WO2020184135A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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WO2020184135A1
WO2020184135A1 PCT/JP2020/006817 JP2020006817W WO2020184135A1 WO 2020184135 A1 WO2020184135 A1 WO 2020184135A1 JP 2020006817 W JP2020006817 W JP 2020006817W WO 2020184135 A1 WO2020184135 A1 WO 2020184135A1
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WO
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rotating body
rotor core
rotor
electric actuator
peripheral surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/006817
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English (en)
French (fr)
Inventor
井口　和幸
慎太朗 石川
Original Assignee
Ntn株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator.
  • An electric actuator capable of changing the rotational phase difference between an input side to which a driving force is input from the outside and an output side to which the input driving force is output is, for example, an intake valve and an exhaust valve of an automobile engine.
  • a variable valve timing device that changes the opening and closing timing of one or both of them.
  • this type of electric actuator includes an electric motor and a speed reducer that obtains a driving force by the electric motor to reduce and transmit the rotational force (see Patent Document 1).
  • the speed reducer When the speed reducer is not driven by the electric motor, the input side member (for example, sprocket) and the output side member (for example, camshaft) rotate integrally.
  • the speed reducer When the speed reducer is driven by the electric motor, the speed reducer changes the rotational phase difference of the output side member with respect to the input side member, thereby adjusting the valve opening / closing timing.
  • the electric actuator described in Patent Document 2 below is designed to be miniaturized in the axial direction by arranging a reduction gear on the inner circumference of a hollow electric motor.
  • the rotating member of the reduction gear is attached to the rotor of the electric motor.
  • the rotation speed of the electric motor may be 10,000 rpm or more, and the amount of heat generated by the speed reducer is large.
  • the temperature rise of the rotor magnet due to the heat generated by the speed reducer is suppressed, thereby preventing the torque of the electric motor from decreasing and outputting.
  • the purpose is to stabilize.
  • the present invention presents an electric motor having a stator and a rotor that rotates about a rotating shaft, a rotating member attached to the rotor, and an output unit that rotates about the rotating shaft.
  • an electric motor including a speed reducer that decelerates the rotation of the rotating member and transmits the rotation to the output unit, the rotor is attached to a rotor core in which the rotating member is fixed to the inner circumference and the rotor core.
  • an electric motor having a magnet and having a first gap between the inner peripheral surface of the rotor core and the outer peripheral surface of the rotating member.
  • the heat generated by the speed reducer is blocked by the first gap, so that the rotating member moves to the rotor core.
  • the heat transfer of the magnet is hindered and the temperature rise of the magnet can be suppressed.
  • the electric actuator has, for example, a planetary rotating body that can rotate and revolves around the rotation axis, and slides and engages with the output unit as the rotating member rotates. In this way, when the planetary rotating body and the output unit slide and mesh with each other, the amount of heat generated at the meshing portion increases. Therefore, it is particularly preferable to provide the first gap between the rotor core and the rotating member as described above. It becomes valid.
  • the effect of hindering heat transfer from the rotating member to the rotor core can be enhanced.
  • the above electric actuator is provided with a casing for accommodating the electric motor on the inner circumference and the first gap is communicated with the space inside the casing, the heat generated by the speed reducer is transferred to the inside of the casing through the first gap. Since it can be released to the space, the speed reducer can be cooled.
  • the rotor core and the rotating member are brought into contact with each other in the axial direction, they can be positioned in the axial direction with each other. In this case, if a second gap is provided between the rotor core and the rotating member in the axial direction, heat transfer in the axial direction from the rotor core to the rotating member is hindered, so that the temperature rise of the magnet is further suppressed.
  • a heat insulating member may be provided between these axial directions to prevent the heat transfer in the axial direction from the rotor core to the rotating member.
  • the electric actuator includes, for example, a drive rotating body that rotates about the rotating shaft by an external driving force, a driven rotating body that rotates about the rotating shaft, and the driving rotating body and the driven rotating body.
  • the differential device includes a differential device that rotates relative to each other, and the differential device meshes with the rotating member, the planetary rotating body, the planetary rotating body, and rotates integrally with the driving rotating body, and the planet. It is provided with another output unit that meshes with the rotating body and rotates integrally with the driven rotating body, forms the speed reducer between the planetary rotating body and the output unit, and forms the planetary rotating body and the other output.
  • Another speed reducer may be formed between the parts and the reduction gear, and the reduction ratios of the speed reducer and the other speed reducer may be different from each other.
  • the electric actuator is used as a variable valve timing device in which the drive rotating body rotates integrally with the sprocket to which the rotational driving force from the engine is transmitted, and the driven rotating body rotates integrally with the camshaft. Can be done.
  • the electric actuator of the present invention it is possible to suppress the temperature rise of the magnet of the motor rotor due to the heat generated by the speed reducer. As a result, it is possible to prevent a decrease in the torque of the electric motor and stabilize the output of the electric actuator.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an electric actuator according to an embodiment of the present invention (cross-sectional view taken along the line II of FIG. 2). It is the front view which looked at the said electric actuator from the anti-cylinder head side.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG.
  • FIG. 1 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. It is an enlarged view of FIG. It is an enlarged sectional view of the electric actuator which concerns on another embodiment. It is an enlarged sectional view of the electric actuator which concerns on still another Embodiment.
  • the electric actuator 1 shown in FIG. 1 is used as a variable valve timing device provided in a cylinder head 10 (shown by a chain line in FIG. 1) of a vehicle engine.
  • the electric actuator 1 includes a drive rotating body 2, a driven rotating body 3 that rotates integrally with a camshaft (not shown) provided on the cylinder head 10, an electric motor 4, a differential device 5, and an electric motor 4.
