JP4351188B2

JP4351188B2 - アクチュエータ装置及びその組み付け方法

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Publication number: JP4351188B2
Application number: JP2005180036A
Authority: JP
Inventors: 茂川上; 隆小野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: JP2007002670A; DE102006028540A1; CN1884798A; US20060283413A1; US7383800B2

Description

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などに適用されるアクチュエータ装置に関する。

従来の内燃機関の可変動弁装置に用いられるアクチュエータ装置としては、種々提供されており、その１つとして例えば以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

概略を説明すれば、可変動弁装置は、クランクシャフトから回転力が伝達される駆動軸と、揺動することによって一気筒当たり２つの吸気弁を開閉作動させる揺動カムと、前記駆動軸の外周に固定された駆動カムと前記揺動カムとの間に介装されて、駆動カムの回転力を揺動運動に変換して前記揺動カムに伝達するロッカアームなどからなる伝達機構と、前記ロッカアームの中央に有する支持孔内に挿通配置された偏心制御カム及び該偏心制御カムを回転制御する制御軸とからなる制御機構と、前記制御軸を機関駆動状態に応じて回転制御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、電動モータによって正逆回転されるボール螺子軸と、該ボール螺子軸の外周面に形成された雄ねじ部に内周の雌ねじが螺合して軸方向へ移動可能な移動ナットと、二股状の一端部が前記移動ナットの両側部にピンを介して揺動自在に連係されたリンク部材と、基端部が前記制御軸の一端部に固定されて、突出端が前記リンク部材の他端部に回転自在に連係された連結アームとを備えている。

そして、前記電動モータの正逆回転駆動に伴ってボール螺子軸が正逆回転することにより、移動ナットが軸方向へ移動して、前記リンク部材を介して前記制御軸の回転位置を制御することにより、偏心制御カムが前記ロッカアームの揺動支点を変化させることによって前記吸気弁のバルブリフト量を変化させるするようになっている。
特開２００４−７６８２４号公報（図１）

しかしながら、前記従来のアクチュエータ装置にあっては、前記リンク部材は、一端部が二股状に形成されて各先端部が前記移動ナットの軸線付近の両側部にピンにより枢支されて、他端部は単一片に形成されて全体がＹ字形状に形成されている。

このため、前記移動ナットが一方向へ最大に移動すると前記リンク部材がそれに追随して漸次傾きながら前記連係アームを介して制御軸を一方向へ回転させるが、このとき、前記リンク部材は、一端部側の二股部位がボール螺子軸の雄ねじ部の上面に突き当たってそれ以上の傾倒が規制されてしまう。したがって、前記リンク部材の傾動角度範囲が自ずと制限されてしまう。

この結果、前記制御軸の回転角度も制限されて、各吸気弁のバルブリフト量の可変制御幅が制限されるおそれがある。

また、リンク部材は、前述の最大傾倒位置で連係アーム側の端部が立ち上がった角度姿勢になってしまうので、該リンク部材を含めたボール螺子軸や移動ナットなどのユニット体が径方向に嵩張って大型化してまう。このため、このユニット体をハウジングの一端部に形成された開口から挿通して内部に組み付ける際に、その作業が煩雑になり、組み付け作業能率が低下してしまう。

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、制御軸を作動させることによって内燃機関の機関弁のリフト特性を制御する可変動弁装置に用いるアクチュエータ装置であって、ハウジング内に回転自在に収容され、外周にねじ部が形成された出力軸と、該出力軸を回転駆動する駆動部と、前記出力軸のねじ山に噛み合って、該出力軸の回転に伴い軸方向へ移動する移動ナットと、前記出力軸における前記駆動部側の端部を支持する第１軸受と、前記出力軸における前記駆動部の反対側の端部を支持する第２軸受と、一端が前記移動ナットに揺動自在に連係されると共に、他端が制御軸に揺動自在に連係されて、前記移動ナットの移動に伴って作動力を前記制御軸に伝達するリンク部材と、前記第２軸受と前記移動ナットとの間に介装され、該移動ナットを前記駆動部側へ付勢する付勢部材と、を備え、前記リンク部材を、互いに対向する板状をなす一対のリンク部と、該一対のリンク部を連結する連結部と、によって構成され、横断面が前記出力軸側に開口するほぼ凹状に形成すると共に、前記リンク部材の他端部が前記制御軸と連係されてない状態において、前記リンク部材を傾倒させることによって前記凹状部内に前記出力軸が嵌入可能、かつ、前記リンク部材の他端部が前記付勢部材により前記第１軸受に弾接可能となるように構成ことを特徴としている。

