JP2022014480A - 可変圧縮比機構のアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久性を確保可能な内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータを提供すること。【解決手段】 波動発生器と、可撓性外歯車と、内歯車と、制御軸と、ハウジングと、を備えた内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、制御軸のフランジは、外径が可撓性外歯車のボス部よりも大きく、かつ、ボス部よりも径方向の外側の部分におけるボス部とフランジとの軸方向離間距離が、径方向の外側の部分よりも内側の部分における軸方向離間距離より大きい。【選択図】 図５

Description

本発明は、内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータに関する。

特許文献１には、可変圧縮比機構の制御軸と、この制御軸の回転位置を変更するアクチュエータを有し、アクチュエータには駆動モータの回転数を減速して前記制御軸へ伝達する波動歯車減速機が開示されている。このアクチュエータの第２制御軸の外周面であって、端部のＸ軸正方向側には、フランジが形成されている。フランジの外径は、ボス部の外径よりも小さく形成され、可撓性外歯車のボス部と当接し、可撓性外歯車のＸ軸正方向への移動を規制する。

特開２０１９－１５２１１２号公報

上記従来技術にあっては、第２制御軸のスラスト受け面であるフランジに内燃機関の振動及び減速機の弾性変形によるスラスト負荷を受けるため、座屈しない受け面設定が必要であり、面圧を低減するためにフランジの外径を大きくする必要がある。しなしながら、可撓性外歯車がカップ形状であり、断面非円形の波動発生器により可撓性外歯車が非円形に撓むと、可撓性外歯車の底部の薄肉部も軸方向に変位する。よって、スラスト受け面の径を大きくすると、スラスト受け面と薄肉部とが接触し、弾性変形負荷が大きくなることでアクチュエータの耐久性を確保することが困難であった。

本発明の目的の一つは、耐久性を確保可能な内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータを提供することにある。

本発明の一つの態様において、波動発生器と、可撓性外歯車と、内歯車と、制御軸と、ハウジングと、を備えた内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、制御軸のフランジは、外径が可撓性外歯車のボス部よりも大きく、かつ、ボス部よりも径方向の外側の部分におけるボス部とフランジとの軸方向離間距離が、径方向の外側の部分よりも内側の部分における軸方向離間距離より大きい。

よって、本発明の好ましい態様によれば、径方向において、フランジをボス部より大きくすることで制御軸に作用する軸方向荷重を受ける面の面積を確保し、かつ、可撓性外歯車の変形に伴って底部の位置が変位したとしても、フランジと底部との接触を回避でき、アクチュエータの耐久性を確保できる。

本発明が適用される可変圧縮比機構のアクチュエータを備えた内燃機関の概略図である。 本発明が適用される可変圧縮比機構のアクチュエータの分解斜視図である。 本発明が適用される可変圧縮比機構のアクチュエータの側面図である。 実施形態１の図３のＡ－Ａ断面図である。 実施形態１の可変圧縮比機構のアクチュエータにおける可撓性外歯車部分の部分拡大断面図である。 実施形態２の可変圧縮比機構のアクチュエータにおける可撓性外歯車部分の部分拡大断面図である。 第２制御軸の先端にスプラインを形成する際に使用するホブカッターの様子を表す概略図である。 実施形態３の可変圧縮比機構のアクチュエータにおける別部材で構成したフランジを表す図である。 実施形態４の可変圧縮比機構のアクチュエータにおける別部材で構成したフランジを表す図である。

〔実施形態１〕

図１は、本発明が適用される可変圧縮比機構のアクチュエータを備えた内燃機関の概略図である。基本的な構成は、特開２０１１－１６９２５１号公報の図１に記載されたものと同じであるため、簡単に説明する。

ピストン１は、内燃機関（ガソリンエンジン）におけるシリンダブロックのシリンダ内を往復運動する。ピストン１には、ピストンピン２を介してアッパリンク３の上端が回転可能に連結する。アッパリンク３の下端には、連結ピン６を介してロアリンク５が回転可能に連結する。ロアリンク５には、クランクピン４ａを介してクランクシャフト４が回転可能に連結する。ロアリンク５には、連結ピン８を介して第１制御リンク７の上端部が回転可能に連結する。第１制御リンク７の下端部は、複数のリンクを有する連結機構９と連結する。連結機構９は、第１制御軸１０、制御軸あるいは出力軸としての第２制御軸１１、第２制御リンク（アクチュエータリンク）１２およびアームリンク１３を有する。

