JP2014122612A

JP2014122612A - 駆動装置

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Publication number: JP2014122612A
Application number: JP2013077755A
Authority: JP
Inventors: Hironari Takahashi; 裕也高橋; Toshihiro Takahara; 敏広高原; Yasuyoshi Suzuki; 康義鈴木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: US9080653B2; US20140137675A1; JP5783429B2

Abstract

【課題】動力源の駆動力を停止したとき被制御部からの逆入力を遮断可能であって、体格の小さい駆動装置を提供する。
【解決手段】バルブリフト調整装置の駆動装置１１は、動力源であるモータ２０、減速手段２７、駆動カム５０１、駆動カム５０１の回転運動を往復直線運動に変換して制御軸部材３０に伝達する伝達部４０、被制御部に連結され伝達部４０と共に軸方向に往復直線運動する制御軸部材３０、及び、逆入力遮断クラッチ７０を備える。逆入力遮断クラッチ７０は、モータ２０側からの駆動トルクを駆動カム５０１へ伝達し、且つ、被制御部側から駆動カム５０１を経由して伝達される逆入力トルクに対してモータ軸２３を回転不能にロックする。これにより、モータ２０の出力を過剰に大きくする必要がないため、駆動装置１１の体格を小さくすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力源の回転運動を制御軸部材の往復直線運動に変換し、制御軸部材の軸方向位置に応じて被制御部の制御量を調整する駆動装置に関する。

従来、動力源の回転運動を駆動カムによって制御軸部材の往復直線運動に変換し、制御軸部材の軸方向位置に応じて被制御部の制御量を調整する駆動装置が知られている。こうした駆動装置では、動力源の駆動力を停止したとき、被制御部側から制御軸部材に作用する逆入力を遮断し、駆動カム及び制御軸部材を一定位置に保持することが求められる。

例えば特許文献１に開示されたアクチュエータは、直動変換機構において、モータの回転によってナット部が回転すると、ナット部と螺合している軸部が直動する。このナット部と軸部との螺合のリード角を小さく設定することにより、軸部の直動距離に対するナット部の回転角が大きくなる。すると、螺合部での摩擦抵抗に対し軸部の直動力が不足するため、「セルフロック」により軸部の直動が抑制される。その結果、モータの通電を停止したとき、軸部を直動させようとする被制御部からの逆入力を遮断し、軸部の直動位置を保持することができる。

特許第４０２５１５５号公報

特許文献１のアクチュエータでセルフロック機能を有効に利用するためには、モータから軸部への出力伝達効率を低下させざるを得なくなる。そのため、軸部の出力に対し、モータ出力を過剰に大きく設定する必要が生じる。したがって、アクチュエータの体格が大きくなるという問題がある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、動力源の駆動力を停止したとき被制御部からの逆入力を遮断可能であって、体格の小さい駆動装置を提供することにある。

本発明は、制御軸部材の軸方向位置に応じて被制御部の制御量を調整する駆動装置に係る。この駆動装置は、駆動トルクを発生する動力源と、動力源の駆動トルクにより回転する駆動カムと、駆動カムの回転運動を往復直線運動に変換して制御軸部材に伝達する伝達部と、被制御部に連結され伝達部と共に軸方向に往復直線運動する制御軸部材と、逆入力遮断クラッチとを備える。
逆入力遮断クラッチは、動力源側からの駆動トルクを駆動カムへ伝達し、且つ、被制御部側から駆動カムを経由して伝達される逆入力トルクに対して動力源の出力軸を回転不能にロックする。
ここで、動力源は、例えばモータ等で構成される。

動力源の駆動力を停止したとき、被制御部から制御軸部材に作用する逆入力は、駆動カムと動力源との間に設けられる逆入力遮断クラッチによって遮断されるため、駆動カムの回転位置、及び制御軸部材の軸方向位置を任意の一定位置に保持することができる。
また、セルフロック機能を利用する特許文献１の従来技術に比べ、動力源から制御軸部材への伝達効率を向上させることができる。したがって、動力源の出力を過剰に大きく設定する必要がないため、駆動装置の体格を小型にすることができる。

ところで、逆入力遮断クラッチの構造上、駆動トルクと反対方向の逆入力トルクが入力されてから、逆入力トルクを遮断可能なロック状態に移行するまでに、所定の「ロック角度」だけ逆入力トルクの作用方向に回転する必要がある。そのため、動力源の駆動力を停止したとき、このロック角度に対応する駆動カムの「戻り角度」について、逆入力遮断の追従性が遅れることとなる。
そこで、動力源の回転を減速して駆動カムに伝達する減速手段を備え、動力源と減速手段との間に逆入力遮断クラッチを設けることが好ましい。これにより、減速手段の減速比をＺ（＞１）とすると、逆入力遮断クラッチのロック角度に対し、駆動カムの戻り角度を（１／Ｚ）に減少させることができる。よって、動力源の駆動力を停止したときの逆入力遮断の追従性が向上し、保持位置の高精度な位置決めが可能となる。

さらに、逆入力遮断クラッチは、動力源の出力軸と同軸に配置されることが好ましい。これにより、配置スペースを効率的に利用することができ、駆動装置の体格を小型にすることができる。
本発明の駆動装置は、例えば、「被制御部の制御量」として、エンジンの吸気弁または排気弁のリフト量を調整するバルブリフト調整装置に有効に適用される。

また、駆動カムは、「動力源の駆動力が停止したとき接触部に接触可能な複数の保持領域」を有するようにしてもよい。この複数の保持領域は、最小カム角度から最大カム角度までの角度範囲の大きさが互いに等しく、且つ、当該角度範囲におけるカム角度の変化に対する輪郭径の変化が同一となるように設定されている。
この場合、駆動装置は、「動力源の駆動力を停止したときの駆動カムの停止カム角度を制御する制御手段」をさらに備える。制御手段は、保持領域毎の最小カム角度から停止カム角度までの角度差を、個体毎の駆動装置と被制御部との相対位置に応じた一定の値に設定する。

