JP6232501B2 - 内燃機関用リンク機構のアクチュエータと該アクチュエータの組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば内燃機関の実圧縮比を可変にする可変圧縮比機構に用いられる内燃機関用リンク機構のアクチュエータと該アクチュエータの組立方法に関する。

前記内燃機関用リンク機構としての可変圧縮比機構としては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

概略を説明すれば、この可変圧縮比機構は、複リンク式ピストン−クランク機構を利用して、ピストンのストローク特性を変化させることにより、内燃機関の機械的な実圧縮比を変更可能にしている。

つまり、ピストンとクランクシャフトをアッパリンクとロアリンクを介して連結して、該ロアリンクの姿勢を、アクチュエータによって制御することにより、前記ピストンのストローク特性を変化させて機関の実圧縮比を制御するようになっている。

前記アクチュエータは、ハウジングと、該ハウジングの外側に取り付けられた減速機及び駆動モータと、前記ハウジングの内部に挿通配置されて回転自在に軸受けされ、前記減速機から回転力が伝達される制御軸(公報の第２制御軸)と、該制御軸の先端に一体に設けられた偏心軸部(公報の第２偏心軸部)と、一端がロアリンクに連結され、他端がクランクシャフトとほぼ平行に延びる前記制御軸の偏心軸部に連結された連結リンクと、を備えている。

そして、前記駆動モータと減速機から出力された回転力により前記制御軸の回転位置を変化させることにより前記偏心軸部と連結リンクを介してロアリンクの姿勢を制御するようになっている。

特開２０１１−１６９１５２号公報

前記公報記載の従来の可変圧縮比機構のアクチュエータにあっては、前記制御軸と偏心軸部が一体に形成されていることから、前記制御軸を偏心軸部と一緒にハウジングに組み付ける際には、予めハウジングに前記制御軸と偏心軸部を挿入可能な比較的大きな挿入孔を設けるか、ハウジングを分割して前記制御軸のジャーナル部を径方向から挟持して軸受けしなければならない。このため、ハウジングの大型化が余儀なくされてしまう。

そこで、前記制御軸と偏心軸部を分割形成して、前記制御軸をハウジング内に回転自在に挿通すると共に、偏心軸部をハウジングに形成された挿入用孔に挿入した状態で制御軸を圧入固定することも考えられる。
しかし、前記制御軸に対して偏心軸部を圧入固定する場合には、圧入荷重を受ける場所の形成が困難となり、これによって作業能率が低下して、コストが高騰する恐れがあった。

本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、アクチュエータの各構成部品の組立て作業能率の向上を図ると共に、コストの低減化を図ることのできる内燃機関用リンク機構のアクチュエータと該アクチュエータの組立方法を提供することを目的としている。

本発明は、一端部が内燃機関のリンク機構に連結された制御リンクと、該制御リンクの他端部に回転自在に連結されたアームリンクと、該アームリンクが圧入固定される制御軸と、該制御軸を回転自在に支持する支持孔を有すると共に、該支持孔の軸心に交差して設けられ、前記アームリンクの少なくとも一部を収容可能に設けられた収容室を有するハウジングと、前記制御軸を回転駆動するモータと、前記ハウジングの外面から前記制御軸の軸方向に沿って前記収容室内へ貫通形成された貫通孔と、を備えた内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法において、
前記ハウジングの外部から前記貫通孔内に支持治具を挿入して、該支持治具の先端部を前記収容室内に突出させる工程と、前記収容室内に前記アームリンクを挿入して該アームリンクの一側面を前記支持治具の先端部に当接支持させる工程と、前記支持孔に前記制御軸を挿入させて、該制御軸を前記アームリンクの圧入用孔に圧入固定する工程と、を有することを特徴としている。

この発明によれば、アクチュエータの各構成部品の組立て作業能率の向上が図れると共に、コストの低減化が図れる。

本発明に係る可変圧縮比機構の実施形態を模式的に記載した概略図である。 本発明の可変圧縮比機構のアクチュエータを示す斜視図である。 第１実施形態に供されるアクチュエータを分解して示す斜視図である。 同アクチュエータの平面図である。 同アクチュエータの左側面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態に供されるハウジング本体の正面図である。 本実施形態に供される支持治具の斜視図である。 前記支持治具の各挿通支持部をアームリンクに当接した状態を示す斜視図である。 前記支持治具の各挿通支持部をアームリンクに当接した状態を示す図９のＡ矢視図である。 ハウジング本体に支持治具の各挿通支持部を挿通する工程を示し、Ａはハウジング本体の斜視図、Ｂはハウジング本体に支持治具の各挿通支持部を挿通した状態を示す斜視図である。 ハウジング本体内に制御アームを介してアームリンクを挿入する工程と、第２制御軸を挿入する工程を示し、Ａはそれぞれの挿入前の状態を示す斜視図、Ｂは挿入した後の状態を示す斜視図である。 同じくハウジング本体内に予め収容されたアームリンクが支持治具によって保持された状態で第２制御軸を圧入する工程を示し、Ａは第２制御軸を圧入する直前の状態を示す縦断面図、Ｂは第２制御軸が完全に圧入された状態を示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態に供されるハウジング本体の正面図である。

以下、本発明に係る内燃機関用リンク機構のアクチュエータの実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態では、ガソリン仕様の直列４気筒の内燃機関の機械圧縮比を変化可能な前記可変圧縮比機構（ＶＣＲ）のアクチュエータに適用したものである。
〔第１実施形態〕
図１は本発明の可変圧縮比機構を模式的に記載したもので、これは前記従来技術として掲げた特開２０１１−１６９１５２号公報の図１に記載されているものと同じであるから簡単に説明する。

