(57)【要約】【課題】出力部の作動異常を招くロータの緩みについてこれを検知することのできる回転角センサ付きのアクチュエータを提供する。【解決手段】このアクチュエータには、モータと、モータのロータ６１ｂが固定されたナット６５と、ナット６５に入力されたモータの駆動力を駆動対象機構に出力する出力部とが備えられている。また、ロータ６１ｂとともに一体回転する磁石８１と、磁石８１の回転角に応じた信号を出力する回転角センサ８２も備えられている。そして、ロータ６１ｂとナット６５との固定が緩んだときには、磁石８１が回転角センサ８２に衝突するように、ロータ６１ｂとナット６５のキャップ６５ａとの間に巻きばね８５を介装した状態でロータ６１ｂとナット６５とを固定する。【選択図】図４
2009121368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、同モータのロータが固定された回転入力部と、同回転入力部に入力された前記モータの駆動力を駆動対象機構に出力する出力部とを備えるアクチュエータに適用されて、前記ロータとともに一体回転する回転部材と、同回転部材に対向して設けられており前記回転部材の回転角に応じた信号を出力する回転角センサとを備え、前記回転角センサから出力される回転角信号の出力態様に基づいて前記出力部の作動異常が検知されるアクチュエータにおいて、
前記ロータをその回転軸方向に付勢する弾性部材が前記ロータと前記入力部との間に介装された状態で前記ロータと前記回転入力部とが固定されている
ことを特徴とする回転角センサ付きのアクチュエータ。
【請求項２】
前記弾性部材の付勢力は、前記ロータを前記回転角センサに近づける方向に作用する
請求項１に記載の回転角センサ付きのアクチュエータ。
【請求項３】
前記ロータと前記回転入力部との固定が緩んだときには、前記回転部材が前記回転角センサに衝突するように、前記弾性部材の付勢力の大きさは設定されている
請求項２に記載の回転角センサ付きのアクチュエータ。
【請求項４】
前記弾性部材の付勢力は、前記ロータを前記回転角センサから遠ざける方向に作用する
請求項１に記載の回転角センサ付きのアクチュエータ。
【請求項５】
前記ロータの回転軸方向における一方端には、前記回転入力部の回転軸方向における一方の端面に対向する対向面が設けられており、同対向面と前記回転入力部の回転軸方向における前記一方の端面との間に前記弾性部材が配設されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転角センサ付きのアクチュエータ。
【請求項６】
当該アクチュエータは、前記回転入力部の回転運動を前記出力部の直線運動に変換する機構を有する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転角センサ付きのアクチュエータ。
【請求項７】
前記回転入力部は、内周面にねじが設けられたナットで構成されており、前記出力部は、外周面にねじが設けられたサンギヤで構成されており、前記サンギヤの外周面と前記ナットの内周面との間には、前記サンギヤのねじ及び前記ナットのねじに螺合するねじが設けられたプラネタリギヤが配設されており、前記ナットの回転運動が前記プラネタリギヤを介して前記サンギヤの直線運動に変換される
請求項６に記載の回転角センサ付きのアクチュエータ。
【請求項８】
前記回転角センサは、ロータリエンコーダ式のセンサである
請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転角センサ付きのアクチュエータ。
【請求項９】
前記駆動対象機構が、内燃機関のバルブ特性を変更する可変動弁機構である
請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転角センサ付きのアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は回転角センサ付きのアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、こうした回転角センサ付きのアクチュエータとしては、例えば特許文献１に記載のアクチュエータなどが知られている。
このアクチュエータでは、モータのロータが、ナットといった回転入力部に固定されており、そのナットの回転運動を、同ナットの内部に配設されたサンシャフトの直線運動に変換するようにしている。そして、そのサンシャフトは、当該アクチュエータの駆動対象機構である機関用の可変動弁機構に接続されており、これにより同可変動弁機構をモータで駆動制御するようにしている。こうした可変動弁機構の駆動制御に際して、同文献に記載のアクチュエータでは、ナットに固定された上記ロータの回転角を回転角センサで検出するようにしている。より詳細には、ロータとともに一体回転する磁石と、この磁石に対向して設けられており、ロータの回転角に応じた信号を出力するホール素子で構成される回転角センサにて、ロータの回転角を検出するようにしている。そしてこの検出される回転角が制御目標値と一致するようにモータの駆動制御を行うようにしている。
