、ロータ10のリア側の開口部分を閉塞してリア側プラネタリギア32bの脱落を防止する。
Further, in the planetary differential
上記のように構成された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。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の回転力がこれらの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がロータ10の内周面とサンシャフト20の外周面とに沿って転動するようになる。
In the planetary differential
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するとき、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。
Here, in the
また、プラネタリシャフト30の螺子31とサンシャフト20の非差動螺子部21bにあっては、そのピッチ円形の比と螺子条数の比とがどちらも「1:3」に設定されている。これにより、プラネタリシャフト30の螺子31とサンシャフト20の非差動螺子部21bにあっても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がサンシャフト20の外周面に沿って転動するとき、プラネタリシャフト30と非差動螺子部21bとの間では軸方向の相対的な変位は生じない。
Further, in the
一方、プラネタリシャフト30の螺子31とサンシャフト20の差動螺子部21a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。具体的にはこれらのピッチ円径の比が「1:3」に設定されているのに対して、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の差動螺子部21a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の差動螺子部21aとプラネタリシャフト30の螺子31にあっては、そのリード角が互いに異なり、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するときにはこのリード角の差の分だけ差動螺子部21a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。
On the other hand, in the
要するに遊星差動式運動変換機構100にあっては、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、プラネタリシャフト30がロータ10の内周面とサンシャフト20の外周面とに沿って転動し、上記リード角の差の分だけ差動螺子部21aがずれるのに伴ってサンシャフト20が軸方向に変位する。そのため、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。また、このとき非差動螺子部21bとプラネタリシャフト30との間では相対的は変位が生じないため、非差動螺子部21bはサンシャフト本体20aに対してスライドし、プラネタリシャフト30に対して相対的に変位せずにその位置を保持する。
In short, in the planetary differential
以下、図3〜5を参照して本実施形態の遊星差動式運動変換機構100の組み立て方法を説明する。尚、図3はサンシャフト20の分解斜視図である。図3に示されるようにサンシャフト本体20aにはフロント側サンギア22a及び差動螺子部21aが設けられている。サンシャフト本体20aにおける差動螺子部21aよりもリア側の部分は、上述したように断面四角形状のスライド軸部20bになっており、その先端部は同スライド軸部20bよりも小径の嵌合軸部20cになっている。
Hereinafter, an assembling method of the planetary differential
図3に破線で示されるようにサンシャフト本体20aのスライド軸部20bには非差動螺子部21bが外挿され、嵌合軸部20cにリア側サンギア22bが嵌合される。尚、リア側サンギア22bに形成された軸受孔26の内径は嵌合軸部20cの外径と略等しく設定されている。そして、リア側サンギア22bが嵌合軸部20cに嵌合された状態でサンシャフト本体20aに対して回動不能且つスライド不能に固定されることにより、サンシャフト本体20aに非差動螺子部21bが回動不能且つスライド可能に取り付けられたサンシャフト20の組み立てが完了する。
As shown by a broken line in FIG. 3, a
次に、こうして組み立てられたサンシャフト20の周囲に図4に示されるようにリア側プラネタリギア32bを取り外した状態のシャフト本体35を配設し、フロント側サンギア22aとフロント側プラネタリギア32aとを噛合させるとともに、サンシャフト20の差動螺子部21a及び非差動螺子部21bに螺子31を噛合させる。尚、このとき非差動螺子部21bが螺子31のリア側端部と噛合するように非差動螺子部21bの位置を調整し、これらを噛合させる。
Next, as shown in FIG. 4, the
そして、図3に示されるようにこの状態でサンシャフト20及びシャフト本体35にリア側からロータ10を被せ、これを回転させながらその螺子11をシャフト本体35の螺子31に螺合させる。
As shown in FIG. 3, the
こうしてサンシャフト20、シャフト本体35及びロータ10をそれぞれ噛合させて一体に組み付けた後、図5に示されるようにロータ10の内周面にフロント側リングギア12aとリア側リングギア12bとをそれぞれ固定する。そして、リングギア12a,12bを取り付けた後、図5に示されるようにリア側プラネタリギア32bをリア側リングギア12b及びリア側サンギア22bの双方に噛合させつつ、リア側プラネタリギア32bの軸受孔34にシャフト本体35の軸部33を挿入しこれらを連結する。
After the
このようにリア側プラネタリギア32bを組み付け、ロータ10、サンシャフト20及びプラネタリシャフト30をそれぞれに形成されたギア及び螺子によって互いに噛合させた状態とした後、ロータ10のリア側の端部に蓋体40を嵌合する。こうして蓋体40をロータ10のリア側端部に固定することにより、遊星差動式運動変換機構100の組み立てが完了する。
