(57)【要約】【課題】ボールベアリングとハウジングとのガタの発生を抑制しつつ一般的なボールベアリングが使用可能なアクチュエータを提供する。【解決手段】一端部４５ａがボールベアリング５０によって回転自在に支持されたボール螺子軸４５を、電動モータ３６の回転駆動によって回転させることによってボールナット４６を軸方向へ直線移動させると共に、これにより制御軸を回転制御して吸気弁のバルブリフト量を可変制御する。前記ボールベアリングの外輪５０ａを、円環部材６２とワッシャ６４を介して皿ばね６３のばね力によって軸方向から押圧して円環部材とハウジング３５の段差支持面３５ｆとの間に弾持して、作動中におけるボール螺子軸の軸方向の繰り返し微小移動によるハウジングに対するボールベアリングのガタを吸収する。【選択図】図２
2011127555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関弁の作動特性を可変にする可変動弁装置に用いられるアクチュエータであって、
機関の運転状態に応じて回転駆動される電動モータと、
該電動モータが一端開口部に固定され、前記開口部に連続する内部空間を有するハウジングと、
前記ハウジングの内部空間内に一対の軸受を介して回転自在に支持され、前記電動モータの回転力が伝達される螺子軸と、
該螺子軸の回転に伴って該螺子軸の軸方向に移動する移動ナットと、
軸方向から対峙した前記螺子軸の一端部と前記電動モータの出力軸とを互いに軸方向へ移動可能に連結する継手部材と、
前記電動モータと前記一方の軸受との間に弾装されて、該両者を互いに離間する方向へ付勢力を発生する付勢部材と、を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
機関弁の作動特性を可変にする可変動弁装置に用いられるアクチュエータであって、
機関の運転状態に応じて回転駆動される電動モータと、
該電動モータが一端開口部に固定され、前記開口部に連続する内部空間を有するハウジングと、
該ハウジングの内部空間の内面に設けられた軸方向支持面と、
前記ハウジングの内部空間内に一対の軸受を介して回転自在に支持され、前記電動モータの回転力が伝達される螺子軸と、
該螺子軸の回転に伴って該螺子軸の軸方向に移動する移動ナットと、
軸方向から対峙した前記螺子軸の一端部と前記電動モータの出力軸とを互いに軸方向へ移動可能に連結する継手部材と、
前記電動モータと前記ハウジングの軸方向支持面との間であって、前記一方の軸受と電動モータとの間及び／又は、前記一方の軸受と軸方向支持面との間に互いに、互いに離間する方向へ付勢力を発生する付勢部材と、を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
機関弁の作動特性を可変にする可変動弁装置に用いられるアクチュエータであって、
機関の運転状態に応じて回転駆動される電動モータと、
該電動モータが一端開口部に固定され、前記開口部に連続する内部空間を有するハウジングと、
該ハウジングの内部空間の内面に設けられた軸方向支持面と、
前記ハウジングの内部空間内に一対の軸受を介して回転自在に支持され、前記電動モータの回転力が伝達される螺子軸と、
該螺子軸の回転に伴って該螺子軸の軸方向に移動する移動ナットと、
軸方向から対峙した前記螺子軸の一端部と前記電動モータの出力軸とを互いに軸方向へ移動可能に連結する継手部材と、
前記電動モータと前記ハウジングの軸方向支持面との間であって、前記一方の軸受を、前記電動モータ側、又は前記軸方向支持面側に付勢する付勢部材と、を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に用いられるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
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は、電動モータの回転を減速する減速機を有し、この減速機として前記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部に内周の雌ねじ部が螺合して、螺子軸の回転に伴って軸方向へ移動可能な移動ナットとなどからなる螺子機構を用いたものがある。
【０００３】
前記移動ナットには、カムシャフトに発生した正負の交番トルクが制御軸を介して伝達されると共に、前記螺子軸にも伝達される。このため、前記螺子軸を軸支する前記ボールベアリングに軸方向のトルク荷重が前後方向に作用することから、ボールベアリングとハウジングが衝接して異音が発生するおそれがあった。
【０００４】