  • a casing 6 for accommodating the differential device 5 are provided as main components.
  • the drive rotating body 2 has a cylindrical shape with both ends open in the axial direction as a whole, and has a small diameter portion 21 provided at the end on the anti-cylinder head 10 side (left side in FIG. 1) and a cylinder head 10 side of the small diameter portion 21. It has a large diameter portion 22 provided on the right side of FIG. 1 and having an inner diameter and an outer diameter larger than that of the small diameter portion 21, and a connecting portion 23 that connects the small diameter portion 21 and the large diameter portion 22.
  • a sprocket 20 is fixed to the outer circumference of the large diameter portion 22.
  • the sprocket 20 is attached to the outer peripheral surface of the large diameter portion 22 so that torque can be transmitted, and is rotatably driven by the driving force transmitted from the engine through the chain.
  • the drive rotor 2 and the sprocket 20 are arranged coaxially with the rotation axis O as a center, and integrally rotate about the rotation axis O by the driving force from the engine.
  • the sprocket 20 is formed by another member press-fitted and fixed to the outer periphery of the large diameter portion 22 is illustrated, but the present invention is not limited to this example, and the large diameter portion 22 and the sprocket 20 are integrated. You may form.
  • the driven rotating body 3 is a member that outputs the driving force transmitted from the driving rotating body 2, and is provided on the output shaft 31 and the driven gear 32 provided on the anti-cylinder head 10 side (left side in FIG. 1) of the output shaft 31. And have.
  • the output shaft 31 and the driven gear 32 are coaxially arranged on the rotating shaft O and are connected to each other by a center bolt 33. Therefore, the output shaft 31 and the driven gear 32 integrally rotate about the rotation axis O.
  • the output shaft 31 is connected to the camshaft so as to be able to transmit torque.
  • the output shaft 31 and the driven gear 32, the output shaft 31 and the camshaft, or all of them may be integrally formed.
  • the inner peripheral surface of the small diameter portion 21 of the drive rotating body 2 and the outer peripheral surface of the output shaft 31 are fitted in a slidable state. Further, a bearing 11 is provided between the inner peripheral surface of the large diameter portion 22 of the drive rotating body 2 and the outer peripheral surface of the output shaft 31. As a result, relative rotation between the driving rotating body 2 and the driven rotating body 3 is allowed.
  • the bearing 11 for example, a rolling bearing, specifically a ball bearing can be used, and in the illustrated example, a deep groove ball bearing is used.
  • the outer ring of the bearing 11 is fixed to the inner peripheral surface of the large diameter portion 22 of the drive rotating body 2, and the inner ring of the bearing 11 is fixed to the outer peripheral surface of the output shaft 31.
  • a bearing (for example, a sliding bearing) may be arranged between the inner peripheral surface of the small diameter portion 21 of the drive rotor 2 and the outer peripheral surface of the output shaft 31.
  • the casing 6 is a member on the stationary side that stands still in place without rotating.
  • the casing 6 is divided into a bottomed cylindrical casing main body 6a and a lid portion 6b for convenience of assembly.
  • the casing main body 6a and the lid portion 6b are integrated by using a fastening means such as a bolt.
  • the casing main body 6a integrally has a cylindrical portion 6a1 and a flange portion 6a2 extending from the end portion of the cylindrical portion 6a1 on the cylinder head 10 side to the inner diameter side.
  • the lid 6b has a tubular protrusion for drawing out a power supply line for supplying power to the electric motor 4 and a signal line connected to a rotation speed detection sensor (not shown) for detecting the rotation speed of the electric motor 4. 6c and 6d (see FIG. 2) are provided.
  • a bearing 12 (second bearing) is provided between the inner peripheral surface of the flange portion 6a2 of the casing body 6a and the outer peripheral surface of the drive rotating body 2, whereby the drive rotating body 2 can rotate with respect to the casing 6. Supported by. Further, a bearing 13 is provided between the inner peripheral surface of the lid portion 6b and the outer peripheral surface of the driven gear 32 of the driven rotating body 3, whereby the driven rotating body 3 is rotatably supported with respect to the casing 6. .
  • the bearings 12 and 13 for example, rolling bearings, specifically ball bearings can be used, and deep groove ball bearings are used in the illustrated example.
  • the outer ring of the bearing 12 is fixed to the inner peripheral surface of the casing body 6a, and the inner ring of the bearing 12 is fixed to the outer peripheral surface of the drive rotating body 2.
  • the outer ring of the bearing 13 is fixed to the inner peripheral surface of the lid portion 6b, and the inner ring of the bearing 13 is fixed to the outer peripheral surface of the driven rotating body 3.
  • the electric motor 4 is a radial gap type motor having a stator 41 fixed to the casing main body 6a and a rotor 42 arranged so as to face each other with a gap inside the stator 41 in the radial direction.
  • the stator 41 has a stator core 41a made of a plurality of electromagnetic steel sheets laminated in the axial direction, a bobbin 41b made of an insulating material mounted on the stator core 41a, and a stator coil 41c wound around the bobbin 41b.
  • the rotor 42 has an annular rotor core (rotor inner) 42a and a plurality of magnets 42b attached to the rotor core 42a. The rotor 42 rotates about the rotation axis O by the exciting force acting between the stator 41 and the rotor 42.
  • the differential device 5 includes an eccentric member 51 that rotates integrally with the rotor 42, a planetary rotating body 52 arranged on the inner circumference of the eccentric member 51, and a bearing 53 arranged between the eccentric member 51 and the planetary rotating body 52. , 54, a first speed reducer 5a provided between the planetary rotating body 52 and the driving rotating body 2, and a second speed reducer 5b provided between the planetary rotating body 52 and the driven rotating body 3. And are provided as the main components.
