JP2007127044A - 回転直動式アクチュエータ及びエンジンの可変動弁機構 - Google Patents
回転直動式アクチュエータ及びエンジンの可変動弁機構 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007127044A JP2007127044A JP2005320194A JP2005320194A JP2007127044A JP 2007127044 A JP2007127044 A JP 2007127044A JP 2005320194 A JP2005320194 A JP 2005320194A JP 2005320194 A JP2005320194 A JP 2005320194A JP 2007127044 A JP2007127044 A JP 2007127044A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- linear motion
- motion
- rotary
- rotor
- output shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
【課題】より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換することのできる回転直動式アクチュエータを提供する。
【解決手段】この回転直動式アクチュエータ7は、入力された回転運動を直線運動に変換して出力する回転直線運動変換機構8と同変換機構8に対して回転運動を入力するモータ71とを備えて構成される。そして、回転直線運動変換機構8に対して動弁機構本体により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、同定常スラスト荷重がサンシャフト81を回転直線運動変換機構8側から可変動弁機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、モータ71について、ステータ72とロータ73との間に形成されるエアギャップがロータ第1側部からロータ第2側部へ向かうにつれて小さくなる構造を採用した。
【選択図】図17
【解決手段】この回転直動式アクチュエータ7は、入力された回転運動を直線運動に変換して出力する回転直線運動変換機構8と同変換機構8に対して回転運動を入力するモータ71とを備えて構成される。そして、回転直線運動変換機構8に対して動弁機構本体により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、同定常スラスト荷重がサンシャフト81を回転直線運動変換機構8側から可変動弁機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、モータ71について、ステータ72とロータ73との間に形成されるエアギャップがロータ第1側部からロータ第2側部へ向かうにつれて小さくなる構造を採用した。
【選択図】図17
Description
本発明は、回転運動を直線運動に変換して出力する回転直動式アクチュエータ、及びエンジンバルブのバルブ特性を変更するエンジンの可変動弁機構に関する。
回転直動式アクチュエータは、入力された回転運動を直線運動に変換して出力する回転直線運動変換機構と、この回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えて構成されている(特許文献1参照)。また、回転直線運動変換機構としては、例えば次の構造の変換機構が知られている。すなわち、回転直線運動変換機構は、モータを通じて回転運動する円環軸と、同円環軸の回転運動を通じて遊星運動する複数の遊星軸と、同遊星軸の遊星運動を通じて直線運動する太陽軸とを備えて構成される。
回転直動式アクチュエータは、例えば、インテークバルブ及びエキゾーストバルブの一方をエンジンバルブとして同バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構に適用することができる(特許文献2参照)。
可変動弁機構は、スラスト変位が可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、このコントロールシャフトの周囲に組み付けられてエンジンバルブを運動させるバルブリフト機構とを備えて構成されている。また、バルブリフト機構は、コントロールシャフトと連動して移動可能なスライダギアと、スライダギアに組み付けられてエンジンバルブのカムシャフトにより運動する入力ギアと、スライダギアに組み付けられてエンジンバルブを運動させる出力ギアとを備えて構成されている。
こうした可変動弁機構を備えたエンジンにおいては、回転直動式アクチュエータを通じてコントロールシャフトとともにスライダギアがスラスト変位させられることにより、入力ギアと出力ギアとの相対回転にともなってエンジンバルブのバルブ特性が変更される。
特開平9−250579号公報
特開2001−263015号公報
ところで、回転直動式アクチュエータにおいては、その構造上、構成要素間での摺動抵抗に起因するアクチュエータ効率(入力仕事に対する出力仕事の割合)の低下が生じやすいため、そうした摺動抵抗を極力小さくすることが望まれる。例えば、特許文献1の回転直動式アクチュエータでは、モータのロータとアクチュエータのハウジングとの間にスラストベアリングを配置することで、ロータの回転にともなう摺動抵抗を低減させるようにしている。
しかし、こうした軸受構造を採用した回転直動式アクチュエータにおいても、アクチュエータ効率の向上について改善の余地が残されている。すなわち、回転運動する構成要素に対して比較的大きなスラスト荷重が作用する場合には、スラストベアリングの摺動抵抗が増大するため、アクチュエータ効率を十分に向上させることが困難となる。
例えば、上記可変動弁機構を備えたエンジンにおいては、エンジンバルブからの反力により可変動弁機構のコントロールシャフトにスラスト荷重が生じるため、回転直線運動変換機構に対して比較的大きなスラスト荷重が作用するようになる。従って、特許文献1の回転直動式アクチュエータを上記可変動弁機構に適用したとしても、上述した理由によりアクチュエータ効率の低下が避けられないものとなる。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換することのできる回転直動式アクチュエータ及びエンジンの可変動弁機構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。
(1)請求項1に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、及び該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、前記回転直線運動変換機構に対して前記定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重を前記モータにより生じさせることを要旨としている。
(1)請求項1に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、及び該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、前記回転直線運動変換機構に対して前記定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重を前記モータにより生じさせることを要旨としている。
上記発明によれば、定常スラスト荷重とは反対の方向へ向かうスラスト荷重が回転直線運動変換機構に作用するため、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになる。従って、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(2)請求項2に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、前記モータについて、前記第2構成部に生じるトルクが前記第1構成部に生じるトルクよりも常に大きくなる構造を採用したことを要旨としている。
上記発明によれば、第2構成部に生じるトルクが第1構成部に生じるトルクよりも常に大きくなるため、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(3)請求項3に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、前記モータについて、前記ステータが前記第1構成部と対向しない一方で前記第2構成部と対向する構造を採用したことを要旨としている。
上記発明によれば、ステータが第1構成部と対向しない一方で第2構成部と対向するため、第2構成部に生じるトルクが第1構成部に生じるトルクよりも常に大きくなる。従って、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(4)請求項4に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、前記モータについて、前記第1構成部において前記ステータと対向する部位に耐磁性材を設けたことを要旨としている。
上記発明によれば、第1構成部のステータと対向する部位に耐磁性材が設けられるため、第2構成部に生じるトルクが第1構成部に生じるトルクよりも常に大きくなる。従って、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(5)請求項5に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、前記モータについて、前記ステータと前記第2構成部との間に形成されるエアギャップが前記ステータと前記第1構成部との間に形成されるエアギャップよりも小さくなる構造を採用したことを要旨としている。
上記発明によれば、ステータと第2構成部との間のエアギャップがステータと第1構成部との間のエアギャップよりも小さくなるため、第2構成部に生じるトルクが第1構成部に生じるトルクよりも常に大きくなる。従って、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(6)請求項6に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に最も近い部位を第1側部とし、前記出力軸の軸方向において前記運動機構から最も遠い部位を第2側部として、前記モータについて、前記ステータと前記ロータとの間に形成されるエアギャップが前記第1側部から前記第2側部へ向かうにつれて小さくなる構造を採用したことを要旨としている。
上記発明によれば、ステータとロータとの間のエアギャップが第1側部から第2側部へ向かうにつれて小さくなるため、ロータに生じるトルクが第1側部から第2側部へ向かうにつれて大きくなる。従って、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(7)請求項7に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に最も近い部位を第1側部とし、前記出力軸の軸方向において前記運動機構から最も遠い部位を第2側部として、前記ステータと対向する部位が前記第1側部から前記第2側部へ向かうにつれて前記ステータへ近づく形状に設定したことを要旨としている。
上記発明によれば、ロータにおいてステータと対向する部位が第1側部から第2側部へ向かうにつれてステータへ近づく形状に設定されているため、ロータに生じるトルクが第1側部から第2側部へ向かうにつれて大きくなる。従って、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(8)請求項8に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、前記モータについて、前記第1構成部に生じるトルクが前記第2構成部に生じるトルクよりも常に大きくなる構造を採用したことを要旨としている。
上記発明によれば、第1構成部に生じるトルクが第2構成部に生じるトルクよりも常に大きくなるため、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(9)請求項9に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、前記モータについて、前記ステータが前記第1構成部と対向する一方で前記第2構成部と対向しない構造を採用したことを要旨としている。
上記発明によれば、ステータが第1構成部と対向する一方で第2構成部と対向しないため、第1構成部に生じるトルクが第2構成部に生じるトルクよりも常に大きくなる。従って、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(10)請求項10に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、前記モータについて、前記第2構成部において前記ステータと対向する部位に耐磁性材を設けたことを要旨としている。
上記発明によれば、第2構成部のステータと対向する部位に耐磁性材が設けられるため、第1構成部に生じるトルクが第2構成部に生じるトルクよりも常に大きくなる。従って、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(11)請求項11に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、前記モータについて、前記ステータと前記第1構成部との間に形成されるエアギャップが前記ステータと前記第2構成部との間に形成されるエアギャップよりも小さくなる構造を採用したことを要旨としている。
上記発明によれば、ステータと第1構成部との間のエアギャップがステータと第2構成部との間のエアギャップよりも小さくなるため、第1構成部に生じるトルクが第2構成部に生じるトルクよりも常に大きくなる。従って、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(12)請求項12に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に最も近い部位を第1側部とし、前記出力軸の軸方向において前記運動機構から最も遠い部位を第2側部として、前記モータについて、前記ステータと前記ロータとの間に形成されるエアギャップが前記第2側部から前記第1側部へ向かうにつれて小さくなる構造を採用したことを要旨としている。
上記発明によれば、ステータとロータとの間のエアギャップが第2側部から第1側部へ向かうにつれて小さくなるため、ロータに生じるトルクが第2側部から第1側部へ向かうにつれて大きくなる。従って、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(13)請求項13に記載の発明は、入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に最も近い部位を第1側部とし、前記出力軸の軸方向において前記運動機構から最も遠い部位を第2側部として、前記ステータと対向する部位が前記第2側部から前記第1側部へ向かうにつれて前記ステータへ近づく形状に設定したことを要旨としている。
上記発明によれば、ロータにおいてステータと対向する部位が第2側部から第1側部へ向かうにつれてステータへ近づく形状に設定されているため、ロータに生じるトルクが第2側部から第1側部へ向かうにつれて大きくなる。従って、モータを通じて回転直線運動変換機構へトルクが入力されているとき、ロータには定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重が生じるようになる。これにより、回転直線運動変換機構を支持する当該アクチュエータの構成要素に生じる摺動抵抗が低減されるようになるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータを実現することができるようになる。
(14)請求項14に記載の発明は、請求項1〜13のいずれか一項に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構が前記モータを通じて回転運動する円環軸と該円環軸の回転運動を通じて遊星運動する複数の遊星軸と該遊星軸の遊星運動を通じて直線運動する太陽軸とを備えて構成されること、該太陽軸が前記出力軸として機能すること、及び前記モータのロータが前記円環軸と一体回転することを要旨としている。
(15)請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、前記回転直線運動変換機構を支持するスラストベアリングについて、該ベアリングを前記円環軸と当該アクチュエータのその他の構成要素との間に配置したことを要旨としている。
上記発明によれば、回転直線運動変換機構と当該アクチュエータのその他の構成要素との間の摺動抵抗をスラストベアリングにより低減することができるようになる。また、定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重をロータに生じさせるようにしているため、同スラストベアリングにおいて生じる摺動抵抗を低減することができるようになる。
(16)請求項16に記載の発明は、請求項15に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、当該アクチュエータは、前記回転直線運動変換機構及び前記モータを内蔵するハウジングと、該ハウジングにおいて前記モータが配置される領域への潤滑油の流入を抑制するオイルシールとを備えて構成されるものであり、前記オイルシールを前記太陽軸の周囲に配置したことを要旨としている。
