(57)【要約】【課題】安価に制御軸の作動位置を検出できる可変動弁装置のアクチュエータを提供する。【解決手段】電動モータ３６の回転力が伝達されるボール螺子軸４５と、該ボール螺子軸の回転に伴ってボール螺子軸の軸方向に移動するボールナット４６と、ボールナットの往復運動を回転運動に変換して前記制御軸に伝達するリンク４８と、ボールナット側の第１スプリングリテーナ５６とハウジング端壁３５ｃ側の第２スプリングリテーナ５７との間に弾装されて、ボールナットを軸方向の電動モータ側へ付勢するコイルスプリング５９とを備え、前記端壁の外面３５ｈにコイルスプリングのばね変位による歪み変化を検出する歪みセンサ８０ａを有するリフト特性検出装置８０を設け、この歪み変化値からボールナットの移動位置を算出して、現在の制御軸の回転角度位置を換算する。【選択図】図１
2013072299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御軸を正逆回転させることによって機関弁のリフト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、
該移動ナットの往復運動を回転運動に変換して前記制御軸に伝達するリンクと、
前記移動ナットと固定部位との間に弾装されて、前記移動ナットを軸方向の一方側へ付勢する付勢部材と、
該付勢部材の両端部が付勢方向で当接する前記移動ナットと固定部位の少なくとも一方側に配設されて、前記付勢部材の付勢力の変化による歪み変化を検出する歪みセンサと、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
アクチュエータによって制御軸を正逆回転させて、機関弁のリフト特性を可変にする可変動弁装置のリフト特性検出装置であって、
前記アクチュエータは、
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、
該移動ナットの往復運動を回転運動に変換して前記制御軸に伝達するリンクと、
前記移動ナットと固定部材との間に弾装されて、前記移動ナットを軸方向の一方側へ付勢する付勢部材と、
該付勢部材の両端部が付勢方向で当接する前記移動ナットと固定部材の少なくとも一方側に配設されて、前記付勢部材の付勢力の変化による歪み変化を検出する歪みセンサと、を備え、
前記歪みセンサから検出された検出結果に基づいて、前記機関弁のリフト特性を算出することを特徴とするリフト特性検出装置。
【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のリフト特性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及び前記リフト特性検出装置に関する。
【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としては、本出願人が先に出願した、例えば以下の特許文献１に記載されているものが知られている。
【０００３】
このアクチュエータは、電動モータによりボール螺子軸を正逆回転させることによって、ボールナットを軸方向に移動させ、このボールナットの軸方向の移動力を、リンクを介して回転力に変換して制御軸を正逆回転させるようになっている。この制御軸を正逆回転させることによって、可変機構を介して吸気弁のリフト特性を可変にするようになっている。
【０００４】
そして、前記制御軸の端部に設けられた永久磁石の回転位置をホール素子によって検出して、この制御軸の回転位置検出信号に基づいて電子コントローラが前記電動モータをフィードバック制御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２００５−２７３５０７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、制御軸の回転位置を、高価なホール素子を用いた回転検出器によって検出するようになっていることから、装置全体のコストの高騰が余儀なくされている。
【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、安価に制御軸の作動位置を検出できる可変動弁装置のアクチュエータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願請求項１の発明に係るアクチュエータは、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、該移動ナットの往復運動を回転運動に変換して前記制御軸に伝達するリンクと、前記移動ナットと固定部位との間に弾装されて、前記移動ナットを軸方向の一方側へ付勢する付勢部材と、該付勢部材の両端部が付勢方向で当接する前記移動ナットと固定部位の少なくとも一方側に配設されて、前記付勢部材の付勢力の変化による歪み変化を検出する歪みセンサと、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、安価な検出器によって制御軸の作動位置を検出できるので、アクチュエータ全体の低廉化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】図１のＡ部拡大図である。
【図３】本実施形態のアクチュエータを一部断面して示す作動説明図である。
【図４】本実施形態に供される半導体歪みセンサを示す概略図である。
【図５】同本実施形態に供される歪みセンサを用いたい測定装置全体を示す斜視図である。
【図６】歪みセンサを用いた測定装置の他例を示す概略図である。
【図７】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８】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７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７のＡ矢視図である。
【図９】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７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７のＡ矢視図である。
【図１０】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１１】本発明の第２実施形態を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る可変動弁装置のアクチュエータの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た場合を示している。
