遊星差動ネジ型回転直動変換機構及びアクチュエータ
【課題】耐久性に問題を生じることなくオイルシールが容易な遊星差動ネジ型回転直動変換機構及びこの遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備えたアクチュエータ。
【解決手段】ナット１０は後方カラー１８にて後方側の端部が密閉され、この端部側でのオイルシールは考慮する必要がないことから、前方側の端部側のみ、オイルシール２４を配置してシールすれば良くオイルシールが容易となる。サンシャフト１２の軸方向移動領域を制限するナット１０の２つの内面１６ｄ，１８ａは共に、高剛性材料にて形成されているナット１０に設定されているため、回転直動変換機構６を収納するハウジング４に対して、サンシャフト１２の軸方向移動領域を制限するための当接面を設定する必要がない。このため耐久性上の問題を生じることがない。
【解決手段】ナット１０は後方カラー１８にて後方側の端部が密閉され、この端部側でのオイルシールは考慮する必要がないことから、前方側の端部側のみ、オイルシール２４を配置してシールすれば良くオイルシールが容易となる。サンシャフト１２の軸方向移動領域を制限するナット１０の２つの内面１６ｄ，１８ａは共に、高剛性材料にて形成されているナット１０に設定されているため、回転直動変換機構６を収納するハウジング４に対して、サンシャフト１２の軸方向移動領域を制限するための当接面を設定する必要がない。このため耐久性上の問題を生じることがない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナットの内部空間にて噛み合うサンシャフト、プラネタリシャフト及びナットのネジ間の差動により、ナットとサンシャフトとの間で回転直動間の変換を行う遊星差動ネジ型回転直動変換機構及びこの遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備えたアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
コントロールシャフトのスライドによって、バルブ特性の一つであるバルブ作用角を変更する内燃機関可変動弁機構用のアクチュエータが知られ、このようなアクチュエータにおいては遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備えたものが知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この内、特許文献２では、サンシャフトの軸方向移動を規制するものとして、サンシャフトに設けたリングをハウジング本体に設けたフランジに当接させている。特許文献３では、円筒状のナット内に入らないようにサンシャフトに大径のストッパを設けて、このストッパをナットの両端面に当接させることにより、サンシャフトの両方向での移動領域を規制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５８８号公報（第８−１２頁、図２）
【特許文献２】特開２００７−２９８０６９号公報（第６−７頁、図１）
【特許文献３】特開２００７−６４３１４号公報（第６−１０頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２のようにハウジング本体に設けたフランジでは、ハウジング本体が軽量化などのために軽合金が用いられる場合などでは、サンシャフトに設けたリングが当接する際に過大な圧力が作用して耐久性に問題を生じる場合がある。
【０００６】
特許文献３では、元来、高剛性とされているナットにサンシャフトのストッパを当接することから、耐久性上の問題は生じない。
しかし、特許文献３のストッパ機構では、ナットの両端部を大きく開口したままの構成を採用している。このことにより差動機構が存在するナット内部をオイルシールすることが不可能となる。したがって遊星差動ネジ型回転直動変換機構の周りに配置する電動モータその他の機構へのオイル浸入防止のためには、ナット外にて複雑なオイルシール構造を採用する必要性が生じる。
【０００７】
本発明は、耐久性に問題を生じることなくオイルシールが容易な遊星差動ネジ型回転直動変換機構及びこの遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備えたアクチュエータを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構は、サンシャフトと、このサンシャフトの周上に配列された複数のプラネタリシャフトと、このプラネタリシャフトの配列外側に配置されたナットとを備え、ナットの内部空間にて噛み合うサンシャフト、プラネタリシャフト及びナットのネジ間の差動により、ナットとサンシャフトとの間で回転直動間の変換を行う遊星差動ネジ型回転直動変換機構であって、前記サンシャフトの突出方向とは反対側にて前記ナットの端部を密閉する密閉壁と、前記密閉壁の内面位置から前記サンシャフトが突出する側の領域にて前記ナットに設定され、前記サンシャフトの移動方向に向けられていると共に相互に反対方向に向けられた２面であって、前記サンシャフトに当接することでサンシャフトの軸方向移動領域を制限する移動領域設定当接面とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
ナットは、密閉壁にてサンシャフトの突出方向とは反対側の端部が密閉されているので、この端部側でのオイルシールは考慮する必要がない。したがってサンシャフトの突出方向の端部側のみ、オイルシールを配置してシールすれば良いことから、オイルシールが容易となる。
【００１０】
そして、サンシャフトの軸方向移動領域を制限する移動領域設定当接面は２面とも、ナットにおいて密閉壁の内面位置からサンシャフトが突出する側の領域に設定されている。このように、元来、高剛性材料にて形成されているナットにて、当接面が２面とも設定されている。このため遊星差動ネジ型回転直動変換機構を各種用途に適用する場合に、この遊星差動ネジ型回転直動変換機構を収納するハウジングにおいては、サンシャフトの軸方向移動領域を制限する当接面を設定する必要がないことから、耐久性上の問題を生じることがない。
【００１１】
請求項２に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構では、請求項１に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記密閉壁とは反対側における前記ナットの端部は、前記サンシャフトを貫通させて前記ナットから突出させている貫通壁を備えると共に、この貫通壁は、前記ナットの内部空間に対してオイルを給排する油孔が開口されていることを特徴とする。
【００１２】
尚、ナットにおける密閉壁とは反対側の端部には、サンシャフトを貫通させ、かつ油孔が開口する貫通壁を備えることができる。この油孔からナットの内部空間にオイルが給排されるが、この油孔が存在する貫通壁側のみオイルシールを行えば良く、密閉壁側はオイルシールは不要となる。このようにオイルシールが容易となる。
【００１３】
請求項３に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構では、請求項２に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記移動領域設定当接面は、前記密閉壁の内面と前記貫通壁の内面とに設定され、前記サンシャフトは前記密閉壁側の端部が前記密閉壁の内面に当接し、外周面に設けた突出部が前記貫通壁の内面に当接することで、前記移動領域設定当接面にて軸方向移動領域を制限されていることを特徴とする。
【００１４】
このようにサンシャフトの端部が密閉壁の内面に当接し、サンシャフトの突出部が貫通壁の内面に当接することにより、収納するハウジングの耐久性に問題を生じさせることなく、サンシャフトの軸方向移動領域を制限することができる。
【００１５】
しかも移動領域設定当接面とこれに当接するサンシャフトの部分とが完全にナット内に収納されるので、遊星差動ネジ型回転直動変換機構を各種用途に適用する場合に、前述したごとく耐久性上の問題を生じないことと共に、外部の部材との干渉も生じにくく、配置の自由度が高まる。
【００１６】
