JP4216753B2 - 可変動弁装置のアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、内燃機関の吸気弁や排気弁のバルブリフト量や作動角等を機関運転状態に応じて可変制御する可変動弁装置のアクチュエータに関する。

従来の内燃機関における可変動弁装置のアクチュエータとしては、種々提供されており、その１つとして例えば以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

概略を説明すれば、このアクチュエータは、制御軸に連結されたリンク部材と、電動モータによって正逆回転制御される螺子軸と、該螺子軸の外周面に形成された雄ねじに内周の雌ねじが螺合して、軸方向へ移動可能な移動ナットと、二股状の一端部が移動ナットの両側部にピンを介して揺動自在に連係されたリンク部材と、一端部がリンク部材の他端部に連係され、他端部が制御軸にピンを介して回転自在に連係されたレバー部材とを備えており、前記制御軸には、調整カムが固定されている。

そして、前記電動モータの正逆回転駆動に伴って螺子軸が正逆回転することにより、移動ナットが軸方向への直線運動に変換されて移動して、リンク部材とレバー部材とを介して制御軸の回転位置を制御するようになっている。
米国特許第６６１５７７７号明細書

ところで、前記従来のアクチュエータのような、螺子軸や移動ナットなどの減速機構や電動モータなどのモータ出力軸が、ハウジングに収容されずに外部に露出している場合は、内部に異物が侵入して、これらの可動部材に悪影響を与えるおそれがあることから、一般にはこれらの減速機構などをハウジング内に収容配置するようになっている。また、前記螺子軸は、電動モータからの回転力を効率よく受けるため、また、自身の回転力を移動ナットへ円滑に伝達するために、その両端部がハウジング内に設けられた複数のボールベアリングによって回転自在に支持されるようになっている。

そして、前記減速機構などの各構成部材をハウジング内に収容する方法としては、該ハウジングを所定位置で分割して収容後に分割端部を結合するようにすることも考えられるが、ハウジングを分割する位置によっては、つまり、分割部のそれぞれに各ボールベアリングが設けられた場合には、これらの分割部の結合後に、前記各ボールベアリングの軸心が互いに径方向へずれて軸心精度が低下してしまうおそれがある。

そこで、ハウジングを分割せずに一体化して、該ハウジングの一端部に開口部を形成し、この一端開口部から前記減速機構などを内部へ挿入して収容する方法を採れば、前記各ボールベアリングの高い軸心精度を確保することが可能になる。

しかし、この方法を採った場合は、今度は減速機構などの比較的径方向に大きな部材を開口部から挿入する必要上、該開口部の開口面積を大きくする形成しなければならない。

したがって、この開口部の開口縁に固定されるボールベアリングの外径も必然的に大きく設定しなければならない。このため、螺子軸に固定されるボールベアリングの内輪の外径も大きく設定せざるを得ないことから、螺子軸全体の慣性質量が大きくなってしまう。

この結果、回転中における螺子軸に大きな慣性力が発生して、円滑な正逆回転作動が得られず、アクチュエータの作動応答性が悪化するおそれがある。

本発明は、前記従来のアクチュエータの実状に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明にあっては、ハウジングに固定されて、機関運転状態に応じて回転駆動される回転駆動部と、ハウジングの内部に収容配置されて、前記回転駆動部の回転速度を減速する減速機構とを有し、該減速機構により制御軸の回転位置を制御することによって機関弁の作動状態を変化させる可変動弁装置のアクチュエータであって、
前記ハウジングは、一端側に開口部が形成され、他端側が一体の壁部によって閉塞されており、
前記減速機構は、
外周にねじ部が形成され、機関の運転状態に応じて前記回転駆動部により回転制御される出力軸と、
前記出力軸の外周に設けられて、該出力軸の回転に伴い前記ねじ部を介して軸方向へ移動する移動ナットと、
前記制御軸と移動ナットとの間に揺動自在に連結されて、前記移動ナットの軸方向の移動を回転運動に変換して前記制御軸に伝達する伝達手段とを備え、
前記減速機構を前記ハウジングの前記開口部から内部へ収容保持すると共に、前記出力軸の一端側を、前記ハウジングの前記開口部側に設けられた第１ボールベアリングによって回転自在に支持する一方、前記出力軸の他端側を前記ハウジングの壁部側に設けられた第２ボールベアリングによって回転自在に支持し、
かつ前記第１ボールベアリングの外輪の肉厚を、前記開口部の内径に応じて内輪の肉厚よりも大きく形成したことを特徴としている。