上記発明によれば、円環軸よりも径の小さい太陽軸の周囲にオイルシールが配置されるため、円環軸の外周にオイルシールを配置した場合に比べて、太陽軸とオイルシールとの接触により生じる摺動抵抗を低減することができるようになる。
(17)請求項17に記載の発明は、エンジンバルブのバルブ作用角及び最大バルブリフト量の少なくとも一方を変更するエンジンの可変動弁機構において、請求項1〜16のいずれか一項に記載の回転直動式アクチュエータを備えることを要旨としている。
上記発明によれば、エンジンの可変動弁機構において、より高い効率をもって回転運動が直線運動へ変換されるようになるため、エンジンの運転効率についても改善を図ることができるようになる。
(18)請求項18に記載の発明は、請求項17に記載のエンジンの可変動弁機構において、入力された直線運動を通じて前記バルブ作用角及び最大バルブリフト量の少なくとも一方を変更する動弁機構本体と該動弁機構本体へ直線運動を入力する回転直動式アクチュエータとを備えることを要旨としている。
(19)請求項19に記載の発明は、請求項18に記載のエンジンの可変動弁機構において、前記動弁機構本体は、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、該コントロールシャフトと連動して移動可能なスライダギアと、該スライダギアに組み付けられてカムシャフトのカムを通じて運動する入力ギアと、前記スライダギアに組み付けられて前記エンジンバルブを運動させる出力ギアとを備えて構成されるとともに、前記コントロールシャフトの直線運動を通じて前記入力ギアと前記出力ギアとを相対回転させることで前記バルブ作用角及び最大バルブリフト量の少なくとも一方を変更するものであり、前記回転直動式アクチュエータは、前記出力軸の直線運動を通じて前記コントロールシャフトを直線運動させるものであることを要旨としている。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について、図1〜図25を参照して説明する。
本実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータをエンジンの可変動弁機構のアクチュエータとして具体化している。
本発明の第1実施形態について、図1〜図25を参照して説明する。
本実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータをエンジンの可変動弁機構のアクチュエータとして具体化している。
<エンジンの構造>
図1に、可変動弁機構を搭載したエンジンの平面構造を示す。なお、本実施形態では、直列4気筒のエンジンを想定しているが、本発明はいずれのエンジンに対しても適用することができる。
図1に、可変動弁機構を搭載したエンジンの平面構造を示す。なお、本実施形態では、直列4気筒のエンジンを想定しているが、本発明はいずれのエンジンに対しても適用することができる。
エンジン1は、シリンダブロック11とシリンダヘッド12との組み合わせを通じて構成されている。シリンダブロック11には、複数のシリンダ13が形成されている。各シリンダ13内の燃焼室には、インジェクタを通じてシリンダヘッド12のインテークポート21へ噴射された燃料とインテークマニホールドを介してインテークポート21へ供給された空気との混合気が供給される。クランクシャフト14は、混合気の燃焼によるピストンの直線運動を回転運動へ変換して出力する。
シリンダヘッド12には、各シリンダ13のインテークポート21を燃焼室に対して開閉するインテークバルブ22、及び各シリンダ13のエキゾーストポート23を燃焼室に対して開閉するエキゾーストバルブ24が設けられている。インテークバルブ22は、インテークカムシャフト25のカム(インテークカム25C)及びバルブスプリングを通じて開閉される。エキゾーストバルブ24は、エキゾーストカムシャフト26のカム(エキゾーストカム26C)及びバルブスプリングを通じて開閉される。インテークカムシャフト25及びエキゾーストカムシャフト26は、シリンダヘッド12と一体に形成されたカムキャリア27により支持されている。そして、タイミングチェーン15を介して伝達されたクランクシャフト14のトルクにより回転する。
エンジン1には、インテークバルブ22のバルブ作用角(吸気バルブ作用角INCAM)を変更する可変動弁機構3が備えられている。可変動弁機構3は、インテークカムシャフト25に隣接する位置へ配置された動弁機構本体31(運動機構)と動弁機構本体31の構成要素へ直線運動を入力する回転直動式アクチュエータ7とを備えて構成されている。そして、回転直動式アクチュエータ7に内蔵されたモータ71の回転を通じて吸気バルブ作用角INCAMを変更する。なお、吸気バルブ作用角INCAMは、インテークバルブ22が最も閉弁側の位置から最も開弁側の位置まで移動する期間におけるクランクシャフト14の回転角度を示す。
エンジン1は、電子制御装置を通じて統括的に制御される。
電子制御装置は、エンジン制御にかかる演算処理を実行する中央演算処理装置、エンジン制御に必要なプログラムやマップが予め記憶された読み出し専用メモリ、中央演算処理装置の計算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ、外部の信号を入力するための入力ポート、及び外部へ信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。電子制御装置の入力ポートには、クランクポジションセンサやエアフローメータ等の各種センサが接続されている。また、電子制御装置の出力ポートには、インジェクタの駆動回路やモータ71の駆動回路等の各種駆動回路が接続されている。
電子制御装置は、エンジン制御にかかる演算処理を実行する中央演算処理装置、エンジン制御に必要なプログラムやマップが予め記憶された読み出し専用メモリ、中央演算処理装置の計算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ、外部の信号を入力するための入力ポート、及び外部へ信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。電子制御装置の入力ポートには、クランクポジションセンサやエアフローメータ等の各種センサが接続されている。また、電子制御装置の出力ポートには、インジェクタの駆動回路やモータ71の駆動回路等の各種駆動回路が接続されている。
<可変動弁機構の構造>
図2〜図15を参照して、可変動弁機構3の構造について説明する。なお、以下の〔1〕では可変動弁機構3の大まかな構造について、〔2〕では電子制御装置によるバルブ作用角の変更態様について、〔3〕では可変動弁機構3の主要部分の構造について、〔4〕及び〔5〕では可変動弁機構3の動作態様について、〔6〕では可変動弁機構3の動作状態とバルブ作用角との関係についてそれぞれ説明している。
図2〜図15を参照して、可変動弁機構3の構造について説明する。なお、以下の〔1〕では可変動弁機構3の大まかな構造について、〔2〕では電子制御装置によるバルブ作用角の変更態様について、〔3〕では可変動弁機構3の主要部分の構造について、〔4〕及び〔5〕では可変動弁機構3の動作態様について、〔6〕では可変動弁機構3の動作状態とバルブ作用角との関係についてそれぞれ説明している。
〔1〕「可変動弁機構の全体構造」
図2及び図3を参照して、可変動弁機構3の構造の概略について説明する。
・図2は、可変動弁機構3の斜視構造を示す。
・図3は、可変動弁機構3のバルブリフト機構について、その分解斜視構造を示す。
図2及び図3を参照して、可変動弁機構3の構造の概略について説明する。
・図2は、可変動弁機構3の斜視構造を示す。
・図3は、可変動弁機構3のバルブリフト機構について、その分解斜視構造を示す。
図2を参照して、可変動弁機構3の構造の概略について説明する。
動弁機構本体31は、各シリンダ13に対応して設けられた複数のバルブリフト機構32と各バルブリフト機構32を支持するスライドシャフト機構33との組み合わせを通じて構成されている。また、それぞれの中心線が整合するように各構成要素(ロッカーシャフト34、コントロールシャフト35、スライダギア4、入力ギア5及び出力ギア6)が組み合わされている。すなわち、これら各構成要素は共通の中心線Oを有する。
動弁機構本体31は、各シリンダ13に対応して設けられた複数のバルブリフト機構32と各バルブリフト機構32を支持するスライドシャフト機構33との組み合わせを通じて構成されている。また、それぞれの中心線が整合するように各構成要素(ロッカーシャフト34、コントロールシャフト35、スライダギア4、入力ギア5及び出力ギア6)が組み合わされている。すなわち、これら各構成要素は共通の中心線Oを有する。
スライドシャフト機構33は、回転運動及び直線運動が不能な状態でシリンダヘッド12(カムキャリア27)に固定されるロッカーシャフト34と、直線運動が可能な状態でロッカーシャフト34内に配置されるコントロールシャフト35との組み合わせを通じて構成されている。
バルブリフト機構32は、コントロールシャフト35に連動して直線運動可能なスライダギア4と、ヘリカルスプラインを通じてスライダギア4と噛み合う入力ギア5及び出力ギア6との組み合わせを通じて構成されている。入力ギア5及び出力ギア6は、スライダギア4の直線運動にともない互いに相対回転する。
動弁機構本体31においては、以下のように各構成要素の回転運動及び直線運動がそれぞれ許容または制限されている。なお、回転運動は中心線Oまわりにおける周方向の運動を示す。また、直線運動は中心線Oに沿った軸方向の運動を示す。
(a)ロッカーシャフト34は、回転運動及び直線運動ともに不能。
(b)コントロールシャフト35は、回転運動不能かつ直線運動可能。
(c)スライダギア4は、回転運動及び直線運動ともに可能。
(d)入力ギア5は、回転運動可能かつ直線運動不能。
(e)出力ギア6は、回転運動可能かつ直線運動不能。
(a)ロッカーシャフト34は、回転運動及び直線運動ともに不能。
(b)コントロールシャフト35は、回転運動不能かつ直線運動可能。
(c)スライダギア4は、回転運動及び直線運動ともに可能。
(d)入力ギア5は、回転運動可能かつ直線運動不能。
(e)出力ギア6は、回転運動可能かつ直線運動不能。
回転直動式アクチュエータ7は、モータ71の回転運動を回転直線運動変換機構8により直線運動へ変換して出力する。すなわち、モータ71の回転運動を通じて出力軸(サンシャフト81)を直線運動させる。回転直動式アクチュエータ7のサンシャフト81は、コントロールシャフト35の端部に接続されている。なお、本実施形態では、コントロールシャフト35の移動方向について、コントロールシャフト35が回転直動式アクチュエータ7から押し出される方向を正方向Fとし、コントロールシャフト35が回転直動式アクチュエータ7へ引き込まれる方向を逆方向Rとしている。
〔2〕「電子制御装置によるバルブ作用角の変更態様」
電子制御装置は、回転直動式アクチュエータ7の制御を通じてコントロールシャフト35を変位させることにより、吸気バルブ作用角INCAMの変更を行う。具体的には、次のように回転直動式アクチュエータ7の制御を行う。
・吸気バルブ作用角INCAMを小さくする要求があるとき、コントロールシャフト35が正方向Fへ向けて変位するように回転直動式アクチュエータ7を駆動させる。
・吸気バルブ作用角INCAMを大きくする要求があるとき、コントロールシャフト35が逆方向Rへ向けて変位するように回転直動式アクチュエータ7を駆動させる。
電子制御装置は、回転直動式アクチュエータ7の制御を通じてコントロールシャフト35を変位させることにより、吸気バルブ作用角INCAMの変更を行う。具体的には、次のように回転直動式アクチュエータ7の制御を行う。
・吸気バルブ作用角INCAMを小さくする要求があるとき、コントロールシャフト35が正方向Fへ向けて変位するように回転直動式アクチュエータ7を駆動させる。
・吸気バルブ作用角INCAMを大きくする要求があるとき、コントロールシャフト35が逆方向Rへ向けて変位するように回転直動式アクチュエータ7を駆動させる。
エンジン1においては、図4に示すように、可変動弁機構3の動作を通じて吸気バルブ作用角INCAMとともにインテークバルブ22の最大バルブリフト量(吸気最大バルブリフト量INVL)が変更される。吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは、コントロールシャフト35の動作に応じて以下の(a)及び(b)に示すように変化する。なお、吸気最大バルブリフト量INVLは、インテークバルブ22が最も閉弁側の位置から最も開弁側の位置まで移動するときのインテークバルブ22の変位量を示す。
(a)コントロールシャフト35が正方向Fへ向けて移動するとき、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVTは小さくなる方向へ変化する。そして、コントロールシャフト35が最大限まで正方向Fへ移動したとき、吸気バルブ作用角INCAMが最も小さいバルブ作用角(最小吸気バルブ作用角INCAMmin)に設定されるとともに吸気最大バルブリフト量INVLが最も小さい最大バルブリフト量(下限吸気最大バルブリフト量INVLmin)に設定される。
(b)コントロールシャフト35が逆方向Rへ向けて移動するとき、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVTは大きくなる方向へ変化する。そして、コントロールシャフト35が最大限まで逆方向Rへ移動したとき、吸気バルブ作用角INCAMが最も大きいバルブ作用角(最大吸気バルブ作用角INCAMmax)に設定されるとともに吸気最大バルブリフト量INVLが最も大きい最大バルブリフト量(上限吸気最大バルブリフト量INVLmax)に設定される。
〔3〕「動弁機構本体の構造」
図5〜図11を参照して、動弁機構本体31の構造について説明する。なお、可変動弁機構3においては、各シリンダ13に対応した箇所の構造が共通しているため、図5〜図10及び図11では、1つのシリンダ13に対応した箇所の構造のみを示している。
図5〜図11を参照して、動弁機構本体31の構造について説明する。なお、可変動弁機構3においては、各シリンダ13に対応した箇所の構造が共通しているため、図5〜図10及び図11では、1つのシリンダ13に対応した箇所の構造のみを示している。
図5及び図6を参照して、バルブリフト機構32の構造について説明する。
・図5は、動弁機構本体31について、入力ギア5及び出力ギア6の一部を取り除いた状態の斜視構造を示す。
・図6は、動弁機構本体31について、図5の状態からスライドシャフト機構33及びスライダギア4を取り除いた状態の斜視構造を示す。
・図5は、動弁機構本体31について、入力ギア5及び出力ギア6の一部を取り除いた状態の斜視構造を示す。
・図6は、動弁機構本体31について、図5の状態からスライドシャフト機構33及びスライダギア4を取り除いた状態の斜視構造を示す。
スライダギア4の本体(スライダギア本体41)には、スライダギア入力部42及びスライダギア出力部43が一体に形成されている。スライダギア入力部42には、右ねじれのヘリカルスプライン(入力スプライン42A)が形成されている。スライダギア出力部43には、左ねじれのヘリカルスプライン(出力スプライン43A)が形成されている。すなわち、入力スプライン42Aと出力スプライン43Aとは、歯すじのねじれ方向がコントロールシャフト35の中心線Oに対して互いに反対となるように形成されている。
入力ギア5の本体(入力ギア本体51)には、スライダギア4の入力スプライン42Aと噛み合うヘリカルスプライン(入力スプライン52)が形成されている。入力ギア本体51の外周側には、インテークカム25Cと接触する入力アーム53が設けられている。入力アーム53は、入力ギア本体51と一体形成された一対のアーム54とシャフト55のまわりを回転するローラ56とから構成されている。
出力ギア6の本体(出力ギア本体61)には、スライダギア4の出力スプライン43Aと噛み合うヘリカルスプライン(出力スプライン62)が形成されている。出力ギア本体61の外周側には、一体形成された出力アーム63が設けられている。出力アーム63には、凹状に湾曲したカム面63Fが形成されている。
図7〜図9を参照して、スライドシャフト機構33の構造について説明する。
・図7は、コントロールシャフト35の斜視構造を示す。
・図8は、ロッカーシャフト34の斜視構造を示す。
・図9は、スライドシャフト機構33の斜視構造を示す。
・図7は、コントロールシャフト35の斜視構造を示す。
・図8は、ロッカーシャフト34の斜視構造を示す。
・図9は、スライドシャフト機構33の斜視構造を示す。
コントロールシャフト35には、スライダギア4をコントロールシャフト35の直線運動と連動させるためのコネクトピン36が取り付けられる。コネクトピン36は、コントロールシャフト35のピン挿入穴35Hにはめ込まれる。本実施形態のコントロールシャフト35には、各シリンダ13に対応して4つのピン挿入穴35Hが形成されている。
ロッカーシャフト34には、コネクトピン36の直線運動を許容するためのピン移動孔34Hが形成されている。コネクトピン36は、ピン移動孔34Hを介してコントロールシャフト35のピン挿入穴35Hにはめ込まれる。
スライドシャフト機構33においては、コントロールシャフト35とスライダギア4との軸方向の相対位置を固定するためのブッシュ37がコネクトピン36に取り付けられる。これにより、コントロールシャフト35とコネクトピン36及びブッシュ37とが一体となって直線運動する。
図10及び図11を参照して、バルブリフト機構32とスライドシャフト機構33との組み付け構造について説明する。
・図10は、スライダギア4の断面構造を示す。
・図11は、図10の状態のスライダギア4にスライドシャフト機構33を組み合わせた状態を示す。
・図10は、スライダギア4の断面構造を示す。
・図11は、図10の状態のスライダギア4にスライドシャフト機構33を組み合わせた状態を示す。
