WO2023042613A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

電動アクチュエータ１は、ステータ４１及びロータ４２を有する電動モータ４と、ロータ４２の内径側に設けられロータ４２と一体に回転するモータ軸５１と、モータ軸５１の内径側に配置されてモータ軸５１の回転を減速して伝達する減速機５ａ，５ｂと、減速機５ａ，５ｂを通過する潤滑油が流れる潤滑流路Ｆを備える。モータ軸５１は、電動モータ４が配置される空間と、潤滑流路Ｆが配置される空間とを、これらの空間の軸方向全体に渡って仕切る。

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回転体と入力された駆動力を出力する出力回転体との回転位相差を変更可能な電動アクチュエータとして、電動モータと、電動モータの回転を減速して伝達する減速機とを備えるものが知られている。

　この種の電動アクチュエータの一例として、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又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電動アクチュエータがある。この電動アクチュエータにおいては、減速機によって入力回転体（例えば、スプロケット）に対する出力回転体（例えば、カムシャフト）の回転位相差を変更でき、これによってバルブの開閉タイミングが調整される。

特開２０１８－１９４１５１号公報

　ところで、上記のような減速機を備える電動アクチュエータにおいては、作動性及び耐久性を向上させるため、一般的に、減速機内に潤滑剤としてグリースが充填されている。しかしながら、減速機が作動すると、ギヤ同士の噛み合い部分などに介在するグリースが次第に流出するため、グリースが経時的に枯渇し、作動性及び耐久性が低下するという問題がある。

　このような問題に対して、グリースに代えて、減速機内に潤滑油を供給する方法が挙げられる。減速機内に潤滑油を供給し続けることにより、ギヤ同士の噛み合い部分などにおいて常に油膜を形成することができるため、長期に亘って摺動抵抗を抑制でき、作動性及び耐久性を継続して向上させることが可能である。しかしながら、電動アクチュエータ内には、電動モータのステータなどの通電部が存在するため、万が一、このような通電部に潤滑油が付着すると、故障あるいは動作不良の原因となる。また、潤滑油内に混入する異物が電動モータのマグネットなどに付着した場合も、故障あるいは動作不良の原因となる虞がある。

　そこで、本発明は、潤滑油を用いて作動性及び耐久性の向上を図れると共に、電動モータが配置される空間への潤滑油の侵入を防止できる電動アクチュエータを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するため、第１の発明は、ステータ及びロータを有する電動モータと、前記ロータの内径側に設けられ前記ロータと一体に回転するモータ軸と、前記モータ軸の内径側に配置されて前記モータ軸の回転を減速して伝達する減速機と、前記減速機を通過する潤滑油が流れる潤滑流路を備え、前記モータ軸は、前記電動モータが配置される空間と、前記潤滑流路が配置される空間とを、これらの空間の軸方向全体に渡って仕切ることを特徴とする。

　このような構成の電動アクチュエータであれば、電動モータが配置される空間内に潤滑油が侵入するのを防止でき、潤滑油が電動モータに付着することによる故障及び動作不良を回避できる。また、このように、電動モータに対する潤滑油の付着を防止できるため、電動アクチュエータ内に潤滑油を供給する方法を採用できるようになり、電動アクチュエータの作動性及び耐久性を長期に亘って良好に維持できるようになる。

　第１の発明に係る電動アクチュエータは、前記電動モータと前記減速機を収容するケーシングと、前記減速機の内径側に設けられ前記減速機によって減速された回転が伝達される出力部材を備え、前記潤滑油は、前記出力部材内を通って前記減速機へ供給されるように構成されてもよい。その場合、前記電動モータが配置される空間の軸方向一端側に、前記モータ軸と前記ケーシングとの間を封止する第一シール部材が設けられ、前記潤滑流路が配置される空間の前記軸方向一端側とは反対側に、前記出力部材と前記モータ軸との間を封止する第二シール部材が設けられることが好ましい。このような第一シール部材及び第二シール部材が設けられていることにより、電動モータが配置される空間内への潤滑油の侵入をより確実に防止できるようになる。

　さらに、前記電動モータが配置される空間の前記軸方向一端側とは反対側に、前記モータ軸と前記ケーシングとの間を封止する第三シール部材が設けられてもよい。これにより、電動モータが配置される空間への潤滑油の侵入のほか、一端側とは反対側からの水及び塵埃などの異物の侵入も防止できる。

　前記出力部材が、互いに分離可能な二部材によって構成されている場合は、前記二部材を結合するボルトとして、頭部にフランジ部を有するボルトを用いることが好ましい。出力部材が二部材によって構成されている場合、二部材の結合面から潤滑油が侵入し、ボルトの頭部と出力部材の端面との間から潤滑油が漏出する虞がある。そのため、頭部にフランジ部を有するボルトを用いることにより、ボルトの頭部と出力部材の端面との間からの潤滑油の漏出を効果的に防止できるようになる。

　さらに、前記ボルトのフランジ部と前記フランジ部が締結される前記出力部材の端面との間に、シールワッシャを介在させてもよい。これにより、ボルトの頭部と出力部材の端面との間からの潤滑油の漏出をより効果的に防止できるようになる。

　また、前記シールワッシャに代えて、互いに結合される前記二部材の結合面同士の間に、シール部材を介在させてもよい。

　第１の発明に係る電動アクチュエータは、前記減速機を備える差動装置を備え、前記差動装置は、回転軸を中心として回転可能な駆動回転体と、前記回転軸に対して偏心する内周面を有し前記ロータと一体に回転する前記モータ軸としての偏心部材と、前記偏心部材の内径側に設けられ前記電動モータによって自転可能でかつ前記回転軸を中心として公転可能な遊星回転体と、前記回転軸を中心として回転可能な前記出力部材としての従動回転体と、前記遊星回転体と前記駆動回転体との噛み合いにより構成された第一の減速機と、前記遊星回転体と前記従動回転体との噛み合いにより構成された第二の減速機と、前記駆動回転体を前記偏心部材に対して回転可能に支持する軸受を有するものであってもよい。この場合、潤滑油が、前記従動回転体内を通って供給され、前記第一の減速機及び前記第二の減速機を通過し、前記駆動回転体を支持する軸受を通って外部へ排出されることにより、各減速機及び軸受の潤滑性が向上し、作動性及び耐久性が向上する。

　また、上記課題を解決するため、第２の発明は、ステータ及びロータを有する電動モータと、前記電動モータの内径側に配置され前記電動モータの回転を減速して伝達する減速機と、前記減速機を通過する潤滑油が流れる潤滑流路を備え、前記ステータは、複数の電磁鋼板から成るステータコアと、絶縁材料から成るボビンと、前記ボビンに巻き回されたステータコイルを有し、前記ステータコイルを少なくとも含む通電部が、一体の被覆部材によって覆われ、前記通電部が配置される空間と前記潤滑流路とが、前記被覆部材によって連通しないように隔離されていることを特徴とする。

　このような構成の電動アクチュエータであれば、通電部に対して潤滑油が付着するのを確実に防止でき、通電部に潤滑油が付着することによる故障及び動作不良を回避できる。また、通電部に対する潤滑油の付着を防止できるため、電動アクチュエータ内に潤滑油を供給する方法を採用できるようになり、電動アクチュエータの作動性及び耐久性を長期に亘って良好に維持できるようになる。

　前記通電部は、前記ステータコイルのほか、前記電動モータへ給電するための給電部材を含んでいてもよい。この場合、ステータコイルに加えて給電部材が被覆部材によって覆われることにより、ステータコイル及び給電部材に対する潤滑油の付着を防止できる。

　また、前記通電部は、前記ステータコイルのほか、前記電動モータの回転角度を検知する回転角度検知装置を含んでいてもよい。この場合、ステータコイルに加えて回転角度検知装置が被覆部材によって覆われることにより、ステータコイル及び回転角度検知装置に対する潤滑油の付着を防止できる。

