JP4261838B2

JP4261838B2 - アクチュエータ装置

Info

Publication number: JP4261838B2
Application number: JP2002235403A
Authority: JP
Inventors: 信中村; 吉彦山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-08-13
Also published as: JP2004076824A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば内燃機関の吸気弁や排気弁のバルブリフト量や作動角等を機関運転状態に応じて可変制御する可変動弁装置の駆動機構として用いられるアクチュエータ装置に関する。
【０００２】
従来の可変動弁装置としては、本出願人が先に出願した特開平７−４２５１５号公報に記載されているものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、この可変動弁装置は、機関のクランク軸からスプロケットを介して回転駆動される駆動軸と、該駆動軸の外周に一定の隙間をもって同軸上に配置され、駆動軸と相対回転自在なカムシャフトと、駆動軸とカムシャフトとの間に介装されて、機関運転状態に応じて両者の回転位相を変化させて吸気弁の開閉時期を可変制御する可変機構と、該可変機構を駆動するアクチュエータ装置とを備えている。このアクチュエータ装置は、電動モータと該電動モータの回転速度を減速して制御軸に伝達する減速機構としてのウォーム歯車機構とを有している。
【０００４】
そして、機関運転状態の変化に応じて、コントローラからの制御信号によって電動モータを一方向へ回転させ、ウォーム歯車機構を介して制御軸を同方向へ回転させ、これにより第２偏心カムと第１偏心カムを所定角度まで回転制御する。これによって、ディスクハウジングの揺動に伴い環状ディスクの中心を駆動軸の中心から偏心あるいは同心状態に制御して、駆動軸とカムシャフトとの回転位相を変化させることにより吸気弁の開閉時期を可変制御し、機関低回転から高回転までの機関性能を向上させるようになっている。
【０００５】
また、かかる機関作動中に、バルブスプリングのばね力に起因してカムシャフトに発生する正負の交番トルクは可変機構の各フランジ部やディスクハウジング等を介して制御軸に伝達されるが、この交番トルクは、ウォーム歯車機構の非可逆性を利用してウォームホィールとウォームギアとの間で減殺し、これによって、アクチュエータの駆動負荷を低減させるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の装置にあっては、前述のように、カムシャフトから伝達される交番トルクは、ウォーム歯車機構の非可逆性を利用してウォームホィールとウォームギアとの間で減殺できるものの、ウォーム歯車機構の構造上、ウォームホィールとウォームギアとの間のバックラッシ隙間を十分に小さく設定することができない。このため、該ウォームホィールとウォームギアとの歯面間で、交番トルクによる衝突打音が発生し易くなる。
【０００７】
しかも、ウォームホィールとウォームギアとは、互いに１つの歯部が当接してトルク伝達を行なうため、該両歯部の対向当接する歯面間の面圧が高くなって摩耗が発生し易くなり、耐久性が低下する、といった種々の技術的課題を招来している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来のアクチュエータ装置の実状に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明にあっては、とりわけ、前記ガイド溝を、移動部材の内周面の軸方向に螺旋状に直接形成すると共に、ボールの循環列を、前記移動部材の軸方向に所定間隔をもって複数形成し、かつ、前記移動部材の各循環列の間に、前記リンク機構と連結するピンを回転自在に挿通するピン穴を該移動部材に直接形成し、前記ピン穴を移動部材の径方向へ貫通形成すると共に、前記ピン穴と該ピン穴に挿通したピンとの間に、潤滑油流通用の隙間部を形成し、潤滑油を前記隙間部から前記ガイド溝内に流入させることを特徴としている。
【０００９】
したがって、この発明によれば、ボール循環溝とガイド溝との間は、複数のボールが介装されて、バックラッシ隙間を小さくすることができることから、例えばこのアクチュエータ装置を内燃機関に適用した場合には、交番トルクによる打音の発生を抑制できると共に、装置の耐久性を向上できる。
【００１０】
また、ボール螺子軸と移動部材とは、ボール循環溝とガイド溝との間の複数のボールによって連続的かつほぼ転がり接触状態で噛合するようになっているため、ボール螺子軸から移動部材への回転トルクの伝達効率が高くなる。この結果、例えば可変機構の作動応答性が向上して、機関弁のバルブリフトや開閉時期制御を機関運転状態の変化に速やかに対応させることが可能になる。