  • the eccentric member 51 has a cylindrical shape with both ends open in the axial direction as a whole.
  • the eccentric member 51 of the illustrated example is formed with a first cylindrical portion 51a fixed to the inner circumference of the rotor core 42a and a diameter larger than that of the first cylindrical portion 51a, and projects from the first cylindrical portion 51a toward the cylinder head 10 side.
  • the two cylinder portions 51b and the third cylinder portion 51c protruding from the first cylinder portion 51a toward the anti-cylinder head 10 side are integrally provided.
  • the outer peripheral surfaces of the tubular portions 51a, 51b, 51c of the eccentric member 51 are cylindrical surfaces formed coaxially with the rotation axis O.
  • Cylindrical eccentric inner peripheral surfaces 51a1 and 51b1 that are eccentric with respect to the rotation axis O are formed on the inner peripheral surfaces of the first cylinder portion 51a and the second cylinder portion 51b of the eccentric member 51.
  • the inner peripheral surface of the third tubular portion 51c of the eccentric member 51 is a cylindrical surface formed coaxially with the rotation axis O.
  • the eccentric member 51 has a thick portion and a thin portion when viewed in a radial cross section passing through the eccentric inner peripheral surfaces 51a1 and 51b1 (see FIGS. 3 and 4).
  • bearings 14 and 15 are composed of, for example, rolling bearings (deep groove ball bearings).
  • the outer ring of the bearing 14 is fixed to the inner peripheral surface of the casing body 6a, and the inner ring of the bearing 14 is fixed to the outer peripheral surface of the second tubular portion 51b of the eccentric member 51.
  • the outer ring of the bearing 15 is fixed to the inner peripheral surface of the lid portion 6b, and the inner ring of the bearing 15 is fixed to the outer peripheral surface of the third tubular portion 51c of the eccentric member 51.
  • the planetary rotating body 52 has a cylindrical shape with both ends open in the axial direction as a whole.
  • the planetary rotating body 52 of the illustrated example integrally has a first cylinder portion 52a and a second cylinder portion 52b provided on the anti-cylinder head 10 side (left side in the drawing) of the first cylinder portion 52a.
  • the first internal tooth portion 57 is formed on the inner peripheral surface of the first tubular portion 52a
  • the second internal tooth portion 58 is formed on the inner peripheral surface of the second tubular portion 52b.
  • Each of the first internal tooth portion 57 and the second internal tooth portion 58 is composed of a plurality of teeth having a curved cross section in the radial direction (for example, a trocolloid-based curve).
  • the pitch circle diameter of the second internal tooth portion 58 is smaller than the pitch circle diameter of the first internal tooth portion 57. Further, the number of teeth of the second internal tooth portion 58 is smaller than the number of teeth of the first internal tooth portion 57.
  • the first internal tooth portion 57 of the planetary rotating body 52 meshes with the first external tooth portion 55 provided on the outer peripheral surface of the small diameter portion 21 (output portion) of the driving rotating body 2. Further, the second internal tooth portion 58 of the planetary rotating body 52 meshes with the second external tooth portion 56 provided on the outer peripheral surface of the driven gear 32 (another output portion) of the driven rotating body 3.
  • the first external tooth portion 55 and the second external tooth portion 56 are both formed by a plurality of teeth having a curved cross section in the radial direction (for example, a trochoidal curve).
  • the pitch circle diameter of the second external tooth portion 56 is smaller than the pitch circle diameter of the first external tooth portion 55, and the number of teeth of the second external tooth portion 56 is smaller than the number of teeth of the first external tooth portion 55.
  • the number of teeth of the first external tooth portion 55 is less than the number of teeth of the first internal tooth portion 57 that mesh with each other, and is preferably one less.
  • the number of teeth of the second outer tooth portion 56 is also smaller than the number of teeth of the second inner tooth portion 58 which mesh with each other, preferably one less.
  • the number of teeth of the first internal tooth portion 57 is 24, the number of teeth of the second internal tooth portion 58 is 20, the number of teeth of the first external tooth portion 55 is 23, and the number of teeth of the second external tooth portion is 23.
  • the number of teeth of the tooth portion 56 is 19.
  • the first internal tooth portion 57 and the first external tooth portion 55 that mesh with each other constitute the first reduction gear 5a
  • the second internal tooth portion 58 and the second external tooth portion 56 constitute the second reduction gear 5b.
  • the first speed reducer 5a and the second speed reducer 5b are both called cycloid speed reducers.
  • the two reduction gears 5a and 5b have different reduction ratios, and in the present embodiment, the reduction gear ratio of the first reduction gear 5a is made larger than that of the second reduction gear 5b.
  • the bearing 53 is composed of, for example, a rolling bearing, and in the illustrated example, a needle roller bearing.
  • the bearing 53 is arranged between the eccentric inner peripheral surface 51a1 of the first tubular portion 51a of the eccentric member 51 and the cylindrical outer peripheral surface of the second tubular portion 52b of the planetary rotating body 52. Therefore, the center P (see FIG. 4) of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the second tubular portion 52b of the planetary rotating body 52 is located at an eccentric position with respect to the rotation axis O.
  • the bearing 54 is composed of, for example, a rolling bearing, and in the illustrated example, a deep groove ball bearing.
