DE102013206016A1

DE102013206016A1 - Solenoidstellglied für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102013206016A1
Application number: DE102013206016A
Authority: DE
Inventors: Yuuya Takahashi; Yasuyoshi Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2013-10-10
Also published as: CN103362589A; JP2013217265A

Abstract

Ein distaler Endabschnitt (64) eines Begrenzungsbolzens (60, 601, 602) ist mit einer Eingriffsnut (14, 24) eines Gleitstücks (21) in Eingriff bringbar, wenn der Begrenzungsbolzen (60, 601, 602) in eine Vorwärtsrichtung bewegt wird. Ein Stößel (50) hat einen Endabschnitt, mit dem der Begrenzungsbolzen (60, 601, 602) sicher verbunden ist. Ein Permanentmagnet (41) ist stationär gehalten an einer korrespondierenden Position, welche sich auf einer Seite des Stößels (50) befindet, die von dem distalen Endabschnitt (64) des Begrenzungsbolzens (60, 601, 602) abgekehrt ist. Der Permanentmagnet (41) übt eine magnetische Anziehungskraft aus, um eine Anziehungsfläche (511) des Stößels (50) magnetisch in eine Rückwärtsrichtung anzuziehen, welche entgegengesetzt zu der Vorwärtsrichtung ist. Eine Spule (42) erzeugt bei Bestromung dieser eine elektromagnetische Kraft, um den Stößel (50) magnetisch in die Vorwärtsrichtung anzuziehen und dadurch den Stößel (50) und den Begrenzungsbolzen (60, 601, 602) in die Vorwärtsrichtung zu bewegen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solenoidstellglied für eine Ventilhubreguliereinrichtung eines Verbrennungsmotors.
HINTERGRUND
Bei einer vorbekannten Ventilhubreguliereinrichtung, welche den Hubbetrag von einem von einem Einlassventil und einem Auslassventil eines Verbrennungsmotors reguliert, ist es bekannt, eine Position eines Gleitstücks zu ändern, das einheitlich mit einer Nockenwelle drehbar ist und das relativ zu der Nockenwelle in einer Axialrichtung der Nockenwelle bewegbar ist. Ferner wird bei einem bekannten Solenoidstellglied ein Begrenzungsbolzen von einer elektromagnetischen Kraft angetrieben, sodass ein distaler Endabschnitt des Begrenzungsbolzens in einer in dem Gleitstück ausgebildeten Eingriffsnut in Eingriff kommt. Zum Beispiel lehrt US 6,967,550 B2 ein Solenoidstellglied, welches einen Begrenzungsbolzen antreibt durch Abstoßung zwischen einer Magnetkraft eines Permanentmagneten und einer bei Bestromung einer Spule erzeugten elektromagnetischen Kraft.
In dem Solenoidstellglied gemäß US 6,967,550 B2 wird der Permanentmagnet, welcher zwischen zwei Platten festgeklemmt ist, so angetrieben, dass er sich einheitlich mit dem Begrenzungsbolzen bewegt. Daher kann zum Zeitpunkt des Antreibens des Permanentmagneten der Permanentmagnet möglicherweise brechen (oder reißen) durch einen zum Zeitpunkt des Antreibens des Permanentmagneten erzeugten Stoß, was möglicherweise in einem Betriebsunfähigzustand des Solenoidstellgliedes resultiert. Um solch einem Nachteil entgegenzuwirken, ist es denkbar, eine Plattendicke der Platten zu erhöhen, um die Stoßfestigkeit zu verbessern. Jedoch verursacht die Erhöhung der Plattendicke der Platten eine Erhöhung im Gewicht des bewegbaren Teils des Solenoidstellgliedes, was möglicherweise in einer Reduzierung einer Betätigungsgeschwindigkeit des Solenoidstellgliedes resultiert.
