| 【発明の名称】 |
アクチュエータ |
| 【発明者】 |
【氏名】中村 喜代治
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| 【要約】 |
【課題】アクチュエータ内に配置された機械的運動機構に対して潤滑機構を大型化することなく十分な潤滑油流を広範囲に行き渡らせる。
【解決手段】サンシャフト８を潤滑空間３０内側から外側へ軸方向移動させるとカップシール３４が開きチェック弁４０ａが閉じ、間隙部３５から潤滑油が潤滑空間３０内に流れ込む。逆方向の軸方向移動ではカップシール３４が閉じチェック弁４０ａが開き、潤滑空間３０内の潤滑油は排出路４０から排出される。このようにアクチュエータ２自身がポンプの機能を積極的に果たすと共に潤滑油の吸入と排出とは別々のタイミングで行われる。このため潤滑空間３０内における潤滑油流経路最短化が抑制され、広い範囲に渡る十分な流れを潤滑空間３０内に生じさせることができる。したがって内燃機関のオイルポンプや油路構成等を大型化しなくてもアクチュエータ内の潤滑や冷却などの効果を生じさせ内部の異物を排出させることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油の供給路及び排出路以外は油密状態とされている潤滑空間内に配置された機械的運動機構にて前記潤滑空間内から外部にかけて設けられている出力シャフトを軸方向移動させることにより外部機構を駆動するアクチュエータであって、
前記供給路には、前記潤滑空間の外部圧力が内部圧力より開弁圧以上高い状態にて開くことにより外部の潤滑油を前記潤滑空間内に導入可能とし、前記潤滑空間の外部圧力が内部圧力より開弁圧未満にある状態にて閉じることにより前記供給路を介して前記潤滑空間内から外部への潤滑油の逆流を阻止する潤滑油供給路弁手段と、
前記排出路には、前記潤滑空間の内部圧力が外部圧力より開弁圧以上高い状態にて開くことにより前記潤滑空間内の潤滑油を外部に排出可能とし、前記潤滑空間の内部圧力が外部圧力より開弁圧未満にある状態にて閉じることにより前記排出路を介して外部から前記潤滑空間内への潤滑油の逆流を阻止する潤滑油排出路弁手段と、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１において、前記潤滑油供給路弁手段は、前記潤滑空間の内部圧力と外部圧力との差圧により開閉動作を生じる弁機構であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記潤滑油排出路弁手段は、前記潤滑空間の内部圧力と外部圧力との差圧により開閉動作を生じる弁機構であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、内燃機関に固定されることで、該内燃機関に設けられた機構を前記外部機構として駆動することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４において、前記外部機構は、内燃機関のバルブカムリフト量を連続的に変更する機構であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
請求項５において、前記外部機構は、複数気筒に架け渡されたコントロールシャフトの軸方向移動により、内燃機関のバルブカムリフト量を連続的に変更する機構であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、サンシャフト、プラネタリシャフト及びナットを備える遊星差動ネジ型回転−直動変換機構を備えて、前記ナット内を前記潤滑空間とし、前記ナット内に形成された前記サンシャフト、前記プラネタリシャフト及び前記ナット間の噛み合い機構が前記機械的運動機構に相当すると共に、前記出力シャフトに相当する前記サンシャフトの基端側及び前記プラネタリシャフトが、前記ナット内にて油密状態で配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
請求項７において、前記サンシャフト、前記プラネタリシャフト及び前記ナットは、ネジと歯車とにより噛み合っていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項９】
請求項７又は８において、前記潤滑空間における前記供給路の開口部と前記排出路の開口部とは、前記ナット内における噛み合い機構を挟んで対向した位置に配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかにおいて、前記ナットと前記サンシャフトとの間隙部が前記供給路とされて、該供給路には前記潤滑油供給路弁手段としてカップシールが配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１０において、前記ナットは、前記噛み合い機構を内部に形成しているナット本体と該ナット本体の端部に取り付けられたカラーとからなり、該カラーと前記サンシャフトとの間隙部が前記供給路とされて、前記カップシールは、前記カラーと前記サンシャフトとの一方に固定され他方に接触される状態で前記供給路に配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１２】
請求項７〜９のいずれかにおいて、前記サンシャフト内に前記供給路が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかにおいて、前記サンシャフト内に前記排出路が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油の供給路及び排出路以外は油密状態とされている潤滑空間内に配置された機械的運動機構にて潤滑空間内から外部にかけて設けられている出力シャフトを軸方向移動させることにより外部機構を駆動するアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種のアクチュエータに用いられる回転−直動変換機構として、サンシャフト、プラネタリシャフト及びナットを組み合わせた遊星差動ネジ型回転−直動変換機構が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このようなアクチュエータにおいては遊星差動ネジ型回転−直動変換機構などのように機械的運動機構が存在する部分に十分に潤滑油を行き渡らせて潤滑や冷却などの効果を生じさせる必要がある。更に十分な潤滑油流を生じさせて内部の異物を排出させることも必要である。
