(57)【要約】【課題】カム８の回転により直動部材６を直進駆動する駆動力発生装置において、直動部材６のガタつきを抑制する。【解決手段】駆動力発生装置は、直動部材６を付勢してカム８に当接させるコイルスプリングを備える。これにより、直動部材６は、コイルスプリングにより付勢されて自身から積極的にカム８に当接する。このため、直動部材６のガタつきを抑制することができる。また、カム８の可動回転角の全範囲において、当接位置ベクトルεは、カムプロフィール３７の接線δと直交せず、法線ζとは非平行であって法線ζとの間に角度θを形成する。  これにより、直動部材６の当接力をトルクとしてカム８に作用させることができるので、コイルスプリング９を復元手段として利用することができる。【選択図】図５
2014001782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直進駆動される直動部材（６）と、
この直動部材（６）を直進駆動するための駆動力を発生する駆動源（７）と、
この駆動源（７）が発生する駆動力により回転駆動されて前記直動部材（６）を直進駆動するカム（８）と、
この直動部材（６）を前記駆動源（７）による直進方向とは逆方向に付勢して前記カム（８）に当接させる付勢手段（９）とを備え、
前記カム（８）の可動回転角の範囲では、前記カム（８）と前記直動部材（６）との当接点（３８）におけるカムプロフィール（３７）の接線（δ）と、前記当接点（３８）と前記カム（８）の回転中心（γ）とを結ぶ線分とは直交しないことを特徴とする駆動力発生装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動力発生装置（１）において、
前記直動部材（６）の直進軸（α）と前記カム（８）の回転軸（β）とは、非平行であってかつ交差しないねじれの位置にあることを特徴とする駆動力発生装置（１）。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動力発生装置（１）において、
前記直動部材（６）の直進軸（α）を含みかつ前記カム（８）の回転軸（β）に平行な基準面（κ）、および、前記直動部材（６）が前記カム（８）に当接して及ぼす力のベクトルである当接力ベクトル（η）を想定し、さらに、前記当接力ベクトル（η）の始点を前記当接点（３８）に一致させたときに、
前記当接力ベクトル（η）は、前記カム（８）の可動回転角の範囲において、前記基準面（κ）を挟んで前記カム（８）の回転軸（β）の反対側に存在し、かつ、前記当接力ベクトル（η）の終点は、前記当接力ベクトル（η）の始点よりも前記基準面（κ）から遠いことを特徴とする駆動力発生装置（１）。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の駆動力発生装置（１）において、
前記直動部材（６）の先端には所定の流路（３）を開閉する弁体（４）が設けられ、
前記カム（８）は、前記流路（３）を開く方向に前記直動部材（６）を直進駆動し、
前記付勢手段（９）は、前記流路（３）を閉じる方向に前記直動部材（６）を付勢することを特徴とする駆動力発生装置（１）。
【請求項５】
請求項４に記載の駆動力発生装置（１）において、
前記流路（３）には、内燃機関の排気側から吸気側に還流される排気ガスが流れることを特徴とする駆動力発生装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の駆動対象を駆動するための駆動力を発生する駆動力発生装置に関するものであり、例えば、内燃機関の排気ガスを吸気側に還流するＥＧＲ装置に好適に利用することができるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に示すように、モータの出力によりカムを回転駆動するとともにカムの回転により直動部材を直進駆動する駆動力発生装置が公知である。そして、特許文献１によれば、直動部材の先端に弁体が設けられて所定の流路に収容され、駆動力発生装置は、直動部材を直進駆動して弁体により流路を開放する。
【０００３】
