JP2020150716A - 電動モータおよびこれを備えた電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータのステータのケーシングに対する固定の信頼性及び軸方向の位置決め精度を高める。【解決手段】電動モータ４は、ケーシング４０と、ケーシング４０の内周に固定されたステータ４１と、回転軸Ｏを中心としてケーシング４０に対して回転可能のロータ４２とを有する。ケーシング４０は、ケーシング本体４０ａ及び蓋部４０ｂを有する。ケーシング本体４０ａの内周面４０ａ３に、蓋部４０ｂの外周面４０ｂ１およびステータコア４１ａの外周面を嵌合させ、ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂとでステータコア４１ａを軸方向両側から挟持固定する。【選択図】図３

Description

本発明は、電動モータおよびこれを備えた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。

特開２０１８−１９４１５１号公報

上記の特許文献１に示されている電動アクチュエータでは、ケーシングの内周に電動モータのステータが固定されている。ステータは、ロータとの間に形成されるモータギャップを高精度に設定するために、ケーシングに対して所定の位置に正確に固定する必要がある。例えば、ステータをケーシングに接着で固定すると、長期間の使用等により接着強度が低下したときに、ステータがケーシングに対して軸方向にずれる恐れがあるため、固定の信頼性に欠ける。

例えば、止め輪等の機械的な係合手段を用いて、ステータをケーシングに対して軸方向に位置決めすることも考えられる。この場合、ステータのケーシングに対する軸方向移動を確実に規制することができる。しかし、止め輪は、ケーシングに設けた環状溝に取り付けられるため、止め輪と環状溝との嵌め合い隙間の分だけモータステータが軸方向にガタついてしまうため、ステータのケーシングに対する軸方向の位置決め精度を十分に高めることができない。

そこで、本発明は、電動モータのステータのケーシングに対する固定の信頼性及び軸方向の位置決め精度を高め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、ケーシングと、前記ケーシングの内周に固定されたステータと、回転軸を中心として前記ケーシングに対して回転可能のロータとを有する電動モータであって、前記ケーシングが第一ケーシング部材及び第二ケーシング部材を有し、前記第一ケーシング部材の内周面に、前記第二ケーシング部材の外周面および前記ステータの外周面を嵌合させ、前記第一ケーシング部材と前記第二ケーシング部材とで前記ステータを軸方向両側から挟持固定した電動モータを提供する。

このように、第一ケーシング部材の内周面に、第二ケーシング部材の外周面およびステータの外周面を嵌合させることで、第一ケーシング部材に対して第二ケーシング部材及びステータを同軸上に位置決めすることができる。この状態で、第一ケーシング部材と第二ケーシング部材とでステータを軸方向両側から挟持固定することで、ケーシングに対してステータを軸方向で位置決めすることができる。このように、第一及び第二ケーシング部材でステータを軸方向両側から挟持固定することで、接着等よりも固定の信頼性が高められると共に、ステータとケーシングとを軸方向のガタつきなく固定することができる。

前記ロータと一体に回転するモータ軸を設けた場合、前記モータ軸の軸方向一方の端部を前記第一ケーシング部材に対して回転可能に支持する第一の軸受と、前記モータ軸の軸方向他方の端部を前記第二ケーシング部材に対して回転可能に支持する第二の軸受とを設けることが好ましい。上記のように、第一ケーシング部材と第二ケーシング部材は、内周面と外周面の嵌合により同軸上に配されると共に、ステータを介した軸方向の当接により軸方向で互いに位置決めされる。こうして、半径方向および軸方向で互いに位置決めされた第一及び第二ケーシング部材で、第一および第二の軸受を介してモータ軸の軸方向両端を支持することで、モータ軸の回転精度が高められるため、モータ性能が安定する。

上記の電動モータは、例えば、外部からの駆動力によって前記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、前記電動モータで駆動され、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を備えた電動アクチュエータに組み込まれる。前記差動装置は、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、前記ロータの回転に伴って自転可能且つ前記回転軸を中心として公転可能の遊星回転体と、前記遊星回転体と前記駆動回転体との間に形成された第一の減速機と、前記遊星回転体と前記従動回転体との間に形成された第二の減速機とを有し、前記第一の減速機と前記第二の減速機の減速比が異なる。このように、回転軸を中心として公転（偏心運動）する遊星回転体を有する場合、上記のようにモータ軸の軸方向両端を軸受を介してケーシングで支持して、モータ軸の振れ回りを抑えることが特に好ましい。

上記の電動アクチュエータは、前記駆動回転体が、エンジンからの回転駆動力が伝達されるスプロケットと一体に回転し、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。

以上のように、電動モータのステータを第一及び第二ケーシング部材で軸方向両側から挟持固定することで、ステータのケーシングに対する固定の信頼性及び軸方向の位置決め精度を高めることができる。

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の拡大図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図１のＶ−Ｖ線断面図である。 他の実施形態に係る電動アクチュエータの断面図である。

