(57)【要約】【課題】  偏心回転体を有する減速機を備えた電動アクチュエータにおいて、減速機の構成要素に対する支持剛性を高める。【解決手段】  電動アクチュエータ１は、電動モータ部４と、静止部材６と、電動モータ部の回転を伝達する減速機５と、外部から駆動力が入力される入力回転体２と、減速機５に連結され、入力回転体２に対して相対回転可能な出力回転体３とを備えている。減速機５に、出力回転体３の中心Ｏに対して偏心回転運動を行う内歯車１６と、電動モータ部４に回転駆動され、内歯車１６を支持する支持部材１５とを設ける。支持部材１５を一対の転がり軸受１７，１８で支持し、一対の転がり軸受１７，１８のそれぞれに予圧を付与する。【選択図】図１
2019056459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータ部と、静止部材と、前記電動モータ部の回転を伝達する減速機と、外部から駆動力が入力される入力回転体と、前記減速機に連結され、前記入力回転体に対して相対回転可能な出力回転体とを備えた電動アクチュエータにおいて、
前記減速機が、前記出力回転体の中心に対して偏心回転運動を行う偏心回転体と、前記電動モータ部に回転駆動され、前記偏心回転体を支持する支持部材とを備え、
前記支持部材を一対の転がり軸受で支持し、一対の転がり軸受のそれぞれに予圧を付与したことを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記転がり軸受が第一軌道面および第二軌道面を有し、前記一対の転がり軸受の各第一軌道面を、前記支持部材に設けた請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記一対の転がり軸受のうち、一方の転がり軸受の第二軌道面を前記静止部材に設け、他方の転がり軸受の第二軌道面を前記入力回転体に設けた請求項２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記一対の転がり軸受としてアンギュラ玉軸受を用いた請求項１〜３何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記一対の転がり軸受に予圧を付与する予圧付与部材として、ナットを使用した請求項１〜４何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項６】
前記一対の転がり軸受の転動体ＰＣＤを異なる大きさにした請求項１〜５何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項７】
前記電動モータ部のステータとロータからなるモータコアの内径側に、前記支持部材および前記偏心回転体を配置した請求項１〜６何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項８】
前記電動モータ部の内径側に、前記出力回転体と一体に回転する出力軸を配置し、前記出力軸の外径側に、前記出力軸と同軸に、かつ出力軸に対する相対回転を許容した入力回転体を配置した請求項１〜７何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項９】
前記減速機が、支持部材の回転で、前記入力回転体に対する前記出力回転体の回転位相差を変更する請求項１〜６何れか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項１０】
スプロケットに対するカムシャフトの回転位相差を変更してバルブ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適用した請求項１から７のいずれか１項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バルブ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、電動モータ部と、電動モータ部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）。電動モータ部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）とが同期回転し、電動モータ部によって減速機が駆動されるときは、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ることで、バルブの開閉タイミングが調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５２７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の電動アクチュエータでは、減速機内に偏心回転運動を行う偏心回転体が配置されるため、偏心回転体の回転運動に起因して減速機内部の各所に偏荷重が作用する。減速機の各構成要素に対する支持剛性が不十分であると、この偏荷重により各構成要素が振れ回りを生じ、これに起因してフリクションの増大、噛み込み、振動・騒音等の作動不良を生じるおそれがあることが明らかになった。
