(57)【要約】【課題】歯車の製造をネットシェイプ化する場合に、穴の成形に用いられるピンの早期の劣化を防ぐ回転−直動変換機構およびその製造方法、を提供する。【解決手段】回転−直動変換機構１０は、サンシャフト３１と、ナット５１と、プラネタリシャフト４１と、遊星歯車４５とを備える。サンシャフト３１は、中心軸２０１に沿って延び、中心軸２０１の軸方向に直線運動する。ナット５１は、中心軸２０１を中心に回転運動する。プラネタリシャフト４１は、中心軸２０１の軸方向に延出する軸部４１ｐを含み、サンシャフト３１およびナット５１に螺合する。遊星歯車４５は、プラネタリシャフト４１に設けられ、プラネタリシャフト４１とともに自転しつつ中心軸２０１を中心に公転する。遊星歯車４５は焼結品である。遊星歯車４５には、軸部４１ｐが挿入される有底の穴４８が形成されている。【選択図】図３
2008089141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動と直線運動とを相互に変換する回転−直動変換機構であって、
軸線に沿って延び、前記軸線方向に直線運動するねじ軸と、
前記軸線を中心に回転運動するナットと、
前記軸線方向に延出する軸部を含み、前記ねじ軸および前記ナットに螺合する遊星ねじローラと、
前記遊星ねじローラに設けられ、前記遊星ねじローラとともに自転しつつ前記軸線を中心に公転する遊星歯車とを備え、
前記遊星歯車は、焼結品、金属粉末射出成形品、樹脂射出成形品および鍛造品のいずれかであり、
前記遊星歯車には、前記軸部が挿入される有底の穴が形成されている、回転−直動変換機構。
【請求項２】
前記穴には、潤滑油が供給され、
前記軸部は、前記穴の内壁と対向する外周面を含み、
前記外周面に、前記軸線方向に沿って螺旋状に延びる溝が形成されている、請求項１に記載の回転−直動変換機構。
【請求項３】
前記穴は、相対的に小さい直径を有し、前記軸部を支持する小径部と、相対的に大きい直径を有する大径部とを含む、請求項１または２に記載の回転−直動変換機構。
【請求項４】
前記ねじ軸は、前記遊星歯車と噛み合う歯車を含み、
前記ねじ軸は、前記遊星歯車に対して前記歯車をスライドさせながら、前記軸線方向に直線運動する、請求項１から３のいずれか１項に記載の回転−直動変換機構。
【請求項５】
回転運動と直線運動とを相互に変換する回転−直動変換機構の製造方法であって、
前記回転−直動変換機構は、
軸線に沿って延び、前記軸線方向に直線運動するねじ軸と、
前記軸線を中心に回転運動するナットと、
前記軸線方向に延出する軸部を有し、前記ねじ軸および前記ナットに螺合する遊星ねじローラと、
前記遊星ねじローラとともに自転しつつ前記軸線を中心に公転する遊星歯車とを含み、
焼結、金属粉末射出成形、樹脂射出成形および冷間鍛造のいずれかの方法により、前記遊星歯車を成形するとともに、前記遊星歯車に有底の穴を形成する工程と、
前記穴に前記軸部を挿入することにより、前記遊星歯車を前記遊星ねじローラに設ける工程とを備える、回転−直動変換機構の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、回転−直動変換機構およびその製造方法に関し、より特定的には、入力された回転運動を直線運動に変換して出力する遊星差動ねじ型の回転−直動変換機構およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転−直動変換機構に関して、たとえば、特開平１０−１９６７５７号公報には、効率を向上させるとともに、１回転当たりの直動量を小さくすることを目的とした回転−直動変換機構が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された回転−直動変換機構は、シャフト、ローラおよびナットを備えるローラねじ機構から構成されている。シャフト、ローラおよびナットには、ねじが形成されている。各ねじ間の螺合を通じてナットの回転運動がローラおよびシャフトへと順に伝わり、シャフトが直線運動する。ローラおよびナットには、歯車が設けられている。ローラは、自らに設けられた歯車をナットに設けられた歯車に噛み合わせた状態で、自転しながらシャフトの周りを公転する。
【０００３】
また、実開平６−２４２５７号公報には、別部品のオイルキャッチャを不要とするとともに、潤滑性を向上させることを目的とした遊星歯車の潤滑装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２では、遊星歯車を構成するピニオンシャフトに、その軸方向に延びる通路が形成されている。通路の内壁には、オイルを慣性力によって流すための螺旋溝が形成されている。
【０００４】
また、実開平６−４０４６０号公報には、異物の排出を促進するとともに、冷却能力を高め、軸受けの長寿命化を図ることを目的としたころ軸受けが開示されている（特許文献３）。特許文献３では、ころ軸受けに備えるころの中心部に、その回転軸に沿う貫通孔が形成されている。貫通孔の内周には、潤滑剤を一方向に流動させるための螺旋溝が形成されている。
【特許文献１】特開平１０−１９６７５７号公報
【特許文献２】実開平６−２４２５７号公報
【特許文献３】実開平６−４０４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示される回転−直動変換機構では、自転しながらシャフトの周りを公転するローラの姿勢を保持するため、ローラに歯車が設けられている。焼結、金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding Process）、樹脂射出成形または冷間鍛造を利用して、歯車の製造をネットシェイプ化する場合、ボブ切り等の機械加工による場合と比較して、歯車の製造コストを低減させることができる。
