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WO2018216421A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

電動アクチュエータ Download PDF

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Publication number
WO2018216421A1
WO2018216421A1 PCT/JP2018/016669 JP2018016669W WO2018216421A1 WO 2018216421 A1 WO2018216421 A1 WO 2018216421A1 JP 2018016669 W JP2018016669 W JP 2018016669W WO 2018216421 A1 WO2018216421 A1 WO 2018216421A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tooth portion
input
output
external tooth
rotator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/016669
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慎太朗 石川
卓志 松任
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Publication of WO2018216421A1 publication Critical patent/WO2018216421A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/02—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator.
  • an electric actuator capable of changing the rotational phase difference between an input side to which driving force is input from the outside and an output side to output the input driving force, for example, an intake valve and an exhaust valve of an automobile engine
  • an intake valve and an exhaust valve of an automobile engine The one used for a variable valve timing device that changes the opening / closing timing of one or both of the valves is known.
  • this type of electric actuator includes an electric motor unit and a speed reducer that obtains a driving force by the electric motor unit and decelerates and transmits the rotational force (see Patent Document 1).
  • a speed reducer that obtains a driving force by the electric motor unit and decelerates and transmits the rotational force
  • the speed reducer is not driven by the electric motor unit
  • the input side member for example, sprocket
  • the output side member for example, camshaft
  • the electric actuator as described in Patent Document 1 has a problem that the axial dimension of the entire electric actuator is increased because the speed reduction mechanism is arranged in series in the axial direction with respect to the electric motor unit. was there.
  • an object of the present invention is to provide an electric actuator that can be reduced in size by reducing the axial dimension.
  • the present invention includes an electric motor unit, a speed reducer that transmits the rotation of the electric motor unit, an input rotating body to which driving force is input from the outside, and the input
  • the electric actuator including an output rotating body that can rotate relative to the rotating body, a part or all of the speed reducer is disposed on an inner diameter side of a motor core including a stator and a rotor of the electric motor unit, and the speed reduction
  • the machine includes an eccentric member that rotates integrally with the rotor and changes a rotational phase difference of the output rotating body with respect to the input rotating body.
  • the electric actuator according to the present invention a part or all of the speed reducer is arranged on the inner diameter side of the motor core, so that the entire axial length of the electric actuator can be shortened, and the small size in the axial direction can be achieved. It becomes possible to plan.
  • the speed reducer is placed in the motor core. Easy to place. Thereby, a part or all of the eccentric member and a part or all of the output rotating body are arranged on the inner diameter side of the motor core, and the axial reduction of the electric actuator can be realized.
  • a first external tooth portion provided with a plurality of teeth on the outer peripheral surface of the input rotator, a second external tooth portion provided with a plurality of teeth on the outer peripheral surface of the output rotator, and the input rotator
  • an eccentric member that has an inner peripheral surface that is eccentric with respect to the output rotating body and rotates integrally with the rotor of the electric motor unit, and is arranged rotatably on the inner periphery of the eccentric member, and with respect to the first outer tooth part It is possible to employ one having an internal gear having, on the inner peripheral surface, a first internal tooth portion that engages eccentrically and a second internal tooth portion that engages eccentrically with respect to the second external tooth portion.
  • a first external tooth portion provided with a plurality of teeth on the outer peripheral surface of the input rotating body
  • a second external tooth portion provided with a plurality of teeth on the outer peripheral surface of the output rotating body
  • an input An eccentric member having an inner peripheral surface eccentric with respect to the rotating body and the output rotating body and rotating integrally with the rotor of the electric motor unit, a cylindrical member rotatably disposed on the inner periphery of the eccentric member, A plurality of first rollers disposed between the inner peripheral surface and the first outer tooth portion; a plurality of second rollers disposed between the inner peripheral surface of the cylindrical member and the second outer tooth portion; It is also possible to employ one having a retainer that rotatably holds the first roller and the second roller.
  • the eccentric member of the speed reducer is mainly used.
  • the input rotator is provided with a larger diameter portion than the portion where the first external tooth portion is provided.
  • a rolling bearing may be arranged.
  • the electric actuator according to the present invention can be applied to a continuously variable valve timing device that changes the valve opening / closing timing by changing the rotational phase difference of the camshaft relative to the sprocket.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 6. It is a graph which shows the relationship between a motor rotational speed, a sprocket (input rotary body) rotational speed, and an output rotational phase angle difference.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric actuator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the electric actuator according to the embodiment.
  • the electric actuator 1 which concerns on this embodiment is the input rotary body 2, the output rotary body 3, the electric motor part 4, the reduction gear 5, and the casing 6 which accommodates these, Is the main configuration.
  • the input rotator 2 is a member that is rotationally driven when a driving force is input from an external driving source (not shown).
  • the output rotator 3 is a member that outputs the driving force input to the input rotator 2 to the outside, and is configured such that a shaft 7 as an output shaft can be connected to the inner periphery thereof.