【０００６】
そこで、本発明は、偏心回転体を有する減速機を備えた電動アクチュエータにおいて、減速機の構成要素に対する支持剛性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、電動モータ部と、静止部材と、前記電動モータ部の回転を伝達する減速機と、外部から駆動力が入力される入力回転体と、前記減速機に連結され、前記入力回転体に対して相対回転可能な出力回転体とを備えた電動アクチュエータにおいて、前記減速機が、前記出力回転体の中心に対して偏心回転運動を行う偏心回転体と、前記電動モータ部に回転駆動され、前記偏心回転体を支持する支持部材とを備え、前記支持部材を一対の転がり軸受で支持し、一対の転がり軸受のそれぞれに予圧を付与したことを特徴とする。ここでいう減速機として、例えば支持部材の回転で、入力回転体に対する出力回転体の回転位相差を変更する機構を使用することができる。
【０００８】
このように、偏心回転体を支持する支持部材を一対の転がり軸受で支持し、一対の転がり軸受のそれぞれに予圧を付与することにより、支持部材に対する支持剛性が高まる。これにより、支持部材に支持される偏心回転体の姿勢を安定化させて、減速機の構成要素の振れ回りを防止することができる。従って、振れ回りに起因したフリクションの増大や、噛み込み、振動・騒音等の発生を防止することができる。
【０００９】
一対の転がり軸受は、それぞれに第一軌道面および第二軌道面を有する。転がり軸受の各第一軌道面を支持部材に設けることで、各転がり軸受における一方の軸受軌道輪を省略することができるため、電動アクチュエータのコンパクト化を達成できる。
【００１０】
また、一対の転がり軸受のうち、一方の転がり軸受の第二軌道面を静止部材に設け、他方の転がり軸受の第二軌道面を入力回転体に設けることで、各転がり軸受における他方の軌道輪を省略できるため、電動アクチュエータのさらなるコンパクト化を図ることができる。
【００１１】
一対の転がり軸受としてアンギュラ玉軸受を用いることで、転がり軸受に対する予圧の付与が容易となる。一対の転がり軸受に予圧を付与する予圧付与部材としては、ナットを使用することが好ましい。ナットの締め込み量を調整することで予圧量の調整が可能となるため、予圧管理が容易なものとなる。
【００１２】
一対の転がり軸受の転動体ＰＣＤを異なる大きさにすることにより、転がり軸受間の軸受スパンが拡大するため、支持部材に対する支持剛性をより一層高めることができる。
【００１３】
電動モータ部のステータとロータからなるモータコアの内径側に、支持部材および偏心回転体を配置する。また、電動モータ部の内径側に、出力回転体と一体に回転する出力軸を配置し、出力軸の外径側に、出力軸と同軸に、かつ出力軸に対する相対回転を許容した入力回転体を配置する。かかる構成から、電動アクチュエータのコンパクト化を図ることができる。
【００１４】
以上に述べた電動アクチュエータは、スプロケットに対するカムシャフトの回転位相差を変更してバルブの開閉タイミングを変更する連続可変バルブタイミング装置に適用することができる。この場合、入力回転体にスプロケットを設け、出力軸をカムシャフトとして用いることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、偏心回転体を有する減速機を備えた電動アクチュエータにおいて、減速機の構成要素に対する支持剛性を高めることができる。そのため、電動アクチュエータの動作を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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。
【図２】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３】図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図５】モータ回転速度、スプロケット（入力回転体）回転速度、出力回転位相角度差の関係を示すグラフである。
【図６】比較例としての電動アクチュエータの縦断面図である。
【図７】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８】図７におけるＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図９】図７におけるＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、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、図２は、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。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１は、入力回転体２と、出力回転体３と、電動モータ部４と、減速機５と、これらを収容するケーシング６とを主な構成とする。
