JP2020150665A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】電動アクチュエータの構成部品を効率的に配置することで、電動アクチュエータの軸方向の小型化を図る。【解決手段】電動アクチュエータ１は、スプロケット２３を有する駆動回転体２と、従動回転体３と、差動装置５と、ロータ４２の内周に設けられた差動装置５を駆動する電動モータ４と、内周に電動モータ４を収容し、スプロケット２３の軸方向一方側（反シリンダヘッド１０側）に配された静止側のケーシング６と、回転規制手段７とを備える。回転規制手段７は、駆動回転体２に設けられた駆動側ストッパ７１と、従動回転体３に設けられ、駆動側ストッパ７１と回転方向で係合可能の従動側ストッパ７２とを有する。スプロケット２３の内周に、駆動回転体２と従動回転体３との相対回転を支持する第一の軸受１１を設け、第一の軸受１１の軸方向一方側（反シリンダヘッド１０側）に回転規制手段７を配する。【選択図】図１

Description

本発明は、電動アクチュエータに関する。

外部から駆動力が入力される入力側と、入力された駆動力を出力する出力側とで、回転位相差を変化させることが可能な電動アクチュエータとして、例えば、自動車のエンジンの吸気バルブと排気バルブの一方または両方の開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置に用いられるものが知られている。

一般的に、この種の電動アクチュエータは、電動モータと、電動モータによる駆動力を得て回転力を減速して伝達する減速機とを備えている（特許文献１参照）。電動モータによって減速機が駆動されないときは、入力側の部材（例えば、スプロケット）と出力側の部材（例えば、カムシャフト）とが一体に回転する。電動モータによって減速機が駆動されると、減速機によって入力側の部材に対する出力側の部材の回転位相差が変更され、これによってバルブの開閉タイミングが調整される。

電動アクチュエータには、入力側の部材と出力側の部材との相対回転を所定範囲で制限する回転規制手段が設けられることがある。例えば、下記の特許文献１の図４に示されている例は、入力側の部材に駆動側ストッパ部を設けると共に、出力側の部材に従動側ストッパ部を設け、これらを回転方向で係合させることで両部材の相対回転を所定範囲で規制している。

また、下記の特許文献２に記載の電動アクチュエータは、電動モータの内周に減速機を配置することで、軸方向の小型化を図っている。

特開２０１８−１２３７２７号公報 特開２０１８−１９４１５１号公報

上記特許文献２の図５に示されている電動アクチュエータ（可変バルブタイミング装置）では、電動モータが、静止側のハウジングの内周に収容されている。このとき、入力側の部材（入力回転体）と一体に回転するスプロケットは、静止側となるケーシングとの干渉を回避するために、ケーシングのシリンダヘッド側（図中右側）に並べて配置される。

このような電動アクチュエータにおいて、入力側の部材と出力側の部材との相対回転を所定範囲で規制する回転規制手段を、スプロケットのさらにシリンダヘッド側（ケーシングと反対側）に設けると、電動アクチュエータの軸方向寸法が大きくなってしまう。

そこで、本発明は、電動アクチュエータの構成部品を効率的に配置することで、電動アクチュエータの軸方向の小型化を図ることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、外部から回転駆動力が入力される入力部を有し、回転軸を中心として回転可能の駆動回転体と、前記回転軸を中心として回転可能の従動回転体と、前記駆動回転体と前記従動回転体とを相対回転させる差動装置と、ステータおよびロータを有し、前記ロータの内周に設けられた前記差動装置を駆動する電動モータと、内周に前記電動モータを収容し、前記入力部の軸方向一方側に配された静止側のケーシングと、前記駆動回転体に設けられた駆動側ストッパ、および、前記従動回転体に設けられ、前記駆動側ストッパと回転方向で係合可能の従動側ストッパを有する回転規制手段とを備えた電動アクチュエータにおいて、前記入力部の内周に、前記駆動回転体と前記従動回転体との相対回転を支持する第一の軸受を設け、前記第一の軸受の軸方向一方側に前記回転規制手段を配した電動アクチュエータを提供する。

上記の電動アクチュエータでは、電動モータのロータの内周に減速機を配することで、軸方向の小型化を図っている。このとき、内周に電動モータを収容する静止側のケーシングは、外部から回転駆動力が入力される入力部（例えばスプロケット）の軸方向一方側に配される。この場合、駆動回転体と従動回転体の相対回転を所定範囲内に規制する回転規制手段を、入力部の軸方向一方側、すなわち、入力部の内周に配された第一の軸受の軸方向一方側（ケーシング側）に配することで、回転規制手段を設けることによる電動アクチュエータの軸方向の大型化を防止できる。

