(57)【要約】【課題】温度が変化しても、直動軸部の軸方向における、直動軸部のストローク端位置とセンサとの相対位置の変化を抑制できる、アクチュエータの提供。【解決手段】（１）アクチュエータ１０に、軸部１３のセンサ１８に近づく方向の直動に対応する回転部材１４回転方向の回転端位置を決めるストッパ面２４をもつストッパ２３を設け、ストッパ２３のストッパ面２４を回転部材の回転中心２５を通る放射線２６上の位置から回転部材１４の上記回転方向にずらして設け、ストッパ２３をストッパ面２４より回転部材１４の上記回転方向側でハウジング１７に固定した、アクチュエータ１０。（２）アクチュエータ１０がバルブリフト量可変動弁機構のコントロールシャフトを直線状にストロークさせるアクチュエータに用いられる。【選択図】　　　　図２
2004100639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、直線動可能な軸部と該軸部に螺合し回転可能なナット部を含む回転部材とを有し前記モータの回転を前記軸部の直線動に変換する直動変換機構と、前記軸部より熱膨張係数が高いハウジングと、前記軸部に軸方向に対向させて前記ハウジングに固定され前記軸部の移動量を検出するセンサと、を有するアクチュエータであって、前記アクチュエータに、前記軸部の前記センサに近づく方向の直動に対応する前記回転部材の回転方向の回転端位置を決めるストッパ面をもつストッパを設け、前記ストッパを前記ストッパ面より前記回転部材の前記回転方向側で前記ハウジングに固定した、アクチュエータ。
【請求項２】
前記アクチュエータがバルブリフト量可変動弁機構のバルブリフト量可変制御用コントロールシャフトを直線状にストロークさせるアクチュエータに用いられる請求項１記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータに関し、とくにアクチュエータ部品の熱膨張差によるセンサ位置精度変化を最小限に抑えることができる電動アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−２６３０１５号公報
【０００３】
特開２００１−２６３０１５号公報は、コントロールシャフトを電動アクチュエータにより軸方向に直線状に変位させることにより、内燃機関のバルブリフト量およびバルブ作用角（バルブが開いている時間）を変化させるバルブリフト量可変動弁機構を開示している。
電動アクチュエータは、モータの回転を直動変換機構で直動軸部の直線動に変換し、直動軸部にコントロールシャフトを一体的に連結して直動軸部の直線動でコントロールシャフトを軸方向に直線状に変位させる。このアクチュエータにおいて、各エンジン運転状態で低燃費、低エミッションを実現するため、各温度条件下で、アクチュエータの直動軸部の軸方向変位量を高精度に測定することが要求されている。
この要求に対応するためには、
▲１▼　直動軸部の直線動を極力直接測定できる位置にセンサを取り付ける
▲２▼　温度によるセンサ誤差を低減する
必要がある。
▲１▼に対しては、直動軸部に軸方向に対向してセンサを設け、直動変換機構の各部のガタ（クリアランス）の影響を受けない構成で対応できる。
▲２▼に対しては、最小作用角の端位置を学習・補正し、直動軸部のストローク絶対値の精度を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記アクチュエータでは、センサが取り付けられたハウジングは軽量化上アルミ合金製であり、直動軸部が強度確保上鉄系材料で構成されているため、温度が変化すると、熱膨張係数の違いからセンサと直動軸部端のターゲットとの相対位置関係が変化し、最小作用角端位置でのセンサ出力に誤差が生じてしまう。それによって、バルブリフト量可変動弁機構のバルブ作用角、バルブリフト量が変化してしまう。
本発明の目的は、センサと直動軸部を有するアクチュエータにおいて、温度が変化しても、直動軸部の軸方向における、直動軸部のストローク端位置とセンサとの相対位置の変化を抑制できる、アクチュエータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）　モータと、直線動可能な軸部と該軸部に螺合し回転可能なナット部を含む回転部材とを有し前記モータの回転を前記軸部の直線動に変換する直動変換機構と、前記軸部より熱膨張係数が高いハウジングと、前記軸部に軸方向に対向させて前記ハウジングに固定され前記軸部の移動量を検出するセンサと、を有するアクチュエータであって、前記アクチュエータに、前記軸部の前記センサに近づく方向の直動に対応する前記回転部材の回転方向の回転端位置を決めるストッパ面をもつストッパを設け、前記ストッパを前記ストッパ面より前記回転部材の前記回転方向側で前記ハウジングに固定した、アクチュエータ。
