JP2016035298A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動カムの回転に伴って接触部の接触点が徐変部とポケット部との境界部を通過するとき、被駆動側ギアが駆動側ギアに衝突することによって発生する歯打ち音を低減する駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動カムの第１徐変部５３１と第２ポケット部５５２との境界部である第２ポケット境界部５４２において、徐変部５３１側の最も近い変曲点Ｉｎと頂点Ｓとを結ぶ直線の傾きである正転方向の輪郭径変化率ｋ２Ｂ＋、及び、ポケット部５５２側の最も近い変曲点Ｉｐと頂点Ｓとを結ぶ直線の傾きである逆転方向の輪郭径変化率ｋ２Ｂ−を定義する。輪郭径変化率ｋ２Ｂ＋、ｋ２Ｂ−は、接触点がポケット境界部５４２を通過するときに被駆動側ギアが駆動側ギアに衝突することによって発生する境界音圧が、接触点が徐変部５３１、５３２を通過するときに発生する音圧のばらつき範囲である基準音圧範囲に含まれるように、いずれも閾値Ｋ以下に設定されている。
【選択図】図１２

Description

本発明は、動力源の回転運動を制御軸部材の往復直線運動に変換し、制御軸部材の軸方向位置に応じて被制御部の制御量を調整する駆動装置に関する。

従来、動力源の回転運動を駆動カムによって制御軸部材の往復直線運動に変換し、制御軸部材の軸方向位置に応じて被制御部の制御量を調整する駆動装置が知られている。こうした駆動装置では、動力源の駆動力を停止したとき、被制御部側から制御軸部材に作用する荷重に対し、駆動カム及び制御軸部材を一定の位置に保持することが求められる。

例えば特許文献１に開示された駆動装置の駆動カムは、回転中心から輪郭までの距離である輪郭径が正転方向及び逆転方向のいずれにも増加するポケット部が形成されている。ポケット部がローラに接した状態でモータの駆動力が停止したとき、ポケット部にて輪郭径が極小となる回転位置で駆動カムの回転がロックされる。これにより、駆動カムの回転位置、及び制御軸部材の軸方向位置を一定の位置に保持することができる。

特開２０１４−１３４１９４号公報

特許文献１の駆動カムは、ポケット部の周方向両側に、回転に伴って輪郭径が漸増する徐変部が形成されている。また、モータ制御装置の駆動力は、モータの出力軸に結合されたモータギアから駆動カムに結合されたカムギアに伝達される。
接触部としてのローラが徐変部に接した状態で輪郭径が漸増する方向に駆動カムが回転するときには、常に駆動側のモータギアの歯が被駆動側のカムギアの歯を押すように作用する。

しかし、ローラの接触点が徐変部とポケット部との境界を通過してポケット部に移行するとき、輪郭径の変化が増加から減少に転じ、接触点をポケット部の底（輪郭径極小点）に移動させるように、ローラによって駆動カムを回転させる力が発生する。この回転力により、被駆動側のカムギアの歯が駆動側のモータギアの歯に衝突し、歯打ち音が発生するという問題がある。特にモータギア及びカムギアが平歯車の場合に、歯打ち音は大きくなる傾向にある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動カムにポケット部が形成された駆動装置において、駆動カムの回転に伴って接触部の接触点が徐変部とポケット部との境界部を通過するとき、被駆動側ギアが駆動側ギアに衝突することによって発生する歯打ち音を低減する駆動装置を提供することである。

本発明は、制御軸部材の軸方向位置に応じて被制御部の制御量を調整する駆動装置に係る。この駆動装置は、動力源と、動力源の出力軸に結合された駆動側ギアと、駆動側ギアから直接に、又は、中間ギアを介して動力源の駆動力が伝達される被駆動側ギアと、被駆動側ギアに結合されたカム軸部材を中心として回転する駆動カムと、駆動カムの輪郭に接するように被制御部から付勢された接触部と、駆動カムの回転運動に伴いカム軸部材と直交する方向に往復直線運動する支持部材と、支持部材と共に往復直線運動する制御軸部材とを備えている。
動力源は、例えばモータ等で構成される。接触部は、例えば支持部材に回転可能に支持された円筒状のローラで構成される。また、支持部材がカム軸部材と「直交する方向」に往復直線運動するとは、概ね垂直な方向の意味であり、厳密に直交していなくてもよい。

駆動カムは、回転に伴って輪郭径が徐変する徐変部、及び、徐変部に周方向で隣接し、正転方向及び逆転方向のいずれにも輪郭径が増加するポケット部が形成されている。そして、徐変部とポケット部との境界部であるポケット境界部における「輪郭径の回転角度に対する変化量である輪郭径変化率」は、境界音圧が基準音圧範囲に含まれるように設定されている。ここで、「境界音圧」とは、駆動カムの回転に伴って接触点がポケット境界部を通過するときに発生する音圧をいい、「基準音圧範囲」とは、接触点が徐変部を通過するときに発生する音圧のばらつき範囲をいう。