請求項４に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構では、請求項２に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記移動領域設定当接面は、前記貫通壁の内面と前記貫通壁の外面とに設定され、前記サンシャフトは、前記貫通壁の内外にて外周面に２つの突出部を設け、一方の突出部が前記貫通壁の内面に当接し、他方の突出部が前記貫通壁の外面に当接することで、前記移動領域設定当接面にて軸方向移動領域を制限されていることを特徴とする。
【００１７】
このようにサンシャフトの一方の突出部が貫通壁の内面に当接し、他方の突出部が貫通壁の外面に当接するようにしても良い。すなわち密閉壁には移動領域設定当接面を設定せず貫通壁のみに移動領域設定当接面を２面設定することで、収納するハウジングの耐久性に問題を生じさせることなく、サンシャフトの軸方向移動領域を制限することができる。
【００１８】
請求項５に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構では、請求項２〜４のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記貫通壁は、その外周に一体化している円筒部を備え、この円筒部を、前記ナットの本体に対して外側から嵌め込まれていることで、前記ナットの一部として一体化されていると共に、前記円筒部と前記ナットの本体の一部とによりベアリングを軸方向で挟持することで、前記ナットの外周面に前記ベアリングを取り付けていることを特徴とする。
【００１９】
このように貫通壁に設けられている円筒部を利用してナットの本体と共に外周面のベアリングを挟持して保持させることができる。このことで少ない部品で、ナットを回転可能に支持するためのベアリングをナットに取り付けることが可能となる。
【００２０】
請求項６に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記サンシャフトはサンネジとサンギヤとを有し、前記複数のプラネタリシャフトはそれぞれプラネタリネジとプラネタリギヤとを有して前記サンシャフトの周上に配列され、前記ナットは内ネジと内ギヤとを有して前記プラネタリシャフトの配列外側に配置されて、前記ナットの内部空間にてネジ及びギヤによる噛合が形成されたものであることを特徴とする。
【００２１】
このようにギヤの噛み合いを利用してナットの回転力を十分にプラネタリシャフトに伝達することで円滑な回転直動変換が可能となっている遊星差動ネジ型回転直動変換機構においてもオイルシールが容易にできることから、ナットの内部空間に配置されているネジ及びギヤによる噛合部分に十分にオイルを供給できる。
【００２２】
請求項７に記載のアクチュエータでは、回転駆動源の回転を直線運動に変換して出力するアクチュエータであって、請求項１〜６のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備え、前記ナットを前記回転駆動源にて回転させることにより、前記サンシャフトに接続された部材を直線運動させることを特徴とする。
【００２３】
請求項１〜６にて述べた遊星差動ネジ型回転直動変換機構のいずれかを備えて回転駆動源によりナットを回転させるアクチュエータとすることで、収納するハウジングの耐久性に問題を生じることなく、かつオイルシールを容易なものとすることができる。このことからアクチュエータの耐久性向上や製造コスト低減に貢献できる。
【００２４】
請求項８に記載のアクチュエータでは、請求項７に記載のアクチュエータにおいて、前記サンシャフトに接続された部材は軸方向にスライドさせることによりバルブ特性を変更する内燃機関の可変動弁機構に設けられたコントロールシャフトであることを特徴とする。
【００２５】
このように内燃機関の可変動弁機構に設けられたコントロールシャフトをスライドさせるアクチュエータに適用しても、前述したごとく耐久性に問題を生じることなく、かつオイルシールを容易なものにできる。このため内燃機関の耐久性向上や製造コスト低減に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態１のアクチュエータの縦断面図。
【図２】実施の形態１のアクチュエータに組み込まれている回転直動変換機構の斜視図。
【図３】同じく別方向から見た回転直動変換機構の斜視図。
【図４】同じく回転直動変換機構の部分破断斜視図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）実施の形態１の回転直動変換機構におけるナットの構成説明図。
【図６】同じくナットの分解斜視図。
【図７】（ａ），（ｂ）実施の形態１の回転直動変換機構におけるサンシャフトの軸方向移動領域を示す説明図。
【図８】（ａ），（ｂ）実施の形態２の回転直動変換機構におけるサンシャフトの軸方向移動領域を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［実施の形態１］
図１は内燃機関の可変動弁機構に用いられるアクチュエータ２の縦断面図を示している。このアクチュエータ２は、軽合金製のハウジング４、ここではアルミニウム合金製のハウジング４の内部に、遊星差動ネジ型回転直動変換機構（以下、回転直動変換機構と略す）６を配置している。
【００２８】
このアクチュエータ２は電動アクチュエータとして構成され、背面位置に備えられている駆動制御回路８からの電気信号により、ハウジング４と回転直動変換機構６のナット１０との間に形成したステータ４ａ及びロータ６ａからなる電動モータ（回転駆動源に相当）を駆動することで、ナット１０を回転させるものである。そしてナット１０の回転運動を、回転直動変換機構６内部で直動（直線運動）に変換している。このことでハウジング４から前方に突出するサンシャフト１２を、電動モータにより軸方向に移動することができる。
【００２９】
本実施の形態のアクチュエータ２は、内燃機関の可変動弁機構に適用するものである。したがって駆動制御回路８にて、回転センサにより検出されるナット１０の回転量を換算してサンシャフト１２のスライド量を算出し、このスライド量が目標位置を示すように制御することができる。
【００３０】
ハウジング４から前方に突出した部分にてサンシャフト１２には可変動弁機構側のコントロールシャフト（請求項におけるサンシャフトに接続された部材に相当）が接続されているので、駆動制御回路８によりコントロールシャフトの軸方向位置が調節できる。このことにより、バルブ作用角、例えば吸気バルブのバルブ作用角を調節することで、吸入空気量を制御して内燃機関の出力を調節できる。
【００３１】
アクチュエータ２に組み込まれている回転直動変換機構６を図２〜４に示す。図２，３は斜視図、図４は縦断して示す部分破断斜視図である。回転直動変換機構６は、ナット１０、サンシャフト１２及び複数のプラネタリシャフト１４を主体として構成されている。
【００３２】
ナット１０は、図５，６に示すごとく、サンシャフト１２の突出方向の端部に前方カラー１６が固定され、反対側端部は後方カラー１８が固定されている。前方カラー１６は円筒状のナット本体１０ａに対してその外側から嵌合状態で固定されている。この固定は圧入、溶接、あるいは螺合により固定されている。尚、図５の（ａ）は正面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ異なる方向から見た斜視図、図６は分解斜視図である。
【００３３】
前方カラー１６の端面は、貫通壁１６ａをなして、その中央に中央貫通孔１６ｂが形成されて、サンシャフト１２が突出している。中央貫通孔１６ｂの周囲にはナット１０の内部空間に潤滑油としてのオイルを給排するための油孔１６ｃが貫通している。
【００３４】
後方カラー１８は、ナット本体１０ａの後端内面に固定されて、全体が密閉壁として機能して、サンシャフト１２の突出方向とは反対側の端部を密閉することでナット本体１０ａの内部空間を完全に閉塞している。この固定は圧入、溶接、あるいは螺合により固定されている。尚、後方カラー１８の背面には、図１に示したごとく回転センサの回転部２０が設けられ、その回転量が駆動制御回路８側のセンサ回路により検出されている。
【００３５】
ナット１０の内部には、複数のプラネタリシャフト１４、ここでは６本又は９本がサンシャフト１２の周上に配列されている。これらのプラネタリシャフト１４は、均等の位相間隔にて、あるいは６本の場合には２本ずつペアとして、３ペアが１２０°の位相間隔に配列されている。
【００３６】
ナット１０は、内ネジ１０ｂと、この内ネジ１０ｂの両側にてネジが形成されていない内周面に固定されたリングギヤ１０ｃ，１０ｄ（内ギヤに相当）とを備えている。内ネジ１０ｂはここでは５条からなる左ネジである。