【０００６】
一方、歯車には、ローラの軸部を挿入するための貫通孔が形成されることがある。しかしながら、全長の長い歯車を、焼結、ＭＩＭまたは樹脂射出成形により製造すると、金型で孔の成形に利用されるスライドピンの長さも長くなる。このとき、スライドピンの全長Ｌと直径Ｄとの比、すなわち、スライドピンのＬ／Ｄが大きくなる。これにより、歯車の成形時、スライドピンに作用する曲げ応力等に起因してピンが折損する可能性が高くなる。
【０００７】
また、全長の長い歯車を冷間鍛造により製造すると、歯車の孔抜きに用いられる鍛造ピンのＬ／Ｄが大きくなる。この場合、ピンの強度が十分に確保されない。また、鍛造ピンによる孔抜き時、歯車を貫通する瞬間にピンに過大な負荷が作用する。これらの理由から、鍛造ピンが早期に劣化し、ピンの寿命が極端に短くなるおそれが生じる。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、歯車の製造をネットシェイプ化する場合に、穴の成形に用いられるピンの早期の劣化を防ぐ回転−直動変換機構およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従った回転−直動変換機構は、回転運動と直線運動とを相互に変換する回転−直動変換機構である。回転−直動変換機構は、ねじ軸と、ナットと、遊星ねじローラと、遊星歯車とを備える。ねじ軸は、軸線に沿って延び、軸線方向に直線運動する。ナットは、軸線を中心に回転運動する。遊星ねじローラは、軸線方向に延出する軸部を含み、ねじ軸およびナットに螺合する。遊星歯車は、遊星ねじローラに設けられ、遊星ねじローラとともに自転しつつ軸線を中心に公転する。遊星歯車は、焼結品、金属粉末射出成形品、樹脂射出成形品および鍛造品のいずれかである。遊星歯車には、軸部が挿入される有底の穴が形成されている。
【００１０】
このように構成された回転−直動変換機構によれば、遊星歯車に形成する穴を有底にすることにより、貫通孔である場合と比較して、穴の全長を短く抑えることができる。これにより、歯車が、焼結品、金属粉末射出成形品または樹脂射出成形品である場合であっても、穴の成形に用いられるピンのＬ／Ｄを小さくできる。これにより、歯車の成形時にピンに作用する曲げ応力等に起因してピンが折損する頻度を下げることができる。また、歯車が鍛造品である場合であっても、穴の成形に用いられるピンのＬ／Ｄを小さくし、その強度を十分に確保することができる。したがって、本発明によれば、歯車の製造をネットシェイプ化するにあたり、穴の成形に用いられるピンの早期の劣化を防ぐことができる。
【００１１】
また好ましくは、穴には、潤滑油が供給される。軸部は、穴の内壁と対向する外周面を含む。外周面に、軸線方向に沿って螺旋状に延びる溝が形成されている。このように構成された回転−直動変換機構によれば、軸部に形成された螺旋状の溝により、穴に供給される潤滑油をより積極的に循環させることができる。
【００１２】
また好ましくは、穴は、小径部と、大径部とを含む。小径部は、相対的に小さい直径を有し、軸部を支持する。大径部は、相対的に大きい直径を有する。このように構成された回転−直動変換機構によれば、上述の各種ピンのＬ／Ｄを、大径部を成形する部位でより小さく設定することができる。これにより、ピンの早期の劣化をより効果的に防ぐことができる。
【００１３】
また好ましくは、ねじ軸は、遊星歯車と噛み合う歯車を含む。ねじ軸は、遊星歯車に対して歯車をスライドさせながら、軸線方向に直線運動する。このように構成された回転−直動変換機構によれば、歯車と遊星歯車とが噛み合った状態でねじ軸が直線運動する構成上、遊星歯車の軸線方向の全長が長くなる。このため、本発明の適用により、上述の効果をより有効に得ることができる。
【００１４】
この発明に従った回転−直動変換機構の製造方法は、回転運動と直線運動とを相互に変換する回転−直動変換機構の製造方法である。回転−直動変換機構は、ねじ軸と、ナットと、遊星ねじローラと、遊星歯車とを含む。ねじ軸は、軸線に沿って延び、軸線方向に直線運動する。ナットは、軸線を中心に回転運動する。遊星ねじローラは、軸線方向に延出する軸部を有し、ねじ軸およびナットに螺合する。遊星歯車は、遊星ねじローラとともに自転しつつ軸線を中心に公転する。回転−直動変換機構の製造方法は、焼結、金属粉末射出成形、樹脂射出成形および冷間鍛造のいずれかの方法により、遊星歯車を成形するとともに、遊星歯車に有底の穴を形成する工程と、穴に軸部を挿入することにより、遊星歯車を遊星ねじローラに設ける工程とを備える。
【００１５】
このように構成された回転−直動変換機構の製造方法によれば、歯車の製造をネットシェイプ化するにあたり、穴の成形に用いられるピンの早期の劣化を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、この発明に従えば、歯車の製造をネットシェイプ化する場合に、穴の成形に用いられるピンの早期の劣化を防ぐ回転−直動変換機構およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における回転−直動変換機構が接続されるバルブリフト可変機構を示す正面図である。図２は、図１中のバルブリフト可変機構を部分的に示す斜視図である。図２中では、内部構造が明確に把握できるように一部が破断されて表わされている。
【００１９】
図１および図２を参照して、バルブリフト可変機構１００は、内燃機関のバルブ（本実施の形態では、吸気バルブ）のバルブリフト量を可変とする機構である。内燃機関は、ガソリンエンジンであっても良いし、ディーゼルエンジンであっても良い。参照する図には示されていないが、図中の駆動軸２０の先端には、駆動軸２０を直線運動させるための本実施の形態における回転−直動変換機構が接続されている。