この発明によれば、前記出力軸が回転して前記移動ナットが一方向へ移動すると、リンク部材は、移動ナットの移動に伴って漸次傾動しながら前記開口側から凹状部内に出力軸が嵌入されて該出力軸とほぼ平行になるまで大きく傾倒させることが可能になる。このため、前記移動ナットを軸方向へ大きく移動させることができ、この結果、前記制御軸の回転角度範囲を十分に大きくすることができる。

そして、特に、この発明によれば、出力軸、移動ナット及びリンク部材などを予めユニット化する際、リンク部材を傾倒させた状態で付勢部材の付勢力によって出力軸とほぼ平行状態に仮止めさせることができるため、当該ユニット体をハウジング内に挿通配置する際の組み付け作業が容易になる。

しかも、前記組み付け後は、付勢部材により移動ナットを駆動部側となる第１軸受側へと付勢することで移動ナットと出力軸との間における各ねじ部間のバックラッシを吸収させることができるため、該両者間のガタツキの発生の防止に供される。

請求項２に記載の発明は、制御軸を作動させることによって内燃機関の機関弁のリフト特性を制御する可変動弁装置に用いられ、外周にねじ部が形成された出力軸と該出力軸を回転駆動する駆動部と前記出力軸のねじ山に噛み合って該出力軸の回転に伴い軸方向へ移動することによって前記制御軸に作動力を付与する移動ナットとを備えたアクチュエータ装置の組み付け方法であって、前記出力軸及び移動ナットと、前記出力軸における前記駆動部側の端部を支持する第１軸受と、前記出力軸における前記駆動部の反対側の端部を支持する第２軸受と、一端が前記移動ナットに揺動自在に連係され、かつ、他端が制御軸に揺動自在に連係されて前記移動ナットの移動に伴い作動力を前記制御軸に伝達するように構成されると共に、互いに対向する板状をなす一対のリンク部と該一対のリンク部を連結する連結部とを有し、横断面が前記出力軸側に開口するほぼ凹状に形成されたリンク部材と、前記第２軸受と前記移動ナットとの間に介装され、該移動ナットを前記駆動部側へ付勢する付勢部材と、によって所定のユニット体を形成し、前記リンク部材を傾倒させることによって前記凹状部内に前記出力軸を嵌入させると共に、前記付勢部材の付勢力をもって前記リンク部材の他端部を前記第１軸受に弾接させて当該リンク部材と前記出力軸とをほぼ平行状態に仮止めした後に、当該ユニット体をハウジング内に挿通し固定することを特徴としている。

この発明によれば、前記ユニット体をハウジング内に挿通配置するにあたり、リンク部材を傾倒させた状態で付勢部材の付勢力によって出力軸とほぼ平行状態に仮止めさせることができる。

したがって、このユニット体をハウジング内に挿通配置する際の組み付け作業が容易になる。

しかも、前記組み付け後は、付勢部材が移動ナットを駆動部側となる第１軸受側へと付勢することによって該移動ナットと出力軸との間の各ねじ部間のバックラッシを吸収するため、該両者間のガタツキの発生を防止できる。

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。なお、この実施形態では、動弁装置をＶ型６気筒内燃機関の吸気側に適用したものであって、本実施形態の図面では片側３気筒に適用した場合を示している。

すなわち、可変動弁装置は、図８〜図１０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。

前記可変機構４は、シリンダヘッド１の上部に有する軸受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の上面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。

前記駆動軸１３は、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８中、時計方向（矢印方向）に設定されている。

前記軸受１４は、図９Ａ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。

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だけオフセットしている。

前記両揺動カム１７は、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、先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が形成されている。このカム面２２は、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。

前記伝達手段は、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。

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、基部の内端部に突設された前記他端部２３ｂには、リンクロッド２５の一端部と連結するピン２７が嵌入するピン孔が形成されている。

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。

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。

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。

前記制御機構５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。

前記制御軸３２は、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。

前記制御カム３３は、円筒状を呈し、軸心Ｐ２位置が制御軸３２の軸心Ｐ１から所定分だけ偏倚している。

前記駆動機構６は、図２〜図５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駆動部である電動モータ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に伝達する減速機構であるボール螺子伝達機構３７とから構成されている。