これにより、駆動装置を被制御部に取り付ける工程において、駆動装置と被制御部との相対位置に応じて、初期位置を容易に調整することができる。したがって、従来に比べ、作業時間を短縮し、生産性を向上させることができる。また、駆動装置の個体ばらつきによらず、制御軸部材の相対ストロークを一定とすることができる。

本発明の第１実施形態による駆動装置の模式図である。図１のＩＩ−ＩＶ線断面図である。本発明の第１実施形態による駆動装置が適用されるバルブリフト調整装置の模式図である。図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図１の伝達部の拡大図である。（ａ）：逆入力遮断クラッチの軸方向断面図、（ｂ）：入力軸の正面図、（ｃ）：（ｂ）のｃ方向矢視図である。図６（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。本発明の第２実施形態による駆動カムの模式図である。本発明の第２実施形態による駆動カムのカム角度と輪郭径との関係を示す図である。本発明の第２実施形態の変形例による駆動カムのカム角度と輪郭径との関係を示す図である。従来のシム調整を説明する説明図である。本発明の（ａ）第３実施形態、（ｂ）第４実施形態による駆動装置の模式図である。

以下、本発明の複数の実施形態による駆動装置を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による駆動装置について、図１〜図７を参照して説明する。
図３、図４に示すように、本実施形態の駆動装置は、制御軸部材３０の軸方向位置に基づいて、例えば４気筒エンジン９０の吸気弁９１のリフト量Ｌを調整するバルブリフト調整装置１００の駆動装置１１として用いられる。

バルブリフト調整装置１００は、往復直線運動可能な制御軸部材３０を備えた駆動装置１１、制御軸部材３０に連結された延長軸３５、及び、エンジン９０の気筒数に応じた数のヘリカルスプライン３４、ローラ３６、揺動カム３８のセット等から構成されている。
ヘリカルスプライン３４は、例えば内壁が延長軸３５の外壁とはす歯で係合しており、制御軸部材３０及び延長軸３５の往復直線運動に応じて回転する。これにより、延長軸３５の中心とローラ３６とを結ぶ仮想線ｓ１と、延長軸３５の中心と揺動カム３８のノーズ３８１とを結ぶ仮想線ｓ２とがなす開き角ψが変化する。

ローラ３６は、吸気弁用カムシャフト９３のカム部に当接している。吸気弁用カムシャフト９３の回転に伴ってローラ３６の位置が変化すると、それに連動して揺動カム３８が揺動する。揺動カム３８のノーズ３８１は吸気弁９１の基端に当接しており、揺動カム３８の揺動に応じて吸気弁９１がリフトする。したがって、制御軸部材３０及び延長軸３５の軸方向位置を調整し、開き角ψを変化させることにより、吸気弁９１のリフト量Ｌを調整することができる。
なお、本実施形態のバルブリフト調整装置１００は、排気弁用カムシャフト９４の回転に伴う排気弁９２のリフト量については調整しない。

ここで、吸気弁９１は、鍔部９１１に当接するバルブスプリング９５の付勢力Ｆｓにより、図４の上向きである閉弁方向に付勢されている。この付勢力Ｆｓは、揺動カム３８のノーズ３８１を押し上げ、ヘリカルスプライン３４に対し、図４の反時計回り方向の回転力Ｆｒを生成する。本実施形態では、ヘリカルスプライン３４の回転力Ｆｒは、延長軸３５及び制御軸部材３０を引っ張る方向（図３の上向き）の荷重Ｆａに変換される。
駆動装置１１の動作時には、制御軸部材３０を荷重Ｆａと反対方向（図３の下向き）に移動させようとする駆動力Ｆｄが荷重Ｆａを上回っている。しかし、駆動装置１１が動作を停止したとき、荷重Ｆａは、「被制御部」であるヘリカルスプライン３４側から駆動装置１１に対し「逆入力」として作用する。

次に、駆動装置１１の全体構成について、図１、図２、図５を参照して説明する。
駆動装置１１は、「動力源」としてのモータ２０、逆入力遮断クラッチ７０、減速手段２７、駆動カム５０１、伝達部４０、制御軸部材３０、角度センサ６０等を有している。駆動装置１１は、ＥＣＵ（電子制御装置）８０及びＥＤＵ（駆動回路）８２の指令に基づき、モータ２０が駆動トルクを発生する。
モータ２０は、例えば、図示しない回転子と永久磁石とを有するＤＣモータであり、回転軸Ｍを中心として回転する。モータ２０は、出力軸であるモータ軸２３に駆動トルクを発生させる。モータ軸２３は、特許請求の範囲に記載の「動力源の出力軸」に相当する。

逆入力遮断クラッチ７０は、モータ軸２３に結合されている。特に本実施形態では、略円筒形の逆入力遮断クラッチ７０は、同じく略円筒形のモータ２０と外径が概ね同じであり、また、モータ軸２３と同軸に配置されている。
逆入力遮断クラッチ７０は、モータ２０の駆動トルクを駆動カム５０１側へ伝達する。また、上述のように、バルブリフト調整装置１００のヘリカルスプライン３４から駆動カム５０１を経由して伝達される逆入力に対してモータ軸２３を回転不能にロックする。逆入力遮断クラッチ７０の詳しい構成及び作用については後述する。

