JP2015146676A - 減速駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の収納空間をできるだけ必要とせずに装着性を向上し、また振動の影響をできるだけ少なくした新規な減速駆動装置を提供することにある。【解決手段】電動機が収納された電動機部と、減速機構部が収納された減速機構部とを別々に形成し、電動機の軸と減速機構の軸が並列に並ぶように電動機部と減速機構部を並べて一体化し、更に、電動機部と減速機構部を軸方向で略同じ高さに形成した。電動機部と減速機構部を並列に配置し、これらを同じ高さにしたので大きな収納空間を必要とせずに装着性を向上し、また振動の影響を受けるのをできるだけ少なくすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は自動車に搭載される各種制御機器の制御機構を駆動する減速駆動装置に係り、特に電動機の回転を減速して制御機構を駆動する減速駆動装置に関するものである。

最近の自動車に搭載ざれる制御機器としての内燃機関においては、燃費性能、排気ガス浄化性能、動力性能等を向上するための制御機構が種々設けられる傾向にある。そして、これらの制御機構を駆動する駆動装置は軽量化、制御の応答性向上等の要請から電動機を使用した駆動装置が使用されるようになってきている。

ただ、電動機を使用した駆動装置は自動車のエンジンルーム内に配置されることから、電動機が小型であるため取り出せる出力が左程大きくない。更に、回転運動を往復運動に変換する機構が必要になる場合もある。このようなことから、電動機を使用した駆動装置には歯車を使用した減速機構を備えることが多い(以下、減速機構を備えた駆動装置を減速駆動装置と表記する)。減速機構を設けることによって減速比に比例した出力を得ることができ、これによって制御機構を充分駆動することができるようになる。

このような減速駆動装置によって内燃機関の制御機構を制御するものとして、例えば特開２００９-１２１２９２号公報(特許文献１)にあるように、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉位相を調整する電動バルブタイミング可変装置が知られている。この電動バルブタイミング可変装置は、内蔵するコイルへの通電により内燃機関と同一の正方向又は反対の逆方向へ回転可能な電動機を利用するものである。電動バルブタイミング可変装置では、内燃機関のクランク軸及びカム軸と其々連繋する駆動回転体及び従動回転体を有した位相調整機構部が設けられ、電動機の回転状態に従って駆動回転体に対する従動回転体の回転位相を調整することにより、バルブタイミングを可変としている。

尚、上述した制御機構は内燃機関に使用されるものであるが、この他に自動車に搭載されている各種制御機器の制御機構にも電動機を使用した減速駆動装置が使用されている。以下では代表して内燃機関に使用される制御機構について説明するが、以下に説明する本発明はこれに限定されるものではない。

特開２００９-１２１２９２号公報

ところで、特許文献１に記載された減速駆動装置においては、遊星キャリアや遊星歯車等からなる減速機構部と、コイル、固定子、回転子等からなる電動機部とが軸方向に直列に繋がる形態で組み立てられている。

したがって、自動車のエンジンルーム内に配置してカム軸に組み付ける場合、減速機構部と電動機部が軸方向に直列に繋がる形態で組み立てられているため、この部分を収納するだけの収納空間をエンジンルーム内に確保することが必要である。しかしながら、最近の自動車では多くの制御部品がエンジンルーム内に組み込まれているため、このような寸法的に長い減速駆動装置を収納する収納空間を確保することは難しいのが実情であり、軸方向の収納空間をできるだけ必要としない減速駆動装置の開発が要請されている。また、このような要請に加えて、減速駆動装置を内燃機関等の装着すべき装着対象に取り付ける場合の装着性の向上も併せ要請されている。

更に、自動車においては車道を走行する場合は、常に路面との間で振動を発生しているため、減速駆動装置にこの振動が作用することになる。このため、減速機構部と電動機部が軸方向に直列に繋がる寸法的に長い減速駆動装置では、重量が重い電動機部までのモーメントの腕が長くなり、強度を確保するための対策が必要となる。したがって、振動の影響を少なくするためには、減速機構部と電動機部とをできるだけ短くすることができる減速駆動装置の開発が要請されている。

本発明の目的は、軸方向の収納空間をできるだけ必要とせずに装着性を向上し、また振動の影響をできるだけ少なくした新規な減速駆動装置を提供することにある。

本発明の特徴は、電動機が収納された電動機部と、減速機構が収納された減速機構部とを別々に形成し、電動機の軸と減速機構の軸が並列に並ぶように電動機部と減速機構部を並べて一体化し、更に、電動機部と減速機構部を軸方向で略同じ高さに形成した、ところにある。