【００３７】
サンシャフト１２は、サンネジ１２ａ、サンネジ１２ａの前後に配置されている平歯ギヤであるサンギヤ１２ｂ，１２ｃ、及びナット１０より飛び出した位置にストレートスプライン１２ｄを備えている。サンネジ１２ａは、ここでは４条からなる右ネジである。
【００３８】
そしてプラネタリシャフト１４は、ナット１０及びサンシャフト１２と軸方向を同一にし、ナット１０とサンシャフト１２との間に配列されている。プラネタリシャフト１４は、プラネタリネジ１４ａ、プラネタリネジ１４ａの前方に前方プラネタリギヤ１４ｂ、及び後方に後方プラネタリギヤ１４ｃを備えたものである。前方プラネタリギヤ１４ｂはプラネタリネジ１４ａと一体に回転するが、後方プラネタリギヤ１４ｃはプラネタリネジ１４ａに対して自由回転可能に軸支されている。尚、プラネタリネジ１４ａは１条からなる左ネジである。
【００３９】
上述した各構成が、図１，４に示したごとく組み合わされている。
すなわちプラネタリシャフト１４の前方プラネタリギヤ１４ｂがナット１０の内面に固定されている前方リングギヤ１０ｃに噛み合わされ、後方プラネタリギヤ１４ｃがナット１０の内面に固定されている後方リングギヤ１０ｄに噛み合わされている。プラネタリシャフト１４のプラネタリネジ１４ａはナット１０の内ネジ１０ｂに噛み合わされている。このことによりプラネタリシャフト１４とナット１０との間の噛合状態が形成されている。
【００４０】
更にプラネタリシャフト１４の前方プラネタリギヤ１４ｂはサンシャフト１２の前方サンギヤ１２ｂと噛み合わされ、プラネタリシャフト１４の後方プラネタリギヤ１４ｃは後方サンギヤ１２ｃと噛み合わされている。プラネタリシャフト１４のプラネタリネジ１４ａはサンシャフト１２のサンネジ１２ａに噛み合わされている。このことによりプラネタリシャフト１４とサンシャフト１２との間に噛合状態が形成されている。
【００４１】
尚、サンシャフト１２のストレートスプライン１２ｄは、図１に示したごとく回転直動変換機構６がアクチュエータ２に組み込まれることで、アクチュエータ２のハウジング４の開口部分に形成されているストレートスプライン４ｂに噛み合わされる。したがってアクチュエータ２の駆動時には、サンシャフト１２は、ストレートスプライン１２ｄでハウジング４側のストレートスプライン４ｂに対して摺動することで軸方向移動は許されるが軸回転は阻止されることになる。
【００４２】
アクチュエータ２のハウジング４内にてベアリング２２により回転可能に支持されたナット１０が、アクチュエータ２の駆動により、ロータ６ａを介してステータ４ａから回転力を受けると、その回転力は、前方リングギヤ１０ｃによりプラネタリシャフト１４の前方プラネタリギヤ１４ｂに伝達される。そして前方プラネタリギヤ１４ｂと一体のプラネタリネジ１４ａがサンシャフト１２のサンネジ１２ａとナット１０の内ネジ１０ｂとの間で転動する動力となる。
【００４３】
前述のごとく噛み合っているナット１０の内ネジ１０ｂ、プラネタリシャフト１４のプラネタリネジ１４ａ、及びサンシャフト１２のサンネジ１２ａは、ピッチ円径の比が「５：１：３」であるが、ネジ条数の比は「５：１：４」である。このためプラネタリシャフト１４が上述のごとく転動により自転しつつ公転してもナット１０とプラネタリシャフト１４との間で軸方向での相対的移動は生じないが、サンシャフト１２は、ナット１０とプラネタリシャフト１４とに対して軸方向での相対的移動を生じる。すなわち差動を生じる。
【００４４】
このことによりナット１０に対する回転力が、サンシャフト１２を軸方向へ直動させる駆動力となる。すなわち電動モータの回転運動をサンシャフト１２の直線運動に変換させることができる。このサンシャフト１２の前方側先端には可変動弁機構側のコントロールシャフトが接続されていることから、駆動制御回路８がナット１０の回転量を調節することでコントロールシャフトの軸方向位置が調節され、吸気バルブのバルブ作用角などのバルブ特性を調節することができる。
【００４５】
尚、回転直動変換機構６を構成するナット１０，サンシャフト１２、プラネタリシャフト１４についてはいずれも、回転直動変換動作時に加わる力に耐えうるように十分に耐久性の高い高剛性材料、例えば鉄合金製の材料にて形成されている。
【００４６】
このような回転直動変換機構６の駆動においては、サンシャフト１２がナット１０に対して軸方向（前後方向）に移動することになるが、その移動量の前後方向の規制は、前方カラー１６と後方カラー１８とにより行われる。
【００４７】
すなわちサンシャフト１２にはナット１０内において前方サンギヤ１２ｂよりも前方にリング状のストッパ１２ｅが外周面から突出している。このストッパ１２ｅの外径は、前方カラー１６の中央貫通孔１６ｂよりも十分に大きく形成されている。したがって図７の（ａ）に示したごとく、サンシャフト１２が前方に移動した場合に、突出部として形成されたストッパ１２ｅが前方カラー１６の貫通壁１６ａの内面１６ｄに当接することで、これ以上、サンシャフト１２が前方に移動することを阻止できる。
【００４８】
更に図７の（ｂ）に示したごとく、サンシャフト１２が後方に移動した場合に、後方サンギヤ１２ｃの先端面１２ｆが後方カラー１８の内面１８ａに当接することで、これ以上、サンシャフト１２が後方に移動するのを阻止できる。
【００４９】
後方カラー１８の内面１８ａと前方カラー１６の貫通壁１６ａの内面１６ｄとは、ナット１０において、密閉壁である後方カラー１８の内面１８ａ位置からサンシャフト１２が突出する側の領域に設定されたものであり、サンシャフト１２の移動方向に向けられていると共に相互に反対方向に向けられた２面となっている。すなわちナット１０の２つの内面１８ａ，１６ｄは、移動領域設定当接面としてサンシャフト１２に当接することでサンシャフト１２の軸方向移動領域を前方移動位置Ｅｌｏｗと後方移動位置Ｅｈｉｇｈとの間に制限するものとなっている。
【００５０】
このように後方側については後方カラー１８の内面１８ａが移動領域設定当接面となっているため、後方カラー１８は完全に密閉壁として構成できる。このため前方カラー１６の油孔１６ｃを介してナット１０の内部空間に導入されているオイルは、ナット１０の後方からアクチュエータ２のハウジング４内に漏出することが阻止されている。
【００５１】
したがって、アクチュエータ２のハウジング４とナット１０との間に配置されているオイルシール２４は、電動モータ（ステータ４ａやロータ６ａ）が存在する空間よりも前方のみに配置することで、電動モータ側へオイルが浸入することを防止している。
【００５２】
尚、前方カラー１６は、ナット本体１０ａの外側から嵌め込まれている。このように外周側に圧入されている前方カラー１６の円筒部１６ｅを利用し、ベアリング２２がナット１０に取り付けられている。すなわち前方カラー１６の円筒部１６ｅの先端と、ナット本体１０ａの外周面に設けられた係止リング部１０ｅとの間でベアリング２２の内輪部分を軸方向で挟持することで、ナット１０の外周面にベアリング２２を固定している。
【００５３】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（１）ナット１０は、密閉壁である後方カラー１８にて、サンシャフト１２の突出方向とは反対側（後方側）の端部が密閉されている。したがって、この端部側でのオイルシールは考慮する必要がないことから、サンシャフト１２の突出方向（前方側）の端部側のみ、オイルシール２４を配置してシールすれば良く、オイルシールが容易となる。
【００５４】
特に上述したごとく遊星差動ネジ型である回転直動変換機構６においてオイルシールが容易にできることから、ナット１０の内部空間に配置されているネジ１０ｂ，１２ａ，１４ａ及びギヤ１０ｃ，１０ｄ，１２ｂ，１２ｃ，１４ｂ，１４ｃによる噛合部分に十分にオイルを供給できる。
【００５５】
そしてサンシャフト１２の軸方向移動領域を制限する移動領域設定当接面であるナット１０の２つの内面１８ａ，１６ｄは共に、後方カラー１８の内面１８ａの位置からサンシャフト１２が突出する側の領域において、ナット１０上に設定されている。このように、元来、高剛性材料にて形成されているナット１０に、２面とも設定されているため、回転直動変換機構６を収納するハウジング４に対して、サンシャフト１２の軸方向移動領域を制限するための当接面を設定する必要がない。このためアクチュエータ２は耐久性上の問題を生じることがない。
【００５６】