【００２０】
入力回転体２は、図示しない外部の駆動源からの駆動力により回転駆動される部材である。出力回転体３は、入力回転体２に入力された駆動力を外部へ出力する部材であり、その内周に出力軸としてのシャフト７が配置されている。入力回転体２は、電動アクチュエータ１の軸方向一方側で、かつシャフト７の外径側に、シャフト７の外周面に対して隙間を持たせて配置されている。出力回転体３は、電動アクチュエータ１の軸方向他方側に配置されている。出力回転体３はシャフト７とトルク伝達可能に結合されており、本実施形態では、セレーション８を介して出力回転体３とシャフト７とをトルク伝達可能に結合している。かかる構成から、出力回転体３は、入力回転体２と同軸上に配置され、かつ入力回転体２に対して相対回転可能とされる（入力回転体２と出力回転体３の回転軸をＯで示す）。
【００２１】
入力回転体２は、軸方向の両端部にて開口する筒状に形成されており、小径部２ａと、外径寸法を小径部２ａの外径寸法よりも大きくした大径の大径部２ｂと、小径部２ａと大径部２ｂの間に位置し、小径部２ａの外径寸法よりも大きく大径部２ｂの外径寸法よりも小さい外径寸法を有する中径部２ｃとを一体に備える。
【００２２】
小径部２ａの内周にはすべり軸受９が配置され、大径部２ｂの内周には、転がり軸受１０が配置されている。シャフト７が、入力回転体２の内周に挿入されて出力回転体３に連結された状態になると、入力回転体２の内周面とシャフト７の外周面との間に配置されたすべり軸受９と転がり軸受１０とによって、シャフト７が入力回転体２の内周面に対して回転可能に支持される。これにより、入力回転体２と、出力回転体３およびシャフト７との間の相対回転が許容され、かつシャフト７の径方向の振れを低減してシャフト７の径方向の振れに伴う動力伝達効率の低下を抑制できるようになる。なお、すべり軸受９を含油軸受とし、転がり軸受１０を深溝玉軸受とすると、より効果的に動力伝達効率の低下を抑制できる。
【００２３】
図２に示すように、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、電動モータ部４へ給電するための給電線や、電動モータ部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が設けられている。図１に示すように、ケーシング６の蓋部６ｂと出力回転体３との間には軸受としての深溝玉軸受２２が配置されており、この軸受２２によって、出力回転体３がケーシング６に対して回転可能に支持されている。
【００２４】
図１に示すように、電動モータ部４は、ケーシング本体６ａに固定されたステータ１１と、ステータ１１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１２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１１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１１ａと、ステータコア１１ａに装着された絶縁材料から成るボビン１１ｂと、ボビン１１ｂに巻き回されたステータコイル１１ｃとで構成されている。ロータ１２は、環状のロータコア（ロータインナ）１２ａと、ロータコア１２ａに取り付けられた複数のマグネット１２ｂとで構成されている。
【００２５】
減速機５は、入力回転体２の外周面に設けられた複数の曲線状の歯（突起）から成る第一外歯部１３と、出力回転体３の外周面に設けられた複数の曲線状の歯（突起）から成る第二外歯部１４と、ロータ１２と一体に回転する筒状の支持部材１５と、支持部材１５の内周に配置された環状の内歯車１６とを備える、いわゆるサイクロイド減速機である。
【００２６】
支持部材１５は、ロータコア１２ａの内周に固定された小径筒部１５ａと、小径筒部１５ａより大径に形成されロータコア１２ａから軸方向に突出する大径筒部１５ｂとを一体に有する。支持部材１５の内周面の軸方向中央領域には、入力回転体２及び出力回転体３の各回転軸Ｏに対して偏心した円筒面状の偏心内周面１５ａ１が形成される。支持部材１５の内周面のうち、偏心内周面１５ａ１以外の領域は、入力回転体２及び出力回転体３の回転軸Ｏと同軸に形成されている。また、支持部材１５の外周面は、入力回転体２及び出力回転体３の回転軸Ｏと同軸に形成された円筒面である。従って、支持部材１５は、偏心内周面１５ａ１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）。
