本发明涉及例如使内燃机的内燃机气门的工作特性可变的可变气门机构所使用的连杆机构的促动器、以及使内燃机的实际机械压缩比可变的可变压缩比机构所使用的连杆机构的促动器。
背景技术：
以往，作为可变压缩比机构，专利文献1中记载的技术是已知的。在该公报中，通过利用多连杆式活塞以及曲柄机构使活塞的行程特性变化，从而能够变更内燃机的机械压缩比。即，经由上连杆和下连杆将活塞和曲轴连结，利用具有驱动马达和减速器等的促动器来控制下连杆的姿势。由此，使活塞的行程特性变化，以控制内燃机压缩比。另外，在该公报中，设置于第二控制轴的片部碰到壳体的壁面，从而限制可动范围。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-169152号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
但是，在专利文献1记载的技术中，针对来自马达侧的输出，为了确保强度而需要较大地形成止动器以及第二控制轴的片部，因在轴向上变长而可能会导致布局性降低。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种能够抑制向轴向增大的内燃机用连杆机构的促动器。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，在本发明的内燃机用连杆机构的促动器中，具有：波动齿轮型减速器，所述波动齿轮型减速器对电动马达的转速进行减速并传递到所述控制轴；以及壳体，所述壳体固定有电动马达以及波动齿轮型减速器，波动齿轮型减速器具有内齿轮，所述内齿轮被固定于壳体，并具有与挠性外齿轮啮合的内齿，该内齿轮由铁系金属材料形成，促动器具有止动机构，所述止动机构分别一体地设置于内齿轮和控制轴，通过相互抵接来限制规定以上的相对旋转。
发明的效果
因此，由于在由铁系金属材料形成的内齿轮和控制轴之间形成有止动机构，所以，与利用由铝系金属材料形成的部件等构成止动机构的情况相比，可以谋求轴向以及径向的小型化。
附图说明
图1是具有本发明的内燃机用连杆机构的促动器的内燃机的概略图。
图2是实施例1的内燃机用连杆机构的促动器的b-b主要部分剖视图。
图3是实施例1的波动齿轮型减速器的分解立体图。
图4是从止动器卡合部侧观察实施例1的内燃机用连杆机构的促动器的图。
图5是实施例1的内燃机用连杆机构的促动器的a-a主要部分剖视图。
图6是实施例2的波动齿轮型减速器的分解立体图。
具体实施方式
〔实施例1〕
图1是具有本发明的内燃机用连杆机构的促动器的内燃机的概略图。由于基本结构与日本特开2011-169152号公报的图1中记载的多连杆式活塞-曲柄机构相同，因此，简单进行说明。上连杆3的上端经由活塞销2旋转自如地与在内燃机的气缸体的气缸内往复运动的活塞1连结。在上连杆3的下端，经由连结销6旋转自如地连结有下连杆5。在下连杆5上，经由曲柄销4a旋转自如地连结有曲轴4。另外，在下连杆5上，经由连结销8旋转自如地连结有第一控制连杆7的上端部。第一控制连杆7的下端部与第一控制轴10连结。
第一控制轴10与沿内燃机内部的气缸列方向延伸的曲轴4平行地延伸。第一控制轴10具有：旋转自如地支承于内燃机主体的第一轴颈部10a、以及供第一控制连杆7的下端部旋转自如地连结的控制偏心轴部10b。第一臂部10d的一端与第一轴颈部10a连结，另一端与第一控制连杆7的下端部连结。控制偏心轴部10b设置在相对于第一轴颈部10a偏心规定量的位置处。
第一控制轴10借助经由作为内燃机用连杆机构的促动器的一部分的波动齿轮型减速器21从驱动马达22传递的转矩来变更旋转位置。在第一控制轴10的旋转位置被变更时，第一控制连杆7的姿势变化，下连杆5的姿势变化，从而使活塞1的气缸内的行程位置、行程量变化，随之变更内燃机压缩比。