  • the output rotating body 3 and the shaft 7 are fastened together via the bolt 8 so as to rotate integrally.
  • the output rotator 3 is arranged coaxially with the input rotator 2 and is configured to be relatively rotatable.
  • the input rotator 2 is formed in a cylindrical shape that opens at both ends in the axial direction, and includes a small diameter portion 2a and a large diameter portion 2b having a larger diameter than this.
  • a slide bearing 9 is disposed on the inner periphery of the small diameter portion 2a, and a rolling bearing 10 is disposed on the inner periphery of the large diameter portion 2b.
  • the radial deflection of the shaft 7 can be reduced, and the reduction in power transmission efficiency associated with the radial deflection of the shaft 7 can be suppressed.
  • the sliding bearing 9 is an oil-impregnated bearing and the rolling bearing 10 is a deep groove ball bearing, a decrease in power transmission efficiency can be more effectively suppressed.
  • the casing 6 is divided into a bottomed cylindrical casing body 6a and a lid portion 6b for convenience of assembly.
  • the casing body 6a and the lid portion 6b are integrated using fastening means such as bolts.
  • the lid 6b has a cylindrical shape for drawing a power supply line for supplying power to the electric motor unit 4 and a signal line connected to a rotation speed detection sensor (not shown) for detecting the rotation speed of the electric motor unit 4 to the outside. Projections 6c and 6d (see FIG. 2).
  • the electric motor unit 4 is a radial gap type motor having a stator 11 fixed to the casing body 6a and a rotor 12 disposed so as to face the inner side in the radial direction of the stator 11 with a gap.
  • the stator 11 includes a stator core 11a made of a plurality of electromagnetic steel plates laminated in the axial direction, a bobbin 11b made of an insulating material attached to the stator core 11a, and a stator coil 11c wound around the bobbin 11b.
  • the rotor 12 includes an annular rotor core (rotor inner) 12a and a plurality of magnets 12b attached to the rotor core 12a.
  • the speed reducer 5 includes a first external tooth portion 13 including a plurality of curved teeth (projections) provided on the outer peripheral surface of the input rotator 2 and a plurality of curved shapes provided on the outer peripheral surface of the output rotator 3.
  • a so-called second external tooth portion 14 composed of a plurality of teeth (protrusions), a cylindrical eccentric member 15 that rotates integrally with the rotor 12, an annular internal gear 16 disposed on the inner periphery of the eccentric member 15, and the like. It is a cycloid reducer.
  • the eccentric member 15 has a small-diameter cylindrical portion 15a fixed to the inner periphery of the rotor core 12a, and a large-diameter cylindrical portion 15b that is formed in a larger diameter than the small-diameter cylindrical portion 15a and protrudes in the axial direction from the rotor core 12a.
  • the inner peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion 15a is disposed so as to be eccentric with respect to the central axes (rotating shafts) of the input rotator 2 and the output rotator 3.
  • the inner peripheral surface of the large-diameter cylindrical portion 15b is arranged coaxially with each central axis (rotary axis) of the input rotator 2 and the output rotator 3.
  • a rolling bearing 17 (in this case, a deep groove ball bearing) as a bearing member is disposed between the inner periphery of the large-diameter cylindrical portion 15 b and the casing 6, and the eccentric member 15 is moved relative to the casing 6 by the rolling bearing 17. And is rotatably supported.
  • the portion of the casing 6 that supports the rolling bearing 17 is composed of a metal annular member 6e to ensure strength, and is insert-molded and integrated with the lid portion 6b of the resin casing 6. ing.
  • an annular seal member 18 is disposed between the inner peripheral surface of the annular member 6 e and the outer peripheral surface of the output rotating body 3.
  • the internal gear 16 has a first internal gear portion 19 and a second internal gear portion 20 on the inner peripheral surface.
  • the first internal tooth portion 19 and the second internal tooth portion 20 are each composed of a plurality of curved teeth (projections) provided on the inner peripheral surface of the internal gear 16.
  • the first internal gear portion 19 is provided on one end side in the axial direction of the internal gear 16, and the second internal gear portion 20 is provided on the other end side in the axial direction of the internal gear 16.
  • the first internal tooth portion 19 faces the first external tooth portion 13 provided on the input rotary body 2, and the second internal tooth portion 20 is the second external tooth portion 14 provided on the output rotary body 3. Opposite to.
  • the internal gear 16 is rotatably supported with respect to the eccentric member 15 by a needle roller bearing 21 serving as a bearing member disposed between the outer peripheral surface of the internal gear 16 and the inner peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion 15a of the eccentric member 15.
  • a needle roller bearing 21 serving as a bearing member disposed between the outer peripheral surface of the internal gear 16 and the inner peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion 15a of the eccentric member 15.
  • the internal gear 16 is disposed on the inner periphery of the small-diameter cylindrical portion 15a of the eccentric member 15 via the needle roller bearing 21, so that the central shafts (rotating shafts) of the input rotating body 2 and the output rotating body 3 are arranged. ) Eccentrically.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1) cut at a location where the first internal tooth portion 19 and the first external tooth portion 13 face each other, and FIG. 4 shows the second internal tooth portion.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1) cut at a location where 20 and the second external tooth portion 14 face each other.