  • the bearing 54 is arranged between the eccentric inner peripheral surface 51b1 of the second cylindrical portion 51b of the eccentric member 51 and the cylindrical outer peripheral surface of the first cylindrical portion 52a of the planetary rotator 52. Therefore, the center P (see FIG. 3) of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the first tubular portion 52a of the planetary rotating body 52 is at a position eccentric with respect to the rotation axis O.
  • These bearings 53 and 54 support the planetary rotating body 52 so as to be rotatable relative to the eccentric member 51.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view cut by the first speed reducer 5a (cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 1)
  • FIG. 4 is a cross-sectional view cut by the second speed reducer 5b (IV- in FIG. 1). It is a sectional view taken along the line IV.
  • the center P of the first internal tooth portion 57 is eccentric to the rotation axis O in the radial direction by a distance E. Therefore, the first inner tooth portion 57 and the first outer tooth portion 55 are in a state of meshing with each other in a partial region in the circumferential direction, and are in a state of not meshing with each other in a region on the opposite side in the radial direction. Further, as shown in FIG. 4, since the center P of the second internal tooth portion 58 is also eccentric to the rotation axis O in the radial direction by a distance E, the second internal tooth portion 58 and the second external tooth portion 56 are separated from each other.
  • the reduction ratio of the differential device 5 is i
  • the motor rotation speed is nm
  • the rotation speed of the sprocket 20 is nS
  • the output rotation phase angle difference is (nm-nS) / i.
  • the reduction ratio of the differential device 5 is obtained by the following equation 1.
  • the speed reduction ratio (i1) of the first speed reducer 5a is 24/23 and the speed reduction ratio (i2) of the second speed reducer 5b is 20/19
  • the speed reduction ratio is 120 according to Equation 1 above.
  • the differential device 5 according to the present embodiment it is possible to obtain high torque with a large reduction ratio.
  • the drive rotating body 2 small diameter portion 21
  • the driven rotating body 3 output shaft 31, driven gear 32
  • a hollow motor can be adopted as the electric motor 4 for driving the 52, and a layout in which the hollow motor is arranged on the outer periphery of the planetary rotating body 52 can be adopted. Therefore, the space efficiency is improved, and there is an advantage that the electric actuator can be made compact (particularly, the axial dimension is made compact).
  • a first gap 7 is formed between the inner peripheral surface of the rotor core 42a of the electric motor 4 and the outer peripheral surface of the eccentric member 51.
  • a recess 42a1 is formed on the inner peripheral surface of the rotor core 42a, and the first gap 7 is formed between the recess 42a1 and the outer peripheral surface of the first tubular portion 51a of the eccentric member 51. Is formed.
  • the recess 42a1 of the rotor core 42a has a cylindrical bottom surface centered on the rotation axis O, and between this bottom surface and the cylindrical outer peripheral surface of the eccentric member 51.
  • a partially cylindrical first void 7 is formed in.
  • the first voids 7 are provided at a plurality of locations in the circumferential direction (three locations in the illustrated example), for example.
  • a plurality of convex portions 42a2 are provided on the inner peripheral surface of the rotor core 42a at equal intervals in the circumferential direction, and the concave portions 51a2 into which the convex portions 42a2 are fitted are provided on the outer peripheral surface of the first tubular portion 51a of the eccentric member 51.
  • the rotor core 42a and the eccentric member 51 are coupled so as to be able to transmit torque.
  • a first gap 7 is provided in the circumferential region between these engaging portions (convex portion 42a2 and concave portion 51a2).
  • the recess 42a1 on the inner peripheral surface of the rotor core 42a is provided over the entire length in the axial direction of the rotor core 42a.
  • the first gap 7 is provided over the entire axial length of the fixed portion between the inner peripheral surface of the rotor core 42a and the outer peripheral surface of the eccentric member 51, and opens at both end faces of the rotor core 42a in the axial direction (see FIG. 1). ).
  • the first gap 7 (recess 42a1) has a straight shape in the axial direction (that is, the radial cross-sectional shape is the same in the axial direction). For example, a plurality of steel plates are punched to form the same shape, and these steel plates are laminated to form a rotor core 42a having a recess 42a1.
  • the shape of the recess 42a1 of the rotor core 42a is not limited to the above, and for example, a large number of axial grooves may be formed as recesses or dimple-shaped recesses may be formed on the inner peripheral surface of the rotor core 42a.
  • a partially cylindrical first gap 7 is provided in a region excluding the engaging portion between the rotor core 42a and the eccentric member 51, and the rotor core 42a and the eccentric member 51 are not in contact with each other in as wide a region as possible. Is preferable.
  • a recess may be provided on the outer peripheral surface of the eccentric member 51, and a first gap 7 may be formed between the recess and the inner peripheral surface of the rotor core 42a.
  • the recess 42a1 can be relatively easily formed on the inner peripheral surface of the rotor core 42a by changing the punched shape of each steel plate. , It is preferable to provide a recess on the rotor core 42a side.
  • the drive rotor 2 is rotated by the drive force transmitted from the engine to the sprocket 20.
  • the electric motor 4 is not energized and there is no input from the electric motor 4 to the differential device 5
  • the rotation of the drive rotating body 2 is transmitted to the driven rotating body 3 via the planetary rotating body 52, and the driven rotating body 3 Rotates in synchronization with the drive rotating body 2. That is, the drive rotor 2 and the planetary rotor 52, and the planetary rotor 52 and the driven rotor 3 are provided with teeth (first outer tooth portion 55, first inner tooth portion 57, second outer tooth portion, respectively).
  • the electric motor 4 is energized by a known means such as electronic control, and the rotor 42 and the eccentric member 51 coupled to the electric motor 4 are rotated. Rotate integrally around O.