前記ハウジング３５は、アルミ合金材などによって一体に形成され、内部に前記制御軸３２の軸方向とほぼ直角方向に沿って配置されて、ボール螺子伝達機構３７が収容配置される細長い収容室３５ａと、該収容室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が臨む膨出室３５ｂが形成されている。

さらに、前記収容室３５ａは、軸方向の一端部に円形状の開口部３５ｃが形成されていると共に、他端部側が端壁３５ｄによって閉塞されている。

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の先端部３８ａが前記収容室３５ａの前記開口部３５ｃを封止する状態で固定されている。また、電動モ−タ３６は、前記開口部３５ｃの内周面に圧入された円筒状のリテーナ３９の内周側に設けられたメカニカルシールによって駆動シャフト３６ａを介してシールされている。また、電動モータ３６は、図８に示すように、機関の運転状態を検出するコントロールユニット４０からの制御電流によって駆動するようになっている。

このコントロールユニット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後述のポテンショメータ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に制御電流を出力している。

前記ボール螺子伝達機構３７は、前記ハウジング３５の収容室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出力軸であるボール螺子軸４５と、該ボール螺子軸４５の外周に螺合する移動ナットであるボールナット４６と、膨出室３５ｂ内で前記制御軸３２の一端部３２ａに軸方向から連結された連係アーム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いる。

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ねじ部であるボール循環溝４９が螺旋状に連続して形成されていると共に、前記収容室３５ａの一端開口部３５ｃと他端部の小径部内にそれぞれ臨んだ両端部４５ａ、４５ｂが第１、第２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。前記電動モータ３６側の第１ボールベアリング５０は、前後のダブルベアリングによって構成され、外周面が一端開口部３５ｃの内側に圧入固定されていると共に、先端側の第２ボールベアリング５１は、外周面が他端壁３５ｄの小径部の内部に圧入固定されている。

さらに、ボール螺子軸４５は、一端部４５ａの先端の六角軸と電動モータ３６の駆動シャフト３６ａの先端部が円筒状の連結部材５２によって同軸上で軸方向移動可能に結合され、かかる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。

前記ボールナット４６は、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５４を転動自在に保持するガイド溝５３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５４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つのディフレクタが取り付けられている。つまり、このディフレクタは、前記ボール循環溝４９とガイド溝５３との間を転動する前記複数のボール５４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５４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。

前記ボールナット４６は、各ボール５４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。また、ボールナット４６は、軸方向のほぼ中央位置に前記リンク部材４８の一端部と連結される枢支ピン５５が回転自在に設けられている。

前記連係アーム４７は、図２〜図５に示すように、ほぼ異形状に形成され、ほぼ菱形の基部４７ａが制御軸３２の一端部３２ａに軸方向から一体的に固定されていると共に、前記基部４７ａの一端側に突設された突部４７ｂに前記リンク部材４８の他端部が枢支ピン５６によって回転自在に連結されている。

前記リンク部材４８は、図１〜図５にも示すように、板材をプレス成形によって横断面ほぼコ字形状（凹状部）に折曲形成してなり、平行な一対の細長い平板状のリンク部５７、５７と、該両リンク部５７、５７のほぼ中央上端を結合する連結部５８とから構成されている。

前記両リンク部５７，５７は、図１Ａに示すように、長手方向のほぼ中央が互いにクランク状に折曲形成されて、一端部側が拡幅状に形成されている一方、他端部側が狭幅状に形成されており、前記両端部には、ピン孔５７ａ、５７ａ、５７ｂ、５７ｂがそれぞれ貫通形成されている。

前記連結部５８は、平面ほぼ長方形状に形成されて、両端部が下方へＬ字形状に折曲形成されていると共に、両端縁が各リンク部５７，５７の狭幅な他端部側寄りのほぼ中央位置の各上端縁に一体に結合されて、幅方向へ架橋状態に配置されている。

したがって、リンク部材４８は、内部が両リンク部５７、５７によって連結部５８と反対側の下端が開口した細長い凹状部である空間部５９になっていると共に、両端部側も開口状態になって、いわば平行な二股状に形成されている。

また、両リンク部５７，５７は、各一端部が同じく前記ボールナット４６のほぼ中央を僅かなクリアランスをもって挟み込むように嵌合している一方、各他端部が前記連係アーム４７の突部４７ｂを両側から僅かなクリアランスをもって挟み込むように嵌合している。