（２）前方カラー１６を設ける場合に、その円筒部１６ｅを利用して、ナット本体１０ａと共に、外周面のベアリング２２を挟持して保持させることができる。このことで少ない部品で、ナット１０を回転可能に支持するためのベアリング２２をナット１０に取り付けて固定することが可能となる。
【００５７】
（３）特にアクチュエータ２は、内燃機関の可変動弁機構に設けられたコントロールシャフトを軸方向にスライドすることで、内燃機関のバルブ特性を変更するものである。このためアクチュエータ２が耐久性上で問題を生じることなく、かつオイルシールを容易なものにできるので、内燃機関の耐久性向上や製造コスト低減に貢献できる。
【００５８】
（４）前方カラー１６の内面１６ｄと後方カラー１８の内面１８ａとにそれぞれ当接するサンシャフト１２の先端面１２ｆとストッパ１２ｅとは、完全にナット１０内に収納される。このため図１に示したごとく回転直動変換機構６をアクチュエータ２に組み込んでも、アクチュエータ２のハウジング４内の各種部材との干渉が生じにくい。このためアクチュエータ２内での回転直動変換機構６の配置自由度が高い。
【００５９】
［実施の形態２］
本実施の形態の回転直動変換機構１０６を図８に示す。図８の（ａ）はサンシャフト１１２を最も前方の位置に移動させた状態を示し、（ｂ）は最も後方に移動させた状態を示している。
【００６０】
ここでは、前記実施の形態１とは異なり、サンシャフト１１２にはナット１１０の前方外側にもう一つのストッパ１１２ｇを設けている。このストッパ１１２ｇはサンシャフト１１２に軸直交方向に開けられた嵌合孔１１２ｈにピンを嵌合して固定して形成したものである。
【００６１】
このような構成により、図８の（ｂ）に示したごとく、サンシャフト１１２が後方に移動した場合には、後方サンギヤ１１２ｃの先端面１１２ｆが後方カラー１１８の内面１１８ａに当接する前に、ストッパ１１２ｇが前方カラー１１６の貫通壁１１６ａの外面１１６ｆに当接して、これ以上の後方への移動を阻止する。尚、本実施の形態では、後方カラー１１８にはサンシャフト１１２の先端面１１２ｆを当接させないように、肉薄に形成されている。
【００６２】
これ以外の構成は、前記実施の形態１と同じであり、図８の（ａ）に示したごとくサンシャフト１１２が前方に移動した場合には、ナット１１０内部のストッパ１１２ｅが前方カラー１１６の貫通壁１１６ａの内面１１６ｄに当接して、これ以上の前方への移動を阻止する。
【００６３】
本実施の形態においても前記実施の形態１と同様に、後方カラー１１８はナット１１０の後方側を完全に密閉できる。このためアクチュエータのハウジング１０４とナット１１０との間のオイルシール１２４は、前記実施の形態１と同様に一つであっても電動モータ側にオイルが浸入することを防止できる。
【００６４】
しかもナット１１０の２つのストッパ１１２ｅ，１１２ｇは共にナット１１０の一部である前方カラー１１６の貫通壁１１６ａにおける内面１１６ｄと外面１１６ｆとに当接するものであることから、アクチュエータのハウジング１０４の耐久性には問題を生じることなく、サンシャフト１１２の軸方向移動領域を制限することができる。
【００６５】
したがって前記実施の形態１に述べた（１）〜（３）と同様な効果を生じる。
［その他の実施の形態］
・前記各実施の形態ではプラネタリシャフトは６本と９本が用いられている例を示したが、これ以外の複数本用いられているものでも良い。
【００６６】
・前記各実施の形態では、回転直動変換機構はアクチュエータに組み込んで内燃機関の可変動弁機構に設けられたコントロールシャフトの駆動を行うものであるが、これ以外の用途にも用いることができる。
【符号の説明】
【００６７】
２…アクチュエータ、４…ハウジング、４ａ…ステータ、４ｂ…ストレートスプライン、６…回転直動変換機構、６ａ…ロータ、８…駆動制御回路、１０…ナット、１０ａ…ナット本体、１０ｂ…内ネジ、１０ｃ…前方リングギヤ、１０ｄ…後方リングギヤ、１０ｅ…係止リング部、１２…サンシャフト、１２ａ…サンネジ、１２ｂ…前方サンギヤ、１２ｃ…後方サンギヤ、１２ｄ…ストレートスプライン、１２ｅ…ストッパ、１２ｆ…先端面、１４…プラネタリシャフト、１４ａ…プラネタリネジ、１４ｂ…前方プラネタリギヤ、１４ｃ…後方プラネタリギヤ、１６…前方カラー、１６ａ…貫通壁、１６ｂ…中央貫通孔、１６ｃ…油孔、１６ｄ…内面、１６ｅ…円筒部、１８…後方カラー、１８ａ…内面、２０…回転センサの回転部、２２…ベアリング、２４…オイルシール、１０４…ハウジング、１０６…回転直動変換機構、１１０…ナット、１１２…サンシャフト、１１２ｃ…後方サンギヤ、１１２ｅ…ストッパ、１１２ｆ…先端面、１１２ｇ…ストッパ、１１２ｈ…嵌合孔、１１６…前方カラー、１１６ａ…貫通壁、１１６ｄ…内面、１１６ｆ…外面、１１８…後方カラー、１１８ａ…内面、１２４…オイルシール。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナットの内部空間にて噛み合うサンシャフト、プラネタリシャフト及びナットのネジ間の差動により、ナットとサンシャフトとの間で回転直動間の変換を行う遊星差動ネジ型回転直動変換機構及びこの遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備えたアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
コントロールシャフトのスライドによって、バルブ特性の一つであるバルブ作用角を変更する内燃機関可変動弁機構用のアクチュエータが知られ、このようなアクチュエータにおいては遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備えたものが知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この内、特許文献２では、サンシャフトの軸方向移動を規制するものとして、サンシャフトに設けたリングをハウジング本体に設けたフランジに当接させている。特許文献３では、円筒状のナット内に入らないようにサンシャフトに大径のストッパを設けて、このストッパをナットの両端面に当接させることにより、サンシャフトの両方向での移動領域を規制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５８８号公報（第８−１２頁、図２）
【特許文献２】特開２００７−２９８０６９号公報（第６−７頁、図１）
【特許文献３】特開２００７−６４３１４号公報（第６−１０頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２のようにハウジング本体に設けたフランジでは、ハウジング本体が軽量化などのために軽合金が用いられる場合などでは、サンシャフトに設けたリングが当接する際に過大な圧力が作用して耐久性に問題を生じる場合がある。
【０００６】
特許文献３では、元来、高剛性とされているナットにサンシャフトのストッパを当接することから、耐久性上の問題は生じない。
しかし、特許文献３のストッパ機構では、ナットの両端部を大きく開口したままの構成を採用している。このことにより差動機構が存在するナット内部をオイルシールすることが不可能となる。したがって遊星差動ネジ型回転直動変換機構の周りに配置する電動モータその他の機構へのオイル浸入防止のためには、ナット外にて複雑なオイルシール構造を採用する必要性が生じる。
【０００７】
本発明は、耐久性に問題を生じることなくオイルシールが容易な遊星差動ネジ型回転直動変換機構及びこの遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備えたアクチュエータを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構は、サンシャフトと、このサンシャフトの周上に配列された複数のプラネタリシャフトと、このプラネタリシャフトの配列外側に配置されたナットとを備え、ナットの内部空間にて噛み合うサンシャフト、プラネタリシャフト及びナットのネジ間の差動により、ナットとサンシャフトとの間で回転直動間の変換を行う遊星差動ネジ型回転直動変換機構であって、前記サンシャフトの突出方向とは反対側にて前記ナットの端部を密閉する密閉壁と、前記密閉壁の内面位置から前記サンシャフトが突出する側の領域にて前記ナットに設定され、前記サンシャフトの移動方向に向けられていると共に相互に反対方向に向けられた２面であって、前記サンシャフトに当接することでサンシャフトの軸方向移動領域を制限する移動領域設定当接面とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