【特許文献１】特開平１０−１９６７５７号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし複雑な形状の機械的運動機構に潤滑油を十分な油流で循環させようとした場合には、機械的運動機構の周りの多数箇所から十分な流速の潤滑油を噴出させなくてはならず、高圧の潤滑油を大量に必要としたり、潤滑油路の多数化が必要となり、オイルポンプや油路構成等の潤滑機構の大型化の問題を生じる。
【０００５】
本発明は、アクチュエータ内に配置された機械的運動機構に対して、潤滑機構を大型化することなく十分な潤滑油流を広範囲に行き渡らせることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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に記載のアクチュエータは、潤滑油の供給路及び排出路以外は油密状態とされている潤滑空間内に配置された機械的運動機構にて前記潤滑空間内から外部にかけて設けられている出力シャフトを軸方向移動させることにより外部機構を駆動するアクチュエータであって、前記供給路には、前記潤滑空間の外部圧力が内部圧力より開弁圧以上高い状態にて開くことにより外部の潤滑油を前記潤滑空間内に導入可能とし、前記潤滑空間の外部圧力が内部圧力より開弁圧未満にある状態にて閉じることにより前記供給路を介して前記潤滑空間内から外部への潤滑油の逆流を阻止する潤滑油供給路弁手段と、前記排出路には、前記潤滑空間の内部圧力が外部圧力より開弁圧以上高い状態にて開くことにより前記潤滑空間内の潤滑油を外部に排出可能とし、前記潤滑空間の内部圧力が外部圧力より開弁圧未満にある状態にて閉じることにより前記排出路を介して外部から前記潤滑空間内への潤滑油の逆流を阻止する潤滑油排出路弁手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
出力シャフトが潤滑空間内側から外部側へ軸方向移動している期間には、潤滑空間の内部圧力が低下して、外部圧力が内部圧力よりも、潤滑油供給路弁手段における開弁圧以上となる状態が生じる。この状態で潤滑油供給路弁手段は開かれるが、潤滑油排出路弁手段については閉じられる。したがってこの状況では出力シャフトの軸方向移動に伴って、潤滑油供給路弁手段を介して潤滑空間内に潤滑油が流入する。
【０００８】
出力シャフトが外部側から潤滑空間内側へ軸方向移動している期間には、潤滑空間の内部圧力が上昇して、内部圧力が外部圧力よりも、潤滑油排出路弁手段における開弁圧以上となる状態が生じる。この状態で潤滑油排出路弁手段は開かれるが、潤滑油供給路弁手段については閉じられる。したがってこの状況では出力シャフトの軸方向移動に伴って、潤滑油排出路弁手段を介して潤滑空間内から潤滑油が排出される。
【０００９】
出力シャフトは、外部機構を駆動するために軸方向移動において内外方向への移動を繰り返すことになるので、潤滑油供給路弁手段を介する潤滑空間内への潤滑油流入と、潤滑油排出路弁手段を介する潤滑空間外部への潤滑油排出とが、同時ではなく別々に生じる状態が繰り返し生じることになる。このことによりアクチュエータ自身が潤滑油のポンプ機能を積極的に果たす状況が発生する。
【００１０】
このため単に外部から供給される潤滑油を受けるのではなく、アクチュエータ自身が積極的に潤滑空間への吸入と排出とを行うため、外部の潤滑機構を大型化しなくても潤滑油を十分に潤滑空間内へ流入させかつ排出させることができる。
【００１１】
更に、潤滑空間内部では、供給路側から排出路側への一方向による潤滑油流動を引き起こしている。このように同一の油路から潤滑油の吸入と排出とを行っているのではなく、異なる油路間での一方向での潤滑油流動である。このことから、潤滑空間内に配置されている機械的運動機構の広い領域を、潤滑油の流れの中に配置させることができる。
【００１２】
しかも潤滑油の吸入と排出とは同時でなく別々のタイミングにて行われることから、吸入と排出とが同時に生じる場合に潤滑空間に流入した潤滑油が最も流動抵抗の少ない経路により排出されてゆくような潤滑油流経路の最短化が抑制され、広い範囲に渡る流れを潤滑空間内に生じさせることができる。
【００１３】
したがってアクチュエータ内に配置された機械的運動機構に対して、潤滑機構を大型化することなく十分な潤滑油流を広範囲に行き渡らせ、潤滑や冷却などの効果を生じさせ、内部の異物を排出させることができる。
【００１４】
請求項２に記載のアクチュエータでは、請求項１において、前記潤滑油供給路弁手段は、前記潤滑空間の内部圧力と外部圧力との差圧により開閉動作を生じる弁機構であることを特徴とする。
【００１５】
このように構成することによって、簡便な機構にて潤滑油供給路弁手段を実現できる。
請求項３に記載のアクチュエータでは、請求項１又は２において、前記潤滑油排出路弁手段は、前記潤滑空間の内部圧力と外部圧力との差圧により開閉動作を生じる弁機構であることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することによって、簡便な機構にて潤滑油排出路弁手段を実現できる。
請求項４に記載のアクチュエータでは、請求項１〜３のいずれかにおいて、内燃機関に固定されることで、該内燃機関に設けられた機構を前記外部機構として駆動することを特徴とする。
【００１７】
このようにアクチュエータは内燃機関に設けられた機構を外部機構として駆動するものであっても良い。このことにより内燃機関のオイルポンプや油路構成などの潤滑機構を大型化することなく機械的運動機構に対して十分な潤滑油流を行き渡らせ、潤滑や冷却などの効果や異物排出効果を十分に生じさせることができる。したがって内燃機関の軽量化に貢献できる。