更に詳しくは、電動機部は、少なくとも電動機収納ケースと、この電動機収納ケースに収納された電動機と、電動機を覆うように電動機収納ケースと組み合わされる電動機収納カバーと、前記電動機の回転軸に固定された駆動ギアとより構成され、減速機構部は、少なくとも減速機構収納ケースと、この減速機構収納ケースに収納され駆動ギアの回転を減速するサイクロイド方式の減速機構と、減速機構によって回転される出力ギアとより構成され、電動機収納ケースと減速機構収納ケースを機械的な固定手段によって固定して一体化した、ところにある。

本発明によれば、電動機部と減速機構部を並列に配置し、これらを同じ高さにしたので大きな収納空間を必要とせずに装着性を向上し、また振動の影響を受けるのをできるだけ少なくすることができるものである。

本発明の一実施例になる減速駆動装置の縦断面図である。 図１に示すサイクロイド減速機構の構成を示す横断面図である。 図１に示す減速機構部の斜視図である。 減速ギア支軸の斜視図である。 図４に示す減速ギア支軸に減速入力ギアを組み付けた時の一部断面斜視図である。 図５に示す減速ギア支軸に遊星ギアを組み付けた時の一部断面斜視図である。 図６に示す減速ギア支軸に出力ギアを組み付けた時の一部断面斜視図である。 組み立てられた減速機構部を収納ケースに収納する状態を示す一部断面斜視図である。 図１に示す減速駆動装置を電動バルブタイミング可変装置に適用した状態を示す構成図である。

次に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

まず、図１を参照して本発明の代表的な実施例になる減速駆動装置の構成について説明する。図１は減速駆動装置の縦断面を示しており、この減速駆動装置は自動車の各種制御機器の制御機構を電動機で駆動するものである。

この図１からわかるように、減速駆動装置１０は電動機部１１と減速機構部１２の２つの大きな構成部分とからなっている。電動機部１１と減速機構部１２とは減速駆動装置１０を製品として組み立てる前は別体に構成されており、完成された電動機部１１と減速機構部１２を組み合わせて機械的な固定手段で一体的に固定することで減速駆動装置１０が完成されるものである。

電動機部１１は、電動機収納ケース１３に収納された電動機１４及びこの電動機１４により回転される駆動ギア１５、この駆動ギア１５によって回転されるアイドルギア１６、及び電動機収納カバー１７より構成されている。電動機収納ケース１３は内部に収納部１３Ａを備え、この収納部１３Ａ内に電動機１４が収納されている。電動機１４は、収納部１３Ａの内周壁に固定された固定子として機能する環状のコイル部１４Ａと、このコイル部１４Ａの内周に配置された回転子として機能する永久磁石を備えた回転部１４Ｂより構成されている。電動機１４は３相ブラシレス式の電動機であり、３個のコイルに順次電流を流すことで回転力を得るものである。

そして、コイル部１４Ａは合成樹脂１４Ｃによってモールドされている。また、回転部１４Ｂは中心部に回転軸１４Ｄが貫通、固定されており、一端が電動器収納ケース１３の収納部１３Ａの底面壁１３Ｂに形成された軸受部１３Ｃによって軸支されている。一方、回転軸１４Ｄの他端は電動機収納カバー１７にボールベアリング１８を介して軸支されている。

電動機収納カバー１７の収納部１３Ａ側の内部には回転軸１４Ｄの回転角を検出する回転角検出器１９が固定されている。この回転角検出器１９はレゾルバ或いはエンコーダ等を使用することができる。また、回転検出器１９反対側の回転軸１４Ｄの端部には小径の駆動ギア１５が固定されており、この駆動ギア１５は回転部１４Ｂと一体になって回転することができる。

収納部１３Ａと駆動ギア１５の間にはシール板１３Ｄが設けられており、収納部１３Ａに潤滑油が侵入しない構成とされている。駆動ギア１５の部分には、後述するように減速機構部１２からの潤滑油がアイドルギア１６の回転によって駆動ギア１５が配置されている領域付近まで搬送されるようになっている。

これによって、駆動ギア１５とアイドルギア１６の間の潤滑を行うと共に、駆動ギア１５が配置されている領域付近で、電動機１４で発生した熱を潤滑油に伝えて電動機１４部分の熱を潤滑油に逃がすようにしている。熱を奪った潤滑油はアイドルギア１６の回転によって減速機構部１２に戻されるようになっている。このように、潤滑油は後述する減速機構部１２から供給されるが、電動機部１１を減速機構部１２と分離しているため、電動機部１１に潤滑油が侵入するのを防止する構成をできるだけ省略することができる。