【００２０】
バルブリフト可変機構１００は、内燃機関のシリンダヘッド内に設けられている。そのシリンダヘッド内には、カム１０３が形成されたカムシャフト１０２、揺動可能に軸支されたロッカアーム１０６およびロッカアーム１０６の揺動に応じて開閉駆動される吸気バルブ１０１が配設されている。バルブリフト可変機構１００は、一方向に延びる駆動軸２０と、駆動軸２０の外周面を覆う支持パイプ１０８と、支持パイプ１０８の外周面上で駆動軸２０の軸方向に並んで配置された入力アーム１０４および揺動カム１０５とを備える。
【００２１】
なお、この内燃機関では、各気筒にそれぞれ一対の吸気バルブ１０１およびロッカアーム１０６が設けられており、一対の吸気バルブ１０１が、１つのカム１０３によって開閉駆動される。バルブリフト可変機構１００には、各気筒に設けられた１つのカム１０３に対応して、１つの入力アーム１０４が設けられている。入力アーム１０４の両側には、各気筒に設けられた一対の吸気バルブ１０１のそれぞれに対応して、２つの揺動カム１０５が設けられている。
【００２２】
支持パイプ１０８は、中空円筒状に形成されており、カムシャフト１０２に対して平行に配置されている。支持パイプ１０８は、軸方向へ移動したり、回転したりしないようにシリンダヘッドに固定されている。支持パイプ１０８の内部には、その軸方向に摺動可能なように駆動軸２０が挿入されている。支持パイプ１０８の外周面上には、駆動軸２０の軸芯を中心として揺動可能で、かつ、その軸方向には移動しないように、入力アーム１０４および２つの揺動カム１０５が設けられている。
【００２３】
入力アーム１０４は、支持パイプ１０８の外周面から離れる方向に突出するアーム部１０４ａと、アーム部１０４ａの先端に回転可能に接続されたローラ部１０４ｂとを有する。入力アーム１０４は、ローラ部１０４ｂがカム１０３に当接可能な位置に配置されるように設けられている。
【００２４】
揺動カム１０５は、支持パイプ１０８の外周面から離れる方向に突出する略三角形状のノーズ部１０５ａを有する。ノーズ部１０５ａの一辺（図１中の下方側の辺）には、凹状に湾曲したカム面１０５ｂが形成されている。吸気バルブ１０１には、バルブスプリングが設けられている。その付勢力によって、カム面１０５ｂには、ロッカアーム１０６に回転可能に取り付けられたローラ１０６ａが押し付けられる。
【００２５】
入力アーム１０４および揺動カム１０５は、一体となって駆動軸２０の軸芯を中心として揺動する。このため、カムシャフト１０２が回転すると、カム１０３に当接された入力アーム１０４が揺動し、この入力アーム１０４の動きに連動して揺動カム１０５も揺動する。この揺動カム１０５の動きが、ロッカアーム１０６を介して吸気バルブ１０１に伝わり、これによって吸気バルブ１０１が開閉駆動される。
【００２６】
バルブリフト可変機構１００は、さらに、支持パイプ１０８の軸芯周りにおいて、入力アーム１０４と揺動カム１０５との相対位相差を変更する機構を備えており、この機構によって、吸気バルブ１０１のバルブリフト量を適宜変更する。つまり、両者の相対位相差を拡大すれば、入力アーム１０４および揺動カム１０５の揺動角に対するロッカアーム１０６の揺動角が拡大され、吸気バルブ１０１のバルブリフト量が増大される。また、両者の相対位相差を縮小すれば、入力アーム１０４および揺動カム１０５の揺動角に対するロッカアーム１０６の揺動角が縮小され、吸気バルブ１０１のバルブリフト量が低減される。
【００２７】
次に、上記の相対位相差を変更する機構について、より詳細な説明を行なう。図２に示されるように、入力アーム１０４および２つの揺動カム１０５と、支持パイプ１０８の外周面との間に規定された空間には、支持パイプ１０８に対して、回転可能で、かつ軸方向に摺動可能に支持されたスライダギア１０７が収容されている。
【００２８】
スライダギア１０７には、その軸方向の中央部に位置して、右ねじ螺旋状のヘリカルス
プラインが形成されたヘリカルギア１０７ｂが設けられている。また、スライダギア１０７には、ヘリカルギア１０７ｂの両側に位置して、ヘリカルギア１０７ｂとは逆に左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されたヘリカルギア１０７ｃがそれぞれ設けられている。
【００２９】
一方、スライダギア１０７を収容する空間を規定する入力アーム１０４および２つの揺動カム１０５の表面には、ヘリカルギア１０７ｂおよび１０７ｃに対応したヘリカルスプラインがそれぞれ形成されている。つまり、入力アーム１０４には、右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されており、そのヘリカルスプラインがヘリカルギア１０７ｂに噛み合っている。また、揺動カム１０５には、左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されており、そのヘリカルスプラインがヘリカルギア１０７ｃに噛み合っている。
【００３０】
スライダギア１０７には、一方のヘリカルギア１０７ｃとヘリカルギア１０７ｂとの間に位置して、周方向に延びる長穴１０７ａが形成されている。また、支持パイプ１０８には、長穴１０７ａの一部と重なるように、軸方向に延びる長穴１０８ａが形成されている。支持パイプ１０８の内部に挿通された駆動軸２０には、これら２つの長穴１０７ａおよび１０８ａの重なった部分を通じて突出する係止ピン２０ａが一体に設けられている。
【００３１】