【００２７】
支持部材１５は、内歯車１６を軸方向両側から挟むように配置した一対の転がり軸受１７，１８によって支持される。具体的には、支持部材１５（本実施形態では大径筒部１５ｂ）の内周とケーシング６の外周との間に一方の転がり軸受１７が配置され、この転がり軸受１７によって支持部材１５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、支持部材１５（本実施形態では小径筒部１５ａ）の内周と入力回転体２（本実施形態では中径部２ｃ）の外周との間に他方の転がり軸受１８が配置されており、この転がり軸受１８によって、支持部材１５は入力回転体２に対して回転可能に支持されている。
【００２８】
内歯車１６は、その内周に第一内歯部１９と第二内歯部２０とを有する。第一内歯部１９と第二内歯部２０は、それぞれ内歯車１６の内周面に設けられた複数の曲線（トロコロイド系曲線）状の歯（突起）で構成されている。第一内歯部１９は、軸方向の入力回転体２側に設けられ、第二内歯部２０は、軸方向の出力回転体３側に設けられている。また、第一内歯部１９は、入力回転体２に設けられた第一外歯部１３と径方向で対向し、第二内歯部２０は、出力回転体３に設けられた第二外歯部１４と径方向で対向している。第一内歯部１９の歯数は第一外歯部１３の歯数よりも多く、第二内歯部２０の歯数は第二外歯部１４の歯数よりも多い。また、第一外歯部１３と第二外歯部１４の歯数は異なり、第一内歯部１９と第二内歯部２０の歯数も異なる。本実施形態では、第一内歯部１９の歯数を２４個として、第一外歯部１３の歯数（２３個）よりも一つ大きくし、第二内歯部２０の歯数を２０個として、第二外歯部１４の歯数（１９個）よりも一つ大きくしている。
【００２９】
内歯車１６は、その外周面と上記支持部材１５の偏心状内周面１５ａ１との間に配置された軸受部材としての針状ころ軸受２１によって、支持部材１５に対して回転可能に支持されている。また、内歯車１６は、針状ころ軸受２１を介して支持部材１５の小径筒部１５ａの内周に配置されていることで、入力回転体２及び出力回転体３の回転軸Ｏに対して偏心して配置されている。
【００３０】
図３は、第一内歯部１９と第一外歯部１３とが対向する箇所で切断した断面図（図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図）、図４は、第二内歯部２０と第二外歯部１４とが対向する箇所で切断した断面図（図１におけるＢ−Ｂ線矢視断面図）である。
【００３１】
上記のように、内歯車１６が入力回転体２及び出力回転体３の回転軸Ｏに対して偏心して配置されているため、図３に示すように、第一内歯部１９の中心軸Ｐ１も、第一外歯部１３の回転軸Ｏに対して径方向に距離Ｅ偏心している。これにより、第一内歯部１９と第一外歯部１３とは、周方向の一部の箇所（図３の右側）において互いに接近して係合し、これとは径方向反対側の箇所（図３の左側）において互いに離間して係合しない状態にある。また、図４に示すように、第二内歯部２０の中心軸Ｐ２も、第二外歯部１４の回転軸Ｏに対して径方向に距離Ｅ偏心している。これにより、第二内歯部２０と第二外歯部１４とは、周方向の一部の箇所（図４の左側）において互いに接近して係合し、これとは径方向反対側の箇所（図４の右側）において互いに離間して係合しない状態にある。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１９と第二内歯部２０と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１９及び第二内歯部２０は同じ方向に同じ距離偏心している。
【００３２】
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。
【００３３】
電動モータ部４に通電されず、電動モータ部４から減速機５へ駆動力が供給されない状態では、外部からの駆動力によって入力回転体２が回転駆動すると、入力回転体２の回転が内歯車１６を介して出力回転体３に伝達されることで、出力回転体３は入力回転体２と同期して回転する。すなわち、入力回転体２と内歯車１６、内歯車１６と出力回転体３とが、それぞれに設けられた歯（第一外歯部１３と第一内歯部１９、第二外歯部１４と第二内歯部２０）によって円周方向の一部の領域にて互いに円周方向で係合しているため、入力回転体２が回転すると、これらの係合関係を維持しながら入力回転体２と内歯車１６と出力回転体３とが同期して回転する。すなわち、入力回転体２と出力回転体３は同じ回転位相（回転位相差はゼロ）で回転する。
【００３４】