【００１８】
請求項５に記載のアクチュエータでは、請求項４において、前記外部機構は、内燃機関のバルブカムリフト量を連続的に変更する機構であることを特徴とする。
このような機構に用いていることにより、内燃機関の運転制御に重要なバルブカムリフト量調節において、内燃機関を大型化することなく、高精度にかつ円滑に調節できるアクチュエータを提供することができる。
【００１９】
請求項６に記載のアクチュエータでは、請求項５において、前記外部機構は、複数気筒に架け渡されたコントロールシャフトの軸方向移動により、内燃機関のバルブカムリフト量を連続的に変更する機構であることを特徴とする。
【００２０】
この外部機構におけるコントロールシャフトを、本発明のアクチュエータを用いることで、内燃機関を大型化することなく、高精度にかつ円滑に調節できる。
請求項７に記載のアクチュエータでは、請求項１〜６のいずれかにおいて、サンシャフト、プラネタリシャフト及びナットを備える遊星差動ネジ型回転−直動変換機構を備えて、前記ナット内を前記潤滑空間とし、前記ナット内に形成された前記サンシャフト、前記プラネタリシャフト及び前記ナット間の噛み合い機構が前記機械的運動機構に相当すると共に、前記出力シャフトに相当する前記サンシャフトの基端側及び前記プラネタリシャフトが、前記ナット内にて油密状態で配置されていることを特徴とする。
【００２１】
機械的運動機構として上記遊星差動ネジ型回転−直動変換機構のナット内に形成された噛み合い機構を対象とすることにより、このような複雑な噛み合い機構に対して、潤滑機構を大型化することなく十分な潤滑油流を行き渡らせ、潤滑や冷却などの効果や異物排出効果を十分に生じさせることができる。
【００２２】
請求項８に記載のアクチュエータでは、請求項７において、前記サンシャフト、前記プラネタリシャフト及び前記ナットは、ネジと歯車とにより噛み合っていることを特徴とする。
【００２３】
このようにサンシャフト、プラネタリシャフト及びナットがネジと歯車とにより噛み合っている複雑な噛み合い機構に対して、潤滑機構を大型化することなく十分な潤滑油流を行き渡らせることができる。したがって潤滑や冷却などの効果や異物排出効果を、より顕著に生じさせることができる。
【００２４】
請求項９に記載のアクチュエータでは、請求項７又は８において、前記潤滑空間における前記供給路の開口部と前記排出路の開口部とは、前記ナット内における噛み合い機構を挟んで対向した位置に配置されていることを特徴とする。
【００２５】
特に、このように噛み合い機構を挟んで対向した位置に供給路の開口部と排出路の開口部とが配置されていることにより、より十分な潤滑油流を噛み合い機構に行き渡らせることができ、潤滑や冷却などの効果や異物排出効果がより顕著となる。
【００２６】
請求項１０に記載のアクチュエータでは、請求項７〜９のいずれかにおいて、前記ナットと前記サンシャフトとの間隙部が前記供給路とされて、該供給路には前記潤滑油供給路弁手段としてカップシールが配置されていることを特徴とする。
【００２７】
このようにカップシールを潤滑油供給路弁手段として用いることができ、潤滑空間の内部圧力と外部圧力との差に応じて潤滑油を潤滑空間内に流入させたり、潤滑空間内から外部への逆流を阻止したりする機能を果たさせることができる。
【００２８】
請求項１１に記載のアクチュエータでは、請求項１０において、前記ナットは、前記噛み合い機構を内部に形成しているナット本体と該ナット本体の端部に取り付けられたカラーとからなり、該カラーと前記サンシャフトとの間隙部が前記供給路とされて、前記カップシールは、前記カラーと前記サンシャフトとの一方に固定され他方に接触される状態で前記供給路に配置されていることを特徴とする。
【００２９】
このようにナットを、ナット本体とカラーとから構成し、ナット本体側の内部にて噛み合い機構を形成し、カラー側にサンシャフトとの間隙部にて供給路を形成させても良い。このことにより、ナット本体とカラーとを別体として、より単純な形にて成形加工することが可能となり、加工が複雑化しないので、アクチュエータを効率的に製造できる。
【００３０】
請求項１２に記載のアクチュエータでは、請求項７〜９のいずれかにおいて、前記サンシャフト内に前記供給路が形成されていることを特徴とする。
このようにサンシャフト内に供給路が形成されていることにより、遊星差動ネジ型回転−直動変換機構において、噛み合い機構の間近から潤滑油を噴き出させることができ、潤滑油の効果的な供給を可能とすることができる。
【００３１】
請求項１３に記載のアクチュエータでは、請求項７〜１２のいずれかにおいて、前記サンシャフト内に前記排出路が形成されていることを特徴とする。
このようにサンシャフト内に排出路が形成されていることにより、遊星差動ネジ型回転−直動変換機構において、噛み合い機構からの潤滑油の排出を容易とすることができる。特に異物排出が効果的にできる。
【００３２】
尚、サンシャフト内に排出路と共に供給路を形成した場合にも、排出路と供給路とは別個の位置となるので、潤滑機構を大型化することなく十分な潤滑油流を行き渡らせ、潤滑や冷却などの効果や異物排出効果を生じさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
［実施の形態１］
図１は上述した発明が適用されたアクチュエータ２を鉛直面で切断した縦断面図である。アクチュエータ２は内燃機関の吸気バルブのバルブリフト量を調節するものである。内燃機関のシリンダヘッドあるいはカムキャリア（ここではカムキャリア４として説明）にはコントロールシャフト６の軸方向移動により吸気バルブのバルブリフト量を連続的に変更できる可変動弁機構が設けられている。この可変動弁機構のコントロールシャフト６を、アクチュエータ２に設けられているサンシャフト８の先端に図示するごとく接続して軸方向に駆動することにより、吸気バルブのバルブリフト量を調節する。このバルブリフト量調節により、内燃機関の各気筒への吸入空気量を調節し、内燃機関出力を制御できる。
【００３４】