内燃機関の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のピストンピン２に上端が回転自在の連結されたアッパリンク３と、クランクシャフト４のクランクピン４ａに回転自在に連結されたロアリンク５と、を備えている。前記ロアリンク５は、アッパリンク３の下端が連結ピン６を介して回転自在に連結されていると共に、第１制御リンク７の上端部が連結ピン８を介して回転自在に連結されている。

前記第１制御リンク７は、下端部が複数のリンク部材によって構成された連結機構９に連結されている。この連結機構９は、第１制御軸１０と制御軸である第２制御軸１１及び該両者１０，１１を連結する制御リンクである第２制御リンク１２と、を備えている。

前記第１制御軸１０は、クランクシャフト４と平行に機関内部を気筒列方向に延びており、機関本体に回転自在に支持される第１ジャーナル部１０ａと、各気筒の第１制御リンク７の下端部が回転自在に取り付けられる複数の制御偏心軸部１０ｂと、前記第２制御リンク１２の一端部１２ａが回転自在に取り付けられた偏心軸部１０ｃと、を備えている。

前記制御偏心軸部１０ｂは、第１アーム部１０ｄを介して第１ジャーナル部１０ａに対して所定量偏心した位置に設けられ、同じく偏心軸部１０ｃは、第２アーム部１０ｅを介して第１ジャーナル部１０ａに対して所定量偏心した位置に設けられている。

前記第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と共に、第２制御リンク１２の他端部１２ｂに回転自在に取り付けられたアームリンク１３が連結固定されている。

前記第２制御リンク１２は、図２及び図３に示すように、レバー状に形成されて、前記偏心軸部１０ｃに連結された一端部１２ａがほぼ直線状に形成されているのに対して、アームリンク１３が連結された他端部１２ｂがほぼ湾曲状に折曲形成されている。前記一端部１２ａの先端部には、前記偏心軸部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。一方、他端部１２ｂは、二股状に形成されたそれぞれの先端部１２ｄ、１２ｄの間に前記アームリンク１３の後述する突起部１３ｂが挟持状態に保持されると共に、該突起部１３ｂが回転自在に連結される連結ピン１４の両端部が圧入固定される固定用孔１２ｅ、１２ｅが貫通形成されている。

アームリンク１３は、前記第２制御軸１１とは分離して形成され、鉄系金属によって肉厚な円環状に形成されて、中央に前記第２制御軸１１の前後の各ジャーナル部の間に形成された固定部に圧入固定される圧入用孔１３ａが貫通形成されていると共に、外周には、径方向へ突出したＵ字形状の前記突起部１３ｂが一体に形成されている。この突起部１３ｂには、前記連結ピン１４が回動自在に支持される連結用孔１３ｃが形成されており、この連結用孔１３ｃの軸心(連結ピン１４)が前記突起部１３ｂを介して第２制御軸１１の軸心から径方向へ所定量偏心している。

前記第２制御軸１１は、アクチュエータの一部である減速機２１を介して前記駆動モータ２２から伝達された回転力によって回転位置が変更されることによって、前記第２制御リンク１２を介して制御シャフト１０が回転して第１制御リンク７の下端部の位置が移動する。これにより、ロアリンク５の姿勢が変化することによってピストン１のストローク特性の変化に伴って機関圧縮比が変化するようになっている。

前記アクチュエータは、図２〜図６に示すように、前記第２制御軸１１と、該第２制御軸１１を内部に回転自在に支持するハウジング２０と、該ハウジング２０の後端側内部に設けられた減速機２１と、該減速機２１の後端側に取り付けられた駆動モータ２２と、から主として構成されている。

前記第２制御軸１１は、鉄系金属によって一体に形成された軸部本体２３と、該軸部本体２３の後端部に一体に設けられた固定用フランジ２４とを有している。前記軸部本体２３は、軸方向に段差径状に形成され、先端部側の小径な第１ジャーナル部２３ａと、前記アームリンク１３が前記圧入用孔１３ａを介して第１ジャーナル部２３ａ側から圧入される中央部側の中径な固定部２３ｂと、前記固定用フランジ２４側の大径な第２ジャーナル部２３ｃとを有している。また、前記固定部２３ｂと第２ジャーナル部２３ｃの間には、第１段差部２３ｄが形成されていると共に、前記第１ジャーナル部２３ａと固定部２３ｂとの間には、第２段差部２３ｅが形成されている。

前記第１段差部２３ｄは、前記アームリンク１３の圧入用孔１３ａを固定部２３ｂに第１ジャーナル部２３ａ側から圧入した際に、第２ジャーナル部２３ｃ側の一方側孔縁が軸方向から当接してアームリンク１３の第２ジャーナル部２３ｃ方向への移動を規制するようになっている。一方、前記第２段差部２３ｅは、軸本体２３を支持孔３０内に挿通した際に、支持孔３０の後述する段差孔縁３０ｃに当接して軸方向に移動を規制するようになっている。

前記固定用フランジ２４は、外周部に６つのボルト挿通孔２４ａが円周方向の等間隔位置に貫通形成されていると共に、該各ボルト挿通孔２４ａを挿通した６本のボルト２５によってスラストプレート２６を介して減速機２１の内歯車であるサーキュラスプライン２７に結合されている。