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、例えば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、内径及び外径が小径部２１よりも大きい大径部２２と、小径部２１と大径部２２とを連結する連結部２３とを有する。大径部２２の外周にはスプロケット２０が固定される。スプロケット２０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。駆動回転体２およびスプロケット２０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２０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２０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が設けられる。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。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。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。

電動モータ４は、ケーシング４０と、ケーシング４０の内周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。図示例では、ケーシング４０の内周に、ステータ４１及びロータ４２だけでなく、後述する差動装置５も収容される。

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に巻き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の外周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。

ケーシング４０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４０は、組み立ての都合上、第一ケーシング部材としての有底円筒状のケーシング本体４０ａと、第二ケーシング部材としての蓋部４０ｂとに分割されている。ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂ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４０ａは、円筒部４０ａ１と、円筒部４０ａ１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４０ａ２とを一体に有する。蓋部４０ｂには、ステータ４１へ給電するための給電線や、ロータ４２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４０ｃ，４０ｄ（図２参照）が設けられている。

ケーシング本体４０ａのフランジ部４０ａ２の内周面と駆動回転体２の外周面との間には軸受１２が設けられ、これにより駆動回転体２がケーシング４０に対して回転可能に支持される。また、蓋部４０ｂ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の反シリンダヘッド１０側の端部がケーシング４０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４０ａ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の外輪はケーシング４０の蓋部４０ｂの内周面に固定され、軸受１２の内輪は従動回転体３の外周面に固定される。

図３に拡大して示すように、ケーシング４０の本体４０ａの反シリンダヘッド１０側（図中左側）の端部付近に設けられた円筒面状の内周面４０ａ３と、蓋部４０ｂのシリンダヘッド１０側（図中右側）の端部付近に設けられた円筒面状の外周面４０ｂ１とが嵌合している。これにより、本体４０ａと蓋部４０ｂとの芯出しが行われる。

ケーシング本体４０ａの内周面４０ａ３には、ステータ４１の外周面、図示例ではステータコア４１ａの円筒面状の外周面が嵌合している。これにより、本体４０ａとステータ４１との芯出しが行われる。この状態で、ケーシングの本体４０ａと蓋部４０ｂとでステータ４１が軸方向両側から挟持固定されている。具体的には、本体４０ａの内周面に設けられた段部４０ａ４と、蓋部４０ｂのシリンダヘッド１０側の端部４０ｂ２とで、ステータコア４１ａが軸方向両側から挟持固定される。本実施形態では、ステータ４１の外周面とケーシング本体４０ａの内周面との間に接着剤等は介在しておらず、ステータ４１は、ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂとの挟持のみでケーシング４０に固定される。このとき、本体４０ａの反シリンダヘッド１０側の端部４０ａ５と、蓋部４０ｂの外周面に設けられた段部４０ｂ３とは軸方向で当接しておらず、これらの間には軸方向の隙間Ｇが設けられている。

ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂとの嵌合領域の軸方向長さＬが短すぎると、両者の同軸度が不足するおそれがある。従って、両者の嵌合領域の軸方向長さＬは、例えば、当該嵌合領域におけるケーシング４０の肉厚ｔの１倍以上、好ましくは２倍以上とすることが好ましい。また、ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂとの嵌合領域では、両者が半径方向に重なるため、半径方向の肉厚が嵩む傾向にある。このため、両者の嵌合領域では、各部材をなるべく薄肉に形成することが好ましい。この場合、両者の嵌合領域の軸方向長さＬが長すぎると、薄肉に形成した各部材の強度が不足するおそれがある。従って、ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂとの嵌合領域は、両者の同軸度を確保できる範囲でなるべく小さくすることが好ましい。

ステータ４１は、以下の手順でケーシング４０に固定される。まず、ステータコア４１ａに、ステータコイル４１ｃが巻回されたボビン４１ｂを取り付けてステータ４１を組み立てる。そして、ステータ４１をケーシング本体４０ａの内周に反シリンダヘッド１０側から挿入し、ステータコア４１ａの外周面と本体４０ａの内周面４０ａ３とを嵌合させながら、ステータコア４１ａのシリンダヘッド１０側の端面をケーシング本体４０ａの段部４０ａ４に当接させる。その後、蓋部４０ｂのシリンダヘッド１０側の端部を、ケーシング本体４０ａの内周に反シリンダヘッド１０側から挿入し、蓋部４０ｂの外周面４０ｂ１と本体４０ａの内周面４０ａ３とを嵌合させる。そして、蓋部４０ｂのシリンダヘッド１０側の端部４０ｂ２とケーシング本体４０ａの段部４０ａ４とでステータコア４１ａを軸方向両側から挟持する。このとき、ケーシング本体４０ａの反シリンダヘッド１０側の端部４０ａ５と蓋部４０ｂのシリンダヘッド１０側の段部４０ｂ３との間に軸方向隙間Ｇが残っていることで、ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂとでステータコア４１ａを軸方向両側から確実に挟持することができる。この状態で、ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂとをボルト等で固定することにより、電動モータ４の組立が完了する。