この発明によれば、開口部の開口面積を比較的大きくすることによって、ボールベアリングの外径も大きくせざるを得ないが、この大きな外径を得るために、外輪の肉厚を大きく設定して、その分、出力軸の外周に設けられる内輪の外径を十分に小さく設定することが可能になる。

したがって、内輪を含む出力軸全体の慣性質量を十分に小さくすることができることから、出力軸の円滑な正逆回転が得られ、アクチュエータの作動応答性が向上する。

請求項２に記載の発明は、前記第１ボールベアリングの外輪を、前記ハウジングの開口部に固定する一方、内輪を、前記出力軸の外周に固定したことを特徴としている。

この発明によれば、ボールベアリングの外輪とハウジングとの間や内輪と出力軸との間で相対回転が発生しないため、該各間での摩耗の発生が防止されて、経時的なガタの発生を抑制できる。

請求項３に記載の発明は、前記第１ボールベアリングの外輪を、ハウジングの一端開口縁と押圧部材によって挟持状態に固定したことを特徴としている。

この発明によれば、前記外輪が十分な肉厚を有していることから、押圧部材の押圧力によって一端開口縁との間に強固に固定することが可能になる。

この結果、前記外輪と一端開口縁との間の不用意な相対回転を確実に防止することができる。
また、請求項４に記載の発明は、前記押圧部材のほぼ中央に挿通孔を貫通形成すると共に、該挿通孔の内周面に非円形の嵌合面を形成したことを特徴としている。

以下、本発明に係る可変動弁装置のアクチュエータの各実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態では、内燃機関の可変動弁装置を、１気筒当たり２つの吸気弁を備えた吸気側に適用したものである。

すなわち、可変動弁装置は、図５〜図１０に示すように、シリンダヘッド１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられ、バルブスプリング３，３によって閉方向に付勢された一対の吸気弁２，２と、該各吸気弁２，２のバルブリフト量を可変制御する可変機構４と、該可変機構４の作動位置を制御する制御機構５と、該制御機構５を回転駆動するアクチュエータである駆動機構６とを備えている。

前記可変機構４は、シリンダヘッド１の上部に有する軸受１４に回転自在に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に圧入等により固設された偏心回転カムである駆動カム１５と、駆動軸１３の外周面に揺動自在に支持されて、各吸気弁２，２の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６の上面に摺接して各吸気弁２，２を開作動させる２つの揺動カム１７，１７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の揺動力として伝達する多節リンク機構とを備えている。

前記駆動軸１３は、図７にも示すように、機関前後方向に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動スプロケットや、該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達されており、この回転方向は図中、時計方向（矢印方向）に設定されている。

前記軸受１４は、図９Ａに示すように、シリンダヘッド１の上端部に設けられて駆動軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて後述する制御軸３２を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ、１４ｂが一対のボルト１４ｃ、１４ｃによって上方から共締め固定されている。

前記駆動カム１５は、図８にも示すように、ほぼリング状を呈し、円環状のカム本体と、該カム本体の外端面に一体に設けられた筒状部とからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔が貫通形成されていると共に、カム本体の軸心Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘから径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この駆動カム１５は、駆動軸１３に対し前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない一方の外側に駆動軸挿通孔を介して圧入固定されていると共に、カム本体の外周面が偏心円のカムプロフィールに形成されている。