上記の電動アクチュエータでは、駆動回転体の回転安定性を高めるために、ケーシングと駆動回転体との間に、これらの相対回転を支持する第二の軸受を設けることが好ましい。この場合、第二の軸受の内周のスペースを有効利用して、このスペースに回転規制手段を配することで、電動アクチュエータの軸方向の小型化が図られる。

上記の差動装置としては、例えば、前記電動モータのロータと一体に回転する偏心部材と、前記偏心部材の偏心回転に伴って、自転可能でかつ前記回転軸を中心として公転可能の遊星回転体とを有し、前記遊星回転体が前記駆動回転体および従動回転体のそれぞれと噛み合い、前記遊星回転体と前記駆動回転体との間に第一の減速機を形成し、前記遊星回転体と前記従動回転体との間に第二の減速機を形成し、前記第一の減速機と前記第二の減速機の減速比を異ならせたものを使用することができる。

上記のような差動装置を有する電動アクチュエータでは、前記差動装置の偏心部材の回転安定性を高めるために、偏心部材と前記ケーシングとの間に、これらの相対回転を支持する第三の軸受を設けることが好ましい。この場合、前記第一の軸受と前記第三の軸受との軸方向間のスペースに前記回転規制手段を収めることで、電動アクチュエータの軸方向のさらなる小型化が図られる。

上記の電動アクチュエータは、前記入力部が、エンジンからの回転駆動力が伝達されるスプロケットであり、前記従動回転体がカムシャフトと一体に回転する、可変バルブタイミング装置として使用することができる。

本発明によれば、電動モータ、差動装置、回転規制手段等を効率的に配置することができるため、電動アクチュエータの軸方向の小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）である。 上記電動アクチュエータを反シリンダヘッド側からみた正面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図１のＶ−Ｖ線断面図である。 回転規制手段の他の例を示す断面図である。 回転規制手段のさらに他の例を示す断面図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

図１に示す電動アクチュエータ１は、車両のエンジンのシリンダヘッド１０（図１に鎖線で示す）に設けられる可変バルブタイミング装置として用いられる。この電動アクチュエータ１は、駆動回転体２と、シリンダヘッド１０に設けられたカムシャフト（図示省略）と一体に回転する従動回転体３と、電動モータ４と、差動装置５と、電動モータ４及び差動装置５を収容するケーシング６とを主要な構成要素として備える。

駆動回転体２は、全体として軸方向両端が開口した円筒状をなし、反シリンダヘッド１０側（図１の左側）の端部に設けられた小径部２１と、小径部２１のシリンダヘッド１０側（図１の右側）に設けられ、小径部２１よりも大径な大径部２２と、大径部２２の外周に設けられたスプロケット２３とを有する。スプロケット２３は、大径部２２の外周面にトルク伝達可能に取り付けられ、エンジンからチェーンを介して伝達された駆動力により回転駆動される入力部として機能する。小径部２１、大径部２２、及びスプロケット２３は、回転軸Ｏを中心として同軸上に配置され、エンジンからの駆動力により回転軸Ｏを中心として一体に回転する。尚、本実施形態では、スプロケット２３を大径部２２の外周に圧入固定した別部材で構成した場合を例示しているが、この例示に限らず、大径部２２とスプロケット２３とを一体に形成してもよい。

従動回転体３は、駆動回転体２から伝達された駆動力を出力する部材であり、出力軸３１と、出力軸３１の反シリンダヘッド１０側（図１の左側）に設けられた従動ギア３２とを有する。出力軸３１と従動ギア３２は回転軸Ｏ上で同軸に配置され、センタボルト３３によって互いに結合されている。そのため、出力軸３１と従動ギア３２は回転軸Ｏを中心として一体に回転する。出力軸３１は、カムシャフトとトルク伝達可能に連結される。尚、出力軸３１と従動ギア３２、あるいは出力軸３１とカムシャフト、あるいはこれらの全てを一体に形成してもよい。