そこで、以下の特許文献１に記載した技術のように、ボールベアリングの外輪の肉厚を大きく形成し、この外輪の軸方向の一側面を、ハウジングに螺着した押圧部材によって軸方向から押圧することによってボールベアリングとハウジングとの間でのガタの発生を抑制して、異音の発生を防止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９１１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のアクチュエータにあっては、前記螺子軸が交番トルクを受けたり、温度変化による膨張や収縮を繰り返すことによって、前記押圧部材の雄ねじ部がへたって緩んだり、塑性変形などが生じてしまうおそれがある。この結果、ボールベアリング全体が、経時的にガタが発生してハウジングに干渉し異音が発生するといった技術的課題を招いている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、とりわけ、螺子軸を回転自在に支持する一対の軸受のうち、一方の軸受を、電動モータとハウジングの内面との間に介装された付勢部材によって軸方向から弾性的に支持したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、一方の軸受が付勢部材によって軸方向のガタを吸収することから、ハウジングと干渉がなくなり異音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態のアクチュエータを一部断面して示す側面図である。
【図２】本実施形態のアクチュエータの要部拡大断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本実施形態のアクチュエータが適用された可変動弁装置を示す要部斜視図である。
【図５】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１のＡ矢視図、Ｂは同最小リフト制御時の開弁作用を示す図１のＡ矢視図である。
【図６】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１のＡ矢視図、Ｂは同最大リフト制御時の開弁作用を示す図１のＡ矢視図である。
【図７】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。
【図８】第２実施形態におけるアクチュエータを示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るアクチュエータを内燃機関の可変動弁装置に適用した実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、この実施形態では、可変動弁装置をＶ型６気筒の内燃機関の吸気側に適用し、図面では片側３気筒に適用した場合を示している。
【００１１】
〔第１実施形態〕
前記可変動弁装置は、図４〜図６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て、バルブスプリング３，３によって閉方向に付勢された一気筒あたり一対の吸気弁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。
【００１２】
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に揺動力として伝達する伝達機構と、を備えている。
【００１３】
前記駆動軸１３は、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４中、時計方向（矢印方向）に設定されている。
【００１４】
前記軸受１４は、図５Ａ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。
【００１５】
前記駆動カム１５は、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。
【００１６】
前記両揺動カム１７は、同一形状のほぼ雨滴状を呈し、円筒状のカムシャフト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が形成されている。この各カム面２２は、カムシャフト２０側のベースサークル面と、該ベースサークル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を有しており、該ベースサークル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。
【００１７】
前記伝達機構は、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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図外のスナップリングがそれぞれ設けられている。
【００２２】
前記制御機構５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。
【００２３】
前記制御軸３２は、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と共に、前記駆動機構６によって正転あるいは逆転方向へ回転制御されるようになっている。
【００２４】
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。
【００２５】