ナットは、密閉壁にてサンシャフトの突出方向とは反対側の端部が密閉されているので、この端部側でのオイルシールは考慮する必要がない。したがってサンシャフトの突出方向の端部側のみ、オイルシールを配置してシールすれば良いことから、オイルシールが容易となる。
【００１０】
そして、サンシャフトの軸方向移動領域を制限する移動領域設定当接面は２面とも、ナットにおいて密閉壁の内面位置からサンシャフトが突出する側の領域に設定されている。このように、元来、高剛性材料にて形成されているナットにて、当接面が２面とも設定されている。このため遊星差動ネジ型回転直動変換機構を各種用途に適用する場合に、この遊星差動ネジ型回転直動変換機構を収納するハウジングにおいては、サンシャフトの軸方向移動領域を制限する当接面を設定する必要がないことから、耐久性上の問題を生じることがない。
【００１１】
請求項２に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構では、請求項１に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記密閉壁とは反対側における前記ナットの端部は、前記サンシャフトを貫通させて前記ナットから突出させている貫通壁を備えると共に、この貫通壁は、前記ナットの内部空間に対してオイルを給排する油孔が開口されていることを特徴とする。
【００１２】
尚、ナットにおける密閉壁とは反対側の端部には、サンシャフトを貫通させ、かつ油孔が開口する貫通壁を備えることができる。この油孔からナットの内部空間にオイルが給排されるが、この油孔が存在する貫通壁側のみオイルシールを行えば良く、密閉壁側はオイルシールは不要となる。このようにオイルシールが容易となる。
【００１３】
請求項３に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構では、請求項２に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記移動領域設定当接面は、前記密閉壁の内面と前記貫通壁の内面とに設定され、前記サンシャフトは前記密閉壁側の端部が前記密閉壁の内面に当接し、外周面に設けた突出部が前記貫通壁の内面に当接することで、前記移動領域設定当接面にて軸方向移動領域を制限されていることを特徴とする。
【００１４】
このようにサンシャフトの端部が密閉壁の内面に当接し、サンシャフトの突出部が貫通壁の内面に当接することにより、収納するハウジングの耐久性に問題を生じさせることなく、サンシャフトの軸方向移動領域を制限することができる。
【００１５】
しかも移動領域設定当接面とこれに当接するサンシャフトの部分とが完全にナット内に収納されるので、遊星差動ネジ型回転直動変換機構を各種用途に適用する場合に、前述したごとく耐久性上の問題を生じないことと共に、外部の部材との干渉も生じにくく、配置の自由度が高まる。
【００１６】
請求項４に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構では、請求項２に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記移動領域設定当接面は、前記貫通壁の内面と前記貫通壁の外面とに設定され、前記サンシャフトは、前記貫通壁の内外にて外周面に２つの突出部を設け、一方の突出部が前記貫通壁の内面に当接し、他方の突出部が前記貫通壁の外面に当接することで、前記移動領域設定当接面にて軸方向移動領域を制限されていることを特徴とする。
【００１７】
このようにサンシャフトの一方の突出部が貫通壁の内面に当接し、他方の突出部が貫通壁の外面に当接するようにしても良い。すなわち密閉壁には移動領域設定当接面を設定せず貫通壁のみに移動領域設定当接面を２面設定することで、収納するハウジングの耐久性に問題を生じさせることなく、サンシャフトの軸方向移動領域を制限することができる。
【００１８】
請求項５に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構では、請求項２〜４のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記貫通壁は、その外周に一体化している円筒部を備え、この円筒部を、前記ナットの本体に対して外側から嵌め込まれていることで、前記ナットの一部として一体化されていると共に、前記円筒部と前記ナットの本体の一部とによりベアリングを軸方向で挟持することで、前記ナットの外周面に前記ベアリングを取り付けていることを特徴とする。
【００１９】
このように貫通壁に設けられている円筒部を利用してナットの本体と共に外周面のベアリングを挟持して保持させることができる。このことで少ない部品で、ナットを回転可能に支持するためのベアリングをナットに取り付けることが可能となる。
【００２０】
請求項６に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記サンシャフトはサンネジとサンギヤとを有し、前記複数のプラネタリシャフトはそれぞれプラネタリネジとプラネタリギヤとを有して前記サンシャフトの周上に配列され、前記ナットは内ネジと内ギヤとを有して前記プラネタリシャフトの配列外側に配置されて、前記ナットの内部空間にてネジ及びギヤによる噛合が形成されたものであることを特徴とする。
【００２１】
このようにギヤの噛み合いを利用してナットの回転力を十分にプラネタリシャフトに伝達することで円滑な回転直動変換が可能となっている遊星差動ネジ型回転直動変換機構においてもオイルシールが容易にできることから、ナットの内部空間に配置されているネジ及びギヤによる噛合部分に十分にオイルを供給できる。
【００２２】
請求項７に記載のアクチュエータでは、回転駆動源の回転を直線運動に変換して出力するアクチュエータであって、請求項１〜６のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備え、前記ナットを前記回転駆動源にて回転させることにより、前記サンシャフトに接続された部材を直線運動させることを特徴とする。
【００２３】
請求項１〜６にて述べた遊星差動ネジ型回転直動変換機構のいずれかを備えて回転駆動源によりナットを回転させるアクチュエータとすることで、収納するハウジングの耐久性に問題を生じることなく、かつオイルシールを容易なものとすることができる。このことからアクチュエータの耐久性向上や製造コスト低減に貢献できる。
【００２４】
請求項８に記載のアクチュエータでは、請求項７に記載のアクチュエータにおいて、前記サンシャフトに接続された部材は軸方向にスライドさせることによりバルブ特性を変更する内燃機関の可変動弁機構に設けられたコントロールシャフトであることを特徴とする。
【００２５】
このように内燃機関の可変動弁機構に設けられたコントロールシャフトをスライドさせるアクチュエータに適用しても、前述したごとく耐久性に問題を生じることなく、かつオイルシールを容易なものにできる。このため内燃機関の耐久性向上や製造コスト低減に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態１のアクチュエータの縦断面図。
【図２】実施の形態１のアクチュエータに組み込まれている回転直動変換機構の斜視図。
【図３】同じく別方向から見た回転直動変換機構の斜視図。
【図４】同じく回転直動変換機構の部分破断斜視図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）実施の形態１の回転直動変換機構におけるナットの構成説明図。
【図６】同じくナットの分解斜視図。
【図７】（ａ），（ｂ）実施の形態１の回転直動変換機構におけるサンシャフトの軸方向移動領域を示す説明図。
【図８】（ａ），（ｂ）実施の形態２の回転直動変換機構におけるサンシャフトの軸方向移動領域を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［実施の形態１］
図１は内燃機関の可変動弁機構に用いられるアクチュエータ２の縦断面図を示している。このアクチュエータ２は、軽合金製のハウジング４、ここではアルミニウム合金製のハウジング４の内部に、遊星差動ネジ型回転直動変換機構（以下、回転直動変換機構と略す）６を配置している。
【００２８】