(内燃机用连杆机构的促动器的结构)
图2是实施例1的内燃机用连杆机构的促动器的图4所示的b-b线的主要部分剖视图，图3是实施例1的波动齿轮型减速器的分解立体图。内燃机用连杆机构的促动器具有：驱动马达22、安装在驱动马达22的前端侧的波动齿轮型减速器21、以及与波动齿轮型减速器21连接的第一控制轴10。
(驱动马达的结构)
驱动马达22是无刷电机并具有：一端侧开口的有底圆筒状的马达壳体45；盖部件451，该盖部件451将马达壳体45的开口堵塞并且具有检测后述的旋转变压器用转子55的旋转角的旋转角传感器；固定在马达壳体45的内周面的筒状的线圈46；旋转自如地设置在线圈46的内侧的转子47；一端部48a固定在转子47的中心的马达驱动轴48；以及与马达驱动轴48一体旋转的传感器用转子55。马达驱动轴48由轴承52支承为能够旋转，该轴承52配置于在马达壳体45的底部中央形成的圆筒部内。马达壳体45由铝系金属材料(也可以是铁轻金属材料)形成，在底部且在圆筒部的外周具有凸起部45a。在凸起部45a形成有供螺栓49拧合的外螺纹部45b。
(第一控制轴的结构)
第一控制轴10具有：沿轴向延伸的轴部主体23、以及从轴部主体23扩径的止动器卡合部24。图4是从止动器卡合部侧观察实施例1的内燃机用连杆机构的促动器的图。止动器卡合部24具有：在径向上扩径的第一扩径部241、以及相比第一扩径部241进一步向外径侧扩径的第二扩径部242。第二扩径部242的端面242a是与从旋转轴沿径向延伸的假想线平行、换句话说与以旋转轴为中心的假想圆的切线正交的端面，通过与后述的止动器271的周向端面271a抵接来限制第一控制轴10的旋转。第一控制轴10由铁系金属材料一体形成有轴部主体23以及止动器卡合部24。因此，可以削减零件数量并且提高第一控制轴10的旋转位置和止动器卡合部24的相对位置关系的精度。轴部主体23在轴向上形成有台阶形状，并具有相比止动器卡合部24靠波动齿轮型减速器21侧形成并与波动齿轮型减速器21的外齿36a连接的花键部23a。
(波动齿轮型减速器的结构)
波动齿轮型减速器21安装在马达壳体45的底部侧。波动齿轮型减速器21具有：在内周形成有多个内齿27a的圆环状的内齿轮27；配置在内齿轮27的内径侧并且能够挠曲变形的挠性外齿轮36，该挠性外齿轮36在外周面具有与内齿27a啮合的外齿36a；以及形成为椭圆形状且外周面沿着挠性外齿轮36的内周面滑动的波动发生器即波动发生器37。
在内齿轮27的外周侧，在圆周方向上的等间隔位置形成有供各螺栓49贯穿的螺纹孔27b。在马达壳体45的底部，在与螺纹孔27b对应的位置也形成有外螺纹部45b，内齿轮27利用螺栓49相对于马达壳体45被固定。内齿轮27由铁系金属材料形成并具有：在内周具有内齿27a的圆环状的圆环部270；在圆环部270中的、大致90度的角度范围内在轴向上与圆环部270一体地延伸的止动器增强部272；以及在止动器增强部272中的、大致60度的角度范围内在轴向上与止动器增强部272一体地延伸的止动器271。
图5是实施例1的内燃机用连杆机构的促动器的、图4所示的a-a线的主要部分剖视图。止动器271在从圆环部270延伸至能够与止动器卡合部24卡合的轴向位置时，若仅使止动器271的区域在轴向上延伸，则可能会在圆环部270和止动器271之间产生由应力集中引起的裂纹。于是，形成止动器增强部272，相对于圆环部270在更宽广的范围挡住作用于止动器271的力。由此，可以避免由应力集中引起的裂纹。另外，由于在由铁系金属材料形成的内齿轮27上设置有止动器271，因此，与在由铝系金属材料形成的壳体等上设置止动器的情况相比，可以确保止动器271的强度，能够避免大型化。即，由于强度是必需的，因此，通过在由铁系金属形成的内齿轮27上设置止动器271，从而可以确保止动器271的强度。另外，内齿轮27形成有供各螺栓49贯穿的螺纹孔27b，该内齿轮27利用螺栓49相对于马达壳体45被固定，因此，与将止动器271单体安装于马达壳体45相比，相对于马达壳体45的结合强度增高。