The rear
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、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及び図3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。尚、図1及び図3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の移動は許されるが、回転は規制されるようになる。
The planetary differential
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、同遊星差動式運動変換機構100を通じてモータの回転運動を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。
As described above, the planetary differential
ところで、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、制御軸と連結されるサンシャフト20には例えば図1に矢印で示されるように一方向の荷重Fが作用することになる。サンシャフト20に軸方向の荷重Fが作用することにより、プラネタリシャフト30には、そのフロント側端部をロータ10側に近づけるとともに、リア側端部をサンシャフト20側に近づけるようにこれを傾けようとする回転力が作用するようになる。
By the way, the control shaft of the valve characteristic changing mechanism of the internal combustion engine that changes the maximum lift amount and the lift period of the engine valve is arranged in a direction to reduce the maximum lift amount and the lift period of the engine valve by the reaction force of the valve spring. The displacement load always acts. Therefore, a unidirectional load F acts on the
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ときに、プラネタリシャフト30との間で軸方向の相対的な変位を生じない非差動螺子部21bを設けるようにしている。そのため、図6(a)に示されるようにサンシャフト20がリア側に位置している場合であっても、図6(b)に示されるようにサンシャフト20がフロント側に位置している場合であっても、プラネタリシャフト30のリア側の部位が非差動螺子部21bによって常に遊星差動式運動変換機構100の内周側から支持されるようになっている。
On the other hand, in the planetary differential
以下、図6(a)及び図6(b)を参照して、本実施形態の遊星差動式運動変換機構100における非差動螺子部21bの作用を更に詳しく説明する。尚、図6(a)は同実施形態にかかる遊星差動式運動変換機構100のサンシャフト20がリア側に位置しているときの状態を示す模式図であり、図6(b)は同サンシャフト20がフロント側に位置しているときの状態を示す模式図である。図6(a),(b)にあっては各螺子のリード角の違いを斜線の傾き角の違いで模式的に示している。
Hereinafter, with reference to FIG. 6A and FIG. 6B, the operation of the
図6(a)に示されるようにプラネタリシャフト30に形成された螺子31とサンシャフト20の差動螺子部21aでは、そのリード角が異なっている。そのため、ロータ10の回転に伴ってプラネタリシャフト30がロータ10の内周面とサンシャフト20の外周面との間で転動すると、サンシャフト本体20aに一体に形成された差動螺子部21aとプラネタリシャフト30との間で軸方向に相対的な変位が生じ、図6(b)に示されるようにサンシャフト本体20aがフロント側に変位するようになる。
As shown in FIG. 6A, the lead angle is different between the
このとき、図6(b)に示されるようにサンシャフト本体20aに対してスライド可能に取り付けられた非差動螺子部21bはそのリード角がプラネタリシャフト30の螺子31と等しく設定されているため、プラネタリシャフト30が転動してもプラネタリシャフト30との間で軸方向の変位を生じない。これにより、図6(b)に示されるようにサンシャフト20がフロント側に繰り出されたときであっても、非差動螺子部21bはサンシャフト本体20aに対してスライドし、プラネタリシャフト30の螺子31のリア側端部と噛合したままその位置を保持する。
At this time, as shown in FIG. 6B, the lead angle of the
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、サンシャフト20が軸方向に変位した場合であっても、非差動螺子部21bはサンシャフト本体20aに対してスライドし、プラネタリシャフト30の螺子31のリア側端部に噛合した状態が維持される。
Thus, in the planetary differential
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)上記実施形態の遊星差動式運動変換機構100にあっては、非差動螺子部21bがサンシャフト20に対して相対回動不能且つ軸方向にスライド可能に取り付けられているとともに、プラネタリシャフト30の転動に伴って軸方向に変位しないようにそのリード角が設定されている。そのため、非差動螺子部21bは、プラネタリシャフト30が転動するのに伴ってサンシャフト本体20aが軸方向に変位するときであっても同サンシャフト本体20aに対して軸方向にスライドし、プラネタリシャフト30に対しては軸方向に変位せずにその位置を維持し続ける。そのため、サンシャフト本体20aが荷重Fの作用方向に繰り出されて差動螺子部21aが荷重Fの作用方向側に変位するときであっても、非差動螺子部21bが荷重Fの作用方向とは反対側の位置に保持されるようになる。これにより、サンシャフト本体20aの軸方向の位置によらず、プラネタリシャフト30の荷重Fの作用方向とは反対側のリア側の部位を常に非差動螺子部21bによって支持することができるようになり、プラネタリシャフト30の傾きを好適に抑制することができるようになる。すなわち、プラネタリシャフト30が傾くことに起因して同プラネタリシャフト30に形成された螺子31やこの螺子31と噛合する螺子11に偏磨耗や欠損が発生することを抑制することができるようになる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the planetary differential