駆動軸２０がその軸方向に移動すると、スライダギア１０７が係止ピン２０ａにより押されるため、ヘリカルギア１０７ｂおよび１０７ｃが同時に駆動軸２０の軸方向に移動する。このようなヘリカルギア１０７ｂおよび１０７ｃの移動に対して、これらにスプライン係合された入力アーム１０４および揺動カム１０５は、軸方向に移動しないため、ヘリカルスプラインの噛み合いを通じて駆動軸２０の軸芯周りに回動する。このとき、入力アーム１０４と揺動カム１０５とでは、形成されたヘリカルスプラインの向きが逆であるため、回動方向が互いに逆方向となる。これにより、入力アーム１０４と揺動カム１０５との相対位相差が変化し、既に説明したように吸気バルブ１０１のバルブリフト量が変更される。
【００３２】
図３は、図１中のバルブリフト可変機構に接続された回転−直動変換機構を示す断面図である。続いて、本実施の形態における回転−直動変換機構の構造について説明を行なう。
【００３３】
図３を参照して、回転−直動変換機構１０は、仮想軸である中心軸２０１上に延びるサンシャフト３１と、サンシャフト３１の外周上に配置され、中心軸２０１を中心にその周方向に並ぶ複数のプラネタリシャフト４１と、プラネタリシャフト４１に設けられた遊星歯車４５と、複数のプラネタリシャフト４１を取り囲むように設けられたナット５１とを備える。回転−直動変換機構１０は、ハウジング６６に収容されている。
【００３４】
サンシャフト３１は、中心軸２０１上で図２中の駆動軸２０と並ぶように配置されている。サンシャフト３１は、図示しないカップリング機構等の連結機構により駆動軸２０に接続されている。サンシャフト３１は、中心軸２０１の軸方向に駆動軸２０を押し引きする。
【００３５】
サンシャフト３１は、ねじ部３３とギヤ部３４とを含む。ねじ部３３は、サンシャフト３１の外周面に形成された雄ねじによって構成されている。ギヤ部３４は、サンシャフト３１の外周面に形成され、中心軸２０１を中心にその周方向に歯が並ぶ平歯ギヤによって構成されている。ねじ部３３とギヤ部３４とは、中心軸２０１の軸方向に並ぶ。サンシャフト３１は、軸部３１ｐを含む。中心軸２０１の軸方向において、軸部３１ｐとギヤ部３４との間にねじ部３３が形成されている。
【００３６】
サンシャフト３１は、スプライン部３２を含む。スプライン部３２は、サンシャフト３１の外周面に形成されたスプラインによって構成されている。ハウジング６６には、周り止めカラー５８が設けられている。周り止めカラー５８の内周面には、スプラインが形成されている。周り止めカラー５８およびスプライン部３２に形成されたスプラインが互いに係合することにより、中心軸２０１を中心とするサンシャフト３１の回転運動が規制されている。
【００３７】
サンシャフト３１は、サンギヤ３５を含む。本実施の形態では、軸部３１ｐにサンギヤ３５が嵌め合わされている。サンギヤ３５の外周面には、中心軸２０１を中心に周方向に歯が並ぶ平歯ギヤが形成されている。ギヤ部３４およびサンギヤ３５は、ほぼ等しいピッチ円直径を有する。サンギヤ３５は、サンシャフト３１に一体に成形されても良い。サンギヤ３５は、サンシャフト３１以外の部材、たとえばハウジング６６の開口を塞ぐ蓋体６７に固定されても良い。
【００３８】
ナット５１は、中心軸２０１を中心とする筒形状を有する。ナット５１は、軸受け５９により、中心軸２０１を中心に回転自在に支持されている。ナット５１は、サンシャフト３１との間に隙間を設けて配置されている。ナット５１は、ねじ部５２を含む。ねじ部５２は、ナット５１の内周面に形成された雌ねじによって構成されている。ねじ部５２は、サンシャフト３１のねじ部３３の外周上に設けられている。ねじ部５２を構成する雌ねじは、ねじ部３３を構成する雄ねじとは逆向きである。
【００３９】
ナット５１には、リングギヤ５０が固定されている。リングギヤ５０は、中心軸２０１の軸方向に沿ったねじ部５２の両側にそれぞれ設けられている。リングギヤ５０は、ギヤ部３４およびサンギヤ３５の外周上に設けられている。リングギヤ５０の内周面には、中心軸２０１を中心に周方向に歯が並ぶ平歯ギヤが形成されている。
【００４０】
回転−直動変換機構１０は、ナット５１に対して回転運動を入力するモータ６１を備える。モータ６１は、ナット５１に固定されたロータ６２と、ロータ６２の外周上に配設され、コイル６５が巻回されたステータ６３とを含む。コイル６５に通電することにより、ナット５１がロータ６２とともに中心軸２０１を中心に回転する。
【００４１】
図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿った回転−直動変換機構の断面図である。図５は、図３中のＶ−Ｖ線上に沿った回転−直動変換機構の断面図である。図３から図５を参照して、プラネタリシャフト４１は、仮想軸である中心軸２１１上に延びる。中心軸２１１は、中心軸２０１に平行な軸である。
【００４２】
プラネタリシャフト４１は、サンシャフト３１とナット５１との間の隙間に配設されている。プラネタリシャフト４１は、ねじ部４２とギヤ部４３とを含む。ねじ部４２とギヤ部４３とは、中心軸２１１の軸方向に並ぶ。ねじ部４２は、プラネタリシャフト４１の外周面に形成された雄ねじによって構成されている。ねじ部４２は、サンシャフト３１のねじ部３３と、ナット５１のねじ部５２とに螺合する。ねじ部４２を構成する雄ねじは、ねじ部３３を構成する雄ねじとは同じ向きであり、ねじ部５２を構成する雌ねじとは逆向きである。
【００４３】
サンシャフト３１のねじ部３３を構成する雄ねじ、プラネタリシャフト４１のねじ部４２を構成する雄ねじおよびナット５１のねじ部５２を構成する雌ねじは、いずれも同一のピッチを有する多条ねじである。これら各ねじのピッチ円直径を、それぞれ、Ｄｓ、ＤｐおよびＤｎとし、各ねじの条数を、それぞれ、Ｎｓ、ＮｐおよびＮｎとする。本実施の形態では、サンシャフト３１を中心軸２０１の軸方向にストロークさせるため、たとえば、Ｎｓ：Ｎｐ：Ｎｎ＝（Ｄｓ＋１）：Ｄｐ：Ｄｎの関係を満たすように各ねじの条数が決定されている。なお、各ねじのピッチ円直径と条数とは、これ以外の関係も採り得る。