ところで、特許文献１によれば、弁体および直動部材を閉弁側に付勢する付勢手段は、カムを回転付勢するトーションスプリングである。そして、特許文献１の付勢手段は、カムを直動部材に当接させ、カムを介して直動部材を閉弁側に直進駆動する。このため、直動部材は、自身から積極的にカムに当接しないので、宙に浮いた状態になりやすく、振動等によりガタつきやすい。そして、このような直動部材のガタつきは、特に開弁状態で顕著になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５１６１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、カムの回転により直動部材を直進駆動する駆動力発生装置において、直動部材のガタつきを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明の駆動力発生装置は、直進駆動される直動部材と、直動部材を直進駆動するための駆動力を発生する駆動源と、駆動源が発生する駆動力により回転駆動されて直動部材を直進駆動するカムと、直動部材を駆動源による直進方向とは逆方向に付勢してカムに当接させる付勢手段とを備える。また、カムの可動回転角の範囲では、カムと直動部材との当接点におけるカムプロフィールの接線と、当接点とカムの回転中心とを結ぶ線分とは直交しない。
【０００７】
これにより、付勢手段は、駆動源による直進方向とは逆方向に直動部材を付勢するので、直動部材は、自身から積極的にカムに当接する。このため、直動部材のガタつきを抑制することができる。
【０００８】
また、直動部材がカムに積極的に当接する場合、当接点におけるカムプロフィールの接線と、当接点とカムの回転中心とを結ぶ線分とが直交すると、当接点におけるカムプロフィールの法線と、当接点とカムの回転中心とを結ぶ線分とが重なる。このため、直動部材がカムに当接して及ぼす力（以下、直動部材の当接力と呼ぶことがある。）は、カムに対しトルクとして作用することができず、カムを回転させることができない。この結果、付勢手段を、駆動源による駆動の結果実現している状態を元の状態に復元する復元手段として利用することができない。
【０００９】
そこで、当接点におけるカムプロフィールの接線と、当接点とカムの回転中心とを結ぶ線分とが直交しないように、カムプロフィール等の仕様を設定する。これにより、直動部材の当接力をトルクとしてカムに作用させ、カムを回転させることができる。このため、付勢手段を復元手段として利用することができる。
【００１０】
また、第１発明に従属する第２発明の駆動力発生装置によれば、直動部材の直進軸とカムの回転軸とは、非平行であってかつ交差しないねじれの位置にある。
これにより、当接点におけるカムプロフィールの接線と、当接点とカムの回転中心とを結ぶ線分とが直交しない状態を、構造的に容易に設定することができる。このため、付勢手段の復元手段としての利用を、構造的に容易に実現することができる（以下、カムの回転中心を始点とし、当接点を終点とするベクトルを当接位置ベクトルと呼ぶことがある。）。
【００１１】
さらに、第２発明に従属する第３発明の駆動力発生装置によれば、直動部材の直進軸を含みかつカムの回転軸に平行な基準面、および、直動部材がカムに当接して及ぼす力（直動部材の当接力）のベクトルである当接力ベクトルを想定し、さらに、当接力ベクトルの始点を当接点に一致させた状態を想定する。このとき、当接力ベクトルは、カムの可動回転角の範囲において、基準面を挟んでカムの回転軸の反対側に存在し、かつ、当接力ベクトルの終点は、当接力ベクトルの始点よりも基準面から遠い。
【００１２】
これにより、当接力ベクトルと当接位置ベクトルとの間に形成される角度を大きく設定したり、直動部材の当接力の強さ（当接力ベクトルの大きさ）を大きく設定したりすることができる。このため、直動部材からカムに作用するトルクを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】駆動力発生装置の内部を示す平面図である（実施例）。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である（実施例）。
【図３】カム、直動部材およびコイルスプリングの斜視図である（実施例）。