スライダギア4のピン溝44には、ブッシュ37が配置される。そして、この状態のスライダギア4において、スライダギア本体41のシャフト挿入孔45へロッカーシャフト34及びコントロールシャフト35が挿入されることにより、スライダギア4とロッカーシャフト34及びコントロールシャフト35とが組み合わされる。
コネクトピン36は、スライダギア4のピン挿入孔42H及びブッシュ37のピン挿入孔37Hを介してコントロールシャフト35のピン挿入穴35Hにはめ込まれる。これにより、コントロールシャフト35、コネクトピン36、ブッシュ37及びスライダギア4が一体となって直線運動する。
〔4〕「可変動弁機構の動作態様1」
図12及び図13を参照して、インテークカムシャフト25の回転運動にともなう可変動弁機構3のバルブリフト機構32の動作態様について説明する。
・図12に、動弁機構本体31について、スライダギア4、入力ギア5及び出力ギア6の一部を取り除いた状態の斜視構造を示す。
・図13に、動弁機構本体31について、図12の状態からスライダギア4、入力ギア5及び出力ギア6が回転した状態を示す。
図12及び図13を参照して、インテークカムシャフト25の回転運動にともなう可変動弁機構3のバルブリフト機構32の動作態様について説明する。
・図12に、動弁機構本体31について、スライダギア4、入力ギア5及び出力ギア6の一部を取り除いた状態の斜視構造を示す。
・図13に、動弁機構本体31について、図12の状態からスライダギア4、入力ギア5及び出力ギア6が回転した状態を示す。
動弁機構本体31においては、コネクトピン36及びブッシュ37がスライダギア4のピン溝44に配置されていることにより、ロッカーシャフト34及びコントロールシャフト35(スライドシャフト機構33)に対するスライダギア4の相対回転が許容されている。
これにより、可変動弁機構3においては、インテークカムシャフト25のインテークカム25Cにより入力ギア5が押されたとき、スライダギア4が入力ギア5とともにスライドシャフト機構33のまわりで回転運動する。また、出力ギア6がスライダギア4とともにスライドシャフト機構33のまわりで回転運動する。すなわち、スライダギア4、入力ギア5及び出力ギア6が一体となってスライドシャフト機構33のまわりで回転運動する。例えば、動弁機構本体31の動作状態が図12に示す状態のときに入力ギア5がインテークカム25Cにより押された場合、スライダギア4、入力ギア5及び出力ギア6の回転運動を通じて、動弁機構本体31の動作状態が図13に示す状態へ移行する。
〔5〕「可変動弁機構の動作態様2」
図14を参照して、コントロールシャフト35の直線運動にともなうバルブリフト機構32の動作態様について説明する。なお、図14は、図2のDZ−DZ線に沿った可変動弁機構3の側面構造を示す。
図14を参照して、コントロールシャフト35の直線運動にともなうバルブリフト機構32の動作態様について説明する。なお、図14は、図2のDZ−DZ線に沿った可変動弁機構3の側面構造を示す。
バルブリフト機構32においては、コントロールシャフト35の直線運動を通じてスライダギア4と入力ギア5及び出力ギア6との軸方向の相対位置が変更されるとき、入力ギア5及び出力ギア6に対して互いに反対方向へ作用するねじり力が付与される。これにより、入力ギア5と出力ギア6とが相対回転するため、入力ギア5(入力アーム53)と出力ギア6(出力アーム63)との相対的な回転位相が変更される。なお、可変動弁機構3においては、共通する1本のコントロールシャフト35に全てのスライダギア4が固定されているため、コントロールシャフト35の移動にともない全てのバルブリフト機構32において上記相対的な回転位相が変更される。
可変動弁機構3においては、図14の状態Aを基準の動作状態としたとき、コントロールシャフト35の移動方向を応じてバルブリフト機構32が以下のように動作する。
(a)状態Aからコントロールシャフト35を正方向Fへ変位させたとき、バルブリフト機構32の動作状態は状態Aから状態Bへ移行する。すなわち、入力ギア5と出力ギア6との相対回転により、中心線Oのまわりにおいて入力アーム53と出力アーム63とが接近する。
(b)状態Aからコントロールシャフト35を逆方向Rへ変位させたとき、バルブリフト機構32の動作状態は状態Aから状態Cへ移行する。すなわち、入力ギア5と出力ギア6との相対回転により、中心線Oのまわりにおいて入力アーム53と出力アーム63とが離間する。
(a)状態Aからコントロールシャフト35を正方向Fへ変位させたとき、バルブリフト機構32の動作状態は状態Aから状態Bへ移行する。すなわち、入力ギア5と出力ギア6との相対回転により、中心線Oのまわりにおいて入力アーム53と出力アーム63とが接近する。
(b)状態Aからコントロールシャフト35を逆方向Rへ変位させたとき、バルブリフト機構32の動作状態は状態Aから状態Cへ移行する。すなわち、入力ギア5と出力ギア6との相対回転により、中心線Oのまわりにおいて入力アーム53と出力アーム63とが離間する。
〔6〕「可変動弁機構の動作とバルブ作用角との関係」
図15に、エンジン1における可変動弁機構3周辺の断面構造を示す。
シリンダヘッド12において、インテークカムシャフト25とローラロッカーアーム28との間には、可変動弁機構3のバルブリフト機構32が配置されている。ローラロッカーアーム28は、インテークバルブ22のバルブスプリング29によりバルブリフト機構32側へ付勢されているため、ローラ28Aが常にバルブリフト機構32の出力ギア6と接触した状態に保持される。入力ギア5は、シリンダヘッド12と入力ギア本体51との間に取り付けられているスプリングによりインテークカムシャフト25側へ付勢されているため、ローラ56が常にインテークカム25Cと接触した状態に保持される。
図15に、エンジン1における可変動弁機構3周辺の断面構造を示す。
シリンダヘッド12において、インテークカムシャフト25とローラロッカーアーム28との間には、可変動弁機構3のバルブリフト機構32が配置されている。ローラロッカーアーム28は、インテークバルブ22のバルブスプリング29によりバルブリフト機構32側へ付勢されているため、ローラ28Aが常にバルブリフト機構32の出力ギア6と接触した状態に保持される。入力ギア5は、シリンダヘッド12と入力ギア本体51との間に取り付けられているスプリングによりインテークカムシャフト25側へ付勢されているため、ローラ56が常にインテークカム25Cと接触した状態に保持される。
エンジン1においては、ローラロッカーアーム28のローラ28Aが出力ギア6の出力ギア本体61と接触しているとき、すなわちローラ28Aが出力アーム63と接触していないとき、ローラロッカーアーム28の位置が基準位置(インテークバルブ22が最も閉弁側に保持される位置)から変化しないため、インテークバルブ22が最も閉弁側の位置に保持される。一方で、ローラ28Aが出力アーム63と接触しているとき、ローラロッカーアーム28が出力アーム63により押し下げられるため、インテークバルブ22が開弁される。ローラロッカーアーム28が基準位置から押し下げられる量は、ローラ28Aに対する出力アーム63のカム面63Fの接触位置に応じて変化するため、ローラ28Aに対するカム面63Fの接触位置が出力アーム63の先端側となるにつれてインテークバルブ22の変位量が大きくなる。
可変動弁機構3においては、入力アーム53がインテークカム25Cのベースサークルと接触しているとき、出力ギア6の回転位相が基準位相(出力アーム63がローラ28Aと接触しない回転位相)に保持される。一方で、入力アーム53がインテークカム25Cのカムノーズと接触しているとき、ロッカーシャフト34まわりにおけるバルブリフト機構32の回転運動を通じて出力ギア6の回転位相が基準位相から変化することにより、出力アーム63がローラ28Aへ接近する。そして、出力ギア6の回転位相の変化を通じて出力アーム63がローラ28Aと接触することにより、インテークバルブ22が開弁される。バルブリフト機構32の回転運動にともなう出力ギア6の回転位相の変化量は、入力アーム53に対するインテークカム25Cの接触位置に応じて変化するため、入力アーム53に対するインテークカム25Cの接触位置がカムノーズの先端側となるにつれて出力アーム63の先端がローラ28Aに接近する。
こうしたことから、エンジン1においては、インテークカム25Cのカムノーズが入力アーム53と接触しているときの出力アーム63によるローラロッカーアーム28(インテークバルブ22)の押し下げ期間及び押し下げ量が、ロッカーシャフト34(中心線O)まわりにおける入力アーム53と出力アーム63との距離に応じて変化する。従って、コントロールシャフト35を変位させて入力アーム53と出力アーム63との相対的な回転位相を変化させることにより、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLを変更することが可能となる。
吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは、上記入力アーム53と出力アーム63との距離に応じて次のように変化する。
(a)中心線Oまわりにおける入力アーム53と出力アーム63との距離が短くなるにつれて(例えば、図14の状態Aから状態Bへ移行するとき)、出力アーム63によるローラロッカーアーム28の押し下げ期間及び押し下げ量が小さくなるため、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは減少する。
(b)中心線Oまわりにおける入力アーム53と出力アーム63との距離が長くなるにつれて(例えば、図14の状態Aから状態Cへ移行するとき)、出力アーム63によるローラロッカーアーム28の押し下げ期間及び押し下げ量が大きくなるため、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは増加する。
(a)中心線Oまわりにおける入力アーム53と出力アーム63との距離が短くなるにつれて(例えば、図14の状態Aから状態Bへ移行するとき)、出力アーム63によるローラロッカーアーム28の押し下げ期間及び押し下げ量が小さくなるため、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは減少する。
(b)中心線Oまわりにおける入力アーム53と出力アーム63との距離が長くなるにつれて(例えば、図14の状態Aから状態Cへ移行するとき)、出力アーム63によるローラロッカーアーム28の押し下げ期間及び押し下げ量が大きくなるため、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは増加する。
<可変動弁機構に生じるスラスト荷重>
図16を参照して、可変動弁機構3に生じるスラスト荷重について説明する。
可変動弁機構3においては、インテークカムシャフト25を通じて入力ギア5の入力アーム53へ加えられる力が入力ギア本体51を介してスライダギア入力部42へ伝達されるため、入力アーム53に加えられる力の方向と入力スプライン42Aの歯すじのねじれ方向との関係により、正方向Fへ向かうスラスト荷重がスライダギア入力部42に生じるようになる。
図16を参照して、可変動弁機構3に生じるスラスト荷重について説明する。
可変動弁機構3においては、インテークカムシャフト25を通じて入力ギア5の入力アーム53へ加えられる力が入力ギア本体51を介してスライダギア入力部42へ伝達されるため、入力アーム53に加えられる力の方向と入力スプライン42Aの歯すじのねじれ方向との関係により、正方向Fへ向かうスラスト荷重がスライダギア入力部42に生じるようになる。
一方で、バルブスプリング29を通じて出力ギア6の出力アーム63へ加えられる力が出力ギア本体61を介してスライダギア出力部43へ伝達されるため、出力アーム63に加えられる力の方向と出力スプライン43Aの歯すじのねじれ方向との関係により、正方向Fへ向かうスラスト荷重がスライダギア出力部43に生じるようになる。
なお、バルブリフト機構32においては、入力スプライン42Aのねじれ方向と出力スプライン43Aのねじれ方向とが互いに反対方向に設定されているとともに、インテークカムシャフト25を通じて入力ギア5へ加えられる力と略反対方向の力がバルブスプリング29を通じて出力ギア6へ加えられるため、スライダギア入力部42及びスライダギア出力部43に生じるスラスト荷重の方向が一致する。
可変動弁機構3においては、少なくとも1つのスライダギア4にて上記スラスト荷重の一方または両方が生じるため、正方向Fへ向かうスラスト荷重がコントロールシャフト35に対して常に作用するようになる。これにより、正方向Fへ向かうスラスト荷重がコントロールシャフト35を介してサンシャフト81に作用するため、同スラスト荷重がサンシャフト81を回転直動式アクチュエータ7側から動弁機構本体31側へ引き込もうとする力として常に作用するようになる。
<回転直動式アクチュエータの概要>
エンジン1においては、可変動弁機構3による吸気バルブ作用角INCAMの変更を通じて、吸入空気量の調整が行われる。従って、コントロールシャフト35を駆動する回転直動式アクチュエータ7に対しては、吸気バルブ作用角INCAMを目標の吸入空気量に応じて緻密に変更するため、入力される回転運動の角度(回転角度)と出力する直線運動の変位量(直線変位量)とを正確に対応させて回転運動を微小な直線運動へ変換することが要求される。
エンジン1においては、可変動弁機構3による吸気バルブ作用角INCAMの変更を通じて、吸入空気量の調整が行われる。従って、コントロールシャフト35を駆動する回転直動式アクチュエータ7に対しては、吸気バルブ作用角INCAMを目標の吸入空気量に応じて緻密に変更するため、入力される回転運動の角度(回転角度)と出力する直線運動の変位量(直線変位量)とを正確に対応させて回転運動を微小な直線運動へ変換することが要求される。
そこで、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7においては、ねじの噛み合いを通じて、遊星歯車機構と同様の減速機能及び差動ねじの機能を実現することにより、上記要求を満たすことのできるアクチュエータを構成するようにしている。すなわち、太陽歯車に対応する太陽軸、遊星歯車に対応する遊星軸、内歯車に対応する円環軸の組み合わせを通じて構成された減速機構(遊星ねじ機構)による減速、及び太陽軸と遊星軸との間における差動ねじとしての動作を利用することにより、回転角度と直線変位量とを一対一に対応させるとともにより大きな減速比で回転運動を直線運動に変換することができるようにしている。
とろこで、遊星歯車機構をはす歯歯車により構成する場合には、各歯車の回転方向の関係から太陽歯車と遊星歯車とが互いに逆方向のはす歯歯車に設定されるとともに、これら歯車のねじれ角が同じ大きさに設定される。また、内歯車としては、遊星歯車と同一方向のねじれ角を有するはす歯歯車が採用される。
従って、ねじの噛み合いにより遊星歯車機構と同様の減速機構(遊星ねじ機構)を構成するためには、太陽軸、遊星軸及び円環軸のねじのピッチ及びリード角を互いに同じ大きさに設定するとともに、太陽軸のみを逆方向のねじに設定すればよいと考えられる。しかし、この遊星ねじ機構においては、いずれの構成要素も他の構成要素に対して相対的にスラスト変位しないため、各構成要素を組み付けることができない。そこで、本願発明者は、上記遊星ねじ機構においてねじの噛み合いを確保しつつ太陽軸または円環軸のリード角を増減させることにより太陽軸または円環軸がスラスト変位することに着目し、この動作原理に基づいて遊星ねじ機構を構成するようにした。
一般に、二つのねじを完全に噛み合わせるためには、それらのねじのピッチを互いに同じ大きさに設定する必要がある。また、遊星ねじ機構において、太陽軸、遊星軸及び円環軸のリード角を全て等しくするためには、太陽軸、遊星軸及び円環軸の有効径(有効ねじ径)の比を太陽軸、遊星軸及び円環軸におけるねじの条数の比と一致させる必要がある。
従って、遊星ねじ機構において、いずれの構成要素にもスラスト変位が生じない条件とは次の(A)〜(C)の条件となる。
(A)太陽軸、遊星軸及び円環軸について、太陽軸のみが逆ねじに設定されている。
(B)太陽軸、遊星軸及び円環軸について、それぞれのねじのピッチが同じ大きさに設定されている。
(C)太陽軸と遊星軸と円環軸との有効ねじ径の比と、太陽軸と遊星軸と円環軸との条数の比とが同じ大きさに設定されている。
(A)太陽軸、遊星軸及び円環軸について、太陽軸のみが逆ねじに設定されている。
(B)太陽軸、遊星軸及び円環軸について、それぞれのねじのピッチが同じ大きさに設定されている。
(C)太陽軸と遊星軸と円環軸との有効ねじ径の比と、太陽軸と遊星軸と円環軸との条数の比とが同じ大きさに設定されている。
これに対して、太陽軸または円環軸のねじの条数を上記(C)の条数から整数の条数だけ増減させた場合には、太陽軸または円環軸を他のねじ部材に対して相対的にスラスト変位させることができるようになる。そこで、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7では、この考え方を反映させて遊星ねじ機構に相当する回転直線運動変換機構8を構成することにより、入力された回転運動を直線運動に変換して出力することができるようにしている。すなわち、本実施形態においては、遊星ねじ機構(回転直線運動変換機構8)が次の(a)〜(d)の条件を満たすように構成される。
(a)太陽軸と遊星軸とが互いに逆方向のねじにて噛み合う。
(b)円環軸と遊星軸とが互いに同方向のねじにて噛み合う。
(c)太陽軸、円環軸及び遊星軸のねじのピッチが互いに等しい。
(d)太陽軸、円環軸及び遊星軸の有効ねじ径とねじの条数との関係について、円環軸が回転した場合においても太陽軸、円環軸及び遊星軸のいずれもがスラスト変位しないときの関係を基準の関係としたとき、太陽軸のねじの条数が基準の関係における条数よりも整数の値だけ大きいまたは小さい。
(a)太陽軸と遊星軸とが互いに逆方向のねじにて噛み合う。