また、前記制御軸３２は、一方側の最大回転位置と他方側の最大回転位置がストッパ機構３１によって規制されるようになっている。このストッパ機構３１は、シリンダヘッド１の上端部に突設された図外のストッパ壁と、制御軸３２の外周面に一体的に固定されたストッパ部材３１ａとから構成され、前記ストッパ部材３１ａの両側縁がストッパ壁の対向面にそれぞれ当接して制御軸３２の正逆最大回転位置を規制するようになっている。
【００２６】
前記駆動機構６は、図１及び図２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電動モータ３６と、ハウジング３５の内部空間に収容されて、該電動モータ３６の回転力を前記制御軸３２に伝達する減速機であるボール螺子機構３７と、から構成されている。
【００２７】
前記ハウジング３５は、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、ボール螺子機構３７が収容配置された細長い収容室３５ａと、該収容室３５ａの上端部に上方へ突出して、内部に前記制御軸３２の一端部３２ａが臨む膨出室３５ｂと、電動モータ３６と反対側を閉塞する隔壁３５ｃとをそれぞれ有している。
【００２８】
さらに、前記収容室３５ａは、隔壁３５ｃと軸方向反対側の位置に円筒形状の開口部３５ｄが形成されていると共に、該開口部３５ｄの内側には後述するボールベアリングを保持する小径段差状のベアリング保持溝３５ｅが形成されており、このベアリング保持溝３５ｅは内側端に段差支持面３５ｆが形成されている。
【００２９】
前記電動モ−タ３６は、一般的な比例型のＤＣモータによって構成され、アルミ合金材によってほぼ円筒状に形成されたモータケーシング３８の先端側に矩形ブロックの固定部３８ａが一体に設けられている。この固定部３８ａは、先端側に前記収容室３５ａの前記開口部３５ｄを封止するほぼ円筒状の嵌入部３８ｂが一体に設けられており、前記嵌入部３８ｂが開口部３５ｄ内に嵌入した状態で複数のボルト３９によってハウジング３５に固定されている。前記嵌入部３８ｂは、先端部に小径な円筒状の環状突起３８ｃが一体に設けられている。
【００３０】
前記電動モータ３６の出力軸である駆動シャフト３６ａは、図１及び図２に示すように、前記固定部３８ａと嵌入部３８ｂ及び前記環状突起３８ｃの内部軸心方向に連続して形成された挿通孔３８ｄ内に挿通されて、段差小径状に形成された先端部３６ｂが前記開口部３５ｄ内に臨んでいると共に、先端部３６ｂの外周にセレーション凹凸が形成されている。
【００３１】
また、駆動シャフト３６ａの前記先端部３６ｂ側と前記挿通孔３８ｄとの間には、前記収容室３５ａからモータケーシング３８内に潤滑油の流入を阻止するシール部材６０が設けられている。
【００３２】
さらに、電動モータ３６は、図１及び図４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から出力された制御電流によって正逆回転駆動するようになっている。
【００３３】
この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後述のポテンショメータ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にコネクタを介して制御電流を出力している。
【００３４】
前記ボール螺子機構３７は、図１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３２ａに軸方向からボルト５９によ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。
【００３５】
前記ボール螺子軸４５は、軸方向の両端部４５ａ、４５ｂ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、軸方向の一端部４５ａが前記収容室３５ａの一端開口部３５ｄ内に臨んで軸受であるボールベアリング５０によって回転自在に軸受けされている。一方、他端部４５ｂが前記端壁３５ｃ内のベアリング保持穴３５ｇに固定された軸受であるプレーンベアリング５１によって回転自在に軸受けされている。
【００３６】
前記ボール螺子軸４５の一端部４５ａは、段差小径状に形成されて、先端面が前記駆動シャフト３６の先端面に所定隙間をもって対峙していると共に、軸本体との間に段差部４５ｃが形成されている。一方、ボルト螺子軸４５の他端部４５ｂは、軸本体より僅かに小径に形成されている。
【００３７】
また、ボール螺子軸４５の一端部４５ａの先端部と該先端部に軸方向から対峙する前記電動モータ３６のモータ軸３６ａの先端部３６ｂとは、円筒状の継手部材であるカップリング５２によって同軸上で互いに軸方向へ移動可能に連結されている。かかる両者４５ａ、３６ｂの連結によって電動モータ３６の回転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。
【００３８】