  • the internal gear 16 is arranged eccentrically with respect to the central axes (rotary shafts) of the input rotary body 2 and the output rotary body 3, as shown in FIG.
  • the central axis P1 is also eccentric in the radial direction by a distance E with respect to the central axis O1 of the first external tooth portion 13.
  • the 1st internal tooth part 19 and the 1st external tooth part 13 approach mutually and engage in the part (right side of FIG. 3) of the circumferential direction, and the opposite side (FIG. 3 (on the left side of FIG. 3), they are separated from each other and are not engaged.
  • the central axis P ⁇ b> 2 of the second internal tooth portion 20 is also eccentric by a distance E in the eccentric radial direction with respect to the central axis O ⁇ b> 2 of the second external tooth portion 14.
  • the 2nd internal tooth part 20 and the 2nd external tooth part 14 approach and mutually engage in the part (left side of FIG. 4) of the circumferential direction, and the location (FIG. 4 on the right side) 4 and are not engaged with each other.
  • FIGS. 3 and 4 since the directions of the arrows are different from each other, the eccentric directions of the first internal tooth portion 19 and the second internal tooth portion 20 are shown in the left and right reverse directions in each drawing. However, the first internal tooth portion 19 and the second internal tooth portion 20 are eccentric in the same direction by the same distance.
  • the input rotator 2 and the internal gear 16, the internal gear 16 and the output rotator 3 are respectively provided with teeth (first external tooth portion 13 and first internal tooth portion 19, second external tooth portion 14 and Since the second internal teeth portion 20) are engaged with each other, when the input rotator 2 rotates, the input rotator 2, the internal gear 16 and the output rotator 3 are synchronized while maintaining these engagement relationships. Rotate.
  • the reduction ratio is i
  • the motor rotation speed is n m
  • the sprocket (input rotor) rotation speed is n S
  • the output rotation phase angle difference is (n m ⁇ n S ) / i (see FIG. 10). ).
  • the reduction ratio by the speed reducer according to the present embodiment is obtained by the following formula 1.
  • the reduction ratio is 1260 from Equation 1 above.
  • high torque can be obtained with a large reduction ratio.
  • the eccentric member 15 of the speed reducer 5 which is a member to which driving force is input from the electric motor unit 4, is arranged on the outer diameter side.
  • the output rotator 3 is arranged on the inner diameter side, these arrangements can be reversed between the outer diameter side and the inner diameter side.
  • the eccentric member 15 of the speed reducer 5 to which the driving force is input from the electric motor unit 4 is arranged on the outer diameter side, and the eccentric member 15.
  • the driving force from the electric motor unit 4 is input on the outer diameter side of the speed reducer 5 and output on the inner diameter side.
  • each component of the speed reducer such as the eccentric member and the output rotating body can be disposed on the inner diameter side of the motor core composed of the stator and the rotor.
  • the reduction gear need not be arranged in series in the axial direction with respect to the electric motor unit, so that the electric actuator can be downsized in the axial direction.
  • positioned at the internal diameter side of a motor core is not restricted to the case where it is the whole reduction gear, The part may be sufficient.
  • FIG. 5 shows an example in which the electric actuator according to the present invention is applied to a variable valve timing device.
  • a sprocket 22 to which driving force is transmitted from the engine is integrally provided to the input rotator 2, and output shafts connected to the output rotator 3 are an intake valve and an exhaust valve of the engine. It is the camshaft 23 which drives at least one of these. Other than that, it is the structure substantially the same as the electric actuator which concerns on the said embodiment.
  • the camshaft 23 rotates in synchronization with the sprocket 22. That is, in this case, the speed reducer 5 is not driven by the electric motor unit 4, and the input rotator 2 and the internal gear 16, and the internal gear 16 and the output rotator 3 rotate while maintaining mutual engagement.
  • the camshaft 23 rotates in synchronization with the sprocket 22.
  • the rotor 12 of the electric motor unit 4 is connected to the sprocket 22 by known means, for example, electronic control.
  • the rotation speed is relatively slower or faster than the rotation speed.
  • the output rotating body 3 is decelerated and rotated with respect to the input rotating body 2 by the operation of the speed reducer 5 described above, and the rotational phase difference of the camshaft 23 with respect to the sprocket 22 is changed.
  • the speed difference of the relative rotation of the electric motor unit 4 with respect to the sprocket 22 is increased, whereby the camshaft 23 with respect to the sprocket 22 is increased.
  • the rotational phase difference can be changed to a rotational phase difference suitable for high rotation, and the engine output can be increased.
  • variable valve timing device by applying the electric actuator according to the present invention to the variable valve timing device, it is possible to change the rotational phase difference of the camshaft with respect to the sprocket according to the operating state of the engine and change the valve opening / closing timing. It is.
