JP2007127188A - 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
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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及びエンジンの可変動弁機構を提供する。
【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と同運動変換機構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。また、回転直線運動変換機構8がモータ71を通じて回転運動するリングシャフト82とリングシャフト82の回転運動を通じて遊星運動する複数のプラネタリシャフト83とプラネタリシャフト83の遊星運動を通じて直線運動するサンシャフト81とを備えて構成される。そして、回転直線運動変換機構8を支持するスラストベアリング91をプラネタリシャフト83に取り付けた。
【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と同運動変換機構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。また、回転直線運動変換機構8がモータ71を通じて回転運動するリングシャフト82とリングシャフト82の回転運動を通じて遊星運動する複数のプラネタリシャフト83とプラネタリシャフト83の遊星運動を通じて直線運動するサンシャフト81とを備えて構成される。そして、回転直線運動変換機構8を支持するスラストベアリング91をプラネタリシャフト83に取り付けた。
【選択図】図17
Description
本発明は、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、エンジンバルブ(インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブ)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に対して回転直動式アクチュエータを適用した場合、同アクチュエータを通じてコントロールシャフトをスラスト変位させることにより、スライダギアと入力ギア及び出力ギアとの軸方向の相対位置が変更される。そして、この相対位置の変化にともなって入力ギアと出力ギアとが相対回転するため、入力ギアと出力ギアとの相対的な回転位相が変更される。
上記可変動弁機構を搭載し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上述のように入力ギアと出力ギアとの相対的な回転位相が変更されることにより、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が変化するようになる。
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で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、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を備えること、及び該回転直線運動変換機構が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、前記遊星軸にスラストベアリングを取り付けた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を備えること、及び該回転直線運動変換機構が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、前記遊星軸にスラストベアリングを取り付けたことを要旨としている。
(2)請求項2に記載の発明は、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を備えること、及び該回転直線運動変換機構が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を支持するスラストベアリングについて、該スラストベアリングを前記遊星軸に取り付けたことを要旨としている。
(3)請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、前記スラストベアリングを前記回転直線運動変換機構の構成要素のうち前記遊星軸のみに取り付けたことを要旨としている。
(4)請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、前記スラストベアリングが前記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で前記回転直線運動変換機構を支持するものであることを要旨としている。
(5)請求項5に記載の発明は、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、及び前記回転直線運動変換機構が前記モータのロータとともに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、前記ロータと前記円環軸と前記遊星軸とから構成される回転機構部を支持するスラストベアリングについて、該スラストベアリングを前記遊星軸に取り付けたことを要旨としている。
(6)請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、前記スラストベアリングを前記回転機構部の構成要素のうち前記遊星軸のみに取り付けたことを要旨としている。
(7)請求項7に記載の発明は、請求項5または6に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、前記スラストベアリングが前記回転機構部と当該アクチュエータのその他の構成要素との間で前記回転機構部を支持するものであることを要旨としている。
請求項1〜7に記載の発明においては、円環軸の回転速度よりも遊星軸の回転速度(公転の速度)が小さくなるといった回転直線運動変換機構の特徴に着目し、遊星軸にスラストベアリングを取り付けるようにしている。これにより、回転直動式アクチュエータの構成要素間における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。すなわち、円環軸よりも回転速度の小さい遊星軸をスラストベアリングで支持するようにしているため、円環軸のスラスト荷重をスラストベアリングにより受ける場合に比べてスラストベアリングに生じる摺動抵抗が小さくなる。このように、請求項1〜7に記載の発明によれば、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、請求項4または7に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、前記その他の構成要素が前記回転直線運動変換機構を内蔵するハウジングであることを要旨としている。
