(57)【要約】【課題】歯車の強度や形状精度の低下を抑えつつ、製造コストの十分な低減が図られる回転−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、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、中心軸２０１の軸方向に配列され、互いに連結される歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚを含む。歯車部品１４５は、焼結品、金属粉末射出成形品、樹脂成形品および冷間鍛造品のいずれかである。【選択図】図３
2008057629.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、前記軸線方向に配列され、互いに連結される複数の分割体を含み、前記分割体は、焼結品、金属粉末射出成形品、樹脂成形品および冷間鍛造品のいずれかである、回転−直動変換機構。
【請求項２】
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に記載の回転−直動変換機構。
【請求項３】
前記分割体には、前記軸線方向に延びる孔が形成され、
前記孔に圧入されたピンにより、複数の前記分割体が互いに連結されている、請求項１または２に記載の回転−直動変換機構。
【請求項４】
接着剤またはロウ付けにより、複数の前記分割体が互いに連結されている、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】
前記分割体は、凸部と凹部とを含み、
前記軸線方向に隣り合う前記分割体間で、前記凸部と前記凹部とが嵌合する、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転−直動変換機構。
【請求項６】
複数の前記分割体は、互いに同一形状を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の回転−直動変換機構。
【請求項７】
前記分割体は、焼結品、金属粉末射出成形品および樹脂成形品のいずれかであり、
複数の前記分割体は、前記軸線方向において両端に配置される第１分割体および第２分割体と、前記第１分割体と前記第２分割体との間に配置される第３分割体とを含み、
前記軸線方向における前記第１分割体および前記第２分割体の長さは、それぞれ、前記軸線方向における前記第３分割体の長さよりも小さい、請求項１から６のいずれか１項に記載の回転−直動変換機構。
【請求項８】
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し、複数の分割体を有する遊星歯車とを含み、
焼結、金属粉末射出成形、樹脂成形および冷間鍛造のいずれかの方法により、複数の前記分割体を製造する工程と、
複数の前記分割体を前記軸線方向に配列し、互いに連結する工程とを備える、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。
【特許文献１】特開平１０−１９６７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。この歯車を、焼結、金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding Process）、樹脂成形または冷間鍛造から形成した場合、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。
【０００４】
しかしながら、歯車の全長が長い場合、この歯車を焼結またはＭＩＭにより製造すると、歯車の軸方向の端部と中央部との間で密度に差が生じる。すなわち、金属粉末の加圧成形時、端部では圧力が伝わり易く、中央部では圧力が減衰して伝わるため、端部から中央部に向かうほど密度が小さくなる傾向が生じる。これにより、歯車の焼結時または熱処理時に歪みが発生し、歯車の強度や形状精度が低下するおそれが生じる。また、歯車を樹脂成形により製造すると、同様に密度にむらが生じたり、気泡による巣が発生し易くなる。この場合にも、歯車の強度や形状精度を十分に確保することができない。
【０００５】
一方、歯車の全長が長い場合に、歯車を冷間鍛造により製造すると、孔抜きや歯車成形に用いるパンチに過大な負荷が掛かり、パンチの寿命が極端に短くなるおそれが生じる。このため、歯車の製造コストを十分に低減させることができない。
【０００６】
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、歯車の強度や形状精度の低下を抑えつつ、製造コストの十分な低減が図られる回転−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】
【０００７】
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、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、軸線方向に配列され、互いに連結される複数の分割体を含む。分割体は、焼結品、金属粉末射出成形品、樹脂成形品および冷間鍛造品のいずれかである。
【０００８】
このように構成された回転−直動変換機構によれば、分割体は遊星歯車を軸線方向に分割した形状を有するため、遊星歯車の全長が長い場合であっても、各分割体の軸線方向の長さを小さく抑えることができる。これにより、分割体が、焼結品、金属粉末射出成形品または樹脂成形品である場合であっても、成形時に密度むらが生じることを防ぎ、強度や形状精度に優れた遊星歯車を得ることができる。また、分割体が冷間鍛造品である場合であっても、パンチに過大な負荷が掛かることを防ぎ、パンチの長寿命化を図ることができる。結果、歯車の強度や形状精度の低下を抑えつつ、製造コストの十分な低減を図ることができる。
【０００９】
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。
【００１０】
また好ましくは、分割体には、軸線方向に延びる孔が形成されている。孔に圧入されたピンにより、複数の分割体が互いに連結されている。また好ましくは、接着剤またはロウ付けにより、複数の分割体が互いに連結されている。また好ましくは、分割体は、凸部と凹部とを含む。軸線方向に隣り合う分割体間で、凸部と凹部とが嵌合する。このように構成された回転−直動変換機構によれば、簡易な構成で、複数の分割体を互いに結合することができる。
【００１１】
また好ましくは、複数の分割体は、互いに同一形状を有する。このように構成された回転−直動変換機構によれば、分割体の製造、管理を簡易化し、遊星歯車の製造コストを低減させることができる。
【００１２】