  • the electric actuator according to the present invention it is possible to provide a variable valve timing device that is small and excellent in mountability.
  • the electric actuator according to the present invention is not limited to a variable valve timing device, and can be applied to other devices that require a high output with a high reduction ratio.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an electric actuator according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the electric actuator according to the embodiment.
  • 8 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 6
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG.
  • the electric actuator according to the present embodiment is different from the electric actuator according to the above-described embodiment in the configuration of the speed reducer. Other than that, the configuration is basically the same.
  • the speed reducer 5 in the present embodiment includes a first external tooth portion 31 having a plurality of teeth (projections) provided on the outer peripheral surface of the input rotator 2, and an output rotator 3.
  • a second external tooth portion 32 having a plurality of teeth (projections) provided on the outer peripheral surface, a cylindrical eccentric member 15 that rotates integrally with the rotor 12, and a needle roller as a bearing member on the inner periphery of the eccentric member 15
  • a cylindrical member 33 disposed via the bearing 21; a plurality of first rollers 34 disposed between the inner peripheral surface of the cylindrical member 33 and the first external tooth portion 31; and an inner peripheral surface of the cylindrical member 33;
  • a plurality of second rollers 35 disposed between the second external teeth portion 32 and a retainer 36 that rotatably holds the first roller 34 and the second roller 35.
  • first external tooth portion 31 and the second external tooth portion 32 a plurality of teeth are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and curved tooth gaps are formed between the teeth.
  • the number of teeth of the first external tooth portion 31 and the number of teeth of the second external tooth portion 32 are set to different numbers.
  • the eccentric member 15 has a small-diameter cylindrical portion 15a fixed to the inner periphery of the rotor core 12a, and a large-diameter cylindrical portion 15b that is formed in a larger diameter than the small-diameter cylindrical portion 15a and protrudes in the axial direction from the rotor core 12a.
  • the inner peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion 15a is disposed so as to be eccentric with respect to the central axes (rotating shafts) of the input rotator 2 and the output rotator 3.
  • the inner peripheral surface of the large-diameter cylindrical portion 15b is arranged coaxially with each central axis (rotary axis) of the input rotator 2 and the output rotator 3.
  • a rolling bearing 17 (in this case, a deep groove ball bearing) as a bearing member is disposed between the inner periphery of the large-diameter cylindrical portion 15 b and the casing 6, and the eccentric member 15 is moved relative to the casing 6 by the rolling bearing 17. And is rotatably supported.
  • the retainer 36 is rotatably disposed between the cylindrical member 33 and the first external tooth portion 31 and between the cylindrical member 33 and the second external tooth portion 32.
  • a plurality of pockets 36a and 36b arranged at equal intervals in the circumferential direction are formed in the cage 36 in two rows in the axial direction (see FIG. 7).
  • One row of pockets (first pockets) 36a contains one first roller 34
  • the other row of pockets (second pockets) 36b contains one second roller 35. Yes.
  • the rollers 34 and 35 are held in the pockets 36a and 36b so as to be movable in the radial direction.
  • the rollers 34 and 35 are arranged so as to be able to roll with respect to the smoothly formed inner peripheral surface of the cylindrical member 33.
  • the cylindrical member 33 is disposed via the needle roller bearing 21 on the inner peripheral surface of the eccentric member 15 (small-diameter cylindrical portion 15a) that is eccentric with respect to the central axes of the input rotary body 2 and the output rotary body 3. Therefore, the inner peripheral surface of the cylindrical member 33 is also arranged eccentrically with respect to the central axes of the input rotator 2 and the output rotator 3. Therefore, as shown in FIGS.
  • the centers Q1 and Q2 of the circles passing through the central axes of the rollers 34 and 35 arranged on the inner peripheral surface of the cylindrical member 33 are also the respective values of the input rotator 2 and the output rotator 3.
  • the distance F is eccentric in the radial direction with respect to the central axes O1 and O2. Therefore, the first roller 34 and the second roller 35 are external tooth portions (the first external tooth portion 31 or the second external gear) that face each other at a portion in the circumferential direction of each track (the upper side in FIGS. 8 and 9). It is arranged at a position where it engages closely with the tooth groove of the external tooth portion 32) (a position where it enters the tooth groove), and is opposed to the opposite side (the lower side of FIGS. 8 and 9). It arrange
  • the number of the rollers 34 and 35 is appropriately determined according to the reduction ratio of the corresponding external tooth portion (the first external tooth portion 31 or the second external tooth portion 32). Specifically, if the reduction ratio of the first external tooth portion 31 is i1, and the reduction ratio of the second external tooth portion 32 is i2, the number of rollers 34 and 35 is larger than the reduction ratio of the corresponding external tooth portion. One more number (i1 + 1), (i2 + 1) or one less number (i1-1), (i2-1) is set. The number of rollers 34 and 35 is set to a divisor of the reduction ratios i1 and i2.
  • the speed reducer 5 arranges the eccentric member 15 on the outer diameter side, and conversely arranges the output rotating body 3 on the inner diameter side, thereby A reduction in axial size is achieved.