これに対して、電動モータ部４に通電されて、電動モータ部４から減速機５に駆動力が供給された場合は、ロータ１２、さらにはロータ１２のロータコア１２ｂに結合された支持部材１５が回転軸Ｏを中心として一体に回転する。薄肉部分と厚肉部分とを備えた支持部材１５の回転による押圧力を受けて、内歯車１６が入力回転体２及び出力回転体３に対して偏心回転運動を行う。つまり、内歯車１６が、入力回転体２及び出力回転体３の回転軸Ｏを中心として公転しながら、第一内歯部１９および第二内歯部２０の中心軸Ｐ１，Ｐ２を中心として自転する。支持部材１５が１回転（公転）するごとに、第一内歯部１９と第一外歯部１３との係合箇所が一歯分ずつ周方向にずれることで、内歯車１６は回転駆動する入力回転体２に対して減速されて回転（自転）する。
【００３５】
また、この内歯車１６の偏心回転運動により、内歯車１６と出力回転体３との関係では、支持部材１５が１回転（公転）するごとに、第二内歯部２０と第二外歯部１４との係合箇所が一歯分ずつ周方向にずれる。これにより、出力回転体３が内歯車１６に対して相対回転させられる。このように、内歯車１６に電動モータ部４からの回転トルクが減速されつつ伝達されることにより、入力回転体２からのトルクに電動モータ部４からのトルクが重畳されるため、入力回転体２に対する出力回転体３の回転位相差を正逆方向に変更することが可能となる（差動）。
【００３６】
ここで、減速機５の減速比をｉ、モータ回転速度をｎm、スプロケット（入力回転体２）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（図５参照）。
【００３７】
また、第一内歯部１９の歯数をｚ１、第二内歯部２０の歯数をｚ２とすると、本実施形態に係る減速機による減速比は、下記式１によって求められる。
【００３８】
減速比＝ｚ１×ｚ２／｜ｚ１−ｚ２｜・・・式１
【００３９】
例えば、第一内歯部１９の歯数（ｚ１）が２４、第二内歯部２０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、本実施形態に係る減速機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。
【００４０】
図１に示すように、電動モータ部４から駆動力が入力される部材である減速機５の支持部材１５が外径側に配置され、反対に出力回転体３が内径側に配置されているが、これらの位置関係を外径側と内径側とで逆転させることも可能である。しかしながら、電動モータ部からの駆動力が減速機の内径側で入力され、外径側で出力されるように構成すると、電動モータ部の内径側にモータ出力軸を設けて、このモータ出力軸に対して減速機の入力軸となる部材を連結しなければならないため、減速機が電動モータ部の軸方向に直列に配置されることになり、電動アクチュエータ全体の軸方向寸法が大きくなってしまう。
【００４１】
本実施形態に係る電動アクチュエータにおいては、図１に示すように、電動モータ部４から駆動力が入力される減速機５の支持部材１５を外径側に配置し、支持部材１５の内径側に出力回転体３の一部又は全部を配置することで、電動モータ部４からの駆動力が減速機５の外径側で入力され、内径側で出力される構成にしている。これにより、支持部材１５や出力回転体３等の減速機５の各構成部材を、ステータ１１とロータ１２から成るモータコアの内径側に配置できるようになる。その結果、減速機５を電動モータ部４に対して軸方向に直列に配置しなくてもよくなるので、電動アクチュエータの軸方向の小型化を図れるようになる。図１に示すように、モータコア（ステータ１１及びロータ１２）の内径側に、減速機５の構成要素である、支持部材１５、第一外歯部１３、第二外歯部１４、内歯車１６及び針状ころ軸受２１を配置することで、電動アクチュエータの軸方向の小型化を実現している。なお、モータコアの内径側に配置される減速機の部分は、減速機の全部である場合に限らず、その一部であってもよい。
【００４２】
ところで、本実施形態にかかる電動アクチュエータでは、内歯車１６が上記の偏心回転運動を行う偏心回転体であるため、回転中の内歯車１６は、その重量バランスが不均一となる。また、内歯部１９，２０と外歯部１３，１４の噛み合い位置は円周方向で刻々と変化する。以上の要因から、偏心回転体である内歯車１６、さらには針状ころ軸受２１は偏荷重を受けて振れ回ろうとする。この振れ回りは、図６に比較例として示す電動アクチュエータ１’のように、支持部材１５の軸方向一方側のみが軸受１７で支持されている場合に特に顕著なものとなることが明らかになった。以下にその理由を述べる。
【００４３】
本実施形態の電動アクチュエータ１では、偏心回転運動を行う内歯車１６を軸受で直接支持することはスペース的に困難であるため、内歯車１６は針状ころ軸受２１を介して支持部材１５により間接的に支持されている。しかしながら、比較例の電動アクチュエータ１’のように、支持部材１５の軸方向一方側のみを軸受１７で支持すると、支持部材１５が片持ち梁状態となるため、内歯車１６からの偏荷重を支持部材１５で安定して支持することができない。そのため、内歯車１６に振れ回りが発生し、これが内歯車１６の周辺部材（支持部材１５、出力回転体３等）に伝播して、フリクションの増大、噛み込み、あるいは振動・騒音等が発生するおそれがある。また、シャフト７のミスアライメントを招くおそれもある。