駆動回転体２の小径部２１の内周面と出力軸３１の外周面とは摺動可能な状態で嵌合している。また、駆動回転体２の大径部２２の内周面と出力軸３１の外周面との間には、軸受１１（第一の軸受）が設けられる。これにより、駆動回転体２と従動回転体３との間の相対回転が許容される。軸受１１としては、例えば転がり軸受、具体的には玉軸受が使用でき、図示例では深溝玉軸受が使用されている。軸受１１の外輪は駆動回転体２の大径部２２の内周面に固定され、軸受１１の内輪は出力軸３１の外周面に固定される。軸受１１は、スプロケット２３の内周に設けられる。これにより、エンジンからチェーンを介してスプロケット２３に入力される回転駆動力を、その直下（内周）に設けられた軸受１１で支持することができるため、駆動回転体２の回転安定性が高められる。尚、駆動回転体２の小径部２１の内周面と出力軸３１の外周面との間にも軸受（例えば、滑り軸受）を配してもよい。

ケーシング６は、回転することなくその場に静止する静止側の部材である。ケーシング６は、組み立ての都合上、有底円筒状のケーシング本体６ａと、蓋部６ｂとに分割されている。ケーシング本体６ａと蓋部６ｂとは、ボルト等の締結手段を用いて一体化される。ケーシング本体６ａは、円筒部６ａ１と、円筒部６ａ１のシリンダヘッド１０側の端部から内径側に延びるフランジ部６ａ２とを一体に有する。蓋部６ｂには、電動モータ４へ給電するための給電線や、電動モータ４の回転数を検知する図示しない回転数検知センサに接続される信号線を、外部に引き出すための筒状の突起６ｃ，６ｄ（図２参照）が設けられている。

ケーシング本体６ａのフランジ部６ａ２の内周面と駆動回転体２の外周面との間には軸受１２（第二の軸受）が設けられ、これにより駆動回転体２がケーシング６に対して回転可能に支持される。また、蓋部６ｂの内周面と従動回転体３の従動ギア３２の外周面との間には軸受１３が設けられ、これにより従動回転体３がケーシング６に対して回転可能に支持される。軸受１２、１３としては、例えば転がり軸受、具体的には玉軸受が使用でき、図示例では深溝玉軸受が使用されている。軸受１２の外輪はケーシング本体６ａの内周面に固定され、軸受１２の内輪は駆動回転体２の外周面に固定される。軸受１３の外輪は蓋部６ｂの内周面に固定され、軸受１３の内輪は従動回転体３の外周面に固定される。

電動モータ４は、ケーシング本体６ａに固定されたステータ４１と、ステータ４１の半径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ４２とを有するラジアルギャップ型のモータである。ステータ４１は、軸方向に積層した複数の電磁鋼板から成るステータコア４１ａと、ステータコア４１ａに装着された絶縁材料から成るボビン４１ｂと、ボビン４１ｂに巻回されたステータコイル４１ｃとを有する。ロータ４２は、環状のロータコア（ロータインナ）４２ａと、ロータコア４２ａに取り付けられた複数のマグネット４２ｂとを有する。ステータ４１とロータ４２の間に作用する励磁力により、ロータ４２が回転軸Ｏを中心として回転する。

差動装置５は、ロータ４２と一体に回転する偏心部材５１と、偏心部材５１の内周に配置された遊星回転体５２と、偏心部材５１と遊星回転体５２の間に配置された軸受５３，５４と、遊星回転体５２と駆動回転体２との間に設けられた第一の減速機５ａと、遊星回転体５２と従動回転体３との間に設けられた第二の減速機５ｂとを主要な構成要素として備える。

偏心部材５１は、全体として軸方向両端が開口した円筒状を成している。図示例の偏心部材５１は、ロータコア４２ａの内周に固定された第一筒部５１ａと、第一筒部５１ａより大径に形成され、第一筒部５１ａからシリンダヘッド１０側に突出する第二筒部５１ｂと、第一筒部５１ａから反シリンダヘッド１０側に突出する第三筒部５１ｃとを一体に有する。偏心部材５１の各筒部５１ａ，５１ｂ，５１ｃの外周面は、回転軸Ｏと同軸に形成された円筒面である。偏心部材５１の第一筒部５１ａおよび第二筒部５１ｂの内周面には、回転軸Ｏに対して偏心した円筒面状の偏心内周面５１ａ１、５１ｂ１が形成される。偏心部材５１の第三筒部５１ｃの内周面は、回転軸Ｏと同軸に形成された円筒面である。偏心部材５１は、偏心内周面５１ａ１、５１ｂ１を通る半径方向の断面で見ると、厚肉部分と薄肉部分とを有する（図３および図４参照）。