(9)請求項9に記載の発明は、請求項1〜8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、前記遊星軸の端部の一方を前記円環軸の外側に配置するとともに該端部に前記スラストベアリングを取り付けたことを要旨としている。
通常の回転直線運動変換機構においては、円環軸の内部空間に収まるように遊星軸が配置される。これに対して、上記発明では、こうした技術常識をくつがえして遊星軸の端部を円環軸の外側に配置することにより、円環軸の外側において遊星軸にスラストベアリングを取り付けることができるようにしている。従って、従来のアクチュエータからの設計変更を極力少なくして当該アクチュエータを製造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、請求項1〜9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、前記遊星軸が雄ねじが形成された噛合部と該噛合部の両端に形成された軸受部とから構成されるものであることを要旨としている。
(11)請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、前記スラストベアリングとして、前記複数の遊星軸の各々において前記軸受部に取り付けられる第1のスラストベアリングと該複数の第1のスラストベアリングを一括して支持する第2のスラストベアリングとを備えることを要旨としている。
上記請求項に記載の発明によれば、遊星軸の自転及び公転にともない第1のスラストベアリング及び第2のスラストベアリングがそれぞれ独立して回転することにより、遊星軸の自転及び公転にともなう摺動抵抗を低減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、請求項10に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、前記スラストベアリングとして、前記太陽軸と前記遊星軸の軸受部との間に配置されるとともに前記複数の遊星軸を一括して支持する内側スラストベアリングと、前記遊星軸の軸受部と前記円環軸との間に配置されるとともに前記複数の遊星軸を一括して支持する外側スラストベアリングとを備えることを要旨としている。
上記請求項に記載の発明によれば、遊星軸の自転及び公転にともない内側スラストベアリング及び外側スラストベアリングがそれぞれ独立して回転することにより、遊星軸の自転及び公転にともなう摺動抵抗を低減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、請求項1〜10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、前記スラストベアリングが前記複数の遊星軸を一括して支持するものであることを要旨としている。
上記請求項に記載の発明によれば、各遊星軸の自転及び公転がスラストベアリングを通じて受けられることにより、遊星軸の自転及び公転にともなう摺動抵抗を低減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、前記円環軸が、一体回転する内歯車を備えるものであり、前記遊星軸が、一体回転するとともに前記内歯車と噛み合う外歯車を備えるものであり、前記円環軸と前記遊星軸との間における回転の伝達が、前記内歯車と前記外歯車との噛み合いのみを通じて行われるものであることを要旨としている。
通常の回転直線運動変換機構においては、円環軸の雌ねじと遊星軸の雄ねじとが噛み合わされるとともに、このねじの噛み合いを通じて円環軸から遊星軸へ回転が伝達される。これに対して、上記請求項に記載の発明では、内歯車と外歯車との噛み合いを通じて円環軸から遊星軸へ回転を伝達させるようにしているため、回転の伝達に着目した場合、円環軸と遊星軸とにおけるねじの噛み合いは特に必要とされない。また、ベアリングを通じて遊星軸のスラスト荷重を受けているため、円環軸と遊星軸とにおいてねじの噛み合いがなくとも、スラスト荷重による円環軸と遊星軸との相対的なスラスト変位が抑制される。すなわち、遊星軸にスラスト荷重が作用した場合においても、内歯車と外歯車との噛み合いが確保される。
そこで、上記請求項に記載の発明においては、円環軸と遊星軸とにおけるねじの噛み合いを廃止するとともに、歯車のみを介してこれら構成要素を噛み合わせるようにしている。すなわち、内周側に雌ねじが形成されていない円環軸を採用するようにしている。これにより、円環軸と遊星軸との間においてねじの噛み合いによる摺動抵抗がなくなるため、アクチュエータの効率をより向上させることができるようになる。
(15)請求項15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1〜14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たことを要旨としている。
上記請求項に記載の発明によれば、エンジンの可変動弁機構において、より高いアクチュエータ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。これにより、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。
(16)請求項16に記載の発明は、請求項15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を備えること、並びに該動弁機構本体へ直線運動を入力するアクチュエータとして前記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。
(17)請求項17に記載の発明は、請求項16に記載のエンジンの可変動弁機構において、前記動弁機構本体が、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が、前記太陽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23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23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。
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76が配置されている。オイルシール76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。
<回転直動式アクチュエータの軸受構造>
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に対して比較的大きなスラスト荷重が常に加えられるようになる。
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に対して比較的大きなスラスト荷重が常に加えられるようになる。