ÜBERBLICK
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Nachteile gemacht. Somit ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Solenoidstellglied für eine Ventilhubreguliereinrichtung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die in der Lage ist, wirksam das durch Beaufschlagen eines beim Betrieb des Solenoidstellgliedes erzeugten Stoßes bewirkte Brechen eines Permanentmagneten einzudämmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt ein Solenoidstellglied für eine Ventilhubreguliereinrichtung, die einen Hubbetrag von einem von einem Einlassventil und einem Auslassventil eines Verbrennungsmotors reguliert. Das Solenoidstellglied weist einen Begrenzungsbolzen, einen Stößel, einen Permanentmagneten, eine Spule und eine Feder auf. Der Begrenzungsbolzen ist eingerichtet, sich in Richtung zu und weg von einer Eingriffsnut eines Gleitstücks, welches einheitlich mit einer Nockenwelle der Ventilhubreguliereinrichtung drehbar ist und welches relativ zu der Nockenwelle in einer Axialrichtung der Nockenwelle bewegbar ist, hin und her zu bewegen. Ein distaler Endabschnitt des Begrenzungsbolzens ist mit der Eingriffsnut des Gleitstücks in Eingriff bringbar, wenn der Begrenzungsbolzen in Richtung zur Eingriffsnut des Gleitstücks in eine Vorwärtsrichtung bewegt wird. Der distale Endabschnitt des Begrenzungsbolzens ist außer Eingriff bringbar von der Eingriffsnut des Gleitstücks, wenn der Begrenzungsbolzen durch ein von der Nockenwelle beaufschlagtes Moment weg von der Eingriffsnut des Gleitstücks in eine Rückwärtsrichtung bewegt wird, welche entgegengesetzt zu der Vorwärtsrichtung ist. Der Stößel ist aus einem magnetischen Material hergestellt und hat einen Endabschnitt, mit welchem der Begrenzungsbolzen sicher verbunden ist. Der Permanentmagnet ist stationär gehalten an einer korrespondierenden Position, welche sich auf einer Seite des Stößels befindet, die von dem distalen Endabschnitt des Begrenzungsbolzens abgekehrt ist. Der Permanentmagnet übt eine magnetische Anziehungskraft aus, sodass er eine Anziehungsfläche des Stößels in die Rückwärtsrichtung magnetisch anzieht. Bei Bestromung der Spule erzeugt die Spule eine elektromagnetische Kraft, sodass sie den Stößel in die Vorwärtsrichtung magnetisch anzieht und dadurch den Stößel in die Vorwärtsrichtung bewegt. Die Feder treibt den Begrenzungsbolzen zusammen mit dem Stößel in die Vorwärtsrichtung.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die hierin beschriebenen Figuren dienen lediglich für Erläuterungszwecke und sind nicht dazu vorgesehen, den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
1 ist eine schematische Darstellung einer Ventilhubreguliereinrichtung, welche ein Solenoidstellglied gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat, und zeigt einen Betriebszustand zum Zeitpunkt eines Startens eines Schaltvorgangs von einem Kleinhubzustand zu einem Großhubzustand;
2 ist eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie II-II in 1;
3 ist eine schematische Darstellung der Ventilhubreguliereinrichtung, welche das Solenoidstellglied gemäß der Ausführungsform hat, und zeigt einen Betriebszustand in einer Mitte des Schaltvorgangs von dem Kleinhubzustand zu dem Großhubzustand;
4 ist eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie IV-IV in 3;
5 ist eine schematische Darstellung der Ventilhubreguliereinrichtung, welche das Solenoidstellglied gemäß der Ausführungsform hat, und zeigt einen Betriebszustand zum Zeitpunkt des Startens eines Schaltvorgangs von dem Großhubzustand zu dem Kleinhubzustand;
6 ist eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie VI-VI in 5;
7 ist eine Querschnittsansicht des Solenoidstellgliedes gemäß der Ausführungsform und zeigt eine am meisten rückwärtige Position eines Stößels und eines Begrenzungsbolzens;
8 ist eine vergrößerte Teilansicht eines Bereichs VIII in 7;
9 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines Bereichs IX in 7;
10 ist eine Querschnittsansicht des Solenoidstellgliedes gemäß der Ausführungsform und zeigt eine am meisten vorwärtige Position des Stößels und des Begrenzungsbolzens;
11 ist ein Diagramm, das Kräfte zeigt, die dem Stößel des Solenoidstellgliedes gemäß der Ausführungsform in einem Nichtbestromtzustand einer Spule beaufschlagt werden; und
12 ist ein Diagramm, das Kräfte zeigt, die dem Stößel des Solenoidstellgliedes gemäß der Ausführungsform in einem Bestromtzustand der Spule beaufschlagt werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden.