また、この固定用フランジ２４は、内周部の後述するハウジング本体２８の第１収容室２８ａ側に円環状の第１軸受支持部２４ｂが突設されている。この第１軸受支持部２４ｂは、内周側に第１支持溝２４ｃが形成されている。

前記ハウジング２０は、アルミニウム合金材によって全体がほぼ立方体状に形成されたハウジング本体２８と、該ハウジング本体２８の後端側内部に有する大径円環溝状の第１収容室２８ａの一端開口を、Ｏリング５１を介して閉塞するカバー２９と、によって構成されている。

前記ハウジング本体２８は、第１収容室２８ａよりも内部前方位置に、横方向に沿って形成された収容室である第２収容室２８ｂが設けられていると共に、第１収容室２８ａの底面から内部軸方向には、制御軸１３の軸部本体２３を挿通配置させる支持孔３０が第２収容室２８ｂに対して直交する方向から貫通形成されている。

また、ハウジング本体２８は、図７に示すように、平坦な前端面２８ｃのほぼ中央位置に前記支持孔３０の軸心と同心状の円形状の溝部２８ｄが形成されている。

また、前記支持孔３０から軸方向に延長された保持孔３１内には、前記制御軸１３の回転角度位置を検出する角度センサ３２が収容配置されている。

前記カバー２９は、ハウジング本体２８と同じくアルミニウム合金材によって形成され、中央にモータ軸挿通孔２９ａが貫通形成されていると共に、外周面に径方向へ突設した４つのボス部２９ｂにボルト挿通孔が貫通形成されており、該各ボルト挿通孔に駆動モータ２２側から挿通した４本のボルト４３によってハウジング本体２８に固定されている。

また、このカバー２９は、第１収容室２８ａ側の内端面の内周部に円環状の第２軸受支持部２９ｃが突設されていると共に、内端面の外周部には後述する第２サーキュラスプライン３８を結合するボルト４１が螺着される６つの雌ねじ孔２９ｄが軸方向に沿って形成されている。また、カバー２９の後端には、後述するモータハウジング４５を結合するボルト４９が螺着される雌ねじ孔２９ｅが形成されている。

前記第２軸受支持部２９ｃは、第１収容室２８ａ方向へ突出されて、内周側に円環状の第２支持溝２９ｆが形成されている。

前記第２収容室２８ｂは、図６に示すように、連結ピン１４による制御リンク１２の他端部１２ｂとアームリンク１３との連結部位を収容配置するものであり、したがって、全体のスペースは、制御リンク１２やアームリンク１３の自由な揺動を確保するスペースに形成されていると共に、幅長さが制御リンク１２の他端部１２ｂの幅よりも僅かに大きく形成されて作動時のガタを抑制している。

前記支持孔３０は、図６に示すように、内周面の外径が第２制御軸１１の軸部本体２３の外径に合わせて段差径状に形成され、第１ジャーナル部２３ａが軸受けされる小径な第１軸受孔３０ａと、固定部２３ｂに対応した位置、つまり前記第２収容室２８ｂに開口した部位と、第２ジャーナル部２３ｃが軸受けされる大径な第２軸受孔３０ｂと、から構成されている。

前記第１軸受孔３０ａの第２収容室２８ｂに臨む段差孔縁３０ｃは、前記第２軸部本体２３を支持孔３０に挿入した際に、第２段差部２３ｅが軸方向から当接してそれ以上の挿入を規制するようになっている。なお、軸部本体２３の支持孔３０に対する最大の挿入移動位置規制は、前記固定用フランジ２４の内周部が第２軸受孔３０ｂの外側孔縁に当接することによっても行われるようになっている。

前記角度センサ３２は、図２、図３及び図６に示すように、保持孔３１の内周面に圧入固定されたキャップ状のセンサーカバー３２ａと、該センサーカバー３２ａの内周側に配置された角度検出用のロータ３２ｂと、センサーカバー３２ａの中央に設けられて、前記ロータ３２ｂの回転位置を検出するセンサ部３２ｃとから主として構成されている。前記センサ部３２ｃは、検出された信号を、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出力するようになっている。ロータ３２ｂは、先端突起部３２ｄが軸部本体２３の先端側の固定用孔に圧入固定されている。

前記センサーカバー３２ａは、ガスケット３３によって保持孔３１との間がシールされていると共に、２本のボルト３４によってセンサ部３２ｃと一緒にハウジング本体２８の前端面２８ｃに取り付けられている。また、センサーカバー３２ａの円筒部の外周には、３つのＯリング３５が設けられ、これによって、センサ部３２ｃ方向へのオイルの侵入を規制するようになっている。

また、前記ハウジング本体２８の内部には、図６、図７及び図１１Ａ、Ｂに示すように、前端面２８ｃから支持孔３０(制御軸１３)の軸方向に沿って直線状の３つの貫通孔（支持治具挿通孔）６６，６７，６８が形成されている。また、ハウジング本体２８の前端面２８ｃには、センサーカバー３２ａが取り付けられると共に、該センサーカバー３２ａの一端面中央に一体に形成された円板状のキャップ部３２ｃが前記溝部２８ｄを避けた状態で固定されるようになっている。

前記各貫通孔６６〜６８は、それぞれが小径な横断面円形状に形成されて、前記支持孔３０の軸心を中心とした軸対称位置、つまり、前記円形状の溝部２８ｄの外周縁に径方向から跨った位置でかつ円周方向等間隔位置に形成されていると共に、それぞれの先端部６６ａ〜６８ａが第２収容室２８ｂ内に臨んでいる。