【００１１】
しかも、移動部材に形成されたピン穴は、各循環列を避けた位置に形成するようにしたことから、ガイド溝の強度を確保しつつピン穴によるピンの十分な保持力が確保されることから、移動部材の肉厚を可及的に小さくすることが可能になり、この結果、装置の小型化と軽量化が可能になる。
【００１３】
さらに、この発明によれば、例えば移動部材の外周側から隙間部に流入した潤滑油は、内周側のガイド溝内に流入して該ガイド溝とボール及びボール循環溝との間を積極的かつ十分に潤滑することが可能になる。
【００１４】
また、ピン穴は移動部材を貫通して形成されていることから、貫通形成させない場合に比較して、穴開け加工が極めて容易になる。
【００１５】
さらに、ピン穴を移動部材の直径方向に沿って貫通して形成した場合には、２つの穴を同時かつ同軸上に形成できることから、穴開け加工の容易性と高い同軸精度を確保でき、この高い同軸精度によって移動部材とリンク機構との２つのピンの軸方向の位置ずれが防止され、しぶり等のない常時円滑な連結状態が得られる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載のアクチュエータ装置において、前記制御軸を、内燃機関の機関弁の作動特性を変化させる可変機構を機関運転状態に応じて作動させる作動軸に適用したことを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、ボール循環溝とガイド溝と間は、複数のボールが介装されて、バックラッシ隙間を小さくすることができることから、内燃機関のカムシャフトに作用する交番トルクによる打音の発生を抑制できると共に、装置の耐久性を向上できる。
【００１８】
また、ボール螺子軸と移動部材とは、ボール循環溝とガイド溝と間の複数のボールによって連続的かつほぼ転がり接触状態で噛合する形になっているため、ボール螺子軸から移動部材への回転トルクの伝達効率が高くなる。この結果、前記可変機構の作動応答性が向上して、機関弁のバルブリフトや開閉時期制御を機関運転状態の変化に速やかに対応させることが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアクチュエータ装置を内燃機関の可変動弁装置に適用した実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態では、可変動弁装置が吸気弁側に適用され、１気筒当たり２つの吸気弁を備え、かつ吸気弁のバルリフト量を機関運転状態に応じて可変制御するようになっている。
【００２０】
すなわち、可変動弁装置は、図３〜図６に示すようにシリンダヘッド１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられて、バルブスプリング３，３によって閉方向に付勢された一対の吸気弁２，２と、該各吸気弁２，２のバルブリフト量を可変制御する可変機構４と、該可変機構４の作動位置を制御にする制御機構５と、該制御機構５を回転駆動するアクチュエータ装置である駆動機構６とを備えている。
【００２１】
前記可変機構４は、シリンダヘッド１上部の軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に圧入等により固設された偏心回転カムである駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面に揺動自在に支持されて、各吸気弁２，２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６に摺接して各吸気弁２，２を開作動させる２つの揺動カム１７，１７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の揺動力として伝達する伝達手段とを備えている。
【００２２】
前記駆動軸１３は、図３にも示すように、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや、該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図中、時計方向（矢印方向）に設定されている。
【００２３】
前記軸受１４は、図４Ａに示すように、シリンダヘッド１の上端部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００２４】
前記駆動カム１５は、ほぼリング状を呈し、円環状のカム本体と、該カム本体の外端面に一体に設けられた筒状部とからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔が貫通形成されていると共に、カム本体の軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量βだけオフセットしている。また、この駆動カム１５は、駆動軸１３に対し前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない一方の外側に駆動軸挿通孔を介して圧入固定されていると共に、カム本体の外周面が偏心円のカムプロフィールに形成されている。
