JP5067271B2

JP5067271B2 - 遊星差動式運動変換機構を具備する動力装置

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Publication number: JP5067271B2
Application number: JP2008155602A
Authority: JP
Inventors: 道彦増田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-06-13
Also published as: JP2009299807A

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。

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。
特開２００７‐１７７９１２号公報

ところで、遊星差動式運動変換機構にあっては、上述したようにリード角の異なる螺子によってロータ及びサンシャフトとプラネタリシャフトとを互いに係合させているため、各部材を滑らかに運動させるためには、各部材の間にある程度のクリアランスを設けることが必要とされる。しかしながら、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、このクリアランスの分だけ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。

具体的には、図４の右側に矢印で示されるようにサンシャフト２０に図４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４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４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４の左右にそれぞれ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。

このモーメントＭ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４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、これらの部分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。

また、サンシャフト２０に荷重Ｆが作用することにより、プラネタリシャフト３０が図５（ａ）及び図５（ｂ）に破線矢印で示されるように荷重Ｆの作用方向側にずれるように変位し、ロータ１０の螺子１１とプラネタリシャフト３０の螺子３１との噛合部分にあっては、各螺子１１，３１の螺子山が当接するようになる。尚、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、荷重Ｆの作用に起因して各螺子１１，３１の螺子山が当接しているときの各螺子１１，３１の噛合態様を示した模式図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）にあっては、説明の便宜上、各螺子１１，３１の螺子山を長方形に簡略化して示すとともに、それらのクリアランス等を誇張して示している。

図５（ａ）に示されるようにロータ１０の螺子１１のピッチＰｒとプラネタリシャフト３０の螺子３１のピッチＰｐとが完全に等しい場合には、各螺子１１，３１の全ての螺子山が当接する。一方で、図５（ｂ）に示されるようにロータ１０の螺子１１のピッチＰｒがプラネタリシャフト３０の螺子３１のピッチＰｐよりも小さい場合には、プラネタリシャフト３０が破線矢印で示されるように変位したときに、まず荷重Ｆの作用方向側の螺子山同士が当接するようになる（図５（ｂ）における点Ａ）。

このように荷重Ｆの作用方向側の螺子山のみが当接すると、この部分に荷重が集中してしまう。その結果、上述したように荷重Ｆの作用によってプラネタリシャフト３０を傾けるモーメントＭが作用したときには、この部分における螺子１１，３１の偏磨耗や欠損等の発生がより一層助長されてしまう。

尚、ロータ１０及びプラネタリシャフト３０に形成される螺子１１，３１のピッチを完全に等しくすることができれば、図５（ａ）を参照して説明したように螺子１１と螺子３１の螺子山を全て均等に当接させ、荷重を分散させることができるため、こうした局所的な荷重の集中を回避することができる。しかしながら、実際にはこれら螺子１１のピッチＰｒ及び螺子３１のピッチＰｐには、製造公差によって微小なばらつきが生じるため、これらのピッチを完全に等しくすることは困難であり、こうした局所的な荷重の集中に起因して偏磨耗や欠損の発生が助長されることが避けられないものとなっている。

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、サンシャフトに軸方向の荷重が作用することに起因してプラネタリシャフトに形成された螺子、並びにこの螺子と噛合するロータの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外周面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噛合させることによってこれら各部材を係合させ、前記各部材に設けられた螺子のリード角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を具備し、モータの駆動力によって前記ロータを前記サンシャフトの中心軸を中心に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において、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、前記プラネタリシャフトに形成された各々の螺子と前記ロータに形成された各々の螺子とを交互に噛合させることのできる範囲内で同ロータに形成された各々の螺子のピッチが、前記プラネタリシャフトに形成された各々の螺子のピッチよりも大きく設定されていることをその要旨とする。