Ein Solenoidstellglied gemäß der vorliegenden Ausführungsform findet Anwendung bei einer Ventilhubreguliereinrichtung, welche den Betrag von Hub (auch als der Hubbetrag bezeichnet) von jeweiligen Einlassventilen eines Verbrennungsmotors reguliert.
Die Ventilhubreguliereinrichtung wird nun unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben werden.
Wie in 1 bis 6 gezeigt, reguliert die Ventilhubreguliereinrichtung 10 den Hubbetrag jedes Einlassventils 91, 92 durch einen korrespondierenden von Nocken, die einstückig mit einem Gleitstück 21 vorgesehen sind. Das Gleitstück 21 ist einheitlich mit einer Nockenwelle 11 drehbar und ist relativ zu der Nockenwelle 11 in einer Axialrichtung der Nockenwelle 11 bewegbar. Jedes Einlassventil 91, 92 ist mit dem korrespondierenden Nocken durch eine korrespondierende Laufrolle 31, 32 und einen korrespondierenden Schwinghebel 33, 34 gekoppelt.
Die Nockenwelle 11 wird synchron mit einer Rotation einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) in eine vorbestimmte Rotationsrichtung rotiert. In einer von der linken Seite von 1 (sowie 3 oder 5) getroffenen Ansicht ist diese Rotationsrichtung der Nockenwelle 11 eine Gegenuhrzeigersinnrichtung.
Wie in 2 (sowie 4 oder 6) gezeigt, ist in einer Außenumfangsfläche der Nockenwelle 11 eine externe Keilzahnung (Außenkeilzahnung) geformt, mit welcher eine interne Keilzahnung (Innenkeilzahnung) des Gleitstücks 21 zusammengepasst ist. In 1 (sowie 3 oder 5) ist der Einfachheit halber die externe Keilzahnung nicht gezeigt.
Das Gleitstück 21 ist zu einer Rohrform konfiguriert, und die interne Keilzahnung des Gleitstücks 21 steht mit der externen Keilzahnung der Nockenwelle 11 in Eingriff, sodass das Gleitstück 21 einheitlich mit der Nockenwelle 11 drehbar ist und relativ zu der Nockenwelle 11 in der Axialrichtung der Nockenwelle 11 bewegbar ist. Das heißt, das Gleitstück 21 ist in der Axialrichtung hin und her bewegbar zwischen zwei Gleitstückbegrenzern 12, 22, von denen jeder zu einer Flanschform konfiguriert ist und an der Nockenwelle 11 befestigt ist.
Ein Schaltabschnitt 13, 23, ein Kleinhubnocken 18, 28 und ein Großhubnocken 19, 29 sind einstückig ausgebildet an jedem von zwei entgegengesetzten Endabschnitten des Gleitstücks 21, welche zueinander in der Axialrichtung der Nockenwelle 11 entgegengesetzt sind. Daher sind in der vorliegenden Ausführungsform ein erster Satz des Schaltabschnitts 13, des Kleinhubnockens 18 und des Großhubnockens 19 bzw. ein zweiter Satz des Schaltabschnitts 23, des Kleinhubnockens 28 und des Großhubnockens 29 an den beiden entgegengesetzten Endabschnitten des Gleitstücks 21 vorgesehen. Die Schaltabschnitte 13, 23 sind vorgesehen, um eine Axialposition des Gleitstücks 21 relativ zur Nockenwelle 11 zu ändern.
In der folgenden Erörterung wird der Schaltabschnitt 13, welcher auf der linken Seite in 1 angeordnet ist, als ein erster Schaltabschnitt 13 bezeichnet werden, und wird der Schaltabschnitt 23, welcher auf der rechten Seite in 1 angeordnet ist, als ein zweiter Schaltabschnitt 23 bezeichnet werden. In gleicher Weise werden der Kleinhubnocken 18 und der Großhubnocken 19 als ein erster Kleinhubnocken 18 bzw. ein erster Großhubnocken 19 bezeichnet werden. Ferner werden der Kleinhubnocken 28 und der Großhubnocken 29 als ein zweiter Kleinhubnocken 28 bzw. ein zweiter Großhubnocken 29 bezeichnet werden. Diese Strukturen der ersten und zweiten Sätze der oben erörterten Komponenten sind im Wesentlichen identisch zueinander. Daher werden in der folgenden Erörterung nur die Strukturen des ersten Satzes der Komponenten, das heißt der erste Schaltabschnitt 13, der erste Kleinhubnocken 18 und der erste Großhubnocken 19, beschrieben werden.