（２）　前記アクチュエータがバルブリフト量可変動弁機構のバルブリフト量可変制御用コントロールシャフトを直線状にストロークさせるアクチュエータに用いられる（１）記載のアクチュエータ。
【０００６】
上記（１）のアクチュエータでは、温度が上がると、ハウジングと軸部の材質の違いにより、したがって熱膨張係数の違いにより、軸部の端部に位置するターゲット部とセンサとの相対位置が変化する。この場合、ハウジングの熱膨張係数が軸部の熱膨張係数より大のため、センサがターゲット部から離れる方向に変位する（センサとターゲット部間距離がｄ１　だけ増加する）。
一方、前記ストッパをストッパ面（ストッパの回転部材との当り面）より回転部材の回転方向側でハウジングに固定したので、ハウジングの熱膨張変形に引っ張られてストッパのストッパ面は回転部材から離れる方向に変位する。それだけ、回転部材は回転部材の回転方向にさらに回転できる。それに応じて、直動変換機構のリード角に応じて軸部およびターゲットはセンサに近づく方向にさらに直動できる（直動の増加分：ｄ２　）。
その結果、熱膨張による上記ターゲットとセンサ間距離の増加量ｄ１　が、上記ターゲットのセンサに近づく方向の直動の増加分ｄ２　だけ少なくなる。その結果、温度が変化しても、直動軸部のストローク端位置とセンサとの間隔の変化を抑制できる。
上記（２）のアクチュエータでは、アクチュエータがバルブリフト量可変動弁機構のバルブリフト量可変制御用コントロールシャフトを直線状にストロークさせるアクチュエータに用いられた場合に、アクチュエータ周囲温度が変化した時に、バルブ最小作用角およびバルブ最小リフト量が温度変化前のそれぞれの値から変化するのを抑制できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施例に係るアクチュエータを、図１〜図６を参照して説明する。
本発明のアクチュエータ１０は、電動モータ１１と、直線動可能な軸部１３と該軸部に螺合し回転可能なナット部１５を含む回転部材１４とを有しモータ１１の回転を軸部１３の直線動に変換する直動変換機構１２と、軸部１３より熱膨張係数が高いハウジング１７と、軸部１３に軸部１３の軸方向に対向させてハウジング１７に固定され軸部１３の移動量を検出するセンサ１８と、を有する。
【０００８】
直動変換機構１２は回転部材１４と軸部１３を含む。回転部材１４は、ハウジング１７にベアリング２０、２１により回転可能に支持され、軸部１３の軸方向には移動しない。回転部材１４が回転すると、回転部材１４のナット部１５と螺合している軸部１３は直動する。
回転部材１４は、ナット部１５とそれと一体的に回転するウォームホイール１６を有している。ウォームホイール１６はモータ１１の回転軸に連結されたウォーム１９と噛み合い、モータ１１にて回転され、ナット部１５もウォームホイール１６と一体的に回転する。モータ１１を一方向に回転させると回転部材は一方向に回転して軸部１３を一方向（センサ１８に近づく方向）に直線状に移動させる。モータ１１を他方向に回転させると回転部材は他方向に回転して軸部１３を他方向（センサ１８から離れる方向）に直線状に移動させる。
【０００９】
軸部１３の端部にはターゲット部２２が取付けられる。センサ１８はハウジング１７に固定である。ターゲット部２２は軸部１３と一体的に軸部軸方向に、ハウジング１７およびセンサ１８に対して、移動する。軸部１３とターゲット部２２は軸芯まわりに回転はしない。センサ１８はターゲット部２２の軸部軸方向変位を、たとえば磁気的に、測定する。
【００１０】
アクチュエータ１０には、軸部１３のセンサ１８に近づく方向の直動に対応する回転部材１４（ウォームホイール１６、ナット部１５を含む）の回転方向の回転端位置を決めるストッパ面２４をもつストッパ２３が設けられている。ストッパ２３は、回転部材１４の当り力を、（ストッパ２３の剪断や曲げでなく）ストッパ２３の圧縮で受ける。
図２では、ストッパ２３が２つ（２３Ａ、２３Ｂ）設けられているが、そのうちの１つのストッパ２３Ａが、軸部１３のセンサ１８に近づく方向の直動に対応する回転部材１４の回転方向Ａの回転端位置を決めるストッパであり、もう一つのストッパ２３Ｂは回転部材１４の逆回転方向Ｂの過大回転を抑制するストッパである。本発明が対象とするストッパは２３Ａの方のストッパである。