こうしたことから、モータ71による回転直線運動変換機構8への回転運動の入力中、回転直動式アクチュエータ7の構成要素間の摺動抵抗によ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、本実施形態では、以下で説明する構成を採用することにより、上記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を図ることができるようにしている。
図18及び図23を参照して、回転直動式アクチュエータ7の軸受構造について説明する。なお、図23は、図18のDD−DD線に沿った回転直線運動変換機構8の断面構造を示す。
各プラネタリシャフト83において、2つの軸受部83Yのうち動弁機構本体31側に位置する軸受部83Yは、リングシャフト82の外側に配置されている。また、同軸受部83Yには、プラネタリシャフト83を軸方向において支持するスラストベアリング91が取り付けられている。
スラストベアリング91は、回転直線運動変換機構8と回転直動式アクチュエータ7のその他の構成要素(本実施形態ではハウジング74)との間で回転直線運動変換機構8を支持するスラストベアリングとして備えられている。また、回転直線運動変換機構8の構成要素のうちプラネタリシャフト83のみに取り付けられている。なお、スラストベアリング91は、回転機構部8Aと回転直動式アクチュエータ7のその他の構成要素との間で回転機構部8Aを支持するスラストベアリングとしても機能する。
ところで、通常の回転直線運動変換機構においては、リングシャフトの内部空間に収まるようにプラネタリシャフトが配置される。これに対して、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7では、こうした技術常識をくつがえしてプラネタリシャフト83の端部(軸受部83Y)をリングシャフト82の外側に配置することで、リングシャフト82の外側においてプラネタリシャフト83にスラストベアリング91を取り付けることができるようにしている。
以下、スラストベアリング91の詳細な構造について説明する。
回転直動式アクチュエータ7においては、スラストベアリング91として、内側スラストベアリング92及び外側スラストベアリング93が備えられている。すなわち、スラストベアリング91は、別体に形成された内側スラストベアリング92と外側スラストベアリング93との組み合わせを通じて構成されている。
回転直動式アクチュエータ7においては、スラストベアリング91として、内側スラストベアリング92及び外側スラストベアリング93が備えられている。すなわち、スラストベアリング91は、別体に形成された内側スラストベアリング92と外側スラストベアリング93との組み合わせを通じて構成されている。
内側スラストベアリング92は、サンシャフト81とプラネタリシャフト83の軸受部83Yとの間に配置されてプラネタリシャフト83を支持する。一方、外側スラストベアリング93は、プラネタリシャフト83の軸受部83Yとリングシャフト82との間に配置されてプラネタリシャフト83を支持する。
スラストベアリング91においては、内側スラストベアリング92及び外側スラストベアリング93として転がり軸受が採用されている。また、外側スラストベアリング93の径が内側スラストベアリング92の径よりも大きく設定されている。
内側スラストベアリング92は、一方の端面がプラネタリシャフト83の噛合部83Xと接触するとともに他方の端面がハウジング74と接触した状態でハウジング74に固定されている。内側スラストベアリング92の内径の大きさは、内側スラストベアリング92の内周面とサンシャフト81と間に隙間が形成される大きさに設定されている。すなわち、サンシャフト81は、内側スラストベアリング92と接触することなくスラスト変位することが可能となっている。
外側スラストベアリング93は、一方の端面がプラネタリシャフト83の噛合部83Xと接触するとともに他方の端面がハウジング74と接触した状態でハウジング74に固定されている。
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に対してこうした軸受構造が適用されていることにより、回転直線運動変換機構8(回転機構部8A)の回転運動にともなう回転直線運動変換機構8とハウジング74との間の摺動抵抗が低減されるようになる。すなわち、プラネタリシャフト83の自転及び公転にともない内側スラストベアリング92及び外側スラストベアリング93がそれぞれ独立して回転するため、プラネタリシャフト83とハウジング74との間の摺動抵抗が低減されるようになる。
ところで、回転直線運動変換機構8のスラスト荷重を受けるための軸受構造としては、例えば、スラストベアリングを通じてリングシャフト82あるいはロータ73を支持する軸受構造も考えられる。こうした軸受構造に対して、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7では、リングシャフト82の回転速度よりもプラネタリシャフト83の回転速度(公転の速度)が小さくなるといった回転直線運動変換機構8の特徴に着目して、スラストベアリング91によりプラネタリシャフト83のスラスト荷重を受けるようにしている。
これにより、回転直線運動変換機構8(回転機構部8A)の回転運動にともなう摺動抵抗が上記想定した軸受構造よりも低減されるようになる。すなわち、リングシャフト82またはロータ73よりも回転速度の小さいプラネタリシャフト83をスラストベアリング91で支持するようにしているため、リングシャフト82またはロータ73のスラスト荷重をスラストベアリング91により受ける場合に比べてスラストベアリング91に生じる摺動抵抗が小さくなる。従って、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実施形態によれば、以下に列記する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実施形態によれば、以下に列記する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、回転直線運動変換機構8とハウジング74との間で回転直線運動変換機構8を支持するスラストベアリング91を備えるとともに、同ベアリング91をプラネタリシャフト83に取り付けるようにしている。これにより、回転直線運動変換機構8の回転運動にともなう摺動抵抗がスラストベアリング91を通じて低減されるとともに、スラストベアリング91に生じる摺動抵抗も低減されるため、より高い効率をもって回転運動を直線運動へ変換することができるようになる。
(2)本実施形態の回転直動式アクチュエータ7では、プラネタリシャフト83にスラストベアリング91を取り付けるようにしているため、回転直線運動変換機構8を支持するためのスラストベアリングとしてより径の小さいベアリングを採用することが可能となる。すなわち、リングシャフト82またはロータ73をスラストベアリングにより支持する軸受構造に比べて、スラストベアリング91の径を小さい設定することができる。これにより、プラネタリシャフト83の自転及び公転にともなうスラストベアリング91の摺動抵抗をより小さくすることができるようになる。