そして、電動機収納カバー１７は電動機収納ケース１３に収納された電動機１４を覆うように電動機収納ケース１４に液密的に固定されている。この液密的な固定方法は、例えばシールリングを両者の間に介装してボルトによって、両者を強固に固定することで得ることができる。更に、回転軸１４Ｄが電動機収納カバー１７より外部に突出した部分には、回転軸封止カバー２０が設けられ、これは電動機収納カバー１７にボルト２１Ａによって固定されている。回転軸封止カバー２０には回転角検出器１９の信号を取り出すための引き出し線が設けられ、また、図示しないコイル１４Ａへの給電線も集約して設けられている。

更に、電動機収納ケース１３には電動機１４の回転軸１４Ｄと平行で並列に配置されたアイドルギア軸２１が設けられており、このアイドルギア軸２１にボールベアリング２２を介してアイドルギア１６が回転自在に設けられている。このアイドルギア１６は、隣に位置する駆動ギア１５と噛み合うようになっており、歯数は駆動ギア１５より多く決められている。アイドルギア１６のギア歯が形成された外周は電動機収納ケース１３の外側に露出しており、減速機構部１２と組み合わされた時に後述する減速機構収納ケース２３に収納されるようになっている。

そして、以上に述べた構成要素を組み立てた状態で、電動機部１１の電動機収納ケース１３の外周面から電動機収納カバー１７の外周面までの軸方向長さ（回転軸１４Ｄが延びる方向）はＬ１となっている。

このような構成によりなる電動機部１１は、コイル部１４Ａに電力を供給することによって回転部１４Ｂが回転し、この回転は駆動ギア１５を介してアイドルギア１６に伝えられるものである。そして、減速駆動装置１０の電動機部１１を１つの構成部分として形成しているため、減速駆動装置１０の全てを一体的に形成する場合に比べて、各構成要素の数を少なくできるので寸法管理が容易となっている。

更に、電動機部１１が減速機構部１２と分離されているため、減速機構部１２に供給される潤滑油の侵入を防ぐ構成をできるだけ少なくすることができ、減速駆動装置１０の全体構成を簡略化することができる。

次に、上述した電動機部１１と組み合わされる減速機構部１２について説明する。減速機構部１２は減速機構収納ケース２３、及びこれに収納された減速機構２４から構成されている。

減速機構収納ケース２３は電動機収納ケース１３と図示しない機械的な固定手段の１つであるボルトによって固定される構成となっている。減速機構収納ケース２３には収納部２３Ａが形成されており、この収納部２３Ａには減速機構２４が収納されている。また、減速機構収納ケース２３は電動機部１１のアイドルギア１６を収納するアイドルギア収納部２５を備えており、図１に示すように、アイドルギア収納部２５に収納されたアイドルギア１６が収納部２３Ａまで延びている。このアイドルギア１６の回転が減速機構２４を構成する減速ギア群の一つのギアに伝達されるものである。

このアイドルギア収納部２５はアイドルギア１６の厚さより長く形成されて隙間が形成されており、これによって電動機部１１と減速機構部１２の軸方向の若干の位置調整が可能となっている。つまり、アイドルギア１６を厚さ方向に隙間分だけ移動できるので、この隙間分だけ電動機部１１と減速機構部１２の間の位置調整が可能となるものである。また、この隙間を潤滑油の油通路として利用することができるようになっている。

そして、図１にあるように、減速機構収納ケース２３と電動機収納ケース１３のアイドルギア１６が横切る接合面にはシールリング２６が介装されている。収納部２３Ａには後述するように、内燃機関によって駆動される機械式油ポンプ、或いは電動機によって駆動される電動油ポンプから潤滑油が供給されるようになっている。この潤滑油が減速機構収納ケース２３と電動機収納ケース１３の接合面から漏れ出ないようにシールリング２６を介装しているものである。

減速機構２４は種々の減速機構を使用することができるが、本実施例では構成が簡単で、かつ正効率が逆効率より大きい減速機構を用いるという観点から、サイクロイド方式の減速機構を採用するようにしている。このように、減速機構にサイクロイド方式の減速機構２４を用いることで、正効率（電動機作動時の効率）に対し、逆効率（外部負荷が逆に作用する時の効率）が低くなるため、外部負荷に対して電動機が受ける負荷が下がり、電動機の消費電力を低減することできる特徴を備えている。

つまり、外部負荷から逆の力が作用すると、現在の変位位置を維持する、或いはこの変位位置から更に進んだ位置に変位する場合は、外部負荷からの逆の力に対抗する出力を余計に発生させるため多くの電力を使用しなければならないが、上述のように逆正効率が小さい減速機構２４によれば外部負荷からの逆の力の作用が小さくなるので、電力の使用量を低減することができる。これによって燃費を向上することに繋がる効果を期待できるものである。