螺纹孔27b也同样地形成于止动器271以及止动器增强部272。在止动器271的轴向前端部具有：凹陷与螺栓49的头部分的厚度大致相同的高度的螺栓基座部271c、以及在螺栓基座部271c的周向两侧在轴向上形成为凸状的止动部271b。由此，可以防止螺栓49过剩地向轴向突出。止动器271的周向端面271a是与从旋转轴沿径向延伸的假想线平行的端面，通过与前述的第二扩径部242的周向端面242a抵接来限制第一控制轴10的旋转。
挠性外齿轮36由铁系金属材料形成。挠性外齿轮36是具有底部36b的有底圆筒形状，形成有外齿36a的圆筒状部作为能够挠曲变形的薄壁圆筒状部件而形成。在底部36b上，在圆周上形成有多个沿轴向贯穿的螺栓孔36c。挠性外齿轮36经由连结部件360与第一控制轴10卡合。连结部件360是在内周具有与第一控制轴10的花键部23a啮合的花键361的圆筒部件。连结部件360具有向外周侧扩径的凸缘部361。凸缘部361具有在轴向上贯穿并与螺栓365拧合的外螺纹部362。连结部件360利用螺栓365与挠性外齿轮36一体地卡合。挠性外齿轮36的外齿36a的齿数比内齿轮27的内齿27a的齿数少两个齿。对于波动齿轮型减速机构而言，由于根据该齿数差来确定减速比，因此，可得到极大的减速比。
波动发生器37具有：椭圆形状的主体部371、以及允许主体部371的外周和挠性外齿轮36的内周之间的相对旋转的滚珠轴承372。在主体部371的中央形成有通孔37a。在通孔37a的内周形成有锯齿，与在马达驱动轴48的另一端部48b外周形成的锯齿进行锯齿结合。另外，也可以是基于键槽的结合、花键结合，不特别限定。
(止动器的结构)
如图5所示，止动机构由止动器卡合部24和止动器271构成。止动器卡合部24具有第一扩径部241和第二扩径部242。第二扩径部242与第一扩径部241相比轴向上的厚度更厚地形成。换句话说，第二扩径部242是从第一控制轴10向径向外侧伸出并且径向外侧向驱动马达22的旋转轴方向驱动马达侧伸出的伸出部。止动器271是向驱动马达22的旋转轴方向第一控制轴侧伸出的伸出部。即，使止动器271和止动器卡合部24在轴向上相互接近地伸出。由此，可以避免仅使止动器271和止动器卡合部24中的一方过剩地伸出，可以避免过剩的力矩进行作用并且谋求止动机构的小型化和轻量化。另外，在从第一控制轴10的径向外侧观察时，止动器271形成为与挠性外齿轮36的形成有外齿36a的圆筒状部以及底部36b重叠，因此，可以谋求轴向的小型化。
[实施例1的效果]
以下，列举实施例1所述的内燃机用连杆机构的促动器起到的效果。
(1)一种促动器，用于内燃机用连杆机构，使第一控制轴10(控制轴)旋转，该第一控制轴10使内燃机的连杆机构的姿势变化，其中，所述促动器具有：波动齿轮型减速器21，所述波动齿轮型减速器21对驱动马达22(电动马达)的转速进行减速并传递到第一控制轴10；以及马达壳体45(壳体)，所述马达壳体45(壳体)固定有驱动马达22以及波动齿轮型减速器21，波动齿轮型减速器21具有：波动发生器37，所述波动发生器37与驱动马达22的输出轴连结且轮廓为椭圆形状；挠性外齿轮36，所述挠性外齿轮36与第一控制轴10一体旋转，并且在外周形成有外齿36a，该挠性外齿轮36具有插通在波动发生器37的外周侧的圆筒部；以及内齿轮27，所述内齿轮27被固定于马达壳体45，并具有与挠性外齿轮36的外齿36a啮合的内齿27a，该内齿轮27由铁系金属材料形成，促动器具有对内齿轮27和第一控制轴10之间的规定以上的相对旋转进行限制的止动机构。由于在由铁系金属材料形成的内齿轮27和第一控制轴10之间形成有止动机构，因此，与利用由铝系金属材料形成的部件等构成止动机构的情况相比，可以谋求轴向以及径向的小型化。
