(57)【要約】【課題】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で、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。【解決手段】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。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−１２３７２７号公報
【特許文献２】特開２０１８−１９４１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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。
【図２】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３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図１の拡大図である。
【図６】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。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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）。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
減速比＝ｉ１×ｉ２／｜ｉ１−ｉ２｜・・・式１
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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