【００２５】
前記バルブリフター１６，１６は、有蓋円筒状に形成され、シリンダヘッド１の保持孔内に摺動自在に保持されていると共に、揺動カム１７，１７が摺接する上面が平坦状に形成されている。
【００２６】
前記両揺動カム１７は、図３及び図４に示すように、同一形状のほぼ雨滴状を呈し、円環状のカムシャフト２０の両端部に一体的に設けられていると共に、該カムシャフト２０が内周面を介して駆動軸１３に回転自在に支持されている。また、一端部のカムノーズ部２１側にピン孔が貫通形成されていると共に、下面には、カム面２２が形成され、カムシャフト２０側の基円面と、該基円面からカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面と、該ランプ面からカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフトの頂面に連なるリフト面が形成されており、該基円面とランプ面及びリフト面が、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面の所定位置に当接するようになっている。
【００２７】
前記伝達手段は、図３〜図６に示すように、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係するリンクロッド２５とを備えている。
【００２８】
前記ロッカアーム２３は、中央に有する筒状の基部が支持孔を介して後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、筒状基部の外端部に突設された前記一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、基部の内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、リンクロッド２５の一端部２５ａと連結するピン２７が嵌入するピン孔が形成されている。
【００２９】
前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体が回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。
【００３０】
前記リンクロッド２５は、ロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔に挿入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔が貫通形成されている。
【００３１】
なお、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制するスナップリングがそれぞれが設けられている。
【００３２】
前記制御機構１９は、駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３の支持孔に摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。
【００３３】
前記制御軸３２は、図３に示すように、駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、所定位置のジャーナル部３２ｂが前記軸受１４のメインブラケット１４ａとサブブラケット１４ｂとの間に回転自在に軸受されている。また、制御軸３２の内部には、オイルギャラリー３４が軸心方向に沿って形成されていると共に、前記ジャーナル部３２ｂの半径方向にシリンダヘッド１内の潤滑油を前記オイルギャラリー３４内に導く油導入孔３４ａが貫通形成されている。
【００３４】
前記制御カム３３は、図３〜図６に示すように円筒状を呈し、軸心Ｐ２位置が制御軸３２の軸心Ｐ１からα分だけ偏倚している。
【００３５】
前記駆動機構６は、図１〜図３及び図７、図８に示すように、シリンダヘッド１の後端部に固定されたハウジング３５と、該ハウジング３５の一端部に固定された回転力付与機構である電動モータ３６と、ハウジング３５の内部に設けられて電動モータ３６の回転駆動力を前記制御軸３２に伝達するボール螺子伝達手段３７とから構成されている。
【００３６】
前記ハウジング３５は、前記制御軸３２の軸方向とほぼ直角方向に沿って配置された円筒部３５ａと、該円筒部３５ａの上端部中央に上方へ突出して、内部に前記制御軸３２の一端部３２ａが臨む膨出部３５ｂと、円筒部３５ａと膨出部３５ｂとの一側部を閉塞する側壁３５ｃとから構成されている。
【００３７】
