JP2011223807A - Electric actuator - Google Patents

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Kenji Ito
健司 伊藤
Mitsuru Emori
充 江森
Tomohiko Yoshino
智彦 吉野
Toshiro Mayumi
俊郎 真弓
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Keihin Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow smooth removal of foreign materials in a bearing chamber, which accommodates a bearing for supporting a lower end of a rotary shaft of an electric motor of an electric actuator.SOLUTION: Oil or foreign materials that has entered a bearing chamber 42a can hardly be removed to the outside, when placing the bearing chamber 42a that accommodates a bearing 55 supporting the lower end of a downward extending rotary shaft 54 of an electric motor 48, in a gear housing 42 that contains deceleration gears 58 and 59 decelerating rotation of the rotary shaft 54 of the electric motor 48 to transmit the rotation to an output shaft 24. Through a connecting passage 42c, the bearing chamber 42a is connected with an oil reservoir 42b for storing the oil, located in the gear housing 42 and retaining lubricant for the deceleration gears 58 and 59. Thus the foreign materials can be smoothly removed by allowing the oil in the bearing chamber 42a to flow up to the oil reservoir 42b.

Description

本発明は、電動モータの回転軸の回転をギヤハウジングに収納した減速ギヤで減速して出力軸に伝達する電動アクチュエータに関する。   The present invention relates to an electric actuator that decelerates rotation of a rotating shaft of an electric motor with a reduction gear housed in a gear housing and transmits the reduced speed to an output shaft.

内燃機関の可変動弁機構の制御軸を回転駆動するアクチュエータ装置をシリンダヘッドの端部に固定し、このアクチュエータ装置のハウジングの内部にシリンダヘッドの内部からオイルを供給することで、前記ハウジングの内部に収納されたボール螺子伝達機構を潤滑するものが、下記特許文献1により公知である。   An actuator device that rotationally drives a control shaft of a variable valve mechanism of an internal combustion engine is fixed to an end of the cylinder head, and oil is supplied from the inside of the cylinder head to the inside of the housing of the actuator device, thereby A device for lubricating a ball screw transmission mechanism housed in a housing is known from Patent Document 1 below.

特開2007−2669号公報JP 2007-2669 A

ところで、かかるアクチュエータ装置の電動モータの回転軸を下向きに配置すると、その回転軸の下端を支持するベアリングを収納する袋状のベアリング室にオイルが滞留して排出され難くなるため、オイルに混入した異物がベアリング室の底部に堆積してベアリングの耐久性に悪影響を及ぼす可能性がある。   By the way, when the rotating shaft of the electric motor of the actuator device is arranged downward, the oil stays in the bag-shaped bearing chamber that houses the bearing that supports the lower end of the rotating shaft and is difficult to be discharged. Foreign matter can accumulate on the bottom of the bearing chamber and adversely affect the durability of the bearing.

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電動アクチュエータの電動モータの回転軸の下端を支持するベアリングを収納するベアリング室に入り込んだ異物をスムーズに排出できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to enable smooth discharge of foreign matter that has entered a bearing chamber that houses a bearing that supports a lower end of a rotating shaft of an electric motor of an electric actuator. .

上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、電動モータの回転軸の回転をギヤハウジングに収納した減速ギヤで減速して出力軸に伝達する電動アクチュエータにおいて、前記ギヤハウジングは、前記減速ギヤを潤滑するオイルを貯留するオイル溜まりと、下向きに延びる前記電動モータの回転軸の下端を支持するベアリングを収納するベアリング室とを備え、前記ベアリング室は連通路を介して前記オイル溜まりに連通することを特徴とする電動アクチュエータが提案される。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the electric actuator, the rotation of the rotation shaft of the electric motor is reduced by a reduction gear housed in a gear housing and transmitted to the output shaft. The housing includes an oil reservoir that stores oil that lubricates the reduction gear, and a bearing chamber that houses a bearing that supports a lower end of a rotating shaft of the electric motor extending downward, and the bearing chamber is connected via a communication path. An electric actuator is proposed that communicates with the oil reservoir.