アクチュエータ２の外形を構成するケーシング１０はカムキャリア４の外周面に固定されている。ケーシング１０から軸方向に突出するサンシャフト８は、カムキャリア４内に挿入され、その先端は、カムキャリア４に囲まれた内部空間（カムキャリア４の図示右側）において、各気筒上に配置されている可変動弁機構に共通して設けられたコントロールシャフト６の一端に接続されている。
【００３５】
ケーシング１０の内部には、ベアリング１２を介して遊星差動ネジ型回転−直動変換機構１４が取り付けられている。この遊星差動ネジ型回転−直動変換機構１４は、前記サンシャフト８、外側を形成する円筒状のナット１６、及び前記サンシャフト８と前記ナット１６との間に配置されているプラネタリシャフト１８を備えている。
【００３６】
サンシャフト８は、平歯ギヤ部８ａ、ネジ部８ｂ及びストレートスプライン部８ｃを備えている。尚、平歯ギヤ部８ａ側の端部にはサンシャフト８の軸方向移動量を検出するためのコア２０が形成されており、コイル２２と共に変位センサ２４を構成している。
【００３７】
ナット１６は内周面に第１平歯ギヤ部１６ａ、ネジ部１６ｂ及び第２平歯ギヤ部１６ｃを備えている。
プラネタリシャフト１８は、複数本、例えば９本が、軸方向をナット１６及びサンシャフト８と同一にして、ナット１６とサンシャフト８との間に等位相間隔に配置されている。この各プラネタリシャフト１８は、平歯ギヤ部１８ａ、ネジ部１８ｂ及び平歯ギヤ−ネジ部１８ｃを備えている。尚、平歯ギヤ−ネジ部１８ｃは、平歯ギヤとネジとの両方が共に形成されている部分であり、平歯ギヤとも噛み合い、ネジとも噛み合うように形成されている。
【００３８】
プラネタリシャフト１８とナット１６との噛み合い状態は、プラネタリシャフト１８の平歯ギヤ部１８ａはナット１６側の第１平歯ギヤ部１６ａに、ネジ部１８ｂはネジ部１６ｂに、平歯ギヤ−ネジ部１８ｃは第２平歯ギヤ部１６ｃに噛み合わされている。尚、２つのネジ部１６ｂ，１８ｂは、ピッチ円径の比とネジ条数の比とが同じであり、プラネタリシャフト１８がナット１６の内周面にて転動してもナット１６とプラネタリシャフト１８との間で軸方向での相対的移動は生じない。
【００３９】
プラネタリシャフト１８とサンシャフト８との噛み合い状態は、プラネタリシャフト１８の平歯ギヤ部１８ａはサンシャフト８側の平歯ギヤ部８ａに、ネジ部１８ｂと平歯ギヤ−ネジ部１８ｃとは共にネジ部８ｂに噛み合わされている。尚、サンシャフト８のストレートスプライン部８ｃはケーシング１０の開口部分に形成されているストレートスプライン部１０ａに噛み合わされていることにより、サンシャフト８は軸方向移動は可能であるが、軸周りでの回転は規制されている。
【００４０】
ここでプラネタリシャフト１８のネジ部１８ｂ及び平歯ギヤ−ネジ部１８ｃと、サンシャフト８のネジ部８ｂとは、ピッチ円径の比とネジ条数の比とが異なる。このためプラネタリシャフト１８が、ナット１６の回転により、サンシャフト８の周りで転動すると、軸回転が規制されているサンシャフト８は、ナット１６とプラネタリシャフト１８とに対して軸方向での相対的移動を生じる。すなわち差動を生じる。
【００４１】
ナット１６の外周には電動モータのロータ２６が取り付けられており、ケーシング１０の内部にてロータ２６に対向して配置されたステータコイル２８に対する通電制御により、ナット１６をケーシング１０内で回転させることができる。
【００４２】
上述したごとくに遊星差動ネジ型回転−直動変換機構１４が構成されているため、電気回路によるステータコイル２８に対する通電制御にてナット１６を回転させると、遊星差動ネジ型回転−直動変換機構１４において上述したごとくの差動が生じて、サンシャフト８が軸方向に移動する。したがって変位センサ２４のコイル２２により検出されるサンシャフト８の変位が目標位置を示すようにナット１６の回転量を調節することで、可変動弁機構側のコントロールシャフト６の軸方向位置を制御でき、吸気バルブのバルブリフト量を所望の状態に制御できる。このような制御により、サンシャフト８を、図１に示した最大限図示左側に位置させている状態から、図示右側へ最大限移動させた状態を図２に示す。この図１と図２との間でサンシャフト８を連続的に軸方向に移動できる。このことによりサンシャフト８に連動する可変動弁機構側のコントロールシャフト６を軸方向に連続的に移動させて、吸気バルブのバルブリフト量を連続的に調節することができる。尚、本実施の形態では、図１のごとく最大限に可変動弁機構側からコントロールシャフト６を引き出した状態がバルブリフト量最大とし、図２のごとく最大限に可変動弁機構側へコントロールシャフト６を戻した状態がバルブリフト量最小の状態としている。
【００４３】
ここでサンシャフト８の基部側（平歯ギヤ部８ａとネジ部８ｂとが存在する側）とプラネタリシャフト１８とが噛み合い状態で配置されているナット１６の内部は、潤滑油が供給される潤滑空間３０とされている。更に、変位センサ２４側のナット１６の端部は、変位センサ２４のコア２０とコイル２２とを分けるように円筒状の蓋部３２にて覆われている。カムキャリア４側のナット１６の端部は、サンシャフト８の外周面との間隙部３５にて、リング状のカップシール３４によりシールされている。
【００４４】
このカップシール３４はサンシャフト８の外周面に固定されて、先端を潤滑空間３０側に曲折した状態でナット１６の内周面に接触している。カップシール３４は開弁圧がほぼ０（Ｐａ：以後の圧力の数値は単位をＰａとする）のチェック弁としての機能を有している。このためカップシール３４を境として潤滑空間３０の内部圧力が外部圧力よりも低い状態では、カップシール３４の先端とナット１６の内周面との間が離れて開き、間隙部３５が供給路として機能して潤滑油を潤滑空間３０内に流入させることができる。逆に潤滑空間３０の内部圧力が外部圧力よりも高い状態では、カップシール３４の先端とナット１６の内周面との間が密着することで供給路としての間隙部３５を閉じて、路潤滑油が潤滑空間３０内から逆流して流出するのを阻止する。
【００４５】
尚、ナット１６のカムキャリア４側においては、ナット１６の外周面とケーシング１０の内周面との間にリング状オイルシール材３６が配置されて、ロータ２６及びステータコイル２８側に潤滑油が流れ込むのを防止している。
【００４６】