このように、ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂとでステータ４１を挟持固定することで、ステータ４１のケーシング４０に対する軸方向移動が完全に規制されるため、軸方向のガタつきが無い状態で、高い信頼性で両者を固定することができる。特に、本実施形態では、後述するように遊星回転体５２が回転軸Ｏを中心として公転（偏心回転）することで偏心部材５１に振れ回りが生じ、この振れ回りの振動がケーシング４０に伝達される。この場合でも、ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂでステータ４１が挟持固定されていることで、ステータ４１のケーシング４０に対する位置ズレが防止され、モータ性能の低下を回避できる。

また、上記のように、ケーシング本体４０ａと蓋部４０ｂとを固定する工程で、ステータ４１をケーシング４０に対して半径方向及び軸方向で位置決めしながら固定することができるため、これらを別工程で行う場合と比べて工数が削減されて、生産性が向上する。

尚、上記の例では、ケーシング本体４０ａの内周面４０ａ３に蓋部４０ｂの外周面４０ｂ１およびステータコア４１ａの外周面を嵌合させているが、これとは逆に、蓋部４０ｂの内周面に、ケーシング本体４０ａの外周面およびステータコア４１ａの外周面を嵌合させた構成としてもよい。すなわち、ケーシング本体４０ａを第二ケーシング部材とし、蓋部４０ｂを第一ケーシング部材としてもよい。

差動装置５は、ロータ４２と一体に回転するモータ軸としての偏心部材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４および図５参照）。

図１に示すように、偏心部材５１のシリンダヘッド１０側の端部は、軸受１４によってケーシング４０に対して回転支持される。軸受１４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の外輪がケーシング本体４０ａ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。

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

図４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５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４及び図５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２０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。

続いて、図１〜図５を参照しつつ、上記の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２０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２０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２０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２０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。

本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、図６に示す実施形態では、偏心部材５１の軸方向両側の端部を、軸受１４，１５によってケーシング４０に対して回転支持している。具体的には、偏心部材５１のシリンダヘッド１０側の端部を軸受１４（第一の軸受）を介してケーシング本体４０ａに対して回転支持し、偏心部材５１の反シリンダヘッド１０側の端部を軸受１５（第二の軸受）を介して蓋部４０ｂに対して回転支持している。軸受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１５の外輪がケーシング４０の蓋部４０ｂ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。このように、偏心部材５１の軸方向両端を軸受１４，１５を介してケーシング４０で支持することで、偏心部材５１の回転安定性が高められる。特に、この電動アクチュエータ１では、遊星回転体５２が回転軸Ｏを中心に公転することで偏心部材５１に振れ回りが生じるため、偏心部材５１の軸方向両側の端部を軸受１４，１５で回転支持することが好ましい。

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
１０ シリンダヘッド
１４ 第一の軸受
１５ 第二の軸受
２０ スプロケット
２１ 小径部
２２ 大径部
２３ 連結部
３１ 出力軸
３２ 従動ギア
４０ ケーシング
４０ａ ケーシング本体
４０ｂ 蓋部
４１ ステータ
４２ ロータ
５１ 偏心部材（モータ軸）
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
Ｏ 回転軸

Claims (4)

1. ケーシングと、前記ケーシングの内周に固定されたステータと、回転軸を中心として前記ケーシングに対して回転可能のロータとを有する電動モータであって、
   前記ケーシングが第一ケーシング部材及び第二ケーシング部材を有し、
   前記第一ケーシング部材の内周面に、前記第二ケーシング部材の外周面および前記ステータの外周面を嵌合させ、
   前記第一ケーシング部材と前記第二ケーシング部材とで前記ステータを軸方向両側から挟持固定した電動モータ。
2. 前記ロータと一体に回転するモータ軸を設け、
   前記モータ軸の軸方向一方の端部を前記第一ケーシング部材に対して回転可能に支持する第一の軸受と、前記モータ軸の軸方向他方の端部を前記第二ケーシング部材に対して回転可能に支持する第二の軸受とを設けた請求項１に記載の電動モータ。
3. 請求項１又は２に記載の電動モータと、外部からの駆動力によって前記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、前記電動モータで駆動され、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を備え、
   前記差動装置が、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、前記ロータの回転に伴って自転可能且つ前記回転軸を中心として公転可能の遊星回転体と、前記遊星回転体と前記駆動回転体との間に形成された第一の減速機と、前記遊星回転体と前記従動回転体との間に形成された第二の減速機とを有し、前記第一の減速機と前記第二の減速機の減速比が異なる電動アクチュエータ。
4. 前記駆動回転体が、エンジンからの回転駆動力が伝達されるスプロケットと一体に回転し、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１〜３の何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
   

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