ロータに形成される螺子のピッチをプラネタリシャフトに形成された螺子のピッチよりも大きく設定した場合には、プラネタリシャフトとロータとが互いに反対方向にずれるように変位したときにまずプラネタリシャフトに作用する荷重と反対側の部分において各螺子の螺子山が当接するようになる。このようにまずプラネタリシャフトに作用する荷重の作用方向と反対側の部分において各螺子の螺子山が当接する場合には、プラネタリシャフトの螺子とロータの螺子の噛合部分における荷重の作用方向とは反対側の部分に荷重が集中するため、荷重の作用方向側の部分に荷重が集中することを回避することができる。そのため、上記請求項１に記載の構成によれば、サンシャフトに軸方向の荷重が作用することに起因してプラネタリシャフトの螺子における前記荷重の作用方向側の部分をロータの螺子に押し付けるようなモーメントが作用するときに、この部分に荷重が集中することに起因して螺子の偏磨耗や欠損等の発生が助長されることを抑制することができる。すなわち、上記構成によれば、サンシャフトに軸方向の荷重が作用することに起因してプラネタリシャフトに形成された螺子、並びにこの螺子と噛合するロータの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。
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。
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。すなわち、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の遊星差動式運動変換機構にあっては、制御軸に連結されたサンシャフトに常に一方向の荷重が作用することとなる。その結果、こうした遊星差動式運動変換機構にあっては、この荷重の作用に起因してプラネタリシャフトを一方向に傾けるモーメントが作用し続けることとなり、プラネタリシャフトにおける螺子の偏磨耗等が進行しやすくなる。そこで、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、上記構成の動力装置を適用する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の動力装置において、前記ロータに形成された螺子のピッチと前記プラネタリシャフトに形成された螺子のピッチとの差は、これらの螺子の製造公差の和よりも大きくなるように設定されてなることをその要旨とする。

上記構成のように各螺子のピッチの製造公差の和よりも大きくなるようにこれら螺子のピッチの差を設定することにより、製造公差による各螺子のピッチのばらつきが最も不利な条件で作用した場合であっても前記ロータに形成された螺子のピッチが前記プラネタリシャフトに形成された螺子のピッチよりも大きくなるようにすることができる。すなわち、上記請求項２に記載の構成によれば、サンシャフトに軸方向の荷重が作用することに起因してプラネタリシャフトの螺子における前記荷重の作用方向側の部分をロータの螺子に押し付けるようなモーメントが作用するときにこの部分に荷重が集中することを確実に回避することができるようになる。

以下、この発明にかかる遊星差動式運動変換機構を具備する動力装置を、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として具体化した一実施形態について、図１〜３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を具備する動力装置２００の断面図である。図１に示されるように本実施形態の動力装置２００は、内燃機関のシリンダヘッド３００に取り付けられ、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。バルブ特性変更機構は、制御軸３１０を軸方向に変位させることにより同制御軸３１０の位置に対応して吸気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り、図１の右方向に制御軸３１０を変位させるほど吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間が小さくなる。

動力装置２００にあっては、モータが回転するのに伴ってハウジング２１０から突出したサンシャフト２０がその軸方向に変位する。図１の右側に示されるようにサンシャフト２０は、その先端部が留め具３２０によってバルブ特性変更機構の制御軸３１０と連結されている。これにより、動力装置２００を制御してサンシャフト２０の軸方向の変位量を制御することにより、バルブ特性変更機構の制御軸３１０を軸方向に変位させ、吸気バルブの最大リフト量及びリフト期間を変更することができる。

動力装置２００は、その内部にモータの回転運動をサンシャフト２０の軸方向の直線運動に変換する遊星差動式運動変換機構１００を有している。図１に示されるように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、この遊星差動式運動変換機構１００の構成を詳しく説明する。尚、以下の説明では図１における右側、すなわちサンシャフト２０が突出している方向を遊星差動式運動変換機構１００のフロント側、図１における左側を遊星差動式運動変換機構１００のリア側として説明を行う。

図１に示されるようにロータ１０の外側には、外周面上に永久磁石が取り付けられたカバー１５が固定されている。カバー１５は、図１に示されるようにベアリング２２０を介して動力装置２００のハウジング２１０に回動可能に固定されている。尚、ハウジング２１０の内周面におけるカバー１５に固定された永久磁石と対向可能な位置には、ステータ２３０が取り付けられており、このステータ２３０を励磁することによりカバー１５とともにロータ１０が回転するようになっている。すなわち、このステータ２３０とカバー１５に固定された永久磁石とによりロータ１０を回転させるモータが構成されている。

また、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。そして、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。

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、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。