このアクチュエータ２は電動アクチュエータとして構成され、背面位置に備えられている駆動制御回路８からの電気信号により、ハウジング４と回転直動変換機構６のナット１０との間に形成したステータ４ａ及びロータ６ａからなる電動モータ（回転駆動源に相当）を駆動することで、ナット１０を回転させるものである。そしてナット１０の回転運動を、回転直動変換機構６内部で直動（直線運動）に変換している。このことでハウジング４から前方に突出するサンシャフト１２を、電動モータにより軸方向に移動することができる。
【００２９】
本実施の形態のアクチュエータ２は、内燃機関の可変動弁機構に適用するものである。したがって駆動制御回路８にて、回転センサにより検出されるナット１０の回転量を換算してサンシャフト１２のスライド量を算出し、このスライド量が目標位置を示すように制御することができる。
【００３０】
ハウジング４から前方に突出した部分にてサンシャフト１２には可変動弁機構側のコントロールシャフト（請求項におけるサンシャフトに接続された部材に相当）が接続されているので、駆動制御回路８によりコントロールシャフトの軸方向位置が調節できる。このことにより、バルブ作用角、例えば吸気バルブのバルブ作用角を調節することで、吸入空気量を制御して内燃機関の出力を調節できる。
【００３１】
アクチュエータ２に組み込まれている回転直動変換機構６を図２〜４に示す。図２，３は斜視図、図４は縦断して示す部分破断斜視図である。回転直動変換機構６は、ナット１０、サンシャフト１２及び複数のプラネタリシャフト１４を主体として構成されている。
【００３２】
ナット１０は、図５，６に示すごとく、サンシャフト１２の突出方向の端部に前方カラー１６が固定され、反対側端部は後方カラー１８が固定されている。前方カラー１６は円筒状のナット本体１０ａに対してその外側から嵌合状態で固定されている。この固定は圧入、溶接、あるいは螺合により固定されている。尚、図５の（ａ）は正面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ異なる方向から見た斜視図、図６は分解斜視図である。
【００３３】
前方カラー１６の端面は、貫通壁１６ａをなして、その中央に中央貫通孔１６ｂが形成されて、サンシャフト１２が突出している。中央貫通孔１６ｂの周囲にはナット１０の内部空間に潤滑油としてのオイルを給排するための油孔１６ｃが貫通している。
【００３４】
後方カラー１８は、ナット本体１０ａの後端内面に固定されて、全体が密閉壁として機能して、サンシャフト１２の突出方向とは反対側の端部を密閉することでナット本体１０ａの内部空間を完全に閉塞している。この固定は圧入、溶接、あるいは螺合により固定されている。尚、後方カラー１８の背面には、図１に示したごとく回転センサの回転部２０が設けられ、その回転量が駆動制御回路８側のセンサ回路により検出されている。
【００３５】
ナット１０の内部には、複数のプラネタリシャフト１４、ここでは６本又は９本がサンシャフト１２の周上に配列されている。これらのプラネタリシャフト１４は、均等の位相間隔にて、あるいは６本の場合には２本ずつペアとして、３ペアが１２０°の位相間隔に配列されている。
【００３６】
ナット１０は、内ネジ１０ｂと、この内ネジ１０ｂの両側にてネジが形成されていない内周面に固定されたリングギヤ１０ｃ，１０ｄ（内ギヤに相当）とを備えている。内ネジ１０ｂはここでは５条からなる左ネジである。
【００３７】
サンシャフト１２は、サンネジ１２ａ、サンネジ１２ａの前後に配置されている平歯ギヤであるサンギヤ１２ｂ，１２ｃ、及びナット１０より飛び出した位置にストレートスプライン１２ｄを備えている。サンネジ１２ａは、ここでは４条からなる右ネジである。
【００３８】
そしてプラネタリシャフト１４は、ナット１０及びサンシャフト１２と軸方向を同一にし、ナット１０とサンシャフト１２との間に配列されている。プラネタリシャフト１４は、プラネタリネジ１４ａ、プラネタリネジ１４ａの前方に前方プラネタリギヤ１４ｂ、及び後方に後方プラネタリギヤ１４ｃを備えたものである。前方プラネタリギヤ１４ｂはプラネタリネジ１４ａと一体に回転するが、後方プラネタリギヤ１４ｃはプラネタリネジ１４ａに対して自由回転可能に軸支されている。尚、プラネタリネジ１４ａは１条からなる左ネジである。
【００３９】
上述した各構成が、図１，４に示したごとく組み合わされている。
すなわちプラネタリシャフト１４の前方プラネタリギヤ１４ｂがナット１０の内面に固定されている前方リングギヤ１０ｃに噛み合わされ、後方プラネタリギヤ１４ｃがナット１０の内面に固定されている後方リングギヤ１０ｄに噛み合わされている。プラネタリシャフト１４のプラネタリネジ１４ａはナット１０の内ネジ１０ｂに噛み合わされている。このことによりプラネタリシャフト１４とナット１０との間の噛合状態が形成されている。
【００４０】
更にプラネタリシャフト１４の前方プラネタリギヤ１４ｂはサンシャフト１２の前方サンギヤ１２ｂと噛み合わされ、プラネタリシャフト１４の後方プラネタリギヤ１４ｃは後方サンギヤ１２ｃと噛み合わされている。プラネタリシャフト１４のプラネタリネジ１４ａはサンシャフト１２のサンネジ１２ａに噛み合わされている。このことによりプラネタリシャフト１４とサンシャフト１２との間に噛合状態が形成されている。
【００４１】
尚、サンシャフト１２のストレートスプライン１２ｄは、図１に示したごとく回転直動変換機構６がアクチュエータ２に組み込まれることで、アクチュエータ２のハウジング４の開口部分に形成されているストレートスプライン４ｂに噛み合わされる。したがってアクチュエータ２の駆動時には、サンシャフト１２は、ストレートスプライン１２ｄでハウジング４側のストレートスプライン４ｂに対して摺動することで軸方向移動は許されるが軸回転は阻止されることになる。
【００４２】
アクチュエータ２のハウジング４内にてベアリング２２により回転可能に支持されたナット１０が、アクチュエータ２の駆動により、ロータ６ａを介してステータ４ａから回転力を受けると、その回転力は、前方リングギヤ１０ｃによりプラネタリシャフト１４の前方プラネタリギヤ１４ｂに伝達される。そして前方プラネタリギヤ１４ｂと一体のプラネタリネジ１４ａがサンシャフト１２のサンネジ１２ａとナット１０の内ネジ１０ｂとの間で転動する動力となる。
【００４３】
前述のごとく噛み合っているナット１０の内ネジ１０ｂ、プラネタリシャフト１４のプラネタリネジ１４ａ、及びサンシャフト１２のサンネジ１２ａは、ピッチ円径の比が「５：１：３」であるが、ネジ条数の比は「５：１：４」である。このためプラネタリシャフト１４が上述のごとく転動により自転しつつ公転してもナット１０とプラネタリシャフト１４との間で軸方向での相対的移動は生じないが、サンシャフト１２は、ナット１０とプラネタリシャフト１４とに対して軸方向での相対的移動を生じる。すなわち差動を生じる。
【００４４】
このことによりナット１０に対する回転力が、サンシャフト１２を軸方向へ直動させる駆動力となる。すなわち電動モータの回転運動をサンシャフト１２の直線運動に変換させることができる。このサンシャフト１２の前方側先端には可変動弁機構側のコントロールシャフトが接続されていることから、駆動制御回路８がナット１０の回転量を調節することでコントロールシャフトの軸方向位置が調節され、吸気バルブのバルブ作用角などのバルブ特性を調節することができる。
【００４５】
尚、回転直動変換機構６を構成するナット１０，サンシャフト１２、プラネタリシャフト１４についてはいずれも、回転直動変換動作時に加わる力に耐えうるように十分に耐久性の高い高剛性材料、例えば鉄合金製の材料にて形成されている。
【００４６】
このような回転直動変換機構６の駆動においては、サンシャフト１２がナット１０に対して軸方向（前後方向）に移動することになるが、その移動量の前後方向の規制は、前方カラー１６と後方カラー１８とにより行われる。
【００４７】
すなわちサンシャフト１２にはナット１０内において前方サンギヤ１２ｂよりも前方にリング状のストッパ１２ｅが外周面から突出している。このストッパ１２ｅの外径は、前方カラー１６の中央貫通孔１６ｂよりも十分に大きく形成されている。したがって図７の（ａ）に示したごとく、サンシャフト１２が前方に移動した場合に、突出部として形成されたストッパ１２ｅが前方カラー１６の貫通壁１６ａの内面１６ｄに当接することで、これ以上、サンシャフト１２が前方に移動することを阻止できる。
【００４８】
更に図７の（ｂ）に示したごとく、サンシャフト１２が後方に移動した場合に、後方サンギヤ１２ｃの先端面１２ｆが後方カラー１８の内面１８ａに当接することで、これ以上、サンシャフト１２が後方に移動するのを阻止できる。