前記両揺動カム１７は、同一形状のほぼ雨滴状を呈し、円環状のカムシャフト２０の両端部に一体的に設けられていると共に、該カムシャフト２０が内周面を介して駆動軸１３に回転自在に支持されている。また、先端部のカムノーズ部２１側にピン孔が貫通形成されていると共に、下面には、カム面２２が形成され、カムシャフト２０側の基円面と、該基円面からカムノーズ部２１側に円弧状に延びるランプ面と、該ランプ面からカムノーズ部２１の先端側に有する最大リフトの頂面に連なるリフト面が形成されており、該基円面とランプ面及びリフト面が、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブリフター１６の上面の所定位置に当接するようになっている。

前記多節リンク機構は、駆動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７とを連係するリンクロッド２５とを備えている。

前記ロッカアーム２３は、中央に有する筒状の基部が支持孔を介して後述する制御カム３３に回転自在に支持されている。また、筒状基部の外端部に突設された前記一端部２３ａには、ピン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、基部の内端部に突設された前記他端部２３ｂには、リンクロッド２５の一端部と連結するピン２７が嵌入するピン孔が形成されている。

前記リンクアーム２４は、比較的大径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体が回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されている一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。

前記リンクロッド２５は、ロッカアーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔に挿入した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔が貫通形成されている。

なお、各ピン２６，２７，２８の一端部には、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移動を規制するスナップリングがそれぞれが設けられている。

前記制御機構１９は、駆動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持された制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定されてロッカアーム２３の支持孔に摺動自在に嵌入されて、ロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３とを備えている。

前記制御軸３２は、図５に示すように、駆動軸１３と並行に機関前後方向に配設されていると共に、所定位置のジャーナル部が前記軸受１４のメインブラケット１４ａ、とサブブラケット１４ｂとの間に回転自在に軸受されている。 前記制御カム３３は、円筒状を呈し、軸心Ｐ２位置が制御軸３２の軸心Ｐ１から所定分だけ偏倚している。

前記駆動機構６は、図１〜図３及び図５に示すように、シリンダヘッド１の後端部に固定されたハウジング３５と、該ハウジング３５の一端部に固定された回転駆動部である電動モータ３６と、ハウジング３５の内部に設けられて電動モータ３６の回転駆動力を前記制御軸３２に伝達するボール螺子伝達機構３７とから構成されている。

前記ハウジング３５は、図１〜図３に示すように、アルミ合金材などによって一体に形成され、内部に前記制御軸３２の軸方向とほぼ直角方向に沿って配置されて、ボール螺子伝達機構３７が収容配置される細長い収容部３５ａと、該収容部３５ａの上端部中央に上方へ突出して、内部に前記制御軸３２の一端部３２ａが臨む膨出室３５ｂが形成されて、この両室３５ａ、３５ｂによって作動室が構成されている。

また、この作動室３５ａ、３５ｂは、前端開口（図中手前側開口）がシール部材を介して図外のカバーによって閉塞されるようになっている。さらに、前記収容室３５ａは、軸方向の一端部に比較的大径な円形状の開口部３５ｃが形成されていると共に、他端部側が一体の壁部３５ｄによって閉塞されている。

前記電動モ−タ３６は、比例型のＤＣモータによって構成され、ほぼ円筒状のモータケーシング３８の矩形状先端部３８ａが前記収容室３５ａの一端開口部３５ｃを封止する状態で固定されている。また、電動モ−タ３６は、モータ駆動軸３６が一端開口部３５ｃの外側開口縁に固定された矩形状リテーナ３９の内部に有するメカニカルシール３９ａによってシールされている。また、電動モータ３６は、図５に示すように、機関の運転状態を検出するコントロールユニット４０からの制御信号によって駆動するようになっている。

前記一端開口部３５ｃは、内周面に雌ねじが形成されていると共に、その内側には円環状の第１嵌合溝３５ｅが形成されている。また、前記収容部３５ａに臨む壁部側の円柱溝の周縁に、円環状の第２嵌合溝３５ｇが形成されている。