尚、実施の形態のコントロールシャフト24は本発明の出力軸に対応し、実施の形態のローラベアリング55は本発明のベアリングに対応し、実施の形態のウオームホイール58およびウオーム59は本発明の減速ギヤに対応する。   The control shaft 24 of the embodiment corresponds to the output shaft of the present invention, the roller bearing 55 of the embodiment corresponds to the bearing of the present invention, and the worm wheel 58 and the worm 59 of the embodiment are the deceleration of the present invention. Corresponds to the gear.

請求項1の構成によれば、電動モータの回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速ギヤを収納するギヤハウジングに、下向きに延びる電動モータの回転軸の下端を支持するベアリングを収納するベアリング室を設けると、ベアリング室に入り込んだオイルや異物が外部に排出され難くなるが、ギヤハウジングに設けられて減速ギヤを潤滑するオイルを貯留するオイル溜まりとベアリング室とを連通路を介して連通させたので、ベアリング室のオイルをオイル溜まりに流動させて異物をスムーズに排出することができる。   According to the first aspect of the present invention, the bearing that supports the lower end of the rotating shaft of the electric motor that extends downward is housed in the gear housing that houses the reduction gear that decelerates the rotation of the rotating shaft of the electric motor and transmits it to the output shaft. If the bearing chamber is provided, oil and foreign matter that have entered the bearing chamber will not be easily discharged to the outside, but the oil reservoir that stores the oil that is provided in the gear housing and lubricates the reduction gear and the bearing chamber are connected via the communication path. Therefore, the oil in the bearing chamber can flow into the oil reservoir and the foreign matter can be smoothly discharged.

内燃機関のシリンダヘッドの斜視図。The perspective view of the cylinder head of an internal combustion engine. 図1の2方向矢視図。FIG. 2 is a two-direction arrow view of FIG. 1. 図2の3方向矢視図。FIG. 3 is a three-direction arrow view of FIG. 2. 図3の4部拡大断面図。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a part 4 in FIG. 3. 図4の5−5線断面図。FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG. 図4の6−6線断面図。FIG. 6 is a sectional view taken along line 6-6 in FIG.

以下、図1〜図6に基づいて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1〜図6に示すように、直列4気筒内燃機関のシリンダヘッド11は、シリンダブロック12に結合されるロアヘッド13と、ロアヘッド13に結合されるアッパーヘッド14とを備え、アッパーヘッド14がヘッドカバー15により覆われる。ロアヘッド13には図示せぬ吸気バルブおよび排気バルブが設けられ、アッパーヘッド14に吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングおよびバルブリフトを変更する図示せぬ可変動弁機構が設けられる。   As shown in FIGS. 1 to 6, a cylinder head 11 of an in-line four-cylinder internal combustion engine includes a lower head 13 coupled to a cylinder block 12 and an upper head 14 coupled to the lower head 13, and the upper head 14 is a head cover. 15 is covered. The lower head 13 is provided with an intake valve and an exhaust valve (not shown), and the upper head 14 is provided with a variable valve mechanism (not shown) for changing the valve timing and valve lift of the intake valve and the exhaust valve.

アッパーヘッド14は、ロアヘッド13に結合される本体部16と、本体部16の上面にボルト17…で結合される5個の第1キャップ部材18…と、第1キャップ部材18…の上面にボルト19…で結合される5個の第2キャップ部材20…と、本体部16の上面にボルト21…で結合される5個の第3キャップ部材22…とを備える。本体部16と第1キャップ部材18…との間に4個のコントロールカム23…が形成されたコントロールシャフト24が回転自在に支持され、第1キャップ部材18…と第2キャップ部材20…との間に4個の吸気カム25…が形成された吸気カムシャフト26が回転自在に支持され、本体部16と第3キャップ部材22…との間に4個の排気カム27…が形成された排気カムシャフト28が回転自在に支持される。   The upper head 14 includes a main body portion 16 coupled to the lower head 13, five first cap members 18 coupled to the upper surface of the main body portion 16 with bolts 17, and bolts disposed on the upper surface of the first cap members 18. .., And five third cap members 22... Joined by bolts 21... A control shaft 24 in which four control cams 23 are formed between the main body 16 and the first cap members 18 is rotatably supported, and the first cap member 18 and the second cap member 20. An intake cam shaft 26 having four intake cams 25 formed therebetween is rotatably supported, and an exhaust having four exhaust cams 27 formed between the main body portion 16 and the third cap members 22. The cam shaft 28 is rotatably supported.