【００１２】
〔第１実施形態〕
前記可変動弁装置は、図７〜図９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６と、を備えている。
【００１３】
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。
【００１４】
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７中、時計方向（矢印方向）に設定されている。
【００１５】
前記軸受１４は、図８Ａ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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、前記アクチュエータ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
前記アクチュエータ６は、図１及び図３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に伝達する減速機構であるボール螺子機構３７と、から構成されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
前記電動モータ３６は、出力軸である図外の駆動シャフトが前記固定部３８ａと嵌入部３８ｂの内部軸心方向に連続して形成された挿通孔内に挿通されて、前記開口部３５ｄ内に臨んでいると共に、先端部の外周にセレーション凹凸が形成されている。
【００３２】
また、駆動シャフトの先端部側と前記挿通孔との間には、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図外のシール部材が設けられている。
【００３３】
さらに、電動モータ３６は、モータハウジング３８の前端に設けられたコネクタ６１を介して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。
【００３４】
前記ボール螺子機構３７は、図１及び図３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５８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第１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溝３５ｇに固定された軸受である同じく第２ボールベアリング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、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。
【００３８】
前記第１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、内周面が前記ボール螺子軸４５の一端部４５ａの中径部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の中径部端縁に形成された段差縁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。
【００３９】
また、この第１ボールベアリング５０は、外輪５０ａが前記開口部３５ｂの螺入したベアリングリテーナ６０によって軸方向から押圧保持されている。このベアリングリテーナ６０は、ほぼ円筒状に形成されて、外周面に形成された雄ねじが介して前記一端開口部３５ｄの内周に形成された雌ねじに螺入して、薄肉円筒状の先端部６０ａが前記外輪５０ａの外端面を軸方向から押圧して前記段差支持面３５ｆと協働して挟持状態に支持するようになっている。
【００４０】
前記第２ボールベアリング５１は、外輪５１ａと内輪５１ｂ及び両者間に保持された複数のボール５１ｃとから構成され、前記外輪５１ａが前記ベアリング保持溝３５ｇの内周面に嵌合保持されている一方、内輪５１ｂが前記ボール螺子軸４５の他端部４５ｂの外周面に圧入されている。
【００４１】
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が形成されて、該連結用孔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の先端部が圧入固定されている。また、連結用孔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によって、駆動シャフト３６ａが連結用孔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の回転力をボール螺子軸４５に伝達されると共に、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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、このボールナット４６は、各ボールを介してボール螺子軸４５の回転運動を直線運動に変換しつつ軸方向の移動力が伝達付与されるようになっている。さらに、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。
【００４４】
前記連係アーム４７は、図１及び図３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に設けられた菱形ブラケットに一対のボルト５８，５８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４８の他端部４８ｂが枢支ピン５５によって回転自在に連結されている。
【００４５】
前記リンク４８は、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。
【００４６】
また、前記ボールナット４６は、ボール螺子軸４５の外周に嵌挿されたコイルスプリング５９のばね力によって電動モータ３６方向へ付勢されている。
【００４７】
すなわち、前記コイルスプリング５９は、図１〜図３に示すように、一端部５９ａが前記ボールナット４６の軸方向の一端部に設けられた断面コ字形状の薄板円環状の第１スプリングリテーナ５６に弾持されていると共に、他端部５９ｂが前記端壁３５ｃの段差内面に当接配置された同じく断面コ字形状の薄板円環状の第２スプリングリテーナ５７に弾持されて、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）へ付勢するようになっている。このコイルスプリング５９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。