【００４４】
また、図６の比較例において、支持部材１５の軸方向他方側（図６の右側）をスペース面で有利なすべり軸受で支持することも考えられるが、かかる構成では、すべり軸受にラジアル軸受隙間が存在するため、支持部材１５と入力回転体２との間に半径方向の相対移動が許容される。そのため、内歯車１６、支持部材１、出力回転体３等の振れ回りを規制する効果が不十分となる。
【００４５】
以上の問題点に鑑み、本実施形態では、図１に示すように、支持部材１４を、内歯車１６を挟む軸方向両側に配置した一対の転がり軸受１７，１８で支持し、かつ転がり軸受１７，１８のそれぞれに予圧を付与している。かかる構成から、偏荷重に対する支持剛性が増大するため、支持部材１５自身の振れ回りが抑制される。また、偏心回転体としての内歯車１６、さらには針状ころ軸受２１の姿勢が支持部材１５で拘束されるため、それらの振れ回りを防止することができ、さらに出力回転体３の振れ回りも防止することができる。このように減速機５の各構成要素に対する支持剛性が向上するため、フリクションの増大、噛み込み、振動・騒音、シャフト７のミスアライメント等の問題を回避することができ、電動アクチュエータ１の動作を安定化させることができる。
【００４６】
転がり軸受１７，１８に予圧を付与する予圧付与部材としては、予圧量管理の容易性を考慮して、図１に示すように、ナット２５を使用するのが好ましい。具体的にはシャフト７の軸端に雄ねじ部７ａを設け、この雄ねじ部７ａにナット２５を螺合させる。ナット２５の座面は、出力回転体３の端面に当接させる。ナット２５を締め込むことで、その締め付け力がシャフト７の肩部７ｂから、入力回転体２側の深溝玉軸受１０、入力回転体２、入力回転体２側の転がり軸受１８、支持部材１５、出力回転体３側の転がり軸受１７、および静止部材であるケーシング６に伝播し、各転がり軸受１７，１８に予圧が付与される。予圧付与に際しては、各転がり軸受１７，１８の転動体（ボール）を弾性変形させ、アキシャル軸受隙間およびラジアルアキシャル隙間の双方を負にするのが好ましい。正確な予圧量管理がそれほど重視されない場合等には、シャフト７の外周面に止め輪を装着し、この止め輪を出力回転体３の端面に当接させることで、転がり軸受１７，１８に予圧を付与してもよい、
【００４７】
予圧付与を確実に行えるように、支持部材１５を支持する転がり軸受１７，１８として接触角（図１中に一点鎖線で示す）を有するアンギュラ玉軸受を用いるのが好ましい。この時、アンギュラ玉軸受１７，１８は、外輪の背面同士を対向させた背面配列で配置する。なお、予圧付与を行えるように、入力回転体２とすべり軸受９の間、出力回転体３とすべり軸受９の間、出力回転体２と支持部材１５の間、支持部材１５とケーシング６の間等には、それぞれ軸方向隙間を設ける。また、内歯車１６の軸方向両側に、その軸方向移動が許容されるように軸方向隙間を設ける。
【００４８】
電動アクチュエータ１のコンパクト化のため、入力回転体２と支持部材１５は軸方向および径方向で対面させ、両方向で互いに極力接近させる必要がある。同様の関係は、支持部材１５とケーシング６の間にも求められる。かかる要請に対応するため、本実施形態では、図１に示すように、転がり軸受に通常使用される軌道輪を省略し、支持部材１５を支持する転がり軸受１７，１８の外側軌道面（第一軌道面）１７ａ，１８ａを支持部材１５の内周面に直接形成すると共に、内側軌道面１７ｂ、１８ｂ（第二軌道面）をケーシング６の外周面と入力回転体２（中径部２ｃ）の外周面に直接形成している。かかる構成から、電動アクチュエータ１の小型化を図ることができる。
【００４９】
なお、ケーシング６を樹脂成型品とする場合は、出力回転体３側の転がり軸受１７の少なくとも内側軌道面１７ｂを鋼等の金属材料で形成し、内側軌道面１７ｂにおける転動疲労寿命等を確保するのが好ましい。この場合、内側軌道面１７ｂを含む金属材料部分は、樹脂製のケーシング６に対してインサート成形等の手段で固定する。もちろん、ケーシング６全体を金属材料で形成しても構わない。
【００５０】
図１に示すように、支持部材１５を支持する転がり軸受１７，１８のボールＰＣＤ（Ｄ１，Ｄ２：転動体ＰＣＤ）は、異なる大きさにするのが好ましい。これにより、支持部材１５を支持する転がり軸受１７，１８間の軸受スパンが実質的に拡大するため、支持部材１５に対する支持剛性を高めることができる。特に出力回転体３側の転がり軸受１７のボールＰＣＤ（Ｄ２）を入力回転体２側の転がり軸受のボールＰＣＤ（Ｄ１）よりも大きくすることにより、出力回転体３側の転がり軸受１７の内径側を、支持部材１５や軸受２２の収容空間として活用することが可能となる。従って、電動アクチュエータ１のより一層の小型化を図ることができる。
【００５１】
次に、本発明に係る電動アクチュエータを、可変バルブタイミング装置に適用した場合の動作を説明する。
【００５２】