前記各貫通孔６６〜６８の形成位置は、第２収容孔２８ｂ内にアームリンク１３を位置決めしつつ収容配置した際に、アームリンク１３の圧入用孔１３ａの孔縁外周側に周方向等間隔位置に形成されている。

前記各貫通孔６６〜６８のうち、下側の一つの貫通孔６６は、溝部２８ｄと連通して保持孔３２と第２収容室２８ｂとを連通するように形成されており、この貫通孔６６が、保持孔３２に流入した潤滑油を第２収容室２８ｂ内に案内するガイド孔として機能するようになっている。

前記減速機２１は、波動歯車型であって、各構成部品が前記カバー２９によって閉塞されたハウジング本体２８の第１収容室２８ａ内に収容されている。すなわち、前記固定用フランジ２４にボルト固定され、内周に複数の内歯２７ａが形成された円環状の第１サーキュラスプライン２７と、該第１サーキュアスプライン２７の内側に配置されて、外周面に各内歯２７ａに噛合する複数の外歯３６ａを有する外歯車であるフレックススプライン３６と、楕円形状に形成された外周面が前記フレックススプライン３６の内周面の一部に沿って摺動する波動発生器であるウエーブジェネレータ３７と、第１サーキュアスプライン２７の軸方向一側に配置されて、内周面に前記フレックススプライン３６の各外歯３６ａに噛合する内歯３８ａが形成された第２サーキュラスプライン３８と、から主として構成されている。

前記第１サーキュラスプライン２７は、円周方向の等間隔位置に前記各ボルト２５が螺着する６つの雌ねじ孔２７ｂが形成されている。

前記フレックススプライン３６は、金属材によって撓み変形可能な薄肉円筒状に形成されて、各外歯３６ａの歯数が第１サーキュラスプライン２７の各内歯２７ａの歯数よりも一つだけ少なくなっている。

前記ウエーブジェネレータ３７は、図６にも示すように、ほぼ円環状に形成されて中央に比較大径な貫通孔３７ａが形成されていると共に、該貫通孔３７ａの内周面に複数の内歯３７ｂが形成されている。このウエーブジェネレータ３７の楕円状の外周面が平面状に形成されて、フレックススプライン３６の平面状の内周面に摺接するようになっている。

このウエーブジェネレータ３７は、外周部３７ｃの軸方向幅Ｗが比較的小さく形成されていると共に、内周部３７ｄの軸方向両端面にそれぞれ凹部３７ｅ、３７ｆが形成されて全体がくびれ状に形成されている。すなわち、前記両凹部３７ｅ、３７ｆによって内周部３７ｄの軸方向幅Ｗ１が外周部３７ｃの軸方向幅Ｗよりも十分に小さい幅に形成されて、全体がくびれ状に形成されている。

また、前記内周部３７ｄの内側、つまり貫通孔３７ａの軸方向の前後孔縁には、それぞれ円筒状の突起部３７ｇ、３７ｈが一体に形成されている。そして、前記各突起部３７ｇ、３７ｈと固定用フランジ２４の第１支持溝２４ｃ及びカバー２９の第２支持溝２９ｆとの間にそれぞれ配置された前後の第１、第２ボールベアリング３９、４０によってウエーブジェネレータ３７全体が回転自在に支持されている。

具体的に説明すると、前記第１ボールベアリング３９は、内輪が一方の突起部３７ｇの外周面に圧入固定され、外輪が第１支持溝２４ｃの内周面に圧入固定されている。一方、第２ボールベアリング４０は、内輪が他方の突起部３７ｈの外周面に圧入固定され、外輪が第２支持溝２９ｆの内周面に圧入固定されている。したがって、前記第１、第２ボールベアリング３９，４０は、軸方向で対向するそれぞれの内側の一部が外周部３７ｃの軸方向幅Ｗよりも内側に位置して、外周部３７ｃを径方向でオーバラップする形になっている。

前記第２サーキュラスプライン３８は、外周側に有するフランジ３８ｂに６つのボルト挿通孔が貫通形成され、この各ボルト挿通孔を挿通した６本のボルト４１によってカバー２９の内端部に第２スラストプレート４２を介して固定されている。また、この第２サーキュラスプライン３８の各内歯３８ａは、歯数がフレックススプライン３６の外歯３６ａと同じ数になっており、したがって、前記第１サーキュラスプライン２７の各内歯２７ａの歯数よりも一つだけ少なく設定されている。このような歯数の差によって減速比が決定されるようになっている。

前記駆動モータ２２は、ブラシレスの電動モータであって、図３及び図６に示すように、有底円筒状のモータケーシング４５と、該モータケーシング４５の内周面に固定された筒状のコイル４６と、該コイル４６の内側に回転自在に設けられた磁石ロータ４７と、一端部４８ａが磁石ロータ４７の軸中央に固定されたモータ軸４８と、から主として構成されている。

前記モータケーシング４５は、前端外周に形成された４つのボス部４５ａに有するボルト挿通孔４５ｂを挿通する４つのボルト４９によって前記カバー２９の後端部にＯリング５０を介して取り付けられている。また、モータケーシング４５の外周には、コントロールユニットから制御電流を入力するコネクタ部４４が一体に設けられている。

前記磁石ロータ４７は、外周に正極と負極の磁極が周方向へ交互に配置されていると共に、軸中央に前記モータ軸４８の一端部４８ａが圧入固定される固定用孔４７ａが貫通形成されている。