(3)本実施形態の回転直動式アクチュエータ7では、プラネタリシャフト83の軸受部83Yをリングシャフト82の外側に配置するとともに、この軸受部83Yにスラストベアリング91を取り付けるようにしている。このように、プラネタリシャフト83の配置を変更することでプラネタリシャフト83に対するスラストベアリング91の取り付けを可能にしているため、従来のアクチュエータからの設計変更を極力少なくすることができるようになる。
(4)本実施形態の回転直動式アクチュエータ7によれば、上記(1)及び(2)のようにアクチュエータ効率の向上が図られるため、エンジン1の運転効率を向上させ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、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
なお、上記第1実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記第1実施形態では、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とを噛み合わせるとともにリングギア84の内歯車84Gとプラネタリシャフト83の外歯車83Gとを噛み合わせる構造を採用したが、次のように変更することもできる。すなわち、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とを噛み合わせる一方で、内歯車84G(リングギア84)及び外歯車83Gを備えない構造を採用することもできる。
・上記第1実施形態においては、内側スラストベアリング92及び外側スラストベアリング93として転がり軸受を採用したが、転がり軸受に限られずすべり軸受をはじめとした適宜のスラストベアリングを内側スラストベアリング92及び外側スラストベアリング93として採用することができる。また、スラストベアリング91において、軸受構造の異なるスラストベアリング(例えばすべり軸受と転がり軸受)を組み合わせて採用することもできる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について、図18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、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18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、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。
<回転直線運動変換機構の構造>
本実施形態の回転直線運動変換機構8においては、リングシャフト82とプラネタリシャフト83との間における回転の伝達が、内歯車84Gと外歯車83Gとの噛み合いのみを通じて行われるようにしている。すなわち、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aと噛み合う雌ねじ82Aが形成されていないリングシャフト82を採用している。
本実施形態の回転直線運動変換機構8においては、リングシャフト82とプラネタリシャフト83との間における回転の伝達が、内歯車84Gと外歯車83Gとの噛み合いのみを通じて行われるようにしている。すなわち、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aと噛み合う雌ねじ82Aが形成されていないリングシャフト82を採用している。
リングシャフト82の内周側において、2つのリングギア84の間に位置する箇所は、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aとの間に所定の間隙が形成されるように径の大きさが設定されている。これにより、リングシャフト82は、プラネタリシャフト83の雄ねじ83Aと摺動することなく回転できる。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第2実施形態によれば、先の第1実施形態による前記(1)〜(4)の作用効果に準じた作用効果に加えて、以下に示すような作用効果が奏せられるようになる。
以上詳述したように、この第2実施形態によれば、先の第1実施形態による前記(1)〜(4)の作用効果に準じた作用効果に加えて、以下に示すような作用効果が奏せられるようになる。
(5)通常の回転直線運動変換機構においては、リングシャフトの雌ねじとプラネタリシャフトの雄ねじとが噛み合わされるとともに、このねじの噛み合いを通じてリングシャフトからプラネタリシャフトへ回転が伝達される。これに対して、回転直動式アクチュエータ7の回転直線運動変換機構8では、内歯車84Gと外歯車83Gとの噛み合いを通じてリングシャフト82からプラネタリシャフト83へ回転を伝達させるようにしているため、回転の伝達に着目した場合、リングシャフト82とプラネタリシャフト83とにおけるねじの噛み合いは特に必要とされない。また、スラストベアリング91を通じてプラネタリシャフト83を支持しているため、リングシャフト82とプラネタリシャフト83とにおいてねじの噛み合いがなくともこれら構成要素の相対的なスラスト変位が抑制される。すなわち、プラネタリシャフト83にスラスト荷重が作用した場合においても、内歯車84Gと外歯車83Gとの噛み合いが確保される。
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、リングシャフト82とプラネタリシャフト83とにおけるねじの噛み合いを廃止するとともに、歯車のみを介してこれら構成要素を噛み合わせるようにしている。すなわち、内周側に雌ねじ82Aが形成されていないリングシャフト82を採用するようにしている。これにより、リングシャフト82とプラネタリシャフト83との間においてねじの噛み合いによる摺動抵抗がなくなるため、アクチュエータ効率をより向上させることができるようになる。
(6)また、第1実施形態の回転直線運動変換機構8のようにリングシャフト82に雌ねじ82Aが形成されている場合には、リングシャフト82とプラネタリシャフト83とにおけるねじの噛み合い及び歯車の噛み合いを考慮して各構成要素を組み付ける必要があるため、作業効率の低下をまねくようになる。この点、本実施形の回転直線運動変換機構8では、各構成要素の組み付けに際してリングシャフト82とプラネタリシャフト83とのねじの噛み合わせを考慮する必要がないため、作業効率の向上を図ることができるようになる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について、図24〜図26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、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24〜図26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、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。