【図４】（ａ）はＥＧＲ装置の開弁状態を示す説明図であり、（ｂ）はＥＧＲ装置の閉弁状態を示す説明図である（実施例）。
【図５】駆動力発生装置の要部を示す部分平面図である（実施例）。
【図６】駆動力発生装置の特徴を説明する説明図である（実施例）。
【図７】駆動力発生装置の特徴を説明する説明図である（変形例）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態の駆動力発生装置を実施例に基づき説明する。
【実施例】
【００１５】
〔実施例の構成〕
実施例の駆動力発生装置１の構成を、図１〜図６を用いて説明する。
駆動力発生装置１は、所定の駆動対象を駆動するための駆動力を発生するものであり、例えば、内燃機関（図示せず）の排気ガスを吸気側に還流するＥＧＲ装置２に組み入れられ、排気ガスの環流路３を開閉する弁体４を駆動するために利用される。
【００１６】
駆動力発生装置１は、直進駆動される直動部材６と、直動部材６を直進駆動するための駆動力を発生する駆動源としての電動モータ７と、電動モータ７が発生する駆動力により回転駆動されて直動部材６を直進駆動するカム８と、直動部材６を電動モータ７による直進方向とは逆方向に付勢してカム８に当接させる付勢手段としてのコイルスプリング９とを備える。
【００１７】
直動部材６は、一つの方向に長い軸部材１１を主体とするものであり、軸部材１１の軸方向一端に弁体４が設けられている。軸部材１１は、環流路３の一部を形成する流路形成部材１２にメタル軸受１３を介して軸方向に直進自在に支持され、弁体４は、流路形成部材１２に形成された環流路３に収容されている。
【００１８】
そして、弁体４は、流路形成部材１２に設けられた着座シート１４に着座することで環流路３を閉鎖し、軸部材１１とともに軸方向一方側に移動して着座シート１４から離座することで環流路３を開放する。
なお、メタル軸受１３の軸方向一方側には、環流路３の気密性を保つオイルシール１５、軸部材１１に付着したデポジットを掻き落す掻き落しパイプ１６が配置されている。
【００１９】
軸部材１１の軸方向他端には、軸方向一方側に窪むスリット１８が設けられ、スリット１８には、ピン１９により円柱状のローラ２０が回転自在に支持されて収容されている。また、ピン１９の軸心（つまり、ローラ２０の回転軸）は直動部材６の直進軸αと直交する。
【００２０】
電動モータ７は、例えば、周知の直流電動機であり、電動モータ７が発生するトルクは、減速機２２により増幅されてカム８に伝達される。
減速機２２は、電動モータ７の出力軸に装着されたピニオンギヤ２３、カム８と同軸に一体化された出力ギヤ２４、ならびに、ピニオンギヤ２３と噛み合う大径歯車および出力ギヤ２４と噛み合う小径歯車が同軸に設けられた中間ギヤ２５とを有する周知構造である。
【００２１】
ここで、直動部材６の軸方向他端寄りの部分、電動モータ７、カム８、および減速機２２は、駆動力発生装置１のハウジング２７に収容され、カム８および出力ギヤ２４の回転軸βをなす軸部材２８は、ボールベアリング２９を介してハウジング２７に回転自在に支持されている。また、ハウジング２７と流路形成部材１２とは、ボルトおよびナット等の周知の締結具（図示せず。）により一体化されている。
【００２２】
また、カム８や減速機２２等の収容空間３１は、カム８および出力ギヤ２４の回転角を検出するためのホールＩＣ３２を具備するセンサカバー３３により閉じられている。ここで、ホールＩＣ３２は、軸部材２８に装着されて回転する永久磁石３４とともに周知の回転角センサ３５を構成するものであり、回転角センサ３５は、カム８、出力ギヤ２４および軸部材２８の一体物の回転角に応じた信号を発生する。
【００２３】
カム８は、電動モータ７から減速機２２を介して伝わるトルクにより、例えば、図示反時計方向（左回り）に、回転軸βの周囲に回転駆動される。このとき、ローラ２０の周縁とカムプロフィール３７とが互いに当接し合って、直動部材６とカム８との当接点３８が形成されている。ここで、ローラ２０は、カム８に対して滑ることなく、回転しながら移動して当接点３８を形成する。そして、当接点３８を介して、カム８のトルクが直動部材６の推力に変換され、この推力により直動部材６が軸方向一方側に直進駆動されて環流路３が開かれる。