Der erste Schaltabschnitt 13 hat eine erste Eingriffsnut 14. Die erste Eingriffsnut 14 hat einen vorderen Teil 15, einen Übergangsteil 16 und einen hinteren Teil 17.
Der vordere Teil 15 und der hintere Teil 17 sind in der Axialrichtung der Nockenwelle 11 voneinander mit Abstand angeordnet und erstrecken sich in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung der Nockenwelle 11. Wie in 2 gezeigt, nimmt eine radiale Nuttiefe des vorderen Teils 15 in Richtung zu einer Vorderseite (führenden Seite) in der Rotationsrichtung des Gleitstücks 21 (und dadurch der Nockenwelle 11) hin ab. Ferner nimmt, wie in 6 gezeigt, eine radiale Nuttiefe des hinteren Teils 17 in Richtung zu einer Hinterseite (nacheilenden Seite) in der Rotationsrichtung des Gleitstücks 21 (und dadurch der Nockenwelle 11) hin ab.
Der Übergangsteil 16 stellt eine Verbindung zwischen dem vorderen Teil 15 und dem hinteren Teil 17 her und ist so geneigt, dass eine führende Seite des Übergangsteils 16, welche eine führende Seite in der Rotationsrichtung ist, sich zunehmend dem vorderen Teil 15 in der Richtung senkrecht zur Axialrichtung der Nockenwelle 11 annähert und eine nacheilende Seite des Übergangsteils 16, welche eine nacheilende Seite in der Rotationsrichtung ist, sich zunehmend dem hinteren Teil 17 in der Richtung senkrecht zur Axialrichtung der Nockenwelle 11 annähert.
Die Ventilhubreguliereinrichtung 10 hat zwei Solenoidstellglieder 401, 402, welche für den ersten Schaltabschnitt 13 bzw. den zweiten Schaltabschnitt 23 vorgesehen sind.
Das Solenoidstellglied 401, welches zu dem ersten Schaltabschnitt 13 korrespondiert, treibt einen Begrenzungsbolzen 601 an. Genauer bewegt das Solenoidstellglied 401 den Begrenzungsbolzen 601 synchron mit der korrespondierenden Rotationszeitsteuerung der Nockenwelle 11 in eine Vorwärtsrichtung, sodass der Begrenzungsbolzen 601 mit der ersten Eingriffsnut 14 in Eingriff gebracht wird. Dadurch wird das Gleitstück 21 in Reaktion auf die Rotation der Nockenwelle 11 axial in Richtung zu dem Gleitstückbegrenzer 12 hin bewegt. Ferner treibt ein Solenoidstellglied 402, welches zu dem zweiten Schaltabschnitt 23 korrespondiert, einen Begrenzungsbolzen 602 an. Genauer bewegt das Solenoidstellglied 402 den Begrenzungsbolzen 602 synchron mit der korrespondierenden Rotationszeitsteuerung der Nockenwelle 11 vorwärts, sodass der Begrenzungsbolzen 602 in Eingriff mit einer zweiten Eingriffsnut 24 gebracht wird, welche in einer zu der ersten Eingriffsnut 14 ähnlichen Weise konfiguriert ist. Dadurch wird das Gleitstück 21 in Reaktion auf die Rotation der Nockenwelle 11 axial in Richtung zu dem Gleitstückbegrenzer 22 hin in die Axialrichtung der Nockenwelle 11 bewegt. Details des obigen Vorgangs werden nachstehend beschrieben werden.
Der erste Kleinhubnocken 18 und der erste Großhubnocken 19 sind zueinander benachbart auf einer Axialseite des ersten Schaltabschnitts 13, wo sich die axiale Mitte des Gleitstücks 21 befindet, angeordnet. Wie in 2 (sowie 4 oder 6) gezeigt, sind der erste Kleinhubnocken 18 und der erste Großhubnocken 19 exzentrisch zu einem Referenzkreis (einem imaginären Kreis) an einer Umfangsseite in der Rotationsrichtung. Ferner ist das Exzentrizitätsausmaß des ersten Großhubnockens 19 in Bezug auf den Referenzkreis größer als das Exzentrizitätsausmaß des ersten Kleinhubnockens 18 in Bezug auf den Referenzkreis.