(b)円環軸と遊星軸とが互いに同方向のねじにて噛み合う。
(c)太陽軸、円環軸及び遊星軸のねじのピッチが互いに等しい。
(d)太陽軸、円環軸及び遊星軸の有効ねじ径とねじの条数との関係について、円環軸が回転した場合においても太陽軸、円環軸及び遊星軸のいずれもがスラスト変位しないときの関係を基準の関係としたとき、太陽軸のねじの条数が基準の関係における条数よりも整数の値だけ大きいまたは小さい。
こうした構成の遊星ねじ機構においては、太陽軸、円環軸及び遊星軸が協働して遊星歯車機構と同様の減速機能を実現するとともに、太陽軸と遊星軸とが協働して差動ねじとしての機能を実現する。これにより、太陽軸と円環軸との間において、回転角度と直線変位量とが一対一に対応して回転運動が微小な直線運動に変換されるようになる。また、太陽軸、円環軸及び遊星軸が互いに噛み合うため、耐荷重性能が十分に確保されるようになる。
<回転直動式アクチュエータの構造>
図17を参照して、回転直動式アクチュエータ7の構造について説明する。なお、図17は、軸方向に沿った回転直動式アクチュエータ7の断面構造を示す。
図17を参照して、回転直動式アクチュエータ7の構造について説明する。なお、図17は、軸方向に沿った回転直動式アクチュエータ7の断面構造を示す。
回転直動式アクチュエータ7において、モータ71及び回転直線運動変換機構8はハウジング74に内蔵されている。モータ71は、コイルを有するステータ72と永久磁石を有するロータ73とを備えたブラシレスモータとして構成されている。
回転直線運動変換機構8は、回転直動式アクチュエータ7の出力軸として機能するサンシャフト81(太陽軸)と、ロータ73と一体回転するリングシャフト82(円環軸)と、リングシャフト82の回転を通じてサンシャフト81を直線運動させる複数のプラネタリシャフト83(遊星軸)との組み合わせを通じて構成されている。回転直線運動変換機構8においては、リングシャフト82、プラネタリシャフト83及びモータ71のロータ73により回転機構部8Aが構成されている。
サンシャフト81は、自身の中心線がコントロールシャフト35の中心線Oと整合するようにコントロールシャフト35と接続されている。これにより、サンシャフト81の直線運動にともなってコントロールシャフト35が正方向Fまたは逆方向Rへ変位する。
回転直動式アクチュエータ7には、回転直線運動変換機構8を径方向において支持するラジアルベアリング75と回転直線運動変換機構8を軸方向において支持するスラストベアリング76とが備えられている。
ラジアルベアリング75は、リングシャフト82の外周を取り囲む位置に配置されてハウジング74へ固定されることにより、リングシャフト82を径方向において支持する。また、リングシャフト82の端部及びリングシャフト82の中間部において、それぞれの部位の外周に配置されている。
スラストベアリング76は、正方向Fへ向かうスラスト荷重を受けることのできる位置に配置されることにより、リングシャフト82を軸方向において支持する。すなわち、リングシャフト82の端面について、動弁機構本体31に近い端面をシャフト第1端面82Fとし、同第1端面82Fよりも動弁機構本体31から遠い端面をシャフト第2端面82Rとしたとき、スラストベアリング76はシャフト第1端面82Fと接触した状態でハウジング74へ固定されている。
リングシャフト82の外周側において、動弁機構本体31側の端部とハウジング74との間には、オイルシール77が配置されている。オイルシール77は、エンジン1からサンシャフト81へ供給される潤滑油がハウジング74内においてモータ71の配置された領域へ流れ込むことを阻止する。
<回転直動式アクチュエータの駆動態様>
回転直動式アクチュエータ7の動作態様について説明する。可変動弁機構3においては、以下の[1]〜[3]の順序に従ってコントロールシャフト35が駆動される。
[1]ステータ72への通電により、ロータ73及びリングシャフト82が回転する。
[2]リングシャフト82の回転により、プラネタリシャフト83が自転しつつサンシャフト81のまわりを公転する。すなわち、プラネタリシャフト83がサンシャフト81のまわりにおいて遊星運動する。
[3]プラネタリシャフト83の遊星運動により、サンシャフト81が直線運動する。また、サンシャフト81とともにコントロールシャフト35が直線運動する。
回転直動式アクチュエータ7の動作態様について説明する。可変動弁機構3においては、以下の[1]〜[3]の順序に従ってコントロールシャフト35が駆動される。
[1]ステータ72への通電により、ロータ73及びリングシャフト82が回転する。
[2]リングシャフト82の回転により、プラネタリシャフト83が自転しつつサンシャフト81のまわりを公転する。すなわち、プラネタリシャフト83がサンシャフト81のまわりにおいて遊星運動する。
[3]プラネタリシャフト83の遊星運動により、サンシャフト81が直線運動する。また、サンシャフト81とともにコントロールシャフト35が直線運動する。
回転直動式アクチュエータ7において、サンシャフト81の移動方向(正方向Fまたは逆方向R)は、モータ71の回転方向を切り替えることにより変更することができる。なお、正方向Fは、サンシャフト81が回転直線運動変換機構8側から動弁機構本体31側へ移動する方向に相当する。また、逆方向Rは、サンシャフト81が動弁機構本体31側から回転直線運動変換機構8側へ移動する方向に相当する。
<回転直線運動変換機構の構造>
図18〜図22を参照して、回転直線運動変換機構8の詳細な構造について説明する。
・図18は、軸方向に沿った回転直線運動変換機構8の断面構造を示す。
・図19は、プラネタリシャフト83の正面構造を示す。
・図20は、図18のDA−DA線に沿った回転直線運動変換機構8の断面構造を示す。
・図21は、図18のDB−DB線に沿った回転直線運動変換機構8の断面構造を示す。
・図22は、図18のDC−DC線に沿った回転直線運動変換機構8の断面構造を示す。
図18〜図22を参照して、回転直線運動変換機構8の詳細な構造について説明する。
・図18は、軸方向に沿った回転直線運動変換機構8の断面構造を示す。
・図19は、プラネタリシャフト83の正面構造を示す。
・図20は、図18のDA−DA線に沿った回転直線運動変換機構8の断面構造を示す。
・図21は、図18のDB−DB線に沿った回転直線運動変換機構8の断面構造を示す。
・図22は、図18のDC−DC線に沿った回転直線運動変換機構8の断面構造を示す。
〔1〕「各構成要素の組み付け態様について」
サンシャフト81は、直線運動可能かつ回転運動不能な状態でリングシャフト82の内部に配置されている。サンシャフト81の外周面には、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aと噛み合う雄ねじ81Aが形成されている。本実施形態においては、雄ねじ81Aとして多条の右ねじがサンシャフト81に形成されている。
サンシャフト81は、直線運動可能かつ回転運動不能な状態でリングシャフト82の内部に配置されている。サンシャフト81の外周面には、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aと噛み合う雄ねじ81Aが形成されている。本実施形態においては、雄ねじ81Aとして多条の右ねじがサンシャフト81に形成されている。
サンシャフト81は、動弁機構本体31側の先端部がコントロールシャフト35と接続されている。また、軸方向の長さがリングシャフト82の軸方向の長さよりも大きく設定されている。
リングシャフト82は、自身の中心線LBがサンシャフト81の中心線LAと整合するように配置されている。また、直線運動不能かつ回転運動可能な状態でハウジング74内に配置されている。リングシャフト82の内周面には、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aと噛み合う雌ねじ82Aが形成されている。本実施形態においては、雌ねじ82Aとして多条の左ねじがサンシャフト81に形成されている。
リングシャフト82の内周側には、リングギア84が取り付けられている。リングギア84は、リングシャフト82に固定されていることによりリングシャフト82と一体回転する。リングギア84の内周側には、プラネタリシャフト83の外歯車83Gと噛み合う平歯の内歯車84Gが形成されている。
サンシャフト81とリングシャフト82との間には、複数のプラネタリシャフト83が配置されている。本実施形態においては、サンシャフト81の周囲に9個のプラネタリシャフト83が配置されているとともに、中心線LAのまわりにおいて各プラネタリシャフト83が等間隔に配置されている。
プラネタリシャフト83は、自身の中心線LCがサンシャフト81の中心線LAと平行となるように配置されている。また、スラスト変位不能かつ回転可能な状態でリングシャフト82内に配置されている。プラネタリシャフト83の軸方向の長さは、リングシャフト82の軸方向の長さよりも小さく設定されている。
プラネタリシャフト83は、軸方向の中央に設けられた噛合部83Xと、軸方向へ向けて噛合部83Xの端面から突き出た軸受部83Yとから構成されている。
各軸受部83Yは、サンシャフト81の周囲に配置された環状のリテーナ85にはめ込まれている。これにより、プラネタリシャフト83の自転、及びサンシャフト81のまわりにおけるプラネタリシャフト83の公転が許容されている。
各軸受部83Yは、サンシャフト81の周囲に配置された環状のリテーナ85にはめ込まれている。これにより、プラネタリシャフト83の自転、及びサンシャフト81のまわりにおけるプラネタリシャフト83の公転が許容されている。
噛合部83Xの外周には、雄ねじ83Aが形成されている。また、軸方向の両端部には、平歯の外歯車83Gが一体に形成されている。外歯車83Gの中心線は、プラネタリシャフト83の中心線LCと整合する。本実施形態においては、雄ねじ83Aとしてサンシャフト81の雄ねじ81Aと条数の異なる左ねじが噛合部83Xに形成されている。
外歯車83Gは、噛合部83Xの両端部に平歯の歯形が加工されることにより形成されている。従って、噛合部83Xにおける外歯車83Gが形成された箇所では、雄ねじ83Aのねじ山が中心線LCのまわりにおいて外歯車83Gの歯溝により等間隔に分断されている。
リテーナ85は、リングシャフト82に固定されてすべり軸受として機能するブッシュ86により支持されている。また、リングシャフト82に固定されたラジアルベアリング87を通じてリングシャフト82に対する相対的なスラスト変位が規制されている。すなわち、サンシャフト81及びリングシャフト82に対して相対回転可能かつスラスト変位不能とされた状態でリングシャフト82内に配置されている。
〔2〕「歯車について」
プラネタリシャフト83においては、雄ねじ83Aの基準ピッチ円の直径(有効ねじ径)と外歯車83Gの基準ピッチ円の直径とが同じ大きさに設定されている。また、プラネタリシャフト83の外歯車83Gとリングギア84の内歯車84Gとの歯数の比は、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとリングシャフト82の雌ねじ82Aとの有効ねじ径の比と同じ大きさに設定されている。従って、外歯車83Gと内歯車84Gとの歯数の比は、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとリングシャフト82の雌ねじ82Aとの条数の比に等しい値となっている。
プラネタリシャフト83においては、雄ねじ83Aの基準ピッチ円の直径(有効ねじ径)と外歯車83Gの基準ピッチ円の直径とが同じ大きさに設定されている。また、プラネタリシャフト83の外歯車83Gとリングギア84の内歯車84Gとの歯数の比は、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとリングシャフト82の雌ねじ82Aとの有効ねじ径の比と同じ大きさに設定されている。従って、外歯車83Gと内歯車84Gとの歯数の比は、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとリングシャフト82の雌ねじ82Aとの条数の比に等しい値となっている。
これにより、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83の回転数の関係が外歯車83Gと内歯車84Gとの歯数の比によって正確に規制されるとともに、雄ねじ83A及び雌ねじ82Aの本来あるべき有効ねじ径の比の関係と一致するようになる。従って、雌ねじ及び雄ねじ83Aの公差に起因して有効ねじ径の比の関係が設計時に設定された関係から乖離している場合、あるいは経時変化等に起因して実際の有効ねじ径の比に変化が生じた場合においても、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83の回転数の関係は差動ねじの原理に基づく回転直線運動変換機構8の動作を確保することのできる関係に維持される。なお、外歯車83G及び内歯車84Gとして、平歯車以外の歯車(例えば、歯のねじれ角が所定角度以下のはす歯歯車)を形成することもできる。
〔3〕「ねじの噛み合いについて」
回転直線運動変換機構8において、サンシャフト81の雄ねじ81A、リングシャフト82の雌ねじ82A及びプラネタリシャフト83の雄ねじ83Aは、ねじのピッチが同じ大きさに設定されている。サンシャフト81の雄ねじ81Aとプラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとは、ねじの回転方向が逆方向に設定されている。リングシャフト82の雌ねじ82Aとプラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとは、ねじの回転方向が同方向に設定されている。
回転直線運動変換機構8において、サンシャフト81の雄ねじ81A、リングシャフト82の雌ねじ82A及びプラネタリシャフト83の雄ねじ83Aは、ねじのピッチが同じ大きさに設定されている。サンシャフト81の雄ねじ81Aとプラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとは、ねじの回転方向が逆方向に設定されている。リングシャフト82の雌ねじ82Aとプラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとは、ねじの回転方向が同方向に設定されている。
サンシャフト81の雄ねじ81A、リングシャフト82の雌ねじ82A及びプラネタリシャフト83の雄ねじ83Aは、各々の中心線に沿った断面において、ねじ山の形状が略二等辺三角形となるように形成されている。すなわち、同断面において、ねじ山が左右対称の形状となるように形成されている。
これにより、サンシャフト81の雄ねじ81Aとプラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとの間においては、次のような噛み合いが得られるようになる。すなわち、中心線方向に互いにねじのピッチ分だけ隔てた複数の位置において、サンシャフト81及びプラネタリシャフト83の回転方向及び回転角度にかかわらず実質的に点接触する状態が常に維持される。なお、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとリングシャフト82の雌ねじ82Aにおいても同様に点接触する状態が維持されるようになる。
そして、リングシャフト82がサンシャフト81に対して相対的に回転した場合、各プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aがサンシャフト81の雄ねじ81A及びリングシャフト82の雌ねじ82Aと上述のように噛み合っていることにより、ねじ山の噛み合いを通じてプラネタリシャフト83が滑ることなくサンシャフト81及びリングシャフト82に対して相対的に回転する。
〔4〕「ねじの条数について」
回転直線運動変換機構8においては、サンシャフト81の雄ねじ81Aの条数がように設定される。すなわち、サンシャフト81、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83の有効ねじ径とねじの条数との関係について、リングシャフト82が回転した場合においてもサンシャフト81、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83のいずれもがスラスト変位しないときの関係を基準の関係としたとき、サンシャフト81の雄ねじ81Aの条数は基準の関係における条数よりも整数の値だけ大きいまたは小さい条数に設定される。以下に、条数の設定態様の一例を示す。
回転直線運動変換機構8においては、サンシャフト81の雄ねじ81Aの条数がように設定される。すなわち、サンシャフト81、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83の有効ねじ径とねじの条数との関係について、リングシャフト82が回転した場合においてもサンシャフト81、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83のいずれもがスラスト変位しないときの関係を基準の関係としたとき、サンシャフト81の雄ねじ81Aの条数は基準の関係における条数よりも整数の値だけ大きいまたは小さい条数に設定される。以下に、条数の設定態様の一例を示す。
ここで、サンシャフト81、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83の有効ねじ径を次のように規定する。
・「DA」:サンシャフト81の有効ねじ径。
・「DB」:リングシャフト82の有効ねじ径。
・「DC」:プラネタリシャフト83の有効ねじ径。
・「DA」:サンシャフト81の有効ねじ径。
・「DB」:リングシャフト82の有効ねじ径。
・「DC」:プラネタリシャフト83の有効ねじ径。
また、サンシャフト81、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83のねじの条数を次のように規定する。