　第２の発明に係る電動アクチュエータは、前記減速機を備える差動装置と、前記差動装置及び前記電動モータを収容するケーシングを備え、前記差動装置は、回転軸を中心として回転可能な駆動回転体と、前記電動モータによって自転可能でかつ前記回転軸を中心として公転可能な遊星回転体と、前記回転軸を中心として回転可能な従動回転体と、前記遊星回転体と前記駆動回転体との噛み合いにより構成された第一の減速機と、前記遊星回転体と前記従動回転体との噛み合いにより構成された第二の減速機と、前記駆動回転体を前記ケーシングに対して回転可能に支持する軸受を有するものであってもよい。この場合、潤滑油が、前記従動回転体内を通って供給され、前記第一の減速機及び前記第二の減速機を通過し、前記駆動回転体を支持する軸受を通って外部へ排出されることにより、各減速機及び軸受の潤滑性が向上し、作動性及び耐久性が向上する。

　また、前記差動装置は、前記ロータと一体に回転すると共に前記遊星回転体を偏心回転させる偏心部材と、前記偏心部材を前記ケーシングに対して回転可能に支持する軸受を有するものであってもよい。この場合、潤滑油の一部が、前記偏心部材を支持する軸受内に貯留されるようにすれば、軸受内に貯留された潤滑油を軸受の回転によって周囲に供給でき、潤滑効果を高めることができる。

　第１の発明及び第２の発明は、例えば、前記駆動回転体と前記従動回転体のいずれか一方に、吸気用カムシャフトが設けられ、前記駆動回転体と前記従動回転体の他方に、排気用カムシャフトが設けられる電動アクチュエータに適用できる。

　本発明によれば、潤滑油を用いて作動性及び耐久性の向上を図れると共に、電動モータが配置される空間への潤滑油の侵入を防止できる。

本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 本実施形態に係る電動アクチュエータの分解斜視図である。 図１のＡ－Ａ線で矢視した断面図である。 図１のＢ－Ｂ線で矢視した断面図である。 潤滑油が流れる流路を示す電動アクチュエータの縦断面図である。 本発明の他の実施形態に係るアクチュエータの縦断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 図７に示される電動アクチュエータの分解斜視図である。 図７のＡ－Ａ線で矢視した断面図である。 図７のＢ－Ｂ線で矢視した断面図である。 潤滑油が流れる流路を示す電動アクチュエータの縦断面図である。 ステータの縦断面図である。 ステータ、バスバー及び回転角度検知装置の斜視図である。 センサの位置において切断した電動アクチュエータの縦断面図である。

　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は、本実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図、図２は、当該電動アクチュエータの分解斜視図である。

　本実施形態に係る電動アクチュエータは、ＳＯＨＣ（Single Over Head Camshaft）型のエンジン（駆動源）の可変バルブタイミング装置として用いられる。図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１は、駆動回転体２と、従動回転体３と、電動モータ４と、差動装置５と、これら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ている。

　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の部材である。駆動回転体２のシリンダヘッド側（図１の右側）には、排気用カムシャフト２２と、エンジンからの駆動力の入力部となるスプロケット２３が結合される。排気用カムシャフト２２のシリンダヘッド側には、一つ又は複数の図示しない排気用カムが設けられている。スプロケット２３は、駆動回転体２の外周面にトルク伝達可能に取り付けられ、外部からの駆動力、例えば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、排気用カムシャフト２２、及びスプロケット２３は、何れも回転軸Ｏを中心として同軸上に配置される。従って、駆動回転体２、排気用カムシャフト２２、及びスプロケット２３は、外部からの駆動力（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。

　本実施形態では、駆動回転体２と排気用カムシャフト２２とスプロケット２３が、別部材で構成された場合を例示している。この例示に限らず、駆動回転体２、排気用カムシャフト２２、及びスプロケット２３のうち、任意の二つの部位を一体化し、残りの部位を別部材で構成することができる。あるいは駆動回転体２、排気用カムシャフト２２、及びスプロケット２３を全て一体に形成することもできる。

　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出力部材であり、反シリンダヘッド側（図１の左側）に設けられた円筒状の本体３１と、シリンダヘッド側（図１の右側）に設けられたシャフト３２の、軸方向に分離可能な二部材によって構成されている。本体３１とシャフト３２は、センタボルト３４によって互いに結合されている。また、シャフト３２のシリンダヘッド側には、吸気用カムシャフト３３が結合される。なお、シャフト３２と吸気用カムシャフト３３を一体に形成してもよい。吸気用カムシャフト３３は、両端が開口した中空形状をなす排気用カムシャフト２２の内周に配置される。吸気用カムシャフト３３のシリンダヘッド側の軸端は、排気用カムシャフト２２のシリンダヘッド側の軸端から軸方向に突出しており（図示省略）、吸気用カムシャフト３３には、一つあるいは複数の吸気用カムが設けられている。本体３１と、シャフト３２、及び吸気用カムシャフト３３は、回転軸Ｏ上で同軸に配置され、回転軸Ｏを中心として一体に回転する。

　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。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の回転角度を検知する回転角度検知装置に接続される信号線などを、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。

　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。本実施形態においては、電動モータ４として、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を有する三相ブラシレスモータが用いられている。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に巻き回されたステータコイル４１ｃとで構成されている。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とで構成されている。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、駆動回転体２と、従動回転体３と、ロータ４２と一体に回転するモータ軸でもある偏心部材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に対して遊星回転体５２を回転可能に支持する２つの軸受５３，５４とを主要な構成要素として備える。

　偏心部材５１は、シリンダヘッド側（図１の右側）から反シリンダヘッド側（図１の左側）へ向かって段階的に縮径する内周面を有する一体（一部品）の筒状部材である。本実施形態においては、偏心部材５１が、最小内径の第一筒部５１ａと、第一筒部５１ａよりも大径の第二筒部５１ｂと、第二筒部５１ｂよりも大径の第三筒部５１ｃと、第三筒部５１ｃよりも大径の第四筒部５１ｄを有している。偏心部材５１の各筒部５１ａ～５１ｄは、互いに異なる外径の外周面を有しているが、これらの外周面は、いずれも回転軸Ｏと同軸に形成された円筒面である。これに対して、偏心部材５１の第二筒部５１ｂ及び第三筒部５１ｃの内周面は、回転軸Ｏに対して偏心した円筒面状の偏心内周面である。また、偏心部材５１の内周面のうち、偏心内周面以外の領域（第一筒部５１ａ及び第四筒部５１ｄの内周面）は、回転軸Ｏと同軸に形成された円筒面である。このように、第二筒部５１ｂ及び第三筒部５１ｃの内周面は、回転軸Ｏに対して偏心しているため、偏心部材５１は、第二筒部５１ｂ及び第三筒部５１ｃの偏心内周面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、図４参照）。

　偏心部材５１は、その外周面とケーシング６との間に設けられた２つの軸受１７，１８によって支持される。本実施形態では、いずれの軸受１７，１８も転がり軸受（深溝玉軸受）で構成しているが、両軸受１７，１８の構成や種類は任意に選択することができる。偏心部材５１のシリンダヘッド側（図１の右側）の外周面に設けられた軸受１７により、偏心部材５１がケーシング６のケーシング本体６ａに対して回転可能に支持され、偏心部材５１の反シリンダヘッド側（図１の左側）の外周面に設けられた軸受１８により、偏心部材５１がケーシング６の蓋部６ｂに対して回転可能に支持される。

　また、偏心部材５１の第一筒部５１ａの内周面には、従動回転体３を回転可能に支持する軸受８が設けられ、偏心部材５１の第四筒部５１ｄの内周面には、駆動回転体２を回転可能に支持する軸受７が設けられている。これらの軸受７，８は、例えば転がり軸受（深溝玉軸受）で構成することができる。

　また、駆動回転体２の内周面と従動回転体３のシャフト３２の外周面との間には、軸受９が配置されている。この軸受９により、駆動回転体２と従動回転体３の間の相対回転が許容される。この軸受９も、例えば転がり軸受（深溝玉軸受）で構成することができる。