Der zweite Schaltabschnitt 23 ist so angeordnet, dass der erste Schaltabschnitt 13 und der zweite Schaltabschnitt 23 zueinander symmetrisch auf der linken Seite und der rechten Seite in 1 (sowie 3 oder 5) sind. Der zweite Kleinhubnocken 28 und der zweite Großhubnocken 29 sind zueinander benachbart auf einer Axialseite des zweiten Schaltabschnitts 23, wo die axiale Mitte des Gleitstücks 21 sich befindet, angeordnet. Der zweite Kleinhubnocken bzw. -abschnitt 28 und der zweite Großhubnocken bzw. -abschnitt 29 sind relativ zu dem ersten Kleinhubnocken 18 bzw. dem ersten Großhubnocken 19 in der Axialrichtung der Nockenwelle 11 axial versetzt. Ferner sind der exzentrische Abschnitt des zweiten Kleinhubnockens bzw. -abschnitts 28 und der exzentrische Abschnitt des zweiten Großhubnockens bzw. -abschnitts 29 umfänglich um etwa 180 Grad in der Rotationsrichtung der Nockenwelle 11 von dem exzentrischen Abschnitt des ersten Kleinhubnockens 18 bzw. dem exzentrischen Abschnitt des ersten Großhubnockens 19 verlagert.
Die Laufrolle 31 und der Schwinghebel 33 korrespondieren zu dem ersten Kleinhubnocken 18 und dem ersten Großhubnocken 19 und wandeln die Rotation der Nockenwelle 11 in die lineare Hin- und Herbewegung der Einlassventile 91 um. Ferner korrespondieren die Laufrolle 32 und der Schwinghebel 34 zu dem zweiten Kleinhubnocken 28 und dem zweiten Großhubnocken 29 und wandeln die Rotation der Nockenwelle 11 in die lineare Hin- und Herbewegung der Einlassventile 92 um.
Die Laufrolle 31 ist zwischen die ersten Klein- und Großhubnocken 18, 19 und einen Mittelteil des Schwinghebels 33 zwischengeschaltet. In gleicher Weise ist die Laufrolle 32 zwischen die zweiten Klein- und Großhubnocken 28, 29 und einen Mittelteil des Schwinghebels 34 zwischengeschaltet.
Unter Bezugnahme auf 2 kontaktiert ein Endteil eines Arms jedes Schwinghebels 33, 34 einen korrespondieren Wippenregulierer 35, 36 und kontaktiert der andere Endteil des Arms des Schwinghebels 33, 34 die korrespondierenden Einlassventile 91, 92. Jeder Schwinghebel 33, 34 schwenkt um einen Kontaktabschnitt des Schwinghebels 33, 34, welcher den korrespondierenden Wippenregulierer 35, 36 kontaktiert.
Wenn der Schwinghebel 33, 34 geschwenkt wird, wird der andere Endteil des Arms des Schwinghebels 33, 34 in Richtung zu und weg von den korrespondierenden Einlassventilen 91, 92 bewegt. Der Wippenregulierer 35, welcher zu dem Schwinghebel 33 korrespondiert, ist in 2 (sowie 4 oder 6) gezeigt. Der Wippenregulierer 36, welcher zu dem Schwinghebel 34 korrespondiert, ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Als Nächstes wird der Betrieb der Ventilhubreguliereinrichtung 10 unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben werden.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kontaktiert, wenn das Gleitstück 21 zu der axialen Seite hin positioniert ist, wo sich der Gleitstückbegrenzer 22 befindet, die Laufrolle 31 eine Außenumfangsfläche des exzentrischen Abschnitts des ersten Kleinhubnockens 18 und drückt den Schwinghebel 33 nach unten. Dadurch werden die Einlassventile 91 des Zylinderkopfs 90 geöffnet, das heißt werden um einen relativ kleinen Hubbetrag (einen relativ kleinen Betrag von Hub) L1 ausgehoben. Die Laufrolle 32 kontaktiert die Außenumfangsfläche des exzentrischen Abschnitts des zweiten Kleinhubnockens 28 an einer entsprechenden Phase, welche zu jener der Laufrolle 31 um etwa 180 Grad versetzt ist. Auf diese Weise werden die Einlassventile 92 geöffnet, das heißt werden um den Hubbetrag L1 ausgehoben.