  • the eccentric member 15 and the input rotating body 2 that are components of the speed reducer 5 are provided on the inner diameter side of the motor core (the stator 11 and the rotor 12).
  • the first external tooth portion 31, the second external tooth portion 32 provided on the output rotating body 3, the first roller 34, the second roller 35, the cage 36, the cylindrical member 33, and the needle roller bearing 21 By arranging the first external tooth portion 31, the second external tooth portion 32 provided on the output rotating body 3, the first roller 34, the second roller 35, the cage 36, the cylindrical member 33, and the needle roller bearing 21.
  • the axial reduction of the electric actuator is realized.
  • positioned at the internal diameter side of a motor core is not restricted to the case where it is the whole reduction gear, The part may be sufficient.
  • the electric actuator 1 according to the present embodiment can be mounted on a variable valve timing device or other devices that require a high output with a high reduction ratio, similarly to the electric actuator according to the above-described embodiment. To do.
  • the input rotating body 2 is rotated first.
  • the output rotator 3 rotates in synchronization with the input rotator 2. That is, the first external tooth portion 31 and the first roller 34 provided on the input rotator 2, and the second external tooth portion 32 and the second roller 35 provided on the output rotator 3 are part of the circumferential direction.
  • the input rotary body 2 is maintained while maintaining the engagement relationship when the input rotary body 2 rotates.
  • the first roller 34, the second roller 35, the retainer 36, and the output rotating body 3 rotate in synchronization.
  • the rotor 12 and the eccentric member 15 rotate together to form the first roller.
  • 34 and the second roller 35 reciprocate in the radial direction with respect to the input rotator 2 and the output rotator 3.
  • the first roller 34 moves to the adjacent tooth gap while rotating along the tooth groove of the first external tooth portion 31 of the input rotating body 2, so that each time the eccentric member 15 makes one rotation, the cage 36 moves in the circumferential direction by one tooth of the first external tooth portion 31.
  • the cage 36 is decelerated and rotated with respect to the input rotator 2 that is rotationally driven.
  • the second roller 35 held by the cage 36 also rotates.
  • the second roller 35 also reciprocates in the radial direction as the eccentric member 15 rotates, so that the second roller 35 rotates along the tooth groove of the second external tooth portion 32 and the adjacent tooth groove. Move to.
  • the output rotating body 3 having the second external tooth portion 32 is rotated by receiving a circumferential force. Accordingly, the output rotating body 3 rotates by one tooth of the second external tooth portion 32 with respect to the retainer 36 every time the eccentric member 15 makes one rotation.
  • the reduction ratio by the reduction gear 5 according to the present embodiment is obtained by the same equation as the above equation 1. Desired. That is, i2 is input instead of i1 and z2 instead of z1 in the above formula 1. Therefore, also in the case of the reduction gear 5 according to the present embodiment, it is possible to obtain a high torque with a large reduction ratio, similarly to the reduction gear according to the above-described embodiment.
  • the reduction gear may be a one-stage reduction type having one external tooth portion or one row of rollers.
  • the output rotator 3 and the shaft 7 are fastened so as to be integrally rotated via the bolts 8, but the output rotator 3 and the shaft 7 are integrally formed by providing spline grooves and fitting each other. You may make it rotate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

本発明は、電動モータ部４と、電動モータ部４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、入力回転体２に対して相対回転可能な出力回転体３とを備えた電動アクチュエータにおいて、減速機５の一部又は全部を、電動モータ部４のステータ１１とロータ１２から成るモータコアの内径側に配置し、減速機５が、ロータ１２と一体に回転し、入力回転体２に対する出力回転体３の回転位相差を変更する偏心部材１５を備えている。