また好ましくは、分割体は、焼結品、金属粉末射出成形品および樹脂成形品のいずれかである。複数の分割体は、軸線方向において両端に配置される第１分割体および第２分割体と、軸線方向における第１分割体と第２分割体との間に配置される第３分割体とを含む。軸線方向における第１分割体および第２分割体の長さは、それぞれ、軸線方向における第３分割体の長さよりも小さい。
【００１３】
このように構成された回転−直動変換機構によれば、遊星歯車は、自転しつつ軸線を中心に公転する遊星ねじローラの姿勢を保持する役割を果たす。このため、軸線方向において中央部に配置される第３分割体よりも、両端に配置される第１分割体および第２分割体により大きい負荷が加わる。これに対して、第１分割体および第２分割体の長さをそれぞれ第３分割体の長さよりも小さくすることにより、分割体の成形時、第１分割体および第２分割体の密度を容易に第３分割体の密度よりも大きく設定することができる。これにより、第１分割体および第２分割体の耐磨耗性を向上させ、延いては遊星歯車の耐久性を向上させることができる。
【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、軸線に沿って延び、軸線方向に直線運動するねじ軸と、軸線を中心に回転運動するナットと、ねじ軸およびナットに螺合する遊星ねじローラと、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し、複数の分割体を有する遊星歯車とを含む。回転−直動変換機構の製造方法は、焼結、金属粉末射出成形、樹脂成形および冷間鍛造のいずれかの方法により、複数の分割体を製造する工程と、複数の分割体を軸線方向に配列し、互いに連結する工程とを備える。
【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、歯車の強度や形状精度の低下を抑えつつ、製造コストの十分な低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、この発明に従えば、歯車の強度や形状精度の低下を抑えつつ、製造コストの十分な低減が図られる回転−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。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。図７は、図３中の遊星歯車の分解組み立て図である。
【００５０】
図６および図７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が挿入される孔１４８が形成されている。孔１４８は、中心軸２１１上に延びる貫通孔である。
【００５１】
遊星歯車４５は、歯車部品１４５ｘ、歯車部品１４５ｙおよび歯車部品１４５ｚを含む（特にこれらを区別しない場合には、歯車部品１４５と呼ぶ）。歯車部品１４５ｘ、歯車部品１４５ｙおよび歯車部品１４５ｚは、中心軸２１１の軸方向、すなわち図３中の中心軸２０１の軸方向に配列されている。中心軸２１１の軸方向において、歯車部品１４５ｘおよび歯車部品１４５ｚは、遊星歯車４５の両端に配置されている。歯車部品１４５ｙは、歯車部品１４５ｘと歯車部品１４５ｚとの間に設けられている。なお、遊星歯車４５は、３以外の複数の歯車部品１４５に分割されても良い。
【００５２】
歯車部品１４５は、端面１４５ａおよび１４５ｂを含む。隣り合う歯車部品１４５間で、端面１４５ａと端面１４５ｂとが向い合う。歯車部品１４５には、ピン孔１４９が形成されている。ピン孔１４９は、中心軸２１１の軸方向に延びる。ピン孔１４９は、端面１４５ａから端面１４５ｂまで延び、歯車部品１４５を貫通する。歯車部品１４５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。ピン孔１４９は、歯部４６の内周側に形成されている。これにより、ピン孔１４９を谷部４７の内周側に形成する場合と比較して、歯車部品１４５の強度をより確実に確保できる。歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚに形成されたピン孔１４９に、ピン８１が圧入されている。このような構成により、歯車部品１４５ｘ、歯車部品１４５ｙおよび歯車部品１４５ｚが、一体に連結されている。
【００５３】
ピン８１の替わりに、接着剤やロウ付け等の接着部材を用いて、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚを互いに連結しても良い。これらの場合、より簡易な構成で、歯車部品間を連結することができる。一方、ピン８１を用いた場合、端面１４５ａと端面１４５ｂとの合わせ面から接着部材が食み出すおそれがないため、歯面形状を精度良く保つことができる。また他に、歯車部品１４５にキー溝を形成し、そのキー溝に挿入するキーにより、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚを互いに連結しても良い。
【００５４】
続いて、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８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を参照して、まず、金属粉末を金型に投入し、加圧成形する。圧力は、歯車軸（図６中の中心軸２１１）に沿った方向に作用する。この際、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】
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。
【００５６】
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、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚが完成する。次に、ピン孔１４９にピン８１を圧入することによって、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚを連結する。以上の工程により、遊星歯車４５が完成する。
【００５７】
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。すなわち、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。
【００５８】
全長の長い遊星歯車４５を焼結により製造すると、図８中の加圧成形の工程時、金属粉末に作用する圧力が、中心軸２０１の軸方向に沿った端部で大きくなり、中央部で小さくなる傾向が顕著に生じる。このため、成形体の密度にばらつきが生じる。これに対して、本実施の形態では、遊星歯車４５を歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚに分割することにより、各歯車部品１４５の長さを小さく抑えることができる。これにより、歯車部品１４５をより均一な密度分布の焼結体に仕上げることができる。