・「NA」:サンシャフト81の雄ねじ81Aの条数。
・「NB」:リングシャフト82の雌ねじ82Aの条数。
・「NC」:プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aの条数。
・「NA」:サンシャフト81の雄ねじ81Aの条数。
・「NB」:リングシャフト82の雌ねじ82Aの条数。
・「NC」:プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aの条数。
リングシャフト82が回転した場合においてもサンシャフト81、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83のいずれもがスラスト変位しないサンシャフト81、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83の有効ねじ径とねじの条数との関係(基準の関係)は、「DA:DB:DC=NA:NB:NC」により示される。例えば、各ねじの有効ねじ径を「DA=3、DB=1、DC=5」に設定したときには、各ねじの条数を「NA=3、NB=1、NC=5」に設定することで、上記基準の関係を得ることができる。
本実施形態においては、上記基準の関係におけるサンシャフト81の条数(NA=3)に対して「1」を加えた条数(NA=4)が実際のサンシャフト81の条数として設定されている。すなわち、各ねじの有効ねじ径の比が「DA:DB:DC=3:1:5」の関係に設定されているとともに、各ねじの条数の比が「NA:NB:NC=4:1:5」の関係に設定されている。なお、ここでは、サンシャフト81の雄ねじ81Aの条数を基準の関係での条数よりも大きく設定する場合を例示したが、サンシャフト81の雄ねじ81Aの条数を基準の関係での条数よりも小さく設定することもできる。
上記構成の回転直線運動変換機構8においては、サンシャフト81、リングシャフト82及びプラネタリシャフト83が協働して遊星歯車機構と同様の減速機能を実現するとともに、サンシャフト81とプラネタリシャフト83とが協働して差動ねじとしての機能を実現する。これにより、サンシャフト81とリングシャフト82との間において、回転角度と直線変位量とが一対一に対応して回転運動が微小な直線運動に変換される。
<回転直線運動変換機構の動作態様>
回転直線運動変換機構8の駆動態様について説明する。
リングシャフト82が回転すると、リングシャフト82の雌ねじ82Aとプラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとの噛み合い、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとサンシャフト81の雄ねじ81Aとの噛み合い、及びリングギア84の内歯車84Gとプラネタリシャフト83の外歯車83Gとの噛み合いが維持された状態で、プラネタリシャフト83がリングシャフト82の回転方向(正転方向)と同じ方向へ自転及び公転する。すなわち、プラネタリシャフト83がサンシャフト81のまわりで遊星運動する。このとき、プラネタリシャフト83の公転にともなって、リテーナ85もリングシャフト82の回転方向と同じ方向へ回転する。
回転直線運動変換機構8の駆動態様について説明する。
リングシャフト82が回転すると、リングシャフト82の雌ねじ82Aとプラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとの噛み合い、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとサンシャフト81の雄ねじ81Aとの噛み合い、及びリングギア84の内歯車84Gとプラネタリシャフト83の外歯車83Gとの噛み合いが維持された状態で、プラネタリシャフト83がリングシャフト82の回転方向(正転方向)と同じ方向へ自転及び公転する。すなわち、プラネタリシャフト83がサンシャフト81のまわりで遊星運動する。このとき、プラネタリシャフト83の公転にともなって、リテーナ85もリングシャフト82の回転方向と同じ方向へ回転する。
ここで、リテーナ85を回転不能にした状態、すなわちプラネタリシャフト83が公転不能かつサンシャフト81が自転可能となる状態を想定する。このとき、プラネタリシャフト83は、正転方向への回転を通じて雄ねじ83Aの締め込み方向へスラスト変位しようとする。一方で、サンシャフト81は、プラネタリシャフト83とのねじの噛み合いを通じてリングシャフト82の回転方向と反対方向(反転方向)へ回転することにより、プラネタリシャフト83のスラスト変位方向と反対方向へスラスト変位しようとする。
回転直線運動変換機構8においては、プラネタリシャフト83のスラスト変位が不能とされているとともに、雄ねじ81Aの条数が上記基準の関係における雄ねじ81Aの条数に対して「1」を加えた条数に設定されているため、上記サンシャフト81の反転方向への回転によりサンシャフト81がプラネタリシャフト83に対して相対的にスラスト変位する。
実際の回転直線運動変換機構8においては、サンシャフト81の回転が不能とされているとともにプラネタリシャフト83の公転が可能とされているため、リングシャフト82の回転にともなうプラネタリシャフト83の遊星運動により、サンシャフト81が回転することなくスラスト変位するようになる。
<定常スラスト荷重への対策>
可変動弁機構3においては、上記正方向Fへ向かうスラスト荷重(図16参照)がコントロールシャフト35に作用するため、同スラスト荷重がサンシャフト81を介してプラネタリシャフト83及びリングシャフト82をはじめとした回転直線運動変換機構8の各構成要素へ伝達される。すなわち、回転直線運動変換機構8には、正方向Fへ向かうスラスト荷重(定常スラスト荷重)が動弁機構本体31により常に加えられる。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7は、定常スラスト荷重がサンシャフト81を回転直線運動変換機構8側から動弁機構本体31側へ移動させる方向に作用するアクチュエータに相当する。
可変動弁機構3においては、上記正方向Fへ向かうスラスト荷重(図16参照)がコントロールシャフト35に作用するため、同スラスト荷重がサンシャフト81を介してプラネタリシャフト83及びリングシャフト82をはじめとした回転直線運動変換機構8の各構成要素へ伝達される。すなわち、回転直線運動変換機構8には、正方向Fへ向かうスラスト荷重(定常スラスト荷重)が動弁機構本体31により常に加えられる。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7は、定常スラスト荷重がサンシャフト81を回転直線運動変換機構8側から動弁機構本体31側へ移動させる方向に作用するアクチュエータに相当する。
こうしたことから、回転直線運動変換機構8が回転運動しているとき、回転直線運動変換機構8(リングシャフト82)を支持するスラストベアリング76に比較的大きな摺動抵抗が生じるため、この摺動抵抗に起因するアクチュエータ効率(入力仕事に対する出力仕事の割合)の低下が問題となる。
そこで、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7においては、回転直線運動変換機構8の回転運動中において同変換機構8に対して定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重(対抗スラスト荷重)をモータ71により生じさせるようにしている。これにより、スラストベアリング76の摺動抵抗が低減されるため、定常スラスト荷重が作用している場合においてもアクチュエータ効率の向上が図られるようになる。以下、図23を参照して、モータ71の詳細な構造について説明する。なお、同図は、図17のモータ71の拡大構造に相当する。
〔1〕「モータの基本構造」
モータ71においては、ステータ72とロータ73とが所定の空間(エアギャップ71A)を介して対向するように配置されている。すなわち、ステータ72においてロータ73と対向する部位(ステータ対向部72A)とロータ73においてステータ72と対向する部位(ロータ対向部73A)との間には、エアギャップ71Aが形成される。
モータ71においては、ステータ72とロータ73とが所定の空間(エアギャップ71A)を介して対向するように配置されている。すなわち、ステータ72においてロータ73と対向する部位(ステータ対向部72A)とロータ73においてステータ72と対向する部位(ロータ対向部73A)との間には、エアギャップ71Aが形成される。
本実施形態においては、ロータ73の各部位を動弁機構本体31との位置関係において次のように規定している。
・サンシャフト81の軸方向において動弁機構本体31に近い部位をロータ第1構成部73Bとする。
・サンシャフト81の軸方向においてロータ第1構成部73Bよりも動弁機構本体31から遠い部位をロータ第2構成部73Cとする。
・サンシャフト81の軸方向において動弁機構本体31に最も近い部位をロータ第1側部73Dとする。
・サンシャフト81の軸方向において動弁機構本体31から最も遠い部位をロータ第2側部73Eとする。
・サンシャフト81の軸方向において動弁機構本体31に近い部位をロータ第1構成部73Bとする。
・サンシャフト81の軸方向においてロータ第1構成部73Bよりも動弁機構本体31から遠い部位をロータ第2構成部73Cとする。
・サンシャフト81の軸方向において動弁機構本体31に最も近い部位をロータ第1側部73Dとする。
・サンシャフト81の軸方向において動弁機構本体31から最も遠い部位をロータ第2側部73Eとする。
なお、ロータ第1構成部73Bは、ロータ第1側部73Dを含めて構成されている。すなわち、サンシャフト81の軸方向において、ロータ第1側部73Dからロータ73の中間部までの範囲がロータ第1構成部73Bに相当する。また、ロータ第2構成部73Cは、ロータ第2側部73Eを含めて構成されている。すなわち、サンシャフト81の軸方向において、ロータ第2側部73Eからロータ73の中間部までの範囲がロータ第2構成部73Cに相当する。
〔2〕「対抗スラスト荷重を生じさせるための構造」
モータ71においては、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ72とロータ73との間に形成されるエアギャップ71Aがロータ第1側部73Dからロータ第2側部73Eへ向かうにつれて小さくなる構造が採用されている。
モータ71においては、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ72とロータ73との間に形成されるエアギャップ71Aがロータ第1側部73Dからロータ第2側部73Eへ向かうにつれて小さくなる構造が採用されている。
本実施形態では、ロータ対向部73Aをステータ対向部72Aに対して傾斜させることで、上記エアギャップ71Aの形成態様が実現されるようにしている。具体的には、ロータ73について、ロータ対向部73Aがロータ第1側部73Dからロータ第2側部73Eへ向かうにつれてステータ72へ近づく形状に設定している。
ここで、エアギャップ71Aの長さ(ステータ対向部72Aとロータ対向部73Aとの距離)をギャップ長さGとすると、ステータ72とロータ第2構成部73Cとの間のギャップ長さGは、ステータ72とロータ第1構成部73Bとの間のギャップ長さGよりも小さくなる。また、ギャップ長さGは、ロータ第1側部73Dからロータ第2側部73Eへ向かうにつれて小さくなる。
回転直動式アクチュエータ7においては、モータ71に上記構造が採用されていることにより、ステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力よりも大きくなる。これにより、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも大きくなるため、ロータ73に対抗スラスト荷重が生じるようになる。そして、定常スラスト荷重と対抗スラスト荷重とが互いに打ち消し合う方向へ作用するため、回転直線運動変換機構8(リングシャフト82)をスラストベアリング76へ押し付ける力が小さくなる。これにより、リングシャフト82の回転にともなうスラストベアリング76の摺動抵抗が低減されるため、アクチュエータ効率の向上が図られるようになる。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第1実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、以下に示すような効果が得られるようになる。
以上詳述したように、この第1実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、以下に示すような効果が得られるようになる。
(1)本実施形態の回転直動式アクチュエータ7では、ステータ72とロータ73との間に形成されるエアギャップ71Aがロータ第1側部73Dからロータ第2側部73Eへ向かうにつれて小さくなるようにモータ71を構成している。これにより、モータ71を通じて回転直線運動変換機構8へトルクが入力されているとき、定常スラスト荷重とは反対方向に作用する対抗スラスト荷重がロータ73に生じるため、スラストベアリング76の摺動抵抗が低減されるようになる。従って、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換する回転直動式アクチュエータ7を実現することができるようになる。
(2)可変動弁機構3においては、ヘリカルスプラインを通じてスライダギア4と入力ギア5及び出力ギア6とを噛み合わせるようにしているため、コントロールシャフト35のスラスト変位にともない、スライダギア4のヘリカルスプラインが入力ギア5及び出力ギア6のヘリカルスプラインから一時的に離れることもある。この場合、各ヘリカルスプラインが再度接触するため、歯同士の衝突による打音(歯打ち音)が生じるようになる。こうした歯打ち音は、ドライバビリティの悪化につながるため極力抑制することが望まれる。
図24及び図25を参照して、歯打ち音が発生するしくみについて説明する。
図24に、軸方向に沿ったスライダギア入力部42の断面構造を示す。
可変動弁機構3においては、入力ギア5の入力アーム53に対してインテークカムシャフト25から力が加えられるため、スライダギア4と入力ギア5との軸方向の相対位置が固定されている場合、スライダギア入力部42の入力スプライン42Aと入力ギア5の入力スプライン52とが接触した状態に維持される(図24(A))。
図24に、軸方向に沿ったスライダギア入力部42の断面構造を示す。
可変動弁機構3においては、入力ギア5の入力アーム53に対してインテークカムシャフト25から力が加えられるため、スライダギア4と入力ギア5との軸方向の相対位置が固定されている場合、スライダギア入力部42の入力スプライン42Aと入力ギア5の入力スプライン52とが接触した状態に維持される(図24(A))。
そして、この状態からスライダギア4が正方向Fへスラスト変位する場合、入力スプライン42Aは入力スプライン52から離れることが可能なる(図24(B))。反対に、スライダギア4が逆方向Rへスラスト変位する場合、入力スプライン42Aは入力スプライン52から離れることができない。なお、スライダギア4が正方向Fへスラスト変位した際に入力スプライン42Aが入力スプライン52から離れるか否かについては、スライダギア4の移動速度も関係してくるため、スライダギア4が正方向Fへスラスト変位することのみに起因して各スプラインが離れることはない。
図25に、軸方向に沿ったスライダギア出力部43の断面構造を示す。
可変動弁機構3においては、出力ギア6の出力アーム63に対してバルブスプリング29から力が加えられるため、スライダギア4と出力ギア6との軸方向の相対位置が固定されている場合、スライダギア出力部43の出力スプライン43Aと出力ギア6の出力スプライン62とが接触した状態に維持される(図25(A))。
可変動弁機構3においては、出力ギア6の出力アーム63に対してバルブスプリング29から力が加えられるため、スライダギア4と出力ギア6との軸方向の相対位置が固定されている場合、スライダギア出力部43の出力スプライン43Aと出力ギア6の出力スプライン62とが接触した状態に維持される(図25(A))。
そして、この状態からスライダギア4が正方向Fへスラスト変位する場合、出力スプライン43Aは出力スプライン62から離れることが可能なる(図25(B))。反対に、スライダギア4が逆方向Rへスラスト変位する場合、出力スプライン43Aは出力スプライン62から離れることができない。なお、スライダギア4が正方向Fへスラスト変位した際に出力スプライン43Aが出力スプライン62から離れるか否かについては、スライダギア4の移動速度も関係してくるため、スライダギア4が正方向Fへスラスト変位することのみに起因して各スプラインが離れることはない。
このように、スライダギア4が正方向Fへスラスト変位することは、スライダギア4のヘリカルスプラインと入力ギア5及び出力ギア6のヘリカルスプラインとが離れるための必要条件となる。そして、この条件に加えて、スライダギア4が急激に変位するといった条件が満たされたとき、スライダギア4のヘリカルスプラインと入力ギア5及び出力ギア6のヘリカルスプラインとが一時的に離れるようになる。従って、スライダギア4が正方向Fへ向けて急激にスラスト変位したとき、これらヘリカルスプラインが一時的に離れた後に再度接触するため、スライダギア4のヘリカルスプラインと入力ギア5及び出力ギア6のヘリカルスプラインとの接触による歯打ち音が生じるようになる。
ちなみに、こうした歯打ち音の発生する状況の一例としては、例えばエンジン1のレーシング中が挙げられる。