(2)止动机构具有：止动器271(第一部件)，所述止动器271(第一部件)设置于内齿轮27，沿驱动马达22的旋转轴方向延伸并且向第一控制轴侧延伸；以及止动器卡合部24(第二部件)，所述止动器卡合部24(第二部件)设置于第一控制轴10，在相对旋转为规定以上时与止动器271抵接。因此，可以对作为限制对象的第一控制轴10直接进行限制，可以谋求止动机构的小型化。
(3)在从第一控制轴10的径向外侧观察时，止动器271配置成与挠性外齿轮36的圆筒状部(圆筒部)重叠。因此，可以谋求轴向的小型化。
(4)内燃机用连杆机构是能够利用多连杆式活塞-曲柄机构来变更活塞的行程特性的可变压缩比装置。因此，可以使内燃机的压缩比可变来谋求降低油耗。
(5)止动器271与内齿轮27一体成形。因此，可以削减零件数量。
(6)止动器卡合部24是从第一控制轴10向径向外侧伸出并且径向外侧向驱动马达22的旋转轴方向马达侧伸出的伸出部。因此，不需要使止动器271过度伸出，可以谋求止动器271的小型化。
(7)内齿轮27利用多个螺栓49固定于马达壳体45。因此，可以稳定地固定内齿轮27。
(8)马达壳体45是铝系金属材料。因此，可以谋求轻量化。
〔实施例2〕
接着，说明实施例2。由于基本结构与实施例1相同，因此，仅对不同点进行说明。图6是实施例2的波动齿轮型减速器的分解立体图。在实施例1中，与内齿轮27一体地形成有止动器271。与此相对，在实施例2中采用如下结构：使内齿轮27和止动器271为分体部件，在利用螺栓49固定于马达壳体45时，将内齿轮27和止动器271一起组装。由此，内齿轮27和止动器271成为一体。具体而言，具有：在内周形成有内齿27a的圆环部270；配置成在圆环部270中的、大致90度的角度范围内沿轴向延伸的止动器增强部件272′、以及配置成在止动器增强部件272′中的、大致60度的角度范围内沿轴向延伸的止动部件271′。这些部件利用螺栓49一体地组装到马达壳体45。由此，可以单独制造圆环部270，因此，形成内齿27a时的加工不会复杂化，可以确保制造的容易性。
〔其他实施例〕
以上，基于各实施例进行了说明，但不限于上述实施例，也可以采用其他结构。例如，在实施例1中，使内燃机的压缩比可变的机构采用了本内燃机用连杆机构的促动器，但使进气门、排气门的工作正时可变的可变气门正时机构的连杆机构也可以采用本促动器。
关于从以上说明的实施方式能够掌握的技术思想，记载如下。
内燃机用连杆机构的促动器在其一个方案中，用于内燃机用连杆机构，使控制轴旋转，所述控制轴使所述内燃机的连杆机构的姿势变化，其中，所述促动器具有：波动齿轮型减速器，所述波动齿轮型减速器对电动马达的转速进行减速并传递到所述控制轴；以及壳体，所述壳体固定有所述电动马达以及所述波动齿轮型减速器，所述波动齿轮型减速器具有：波动发生器，所述波动发生器与所述电动马达的输出轴连结且轮廓为椭圆形状；挠性外齿轮，所述挠性外齿轮与所述控制轴一体旋转，并且该挠性外齿轮具有在外周形成有外齿，插通在所述波动发生器的外周侧的圆筒部；以及内齿轮，所述内齿轮被固定于所述壳体，并具有与所述挠性外齿轮啮合的内齿，该内齿轮由铁系金属材料形成，所述促动器具有止动机构，所述止动机构分别一体地设置于所述内齿轮和所述控制轴，通过相互抵接来限制规定以上的相对旋转。