尚、図１の右側に示されるようにサンシャフト２０の外周面の一部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、ハウジング２１０の開口部分に形成されているストレートスプライン２１５に噛み合わされる。これにより、これらストレートスプライン２３，２１５の噛み合いの作用によってサンシャフト２０は、ハウジング２１０に対して軸方向には移動可能であるが、回転は規制された状態になっている。

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。

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、そのフロント側の端部にフロント側プラネタリギア３２ａが、リア側の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。そして、フロント側プラネタリギア３２ａがロータ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がロータ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。

尚、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、同シャフト本体３５と別体に形成された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が形成されている一方、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。そして、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。このようにし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ことにより、リア側プラネタリギア３２ｂは、シャフト本体３５から脱着可能であり、且つシャフト本体３５に対して回動可能となっている。

プラネタリシャフト３０の両端部にプラネタリギア３２ａ，３２ｂが設けられていると、サンシャフト２０、プラネタリシャフト３０、ロータ１０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。これに対して本実施形態の遊星差動式運動変換機構１００のようにリア側プラネタリギア３２ｂをシャフト本体３５から脱着可能としていれば、リア側プラネタリギア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の螺子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リア側プラネタリギア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、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公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。これに対して、上記のようにシャフト本体３５とリア側プラネタリギア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。

上記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係合している。

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とは、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。そのため、ロータ１０の螺子１１とプラネタリシャフト３０の螺子３１とは、そのリード角がともに等しくなっている。これにより、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場合にはロータ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とは、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。そのため、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とは、そのリード角が異なっている。これにより、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、このような螺子に加えて、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、モータの駆動力によってロータ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の回転力が各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を通じてモータから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。

バルブ特性変更機構の制御軸３１０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３１０を変位させる荷重が常に作用する。そのため、遊星差動式運動変換機構１００のサンシャフト２０には、図１に矢印で示されるようにフロント側に向かう荷重Ｆが常に作用することになる。

ところで、遊星差動式運動変換機構１００にあっては、上述したようにリード角の異なる螺子と、螺子を挟むように配設される一対のギアとによってロータ１０及びサンシャフト２０とプラネタリシャフト３０とを係合させているため、各部材を滑らかに運動させるためには、各部材の間にある程度のクリアランスを設けることが必要とされる。その結果、図１に矢印で示されるようにサンシャフト２０にフロント側に向かう荷重Ｆが作用している状況下で遊星差動式運動変換機構１００が使用される場合には、上記のように各部材の間に所定のクリアランスが存在することに起因してこのクリアランスの分だけロータ１０とサンシャフト２０との間でプラネタリシャフト３０が傾くこととなる。具体的には、プラネタリシャフト３０のフロント側の部分がロータ１０の内周面に接近するとともに、リア側の部分がサンシャフト２０の外周面に接近するように同プラネタリシャフト３０が傾くこととなる。

これにより、プラネタリシャフト３０の螺子３１における螺子１１と噛合する部分におけるフロント側の部分、すなわち図１において破線で囲んだ部分Ｘにおいて螺子３１が片当たりするようになり、螺子３１並びにこれと噛合する螺子１１に偏磨耗や欠損等が生じやすくなる。

また、ロータ１０及びプラネタリシャフト３０に形成された各螺子１１，３１のピッチには、製造公差によって僅かなばらつきが生じる。そのため、ロータ１０の螺子１１のピッチＰｒとプラネタリシャフト３０の螺子３１のピッチＰｐを等しく設計したとしても、この製造公差に起因する各ピッチＰｒ，Ｐｐのばらつきによってロータ１０の螺子１１のピッチＰｒよりもプラネタリシャフト３０の螺子３１のピッチＰｐが僅かに小さくなることがある。このように螺子１１のピッチＰｒが螺子３１のピッチＰｐよりも小さくなっている場合には、サンシャフト２０に荷重Ｆが作用することに起因してプラネタリシャフト３０がロータ１０に対して荷重Ｆの作用方向にずれるように変位するときに、まずフロント側の部分において螺子３１の螺子山が螺子１１の螺子山に当接するようになる。このように螺子３１及び螺子１１における荷重Ｆの作用方向側の螺子山のみが当接すると、この部分に荷重が集中してしまうため、この部分における螺子１１，３１の偏磨耗や欠損等の発生が更に助長されてしまうこととなる。