通常のレーシングにおいては、エンジン1が無負荷の状態のときにアクセルペダルが急激に踏込まれた後、アクセルペダルが急激に開放される。そして、エンジン1では、少なくともエンジン回転速度をパラメータとして吸気バルブ作用角INCAMの目標値が設定されるため、上記レーシング中には同目標値が次のように変化する。
通常のレーシングにおいては、エンジン1が無負荷の状態のときにアクセルペダルが急激に踏込まれた後、アクセルペダルが急激に開放される。そして、エンジン1では、少なくともエンジン回転速度をパラメータとして吸気バルブ作用角INCAMの目標値が設定されるため、上記レーシング中には同目標値が次のように変化する。
すなわち、アクセルペダルの踏込操作中にはエンジン回転速度が急激に上昇するため、この回転速度の変化に応じて吸気バルブ作用角INCAMの目標値が大幅に増大する。そして、この目標値に基づく可変動弁機構3(回転直動式アクチュエータ7)の制御により、スライダギア4が逆方向Rへスラスト変位する。このとき、目標値の変化に応じてスライダギア4が急激にスラスト変位するものの、逆方向Rへの変位であるため歯打ち音が発生しない。これに対し、アクセルペダルの開放操作中にはエンジン回転速度が急激に降下するため、この回転速度の変化に応じて吸気バルブ作用角INCAMの目標値が大幅に減少する。そして、この目標値に基づく可変動弁機構3(回転直動式アクチュエータ7)の制御により、スライダギア4が正方向Fへ変位する。このとき、目標値の変化に応じてスライダギア4が正方向Fへ急激にスラスト変位するため、歯打ち音が発生するようになる。
本実施形態の回転直動式アクチュエータ7においては、定常スラスト荷重とは反対方向に作用する対抗スラスト荷重がロータ73に生じるため、サンシャフト81を正方向Fへスラスト変位させる場合には対向スラスト荷重が抗力として作用するようになる。すなわち、対抗スラスト荷重が生じない場合に比べて、サンシャフト81及びコントロールシャフト35の移動速度、すなわちスライダギア4の移動速度が緩やかになる。従って、上述のようにバルブ作用角の目標値が大幅に変化した場合にあっても、スライダギア4の急激なスラスト変位が生じにくくなるため、歯打ち音の発生を抑制することができるようになる。
<実施形態の変更例>
なお、上記第1実施形態は、例えば以下に示すように変更して実施することもできる。
・上記第1実施形態では、ロータ73の形状を、ロータ第1側部73Dからロータ第2側部73Eへ向かうにつれてロータ対向部73Aがステータ72へ近づく形状に設定することで、ロータ73に対抗スラスト荷重を生じさせるようにしたが、例えば次のように変更することもできる。すなわち、ステータ72の形状を、ステータ第1側部からステータ第2側部へ向かうにつれてステータ対向部72Aがロータ73へ近づく形状に設定することで、ロータ73に対抗スラスト荷重を生じさせることもできる。なお、ステータ第1側部は、サンシャフト81の軸方向において動弁機構本体31に最も近い部位を示す。また、ステータ第2側部は、サンシャフト81の軸方向において動弁機構本体31から最も遠い部位を示す。
なお、上記第1実施形態は、例えば以下に示すように変更して実施することもできる。
・上記第1実施形態では、ロータ73の形状を、ロータ第1側部73Dからロータ第2側部73Eへ向かうにつれてロータ対向部73Aがステータ72へ近づく形状に設定することで、ロータ73に対抗スラスト荷重を生じさせるようにしたが、例えば次のように変更することもできる。すなわち、ステータ72の形状を、ステータ第1側部からステータ第2側部へ向かうにつれてステータ対向部72Aがロータ73へ近づく形状に設定することで、ロータ73に対抗スラスト荷重を生じさせることもできる。なお、ステータ第1側部は、サンシャフト81の軸方向において動弁機構本体31に最も近い部位を示す。また、ステータ第2側部は、サンシャフト81の軸方向において動弁機構本体31から最も遠い部位を示す。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について、図26を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
本発明の第2実施形態について、図26を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
<モータの構造>
図26に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ対向部72Aとロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成される一方でステータ対向部72Aとロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成されない構造が採用されている。
図26に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ対向部72Aとロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成される一方でステータ対向部72Aとロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成されない構造が採用されている。
本実施形態では、ステータ72とロータ第2構成部73Cとが対向する一方でステータ72とロータ第1構成部73Bとが対向しない位置にステータ72及びロータ73を配置することで、上記エアギャップ71Aの形成態様が実現されるようにしている。具体的には、ステータ72とロータ第1構成部73B及びロータ第2構成部73Cとが対向するステータ72及びロータ73の位置を基準位置として、この基準位置からステータ72を逆方向Rへオフセットした位置に配置している。なお、上記基準位置からロータ73を正方向Fへオフセットした位置に配置することで、上記エアギャップ71Aの形成態様を実現することもできる。
回転直動式アクチュエータ7においては、モータ71に上記構造が採用されていることにより、ステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力よりも大きくなる。これにより、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも大きくなるため、ロータ73に対抗スラスト荷重が生じるようになる。そして、定常スラスト荷重と対抗スラスト荷重とが互いに打ち消し合う方向へ作用するため、回転直線運動変換機構8(リングシャフト82)をスラストベアリング76へ押し付ける力が小さくなる。これにより、リングシャフト82の回転にともなうスラストベアリング76の摺動抵抗が低減されるため、アクチュエータ効率の向上が図られるようになる。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第2実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果と同様の作用効果が得られるようになる。
以上詳述したように、この第2実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果と同様の作用効果が得られるようになる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について、図27を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
本発明の第3実施形態について、図27を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
<モータの構造>
図27に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ対向部72Aとロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成される一方で、ステータ対向部72Aとロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成されない構造が採用されている。
図27に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ対向部72Aとロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成される一方で、ステータ対向部72Aとロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成されない構造が採用されている。
本実施形態では、ステータ72におけるサンシャフト81の軸方向の長さを(厚さTA)とし、ロータ73におけるサンシャフト81の軸方向の長さを(厚さTB)として、ステータ72の厚さTAをロータ73の厚さTBよりも小さく設定することで、上記エアギャップ71Aの形成態様が実現されるようにしている。具体的には、ステータ72の厚さTAをロータ第2構成部73Cの厚さTBと略同じ大きさに設定するとともに、ステータ対向部72Aの全体がロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aと対向する位置にステータ72を配置している。
回転直動式アクチュエータ7においては、モータ71に上記構造が採用されていることにより、ステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力よりも大きくなる。これにより、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも大きくなるため、ロータ73に対抗スラスト荷重が生じるようになる。そして、定常スラスト荷重と対抗スラスト荷重とが互いに打ち消し合う方向へ作用するため、回転直線運動変換機構8(リングシャフト82)をスラストベアリング76へ押し付ける力が小さくなる。これにより、リングシャフト82の回転にともなうスラストベアリング76の摺動抵抗が低減されるため、アクチュエータ効率の向上が図られるようになる。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第3実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果と同様の作用効果が得られるようになる。
以上詳述したように、この第3実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果と同様の作用効果が得られるようになる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について、図28を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
本発明の第4実施形態について、図28を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
<モータの構造>
図28に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力よりも大きくなる構造が採用されている。
図28に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力よりも大きくなる構造が採用されている。
本実施形態では、高い耐磁性能を有する材料(耐磁性材78)をロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aに設けることで、上記磁力の作用態様が実現されるようにしている。具体的には、ロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aに耐磁性材78をコーティングしている。なお、ロータ73とは別体の耐磁性材をロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aに取り付けることで、上記磁力の作用態様を実現することもできる。
回転直動式アクチュエータ7においては、モータ71に上記構造が採用されていることにより、ステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力よりも大きくなる。これにより、ロータ第2構成部73Cに生じるトルクがロータ第1構成部73Bに生じるトルクよりも大きくなるため、ロータ73に対抗スラスト荷重が生じるようになる。そして、定常スラスト荷重と対抗スラスト荷重とが互いに打ち消し合う方向へ作用するため、回転直線運動変換機構8(リングシャフト82)をスラストベアリング76へ押し付ける力が小さくなる。これにより、リングシャフト82の回転にともなうスラストベアリング76の摺動抵抗が低減されるため、アクチュエータ効率の向上が図られるようになる。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第4実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果と同様の作用効果が得られるようになる。
以上詳述したように、この第4実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果と同様の作用効果が得られるようになる。
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態について、図29及び図30を参照して説明する。
前記第1実施形態では、定常スラスト荷重が正方向Fへ作用する場合を想定したが、本実施形態では、定常スラスト荷重が逆方向Rへ作用する場合を想定する。すなわち、本実施形態の可変動弁機構3においては、スライダギア4の入力スプライン42A及び出力スプライン43Aのねじれ方向が前記第1実施形態のスライダギア4とは反対の方向に設定されている。
本発明の第5実施形態について、図29及び図30を参照して説明する。
前記第1実施形態では、定常スラスト荷重が正方向Fへ作用する場合を想定したが、本実施形態では、定常スラスト荷重が逆方向Rへ作用する場合を想定する。すなわち、本実施形態の可変動弁機構3においては、スライダギア4の入力スプライン42A及び出力スプライン43Aのねじれ方向が前記第1実施形態のスライダギア4とは反対の方向に設定されている。
可変動弁機構3においては、上記構成のスライダギア4が採用されていることにより、逆方向Rへ向かうスラスト荷重がコントロールシャフト35に作用するため、同スラスト荷重がサンシャフト81を介してプラネタリシャフト83及びリングシャフト82をはじめとした回転直線運動変換機構8の各構成要素へ伝達される。すなわち、回転直線運動変換機構8には、逆方向Rへ向かうスラスト荷重(定常スラスト荷重)が動弁機構本体31により常に加えられる。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7は、定常スラスト荷重がサンシャフト81を動弁機構本体31側から回転直線運動変換機構8側へ移動させる方向に作用するアクチュエータに相当する。
本実施形態では、こうした定常スラスト荷重の作用方向の違いを受けて、前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータにおけるモータ71の構造を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
<回転直動式アクチュエータの構造>
図29に、サンシャフト81の軸方向に沿った回転直動式アクチュエータ7の断面構造を示す。
図29に、サンシャフト81の軸方向に沿った回転直動式アクチュエータ7の断面構造を示す。
回転直動式アクチュエータ7には、回転直線運動変換機構8を軸方向において支持するスラストベアリング76が備えられている。スラストベアリング76は、逆方向Rへ向かうスラスト荷重を受けることのできる位置に配置されることにより、リングシャフト82を軸方向において支持する。すなわち、リングシャフト82の軸線に直交するリングシャフト82の側面について、動弁機構本体31に近い側面をシャフト第1端面82Fとし、同第1端面82Fよりも動弁機構本体31から遠い側面をシャフト第2端面82Rとしたとき、スラストベアリング76はシャフト第2端面82Rと接触した状態でハウジング74へ固定されている。
<モータの構造>
図29に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ72とロータ73との間に形成されるエアギャップ71Aがロータ第2側部73Eからロータ第1側部73Dへ向かうにつれて小さくなる構造が採用されている。
図29に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ72とロータ73との間に形成されるエアギャップ71Aがロータ第2側部73Eからロータ第1側部73Dへ向かうにつれて小さくなる構造が採用されている。
本実施形態では、ロータ対向部73Aをステータ対向部72Aに対して傾斜させることで、上記エアギャップ71Aの形成態様が実現されるようにしている。具体的には、ロータ73について、ロータ対向部73Aがロータ第2側部73Eからロータ第1側部73Dへ向かうにつれてステータ72へ近づく形状に設定している。
ここで、エアギャップ71Aの長さ(ステータ対向部72Aとロータ対向部73Aとの距離)をギャップ長さGとすると、ステータ72とロータ第1構成部73Bとの間のギャップ長さGは、ステータ72とロータ第2構成部73Cとの間のギャップ長さGよりも小さくなる。また、ギャップ長さGは、ロータ第2側部73Eからロータ第1側部73Dへ向かうにつれて小さくなる。