第１制御軸１０は、内燃機関内部の気筒列方向に沿って配置されたクランクシャフト４と平行に配置されている。
第１制御軸１０は、第１ジャーナル部１０ａ、制御偏心軸部１０ｂ、偏心軸部１０ｃ、第１アーム部１０ｄおよび第２アーム部１０ｅを有する。第１ジャーナル部１０ａは、内燃機関本体に回転可能に支持されている。
制御偏心軸部１０ｂは、第１制御リンク７の下端部と回転可能に連結する。偏心軸部１０ｃは、第２制御リンク１２の一端部１２ａと回転可能に連結する。
第１アーム部１０ｄの一端は、第１ジャーナル部１０ａと連結する。第１アーム部１０ｄの他端は、制御偏心軸部１０ｂと連結する。制御偏心軸部１０ｂは、第１ジャーナル部１０ａに対して所定量偏心した位置にある。第２アーム部１０ｅの一端は、第１ジャーナル部１０ａと連結する。第２アーム部１０ｅの他端は、偏心軸部１０ｃと連結する。
偏心軸部１０ｃは、第１ジャーナル部１０ａに対して所定量偏心した位置にある。第２制御リンク（アクチュエータリンク）１２の他端部１２ｂは、アームリンク１３の一端が回転可能に連結する。アームリンク１３の他端は、第２制御軸１１と連結する。アームリンク１３と第２制御軸１１は相対移動しない。
第２制御軸１１は、後述するハウジング２０内に複数のジャーナル部を介して回転自在に支持されている。第２制御軸１１は、軸方向第２制御リンク１２側への移動を規制するフランジ１１ｆを有する。フランジ１１ｆは、第２制御軸１１と一体成形され、径方向に向けて垂直に形成された当接面１１ｆ１と、径方向に対して傾斜して形成された傾斜面１１ｆ２と、を有する。
第２制御リンク（アクチュエータリンク）１２は、レバー形状であり、偏心軸部１０ｃに連結された一端部１２ａは、略直線的に形成されている。

図２は、本発明が適用される可変圧縮比機構のアクチュエータの分解斜視図であり、図３は、本発明が適用される可変圧縮比機構のアクチュエータの側面図であり、図４は、実施形態１の図３のＡ－Ａ断面図である。

図２のアクチュエータの分解斜視図に示すように、アームリンク１３が連結されたアクチュエータリンク１２の他端部１２ｂは、湾曲形成されている。また、一端部１２ａの先端部には、偏心軸部１０ｃが回動自在に挿通される挿通孔１２ｃが貫通形成されている。他端部１２ｂは、先端部１２ｄを有する。先端部１２ｄには、連結用孔１２ｅが貫通形成されている。また、アームリンク１３の基部としての円環状部１３ｄから外周に向けて突出して二股状に形成された第１アーム部１３ｂと第２アーム部１３ｂ'には、それぞれ連結用孔１２ｅと略同径の連結用孔１３ｃが貫通形成されている。アームリンク１３の二股状に形成された第１アーム部１３ｂと第２アーム部１３ｂ'の間には、アクチュエータリンク１２の先端部１２ｄが挿通され、この状態で、連結ピン１４が連結用孔１２ｅ及び１３ｃを貫通し、連結用孔１２ｅに圧入固定される。

アームリンク１３は、図２のアクチュエータの分解斜視図に示すように、第２制御軸１１とは別体として形成されている。アームリンク１３は、鉄系金属材料によって形成された肉厚部材であり圧入用孔１３ａが貫通形成された円環状部１３ｄと、円環状部１３ｄから外周に向けて突出して、二股状に形成された第１アーム部１３ｂと第２アーム部１３ｂ'と、を有する。円環状部１３ｄに形成された圧入用孔１３ａは、第２制御軸１１の各ジャーナル部の間に形成された固定部１１ｂが圧入され、この圧入により第２制御軸１１とアームリンク１３とが固定される。円環状部１３ｄから突出して、二股状に形成された第１アーム部１３ｂと第２アーム部１３ｂ'のそれぞれには、連結ピン１４が回動自在に支持される一対の連結用孔１３ｃが形成されている。この連結用孔１３ｃの軸心（連結ピン１４の軸心）は、第２制御軸１１の軸心から径方向に所定量偏心している。第２制御軸１１の軸心には、波動歯車減速機５０に潤滑油を供給する軸心油路１１０が形成されている。

[可変圧縮比機構のアクチュエータの構成]
アクチュエータ４０は、図２～図４に示すように、駆動モータ２２、波動歯車減速機５０、第１ハウジング２０ａと第２ハウジング２０ｂからなるハウジング２０および制御軸としての第２制御軸１１を有する。
なお、以後、角度センサ３２側を一端側、駆動モータ２２側を他端側とする。

[可変圧縮比機構のアクチュエータの作動]
可変圧縮比機構のアクチュエータ４０の作動を簡単に説明する。
制御軸あるいは出力軸としての第２制御軸１１は、内燃機関用リンク機構のアクチュエータの一部である波動歯車型減速機５０を介して駆動モータ２２から伝達されたトルクによって回転位置が変更される。第２制御軸１１の回転位置が変更されると、アクチュエータリンク１２の姿勢が変化して第１制御軸１０が回転し、第一制御リンク７の下端部の位置を変更する。これにより、ロアリンク５の姿勢が変化し、ピストン１のシリンダ内におけるストローク位置やストローク量を変化させ、これに伴って機関圧縮比を変更する。