そして、このリンク部材４８は、前記各一端部の前記各ピン孔５７ａ、５７ａに挿通した前記枢支ピン５５を介して前記ボールナット４６に対して回動自在に連結されている一方、各他端部の前記各ピン孔５７ｂ、５７ｂに挿通した前記枢支ピン５６を介して前記連係アーム４７の突部４７ｂに対して回転自在に連結されている。

なお、前記両枢支ピン５５，５６は、両端部がかしめ加工によって前記各ピン孔５７ａ、５７ａ、５７ｂ、５７ｂに固定されている。

したがって、このリンク部材４８は、ピン５５、５６を介してボールナット４６の移動に伴い傾動可能になっており、完全に傾倒した姿勢では、図７にも示すように、前記空間部５９が前記ボール螺子軸４５の上端部に嵌入して該ボール螺子軸４５の軸線とほぼ平行となるまで傾倒可能になっている。

また、前記ボールナット４６の軸方向一端部に設けられたスプリングリテーナ６０と第２ボールベアリング５１側に設けられたスプリングリテーナ６１との間には、前記ボールナット４６を電動モータ３６方向へ付勢する付勢部材であるコイルスプリング６２が弾装されている。

以下、本実施形態に係るアクチュエータ装置の作動を説明すれば、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、コントロールユニット４０から出力された制御電流によって電動モータ３６が回転してこの回転トルクによりボール螺子軸４５が回転する。そうすると、この回転に伴って各ボール５４がボール循環溝４９とガイド溝５３との間を転動しながらボールナット４６を、図２及び図３に示すように、最大左方向へ直線状に移動させる。

これによって制御軸３２は、図９に示すように、リンク部材４８と連係アーム４７とによって時計方向に回転駆動される。

したがって、制御カム３３は、軸心Ｐ２が図９Ａ、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。

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、そのリフト量は充分小さくなる。

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Ｌ１が図１１に示すように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。

また、機関高回転領域に移行した場合は、コントロールユニット４０からの制御電流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５４を介して図２、図３に示す位置から図４，図５に示す右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９に示す位置から時計方向へ回転させて、図１０Ａ、Ｂに示すように軸心Ｐ２を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。

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は大きくなる。

よって、かかる高回転領域では、各吸気弁２のバルブリフト量Ｌ２が図１１に示すように、最大に大きくなり、該各吸気弁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。

また、前記ボール螺子軸４５の回転力をボール循環溝４９とガイド溝５３間で各ボール５４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。

そして、この実施形態では、前記ボール螺子軸４５が回転して前記ボールナット４６が図４及び図５に示す一方向へ最大に移動すると、リンク部材４８は、ボールナット４６の移動に伴って漸次傾倒しながら前記空間部５９がボール螺子軸４５の上端部に嵌入して該ボール螺子軸４５とほぼ平行になるまで傾倒させて伸ばすことが可能になる。このため、前記ボールナット４６を軸方向へ大きく移動させることができる。

この結果、前記制御軸３２の回転角度範囲を十分に大きくすることができるので、前記可変機構４による各吸気弁２，２のバルブリフト量の可変制御幅を大きくすることが可能になる。

また、前記ボールナット４６がコイルスプリング６２のばね力によって電動モータ３６の方向へ付勢されることによって、ガイド溝５３とボール循環溝４９との間のバックラッシが低減されているため、ボールナット４６の移動時、特に移動変換時における前記ガイド溝５３とボール循環溝４９との歯部間の打音の発生を効果的に防止できる。

次に、前記ボール螺子軸４５やボールナット４６などの各構成部品をハウジング３５内に一端開口部３５ｃから収容室３５ａ内に組み付ける手順について説明する。

まず、図６に示すように、ボール螺子軸４５の外周にボールナット４６を組み付けて置く際に、予め前記リンク部材４８の連結部５８を上側に位置させて一端部のピン孔５７ａを介してボールナット４６の両側から突出したピン５５に回転自在に連結しておく。

次に、ボール螺子軸４５の先端側に第２ボールベアリング５１を取り付けると共に、この際に、第２ボールベアリング５１とボールナット４６との間にコイルスプリング６２を各スプリングリテーナ６０，６１を介して弾装させる。また、ボール螺子軸４５の電動モータ３６側の端部に第１ボールベアリング５０を配置固定する。