【００５９】
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。
【００６０】
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、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、中心軸２０１の軸方向に配列され、互いに連結される複数の分割体としての歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚを含む。歯車部品１４５は、焼結品、金属粉末射出成形品、樹脂成形品および冷間鍛造品のいずれかとしての焼結品である。焼結および金属粉末射出成形は、金属粉末を加圧成形する工程を備える製造方法である。焼結および金属粉末射出成形は、加圧成形により得られた成形体を熱処理する工程をさらに備える製造方法である。
【００６１】
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を焼結品とすることにより、機械加工によって製造する場合と比較して、製造コストの削減を図ることができる。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を複数の歯車部品１４５に分割することにより、歯車部品１４５の内部に密度のばらつきが生じることを抑制できる。これにより、図８中の焼結工程時または熱処理工程時に歪みの発生を抑え、強度や形状精度に優れた遊星歯車４５に仕上げることができる。これにより、回転−直動変換機構１０の耐久性を向上させることができる。また、回転−直動間の運動の変換効率を向上させることができる。
【００６２】
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。
【００６３】
続いて、図６中の遊星歯車４５の密度を評価した実施例について説明を行なう。図９は、図６中の遊星歯車の密度を示すグラフである。
【００６４】
図９を参照して、図８中の工程に従って製造した遊星歯車４５を準備し、遊星歯車４５を構成する歯車部品１４５ｘ、歯車部品１４５ｙおよび歯車部品１４５ｚの密度を測定した。歯車部品１４５ｘ、歯車部品１４５ｙおよび歯車部品１４５ｚをそれぞれ、測定位置「前」、「中」および「後」とし、結果を図９中に示した。また、比較のため、金属粉末から一体に製造した遊星歯車４５を準備し、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚに相当する位置の密度を測定した。
【００６５】
図９を参照して分かるように、遊星歯車４５を一体成形した比較例では、測定位置「前」および「後」で高く、測定位置「中」で低い密度分布が生じた。一方、遊星歯車４５を分割成形した実施例では、測定位置によらずほぼ均一な密度分布が得られることを確認できた。
【００６６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図６中の遊星歯車４５の各種変形例について説明を行なう。
【００６７】
図１０は、図６中の遊星歯車の第１の変形例を示す断面図である。図１０を参照して、本変形例では、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚが、互いに同一形状を有する。歯車部品１４５は、面取り部８２を含む。面取り部８２は、端面１４５ａと歯面とが交わる角部と、端面１４５ｂと歯面とが交わる角部とに形成されている。面取り部８２は、互いに隣り合う歯車部品１４５間で歯面が隣接する位置に形成されている。
【００６８】
歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚを互いに同一形状とすることにより、歯車部品１４５の製造や管理を簡易化することができる。これにより、遊星歯車４５の製造コストを低減させることができる。また、面取り部８２を形成することによって、サンシャフト３１の直線運動時、サンギヤ３５を遊星歯車４５に対してより円滑にスライドさせることができる。
【００６９】
図１１は、図６中の遊星歯車の第２の変形例を示す断面図である。図１１を参照して、本変形例では、歯車部品１４５に図６中のピン孔１４９が形成されていない。歯車部品１４５は、凹部８５および凸部８６を含む。凹部８５は、端面１４５ａから凹む。凸部８６は、端面１４５ｂから突出する。隣接する歯車部品１４５間で、凹部８５と凸部８６とが嵌合する。このような構成により、本変形例では、凹部８５と凸部８６との嵌合により、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚが互いに連結される。なお、歯車部品１４５に凹部８５および凸部８６を複数ずつ形成しても良い。
【００７０】
図１２は，図６中の遊星歯車の第３の変形例を示す断面図である。図１２を参照して、本変形例では、歯車部品１４５に図６中のピン孔１４９が形成されていない。軸部４１ｐには、スナップリング溝９１が形成されている。スナップリング溝９１には、スナップリング９２が嵌め合わされている。このような構成により、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚが、スナップリング９２によって互いに結合されている。
【００７１】
図１３は、図６中の遊星歯車の第４の変形例を示す断面図である。図１３を参照して、本変形例では、歯車部品１４５ｘおよび歯車部品１４５ｚが、それぞれ、中心軸２１１の軸方向において長さＬ１および長さＬ２を有し、歯車部品１４５ｙが、中心軸２１１の軸方向において長さＬ３を有する。Ｌ１およびＬ２は、それぞれＬ３よりも小さい。
【００７２】
遊星歯車４５は、プラネタリシャフト４１を中心軸２０１に平行な一定の姿勢に保持する役割を果たす。プラネタリシャフト４１が中心軸２０１に対して傾こうとする時に、中心軸２０１の軸方向において中央部に配置された歯車部品１４５ｙよりも、両端に配置された歯車部品１４５ｘおよび１４５ｚに対してより大きい負荷が作用する。
【００７３】
これに対して、本変形例では、歯車部品１４５ｘおよび１４５ｚの長さが歯車部品１４５ｙの長さよりも小さい。このため、図８中の加圧成形の工程時、歯車部品１４５ｘおよび１４５ｚの密度を容易に歯車部品１４５ｙの密度よりも大きく設定することができ、その結果、歯車部品１４５ｘおよび１４５ｚの強度を向上させることができる。これにより、遊星歯車４５の耐久性をより効果的に向上させることができる。
【００７４】
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。
【００７５】
（実施の形態３）
図１４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。