[駆動モータの構成]
駆動モータ２２は、例えばブラシレスモータであり、モータケーシング４５、入力軸としてのモータ駆動軸４８、コイル４６、ロータ４７を有する。モータケーシング４５は、有底円筒状に形成され、第２ハウジング２０ｂに固定されている。コイル４６は、モータケーシング４５の内周面に固定されている。ロータ４７は、コイル４６の内側に回転可能に配置されている。モータ駆動軸４８は、ロータ４７の中心に固定されている。モータ駆動軸４８は、２つのボールベアリング５１、５２を介して第２ハウジング２０ｂおよびモータケーシング４５に対し回転可能に設けられている。ボールベアリング５１は第２ハウジング２０ｂに固定されている。ボールベアリング５２はモータケーシング４５の底部に固定されている。モータ駆動軸４８の一端側の先端部４８ａは、第２ハウジング２０ｂを貫通し、波動歯車減速機５０の波動発生器３７の波動発生プラグ３７１と連結する。第２制御軸１１はモータ駆動軸４８と同軸である。つまり、第２制御軸１１およびモータ駆動軸４８の回転軸線Ｐは一致する。第２制御軸１１の他端側の先端部１１ａは、波動歯車減速機５０の可撓性外歯車３６のボス部３６２ａとスプライン結合する。

モータケーシング４５を第２ハウジング２０ｂに取り付ける際は、ボス部４５ａの貫通孔にボルト４９を挿通し、第２ハウジング２０ｂの駆動モータ２２側に形成された雌ねじ部にボルト４９を締め付ける。これにより、モータケーシング４５を第２ハウジング２０ｂに固定する。モータケーシング４５及び第２ハウジング２０ｂによって駆動モータ２２を収容するモータ収容室は、シール１００により、潤滑油等を供給しない乾燥室として構成する

[波動歯車減速機の構成]
波動歯車減速機５０は、ハウジング２０に取り付けられている。波動歯車減速機５０は、剛性内歯車３８、可撓性外歯車３６および波動発生器３７を有する。
剛性内歯車３８は、内周に複数の内歯３８ａを有する剛体円環状部材である。剛性内歯車３８は、第１ハウジング２０ａに固定されている。
可撓性外歯車３６は、剛性内歯車３８の径方向内側に配置されている。可撓性外歯車３６は、金属材料によって形成され、筒状部３６１および底部３６２を有する。筒状部３６１は撓み変形可能な薄肉の円筒状に形成され、筒状部３６１のアクチュエータリンク１２側である胴部第１端部および駆動モータ２２側である胴部第２端部のうち、外周面の胴部第２端部側に外歯３６１ａが形成されている。外歯３６１ａは剛性内歯車３８の内歯３８ａと噛み合う。外歯３６１ａの歯数は内歯３８ａの歯数よりも２歯少ない。筒状部３６１の胴部第１端部側には底初３６２が形成されている。底部３６２は、筒状部３６１の軸方向一端側から径方向内側へ延びる。底部３６２の内周には、小径のボス部３６２ａが形成されている。ボス部３６２ａは、スプライン穴３６２ｂを有する。スプライン穴３６２ｂには、第２制御軸11の先端部（スプライン軸）１１ａが挿入されている。

波動発生器３７は、外周面が可撓性外歯車３６の内周面と固定される。波動発生器３７は、波動発生プラグ３７１およびボールベアリング３７２（第１転がり軸受）を有する。波動発生プラグ３７１は、その回転軸線と直交する方向の断面が楕円状であって、回転軸線Ｐを中心として最も半径の大きい長軸部分および最も半径の小さい短軸部分を有する楕円状外形を有する。波動発生プラグ３７１は中心に貫通孔３７１ｂを有する。貫通孔３７１ｂにはモータ駆動軸４８の先端部４８ａが圧入により固定されている。ボールベアリング３７２は、波動発生プラグ３７１の外周および可撓性外歯車３６の内周間の相対回転を許容する。

波動発生プラグ３７１のモータ側の側面には、円環状のベアリング支持部３７１ｃが形成されている。また、第２ハウジング２０ｂの波動歯車減速機側開口には、ベアリング収容部２０ｂ１が形成されている。

（ハウジングの構成）
図２～図４に示すように、第１ハウジング２０ａと第２ハウジング２０ｂからなるハウジング２０は、アルミニウム合金材料によって略立方体形状に形成されている。第１ハウジング２０ａの他端側には大径円環状の開口溝部２０ｃが形成されている（図４参照）。この開口溝部２０ｃは、第２ハウジング２０ｂにより閉塞される。第２ハウジング２０ｂは、中央位置にモータ出力軸４８が貫通するモータ軸貫通孔２０ｄと、径方向外周側に向けて拡径された４つのボス部２０ｅとを有する。第１ハウジング２０ａと第２ハウジング２０ｂとは、ボス部２０ｅに貫通形成されたボルト挿通孔にボルト３５を挿通することで締結固定される。

また、図３に示すように、第１ハウジング２０ａには、第２制御軸１１から径方向に遠ざかる方向に突出して、不図示のオイルクーラが設置される台座部８００が形成されている。この台座部８００には、不図示のオイルフィルタを経由したオイルがオイル入口８００ｄからオイルクーラに流入し、冷却された後、オイル出口８００eからエンジン側へ供給される。台座部８００の上面には、オイルクーラを固定するための固定面８００gが形成され、オイル入口８００ｄ側の周囲に形成される合わせ部８００ｃと軽量化のために肉抜きされ、中央に形成される凹部８００ｄを有している。