前記モータ軸４８は、磁石ロータ４７の一端面から突出した一端部４８ａの先端部がモータケーシング４５の端壁内に外輪が固定されたボールベアリング５２によって軸受けされている一方、他端部４８ｂもカバー２９のモータ軸挿通孔２９ａの内周に外輪が固定されたボールベアリング５３によって軸受けされている。また、前記他端部４８ｂの外周面には、ウエーブジェネレータ３７の内歯３７ｂが噛合する外歯４８ｃが形成されている。

前記ボールベアリング５３は、ほぼ円盤状のリテーナ５４を介してビス５５によりカバー２９の保持溝内に保持されている。

前記モータ軸４８の軸方向ほぼ中央位置には、該モータ軸４８の回転角度を検出するレゾルバ５５が配置されている。このレゾルバ５５は、モータ軸４８の外周に圧入固定されたレゾルバロータ５５ａと、該レゾルバロータ５５ａの外周面に形成された複葉状のターゲットを検出するセンサ部５５ｂと、から構成されている。このセンサ部５５ｂは、２本のビス５６によってカバー２９の内部に固定されていると共に、前記コントロールユニットに検出信号を出力するようになっている。

また、前記第２制御軸１１の内部軸方向と径方向には、図外のオイルポンプから圧送された潤滑油を導入する導入部と、該導入路に連通する複数の径方向孔６５ａ、６５ｂが形成されている。つまり、前記導入部は、固定用フランジ２４の中央に形成されて、図外の油孔から潤滑油が供給される円錐状の油室６４ａと、該油室６４ａから第２制御軸１１の内部軸心方向に沿って形成された軸方向孔６４ｂとから構成されている。

前記一方の径方向孔６５ａは、内端が軸方向孔６４ｂの先端部に開口形成され、外端が第１ジャーナル部２３ａの外周面と第１軸受孔３０ａとの間のクリアランスに開口して、ここに潤滑油を供給するようになっている。他方の径方向孔６５ｂは、図７に示すように、アームリンク１３の内部に形成された油孔６５ｃに連通しており、この油孔６５ｃを介して連結用孔１３ｃの内周面と連結ピン１４の外周面との間に潤滑油を供給するようになっている。

そして、前記ハウジング本体２８の支持孔３０と第２収容室２８ｂのそれぞれに第２制御軸１１とアームリンク１３を組み付けるには、図８及び図９に示す支持治具７０が用いられるようになっている。

前記支持治具７０は、ハウジング本体２８の前端面２８ｃに当接可能な円盤状の支持基部７１と、該支持基部７１の一端面７１ａに一体的に突設されて、各貫通孔６６〜６８に挿脱可能な３本の挿通支持部７２、７３、７４と、から構成されている。

前記支持基部７１は、鉄系金属材によって一体に形成され、外径が前記ハウジング本体２８の前端面２８ｃの表面積より僅かに小さく形成されて、一端面７０ａのほぼ全体が前端面２８ｃに当接可能になっている。

前記各挿通支持部７２〜７４は、鉄系金属材によって形成され、各貫通孔６６〜６８の形成位置に対応して前記支持基部７１の一端面７１ａの中心線を中心とした軸対称位置(周方向等間隔位置)に形成されている。また、この各挿通支持部７２は、それぞれ横断面ほぼ円形状に形成されていると共に、それぞれの各外径が前記各貫通孔６６〜６８の内径よりも僅かに小さく形成されて、該各貫通孔６６〜６８に抜き差し可能な大きさに設定されている。

また、各挿通支持部７２〜７４は、その軸方向の長さＬが均一に形成されていると共に、各貫通孔６６〜６８に挿通されて前記支持基部７１の一端面７１ａがハウジング本体２８の前端面２８ｃに当接した際に、各先端部７２ａ〜７４ａが各貫通孔６６〜６８の先端部６６ａ〜６８ａから突出して第２収容室２８内に臨むように配置されるようになっている。

また、前記各先端部７２ａ〜７４ａの各先端面７２ｂ〜７４ｂは、平坦面に形成されて、後述のように、この各先端面７２ｂ〜７４ｂに載置されるアームリンク１３の高い平面度が得られるようになっている。

〔各構成部品の組付方法〕
本実施形態におけるハウジング本体２８に対する第２制御軸１１とアームリンク１３の組付方法について説明する。

まず、図１１Ａ、Ｂに示すように、ハウジング本体２８を、前端面２８ｃを下側に向けて配置した状態で、支持治具７０の各挿通支持部７２〜７４の３つの先端部７２ａ〜７４ａを、対応する３つの貫通孔６６〜６８に位置決めしつつ下方から挿入し、支持基部７１の一端面７１ａがハウジング本体２８の前端面２８ｃに当接するまで挿入する。

この状態では、前記３つの挿入支持部７２〜７４の各先端部７２ａ〜７４ａが第２収容室２８ｂ内に突出した状態になる。

次に、支持治具７０によってハウジング本体２８を保持した状態で、図１１Ｂに示すように、支持基部７１の他端面を基台７５上に当接させて、ハウジング本体２８を安定に支持する。

その後、予め制御リンク１２の他端部１２ｂとアームリンク１３の突起部１３ｂとを連結ピン１４で連結した状態で、この連結部位のアームリンク１３を、図１２及び図１３に示すように、第２収容室２８ｂ内に横方向から挿入しつつ該アームリンク１３の下端面を挿通支持部７２〜７４の平坦な各先端面７２ｂ〜７４ｂ上に載置しながら位置決めする。