上記の課題に対し、本発明では、被駆動側ギアが駆動側ギアに衝突しても使用者が騒音と感じないレベルに収まる許容範囲を、ポケット境界部における輪郭径変化率によって規定する。そして、「境界音圧が基準音圧範囲に含まれる」ように輪郭径変化率を設定することを特徴とする。

つまり、境界音圧を絶対的な音圧として評価しようとすると、測定装置や測定条件等の差異により客観的な評価が難しい。しかし、ある測定装置及び測定条件の下で基準音圧範囲と境界音圧とを同時に測定し、相対的に評価することで、境界音圧の大きさを客観的に評価することができる。
よって、ポケット部を有する駆動側カムを備えた駆動装置において境界音圧の測定値が基準音圧範囲に含まれていれば、その駆動装置における駆動カムの輪郭径変化率は、本発明の技術的範囲に含まれると推認することができる。

本発明において、ポケット境界部における輪郭径変化率は、具体的には、「ポケット境界部の頂点と、徐変部又はポケット部における最も近い変曲点とを結ぶ直線の傾き」として定義される。また、徐変部が、回転に伴って輪郭径が一定勾配で変化するように形成されている場合には、徐変部側における輪郭径変化率は、徐変部の勾配として定義される。
このような定義に基づき、輪郭径変化率［ｍｍ／ｄｅｇ］を客観的に比較評価することが容易となる。

ところで、被駆動側ギアが少なくとも一つの中間ギアを介して駆動側ギアから駆動力が伝達される構成や、駆動側ギア及び被駆動側ギアが平歯車である構成では、特に歯打ち音が発生しやすい。したがって、本発明は、このような構成の駆動装置に適用された場合、特に効果が大きい。
また、本発明の駆動装置は、例えば、「被制御部の制御量」として、エンジンの吸気弁または排気弁のリフト量を調整するバルブリフト調整装置に有効に適用される。

本発明の一実施形態による駆動装置の伝達部を示す模式図である。 本発明の一実施形態による駆動装置において減速ギア部を簡略化して示した部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態による駆動装置が適用されるバルブリフト調整装置の模式図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図２の減速ギア部を詳細に示す模式図である。 本発明の一実施形態による駆動カムの図である。 モータトルク及びローラによる駆動トルクが駆動カムに作用する様子を示す模式図である。 駆動側ギアと被駆動側ギアとの衝突を示す模式図である。 駆動側ギアと被駆動側ギアとの衝突現象を説明するタイムチャートである。 第２サンプルの駆動カムのポケット境界部を示す拡大図である。 第１サンプルの駆動カムの（ａ）第２ポケット境界部、（ｂ）第３ポケット境界部における輪郭径変化率を示す図である。 第２サンプルの駆動カムの（ａ）第２ポケット境界部、（ｂ）第３ポケット境界部における輪郭径変化率示す図である。 第１サンプルの駆動カムを用いた（ａ）ストローク、（ｂ）音圧の測定データである。 第２サンプルの駆動カムを用いた（ａ）ストローク、（ｂ）音圧の測定データである。 音圧測定方法を示す模式図である。 本発明の他の実施形態による駆動装置の伝達部を示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態による駆動装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
最初に図３、図４に示すように、本実施形態の駆動装置は、制御軸部材３０の軸方向位置に基づいて、例えば４気筒エンジン９０の吸気弁９１のリフト量Ｌを調整するバルブリフト調整装置１００の駆動装置１０として用いられる。

バルブリフト調整装置１００は、往復直線運動可能な制御軸部材３０を備えた駆動装置１０、制御軸部材３０に連結された延長軸３５、及び、エンジン９０の気筒数に応じた数のヘリカルスプライン３４、ローラ３６、揺動カム３８のセット等から構成されている。
ヘリカルスプライン３４は、例えば内壁が延長軸３５の外壁とはす歯で係合しており、制御軸部材３０及び延長軸３５の往復直線運動に応じて回転する。これにより、延長軸３５の中心とローラ３６とを結ぶ仮想線ｓ１と、延長軸３５の中心と揺動カム３８のノーズ３８１とを結ぶ仮想線ｓ２とがなす開き角ψが変化する。

ローラ３６は、吸気弁用カムシャフト９３のカム部に当接している。吸気弁用カムシャフト９３の回転に伴ってローラ３６の位置が変化すると、それに連動して揺動カム３８が揺動する。揺動カム３８のノーズ３８１は吸気弁９１の基端に当接しており、揺動カム３８の揺動に応じて吸気弁９１がリフトする。したがって、制御軸部材３０及び延長軸３５の軸方向位置を調整し、開き角ψを変化させることにより、吸気弁９１のリフト量Ｌを調整することができる。
なお、本実施形態のバルブリフト調整装置１００は、排気弁用カムシャフト９４の回転に伴う排気弁９２のリフト量については調整しない。