開口溝部２０ｃの開口方向と直交する側面には、アームリンク１３と連結されたアクチュエータリンク１２用の開口が形成されている。この開口が形成された第１ハウジング２０ａ内部には、アームリンク１３及びアクチュエータリンク１２の作動領域となる収容室２９が形成されている（図４参照）。開口溝部２０ｃと収容室２９との間には、第２制御軸１１の第２ジャーナル部１１ｄが貫通する減速機側支持孔３０ｂが形成されている。減速機側支持孔３０ｂの減速機側開口縁部３０ｂ１は、第２制御軸１１のフランジ１１ｆの当接面１１ｆ１が当接可能に形成されている。可撓性外歯車３６から軸方向アクチュエータリンク１２側への力が作用した際、フランジ１１ｆが減速機側開口縁部３０ｂ１と当接し、軸方向への移動を規制する。

開口溝部２０ｃと収容室２９との間には、開口溝部２０ｃ内に溜まった潤滑油をハウジング外部に排出する排出口が形成されている。収容室２９の軸方向側面には、第２制御軸１１の第１ジャーナル部１１ｃが貫通する支持孔３０ａが形成されている。支持孔３０ａと第１ジャーナル部１１ｃとの間には軸受３０１が配置され、支持孔３０ｂと第２ジャーナル部１１ｄとの間には軸受３０４が配置される。

[角度センサの構成]
角度センサ３２は、ハウジング本体２０の外部から閉塞するように取り付けられたセンサホルダ３２ａを有する。センサホルダ３２ａは、ボルト３２１により第１ハウジング２０ａに固定するためのフランジ部３２ａ１を有する。センサホルダ３２ａと第１ハウジング２０ａとの間にはシールリング３３が設けられ、ハウジング本体２０内部と外部との間の液密性を確保する。また、センサホルダ３２ａの外側には、ハウジング本体２０内部を閉塞するセンサカバー３２ｃを有する。センサカバー３２ｃとセンサホルダ３２ａとの間にはシールリング３２３が設けられ、ハウジング本体２０内部と外部との間の液密性を確保するように、ボルト３４にて、センサカバー３２ｃをセンサホルダ３２ａに固定する。

また、第２制御軸１１の回転軸線Ｐ方向の一端側端部１１ｅには、外周にロータ３２ｂが取り付けられている。ロータ３２ｂは、略楕円形上の部品である。角度センサ３２は、センサホルダ３２ａの内周とロータ３２ｂとの間に設定された距離がロータ３２ｂの回転により変化したことを検知コイルのインダクタンス変化により検出する。これにより、ロータ３２ｂの回動位置、すなわち第２制御軸１１の回転角度を検出する。角度センサ３２は、上述したように所謂レゾルバセンサであり、機関運転状態を検出する図外のコントロールユニットに回転角度情報を出力する。

[可撓性外歯車の構成]
可撓性外歯車３６は、金属材料によって形成され、筒状部３６１および底部３６２を有する。筒状部３６１は撓み変形可能な薄肉の円筒状に形成され、外周面の軸方向一端側に外歯３６１ａが形成されている。外歯３６１ａは剛性内歯車３８の内歯３８ａと噛み合う。外歯３６１ａの歯数は内歯３８ａの歯数よりも2歯少ない。底部３６２は、筒状部３６１の軸方向一端側から径方向内側へ延びる。底部３６２の内周には、小径のボス部３６２ａが形成されている。ボス部３６２ａは、スプライン穴３６２ｂを有する。スプライン穴３６２ｂには、第２制御軸１１の先端部（スプライン軸）１１ａが挿入されている。

図５は、実施形態１の可変圧縮比機構のアクチュエータにおける可撓性外歯車部分の部分拡大断面図である。図５中の左側は、可撓性外歯車３６の部分断面を示す。図５中の右側は、波動発生プラグ３７１の長軸における断面であって、可撓性外歯車３６の変形状態を表す概略説明図を示す。上述したように、波動発生プラグ３７１は長軸と短軸を有する楕円形状であり、長軸における可撓性外歯車３６の筒状部３６１は外に押し広げられるように変形する。そうすると、底部３６２も変形し、ボス部３６２ａよりもアクチュエータリンク１２側に向けて倒れが生じる。

ここで、フランジ１１ｆの傾斜面１１ｆ２が底部３６２に沿って軽方向に向かって垂直に形成された場合、底部３６２が変形した際にフランジ１１ｆと干渉し、耐久性の確保が困難となる。また、フランジ１１ｆとの干渉を回避するために、フランジ１１ｆの外径を小さくすることも考えられる。しかしながら、第２制御軸１１に入力される軸方向の力による移動を規制するために、当接面１１ｆ１と減速機側開口縁部３０ｂ１との間での当雪面の面積を確保する必要がある。面圧を下げる必要があるからである。そうすると、フランジ１１ｆの外径を小さくすることが困難である。また、フランジ１１ｆの外径を小さくし、軸方向の厚みを確保することも考えられるが、その場合は装置の軸長の増大を招く。