カム軸部材５１は、モータ２０及び逆入力遮断クラッチ７０の軸と略平行に配置されている。
減速手段２７は、逆入力遮断クラッチ７０の出力側部材７２に取り付けられたギア２８と、カム軸部材５１に取り付けられたギア２９とから構成されている。本実施形態では、ギア２８、２９は平歯車であり、互いに噛み合っている。ギア２９は、ギア２８よりもピッチ円直径が大きく、歯数が多く設定されており、逆入力遮断クラッチ７０の出力側部材７２の回転を減速してカム軸部材５１に伝達する。この減速比をＺ（＞１）とする。

図５に示すように、駆動カム５０１は、回転中心Ｐから輪郭までの距離である輪郭径Ｒが周方向で不均一であり、支持枠４１の内側に、回転中心Ｐを中心としてカム軸部材５１と共に回転可能に設けられている。本実施形態では、上述の荷重Ｆａにより、支持枠４１に支持されたローラ４４は駆動カム５０１の輪郭に接触点Ｃで接するように付勢されている。
なお、ローラ４４と駆動カム５０１との「接触点Ｃ」は、三次元的には図５の紙面奥行き方向に延びる線分であり、正しくは「接触線」である。しかし、ここでは、図５等に表された二次元的な解釈に基づき、「接触点Ｃ」ということにする。
駆動カム５０１の回転運動に伴い、接触点Ｃにおける輪郭径Ｒが変化することで、ローラ４４、支持枠４１及び制御軸部材３０は、図５の左右方向に往復直線運動する。

伝達部４０は、支持枠４１及びローラ４４を含み、駆動カム５０１の回転運動を往復直線運動に変換して制御軸部材３０に伝達する。四角形状の支持枠４１は、制御軸部材３０と反対側で、円筒状のローラ４４を、軸Ｑを中心として回転可能に支持している。ここで、駆動カム５０１の回転中心Ｐ、ローラの軸Ｑ、接触点Ｃは、制御軸部材３０の軸Ｊ上に配置されている。
制御軸部材３０は、カム軸部材５１と略直交している。制御軸部材３０の一端は、支持枠４１の結合部４２と、クリップ４６によって結合している。

図１、図２に戻り、制御軸部材３０の他端は、カップリング３２及びピン３３によってバルブリフト調整装置１００の延長軸３５と結合している。また、本実施形態では、モータ２０及び逆入力遮断クラッチ７０と伝達部４０とが減速手段２７に対し同じ側に並べて配置されている。

角度センサ６０は、カム軸部材５１の回転角度を磁気検出素子により検出する。
ＥＣＵ８０は、角度センサ６０の検出信号、及びアクセル開度等の他のセンサ検出信号が入力され、入力されたセンサ検出信号に基づいて、ＥＤＵ８２に制御信号を出力する。
ＥＤＵ８２は、ＥＣＵ８０からの制御信号に基づいて、モータ２０を駆動する。

次に、逆入力遮断クラッチ７０の具体的な構成について、図６、図７を参照して説明する。この構成は、特許第４１４１８１２号公報に開示されたものである。図７は、入力側及び出力側のいずれからもトルクが作用していない「中立位置」を示している。
図６、図７に示すように、逆入力遮断クラッチ７０は、入力側部材７１、出力側部材７２、静止側部材７３、ローラ７６、及びロックばね７９等から構成される。

入力側部材７１は、基板部７１１、該基板部７１１の円周方向に配列され軸方向の出力側部材７２側に延びる複数の柱部７１２、及び筒状部７１３を含む。円周方向に隣接する柱部７１２同士の間には収容空間７７が形成される。各収容空間７７には一対のローラ７６が収容されている。
入力側部材７１の筒状部７１３の内側には入力軸７５が挿入される。本実施形態では、モータ軸２３が入力軸７５に相当し、モータ軸２３の先端側が以下に説明する形状に形成されている。ただし、ここでは一般的に、「入力軸７５」として説明する。
筒状部７１３の内側に挿入された入力軸７５は、二平面７５２が筒状部７１３内側の平面部に係合し、入力側部材７１と入力軸７５とが一体に回転可能に連結される。

出力側部材７２は、出力軸部７２７とフランジ部７２５とから構成される。
出力側部材７２のフランジ部７２５は、多角形状（図７の例では正６角形状）をなし、その各辺の外壁がカム面７２６を構成する。カム面７２６は、円周方向等間隔に配列されている。また、出力側部材７２の孔部７２１は、その内周が平行な二平面７２２と二つの円周面７２３とから形成されている。

孔部７２１には入力軸７５の軸部７５１が嵌合する。入力軸７５の軸部７５１の二平面７５２及び円周面７５３は、それぞれ出力側部材７２の孔部７２１の二平面７２２及び円周面７２３に対応する。ここで、孔部７２１の二平面７２２と軸部７５１の二平面７５２との間には、入力軸７５が図７に示す中立位置から正逆両方向に角度βだけ回転可能な隙間が設けられている。一方、軸部７５１の円周面７５３は孔部７２１の円周面７２３に摺動可能に嵌合されている。
また、入力軸７５先端の円柱軸部７５４は、出力側部材７２の円孔７２４に嵌合する。

静止側部材７３は、円筒部７３１及び大径覆設部７３２等を含む。円筒部７３１の内周面と出力側部材７２の出力軸部７２７の外周面との間には、ラジアル軸受部材７８が設けられている。
静止側部材７３の大径覆設部７３２の内周面である円周面７３３は、出力側部材７２のカム面７２６と径方向に対向し、カム面７２６との間にクサビ状の空間を形成している。
静止側部材７３は、固定側板７４と共に、図示しないハウジング等に固定されている。