【００２４】
コイルスプリング９は、周知の圧縮コイルであり、一端を流路形成部材１２により支持され、他端を軸部材１１に係止される傘状部材３９により支持され、軸部材１１と同軸となるようにセットされている。これにより、コイルスプリング９は、直動部材６を軸方向他方側に（つまり、電動モータ７から伝わるトルクによる直進方向とは逆方向に）付勢してローラ２０の周縁をカムプロフィール３７に当接させる。このため、ローラ２０は、直動部材６を介しコイルスプリング９により付勢されて積極的にカム８に当接し、当接点３８が確実に形成される。
【００２５】
ここで、カム８の回転中心γを、当接点３８から回転軸βに降ろした垂線の足として定義すると、カム８の可動回転角の全範囲において、当接点３８におけるカムプロフィール３７の接線δと、当接点３８と回転中心γとを結ぶ線分とは直交しない。すなわち、回転中心γから当接点３８に向かうベクトル（回転中心γを始点とし、当接点３８を終点とするベクトル）を当接位置ベクトルεと定義すれば、当接位置ベクトルεと、当接点３８におけるカムプロフィール３７の法線ζとは非平行であって角度θ（ただし、θはπの整数倍以外の角度である）を形成する。
【００２６】
また、直動部材６がカム８に当接して及ぼす力（直動部材６の当接力）のベクトルを当接力ベクトルηと定義すれば、当接力ベクトルηの方向は、当接点３８におけるカムプロフィール３７の法線ζと平行である。このため、当接位置ベクトルεと当接力ベクトルηとは非平行であって角度θを形成する。また、当接力によりカム８に作用するトルクは、当接力ベクトルηの大きさ、当接位置ベクトルεの大きさ、および角度θの正弦（ｓｉｎθ）の３つを掛け合わせたものになる。
【００２７】
また、直進軸αと回転軸βとは、非平行であってかつ交差しないねじれの位置にある。つまり、直進軸αは、回転軸βとは非平行であって回転軸βからオフセットしている。
さらに、直進軸αを含みかつ回転軸βに平行な面を基準面κと定義し、当接力ベクトルηの始点を当接点３８に一致させた状態を想定する。このとき、当接力ベクトルηは、カム８の可動回転角の全範囲において、基準面κを挟んで回転軸βの反対側に存在し、かつ、当接力ベクトルηの終点は、当接力ベクトルηの始点（当接点３８）よりも基準面κから遠い。
【００２８】
〔実施例の効果〕
実施例の駆動力発生装置１は、直動部材６を電動モータ７による直進方向とは逆方向に付勢してカム８に当接させるコイルスプリング９を備える。そして、カム８の可動回転角の全範囲において、当接位置ベクトルεは、カムプロフィール３７の接線δと直交せず、法線ζとは非平行であって法線ζとの間に角度θを形成する。
これにより、直動部材６は、コイルスプリング９により付勢されて自身から積極的にカム８に当接する。このため、直動部材６のガタつきを抑制することができる。
【００２９】
また、直動部材６をカム８に積極的に当接させる場合、接線δと当接位置ベクトルεとが直交すると、当接位置ベクトルεと当接力ベクトルηとが平行になり、当接力はカム８に対しトルクとして作用することができなくなる。この結果、電動モータ７のトルクにより実現している環流路３の開放状態を閉鎖状態に復元する復元手段として、コイルスプリング９を利用することができない。
【００３０】
そこで、接線δと当接位置ベクトルεとが直交しないように、カムプロフィール３７等の仕様を設定する。これにより、当接位置ベクトルεと当接力ベクトルηとを非平行として、当接位置ベクトルεと当接力ベクトルηとの間に角度θを形成する。
【００３１】
これにより、直動部材６の当接力を電動モータ７によるトルクとは逆回転方向のトルクとしてカム８に作用させることができる（つまり、直動部材６の当接力を、図示時計方向（右回り）に回転させるトルクとしてカム８に作用させることができる。）。このため、コイルスプリング９を復元手段として利用することができ、コイルスプリング９の付勢力により環流路３を閉じることができる。
【００３２】
また、直進軸αと回転軸βとは、非平行であってかつ交差しないねじれの位置にある。
これにより、当接位置ベクトルεと当接力ベクトルηとが非平行となる状態を、構造的に容易に設定することができる。このため、コイルスプリング９の復元手段としての利用を構造的に容易に実現することができる。