【００１１】
ハウジング１７の材質は軸部１３の材質より熱膨張係数が大きい。たとえば、ハウジング１７がアルミ合金とすると、軸部１３は鉄系材料である。
また、ハウジング１７の材質はターゲット部２２の材質より熱膨張係数が大きい。たとえば、ハウジング１７がアルミ合金とすると、ターゲット部２２は鉄系材料またはステンレスである。
また、ハウジング１７の材質は回転部材１４の材質より熱膨張係数が大きい。たとえば、ハウジング１７がアルミ合金とすると、回転部材１４は鉄系材料である。
また、ハウジング１７の材質はストッパ２３の材質より熱膨張係数が大きい。たとえば、ハウジング１７がアルミ合金とすると、ストッパ２３は鉄系材料である。
【００１２】
上記構造において、図３に示すように、ストッパ２３（２３Ａの方のストッパ）のストッパ面２４（回転部材１４と当接して回転部材１４の回転を規制する面）は、周囲温度が大気温の状態で、回転部材１４の回転中心２５を通る放射線２６上の位置から、回転部材１４の回転方向Ａ（軸部１３のセンサ１８に近づく方向の直動に対応する回転部材１４の回転方向）にずらして設けられている。図３において、ｒ１　がそのずらし量を示している。ストッパ面２４は放射線２６の方向と平行であり、放射線２６から距離ｒ１　隔たっている。
また、図２に示すように、ストッパ２３（２３Ａの方のストッパ）は、ストッパ面２４より、回転部材１４の回転方向Ａ（軸部１３のセンサ１８に近づく方向の直動に対応する回転部材１４の回転方向）側で、ハウジング１７に固定してある。
図２、図３は、ストッパ２３が上下方向に延びている場合を示しているが、図７（熱膨張前）、図８（熱膨張後）に示すように、ストッパ２３は上下方向以外（たとえば、水平方向）に延びていてもよい。
【００１３】
アクチュエータ１０は、バルブリフト量可変動弁機構のバルブリフト量可変制御用コントロールシャフトを直線状にストロークさせるアクチュエータに用いられる。バルブリフト量可変動弁機構は、特開２００１−２６３０１５号公報に開示されているように、また図４〜図６に示すように、公知のものである。
バルブリフト量可変動弁機構を簡単に説明すると、図５でコントロールシャフト１３２を軸方向にストロークさせると、バルブを押すノーズ１２４ｄ、１２６ｄとカムに接触するローラ１２２ｆとの開き角（図４でコントロールシャフト１３２軸芯まわりのノーズ１２４ｄ、１２６ｄとローラ１２２ｆとの開き角）が変化し、図６に示すように、バルブの作用角範囲とバルブリフト量が変化する。
【００１４】
そして、本発明のアクチュエータ１０は、軸部１３がバルブリフト量可変動弁機構のコントロールシャフト１３２に軸方向に連結され、モータ１１を回転させて軸部１３を軸方向にストロークさせ、軸部１３の軸方向ストロークでコントロールシャフト１３２を軸方向にストロークさせ、エンジン運転条件に応じて最適のバルブ作用角、バルブリフト量とするアクチュエータとして、用いることができる。
【００１５】
モータ１１を回転し、回転部材１４が回転方向Ａに回転してストッパ２３のストッパ面２４に当たって回転停止した時が、軸部１３がセンサ１８に最も近づいた位置であり、その位置を、コントロールシャフト１３２の、最小バルブ作用角θ、最小バルブリフト量ｆが得られる位置に対応させてある。モータ１１を逆方向に回転し、回転部材１４が回転方向Ｂに回転してストッパ２３のストッパ面２４から離れていくと、軸部１３がセンサ１８から離れていき、バルブ作用角、バルブリフト量が図６において増えていく。モータ１１の回転方向、回転量は、エンジン制御装置により制御される。
【００１６】
つぎに、本発明の作用を説明する。
本発明のアクチュエータ１０では、組み付け時からエンジン運転状態になって温度が上がると、ハウジング１７と軸部１３の材質の違いにより、したがって熱膨張係数の違いにより、軸部１３の端部に固定されたターゲット部２２とセンサ１８との相対位置が変化する。この場合、ハウジング１７（たとえば、アルミ合金）の熱膨張係数が軸部１３（たとえば、鉄系材料）の熱膨張係数より大のため、センサ１８がターゲット部２２から離れる方向に変位し、センサ１８とターゲット部２２間の距離が増加する。その増加量をｄ１　とする。
【００１７】