　遊星回転体５２は円筒状をなし、その内周に第一内歯部５５と第二内歯部５６とが形成される。第一内歯部５５と第二内歯部５６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。第一内歯部５５と第二内歯部５６は軸方向にずらして形成され、第一内歯部５５がシリンダヘッド側（図１の右側）に、第二内歯部５６が反シリンダヘッド側（図１の左側）にそれぞれ設けられている。第二内歯部５６のピッチ円径は第一内歯部５５のピッチ円径よりも小さい。また、第二内歯部５６の歯数は、第一内歯部５５の歯数よりも少ない。

　駆動回転体２の外周面には、第一内歯部５５と噛み合う第一外歯部５７が形成される。また、従動回転体３の本体３１の外周面には、第二内歯部５６と噛み合う第二外歯部５８が形成される。第一外歯部５７及び第二外歯部５８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５８のピッチ円径は第一外歯部５７のピッチ円径よりも小さく、第二外歯部５８の歯数は、第一外歯部５７の歯数よりも少ない。

　第一外歯部５７の歯数は、互いに噛み合う第一内歯部５５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５８の歯数も、互いに噛み合う第二内歯部５６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５５の歯数を２４個、第二内歯部５６の歯数を２０個、第一外歯部５７の歯数を２３個、第二外歯部５８の歯数を１９個としている。

　互いに噛み合う第一内歯部５５と第一外歯部５７は第一の減速機５ａを構成し、第二内歯部５６と第二外歯部５８は第二の減速機５ｂを構成する。第一の減速機５ａ及び第二の減速機５ｂは、何れもハイポ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、エンジンによって駆動される吸気用カムシャフト３３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。

　遊星回転体５２を支持する２つの軸受５３，５４のうち、反シリンダヘッド側（図１の左側）に設けられた軸受５３は、例えば外輪５３ａを有する針状ころ軸受で構成される。この軸受５３は、偏心部材５１の第二筒部５１ｂの内周面（偏心内周面）と、遊星回転体５２の円筒面状の外周面との間に配置される。一方、シリンダヘッド側（図１の右側）に設けられた軸受５４は、偏心部材５１の第三筒部５１ｃの内周面（偏心内周面）と、遊星回転体５２の円筒面状の外周面との間に配置された転がり軸受（深溝玉軸受）である。このように、２つの軸受５３，５４が、偏心部材５１と遊星回転体５２との間に配置されていることにより、これらの軸受５３，５４によって、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。また、これらの軸受５３，５４が、偏心部材５１の偏心内周面に対して遊星回転体５２を回転可能に支持していることにより、遊星回転体５２の外周面及び内周面の中心Ｐ（図３、図４参照）は、回転軸Ｏに対して偏心した位置にある。

　図３は、第一の減速機５ａで切断した断面図（図１におけるＡ－Ａ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Ｂ－Ｂ線矢視断面図）である。

　図３に示されるように、第一内歯部５５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５５と第一外歯部５７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に示されるように、第二内歯部５６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５６と第二外歯部５８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５５と第二内歯部５６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５５及び第二内歯部５６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２３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、第一内歯部５５の歯数をｚ１、第二内歯部５６の歯数をｚ２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＝ｚ１×ｚ２／｜ｚ１－ｚ２｜・・・式１

　例えば、第一内歯部５５の歯数（ｚ１）が２４、第二内歯部５６の歯数（ｚ２）が２０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の内径側に駆動回転体２及び従動回転体３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の外径側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。

　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２３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が回転し、これに伴って排気用カムシャフト２２が回転する。

　また、駆動回転体２の回転は、遊星回転体５２を介して従動回転体３に伝達される。このとき、電動モータ４の回転運動によって、遊星回転体５２と駆動回転体２との噛み合い状態（第一内歯部５５と第一外歯部５７との噛み合い位置）、及び遊星回転体５２と従動回転体３との噛み合い状態（第二内歯部５６と第二外歯部５８の噛み合い位置）が維持されたまま、遊星回転体５２が回転する。これにより、遊星回転体５２と従動回転体３とが同期して回転する。このため、駆動回転体２と従動回転体３は同じ回転位相を保持しながら回転し、排気用カムシャフト２２と吸気用カムシャフト３３とは回転位相差０で回転する。

　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、ロータ４２をスプロケット２３の回転数よりも相対的に遅く又は速く回転させる。電動モータ４を作動させると、ロータ４２のロータコア４２ａに結合された偏心部材５１が回転軸Ｏを中心として一体に回転する。これに伴い、薄肉部分と厚肉部分とを備えた偏心部材５１の回転に伴う押圧力が軸受５３，５４を介して遊星回転体５２に作用する。この押圧力により、第一内歯部５５と第一外歯部５７との噛み合い部で周方向の分力が生じるため、遊星回転体５２が駆動回転体２に対して相対的に偏心回転運動を行う。つまり、遊星回転体５２が回転軸Ｏを中心として公転しながら、第一内歯部５５及び第二内歯部５６の中心Ｐを中心として自転する。この際、遊星回転体５２が１回公転するごとに、第一内歯部５５と第一外歯部５７との噛み合い位置が一歯分ずつ周方向にずれるため、遊星回転体５２は減速されつつ回転（自転）する。

　また、遊星回転体５２が上述の偏心回転運動を行うことにより、遊星回転体５２の１回の公転ごとに、第二内歯部５６と第二外歯部５８との噛み合い箇所が一歯分ずつ周方向にずれる。これにより、従動回転体３が遊星回転体５２に対して減速されつつ回転する。このように、遊星回転体５２を電動モータ４で駆動することにより、スプロケット２３からの駆動力に電動モータ４からの駆動力が重畳され、従動回転体３の回転が、電動モータ４からの駆動力の影響を受ける差動の状態となる。そのため、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、吸気用カムによる吸気バルブ（図示省略）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。

　このように吸気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２３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２３に対する吸気用カムシャフト３３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。

　このように本実施形態の電動アクチュエータであれば、駆動回転体２及び遊星回転体５２への入力（前者はエンジンの駆動力の入力、後者は電動モータ４の駆動力の入力）と、駆動回転体２及び従動回転体３からの出力（前者は排気用カムシャフト２２への出力、後者は吸気用カムシャフト３３への出力）が可能であり、２系統の入力と２系統の出力が許容されている。そのため、２系統の入力と１系統の出力が一般的な電動アクチュエータに比べ、電動アクチュエータ１の用途を拡大することができる。

　ここで、図５に示されるように、本実施形態の電動アクチュエータにおいては、作動性及び耐久性を向上させるため、差動装置５（減速機）内に潤滑油を供給する潤滑流路Ｆが形成されている。本実施形態に係る潤滑流路Ｆは、図示しないエンジンから差動装置５内に潤滑油（エンジンオイル）を供給するための供給流路Ｆ１と、供給流路Ｆ１から分岐する第一分岐流路Ｆ２及び第二分岐流路Ｆ３と、潤滑油を差動装置５外へ排出するための排出流路Ｆ４を有している。

　供給流路Ｆ１は、主に、従動回転体３のシャフト３２内に設けられたシャフト内流路（従動回転体内流路）７０と、駆動回転体２の内周面とシャフト３２の外周面との間の隙間によって構成されている。シャフト内流路７０は、シャフト３２の回転軸Ｏを通るように設けられた導入部７１と、導入部７１の入口側（図５の右側）とは反対側の端部から外径方向に放射状に伸びる複数の拡散部７２を有している。複数の拡散部７２は、シャフト３２を支持する軸受９よりも反シリンダヘッド側（図５の左側）においてシャフト３２の外周面から開口し、各拡散部７２の開口部７２ａは、駆動回転体２の内周面とシャフト３２の外周面との間に形成された隙間に連通している。