【特許文献１】特開２００６−２１４２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１に記載のアクチュエータのように、モータのロータが固定された回転入力部と、その回転入力部に入力されたモータの駆動力を駆動対象機構に出力する出力部とを備えるアクチュエータにあって、その内部機構での異物の噛み込み等により出力部の作動に異常が生じた場合には、ロータの回転状態が変化する。そのため、上記回転角センサから出力される回転角信号の出力態様も正常時とは異なるようになり、そうした回転角信号の出力態様の変化を利用して出力部の作動異常を検知することが可能である。
【０００４】
一方、ロータと回転入力部との固定は、例えば各部材の寸法ばらつき、各部材に対する外力の付与、各部材の腐食或いは劣化等が原因となって緩むおそれがあり、ロータと回転入力部との固定が緩んだ場合にも、出力部の作動に異常が生じる。すなわち、そうした緩みが生じると、ロータから回転入力部への駆動力の伝達効率が低下するため、ロータの回転量に対して出力部の作動量が少なくなるといった異常が生じる。また、そうした緩みが過度に進行すると、ロータが空転してしまうおそれもあり、この場合にはロータは回転しているものの、出力部はほとんど作動しないといった状態になる。
【０００５】
こうした緩みによる異常発生時には、出力部の作動に異常が生じていても、ロータの回転状態は正常時と変わらないため、上記回転角センサから出力される回転角信号の出力態様も正常時と同じになる。従って、緩みによる出力部の作動異常については、回転角信号の出力態様を利用した異常検知が有効に機能せず、そうした作動異常を検知することができない。
【０００６】
なお、上記不具合は、入力された回転運動を直線運動に変換して出力する機構のみならず、回転運動をそのまま回転運動として出力する機構でも同様に発生する。
この発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力部の作動異常を招くロータの緩みについてこれを検知することのできる回転角センサ付きのアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、モータと、同モータのロータが固定された回転入力部と、同回転入力部に入力された前記モータの駆動力を駆動対象機構に出力する出力部とを備えるアクチュエータに適用されて、前記ロータとともに一体回転する回転部材と、同回転部材に対向して設けられており前記回転部材の回転角に応じた信号を出力する回転角センサとを備え、前記回転角センサから出力される回転角信号の出力態様に基づいて前記出力部の作動異常が検知されるアクチュエータにおいて、前記ロータをその回転軸方向に付勢する弾性部材が前記ロータと前記入力部との間に介装された状態で前記ロータと前記回転入力部とが固定されていることをその要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、ロータと回転入力部との固定が緩むと、弾性部材の付勢力によって、ロータはその回転軸方向に移動し、このロータの移動に伴って同ロータと一体回転する回転部材も、ロータの回転軸方向に移動する。このように回転部材が移動すると、同回転部材と回転角センサとの距離が変化し、その回転角センサから出力される回転角信号の出力態様に変化が生じる。このように、同構成によれば、ロータと回転入力部との固定が緩むと、そうした緩みの生じていない正常時に対して、回転角信号の出力態様が変化するようになる。従って、出力部の作動異常を招くロータの緩みについてこれを検知することができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記弾性部材の付勢力は、前記ロータを前記回転角センサに近づける方向に作用することをその要旨とする。
上記構成によれば、ロータと回転入力部との固定が緩むと、弾性部材の付勢力によって、ロータと一体回転する回転部材が回転角センサに近づくようになり、そうした緩みの生じていない正常時に対して、回転角信号の出力態様は変化するようになる。例えば、回転部材と回転角センサとの距離が短くなるほど、回転角信号の出力レベルが高くなるセンサの場合には、その出力レベルが正常時よりも高くなる。従って、ロータと回転入力部との固定に緩みが生じたときの回転角信号の出力態様を確実に変化させることができるようになる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ロータと前記回転入力部との固定が緩んだときには、前記回転部材が前記回転角センサに衝突するように、前記弾性部材の付勢力の大きさは設定されていることをその要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、ロータと回転入力部との固定が緩むと、弾性部材の付勢力によって、ロータと一体回転する回転部材が回転角センサに衝突するため、そうした緩みの生じていない正常時に対して、同回転角センサの出力状態は大きく変化する。従って、同構成によれば、ロータと回転入力部との固定に緩みが生じたときの回転角信号の出力態様をさらに確実に変化させることができるようになる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記弾性部材の付勢力は、前記ロータを前記回転角センサから遠ざける方向に作用することをその要旨とする。