アッパーヘッド14の本体部16の一端から起立する壁部29の外側面にはコントロールシャフト24を往復回転駆動するアクチュエータ30と、前記排気カムシャフト28により駆動される負圧ポンプ31とが設けられる。よって、アクチュエータ30でコントロールシャフト24を往復回転駆動し、コントロールシャフト24に設けたコントロールカム23…で可変動弁機構を作動させることで、機関弁としての吸気バルブのバルブリフトやバルブタイミングを変更することができる。   An actuator 30 for reciprocatingly driving the control shaft 24 and a negative pressure pump 31 driven by the exhaust camshaft 28 are provided on the outer surface of the wall portion 29 standing from one end of the main body portion 16 of the upper head 14. Therefore, the actuator 30 reciprocates the control shaft 24 and operates the variable valve mechanism by the control cams 23 provided on the control shaft 24, thereby changing the valve lift and valve timing of the intake valve as the engine valve. be able to.

尚、可変動弁機構の構造は、例えば特開2008−303765号公報や特開2008−045540号公報に示されるように種々のものが公知であるが、本願発明は任意の構造の可変動弁機構に対して適用することができる。   Various structures of the variable valve mechanism are known as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-303765 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-045540. It can be applied to the mechanism.

アッパーヘッド14の壁部29に固定されるアクチュエータ30は、取り付けベース41と、ギヤハウジング42と、モータドライバー44と、ヒートシンク45とを積層して構成され、取り付けベース41およびギヤハウジング42が3本のボルト46…でアッパーヘッド14の壁部29に締結され、モータドライバー44およびヒートシンク45が4本のボルト47…でギヤハウジング42に締結される。そしてギヤハウジング42の側面に直流ブラシレスモータよりなる電動モータ48が3本のボルト49…で締結される。   The actuator 30 fixed to the wall portion 29 of the upper head 14 is configured by stacking a mounting base 41, a gear housing 42, a motor driver 44, and a heat sink 45, and the mounting base 41 and three gear housings 42 are provided. The bolts 46 are fastened to the wall 29 of the upper head 14, and the motor driver 44 and the heat sink 45 are fastened to the gear housing 42 with four bolts 47. An electric motor 48 made of a DC brushless motor is fastened to the side surface of the gear housing 42 with three bolts 49.

電動モータ48はモータハウジング50の内部にで固定されたステータ52と、ステータ52の内部に配置されたロータ53と、ロータ53を回転自在に支持する回転軸54とを備えており、回転軸54はギヤハウジング42の内部に延出してローラベアリング55およびボールベアリング56で回転自在に支持される。一方、コントロールシャフト24の軸端部は壁部29に形成した貫通孔29aを貫通してギヤハウジング42内に延出し、そこにボルト57で固定されたウオームホイール58が回転軸54に一体に形成されたウオーム59に噛合する。   The electric motor 48 includes a stator 52 fixed inside the motor housing 50, a rotor 53 disposed inside the stator 52, and a rotating shaft 54 that rotatably supports the rotor 53. Extends into the gear housing 42 and is rotatably supported by roller bearings 55 and ball bearings 56. On the other hand, the shaft end portion of the control shaft 24 passes through a through hole 29 a formed in the wall portion 29 and extends into the gear housing 42, and a worm wheel 58 fixed thereto with a bolt 57 is formed integrally with the rotary shaft 54. It meshes with the worm 59 made.