　第一分岐流路Ｆ２及び第二分岐流路Ｆ３は、供給流路Ｆ１の下流端から分岐するように設けられている。第一分岐流路Ｆ２は、駆動回転体２に設けられた第一外歯部５７と遊星回転体５２に設けられた第一内歯部５５との間を通過するように設けられている。すなわち、第一分岐流路Ｆ２は、第一外歯部５７と第一内歯部５５から成る第一の減速機５ａを通過する。一方、第二分岐流路Ｆ３は、従動回転体３の本体３１に設けられた第二外歯部５８と遊星回転体５２に設けられた第二内歯部５６との間、従動回転体３を支持する反シリンダヘッド側（図５の左側）の軸受８、及び遊星回転体５２を支持する各軸受５３，５４を通過するように設けられている。すなわち、第二分岐流路Ｆ３は、第二外歯部５８と第二内歯部５６から成る第二の減速機５ｂと、各軸受８，５３，５４の外輪と内輪の間を通過する。従動回転体３を支持する反シリンダヘッド側の軸受８、及び遊星回転体５２を支持する各５３，５４としては、潤滑油が通過できるように、シールを有しない開放型の軸受が用いられている。

　排出流路Ｆ４は、第一分岐流路Ｆ２と第二分岐流路Ｆ３とが合流する位置から、駆動回転体２を支持する軸受７を通過し、差動装置５外へ達するように設けられている。また、駆動回転体２を支持する軸受７は、潤滑油が通過できるように、シールを有しない開放型の軸受によって構成されている。一方、従動回転体３を支持するシリンダヘッド側（図５の右側）の軸受９は、開放型ではなく、ボールの軸方向両側にシール部材が取り付けられ、両シール部材間にグリースなどの潤滑剤が充填された、いわゆる密封型の軸受によって構成されている。従って、この軸受９は、供給された潤滑油の外部への漏出を防止すると共に、外部から電動アクチュエータ１内への異物の侵入を防止するシール部材として機能する。

　上記のように構成された電動アクチュエータ１において、エンジンから供給流路Ｆ１へ潤滑油が供給されると、まず、潤滑油は、シャフト３２内に設けられたシャフト内流路７０を通過し、駆動回転体２及びシャフト３２の間を通って、第一分岐流路Ｆ２及び第二分岐流路Ｆ３に送られる。第一分岐流路Ｆ２に送られた潤滑油は、第一の減速機５ａ（第一外歯部５７と第一内歯部５５との間）を通過し、第二分岐流路Ｆ３に送られた潤滑油は、第二の減速機５ｂ（第二外歯部５８と第二内歯部５６との間）と、従動回転体３を支持する反シリンダヘッド側の軸受８と、遊星回転体５２を支持する各軸受５３，５４を通過する。そして、第一分岐流路Ｆ２及び第二分岐流路Ｆ３を通過した潤滑油は、合流し、排出流路Ｆ４へ送られる。そして、潤滑油は、駆動回転体２を支持する軸受７を通って排出され、図示しない戻り流路を介してエンジン内へ戻される。そして、潤滑油は、再びエンジンから電動アクチュエータ１へ供給されることにより、エンジンと電動アクチュエータ１との間で循環する。

　このように、本実施形態においては、エンジンから電動アクチュエータ１へ潤滑油が供給されるため、潤滑油が通過する第一の減速機５ａ及び第二の減速機５ｂのそれぞれの噛み合い部における摺動抵抗、さらには、潤滑油が通過する開放型の各軸受５３，５４，７，８の外輪及び内輪の軌道溝におけるボール又はころの転がり抵抗を長期に亘って低減できる。すなわち、本実施形態においては、グリースを使用する従来の方法とは異なり、エンジンから電動アクチュエータ１内へ継続して潤滑油を供給することにより、噛み合い部などの摺動箇所において常に油膜を形成でき、摺動抵抗を長期に亘って低減できる。また、本実施形態においては、電動モータの回転駆動に伴う発熱のほか、減速機構（差動装置５）の偏心運動に伴う部材同士の接触により摩擦熱が生じるが、潤滑油を循環させることによる冷却効果も得られる。このため、本実施形態においては、作動性と耐久性の両方を長期に亘って良好に維持できる。

　上述のように、本実施形態においては、電動アクチュエータ１内に潤滑油を供給する構成を採用しているため、作動性及び耐久性を長期に亘って良好に維持できる。しかしながら一方で、電動アクチュエータ１内に侵入を供給すると、潤滑油がステータなどの通電部に付着したり、潤滑油内に混入する異物が電動モータのマグネットなどに付着したりする虞があるため、電動モータが配置される空間への潤滑油の侵入を防止する対策が必要である。

　そのため、本実施形態においては、図５に示されるように、電動モータ４の内径側に配置される偏心部材（モータ軸）５１を軸方向に長く形成し、偏心部材５１によって、電動モータ４が配置される空間と潤滑油が流れる空間を仕切っている。具体的に、偏心部材５１は、ケーシング６の軸方向の一端から他端まで連続して設けられている。この一体（一部品）の偏心部材５１によって、電動モータ４が配置されるモータ空間と、潤滑流路Ｆが配置される潤滑空間（第一の減速機５ａ、第二の減速機５ｂ、及び各軸受７，８，５３，５４が配置される空間）とが、軸方向全体に渡って仕切られている。

　また、本実施形態においては、排出流路Ｆ４から排出された潤滑油がモータ空間内へ侵入するのを防止するため、モータ空間のシリンダヘッド側（図５の右側）の端に、偏心部材５１の外周面とケーシング６の内面との間を封止する第一シール部材６１が設けられている。さらに、本実施形態においては、潤滑油が従動回転体３を支持する反シリンダヘッド側（図５の左側）の軸受８から外部へ漏出するのを防止するため、潤滑空間の反シリンダヘッド側の端に、従動回転体３の外周面と偏心部材５１の内周面との間を封止する第二シール部材６２が設けられている。

　このように、本実施形態においては、モータ空間と潤滑空間とがそれぞれの軸方向全体に渡って偏心部材５１によって仕切られ、さらに、２つのシール部材６１，６２によってモータ空間のシリンダヘッド側（軸方向一端側）と潤滑空間の反シリンダヘッド側（軸方向一端側とは反対側）が封止されているため、モータ空間内への潤滑油の侵入を確実に防止できる。これにより、潤滑油がステータなどの通電部に付着したり、潤滑油内に混入する異物が電動モータのマグネットなどに付着したりすることによる故障及び動作不良を回避できる。

　第一シール部材６１及び第二シール部材６２としては、潤滑油の侵入又は漏出を効果的に防止できるようにオイルシールであることが好ましい。本実施形態においては、第一シール部材６１及び第二シール部材６２として、金属製の芯材と、芯材の周囲に設けられたゴムなどから成る弾性部材を有するオイルシールが用いられている。

　また、本実施形態においては、第一シール部材６１及び第二シール部材６２に加え、モータ空間の反シリンダヘッド側（図５の左側）の端にも、偏心部材５１の外周面とケーシング６の内面との間を封止する第三シール部材６３が設けられている。これにより、モータ空間内への潤滑油の侵入のほか、反シリンダヘッド側からの水及び塵埃などの異物の侵入も防止できるため、故障及び動作不良の発生の虞が低減し、信頼性が向上する。なお、第三シール部材６３は、第一シール部材６１及び第二シール部材６２と同様、オイルシールであることが好ましい。

　また、本実施形態においては、従動回転体３が本体３１とシャフト３２との二部材によって構成されているため、本体３１とシャフト３２の結合面同士の間に潤滑油が侵入し、センタボルト３４の頭部と本体３１の端面との間から潤滑油が漏出する虞がある。そのため、本実施形態においては、センタボルト３４として、頭部にフランジ部３４ａを有するボルトを用いている。これにより、センタボルト３４と本体３１の端面との間から潤滑油が漏出するのを効果的に防止できるようになる。

　さらに、本実施形態においては、潤滑油の漏出をより確実に防止するため、センタボルト３４のフランジ部３４ａと本体３１の端面との間に、シールワッシャ３５を介在させている。シールワッシャ３５は、金属材料から成る環状のワッシャ本体と、ワッシャ本体の内周側に設けられたゴム又は樹脂などから成るシール部を有している。シールワッシャ３５が、センタボルト３４のフランジ部３４ａによって締め付けられると、シール部が圧縮されて、フランジ部３４ａと本体３１の端面との間が封止される。なお、シールワッシャ３５に代えて、フランジ部３４ａにシール部を有するセンタボルト３４を用いてもよい。