上記構成によれば、ロータと回転入力部との固定が緩むと、弾性部材の付勢力によって、ロータと一体回転する回転部材が回転角センサから遠ざかるようになり、そうした緩みの生じていない正常時に対して、回転角信号の出力態様は変化するようになる。例えば、回転部材と回転角センサとの距離が長くなるほど、回転角信号の出力レベルが低くなるセンサの場合には、その出力レベルが正常時よりも低くなる。また、回転部材が回転角センサの検出範囲から外れる程度に離間される場合には、回転角の検出信号自体が消滅する。従って、同構成によっても、ロータと回転入力部との固定に緩みが生じたときの回転角信号の出力態様を確実に変化させることができるようになる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記ロータの回転軸方向における一方端には、前記回転入力部の回転軸方向における一方の端面に対向する対向面が設けられており、同対向面と前記回転入力部の回転軸方向における前記一方の端面との間に前記弾性部材が配設されていることをその要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、ロータと回転入力部との固定が緩んだときには、回転入力部の回転軸方向における一方の端面に対向するロータの対向面が弾性部材の付勢力で押圧されることにより、ロータをその回転軸方向に移動させることができるようになる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、当該アクチュエータは、前記回転入力部の回転運動を前記出力部の直線運動に変換する機構を有することをその要旨とする。
【００１６】
回転入力部の回転運動を直線運動に変換して出力する機構は、回転入力部の回転運動をそのまま回転運動として出力する機構と比較して、入力された運動の方向を変換する際に駆動抵抗が生じやすく、その分、回転入力部には回転負荷がかかりやすい。従って、回転運動を直線運動に変換して出力する機構では、回転入力部の回転運動をそのまま回転運動として出力する機構と比較して、回転入力部に固定されたロータが緩みやすい。この点、同構成によれば、そうしたロータの緩みが生じやすい機構において、そのロータの緩みを検出することができるようになる。
【００１７】
なお、回転入力部の回転運動を出力部の直線運動に変換する機構の構成としては、請求項７に記載の発明によるように、前記回転入力部は、内周面にねじが設けられたナットで構成されており、前記出力部は、外周面にねじが設けられたサンギヤで構成されており、前記サンギヤの外周面と前記ナットの内周面との間には、前記サンギヤのねじ及び前記ナットのねじに螺合するねじが設けられたプラネタリギヤが配設されており、前記ナットの回転運動が前記プラネタリギヤを介して前記サンギヤの直線運動に変換される、といった構成を採用することができる。
【００１８】
また、上記回転角センサとしては、請求項８に記載の発明によるように、前記回転角センサは、ロータリエンコーダ式のセンサである、といった構成を採用することができる。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記駆動対象機構が、内燃機関のバルブ特性を変更する可変動弁機構であることをその要旨とする。
【００１９】
内燃機関のバルブ特性を変更する可変動弁機構が、上記アクチュエータで駆動される場合にあって、上述したようなロータの緩みが生じると、バルブ特性を機関運転状態に対応した適切な状態に変更することができなくなり、機関運転状態に悪影響を与えてしまう。この点、同構成によれば、そうした機関運転状態に悪影響を与えてしまう異常を検知することが可能になる。
【００２０】
ちなみに上述した弾性部材としては、巻きばねやスプリングワッシャ、あるいはゴムなどの弾性係数が高い材質で形成された部材などを適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明にかかるアクチュエータを、車載用内燃機関に設けられた吸気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構に適用した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態における内燃機関のシリンダヘッドには、排気バルブと吸気バルブとが気筒に対応して往復動可能にそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッドには、それら排気バルブと吸気バルブとに対応して吸気弁開閉機構と排気弁開閉機構とがそれぞれ設けられている。