図１にあるように、減速機構収納ケース２３の底面壁２３Ｂには減速ギア支軸２７が固定的に植立されている。減速ギア支軸２７は電動機１４の回転軸１４Ｄ及びアイドルギア軸２１と平行で並列に配置されている。また、減速ギア支軸２７は中空部２７Ａを備えており、この中空部２７Ａは潤滑油が流れる油通路として機能する構成となっている。中空部２７Ａは減速機構収納ケース２３Ａの底面壁２３Ｂに形成した油導入孔２３Ｃと連通される構成となっており、油導入孔２３Ｃは収納部２３Ａに向かって突出する突部を備えており、この突部に減速ギア軸２７の中空部２７Ａが突部の外周側から印籠係合している。

減速ギア支軸２７は、収納部２３Ａの底面壁２３Ｂから遠ざかるにつれてその外周径が小さくなる形状に形成されており、これに合わせて減速ギア群の外周径も小さくなるように構成されている。図１からわかるように、収納部２３Ａは底面壁２３Ｂから遠いほど収納容積が大きくなるように形成されており、減速ギア群の出力ギア配置領域に制御機構の入力部が収納し易い構成となっている。したがって、収納部２３Ａの一部に制御機構の入力部が収納されるので、減速駆動装置１０を組み付けた制御機構としてみると全体の軸方向寸法を短くできるようになる。

尚、サイクロイド方式の減速機構は周知の構成であるので、その減速機構の詳細は省略するが、概略以下の構成となっている。

減速ギア支軸２７の根元部分（収納部２３Ａの底面壁２３Ｂ側）にはボールベアリング２８が圧入、固定されており、更にこのボールベアリング２８の外周に回転入力となる減速入力ギア２９が圧入、固定されている。したがって、減速入力ギア２９はボールベアリングアリング２８を介して減速ギア支軸２７に回転可能となっている。この減速入力ギア２９はアイドルギア１６と噛み合い、アイドルギア１６を介して駆動ギア１５の回転が伝えられている。

減速入力ギア２９には筒状の偏心シャフト２９Ａが一体的に固定されており、この偏心シャフト２９Ａの内周側と外周側にボールベアリング３０、３１が圧入、固定されている。内周側のボールベアリング３０は減速ギア支軸２７に圧入、固定されているので、偏心シャフト２９Ａはボールベアリング３０を介して減速ギア支軸２７に対して回転可能である。

一方、外周側のボールベアリング３１は偏心シャフト２９Ａの外周に配置された遊星ギア３２の内周壁に圧入、固定されている。したがって、遊星ギア３２は偏心シャフト２９Ａに対して回転可能となっている。また遊星ギア３２の外周側には外周ギア歯３２Ａが形成されており、この外周ギア歯３２Ａは、これの外周に位置するリングギア３３のギア歯３３Ａに噛み合うように構成されている。このリングギア３３は減速機構収納ケース２３の収納部２３Ａの内周壁に圧入、固定されており、このリングギア３３内を遊星ギア３２が遊星運動を行うことになる。尚、サイクロイド機構の各ギア歯の噛み合い関係については図１では示し切れないので図２乃至図８に参照番号を付している。

更に、図１からみて右側に遊星ギア３２には突出部３２Ｂが形成されており、この突出部３２Ｂの内周側に内周ギア歯３２Ｃが形成されている。そして、この内周ギア歯３２Ｃの内周側に出力ギア３４が配置されている。出力ギア３４は減速ギア支軸２７に対して２個のボールベアリング３５、３６によって回転可能に支持されている。

出力ギア３４は一方側（遊星ギア３２に近い側）に第１のギア歯３４Ａを有し、他方側（遊星ギア３２から遠い側）に第２のギア歯３４Ｂを有している。そして、第１のギア歯３４Ａが位置する領域にはボールベアリング３５によって軸支され、第２のギア歯３４Ｂが位置する領域にはボールベアリング３６によって軸支されている。このように２個のボールベアリング３５、３６によって出力ギア３４を支持しているため出力ギア３４の撓みや振れを少なくすることができる。

第１のギア歯３４Ａは、遊星ギア３２に形成した突出部３２Ａの内周側ギア歯３２Ｃと噛み合うようになっている。したがって、遊星ギア３２に形成した突出部３２Ａの内周側ギア歯３２Ｃで出力ギア３２が回転されることになる。即ち、遊星ギア３２が出力ギア３４を中心に遊星運動を行うことになる。