　図６は、本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。

　図６に示される電動アクチュエータ１においては、センタボルト３４と従動回転体３（本体３１）の端面との間からの潤滑油の漏出を防止するため、シール部材としてのＯリング３６を、本体３１の外周面とシャフト３２の内周面との間に介在させている。このように、上記シールワッシャ３５に代えて、本体３１とシャフト３２のそれぞれの結合面同士の間にＯリング３６を介在させてもよい。この場合、潤滑油が本体３１とシャフト３２のそれぞれの結合面の間を介してボルト孔に侵入するのを阻止できるため、センタボルト３４と従動回転体３の端面との間からの潤滑油の漏出を防止できる。

　以上のように、本発明の実施形態においては、電動モータが配置される空間（モータ空間）と、潤滑流路が配置される空間（潤滑空間）が、ロータと一体に回転するモータ軸（偏心部材）によって仕切られていることにより、潤滑油がモータ空間内に侵入することによる故障及び動作不良を回避できる。また、このように、本実施形態においては、モータ空間内への潤滑油の侵入を防止できるため、電動アクチュエータ内に潤滑油を供給する方法を採用できるようになり、電動アクチュエータの作動性及び耐久性を長期に亘って良好に維持できるようになる。

　続いて、本発明のさらに別の実施形態について説明する。

　図７は、さらに別の実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図、図８は、当該電動アクチュエータの分解斜視図である。

　本実施形態に係る電動アクチュエータは、ＳＯＨＣ（Single Over Head Camshaft）型のエンジン（駆動源）の可変バルブタイミング装置として用いられる。図７及び図８に示されるように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１は、駆動回転体２と、従動回転体３と、電動モータ４と、差動装置５と、これら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ている。

　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の部材である。駆動回転体２の外周面とケーシング６の内周面との間には、軸受７が配置されている。この軸受７によって、駆動回転体２は、ケーシング６に対して回転可能に支持されている。軸受７は、例えば転がり軸受（深溝玉軸受）で構成することができる。駆動回転体２のシリンダヘッド側（図７の右側）には、排気用カムシャフト２２と、エンジンからの駆動力の入力部となるスプロケット２３が結合される。排気用カムシャフト２２のシリンダヘッド側には、一つ又は複数の図示しない排気用カムが設けられている。スプロケット２３は、駆動回転体２の外周面にトルク伝達可能に取り付けられ、外部からの駆動力、例えば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、排気用カムシャフト２２、及びスプロケット２３は、何れも回転軸Ｏを中心として同軸上に配置される。従って、駆動回転体２、排気用カムシャフト２２、及びスプロケット２３は、外部からの駆動力（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。

　本実施形態では、駆動回転体２と排気用カムシャフト２２とスプロケット２３が、別部材で構成された場合を例示している。この例示に限らず、駆動回転体２、排気用カムシャフト２２、及びスプロケット２３のうち、任意の二つの部位を一体化し、残りの部位を別部材で構成することができる。あるいは駆動回転体２、排気用カムシャフト２２、及びスプロケット２３を全て一体に形成することもできる。

　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出力部材であり、反シリンダヘッド側（図７の左側）に設けられた円筒状の本体３１と、シリンダヘッド側（図７の右側）に設けられたシャフト３２とを有する。本体３１とシャフト３２は、センタボルト３４によって互いに結合されている。また、シャフト３２のシリンダヘッド側には、吸気用カムシャフト３３が結合される。なお、シャフト３２と吸気用カムシャフト３３を一体に形成してもよい。吸気用カムシャフト３３には、一つあるいは複数の吸気用カムが設けられている。本体３１と、シャフト３２、及び吸気用カムシャフト３３は、回転軸Ｏ上で同軸に配置され、回転軸Ｏを中心として一体に回転する。

　吸気用カムシャフト３３は、両端が開口した中空形状をなす排気用カムシャフト２２の内周に配置される。また、吸気用カムシャフト３３のシリンダヘッド側の軸端は、排気用カムシャフト２２のシリンダヘッド側の軸端から軸方向に突出している（図示省略）。従動回転体３の本体３１の外周面とケーシング６の内周面との間には、軸受８が配置されている。この軸受８によって、従動回転体３は、ケーシング６に対して回転可能に支持されている。また、駆動回転体２の内周面と従動回転体３のシャフト３２の外周面との間には、軸受９が配置されている。この軸受９により、駆動回転体２と従動回転体３の間の相対回転が許容される。軸受８，９は、例えば転がり軸受（深溝玉軸受）で構成することができる。

　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。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の回転角度を検知する回転角度検知装置に接続される信号線などを、外部に引き出すための筒状の突起６ｃ，６ｄ（図８参照）が設けられている。

　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。本実施形態においては、電動モータ４として、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を有する三相ブラシレスモータが用いられている。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に巻き回されたステータコイル４１ｃとで構成されている。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とで構成されている。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、駆動回転体２と、従動回転体３と、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に対して遊星回転体５２を回転可能に支持する２つの軸受５３，５４とを主要な構成要素として備える。

　偏心部材５１は、ロータコア４２ａの内周に固定された小径筒部５１ａと、小径筒部５１ａより大径に形成され、ロータコア４２ａから軸方向に突出する大径筒部５１ｂとを一体に有する。偏心部材５１の小径筒部５１ａ及び大径筒部５１ｂの外周面は、回転軸Ｏと同軸に形成された円筒面である。これに対して、偏心部材５１の小径筒部５１ａ及び大径筒部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が形成される。このため、偏心部材５１は、偏心内周面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９、図１０参照）。

　偏心部材５１は、その外周面とケーシング６との間に設けられた２つの軸受１７，１８によって支持される。本実施形態では、いずれの軸受１７，１８も転がり軸受（深溝玉軸受）で構成しているが、両軸受１７，１８の構成や種類は任意に選択することができる。偏心部材５１のシリンダヘッド側（図７の右側）の外周面に設けられた軸受１７により、偏心部材５１がケーシング６のケーシング本体６ａに対して回転可能に支持され、偏心部材５１の反シリンダヘッド側（図７の左側）の外周面に設けられた軸受１８により、偏心部材５１がケーシング６の蓋部６ｂに対して回転可能に支持される。

　遊星回転体５２は円筒状をなし、その内周に第一内歯部５５と第二内歯部５６とが形成される。第一内歯部５５と第二内歯部５６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。第一内歯部５５と第二内歯部５６は軸方向にずらして形成され、第一内歯部５５がシリンダヘッド側（図７の右側）に、第二内歯部５６が反シリンダヘッド側（図７の左側）にそれぞれ設けられている。第二内歯部５６のピッチ円径は第一内歯部５５のピッチ円径よりも小さい。また、第二内歯部５６の歯数は、第一内歯部５５の歯数よりも少ない。

　駆動回転体２の外周面には、第一内歯部５５と噛み合う第一外歯部５７が形成される。また、従動回転体３の本体３１の外周面には、第二内歯部５６と噛み合う第二外歯部５８が形成される。第一外歯部５７及び第二外歯部５８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５８のピッチ円径は第一外歯部５７のピッチ円径よりも小さく、第二外歯部５８の歯数は、第一外歯部５７の歯数よりも少ない。

　第一外歯部５７の歯数は、互いに噛み合う第一内歯部５５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５８の歯数も、互いに噛み合う第二内歯部５６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５５の歯数を２４個、第二内歯部５６の歯数を２０個、第一外歯部５７の歯数を２３個、第二外歯部５８の歯数を１９個としている。

　互いに噛み合う第一内歯部５５と第一外歯部５７は第一の減速機５ａを構成し、第二内歯部５６と第二外歯部５８は第二の減速機５ｂを構成する。第一の減速機５ａ及び第二の減速機５ｂは、何れもハイポ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、エンジンによって駆動される吸気用カムシャフト３３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。