【００２３】
図１に、上記内燃機関の動弁系についてその一部の断面構造を示し、同図１を参照にしながら、吸気バルブ２０を開閉駆動する吸気弁開閉機構１００の構造を説明する。
この図１に示すように、吸気弁開閉機構１００には、各吸気バルブ２０に対応してラッシュアジャスタ２２が設けられるとともに、このラッシュアジャスタ２２と吸気バルブ２０との間にはロッカーアーム２３が架設されている。ロッカーアーム２３は、その一端がラッシュアジャスタ２２に支持されるとともに、他端が吸気バルブ２０の軸部に当接されている。
【００２４】
また、シリンダヘッド２には、吸気カムシャフト２４が回転可能に支持されており、この吸気カムシャフト２４は、内燃機関のクランクシャフトの回転に連動して回転される。そして、同吸気カムシャフト２４には吸気カム２５が形成されている。
【００２５】
また、吸気弁開閉機構１００には、吸気カム２５とロッカーアーム２３との間に仲介駆動機構５０が設けられている。この仲介駆動機構５０は、入力部５１と一対の出力部５２とを有しており、これら入力部５１及び出力部５２は、シリンダヘッド２に固定された支持パイプ５３に揺動可能に支持されている。
【００２６】
入力部５１において、その径方向に延出した部分の先端にはローラ５１ａが設けられており、同ローラ５１ａは吸気カム２５の外周面に押圧されている。
ロッカーアーム２３は、ラッシュアジャスタ２２及び吸気バルブ２０のバルブスプリング２１による付勢力によって出力部５２に近づく方向に付勢されており、同ロッカーアーム２３の中間部分に設けられたローラ２３ａが出力部５２の外周面に当接されている。
【００２７】
こうした吸気弁開閉機構１００では、機関運転時に吸気カム２５が回転すると、同吸気カム２５はローラ５１ａに摺接しつつ入力部５１を押圧し、これにより出力部５２が支持パイプ５３の周方向に揺動する。そして出力部５２が揺動すると、ロッカーアーム２３は、ラッシュアジャスタ２２により支持される部分を支点として揺動する。その結果、吸気バルブ２０はロッカーアーム２３によって開閉駆動されるようになる。
【００２８】
図２に、上記仲介駆動機構５０の一部破断斜視図を示す。同図２に示すように、入力部５１は一対の出力部５２の間に設けられており、これら入力部５１と出力部５２との内部には略円筒状の連通空間が形成されている。また、入力部５１の内周面にはヘリカルスプライン５１ｈが形成されるとともに、出力部５２の内周面には、入力部５１のヘリカルスプライン５１ｈに対してその歯すじが逆向きに傾斜されたヘリカルスプライン５２ｈが形成されている。
【００２９】
入力部５１と出力部５２との内部に形成された空間には、略円筒状のスライダギア５５が設けられている。このスライダギア５５の外周面の中央部分には、入力部５１のヘリカルスプライン５１ｈに噛合するヘリカルスプライン５５ａが形成されるとともに、その外周面の両端部には出力部５２のヘリカルスプライン５２ｈに噛合するヘリカルスプライン５５ｂが形成されている。
【００３０】
また、この略円筒状のスライダギア５５の内壁においては、その周方向に沿って延伸する溝５５ｃが形成され、さらにはこの溝５５ｃにブッシュ５６が嵌合されている。なお、このブッシュ５６は、溝５５ｃの伸びる方向に沿って同溝５５ｃの内周面を摺動することができるが、スライダギア５５に対するその軸方向の相対変位は溝５５ｃによって規制されている。
【００３１】
そして、支持パイプ５３は、スライダギア５５の内部に形成された貫通空間に挿入されており、同支持パイプ５３の内部には、コントロールシャフト５４が挿入されている。また、支持パイプ５３の管壁にはその軸方向に延伸する長孔５３ａが形成されている。
【００３２】
スライダギア５５とコントロールシャフト５４との間には、長孔５３ａを通じてそれらスライダギア５５とコントロールシャフト５４とを連結する係止ピン５７が設けられている。この係止ピン５７の一端がコントロールシャフト５４に形成された凹部（図示略）に挿入されるとともに、他端がブッシュ５６に形成された貫通孔５６ａに挿入されている。
【００３３】
こうした仲介駆動機構５０では、コントロールシャフト５４がその軸方向に沿って変位すると、これに連動してスライダギア５５が軸方向に変位する。スライダギア５５がその軸方向に変位すると、スライダギア５５の外周面に形成されたヘリカルスプライン５５ａ、５５ｂは、入力部５１及び出力部５２の内周面に形成されたヘリカルスプライン５１ｈ、５２ｈとそれぞれ噛合されているため、入力部５１と出力部５２とはそれぞれ逆の方向に回転する。その結果、入力部５１と出力部５２との相対位相差が変更されてロッカーアーム２３の揺動量が変化することにより、吸気バルブ２０の最大リフト量が変更される。
【００３４】