  • the eccentric inner peripheral surfaces 51a1 and 51b1, the bearings 53 and 54, and the planetary rotary body 52 of the eccentric member 51 perform eccentric motion (revolution) about the rotation axis O.
  • the engagement portion between the first internal tooth portion 57 and the first external tooth portion 55 and the engagement portion between the second internal tooth portion 58 and the second external tooth portion 56 are changed. , Each tooth shifts in the circumferential direction.
  • the reduction ratios of the first reduction gear (first internal tooth portion 57 and first external tooth portion 55) and the second reduction gear (second internal tooth portion 58 and second external tooth portion 56) are different. Therefore, the amount of phase change of the drive rotating body 2 and the amount of phase change of the driven rotating body 3 due to the rotation of the eccentric member 51 are different, and both are in a differential state in which they rotate relative to each other. This makes it possible to change the relative rotational phase difference of the driven rotary body 3 with respect to the drive rotary body 2 in the forward and reverse directions, and to change the valve opening/closing timing by the camshaft in the advance angle direction or the retard angle direction. You can
  • the opening and closing timing of the valve By changing the opening and closing timing of the valve in this way, it is possible to stabilize the engine rotation during idle operation and improve fuel efficiency. Further, when the operation of the engine shifts from the idle state to the normal operation, for example, when it shifts to high speed rotation, the speed difference of the relative rotation of the electric motor 4 with respect to the sprocket 20 is increased to increase the output shaft 31 relative to the sprocket 20. Also, the rotational phase difference of the camshaft connected thereto can be changed to a rotational phase difference suitable for high rotation, and it is possible to increase the output of the engine.
  • the rotation speed of the rotor 42 may be 10,000 rpm or more, and the amount of heat generated at the meshing portion between the internal tooth portions 57 and 58 and the external tooth portions 55 and 56 becomes large.
  • the first gap 7 is provided between the inner peripheral surface of the rotor core 42a of the electric motor 4 and the outer peripheral surface of the eccentric member 51, the internal tooth portions 57 and 58 The heat generated in the meshing portions with the external tooth portions 55 and 56 is blocked by the first gap 7, and is difficult to be transferred to the rotor core 42a.
  • the first gap 7 is provided with the first gap 7 in the axial length of the rotor core 42a (see FIG. 1), and the engaging portion (convex) between the rotor core 42a and the eccentric member 51. Since it is provided in substantially the entire area except for the portion 42a2 and the recess 51a2 (see FIG.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • a second gap 8 is provided between the end face on the 10 side and the axial direction.
  • a convex portion 51d1 in the axial direction is provided at the inner diameter end of the end surface 51d of the eccentric member 51, and the convex portion 51d1 is brought into contact with the end surface 42a3 of the rotor core 42a so that the rotor core 42a and the eccentric member 51 are brought into contact with each other. It is positioned in the axial direction.
  • a second gap 8 is provided between the region on the outer diameter side of the convex portion 51d1 of the end surface 51d of the eccentric member 51 and the end surface 42a3 of the rotor core 42a.
  • the contact area between the two ends is reduced as compared with the case where the entire end surface 42a3 of the rotor core 42a is brought into contact with the end surface 51d of the eccentric member 51, so that the amount of heat transferred from the eccentric member 51 to the rotor core 42a is reduced.
  • a second gap similar to the above may be provided between the end face of the rotor core 42a on the anti-cylinder head 10 side and the end face of the member facing the rotor core 42a in the axial direction.
  • the first gap 7 between the inner peripheral surface of the rotor core 42a and the outer peripheral surface of the eccentric member 51 communicates with the space inside the casing 6. Specifically, the first gap 7 formed between the rotor core 42a and the eccentric member 51 in the radial direction is communicated with the second gap 8 formed between the rotor core 42a and the eccentric member 51 in the axial direction, and further. , The outer diameter end of the second gap 8 is communicated with the outer peripheral space S of the second tubular portion 51b of the eccentric member 51.
  • the heat generated by the speed reducers 5a and 5b can be released to the space S through the eccentric member 51, the first gap 7 and the second gap 8, so that the speed reducers 5a and 5b are cooled. Can be done.
  • the axial end of the first gap 7 may be opened directly into the space inside the casing 6.
  • Insulation member 9 is arranged between the end face and the end face of the heat insulating member 9.
  • the heat insulating member 9 is sandwiched between the end surface 42a3 of the rotor core 42a and the end surface 51d of the eccentric member 51 from both sides in the axial direction, and the rotor core 42a and the eccentric member 51 are positioned axially with each other via the heat insulating member 9. ing.
  • the entire area of the end surface 42a3 of the rotor core 42a is not in contact with the end surface 51d of the eccentric member 51, and the heat insulating member 9 is arranged between them.
  • the heat insulating member 9 prevents heat transfer from the eccentric member 51 to the rotor core 42a, and suppresses the temperature rise of the magnet 42b.
  • a heat insulating member similar to the above may be provided between the end face of the rotor core 42a on the anti-cylinder head side and the end face of the member facing the rotor core 42a in the axial direction.
  • the differential device 5 has a planetary rotating body 52 that rotates and revolves.
  • a reduction gear having any configuration cycloid reduction gear, wave gear device, planetary gear device, etc.
  • a roller assembly in which a plurality of rollers are held by a cage is used, and a speed reducer of a type that rolls the rollers along the first external tooth portion 55 and the second external tooth portion 56 is used. You can also do it.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be further implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course.