出力側部材７２の各カム面７２６と静止側部材７３の円周面７３３との間であって、円周方向の入力側部材７１の柱部７１２間の収容空間７７に、一対のローラ７６が収容される。一対のローラ７６間には、この一対のローラ７６を相互に離反させるロックばね７９が介設されている。
図７に示す中立位置において、入力側部材７１の柱部７１２とローラ７６との間に、角度βより小さい角度αに相当する回転方向隙間が存在する。入力側部材７１が出力側部材７２に対して中立位置から正逆両方向に角度αだけ回転したとき、柱部７１２がローラ７６に当接する。

図７に示す中立位置では、一対のローラ７６は、ロックばね７９によって周方向の互いに離反する方向へ付勢され、カム面７２６と静止側部材７３との間に押し当てられている。この状態で、出力側部材７２に正逆いずれかの方向の逆入力トルクが入力されると、ローラ７６がクサビ部に入り込むことによって、出力側部材７２の回転がロックされる。その結果、逆入力トルクは遮断され、出力側部材７２から入力側部材７１へ伝達されない。

一方、入力側部材７１が中立位置からいずれかの方向に角度αだけ回転すると、入力側部材７１の柱部７１２がクサビ部からローラ７６を押し出すことによりロック状態が解除され、出力側部材７２が回転可能となる。以下、角度αを「解除角度α」という。
さらに入力側部材７１が中立位置から角度βだけ回転すると、軸部７５１の二平面７５２の端部が孔部７２１の二平面７２２の端部に当接して、入力側部材７１の出力側部材７２に対する相対回転が規制される。これにより、入力側部材７１からの入力トルクが、軸部７５１及び孔部７２１を介して出力側部材７２に伝達され、出力側部材７２が入力側部材７１と共に回転する。以下、角度βを「伝達角度β」という。
入力側部材７１からの入力トルクがなくなると、ロックばね７９の弾性復元力によって図７に示す中立位置に復帰し、再びロック状態となる。

このように、中立位置における逆入力遮断クラッチ７０のロック状態から伝達状態に移行するときには、入力側部材７１が解除角度αまで回転してロック状態を解除した上で、さらに入力側部材７１が伝達角度βまで回転する必要がある。
また、出力側部材７２に、入力トルクと反対方向の逆入力トルクが入力されたときは、入力側部材７１が伝達状態から（β−α）に相当する「ロック角度γ」だけ逆入力トルクの作用方向に回転したとき、柱部７１２がローラ７６から離れ、ロック状態に移行する。

次に、駆動装置１１の作動について説明する。
ＥＤＵ８２によりモータ２０が駆動されると、モータ２０の駆動トルクは、逆入力遮断クラッチ７０及び減速手段２７を経由して、カム軸部材５１及び駆動カム５０１に伝達される。駆動カム５０１が回転すると、駆動カム５０１と接するローラ４４を支持している支持枠４１が、接触点Ｃにおける輪郭径Ｒの変化に応じて、カム軸部材５１と直交する方向に往復直線運動する。そして、支持枠４１と結合された制御軸部材３０が往復直線運動し、これに伴い、バルブリフト調整装置１００の延長軸３５が往復直線運動する。
制御軸部材３０及び延長軸３５の軸方向位置に応じて、バルブリフト調整装置１００のヘリカルスプライン３４が回転し、ローラ３６と揺動カム３８との位置に基づく開き角ψ（図４参照）が変化し、吸気弁９１のリフト量Ｌが変化する。

エンジン９０が停止されると、ＥＤＵ８２は、モータ２０への通電を停止する。モータ２０の動作が停止し、駆動装置１１による駆動力Ｆｄがヘリカルスプライン３４側からの逆入力荷重Ｆａを下回ったとき、荷重Ｆａに基づき、駆動カム５０１、減速手段２７を経由して逆入力遮断クラッチ７０の出力側部材７２に逆入力トルクが作用する。
しかし、逆入力遮断クラッチ７０により、逆入力遮断クラッチ７０の入力軸７５であるモータ軸２３が回転不能にロックされることにより、駆動カム５０１の回転位置、及び制御軸部材３０の軸方向位置が一定の位置で保持される。

このとき厳密には、駆動カム５０１は、駆動力Ｆｄが逆入力荷重Ｆａを下回った時点の位置から、逆入力トルクの作動方向へ微小な「戻り角度」だけ回転した位置でロック状態となる。この「戻り角度」は、逆入力遮断クラッチ７０の構成による「ロック角度γ」に由来するものである。
仮に、駆動カム５０１を逆入力遮断クラッチ７０の出力側部材７２に直結した構成では、逆入力遮断クラッチ７０のロック角度γがそのまま駆動カム５０１の戻り角度となる。それに対し本実施形態では、逆入力遮断クラッチ７０と駆動カム５０１との間に減速比Ｚの減速手段２７を設けることで、直結した構成に比べ、駆動カム５０１の戻り角度が（１／Ｚ）に減少する。

次に、本実施形態の駆動装置１１の効果について説明する。
（１）上述の特許文献１のアクチェータでは、ナット部と軸部との螺合箇所でのセルフロック機能によって被制御部からの逆入力を遮断するため、モータの出力を過剰に大きく設定する必要があり、装置を大型化する必要があった。

また、特開２００５−１４６８６５号公報には、駆動カムに輪郭径が一定となる同心円部を設け、同心円部がローラに接触する位置で動力源の駆動力を停止したとき、制御軸部材の軸方向位置を一定位置に保持する技術が開示されている。しかし、同心円部以外の任意の位置では、この保持効果は得られない。