次に、図１２及び図１３に示すように、前記第２制御軸１１の軸部本体２３を、アームリンク１３の圧入用孔１３ａに先端部(第１ジャーナル部２３ａ)側から挿通すると共に、固定部２３ｂの外周面に軸方向から圧入して第１段差部２３ｄが一方側孔縁に突き当たるまで圧入する。

このとき、前記第２制御軸１１の圧入荷重Ｆ(矢印方向の荷重)は、前記挿通支持部７２〜７４の各先端面７２ｂ〜７４ｂで均一に受け、さらにこの圧入荷重Ｆは支持基部７１を介して基台７５で受ける。

その後、前記支持基部７１を持って各挿通支持部７２〜７４を各貫通孔６６〜６８から引き抜いて支持治具７０を取り外せば、第２制御軸１１に対するアームリンク１３の組み付け作業が完了する。

このように、本実施形態にあっては、第２制御軸１１とアームリンク１３とを分割形成して、軸部本体２３に対して収容室２８ｂ内でアームリンク１３を連結するようにしたことから、両者２３，１３を一体に形成した従来のように、前記ハウジング本体２８の前記モータ軸挿通孔３０の内径を、アームリンク１３を挿通させるために大きく形成する必要がなく、また、ハウジング本体２８を上下に分割する必要が全くない。

したがって、ハウジング２０全体の大型化が抑制されて、該ハウジング２０の小型化と軽量化を図ることができる。この結果、可変圧縮比機構の機関への搭載性が向上する。

また、第２制御軸１１とアームリンク１３とを別体とすることによって、アームリンク１３の長さの自由度が向上して、収容室２８ｂの大きさに応じて長く設定することができることから、制御リンク１２から第２制御軸１１側への逆入力荷重を低減することが可能になる。これによって、減速機２１や駆動モータ２２の負荷を軽減させることができる。

さらに、本実施形態では、ハウジング本体２８に対するアームリンク１３と第２制御軸１１の組み付けを、前述のように、単に支持治具７０を、各貫通孔６６〜６８に挿脱することによって行うことから、これらの組立作業が簡単であり、該組立作業能率の向上が図れる。

例えば、支持治具７０を用いずに組み立て作業を行う場合、第２制御軸１１に対してアームリンク１３を圧入する際には、その圧入荷重をハウジングの内面で直接受けなければならないことから、この直接的な荷重を回避するために、ハウジング本体２８の内面とアームリンク１３との間に別異の支持部材を介在させ、この支持部材の一側面をハウジング本体２８に形成された第２収容室２８ｂの内側面に当接させることが考えられる。

この場合、第２収容室２８ｂ内での支持部材の傾きを抑制するために、狭い第２収容室２８ｂの内側面を精度の高い平面加工を行わなければならない。したがって、この平面加工作業が困難になって加工コストの高騰が余儀なくされる。

しかしながら、本実施形態では、特に、前記組付時において、第２制御軸１１をアームリンク１３に圧入する際の大きな圧入荷重Ｆを、第２収容室２８ｂの一方の内側面で受けるのではなく、支持治具７０の各挿通支持部７２〜７４と支持基部７１を介して基台７５上で受けることから、第２収容室２８ｂの一方内側面の平面度を高くするための加工が不要になる。この結果、この加工コストの高騰を抑制することができる。

また、３本の挿通支持部７２〜７４によって、アームリンク１３を３点支持できるので支持バランスが良くなると共に、全体の平面度が出しやすくなる。

さらに、前記油室６４ａから軸方向孔６４ｂ及び第１径方向６５ａを通って第１ジャーナル部２３ａと第１軸受孔３０ａとの間を潤滑して保持孔３１内に流入した潤滑油は、ここに滞留することなく、貫通孔６６を通って第２収容室２８ｂ内に速やかに排出される。

このため、前記保持孔３１内に収容された角度センサ３２のロータ３２ｂやセンサ部３２ｃは、高い温度の潤滑油に晒されることがなくなるので、該センサ部３２ｃの高温によるセンサ精度の低下を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、前記ウエーブジェネレータ３７の全体の軸方向幅が小さく形成されて、内周部３７ｄの両端面に形成された各凹部３７ｅ、３７ｆによってくびれ状に形成されて軸方向幅Ｗ１が小さくなっているため、第１、第２ボールベアリング３９，４０の配設位置を互いに近接させることができる。したがって、これら第１、第２ボールベアリング３９，４０を支持する前記カバー２９と固定用フランジ２７の位置を互いに近づけて配置することができるので、ハウジング２０全体の軸方向の長さを十分に短くすることが可能になる。この結果、ハウジング本体２８の小型化と相俟ってさらにハウジング２０全体の軸方向の小型化が図れる。

しかも、前記固定用フランジ２７の位置を、カバー２９側へ僅かに移動させることができることから、第２軸受孔３０ｂの軸方向長さをさらに長くすることができる。これによって、第２軸受孔３０ｂによる第２ジャーナル部２３ｃの軸受け面積を大きくすることができるので、第２軸受孔３０ｂによってさらに大きな荷重を受けることが可能になる。