　遊星回転体５２を支持する２つの軸受５３，５４のうち、反シリンダヘッド側（図７の左側）に設けられた軸受５３は、例えば外輪５３ａを有する針状ころ軸受で構成される。この軸受５３は、偏心部材５１の小径筒部５１ａの内周面（偏心内周面）と、遊星回転体５２の円筒面状の外周面との間に配置される。一方、シリンダヘッド側（図７の右側）に設けられた軸受５４は、偏心部材５１の大径筒部５１ｂの内周面（偏心内周面）と、遊星回転体５２の円筒面状の外周面との間に配置された転がり軸受（深溝玉軸受）である。このように、２つの軸受５３，５４が、偏心部材５１と遊星回転体５２との間に配置されていることにより、これらの軸受５３，５４によって、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。また、これらの軸受５３，５４が、偏心部材５１の偏心内周面に対して遊星回転体５２を回転可能に支持していることにより、遊星回転体５２の外周面及び内周面の中心Ｐ（図９、図１０参照）は、回転軸Ｏに対して偏心した位置にある。

　図９は、第一の減速機５ａで切断した断面図（図７におけるＡ－Ａ線矢視断面図）、図１０は、第二の減速機５ｂで切断した断面図（図７におけるＢ－Ｂ線矢視断面図）である。

　図９に示されるように、第一内歯部５５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５５と第一外歯部５７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１０に示されるように、第二内歯部５６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５６と第二外歯部５８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９及び図１０では、互いの矢視方向が異なっているため、第一内歯部５５と第二内歯部５６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５５及び第二内歯部５６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２３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、第一内歯部５５の歯数をｚ１、第二内歯部５６の歯数をｚ２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２によって求められる。

　減速比＝ｚ１×ｚ２／｜ｚ１－ｚ２｜・・・式２

　例えば、第一内歯部５５の歯数（ｚ１）が２４、第二内歯部５６の歯数（ｚ２）が２０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の内径側に駆動回転体２及び従動回転体３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の外径側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。

　続いて、図７～図１０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２３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が回転し、これに伴って排気用カムシャフト２２が回転する。

　また、駆動回転体２の回転は、遊星回転体５２を介して従動回転体３に伝達される。このとき、電動モータ４の回転運動によって、遊星回転体５２と駆動回転体２との噛み合い状態（第一内歯部５５と第一外歯部５７との噛み合い位置）、及び遊星回転体５２と従動回転体３との噛み合い状態（第二内歯部５６と第二外歯部５８の噛み合い位置）が維持されたまま、遊星回転体５２が回転する。これにより、遊星回転体５２と従動回転体３とが同期して回転する。このため、駆動回転体２と従動回転体３は同じ回転位相を保持しながら回転し、排気用カムシャフト２２と吸気用カムシャフト３３とは回転位相差０で回転する。

　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、ロータ４２をスプロケット２３の回転数よりも相対的に遅く又は速く回転させる。電動モータ４を作動させると、ロータ４２のロータコア４２ａに結合された偏心部材５１が回転軸Ｏを中心として一体に回転する。これに伴い、薄肉部分と厚肉部分とを備えた偏心部材５１の回転に伴う押圧力が軸受５３，５４を介して遊星回転体５２に作用する。この押圧力により、第一内歯部５５と第一外歯部５７との噛み合い部で周方向の分力が生じるため、遊星回転体５２が駆動回転体２に対して相対的に偏心回転運動を行う。つまり、遊星回転体５２が回転軸Ｏを中心として公転しながら、第一内歯部５５及び第二内歯部５６の中心Ｐを中心として自転する。この際、遊星回転体５２が１回公転するごとに、第一内歯部５５と第一外歯部５７との噛み合い位置が一歯分ずつ周方向にずれるため、遊星回転体５２は減速されつつ回転（自転）する。

　また、遊星回転体５２が上述の偏心回転運動を行うことにより、遊星回転体５２の１回の公転ごとに、第二内歯部５６と第二外歯部５８との噛み合い箇所が一歯分ずつ周方向にずれる。これにより、従動回転体３が遊星回転体５２に対して減速されつつ回転する。このように、遊星回転体５２を電動モータ４で駆動することにより、スプロケット２３からの駆動力に電動モータ４からの駆動力が重畳され、従動回転体３の回転が、電動モータ４からの駆動力の影響を受ける差動の状態となる。そのため、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、吸気用カムによる吸気バルブ（図示省略）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。

　このように吸気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２３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２３に対する吸気用カムシャフト３３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。

　このように本実施形態の電動アクチュエータであれば、駆動回転体２及び遊星回転体５２への入力（前者はエンジンの駆動力の入力、後者は電動モータ４の駆動力の入力）と、駆動回転体２及び従動回転体３からの出力（前者は排気用カムシャフト２２への出力、後者は吸気用カムシャフト３３への出力）が可能であり、２系統の入力と２系統の出力が許容されている。そのため、２系統の入力と１系統の出力が一般的な電動アクチュエータに比べ、電動アクチュエータ１の用途を拡大することができる。

　ここで、図１１に示されるように、本実施形態の電動アクチュエータにおいては、作動性及び耐久性を向上させるため、差動装置５（減速機）内に潤滑油を供給する潤滑流路Ｆが形成されている。本実施形態に係る潤滑流路Ｆは、図示しないエンジンから差動装置５内に潤滑油（エンジンオイル）を供給するための供給流路Ｆ１と、供給流路Ｆ１から分岐する第一分岐流路Ｆ２及び第二分岐流路Ｆ３と、潤滑油を差動装置５外へ排出するための排出流路Ｆ４を有している。

　供給流路Ｆ１は、主に、従動回転体３のシャフト３２内に設けられたシャフト内流路（従動回転体内流路）７０と、駆動回転体２の内周面とシャフト３２の外周面との間の隙間によって構成されている。シャフト内流路７０は、シャフト３２の回転軸Ｏを通るように設けられた導入部７１と、導入部７１の入口側（図１１の右側）とは反対側の端部から外径方向に放射状に伸びる複数の拡散部７２を有している。複数の拡散部７２は、シャフト３２を支持する軸受９よりも反シリンダヘッド側（図１１の左側）においてシャフト３２の外周面から開口し、各拡散部７２の開口部７２ａは、駆動回転体２の内周面とシャフト３２の外周面との間に形成された隙間に連通している。

　第一分岐流路Ｆ２及び第二分岐流路Ｆ３は、供給流路Ｆ１の下流端から分岐するように設けられている。第一分岐流路Ｆ２は、駆動回転体２に設けられた第一外歯部５７と遊星回転体５２に設けられた第一内歯部５５との間を通過するように設けられている。すなわち、第一分岐流路Ｆ２は、第一外歯部５７と第一内歯部５５から成る第一の減速機５ａを通過する。一方、第二分岐流路Ｆ３は、従動回転体３の本体３１に設けられた第二外歯部５８と遊星回転体５２に設けられた第二内歯部５６との間、及び遊星回転体５２を支持する各軸受５３，５４を通過するように設けられている。すなわち、第二分岐流路Ｆ３は、第二外歯部５８と第二内歯部５６から成る第二の減速機５ｂと、各軸受５３，５４の外輪と内輪の間を通過する。遊星回転体５２を支持する各軸受５３，５４としては、潤滑油が通過できるように、シールを有しない開放型の軸受が用いられている。

　排出流路Ｆ４は、第一分岐流路Ｆ２と第二分岐流路Ｆ３とが合流する位置から、駆動回転体２を支持する軸受７を通過し、差動装置５外へ達するように設けられている。また、駆動回転体２を支持する軸受７は、潤滑油が通過できるように、シールを有しない開放型の軸受によって構成されている。一方、従動回転体３を支持する反シリンダヘッド側（図１１の左側）の軸受８とシリンダヘッド側（図１１の右側）の軸受９は、開放型ではなく、ボールの軸方向両側にシール部材が取り付けられ、両シール部材間にグリースなどの潤滑剤が充填された、いわゆる密封型の軸受によって構成されている。従って、これらの軸受８，９は、供給された潤滑油の外部への漏出を防止すると共に、外部から電動アクチュエータ１内への異物の侵入を防止するシール部材として機能する。