Description

電動アクチュエータ
　本発明は、電動アクチュエータに関する。
　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。
　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。
特開２０１４－１５２７６６号公報
　近年、上記のような回転位相差を変更可能な電動アクチュエータにおいては、車両や各種機器への搭載性の観点から小型化が求められている。この点に関し、特許文献１に記載されているような電動アクチュエータは、減速機構が電動モータ部に対して軸方向に直列に配置されているため、電動アクチュエータ全体の軸方向寸法が大きくなるといった課題があった。
　そこで、本発明は、軸方向の寸法を小さくして小型化を図れる電動アクチュエータを提供することを目的とする。
　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、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、前記減速機の一部又は全部を、前記電動モータ部のステータとロータから成るモータコアの内径側に配置し、前記減速機が、前記ロータと一体に回転し、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偏心部材を備えたことを特徴とする。
　このように、本発明に係る電動アクチュエータにおいては、減速機の一部又は全部をモータコアの内径側に配置したことで、電動アクチュエータ全体の軸方向長さを短くすることができ、軸方向の小型化を図れるようになる。
　また、本発明に係る電動アクチュエータにおいて、電動モータ部から駆動力が入力される減速機の偏心部材の内径側に、出力回転体の一部又は全部を配置することで、減速機をモータコア内に配置しやすくなる。これにより、偏心部材の一部又は全部と出力回転体の一部又は全部とを、モータコアの内径側に配置して、電動アクチュエータの軸方向の小型化を実現できる。
　前記減速機として、入力回転体の外周面に複数の歯が設けられた第１外歯部と、出力回転体の外周面に複数の歯が設けられた第２外歯部と、入力回転体及び出力回転体に対して偏心した内周面を有し電動モータ部のロータと一体に回転する偏心部材と、偏心部材の内周に回転可能に配置されると共に、第１外歯部に対して偏心して係合する第１内歯部と、第２外歯部に対して偏心して係合する第２内歯部とを内周面に有する内歯車とを備えるものを採用することができる。
　また、前記減速機として、入力回転体の外周面に複数の歯が設けられた第１外歯部と、出力回転体の外周面に複数の歯が設けられた第２外歯部と、入力回転体及び出力回転体に対して偏心した内周面を有し電動モータ部のロータと一体に回転する偏心部材と、偏心部材の内周に回転可能に配置された円筒部材と、円筒部材の内周面と第１外歯部との間に配置された複数の第１ローラと、円筒部材の内周面と第２外歯部との間に配置された複数の第２ローラと、第１ローラ及び第２ローラを回転可能に保持する保持器とを備えるものを採用することも可能である。
　また、入力回転体の第１外歯部が設けられた部分の内周に、出力回転体に連結される出力軸を支持するためのすべり軸受を配置することで、主に減速機の偏心部材から発生した出力軸の径方向の振れを低減し、出力軸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。
　また、入力回転体に、第１外歯部が設けられた部分よりも大径の大径部を設け、その大径部の内周に、出力回転体に連結される出力軸を支持するための転がり軸受を配置してもよい。
　本発明に係る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。
　本発明によれば、電動アクチュエータの軸方向寸法を小さくして小型化を図ることができる。
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。 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１におけるＡ－Ａ線矢視断面図である。 図１におけるＢ－Ｂ線矢視断面図である。 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例を示す図である。 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。 他の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６におけるＣ－Ｃ線矢視断面図である。 図６におけるＤ－Ｄ線矢視断面図である。 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。
　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。
　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。
　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。
　入力回転体２は、図示しない外部の駆動源から駆動力が入力されて回転駆動する部材である。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が連結可能に構成されている。本実施形態では、ボルト８を介して出力回転体３とシャフト７とが一体に回転するように締結される。また、出力回転体３は、入力回転体２に対して同軸上に配置されると共に相対回転可能に構成されている。
　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、これよりも大径の大径部２ｂとを有する。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。これにより、図１に示すように、シャフト７が、入力回転体２内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、シャフト７の径方向の振れを低減し、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。
　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（図２参照）が設けられている。
　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。
　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１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２外歯部１４と、ロータ１２と一体に回転する筒状の偏心部材１５と、偏心部材１５の内周に配置された環状の内歯車１６等を備える、いわゆるサイクロイド減速機である。
　偏心部材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とを有する。小径筒部１５ａの内周面は、入力回転体２及び出力回転体３の各中心軸（回転軸）に対して偏心するように配置されている。これに対して、大径筒部１５ｂの内周面は、入力回転体２及び出力回転体３の各中心軸（回転軸）と同軸上に配置されている。大径筒部１５ｂの内周とケーシング６との間には軸受部材としての転がり軸受１７（この場合、深溝玉軸受）が配置されており、この転がり軸受１７によって偏心部材１５はケーシング６に対して回転可能に支持されている。なお、転がり軸受１７を支持するケーシング６の部分は、強度を確保するため金属製の環状部材６ｅで構成されており、樹脂製のケーシング６の蓋部６ｂに対してインサート成型されて一体化されている。さらに、この環状部材６ｅの内周面と出力回転体３の外周面との間には、環状のシール部材１８が配置されている。
　内歯車１６は、第１内歯部１９と第２内歯部２０とを内周面に有する。第１内歯部１９と第２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状の歯（突起）で構成されている。第１内歯部１９は内歯車１６の軸方向の一端部側に設けられ、第２内歯部２０は内歯車１６の軸方向の他端部側に設けられている。また、第１内歯部１９は、入力回転体２に設けられた第１外歯部１３に対向し、第２内歯部２０は、出力回転体３に設けられた第２外歯部１４に対向している。
　内歯車１６は、その外周面と上記偏心部材１５の小径筒部１５ａの内周面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、偏心部材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を介して偏心部材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の各中心軸（回転軸）に対して偏心して配置されている。