可変バルブタイミング装置として使用する場合、電動アクチュエータ１において、図１に二点鎖線で示すように、入力回転体２にエンジンから駆動力が伝達されるスプロケット２３が一体に設けられる（図２参照）。また、シャフト７は、エンジンの吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方を駆動するカムシャフトとして用いる。それ以外は、上記実施形態に係る電動アクチュエータとほぼ同様の構成である。
【００５３】
この電動アクチュエータ１において、エンジンが始動し、クランクシャフトからタイミングチェーンを介してスプロケット２３に駆動力が伝達された場合は、カムシャフト７がスプロケット２３と同期して回転する。すなわち、この場合、電動モータ部４によって減速機５は駆動されず、入力回転体２と内歯車１６、内歯車１６と出力回転体３とが、互いの係合を維持しながら回転することで、カムシャフト７はスプロケット２３と同期して回転する。
【００５４】
その後、エンジンがアイドル運転などの低回転域に移行し、カムシャフト７がエンジンの吸気バルブを駆動させる場合、公知の手段、例えば、電子制御などによって、電動モータ部４のロータ１２を、スプロケット２２の回転速度よりも相対的に遅く又は速く回転させる。
【００５５】
この相対回転の結果、上述の減速機５の動作で、出力回転体３が入力回転体２に対して減速回転し、スプロケット２２に対するカムシャフト７の回転位相差が変更される。これにより、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が図れる。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、高回転時になった場合、スプロケット２３に対する電動モータ部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に対するカムシャフト７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。
【００５６】
このように、本発明に係る電動アクチュエータを可変バルブタイミング装置に適用することで、エンジンの運転状態に応じてスプロケットに対するカムシャフトの回転位相差を変化させ、バルブの開閉タイミングを変更することが可能である。また、本発明に係る電動アクチュエータを採用することで、小型で搭載性に優れる可変バルブタイミング装置を提供することが可能となる。なお、本発明に係る電動アクチュエータは、可変バルブタイミング装置に限らず、入力側と出力側の同期回転と、入力側と出力側の回転位相差を持った回転とを切り替えることが必要とされる他の装置（例えばパワーステアリングシステム）に対しても適用可能である。
【００５７】
以上に述べた本願発明の構成は、減速機５として、出力回転体３の中心Ｏに対して偏心回転運動を行う偏心回転体を備える電動アクチュエータに広く適用することができる。図７〜図９に基づいて、この種の偏心回転体を有する他の減速機５を備えた電動アクチュエータを説明する。なお、図７は、電動アクチュエータの縦断面図であり、図８は、図７におけるＣ−Ｃ線矢視断面図、図９は、図７におけるＤ−Ｄ線矢視断面図である。なお、図７では、支持部材１５の外径側に配置される電動モータ部４の図示を省略している。
【００５８】
本実施形態に係る電動アクチュエータは、上記実施形態に係る電動アクチュエータとは減速機の構成が異なる。それ以外は基本的に同様の構成である。
【００５９】
図８及び図９に示すように、減速機５は、入力回転体２の外周面に複数の歯（突起）が設けられた第一外歯部３１と、出力回転体３の外周面に複数の歯（突起）が設けられた第二外歯部３２と、ロータ１２と一体に回転する筒状の支持部材１５と、支持部材１５の内周に軸受部材としての針状ころ軸受２１を介して配置された円筒部材３３と、円筒部材３３の内周面と第一外歯部３１との間に配置された複数の第一ローラ３４と、円筒部材３３の内周面と第二外歯部３２との間に配置された複数の第二ローラ３５と、第一ローラ３４及び第二ローラ３５を回転可能に保持する保持器３６とを備える。
【００６０】
第一外歯部３１及び第二外歯部３２は、それぞれ複数の歯が周方向に等間隔に配置され、各歯の間は曲線状の歯溝が形成されている。第一外歯部３１の歯数と第二外歯部３２の歯数とは異なる数に設定されている。
【００６１】
保持器３６は、円筒部材３３と第一外歯部３１との間、円筒部材３３と第二外歯部３２との間に、回転可能に配置され、軸方向に二列に形成されたポケットのうちの一方に第一ローラ３４が収容され、他方に第二ローラ３５が１つずつ収容されている。また、各ローラ３４，３５は、ポケット内で径方向に移動可能に保持されている。
【００６２】