電動モータ48の回転軸54は鉛直方向あるいは水平方向に対して略45°傾斜して斜め下向きに配置される。この配置により、電動モータ48の一部がアッパーヘッド14の壁部29の上方を覆うように張り出すことで、アッパーヘッド14の壁部29からのアクチュエータ30の側方への突出量を減少させることができる。   The rotation shaft 54 of the electric motor 48 is disposed obliquely downward with an inclination of approximately 45 ° with respect to the vertical or horizontal direction. With this arrangement, a part of the electric motor 48 protrudes so as to cover the upper portion of the wall portion 29 of the upper head 14, thereby reducing the amount of protrusion of the actuator 30 from the wall portion 29 to the side. be able to.

図4および図6から明らかなように、電動モータ48の回転軸54の下端を支持するローラベアリング55は、アクチュエータ30のギヤハウジング42の底部に袋状に形成されたベアリング室42aに収納される。またウオーム59およびウオームホイール58を収納するギヤハウジング42の底部には、ウオームホイール58の下半部を囲む形状のオイル溜まり42bが形成される。ベアリング室42aの下端とオイル溜まり42bとは連通路42cで連通する。   As apparent from FIGS. 4 and 6, the roller bearing 55 that supports the lower end of the rotating shaft 54 of the electric motor 48 is accommodated in a bearing chamber 42 a formed in a bag shape at the bottom of the gear housing 42 of the actuator 30. . An oil sump 42b having a shape surrounding the lower half of the worm wheel 58 is formed at the bottom of the gear housing 42 that houses the worm 59 and the worm wheel 58. The lower end of the bearing chamber 42a and the oil reservoir 42b communicate with each other through a communication path 42c.

図5および図6から明らかなように、ウオーム59およびウオームホイール58の噛合部に対向するアッパーヘッド14の壁部29には、シリンダヘッド11の内部とギヤハウジング42の内部とを連通させるオイル供給孔29bが形成され、またギヤハウジング42のオイル溜まり42bの上部に対向するアッパーヘッド14の壁部29には、シリンダヘッド11の内部とオイル溜まり42bとを連通させるオイル排出孔29cが形成される。   As is apparent from FIGS. 5 and 6, oil is supplied to the wall portion 29 of the upper head 14 facing the meshing portions of the worm 59 and the worm wheel 58 so that the inside of the cylinder head 11 communicates with the inside of the gear housing 42. A hole 29b is formed, and an oil discharge hole 29c is formed in the wall portion 29 of the upper head 14 facing the upper portion of the oil reservoir 42b of the gear housing 42 to communicate the inside of the cylinder head 11 with the oil reservoir 42b. .

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。   Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.

アクチュエータ30の電動モータ48を駆動すると、回転軸54に一体に設けられたウオーム59と、ウオーム59に噛合するウオームホイール58とを介してコントロールシャフト24が回転し、コントロールシャフト24に設けたコントロールカム23…で可変動弁機構を作動させることで、吸気バルブのバルブリフトおよびバルブタイミングが変更される。   When the electric motor 48 of the actuator 30 is driven, the control shaft 24 rotates via a worm 59 integrally provided on the rotating shaft 54 and a worm wheel 58 meshing with the worm 59, and a control cam provided on the control shaft 24. The valve lift and valve timing of the intake valve are changed by operating the variable valve mechanism at 23.

シリンダヘッド11の内部には可変動弁機構等を潤滑するオイルが存在しており、そのオイルが圧送されてアッパーヘッド14の壁部29のオイル供給孔29bを通過してギヤハウジング42の内部に供給され、ウオーム59およびウオームホイール58の噛合部を潤滑する。潤滑を終えてギヤハウジング42のオイル溜まり42bに滞留したオイルはアッパーヘッド14の壁部29のオイル排出口29cを通過してシリンダヘッド11の内部に排出され、そこからクランクケースのオイルパンに戻される。   Oil that lubricates the variable valve mechanism and the like is present inside the cylinder head 11, and the oil is pumped and passes through the oil supply hole 29 b of the wall portion 29 of the upper head 14 to enter the gear housing 42. Supplied to lubricate the meshing portions of the worm 59 and the worm wheel 58. After the lubrication, the oil staying in the oil reservoir 42b of the gear housing 42 passes through the oil discharge port 29c of the wall portion 29 of the upper head 14 and is discharged into the cylinder head 11 from where it returns to the oil pan of the crankcase. It is.