【００４９】
後方カラー１８の内面１８ａと前方カラー１６の貫通壁１６ａの内面１６ｄとは、ナット１０において、密閉壁である後方カラー１８の内面１８ａ位置からサンシャフト１２が突出する側の領域に設定されたものであり、サンシャフト１２の移動方向に向けられていると共に相互に反対方向に向けられた２面となっている。すなわちナット１０の２つの内面１８ａ，１６ｄは、移動領域設定当接面としてサンシャフト１２に当接することでサンシャフト１２の軸方向移動領域を前方移動位置Ｅｌｏｗと後方移動位置Ｅｈｉｇｈとの間に制限するものとなっている。
【００５０】
このように後方側については後方カラー１８の内面１８ａが移動領域設定当接面となっているため、後方カラー１８は完全に密閉壁として構成できる。このため前方カラー１６の油孔１６ｃを介してナット１０の内部空間に導入されているオイルは、ナット１０の後方からアクチュエータ２のハウジング４内に漏出することが阻止されている。
【００５１】
したがって、アクチュエータ２のハウジング４とナット１０との間に配置されているオイルシール２４は、電動モータ（ステータ４ａやロータ６ａ）が存在する空間よりも前方のみに配置することで、電動モータ側へオイルが浸入することを防止している。
【００５２】
尚、前方カラー１６は、ナット本体１０ａの外側から嵌め込まれている。このように外周側に圧入されている前方カラー１６の円筒部１６ｅを利用し、ベアリング２２がナット１０に取り付けられている。すなわち前方カラー１６の円筒部１６ｅの先端と、ナット本体１０ａの外周面に設けられた係止リング部１０ｅとの間でベアリング２２の内輪部分を軸方向で挟持することで、ナット１０の外周面にベアリング２２を固定している。
【００５３】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（１）ナット１０は、密閉壁である後方カラー１８にて、サンシャフト１２の突出方向とは反対側（後方側）の端部が密閉されている。したがって、この端部側でのオイルシールは考慮する必要がないことから、サンシャフト１２の突出方向（前方側）の端部側のみ、オイルシール２４を配置してシールすれば良く、オイルシールが容易となる。
【００５４】
特に上述したごとく遊星差動ネジ型である回転直動変換機構６においてオイルシールが容易にできることから、ナット１０の内部空間に配置されているネジ１０ｂ，１２ａ，１４ａ及びギヤ１０ｃ，１０ｄ，１２ｂ，１２ｃ，１４ｂ，１４ｃによる噛合部分に十分にオイルを供給できる。
【００５５】
そしてサンシャフト１２の軸方向移動領域を制限する移動領域設定当接面であるナット１０の２つの内面１８ａ，１６ｄは共に、後方カラー１８の内面１８ａの位置からサンシャフト１２が突出する側の領域において、ナット１０上に設定されている。このように、元来、高剛性材料にて形成されているナット１０に、２面とも設定されているため、回転直動変換機構６を収納するハウジング４に対して、サンシャフト１２の軸方向移動領域を制限するための当接面を設定する必要がない。このためアクチュエータ２は耐久性上の問題を生じることがない。
【００５６】
（２）前方カラー１６を設ける場合に、その円筒部１６ｅを利用して、ナット本体１０ａと共に、外周面のベアリング２２を挟持して保持させることができる。このことで少ない部品で、ナット１０を回転可能に支持するためのベアリング２２をナット１０に取り付けて固定することが可能となる。
【００５７】
（３）特にアクチュエータ２は、内燃機関の可変動弁機構に設けられたコントロールシャフトを軸方向にスライドすることで、内燃機関のバルブ特性を変更するものである。このためアクチュエータ２が耐久性上で問題を生じることなく、かつオイルシールを容易なものにできるので、内燃機関の耐久性向上や製造コスト低減に貢献できる。
【００５８】
（４）前方カラー１６の内面１６ｄと後方カラー１８の内面１８ａとにそれぞれ当接するサンシャフト１２の先端面１２ｆとストッパ１２ｅとは、完全にナット１０内に収納される。このため図１に示したごとく回転直動変換機構６をアクチュエータ２に組み込んでも、アクチュエータ２のハウジング４内の各種部材との干渉が生じにくい。このためアクチュエータ２内での回転直動変換機構６の配置自由度が高い。
【００５９】
［実施の形態２］
本実施の形態の回転直動変換機構１０６を図８に示す。図８の（ａ）はサンシャフト１１２を最も前方の位置に移動させた状態を示し、（ｂ）は最も後方に移動させた状態を示している。
【００６０】
ここでは、前記実施の形態１とは異なり、サンシャフト１１２にはナット１１０の前方外側にもう一つのストッパ１１２ｇを設けている。このストッパ１１２ｇはサンシャフト１１２に軸直交方向に開けられた嵌合孔１１２ｈにピンを嵌合して固定して形成したものである。
【００６１】
このような構成により、図８の（ｂ）に示したごとく、サンシャフト１１２が後方に移動した場合には、後方サンギヤ１１２ｃの先端面１１２ｆが後方カラー１１８の内面１１８ａに当接する前に、ストッパ１１２ｇが前方カラー１１６の貫通壁１１６ａの外面１１６ｆに当接して、これ以上の後方への移動を阻止する。尚、本実施の形態では、後方カラー１１８にはサンシャフト１１２の先端面１１２ｆを当接させないように、肉薄に形成されている。
【００６２】
これ以外の構成は、前記実施の形態１と同じであり、図８の（ａ）に示したごとくサンシャフト１１２が前方に移動した場合には、ナット１１０内部のストッパ１１２ｅが前方カラー１１６の貫通壁１１６ａの内面１１６ｄに当接して、これ以上の前方への移動を阻止する。
【００６３】
本実施の形態においても前記実施の形態１と同様に、後方カラー１１８はナット１１０の後方側を完全に密閉できる。このためアクチュエータのハウジング１０４とナット１１０との間のオイルシール１２４は、前記実施の形態１と同様に一つであっても電動モータ側にオイルが浸入することを防止できる。
【００６４】
しかもナット１１０の２つのストッパ１１２ｅ，１１２ｇは共にナット１１０の一部である前方カラー１１６の貫通壁１１６ａにおける内面１１６ｄと外面１１６ｆとに当接するものであることから、アクチュエータのハウジング１０４の耐久性には問題を生じることなく、サンシャフト１１２の軸方向移動領域を制限することができる。
【００６５】
したがって前記実施の形態１に述べた（１）〜（３）と同様な効果を生じる。
［その他の実施の形態］
・前記各実施の形態ではプラネタリシャフトは６本と９本が用いられている例を示したが、これ以外の複数本用いられているものでも良い。
【００６６】
・前記各実施の形態では、回転直動変換機構はアクチュエータに組み込んで内燃機関の可変動弁機構に設けられたコントロールシャフトの駆動を行うものであるが、これ以外の用途にも用いることができる。
【符号の説明】
【００６７】
２…アクチュエータ、４…ハウジング、４ａ…ステータ、４ｂ…ストレートスプライン、６…回転直動変換機構、６ａ…ロータ、８…駆動制御回路、１０…ナット、１０ａ…ナット本体、１０ｂ…内ネジ、１０ｃ…前方リングギヤ、１０ｄ…後方リングギヤ、１０ｅ…係止リング部、１２…サンシャフト、１２ａ…サンネジ、１２ｂ…前方サンギヤ、１２ｃ…後方サンギヤ、１２ｄ…ストレートスプライン、１２ｅ…ストッパ、１２ｆ…先端面、１４…プラネタリシャフト、１４ａ…プラネタリネジ、１４ｂ…前方プラネタリギヤ、１４ｃ…後方プラネタリギヤ、１６…前方カラー、１６ａ…貫通壁、１６ｂ…中央貫通孔、１６ｃ…油孔、１６ｄ…内面、１６ｅ…円筒部、１８…後方カラー、１８ａ…内面、２０…回転センサの回転部、２２…ベアリング、２４…オイルシール、１０４…ハウジング、１０６…回転直動変換機構、１１０…ナット、１１２…サンシャフト、１１２ｃ…後方サンギヤ、１１２ｅ…ストッパ、１１２ｆ…先端面、１１２ｇ…ストッパ、１１２ｈ…嵌合孔、１１６…前方カラー、１１６ａ…貫通壁、１１６ｄ…内面、１１６ｆ…外面、１１８…後方カラー、１１８ａ…内面、１２４…オイルシール。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンシャフトと、このサンシャフトの周上に配列された複数のプラネタリシャフトと、このプラネタリシャフトの配列外側に配置されたナットとを備え、ナットの内部空間にて噛み合うサンシャフト、プラネタリシャフト及びナットのネジ間の差動により、ナットとサンシャフトとの間で回転直動間の変換を行う遊星差動ネジ型回転直動変換機構であって、
前記サンシャフトの突出方向とは反対側にて前記ナットの端部を密閉する密閉壁と、