前記電動モ−タ３６は、比例型のＤＣモータによって構成され、ほぼ円筒状のモータケーシング３８の先端小径部３８ａが前記円筒部３５ａの一端開口部３５ｃに圧入などにより固定されている。また、電動モ−タ３６の駆動シャフト３６ａは、モータケーシング３８の先端小径部３８ａ内に設けられたボールベアリング３９によって軸受されている。
【００３８】
また、電動モータ３６は、機関の運転状態を検出するコントローラ４０からの制御信号によって駆動するようになっている。このコントローラ４０は、クランク角センサ４１やエアーフローメータ４２、水温センサ４３や、制御軸３２の回転位置を検出するポテンショメータ４４等の各種のセンサからの検出信号をフィードバックして現在の機関運転状態を演算などにより検出して、前記電動モータ３６に制御信号を出力している。
【００３９】
前記ボール螺子伝達手段３７は、図１及び図２、図７，図８に示すように、前記ハウジング３５の円筒部３５ａ内に電動モータ３６の駆動シャフト３６ａとほぼ同軸上に配置されたボール螺子軸４５と、該ボール螺子軸４５の外周に螺合する移動部材であるボールナット４６と、ハウジング３５内で前記制御軸３２の一端部に一体成形された連係部である連係アーム４７と、該連係アーム４７と前記ボールナット４６とを連係するリンク部材４８とから主として構成されており、前記連係アーム４７とリンク部材４８によってリンク機構が構成されている。
【００４０】
前記ボール螺子軸４５は、両端部を除く外周面全体に所定幅のボール循環溝４９が螺旋状に連続して形成されていると共に、円筒部３５ａの一端開口部３５ｃと他端開口部３５ｄにそれぞれ臨んだ両端部４５ａ、４５ｂがボールベアリング５０、５１によって回転自在に軸受けされている。
【００４１】
また、ボール螺子軸４５の他端部４５ｂの先端部には、該ボール螺子軸４５を円筒部３５ａ内に保持するナット５２が螺着されており、このナット５２は、一端側の突起部５２ａが一方側ボールベアリング５１の内輪５１ａを右方向に押付けると共に、ボール螺子軸４５の他端部４５ｂ側に有する段差面を左側に締め上げており、その結果、内輪５１ａを固定すると共に、ボール螺子軸４５と一体的に回転するようになっている。また、前記円筒部３５ａの他端開口部３５ｄは、碗状のキャップナット５３が螺着されており、このキャップナット５３の円筒状前端部によって前記一方側ボールベアリング５１の外輪５１ｂを他端開口部３５ｄの段差部３５ｅに押し付け固定している。
【００４２】
なお、ボール螺子軸４５の他端部４５ｂ側には、前記ナット５２をスパナなどの所定の治具で締めつける際に、ボール螺子軸４５が回転しないように押さえ治具が係合する２面幅の係合面４５ｄ、４５ｄが形成されている。
【００４３】
さらに、ボール螺子軸４５は、一端部４５ａの先端小径軸４５ｃと電動モータ３６の駆動シャフト３６ａの先端小径部３６ｂが円筒状の連結部材５４によって同軸上で軸方向移動可能にセレーション結合されている。
【００４４】
すなわち、前記先端小径軸４５ｃと先端小径部３６ｂの外周面にセレーション凹凸部が軸方向に沿って形成されている一方、前記連結部材５４の内周面に前記セレーション凹凸部に遊嵌状態で嵌合するセレーション部が軸方向に沿って形成され、かかるセレーション結合によって電動モータ３６の回転駆動力を前記ボール螺子軸４５に伝達すると共に、ボール螺子軸４５の軸方向の僅かな移動を許容している。
【００４５】
前記ボールナット４６は、図２、図３及び図８に示すように、ほぼ円筒状に形成され、内周面に前記ボール循環溝４９と共同して複数のボール６４を転動自在に保持するガイド溝５５が螺旋状に連続して形成されていると共に、複数のボール６４の循環列をボールナット４６の軸方向の前後２個所に設定する２つのディフレクタ６５が取り付けられている。つまり、このディフレクタ６５は、前記ボール循環溝４９とガイド溝５５との間を転動する前記複数のボール６４を同一溝内に循環させるために、同循環列内に再び戻すようにボール６４を案内するものであり、この循環列を軸方向の前後２個所に設けたものである。そして、
ボールナット４６は、各ボール６４を介してボール螺子軸４５の回転運動をボールナット４６に直線運動に変換しつつ軸方向の移動力が付与されるようになっている。
【００４６】
また、ボールナット４６の前記両循環列の間には、２つのピン穴５６，５６がほぼ径方向に沿って穿設されている。すなわち、この両ピン穴５６，５６は、ボールナット４６の外周面の軸方向のほぼ中央位置から内周面方向へ径方向に沿って対向して穿設され、その各底面５６ａ、５６ａがボールナット４６の内周面から貫通することなく所定の肉厚幅ｔをもって孔開けされている。
【００４７】
前記連係アーム４７は、図１及び図２に示すように、ほぼ雨滴状に形成され、大径基部が制御軸３２の一端部３２ａを介して制御軸３２と一体形成されていると共に、先細り状の先端部４７ｂの幅方向の中央位置にスリット５７が形成されており、また、先端部４７ｂには、制御軸３２方向に沿って連続して貫通した２つのピン孔４７ｃ、４７ｃが形成されている。したがって、このピン孔４７ｃ、４７の軸心Ｚが、制御軸３２の軸心Ｐ１より偏倚している。また、連係アーム４７の大径基部内には、前記制御軸３２から伸びるオイルギャラリー３４内の潤滑油を前記先端部４７ｂを介してリンク部材４８側へ供給する油導出孔３４ｂが半径方向に沿って穿設されている。