間隙部３５の近傍において、ケーシング１０には潤滑油供給路３８が開口している。この潤滑油供給路３８はカムキャリア４内に設けられた油路４ａに接続しており、油路４ａを介して内燃機関のオイルポンプから潤滑油が供給されている。したがって間隙部３５が開いていれば、オイルポンプからの作動油が潤滑油として潤滑空間３０内に供給可能である。
【００４７】
潤滑空間３０内部において、サンシャフト８には潤滑油の排出路４０が開口している。この排出路４０はサンシャフト８内を通過してカムキャリア４よりも内側（図示右側）の位置でサンシャフト８の外周面に開口している。このことにより潤滑空間３０内の潤滑油は、排出路４０を介してカムキャリア４よりも内側、すなわちシリンダヘッド上に排出される。シリンダヘッド上の潤滑油はシリンダヘッドに設けられた排出油路を介してオイルパンに戻される。
【００４８】
排出路４０は途中にはチェック弁４０ａが備えられている。このチェック弁４０ａは、開弁圧はほぼ０であり、チェック弁４０ａを境にして潤滑空間３０の内部圧力が外部圧力よりも高いと開となり、低いと閉となる。すなわち排出方向のみの一方の潤滑油流を許し、潤滑油が潤滑空間３０側へ逆流するのを阻止している。
【００４９】
潤滑空間３０内の容積は、サンシャフト８がケーシング１０から突出する場合、すなわちコントロールシャフト６を可変動弁機構側に押し戻す場合に増加し、逆に、サンシャフト８がケーシング１０内に戻る場合、すなわちコントロールシャフト６を可変動弁機構側から引き出す場合に減少する。
【００５０】
したがって図３に示すごとく、バルブリフト量を小さくする方向にサンシャフト８を移動させる場合には、潤滑空間３０内が大気圧よりも低くなる状況が発生し、この状況にて排出路４０のチェック弁４０ａは閉じる。更にこの状況では潤滑油供給路３８から供給される油圧、すなわちカップシール３４を境にした外部圧力は潤滑空間３０内よりも高くなっているので、カップシール３４の先端がナット１６の内周面から離れる。このことにより、排出路４０による逆流は阻止され、油路４ａ、潤滑油供給路３８及び間隙部３５を介して、潤滑空間３０内に潤滑油が流れ込む。特にナット１６の内周面全体から潤滑空間３０内へ潤滑油が噴き出すので、間近にあるプラネタリシャフト１８とナット１６との噛み合い機構部分及びプラネタリシャフト１８とサンシャフト８との噛み合い機構部分に潤滑油の流れが衝突する。
【００５１】
その後、図４に示すごとく、バルブリフト量を大きくする方向にサンシャフト８を移動させる場合には、潤滑空間３０内は大気圧よりも高くなる状況が発生し、この状況にて排出路４０のチェック弁４０ａが開く。更に、潤滑空間３０内の油圧が潤滑油供給路３８側よりも高まる状況が発生することにより、カップシール３４の先端はナット１６の内周面に密着する。このことにより、油路４ａ、潤滑油供給路３８及び間隙部３５による逆流は阻止され、バルブリフト量を小さくする方向にサンシャフト８を移動させた際に潤滑空間３０内に流れ込んだ潤滑油が、潤滑空間３０から排出路４０へ押し出されてシリンダヘッド上へ排出される。
【００５２】
尚、サンシャフト８が軸方向位置を維持している時には、油路４ａ及び潤滑油供給路３８から供給される油圧によっては、間隙部３５のカップシール３４と排出路４０のチェック弁４０ａとが共に開いて、継続的に間隙部３５から排出路４０へと潤滑油が流れることがある。しかし、少なくもとサンシャフト８の軸方向移動時には、カップシール３４とチェック弁４０ａとの一方が開き、他方が閉じる状態が生じて、図３，４に説明した潤滑油の流動状態が発生する。
【００５３】
上述した構成において、請求項との関係は、カップシール３４が潤滑油供給路弁手段に、チェック弁４０ａが潤滑油排出路弁手段に相当する。
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
【００５４】
（イ）．潤滑油の供給路である間隙部３５にカップシール３４が、潤滑油の排出路４０にチェック弁４０ａが設けられている。コントロールシャフト６を駆動して吸気バルブのバルブリフト量を小さくするために、出力シャフトであるサンシャフト８を、ナット１６の内部に設定されている潤滑空間３０内側から外側へ軸方向移動させると、潤滑空間３０の内部圧力が外部圧力（供給油圧及び大気圧）より低くなる状況が発生する。このことによりカップシール３４が開き、かつチェック弁４０ａが閉じる状態が生じる。したがって、この時には間隙部３５から潤滑油が潤滑空間３０内に流れ込む。
【００５５】
逆にコントロールシャフト６を駆動して吸気バルブのバルブリフト量を大きくするために、サンシャフト８を、潤滑空間３０外側から内側へ軸方向移動させると、潤滑空間３０の内部圧力が外部圧力より高くなる状況が発生する。このことによりカップシール３４が閉じ、かつチェック弁４０ａが開く状態が生じる。したがって、この時には潤滑空間３０内の潤滑油は排出路４０から排出される。
【００５６】
サンシャフト８は、外部機構である可変動弁機構を駆動するために軸方向移動において内外方向への移動を繰り返すことになる。したがってカップシール３４から潤滑空間３０内への潤滑油流入と、チェック弁４０ａから潤滑空間外部への潤滑油排出とが同時ではなく別々にかつ繰り返し生じる。このことによりアクチュエータ２自身がポンプの機能を積極的に果たす状況が発生する。
【００５７】
このようにアクチュエータ２自身が積極的に潤滑空間３０への潤滑油の吸入と排出とを行うため、外部の潤滑機構である内燃機関のオイルポンプを大型化しなくても、また油路構成等を大型化もしくは複雑化しなくても潤滑油を十分に潤滑空間３０内へ流入させかつ排出させることができる。このため内燃機関の大型化や燃費の悪化を抑制できる。
【００５８】
（ロ）．潤滑空間３０内部では、カップシール３４が配置されている間隙部３５側からチェック弁４０ａが配置されている排出路４０側への一方向による潤滑油流動を引き起こしている。このように異なる油路間での一方向での潤滑油流動であることから、潤滑空間３０内に配置されている機械的運動機構（ナット１６、プラネタリシャフト１８及びサンシャフト８間の噛み合い機構）にて、同一油路で給排するよりも広い領域を、潤滑油の流れの中に配置させることができる。