そこで、実施形態１では、フランジ１１ｆを、外径がボス部３６２ａよりも大きく、かつ、ボス部３６２ａよりも径方向の外側の部分におけるボス部３６２ａとフランジ１１ｆとの軸方向離間距離が、径方向の外側の部分よりも内側の部分における軸方向離間距離より大きくなるように形成した。具体的には、フランジ１１の当接面１１ｆ１と軸方向に対抗する面をアクチュエータリンク１２側に傾斜した傾斜面１１ｆ２（テーパ）とし、可撓性外歯車３６の底部３６２が変形して倒れたとしても、フランジ１１との干渉を回避し、かつ、フランジ１１の当接面１１ｆ１の面積を確保することで、軸長の増大を招くことなく耐久性を確保することとした。

以上説明したように、実施形態１の内燃機関の可変圧縮機構のアクチュエータにおいては、以下に列挙する作用効果を奏する。
（１）内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
駆動モータ２２により回転され、回転軸線と直交する断面の外形が非円形である波動発生器３７と、
筒状部３６１（胴部）と、底部３６２と、外歯３６１ａと、ボス部３６２ａと、を有する有底円筒状の可撓性外歯車３６であって、筒状部３６１は、波動発生器３７の回転により非円形に撓み変形可能な可撓性を有する筒状であり、底部３６２は、回転軸線に沿う方向を軸方向としたとき、軸方向において、筒状部３６１のアクチュエータリンク１２側（胴部の両端部である胴部第１端部および胴部第２端部のうち胴部第１端部）に設けられ、外歯３６１ａは、回転軸線の放射方向を径方向としたとき、径方向において、筒状部３６１の外側に設けられ、ボス部３６２ａは、底部３６２から軸方向に延びる可撓性外歯車３６と、
撓み変形された筒状部３６１の外歯３６１ａと噛み合う内歯を有する剛性内歯車３８と、
ボス部３６２ａと軸方向に相対移動可能かつ一体回転可能に結合すると共に内燃機関の可変圧縮比機構に連係し、回転することで内燃機関の可変圧縮比機構の姿勢を変化させる第２制御軸１１と、
第２制御軸１１を軸支する軸受を有する第２ハウジング２０ｂと、
を備え、
第２制御軸１１は、軸方向において、第２ハウジング２０ｂと当接することで可撓性外歯車３６のアクチュエータリンク１２側（胴部第２端部から前記胴部第１端部へ向かう側）への移動を規制するフランジ１１ｆを有し、
フランジ１１ｆは、外径がボス部３６２ａよりも大きく、かつ、ボス部３６２ａよりも径方向の外側の部分におけるボス部３６２ａとフランジ１１ｆとの軸方向離間距離が、径方向の外側の部分よりも内側の部分における軸方向離間距離より大きい。
よって、径方向において、フランジ１１ｆをボス部３６２ａより大きくすることで制御軸に作用する軸方向荷重を受ける面の面積を確保し、かつ、可撓性外歯車３６の変形に伴って底部３６２の位置が変位したとしても、フランジ１１ｆと底部３６２との接触を回避でき、アクチュエータの耐久性を確保できる。

（２）フランジ１１ｆは第２制御軸１１と一体成形されている。よって、部品点数を削減し、製造工程を簡略化できる。

（３）フランジ１１ｆは、ボス部３６２ａよりも径方向の外側の部分が底部３６２に対して離れるようにテーパが形成された傾斜面１１ｆ２である。よって、有効断面積をなめらかに変化させることができ、応力集中を回避できる。

〔実施形態２〕
次に、実施形態２について説明する。基本的な構成は実施形態１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図６は実施形態２の可変圧縮比機構のアクチュエータにおける可撓性外歯車部分の部分拡大断面図である。実施形態１では、フランジ１１ｆを第２制御軸１１と一体成形した。これに対し、実施形態２では、フランジ１１ｆ'を別部材とした点が異なる。具体的には、フランジ１１ｆ'は、リング状の部材であり、実施形態１と同様に当接面１１ｆ'１と傾斜面１１ｆ'２と有する。また、第２制御軸１１の外周であって、先端部１１ａのアクチュエータリンク１２側端部において軸方向に隣接する位置に、先端部１１ａに形成されたスプラインの最外径以上の外径を有する嵌合部１１ｇを有する。嵌合部１１ｇの軸方向長さは、フランジ１１ｆ'の軸方向厚みよりも短い。フランジ１１ｆ'は、第２制御軸１１の先端部１１ａ側から挿入し、嵌合部１１ｇに対して圧入により挿入固定する。このとき、フランジ１１ｆ'を圧入固定した状態において、先端部１１ａに形成されたスプラインとフランジ１１ｆ'とが、径方向から見てオーバーラップする位置に固定する。

すなわち、実施形態１のように第２制御軸１１にフランジ１１ｆを一体成型する場合、第２制御軸１１を製造する際に大きな材料径を有する素材から製造する必要があり、投入重量や加工取り代が大きくなってしまう。これに対し、フランジ１１ｆ'を別部材とすることで、第２制御軸１１を製造する際の材料径を小さくすることができ、投入重量や加工取り代を抑制できる。