上述したように、減速ギア支軸２７の内部には潤滑油が供給されているので、この潤滑油は減速ギア支軸２７に設けた潤滑油供給孔３７、３８を介して収納部２３Ａに供給される構成となっている。潤滑油供給孔３７は減速入力ギア２９が配置されている領域付近に開口されることで、主に減速入力ギア２９、アイドルギア１６及び駆動ギア１５等の潤滑を行うものである。

また、潤滑油供給孔３８は遊星ギア３２が配置されている領域付近に開口されることで、主に遊星ギア３２、リングギア３３及び出力ギア３４等の潤滑を行うものである。もちろん、潤滑と共に各構成要素で発生した熱を持ち去る機能も有しているものである。潤滑を終えた潤滑油は収納室２３Ａから潤滑油タンクに戻され、再び油ポンプによって循環されるようになる。

このように、基本的には潤滑油は収納ケース２３Ａに主に供給されて減速機構２４の潤滑と冷却を行うものである。ただ、その一部はアイドルギア収納部２５を介して電動機部１１の駆動ギア１５付近に供給され、駆動ギア１５とアイドルギア１６の潤滑と電動機１４の冷却を行うようになっている。

このように、本実施例で採用しているサイクロイド方式の減速機構は、減速入力ギア２９、リングギア３３、遊星ギア３２を、アイドルギア１６と出力ギア３４の間に介装して大きな減速比を得るようにしている。

この本実施例になる減速機構の各ギア歯の関係の概略を図２に示している。図２にあるように、最外周にリングギア３３が位置し、その内部に所定歯数のギア歯３３Ａが形成されている。そして、そのギア歯３３Ａの内側に遊星ギア３２の外周ギア歯３２Ａが噛み合い遊星運動を行うことになる。また、遊星ギア３２の内周側には内周ギア歯３２Ｂが形成され、この内周ギア歯３２Ｂの内側に出力ギア３４が配置され、出力ギア３４の第１ギア歯３４Ａが噛み合うようになっている。このように、減速機構の各ギア歯の関係は図２に示した通りであるが、実際の各ギア歯の形状は図６乃至図８に示すような形状に決められている。

そして、減速機構部１２の減速機構機収納ケース２３の底面壁２３Ｂの外周面から減速機構機収納ケース２３の開口部までの軸方向長さ（減速ギア支軸２７が延びる方向）はＬ２となっている。この軸方向長さＬ２は電動機部１１の軸方向長さＬ１とほぼ同じ長さになっており、エンジンルーム内の狭い空間に配置できるように工夫されている。つまり、特許文献１のような構成だと電動機部１１と減速機部１２が軸方向に繋がれて構成されるため、軸方向長さが長くなるが、本実施例では電動機部１１と減速機部１２が軸方向に並列に配置される構成となるため、軸方向長さが短くできるものである。

また、電動機収納ケース１３に形成した装着部３９と減速機構収納ケース２３に形成した装着部４０によって減速駆動装置１０は制御対象となる制御機器にボルトによって装着、固定されるが、図１からわかるように、夫々の軸方向長さがほぼ同じに形成されているので、装着面がほぼ面一となって装着性を向上することができるようになっている。

更に、電動機部１１と減速機構部１２を組み上げて一体化した状態で、両者の間に隙間４１を形成することによって空気が流通できる構成としたので、冷却効果を向上することが期待できるようになる。

次に、減速機構部１２の組み立て方法について図３〜図８を用いて説明する。図３は減速機構収納ケース２３に組み上がった減速機構２４を組み付ける状態を示しており、減速機構２４の減速ギア支軸２７の中空部２７Ａを、減速機構収納ケース２３の底面壁２３Ｂに形成した突部に印籠係合し、この状態で図示しないボルトによって底面壁２３Ｂと減速ギア支軸２７を強固に固定して完成されるものである。

そして、電動機部１１と一体化される時に、減速機構収納ケース２３に形成したアイドルギア収納部２５にアイドルギア１６が収納され、減速入力ギア２９と噛み合うようになっている。減速機構２４を組み上げる行程は以下に示す通りである。

まず、図４において減速ギア支軸２７の外周に、減速入力ギア２９が圧入されるボールベアリング２８と、減速入力ギア２９の偏心シャフト２９Ａが圧入されるボールベアリング３０が圧入、固定される。ここで、ボールベアリング２８が圧入される部分の減速ギア支軸２７の外周径に比べて、ボールベアリング３０が圧入される部分の減速ギア支軸の外周径は短く形成されている。