【００４４】
ギヤ部４３は、プラネタリシャフト４１の外周面に形成された平歯ギヤから構成されている。ギヤ部４３は、サンシャフト３１のギヤ部３４とリングギヤ５０とに噛み合う。
【００４５】
プラネタリシャフト４１は、軸部４１ｐを含む。軸部４１ｐは、ねじ部４２から中心軸２１１の軸方向に延出する。中心軸２１１の軸方向において、軸部４１ｐとギヤ部４３との間にねじ部４２が形成されている。軸部４１ｐには遊星歯車４５が挿入されている。遊星歯車４５は、軸部４１ｐに隙間嵌めされている。遊星歯車４５の外周面には、中心軸２１１を中心に周方向に歯が並ぶ平歯ギヤが形成されている。遊星歯車４５およびギヤ部４３は、ほぼ等しいピッチ円直径を有する。遊星歯車４５は、サンギヤ３５とリングギヤ５０とに噛み合う。中心軸２０１の軸方向における遊星歯車４５の長さは、中心軸２０１の軸方向におけるサンギヤ３５の長さよりも大きい。
【００４６】
遊星歯車４５がプラネタリシャフト４１に一体に成形されている場合、遊星歯車４５およびギヤ部４３の回転間に位相のずれが生じると、プラネタリシャフト４１に過大な負荷が掛かるおそれがある。本実施の形態では、遊星歯車４５がガタを持ってプラネタリシャフト４１に設けられているため、このようなずれを吸収することができる。
【００４７】
ナット５１が回転すると、その回転運動は、ナット５１およびプラネタリシャフト４１間のねじ部の噛み合いにより、プラネタリシャフト４１に伝わる。この際、プラネタリシャフト４１のギヤ部４３と、リングギヤ５０およびサンシャフト３１のギヤ部３４とがそれぞれ噛み合い、遊星歯車４５と、リングギヤ５０およびサンギヤ３５とがそれぞれ噛み合う。プラネタリシャフト４１は、中心軸２０１の軸方向に静止したまま、自転しながら中心軸２０１を中心に公転する。このとき、プラネタリシャフト４１は、平歯ギヤの噛み合いによって、中心軸２０１の軸方向に平行な一定の姿勢に保持される。
【００４８】
プラネタリシャフト４１の回転運動は、プラネタリシャフト４１およびサンシャフト３１間のねじ部の噛み合いにより、サンシャフト３１に伝わる。結果、サンシャフト３１は、中心軸２０１の軸方向に直線運動する。
【００４９】
図６は、図３中の遊星歯車を示す図である。図６中には、遊星歯車４５の正面図と、正面図中のＡ−Ａ線上に沿った遊星歯車４５の断面図とが示されている。
【００５０】
図６を参照して、遊星歯車４５は、金属粉末を焼結することによって得られる焼結品である。遊星歯車４５には、軸部４１ｐが挿入される穴４８が形成されている。穴４８は、中心軸２１１上に延びる有底の穴である。穴４８は、中心軸２１１の軸方向に直交する平面で切断された場合に、円形の断面形状を有する。
【００５１】
遊星歯車４５は、端面４５ａおよび端面４５ｂを含む。端面４５ａおよび端面４５ｂは、中心軸２１１の軸方向に沿った遊星歯車４５の両端にそれぞれ形成されている。端面４５ａは、プラネタリシャフト４１に対向する。穴４８は、端面４５ａに開口し、端面４５ｂに達しない。穴４８は、底面４８ｃを含む。底面４８ｃは、端面４５ａと端面４５ｂとの間に形成されている。底面４８ｃは、平面状に形成されている。底面４８ｃは、湾曲面状に形成されても良い。穴４８は、遊星歯車４５の全長ＬＡよりも小さい全長Ｌを有する。穴４８は、直径Ｄ１を有する。
【００５２】
続いて、図３中に示す回転−直動変換機構１０の製造方法について説明を行なう。図７は、図６中の遊星歯車を製造する工程を示すフローチャート図である。図８は、図７に示す製造工程の中の加圧成形工程を示す断面図である。
【００５３】
図７および図８を参照して、まず、金属粉末７５を金型７１に投入し、加圧成形する。金型７１は、スライドピン７２を含む。スライドピン７２によって、加圧成形により得られる成形体に有底の穴４８が形成される。スライドピン７２は、穴４８に対応する形状を有し、金型７１において金属粉末７５によって周囲を取り囲まれるピン部７３と、穴４８の外側に配置される鍔部７４とを含む。
【００５４】
加圧成形時、金型表面を潤滑剤により被覆しても良い。これにより、金型の表面粗度を向上させ、金型と粉末との摩擦抵抗を低減させる。これにより、成形体の密度分布の均一化を図ることができる。
【００５５】
加圧成形後、得られた成形体を金型７１から取り外すとともに、成形体に形成された穴４８からスライドピン７２を抜き取る。
【００５６】
次に、前工程で得られた成形体を焼結する。次に、成形体に対してサイジングを実施し、歯車の内径、歯面の形状精度を確保する。次に、歯車の耐蝕性および耐磨耗性を向上させるため、成形体を水蒸気内で保持する。この際、成形体の表面に四三酸化鉄被膜が形成されるため、歯車の機械的強度が向上する。
【００５７】
次に、熱処理としての浸炭焼き入れを実施する。この際、熱処理時の歪みを抑制するため、成形体の外周部を拘束しながら熱処理を実施しても良い。次に、バレル研磨を実施し、成形体に形成されたバリを除去する。次に、洗浄工程を実施する。ここまでの工程で、遊星歯車４５が完成する。その後、回転−直動変換機構１０の組み立て工程において、穴４８に軸部４１ｐを挿入することにより、遊星歯車４５をプラネタリシャフト４１に組み付ける。
【００５８】