その後、図７に示すように、ボールナット４６を、コイルスプリング６２のばね力に抗して先端側の第２ボールベアリング５１方向へ回転させながら移動させると共に、前記リンク部材４８を、ボール螺子軸４５の上端部に前記空間部５９を嵌入させた状態で大きくて傾倒させてボール螺子軸４５の軸線とほぼ平行となるように配置する。この状態では、リンク部材４８の他端部が、前記第１ボールベアリング５０の一側面に前記コイルスプリング６２のばね力によって弾接している。

これによって、ボール螺子軸４５を中心として各ボールベアリング５０，５１、ボールナット４６及びリンク部材４８，コイルスプリング６２などのからなるボール螺子機構３７全体が一つのユニット体に形成される。

次に、かかるユニット体を前記ハウジング３５の一端開口部３５ｃから収容室３５ａ内に軸方向から位置決めしつつ挿通することによって内部に組み付けるようになっている。

続いて、ボール螺子軸４５の一端部に前記連結部材５２を介して前記電動モータ３６の駆動シャフト３６ａを連結すると共に、前記モータケーシング３８の先端部３８ａを一端開口部３５ｃの孔縁にボルトによって固定することによって、各構成部品がハウジング３５内に収容配置される。

その後、ハウジング３５内において、予めハウジング３５の膨出部３５ｂ内に臨設された制御軸３２の一端部３２ａに連係アーム４７を固定すると共に、該連係アーム４７の突部４７ｂに、コイルスプリング６２のばね力に抗して引き上げた前記リンク部材４８の他端部をピン孔５７ｂに挿通したピン５６を介して回転自在に連結する。これによって、各構成部品の組み付け作業が簡単に終了する。

特に、この実施形態では、前記リンク部材４８を、前述のように、ボール螺子軸４５とほぼ平行になるまで傾倒させることができるので、前記ユニット体が径方向に嵩張ることがなくなり、全体のコンパクト化が図れる。

したがって、かかるユニット体を一端開口部３５ｃからハウジング３５内に挿入して組み付ける作業がきわめて容易になる。

また、前述のように、各構成部品を予めユニット化する際に、リンク部材を４８大きく傾倒させた状態でコイルスプリング６２のばね力によってボール螺子軸４５とほぼ平行状態に仮止め固定状態にすることができるので、前記ハウジング３５内への挿入作業がさらに容易かつ安定して行うことができる。

しかも、前記組み付け後は、コイルスプリング６２がボールナット４６を電動モータ３６側に付勢することによって該ボールナット４６のガイド溝５３とボール螺子軸４５の雄ねじ部４９との間のバックラッシを吸収するため、該両者４５，４６間のガタツキの発生を防止できる。

また、前記リンク部材４８は、板金板材をプレス成形によって一体に成形するようにしたため、この成形作業が簡単であり、製造コストの低減化が図れる。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１）前記リンク部材を、他端部が前記制御軸に連係されない状態において、凹状部を前記出力軸の外周に嵌入させて、該出力軸とほぼ平行になるように傾倒可能に設けたことを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ装置。

各構成部品の組み付け時に、前記リンク部材を出力軸とほぼ平行になるまで傾倒させて置くことができるので、径方向への嵩張りがなくなりコンパクトなユニット体となる。したがって、ハウジング内への組み付け作業が容易になる。

請求項（２）前記リンク部材をプレス成形によって一体に形成したことを特徴とする請求項１〜（１）のいずれかに記載のアクチュエータ装置。

プレス成形によってリンク部を容易に形成することができ、製造コストの低減化が図れる。

請求項（３）前記制御軸を、内燃機関の機関弁のバルブリフト量を連続的に可変制御する可変機構を制御する制御機構に適用したことを特徴とする請求項１〜（２）に記載のアクチュエータ装置。

請求項（４）前記可変機構は、
クランクシャフトから回転力が伝達される駆動軸と、
該駆動軸の回転運動を揺動運動に変換する運動変換機構と、
該運動変換機構からの揺動運動を前記カムに作用させて、該カムを揺動させる伝達機構とから構成されていることを特徴とする請求項（３）に記載の内燃機関の動弁装置。

請求項（５）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（３）に記載の内燃機関の動弁装置。

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、前記リンク部材４８の連結部５８の構造を変更してほぼ逆Ｕ字形状などに形成したり、あるいは逆Ｖ字形状などに形成することもできる
また、前記制御軸３２は、前述のようなバルブリフト量を可変制御する可変機構４以外の機構に適用することも可能である。