次に、図５に示すように、ボールベアリング２８、３０に減速入力ギア２９とこれと一体となった偏心シャフト２９Ａが圧入、固定される。したがって、減速入力ギア２９と偏心シャフト２９Ａは減速ギア支軸２７に対して回転可能な状態となっている。

次に、図６に示すように、遊星ギア３２の外周ギア歯３２Ａが存在する領域の内周壁にはボールベアリング３１が圧入、固定されている。そして、ボールベアリング３１は減速入力ギア２９の偏心シャフト２９Ａの外周に圧入、固定される。

次に、図７に示すように、出力ギア３４の第１のギア歯３４Ａと第２のギア歯３４Ｂの内周にボールベアリング３５、３６を圧入、固定し、この出力ギア３４を減速ギア支軸２７に圧入して第１のギア歯３４Ａと遊星ギア３２の内周ギア歯３２Ｂと噛み合う位置で固定する。このように、図４から図７に示す組み作業によって減速機構２４が完成されることになる。尚、ここで出力ギア３４の第２のギア歯３４Ｂの隣には第２の出ロ力ギア４８が設けられているが、これは或る制御機構の入力部に係合するものであり、本実施例とは直接の関係はない。したがって、図１ではこの出力ギア４８を省略している。

そして、最後に図８にあるように組み上がった減速機構２４を減速機構収納ケース２３に収納するが、この場合は減速機構収納ケース２３の内周側に固定したリングギア３３のギア歯３３Ａと遊星ギア３２の外周ギア歯３２Ａとが噛み合うように収納されるものである。この状態で図３にあるように、減速ギア支軸２７と減速機構収納ケース２３の底面壁２３Ｂとがボルトによって強固に固定されるものである。

尚、組み作業の順番に応じて積み上げられていく夫々のボールベアリングが位置する減速ギア支軸２７の外周径は順次短く形成されている。これによって各減速ギアの圧入、固定作業を円滑に行うことができる。更に、これに加え積み上げていく順番に減速ギア群自体の外周径も短くしている。したがって、減速機構２４と減速機構収納ケース２３の間の空間部が大きく確保できるので、この部分に制御機構の入力部を収納することができる。このような構成によって、減速駆動装置１０を組み付けた制御機構としてみると、全体の軸方向寸法を短くできるようになる。

そして、図１に示すような構成の減速駆動装置は、エンジンルーム内の収納空間に収納され、所定の制御機構と組み合わされて制御機器を制御するように動作される。

上述したように、特許文献１にあるような構成の減速駆動装置では、自動車のエンジンルーム内に配置してカム軸に組み付ける場合、減速機構部と電動機部が軸方向に直列に繋がる形態で組み立てられているため、この部分を収納するだけの収納空間をエンジンルーム内に確保することが必要であった。また、減速駆動装置を内燃機関等の装着すべき装着対象に取り付ける場合の装着性の向上も必要であった。更に、減速機構部と電動機部が軸方向に直列に繋がる寸法的に長い減速駆動装置では、重量が重い電動機部までのモーメントの腕が長くなり、強度を確保するための対策が必要であった。

これに対して、本実施例の減速駆動装置１０においては、電動機１４が収納された電動機部１１と、減速機構２４が収納された減速機構部１２とを別々に形成し、電動機１４の軸と減速機構２４の軸が並列に並ぶように電動機部１１と減速機構部１２を並べて一体化し、更に、電動機部と減速機構部を軸方向で略同じ高さに形成する構成としているので、上述した従来の減速駆動装置の問題を解決できるようになるものである。

更に、これらの効果に加えて、電動機部１１と減速機構部１２を別体にしているため、両者を個別に製作できるので夫々別に寸法管理ができ製作精度を向上することが容易となる。

また、電動機部１１と減速機構部１２を別体としているため、電動機部１１と減速機構部１２を組み上げた状態でどちらかに不良があった場合、不良が出た方を交換すれば良いので部品の歩留まりが良くなるものである。例えば、電動機部１１と減速機構部１２を全体として一体に製作して組み上げた場合は、一体化された状態で不良となるので歩留まりが悪くなる問題が発生する。

また、減速機構部１２は減速ギア群が配置されるため多くの潤滑油が供給されるが、電動機部１１は潤滑油が侵入しない構成が必要である。このため、電動機部１１を減速機構部１２と別体にしているので、電動機部１１の潤滑油の侵入に対応する構成をできるだけ簡略化することができる。本実施例では、電動機部１１に潤滑油が侵入してくるのは駆動ギア１５が配置された領域だけなので、この部分だけ対応すれば良いことになる。