【００４８】
前記リンク部材４８は、ほぼＹ字形状に形成され、平板状の一端部５８と二股状の他端部５９、５９とからなり、前記一端部５８は、前記連係アーム４７のスリット５７内に挿通配置されて、前記ピン孔４７ｃ、４７ｃと自身のピン孔５８ａに貫通したピン６０によって連係アーム４７の先端部４７ｂに回転自在に連結されている。なお、前記ピン６０は、両端部が連係アーム４７の両ピン孔４７ｃ、４７ｃに固定されて、中央部がリンク部材４８のピン孔５８ａに摺動可能になっている。
【００４９】
一方、二股状の他端部５９，５９は、ボールナット４６の両側に配置されて、前記ボールナット４６のピン穴５６，５６に対応してそれぞれ対向して貫通形成されたピン孔５９ａ、５９ａが貫通形成されており、該ピン穴５９ａ、５９ａと前記ボールナット４６のピン穴５６，５６にそれぞれ挿通された２つのピン軸６１、６１によってボールナット４６に対して回転自在に連結されている。つまり、前記ピン軸６１，６１は、各外端部が前記ピン穴５９ａ、５９ａにそれぞれ固定されていると共に、各内端部は前記各ピン穴５６，５６に微少隙間部Ｃを介して回転自在に挿通されている。前記各微少隙間部Ｃは、前記オイルギャラリー３４から油導出孔３４ｂを通ってリンク部材４８の外面を伝ってきた潤滑油を内部に導くようになっている。
【００５０】
また、前記ハウジング３５の側壁３５ｅの内側には、図１及び図７に示すように、前記連係アーム４７を介して制御軸３２の左右の最大回転位置を規制する規制機構である２つの第１、第２ストッパピン６２，６３が設けられている。
【００５１】
すなわち、前記第１ストッパピン６２は、前記制御軸３２が図１中反時計方向へ回転して前記可変機構４によって吸気弁２，２のバルブリフト量を最小リフトとする側壁３５ｅ位置に固定されている。一方、第２ストッパピン６３は、制御軸３２が図示のように時計方向へ回転して前記バルブリフト量を最大リフトとする側壁３５ｅ位置に固定されており、これら第１，第２ストッパピン６２，６３によって制御軸３２の左右の最小、最大回転位置が規制されるようになっている。
【００５２】
以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、例えば、機関のアイドリング運転時を含む低回転運転領域には、コントローラ４０からの制御信号によって電動モータ３６に伝達された回転トルクは、ボール螺子軸４５に伝達されて回転すると、この回転に伴って各ボール６４がボール循環溝４９とガイド溝５５との間を転動しながらボールナット４６を図７に示すように、最大右方向位置へ直線状に移動させる。
【００５３】
これによって制御軸３２は、リンク部材４８と連係アーム４７とによって反時計方向に回転駆動され、連係アーム４７の先端部４７ｂの側面が第１ストッパピン６２に当接してそれ以上の回転が規制される。
【００５４】
したがって、制御カム３３は、軸心Ｐ２が図４Ａ、Ｂに示すように制御軸３２の軸心Ｐ１の回りを同一半径で回転して、肉厚部が駆動軸１３から上方向に離間移動する。これにより、ロッカアーム２３の他端部２３ｂとリンクロッド２５の枢支点は、駆動軸１３に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム１７は、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強制的に引き上げられて全体が時計方向へ回動する。
【００５５】
よって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのバルブリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は充分小さくなる。
【００５６】
したがって、かかる機関の低回転領域では、バルブリフト量が最も小さくなることにより、各吸気弁２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。
【００５７】
また、この時点における制御軸３２に作用する正負（＋、−）の交番トルクは、図９のＴ１’で示すように十分小さく、したがって連係アーム４７やリンク部材４８を介してボールナット４６に伝達される荷重も小さいことから、ボール螺子軸４５及びボールナット４６のねじ部に対する大きな集中荷重の発生はない。
【００５８】
したがって、ボール６４によるボール螺子軸４５とボールナット４６との間の摩耗などの発生が防止される。
【００５９】