前記コントロールユニット４０は、クランク角センサ４１やエアーフローメータ４２、水温センサ４３や、制御軸３２の回転位置を検出するポテンショメータ４４等の各種のセンサからの検出信号をフィードバックして現在の機関運転状態を演算などにより検出して、前記電動モータ３６に制御信号を出力している。

前記ボール螺子伝達機構３７は、図１〜図３に示すように、前記ハウジング３５の収容室３５ａ内に電動モータ３６の駆動シャフト３６ａとほぼ同軸上に配置された出力軸であるボール螺子軸４５と、該ボール螺子軸４５の外周に螺合する移動ナットであるボールナット４６と、膨出室３５ｂ内で前記制御軸３２の一端部に直径方向に沿って連結された連係アーム４７と、該連係アーム４７と前記ボールナット４６とを連係するリンク部材４８とから主として構成されている。前記連係アーム４７とリンク部材４８によって伝達手段が構成されている。

なお、このボール螺子伝達機構３７は、その全体が前記一端開口部３５ｃからハウジング３５の内部軸方向へ挿通可能なように、その長さや外径が設定されている。

前記ボール螺子軸４５は、両端部を除く外周面全体に所定幅のねじ部であるボール循環溝４９が螺旋状に連続して形成されていると共に、収容室３５ａの一端開口部３５ｃと他端部の小径部内にそれぞれ臨んだ両端部４５ａ、４５ｂが第１、第２ボールベアリング５０、５１によって回転自在に軸受けされている。

前記各ボールベアリング５０，５１は、図１〜図３に示すように、ハウジング３５内にそれぞれ固定された外輪５０ａ、５１ａと、前記ボール螺子軸４５に固定された内輪５０ｂ、５１ｂと、該内外輪間に転動自在に設けられた複数のボール５０ｃ、５１ｃとから構成されている。

前記第１ボールベアリング５０は、外輪５０ａの外周部が前記第１嵌合溝３５ｅに嵌合保持されて、前記一端開口部３５ｃの内周に螺着した押圧部材６０によって軸方向に押圧されて、前記第１嵌合溝３５ｅの内側端縁に有する環状突起３５ｆとの間で挟持状態に固定されている。また、この外輪５０ａは、径方向の肉厚が一端開口部３５ｃの内径に応じて大きく設定されている。

前記内輪５０ｂは、外輪５０ａの大きな肉厚に対して相対的に十分に小さく設定されていると共に、内周部が前記ボール螺子軸４５の一端部４５ａの小径部外周に圧入固定されている。

前記押圧部材６０は、図１〜図４Ａ、Ｂに示すように、金属材によってほぼ円環状に形成され、外周面に雄ねじ６０ａが形成されていると共に、先端側に前記第１ボールベアリング５０の外輪５０ａを軸方向に押圧する小径押圧部６０ｂが一体に形成されている。また、中央軸心方向には、所定のレンチ工具を嵌合させる六角形の工具孔６０ｃが貫通形成されている。

前記第２ボールベアリング５１は、外輪５１ａと内輪５１ｂともに径方向の肉厚が比較的小さく設定されていると共に、外輪５１ａの外周部が前記第２嵌合溝３５ｇに圧入固定されている一方、内輪５１ｂの内周面が前記ボール螺子軸４５の他端部４５ｂに形成された小径部外周に圧入固定されている。

また、前記両第１嵌合溝３５ｅと第２嵌合溝３５ｇは、同軸に形成されており、ハウジング３５が一体に形成されていることから、成形加工時において互いの同軸性を容易に確保することができる。

さらに、前記ボール螺子軸４５は、図１に示すように、一端部４５ａの先端に形成された六角軸４５ｃと電動モータ３６の駆動シャフト３６ａの先端部が円筒状の連結部材５２によって同軸上で軸方向移動可能に結合され、かかる結合によって電動モータ３６の回転駆動力を前記ボール螺子軸４５に伝達すると共に、ボール螺子軸４５の軸方向の僅かな移動を許容している。