更に、アイドルギア１６を収納するアイドルギア収納部２５を駆動ギア１５の潤滑油供給通路としたので、簡単な構成で駆動ギア１５の潤滑を行うことができる。

次に、上述した減速駆動装置の応用例を説明する。この応用例は特許文献１に示されている電動バルブタイミング可変装置に本実施例になる減速駆動装置１０を適用したものである。尚、図９では本実施例の減速駆動装置１０はその構成を簡略化して示しているが、実際は図１に示されている構成の減速駆動装置１０が使用されるものである。

図９において、上述したように電動機１４の回転は、駆動ギア１５、アイドルギア１６、減速入力ギア２９、リングギア３３、遊星ギア３２及び出力ギア３４に伝達され、大きいトルクが出力できるように減速された状態で出力ギア３４が回転されている。

内燃機関のカムシャフト４２にはタイミングプーリ４３が結合されており、タイミングプーリ４３と出力ギア３４の間には位相調整機構４４が結合され、出力ギア３４の回転運動を往復運動に変換し、更にこの往復運動を回転運動に変換してカムシャフト４２の位相を調整するようにしている。

位相調整機構４４を構成するボールねじ機構４５は出力ギア３４と噛み合っており、出力ギア３４の回転によって回転しながら軸方向に往復運動を行うようになっている。また、位相調整機構４４を構成するヘリカルスプライン機構４６は、ボールねじ機構４５とボールベアリング４７を介して結合されており、両者は回転運動に関してはボールベアリンググ４７によって遮断される構成となっている。但し、ボールねじ機構４５とヘリカルスプライン機構４６は往復運動に関しては連動するものであり、ボールねじ機構４５の往復運動に応じてヘリカルスプライン機構４６も往復運動を行うものである。

また、ヘリカルスプライン機構４６はタイミングプーリ４３と結合されており、ヘリカルスプライン機構４６の往復運動を回転運動に変換してタイミングプーリ４３の位相を調整することができる構成となっている。つまり、ヘリカルスプライン機構４６の往復運動はタイミングプーリ４３の回転運動に変換され、これによってカムシャフト４２の位相を調整することができるものである。ここで、ヘリカルスプライン機構４６はカムシャフト４２と平行スプラインによって係合されている。

今、内燃機関が運転されている状態でカムシャフト４２の位相を変更しない定常状態においては、ヘリカルスプライン機構４６はその位置を固定されているため、タイミングプーリ４３の回転はヘリカルスプライン機構４６を回転させているだけである。そして、ボールベアリング４７によってヘリカルスプライン機構４６の回転はボールねじ機構４５に伝達されないようになっている。したがって、タイミングプーリ４３からの出力は減速駆動装置１０の減速機構２４に伝達されないものである。

一方、内燃機関が運転されている状態が変化してカムシャフト４２の位相を変更しなければならない状態においては、図示しない制御装置からの駆動信号によって電動機１４が所定量だけ回転され、この回転は減速機構２４を介して出力ギア３４に与えられる。出力ギア３４の回転はボールねじ機構４５に伝えられ、ボールねじ機構４５は回転しながら軸方向に往復運動を行うことになる。

ボールねじ機構４５の往復動はボールベアリング４７によってヘリカルスプライン機構４７に伝えられ、ヘリカルスプライン４６の往復動によってタイミングプーリ４３の回転位相が調整されることになる。

このように、上述した応用例においては、減速機構にサイクロイド方式の減速機構を用いることで、電動機の正効率に対して逆効率が低くなるため外部負荷に対して電動機が受ける負荷が下がり、電動機の消費電流を減らすことができ、燃費の向上が期待で切るものである。

また、ヘリカルスプライン機構４６でタイミングプーリ４３とカムシャフト４２は同期回転できる構造のため、内燃機関の回転に関係なく電動機１４による位置制御のみで位相差を与えることができ制御が容易となるものである。更に、サイクロイド方式の減速機構と組み合せることにより小型で大トルクの伝達が可能となるものである。

尚、上記した応用例は一例であって、この他にも多くの制御機器の制御機構に適用することは可能である。特に、出力ギア３４の回転運動を往復運動に変換する場合は大きな出力を出すことが可能となるので、大きな往復動出力を必要とする制御機構に採用する場合に特に有利である。

以上、述べた通り、本発明によれば電動機が収納された電動機部と、減速機構が収納された減速機構部とを別々に形成し、電動機の軸と減速機構の軸が並列に並ぶように電動機部と減速機構部を並べて一体化し、更に、電動機部と減速機構部を軸方向で略同じ高さに形成する構成としている。これによって、電動機部と減速機構部を並列に配置し、これらを同じ高さにしたので大きな収納空間を必要とせずに装着性を向上し、また振動の影響を受けるのをできるだけ少なくすることができる。