　図３は、第１内歯部１９と第１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２内歯部２０と第２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。
　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の各中心軸（回転軸）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１内歯部１９の中心軸Ｐ１も、第１外歯部１３の中心軸Ｏ１に対して径方向に距離Ｅ偏心している。これにより、第１内歯部１９と第１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配置されている。また、図４に示すように、第２内歯部２０の中心軸Ｐ２も、第２外歯部１４の中心軸Ｏ２に対して偏心径方向に距離Ｅ偏心している。これにより、第２内歯部２０と第２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配置されている。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１内歯部１９と第２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１内歯部１９及び第２内歯部２０は同じ方向に同じ距離偏心している。
　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。
　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１外歯部１３と第１内歯部１９、第２外歯部１４と第２内歯部２０）によって互いに係合しているため、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。
　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と偏心部材１５とが一体に回転することで、内歯車１６が入力回転体２及び出力回転体３に対して偏心運動する。これにより、偏心部材１５が１回転するごとに、第１内歯部１９と第１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する。
　また、この内歯車１６の回転運動と上記偏心運動とが相俟って、内歯車１６と出力回転体３との関係では、偏心部材１５が１回転するごとに、第２内歯部２０と第２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。
　ここで、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）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１０参照）。
　また、第１内歯部１９の歯数をｚ１、第２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。
　減速比＝ｚ１×ｚ２／｜ｚ１－ｚ２｜・・・式１
　例えば、第１内歯部１９の歯数（ｚ１）が６０、第２内歯部２０の歯数（ｚ２）が６３の場合、上記式１から減速比は１２６０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。
　ところで、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部材である減速機５の偏心部材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、これらの配置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。
　そこで、本発明の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の偏心部材１５を外径側に配置し、偏心部材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、偏心部材や出力回転体等の減速機の各構成部材を、ステータとロータ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、減速機を電動モータ部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。本実施形態では、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、偏心部材１５、入力回転体２に設けられた第１外歯部１３、出力回転体３に設けられた第２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。
　図５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例を示す。
　図５に示す電動アクチュエータ１では、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２２が一体に設けられ、出力回転体３に対して連結される出力軸が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２３である。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。
　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２２に駆動力が伝達された場合は、カムシャフト２３がスプロケット２２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２３はスプロケット２２と同期して回転する。
　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２３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。
　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２３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２２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２２に対するカムシャフト２３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。
　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、高減速比で高出力が要求されるその他の装置に対しても適用可能である。
　図６は、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、図７は、当該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。また、図８は、図６におけるＣ－Ｃ線矢視断面図、図９は、図６におけるＤ－Ｄ線矢視断面図である。
　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。
　図６及び図７に示すように、本実施形態における減速機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１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２外歯部３２と、ロータ１２と一体に回転する筒状の偏心部材１５と、偏心部材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１外歯部３１との間に配置された複数の第１ローラ３４と、円筒部材３３の内周面と第２外歯部３２との間に配置された複数の第２ローラ３５と、第１ローラ３４及び第２ローラ３５を回転可能に保持する保持器３６とを備える。
　第１外歯部３１及び第２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１外歯部３１の歯数と第２外歯部３２の歯数とは異なる数に設定されている。
　偏心部材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とを有する。小径筒部１５ａの内周面は、入力回転体２及び出力回転体３の各中心軸（回転軸）に対して偏心するように配置されている。これに対して、大径筒部１５ｂの内周面は、入力回転体２及び出力回転体３の各中心軸（回転軸）と同軸上に配置されている。大径筒部１５ｂの内周とケーシング６との間には軸受部材としての転がり軸受１７（この場合、深溝玉軸受）が配置されており、この転がり軸受１７によって偏心部材１５はケーシング６に対して回転可能に支持されている。
　保持器３６は、円筒部材３３と第１外歯部３１との間、円筒部材３３と第２外歯部３２との間に、回転可能に配置されている。保持器３６には、周方向に等間隔に配置された複数のポケット３６ａ，３６ｂが軸方向に二列形成されている（図７参照）。一方の列のポケット（第１ポケット）３６ａには、第１ローラ３４が１つずつ収容され、他方の列のポケット（第２ポケット）３６ｂには、第２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３６ａ，３６ｂ内で径方向に移動可能に保持されている。