軸部４１ｐが挿入される穴４８が貫通孔である場合を想定すると、スライドピン７２のＬ／Ｄが、ＬＡ／Ｄ１以上の大きい値となる。この場合、加圧成形時にスライドピン７２に作用する曲げ応力に起因して、ピン部７３と鍔部７４との間の首部７３ｇを起点にスライドピン７２が折損する可能性が高くなる。これに対して、本実施の形態では、穴４８が有底の穴とされているため、スライドピン７２のＬ／Ｄが、ＬＡ／Ｄ１よりも小さいＬ１／Ｄ１となる。これにより、スライドピン７２が折損する頻度を低く抑えることができる。
【００５９】
本実施の形態における回転−直動変換機構１０では、遊星歯車４５とサンギヤ３５とがスライドしながら、サンシャフト３１が中心軸２０１の軸方向に直線運動する。この際、中心軸２０１の軸方向におけるサンシャフト３１のストローク端で、遊星歯車４５とサンギヤ３５とが噛み合った状態が維持されるため、中心軸２０１の軸方向における遊星歯車４５の全長が長くなる。遊星歯車４５に貫通孔を形成しようとすると、穴の全長も長くなるため、遊星歯車に有底の穴を設ける本発明が、図３中の回転−直動変換機構１０により有効に適用される。
【００６０】
図３中において、中心軸２０１の軸方向における遊星歯車４５の長さは、サンシャフト３１のストローク長よりも大きい。中心軸２０１の軸方向における遊星歯車４５の長さは、少なくとも、サンシャフト３１のストローク長と、中心軸２０１の軸方向におけるサンギヤ３５の長さとを合わせた長さよりも大きい。
【００６１】
また、焼結により製造された遊星歯車４５の内部には、気泡が存在する。このため、その気泡にオイルを含有させ、遊星歯車４５の耐磨耗性や耐焼き付き性を向上させることができる。
【００６２】
この発明の実施の形態１における回転−直動変換機構１０は、ねじ軸としてのサンシャフト３１と、ナット５１と、遊星ねじローラとしてのプラネタリシャフト４１と、遊星歯車４５とを備える。サンシャフト３１は、軸線としての中心軸２０１に沿って延び、中心軸２０１の軸方向に直線運動する。ナット５１は、中心軸２０１を中心に回転運動する。プラネタリシャフト４１は、中心軸２０１の軸方向に延出する軸部４１ｐを含み、サンシャフト３１およびナット５１に螺合する。遊星歯車４５は、プラネタリシャフト４１に設けられ、プラネタリシャフト４１とともに自転しつつ中心軸２０１を中心に公転する。遊星歯車４５は、焼結品、金属粉末射出成形品、樹脂射出成形品および鍛造品のいずれかとしての焼結品である。遊星歯車４５には、軸部４１ｐが挿入される有底の穴４８が形成されている。
【００６３】
このように構成された、この発明の実施の形態１における回転−直動変換機構１０によれば、遊星歯車４５を焼結品とし、その製造のネットシャイプ化を図ることにより、機械加工によって製造する場合と比較して、製造コストを低減させることができる。また、全長の長い遊星歯車４５を焼結品とした場合にも、遊星歯車４５に形成する穴４８を有底とすることにより、加圧成形時に使用されるスライドピン７２の折損を効果的に防ぐことができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、本発明による回転−直動変換機構を内燃機関のバルブリフト可変機構に接続したが、これに限定されず、直線駆動が必要となる各種機構に接続することができる。また本発明を、入力された直線運動を回転運動に変換して出力する回転−直動変換機構に適用することもできる。
【００６５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図３中の遊星歯車４５およびプラネタリシャフト４１の各種変形例について説明を行なう。
【００６６】
図９は、図３中の遊星歯車の第１の変形例を示す断面図である。図１０は、図９中の遊星歯車を製造する加圧成形工程を示す断面図である。
【００６７】
図９および図１０を参照して、本変形例では、遊星歯車４５に形成される穴４８が、小径部４８ｘと大径部４８ｙとを含む。小径部４８ｘは、相対的に小さい直径Ｄ１を有し、大径部４８ｙは、相対的に大きい直径Ｄ２を有する。小径部４８ｘは、図６中の遊星歯車４５に形成された穴４８と同じ直径を有する。軸部４１ｐは、小径部４８ｘによって支持される。小径部４８ｘの長さＬ２は、軸部４１ｐが確実に支持される程度の大きさに確保される。端面４５ａと小径部４８ｘとの間に大径部４８ｙが形成されている。大径部４８ｙは、中心軸２１１の軸方向に所定の長さに渡って延びる。
【００６８】
スライドピン７２は、小径部４８ｘおよび大径部４８ｙにそれぞれ対応して、相対的に小さい直径を有する小径部７３ｘと、相対的に大きい直径を有する大径部７３ｙとを含む。このような構成により、大径部７３ｙと鍔部７４との間の首部７３ｇの強度を十分に確保し、スライドピン７２の折損をより効果的に防ぐことができる。
【００６９】
図１１は、図３中の遊星歯車の第２の変形例を示す断面図である。図１２は、図１１中の遊星歯車を製造する加圧成形工程を示す断面図である。
【００７０】
図１１および図１２を参照して、本変形例では、遊星歯車４５に形成される穴４８が、湾曲面からなる湾曲部４８ｊを含む。湾曲部４８ｊは、端面４５ａに隣接する。湾曲部４８ｊは、穴４８の内壁と端面４５ａとが交わる位置に形成されている。このような構成により、回転−直動変換機構１０の稼動時に、遊星歯車４５が軸部４１ｐに対して軸ずれを起こした場合にも、遊星歯車４５および軸部４１ｐ間に過度の応力が生じることを防止できる。
【００７１】
スライドピン７２は、湾曲部４８ｊの形状に対応して、湾曲面からなる首部７３ｇを含む。この場合、遊星歯車４５の加圧成形時、首部７３ｇに生じる応力集中を緩和し、スライドピン７２の折損をより効果的に防ぐことができる。
【００７２】
図１３は、図３中のプラネタリシャフトの変形例を示す断面図である。図１３を参照して、回転−直動変換機構１０には、内部潤滑あるいは冷却のために潤滑油が供給される。穴４８に軸部４１ｐが挿入された状態で、軸部４１ｐと底面４８ｃとの間には空間９０が形成される。空間９０には、回転−直動変換機構１０に供給される潤滑油が滞留する。