図１に示すように、偏心部材５１の軸方向の両端は、軸受１４，１５によってケーシング６に対して回転支持される。軸受１４，１５は、例えば転がり軸受（深溝玉軸受）で構成される。本実施形態では、軸受１４（第三の軸受）の外輪がケーシング本体６ａの内周面に固定され、軸受１４の内輪が偏心部材５１の第二筒部５１ｂの外周面に固定される。また、軸受１５の外輪が蓋部６ｂの内周面に固定され、軸受１５の内輪が偏心部材５１の第三筒部５１ｃの外周面に固定される。

遊星回転体５２は、全体として軸方向両端が開口した円筒状を成している。図示例の遊星回転体５２は、第一筒部５２ａと、第一筒部５２ａの反シリンダヘッド１０側（図中左側）に設けられた第二筒部５２ｂとを一体に有する。第一筒部５２ａの内周面には第一内歯部５７が形成され、第二筒部５２ｂの内周面には第二内歯部５８が形成される。第一内歯部５７と第二内歯部５８は、何れも半径方向の断面が曲線（例えばトロコロイド系曲線）を描く複数の歯で構成されている。第二内歯部５８のピッチ円径は第一内歯部５７のピッチ円径よりも小さい。また、第二内歯部５８の歯数は、第一内歯部５７の歯数よりも少ない。

遊星回転体５２の第一内歯部５７は、駆動回転体２の小径部２１の外周面に設けられた第一外歯部５５と噛み合う。また、遊星回転体５２の第二内歯部５８は、従動回転体３の従動ギア３２の外周面に設けられた第二外歯部５６と噛み合う。第一外歯部５５および第二外歯部５６は、何れも半径方向の断面が曲線（例えばトロコイド系曲線）を描く複数の歯で形成されている。第二外歯部５６のピッチ円径は第一外歯部５５のピッチ円径よりも小さく、第二外歯部５６の歯数は第一外歯部５５の歯数よりも少ない。

第一外歯部５５の歯数は、互いに噛み合う第一内歯部５７の歯数よりも少なく、好ましくは一つ少ない。同様に、第二外歯部５６の歯数も、互いに噛み合う第二内歯部５８の歯数よりも少なく、好ましくは一つ少ない。一例として、本実施形態では、第一内歯部５７の歯数を２４個、第二内歯部５８の歯数を２０個、第一外歯部５５の歯数を２３個、第二外歯部５６の歯数を１９個としている。

互いに噛み合う第一内歯部５７と第一外歯部５５は第一の減速機５ａを構成し、第二内歯部５８と第二外歯部５６は第二の減速機５ｂを構成する。第一の減速機５ａおよび第二の減速機５ｂは、何れもサイクロイド減速機と呼ばれるものである。二つの減速機５ａ，５ｂの減速比は異なっており、本実施形態では第一の減速機５ａの減速比を第二の減速機５ｂの減速比よりも大きくしている。このように二つの減速機５ａ，５ｂの減速比を異ならせることで、後で述べるように、エンジンに駆動される出力軸３１の回転を、電動モータ４の作動状態に応じて変化させる（差動させる）ことが可能となる。

軸受５３は、例えば転がり軸受で構成され、図示例では針状ころ軸受で構成される。この軸受５３は、偏心部材５１の第一筒部５１ａの偏心内周面５１ａ１と、遊星回転体５２の第二筒部５２ｂの円筒面状の外周面との間に配置される。従って、遊星回転体５２の第二筒部５２ｂの外周面および内周面の中心Ｐ（図４参照）は、回転軸Ｏに対して偏心した位置にある。軸受５４は、例えば転がり軸受で構成され、図示例では深溝玉軸受で構成される。この軸受５４は、偏心部材５１の第二筒部５１ｂの偏心内周面５１ｂ１と、遊星回転体５２の第一筒部５２ａの円筒面状の外周面との間に配される。従って、遊星回転体５２の第一筒部５２ａの外周面および内周面の中心Ｐ（図３参照）は、回転軸Ｏに対して偏心した位置にある。これらの軸受５３，５４により、遊星回転体５２が偏心部材５１に対して相対回転可能に支持される。

図３は、第一の減速機５ａで切断した断面図（図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図）、図４は、第二の減速機５ｂで切断した断面図（図１におけるＩＶ−ＩＶ線矢視断面図）である。