前記ボールナット４６は、図２及び図３に示すように、ほぼ円筒状に形成され、内周面に前記ボール循環溝４９と共同して複数のボール５４を転動自在に保持するガイド溝５３が螺旋状に連続して形成されていると共に、複数のボール５４の循環列をボールナット４６の軸方向の前後２個所に設定する２つのディフレクタが取り付けられている。このディフレクタは、前記ボール循環溝４９とガイド溝５３との間を転動する前記複数のボール５４を同一溝内に循環させるために、同循環列内に再び戻すようにボール５４を案内するものであり、この循環列を軸方向の前後２個所に設けたものである。

そして、ボールナット４６は、各ボール５４を介してボール螺子軸４５の回転運動をボールナット４６に直線運動に変換しつつ軸方向の移動力が付与されるようになっている。

また、ボールナット４６は、図２及び図３に示すように、前記制御軸３２側の外端部に、前記リンク部材４８の他端部が回転自在に連結される枢支部５５が設けられていると共に、該枢支部５５の下部近傍にリンク部材４８の傾倒と揺動を許容する左右一対の切欠溝５６が形成されている（図５、図６参照）。

前記枢支部５５は、ボールナット４６の軸方向の電動モータ３６側の端縁にほぼ円筒状に一体に形成されて、内部に枢支ピン５７が貫通固定されていると共に、上端部がボールナット４６の上部外面より僅かに突出している。

一方、切欠溝５６は、前記枢支部５５の基端側からボールナット４６の上端部をほぼ半Ｕ字形状に切り欠いて形成され、リンク部材４８の他端部外周面との間に隙間Ｃが形成されている。

前記連係アーム４７は、図１〜図５に示すように、ほぼ雨滴状に形成され、大径基部４７ａが制御軸３２の一端部３２ａに軸方向から一体的に固定されていると共に、先細り状の先端部４７ｂに制御軸３２方向に沿って連続して貫通したピン孔が貫通形成されている。

前記リンク部材４８は、プレス成形によって成形された２枚の平行な一対の板状リンクの両端部をピン５７，５９によって連結して構成されている。

また、リンク部材４８は、一端部が両リンク部によって前記連係アーム４７のアーム部４７ａを挟持するように配置されつつ前記ピン５９を介して揺動自在に連結されている共に、他端部は、両リンク部が枢支部５５を挟んだ状態で配置されつつ前記ピン５７によって枢支部５５に対して回転自在に連結されている。

したがって、このリンク部材４８は、図２及び図３にも示すように、枢支部５５を介してボール螺子軸４５の軸心とほぼ平行でかつボールナット４６の外面軸方向にほぼ沿って傾倒かつ揺動可能に設けられており、完全に傾倒した姿勢では上端部がボールナット４６の外面から上方へ僅かに突出した形になっている。

前記ポテンショメータ４４は、一般的なものであって、前記連係アーム４７の前方に配置されて、制御軸３２と同期回転する該連係アーム４７の回転に伴い図外の検出ピンが回転し、この回転位置をセンサ部４４ａによって検出して、この検出信号を前記コントロールユニット４０に出力するようになっている。

そして、ボール螺子伝達機構３７をハウジング３５内に組み付けるには、図１に示すように、まず、予め、リンク部材４８がピン５９を介して連結された前記ボールナット４６をボール螺子軸４５の外周に嵌合配置しておくと共に、該ボール螺子軸４５の両端部４５ａ、４５ｂに第１、第２ボールベアリング５０，５１を各内輪５０ｂ、５１ｂを介して組み付けておく。

次に、この第１ボール螺子伝達機構３７のユニット体を、ハウジング３５の一端開口部３５ｃにボール螺子軸４５の他端部４５ｂ側から挿入して各ボールベアリング５０，５１の外輪５０を第１、第２嵌合溝３５ｅ、３５ｇに位置決めししつつ挿通あるいは圧入固定する。