(2)プラネタリシャフト30の螺子31は、荷重Fの作用方向とは反対側のリア側の端部において常に非差動螺子部21bによって支持される。これにより、荷重Fの作用に起因してプラネタリシャフトに30作用する回転力の支点となる位置から離間した位置においてプラネタリシャフト30が支持されることとなる。そのため、非差動螺子部21bによってより効果的にプラネタリシャフト30の傾きを抑制することができるようになる。
(2) The
(3)また、リア側プラネタリギア32bの軸受孔34にシャフト本体35の軸部33を挿入することによりこれらを連結し、プラネタリシャフト30としているため、リア側プラネタリギア32bの軸受孔34とシャフト本体35の軸部33との間にはクリアランスが存在している。こうしたクリアランスが存在することも荷重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が傾きやすい要因の1つになっている。これに対して上記実施形態の遊星差動式運動変換機構100にあっては、こうしたクリアランスが存在するリア側の部位において螺子31に対して非差動螺子部21bを噛合させ、プラネタリシャフト30の傾きを抑制するようにしている。そのため、こうしたクリアランスの存在に起因して遊星差動式運動変換機構100の内周側に傾きやすくなっているプラネタリシャフト30のリア側の部位を効果的に支持してその傾きを抑制することができるようになる。
(3) Since the
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。
・上記実施形態では、プラネタリシャフト30の螺子31のリア側端部に非差動螺子部21bが噛合するように同非差動螺子部21bを配設する構成を示した。これに対して非差動螺子部21bの配設位置は差動螺子部21aよりもリア側の部位、すなわち荷重Fの作用方向とは反対側の部位であればよい。しかし、プラネタリシャフト30の傾きを好適に抑制するためには、プラネタリシャフト30に作用する回転力の支点から極力離間した位置においてプラネタリシャフト30の螺子31を支持することが望ましい。そのため、サンシャフト20の変位量の確保と遊星差動式運動変換機構100の小型化とを両立させつつ、好適にプラネタリシャフト30を支持する上では、上記実施形態のようにプラネタリシャフト30に作用する回転力の支点から最も離間したリア側端部において螺子31と噛合するように非差動螺子部21bを配設することが望ましい。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, the configuration in which the
・図7(a)に示されるようにサンシャフト20に形成される差動螺子部21aと非差動螺子部21bとのリード角を等しくするとともに、プラネタリシャフト30の螺子31を差動螺子部21aと噛合する第1螺子部31aと、非差動螺子部21bと噛合する第2螺子部31bとに分割する構成を採用することもできる。この場合には、第1螺子部31aを上記実施形態の螺子31と同様に差動螺子部21aとのリード角が異なるように形成する一方、第2螺子部31bを非差動螺子部21bとそのリード角が等しくなるように形成する。
7A, the lead angles of the
こうした構成を採用した場合であっても、第2螺子部31bと非差動螺子部21bのリード角が等しく設定されているため、図7(b)に示されるようにプラネタリシャフト30の転動に伴って差動螺子部21aが軸方向に変位してサンシャフト20がフロント側に変位したときに非差動螺子部21bが軸方向に変位せずにその位置が保持されるようになる。
Even in the case of adopting such a configuration, the lead angles of the
尚、こうした構成を採用する場合にあってはプラネタリシャフト30に形成された第1螺子部31a及び第2螺子部31bと噛合するロータ10の螺子11も第1螺子部31a、第2螺子部31bに併せて2つに分割し、そのリード角をそれぞれこれらの螺子と等しく設定する必要がある。そのため、製造工程の煩雑化や製造コストの増大を抑制する上では上記実施形態のようにプラネタリシャフト30の螺子31をフロント側からリア側までリード角の均一な1つの螺子として構成し、サンシャフト20の螺子を差動螺子部21aと非差動螺子部21bに分割する構成を採用することが望ましい。
When such a configuration is adopted, the
・また、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、サンシャフト20に荷重が作用することによってプラネタリシャフト30が傾く方向が上記実施形態とは反対になり、プラネタリシャフト30にはそのフロント側端部を遊星差動式運動変換機構100の内周側に閉じるとともに、リア側端部を外周側に開くようにこれを傾ける回転力が作用するようになる。そのため、この場合には上記実施形態の遊星差動式運動変換機構100とは反対に差動螺子部21aよりもフロント側に非差動螺子部21bを設ける構成を採用すればよい。
In the above embodiment, it has been described that the load F directed to the right in FIG. 1 acts on the
・上記実施形態では、スライド軸部20bを断面四角形状とし、これに同スライド軸部20bよりも僅かに大きく形成された軸受孔25を有する非差動螺子部21bを外挿することにより、非差動螺子部21bをサンシャフト本体20aに対して回動不能且つ軸方向にスライド可能に取り付ける構成を示した。これに対して、非差動螺子部21bをサンシャフト本体20aに回動不能且つスライド可能に取り付ける構成は適宜変更することができる。例えば、スライド軸部20bを六角形や星形等の断面形状をなす軸として形成し、軸受孔25をこれよりも僅かに大きく且つ同じ断面形状に形成する構成を採用すれば、非差動螺子部21bをサンシャフト本体20aに対して回動不能且つ軸方向にスライド可能に取り付けることができる。