また、機関中回転領域に移行した場合は、コントローラ４０からの制御信号によって電動モータ３６が逆回転し、この回転トルクがボール螺子軸４５に伝達されて回転すると、この回転に伴ってボールナット４６が各ボール６４を介して図７に示す位置から左方向へ直線移動する。したがって、制御軸３２は、制御カム３３を図４に示す位置から時計方向へ回転させて、図５Ａ、Ｂに示すように軸心Ｐ２を少し下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向寄りにに移動して他端部２３ｂが揺動カム１７のカムノーズ部２１をリンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ反時計方向へ回動させる。
【００６０】
よって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのバルブリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量Ｌ２は若干大きくなる。
【００６１】
また、この時点における正負（＋、−）の交番トルクは、図９のＴ２’に示すように最小リフト時の場合よりも比較的大きくなるが、ボール螺子軸４５とリンク部材４８との間のなす角度θが最小リフト時よりも小さくなるので、ボールナット４６とボール螺子軸４５との間のラジアル荷重は抑制され、大きな集中荷重の発生を回避できる。
【００６２】
さらに、機関高回転領域に移行した場合は、コントローラ４０からの制御信号によって電動モータ３６がさらに逆回転してボール螺子軸４５が同方向へさらに回転すると、この回転に伴ってボールナット４６が各ボール６４を介して図１に示すように、左方向へ大きく移動するが、このとき連係アーム４８が第２ストッパピン６３に突き当たった位置でそれ以上の移動が規制され、ボールナット４６のそれ以上の移動も規制される。したがって、制御軸３２は、制御カム３３を図５に示す位置から時計方向へ回転させて、図６Ａ、Ｂに示すように軸心Ｐ２が下方向へ移動する。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向に移動して他端部２３ｂによって揺動カム１７のカムノーズ部２１をリンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ反時計方向へ回動させる。
【００６３】
したがって、揺動カム１７のバルブリフター１６の上面に対するカム面２２の当接位置が、右方向位置（リフト部側）に移動する。このため、吸気弁１２の開作動時に駆動カム１５が回転してロッカアーム２３の一端部２３ａをリンクアーム２４を介して押し上げると、バルブリフター１６に対するそのリフト量Ｌ３は中バルブリフト量Ｌ２よりさらに大きくなる。
【００６４】
よって、かかる高回転領域では、バルブリフト量が最大に大きくなり、各吸気弁２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００６５】
そして、この時点における正負（＋、−）の交番トルクは、図９のＴ３’に示すように中バルブリフト時の場合よりも大きくなる。ところが、ボール螺子軸４５とリンク部材４８との間のなす角度θ２が、最小リフト時よりは勿論のこと、中リフト時よりも小さくなるため、ラジアル荷重Ｆ３ｒは十分抑制され、前述のように、制御軸３２から連係アーム４７及びリンク部材４８を介して伝達された大きな交番荷重を、各ボール６４を介してボールナット４６のガイド溝５５とボール螺子軸４５のボール循環溝４９の円周方向の全域で受けることになるから、かかる入力荷重が円周方向に分散されて集中荷重の発生を十分に回避することができる。
【００６６】
したがって、ガイド溝５５とボール循環溝４９間での摩耗などの発生を効果的に防止できることから、装置の耐久性の向上が図れる。
【００６７】
特に、前記軸線方向の分力は、一列ではなく左右２列の循環列によってボール循環溝４９とガイド溝５５全体で受けるので、分力をさらに大きな範囲で分散させることになるから、摩耗などの発生をさらに防止できる。
【００６８】
しかも、前述のように、ボール螺子軸４５の回転力をボール循環溝４９とガイド溝５５間で各ボール６４がほぼ転がり接触状態で転動することによりボールナット４６に伝達するようになっており、各部間の摩擦抵抗が極めて小さくなることから、ボールナット４６の移動が円滑になると共に、移動応答性が向上する。この結果、機関運転状態変化に応じて制御軸３２による吸気弁２，２のバルブリフト制御応答性も良好になる。
【００６９】
また、ボールナット４６は、リンク部材４８の二股状の他端部５９，５９と各ピン軸６１，６１によって自由な回転が規制されていることから、ボール螺子軸４５の回転力を効率よく伝達することができる。
【００７０】
さらに、この実施形態では、制御軸３２の過回転を防止するために、第１、第２ストッパピン６２，６３を設けていることから、ボールナット４６の最大左右移動位置において各ストッパピン６２，６３により前記交番トルクの一方向の荷重入力を抑制できると共に、該ボールナット４６の過度な移動も防止できる。