回転直動式アクチュエータ7においては、モータ71に上記構造が採用されていることにより、ステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力よりも大きくなる。これにより、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも大きくなるため、ロータ73に対抗スラスト荷重が生じるようになる。そして、定常スラスト荷重と対抗スラスト荷重とが互いに打ち消し合う方向へ作用するため、回転直線運動変換機構8(リングシャフト82)をスラストベアリング76へ押し付ける力が小さくなる。これにより、リングシャフト82の回転にともなうスラストベアリング76の摺動抵抗が低減されるため、アクチュエータ効率の向上が図られるようになる。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第5実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果に準じた作用効果が得られるようになる。なお、本実施形態においては、前記第1実施形態の(2)に記載の正方向Fを逆方向Rに読み替えるとともに逆方向Rを正方向Fに読み替えるものとする。
以上詳述したように、この第5実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果に準じた作用効果が得られるようになる。なお、本実施形態においては、前記第1実施形態の(2)に記載の正方向Fを逆方向Rに読み替えるとともに逆方向Rを正方向Fに読み替えるものとする。
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態について、図31を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第5実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第5実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
本発明の第6実施形態について、図31を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第5実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第5実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
<モータの構造>
図31に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ対向部72Aとロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成される一方でステータ対向部72Aとロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成されない構造が採用されている。
図31に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ対向部72Aとロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成される一方でステータ対向部72Aとロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成されない構造が採用されている。
本実施形態では、ステータ72とロータ第1構成部73Bとが対向する一方でステータ72とロータ第2構成部73Cとが対向しない位置にステータ72及びロータ73を配置することで、上記エアギャップ71Aの形成態様が実現されるようにしている。具体的には、ステータ72とロータ第1構成部73B及びロータ第2構成部73Cとが対向するステータ72及びロータ73の位置を基準位置として、この基準位置からステータ72を正方向Fへオフセットした位置に配置している。なお、上記基準位置からロータ73を逆方向Rへオフセットした位置に配置することで、上記エアギャップ71Aの形成態様を実現することもできる。
回転直動式アクチュエータ7においては、モータ71に上記構造が採用されていることにより、ステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力よりも大きくなる。これにより、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも大きくなるため、ロータ73に対抗スラスト荷重が生じるようになる。そして、定常スラスト荷重と対抗スラスト荷重とが互いに打ち消し合う方向へ作用するため、回転直線運動変換機構8(リングシャフト82)をスラストベアリング76へ押し付ける力が小さくなる。これにより、リングシャフト82の回転にともなうスラストベアリング76の摺動抵抗が低減されるため、アクチュエータ効率の向上が図られるようになる。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第6実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果に準じた作用効果が得られるようになる。なお、本実施形態においては、前記第1実施形態の(2)に記載の正方向Fを逆方向Rに読み替えるとともに逆方向Rを正方向Fに読み替えるものとする。
以上詳述したように、この第6実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果に準じた作用効果が得られるようになる。なお、本実施形態においては、前記第1実施形態の(2)に記載の正方向Fを逆方向Rに読み替えるとともに逆方向Rを正方向Fに読み替えるものとする。
(第7実施形態)
本発明の第7実施形態について、図32を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第7実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第7実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
本発明の第7実施形態について、図32を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第7実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第7実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
<モータの構造>
図32に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ対向部72Aとロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成される一方でステータ対向部72Aとロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成されない構造が採用されている。
図32に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ対向部72Aとロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成される一方でステータ対向部72Aとロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aとの間にエアギャップ71Aが形成されない構造が採用されている。
本実施形態では、ステータ72におけるサンシャフト81の軸方向の長さを(厚さTA)とし、ロータ73におけるサンシャフト81の軸方向の長さを(厚さTB)として、ステータ72の厚さTAをロータ73の厚さTBよりも小さく設定することで、上記エアギャップ71Aの形成態様が実現されるようにしている。具体的には、ステータ72の厚さTAをロータ第1構成部73Bの厚さTBと略同じ大きさに設定するとともに、ステータ対向部72Aの全体がロータ第1構成部73Bのロータ対向部73Aと対向する位置にステータ72を配置している。
回転直動式アクチュエータ7においては、モータ71に上記構造が採用されていることにより、ステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力よりも大きくなる。これにより、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも大きくなるため、ロータ73に対抗スラスト荷重が生じるようになる。そして、定常スラスト荷重と対抗スラスト荷重とが互いに打ち消し合う方向へ作用するため、回転直線運動変換機構8(リングシャフト82)をスラストベアリング76へ押し付ける力が小さくなる。これにより、リングシャフト82の回転にともなうスラストベアリング76の摺動抵抗が低減されるため、アクチュエータ効率の向上が図られるようになる。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第7実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果に準じた作用効果が得られるようになる。なお、本実施形態においては、前記第1実施形態の(2)に記載の正方向Fを逆方向Rに読み替えるとともに逆方向Rを正方向Fに読み替えるものとする。
以上詳述したように、この第7実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果に準じた作用効果が得られるようになる。なお、本実施形態においては、前記第1実施形態の(2)に記載の正方向Fを逆方向Rに読み替えるとともに逆方向Rを正方向Fに読み替えるものとする。
(第8実施形態)
本発明の第8実施形態について、図33を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第5実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第5実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
本発明の第8実施形態について、図33を参照して説明する。
本実施形態実施形態では、本発明にかかる回転直動式アクチュエータを、前記第5実施形態の回転直動式アクチュエータに対して以下で説明する変更を加えたアクチュエータとして具体化した場合を想定している。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第5実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
<モータの構造>
図33に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力よりも大きくなる構造が採用されている。
図33に、サンシャフト81の軸方向に沿ったモータ71の断面構造を示す。
モータ71においては、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも常に大きくなる構造が採用されている。すなわち、ステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力よりも大きくなる構造が採用されている。
本実施形態では、高い耐磁性能を有する材料(耐磁性材78)をロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aに設けることで、上記磁力の作用態様が実現されるようにしている。具体的には、ロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aに耐磁性材78をコーティングしている。なお、ロータ73とは別体の耐磁性材をロータ第2構成部73Cのロータ対向部73Aに取り付けることで、上記磁力の作用態様を実現することもできる。
回転直動式アクチュエータ7においては、モータ71に上記構造が採用されていることにより、ステータ72を通じてロータ第1構成部73Bに作用する磁力がステータ72を通じてロータ第2構成部73Cに作用する磁力よりも大きくなる。これにより、ロータ第1構成部73Bに生じるトルクがロータ第2構成部73Cに生じるトルクよりも大きくなるため、ロータ73に対抗スラスト荷重が生じるようになる。そして、定常スラスト荷重と対抗スラスト荷重とが互いに打ち消し合う方向へ作用するため、回転直線運動変換機構8(リングシャフト82)をスラストベアリング76へ押し付ける力が小さくなる。これにより、リングシャフト82の回転にともなうスラストベアリング76の摺動抵抗が低減されるため、アクチュエータ効率の向上が図られるようになる。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第8実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果に準じた作用効果が得られるようになる。なお、本実施形態においては、前記第1実施形態の(2)に記載の正方向Fを逆方向Rに読み替えるとともに逆方向Rを正方向Fに読み替えるものとする。
以上詳述したように、この第8実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の作用効果に準じた作用効果が得られるようになる。なお、本実施形態においては、前記第1実施形態の(2)に記載の正方向Fを逆方向Rに読み替えるとともに逆方向Rを正方向Fに読み替えるものとする。
(第9実施形態)
本発明の第9実施形態について、図34を参照して説明する。
本実施形態では、前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータにおけるオイルシール77の配置を以下で説明するように変更することで、アクチュエータ効率のさらなる向上を図るようにしている。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
本発明の第9実施形態について、図34を参照して説明する。
本実施形態では、前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータにおけるオイルシール77の配置を以下で説明するように変更することで、アクチュエータ効率のさらなる向上を図るようにしている。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータにおいては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータの構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
本実施形態の回転直動式アクチュエータ7では、サンシャフト81の周囲にオイルシール77を配置している。具体的には、ハウジング74の内部とハウジング74の外部とをつなぐ位置、すなわちサンシャフト81がハウジング74内から突き出る位置において、サンシャフト81の周囲とハウジング74との間にオイルシール77を配置している。
回転直動式アクチュエータ7においては、上記オイルシール77の配置構造を採用していることにより、ハウジング74内への潤滑油の供給がオイルシール77を通じて阻止される。そこで、潤滑が必要とされるサンシャフト81については、その外周にグリスを塗布することで、外部から潤滑油がされなくともサンシャフト81の潤滑が適切に行われるようにしている。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第9実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の効果に加えて以下に示すような効果が得られるようになる。
以上詳述したように、この第9実施形態にかかる回転直動式アクチュエータによれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)の効果に加えて以下に示すような効果が得られるようになる。
(3)サンシャフト81はリングシャフト82よりも径が小さいため、サンシャフト81とオイルシール77との間に生じる摺動抵抗は、前記第1実施形態の回転直動式アクチュエータ7においてリングシャフト82とオイルシール77との間に生じる摺動抵抗よりも小さくなる。本実施形態の回転直動式アクチュエータ7では、こうした摺動抵抗の違いに着目してサンシャフト81の周囲にオイルシール77を配置するようにしているため、アクチュエータ効率をさらに向上させることができるようになる。
(その他の実施形態)
・上記第2実施形態〜第8実施形態に対して、上記第9実施形態の構成を適用することもできる。
・上記第2実施形態〜第8実施形態に対して、上記第9実施形態の構成を適用することもできる。
・上記各実施形態では、モータ71としてブラシレスモータを採用したが、ブラシレスモータに代えてブラシ付モータやステップモータを採用することもできる。
・上記各実施形態では、回転直線運動変換機構8として、サンシャフト81の雄ねじ81Aの条数を基準の関係における条数よりも整数の値だけ大きい条数または小さい条数に設定することでサンシャフト81がスラスト変位することを利用した構造の回転直線運動変換機構を採用したが、その他の動作原理に基づいてサンシャフト81をスラスト変位させる構造の回転直線運動変換機構を採用することもできる。すなわち、回転直線運動変換機構8の構造は、上記各実施形態にて例示した構成に限られず適宜変更することができる。要するに、入力された回転運動を直線運動へ変換するとともに出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構であれば、適宜の構造の回転直線運動変換機構を本発明の回転直動式アクチュエータに適用することができる。