ここで、吸気弁９１は、鍔部９１１に当接するバルブスプリング９５の付勢力Ｆｓにより、図４の上向きである閉弁方向に付勢されている。この付勢力Ｆｓは、揺動カム３８のノーズ３８１を押し上げ、ヘリカルスプライン３４に対し、図４の反時計回り方向の回転力Ｆｒを生成する。本実施形態では、ヘリカルスプライン３４の回転力Ｆｒは、延長軸３５及び制御軸部材３０を引っ張る方向（図３の上向き）の荷重Ｆａに変換される。
このように本実施形態では、「被制御部」であるヘリカルスプライン３４側から制御軸部材３０に対し、制御軸部材３０を駆動カム５０から離す方向に荷重Ｆａが加わっている。

次に、駆動装置１０の全体構成について、図１、図２、図５を参照して説明する。図２に示すように、駆動装置１０は、「動力源」としてのモータ２０、制御軸部材３０、支持枠４１、ローラ４４、駆動カム５０（図１参照）、角度センサ７０等を有している。駆動装置１０は、ＥＣＵ（電子制御装置）７６及びＥＤＵ（駆動回路）７８の指令に基づき、モータ２０が回転駆動力を発生する。
モータ２０は、例えばＤＣモータであり、コイルが巻回された回転子２２、及び、回転子２２の径外側に設けられる永久磁石２４を有している。回転子２２と共に回転するモータ２０のシャフト２６の端部には、「駆動側ギア」としてのモータギア６２が取り付けられている。

制御軸部材３０は、モータ２０のシャフト２６と略直交している。制御軸部材３０の一方の端部３２は、支持枠４１の結合部４２と、クリップ４３によって結合している。
四角形状の支持枠４１は、駆動カム５０の回転中心Ｐに対し径方向の一方側であって制御軸部材３０と反対側に設けられている。図１（ｂ）に示すように、円筒状のローラ４４は、支持枠４１に固定されたピン４１１によって、回転可能に軸支されている。
支持枠４１及びローラ４４は、特許請求の範囲に記載の「支持部材」及び「接触部」に相当する。支持枠４１及びローラ４４は、駆動カム５０の回転運動を往復直線運動に変換して制御軸部材に伝達する伝達部４０を構成する。

駆動カム５０は、回転中心Ｐから輪郭までの距離である輪郭径Ｒが周方向で不均一であり、支持枠４１の内側に、回転中心Ｐを中心としてカム軸部材５１と共に回転可能に設けられている。また、上述の荷重Ｆａにより、制御軸部材３０と支持枠４１を介して連結されたローラ４４は、駆動カム５０の輪郭に接触点Ｃで接するように付勢されている。
ここで、駆動カム５０の回転中心Ｐ、ローラの軸Ｑ、接触点Ｃは、制御軸部材３０の軸Ｊ上に配置されている。なお、ローラ４４と駆動カム５０との「接触点Ｃ」は、三次元的には図１（ｂ）の上下方向に延びる線分であり、正しくは「接触線」である。しかしここでは、図１（ａ）等に表された二次元的な解釈に基づき「接触点Ｃ」ということにする。

駆動カム５０の回転運動に伴い、接触点Ｃにおける輪郭径Ｒが変化することで、ローラ４４、支持枠４１及び制御軸部材３０は、図１の左右方向に往復直線運動する。
また、モータ２０の駆動力を停止したときローラ４４に接触する部分として、駆動カム５０の外周に３箇所のポケット部５５１、５５２、５５３が形成されている。従来技術の特許文献１に記載されたとおり、「ポケット部」とは、「正転方向及び逆転方向のいずれにも輪郭径Ｒが増加する部分」をいう。ポケット部では、端部から中央部へ向かう回転力が発生し、また、接触点Ｃが極小部に一致したとき回転力がゼロとなることで駆動カム５０が安定した位置に保持されるという「ポケット効果」が発生する。

カム軸部材５１は、モータ２０のシャフト２６と略平行に配置されている。カム軸部材５１のモータ２０側の端部には「被駆動側ギア」としてのカムギア６８が取り付けられており、モータ２０と反対側の端部には、センサ側カムギア７４が取り付けられている。
図２では、モータギア６２からカムギア６８までの部分を簡略化して示しているため、この部分について図５を参照する。図５に示すように、モータギア６２とカムギア６８との間には、例えば２つの中間ギア６３、６５が設けられている。第１中間ギア６３は、点Ｇ１を中心とする一段目ギア６３０及び二段目ギア６４から成り、第２中間ギア６５は、点Ｇ２を中心とする一段目ギア６５０及び二段目ギア６６から成る。