図３に示すように、第一内歯部５７の中心Ｐは、回転軸Ｏに対して径方向に距離Ｅ偏心している。従って、第一内歯部５７と第一外歯部５５は、周方向の一部の領域で互いに噛み合った状態となり、これとは径方向反対側の領域で噛み合わない状態となる。また、図４に示すように、第二内歯部５８の中心Ｐも回転軸Ｏに対して径方向に距離Ｅ偏心しているため、第二内歯部５８と第二外歯部５６とは、周方向の一部の領域で互いに噛み合った状態となり、これとは径方向反対側の領域で噛み合わない状態となる。なお、図３及び図４では、互いの矢視方向が異なっているため、第一内歯部５７と第二内歯部５８のそれぞれの偏心方向が各図において互いに左右逆方向に示されているが、第一内歯部５７及び第二内歯部５８は同じ方向に同じ距離Ｅだけ偏心している。

ここで、差動装置５の減速比をｉ、モータ回転速度をｎ_ｍ、スプロケット２３の回転速度をｎ_Ｓとすると、出力回転位相角度差は（ｎ_ｍ−ｎ_Ｓ）／ｉとなる。

また、第一減速機５ａの減速比をｉ１、第二減速機５ｂの減速比をｉ２とすると、本実施形態に係る差動装置５の減速比は、下記式１によって求められる。

減速比＝ｉ１×ｉ２／｜ｉ１−ｉ２｜・・・式１

例えば、第一減速機５ａの減速比（ｉ１）が２４／２３、第二減速機５ｂの減速比（ｉ２）が２０／１９の場合、上記式１から減速比は１２０となる。このように、本実施形態に係る差動装置５では、大きな減速比によって高トルクを得ることが可能である。

本実施形態の電動アクチュエータ１では、遊星回転体５２の内周に駆動回転体２（小径部２１）および従動回転体３（出力軸３１、従動ギア３２）を配置しているため、遊星回転体５２を駆動する電動モータ４として中空モータを採用し、この中空モータを遊星回転体５２の外周に配置するレイアウトを採用することができる。そのため、スペース効率が良好となり、電動アクチュエータのコンパクト化（特に軸方向寸法のコンパクト化）を達成できるメリットが得られる。

上記の電動アクチュエータ１には、駆動回転体２と従動回転体３との相対回転を所定範囲内に規制する回転規制手段７が設けられる。回転規制手段７は、駆動回転体２に設けられた駆動側ストッパ７１と、従動回転体３に設けられた従動側ストッパ７２とで構成される。

本実施形態では、図５に示すように、出力軸３１から外周に突出した突起７３を設けると共に、駆動回転体２の大径部２２の内周面に、突起７３が収容される凹部７４を設けている。突起７３が従動側ストッパ７２として機能し、凹部７４の周方向両端の側壁７４ａが駆動側ストッパ７１として機能する。突起７３は、出力軸３１の外周に固定された環状部７５と一体に設けられる。環状部７５は、出力軸３１の外周面に圧入固定される。このとき、出力軸３１の外周面に微小凹凸（例えばローレット部）を設け、この微小凹凸を環状部７５の内周面に食い込ませることで、両者の固定強度（特に、回転方向の固定強度）を高めてもよい。

従動回転体３が駆動回転体２に対して周方向一方側に相対回転し、出力軸３１に設けられた突起７３（従動側ストッパ７２）が駆動回転体２の凹部７４の一方の側壁７４ａ（駆動側ストッパ７１）に当接すると、それ以上の相対回転が規制される。また、従動回転体３が駆動回転体２に対して周方向他方側に相対回転し、出力軸３１に設けられた突起７３が駆動回転体２の凹部７４の他方の側壁７４ａに当接すると、それ以上の相対回転が規制される。すなわち、従動回転体３と駆動回転体２との相対回転が、突起７３が凹部７４の一方の側壁７４ａに当接する位置と他方の側壁７４ａに当接する位置との間の範囲内に制限される。

尚、回転規制手段７の構成は上記に限らず、例えば図６に示すように、出力軸３１の外周面に固定溝（キー溝）３１ａを設け、この固定溝３１ａに圧入した係止片で突起７３（従動側ストッパ７２）を構成してもよい。