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Abstract

電動アクチュエータ１は、ステータ４１およびロータ４２を有する電動モータ４と、ロータ４２に取り付けられた偏心部材５１と、回転軸Ｏを中心として回転する小径部２１を有する駆動回転体２および従動ギア３２を有する従動回転体３と、偏心部材５１の回転を減速して駆動回転体２および従動回転体３に伝達する減速機５ａ，５ｂとを備える。ロータ４２は、内周に偏心部材５１が取り付けられたロータコア４２ａと、ロータコア４２ａに取り付けられたマグネット４２ｂとを有する。ロータコア４２ａの内周面と偏心部材５１の外周面との間に第一の空隙７を設ける。

Description

電動アクチュエータ
　本発明は、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。
　下記の特許文献２に記載の電動アクチュエータは、中空の電動モータの内周に減速機を配置することで、軸方向の小型化を図っている。
特開２０１８－１２３７２７号公報 特開２０１８－１９４１５１号公報
　上記のように中空の電動モータの内周に減速機を配する場合、電動モータのロータに減速機の回転部材が取り付けられる。この場合、減速機で発生した熱が回転部材を介してロータのマグネットに伝わるため、マグネットが高温になって電動モータのトルクが低下し、電動アクチュエータの出力が不安定になる恐れがある。特に、可変バルブタイミング装置として使用される電動アクチュエータでは、電動モータの回転数が１００００ｒｐｍ以上となることもあり、減速機で発生する熱量が大きい。さらに、上記特許文献２の電動アクチュエータの減速機では、回転部材（偏心部材）の偏心回転に伴って遊星回転体（内歯車）の内歯部と出力部（入力回転体あるいは出力回転体）の外歯部とが滑りながら噛み合うため、これらの噛み合い部で発生する熱量が大きくなる。
　そこで、本発明は、電動モータの内周に減速機を配した電動アクチュエータにおいて、減速機で発生する熱によるロータのマグネットの昇温を抑えることで、電動モータのトルクの低下を防止して出力を安定させ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、ステータ、および、回転軸を中心として回転するロータを有する電動モータと、前記ロータに取り付けられた回転部材と、前記回転軸を中心として回転する出力部と、前記回転部材の回転を減速して前記出力部に伝達する減速機とを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ロータが、内周に前記回転部材が固定されたロータコアと、前記ロータコアに取り付けられたマグネットとを有し、前記ロータコアの内周面と前記回転部材の外周面との間に第一の空隙を設けた電動アクチュエータを提供する。
　このように、ロータコアの内周面と回転部材の外周面との間に第一の空隙を設けることで、減速機で発生した熱が第一の空隙で遮断されるため、回転部材からロータコアへの伝熱が妨げられてマグネットの昇温を抑えることができる。
　上記の電動アクチュエータは、例えば、自転可能で且つ前記回転軸を中心として公転可能であり、前記回転部材の回転に伴って前記出力部と滑りながら噛み合う遊星回転体を有する。このように、遊星回転体と出力部とが滑りながら噛み合う場合、この噛み合い部で発生する熱量が大きくなるため、上記のようにロータコアと回転部材との間に第一の空隙を設けることが特に有効となる。
　第一の空隙を、ロータコアと回転部材との固定部の軸方向全長に設ければ、回転部材からロータコアへの伝熱を妨げる効果が高められる。
　上記の電動アクチュエータに、電動モータを内周に収容するケーシングを設け、第一の空隙をケーシング内の空間と連通すれば、減速機で発生した熱を、第一の空隙を介してケーシング内の空間に逃がすことができるため、減速機を冷却することができる。
　ロータコアと回転部材とを軸方向に当接させれば、これらを互いに軸方向で位置決めすることができる。この場合、ロータコアと回転部材の軸方向間に第二の空隙を設ければ、ロータコアから回転部材への軸方向の伝熱が妨げられるため、マグネットの昇温がさらに抑えられる。
　また、ロータコアと回転部材とが軸方向に対向する場合、これらの軸方向間に断熱部材を設けることで、ロータコアから回転部材への軸方向の伝熱を妨げるようにしてもよい。
　上記の電動アクチュエータは、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する駆動回転体と、前記回転軸を中心として回転する従動回転体と、前記駆動回転体と前記従動回転体を相対回転させる差動装置とを備え、前記差動装置が、前記回転部材と、前記遊星回転体と、前記遊星回転体と噛み合い、前記駆動回転体と一体に回転する前記出力部と、前記遊星回転体と噛み合い、前記従動回転体と一体に回転する他の出力部とを備え、前記遊星回転体と前記出力部との間に前記減速機を形成し、前記遊星回転体と前記他の出力部との間に他の減速機を形成し、前記減速機と前記他の減速機の減速比を異ならせた構成とすることができる。
　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、本発明の電動アクチュエータによれば、減速機で発生する熱によるモータロータのマグネットの昇温を抑えることができる。これにより、電動モータのトルクの低下を防止して、電動アクチュエータの出力を安定させることができる。
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ＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 図１の拡大図である。 他の実施形態に係る電動アクチュエータの拡大断面図である。 さらに他の実施形態に係る電動アクチュエータの拡大断面図である。
　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、車両の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、電動モータ４及び差動装置５を収容するケーシング６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。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。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の大径部２２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。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。