【００５９】
しかも潤滑油の吸入と排出とは同時でなく別々のタイミングで行われることから、吸入と排出とが同時に生じる場合に潤滑空間３０に流入した潤滑油が最も流動抵抗の少ない経路により排出されてゆくような潤滑油流経路の最短化が抑制される。このため広い範囲に渡る十分な流れを潤滑空間３０内に生じさせることができる。
【００６０】
したがってネジと歯車による複雑な噛み合い機構を有する遊星差動ネジ型回転−直動変換機構１４に対して、オイルポンプや油路構成等の潤滑機構を大型化することなく十分な潤滑油流を広範囲に行き渡らせ、潤滑や冷却などの効果を生じさせ、内部の異物を排出させることができる。
【００６１】
こうして内燃機関を大型化することなく、吸気バルブのバルブリフト量を連続的に調節する際に、高精度にかつ円滑に調節できるアクチュエータを提供することができる。
［実施の形態２］
本実施の形態のアクチュエータ１０２は、図５に示すごとく、前記実施の形態１とは、遊星差動ネジ型回転−直動変換機構１１４の構成が異なる。特にコア１２０とコイル１２２とからなる変位センサ１２４側において異なる。すなわち円筒状の蓋部１３２は、ケーシング１１０の開口部分を覆うことによりケーシング１１０内を密閉状態としている。この蓋部１３２の周囲には変位センサ１２４のコイル１２２が配置され、更にカバー１１０ａにより覆われている。
【００６２】
ナット１１６は、カムキャリア１０４側と共に変位センサ１２４側においても開放された状態で形成され、この変位センサ１２４側の開放部分をコア１２０が貫通することにより蓋部１３２の内部空間に達している。カムキャリア１０４側の開放部分については、前記実施の形態１と同様にリング状オイルシール材１３６によりケーシング１１０との間がオイルシールされている。変位センサ１２４側についても、カムキャリア１０４側と同様に、リング状オイルシール材１３７によりケーシング１１０との間がオイルシールされている。このことによりナット１１６内には、サンシャフト１０８の基端部、プラネタリシャフト１１８及びナット１１６間の噛み合い機構が配置された潤滑空間１３０が形成されている。
【００６３】
この潤滑空間１３０内には、サンシャフト１０８内に形成された供給路１０９とケーシング１１０内に形成された排出路１４０とが接続されており、これ以外は潤滑空間１３０に通じる潤滑油の経路は設けられていない。
【００６４】
供給路１０９は、コントロールシャフト１０６内に形成されている供給油路１０６ａから潤滑油を供給されている。供給油路１０６ａは可変動弁機構及びシリンダヘッドに形成された油路を介して内燃機関のオイルポンプから潤滑油を供給されている。供給路１０９の途中にはチェック弁１０９ａ（開弁圧≒０）が設けられ、潤滑空間１３０の内部圧力が供給油路１０６ａ側から供給される油圧（外部圧力）よりも高い場合は、供給路１０９を閉じ、低い場合には開くように設定されている。
【００６５】
排出路１４０はカムキャリア１０４に形成された排出油路１０４ａに接続されており、潤滑空間１３０からの排出油をシリンダヘッド上に排出する。排出路１４０の途中にはチェック弁１４０ａ（開弁圧≒０）が設けられ、潤滑空間１３０の内部圧力が外部圧力、ここでは大気圧よりも高い場合には開き、低い場合には閉じるように設定されている。
【００６６】
これ以外の構成については前記実施の形態１にて説明したごとくである。
このような構成により、図６に示すごとく、バルブリフト量を小さくする方向にサンシャフト１０８を軸方向移動させる場合に、潤滑空間１３０内は大気圧よりも低くなる状況が生じる。このため排出路１４０のチェック弁１４０ａは閉じる。更に、供給油路１０６ａから供給路１０９へ供給される油圧が潤滑空間１３０の内部圧力よりも高い状況となるので、チェック弁１０９ａは開く。このことにより、排出路１４０による逆流は阻止されると共に、供給油路１０６ａ及び供給路１０９を介して、潤滑空間１３０内に潤滑油が流れ込む。特にサンシャフト１０８のネジ部１０８ｂとプラネタリシャフト１１８の平歯ギヤ−ネジ部１１８ｃとの噛み合い機構部分及びプラネタリシャフト１１８の平歯ギヤ−ネジ部１１８ｃとナット１１６の第２平歯ギヤ部１１６ｃとの噛み合い機構部分に潤滑油が衝突し潤滑空間１３０内をコア１２０側へ向かって流れる。
【００６７】
その後、図７に示すごとく、バルブリフト量を大きくする方向にサンシャフト１０８を移動させる場合には、潤滑空間１３０の内部圧力が大気圧よりも高い圧力となる状況が発生し、排出路１４０のチェック弁１４０ａが開く。更に、潤滑空間１３０内の油圧が供給油路１０６ａ側よりも高まる状況が発生することにより、チェック弁１０９ａは閉じる。このことにより、供給路１０９による逆流は阻止され、潤滑空間１３０内の潤滑油は排出路１４０及び排出油路１０４ａを介してシリンダヘッド上に排出される。
【００６８】
上述した構成において、請求項との関係は、供給路１０９に配置されたチェック弁１０９ａが潤滑油供給路弁手段に、排出路１４０に配置されたチェック弁１４０ａが潤滑油排出路弁手段に相当する。
【００６９】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１に述べた効果を生じると共に、特に供給路１０９の開口部１０９ｂと排出路１４０の開口部１４０ｂとは潤滑空間１３０において、遊星差動ネジ型回転−直動変換機構１１４の噛み合い機構を挟んで対向した位置に配置されている。
【００７０】
このように２つの開口部が配置されていることにより、より十分な潤滑油流を噛み合い機構に行き渡らせることができ、潤滑や冷却、更に内部異物排出の効果が、より顕著となる。
【００７１】
（ロ）．サンシャフト１０８内に供給路１０９が形成されていることにより、遊星差動ネジ型回転−直動変換機構１１４の噛み合い機構の間近に開口部１０９ｂを形成でき、噛み合い機構の間近から潤滑油を噴き出させられるので、潤滑油を効果的に供給することができる。
【００７２】
［実施の形態３］
本実施の形態のアクチュエータ２０２では、図８に示すごとく、前記実施の形態２とは、潤滑油の流動方向が逆に設定されている。
【００７３】