在更优选的方案中，在上述方案中，所述止动机构具有：第一部件，所述第一部件设置于所述内齿轮，沿所述电动马达的旋转轴方向延伸并且向所述控制轴侧延伸；以及第二部件，所述第二部件设置于所述控制轴，在相对旋转为规定以上时与所述第一部件抵接。在另一优选方案中，在上述方案的任一方案中，在从所述控制轴的径向外侧观察时，所述第一部件与所述挠性外齿轮的所述圆筒部重叠。在另一优选方案中，在上述方案的任一方案中，所述内燃机用连杆机构是能够利用多连杆式活塞-曲柄机构来变更活塞的行程特性的可变压缩比装置。
在另一优选方案中，在上述方案的任一方案中，所述第一部件与所述内齿轮一体成形。
在另一优选方案中，在上述方案的任一方案中，所述第一部件与所述内齿轮分体构成并固定于所述内齿轮。
在另一优选方案中，在上述方案的任一方案中，所述第二部件是从所述控制轴向径向外侧伸出并且径向外侧向所述电动马达的旋转轴方向马达侧伸出的伸出部。
在另一优选方案中，在上述方案的任一方案中，所述内齿轮利用多个螺栓固定于所述壳体。
在另一优选方案中，在上述方案的任一方案中，所述壳体是铝系金属材料。
另外，从其他观点来看，内燃机用连杆机构的促动器在某方案中，是用于内燃机用连杆机构的促动器，其中，所述促动器具有：控制轴，所述控制轴通过旋转来使所述内燃机的连杆机构的姿势变化；波动齿轮型减速器，所述波动齿轮型减速器对电动马达的转速进行减速并传递到所述控制轴；壳体，所述壳体对所述控制轴进行轴支承；以及抵接部，所述抵接部设置在所述控制轴的旋转轴方向的减速器侧，所述波动齿轮型减速器具有：波动发生器，所述波动发生器与所述电动马达的输出轴连结且轮廓为椭圆形状；挠性外齿轮，所述挠性外齿轮与所述控制轴一体旋转，并且该挠性外齿轮具有在外周形成有外齿，插通在所述波动发生器的外周侧的圆筒部；内齿轮，所述内齿轮被固定于所述壳体，并形成有与所述挠性外齿轮啮合的内齿；第一部件，所述第一部件设置于所述内齿轮；以及第二部件，所述第二部件设置于所述控制轴，在所述控制轴的轴向上向所述内齿轮侧伸出，在相对旋转为规定以上时与所述第一部件抵接。
优选为，在上述方案中，所述第一部件设置于所述内齿轮，在所述控制轴的轴向上向所述控制轴侧伸出。
在另一优选方案中，在上述方案中，在从所述控制轴的径向外侧观察时，所述第一部件与所述挠性外齿轮的所述圆筒部重叠。
在另一优选方案中，在上述方案中，所述内燃机用连杆机构是能够利用多连杆式活塞-曲柄机构来变更活塞的行程特性的可变压缩比装置。
以上，仅说明了本发明的几个实施方式，但只要不实质上脱离本发明的新的教导和优点即可对例示的实施方式进行多种多样的变更或改良，这对本领域技术人员来说能够容易地理解。因此，意图将进行了那样的变更或改良的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
本申请要求2016年2月16日在日本提出的日本专利申请号为2016-26513的优先权。包括2016年2月16日在日本提出的日本专利申请号为2016-26513的说明书、权利要求书、附图以及摘要在内的全部的公开内容通过参照而作为整体被引入本申请中。
包括日本专利公开公报日本特开2011-169152号公报(专利文献1)的说明书、权利要求书、附图以及摘要在内的全部的公开通过参照而作为整体被引入本申请中。
附图标记说明
1活塞
3上连杆
4曲轴
4a曲柄销
5下连杆
7控制连杆
9连结机构
10第一控制轴
21波动齿轮型减速器
22驱动马达
23轴部主体
24止动器卡合部
27内齿轮
27a内齿
36挠性外齿轮
37波动发生器
45马达壳体
48马达驱动轴
271止动器