前記カップリング５２は、内部軸方向に段差径状の連結用孔５２ａが形成されて、該連結用孔５２ａの前記ボールベアリング５０側に形成された大径孔を介して前記ボール螺子軸４５の一端部４５ａの先端部に圧入固定されている。また、連結用孔５２ａの大径孔と反対側の小径孔の内周面に形成されたセレーション部に前記駆動シャフト３６ａの先端部３６ｂがセレーション結合されており、このセレーション結合は、駆動シャフト３６ａが連結用孔５２ａ内で軸方向へ自由に移動可能な状態になっている。これによって、前記駆動シャフト３６ａとボール螺子軸４５とは、カップリング５２を介して互いに軸方向へ相対的に移動可能になっている。
【００３９】
前記ボールベアリング５０は、前記ボール螺子軸４５の一端部４５ａ側を軸支する一般的な構造であって、外輪５０ａと内輪５０ｂとの間に複数のボール５０ｃが転動自在に保持されている。前記外輪５０ａは、前記ベアリング支持溝３５ｅ内に嵌合保持され、外周面がベアリング支持溝３５ｅの内周面と僅かな隙間をもって遊嵌状態になっていると共に、軸方向内側の一側面が前記ベアリング支持溝３５ｅの段差支持面３５ｆに軸方向から当接して一方軸方向の移動が規制されている。前記内輪５０ｂは、内周面５０ｄを介して前記ボール螺子軸４５の一端部４５ａに軽圧入されていると共に、内周部の軸方向一端縁が前記一端部４５ａの段差部４５ｃに軸方向から当接して一方軸方向の移動が規制されている。
【００４０】
また、前記ボールベアリング５０は、外輪５０ａが前記開口部３５ｄの内部に設けられた付勢機構６１によって前記ハウジング３５の段差支持面３５ｆ方向へ付勢されつつ支持されている。
【００４１】
前記付勢機構６１は、図１及び図２に示すように、前記開口部３５ｄのベアリング支持溝３５ｅ側に有する環状段差面３５ｈに近接して配置された円環部材６２と、円環部材６２の一側面に当接した付勢部材である皿ばね６３と、該皿ばね６３と前記環状突起３８ｃの先端面との間に介装されたワッシャ６４とから構成されている。
【００４２】
前記円環部材６２は、図２に示すように、鉄系金属によって肉厚円環状に形成され、その外径が前記開口部３５ｄの内径よりも僅かに小さく設定されて軸方向へ移動可能になっていると共に、電動モータ３６と反対側の一側面の内周部６２ａが前記外輪５０ａの他側面に当接しており、前記一側面の外周部と前記環状段差面３５ｈとの間に、前記内周部の当接を確保する微小隙間Ｃが形成されている。また、円環部材６２は、軸心側の中央位置に前記カップリング５２の外周面に所定間隔をもって嵌合する嵌合孔６２ｂが形成されている。
【００４３】
前記皿ばね６３は、鉄系金属によって円環状に形成され、その外径が前記円環部材６２とほぼ同一に設定されていると共に、電動モータ３６と反対側の一側面の外周部が前記円環部材６２の他側面の外周部に弾接し、また他側面の内周部が前記ワッシャ６４の一側面に弾接している。また、中央位置には前記円環部材６２の嵌合孔６２ｂと同じくカップリング５２の外周面に所定間隔をもって嵌合する嵌合孔が形成されている。
【００４４】
前記ワッシャ６４は、鉄系金属によって円環状に形成され、その外径が前記外輪５０ａの外径とほぼ同一に設定されていると共に、中央位置に前記カップリング５２の外周面に対して摺動可能な孔が形成されている。また、ワッシャ６４の一側面には、前記モータケーシング３８の環状突起３８ｃの先端面が軸方向から圧接して前記皿ばね６３にばね力を発生させている。
【００４５】
すなわち、前記モータケーシング３８をハウジング３５の開口部３５ｂ側にボルト３９によって取り付ける際に、前記嵌入部３８ｂを開口部３５ｂ内に軸方向から嵌入すると共に環状突起３８ｃの先端面でワッシャ６４の電動モータ３６側の一側面を軸方向から押圧すると、自由状態にあった皿ばね６３は前記円環部材６２との間で圧縮変形してばね力が発生する。したがって、前記外輪５０ｂは、皿ばね６３による軸方向のばね力によって、円環部材６２と前記段差支持面３５ｆとの間に挟持されながら弾持固定されるのである。
【００４６】
一方、ボールベアリング５０の内輪５０ｂは、予め前記カップリング５２の一端面と前記ボール螺子軸４５の段差部４５ｃとの間に、挟持状態で固定されている。つまり、前記カップリング５２をボール螺子軸４５の一端部４５ａに軸方向から圧入することによって、該カップリング５２の一端面と段差部４５ｃとの間に挟持状態に固定されるのである。
【００４７】
前記ボールナット４６は、ほぼ円筒状に形成され、内周面に前記ボール循環溝４９と共同して図外の複数のボールを転動自在に保持するガイド溝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。つまり、このディフレクタは、前記ボール循環溝４９とガイド溝との間を転動する前記複数のボール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。
【００４８】
前記ボールナット４６は、各ボール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、このボールナット４６は、軸方向のほぼ中央の両側部が前記リンク部材４８の一端部に左右一対の枢支ピン５３、５４を介して回転自在に連結されている。
【００４９】