ここで、可撓性外歯車３６のボス部３６２ａは、内周にスプライン溝が形成されたスプライン穴３６２ｂを有し、第２制御軸11の先端に形成されたスプラインを有する先端部１１ａに挿入される。図７は、第２制御軸１１の先端にスプラインを形成する際に使用するホブカッターの様子を表す概略図である。ホブカッターは、第２制御軸１１の軸方向に直行する方向に回転軸を有するカッターであり、軸方向に移動しながらスプライン溝を形成する。このとき、実施形態１のように第２制御軸１１とフランジ１１ｆとを一体成形すると、フランジ１１ｆとホブカッターとが干渉するおそれがある。よって、スプライン溝のアクチュエータリンク１２側端部位置とフランジ１１ｆの軸方向位置とを離間して配置する必要があり、第２制御軸１１の軸長増大を招く。これに対し、実施形態２のようにフランジ１１ｆ'を別部材で構成することで、ホブカッターがフランジと干渉することがない。よって、スプライン溝とフランジ１１ｆ'とを径方向から見て重なる位置にオーバーラップさせることができ、第２制御軸１１の軸長の増大を抑制できる。

また、嵌合部１１ｇの外径は、先端部１１ａの最外径以上の径を有するため、別部材であるフランジ１１ｆ'を先端部１１ａに挿入する際に、フランジ１１ｆ'の内周によって先端部１１ａのスプラインが損傷することを回避する。

言い換えると、第２制御軸１１の先端部１１ａにスプラインを形成する工程と、スプラインを形成した後、第２制御軸１１の軸方向移動を規制し、かつ、可撓性外歯車３６の底部３６２のボス部３６２ａよりも径方向外側と当接しないフランジ１１ｆ'を先端部１１ａの外周を通して第２制御軸１１に固定する工程とを有する。よって、第２制御軸１１の軸長の増大を抑制しつつ、フランジ１１ｆ'の固定時に、スプラインが損傷することを回避できる。
尚、実施形態２では、フランジ１１ｆ'を圧入固定する例を示したが、溶接固定としてもよい。

以上説明したように、実施形態２の内燃機関の可変圧縮機構のアクチュエータにおいては、以下に列挙する作用効果を奏する。
（４）フランジ１１ｆ'は第２制御軸１１に対して別部材であって、第２制御軸１１に固定されている。よって、第２制御軸１１を製造する際の材料径を小さくすることができ、投入重量や加工取り代を抑制できる。
（５）ボス部３６２ａは、内周にスプライン溝（溝部）が設けられたスプライン穴３６２ｂ（貫通孔）を有し、
第２制御軸１１は、スプライン穴３６２ｂに挿通する先端部１１ａ（挿通部）を有し、
先端部１１ａは外周にスプライン溝と嵌合可能な複数のスプライン（突起部）を有する。
このように、スプライン嵌合する要素が隣接する場合であっても、フランジ１１ｆ'を第２制御軸１１と別部材で構成することで、第２制御軸１１の軸長の増大を抑制できる。
（６）先端部１１ａは、スプラインが形成されている先端部１１ａと、フランジ１１ｆ'が固定されている嵌合部１１ｇと、を有し、先端部１１ａの外径よりも嵌合部１１ｇの外径が大きい。
よって、別部材であるフランジ１１ｆ'を先端部１１ａに挿入する際に、フランジ１１ｆ'の内周によって先端部１１ａのスプラインが損傷することを回避できる。

〔実施形態３〕
次に、実施形態３について説明する。基本的な構成は実施形態２と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図８は実施形態３の可変圧縮比機構のアクチュエータにおける別部材で構成したフランジを表す図である。図８中の左側が、実施形態３のフランジ１１ｆ''をアクチュエータリンク１２側から見た正面図、図８中の右側が、フランジ１１ｆ''のA-A断面図である。実施形態２では、別部材のフランジ１１ｆ'を圧入固定した。これに対し、実施形態３では、ロックナット方式により固定する点が異なる。別部材のフランジ１１ｆ''は、内周に雌ネジ１１ｆ''３が形成され、外周に締め込み治具が噛み合う切り欠き部１１ｆ''４が形成されている。また、フランジ位１１ｆ''には、実施形態２と同様に、当接面１１ｆ''１と傾斜面１１ｆ''２が形成されている。また、第２制御軸１１の嵌合部１１ｇの外周には雄ネジが形成され、フランジ１１ｆ''をロックナットとして締め込み固定する。これにより、フランジ１１ｆ''の締め付け力を管理することで、フランジ１１ｆ''の耐抜け性を向上できる。
（７）フランジ１１ｆ''は内周に雌ネジを１１ｆ''３有し、第２制御軸１１の外周に形成された雄ネジに対して締結する。よって、フランジ１１ｆ''の耐抜け性を向上できる。