サンシャフト２０８内には排出路２０９が形成され、潤滑空間２３０内の潤滑油をチェック弁２０９ａ（開弁圧≒０）を介して、シリンダヘッド上に排出する。排出路２０９に配置されたチェック弁２０９ａは潤滑空間２３０の内部圧力が外部圧力、ここでは大気圧よりも高い場合には開き、低い場合には閉じるように設定されている。
【００７４】
更に、ケーシング２１０には供給路２４０が形成され、カムキャリア２０４に形成されている供給油路２０４ａから供給される潤滑油を、チェック弁２４０ａ（開弁圧≒０）を介して潤滑空間２３０内に供給している。供給路２４０に配置されたチェック弁２４０ａは潤滑空間２３０の内部圧力が、外部圧力（供給油路２０４ａ側から供給される油圧）よりも高い場合は、供給路２４０を閉じ、低い場合には開くように設定されている。
【００７５】
これ以外の構成については前記実施の形態２にて説明したごとくである。
このような構成により、図９に示すごとく、バルブリフト量を小さくする方向にサンシャフト２０８を移動させる場合には、潤滑空間２３０内は大気圧よりも低くなる状況が発生するので、排出路２０９のチェック弁２０９ａは閉じる。更に、供給油路２０４ａから供給路２４０へ供給される油圧が潤滑空間２３０よりも高くなる状況が発生するので、チェック弁２４０ａは開く。このことにより、排出路２０９による逆流は阻止され、供給油路２０４ａ及び供給路２４０を介して、潤滑空間２３０内に潤滑油が流れ込む。特にサンシャフト２０８とプラネタリシャフト２１８との平歯ギヤ部２０８ａ，２１８ａ同士の噛み合い機構部分、及びプラネタリシャフト２１８の平歯ギヤ部２１８ａとナット２１６の第１平歯ギヤ部２１６ａとの噛み合い機構部分側に潤滑油が衝突し、潤滑空間１３０内をカムキャリア２０４側へ向かって流れる。
【００７６】
その後、図１０に示すごとく、バルブリフト量を大きくする方向にサンシャフト２０８を移動させる場合には、潤滑空間２３０内は大気圧よりも高い圧力となる状況が発生し、排出路２０９のチェック弁２０９ａが開く。更に、潤滑空間２３０内の油圧が供給油路２０４ａ側よりも高まる状況が発生することにより、チェック弁２４０ａは閉じる。このことにより、供給路２４０による逆流は阻止され、潤滑空間２３０内の潤滑油は排出路２０９を介してシリンダヘッド上に排出される。
【００７７】
上述した構成において、請求項との関係は、供給路２４０に配置されたチェック弁２４０ａが潤滑油供給路弁手段に、排出路２０９に配置されたチェック弁２０９ａが潤滑油排出路弁手段に相当する。
【００７８】
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態２の（イ）の効果を生じる。
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記各実施の形態におけるチェック弁やカップシールと言った潤滑油供給路弁手段及び潤滑油排出路弁手段は、開弁圧≒０であったが、開弁圧を高めても良い。例えば、オイルポンプから供給される油圧以上とすることにより、サンシャフトが軸方向に移動していない状態では、チェック弁やカップシールを閉じて潤滑油を潤滑空間内に保持しても良い。この場合も、サンシャフトの軸方向移動により、潤滑空間の容積が変化することで、潤滑空間内外の油圧差が開弁圧以上となり、各実施の形態に述べたごとく潤滑油流が生じて各実施の形態に述べた効果を生じる。
【００７９】
（ｂ）．前記各実施の形態において、サンシャフトには、供給路及び排出路のいずれか１つが設けられていたが、図１１，１２に示すごとく、サンシャフト３０８に供給路３４０と排出路３４２とを共に設けて、それぞれチェック弁３４０ａ，３４２ａを配置しても良い。
【００８０】
図１１に示したごとく、コントロールシャフト３０６を可変動弁機構側へ戻す方向にサンシャフト３０８を駆動すると、排出路３４２のチェック弁３４２ａは閉じ、供給路３４０のチェック弁３４０ａは開く。このことによりコントロールシャフト３０６の油路３０６ａを介して供給される潤滑油を潤滑空間３３０内に吸入させることができる。
【００８１】
図１２に示したごとく、コントロールシャフト３０６を可変動弁機構側から引き出す方向にサンシャフト３０８を駆動すると、供給路３４０のチェック弁３４０ａは閉じ、排出路３４２のチェック弁３４２ａは開く。このことにより潤滑空間３３０内の潤滑油を排出することができる。このように異なるタイミングでの潤滑空間３３０内の潤滑油の吸入と排出とが可能になるので、供給路３４０の開口部３４０ｂと排出路３４２の開口部３４２ｂとが近くに存在しても、潤滑空間３３０内部のより広い領域を、潤滑油の流れの中に配置させることができる。したがって前記実施の形態１と同様の効果を生じる。
【００８２】
（ｃ）．前記図１１，１２に示した例は、潤滑空間３３０内における供給路３４０と排出路３４２とは、サンシャフト３０８の軸方向位置においては共に同一位置に開口部３４０ｂ，３４２ｂを設けていた。このような開口部３４０ｂ，３４２ｂの配置の代わりに、供給路３４０と排出路３４２とのいずれか一方の開口部については前記図１１，１２に示したごとくの軸方向位置に配置し、他方の開口部については噛み合い機構を挟んで対向した軸方向位置、すなわち変位センサのコア側に配置しても良い。このことにより噛み合い機構を挟んで対向した位置に２つの開口部を配置できるので、前記実施の形態２，３と同様な効果を生じさせることができる。
【００８３】
（ｄ）．前記各実施の形態では、潤滑空間への供給路及び排出路は各１つが設けられていたが、供給路及び排出路のいずれか一方あるいは両方について複数設けても良い。
（ｅ）．前記各実施の形態では、アクチュエータ内部の機械的運動機構として、サンシャフト、ナット及びプラネタリシャフトによる噛み合い機構の例を挙げたが、これ以外の機械的運動機構、例えばボールネジ機構、ボルトとナットによるネジ機構等にも上述したアクチュエータにおける潤滑構成を適用できる。
【００８４】
（ｆ）．前記各実施の形態では、サンシャフト、ナット及びプラネタリシャフト間の各噛み合い機構は、ネジと歯車とにより噛み合っている構成であったが、ネジのみで噛み合っている構成でも良い。
【００８５】