これに対し、本実施形態の駆動装置１１では、モータ２０と駆動カム５０１との間に逆入力遮断クラッチ７０を設けることにより、簡易な構成で、被制御部側からの逆入力を遮断し、駆動カム５０１の回転位置、及び制御軸部材３０の軸方向位置を一定の位置に保持することができる。この場合、特許文献１のアクチェータのようにモータ２０の出力を過剰に大きくする必要がないため、小さなモータを使用することができ、駆動装置１１の体格を小さくすることができる。また、動力源の駆動力を停止するときの駆動カム５０１の回転位置は任意の位置で良く、特定の位置に限定されない。

これにより、この駆動装置１１が適用されたバルブリフト調整装置１００では、エンジン９０の運転時に、吸気弁９１のバルブリフト量を所定量で保持することができる。したがって、エンジンの始動性を確保しつつ、運転中の燃費を向上することができる。

（２）本実施形態では、逆入力遮断クラッチ７０と駆動カム５０１との間に減速比Ｚ（＞１）の減速手段２７が設けられているため、逆入力遮断クラッチ７０のロック角度γに対応する駆動カムの戻り角度を（１／Ｚ）に減少させることができる。よって、モータ２０への通電を停止したときの逆入力遮断の追従性が向上し、保持位置の高精度な位置決めが可能となる。

（３）本実施形態では、逆入力遮断クラッチ７０は、モータ軸２３と同軸に配置されている。モータ２０及び逆入力遮断クラッチ７０は共に略円筒形であるため、これらの直径を概ね同じとし、同軸配置することで、配置スペースを効率的に利用することができる。これにより、駆動装置１１の体格を小型にすることができる。

（４）本実施形態では、モータ２０及び逆入力遮断クラッチ７０と伝達部４０とが減速手段２７に対し同じ側に並べて配置されているため、配置スペースを効率的に利用することができ、駆動装置１１の体格をさらに小型にすることができる。

次に、本発明の第２実施形態及びその変形例による駆動装置について、図８〜図１０を参照して説明する。第２実施形態は、駆動カムの輪郭形状、及び、「制御手段」としてのＥＣＵ８０による、駆動カムの停止カム角度の制御に係る構成を特徴とする。
図８に示すように、第２実施形態の駆動カム５０２は、回転角度に応じて輪郭径Ｒが連続的に変化する形状を呈している。回転中心Ｐに対し図の右方向をカム角度θの基準軸ｘとし、カム角度θは、基準軸ｘ（θ＝０）から反時計回り方向を正とする。駆動カム５０２は、図８の時計回り方向である正転方向に回転する。

駆動カム５０２の輪郭形状のうち、略直線で表されるつなぎ部５９を除く曲線部分は、モータ２０の駆動力を停止したときローラ４４に接触可能な「複数の保持領域」と、それ以外の非保持領域とに分かれる。本実施形態では３つの保持領域５２１、５２２、５２３が設定されている。第１保持領域５２１、第２保持領域５２２、第３保持領域５２３は、それぞれ、制御軸部材３０の軸方向の「最後退位置、中間位置、最前進位置」に対応し、さらにバルブリフト調整装置１００における吸入弁９１のリフト量Ｌの「低モード、中モード、高モード」に対応する。
非保持領域５７１は第１保持領域５２１と第２保持領域５２２との間に設けられ、非保持領域５７２は第２保持領域５２２と第３保持領域５２３との間に設けられている。

保持領域５２１、５２２、５２３は、最小カム角度θ_1L、θ_2L、θ_3Lから最大カム角度θ_1H、θ_2H、θ_3Hまでの角度範囲の大きさΔθ₁、Δθ₂、Δθ₃が互いに等しく設定されている。また、保持領域５２１、５２２、５２３は、角度範囲におけるカム角度θの変化に対する輪郭径Ｒの変化が同一となるように設定されている。すなわち、各保持領域５２１、５２２、５２３の角度範囲において、輪郭径Ｒをカム角度θについて微分した値である（ｄＲ／ｄθ）値のプロファイルが同一である。言い換えれば、保持領域５２１、５２２、５２３間で、輪郭径Ｒは、カム角度θについてオフセットしている。
また、各保持領域５２１、５２２、５２３の停止カム角度θｓ₁、θｓ₂、θｓ₃における輪郭径をＲ_1、Ｒ_2、Ｒ₃とすると、「Ｒ₁＜Ｒ₂＜Ｒ₃」の関係になっている。

特に本実施形態では、図９に示すように、各保持領域５２１、５２２、５２３の角度範囲において、カム角度θの変化に対する輪郭径Ｒの変化が一定であり、輪郭径Ｒが一定の傾きで直線的に増加している。すなわち、各保持領域５２１、５２２、５２３の角度範囲における（ｄＲ／ｄθ）値は、正の定数となっている。
さらに、この輪郭径Ｒの傾きは、非保持領域５７１、５７２においても一定である。

ＥＣＵ８０は、モータ２０の駆動力を停止したとき、３つの保持領域５２１、５２２、５２３のうち選択したいずれかの保持領域がローラ４４に接触した状態で駆動カム５０２の回転を停止するように、停止カム角度を制御する。
ＥＣＵ８０は、停止カム角度θｓ₁、θｓ₂、θｓ₃の制御について、どの保持領域５２１、５２２、５２３で停止するかを選択し、さらに、各保持領域５２１、５２２、５２３において、最小カム角度θ_1L、θ_2L、θ_3Lから停止カム角度θｓ₁、θｓ₂、θｓ₃までの角度差φ₁、φ₂、φ₃を、駆動装置１１の個体毎に一定の値に設定する。この個体毎の値の設定は、後述する手順に基づく。