その後、押圧部材６０を、工具孔６０ｃに嵌合させた図外のレンチによって回転操作しながら締め付ければ、第１ボールベアリング５０の外輪５０ａが突起３５ｆを介して第１嵌合溝３５ｅ内に挟持状態に強固に固定される。これによって、両ボールベアリング５０，５１の同軸性を確保しつつボール螺子伝達機構３７全体がハウジング３５内に確実に収容保持される。

次に、連結部材５２を介して六角軸４５ｃとモータ駆動軸３６ａを軸方向から連結しつつ電動モータ３６をハウジング３５の一端部側にボルトによって固定すれば、組付作業が比較的容易に完了する。

以下、本実施形態の駆動機構６などの作用を説明すれば、例えば、機関のアイドリング運転時を含む低回転運転領域には、コントロールユニット４０からの制御信号によって電動モータ３６に伝達された回転トルクは、ボール螺子軸４５に伝達されて回転すると、この回転に伴って各ボール５４がボール循環溝４９とガイド溝５３との間を転動しながらボールナット４６を、図２に示すように、最大左方向へ直線状に移動させる。

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

これによって、制御カム３３は、軸心Ｐ２が図９Ａ、Ｂに示すように、制御軸３２の軸心Ｐ１の回りを同一半径で回転して、肉厚部が駆動軸１３から上方向に離間移動する。これにより、ロッカアーム２３の他端部２３ｂとリンクロッド２５の枢支点は、駆動軸１３に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム１７は、リンクロッド２５を介してカムノーズ部２１側が強制的に引き上げられて全体が時計方向へ回動する。

よって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのバルブリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は充分小さくなる。

したがって、かかる機関の低回転領域では、バルブリフト量が、図１１のＬ１に示すように、最も小さくなることにより、各吸気弁２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。

また、この時点における制御軸３２に作用する正負の交番トルクは、十分小さく、したがって連係アーム４７やリンク部材４８を介してボールナット４６に伝達される荷重も小さいことから、ボール螺子軸４５及びボールナット４６のねじ部に対する大きな集中荷重の発生はない。したがって、各ボール５４によるボール螺子軸４５とボールナット４６との間の摩耗などの発生が防止される。

また、機関高回転領域に移行した場合は、コントロールユニット４０からの制御信号によって電動モータ３６が逆回転し、この回転トルクがボール螺子軸４５に伝達されて回転すると、この回転に伴ってボールナット４６が各ボール５４を介して図１に示す位置から図２に示す右方向へ直線移動する。

これによって、制御軸３２は、制御カム３３を図９に示す位置から時計方向へ回転させて、図１０Ａ、Ｂに示すように軸心Ｐ２を下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向寄りに移動して他端部２３ｂが揺動カム１７のカムノーズ部２１をリンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺動カム１７全体を所定量だけ反時計方向へ回動させる。

よって、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、そのバルブリフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は大きくなる。

よって、かかる高回転領域では、各吸気弁２のバルブリフト量が、図１１のＬ２に示すように、最大に大きくなり、該各吸気弁２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上して十分な出力が確保できる。

そして、この最大バルブリフトの場合における正負の交番トルクは、最小リフト時の場合よりも大きくなる。ところが、ボール螺子軸４５とリンク部材４８との間のなす角度が、最小リフト時よりは小さくなるため、ラジアル荷重は十分抑制され、前述のように、制御軸３２から連係アーム４７及びリンク部材４８を介して伝達された大きな交番荷重を、各ボール５４を介してボールナット４６のガイド溝５３とボール螺子軸４５のボール循環溝４９の円周方向の全域で受けることになるから、かかる入力荷重が円周方向に分散されて集中荷重の発生を十分に回避することができる。