<回転直線運動変換機構の軸受構造>
図24〜図26に、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7の構造を示す。
・図24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25は、図24のDE−DE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26は、図24のDF−DF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24〜図26に、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7の構造を示す。
・図24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25は、図24のDE−DE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26は、図24のDF−DF線に沿った回転直線運動変換機構8の断面構造を示す。
各プラネタリシャフト83において、2つの軸受部83Yのうち動弁機構本体31側に位置する軸受部83Yは、リングシャフト82の外側に配置されている。また、同軸受部83Yには、プラネタリシャフト83を軸方向において支持するスラストベアリング94が取り付けられている。
スラストベアリング94は、回転直線運動変換機構8と回転直動式アクチュエータ7のその他の構成要素(本実施形態ではハウジング74)との間で回転直線運動変換機構8を支持するスラストベアリングとして備えられている。また、回転直線運動変換機構8の構成要素のうちプラネタリシャフト83のみに取り付けられている。なお、スラストベアリング94は、回転機構部8Aと回転直動式アクチュエータ7のその他の構成要素との間で回転機構部8Aを支持するスラストベアリングとしても機能する。
以下、スラストベアリング94の詳細な構造について説明する。
回転直動式アクチュエータ7においては、スラストベアリング94として、第1スラストベアリング95及び第2スラストベアリング96が備えられている。すなわち、スラストベアリング94は、別体に形成された第1スラストベアリング95と第2スラストベアリング96との組み合わせにより構成されている。
回転直動式アクチュエータ7においては、スラストベアリング94として、第1スラストベアリング95及び第2スラストベアリング96が備えられている。すなわち、スラストベアリング94は、別体に形成された第1スラストベアリング95と第2スラストベアリング96との組み合わせにより構成されている。
第1スラストベアリング95は、各プラネタリシャフト83の軸受部83Yに取り付けられて1つのプラネタリシャフト83を支持する。一方、第2スラストベアリング96は、プラネタリシャフト83の軸受部83Yとハウジング74との間に配置されて全てのプラネタリシャフト83(第1スラストベアリング95)を一括して支持する。
スラストベアリング94においては、第1スラストベアリング95及び第2スラストベアリング96として転がり軸受が採用されている。また、第2スラストベアリング96の径が第1スラストベアリング95の径よりも大きく設定されている。
第1スラストベアリング95は、一方の端面がプラネタリシャフト83の噛合部83Xと接触するとともに他方の端面が第2スラストベアリング96と接触した状態で噛合部83Xと第2スラストベアリング96との間に配置されている。第1スラストベアリング95の外径の大きさは、第1スラストベアリング95の外周面とサンシャフト81と間に隙間が形成される大きさに設定されている。すなわち、サンシャフト81は、第1スラストベアリング95と接触することなくスラスト変位することが可能となっている。
第2スラストベアリング96は、一方の端面が第1スラストベアリング95と接触するとともに他方の端面がハウジング74と接触した状態でハウジング74に固定されている。第2スラストベアリング96の内径の大きさは、第2スラストベアリング96の内周面とサンシャフト81と間に隙間が形成される大きさに設定されている。すなわち、サンシャフト81は、第2スラストベアリング96と接触することなくスラスト変位することが可能となっている。
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に対してこうした軸受構造が適用されていることにより、回転直線運動変換機構8(回転機構部8A)の回転運動にともなう回転直線運動変換機構8とハウジング74との間の摺動抵抗が低減されるようになる。すなわち、プラネタリシャフト83の自転及び公転にともない第1スラストベアリング95及び第2スラストベアリング96がそれぞれ独立して回転するため、プラネタリシャフト83とハウジング74との間の摺動抵抗が低減されるようになる。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第3実施形態によれば、先の第1実施形態による前記(1)〜(4)の作用効果に準じた作用効果が奏せられるようになる。
以上詳述したように、この第3実施形態によれば、先の第1実施形態による前記(1)〜(4)の作用効果に準じた作用効果が奏せられるようになる。
<実施形態の変更例>
なお、上記第3実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
なお、上記第3実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記第3実施形態においては、第1スラストベアリング95及び第2スラストベアリング96として転がり軸受を採用したが、転がり軸受に限られずすべり軸受をはじめとした適宜のスラストベアリングを第1スラストベアリング95及び第2スラストベアリング96として採用することができる。また、スラストベアリング94において、軸受構造の異なるスラストベアリング(例えばすべり軸受と転がり軸受)を組み合わせて採用することもできる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について、図27及び図28を参照して説明する。
前記第1実施形態では、正方向Fへ向かうスラスト荷重がスライダギア4に生じる場合を想定したが、本実施形態では、逆方向Rへ向かうスラスト荷重がスライダギア4に生じる場合を想定する。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4実施形態について、図27及び図28を参照して説明する。