〔実施形態４〕
次に、実施形態４について説明する。基本的な構成は実施形態２と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図９は実施形態４の可変圧縮比機構のアクチュエータにおける別部材で構成したフランジを表す図である。実施形態２では、テーパが形成された傾斜面１１ｆ'２を備えた。これに対し、実施形態４では、テーパ形状に代えて、段差形状のフランジ１１ｆ'''を備えた点が異なる。フランジ１１ｆ'''は、第２制御軸１１の嵌合部１１ｇ外周と嵌め合う円筒部１１ｆ'''３と、円筒部１１ｆ'''３に接続され、円筒部１１ｆ'''３よりも大径であって当接面を有する円盤部１１ｆ'''１とを有する。円筒部１１ｆ'''３の減速機側端面１１ｆ'''２がボス部３６２ａと当接し、可撓性外歯車３６の軸方向移動を規制する。尚、円筒部１１ｆ'''３の肉厚が薄いとしても、可撓性外歯車３６から作用する力は圧縮応力のため、十分な強度を確保できる。

このとき、フランジ１１ｆ'''の円筒部１１ｆ'''３の最外径位置は、ボス部３６２ａの最外径位置よりも内側に位置しているため、ボス部３６２ａよりも径方向外側の部分が底部３６２に対して離れるように段差が形成され、底部３６２と円盤部１１ｆ'''１との間に空間を確保できる。よって、肉厚のフランジを別部材として形成する場合に比べて、フランジを製造する際の材料の投入重量を低減できる。
（８）フランジ１１ｆ'''は、ボス部３６２ａよりも径方向の外側の部分が底部３６２に対して離れるように段差が形成されている。よって、フランジ１１ｆ'''を製造する際の投入重量を低減できる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明の範囲内にある限り上記実施形態に限定されるものではない。

以上説明した実施態様から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
駆動モータにより回転され、回転軸線と直交する断面の外形が非円形である波動発生器と、
胴部と、底部と、外歯と、ボス部と、を有する有底円筒状の可撓性外歯車であって、前記胴部は、前記波動発生器の回転により非円形に撓み変形可能な可撓性を有する筒状であり、前記底部は、前記回転軸線に沿う方向を軸方向としたとき、前記軸方向において、前記胴部の両端部である胴部第１端部および胴部第２端部のうち前記胴部第１端部に設けられ、前記外歯は、前記回転軸線の放射方向を径方向としたとき、前記径方向において、前記胴部の外側に設けられ、前記ボス部は、前記底部から前記軸方向に延びる、前記可撓性外歯車と、
撓み変形された前記胴部の前記外歯と噛み合う内歯を有する内歯車と、
前記ボス部と軸方向に相対移動可能かつ一体回転可能に結合すると共に前記内燃機関の可変圧縮比機構に連係し、回転することで前記内燃機関の可変圧縮比機構の姿勢を変化させる制御軸と、
前記制御軸を軸支する軸受を有するハウジングと、
を備え、
前記制御軸は、前記軸方向において、前記ハウジングと当接することで前記可撓性外歯車の前記胴部第２端部から前記胴部第１端部へ向かう側への移動を規制するフランジを有し、
前記フランジは、外径が前記ボス部よりも大きく、かつ、前記ボス部よりも径方向の外側の部分における前記ボス部と前記フランジとの前記軸方向離間距離が、前記径方向の外側の部分よりも内側の部分における前記軸方向離間距離より大きい。
より好ましい態様では、上記態様において、前記フランジは前記制御軸と一体成形されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記フランジは、前記ボス部よりも径方向の外側の部分が前記底部に対して離れるようにテーパが形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記フランジは前記制御軸に対して別部材であって、前記制御軸に固定されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記ボス部は、内周に溝部が設けられた貫通孔を有し、
前記制御軸は、前記貫通孔に挿通する挿通部を有し、
前記挿通部は前記外周に前記溝部と嵌合可能な複数の突起部を有する。
より好ましい態様では、上記態様において、前記ボス部は、内周に溝部が設けられた貫通孔を有し、
前記制御軸は、前記貫通孔に挿通する挿通部を有し、
前記挿通部は前記外周に前記溝部と嵌合可能な複数の突起部を有する。
より好ましい態様では、上記態様において、前記挿通部は、前記突起部が形成されている嵌合部と、前記フランジが固定されている固定部と、を有し、前記嵌合部の外径よりも前記固定部の外径が大きい。
より好ましい態様では、上記態様において、前記フランジは前記制御軸に圧入されている。
より好ましい態様では、上記態様において、前記フランジは前記ボス部よりも径方向の外側の部分が前記底部に対して離れるようにテーパが形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記フランジは、前記ボス部よりも径方向の外側の部分が前記底部に対して離れるように段差が形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記フランジは内周に雌ネジを有し、前記制御軸の外周に形成された雄ネジに対して締結する。