点Ｍを中心とするモータギア６２は第１中間ギア６３の一段目ギア６３０と噛み合い、第１中間ギア６３の二段目ギア６４は第２中間ギア６５の一段目ギア６５０と噛み合い、第２中間ギア６５の二段目ギア６６はカムギア６８と噛み合っている。各噛み合い部に注目したとき、モータ２０側にある方のギアが相対的に「駆動側ギア」に相当し、駆動カム５０側にある方のギアが相対的に「被駆動側ギア」に相当する。

このように本実施形態では、モータ２０の駆動力（モータトルク）は、モータギア６２から中間ギア６３、６５を介してカムギア６８に伝達される。なお、他の実施形態では、図２に示す通りモータギア６２とカムギア６８とが直接噛み合う構成を採用してもよい。
また、本実施形態のモータギア６２、中間ギア６３、６５及びカムギア６８は、平歯車である。なお、他の実施形態では、駆動側ギア及び被駆動側ギアとして、はす歯歯車等を用いることも考えられる。

角度センサ７０は、センサ側カムギア７４と噛み合うセンサギア７２の回転角度をホール素子等の磁気検出素子により検出する。
ＥＣＵ７６は、角度センサ７０の検出信号、及びアクセル開度等の他のセンサ検出信号が入力され、入力されたセンサ検出信号に基づいて、ＥＤＵ７８に制御信号を出力する。
ＥＤＵ７８は、ＥＣＵ７６からの制御信号に基づいて、モータ２０を駆動する。

続いて、駆動カム５０の詳細な構成について、図６を参照して説明する。
図６に示すように駆動カム５０は、カム軸部材５１を中心として、３箇所の平面状のポケット部５５１、５５２、５５３が外周に形成されている。駆動カム５０において、カム角度θは、基準軸ｘ（θ＝θ０）から反時計回り方向を正として定義される。また、図６の時計回り方向を正転方向とし、反時計回り方向を逆転方向とする。

第１ポケット部５５１は、カム角度θ１とカム角度θ１ｅとの間に、基準軸ｘを跨いで設定され、輪郭径Ｒ１の部分を含んでいる。第２ポケット部５５２は、カム角度θ２とカム角度θ２ｅとの間に設定され、輪郭径Ｒ２の部分を含んでいる。第３ポケット部５５３は、カム角度θ３とカム角度θ３ｅとの間に設定され、輪郭径Ｒ３の部分を含んでいる。各ポケット部５５１、５５２、５５３の輪郭径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の関係は、「Ｒ３＞Ｒ２＞Ｒ１」となっている。なお、図６では、例えばカム角度θ２の「２」を下付き文字で表示している。

第１ポケット部５５１から第２ポケット部５５２までの間、及び第２ポケット部５５２から第３ポケット部５５３までの間には、それぞれ、駆動カム５０の正転に伴って輪郭径Ｒが漸増する第１徐変部５３１及び第２徐変部５３２が形成されている。特に本実施形態では、第１徐変部５３１及び第２徐変部５３２は、カム角度θに対する輪郭径Ｒの変化率（以下、「輪郭径変化率」という。）が一定に形成されている。言い換えれば、第１徐変部５３１及び第２徐変部５３２において輪郭径Ｒは一定勾配で増加する。
また、第３ポケット部５５３から第１ポケット部５５１までの間には、輪郭径Ｒが直線的に急減するつなぎ部５７が形成されている。

さらに、第１徐変部５３１と第２ポケット部５５２との境界部を「第２ポケット境界部５４２」、第２徐変部５３２と第３ポケット部５５３との境界部を「第３ポケット境界部５４３」と定義する。駆動カム５０が正転するとき、ローラ４４との接触点Ｃは、第１徐変部５３１から第２ポケット境界部５４２を通過して第２ポケット部５５２に移行し、また、第２徐変部５３２から第３ポケット境界部５４３を通過して第３ポケット部５５３に移行する。ポケット境界部５４２、５４３の詳細な形状的特徴については後述する。

ここで、駆動装置１０の作動について説明する。
ＥＤＵ７８の指令によりモータ２０が駆動されると、モータ２０の駆動力は、モータギア６２、中間ギア６３、６５、カムギア６８を経由して、カム軸部材５１及び駆動カム５０に伝達される。駆動カム５０が回転すると、駆動カム５０と接するローラ４４を支持している支持枠４１が、接触点Ｃにおける輪郭径Ｒの変化に応じて、カム軸部材５１と直交する方向に往復直線運動する。そして、支持枠４１と結合された制御軸部材３０が往復直線運動し、これに伴い、バルブリフト調整装置１００の延長軸３５が往復直線運動する。
制御軸部材３０及び延長軸３５の軸方向位置に応じて、バルブリフト調整装置１００のヘリカルスプライン３４が回転し、ローラ３６と揺動カム３８との位置に基づく開き角ψ（図４参照）が変化し、吸気弁９１のリフト量Ｌが変化する。