前記第1実施形態では、正方向Fへ向かうスラスト荷重がスライダギア4に生じる場合を想定したが、本実施形態では、逆方向Rへ向かうスラスト荷重がスライダギア4に生じる場合を想定する。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が動弁機構本体31により常に加えられる。
本実施形態では、こうした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回転直線運動変換機構8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。
<回転直線運動変換機構の軸受構造>
図27及び図28に、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7の構造を示す。
・図27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28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27及び図28に、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7の構造を示す。
・図27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28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。
各プラネタリシャフト83において、2つの軸受部83Yのうち動弁機構本体31とは反対側に位置する軸受部83Yは、リングシャフト82の外側に配置されている。また、同軸受部83Yには、プラネタリシャフト83を軸方向において支持するスラストベアリング91が取り付けられている。なお、本実施形態の回転直動式アクチュエータ7においては、こうしたスラストベアリング91の取り付け位置の変更にともなって、リテーナ85、ブッシュ86及びラジアルベアリング87の配置構造が図に示すように変更されている。
スラストベアリング91は、回転直線運動変換機構8と回転直動式アクチュエータ7のその他の構成要素(本実施形態ではハウジング74)との間で回転直線運動変換機構8を支持するスラストベアリングとして備えられている。また、回転直線運動変換機構8の構成要素のうちプラネタリシャフト83のみに取り付けられている。なお、スラストベアリング91は、回転機構部8Aと回転直動式アクチュエータ7のその他の構成要素との間で回転機構部8Aを支持するスラストベアリングとしても機能する。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第4実施形態によれば、先の第1実施形態による前記(1)〜(4)の作用効果に準じた作用効果が奏せられるようになる。
以上詳述したように、この第4実施形態によれば、先の第1実施形態による前記(1)〜(4)の作用効果に準じた作用効果が奏せられるようになる。
<実施形態の変更例>
なお、上記第4実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
なお、上記第4実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記第4実施形態では、回転直線運動変換機構8を支持するスラストベアリングとして内側スラストベアリング92及び外側スラストベアリング93を採用したが、例えば次のように変更することもできる。すなわち、内側スラストベアリング92及び外側スラストベアリング93に代えて、前記第3実施形態にて例示した第1スラストベアリング95及び第2スラストベアリング96を採用することもできる。
(その他の実施形態)
・上記第3実施形態及び第4実施形態に対して、上記第2実施形態の構成を適用することもできる。
・上記第3実施形態及び第4実施形態に対して、上記第2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、回転直線運動変換機構8に作用するスラスト荷重の方向に応じてプラネタリシャフト83の一方の端部にスラストベアリング91(またはスラストベアリング94)を配置する構造を採用したが、プラネタリシャフト83の両方の端部にスラストベアリング91(またはスラストベアリング94)を配置することもできる。この場合、一方の端部にスラストベアリング91を配置するとともに他方の端部にスラストベアリング94を配置することもできる。
・上記各実施形態において、回転直線運動変換機構8を支持するスラストベアリングを次のように変更することもできる。すなわち、スラストベアリング91(またはスラストベアリング94)に代えて、各プラネタリシャフト83を一括して支持するスラストベアリング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、モータを通じて回転運動するリングシャフトとリングシャフトの回転運動を通じて遊星運動する複数のプラネタリシャフトとプラネタリシャフトの遊星運動を通じて直線運動するサンシャフトとを備えて構成される回転直線運動変換機構であれば、いずれの回転直線運動変換機構に対しても本発明の軸受構造を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、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、72…ステータ、73…ロータ、74…ハウジング、75…ラジアルベアリング、76…オイルシール。
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、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。
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、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。
91…スラストベアリング、92…内側スラストベアリング、93…外側スラストベアリング、94…スラストベアリング、95…第1スラストベアリング、96…第2スラストベアリング。
Claims (17)
- 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を備えること、及び該回転直線運動変換機構が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、
前記遊星軸にスラストベアリングを取り付けた
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を備えること、及び該回転直線運動変換機構が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を支持するスラストベアリングについて、該スラストベアリングを前記遊星軸に取り付けた
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項2に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、