　上記のように構成された電動アクチュエータ１において、エンジンから供給流路Ｆ１へ潤滑油が供給されると、まず、潤滑油は、シャフト３２内に設けられたシャフト内流路７０を通過し、駆動回転体２及びシャフト３２の間を通って、第一分岐流路Ｆ２及び第二分岐流路Ｆ３に送られる。第一分岐流路Ｆ２に送られた潤滑油は、第一の減速機５ａ（第一外歯部５７と第一内歯部５５との間）を通過し、第二分岐流路Ｆ３に送られた潤滑油は、第二の減速機５ｂ（第二外歯部５８と第二内歯部５６との間）と、遊星回転体５２を支持する各軸受５３，５４を通過する。そして、第一分岐流路Ｆ２及び第二分岐流路Ｆ３を通過した潤滑油は、合流し、排出流路Ｆ４へ送られる。そして、潤滑油は、駆動回転体２を支持する軸受７を通って排出され、図示しない戻り流路を介してエンジン内へ戻される。そして、潤滑油は、再びエンジンから電動アクチュエータ１へ供給されることにより、エンジンと電動アクチュエータ１との間で循環する。

　このように、本実施形態においては、エンジンから電動アクチュエータ１へ潤滑油が供給されるため、潤滑油が通過する第一の減速機５ａ及び第二の減速機５ｂのそれぞれの噛み合い部における摺動抵抗、さらには、潤滑油が通過する開放型の各軸受５３，５４，７の外輪及び内輪の軌道溝におけるボール又はころの転がり抵抗を長期に亘って低減できる。すなわち、本実施形態においては、グリースを使用する従来の方法とは異なり、エンジンから電動アクチュエータ１内へ継続して潤滑油を供給することにより、噛み合い部などの摺動箇所において常に油膜を形成でき、摺動抵抗を長期に亘って低減できる。また、本実施形態においては、電動モータの回転駆動に伴う発熱のほか、減速機構（差動装置５）の偏心運動に伴う部材同士の接触により摩擦熱が生じるが、潤滑油を循環させることによる冷却効果も得られる。このため、本実施形態においては、作動性と耐久性の両方を長期に亘って良好に維持できる。

　また、本実施形態においては、偏心部材５１を支持する２つの軸受１７，１８のうち、特に排出流路Ｆ４に近い軸受１７（図１１における右側の軸受１７）が開放型であることにより、この軸受１７内に潤滑油の一部を貯留させることができる。すなわち、図１１に示されるように、排出流路Ｆ４に近い軸受１７の内輪とケーシング６との間に軸方向の隙間があることにより、排出流路Ｆ４を流れる潤滑油の一部が、ケーシング６と軸受１７との間の隙間を通って軸受１７内に流入する。これにより、軸受１７が回転すると、その回転運動に伴って軸受１７内の潤滑油が周囲に供給されるため、潤滑効果を高めることができる。

　上述のように、本実施形態においては、電動アクチュエータ１内に潤滑油を供給する構成を採用しているため、作動性及び耐久性を長期に亘って良好に維持できる。しかしながら一方で、電動アクチュエータ１内に潤滑油を供給すると、潤滑油がステータなどの通電部に付着する虞があるため、通電部に対する潤滑油の付着を防止する対策が必要である。

　そのため、本実施形態においては、図１２に示されるように、ステータ４１の通電部であるステータコイル４１ｃを、一体（一部品）の被覆部材６０によって覆っている。被覆部材６０は、例えば、耐熱性を有する樹脂によって構成される。図１２に示される例においては、被覆部材６０とステータ４１がインサート成形などにより一体成形されており、被覆部材６０は、ステータコイル４１ｃの全体ほか、ボビン４１ｂ及びステータコア４１ａのそれぞれの一部も覆っている。

　このように、本実施形態においては、一体の被覆部材６０によって、通電部であるステータコイル４１ｃが露出しないように覆われていることにより、ステータコイル４１ｃが配置される空間と、上記潤滑油が流れる潤滑流路Ｆとが、被覆部材６０によって連通しないように隔離される（図１１参照）。これにより、電動アクチュエータ１内に潤滑油を供給しても、ステータコイル４１ｃに対して潤滑油が付着するのを確実に防止でき、ステータコイル４１ｃに潤滑油が付着することによる故障及び動作不良を回避できる。

　本実施形態においては、ステータコイル４１ｃのほか、ボビン４１ｂとステータコア４１ａのそれぞれの一部も被覆部材６０によって覆われているが、通電部ではないボビン４１ｂ及びステータコア４１ａは被覆部材６０によって覆われていなくてもよい。従って、図１２に示されるように、ボビン４１ｂの内径面、ステータコア４１ａの内径面及び外径面などは、被覆部材６０によって覆われていなくても構わない。

　また、図１１に示されるように、本実施形態においては、被覆部材６０がケーシング６に接触しているため、被覆部材６０及びケーシング６を熱伝導性の良い材料によって構成することにより、電動モータ４において生じる熱を被覆部材６０及びケーシング６を介して外部へ効果的に放出できるようになる。

　また、本実施形態に係る電動アクチュエータは、ステータコイル４１ｃ以外の通電部として、図１３に示されるバスバー１２と回転角度検知装置２５を備えている。

　バスバー１２は、図示しない電源部からステータコイル４１ｃへ給電するための給電部材である。具体的に、バスバー１２は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の三つのバスバーと、中性点の一つのバスバーとを備え、円環状に形成された各バスバー１２の円周上にステータコイル４１ｃの結線部が溶接、加締め、ねじ止めなどにより固定される。また、各バスバー１２は、それぞれの円環部から突出する端子１２ａを有しており、各端子１２ａはケーシング６に設けられた突起６ｃ，６ｄ（図８参照）内に配置される。

　回転角度検知装置２５は、電動モータ４の回転角度を検知する装置である。具体的に、回転角度検知装置２５は、円弧状の基板２６と、基板２６に取り付けられた３つのセンサ２７を有している。各センサ２７によって電動モータ４の回転角度が検知されることにより、電動モータ４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに電流を流すタイミングが決定される。各センサ２７としては、例えば、磁気センサであるホールセンサなどが用いられる。基板２６には、信号線などが接続される複数の端子２８が設けられ、各端子２８はケーシング６に設けられた一方の突起６ｃ内に配置される。

　上記のようなバスバー１２、センサ２７及び基板２６は、いずれも通電部であるため、万が一、潤滑油がこれらの通電部に接触した場合も故障あるいは動作不良の原因となる。そのため、本実施形態においては、ステータコイル４１ｃと同様に、バスバー１２、センサ２７及び基板２６も、上記被覆部材６０によって覆っている。なお、図１３においては、被覆部材６０は省略されている。

　図１４は、センサ２７の位置において切断した電動アクチュエータ１の縦断面図である。

　図１４に示されるように、バスバー１２、センサ２７及び基板２６は、ステータコイル４１ｃを覆う一体の被覆部材６０によって露出しないように覆われている。このため、バスバー１２、センサ２７及び基板２６が配置される空間と、上記潤滑油が流れる潤滑流路Ｆも、被覆部材６０によって連通しないように隔離されている。従って、本実施形態においては、バスバー１２、センサ２７及び基板２６に対して潤滑油が付着するのを防止でき、これらの部材に潤滑油が付着することによる故障及び動作不良を回避できる。

　以上のように、図７～図１４に示される本発明の実施形態においては、電動モータを回転駆動させたり制御したりするための電子部品の通電部を被覆部材によって覆い、通電部が配置される空間と、潤滑油が流れる空間とが、連通しないように隔離されることにより、通電部（電子部品）に潤滑油が付着することによる故障及び動作不良を確実に回避できる。また、このように、本実施形態においては、電子部品と潤滑油とを確実に隔離できるため、電動アクチュエータ内に潤滑油を供給する方法を採用できるようになり、電動アクチュエータの作動性及び耐久性を長期に亘って良好に維持できるようになる。