In the above embodiment, the
・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差動螺子部21a及び非差動螺子部21b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として右螺子を形成し、差動螺子部21a及び非差動螺子部21bとして左螺子を形成し、螺子31として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。
In the above embodiment, the
・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、差動螺子部21a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各螺子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。
In addition, the number of
・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。
Although a power unit is illustrated in which a permanent magnet is attached to the
・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。
The configuration in which the power device including the planetary differential
・また、本願発明にかかる遊星差動式運動変換機構100によれば、サンシャフト20に軸方向の荷重が作用することに起因するプラネタリシャフト30の傾きを抑制することができる。そのため、本願発明は、上記のように制御軸から一方向の荷重を受ける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に限らず、軸方向に荷重を受ける制御軸を駆動す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。
-Moreover, according to the planetary differential type
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、20a…サンシャフト本体、20b…スライド軸部、20c…嵌合軸部、21a…差動螺子部、21b…非差動螺子部、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、25…軸受孔、26…軸受孔、30…プラネタリシャフト、31…螺子、31a…第1螺子部、31b…第2螺子部、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、40…蓋体、100…遊星差動式運動変換機構。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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るものであり、前記サンシャフトの螺子は、噛合する前記プラネタリシャフトの螺子とリード角が異なり前記プラネタリシャフトの転動に伴って軸方向に変位する差動螺子部と、噛合する前記プラネタリシャフトの螺子とリード角が等しく前記プラネタリシャフトの転動に伴って軸方向に変位しない非差動螺子部とに分割されてなり、同非差動螺子部が前記差動螺子部及び前記一対のサンギアが固定されたサンシャフト本体における前記差動螺子部と前記荷重の作用方向とは反対側に位置する前記サンギアとの間に同サンシャフト本体に対して相対回動不能且つ軸方向にスライド可能に取り付けられてなる
ことを特徴とする遊星差動式運動変換機構。 A plurality of planetary shafts are interposed between an annular rotor and a sun shaft inserted into the rotor, and a pair of planetary gears provided at both ends of the planetary shaft are provided on the inner peripheral surface of the rotor. A pair of ring gears and a pair of sun gears provided on the outer peripheral surface of the sun shaft, and a screw provided between the pair of planetary gears on the outer peripheral surface of the planetary shaft. Each member is meshed by being engaged with both a screw provided on the inner peripheral surface of the screw and a screw provided on the outer peripheral surface of the sun shaft, and the lead angle of the screw of the planetary shaft is engaged with the lead angle. A planetary differential type that converts the rotational movement of the rotor into the linear movement of the sunshaft by utilizing the difference between the lead angle of the screw of the sunshaft. In the motion conversion mechanism,