オイル供給口29bからギヤハウジング42の内部に供給されたオイルの一部は、回転軸54の下端を支持するローラベアリング55を潤滑する。ローラベアリング55を収納するベアリング室42aは袋状に形成されているため、そこに入り込んだオイルや異物は排出され難くなるが、ベアリング室42aは連通路42cを介してオイル溜まり42bに連通するため、ベアリング室42aのオイルや異物は速やかにオイル溜まり42bに排出され、異物によるローラベアリング55の耐久性低下が防止される。そして前記異物はオイルと共にシリンダヘッド11を経てオイルパンに戻され、そこでストレーナにより捕捉される。   Part of the oil supplied from the oil supply port 29 b to the inside of the gear housing 42 lubricates the roller bearing 55 that supports the lower end of the rotating shaft 54. Since the bearing chamber 42a for storing the roller bearing 55 is formed in a bag shape, it is difficult for oil and foreign matter entering the bag chamber 42a to be discharged, but the bearing chamber 42a communicates with the oil reservoir 42b via the communication path 42c. The oil and foreign matter in the bearing chamber 42a are quickly discharged into the oil reservoir 42b, and the durability of the roller bearing 55 is prevented from being lowered by the foreign matter. The foreign matter is returned to the oil pan through the cylinder head 11 together with oil, and is captured by the strainer there.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。   The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、実施の形態ではアクチュエータ30を可変動弁機構に適用しているが、その用途は可変動弁機構に限定されるものではない。   For example, in the embodiment, the actuator 30 is applied to the variable valve mechanism, but the application is not limited to the variable valve mechanism.

また本発明の減速ギヤは実施の形態のウオームホイール58およびウオーム59に限定されるものではない。   The reduction gear of the present invention is not limited to the worm wheel 58 and the worm 59 of the embodiment.

またベアリング室42aに収納されるベアリングは実施の形態のローラベアリング55に限定されるものではない。   Further, the bearing accommodated in the bearing chamber 42a is not limited to the roller bearing 55 of the embodiment.

24 コントロールシャフト(出力軸)
42 ギヤハウジング
42a ベアリング室
42b オイル溜まり
42c 連通路
48 電動モータ
54 回転軸
55 ローラベアリング(ベアリング)
58 ウオームホイール(減速ギヤ)
59 ウオーム(減速ギヤ)
24 Control shaft (output shaft)
42 Gear housing 42a Bearing chamber 42b Oil reservoir 42c Communication path 48 Electric motor 54 Rotating shaft 55 Roller bearing (bearing)
58 Worm wheel (reduction gear)
59 worm (reduction gear)

Claims (1)

電動モータ(48)の回転軸(54)の回転をギヤハウジング(42)に収納した減速ギヤ(58,59)で減速して出力軸(24)に伝達する電動アクチュエータにおいて、 前記ギヤハウジング(42)は、前記減速ギヤ(58,59)を潤滑するオイルを貯留するオイル溜まり(42b)と、下向きに延びる前記電動モータ(48)の回転軸(54)の下端を支持するベアリング(55)を収納するベアリング室(42a)とを備え、前記ベアリング室(42a)は連通路(42c)を介して前記オイル溜まり(42b)に連通することを特徴とする電動アクチュエータ。   In the electric actuator in which the rotation of the rotating shaft (54) of the electric motor (48) is decelerated by the reduction gears (58, 59) housed in the gear housing (42) and transmitted to the output shaft (24). ) Includes an oil reservoir (42b) for storing oil for lubricating the reduction gears (58, 59), and a bearing (55) for supporting the lower end of the rotating shaft (54) of the electric motor (48) extending downward. An electric actuator comprising a bearing chamber (42a) for housing, wherein the bearing chamber (42a) communicates with the oil reservoir (42b) via a communication path (42c).
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