【００４８】
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、前記カップリング５２やボールナット４６、各ボールベアリング５０、５１などに潤滑油が供給されるようになっている。
【００４９】
そして、前記ハウジング３５の端壁３５ｃの前記第２スプリングリテーナ５７が位置する円環状の平坦な外面３５ｈには、図１〜図３に示すように、リフト特性検出装置８０が取り付けられており、このリフト特性検出装置８０は、半導体歪みセンサ８０ａａを用いている。この半導体歪みセンサ８０ａａは、例えば、特開２００６−２２０５７４号公報などに記載されたものと構造的に同一のものである。
【００５０】
すなわち、この歪みセンサ８０ａａは、シリコン単結晶によって形成された一片が数ミクロン〜数ｍｍ角、厚さが１０〜数百ミクロンのチップ形状を有したものを拡散層などの素子形成面（シリコン基板）の裏面全体を前記ハウジング３５の端壁３５ｃの外面３５ｈに貼り付けて、前記コイルスプリング５９の圧縮、伸張変形、つまりばね変形による付勢力の変化に応じて、前記端壁３５ｃを介して外面３５ｈが受けた歪みを検出するようになっている。
【００５１】
この半導体歪みセンサ８０ａａの構造の一例を図４に基づいて簡単に説明すると、例えばｐ型の拡散抵抗４本を用いてホイートスンブリッジ回路を形成し、このホイートストンブリッジ回路を形成する４本のｐ型不純物拡散層による抵抗１００は、対向する一組の左右に位置する抵抗１００，１００がシリコン単結晶の〔−１１０〕方向が長手となるように配置されている。残りの一組の上下に位置する抵抗１００、１００は、〔−１１０〕方向に対して９０°回転させた〔１１０〕方向が長手となるように配置されている。すなわち、ホイートストンブリッジ回路を構成する半数の抵抗の各抵抗の両端子１０２を結ぶ直線が半導体単結晶の〔１１０〕方向とほぼ同一となるように形成されていると共に、該半数の抵抗の各抵抗の両端子を結ぶ線に対してほぼ直角が望ましいが、４５°より大きく１３５°より小さい角度で交わるように配置されている。
【００５２】
このように拡散抵抗のレイアウトにすることにより、４本すべての抵抗１００は周囲の影響をすべて等しくすることができることから、４本の抵抗１００のマスク形状を同一にエッチングすることができる。このため、不純物拡散層を形成した際に、４本の抵抗値を均一にすることができ、ホイートストンブリッジ回路のオフセットを小さくことを可能とし、精度の高い歪み量測定を行うことができる。
【００５３】
また、このリフト特性検出装置８０は、図５に示すように、前記歪みセンサ８０ａａが貼り付けられた前記シリコン基板８１上に、電源８２や増幅器８３やＡ／Ｄ変換器、アナログ回路８４、通信制御部８５及びアンテナ８６が設けられて、後述するコントロールユニット４０との情報のやり取りを無線形式で行うようになっている。
【００５４】
この場合、前記電源８２は、蓄電池であっても良いし、電磁波を用いて自己発電を行うもので合っても良い。このような無線方式でコントロールユニット４０との通信を行うことにより、コントロールユニット４０との間に配線の取り回しが必要なくなり、装置のレイアウト上も有利になる。
【００５５】
また、前記アンテナ８６は、図６に示すように、シリコン基板８１の外側に配置することも可能である。このように、アンテナ８６を外部に配置する場合には、アンテナ８６が取り囲む面積を大きくすることができることから、通信距離を長くすることができる。
【００５６】
なお、この半導体歪みセンサ８０ａａは、電源及び信号ラインとしてリード線を用いた有線形式とすることも可能であり、このリード線の端部がコントロールユニット４０に接続する。
【００５７】
前記コントロールユニット４０は、内部のコンピュータがクランク角センサ４１（機関回転数検出）やエアーフローメータ４２、機関水温センサ４３及び図外の機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出する。
【００５８】
また、このコントロールユニット４０は、前記コイルスプリング５９のばね力の変化に伴って端壁３５ｃの外面３５ｈに発生する歪みを検出した前記半導体歪みセンサ８０ａからの歪みの変化値に基づいて前記ボールナット４６の軸方向の移動位置を演算によって算出し、この演算結果に基づいて前記制御軸３２の現在の作動位置、つまり回転角度位置に換算する。この回転角度位置と前記現在の機関運転状態に応じて前記電動モータ３６に制御パルス電流を出力して前記制御軸３２の回転位置をフィードバック制御する。これによって、可変機構４を介して各吸気弁２，２のリフト特性を変化させるようになっている。
【００５９】
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が一方向へ回転する。
【００６０】
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。
【００６１】
したがって、制御カム３３は、軸心Ｐ２が図８Ａ、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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１０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。
【００６４】
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、図２に示すように、各ボールを介して右方向へ直線移動する。
【００６５】
したがって、前記制御軸３２は、図８Ａ、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９Ａ、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。
【００６６】
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。
【００６７】
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１０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。