上記コントロールシャフト５４の末端には、図３に示す電動式のアクチュエータ６０が設けられている。
図３に、アクチュエータ６０の断面構造を示す。同図３に示すように、アクチュエータ６０のハウジング６０ａは、シリンダヘッド２に取り付けられている。このハウジング６０ａの内部には、コイルＣを有するステータ６１ａ及び永久磁石を有するロータ６１ｂを備えたモータ６１と、そのモータ６１から伝達される回転運動を直線運動に変換してコントロールシャフト５４に出力する差動ローラギヤ機構６２とが設けられている。なお、本実施形態では、上記モータ６１としてブラシレスモータが採用されている。
【００３５】
この差動ローラギヤ機構６２は、内周面にねじが設けられたナット６５と、外周面にねじが設けられたサンギヤ６３と、サンギヤ６３の外周面とナット６５の内周面との間に配設されて同サンギヤ６３のねじ及びナット６５のねじに螺合するねじが設けられた複数のプラネタリギヤ６４が設けられている。また、ナット６５と各プラネタリギヤ６４には、互いに噛み合う歯車が設けられており、サンギヤ６３には、各プラネタリギヤ６４に設けられた歯車と噛み合う歯車が設けられている。
【００３６】
上記差動ローラギヤ機構６２のサンギヤ６３は、軸方向へ変位可能に、かつ図３に示す軸線Ｌを中心として回転不能に、ハウジング６０ａによって支持されており、その先端部（図３の左端部）は、連結部材６８によってコントロールシャフト５４に連結されている。
【００３７】
ナット６５と上記ロータ６１ｂとは、ナット６５の外周面に形成されたねじとロータ６１ｂの内周面に形成されたねじとの螺合によって固定されている。
また、ナット６５の外周には、複列アンギュラ式のベアリング６６の内輪が固定されており、同ベアリング６６の外輪はハウジング６０ａに固定されている。このベアリング６６により、ナット６５は、ハウジング６０ａ内で回転可能に支持されるとともに、上記軸線Ｌ方向への移動が規制されている。
【００３８】
こうしたアクチュエータ６０では、ステータ６１ａのコイルＣが通電されると、ロータ６１ｂ及びナット６５が軸線Ｌを中心として回転し、各プラネタリギヤ６４がそれぞれ自身の軸線を中心として自転しつつ、軸線Ｌの周りを公転する。また上述したように、サンギヤ６３は、軸線Ｌを中心として回転不能であるが、軸方向へは変位可能であるため、各プラネタリギヤ６４の自転及び公転によって、サンギヤ６３は軸線Ｌ方向に変位する。
【００３９】
そして、サンギヤ６３の軸線Ｌ方向の変位に伴ってコントロールシャフト５４が軸方向に変位することにより、仲介駆動機構５０の駆動状態が変更され、吸気バルブ２０の最大リフト量が連続的に変化する。
【００４０】
また、アクチュエータ６０には、ロータ６１ｂに固定されて同ロータ６１ｂと一体回転する磁石８１と、この磁石８１に対向して設けられた回転角センサ８２とが設けられている。磁石８１は、円板形状をなした４８極の磁性体で構成されており、その中心軸はロータ６１ｂの回転軸に一致されている。また、回転角センサ８２は、ホール素子によって構成されるロータリエンコーダ式の相対位置センサであって、ハウジング６０ａに固定されている。この回転角センサ８２からは、ロータ６１ｂの回転角に応じたパルス状の信号が、回転角信号として出力され、その信号は制御装置７０に入力される。
【００４１】
制御装置７０は、数値計算や情報処理等を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、各種の制御に必要なプログラムやデータを記憶する不揮発性メモリ（ＲＯＭ）、入力データや演算結果を一時的に記憶する揮発性メモリ（ＤＲＡＭ）、学習制御により得られた基準位置等を記憶する書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等を備えている。また、制御装置７０には、車両のアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサや、内燃機関のクランクシャフトの回転位相を検出するクランク角センサ等、機関の運転状態を検出するセンサが接続されている。
【００４２】
この制御装置７０によって、機関の運転状態に基づいた吸気バルブ２０の最大リフト量の制御目標値が設定されるとともに、上述した回転角センサ８２から出力される回転角信号に基づいて吸気バルブ２０の最大リフト量についてその実際値が検出される。そして、最大リフト量の実際値が制御目標値と一致するように、アクチュエータ６０の駆動制御が行われる。
【００４３】
なお、本実施形態では、上記仲介駆動機構５０及びアクチュエータ６０にて、吸気バルブの最大リフト量を変更する可変動弁機構が構成されている。また、ナット６５が上記回転入力部を、サンギヤ６３が上記出力部を、磁石８１が上記回転部材をそれぞれ構成している。
【００４４】