（ｇ）．前記各実施の形態では、ナットは、カップシールあるいは間にリング状オイルシール材が接触している部分まで一体に形成していたが、カップシールが接触する部分はカラーとして別体に形成し、ナット本体と嵌合して、ナットとして一体化したものでも良い。例えば、図１３は前記実施の形態１の構成に対して、遊星差動ネジ型回転−直動変換機構４１４のナット４１６を、ギヤ部及びネジ部が内周面に形成されたナット本体４１６ａと、ギヤ部やネジ部が形成されていないカラー４１６ｂとから構成したアクチュエータ４０２としている。ナット本体４１６ａとカラー４１６ｂとの間はオーリング４１８にてオイルシールしている。このようにしても前記実施の形態１と同じ効果を生じる。
【００８６】
このようにナット４１６を、ナット本体４１６ａとカラー４１６ｂとから構成し、ナット本体４１６ａ側にて噛み合い機構を形成し、カラー４１６ｂ側にサンシャフト４０８との間隙部４３５で供給路を形成させても良い。このようにナット本体４１６ａとカラー４１６ｂとを別体とすることで、それぞれをより単純な形にて成形加工することが可能となり、加工が複雑化しないので、アクチュエータ４０２を効率的に製造できる。
【００８７】
前記実施の形態２，３のナットについては、ナット本体の両端にそれぞれ前記図１３と同様のカラーを嵌合した構成としても良い。
（ｈ）．前記各実施の形態では、アクチュエータにて駆動される外部機構としては、内燃機関の吸気バルブのバルブリフト量を連続的に調節できる可変動弁機構であったが、内燃機関の排気バルブのバルブリフト量を連続的に調節できる可変動弁機構でも良い。尚、外部機構としては、可変動弁機構に限らない。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施の形態１のアクチュエータの縦断面図。
【図２】実施の形態１のアクチュエータの動作状態を示す縦断面図。
【図３】実施の形態１において潤滑空間への潤滑油吸入状態を示す要部縦断面図。
【図４】実施の形態１において潤滑空間からの潤滑油排出状態を示す要部縦断面図。
【図５】実施の形態２のアクチュエータの縦断面図。
【図６】実施の形態２において潤滑空間への潤滑油吸入状態を示す要部縦断面図。
【図７】実施の形態２において潤滑空間からの潤滑油排出状態を示す要部縦断面図。
【図８】実施の形態３のアクチュエータの縦断面図。
【図９】実施の形態３において潤滑空間への潤滑油吸入状態を示す要部縦断面図。
【図１０】実施の形態３において潤滑空間からの潤滑油排出状態を示す要部縦断面図。
【図１１】その他の実施の形態における潤滑空間への潤滑油吸入状態を示す要部縦断面図。
【図１２】その他の実施の形態における潤滑空間からの潤滑油排出状態を示す要部縦断面図。
【図１３】ナットがナット本体とカラーとからなる例を示すアクチュエータの縦断面図。
【符号の説明】
【００８９】
２…アクチュエータ、４…カムキャリア、４ａ…油路、６…コントロールシャフト、８…サンシャフト、８ａ…平歯ギヤ部、８ｂ…ネジ部、８ｃ…ストレートスプライン部、１０…ケーシング、１０ａ…ストレートスプライン部、１２…ベアリング、１４…遊星差動ネジ型回転−直動変換機構、１６…ナット、１６ａ…第１平歯ギヤ部、１６ｂ…ネジ部、１６ｃ…第２平歯ギヤ部、１８…プラネタリシャフト、１８ａ…平歯ギヤ部、１８ｂ…ネジ部、１８ｃ…平歯ギヤ−ネジ部、２０…コア、２２…コイル、２４…変位センサ、２６…ロータ、２８…ステータコイル、３０…潤滑空間、３２…蓋部、３４…カップシール、３５…間隙部、３６…リング状オイルシール材、３８…潤滑油供給路、４０…排出路、４０ａ…チェック弁、１０２…アクチュエータ、１０４…カムキャリア、１０４ａ…排出油路、１０６…コントロールシャフト、１０６ａ…供給油路、１０８…サンシャフト、１０８ｂ…ネジ部、１０９…供給路、１０９ａ…チェック弁、１０９ｂ…開口部、１１０…ケーシング、１１０ａ…カバー、１１４…遊星差動ネジ型回転−直動変換機構、１１６…ナット、１１６ｃ…第２平歯ギヤ部、１１８…プラネタリシャフト、１１８ｃ…平歯ギヤ−ネジ部、１２０…コア、１２２…コイル、１２４…変位センサ、１３０…潤滑空間、１３２…蓋部、１３６，１３７…リング状オイルシール材、１４０…排出路、１４０ａ…チェック弁、１４０ｂ…開口部、２０２…アクチュエータ、２０４…カムキャリア、２０４ａ…供給油路、２０８…サンシャフト、２０８ａ…平歯ギヤ部、２０９…排出路、２０９ａ…チェック弁、２１０…ケーシング、２１６…ナット、２１６ａ…第１平歯ギヤ部、２１８…プラネタリシャフト、２１８ａ…平歯ギヤ部、２３０…潤滑空間、２４０…供給路、２４０ａ…チェック弁、３０６…コントロールシャフト、３０６ａ…油路、３０８…サンシャフト、３３０…潤滑空間、３４０…供給路、３４０ａ…チェック弁、３４０ｂ…開口部、３４２…排出路、３４２ａ…チェック弁、３４２ｂ…開口部、４０２…アクチュエータ、４０８…サンシャフト、４１４…遊星差動ネジ型回転−直動変換機構、４１６…ナット、４１６ａ…ナット本体、４１６ｂ…カラー、４１８…オーリング、４３５…間隙部。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１７年１２月２日（２００５．１２．２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
【識別番号】１００１０５９５７
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
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| 【公開番号】 |
特開２００７−１５４９７１（Ｐ２００７−１５４９７１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１９年６月２１日（２００７．６．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２００５−３４９７３４（Ｐ２００５−３４９７３４） |
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