あるいは、図７に示すように、駆動回転体２の大径部２２の内周面に突起７３を設け、従動回転体３の外周面に凹部７４を設けてもよい。図示例では、突起７３が駆動回転体２と一体に設けられる。凹部７４は、出力軸３１の外周に固定された環状部７５の外周面に設けられる。この場合、突起７３が駆動側ストッパ７１として機能し、凹部７４の側壁７４ａが従動側ストッパ７２として機能する。

図１に示す電動アクチュエータ１では、静止側となるケーシング６と、エンジンの回転駆動力が伝達されて回転するスプロケット２３との干渉を回避するために、ケーシング６のシリンダヘッド１０側にスプロケット２３を並べて配置せざるを得ない。このような電動アクチュエータ１において、スプロケット２３のさらにシリンダヘッド１０側に回転規制手段７を配置すると、軸方向寸法が嵩んでしまうため、中空の電動モータ４の内周に差動装置５を配して軸方向の小型化を図ったにも関わらず、かえって電動アクチュエータ１の軸方向寸法が大きくなってしまう恐れがある。

そこで、上記の電動アクチュエータ１では、回転規制手段７を、スプロケット２３の反シリンダヘッド１０側（図１の左側）、すなわち、スプロケット２３の内周に配した軸受１１（第一の軸受）の反シリンダヘッド１０側に配しているため、回転規制手段７を設けることによる電動アクチュエータ１の軸方向の大型化を回避できる。

また、本実施形態では、ステータ４１よりもシリンダヘッド１０側（図１の右側）の軸方向領域において、ケーシング６と駆動回転体２との間に軸受１２（第二の軸受）を設けることで駆動回転体２の回転安定性を高めている。ケーシング６の内周に設けられた軸受１２は、スプロケット２３の内周に設けられた軸受１１よりも反シリンダヘッド１０側（図１の左側）に設けられる。この軸受１２は、軸受１１よりも大径であり、具体的には、軸受１２の内周面は軸受１１の外周面よりも大径である。このため、軸受１２の内周で、且つ、軸受１１の反シリンダヘッド１０側には、デッドスペースが設けられる。上記の電動アクチュエータ１では、軸受１２の内周のデッドスペースを有効利用して、このスペースに回転規制手段７を設けることで、軸方向の小型化を図っている。

また、本実施形態では、ステータ４１よりもシリンダヘッド１０側の軸方向領域において、ケーシング６と偏心部材５１との間に軸受１４（第三の軸受）を設けることで偏心部材５１の回転安定性を高めている。上記の電動アクチュエータ１では、回転規制手段７を軸受１１と軸受１４との軸方向間領域に収めることで、電動アクチュエータ１の軸方向のさらなる小型化を図っている。

続いて、図１〜図５を参照しつつ本実施形態に係る電動アクチュエータ１の動作について説明する。

エンジンの動作中は、スプロケット２３に伝達されたエンジンからの駆動力によって駆動回転体２が回転する。電動モータ４に通電されず、電動モータ４から差動装置５への入力がない状態では、駆動回転体２の回転が遊星回転体５２を介して従動回転体３に伝達され、従動回転体３は駆動回転体２と同期して回転する。すなわち、駆動回転体２と遊星回転体５２、遊星回転体５２と従動回転体３とが、それぞれに設けられた歯（第一外歯部５５と第一内歯部５７、第二外歯部５６と第二内歯部５８）によって互いにトルク伝達可能に係合しているため、駆動回転体２が回転すると、これらの係合関係を維持しながら駆動回転体２と遊星回転体５２と従動回転体３とが同期して回転する。これにより、駆動回転体２に設けられたスプロケット２３と従動回転体３の出力軸３１に連結されたカムシャフトとが同期して回転する。

その後、例えばエンジンがアイドル運転などの低回転域に移行した際には、公知の手段、例えば、電子制御などによって電動モータ４に通電し、ロータ４２およびこれに結合された偏心部材５１を回転軸Ｏを中心として一体に回転させる。これにより、偏心部材５１の偏心内周面５１ａ１、５１ｂ１、軸受５３、５４、および遊星回転体５２が、回転軸Ｏを中心とした偏心運動（公転）を行う。偏心部材５１が一回転するごとに、第一内歯部５７と第一外歯部５５との係合箇所、および、第二内歯部５８と第二外歯部５６との係合箇所が、それぞれ一歯分ずつ周方向にずれる。このとき、第一の減速機（第一内歯部５７と第一外歯部５５）と第二の減速機（第二内歯部５８と第二外歯部５６）の減速比が異なることで、偏心部材５１の回転に伴う、駆動回転体２の位相変化量と従動回転体３の位相変化量とが異なり、両者が相対回転する差動の状態となる。これにより、駆動回転体２に対する従動回転体３の相対的な回転位相差を正逆方向に変更することが可能となり、カムシャフトによるバルブの開閉タイミングを進角方向もしくは遅角方向に変更することができる。