エンジン９０を停止するとき、ＥＣＵ７６は、停止時の制御軸部材３０の軸方向位置に対応する駆動カム５０のポケット部５５１、５５２、５５３のいずれかを選択してＥＤＵ７８に指令する。ＥＤＵ７８は、ＥＣＵ７６の指令に応じて、指令されたポケット部がローラ４４に接する位置で駆動カム５０が停止するようにモータ２０への通電を停止する。
こうしてモータ２０の駆動力が停止したとき、選択されたポケット部の極小輪郭径に対応するカム角度で駆動カム５０の回転位置を維持し、制御軸部材３０の軸方向位置を、最後退位置、中間位置、最前進位置のいずれか選択した位置に維持することができる。

次に、本発明の課題について、図７〜図９を参照して説明する。
図７では、駆動カム５０における徐変部、ポケット境界部及びポケット部を一般化した符号を、それぞれ５３、５４、５５とする。駆動カム５０の回転に伴って、ローラ４４が徐変部５３、ポケット境界部５４、ポケット部５５の順に接していく状況において、図７（ａ）は、ローラ４４が徐変部５３に接しているとき、図７（ｂ）は、ローラ４４がポケット部５５に接触しているときを示している。図７（ａ）、（ｂ）を通じて、モータトルクＴｍは、駆動カム５０を図の時計回り方向に回転させるように作用する。

このとき、駆動カム５０の中心Ｐ方向に付勢されているローラ４４によって、駆動カム５０は、輪郭径Ｒが小さくなる方向へ回転するように駆動される。ローラ４４による駆動トルクＴｒは、図７（ａ）の段階では、徐変部５３の輪郭径Ｒｎが小さくなる方向、すなわちモータトルクＴｍと反対方向に作用する。また、図７（ｂ）の段階では、ローラ４４による駆動トルクＴｒは、ポケット部５５の輪郭径Ｒｐが小さくなる方向、すなわちモータトルクＴｍと同方向に作用する。したがって、図７（ｂ）の段階では、モータトルクＴｍよりも大きなトルクが駆動カム５０に作用することとなる。

図８は、「駆動側ギア」と「被駆動側ギア」との間に働く力の関係を示す。ここでは、例として、図５における第２中間ギア６５の二段目ギア６６を「駆動側ギア」、カムギア６８を「被駆動側ギア」とする。
図７（ａ）に対応する図８（ａ）の段階では、駆動側ギア６６の歯６７２が被駆動側ギア６８の回転方向前方の歯６９２に当接して押すことでモータトルクＴｍが伝達される。このとき、駆動側ギア６６の歯６７２と被駆動側ギア６８の回転方向後方の歯６９１との間にはバックラッシが設けられている。バックラッシが有ることで、ギア６６、６８は、円滑な回転が可能となる。

一方、図７（ｂ）に対応する図８（ｂ）の段階では、ローラ４４による駆動トルクＴｒにより、駆動カム５０のカム軸部材５１に結合された被駆動側ギア６８が回転する。そのため、駆動側ギア６６の歯６７２が被駆動側ギア６８の回転方向前方の歯６９２に当接するより先に、被駆動側ギア６８の回転方向後方の歯６９１が駆動側ギア６６の歯６７２に衝突し、これによって歯打ち音が発生する場合がある。この衝突は、図５に示すモータギア６２からカムギア６８までの他のギア同士の間でも発生し得る。例えば車両に搭載される駆動装置１０の場合、この歯打ち音によって商品性が低下するおそれがある。

図９は、このときの挙動を時間軸で表した図である。図９（ａ）に示すように、ローラ４４がポケット境界部５４を通過する時刻ｔｘにおいて、ローラ４４による駆動トルクＴｒによって被駆動側ギア６８の歯６９１が加速する。一方、駆動側ギア６６の歯６７１、６７２は、モータトルクＴｍにより一定速度で回転している。

図９（ｂ）では、歯６９１の幅を無視して示す。ローラ４４が徐変部５５に接しているとき、被駆動側ギア６８の歯６９１は、後方の駆動側ギア６６の歯６７１に押されながら進む。しかし、時刻ｔｘに被駆動側ギア６８の歯６９１が加速すると、被駆動側ギア６８の歯６９１は、駆動側ギア６６の後方の歯６７１から離れ、前方の歯６７２に衝突する。
このような衝突による歯打ち音を低減するためには、図９（ｂ）の矢印に示すように、時刻ｔｘにおける急激な加速を緩和することが有効であると考えられる。本発明では、歯打ち音を低減するために好ましい駆動カム５０のポケット境界部５４の形状を提供することを目的とする。

次に、上記目的で製作した２種類の駆動カム５０のサンプルのカムプロファイル、及び音圧測定実験の結果について、図１０〜図１５を参照して説明する。
サンプルＡは、ポケット境界部５４（５４２、５４３）において、一定勾配の徐変部５３（５３１、５３２）と、平面状のポケット部５５（５５２、５５３）とを頂点Ｓを境に単純に接続したものである（図６参照）。