　図７～図１４に示される実施形態においては、被覆部材が、ステータコイルのほか、バスバー、センサ及び基板を覆う場合を例として挙げているが、バスバー、センサ及び基板に対して潤滑油が付着する虞が少ない場合は、ステータコイルのみを被覆部材によって覆ってもよい。また、バスバー、センサ及び基板のうち、いずれか１つ又は２つの部材と、ステータコイルとが、被覆部材によって覆われる構成としてもよい。

　また、本発明の実施形態は、上述の各実施形態に限らない。上述の各実施形態においては、本発明に係る電動アクチュエータを、ＳＯＨＣ型エンジン用の可変バルブタイミング装置に使用する場合を例に挙げているが、本発明は、吸気用カムシャフトと排気用カムシャフトとが分離独立して設けられるＤＯＨＣ（Double Over Head Camshaft）型のエンジン用の可変バルブタイミング装置にも適用可能である。

　また、本発明に係る電動アクチュエータが備える減速機は、上述のようなハイポサイクロイド減速機に限らず、サイクロイド減速機、波動歯車装置、遊星歯車装置などの任意の構成の減速機を使用することができる。また、遊星回転体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及び第二外歯部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。

　また、上述の各実施形態においては、駆動回転体に排気用カムシャフトを設け、従動回転体に吸気用カムシャフトを設ける場合を例示したが、これとは逆に、駆動回転体に吸気用カムシャフトを設け、従動回転体に排気用カムシャフトを設けてもよい。また、吸気用カムシャフトを中空形状とし、その内周に排気用カムシャフトを配置することも可能である。

　１　　　電動アクチュエータ
　２　　　駆動回転体
　３　　　従動回転体（出力部材）
　４　　　電動モータ
　５　　　差動装置
　５ａ　　第一の減速機
　５ｂ　　第二の減速機
　６　　　ケーシング
　７　　　軸受
　８　　　軸受
　９　　　軸受
　１２　　バスバー（給電部材）
　１７　　軸受
　１８　　軸受
　２２　　排気用カムシャフト
　２５　　回転角度検知装置
　３３　　吸気用カムシャフト
　３４　　センタボルト
　３４ａ　フランジ部
　３５　　シールワッシャ
　３６　　Ｏリング（シール部材）
　４１　　ステータ
　４１ａ　ステータコア
　４１ｂ　ボビン
　４１ｃ　ステータコイル
　４２　　ロータ
　５１　　偏心部材（モータ軸）
　５２　　遊星回転体
　５３　　軸受
　５４　　軸受
　６０　　被覆部材
　６１　　第一シール部材
　６２　　第二シール部材
　６３　　第三シール部材
　Ｆ　　　潤滑流路

Claims (13)

1. 　ステータ及びロータを有する電動モータと、
   　前記ロータの内径側に設けられ前記ロータと一体に回転するモータ軸と、
   　前記モータ軸の内径側に配置されて前記モータ軸の回転を減速して伝達する減速機と、
   　前記減速機を通過する潤滑油が流れる潤滑流路を備え、
   　前記モータ軸は、前記電動モータが配置される空間と、前記潤滑流路が配置される空間とを、これらの空間の軸方向全体に渡って仕切ることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 　前記電動モータと前記減速機を収容するケーシングと、
   　前記減速機の内径側に設けられ前記減速機によって減速された回転が伝達される出力部材を備え、
   　前記潤滑油は、前記出力部材内を通って前記減速機へ供給され、
   　前記電動モータが配置される空間の軸方向一端側に、前記モータ軸と前記ケーシングとの間を封止する第一シール部材が設けられ、
   　前記潤滑流路が配置される空間の前記軸方向一端側とは反対側に、前記出力部材と前記モータ軸との間を封止する第二シール部材が設けられる請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 　前記電動モータが配置される空間の前記軸方向一端側とは反対側に、前記モータ軸と前記ケーシングとの間を封止する第三シール部材が設けられる請求項２に記載の電動アクチュエータ。
4. 　前記出力部材は、互いに分離可能な二部材によって構成され、
   　前記二部材を結合するボルトとして、頭部にフランジ部を有するボルトを用いる請求項１から３のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
5. 　前記ボルトのフランジ部と前記フランジ部が締結される前記出力部材の端面との間に、シールワッシャが介在する請求項４に記載の電動アクチュエータ。
6. 　互いに結合される前記二部材の結合面同士の間に、シール部材が介在する請求項４に記載の電動アクチュエータ。
7. 　前記減速機を備える差動装置を備え、
   　前記差動装置は、
   　回転軸を中心として回転可能な駆動回転体と、
   　前記回転軸に対して偏心する内周面を有し前記ロータと一体に回転する前記モータ軸としての偏心部材と、
   　前記偏心部材の内径側に設けられ前記電動モータによって自転可能でかつ前記回転軸を中心として公転可能な遊星回転体と、
   　前記回転軸を中心として回転可能な前記出力部材としての従動回転体と、
   　前記遊星回転体と前記駆動回転体との噛み合いにより構成された第一の減速機と、
   　前記遊星回転体と前記従動回転体との噛み合いにより構成された第二の減速機と、
   　前記駆動回転体を前記偏心部材に対して回転可能に支持する軸受を有し、
   　前記潤滑油は、前記従動回転体内を通って供給され、前記第一の減速機及び前記第二の減速機を通過し、前記駆動回転体を支持する軸受を通って外部へ排出される請求項１から６のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
8. 　ステータ及びロータを有する電動モータと、
   　前記電動モータの内径側に配置され前記電動モータの回転を減速して伝達する減速機と、
   　前記減速機を通過する潤滑油が流れる潤滑流路を備え、
   　前記ステータは、複数の電磁鋼板から成るステータコアと、絶縁材料から成るボビンと、前記ボビンに巻き回されたステータコイルを有し、
   　前記ステータコイルを少なくとも含む通電部が、一体の被覆部材によって覆われ、
   　前記通電部が配置される空間と前記潤滑流路とが、前記被覆部材によって連通しないように隔離されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
9. 　前記通電部は、前記ステータコイルのほか、前記電動モータへ給電するための給電部材を含む請求項８に記載の電動アクチュエータ。
10. 　前記通電部は、前記ステータコイルのほか、前記電動モータの回転角度を検知する回転角度検知装置を含む請求項８又は９に記載の電動アクチュエータ。
11. 　前記減速機を備える差動装置と、
    　前記差動装置及び前記電動モータを収容するケーシングを備え、
    　前記差動装置は、
    　回転軸を中心として回転可能な駆動回転体と、
    　前記電動モータによって自転可能でかつ前記回転軸を中心として公転可能な遊星回転体と、
    　前記回転軸を中心として回転可能な従動回転体と、
    　前記遊星回転体と前記駆動回転体との噛み合いにより構成された第一の減速機と、
    　前記遊星回転体と前記従動回転体との噛み合いにより構成された第二の減速機と、
    　前記駆動回転体を前記ケーシングに対して回転可能に支持する軸受を有し、
    　前記潤滑油は、前記従動回転体内を通って供給され、前記第一の減速機及び前記第二の減速機を通過し、前記駆動回転体を支持する軸受を通って外部へ排出される請求項８から１０のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
12. 　前記差動装置は、
    　前記ロータと一体に回転すると共に前記遊星回転体を偏心回転させる偏心部材と、
    　前記偏心部材を前記ケーシングに対して回転可能に支持する軸受を有し、
    　前記潤滑油の一部は、前記偏心部材を支持する軸受内に貯留される請求項１１に記載の電動アクチュエータ。
13. 　前記駆動回転体と前記従動回転体のいずれか一方に、吸気用カムシャフトが設けられ、　前記駆動回転体と前記従動回転体の他方に、排気用カムシャフトが設けられる請求項７、１１、１２のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。

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