In der folgenden Erörterung wird dieser Zustand der Ventilhubreguliereinrichtung 10 als ein Kleinhubzustand bezeichnet werden. Ferner wird ein anderer Zustand, in welchem die Laufrolle 31 die Außenumfangsfläche des exzentrischen Abschnitts des ersten Großhubnockens 19 kontaktiert, als ein Großhubzustand bezeichnet werden.
In dem Kleinhubzustand ist der Begrenzungsbolzen 601 des Solenoidstellglieds 401 direkt über der ersten Eingriffsnut 14 angeordnet. Daher treibt zum Zeitpunkt des Schaltens von dem Kleinhubzustand zu dem Großhubzustand das Solenoidstellglied 401 den Begrenzungsbolzen 601 in die Vorwärtsrichtung, sodass der Begrenzungsbolzen 601 zu dem entsprechenden Zeitpunkt, zu dem die Nockenwelle 11 auf die in den 1 und 2 gezeigte Rotationsposition rotiert ist, mit der ersten Eingriffsnut 14 in Eingriff gebracht wird.
Wenn das Gleitstück 21 zusammen mit der Nockenwelle 11 rotiert wird in dem Zustand, in dem der Begrenzungsbolzen 601 mit der ersten Eingriffsnut 14 in Eingriff ist, wird der Begrenzungsbolzen 601 verlagert und wird aufeinanderfolgend mit dem vorderen Teil 15, dem Übergangsteil 16 und dem hinteren Teil 17 in dieser Reihenfolge in Eingriff gebracht. Während dieses Zeitraums wird, wie durch einen Pfeil A1 in 1 gezeigt, das Gleitstück 21 in der Axialrichtung der Nockenwelle 11 in Richtung zu dem Gleitstückbegrenzer 12 hin bewegt.
In den 3 und 4 ist eine Rotationsposition P1 der ersten Klein- und Großhubnocken 18, 19 bei der Rotation des Gleitstücks 21 um 90 Grad von einer Rotationsposition P0 der in den 1 und 2 gezeigten ersten Klein- und Großhubnocken 18, 19 aus durch eine Volllinie gezeigt. Ferner ist in 4 eine Rotationsposition P2 der ersten Klein- und Großhubnocken 18, 19 bei der Rotation des Gleitstücks 21 um 180 Grad von der Rotationsposition P0 der in den 1 und 2 gezeigten ersten Klein- und Großhubnocken 18, 19 aus durch eine entsprechende gestrichelte Linie gezeigt. Ferner ist in 4 eine Rotationsposition P3 der ersten Klein- und Großhubnocken 18, 19 bei der Rotation des Gleitstücks 21 um 270 Grad von der Rotationsposition P0 der in 1 und 2 gezeigten ersten Klein- und Großhubnocken 18, 19 aus durch eine entsprechende gestrichelte Linie gezeigt. In einem Rotationsbereich von der Position P1 zu der Position P3 kontaktiert die Laufrolle 31 eine Außenumfangsfläche eines Bogenabschnitts des korrespondierenden Hubnockens 18, 19, welcher sich bogenförmig entlang des Referenzkreises erstreckt. Dadurch werden die korrespondierenden Einlassventile 91, 92 in einem Ventilschließzustand gehalten.
Ferner wird an einer Rotationsposition der ersten Klein- und Großhubnocken 18, 19, welche nach Durchfahren der Position P3 erreicht wird, die radiale Nuttiefe des hinteren Teils 17 zunehmend reduziert, sodass eine Bodenwand des hinteren Teils 17 den Begrenzungsbolzen 601 radial auswärts in die Rückwärtsrichtung (siehe ein voller Aufwärtspfeil in 4) drückt.