各ローラ３４，３５は、円筒部材３３の滑らかに形成された内周面に対して転動可能に配置されている。ここで、円筒部材３３は、入力回転体２及び出力回転体３の各中心軸に対して偏心する支持部材１５（小径筒部１５ａ）の内周面に針状ころ軸受２１を介して配置されているため、円筒部材３３の内周面も、入力回転体２及び出力回転体３の各中心軸に対して偏心して配置されている。従って、図８及び図９に示すように、円筒部材３３の内周面上に並ぶ各ローラ３４，３５の中心軸を通る円の中心Ｑ１，Ｑ２も入力回転体２及び出力回転体３の各中心軸Ｏに対して径方向に距離Ｆ偏心している。このため、第一ローラ３４及び第二ローラ３５は、それぞれの軌道の周方向の一部の箇所（図８及び図９の上側）において対向する外歯部（第一外歯部３１又は第二外歯部３２）の歯溝に対して接近して係合する位置（歯溝内に入り込んだ位置）に配置され、これとは反対側の箇所（図８及び図９の下側）において対向する外歯部の歯溝に対して離間し係合しない位置に配置されている。
【００６３】
電動モータ部４に通電されず、電動モータ部４から減速機５へ駆動力が供給されない状態では、外部からの駆動力によって入力回転体２が回転駆動すると、入力回転体２の回転が第一ローラ３４、保持器３６、第二ローラ３５を介して出力回転体３に伝達されることで、出力回転体３は入力回転体２と同期して回転する。すなわち、入力回転体２に設けられた第一外歯部３１と第一ローラ３４、出力回転体３に設けられた第二外歯部３２と第二ローラ３５とが、周方向の一部の箇所において互いに係合し、さらに第一ローラ３４と第二ローラ３５とが保持器３６によって保持されているため、入力回転体２が回転すると、これらの係合関係を維持しながら入力回転体２、第一ローラ３４、第二ローラ３５、保持器３６及び出力回転体３が同期して回転する。
【００６４】
これに対して、支持部材１５の外径側に配置された電動モータ部（図示省略）に通電されると、電動モータ部の駆動力により支持部材１５が電動モータ部のローラと一体に回転する。これに伴い、第一ローラ３４及び第二ローラ３５が入力回転体２及び出力回転体３に対して径方向に往復運動する。このとき、第一ローラ３４が入力回転体２の第一外歯部３１の歯溝に沿って回転しながら隣の歯溝へ移動することで、支持部材１５が１回転するごとに、保持器３６が第一外歯部３１の一歯分ずつ周方向に移動する。これにより、保持器３６が回転駆動する入力回転体２に対して減速されて回転する。
【００６５】
また、保持器３６が回転すると、保持器３６に保持されている第二ローラ３５も回転する。これと同時に、第二ローラ３５は上記支持部材１５の回転に伴う径方向の往復運動もするので、第二ローラ３５は第二外歯部３２の歯溝に沿って回転しながら隣の歯溝へ移動する。このとき、第二ローラ３５が歯溝の壁を押すことで、第二外歯部３２を有する出力回転体３が周方向の力を受け回転する。これにより、出力回転体３は、支持部材１５が１回転するごとに、保持器３６に対して第二外歯部３２の一歯分ずつ回転する。
【００６６】
かかる構成の減速機５において、第一ローラ３４および第二ローラ３５は、入力回転体２および出力回転体３の回転軸Ｏに対する偏心回転運動を行う偏心回転体として機能する。かかる減速機５においても、図１〜図４に示す実施形態で述べた各構成を適用することにより、上記と同様の効果が得られる。例えば、図７に示すように、支持部材１５を一対の転がり軸受１７，１８で支持し、転がり軸受１７，１８のそれぞれに予圧を付与することにより、支持部材１５に対する支持剛性が大きくして、電動アクチュエータの作動を安定化させることができる。
【００６７】
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】
【００６８】
１      電動アクチュエータ
２      入力回転体
３      出力回転体
４      電動モータ部
５      減速機
６      ケーシング（静止部材）
７      シャフト（出力軸）
１１    ステータ
１２    ロータ
１３    第一外歯部
１４    第二外歯部
１５    支持部材
１６    内歯車（偏心回転体）
１７    転がり軸受
１７ａ  第一軌道面
１７ｂ  第二軌道面
１８    転がり軸受
１８ａ  第一軌道面
１８ｂ  第二軌道面
１９    第一内歯部
２０    第二内歯部
２１    針状ころ軸受（軸受）
２３    スプロケット
３１    第一外歯部
２５    ナット（予圧付与部材）
３２    第二外歯部
３３    円筒部材
３４    第一ローラ（偏心回転体）
３５    第二ローラ（偏心回転体）
３６    保持器
【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】
2019056459.tif 000009
【図８】
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【図９】
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