前記連係アーム４７は、図１に示すように、ほぼ菱形状に形成され、基部が制御軸３２の一端部３２ａに軸方向から一対のボルト５９によって結合固定されていると共に、基部の一端側に突設された突部４７ａに前記リンク部材４８の他端部が枢支ピン５５によって回転自在に連結されている。
【００５０】
前記リンク部材４８は、図３にも示すように、板材をプレス成形によってほぼＨ字形状に形成され、平行な一対の細長い平板状リンク部の一端部４８ａ、４８ａが前記ボールナット４６の両側に跨がって配置されて前記枢支ピン５３，５４を介してボールナット４６に回転自在に連結されている。
【００５１】
前記枢支ピン５３，５４は、各基端部５３ａ、５４ａが前記リンク部材４８の一端部４８ａ、４８ａに貫通形成された圧入用孔４８ｃ、４８ｃに圧入固定されていると共に、各先端部５３ｂ、５４ｂが前記ボールナット４６の両側部に径方向に沿って穿設された係入孔４６ａ、４６ａに回転摺動自在に係入している。前記基端部５３ａ、５４ａは、ほぼバレル状に形成されて外周縁５３ｃ、５４ｃが円環状に切欠形成されていると共に、各先端部５３ｂ、５４ｂとの境界部５３ｄ、５４ｄも円環状に切欠形成されている。したがって、各枢支ピン５３，５４は、前記各切欠によって軽量化が図れると共に、境界部５３ｄ、５４ｄによって各先端部５３ｂ、５４ｂの各係入孔４６ａ、４６ａ内での摺動性が良好になる。
【００５２】
また、前記ボールナット４６の軸方向の一端部に設けられた円板状のスプリングリテーナ５６と、端壁３５ｃの内面に形成されたスプリング保持溝５７との間には、前記ボールナット４６を電動モータ３６の方向（制御軸３２を最小バルブリフト量の回転制御軸方向）へ付勢するコイルスプリング５８が弾装されている。このコイルスプリング５８は、ばね力が比較的小さく設定されて、前記ボールナット４６を電動モータ３６方向へ押圧することによって前記ボール環状溝４９とガイド溝及びボールとの間の隙間(バックラッシ隙間)を吸収してボールナット４６の軸方向のガタ付きを抑制するようになっている。
【００５３】
また、前記ハウジング３５の収容室３５ａ内には、図外の潤滑油供給通路から潤滑油が供給されて、前記環状突起３８ｃに径方向へ貫通形成された油孔６５を介して前記カップリング５２や付勢機構６１などに潤滑油が供給されるようになっている。
【００５４】
以下、本実施形態に係るアクチュエータの作動を説明する。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では、コントロールユニット４０から出力された制御電流によって電動モータ３６が回転してこの回転トルクによりボール螺子軸４５が回転する。
【００５５】
そうすると、この回転に伴って各ボールがボール循環溝４９とガイド溝との間を転動しながらボールナット４６を、図１に示すように、図中、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、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、前記ストッパ機構３１によってそれ以上の回転が規制される。
【００５６】
したがって、制御カム３３は、軸心Ｐ２が図５Ａ、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。
【００５７】
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を介して各揺動カム１７及び各バルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は十分に小さくなる。
【００５８】
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Ｌ１が図７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、制御軸３２をストッパ位置から浮かせてＬ１よりも若干高いリフトとし、リフト量の微細な制御を行うようにしてもよい。
【００５９】
また、例えば、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からの制御電流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が各ボールを介して図１に示す位置から右方向へ直線移動する。
【００６０】
したがって、前記制御軸３２は、図５Ａ、Ｂの位置から反時計方向へ回転して、ストッパ機構３１によって規制されるまで同方向に回転する。これにより、制御カム３３は、図６Ａ、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。
【００６１】
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。
【００６２】
したがって、かかる高回転領域では、各吸気弁２のバルブリフト量Ｌ３が図７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、十分な出力が確保できる。
【００６３】