すなわち、前記制御リンク１２には、ピストン１で発生する大きな交番トルクが伝達され、この交番荷重が前記アームリンク１３から第２制御軸１１の軸部本体２３に伝達されて、第１、第２ジャーナル部２３ａ、２３ｃから第１、第２軸受孔３０ａ、３０ｂの内周面に大きな荷重が伝達されて両者間の面圧が大きくなる。この大きな面圧と高速の摺動摩擦によって、アルミニウム合金材の第１、第２軸受孔３０ａ、３０ｃの内周面に摩耗が発生して、第１、第２ジャーナル部２３ａ、２３ｃと第１、第２軸受孔３０ａ、３０ｂとの間に比較的大きなクリアランスが発生するおそれがある。

このクリアランスが大きくなると、交番荷重により第２制御軸１１が第２ボールベアリング４０を支点として軸部本体２３の先端部である第１ジャーナル部２３ａ側が揺動し易くなり、これによって、交番荷重を第１ボールベアリング３９や、ウエーブジェネレータ３７を介してフレックススプライン３６で受けることになる。従来では、ウエーブジェネレータ３７の内周部が軸方向に長く形成されていたことから、第２ボールベアリング４０を支点とした揺動量が大きくなってフレックススプライン３６に大きな偏荷重が作用して部分的に撓み変形し易くなり、また、第１ボールベアリング３９の軌道面の片当たりによる潤滑不良や局部面圧の増加によってそれぞれに耐久性が低下するおそれがあった。

そこで、本実施形態では、第１ボールベアリング３９の位置を駆動モータ２２側へ寄せることにより、固定用フランジ２４も同方向へ寄せることができ、この結果、第２軸受孔３０ｄの軸方向長さを長くすることができることから、支点である第２ボールベアリング４０から作用点であるフレックススプライン３６や第１ボールベアリング３９までのオーバハング量を小さくして、軸部本体２３の揺動量を小さく抑制できる。この結果、フレックススプライン３６の部分的な撓み量を小さくすることができると共に、第２ボールベアリング４０の片当たりの発生を抑制することができることから、これらの耐久性の低下を抑制することが可能になる。

また、前記支持孔３０の前後２つの第１、第２軸受孔３０ａ、３０ｂに、前後２つの第１、第２ジャーナル部２３ａ、２３ｃを介して軸部本体２３を軸受けしたことから、第２制御軸１１を常時安定して支持することが可能になり、交番荷重による振動や騒音をさらに抑制することが可能になる。

さらに本実施形態では、前記軸部本体２３を、最大径の第２ジャーナル部２３ｃから中径の固定部２３ｂ及び最小径の第１ジャーナル部２３ａと段階的(竹の子状)に小径化したことから支持孔３０への挿通性が良好になる。

また、前記アームリンク１３を、圧入用孔１３ａを介して軸部本体２３の固定部２３ｂに軸方向から圧入固定したことから、両者１３，２３の連結作業が容易になる。

さらに、軸部本体２３の第２段差部２３ｅを、支持孔３０の段差孔縁３０ｃに当接させることによって軸部本体２３挿通時の軸方向の位置決めが容易になり、また、軸部本体２３の第１段差部２３ｄを利用して圧入時におけるアームリンク１３の軸方向の位置規制ができることから、この点でも位置決めが容易になる。

また、前記第２制御軸１１の軸部本体２３を鉄系金属によって形成する一方、第１、第２軸受孔３０ａ、３０ｂを含むハウジング２０全体をアルミニウム合金材によって形成し、第１軸受孔３０ａが小径状に形成されていることから熱膨張、収縮による鉄とアルミニウム合金の差が少なくなり、これによって第１ジャーナル部２３ａと第１軸受孔３０ａとの間のガタによる振れの発生を抑制できる。
〔第２実施形態〕
図１４は本発明の第２実施形態を示し、ハウジング本体２８の前端面２８ｃから第２収容室２８ｂ内に貫通形成される貫通孔を２つとすると共に、該各貫通孔に挿通される支持治具の挿通支持部も各貫通孔に対応して２つとしたものである。

すなわち、前記２つの貫通孔７６、７７は、支持孔３０(第２制御軸１１)の軸心を中心とした横断面ほぼ円弧状の長穴に形成されていると共に、軸心を中心とした左右対称位置に形成されている。つまり、前記溝部２８ｄの外周縁上に位置に左右対称位置に形成されている。各貫通孔７６，７７の各下端部７６ａ、７７ａは、溝部２８ｄを介して保持孔３１と第２収容室２８ｂを連通するように形成されており、保持孔３１に流入した潤滑油を溝部２８ｄから各貫通孔７６、７７を介して第２収容室２８ｂ内に排出するようになっている。

一方、図外の支持治具は、２つの挿入支持部が貫通孔の横断面形状に倣って横断面ほぼ円弧状に形成され、支持基部の中心軸を中心とした左右対称位置に形成されている。

したがって、この実施形態によれば、２つの貫通孔７３、７４に対応して挿通支持部も２つとしたことから、各貫通孔７６、７７への挿通作業が容易になる。

また、前記２つの挿入支持部の平坦な先端面の表面積が比較的大きく取れることから、前記組み立て時におけるアームリンク１３の一側面を安定に支持することができる。

なお、他の構成は、第１実施形態と同様であるから、同一の作用効果が得られる。

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、たとえば、前記軸部本体２３に対するアームリンク１３の固定手段としては、圧入以外に、例えばスプライン結合やボルト結合による手段でもよい。

また、本発明は、可変圧縮比機構のアクチュエータばかりか、他の内燃機関用リンク機構のアクチュエータにも適用することができる。

例えば、特開２０１４−５７５６号公報に記載されているような、姿勢を変化させることによって内燃機関の機関弁のリフト量を可変にするリンク機構である可変動弁装置のアクチュエータにも適用することができる。