　ケーシング６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６は、組み立ての都合上、有底円筒状のケーシング本体６ａと、蓋部６ｂとに分割されている。ケーシング本体６ａと蓋部６ｂ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６ａは、円筒部６ａ１と、円筒部６ａ１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６ａ２とを一体に有する。蓋部６ｂには、電動モータ４へ給電するための給電線や、電動モータ４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６ｃ，６ｄ（図２参照）が設けられている。
　ケーシング本体６ａのフランジ部６ａ２の内周面と駆動回転体２の外周面との間には軸受１２（第二の軸受）が設けられ、これにより駆動回転体２がケーシング６に対して回転可能に支持される。また、蓋部６ｂ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がケーシング６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６ａ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の外輪は蓋部６ｂの内周面に固定され、軸受１３の内輪は従動回転体３の外周面に固定される。
　電動モータ４は、ケーシング本体６ａ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。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。
　差動装置５は、ロータ４２と一体に回転する偏心部材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３および図４参照）。
　図１に示すように、偏心部材５１の軸方向の両端は、軸受１４，１５によってケーシング６に対して回転支持される。軸受１４，１５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１４の外輪がケーシング本体６ａ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。また、軸受１５の外輪が蓋部６ｂ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。
　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（出力部）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（他の出力部）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３は、第一の減速機５ａで切断した断面図（図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図）、図４は、第二の減速機５ｂで切断した断面図（図１におけるＩＶ－ＩＶ線矢視断面図）である。
　図３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４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３及び図４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ｎｍ、スプロケット２０の回転速度をｎＳとすると、出力回転位相角度差は（ｎｍ－ｎＳ)／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。
　上記の電動アクチュエータ１では、図１に示すように、電動モータ４のロータコア４２ａの内周面と偏心部材５１の外周面との間に第一の空隙７が形成される。本実施形態では、図５に示すように、ロータコア４２ａの内周面に凹部４２ａ１が形成され、この凹部４２ａ１と偏心部材５１の第一筒部５１ａの外周面との間に第一の空隙７が形成される。具体的には、図４に示すように、ロータコア４２ａの凹部４２ａ１が回転軸Ｏを中心とした円筒面状の底面を有し、この底面と偏心部材５１の円筒面状の外周面との間に部分円筒状の第一の空隙７が形成される。
　第一の空隙７は、例えば周方向複数箇所（図示例では３箇所）に設けられる。図示例では、ロータコア４２ａの内周面に複数の凸部４２ａ２が周方向等間隔に設けられると共に、偏心部材５１の第一筒部５１ａの外周面に、凸部４２ａ２が嵌合する凹部５１ａ２が設けられる。この凸部４２ａ２と凹部５１ａ２とが周方向で係合することで、ロータコア４２ａと偏心部材５１とがトルク伝達可能に結合される。これらの係合部（凸部４２ａ２及び凹部５１ａ２）の間の周方向領域に、第一の空隙７が設けられる。
　図示例では、ロータコア４２ａの内周面の凹部４２ａ１が、ロータコア４２ａの軸方向全長に設けられる。これにより、第一の空隙７が、ロータコア４２ａの内周面と偏心部材５１の外周面との固定部の軸方向全長に設けられ、ロータコア４２ａの軸方向両側の端面に開口する（図１参照）。第一の空隙７（凹部４２ａ１）は、軸方向にストレートな形状を有する（すなわち、径方向断面形状が軸方向で同一である）。例えば、複数の鋼板を打ち抜き加工で同形状に形成し、これらの鋼板を積層することで、凹部４２ａ１を有するロータコア４２ａが形成される。
　尚、ロータコア４２ａの凹部４２ａ１の形状は上記に限らず、例えば、ロータコア４２ａの内周面に、凹部として多数の軸方向溝を形成したり、ディンプル状の凹部を形成したりしてもよい。ただし、図４に示すように、ロータコア４２ａと偏心部材５１との係合部を除く領域に部分円筒状の第一の空隙７を設け、なるべく広い領域でロータコア４２ａと偏心部材５１とを非接触とすることが好ましい。また、偏心部材５１の外周面に凹部を設け、この凹部とロータコア４２ａの内周面との間に第一の空隙７を形成してもよい。ただし、本実施形態のように、ロータコア４２ａを積層鋼板で形成する場合は、各鋼板の打ち抜き形状を変更することでロータコア４２ａの内周面に凹部４２ａ１を比較的容易に形成することができるため、ロータコア４２ａ側に凹部を設けることが好ましい。
　続いて、図１～図４を参照しつつ本実施形態に係る電動アクチュエータ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。
　こうして、電動モータ４に通電して差動装置５を駆動すると、遊星回転体５２の偏心運動に伴って、遊星回転体５２の第一内歯部５７及び第二内歯部５８が、駆動回転体２に設けられた第一外歯部５５及び従動回転体３に設けられた第二外歯部５６と滑りながら噛み合うため、これらの噛み合い部が摩擦により発熱する。特に、可変バルブタイミング装置では、ロータ４２の回転数が１００００ｒｐｍ以上になることもあり、内歯部５７、５８と外歯部５５、５６との噛み合い部における発熱量が大きくなる。