図９に示すθ−Ｒ関係線において、ある駆動装置１１では、最小カム角度θ_1L、θ_2L、θ_3Lからの角度差φ₁、φ₂、φ₃で指定される停止カム角度（線上に○印で示す）が設定され、他の駆動装置１１では、最小カム角度θ_1L、θ_2L、θ_3Lからの角度差φ’₁、φ’₂、φ’₃で指定される停止カム角度（線上に△印で示す）が設定されるとする。この角度差φ₁、φ₂、φ₃、及びφ’₁、φ’₂、φ’₃には、下式の関係が成り立つ。
φ₁＝φ₂＝φ₃
φ’₁＝φ’₂＝φ’₃

以上の構成により、複数の保持領域間で、「輪郭径Ｒ₁と輪郭径Ｒ₂との差Ｄ₁」、及び、「輪郭径Ｒ₂と輪郭径Ｒ₃との差Ｄ₂」は、個体毎の角度差の値によらず常に一定となる。この輪郭径Ｒの差Ｄ₁、Ｄ₂は、制御軸部材３０の軸方向の最後退位置、中間位置、最前進位置間の「相対ストローク」に反映される。したがって、本実施形態の駆動装置１１では、個体ばらつきによらず、制御軸部材３０の相対ストロークが一定となる。

次に、駆動装置１１の個体毎に設定される角度差φ₁、φ₂、φ₃について説明する。この角度差φ₁、φ₂、φ₃は、駆動装置１１をバルブリフト調整装置１００に取り付ける段階での相対位置（初期位置）に応じて設定される。
まず、駆動装置１１をバルブリフト調整装置１００に取り付ける工程における従来の問題点について、図１１を参照して説明する。

図１１に示すように、駆動装置１１側は、制御軸部材３０の先端に、径方向に貫通する第１通孔３０１が形成されている。一方、バルブリフト調整装置１００側は、延長軸３５の先端に、径方向に貫通する第２通孔３２１が形成されたパイプ状のカップリング３２が固定されている。第１通孔３０１及び第２通孔３２１は、略同径であり、制御軸部材３０の先端をカップリング３２に所定長さ挿入したとき、同一軸上に配置される。この位置でピン３３を第２通孔３２１の一方側から第１通孔３０１を通して第２通孔３２１の他方側へ挿入することにより、制御軸部材３０とカップリング３２とを連結可能となる。

ここで、駆動装置１１の取付側端面Ｖ１から第１通孔３０１の中心までの寸法をｕ１、バルブリフト調整装置１００の基準面Ｖ２から第２通孔３２１の中心までの寸法をｕ２とする。仮にｕ１＝ｕ２であれば、駆動装置１１の取付側端面Ｖ１を直接バルブリフト調整装置１００の基準面Ｖ２に当接させたとき、第１通孔３０１と第２通孔３２１との位置が一致する。

しかし現実の製品では、各部品の寸法ばらつき等により、常に「ｕ１＝ｕ２」の関係を実現することは困難である。そこで、各部品の寸法公差の上下限を考慮し、図１１（ａ）に示すように「ｕ１≧ｕ２」となるように関係寸法を設定しておく。そして、個体毎の現物寸法に基づき、図１１（ｂ）に示すように、（ｕ１−ｕ２）に相当する厚さｔのシムを基準面Ｖ２と取付側端面Ｖ１との間に介装することで、第１通孔３０１と第２通孔３２１との位置を一致させ、ピン３３を挿入する。この作業を「初期位置の調整」という。
この場合、厚さｔを得るために、例えば、基準厚さのシムを数枚重ねて用いたり、厚さの異なる複数種類のシムを準備しておき、適当な厚さのシムを選んで用いたりしていた。このシム調整には作業時間を要し、生産性を低下させる要因となっていた。

次に、本実施形態の駆動装置１１をバルブリフト調整装置１００に取り付ける工程での初期位置の調整、及び、取り付け後の駆動装置１１の作動について説明する。
まず、第１保持領域５２１の最小カム角度θ_1L及び最大カム角度θ_1Hを決定する手順について説明する。図１１（ａ）において、制御軸部材３０の最後退位置での寸法ｕ１、ｕ２のばらつき範囲が必ず下式を満たすように、部品や組み付けの公差を決定する。
ｕ１_MIN≦ｕ２_MIN、ｕ２_MAX≦ｕ１_MAX

ここで、ｕ１_MIN、ｕ１_MAXは寸法ｕ１が取り得る最小値及び最大値であり、ｕ２_MIN、ｕ２_MAXは寸法ｕ２が取り得る最小値及び最大値である。これらの最小値、最大値は、平均値ａｖｒ及び標準偏差σに基づき、「ａｖｒ±３σ」等から求めてもよい。
また、駆動装置１１において、第１保持領域５２１の最小カム角度θ_1Lがｕ１_MINに対応し、最大カム角度θ_1Hがｕ１_MAXに対応するように、最小カム角度θ_1L及び最大カム角度θ_1Hを決定する。

そして、駆動装置１１の取付側端面Ｖ１をバルブリフト調整装置１００の基準面Ｖ２に当接させた状態で、「ｕ１＝ｕ２」となる寸法ｕ１に対応する停止カム角度θｓ₁を個体毎に測定し、最小カム角度θ_1Lからの角度差φ₁に換算してＥＣＵ８０に記憶する。上述のように最小カム角度θ_1L及び最大カム角度θ_1Hを決定しているため、停止カム角度θｓ₁は、必ず第１保持領域５２１に含まれることが保証される。
こうして、「ｕ１＝ｕ２」となるカム角度に駆動カム５０２を回転させた状態で駆動装置１１をバルブリフト調整装置１００に取り付ける。

取り付け後の駆動装置１１の作動にて、エンジン９０を停止するとき、ＥＣＵ８０は、停止時の制御軸部材３０の軸方向位置に対応する駆動カム５０２の保持領域を選択する。さらにＥＣＵ８０は、個体毎に記憶された、複数の保持領域５２１、５２２、５２３に共通の角度差φ₁（＝φ₂＝φ₃）に基づき停止カム角度を演算してＥＤＵ８２に指令する。ＥＤＵ８２は、ＥＣＵ８０から指令された停止カム角度で駆動カム５０２が停止するようにモータ２０への通電を停止する。