なお、機関の停止時には、前記コイルスプリング５８のばね力によってボールナット４６をボール螺子軸４５の軸方向の中間位置に保持することができるので、前記制御軸３２を介して吸気弁２，２を機関再始動に適したリフト量に制御することができる。これによって、良好な始動性が得られる。
【００６４】
そして、本実施形態では、前述のように、作動中に前記ボール螺子軸４５が、制御軸３２から伝達された交番トルクなどによって軸方向へ微小に繰り返し移動しても、前記ボールベアリング５０内輪５０ｂはこれと一緒に微小移動するものの前記外輪５０ａは、皿ばね６３のばね力によって円環部材６２と段差支持面３５ｆとの間に弾性的に挟持されることから、外輪５０ａとハウジング３５の軸方向にはガタが発生しない。この結果、外輪５０ａのハウジング３５に対する干渉のおそれがなく、異音の発生を抑制できる。
【００６５】
特に、前述のように、外輪５０ａのガタを効果的に抑制できることから、耐久性の低下も抑制できる。
【００６６】
また、ボールベアリング５０の内輪５０ｂは、ボール螺子軸４５の段差部４５ｃとカップリング５２との間に挟持状態に固定されているから、前記ボール螺子軸４５の軸方向の微小移動と一緒に微小移動するが、前記外輪５０ａが皿ばね６３によって軸方向に弾性的に保持されているので、前記軸方向の微小移動によるボール５０ｃとの干渉が皿ばね６３の弾性力によって吸収される。この結果、ボールベアリング５０自体のガタによる異音の発生も抑制することができる。
【００６７】
しかも、前記ボールベアリング５０は、外輪５０ａなどの形状を特別なものではなく一般的なものを用いることができるので、コストの高騰を抑制できる。
【００６８】
また、前記皿ばね６３のばね力は、高硬度の円環部材６２やワッシャ６４が直接受け、ハウジング３５やモータケーシング３８には直接作用しないことから、たとえボール螺子軸４５の軸方向へ微小に繰り返し移動して皿ばね６３のばね荷重が大きくなっても、軟硬度のハウジング３５やモータケーシング３８の部分的な箇所の経時的な座屈やへたりなどの発生などを抑制できる。
【００６９】
さらに、各構成部材の組付時に、前記付勢機構６１の皿ばね６３などを予め開口部３５ｂの内部に配置しておき、その後、モータケーシング３８を開口部３５ｂから軸方向内部へ押圧しつつボルト３９を締め付けることによって、同時に前記皿ばね６３のばね力を発生させるようになっていることから、これらの構成部品の組付作業能率が向上する。
【００７０】
また、本実施形態では、前記ボールベアリング５０を、ハウジング３５のベアリング保持溝３５ｅ内に収容保持するようにしたため、このベアリング保持溝３５ｅの大きさに応じてボールベアリング５０の外径を大小任意の大きさに設定できるので、仕様に応じたボールベアリング５０を選択することが可能になる。
〔第２実施形態〕
図８は本発明の第２実施形態を示し、基本構造は第１実施形態と同じであるが、異なるところは、ボールベアリング５０の内輪５０ｂの固定手段や付勢機構６１の各構成部材の配置などを変更したものである。
【００７１】
すなわち、前記ボール螺子軸４５は、小径な一端部４５ａが第１実施形態のものよりも長く形成されて、この一端部４５ａの外周面に前記ボールベアリング５０の内輪５０ｂが圧入固定されていると共に、該一端部４５ａの先端部に前記カップリング５２が連結用孔５２ａの大径部を介して圧入固定されている。
【００７２】
前記ボールベアリング５０は、全体が第１実施形態のものよりも大径に形成されて、前記開口部３５ｂの内部に配置されている。
【００７３】
前記付勢機構６１は、前記開口部３５ｂの環状段差面３５ｈに前記円環部材６２の一側面が軸方向から当接されていると共に、該円環部材６２の他側面に前記皿ばね６３が当接配置されている。また、この皿ばね６３の他側面が、前記ボールベアリング５０の外輪５０ａの軸方向一側面に弾接しており、前記外輪５０ａの他側面に大径なワッシャ６４が軸方向から当接している。
【００７４】
そして、前記ワッシャ６４は、外側面に前記モータケーシング３８の環状突起３８ｃの先端面が圧接している。
【００７５】
したがって、前記ボールベアリング５０は、モータケーシング３８の嵌入部３８ｂを開口部３５ｂ内に軸方向から嵌入してボルト３９によってハウジング３５に固定すると、前記環状突起３８ｃの前端面が外輪５０ａを押圧して前記皿ばね６３にばね力を発生させる。したがって、前記外輪５０ａは、皿ばね６３の付勢力を介して該皿ばね６３とワッシャ６４の内側面との間に挟持状態で弾性保持されている。
【００７６】
このように、ボールベアリング５０の外輪５０ａが皿ばね６３とワッシャ６４との間に弾性的に固定されていることから、前記ボール螺子軸４５の軸方向の繰り返し微小移動があっても、ボールベアリング５０とハウジング３５との間のガタの発生が十分に抑制される。したがって、第１実施形態と同様な作用効果が得られる。
【００７７】
また、ボールベアリング５０は、特別な構造のものではなく、一般的なものを使用することができるので、コストの高騰を抑制できることは第１実施形態と同様である。
【００７８】