　本実施形態では、上記のように、電動モータ４のロータコア４２ａの内周面と偏心部材５１の外周面との間に第一の空隙７が設けられているため、内歯部５７、５８と外歯部５５、５６との噛み合い部で発生した熱が第一の空隙７で遮断されて、ロータコア４２ａに伝達されにくくなる。特に、本実施形態では、第一の空隙７が、ロータコア４２ａの軸方向全長に第一の空隙７が設けられ（図１参照）、且つ、ロータコア４２ａと偏心部材５１との係合部（凸部４２ａ２及び凹部５１ａ２）を除く略全域に設けられるため（図４参照）、偏心部材５１からロータコア４２ａへの伝熱がさらに抑えられる。これにより、偏心部材５１からロータコア４２ａのマグネット４２ｂに熱が伝わりにくくなるため、マグネット４２ｂの昇温を抑えて、モータトルクを安定させることができる。
　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、ロータコア４２ａのシリンダヘッド１０側（図中右側）の端面４２ａ３と、これと軸方向に対向する偏心部材５１の端面５１ｄ（第二筒部５１ｂの反シリンダヘッド１０側の端面）との軸方向間に、第二の空隙８を設けている。具体的には、偏心部材５１の端面５１ｄの内径端に軸方向の凸部５１ｄ１を設け、この凸部５１ｄ１をロータコア４２ａの端面４２ａ３と当接させることで、ロータコア４２ａと偏心部材５１とを互いに軸方向で位置決めしている。そして、偏心部材５１の端面５１ｄのうち、凸部５１ｄ１よりも外径側の領域と、ロータコア４２ａの端面４２ａ３との間に、第二の空隙８を設けている。これにより、ロータコア４２ａの端面４２ａ３の全域を偏心部材５１の端面５１ｄに接触させる場合と比べて、両者の接触面積が減じられるため、偏心部材５１からロータコア４２ａへの伝熱量が減じられる。また、図示は省略するが、ロータコア４２ａの反シリンダヘッド１０側の端面と、これと軸方向に対向する部材の端面との間に、上記と同様の第二の空隙を設けてもよい。
　また、図６に示す実施形態では、ロータコア４２ａの内周面と偏心部材５１の外周面との間の第一の空隙７が、ケーシング６内の空間と連通している。具体的には、ロータコア４２ａと偏心部材５１の半径方向間に形成された第一の空隙７を、ロータコア４２ａと偏心部材５１の軸方向間に形成された第二の空隙８と連通し、さらに、第二の空隙８の外径端を、偏心部材５１の第二筒部５１ｂの外周の空間Ｓと連通している。これにより、減速機５ａ，５ｂで発生した熱が、偏心部材５１、第一の空隙７および第二の空隙８を介して空間Ｓに逃がすことができるため、減速機５ａ，５ｂを冷却することができる。尚、第一の空隙７の軸方向端部を、ケーシング６内の空間に直接開口させてもよい。
　図７に示す実施形態では、ロータコア４２ａのシリンダヘッド１０側（図中右側）の端面４２ａ３と、これと軸方向に対向する偏心部材５１の端面５１ｄ（第二筒部５１ｂの反シリンダヘッド１０側の端面）との間に断熱部材９を配している。図示例では、断熱部材９が、ロータコア４２ａの端面４２ａ３と偏心部材５１の端面５１ｄとで軸方向両側から挟持され、ロータコア４２ａと偏心部材５１とが断熱部材９を介して互いに軸方向で位置決めされている。図示例では、ロータコア４２ａの端面４２ａ３の全域が偏心部材５１の端面５１ｄと非接触であり、且つ、これらの間に断熱部材９が配されている。断熱部材９により、偏心部材５１からロータコア４２ａへの伝熱が妨げられ、マグネット４２ｂの昇温が抑えられる。また、図示は省略するが、ロータコア４２ａの反シリンダヘッド側の端面と、これと軸方向に対向する部材の端面との間に、上記と同様の断熱部材を設けてもよい。
　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（減速機）
５ｂ   第二の減速機（他の減速機）
６     ケーシング
７     第一の空隙
８     第二の空隙
９     断熱部材
１０   シリンダヘッド
２０   スプロケット
２１   小径部（出力部）
２２   大径部
２３   連結部
３１   出力軸
３２   従動ギア（他の出力部）
４１   ステータ
４２   ロータ
４２ａ ロータコア
４２ｂ マグネット
５１   偏心部材
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 (8)

  1. 　ステータ、および、回転軸を中心として回転するロータを有する電動モータと、前記ロータに取り付けられた回転部材と、前記回転軸を中心として回転する出力部と、前記回転部材の回転を減速して前記出力部に伝達する減速機とを備えた電動アクチュエータにおいて、
    　前記ロータが、内周に前記回転部材が固定されたロータコアと、前記ロータコアに取り付けられたマグネットとを有し、
    　前記ロータコアの内周面と前記回転部材の外周面との間に第一の空隙を設けた電動アクチュエータ。
  2. 　自転可能で且つ前記回転軸を中心として公転可能であり、前記回転部材の回転に伴って前記出力部と滑りながら噛み合う遊星回転体を有する請求項１に記載の電動アクチュエータ。
  3. 　前記第一の空隙を、前記ロータコアと前記回転部材との固定部の軸方向全長に設けた請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
  4. 　前記電動モータを内周に収容するケーシングを設け、
    　前記第一の空隙を前記ケーシング内の空間と連通した請求項１～３の何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
  5. 　前記ロータコアと前記回転部材とを軸方向に当接させると共に、これらの軸方向間に第二の空隙を設けた請求項１～４の何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
  6. 　前記ロータコアと前記回転部材とが軸方向に対向し、これらの軸方向間に断熱部材を設けた請求項１～４の何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
  7. 　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する駆動回転体と、前記回転軸を中心として回転する従動回転体と、前記駆動回転体と前記従動回転体を相対回転させる差動装置とを備え、
    　前記差動装置が、前記回転部材と、前記遊星回転体と、前記遊星回転体と噛み合い、前記駆動回転体と一体に回転する前記出力部と、前記遊星回転体と噛み合い、前記従動回転体と一体に回転する他の出力部とを備え、前記遊星回転体と前記出力部との間に前記減速機を形成し、前記遊星回転体と前記他の出力部との間に他の減速機を形成し、前記減速機と前記他の減速機の減速比を異ならせた請求項２に記載の電動アクチュエータ。
  8. 　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７に記載の電動アクチュエータ。
     
     
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