【００７３】
軸部４１ｐは、穴４８の内壁に向い合う外周面４１ａを含む。外周面４１ａには、中心軸２１１の軸方向に沿って螺旋状に延びる螺旋溝９２が形成されている。プラネタリシャフト４１が転造により製造されている場合、螺旋溝９２は、軸部４１ｐの転造と同時に外周面４１ａに成形される。
【００７４】
回転−直動変換機構１０の稼動時、自転しつつ公転する遊星歯車４５には慣性力が作用する。本変形例では、この慣性力によって、空間９０に滞留する潤滑油を、螺旋溝９２を通じて積極的に循環させることができる。これにより、潤滑油に含まれる異物等が、遊星歯車４５内に留まることを防止できる。
【００７５】
図１４は、図３中の遊星歯車の第３の変形例を示す断面図である。図１４を参照して、本変形例では、穴４８の内壁に、中心軸２１１の軸方向に沿って延びる溝９６が形成されている。溝９６は、直線上に延びる。溝９６は、中心軸２１１の周方向にずれて複数、形成されても良い。このような構成により、空間９０に滞留する潤滑油を、溝９６を通じて積極的に循環させることができる。
【００７６】
遊星歯車４５は、相対的に大きい直径を有する歯部４６と、相対的に小さい直径を有する谷部４７とを含む。溝９６は、歯部４６の内周側に形成されている。これにより、溝９６を谷部４７の内周側に形成する場合と比較して、遊星歯車４５の強度を十分に確保することができる。
【００７７】
図１３および図１４に示す変形例においては、軸部４１ｐおよび遊星歯車４５の少なくともいずれか一方が、有底の穴４８内に滞留する潤滑油をその外部に導くガイド部としての螺旋溝９２または溝９６を含む。
【００７８】
このように構成された、この発明の実施の形態２における回転−直動変換機構１０によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７９】
（実施の形態３）
図１５は、この発明の実施の形態３における回転−直動変換機構において、遊星歯車を製造する工程を示すフローチャート図である。本実施の形態における回転−直動変換機構は、実施の形態１における回転−直動変換機構１０と基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００８０】
図１５を参照して、本実施の形態では、遊星歯車４５が金属粉末射出成形（ＭＩＭ）により形成されている。遊星歯車４５の製造工程について説明すると、まず、金属粉末とバインダとを混錬する。次に、得られた混錬物からペレットを作製する。次に、射出成形機によりペレットから歯車を成形する。次に、焼結により、歯車からバインダを除去する。
【００８１】
次に、歯車に対して、熱処理としての焼き入れおよび焼き戻しを実施する。この際、部品同士が重ならないように、所定の間隔ごとに歯車を位置決めするための凹部を設けた治具を用いても良い。また、熱処理時に歪みが発生しないように、歯車の外径を拘束しながら熱処理を実施しても良い。次に、バレル研磨を実施し、成形体に形成されたバリを除去する。次に、歯車を洗浄する。ここまでの工程で、遊星歯車４５が完成する。その後、回転−直動変換機構１０の組み立て工程において、穴４８に軸部４１ｐを挿入することにより、遊星歯車４５をプラネタリシャフト４１に組み付ける。
【００８２】
本実施の形態では、遊星歯車４５に形成される穴４８を有底にすることにより、図１５中の射出成形時、穴４８の成形に用いられるスライドピンのＬ／Ｄを小さくできる。これにより、スライドピンの折損を効果的に防ぐことができる。また、遊星歯車４５をＭＩＭ品とすることにより、高い密度を確保することができる。これにより、遊星歯車４５の強度を向上させることができる。
【００８３】
このように構成された、この発明の実施の形態３における回転−直動変換機構によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
（実施の形態４）
図１６は、この発明の実施の形態４における回転−直動変換機構において、遊星歯車を製造する工程を示すフローチャート図である。本実施の形態における回転−直動変換機構は、実施の形態１における回転−直動変換機構１０と基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００８５】
図１６を参照して、本実施の形態では、遊星歯車４５が樹脂射出成形により形成されている。遊星歯車４５の製造工程について説明すると、まず、樹脂材料からなるペレットを準備する。ペレットを、射出成形機のシリンダに充填し、射出、保圧、冷却の工程を順次、実施する。次に、樹脂成形された歯車を射出成形機から取り出す。ここまでの工程で、遊星歯車４５が完成する。その後、回転−直動変換機構１０の組み立て工程において、穴４８に軸部４１ｐを挿入することにより、遊星歯車４５をプラネタリシャフト４１に組み付ける。
【００８６】
本実施の形態では、遊星歯車４５に形成される穴４８を有底にすることにより、図１６中の射出成形時、穴４８の成形に用いられるスライドピンのＬ／Ｄを小さくできる。これにより、スライドピンの折損を効果的に防ぐことができる。また、遊星歯車４５を樹脂成形品とすることにより、遊星歯車４５の軽量化を図ることができる。
【００８７】
このように構成された、この発明の実施の形態４における回転−直動変換機構によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
（実施の形態５）