Danach kontaktiert, wie in den 5 und 6 gezeigt, an einer Rotationsposition P4 der ersten Klein- und Großhubnocken 18, 19, welche erreicht wird nach Rotation des Gleitstücks 21 um 360 Grad von der Position P0 aus, die Laufrolle 31 die Außenumfangsfläche des exzentrischen Abschnitts des ersten Großhubnockens 19, sodass der Schwinghebel 33 nach unten gedrückt wird. Genauer ist die Ventilhubreguliereinrichtung 10 nun in den Großhubzustand gebracht. Dadurch werden die Einlassventile 91 des Zylinderkopfs 90 geöffnet, das heißt werden um einen relativ großen Hubbetrag (einen relativ großen Betrag von Hub) L2 ausgehoben. Ferner kontaktiert die Laufrolle 32 die Außenumfangsfläche des exzentrischen Abschnitts des zweiten Großhubnockens 29 an einer entsprechenden Phase, welche um etwa 180 Grad zu jener der Laufrolle 31 versetzt ist. Auf diese Weise werden die Einlassventile 92 geöffnet, das heißt werden um den Hubbetrag L2 ausgehoben.
In dem Großhubzustand ist der Begrenzungsbolzen 602 des Solenoidstellgliedes 402 direkt über der zweiten Eingriffsnut 24 angeordnet. Daher treibt zum Zeitpunkt des Schaltens von dem Großhubzustand zu dem Kleinhubzustand das Solenoidstellglied 402 den Begrenzungsbolzen 602 in die Vorwärtsrichtung, sodass der Begrenzungsbolzen 602 zu dem entsprechenden Zeitpunkt, zu dem die Nockenwelle 11 in die in den 5 und 6 gezeigte Rotationsposition rotiert ist, mit der zweiten Eingriffsnut 24 in Eingriff gebracht wird.
Wenn das Gleitstück 21 zusammen mit der Nockenwelle 11 rotiert wird in dem Zustand, in dem der Begrenzungsbolzen 602 mit der zweiten Eingriffsnut 24 in Eingriff ist, wird der Begrenzungsbolzen 602 verlagert und wird aufeinanderfolgend mit dem vorderen Teil 25, dem Übergangsteil 26 und dem hinteren Teil 27 in dieser Reihenfolge in Eingriff gebracht. Während dieses Zeitraums wird das Gleitstück 21, wie durch einen Pfeil A2 in 5 gezeigt, in der Axialrichtung der Nockenwelle 11 in Richtung zu dem Gleitstückbegrenzer 22 hin bewegt.
Wie oben erörtert, steuert die Ventilhubreguliereinrichtung 10 den Betrieb der Solenoidstellglieder 401, 402 synchron mit der Rotationszeitsteuerung der Nockenwelle 11, um den Hubbetrag der korrespondierenden Einlassventile 91, 92 zwischen dem Hubbetrag L1 und dem Hubbetrag L2 umzuschalten.
Genauer reguliert die Ventilhubreguliereinrichtung 10 den Ventilhubbetrag auf Basis der Motordrehzahl und/oder der Last des Verbrennungsmotors, um den Betriebszustand in geeigneter Weise zu verbessern.
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 die Details der Struktur des Solenoidstellgliedes, welches ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist, beschrieben werden. In der folgenden Erörterung werden die beiden Solenoidstellglieder 401, 402 zum Zwecke der Beschreibung gemeinschaftlich als ein Solenoidstellglied 40 bezeichnet werden. Ferner werden die Begrenzungsbolzen 601, 602 der Solenoidstellglieder 401, 402 gemeinschaftlich als ein Begrenzungsbolzen 60 bezeichnet werden.
Wie in den 7 und 10 gezeigt, weist das Solenoidstellglied 40 einen Permanentmagneten 41, eine Spule 42, einen hinteren Stator 43, einen vorderen Stator 44, ein Joch 46, einen Halter 47, einen Stößel 50, den Begrenzungsbolzen 60, eine Hülse 70 und eine Feder 75 auf. Diese Komponenten sind koaxial in Bezug auf eine gemeinsame Mittelachse O installiert.