【００６８】
なお、機関の停止時には、前記コイルスプリング５９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。
【００６９】
そして、本実施形態によれば、前記特異な構造の半導体歪みセンサ８０ａによって、前記コイルスプリング５９のばね変形による端壁３５ｃの歪み変化を検出してコントロールユニット４０に出力する。このコントロールユニット４０は、前記この歪み変化値に基づいて前記ボールナット４６の軸方向の移動位置を演算により算出し、この算出値に基づいて前記制御軸３２の回転角度位置の換算する。これによって、前記制御軸３２の回転角度位置を応答性良く検出できると共に、高精度に検出することができる。
【００７０】
すなわち、前記ボールナット４６が、図１に示す最大左方向の位置にある場合は、コイルスプリング５９による端壁３５ｃへのばね付勢力が小さく、外面３５ｈの歪みが小さいため、かかる小さな歪みを前記歪みセンサ８０ａが検出してコントロールユニット４０に出力する。
【００７１】
その後、前述のように、機関運転状態に応じてボール螺子軸４５の回転に伴ってボールナット４６が、図２に示すように、コイルスプリング５９を圧縮変形させながら右方向へ移動すると、端壁３５ｃ（外面３５ｈ）に作用するばね荷重が漸次大きくなって歪みが大きくなる。これを、歪みセンサ８０ａが検出してコントロールユニット４０に出力する。
【００７２】
これによって、コントロールユニット４０は、歪みセンサ８０ａによってボールナット４６の位置を検出して制御軸３２の回転角度位置を換算し、この換算値に基づいて電動モータ３６の電磁コイルに制御電流を出力してフィードバック制御する。したがって、可変機構４による各吸気弁２，２のリフト特性制御を高精度に行うことができると共に、連続かつタイムリーに制御することができる。
【００７３】
また、前記歪みセンサ８０ａを用いることによって、従来技術のような、高価なホール素子を用いる場合に比較してコストの大幅な低減化が図れる。
【００７４】
さらに、前記歪みセンサ８０ａから検出された情報信号を無線によってコントロールユニット４０に出力することから、無用な配線が不要になると共に、断線などのトラブルの発生がない。
【００７５】
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１１は本発明の第２実施形態を示し、可変機構４や制御機構５及びアクチュエータ６の基本構造は第１実施形態と同じであるが、異なるところは、前記半導体歪みセンサ８０ａを備えたリフト特性検出装置８０を、弾性変形可能な第２スプリングリテーナ５７に取り付けたものである。
【００７６】
すなわち、前記ハウジング３５の端壁３５ｃの内面に、断面クランク状の環状凹部３５ｉを形成されていると共に、該環状凹部３５ｉの外周側に環状凸部３５ｊが形成されている。一方、前記第２スプリングリテーナ５７は、断面クランク状に折曲形成されて、円環状の外周部５７ａと、コイルスプリング５９の他端部５９ｂが弾持された段差円環状の内周部５７ｂとから構成されている。
【００７７】
そして、第２スプリングリテーナ５７の外周部５７ａが前記環状凸部３５ｊに軸方向から当接支持されていると共に、内周部５７ｂが前記環状凹部３５ｉに位置しており、この内周部５７ｂの背面に前記リフト特性検出装置８０が取り付けられている。このリフト特性検出装置８０は、第１実施形態のものと同一の構造であるから具体的な説明は省略する。
【００７８】
したがって、この実施形態によれば、第１実施形態と同様な作用効果が得られると共に、特に、リフト特性検出装置８０が第２スプリングリテーナ５７に直接取り付けられていることから、コイルスプリング５９のばね変形による歪みを歪みセンサ８０ａによってさらに高精度に検出することが可能になる。この結果、前記ボールナット４６を介する制御軸３２の回転角度位置をさらに精度良く検出することが可能になる。
【００７９】
本発明が適用されるアクチュエータとしては、各実施形態の構造のものに限定されるものではなく、コイルスプリングを用いて、このばね荷重を受けるものであればよい。
【００８０】
また、前記リフト特性検出装置８０を、第１スプリングリテーナ５６側に取り付けることも可能である。
【００８１】
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。
【００８２】
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に記載の可変動弁装置のアクチュエータにおいて、
前記螺子軸と移動ナット、リンク及び付勢部材は、前記電動モータが取り付けられたハウジング内の収容空間に配置され、
前記固定部位を、前記ハウジングの端壁によって構成すると共に、前記歪みセンサを、前記端壁の外面に設けたことを特徴とする可変動弁装置のアクチュエータ。
〔請求項ｂ〕請求項１に記載の可変動弁装置のアクチュエータにおいて、
前記付勢部材が付勢方向から当接する少なくとも前記一方側の部位には、前記付勢部材の荷重を受けて変形するリテーナが設けられていると共に、該リテーナに前記歪みセンサが取り付けられていることを特徴とする可変動弁装置のアクチュエータ。
〔請求項ｃ〕請求項ｂに記載の可変動弁装置のアクチュエータにおいて、
前記リテーナは、弾性変形可能な薄板で形成されていると共に、前記移動ナットまたは固定部位に形成された凹凸部の凸部に当接支持されている一方、前記歪みセンサは、前記凹部内に配置されていることを特徴とする可変動弁装置のアクチュエータ。
【符号の説明】
【００８３】
２…吸気弁（機関弁）
４…可変機構
５…制御機構
６…アクチュエータ
３２…制御軸
３３…制御カム
３５…ハウジング
３５ａ…収容空間
３５ｄ…開口部
３５ｃ…端壁
３５ｅ…ベアリング保持溝
３５ｇ…ベアリング保持溝
３５ｈ…外面
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
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・５１…第１、第２ボールベアリング
５６…第１スプリングリテーナ
５７…第２スプリングリテーナ
５９…コイルスプリング
５９ａ…一端部
５９ｂ…他端部
８０…リフト特性検出装置
８０ａ…半導体歪みセンサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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