したがって、ガイド溝５３とボール循環溝４９との間の摩耗などが効果的に防止できることから、装置の耐久性の向上が図れる。

しかも、前述のように、ボール螺子軸４５の回転力をボール循環溝４９とガイド溝５３間で各ボール５４がほぼ転がり接触状態で転動することによりボールナット４６に伝達するようになっており、各部間の摩擦抵抗が極めて小さくなることから、ボールナット４６の移動が円滑になると共に、移動応答性が向上する。この結果、機関運転状態変化に応じて制御軸３２による吸気弁２，２のバルブリフト制御応答性も良好になる。

そして、この実施形態によれば、前述のように、ハウジング３５の一端開口部３５ｃの比較的大きな開口面積に合わせて第１ボールベアリング５０の外輪５０ａの肉厚を大きく設定して、その分、内輪５０ｂの外径を十分に小さく設定することができるので、内輪５０ｂを含むボール螺子軸４５全体の慣性質量を十分に小さくすることができる。このため、ボール螺子軸４５の正逆回転作動が良好になり、アクチュエータの作動応答性が向上して、制御軸３２によるバルブリフト制御応答性が良好になる。

また、各ボールベアリング５０，５１の各外輪５０ａ、５１ａと各第１嵌合溝３５ｅ、嵌合溝３５ｇとが、押圧部材６０による強い押圧力または圧入によって強固に固定され、また各内輪５０ｂ、５１ｂとボール螺子軸４５の両端部４５ａ、４５ｂに対して圧入によって強固に固定されているから、これらの間で相対回転が発生しない。したがって、該各間での摩耗の発生が防止されて、経時的なガタの発生を抑制できる。

特に、前記第１ボールベアリング５０の外輪５０ａが十分な肉厚を有していることから、前記押圧部材６０による押圧力によって第１嵌合溝３５ｅに対して強固に固定することができることから、前記外輪５０ａと一端開口縁３５ｃとの間の不用意な相対回転を確実に防止することができる。

さらに、前記リンク部材４８を、板材をプレス成形によって形成するだけであるから、その成形作業が容易になると共に、中実の場合に比較して大幅な軽量化が図れる。このため、慣性質量が小さくなって、ボールナット４６の移動負荷を小さくすることが可能になる。
前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１） 前記押圧部材のほぼ中央に挿通孔を貫通形成すると共に、該挿通孔の内周面に回転用工具が嵌合する非円形の嵌合面を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変動弁装置のアクチュエータ。

請求項（２） 前記挿通孔の嵌合面を多角形に形成したことを特徴とする請求項（１）に記載の可変動弁装置のアクチュエータ。

請求項（３） 前記機関弁の作動状態を制御軸を介して可変にする可変機構は、機関のクランク軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、支軸に揺動自在に支持されて、カム面がバルブリフター上面を摺接して機関弁を開閉作動させる揺動カムと、一端部が前記駆動カムに機械的に連係し、他端部がリンクロッドを介して揺動カムに連係したロッカアームとを備え、
機関運転状態に応じて前記ロッカアームの揺動支点を変化させることにより、揺動カムのカム面のバルブリフター上面に対する当接位置を変化させて機関弁のバルブリフトを可変にするように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変動弁装置のアクチュエータ。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、前記第１ボールベアリング５０の外輪５０ａの肉厚は、駆動機構６の大きさや仕様などによって変更される一端開口部３５ｃの開口面積の大きさによって任意に設定することが可能であるが、内輪５０ｂは、剛性の大きな低下のない範囲で極力その肉厚を小さくすることが望ましい。

また、例えば電動モータ３６の配置はエンジンルームのレイアウトによって自由に変更でき、図２、図３に示す左側ではなく反対の右側にしてもよい。また、回転駆動部としては電動モータの他に、油圧モータなどであってもよい。

さらに、ボール螺子の循環列を形成する例として、ディフレクタを示したが、チューブなどを用いて循環列を形成する方式であってもよい。また、螺子軸と移動ナットとは、ボール５４を用いずにボルト、ナットの関係で直接噛合させることも可能である。