一方、図１０に示すように、サンプルＢは、ポケット境界部５４において，頂点Ｓの徐変部５３側及びポケット部５５側に、それぞれ角度φｎ、φｐに対応する移行部５４ｎ、５４ｐが形成されている。徐変部５３側では、変曲点Ｉｎから頂点Ｓまで輪郭径ＲがΔｓ増加する間に、勾配が正の一定値から０［ｍｍ／ｄｅｇ］まで徐々に減少する。言い換えれば、圧力角が正の一定値から０［ｄｅｇ］まで徐々に減少する。また、ポケット部５５側では、頂点Ｓと変曲点Ｉｐとの間では圧力角が０［ｄｅｇ］のまま維持され、輪郭径Ｒが一定となる。この移行部の角度φｎ、φｐをできるだけ大きく設定することが望ましいと考えられる。

図１１、図１２は、それぞれサンプルＡ、サンプルＢについて、（ａ）第２ポケット境界部５４２、（ｂ）第３ポケット境界部５４３におけるカム角度θと輪郭径Ｒとの関係をプロットした図である。
横軸のカム角度θは、ポケット境界部の頂点Ｓの位置を基準（０ｄｅｇ）とし、横軸の右方向を正転方向として示す。また、図１１(ａ)、（ｂ）、図１２（ａ）、（ｂ）の４つの図において、横軸及び縦軸のスケールは同一である。
輪郭径変化率は、線の傾き（＝ΔＲ／Δθ）に相当する。ここで、第２ポケット境界部５４２における輪郭径変化率を「ｋ２」、第３ポケット境界部５４３における輪郭径変化率を「ｋ３」と表す。また、三文字目の添え字「Ａ」はサンプルＡを、「Ｂ」はサンプルＢを表す。さらに、四文字目の添え字「＋」は正転方向を、「−」は逆転方向を表す。

図１１に示すように、サンプルＡでは、頂点Ｓがエッジとなっており、ポケット境界部５４は点として表される。徐変部５３は、頂点Ｓに至るまで勾配が一定であり途中に変曲点が存在しない。そのため、徐変部５３側からポケット部５５側に移行する正転方向では、輪郭径変化率ｋ２Ａ＋、ｋ３Ａ＋は、徐変部の勾配として定義される。

一方、ポケット部５５側から徐変部５３側に移行する逆転方向では、ポケット部の底の極小点Ｖが頂点Ｓに最も近い変曲点であるため、極小点Ｖと頂点Ｓとを結ぶ直線の傾きを輪郭径変化率ｋ２Ａ−、ｋ３Ａ−と定義する。
所定の変化率閾値を「Ｋ」とすると、図１１に示すとおり、サンプルＡの各輪郭径変化率と閾値Ｋとの関係は以下のように表される。
ｋ２Ａ＋＞Ｋ、ｋ３Ａ＋≦Ｋ、ｋ２Ａ−＞Ｋ、ｋ３Ａ−＞Ｋ

図１２に示すように、サンプルＢでは、ポケット境界部５４は頂点Ｓを含み、徐変部５３側の最も近い変曲点Ｉｎからポケット部５５側の最も近い変曲点Ｉｐまでのカム角度範囲で表される。輪郭径変化率については、正転方向では、変曲点Ｉｎと頂点Ｓとを結ぶ直線の傾きをｋ２Ｂ＋、ｋ３Ｂ＋と定義し、逆転方向では、変曲点Ｉｐと頂点Ｓとを結ぶ直線の傾きをｋ２Ｂ−、ｋ３Ｂ−として定義する。
サンプルＢの各輪郭径変化率と同上の閾値Ｋとの関係は以下のように表される。
ｋ２Ｂ＋≦Ｋ、ｋ３Ｂ＋＞Ｋ、ｋ２Ｂ−≦Ｋ、ｋ３Ｂ−＞Ｋ

図１３、図１４の各（ａ）は、駆動装置１０において上記サンプルＡ、Ｂの駆動カム５０を、正転及び逆転させたときの制御軸部材３０の回転角度に対するストローク変化を示したものである。ストロークの傾きが変化している回転角度θ２、θ３が、それぞれ第２ポケット境界部５４２及び第３ポケット境界部５４３に相当する（図６参照）。

図１３、図１４の各（ｂ）は、この回転作動において駆動装置１０から発生した音圧の測定結果を示す。
ここで、音圧測定方法の概略について図１５を参照して説明する。この音圧測定は、他の音源や振動源ができるだけ無い場所で行う。駆動装置１０をエンジン９０（図３参照）に代わる治具８９に取り付けた状態で、音圧測定装置８１に接続されたマイク８２の先端を駆動装置１０の端部から約１０ｍｍの位置にセットする。こうして、モータ２０を回転させたときの非駆動側ギアによる歯打ち音の音圧を測定する。