次に、第２実施形態の駆動装置１１の効果のうち、第１実施形態の効果（１）〜（４）以外の効果について説明する。
（５）第２実施形態の駆動カム５０２は、制御軸部材３０の最後退位置、中間位置、最前進位置にそれぞれ対応する複数の保持領域５２１、５２２、５２３を有しているため、モータ２０の駆動力を停止したとき、制御軸部材３０を複数の軸方向位置において多段階に保持することができる。

（６）初期位置の調整では、制御軸部材３０の最後退位置に対応する第１保持領域５２１にて、駆動装置１１とバルブリフト調整装置１００の延長軸３５との相対位置に応じて停止カム角度θｓ₁を設定する。
これにより、駆動装置１１をバルブリフト調整装置１００に取り付ける工程において、従来のようにシム調整を行うことなく、制御軸部材３０と延長軸３５との相対位置に応じて、初期位置を容易に調整することができる。したがって、従来に比べ、作業時間を短縮し、生産性を向上させることができる。

ところで、特許第３７９９９４４号公報等に開示された可変動弁機構の構成では、駆動装置をバルブリフト調整装置に取り付ける時、スライドギアの軸方向の基準位置（例えば基準面同士を突き当てた位置）における基準回転角を検出して記憶し、その基準回転角に基づいて、停止位置でのギアの回転角を演算することが知られている。また、モータの駆動力を停止したとき、ヘリカルスプラインのセルフロック機能を利用して、回転角を保持する。
この方式では、基準回転角の範囲は１回転（３６０°）以上の範囲に及ぶため、回転角センサにより、「±（３６０×ｎ）°」の角度を区別することができない。したがって、一旦エンジンをＯＦＦすると記憶した基準回転角がわからなくなるため、エンジンを再びＯＮする度に、基準回転角を検出し記憶し直さなければならない。

それに対し本実施形態では、初期位置の調整によって設定される停止カム角度θｓ₁は３６０°未満の値であるため、回転角センサの検出値と一対一で対応する。したがって、製造時の取り付け工程で一回検出し記憶したら、以後、エンジンのＯＮ／ＯＦＦに関わらず、検出し記憶し直す必要が無い。したがって、エンジンＯＮ時のＥＣＵ８０の演算負荷を減らし、誤検出や誤演算のリスクを回避することができる。

（７）複数の保持領域５２１、５２２、５２３は、最小カム角度θ_1L、θ_2L、θ_3Lから最大カム角度θ_1H、θ_2H、θ_3Hまでの角度範囲の大きさΔθ₁、Δθ₂、Δθ₃が互いに等しく、且つ、角度範囲におけるカム角度θの変化に対する輪郭径Ｒの変化が同一となるように設定されている。
また、ＥＣＵ８０は、モータ２０の駆動力を停止したとき、制御軸部材３０の軸方向位置に対応する駆動カム５０２の保持領域を選択し、さらに、個体毎に記憶された、複数の保持領域５２１、５２２、５２３に共通の角度差φ₁（＝φ₂＝φ₃）に基づき停止カム角度θｓ₁、θｓ₂、θｓ₃を演算する。
これにより、駆動装置１１の個体ばらつきによらず、制御軸部材３０の最後退位置と中間位置との相対ストロークをＤ₁に、中間位置と最前進位置との相対ストロークをＤ₂に、一定に設定することができる。

（８）各保持領域５２１、５２２、５２３の角度範囲において、カム角度θの変化に対する輪郭径Ｒの変化が一定であり、輪郭径Ｒが一定の傾きで直線的に増加している。そのため、駆動カム５０２の回転角の変化と制御軸部材３０の軸方向位置の変化とが比例し、リニアな制御が可能となる。
（９）さらに、非保持領域５７１、５７２においても輪郭径Ｒの傾きが保持領域５２１、５２２、５２３と同一であるため、保持領域と非保持領域との境界での作動が連続的に行われる。また、仕様変更等に伴い、保持領域を拡張又はシフトすることが容易である。

（第２実施形態の変形例）
駆動カムの輪郭径状に関する第２実施形態の変形例について、図１０（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図９に示す基本例のθ−Ｒ関係線によると、保持領域５２１、５２２、５２３における輪郭径Ｒの傾きと、非保持領域５７１、５７２における輪郭径Ｒの傾きとが同一である。これに対し、図１０（ａ）に示すように、保持領域５２１、５２２、５２３における輪郭径Ｒの傾きと、非保持領域５８１、５８２における輪郭径Ｒの傾きとは異なってもよい。
また、図１０（ｂ）に示すように、複数の保持領域５３１、５３２、５３３の角度範囲におけるカム角度θの変化に対する輪郭径Ｒの変化は、保持領域間で互いに同一であればよく、（ｄＲ／ｄθ）値が一定である直線的な変化に限らず、（ｄＲ／ｄθ）値が一定でない曲線的な変化であってもよい。

次に、本発明の第３、第４実施形態による駆動装置について、図１２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。第３、第４実施形態の駆動装置は、第１実施形態に対し、逆入力遮断クラッチ７０を設置する位置が異なる。以下、第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第３実施形態）
図１２（ａ）に示すように、第３実施形態の駆動装置１２は、モータ軸２３と逆入力遮断クラッチ７０の入力軸７５との間にギア２５、２６からなる変速手段２４が設けられている。モータ２０の回転は、変速手段２４、逆入力遮断クラッチ７０及び減速手段２７を介して駆動カム５０１に伝達される。この場合、逆入力遮断クラッチ７０は、モータ軸２３とは異なる軸上に配置される。