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、通常、等しく設定される螺子１１のピッチＰｒと螺子３１のピッチＰｐとの値を異ならせ、敢えて螺子１１のピッチＰｒを螺子３１のピッチＰｐよりも大きくしている。

以下、ロータ１０の螺子１１及びサンシャフト２０の螺子２１と、プラネタリシャフト３０の螺子３１との噛合部分を拡大して示す図２と、螺子１１と螺子３１との噛合態様を模式的に示した図３とを参照して、このように螺子１１のピッチＰｒを螺子３１のピッチＰｐよりも大きく設定した場合の作用を説明する。尚、図３にあっては、説明の便宜上、各螺子１１，３１の螺子山の数を減らし、長方形に簡略化して示すとともに、これらのクリアランス等を誇張して示している。

図２に示されるようにプラネタリシャフト３０の螺子３１は、ロータ１０の螺子１１及びサンシャフト２０の螺子２１の双方に噛合している。ここで、本実施形態の遊星差動式運動変換機構１００にあっては、ロータ１０の螺子１１のピッチＰｒをプラネタリシャフト３０の螺子３１のピッチＰｐよりもごく僅かに大きく設定している。より詳細には、図２に示されるように螺子１１と螺子３１とを互いに噛合させることのできる範囲内において螺子１１の製造公差と螺子３１の製造公差との和よりも螺子１１のピッチＰｒと螺子３１のピッチＰｐの差が大きくなるように螺子３１のピッチを設定している。これにより、具体的には例えば、数ミリメートルの単位で各螺子１１，３１のピッチＰｒ，Ｐｐが設定されるときに、螺子３１のピッチＰｒは螺子１１のピッチＰｐよりも数マイクロメートルだけ大きく設定される。

このように螺子１１のピッチＰｒを螺子３１のピッチＰｐよりも大きく設定すれば、サンシャフト２０に荷重Ｆが作用することに起因してプラネタリシャフト３０が図３に破線矢印で示されるように荷重Ｆの作用方向に変位したときに、まず、螺子３１における荷重Ｆの作用方向とは反対側のリア側の螺子山が、螺子１１の螺子山と当接するようになる（図３における点Ｂ）。

このようにまずリア側の部分において各螺子１１，３１の螺子山が当接する場合には、プラネタリシャフト３０の螺子３１とロータ１０の螺子１１の噛合部分におけるリア側の部分に荷重が集中するため、荷重Ｆの作用方向側のフロント側部分に荷重が集中することを回避することができる。

また、このように螺子１１と螺子３１とがリア側の点Ｂで当接した場合には、図２に示されるように荷重Ｆの作用に起因してモーメントＭが作用する際に、プラネタリシャフト３０にはリア側の点Ｂを支点にしてフロント側の部分をロータ１０の内周面に押しつけるようにモーメントＭが作用するようになる。その結果、プラネタリシャフト３０の螺子３１は、螺子３１の全長に亘ってロータ１０側に押し付けられるようになり、プラネタリシャフト３０が傾くことによる螺子３１の片当たりについても抑制することができるようになる。

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）ロータ１０に形成される螺子１１のピッチＰｒをプラネタリシャフト３０に形成された螺子３１のピッチＰｐよりも大きく設定した場合には、フロント側に向かう荷重Ｆの作用に起因してプラネタリシャフト３０がフロント側にずれるように変位したときにまず各螺子１１，３１の螺子山がリア側の部分において当接するようになる。このようにまずプラネタリシャフト３０に作用する荷重Ｆの作用方向と反対側のリア側の部分において各螺子１１，３１の螺子山が当接する場合には、プラネタリシャフト３０の螺子３１とロータ１０の螺子１１の噛合部分におけるリア側の部分に荷重が集中するため、荷重Ｆの作用方向側のフロント側の部分に荷重が集中することを回避することができる。そのため、サンシャフト２０に軸方向の荷重Ｆが作用することに起因してプラネタリシャフト３０の螺子３１における前記荷重Ｆの作用方向側の部分をロータ１０の螺子１１に押し付けるようなモーメントＭが作用するときに、この部分に荷重が集中することに起因して螺子１１，３１の偏磨耗や欠損等の発生が助長されることを抑制することができる。すなわち、上記実施形態の構成によれば、サンシャフト２０に軸方向の荷重Ｆが作用することに起因してプラネタリシャフト３０に形成された螺子３１、並びにこの螺子３１と噛合するロータ１０の螺子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。