ところで、上記アクチュエータ６０において、その内部機構での異物の噛み込み等によりサンギヤ６３の作動に異常が生じた場合には、ロータ６１ｂの回転状態が変化する。より詳細には、ロータ６１ｂの回転量が制御目標に対して不足したり、その回転速度が低下したりするようになる。そのため、上記回転角センサ８２から出力される回転角信号の出力態様も正常時とは異なるようになり、そうした回転角信号の出力態様の変化を利用してサンギヤ６３の作動異常を検知することが可能である。
【００４５】
一方、ロータ６１ｂとナット６５との固定は、例えば各部材の寸法ばらつき、各部材に対する外力の付与、各部材の腐食或いは劣化等が原因となって緩むおそれがあり、ロータ６１ｂとナット６５との固定が緩んだ場合にも、サンギヤ６３の作動に異常が生じる。すなわち、そうした緩みが生じると、ロータ６１ｂからナット６５への駆動力の伝達効率が低下するため、ロータ６１ｂの回転量に対してサンギヤ６３の作動量が少なくなるといった異常が生じる。また、そうした緩みが過度に進行すると、ロータ６１ｂが空転してしまうおそれもあり、この場合にはロータ６１ｂは回転しているものの、サンギヤ６３はほとんど作動しないといった状態になる。
【００４６】
ところが、こうした緩みによる異常発生時には、サンギヤ６３の作動に異常が生じていても、ロータ６１ｂの回転状態は正常時と変わらないため、上記回転角センサ８２から出力される回転角信号の出力態様も正常時と同じになる。従って、緩みによるサンギヤ６３の作動異常については、回転角信号の出力態様を利用した異常検知が有効に機能せず、そうした作動異常を検知することができない。
【００４７】
そこで、本実施形態では上述の構成に加えて、さらにロータ６１ｂとナット６５との間に弾性部材である巻きばね８５を備えるようにしている。以下、その具体的な構成について、図４及び図５を参照にしながら説明する。
【００４８】
図４に、先の図３に示したアクチュエータ６０の末端付近(図３の右側)を部分的に拡大した断面構造を示す。同図４において、ナット６５の回転軸方向における末端には、同ナット６５の開口端を塞ぐキャップ６５ａが固定されており、このキャップ６５ａを含むナット６５の端面は、ロータ６１ｂの内面で覆われている。より詳細には、ロータ６１ｂの回転軸方向における一方端には、ナット６５の回転軸方向における一方の端面、すなわち上記キャップ６５ａに対向する対向面６１ｅが設けられている。そして、この対向面６１ｅとキャップ６５ａとの間には空間６０ｋが形成されており、その空間６０ｋ内に上記巻きばね８５が配設されている。この巻きばね８５は、その一端部８５ａがキャップ６５ａに接しており、他端部８５ｂがロータ６１ｂの対向面６１ｅに接している。また、巻きばね８５の中心軸は、ロータ６１ｂ及びナット６５の回転軸（図３に示す軸線Ｌ）に概ね一致するように１つ設けられており、所定の大きさの付勢力が上記キャップ６５ａ及び対向面６１ｅに作用するように、ある程度自由長から縮ませた状態で配設されている。
【００４９】
こうした巻きばね８５を備えることにより、ナット６５とロータ６１ｂとの固定が緩むと、巻きばね８５の付勢力によってロータ６１ｂの対向面６１ｅ及びキャップ６５ａが押圧される。この場合、キャップ６５ａは、ナット６５に固定されており、同ナット６５は、ベアリング６６によって軸線Ｌ方向への移動が規制されているため、ロータ６１ｂのみが回転角センサ８２に近づく方向に移動する。このようにロータ６１ｂが回転角センサ８２に近づく方向に移動すると、ロータ６１ｂと一体回転するように固定された磁石８１も回転角センサ８２に近づく方向に移動する。この際、磁石８１が回転角センサ８２に衝突するように巻きばね８５の付勢力は設定されている。従って、図５に示すように、ナット６５とロータ６１ｂとの固定が緩むと、磁石８１は回転角センサ８２に衝突するようになる。この衝突により、ナット６５とロータ６１ｂとの固定に緩みが生じていない正常時と比較して、回転角センサ８２の出力状態は大きく変化するため、上述した緩みによるサンギヤ６３の作動異常を検知することが可能となる。なお、磁石８１を回転角センサ８２に衝突させることで、同回転角センサ８２は破損しやすくなる。このように回転角センサ８２が破損した場合には、回転角信号が出力されなくなるため、回転角センサ８２の出力状態を確実に変化させることが可能である。
【００５０】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ロータ６１ｂをその回転軸方向に付勢する巻きばね８５がロータ６１ｂとナット６５との間に介装された状態で、ロータ６１ｂとナット６５とを固定するようにした。そのため、ロータ６１ｂとナットと６５の固定が緩むと、巻きばね８５の付勢力によって、ロータ６１ｂはその回転軸方向に移動し、このロータ６１ｂの移動に伴って同ロータ６１ｂと一体回転する磁石８１もロータ６１ｂの回転軸方向に移動する。このように磁石８１が移動すると、その磁石８１と回転角センサ８２との距離が変化し、その回転角センサ８２から出力される回転角信号の出力態様に変化が生じる。従って、ロータ６１ｂとナット６５との固定が緩むと、そうした緩みの生じていない正常時に対して、回転角信号の出力態様が変化するようになり、これによりサンギヤ６３の作動異常を招くロータ６１ｂの緩みを検知することができるようになる。