図１３（ｂ）に示すサンプルＡでは、駆動カム５０の回転に伴ってローラ４４の接触点Ｃが徐変部５３１、５３２を通過するときの「基準音圧範囲Ａ０」は約±２Ｐａである。この基準音圧範囲Ａ０に対し、駆動カム５０の回転に伴ってローラ４４がポケット境界部５４２、５４３を通過するときに発生する音圧である「境界音圧」を比較する。境界音圧が基準音圧範囲Ａ０に入っている場合は「○」、境界音圧が基準音圧範囲Ａ０を超えている場合は「×」を、図１３（ｂ）の上部に記す。
すると、逆転方向の回転角度θ２では境界音圧が基準音圧範囲Ａ０に入っている一方、正転方向の回転角度θ２、θ３、及び、逆転方向の回転角度θ３において境界音圧が基準音圧範囲Ａ０を超えている。すなわち、ポケット境界部における歯打ち音が使用者に騒音として聞こえる可能性がある。

図１４（ｂ）に示すサンプルＢについても、サンプルＡと合わせて基準音圧範囲Ａ０を約±２Ｐａとし、図１３（ｂ）と同様に「○」、「×」を記す。
すると、正転方向及び逆転方向の回転角度θ３では、境界音圧が基準音圧範囲Ａ０を超えているものの、正転方向及び逆転方向の回転角度θ２では、境界音圧が基準音圧範囲Ａ０に入っている。したがって、第２ポケット境界部５４２に関しては、サンプルＡに比べ歯打ち音を低減することができると考えられる。

図１３（ｂ）、１４（ｂ）で境界音圧が基準音圧範囲Ａ０に入ったポケット境界部は、図１１、図１２の輪郭径変化率が閾値Ｋ以下である箇所と一致している。この結果より、輪郭径変化率と境界音圧とは相関があることがわかる。したがって、全てのポケット境界部の正転方向及び逆転方向において輪郭径変化率が閾値Ｋ以下となるようにカムプロファイルを設定することで、回転角度域全体における歯打ち音を低減することができる。

このように、例示したサンプルＡ及びサンプルＢそのものは、全てのポケット境界部に対応する境界音圧が基準音圧範囲Ａ０に含まれるものではない。しかし、上記にて明確かつ十分に記載された内容に基づいて、当該技術分野における通常の知識を有する者は、本発明を実施することが可能である。なお、閾値Ｋは、中間ギアの有無を含めた動力伝達系の構成や各ギアの仕様によって、実験やシミュレーションに基づき適宜設計すればよい。

（効果）
（１）本実施形態では、ポケット境界部５４における輪郭径変化率は、駆動カム５０の回転に伴って接触点Ｃがポケット境界部５４を通過するときに発生する音圧である境界音圧が、接触点Ｃが徐変部５３を通過するときに発生する音圧のばらつき範囲である基準音圧範囲に含まれるように設定されている。これにより、駆動カム５０の回転に伴って接触点Ｃが徐変部５３とポケット部５４との境界部を通過するとき、被駆動側ギア（例えばカムギア６８）が駆動側ギア（例えば第２中間ギア６５の二段目ギア６６）に衝突することによって発生する歯打ち音を低減することができる。

（２）また、ポケット境界部５４における輪郭径変化率は、「ポケット境界部５４の頂点Ｓと、徐変部５３又はポケット部における最も近い変曲点Ｉｎ、Ｉｐとを結ぶ直線の傾き」として定義される。また、徐変部５３が、回転に伴って輪郭径が一定勾配で変化するように形成されている場合には、徐変部５３側における輪郭径変化率は、徐変部５３の勾配として定義される。このような定義に基づき、輪郭径変化率［ｍｍ／ｄｅｇ］を客観的に比較評価することが容易となる。

（３）本実施形態では、モータ２０の駆動力（モータトルク）は、モータギア６２から中間ギア６３、６５を介してカムギア６８に伝達されるため、モータギア６２とカムギア６８とが直接噛み合う構成に比べ歯打ち音が発生しやすい傾向にある。したがって、本実施形態による歯打ち音の低減効果が特に顕著に発揮される。

（４）本実施形態のモータギア６２、中間ギア６３、６５及びカムギア６８は平歯車であるため、はす歯歯車等に比べ歯打ち音が発生しやすい傾向にある。したがって、本実施形態を採用することで、廉価な平歯車を使用しつつ、歯打ち音を効果的に低減することができる。

（その他の実施形態）
（ア）駆動カムの具体的な輪郭形状は上記実施形態に例示したものに限らない。例えばポケット部の数は３つに限らず、１つ以上いくつであってもよい。また、徐変部の輪郭径の変化は一定勾配でなくてもよい。
（イ）ローラ４４が駆動カム５０に接するように付勢するための構成として、上記実施形態では、被制御部側から制御軸部材３０を引っ張る方向へ荷重Ｆａが加わる例について説明した。この他、本発明の駆動装置は、「制御軸部材３０が直接、または他の部材を介して間接的に駆動カム５０を押す方向へ荷重が加わる」場合にも適用することができる。