【００７１】
また、ボール螺子軸４５の他端部４５ｂをナット５２によって、ボールベアリング５１の内輪５１ａに固定するようにしたため、ボール螺子軸４５の安定かつ円滑な回転を維持しつつ軸方向の不用意な移動を規制できる。
【００７２】
さらに、ボールナット４６は、ピン穴５６，５６を介してピン軸により軸方向のほぼ中央位置で支持されることから、前記径（ラジアル）方向からの入力荷重が作用してもボールナット４６に偏荷重が作用しないので、耐久性の低下を防止できる。
【００７３】
また、前記制御軸３２のオイルギャラリー３４から油導出孔３４ｂを通って外部に導出された潤滑油は、図２及び図３の破線矢印で示すように、リンク部材４８の外面を伝って二股状の他端部５９，５９の各内面に回り込んで微少隙間部Ｃ、Ｃ内に入って、ピン軸６１，６１の内端部との間を潤滑する。したがって、ボールナット４６とリンク部材４８との連結部位に対する潤滑性能が向上する。
【００７４】
図１０は本発明の第２の実施形態を示し、ボールナット４６側のピン穴５６，５６を直径方向へ貫通形成したものである。
【００７５】
すなわち、前記ピン穴５６，５６は、ボールナット４６の外周面から内周面まで貫通形成されて、各ピン軸６１，６１の先端部がボールナット４６の内周面まで挿通されている。また、この各ピン軸６１，６１の先端部外周面と各ピン穴５６，５６の内周面との間に微少隙間部Ｃ、Ｃが形成されて、該ピン軸６１、６１が回動自在になっている。
【００７６】
したがって、この実施形態によれば、前述と同じように、油導出孔３４ｂから流出した潤滑油が、図中破線矢印で示すように、リンク部材４８の外面から各他端部５９，５９の内面に回り込んで、前記各微少隙間部Ｃ、Ｃ内を通ってガイド溝５５とボール循環溝４９との間に供給される。このため、各ボール６４と各溝４９，５５との間が積極的に潤滑されて、一層円滑な転動つまりボールナット４６のスムーズな移動性が得られると共に、摩耗の発生が防止され、この点でも耐久性の向上が図れる。
【００７７】
さらに、潤滑油が各ボール６４と各溝４９，５５との間に入り込むことによって、この粘性によって各部間のバックラッシ隙間によるボールナット４６移動時の衝撃を減衰させることができると共に、衝撃騒音の発生も防止できる。
【００７８】
また、前記ピン孔５６，５６を直径方向へ貫通形成することができるので、孔開け作業が容易になると共に、両者の同軸度が高くなり、これによって両他端部５９，５９の位置ずれなどによるボールナット４６との摩擦の発生を防止できる。
各ピン軸６１，６１をボールナット４６の内周面まで挿通できることから、この結合強度が高くなる。この結果、ボールナット４６の外径（肉厚）を可及的に小さくすることができる。したがって、装置の小型化と軽量化が図れる。しかも、逆に、ボールナット４６の外径が一定であれば、その内径を大きくしてボール螺子軸４５の外径を大きくできるので、該ボール螺子軸４５の強度や剛性を高くすることが可能になる。
【００７９】
図１１は本発明の第３の実施形態を示し、前記各ボール６４の循環列を左右２つずつ形成したものである。
【００８０】
すなわち、前記リンク部材４８の二股状他端部５９，５９が、第１実施形態のものより軸方向へ長く形成されている一方、ボールナット４６の軸方向の長さも長く形成され、ガイド溝５５の左右にそれぞれ２つのディフレクタ６５ａ、６５ｂ、６５ａ、６５ｂが設けられて、左右に各２連の循環列が形成されている。
【００８１】
また、前記ピン穴５６，５６は、ボールナット４６の外周面から内周面まで貫通形成されて、各ピン軸６１，６１の先端部がボールナット４６の内周面まで挿通されていることは、第２の実施形態と同様である。
【００８２】
したがって、この実施形態によれば、各２つの循環列がピン穴５６，５６（ピン軸６１，６１）を中心に左右対称位置に配置されることから、ボールナット４６の移動姿勢が安定して、該ボールナット４６の移動中における各ボール６４、５９による各ボール循環溝４９と各ガイド溝５５との片当たりの発生が防止されて、さらに常時円滑な移動性が得られると共に、各部の摩耗などの発生が防止されて、耐久性の向上が図れる。
【００８３】
また、ピン穴５６，５６の貫通形成による作用効果は第２の実施形態と同様である。
【００８４】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば電動モータ３６の配置はエンジンルームのレイアウトによって自由に変更でき、図２に示す右側ではなく反対の左側にしてもよい。また、回転付与機構としては電動モータの他に、油圧モータなどであってもよい。また、本発明は、吸気弁側の他に排気弁側あるいは両方の弁側に適用することが可能である。さらにボールナット４６のピン穴５６は、２つでなく１つであっても良い。また、内燃機関以外への適用も可能である。
【００８５】
さらに、ボール螺子の循環列を形成する例として、ディフレクタを示したが、チューブなどを用いて循環列を形成する方式であってもよい。