【００５１】
（２）ロータ６１ｂとナット６５との固定が緩んだときには、ナット６５が回転角センサ８２に衝突するように、巻きばね８５の付勢力の大きさを設定するようにした。そのため、ロータ６１ｂとナット６５との固定が緩むと、巻きばね８５の付勢力によって、ロータ６１ｂと一体回転する磁石８１が回転角センサ８２に衝突するため、そうした緩みの生じていない正常時に対して、同回転角センサ８２の出力状態は大きく変化するようになる。従って、ロータ６１ｂとナット６５との固定に緩みが生じたときの回転角信号の出力態様をさらに確実に変化させることができるようになる。
【００５２】
（３）ナット６５の回転軸方向における末端には、同ナット６５の回転軸方向における一方の端面を構成するキャップ６５ａを固定し、ロータ６１ｂの回転軸方向における一方端には、キャップ６５ａに対向する対向面６１ｅを設けた。そして、その対向面６１ｅとキャップ６５ａとの間に巻きばね８５を介装するようにした。そのため、ロータ６１ｂとナット６５との固定が緩んだときには、ロータ６１ｂの対向面６１ｅが巻きばね８５の付勢力で押圧されることにより、ロータ６１ｂをその回転軸方向に移動させることができるようになる。
【００５３】
（４）上記アクチュエータ６０は、ナット６５の回転運動をサンギヤ６３の直線運動に変換する機構を有するものであった。このようにナット６５の回転運動を直線運動に変換して出力する機構は、ナット６５の回転運動をそのまま回転運動として出力する機構と比較して、入力された運動の方向を変換する際に駆動抵抗が生じやすく、その分、ナット６５には回転負荷がかかりやすい。従って、回転運動を直線運動に変換して出力する機構では、ナット６５の回転運動をそのまま回転運動として出力する機構と比較して、ナット６５に固定されたロータ６１ｂが緩みやすい。この点、本実施形態では、そうしたロータ６１ｂの緩みが生じやすい機構において、そのロータ６１ｂの緩みを検出することができるようになる。
【００５４】
（５）内燃機関のバルブ特性を変更する可変動弁機構が上記アクチュエータ６０で駆動される場合に、上述したようなロータ６１ｂの緩みが生じると、バルブ特性を機関運転状態に対応した適切な状態に変更することができなくなり、機関運転状態に悪影響を与えてしまう。この点、本実施形態によれば、そうした機関運転状態に悪影響を与えてしまうロータ６１ｂの緩みといったアクチュエータ６０の異常を検知することが可能になる。
【００５５】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・ナット６５の回転軸方向における末端にキャップ６５ａを固定するようにしたが、こうしたキャップ６５ａをナット６５に一体形成するようにしてもよい。
【００５６】
・回転角センサ８２として、ホール素子を用いたロータリエンコーダ式相対位置センサ以外のものを採用することも可能である。例えば、光学式のロータリエンコーダ式相対位置センサや、磁気抵抗素子を用いたロータリエンコーダ式相対位置センサ、或いは絶対位置センサ（レゾルバ等）等を採用することも可能である。
【００５７】
・上記実施形態では、ロータ６１ｂとナット６５との固定が緩んだ場合に、巻きばね８５の付勢力によって、ロータ６１ｂと一体回転する磁石８１を回転角センサ８２に衝突させることにより、回転角信号の出力態様を変化させるようにした。
【００５８】
この他、巻きばね８５の付勢力として、磁石８１と回転角センサ８２との距離が短くなるように付勢させる程度のものであってもよい。例えば、磁石８１と回転角センサ８２との距離が短くなるほど、回転角信号の出力レベルが高くなる場合には、ロータ６１ｂに緩みが生じて磁石８１と回転角センサ８２との距離が短くなることで、回転角信号の出力レベルが正常時よりも高くなる。従って、この場合にも、ロータ６１ｂとナット６５との固定に緩みが生じたときの回転角信号の出力態様を確実に変化させることができるようになる。
【００５９】
また、巻きばね８５の付勢力によって、ロータ６１ｂが回転角センサ８２から遠ざかるように移動する構成としてもよい。例えば、ロータ６１ｂとナット６５との固定が緩んだときに、ロータ６１ｂが回転角センサ８２から離れることが可能となるように、すなわちロータ６１ｂがキャップ６５ａに近づくことが可能となるように、ロータ６１ｂとキャップ６５ａとの間に移動用のスペースを設けておく。そして、巻きばね８５を、自由長より長く伸長させた状態で、その一端をロータ６１ｂに、他端をキャップ６５ａにそれぞれ固定しておく。この他の構成は、上記実施形態と同様である。この変形例の場合には、ロータ６１ｂ及びナット６５の固定に緩みが生じたときに、巻きばね８５が、その自由長に戻ろうとして生じる付勢力によって、ロータ６１ｂがキャップ６５ａ側に引っ張られる。そのため、磁石８１が回転角センサ８２から離れる方向に移動し、上記緩みが生じていない正常時に対して、回転角信号の出力態様は変化するようになる。例えば、磁石８１と回転角センサ８２との距離が長くなるほど、回転角信号の出力レベルが低くなる場合には、その出力レベルが正常時よりも低くなる。また、磁石８１が回転角センサ８２の検出範囲から外れる程度に離間される場合には、回転角の検出信号自体が消滅する。このように、上述したような変形例によっても、ロータ６１ｂとナット６５との固定に緩みが生じたときの回転角信号の出力態様を確実に変化させることができるようになる。