・上記各実施形態では、回転直線運動変換機構8として、サンシャフト81の雄ねじ81Aの条数を基準の関係における条数よりも整数の値だけ大きい条数または小さい条数に設定することでサンシャフト81がスラスト変位することを利用した構造の回転直線運動変換機構を採用したが、その他の動作原理に基づいてサンシャフト81をスラスト変位させる構造の回転直線運動変換機構を採用することもできる。すなわち、回転直線運動変換機構8の構造は、上記各実施形態にて例示した構成に限られず適宜変更することができる。要するに、入力された回転運動を直線運動へ変換するとともに出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構であれば、適宜の構造の回転直線運動変換機構を本発明の回転直動式アクチュエータに適用することができる。
・上記各実施形態では、インテークバルブ22のバルブ作用角及び最大バルブリフト量を変更する可変動弁機構3を想定したが、エキゾーストバルブ24のバルブ作用角及び最大バルブリフト量を変更する可変動弁機構3に対して回転直動式アクチュエータ7を適用することもできる。
・可変動弁機構3の構成は、上記各実施形態にて例示した構成に限られず適宜変更することができる。要するに、入力された直線運動を通じてエンジンバルブのバルブ作用角及び最大バルブリフト量の少なくとも一方を変更する動弁機構本体とこの動弁機構本体へ直線運動を入力するアクチュエータとを備えて構成される可変動弁機構であれば、適宜の構成の可変動弁機構を採用することができる。
・上記各実施形態では、エンジン1の可変動弁機構3のアクチュエータとして本発明の回転直動式アクチュエータを具体化したが、エンジンに搭載されるアクチュエータに限られず、その他の装置のアクチュエータとして本発明の回転直動式アクチュエータを具体化することもできる。
・本発明の適用対象となる回転直動式アクチュエータは上記各実施形態にて例示した構造の回転直動式アクチュエータ7に限られるものではない。要するに、入力された回転運動を直線運動に変換して出力する回転直線運動変換機構と同運動変換機構に対して回転運動を入力するモータとを備える回転直動式アクチュエータであれば、適宜のアクチュエータに対して本発明を適用することができる。こうした場合においても、上記各実施形態に準じた態様をもって本発明を適用することにより、上記各実施形態の作用効果に準じた作用効果を奏することができるようになる。
1…エンジン、11…シリンダブロック、12…シリンダヘッド、13…シリンダ、14…クランクシャフト、15…タイミングチェーン。
21…インテークポート、22…インテークバルブ、23…エキゾーストポート、24…エキゾーストバルブ、25…インテークカムシャフト、25C…インテークカム、26…エキゾーストカムシャフト、26C…エキゾーストカム、27…カムキャリア、28…ローラロッカーアーム、28A…ローラ、29…バルブスプリング。
21…インテークポート、22…インテークバルブ、23…エキゾーストポート、24…エキゾーストバルブ、25…インテークカムシャフト、25C…インテークカム、26…エキゾーストカムシャフト、26C…エキゾーストカム、27…カムキャリア、28…ローラロッカーアーム、28A…ローラ、29…バルブスプリング。
3…可変動弁機構、31…動弁機構本体、32…バルブリフト機構、33…スライドシャフト機構、34…ロッカーシャフト、34H…ピン移動孔、35…コントロールシャフト、35H…ピン挿入穴、36…コネクトピン、37…ブッシュ、37H…ピン挿入孔。
4…スライダギア、41…スライダギア本体、42…スライダギア入力部、42A…入力スプライン、42H…ピン挿入孔、43…スライダギア出力部、43A…出力スプライン、44…ピン溝、45…シャフト挿入孔。
5…入力ギア、51…入力ギア本体、52…入力スプライン、53…入力アーム、54…アーム、55…シャフト、56…ローラ。
6…出力ギア、61…出力ギア本体、62…出力スプライン、63…出力アーム、63F…カム面。
6…出力ギア、61…出力ギア本体、62…出力スプライン、63…出力アーム、63F…カム面。
7…回転直動式アクチュエータ、71…モータ、71A…エアギャップ、72…ステータ、72A…ステータ対向部、73…ロータ、73A…ロータ対向部、73B…ロータ第1構成部、73C…ロータ第2構成部、73D…ロータ第1側部、73E…ロータ第2側部、74…ハウジング、75…ラジアルベアリング、76…スラストベアリング、77…オイルシール、78…耐磁性材。
8…回転直線運動変換機構、8A…回転機構部、81…サンシャフト、81A…雄ねじ、82…リングシャフト、82A…雌ねじ、82F…シャフト第1端面、82R…シャフト第2端面、83…プラネタリシャフト、83A…雄ねじ、83G…外歯車、83X…噛合部、83Y…軸受部、84…リングギア、84G…内歯車、85…リテーナ、86…ブッシュ、87…ラジアルベアリング。
Claims (19)
- 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、及び該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、前記回転直線運動変換機構に対して前記定常スラスト荷重とは反対の方向へ作用するスラスト荷重を前記モータにより生じさせる
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、
前記モータについて、前記第2構成部に生じるトルクが前記第1構成部に生じるトルクよりも常に大きくなる構造を採用した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、
前記モータについて、前記ステータが前記第1構成部と対向しない一方で前記第2構成部と対向する構造を採用した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、
前記モータについて、前記第1構成部において前記ステータと対向する部位に耐磁性材を設けた
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、
前記モータについて、前記ステータと前記第2構成部との間に形成されるエアギャップが前記ステータと前記第1構成部との間に形成されるエアギャップよりも小さくなる構造を採用した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に最も近い部位を第1側部とし、前記出力軸の軸方向において前記運動機構から最も遠い部位を第2側部として、
前記モータについて、前記ステータと前記ロータとの間に形成されるエアギャップが前記第1側部から前記第2側部へ向かうにつれて小さくなる構造を採用した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記回転直線運動変換機構側から前記運動機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に最も近い部位を第1側部とし、前記出力軸の軸方向において前記運動機構から最も遠い部位を第2側部として、前記ステータと対向する部位が前記第1側部から前記第2側部へ向かうにつれて前記ステータへ近づく形状に設定した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、
前記モータについて、前記第1構成部に生じるトルクが前記第2構成部に生じるトルクよりも常に大きくなる構造を採用した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、
前記モータについて、前記ステータが前記第1構成部と対向する一方で前記第2構成部と対向しない構造を採用した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、
前記モータについて、前記第2構成部において前記ステータと対向する部位に耐磁性材を設けた
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に近い部位を第1構成部とし、前記出力軸の軸方向において該第1構成部よりも前記運動機構から遠い部位を第2構成部として、
前記モータについて、前記ステータと前記第1構成部との間に形成されるエアギャップが前記ステータと前記第2構成部との間に形成されるエアギャップよりも小さくなる構造を採用した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に最も近い部位を第1側部とし、前記出力軸の軸方向において前記運動機構から最も遠い部位を第2側部として、
前記モータについて、前記ステータと前記ロータとの間に形成されるエアギャップが前記第2側部から前記第1側部へ向かうにつれて小さくなる構造を採用した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 入力された直線運動を通じて動作する運動機構に適用されること、該運動機構に直線運動を入力する出力軸と入力された回転運動の変換を通じて該出力軸を直線運動させる回転直線運動変換機構と該回転直線運動変換機構に回転運動を入力するモータとを備えること、及び該モータが前記回転直線運動変換機構の構成要素と一体回転するロータと該ロータにトルクを生じさせるステータとを備えることを条件として構成される回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構に対して前記運動機構により加えられる一定方向のスラスト荷重を定常スラスト荷重として、該定常スラスト荷重が前記出力軸を前記運動機構側から前記回転直線運動変換機構側へ移動させる方向に作用するものであるとき、
前記ロータについて、前記出力軸の軸方向において前記運動機構に最も近い部位を第1側部とし、前記出力軸の軸方向において前記運動機構から最も遠い部位を第2側部として、前記ステータと対向する部位が前記第2側部から前記第1側部へ向かうにつれて前記ステータへ近づく形状に設定した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構が前記モータを通じて回転運動する円環軸と該円環軸の回転運動を通じて遊星運動する複数の遊星軸と該遊星軸の遊星運動を通じて直線運動する太陽軸とを備えて構成されること、該太陽軸が前記出力軸として機能すること、及び前記モータのロータが前記円環軸と一体回転すること
を特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項14に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、
前記回転直線運動変換機構を支持するスラストベアリングについて、該ベアリングを前記円環軸と当該アクチュエータのその他の構成要素との間に配置した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項15に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、
当該アクチュエータは、前記回転直線運動変換機構及び前記モータを内蔵するハウジングと、該ハウジングにおいて前記モータが配置される領域への潤滑油の流入を抑制するオイルシールとを備えて構成されるものであり、
前記オイルシールを前記太陽軸の周囲に配置した
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - エンジンバルブのバルブ作用角及び最大バルブリフト量の少なくとも一方を変更するエンジンの可変動弁機構において、
請求項1〜16のいずれか一項に記載の回転直動式アクチュエータを備える
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - 請求項17に記載のエンジンの可変動弁機構において、
入力された直線運動を通じて前記バルブ作用角及び最大バルブリフト量の少なくとも一方を変更する動弁機構本体と該動弁機構本体へ直線運動を入力する回転直動式アクチュエータとを備える
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - 請求項18に記載のエンジンの可変動弁機構において、
前記動弁機構本体は、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、該コントロールシャフトと連動して移動可能なスライダギアと、該スライダギアに組み付けられてカムシャフトのカムを通じて運動する入力ギアと、前記スライダギアに組み付けられて前記エンジンバルブを運動させる出力ギアとを備えて構成されるとともに、前記コントロールシャフトの直線運動を通じて前記入力ギアと前記出力ギアとを相対回転させることで前記バルブ作用角及び最大バルブリフト量の少なくとも一方を変更するものであり、
前記回転直動式アクチュエータは、前記出力軸の直線運動を通じて前記コントロールシャフトを直線運動させるものである
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005320194A JP2007127044A (ja) | 2005-11-02 | 2005-11-02 | 回転直動式アクチュエータ及びエンジンの可変動弁機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005320194A JP2007127044A (ja) | 2005-11-02 | 2005-11-02 | 回転直動式アクチュエータ及びエンジンの可変動弁機構 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007127044A true JP2007127044A (ja) | 2007-05-24 |
Family
ID=38149885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005320194A Withdrawn JP2007127044A (ja) | 2005-11-02 | 2005-11-02 | 回転直動式アクチュエータ及びエンジンの可変動弁機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007127044A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8698369B2 (en) | 2011-06-10 | 2014-04-15 | Denso Corporation | Rotor of rotating electrical machine |
-
2005
- 2005-11-02 JP JP2005320194A patent/JP2007127044A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8698369B2 (en) | 2011-06-10 | 2014-04-15 | Denso Corporation | Rotor of rotating electrical machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007127189A (ja) | 回転直動式アクチュエータ、直動軸機構、可変動弁機構及び可変動弁型エンジン | |
JP6208589B2 (ja) | 可変圧縮比機構のアクチュエータとリンク機構のアクチュエータ | |
JP4735504B2 (ja) | バルブタイミング調整装置 | |
JP4710786B2 (ja) | バルブタイミング調整装置 | |
WO2003056141A1 (fr) | Dispositif de reglage de distribution variable de type engrenage planetaire | |
JP2007127188A (ja) | 回転直動式アクチュエータ及びエンジンの可変動弁機構 | |
JP2020101118A (ja) | 減速機及び内燃機関の可変圧縮機構のアクチュエータ | |
JP2007100717A (ja) | 回転−直動変換機構 | |
JP2007162744A (ja) | 回転−直動変換機構およびその組み立て方法 | |
JP2007127044A (ja) | 回転直動式アクチュエータ及びエンジンの可変動弁機構 | |
CN101270680B (zh) | 相位调节装置 | |
JP2007177912A (ja) | 遊星差動ネジ型回転−直動変換機構及び遊星差動ネジ型回転−直動変換機構の組立方法 | |
JP2007187228A (ja) | 遊星差動ネジ型回転−直動変換機構及びアクチュエータ | |
JP2008228490A (ja) | モータおよびバルブリフト可変機構 | |
JP2008057630A (ja) | 歯車の固定構造および回転−直動変換機構 | |
JP4938726B2 (ja) | 遊星差動ネジ型回転直動変換機構及びアクチュエータ | |
JP2007064314A (ja) | アクチュエータおよびアクチュエータの組み立て方法 | |
JP5167180B2 (ja) | 遊星差動式動力装置 | |
US11965437B2 (en) | Electric actuator | |
JP6408095B2 (ja) | 可変圧縮比機構のアクチュエータ | |
JP2008309226A (ja) | 遊星歯車差動ネジ装置、回転−直動変換機構及びアクチュエータ | |
KR101945279B1 (ko) | 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치 | |
JP4224509B2 (ja) | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 | |
JP2009108705A (ja) | バルブタイミング調整装置 | |
JP2011080482A (ja) | バルブタイミング調整装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080623 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20081224 |