前記スラストベアリングを前記回転直線運動変換機構の構成要素のうち前記遊星軸のみに取り付けた
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項2または3に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、
前記スラストベアリングは、前記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で前記回転直線運動変換機構を支持するものである
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、及び前記回転直線運動変換機構が前記モータのロータとともに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、
前記ロータと前記円環軸と前記遊星軸とから構成される回転機構部を支持するスラストベアリングについて、該スラストベアリングを前記遊星軸に取り付けた
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項5に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、
前記スラストベアリングを前記回転機構部の構成要素のうち前記遊星軸のみに取り付けた
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項5または6に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、
前記スラストベアリングは、前記回転機構部と当該アクチュエータのその他の構成要素との間で前記回転機構部を支持するものである
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項4または7に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、
前記その他の構成要素は前記回転直線運動変換機構を内蔵するハウジングである
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項1〜8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、
前記遊星軸の端部の一方を前記円環軸の外側に配置するとともに該端部に前記スラストベアリングを取り付けた
を特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項1〜9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、
前記遊星軸は、雄ねじが形成された噛合部と該噛合部の両端に形成された軸受部とから構成されるものである
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項10に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、
前記スラストベアリングとして、前記複数の遊星軸の各々において前記軸受部に取り付けられる第1のスラストベアリングと該複数の第1のスラストベアリングを一括して支持する第2のスラストベアリングとを備える
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項10に記載の回転直動式アクチュエータにおいて、
前記スラストベアリングとして、前記太陽軸と前記遊星軸の軸受部との間に配置されるとともに前記複数の遊星軸を一括して支持する内側スラストベアリングと、前記遊星軸の軸受部と前記円環軸との間に配置されるとともに前記複数の遊星軸を一括して支持する外側スラストベアリングとを備える
ことを特徴とする回転直動式アクチュエータ。 - 請求項1〜10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、
前記スラストベアリングは前記複数の遊星軸を一括して支持するものである
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、
前記円環軸は、一体回転する内歯車を備えるものであり、
前記遊星軸は、一体回転するとともに前記内歯車と噛み合う外歯車を備えるものであり、
前記円環軸と前記遊星軸との間における回転の伝達は、前記内歯車と前記外歯車との噛み合いのみを通じて行われるものである
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1〜14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た
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - 請求項15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を備えること、並びに該動弁機構本体へ直線運動を入力するアクチュエータとして前記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16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、前記太陽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 |
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JP2005320195A JP2007127188A (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 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009299807A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Toyota Motor Corp | 遊星差動式運動変換機構、並びにこれを具備する動力装置 |
JP2011074950A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Ntn Corp | 電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置 |
JP2011179359A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Toyota Motor Corp | アクチュエータおよびエンジンの可変動弁機構 |
-
2005
- 2005-11-02 JP JP2005320195A patent/JP2007127188A/ja active Pending
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