ここで、図１２（ａ）では、モータ２０側のギア２５よりも逆入力遮断クラッチ７０側のギア２６のピッチ円直径を大きく図示しており、変速手段２４によりモータ２０の回転が減速されて逆入力遮断クラッチ７０に伝達される。この他、変速手段２４は、モータ２０の回転を等速で伝達してもよい。或いは、減速手段２７の減速比よりも小さな増速比で、すなわち、モータ２０から駆動カム５０１へのトータルでは減速されることを前提として、モータ２０の回転を増速して伝達してもよい。
第３実施形態では、上記の第１実施形態の効果（１）、（２）を奏する。

（第４実施形態）
図１２（ｂ）に示すように、第４実施形態の駆動装置１３は、減速手段を備えておらず、逆入力遮断クラッチ７０の出力側部材７２が駆動カム５０１に直結されている。
第４実施形態では、上記の第１実施形態の効果（１）、（３）を奏する。駆動カム５０１の戻り角度が問題とならないような場合には、部品点数を低減し、駆動装置１３の体格を特に小さくすることができる。

（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、バルブリフト調整装置１００側から制御軸部材３０を引っ張る方向へ逆入力荷重Ｆａが加わる例について説明した。この逆に、バルブリフト調整装置１００側から制御軸部材３０を押す方向へ逆入力荷重が加わる構成の駆動装置の場合でも、本発明を適用することができる。
（イ）動力源は、上記実施形態のＤＣモータに限らず、ＡＣモータその他の電動モータ、或いは、油圧、圧縮空気、電磁力等で作動するアクチュエータ等を用いてもよい。

（ウ）減速手段の具体的な構成は、上記実施形態のような平歯車に限らず、はす歯歯車や遊星歯車等を用いた構成であってもよい。
（エ）上記第２実施形態に対し、駆動カムの保持領域の数や角度範囲は任意に変更してよい。

（オ）バルブリフト調整装置においてリフト量を調整する機構は、上記実施形態の構成に限らない。また、バルブリフト調整装置は、吸気弁に限らず、排気弁のリフト量を調整するものであってもよい。
（カ）本発明の駆動装置は、バルブリフト調整装置に限らず、制御軸部材の軸方向位置に応じて被制御部の制御量を調整可能なあらゆる装置に適用することができる。
以上、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施することができる。

１１、１２、１３・・・駆動装置、
２０・・・モータ（動力源）、
２３・・・モータ軸（動力源の出力軸）、
２７・・・減速手段、
３０・・・制御軸部材、
４０・・・伝達部、
５０１、５０２・・・駆動カム、
７０・・・逆入力遮断クラッチ、
１００・・・バルブリフト調整装置。

Claims

制御軸部材（３０）の軸方向位置に応じて被制御部の制御量を調整する駆動装置であって、
駆動トルクを発生する動力源（２０）と、
回転中心（Ｐ）から輪郭までの距離である輪郭径（Ｒ）が周方向で不均一であり、前記動力源の駆動トルクによりカム軸部材（５１）を中心として回転する駆動カム（５０１、５０２）と、
前記駆動カムの回転運動を往復直線運動に変換して前記制御軸部材に伝達する伝達部（４０）と、
前記被制御部に連結され、前記伝達部と共に軸方向に往復直線運動する前記制御軸部材と、
前記動力源側からの駆動トルクを前記駆動カムへ伝達し、且つ、前記被制御部から前記駆動カムを経由して伝達される逆入力トルクに対して前記動力源の出力軸（２３）を回転不能にロックする逆入力遮断クラッチ（７０）と、
を備えることを特徴とする駆動装置（１１、１２、１３）。
前記動力源の回転を減速して前記駆動カムに伝達する減速手段（２７）を備え、
前記動力源と当該減速手段との間に前記逆入力遮断クラッチを設けたことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置（１１、１２）。
前記逆入力遮断クラッチは、前記動力源の出力軸と同軸に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置（１１、１３）。
前記動力源はモータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記伝達部は、前記駆動カムの回転中心に対し径方向の一方側に設けられ、前記駆動カムの輪郭に接触点（Ｃ）で接するように前記被制御部から付勢された接触部（４４）、及び、前記接触部を支持し、前記駆動カムの回転運動に伴う前記接触点における前記輪郭径の変化に応じて、前記カム軸部材と直交する方向に往復直線運動する支持部材（４１）を含み、
前記制御軸部材は、前記支持部材に結合され、前記支持部材と共に軸方向に往復直線運動し、
前記駆動カムは、前記動力源の駆動力が停止したとき前記接触部に接触可能な複数の保持領域（５２１、５２２、５２３）を有し、
さらに、前記駆動カムの基準軸からの回転角度であるカム角度に関して、前記動力源の駆動力を停止したときの前記駆動カムの停止カム角度（θｓ₁、θｓ₂、θｓ₃）を制御する制御手段（８０）を備え、
前記複数の保持領域は、
最小カム角度（θ_1L、θ_2L、θ_3L）から最大カム角度（θ_1H、θ_2H、θ_3H）までの角度範囲の大きさ（Δθ₁、Δθ₂、Δθ₃）が互いに等しく、且つ、当該角度範囲におけるカム角度の変化に対する前記輪郭径の変化が同一となるように設定されており、
前記制御手段は、
保持領域毎の前記最小カム角度から前記停止カム角度までの角度差（φ₁、φ₂、φ₃）を、個体毎の当該駆動装置と前記被制御部との相対位置に応じた一定の値に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記複数の保持領域において、カム角度の変化に対する前記輪郭径の変化が一定であることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。