さらに、ボールベアリング５０の内輪５０ｂは、ボール螺子軸４５の一端部４５ａに圧入固定されているから、前記ボール螺子軸４５の軸方向の微小移動と一緒に微小移動するが、前記外輪５０ａが皿ばね６３によって軸方向に弾性的に保持されているので、前記軸方向の微小移動によるボール５０ｃとの干渉を皿ばね６３の弾性力によって吸収できる。この結果、第１実施形態と同様な作用効果が得られる。他の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００７９】
また、この実施形態では、第１実施形態のような、段差状のベアリング保持溝３５ｅを設ける必要がなくなるので、製造作業が容易になる。
【００８０】
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、付勢部材として皿ばね６３以外に、円環状のウエーブばねなどを用いることも可能である。
【００８１】
なお、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。
【００８２】
また、前記駆動シャフトをカップリングの連結用孔に軸方向から圧入固定して、ボール螺子軸の一端部を連結用孔に軸方向移動可能にセレーション結合させて、互いに軸方向へ相対的に移動させることも可能である。
【００８３】
さらに、前記各実施形態では、ボール螺子機構３７を用いているが、ボール５４を用いずに螺子軸を外周に雄ねじが形成されたボルト形式とし、移動ナットも内周に前記雄ねじに噛合するナット形式のものとすることも可能である。
【００８４】
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。
【００８５】
前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕請求項１に記載のアクチュエータであって、
前記付勢部材は皿ばねによって構成したことを特徴とするアクチュエータ。
〔請求項ｂ〕請求項ａに記載のアクチュエータにおいて、
前記一方の軸受の外径は、前記皿ばねの外径よりも小さく形成され、前記皿ばねの外周部と前記一方の軸受との間に、前記皿ばねの外径と同径以上の外径を有する円環部材が介装されていることを特徴とするアクチュエータ。
〔請求項ｃ〕請求項ｂに記載のアクチュエータであって、
前記一方の軸受は、ボールベアリングによって構成され、該ボールベアリングの内輪に前記継手部材が当接する一方、外輪に前記円環部材が当接していることを特徴とするアクチュエータ。
〔請求項ｄ〕請求項ａに記載のアクチュエータにおいて、
前記皿ばねの内周部が電動モータ側に配置され、前記電動モータと皿ばねの内周部との間には、前記電動モータの皿ばねと対向する部位よりも高硬度のワッシャが介装されていることを特徴とするアクチュエータ。
【００８６】
この発明によれば、前記皿ばねの撓み変形による荷重を前記ワッシャが受けることから、たとえ前記電動モータの対向する部位がアルミニウムなどの低硬度の材料であったとしても該部位の経時的なへたり等を抑制できる。
〔請求項ｅ〕請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記螺子軸の一端側に形成された段差部と前記継手部材との間に、前記一方の軸受の内輪を挟持状態に支持固定したことを特徴とするアクチュエータ。
〔請求項ｆ〕請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記一方の軸受の内輪を前記螺子軸の一端部に圧入によって固定したことを特徴とするアクチュエータ。
【００８７】
〔請求項ｇ〕請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記付勢部材をウエーブばねによって構成したことを特徴とするアクチュエータ。
【符号の説明】
【００８８】
２…吸気弁（機関弁）
４…可変機構
５…制御機構
６…駆動機構
３２…制御軸
３３…制御カム
３５…ハウジング
３５ａ…収容空間
３５ｄ…開口部
３５ｅ…ベアリング保持溝
３５ｆ…段差支持面
３６…電動モータ
３６ａ…駆動シャフト(出力軸)
３７…ボール螺子機構(減速機)
３８…モータハウジング
３８ａ…固定部
３８ｂ…嵌入部
３８ｃ…環状突起
４５…ボール螺子軸(回転軸)
４５ａ・４５ｂ…両端部
４５ｃ…段差部
４６…ボールナット（移動ナット）
５０…ボールベアリング
５０ａ…外輪
５０ｂ…内輪
５０ｃ…ボール
５２…カップリング(継手部材)
６１…付勢機構
６２…円環部材
６３…皿ばね(付勢部材)
６４…ワッシャ
【図１】
2011127555.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011127555.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011127555.tif 000007
【図６】
2011127555.tif 000008
【図７】
2011127555.tif 000009
【図８】
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