【００７６】
図１４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。  
【００７７】
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、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚが完成する。次に、ピン孔１４９にピン８１を圧入することによって、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚを連結する。以上の工程により、遊星歯車４５が完成する。
【００７８】
本実施の形態では、遊星歯車４５を複数の歯車部品１４５に分割することにより、図１４中の射出成形時、歯車部品１４５の内部に密度差が生じることを抑制できる。これにより、強度や形状精度に優れた遊星歯車４５を作製することができる。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。
【００７９】
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。
【００８０】
（実施の形態４）
図１５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。
【００８１】
図１５を参照して、本実施の形態では、遊星歯車４５が樹脂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、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚが完成する。次に、ピン孔１４９にピン８１を圧入することによって、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚを連結する。以上の工程により、遊星歯車４５が完成する。
【００８２】
本実施の形態では、遊星歯車４５を複数の歯車部品１４５に分割することにより、図１５中の射出成形時、歯車部品１４５の内部に密度差が生じることを抑制できる。これにより、強度や形状精度に優れた遊星歯車４５を作製することができる。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。
【００８３】
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。
【００８４】
（実施の形態５）
図１６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。
【００８５】
図１６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。次に、打ち抜き加工を実施し、コイル材に孔１４８を形成する。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、孔１４８に対してサイジングを実施し、内径の精度を確保する。
【００８６】
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、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚが完成する。次に、ピン孔１４９にピン８１を圧入することによって、歯車部品１４５ｘ、１４５ｙおよび１４５ｚを連結する。以上の工程により、遊星歯車４５が完成する。
【００８７】
全長の長い遊星歯車４５を冷間鍛造により製造すると、図１６中の打ち抜き工程あるいは歯面の鍛造工程時に、プレス加工を複数回に分けて繰り返し実施する必要が生じる。この場合、プレス加工に用いるパンチに過大な負荷が掛かり、パンチの寿命が極端に短くなるおそれがある。これに対して、本実施の形態では、遊星歯車４５を複数の歯車部品１４５に分割することにより、パンチに対する負荷を低減させることができる。これにより、パンチの高寿命化を図り、延いては回転−直動変換機構の製造コストを低減させることができる。
【００８８】
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。
【００８９】
なお、以上に説明した遊星歯車の構造を適宜、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。
【００９０】
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】
【００９１】
【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３中の遊星歯車の分解組み立て図である。
【図８】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９】図６中の遊星歯車の密度を示すグラフである。
【図１０】図６中の遊星歯車の第１の変形例を示す断面図である。
【図１１】図６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６中の遊星歯車の第３の変形例を示す断面図である。
【図１３】図６中の遊星歯車の第４の変形例を示す断面図である。
【図１４】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１５】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１６】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。
【符号の説明】
【００９２】
１０  回転−直動変換機構、３１  サンシャフト、４１  プラネタリシャフト、４５  遊星歯車、５１  ナット、８１  ピン、８５  凹部、８６  凸部、１４５，１４５ｘ，１４５ｙ，１４５ｚ  歯車部品、１４９  ピン孔、２０１  中心軸。
【図１】
2008057629.tif 000003
【図２】
2008057629.tif 000004
【図３】
2008057629.tif 000005
【図４】
2008057629.tif 000006
【図５】
2008057629.tif 000007
【図６】
2008057629.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008057629.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2008057629.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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