また、本発明は、吸気弁側の他に排気弁側あるいは両方の弁側に適用することが可能である。

本発明の実施形態に供されるアクチュエータの分解斜視図である。 本実施形態に供されるアクチュエータの部分断面図である。 同アクチュエータの最大バルブリフト制御状態を示す部分断面図である。 本実施形態に供される押圧部材を示し、Ａはその正面図、ＢはＡのＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態が適用される可変機構及び駆動機構の斜視図ある。 本実施形態が適用される可変機構及び駆動機構の他方からみた斜視図ある。 本実施形態が適用される可変機構及び駆動機構の平面図ある。 本実施形態に供される可変機構の及び制御機構の斜視図である。 Ａは可変動弁装置における最小リフト制御時の閉弁作用を示す図８のＣ矢視図、Ｂは同最小リフト制御時の開弁作用を示す図８のＣ矢視図である。 Ａは可変動弁装置における最大リフト制御時の閉弁作用を示す図８のＣ矢視図、Ｂは同最大リフト制御時の開弁作用を示す図８のＣ矢視図である。 本実施形態の可変動弁装置による各吸気弁のバルブリフト特性図である。

符号の説明

２…吸気弁（機関弁）
４…可変機構
６…駆動機構（アクチュエータ）
３２…制御軸
３５…ハウジング
３５ｃ…一端開口部
３５ｅ…第１嵌合溝
３５ｆ…環状突起
３７…ボール螺子伝達機構
４４…検出センサ
４５…ボール螺子軸
４６…ボールナット（移動ナット）
４７…連係リンク（伝達手段）
４８…リンク部材（伝達手段）
４９…ボール循環溝（ねじ部）
５０…第１ボールベアリング
５０ａ…外輪
５０ｂ…内輪
５１…第２ボールベアリング
６０…押圧部材

Claims (4)

1. ハウジングに固定されて、機関運転状態に応じて回転駆動される回転駆動部と、ハウジングの内部に収容配置されて、前記回転駆動部の回転速度を減速する減速機構とを有し、該減速機構により制御軸の回転位置を制御することによって機関弁の作動状態を変化させる可変動弁装置のアクチュエータであって、
   前記ハウジングは、一端側に開口部が形成され、他端側が一体の壁部によって閉塞されており、
   前記減速機構は、
   外周にねじ部が形成され、機関の運転状態に応じて前記回転駆動部により回転制御される出力軸と、
   前記出力軸の外周に設けられて、該出力軸の回転に伴い前記ねじ部を介して軸方向へ移動する移動ナットと、
   前記制御軸と移動ナットとの間に揺動自在に連結されて、前記移動ナットの軸方向の移動を回転運動に変換して前記制御軸に伝達する伝達手段とを備え、
   前記減速機構を前記ハウジングの前記開口部から内部へ収容保持すると共に、前記出力軸の一端側を、前記ハウジングの前記開口部側に設けられた第１ボールベアリングによって回転自在に支持する一方、前記出力軸の他端側を前記ハウジングの壁部側に設けられた第２ボールベアリングによって回転自在に支持し、
   かつ前記第１ボールベアリングの外輪の肉厚を、前記開口部の内径に応じて内輪の肉厚よりも大きく形成したことを特徴とする可変動弁装置のアクチュエータ。
2. 前記第１ボールベアリングの外輪を、前記ハウジングの開口部に固定する一方、内輪を、前記出力軸の外周に固定したことを特徴とする請求項１に記載の可変動弁装置のアクチュエータ。
3. 前記第１ボールベアリングの外輪を、前記ハウジングの開口部と押圧部材によって挟持状態に固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の可変動弁装置のアクチュエータ。
4. 前記押圧部材のほぼ中央に挿通孔を貫通形成すると共に、該挿通孔の内周面に非円形の嵌合面を形成したことを特徴とする請求項３に記載の可変動弁装置のアクチュエータ。

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