Claims (19)

1. 一端部が内燃機関のリンク機構に連結された制御リンクと、
   該制御リンクの他端部に回転自在に連結されたアームリンクと、
   該アームリンクが圧入固定される制御軸と、
   該制御軸を回転自在に支持する支持孔を有すると共に、該支持孔の軸心に交差して設けられ、前記アームリンクの少なくとも一部を収容可能に設けられた収容室を有するハウジングと、
   前記制御軸を回転駆動するモータと、
   前記ハウジングの外面から前記制御軸の軸方向に沿って前記収容室内へ貫通形成された貫通孔と、
   を備えた内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法において、
   前記ハウジングの外部から前記貫通孔内に支持治具を挿入して、該支持治具の先端部を前記収容室内に突出させる工程と、
   前記収容室内に前記アームリンクを挿入して該アームリンクの一側面を前記支持治具の先端部に当接支持させる工程と、
   前記支持孔に前記制御軸を挿入させて、該制御軸を前記アームリンクの圧入用孔に圧入固定する工程と、
   を有することを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法。
2. 請求項１に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法において、
   前記支持治具は、前記貫通孔に挿入される柱状の挿入支持部を有することを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法。
3. 請求項２に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法において、
   前記貫通孔は、前記制御軸の軸心を中心とした周囲にほぼ等間隔に複数設けられていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法。
4. 請求項３に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法において、
   前記挿入支持部は、先端部が平面状に形成されていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法。
5. 請求項２に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法において、
   前記貫通孔と挿入支持部は、３つ設けられていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法。
6. 請求項２に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法において、
   前記貫通孔と挿入支持部は、少なくとも２つ設けられていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法。
7. 請求項６に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法において、
   前記貫通孔は、前記制御軸の軸心を中心とした横断面ほぼ円弧状の長穴に形成されている一方、前記挿入支持部は、前記貫通孔の横断面形状に倣って横断面ほぼ円弧状に形成されていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法。
8. 請求項１に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法において、
   前記貫通孔は、横断面形状が円形状に形成されていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法。
9. 請求項２に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法であって、
   前記貫通孔は、３つ形成されていると共に、前記挿入支持部も各貫通孔に対応して３つ設けられていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータの組立方法。
10. 一端部が内燃機関のリンク機構に連結された制御リンクと、
    該制御リンクの他端部に回転自在に連結されたアームリンクと、
    該アームリンクが圧入固定される制御軸と、
    該制御軸を回転自在に支持する支持孔を有すると共に、該支持孔の軸心に交差して設けられ、前記アームリンクの少なくとも一部を収容可能に設けられた収容室を有するハウジングと、
    前記制御軸を回転駆動するモータと、
    を備えた内燃機関用リンク機構のアクチュエータであって、
    前記ハウジングは、該ハウジングの外面から前記制御軸の軸方向に沿って前記収容室内へ貫通形成された支持治具挿通孔が形成されていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータ。
11. 請求項１０に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータにおいて、
    前記支持治具挿通孔は、該支持治具挿通孔に対して挿入することによって、前記収容室内に収容配置された前記アームリンクを支持可能な支持治具を挿入可能に形成したことを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータ。
12. 請求項１１に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータにおいて、
    前記ハウジングの内部に形成された前記支持治具挿通孔を複数形成する一方、
    前記支持治具は、前記各支持治具挿通孔に挿脱自在な複数の挿通支持部を有し、該各挿通支持部が前記各支持治具挿通孔に挿通保持された状態で、各先端部が前記収容室内に収容配置された前記アームリンクの一側面を支持したことを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータ。
13. 請求項１１に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータにおいて、
    前記各支持治具挿通孔を前記制御軸の軸心の延長線を中心とした軸対称位置に少なくとも３つ形成する一方、前記支持治具の柱状の挿通支持部を前記各支持治具挿通孔に対応して少なくとも３つ形成したことを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータ。
14. 請求項１０に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータにおいて、
    前記支持治具挿通孔は、横断面形状が円形状に形成されていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータ。
15. 請求項１４に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータにおいて、
    前記挿通支持部は、その横断面形状が前記支持治具挿通孔の横断面形状に合わせて円形状に形成されていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータ。
16. 請求項１０に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータにおいて、
    前記支持孔に潤滑油を供給する供給手段と、
    前記ハウジングの前記支持孔の先端側に設けられたセンサ室と、
    該センサ室の内部に設けられ、前記制御軸の回転角度を検出する角度検出センサと、を有し、
    前記支持治具挿通孔は、前記センサ室と収容室を連通するように形成されて、前記センサ室に流入した潤滑油を前記収容室に導くように構成されていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータ。
17. 請求項１６に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータにおいて、
    前記支持治具挿通孔の少なくとも一つが、前記制御軸の軸心よりも重力方向下側に形成されていることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータ。
18. 請求項１７に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータにおいて、
    前記供給手段は、前記ハウジングの内部から前記支持孔に連通する潤滑油供給通路であることを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータ。
19. 請求項１６に記載の内燃機関用リンク機構のアクチュエータにおいて、
    前記供給手段は、前記制御軸の内部から該制御軸のジャーナル部の表面に連通する連通孔を有することを特徴とする内燃機関用リンク機構のアクチュエータ。

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