　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偏心部材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Ｏ１，Ｏ２に対して径方向に距離Ｆ偏心している。このため、第１ローラ３４及び第２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１外歯部３１又は第２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。
　各ローラ３４，３５の個数は、対応する外歯部（第１外歯部３１又は第２外歯部３２）の減速比に応じて適宜決定される。具体的には、第１外歯部３１の減速比をｉ１、第２外歯部３２の減速比をｉ２とすると、各ローラ３４，３５の個数は、対応する外歯部の減速比よりも１つ多い数（ｉ１＋１），（ｉ２＋１）、又は１つ少ない数（ｉ１－１），（ｉ２－１）に設定される。また、各ローラ３４，３５の個数は、各減速比ｉ１，ｉ２の約数に設定される。
　本実施形態に係る減速機５は、上記実施形態に係る減速機と同様に、偏心部材１５を外径側に配置し、反対に出力回転体３を内径側に配置することで、電動アクチュエータの軸方向の小型化を図っている。具体的に、本実施形態では、図６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、偏心部材１５、入力回転体２に設けられた第１外歯部３１、出力回転体３に設けられた第２外歯部３２、第１ローラ３４、第２ローラ３５、保持器３６、円筒部材３３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。これにより、本実施形態に係る電動アクチュエータ１も、上記実施形態に係る電動アクチュエータと同様に、可変バルブタイミング装置や、高減速比で高出力が要求されるその他の装置などへの搭載性が向上する。
　続いて、図６～図９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。
　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１ローラ３４、保持器３６、第２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１外歯部３１と第１ローラ３４、出力回転体３に設けられた第２外歯部３２と第２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１ローラ３４と第２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１ローラ３４、第２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。
　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と偏心部材１５とが一体に回転することで、第１ローラ３４及び第２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１ローラ３４が入力回転体２の第１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、偏心部材１５が１回転するごとに、保持器３６が第１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。
　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２ローラ３５も回転する。これと同時に、第２ローラ３５は上記偏心部材１５の回転に伴う径方向の往復運動もするので、第２ローラ３５は第２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２ローラ３５が歯溝の壁を押すことで、第２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、偏心部材１５が１回転するごとに、保持器３６に対して第２外歯部３２の一歯分ずつ回転する。
　ここで、第１外歯部３１の減速比をｉ１、第２外歯部３２の減速比をｉ２とすると、本実施形態に係る減速機５による減速比は、上記式１と同様の式によって求められる。すなわち、上記式１におけるｚ１に代わりにｉ１、ｚ２の代わりにｉ２を入力する。従って、本実施形態に係る減速機５の場合も、上記実施形態に係る減速機と同様に、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。
　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。
　上述の実施形態では、減速機として、第１外歯部と第２外歯部とを有する、あるいは第１ローラと第２ローラとを有する二段減速タイプを採用しているが、これに限らず、減速機は、１つの外歯部あるいは１列のローラを有する一段減速タイプであってもよい。また、ボルト８を介して出力回転体３とシャフト７とが一体的に回転されるように締結されているが、出力回転体３とシャフト７にスプライン溝を設け、互いに嵌合することで一体に回転されるようにしてもよい。
１　　　電動アクチュエータ
２　　　入力回転体
２ａ　　小径部
２ｂ　　大径部
３　　　出力回転体
４　　　電動モータ部
５　　　減速機
７　　　シャフト（出力軸）
９　　　すべり軸受
１０　　転がり軸受
１１　　ステータ
１２　　ロータ
１３　　第１外歯部
１４　　第２外歯部
１５　　偏心部材
１６　　内歯車
１９　　第１内歯部
２０　　第２内歯部
２２　　スプロケット
２３　　カムシャフト（出力軸）
３１　　第１外歯部
３２　　第２外歯部
３３　　円筒部材
３４　　第１ローラ
３５　　第２ローラ
３６　　保持器

Claims (7)

  1. 　電動モータ部と、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、
    　前記減速機の一部又は全部を、前記電動モータ部のステータとロータから成るモータコアの内径側に配置し、
    　前記減速機が、前記ロータと一体に回転し、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偏心部材を備えたことを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 　前記電動モータ部から駆動力が入力される前記減速機の前記偏心部材の内径側に、前記出力回転体の一部又は全部を配置し、
    　前記偏心部材の一部又は全部と前記出力回転体の一部又は全部とを、前記モータコアの内径側に配置した請求項１に記載の電動アクチュエータ。
  3. 　前記減速機は、前記入力回転体の外周面に複数の歯が設けられた第１外歯部と、前記出力回転体の外周面に複数の歯が設けられた第２外歯部と、前記入力回転体及び前記出力回転体に対して偏心した内周面を有し前記電動モータ部のロータと一体に回転する偏心部材と、前記偏心部材の内周に回転可能に配置されると共に、前記第１外歯部に対して偏心して係合する第１内歯部と、前記第２外歯部に対して偏心して係合する第２内歯部とを内周面に有する内歯車とを備える請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
  4. 　前記減速機は、前記入力回転体の外周面に複数の歯が設けられた第１外歯部と、前記出力回転体の外周面に複数の歯が設けられた第２外歯部と、前記入力回転体及び前記出力回転体に対して偏心した内周面を有し前記電動モータ部のロータと一体に回転する偏心部材と、前記偏心部材の内周に回転可能に配置された円筒部材と、前記円筒部材の内周面と前記第１外歯部との間に配置された複数の第１ローラと、前記円筒部材の内周面と前記第２外歯部との間に配置された複数の第２ローラと、前記第１ローラ及び前記第２ローラを回転可能に保持する保持器とを備える請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
  5. 　前記入力回転体の第１外歯部が設けられた部分の内周に、前記出力回転体に連結される出力軸を支持するためのすべり軸受を配置した請求項３又は４に記載の電動アクチュエータ。
  6. 　前記入力回転体に、前記第１外歯部が設けられた部分よりも大径の大径部を設け、
    　前記大径部の内周に、前記出力回転体に連結される出力軸を支持するための転がり軸受を配置した請求項３から５のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
  7. 　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６のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
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