一方、ストッパ面２４（ストッパ２３の、回転部材１４との当り面）を回転部材１４の回転中心２５を通る放射線２６上位置から回転部材１４の回転方向（軸部１３をセンサ１８に近づける方向の軸部１３の直動に対応する回転部材１４の回転方向）にずらしたので、温度が上がった時に、ハウジング１７の熱膨張変形に引っ張られてストッパ２３のストッパ面２４は、ハウジング１７より熱膨張係数の小さい材料の回転部材１４から、回転部材１４の上記回転方向（軸部１３をセンサ１８に近づける方向の軸部１３の直動に対応する回転部材１４の回転方向）に離れる方向に変位する。そして、その離れた量だけ、回転部材１４は回転部材１４の上記回転方向（軸部１３をセンサ１８に近づける方向の軸部１３の直動に対応する回転部材１４の回転方向）にさらに回転できる。それに応じて、直動変換機構１２のリード角（ナット部１５と軸部１３の螺子結合のねじのリード角）に応じて軸部１３および軸部１３に固定されたターゲット部２２はセンサ１８に近づく方向にさらに直動できる。その直動の増加分をｄ２　とする。
【００１８】
その結果、ハウジング１７と軸部１３との熱膨張差による上記ターゲット部２２とセンサ間距離の増加量ｄ１　が、上記ターゲット部２２のセンサ１８に近づく方向の直動の増加分ｄ２　だけ少なくなる。その結果、アクチュエータ１０まわりの温度が高くなっても、軸部１３のストローク端位置とセンサ１８との間隔が増大することを抑制できる。すなわち、本発明適用前の間隔増ｄ１　を、本発明によりｄ１　−ｄ２　に抑制できる。
【００１９】
アクチュエータ１０が、内燃機関のバルブリフト量可変動弁機構のバルブリフト量可変制御用コントロールシャフト１３２を直線状にストロークさせるアクチュエータとして用いられた場合、アクチュエータ１０周囲温度が変化（上昇）しても、軸部１３のストローク端位置（ターゲット部２２位置）とセンサ１８との間隔がほとんど変化しないので、最小バルブ作用角θおよび最小バルブリフト量ｆは温度変化前のそれぞれの値からほとんど変化しない。その結果、アクチュエータ周囲温度が変化しても、図６のグラフはほとんど変化しない。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１のアクチュエータによれば、ストッパをストッパ面より回転部材の回転方向側でハウジングに固定したので、アクチュエータ周囲温度が変化しても、軸部のストローク端位置（ターゲット部）とセンサとの間隔が変化することを抑制できる。
請求項２のアクチュエータによれば、アクチュエータがバルブリフト量可変動弁機構のバルブリフト量可変制御用コントロールシャフトを直線状にストロークさせるアクチュエータに用いられるので、アクチュエータ周囲温度が変化した時に、バルブ最小作用角およびバルブリフト量が温度変化前のそれぞれの値から変化するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクチュエータの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。（熱膨張変形した状態を２点鎖線で示す）。
【図４】バルブリフト量可変動弁系をもつ内燃機関の断面図である。
【図５】図４のバルブリフト量可変動弁系部分の斜視図である。
【図６】バルブリフト量可変動弁系のバルブリフト量とバルブ作用角（カム角にて表示）を示すグラフである。
【図７】ストッパが上下方向以外（たとえば、水平方向）に延びている場合の、熱膨張前の概略図である。
【図８】ストッパが上下方向以外（たとえば、水平方向）に延びている場合の、熱膨張後の概略図である。
【符号の説明】
１０　アクチュエータ
１１　モータ
１２　直動変換機構
１３　軸部
１４　回転部材
１５　ナット部
１６　ウォームホイール
１７　ハウジング
１８　センサ
１９　ウォーム
２０、２１　ベアリング
２２　ターゲット部
２３　ストッパ
２４　ストッパ面
２５　回転部材の回転中心
２６　回転中心２５を通る放射線
１２２ｆ　ローラ
１２４ｄ、１２６ｄ　ノーズ
１３２　コントロールシャフト
【図１】
2004100639.tif 000003
【図２】
2004100639.tif 000004
【図３】
2004100639.tif 000005
【図４】
2004100639.tif 000006
【図５】
2004100639.tif 000007
【図６】
2004100639.tif 000008
【図７】
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【図８】
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