前記密閉壁の内面位置から前記サンシャフトが突出する側の領域にて前記ナットに設定され、前記サンシャフトの移動方向に向けられていると共に相互に反対方向に向けられた２面であって、前記サンシャフトに当接することでサンシャフトの軸方向移動領域を制限する移動領域設定当接面と、
を備えたことを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項２】
請求項１に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記密閉壁とは反対側における前記ナットの端部は、前記サンシャフトを貫通させて前記ナットから突出させている貫通壁を備えると共に、この貫通壁は、前記ナットの内部空間に対してオイルを給排する油孔が開口されていることを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項３】
請求項２に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、
前記移動領域設定当接面は、前記密閉壁の内面と前記貫通壁の内面とに設定され、
前記サンシャフトは前記密閉壁側の端部が前記密閉壁の内面に当接し、外周面に設けた突出部が前記貫通壁の内面に当接することで、前記移動領域設定当接面にて軸方向移動領域を制限されていることを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項４】
請求項２に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、
前記移動領域設定当接面は、前記貫通壁の内面と前記貫通壁の外面とに設定され、
前記サンシャフトは、前記貫通壁の内外にて外周面に２つの突出部を設け、一方の突出部が前記貫通壁の内面に当接し、他方の突出部が前記貫通壁の外面に当接することで、前記移動領域設定当接面にて軸方向移動領域を制限されていることを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記貫通壁は、その外周に一体化している円筒部を備え、この円筒部を、前記ナットの本体に対して外側から嵌め込まれていることで、前記ナットの一部として一体化されていると共に、
前記円筒部と前記ナットの本体の一部とによりベアリングを軸方向で挟持することで、前記ナットの外周面に前記ベアリングを取り付けていることを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記サンシャフトはサンネジとサンギヤとを有し、前記複数のプラネタリシャフトはそれぞれプラネタリネジとプラネタリギヤとを有して前記サンシャフトの周上に配列され、前記ナットは内ネジと内ギヤとを有して前記プラネタリシャフトの配列外側に配置されて、前記ナットの内部空間にてネジ及びギヤによる噛合が形成されたものであることを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項７】
回転駆動源の回転を直線運動に変換して出力するアクチュエータであって、請求項１〜６のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備え、前記ナットを前記回転駆動源にて回転させることにより、前記サンシャフトに接続された部材を直線運動させることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
請求項７に記載のアクチュエータにおいて、前記サンシャフトに接続された部材は軸方向にスライドさせることによりバルブ特性を変更する内燃機関の可変動弁機構に設けられたコントロールシャフトであることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１】
サンシャフトと、このサンシャフトの周上に配列された複数のプラネタリシャフトと、このプラネタリシャフトの配列外側に配置されたナットとを備え、ナットの内部空間にて噛み合うサンシャフト、プラネタリシャフト及びナットのネジ間の差動により、ナットとサンシャフトとの間で回転直動間の変換を行う遊星差動ネジ型回転直動変換機構であって、
前記サンシャフトの突出方向とは反対側にて前記ナットの端部を密閉する密閉壁と、
前記密閉壁の内面位置から前記サンシャフトが突出する側の領域にて前記ナットに設定され、前記サンシャフトの移動方向に向けられていると共に相互に反対方向に向けられた２面であって、前記サンシャフトに当接することでサンシャフトの軸方向移動領域を制限する移動領域設定当接面と、
を備えたことを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項２】
請求項１に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記密閉壁とは反対側における前記ナットの端部は、前記サンシャフトを貫通させて前記ナットから突出させている貫通壁を備えると共に、この貫通壁は、前記ナットの内部空間に対してオイルを給排する油孔が開口されていることを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項３】
請求項２に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、
前記移動領域設定当接面は、前記密閉壁の内面と前記貫通壁の内面とに設定され、
前記サンシャフトは前記密閉壁側の端部が前記密閉壁の内面に当接し、外周面に設けた突出部が前記貫通壁の内面に当接することで、前記移動領域設定当接面にて軸方向移動領域を制限されていることを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項４】
請求項２に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、
前記移動領域設定当接面は、前記貫通壁の内面と前記貫通壁の外面とに設定され、
前記サンシャフトは、前記貫通壁の内外にて外周面に２つの突出部を設け、一方の突出部が前記貫通壁の内面に当接し、他方の突出部が前記貫通壁の外面に当接することで、前記移動領域設定当接面にて軸方向移動領域を制限されていることを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記貫通壁は、その外周に一体化している円筒部を備え、この円筒部を、前記ナットの本体に対して外側から嵌め込まれていることで、前記ナットの一部として一体化されていると共に、
前記円筒部と前記ナットの本体の一部とによりベアリングを軸方向で挟持することで、前記ナットの外周面に前記ベアリングを取り付けていることを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構において、前記サンシャフトはサンネジとサンギヤとを有し、前記複数のプラネタリシャフトはそれぞれプラネタリネジとプラネタリギヤとを有して前記サンシャフトの周上に配列され、前記ナットは内ネジと内ギヤとを有して前記プラネタリシャフトの配列外側に配置されて、前記ナットの内部空間にてネジ及びギヤによる噛合が形成されたものであることを特徴とする遊星差動ネジ型回転直動変換機構。
【請求項７】
回転駆動源の回転を直線運動に変換して出力するアクチュエータであって、請求項１〜６のいずれか一項に記載の遊星差動ネジ型回転直動変換機構を備え、前記ナットを前記回転駆動源にて回転させることにより、前記サンシャフトに接続された部材を直線運動させることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
請求項７に記載のアクチュエータにおいて、前記サンシャフトに接続された部材は軸方向にスライドさせることによりバルブ特性を変更する内燃機関の可変動弁機構に設けられたコントロールシャフトであることを特徴とするアクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６９３５２（Ｐ２０１１−１６９３５２Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１７３０（Ｐ２０１０−３１７３０）
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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