【００３３】
さらに、当接力ベクトルηの始点を当接点３８に一致させると、当接力ベクトルηは、カム８の可動回転角の全範囲において、基準面κを挟んで回転軸βの反対側に存在し、かつ、当接力ベクトルηの終点は、当接力ベクトルηの始点（当接点３８）よりも基準面κから遠くなる。
これにより、角度θを大きく設定したり、直動部材６の当接力の強さ（当接力ベクトルηの大きさ）を大きく設定したりすることができる。このため、直動部材６からカム８に作用するトルクを高めることができる。
【００３４】
ここで、コイルスプリング９の付勢力の強さをｆｓｐで表記すれば（図６参照。）、当接力の強さ（当接力ベクトルηの大きさ）は、直進軸αと法線ζとの間に形成される角度φを利用すると、ｆｓｐ／ｃｏｓφで表される。つまり、当接力の強さは、コイルスプリング９の付勢力の強さを１／ｃｏｓφ倍に増幅したものになる。
【００３５】
そこで、基準面κを挟んで回転軸βの反対側に当接力ベクトルηが存在するように、かつ、当接力ベクトルηの終点を当接力ベクトルηの始点（当接点３８）よりも基準面κから遠くに位置するように、カムプロフィール３７等の仕様を設定する。これにより、角度φはゼロよりも大きくなり、１／ｃｏｓφは１よりも大きくなるので、コイルスプリング９の付勢力は確実に増幅され、当接力の強さはコイルスプリング９の付勢力の強さよりも強くなる。
【００３６】
以上により、基準面κを挟んで回転軸βの反対側に当接力ベクトルηを存在させ、かつ、当接力ベクトルηの終点を当接力ベクトルηの始点（当接点３８）よりも基準面κから遠くに配置することで、直動部材６の当接力の強さ（当接力ベクトルηの大きさ）を大きく設定することができる。
【００３７】
〔変形例〕
駆動力発生装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例の駆動力発生装置１によれば、当接力ベクトルηの始点を当接点３８に一致させたとき、基準面κを挟んで回転軸βの反対側に当接力ベクトルηが存在し、かつ、当接力ベクトルηの終点は当接力ベクトルηの始点（当接点３８）よりも基準面κから遠くに存在したが、当接力ベクトルηが基準面κ上に存在するようにカムプロフィール３７等の仕様を設定してもよい（図７参照。）。
【００３８】
この場合、角度φがゼロになることから、コイルスプリング９の付勢力は増幅されず、当接力の強さはコイルスプリング９の付勢力の強さと同等になるので、当接力によりカム８に作用するトルクは、実施例よりも小さくなる。しかし、直進軸αと回転軸βとは、非平行であってかつ交差しないねじれの位置にあるので、当接位置ベクトルεと当接力ベクトルηとが非平行となる状態を構造的に容易に設定することができる。このため、コイルスプリング９の復元手段としての利用を構造的に容易に実現することができる。
【００３９】
また、直進軸αと回転軸βとが交差する構成でも、接線δと当接位置ベクトルεとが直交しないように、カムプロフィール３７等の仕様を設定することで、コイルスプリング９を復元手段として利用してもよい。
さらに、実施例の駆動力発生装置１はＥＧＲ装置２に組み入れられていたが、例えば、内燃機関に吸入される吸入空気の流量を増減するスロットル装置に駆動力発生装置１を組み入れてもよく、内燃機関の吸排気とは係わらない装置に駆動力発生装置１を組み入れてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  駆動力発生装置  ６  直動部材  ７  電動モータ（駆動源）  ８  カム  ９  コイルスプリング（付勢手段）  ３７  カムプロフィール  ３８  当接点
γ  回転中心  δ  接線
【図１】
2014001782.tif 000003
【図２】
2014001782.tif 000004
【図３】
2014001782.tif 000005
【図４】
2014001782.tif 000006
【図５】
2014001782.tif 000007
【図６】
2014001782.tif 000008
【図７】
2014001782.tif 000009