【００６０】
・上記実施形態では、巻きばね８５の中心軸を、ロータ６１ｂ及びナット６５の回転軸（先の図３に示す軸線Ｌ）に概ね一致させるようにしたが、必ずしもこうした配設態様を採用する必要はなく、巻きばね８５の中心軸と軸線Ｌとがずれていてもよい。また、配設される巻きばね８５の個数は１つに限らず複数でもよい。また、配設される位置も巻きばね８５の個数に応じて適宜変更可能である。
【００６１】
・上記実施形態では、ナット６５とロータ６１ｂとの間に介装される弾性部材として巻きばね８５を採用するようにしているが、この他の部材を採用することも可能である。例えば、スプリングワッシャや皿ばね、あるいはゴム等のように弾性係数が高い材質で形成された部材等を採用することも可能である。
【００６２】
・上記対向面６１ｅと上記キャップ６５ａとの間に巻きばね８５を介装するようにしたが、こうした巻きばね８５のような弾性部材を他の部位に設けることも可能である。要は、そうした弾性部材によってロータ６１ｂがその回転軸方向に付勢されるように、その弾性部材をロータ６１ｂとナット６５との間に介装させた状態で、ロータ６１ｂ及びナット６５を固定するようにすれば、上記実施形態に準ずる作用効果を得ることができる。
【００６３】
・上記実施形態では、ロータ６１ｂとナット６５とをねじの螺合によって固定するようにしたが、この他の態様で固定するようにしてもよい。例えば、ロータ６１ｂをナット６５に圧入するようにしてもよい。
【００６４】
・上記モータ６１は、ブラシレスモータであったが、この他のモータ、例えばサーボモータやステッピングモータ等であっても本発明は同様に適用することができる。
・上記実施形態で説明したアクチュエータ６０は一例であり、他の構造で回転運動を直線運動に変換する機構にも本発明は同様に適用することができる。また、回転運動をそのまま回転運動して出力する機構、例えば歯車等を用いた減速機構や増速機構であっても、本発明は同様に適用することができる。
【００６５】
・上記可変動弁機構は、吸気バルブの最大リフト量を可変とする可変動弁機構であったが、その他の可変動弁機構、例えば開弁時期や閉弁時期、或いは開弁期間等を変更する可変動弁機構であってもよい。また、排気バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構であってもよい。
【００６６】
・上記実施形態では、アクチュエータ６０によって駆動される駆動対象機構が、内燃機関のバルブ特性を変更する可変動弁機構であったが、この他の機構を駆動するアクチュエータにも本発明は同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明にかかるアクチュエータを具体化した一実施形態であって、これが適用される内燃機関の動弁系についてその一部を示す断面図。
【図２】同実施形態の仲介駆動機構についてその構造を示す破断斜視図。
【図３】同実施形態のアクチュエータについてその構造を示す断面図。
【図４】ロータとナットとが固定されているときのアクチュエータの部分断面図。
【図５】ロータとナットとの固定が緩んだときのアクチュエータの部分断面図。
【符号の説明】
【００６８】
Ｃ…コイル、２…シリンダヘッド、２０…吸気バルブ、２１…バルブスプリング、２２…ラッシュアジャスタ、２３…ロッカーアーム、２３ａ…ローラ、２４…吸気カムシャフト、２５…吸気カム、５０…仲介駆動機構、５１…入力部、５１ａ…ローラ、５１ｈ…ヘリカルスプライン、５２…出力部、５２ｈ…ヘリカルスプライン、５３…支持パイプ、５３ａ…長孔、５４…コントロールシャフト、５５…スライダギア、５５ａ…ヘリカルスプライン、５５ｂ…ヘリカルスプライン、５５ｃ…溝、５６…ブッシュ、５６ａ…貫通孔、５７…係止ピン、６０…アクチュエータ、６０ａ…ハウジング、６０ｋ…空間、６１…モータ、６１ａ…ステータ、６１ｂ…ロータ、６１ｅ…対向面、６２…差動ローラギヤ機構、６３…サンギヤ、６４…プラネタリギヤ、６５…ナット、６５ａ…キャップ、６６…ベアリング、６８…連結部材、７０…制御装置、８１…磁石、８２…回転角センサ、８５…巻きばね、８５ａ…一端部、８５ｂ…他端部、１００…吸気弁開閉機構。
【図１】
2009121368.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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