例えば、図１６に示す形態では、紙面の右方向から制御軸部材４９を押す方向への荷重Ｆｂが加わる。制御軸部材４９は、先端の凹部４９１に別体のボール４９２を全方向に回転自在に収容した形態である。制御軸部材４９は、ボール４９２と駆動カム５０のポケット部５５とが接触点Ｃで点接触しつつ、駆動カム５０の回転に伴って紙面の左右方向に往復移動する。この形態の制御軸部材４９は、特許請求の範囲に記載の「支持部材」と「制御軸部材」とが一体に形成されたものであり、ボール４９２は「接触部」に相当する。

（ウ）動力源は、上記実施形態のＤＣモータに限らず、ＡＣモータその他の電動モータ、或いは、油圧、圧縮空気、電磁力等で作動するアクチュエータ等を用いてもよい。
（オ）バルブリフト調整装置においてリフト量を調整する機構は、上記実施形態の構成に限らない。また、バルブリフト調整装置は、吸気弁に限らず、排気弁のリフト量を調整するものであってもよい。

（カ）図１５に示す音圧測定装置の細かな仕様や測定条件等は問わない。つまり、本発明では、ある測定装置及び測定条件の下で基準音圧範囲と境界音圧とを同時に測定し、相対的に評価することで、境界音圧の大きさを客観的に評価することができる。

（キ）本発明の駆動装置は、バルブリフト調整装置に限らず、制御軸部材の軸方向位置に応じて被制御部の制御量を調整可能なあらゆる装置に適用することができる。
以上、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施することができる。

１０ ・・・駆動装置、
２０ ・・・モータ（動力源）、 ３０ ・・・制御軸部材、
４１ ・・・支持枠（支持部材）、 ４４ ・・・ローラ（接触部）、
５０ ・・・駆動カム、 ５１ ・・・カム軸部材、
５３（５３１、５３２） ・・・徐変部、
５４（５４２、５４３） ・・・ポケット境界部、
５５（５５１、５５２、５５３）・・・ポケット部、
６２ ・・・モータギア（駆動側ギア）、
６３、６５ ・・・中間ギア、
６８ ・・・カムギア（被駆動側ギア）。

Claims (5)

1. 制御軸部材の軸方向位置に応じて被制御部の制御量を調整する駆動装置であって、
   動力源（２０）と、
   前記動力源の出力軸（２６）に結合された駆動側ギア（６２）と、
   前記駆動側ギアから直接に、又は、中間ギア（６３、６５）を介して前記動力源の駆動力が伝達される被駆動側ギア（６８）と、
   前記被駆動側ギアに結合されたカム軸部材（５１）を中心として回転し、回転中心（Ｐ）から輪郭までの距離である輪郭径（Ｒ）が周方向で不均一である駆動カム（５０）と、
   前記駆動カムの回転中心に対し径方向の一方側に設けられ、前記駆動カムの輪郭に接触点（Ｃ）で接するように前記被制御部から付勢された接触部（４４、４９２）と、
   前記接触部を支持し、前記駆動カムの回転運動に伴う前記接触点における前記輪郭径の変化に応じて、前記カム軸部材と直交する方向に往復直線運動する支持部材（４１）と、
   前記支持部材に結合され、前記支持部材と共に軸方向に往復直線運動する制御軸部材（３０、４９）と、
   を備え、
   前記駆動カムは、回転に伴って前記輪郭径が徐変する徐変部（５３１、５３２）、及び、前記徐変部に周方向で隣接し、正転方向及び逆転方向のいずれにも前記輪郭径が増加するポケット部（５５１、５５２、５５３）が形成されており、
   前記徐変部と前記ポケット部との境界部であるポケット境界部（５４２、５４３）における前記輪郭径の回転角度に対する変化量である輪郭径変化率は、
   前記駆動カムの回転に伴って前記接触点が前記ポケット境界部を通過するときに発生する音圧である境界音圧が、前記接触点が前記徐変部を通過するときに発生する音圧のばらつき範囲である基準音圧範囲に含まれるように設定されていることを特徴とする駆動装置（１０）。
2. 前記ポケット境界部における前記輪郭径変化率は、
   前記ポケット境界部の頂点と、前記徐変部又は前記ポケット部における最も近い変曲点とを結ぶ直線の傾きとして定義されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記徐変部は、回転に伴って前記輪郭径が一定勾配で変化するように形成されており、
   前記徐変部側における前記輪郭径変化率は、前記徐変部の勾配として定義されることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記被駆動側ギアは、少なくとも一つの前記中間ギアを介して前記駆動側ギアから駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
5. 前記駆動側ギア及び前記被駆動側ギアは、平歯車であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。

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