１０…減速駆動装置、１１…電動機部、１２…減速機構部、１３…電動機収納ケース、１３Ａ…収納部、１４…電動機、１５…駆動ギア、１６…アイドルギア、１７…電動機収納カバー、１８…回転角検出器、２１…アイドルギア軸、２３…減速機構収納ケース、２３Ａ…収納部、２４…減速機構、２５…アイドルギア収納部、２７…減速ギア支軸、２９…減速入力ギア、３２…遊星ギア、３３…リングギア、３４…出力ギア。

Claims (9)

1. 電動機の回転を減速ギア等より構成される減速機構を介して減速し、自動車の制御機器の制御機構を駆動する減速駆動装置において、
   前記電動機が収納された電動機部と、前記減速機構が収納された減速機構部とを別々に構成し、前記電動機の回転軸と前記減速機構の前記減速ギアを支持する支軸が並列に並ぶように前記電動機部と前記減速機構部を並べて一体化し、更に、電動機部と減速機構部を軸方向で略同じ高さに形成したことを特徴とする減速駆動装置。
2. 請求項１に記載の減速駆動装置において、
   前記電動機部は、少なくとも電動機収納ケースと、この電動機収納ケースに収納された前記電動機と、前記電動機を覆うように前記電動機収納ケースと組み合わされる電動機収納カバーと、前記電動機の回転軸に固定された駆動ギアとより構成され、
   前記減速機構部は、少なくとも減速機構収納ケースと、この減速機構収納ケースに収納され前記駆動ギアの回転を減速するサイクロイド方式の前記減速機構と、前記減速機構によって回転される出力ギアとより構成され、
   前記電動機収納ケースと前記減速機構収納ケースを機械的な固定手段によって固定して一体化したことを特徴とする減速駆動装置。
3. 請求項２に記載の減速駆動装置において、
   前記電動機の前記回転軸に固定された前記駆動ギアの回転は、アイドルギアを介して前記減速機構を構成する減速入力ギアに伝達されることを特徴とする減速駆動装置。
4. 請求項３に記載の減速駆動装置において、
   前記アイドルギアは前記電動機収納ケースに設けたアイドルギア軸の周囲で回転可能に軸支されており、前記アイドルギアの一部は前記電動機収納ケースから露出して前記減速機収納ケースに収納されて前記減速入力ギアに噛み合っていることを特徴とする減速駆動装置。
5. 請求項４に記載の減速駆動装置において、
   前記減速機構収納ケースには外部から潤滑油が供給されており、前記減速機構収納ケースの前記アイドルギアの一部が収納されたアイドルギア収納部を介して前記電動機収納ケースの前記駆動ギアが収納された部分に、前記減速機構収納ケースの潤滑油が供給されることを特徴とする減速駆動装置。
6. 請求項４に記載の減速駆動装置において、
   前記サイクロイド方式の減速機構は、前記減速機構収納ケースの底面壁に植立した減速ギア支軸と、前記減速ギア支軸に回転可能に軸支され前記アイドルギアによって回転される減速入力ギアと、前記減速入力ギアと一体に回転する偏心シャフトと、前記偏心シャフトの周囲に配置され遊星運動を行う遊星ギアと、前記遊星ギアの外周で前記減速機構収納ケースの内壁に固定されたリングギアと、前記遊星ギアの内周で前記減速ギア支軸に回転可能に軸支された出力ギアとから構成され、前記遊星ギアの外周と前記リングギアとは相互に設けたギア歯よって噛み合い、前記遊星ギアの内周と前記出力ギアとは相互に設けたギア歯よって噛み合う構成とされていることを特徴とする減速駆動装置。
7. 請求項６に記載の減速駆動装置において、
   前記減速ギア支軸の内部には潤滑油が供給される中空部が形成され、前記中空部から前記減速入力ギアが配置されている領域、及び前記遊星ギアが配置されている領域に潤滑油を供給する潤滑油供給孔が前記減速ギア支軸に設けられていることを特徴とする減速駆動装置。
8. 請求項２に記載の減速駆動装置において、
   前記電動機収納ケースと前記減速機構収納ケースの間には冷却用の空気が通る空間が形成されていることを特徴とする減速駆動装置。
9. 請求項２に記載の減速駆動装置において、
   前記出力ギアには、前記出力ギアの回転運動を往復運動に変換する回転-往復変換機構が取り付けられ、前記回転-往復変換機構によって前記制御機構を往復運動させることを特徴とする減速駆動装置。

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