また、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る。また、前記駆動部としては電動モータの他に、油圧モータや油圧シリンダなどであってもよい。

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。また、螺子軸と移動ナットとは、ボール５４を用いずにボルト、ナットの関係で直接噛合させることも可能である。

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。

Ａは本発明の実施形態に供されるリンク部材の平面図、Ｂは同リンク部材の側面図、Ｃは同リンク部材の正面図である。本実施形態のアクチュエータ装置による最小リフト制御時の作動説明図である。同アクチュエータ装置の最小リフト制御時の斜視図である。本実施形態のアクチュエータ装置による最小リフト制御時の作動説明図である。同アクチュエータ装置の最大リフト制御時の斜視図である。アクチュエータ装置のハウジングへの組み付け手順を示す分解図である。アクチュエータ装置のハウジングへの組み付け手順を示す分解図である。本実施形態が適用される可変機構及び駆動機構の斜視図ある。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８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８のＡ矢視図である。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８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８のＡ矢視図である。本実施形態の可変動弁装置による各吸気弁のバルブリフト特性図である。

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
３５…ハウジング
３５ａ…収容室
３５ｃ…一端開口部
３７…ボール螺子伝達機構
４５…ボール螺子軸（出力軸）
４６…ボールナット（移動ナット）
４７…連係アーム
４８…リンク部材
４９…雄ねじ部（ねじ部）
５７…リンク部
５８…連結部
５９…空間部（凹状部）
６２…コイルスプリング（付勢部材）

Claims

制御軸を作動させることによって内燃機関の機関弁のリフト特性を制御する可変動弁装置に用いるアクチュエータ装置であって、
ハウジング内に回転自在に収容され、外周にねじ部が形成された出力軸と、
該出力軸を回転駆動する駆動部と、
前記出力軸のねじ山に噛み合って、該出力軸の回転に伴い軸方向へ移動する移動ナットと、
前記出力軸における前記駆動部側の端部を支持する第１軸受と、
前記出力軸における前記駆動部の反対側の端部を支持する第２軸受と、
一端が前記移動ナットに揺動自在に連係されると共に、他端が制御軸に揺動自在に連係されて、前記移動ナットの移動に伴って作動力を前記制御軸に伝達するリンク部材と、
前記第２軸受と前記移動ナットとの間に介装され、該移動ナットを前記駆動部側へ付勢する付勢部材と、を備え、
前記リンク部材を、互いに対向する板状をなす一対のリンク部と、該一対のリンク部を連結する連結部と、によって構成され、横断面が前記出力軸側に開口するほぼ凹状に形成すると共に、
前記リンク部材の他端部が前記制御軸と連係されてない状態において、前記リンク部材を傾倒させることによって前記凹状部内に前記出力軸が嵌入可能、かつ、前記リンク部材の他端部が前記付勢部材により前記第１軸受に弾接可能となるように構成したことを特徴とするアクチュエータ装置。
制御軸を作動させることによって内燃機関の機関弁のリフト特性を制御する可変動弁装置に用いられ、外周にねじ部が形成された出力軸と該出力軸を回転駆動する駆動部と前記出力軸のねじ山に噛み合って該出力軸の回転に伴い軸方向へ移動することによって前記制御軸に作動力を付与する移動ナットとを備えたアクチュエータ装置の組み付け方法であって、
前記出力軸及び移動ナットと、
前記出力軸における前記駆動部側の端部を支持する第１軸受と、
前記出力軸における前記駆動部の反対側の端部を支持する第２軸受と、
一端が前記移動ナットに揺動自在に連係され、かつ、他端が制御軸に揺動自在に連係されて前記移動ナットの移動に伴い作動力を前記制御軸に伝達するように構成されると共に、互いに対向する板状をなす一対のリンク部と該一対のリンク部を連結する連結部とを有し、横断面が前記出力軸側に開口するほぼ凹状に形成されたリンク部材と、
前記第２軸受と前記移動ナットとの間に介装され、該移動ナットを前記駆動部側へ付勢する付勢部材と、によって所定のユニット体を形成し、
前記リンク部材を傾倒させることによって前記凹状部内に前記出力軸を嵌入させると共に、前記付勢部材の付勢力をもって前記リンク部材の他端部を前記第１軸受に弾接させて当該リンク部材と前記出力軸とをほぼ平行状態に仮止めした後に、当該ユニット体をハウジング内に挿通し固定することを特徴とするアクチュエータ装置の組み付け方法。