図１７は、この発明の実施の形態５における回転−直動変換機構において、遊星歯車を製造する工程を示すフローチャート図である。本実施の形態における回転−直動変換機構は、実施の形態１における回転−直動変換機構１０と基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００８９】
図１７を参照して、本実施の形態では、遊星歯車４５が冷間鍛造により形成されている。遊星歯車４５の製造工程について説明すると、まず、コイル材をブランク形状に切断する。次に、鍛造工程により、コイル材の端面に平面を付与する。
【００９０】
図１８は、図１７に示す製造工程の中の穴開け工程を示す断面図である。図１７および図１８を参照して、次に、コイル材８２に有底の穴４８を形成する。穴４８は、コイル材８２に対して鍛造用ピン８１を繰り返し打突させることにより成形される。
【００９１】
次に、鍛造工程により、コイル材の外周面に歯面形状を付与し、歯車を成形する。次に、穴４８に対してサイジングを実施し、内径の精度を確保する。次に、歯車を洗浄する。次に、歯車に熱処理としての浸炭窒化処理を実施する。次に、歯車の内径に対して、仕上げ用のプレス加工およびバレル研磨を順次実施する。次に、歯車を再び洗浄し、その後、歯車に防錆処理を実施する。ここまでの工程で、遊星歯車４５が完成する。その後、回転−直動変換機構１０の組み立て工程において、穴４８に軸部４１ｐを挿入することにより、遊星歯車４５をプラネタリシャフト４１に組み付ける。
【００９２】
穴４８が貫通孔である場合を想定すると、鍛造用ピン８１のＬ／Ｄが大きくなる。この場合、鍛造用ピン８１の強度を十分に確保することができない。また、コイル材８２を打ち抜く瞬間に鍛造用ピン８１に過大な負荷が作用する。これに対して、本実施の形態では、穴４８を有底にすることにより、鍛造用ピン８１のＬ／Ｄを小さくし、ピンの強度を向上させることができる。また、コイル材８２を打ち抜くことなく穴開け工程を終えるため、鍛造用ピン８１に過大な負荷が作用することもない。したがって、本実施の形態では、鍛造用ピン８１の劣化を抑え、ピンの高寿命化を図ることができる。
【００９３】
このように構成された、この発明の実施の形態５における回転−直動変換機構によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
なお、以上に説明した遊星歯車４５やプラネタリシャフト４１の構造を適宜、組み合わせることによって、新たな回転−直動変換機構を構成しても良い。
【００９５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】この発明の実施の形態１における回転−直動変換機構が接続されるバルブリフト可変機構を示す正面図である。
【図２】図１中のバルブリフト可変機構を部分的に示す斜視図である。
【図３】図１中のバルブリフト可変機構に接続された回転−直動変換機構を示す断面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿った回転−直動変換機構の断面図である。
【図５】図３中のＶ−Ｖ線上に沿った回転−直動変換機構の断面図である。
【図６】図３中の遊星歯車を示す図である。
【図７】図６中の遊星歯車を製造する工程を示すフローチャート図である。
【図８】図７に示す製造工程の中の加圧成形工程を示す断面図である。
【図９】図３中の遊星歯車の第１の変形例を示す断面図である。
【図１０】図９中の遊星歯車を製造する加圧成形工程を示す断面図である。
【図１１】図３中の遊星歯車の第２の変形例を示す断面図である。
【図１２】図１１中の遊星歯車を製造する加圧成形工程を示す断面図である。
【図１３】図３中のプラネタリシャフトの変形例を示す断面図である。
【図１４】図３中の遊星歯車の第３の変形例を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３における回転−直動変換機構において、遊星歯車を製造する工程を示すフローチャート図である。
【図１６】この発明の実施の形態４における回転−直動変換機構において、遊星歯車を製造する工程を示すフローチャート図である。
【図１７】この発明の実施の形態５における回転−直動変換機構において、遊星歯車を製造する工程を示すフローチャート図である。
【図１８】図１７に示す製造工程の中の穴開け工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０  回転−直動変換機構、３１  サンシャフト、３５  サンギヤ、４１  プラネタリシャフト、４１ｐ  軸部、４５  遊星歯車、４８  穴、４８ｘ  小径部、４８ｙ  大径部、５１  ナット、９２  螺旋溝、２０１  中心軸。
【図１】
2008089141.tif 000003
【図２】
2008089141.tif 000004
【図３】
2008089141.tif 000005
【図４】
2008089141.tif 000006
【図５】
2008089141.tif 000007
【図６】
2008089141.tif 000008
【図７】
2008089141.tif 000009
【図８】
2008089141.tif 000010
【図９】
2008089141.tif 000011
【図１０】
2008089141.tif 000012
【図１１】
2008089141.tif 000013
【図１２】
2008089141.tif 000014
【図１３】
2008089141.tif 000015
【図１４】
2008089141.tif 000016
【図１５】
2008089141.tif 000017
【図１６】
2008089141.tif 000018
【図１７】
2008089141.tif 000019
【図１８】
2008089141.tif 000020