このようにバルブの開閉タイミングを変更することにより、アイドル運転時のエンジンの回転の安定化と燃費の向上を図ることができる。また、アイドル状態からエンジンの運転が通常運転に移行し、例えば、高速回転に移行した際には、スプロケット２３に対する電動モータ４の相対回転の速度差を大きくすることで、スプロケット２３に対する出力軸３１及びこれに連結されたカムシャフトの回転位相差を高回転に適した回転位相差に変更することができ、エンジンの高出力化を図ることが可能である。

以上の説明では、第一の減速機５ａおよび第二の減速機５ｂとしてサイクロイド減速機を使用する場合を例示したが、差動装置５としては、自転・公転する遊星回転体５２を有し、かつ二つの減速機５ａ，５ｂの減速比が異なる限り任意の構成の減速機（サイクロイド減速機、波動歯車装置、遊星歯車装置等）を使用することができる。遊星回転体５２に代えて複数のローラを保持器で保持したローラアセンブリを使用し、ローラを第一外歯部５５および第二外歯部５６に沿って転動させるタイプの減速機を使用することもできる。

以上、本発明に係る電動アクチュエータの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。

１ 電動アクチュエータ
２ 駆動回転体
３ 従動回転体
４ 電動モータ
５ 差動装置
５ａ 第一の減速機
５ｂ 第二の減速機
６ ケーシング
７ 回転規制手段
１０ シリンダヘッド
１１ 第一の軸受
１２ 第二の軸受
１４ 第三の軸受
２３ スプロケット（入力部）
４１ ステータ
４２ ロータ
５１ 偏心部材
５１ａ１、５１ｂ１ 偏心内周面
５２ 遊星回転体
５５ 第一外歯部
５６ 第二外歯部
５７ 第一内歯部
５８ 第二内歯部
７１ 駆動側ストッパ
７２ 従動側ストッパ
Ｏ 回転軸

Claims (5)

1. 外部から回転駆動力が入力される入力部を有し、回転軸を中心として回転可能の駆動回転体と、前記回転軸を中心として回転可能の従動回転体と、前記駆動回転体と前記従動回転体とを相対回転させる差動装置と、ステータおよびロータを有し、前記ロータの内周に設けられた前記差動装置を駆動する電動モータと、内周に前記電動モータを収容し、前記入力部の軸方向一方側に配された静止側のケーシングと、前記駆動回転体に設けられた駆動側ストッパ、および、前記従動回転体に設けられ、前記駆動側ストッパと回転方向で係合可能の従動側ストッパを有する回転規制手段とを備えた電動アクチュエータにおいて、
   前記入力部の内周に、前記駆動回転体と前記従動回転体との相対回転を支持する第一の軸受を設け、前記第一の軸受の軸方向一方側に前記回転規制手段を配した電動アクチュエータ。
2. 前記ケーシングと前記駆動回転体との相対回転を支持する第二の軸受を設け、前記第二の軸受の内周に前記回転規制手段を配した請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記差動装置が、前記電動モータのロータと一体に回転する偏心部材と、前記偏心部材の偏心回転に伴って、自転可能でかつ前記回転軸を中心として公転可能の遊星回転体とを有し、前記遊星回転体が前記駆動回転体および従動回転体のそれぞれと噛み合い、前記遊星回転体と前記駆動回転体との間に第一の減速機を形成し、前記遊星回転体と前記従動回転体との間に第二の減速機を形成し、前記第一の減速機と前記第二の減速機の減速比を異ならせた請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記差動装置の偏心部材と前記ケーシングとの相対回転を支持する第三の軸受を設け、前記第一の軸受と前記第三の軸受との軸方向間領域に前記回転規制手段を設けた請求項３に記載の電動アクチュエータ。
5. 前記入力部が、エンジンからの回転駆動力が伝達されるスプロケットであり、前記従動回転体がカムシャフトと一体に回転する請求項１〜４の何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
   

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