The planetary differential motion conversion mechanism is used under a situation in which a load directed in one of the axial directions is always applied to the sunshaft, and the sunshaft screw is engaged with the meshing screw of the planetary shaft. A differential screw portion having a different lead angle and displaced in the axial direction as the planetary shaft rolls, and a lead angle equal to the screw of the planetary shaft that meshes with each other, and not displaced in the axial direction as the planetary shaft rolls. The non-differential screw portion is divided into the differential screw portion in the sun shaft main body to which the differential screw portion and the pair of sun gears are fixed. The planetary gear, wherein the planetary gear is mounted so as not to rotate relative to the sunshaft body and to be slidable in the axial direction between the sun gear located on the opposite side. Differential motion conversion mechanism.
前記プラネタリシャフトに設けられた螺子は、前記差動螺子部と噛合する部分から前記非差動螺子部と噛合する部分に亘ってリード角の均一な1つの螺子部として形成されており、
前記差動螺子部はそのリード角が同プラネタリシャフトの螺子のリード角と異なるように設定されて前記プラネタリシャフトの転動に伴って軸方向に変位するように形成されてなるとともに、前記非差動螺子はそのリード角が前記プラネタリシャフトの螺子のリード角と等しく設定されて前記プラネタリシャフトの転動に伴って軸方向に変位しないように形成されてなる
ことを特徴とする遊星差動式運動変換機構。 The planetary differential motion conversion mechanism according to claim 1,
The screw provided on the planetary shaft is formed as one screw portion having a uniform lead angle from a portion meshing with the differential screw portion to a portion meshing with the non-differential screw portion,
The differential screw portion is formed so that its lead angle is different from the lead angle of the screw of the planetary shaft and is displaced in the axial direction along with the rolling of the planetary shaft. The planetary differential motion characterized in that the moving screw is formed so that its lead angle is set equal to the lead angle of the planetary shaft screw so as not to be displaced in the axial direction along with the rolling of the planetary shaft. Conversion mechanism.
前記非差動螺子は、前記プラネタリシャフトの螺子の前記荷重の作用方向とは反対側の端部において同プラネタリシャフトの螺子と噛合するように組み付けられてなる
ことを特徴とする遊星差動式運動変換機構。 In the planetary differential motion conversion mechanism according to claim 1 or 2,
The non-differential screw is assembled so as to be engaged with the screw of the planetary shaft at an end of the planetary shaft screw opposite to the direction in which the load acts. Conversion mechanism.
請求項4に記載の動力装置。 Combined with a valve characteristic changing mechanism of an internal combustion engine that changes the maximum lift amount and lift period of the engine valve in accordance with the axial displacement of the control shaft, and connecting the sun shaft to the control shaft, The power unit according to claim 4, wherein the power unit is applied as a power unit that is displaced in an axial direction.
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