【００８６】
前記各実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
【００８７】
（イ）前記可変機構は、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、支軸に揺動自在に支持されて、カム面がバルブリフター上面を摺接して機関弁を開閉作動させる揺動カムと、一端部が前記駆動カムに機械的に連係し、他端部がリンクロッドを介して揺動カムに連係したロッカアームとを備え、
機関運転状態に応じて前記ロッカアームの揺動支点を変化させることにより、揺動カムのカム面のバルブリフター上面に対する当接位置を変化させて機関弁のバルブリフトを可変にするように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータ装置。
（ロ）前記ボールナットのピン穴をボールナットの直径方向へ貫通形成して、径方向の対称位置に２つ形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータ装置。
【００８８】
この発明によれば、ピン穴を２つ形成したことにより、該ピン穴に挿通するピン軸を介してボールナットをリンク機構に強固に連結することができると共に、前記ピン穴が直径方向の対称位置に貫通しているから、一度の孔開けで両方形成することができ、該孔開け作業が容易になる。
【００８９】
しかも、両ピン穴の同軸度が高くなることから、リンク部材との安定した連結状態が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の駆動機構を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態の駆動機構の要部縦断面図である。
【図３】本実施形態が適用される可変動弁装置の斜視図ある。
【図４】Ａは可変動弁装置における最小リフト制御時の閉弁作用を示す図２のＡ矢視図、Ｂは同最小リフト制御時の開弁作用を示す図２のＡ矢視図である。
【図５】Ａは可変動弁装置における中リフト制御時の閉弁作用を示す図２のＡ矢視図、Ｂは同中リフト制御時の開弁作用を示す図２のＡ矢視図である。
【図６】Ａは可変動弁装置における最大リフト制御時の閉弁作用を示す図２のＡ矢視図、Ｂは同最大リフト制御時の開弁作用を示す図２のＡ矢視図である。
【図７】本実施形態における最小リフト制御時の駆動機構の作動説明図である。
【図８】本駆動機構の平面展開図である。
【図９】バルブリフト量と交番トルクとの関係を示す特性図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態を示す駆動機構の要部縦断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態を示す駆動機構の要部縦断面図である。
【符号の説明】
２…吸気弁（機関弁）
４…可変機構
６…駆動機構（アクチュエータ装置）
３２…制御軸
３６…電動モータ（回転力付与機構）
３７…螺子伝達手段
４５…ボール螺子軸
４６…ボールナット（移動部材）
４７…連係リンク（リンク機構）
４８…リンク部材（リンク機構）
４９…ボール循環溝
５５…ガイド溝
５６…ピン穴
５９…他端部
６１…ピン軸（ピン）
６２…第１ストッパピン（規制機構）
６３…第２ストッパピン（規制機構）
６４…ボール
６５…ディフレクタ

Claims

外周面の円周方向にボール循環溝を有するボール螺子軸と、
該ボール螺子軸に回転力を付与する回転力付与機構と、
内周面の円周方向に前記ボール循環溝と共同して複数のボールを転動自在に保持するガイド溝を有し、前記ボール螺子軸の回転に伴い前記複数のボールを介してボール螺子軸の軸方向へ直線移動する移動部材と、
一端部が前記移動部材に揺動自在に連係され、他端部が制御軸に揺動自在に連係されて、前記移動部材の直線移動を制御軸に回転運動として伝達するリンク機構と、
を備え、
前記回転付与機構の回転力をボール螺子軸及び移動部材及びリンク機構を介して前記制御軸に伝達するアクチュエータ装置であって、
前記ガイド溝を、移動部材の内周面に軸方向へ螺旋状に直接形成すると共に、
ボールの循環列を、前記移動部材の軸方向へ所定間隔をもって複数形成し、
かつ、前記移動部材の各循環列の間に、前記リンク機構と連結するピンを回転自在に挿通するピン穴を該移動部材に直接形成し、
前記ピン穴を移動部材の径方向へ貫通形成すると共に、前記ピン穴と該ピン穴に挿通したピンとの間に、潤滑油流通用の隙間部を形成し、潤滑油を前記隙間部から前記ガイド溝内に流入させることを特徴とするアクチュエータ装置。
前記請求項１に記載のアクチュエータ装置において、
前記制御軸を、内燃機関の機関弁の作動特性を変化させる可変機構を機関運転状態に応じて作動させる作動軸に適用したことを特徴とするアクチュエータ装置。