（２）各螺子１１，３１のピッチＰｒ，Ｐｐの製造公差の和よりも大きくなるようにこれら螺子１１のピッチＰｒと螺子３１のピッチＰｐとの差を設定している。そのため、製造公差による各螺子１１，３１のピッチＰｒ，Ｐｐのばらつきが最も不利な条件で作用した場合であってもロータ１０に形成された螺子１１のピッチＰｒがプラネタリシャフト３０に形成された螺子３１のピッチＰｐよりも大きくなるようにすることができる。すなわち、サンシャフト２０に軸方向の荷重Ｆが作用することに起因してプラネタリシャフト３０の螺子３１における荷重Ｆの作用方向側の部分をロータ１０の螺子１１に押し付けるようなモーメントＭが作用するときにこの部分に荷重が集中することを確実に回避することができる。

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。
・ロータ１０の螺子１１のピッチＰｒとプラネタリシャフト３０の螺子３１のピッチＰｐとの差を各螺子１１，３１の製造公差の和よりも大きくする構成を示したが、少なくとも螺子１１のピッチＰｒが螺子３１のピッチＰｐよりも大きく設定されていれば、その差が必ずしも製造公差の和よりも大きなっていなくてもよい。すなわち、少なくとも螺子１１のピッチＰｒの設計値を螺子３１のピッチＰｐの設計値よりも大きく設定すれば、製造公差によって実際のピッチに若干のばらつきがあった場合であっても、ピッチＰｒの設計値がピッチＰｐの設計値と等しい大きさに設定されている場合と比較して実際のピッチＰｒがピッチＰｐよりも小さくなりにくくなる。すなわち、螺子１１のピッチＰｒと螺子３１のピッチＰｐとを等しく設定する場合と比較して、サンシャフト２０に軸方向の荷重Ｆが作用することに起因してプラネタリシャフト３０に形成された螺子３１、並びにこの螺子３１と噛合するロータ１０の螺子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。

・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、ロータ１０の内周面に５条の右螺子を形成し、サンシャフト２０の外周面に４条の左螺子を形成し、プラネタリシャフト３０の外周面に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ロータ１０、サンシャフト２０、プラネタリシャフト３０にそれぞれ形成される螺子の条数は、各螺子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ほんの一例である。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。

・遊星差動式運動変換機構１００のロータ１０に永久磁石が取り付けられたカバー１５を固定し、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２００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２００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２００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２００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。

・尚、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動力装置の断面図。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の螺子及びサンシャフトの螺子と、プラネタリシャフトの螺子との噛合部分の拡大図。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の螺子とプラネタリシャフトの螺子との噛合態様を模式的に示した説明図。サンシャフトに軸方向の荷重が作用することに起因してプラネタリシャフトが傾くことを説明する模式図。（ａ）はロータの螺子のピッチとプラネタリシャフトの螺子のピッチとが等しい場合の各螺子の噛合態様を模式的に示した説明図、（ｂ）はロータの螺子のピッチがプラネタリシャフトの螺子のピッチよりも小さい場合の各螺子の噛合態様を模式的に示した説明図。

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、１５…カバー、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、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、２００…動力装置、２１０…ハウジング、２１５…ストレートスプライン、２２０…ベアリング、２３０…ステータ、３００…シリンダヘッド、３１０…制御軸、３２０…留め具。

Claims

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外周面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噛合させることによってこれら各部材を係合させ、前記各部材に設けられた螺子のリード角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を具備し、モータの駆動力によって前記ロータを前記サンシャフトの中心軸を中心に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において、
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、
前記プラネタリシャフトに形成された各々の螺子と前記ロータに形成された各々の螺子とを交互に噛合させることのできる範囲内で同ロータに形成された各々の螺子のピッチが、前記プラネタリシャフトに形成された各々の螺子のピッチよりも大きく設定されている
ことを特徴とする動力装置。
請求項１に記載の動力装置において、
前記ロータに形成された螺子のピッチと前記プラネタリシャフトに形成された螺子のピッチとの差は、これらの螺子の製造公差の和よりも大きくなるように設定されてなる
ことを特徴とする動力装置。