また、他の観点から、本技術的思想の可変圧縮比機構のアクチュエータの製造方法は、その１つの態様において、
内歯車と、前記内歯車と外歯車が部分的に噛み合うように配置される有底円筒状の可撓性外歯車と、を備えた波動歯車減速機と、前記可撓性外歯車の底部に設けられたボス部の内周に設けられた溝部と嵌合する突起を有する嵌合軸部を有し、回転することで内燃機関の可変圧縮比機構の姿勢を変化させる制御軸と、
を備えた内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの製造方法であって、
前記嵌合軸部の外周に前記突起を形成する工程と、
前記突起を形成した後に、前記制御軸の軸方向移動を規制し、かつ、前記可撓性外歯車の底部のボス部よりも径方向外側と当接しないフランジを前記嵌合軸部の外周を通して、前記制御軸に固定する工程と、
を有する。

１１ 第２制御軸
１１ｆ，１１ｆ'，１１ｆ'' フランジ
１１ｇ 嵌合部
５０ 波動歯車減速機
２２ 駆動モータ
３７ 波動発生器
３８ 剛性内歯車
３８ａ 内歯
３６ 可撓性外歯車
３６１ 筒状部
３６２ 底部
３６２ａ ボス部
３６１ａ 外歯
３７１ 波動発生プラグ
４８ モータ駆動軸

Claims (11)

1. 内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
   駆動モータにより回転され、回転軸線と直交する断面の外形が非円形である波動発生器と、
   胴部と、底部と、外歯と、ボス部と、を有する有底円筒状の可撓性外歯車であって、前記胴部は、前記波動発生器の回転により非円形に撓み変形可能な可撓性を有する筒状であり、前記底部は、前記回転軸線に沿う方向を軸方向としたとき、前記軸方向において、前記胴部の両端部である胴部第１端部および胴部第２端部のうち前記胴部第１端部に設けられ、前記外歯は、前記回転軸線の放射方向を径方向としたとき、前記径方向において、前記胴部の外側に設けられ、前記ボス部は、前記底部から前記軸方向に延びる、前記可撓性外歯車と、
   撓み変形された前記胴部の前記外歯と噛み合う内歯を有する内歯車と、
   前記ボス部と軸方向に相対移動可能かつ一体回転可能に結合すると共に前記内燃機関の可変圧縮比機構に連係し、回転することで前記内燃機関の可変圧縮比機構の姿勢を変化させる制御軸と、
   前記制御軸を軸支する軸受を有するハウジングと、
   を備え、
   前記制御軸は、前記軸方向において、前記ハウジングと当接することで前記可撓性外歯車の前記胴部第２端部から前記胴部第１端部へ向かう側への移動を規制するフランジを有し、
   前記フランジは、外径が前記ボス部よりも大きく、かつ、前記ボス部よりも径方向の外側の部分における前記ボス部と前記フランジとの前記軸方向離間距離が、前記径方向の外側の部分よりも内側の部分における前記軸方向離間距離より大きい
   ことを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
2. 請求項１に記載の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
   前記フランジは前記制御軸と一体成形されていることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
3. 請求項２に記載の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
   前記フランジは、前記ボス部よりも径方向の外側の部分が前記底部に対して離れるようにテーパが形成されていることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
4. 請求項１に記載の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
   前記フランジは前記制御軸に対して別部材であって、前記制御軸に固定されていることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
5. 請求項４に記載の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
   前記ボス部は、内周に溝部が設けられた貫通孔を有し、
   前記制御軸は、前記貫通孔に挿通する挿通部を有し、
   前記挿通部は前記外周に前記溝部と嵌合可能な複数の突起部を有することを特徴とする可変圧縮比機構のアクチュエータ。
6. 請求項５に記載の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
   前記挿通部は、前記突起部が形成されている嵌合部と、前記フランジが固定されている固定部と、を有し、前記嵌合部の外径よりも前記固定部の外径が大きいことを特徴とする可変圧縮比機構のアクチュエータ。
7. 請求項４に記載の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
   前記フランジは前記制御軸に圧入されていることを特徴とする可変圧縮比機構のアクチュエータ。
8. 請求項７に記載の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
   前記フランジは前記ボス部よりも径方向の外側の部分が前記底部に対して離れるようにテーパが形成されていることを特徴とする可変圧縮比機構のアクチュエータ。
9. 請求項７に記載の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
   前記フランジは、前記ボス部よりも径方向の外側の部分が前記底部に対して離れるように段差が形成されていることを特徴とする可変圧縮比機構のアクチュエータ。
10. 請求項４に記載の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
    前記フランジは内周に雌ネジを有し、前記制御軸の外周に形成された雄ネジに対して締結することを特徴とする可変圧縮比機構のアクチュエータ。
11. 内歯車と、前記内歯車と外歯車が部分的に噛み合うように配置される有底円筒状の可撓性外歯車と、を備えた波動歯車減速機と、前記可撓性外歯車の底部に設けられたボス部の内周に設けられた溝部と嵌合する突起を有する嵌合軸部を有し、回転することで内燃機関の可変圧縮比機構の姿勢を変化させる制御軸と、
    を備えた内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの製造方法であって、
    前記嵌合軸部の外周に前記突起を形成する工程と、
    前記突起を形成した後に、前記制御軸の軸方向移動を規制し、かつ、前記可撓性外歯車の底部のボス部よりも径方向外側と当接しないフランジを前記嵌合軸部の外周を通して、前記制御軸に固定する工程と、
    を有することを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの製造方法。

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