Der Stößel 50 und der Begrenzungsbolzen 60 sind miteinander integral zusammengefügt (das heißt sind sicher miteinander verbunden) und werden relativ zu den anderen Komponenten von einer in 7 gezeigten am meisten rückwärtigen Position (einer Maximaleingefahrenposition) aus zu einer in 10 gezeigten am meisten vorwärtigen Position (einer Maximalvorwärtsgetriebenposition) hin bewegt. Hier wird ein Hub (auch als der Hubbetrag bezeichnet) in der am meisten rückwärtigen Position des Stößels 50 und des Begrenzungsbolzens 60 als ein Nullhub bezeichnet werden. Ferner wird ein Hub in der am meisten vorwärtigen Position des Stößels 50 und des Begrenzungsbolzens 60 als ein Vollhub bezeichnet werden. Eine Vorwärtsdistanz des Stößels 50 und des Begrenzungsbolzens 60 in der Vorwärtsrichtung von der am meisten rückwärtigen Position aus wird durch einen entsprechenden Hub (mm) angegeben werden. Ferner beziehen sich in der folgenden Beschreibung die Vorwärtsrichtung (Vortriebsrichtung) und die Vorderseite auf eine abwärtige Richtung bzw. eine abwärtige Seite in den 7 bis 10, und beziehen sich die Rückwärtsrichtung (Einfahrrichtung) und eine Hinterseite auf eine aufwärtige Richtung bzw. eine aufwärtige Seite in den 7 bis 10.
Der Permanentmagnet 41 wird an einer Position stationär gehalten, welche sich auf einer Seite des Stößels 50 befindet, die benachbart zu einem proximalen Endabschnitt (einem oberen Endabschnitt in 7) des Begrenzungsbolzens 60 ist, das heißt die abgekehrt von einem distalen Endabschnitt 64 des Begrenzungsbolzens 60 ist. Der Permanentmagnet 41 zieht mit einer Magnetkraft des Permanentmagneten 41 eine Anziehungsfläche 511 des Stößels 50 magnetisch in die Rückwärtsrichtung an, sodass die Anziehungsfläche 511 des Stößels 50 in der in 7 gezeigten am meisten rückwärtigen Position magnetisch angezogen an die und stationär gehalten wird von der magnetischen Anziehungskraft des Permanentmagneten 41.
Wenn die Spule 42 durch einen Verbinder (nicht gezeigt) bestromt wird, erzeugt die Spule 42 eine elektromagnetische Kraft zum magnetischen Anziehen des Stößels 50 in die Vorwärtsrichtung.
Der hintere Stator 43 ist in der Axialrichtung auf einer Seite des vorderen Stators 44 angeordnet, auf welcher sich der Permanentmagnet 41 befindet. Jeder von dem hinteren Stator 43 und dem vorderen Stator 44 ist aus einem magnetischen Material hergestellt. Ferner deckt jeder von dem hinteren Stator 43 und dem vorderen Stator 44 einen korrespondierenden axialen Endabschnitt der Spule 42 und einen korrespondierenden Teil eines Innenumfangsabschnitts der Spule 42 ab. Genauer umfasst, wie in 8 gezeigt, der hintere Stator 43 eine Rückwand 431 und eine Innenwand 432. Die Rückwand 431 deckt einen hinteren Endabschnitt der Spule 42 ab, und die Innenwand 432 deckt einen hinteren Teil des Innenumfangsabschnitts der Spule 42 ab. Der vordere Stator 44 umfasst eine Vorderwand 441 und eine Innenwand 442. Die Vorderwand 441 deckt den vorderen Endabschnitt der Spule 42 ab, und die Innenwand 442 deckt einen vorderen Teil des Innenumfangsabschnitts der Spule 42 ab. Eine Öffnungsfläche 433 der Innenwand 432 des hinteren Stators 43 liegt einer Öffnungsfläche 443 der Innenwand 442 des vorderen Stators 44 in der Axialrichtung des Begrenzungsbolzens 60 (und des Stößels 50), das heißt der Axialrichtung der Mittelachse O, axial gegenüber, sodass ein Spalt 45 zwischen der Öffnungsfläche 433 und der Öffnungsfläche 443 in der Axialrichtung gebildet ist.
Ein Gleitabschnitt 52 des Stößels 50 ist eingerichtet, entlang der Innenwand 432 des hinteren Stators 43 und der Innenwand 442 des vorderen Stators 44 zu gleiten. Ferner bilden der hintere Stator 43 und der vordere Stator 44 einen Flusspfad (auch als ein Leitungspfad oder ein magnetischer Kreis bezeichnet) eines magnetischen Flusses Φ, welcher von der Spule 42 bei der Bestromung der Spule 42 erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt fließt wegen des Vorhandenseins des Spalts 45 der magnetische Fluss Φ von dem hinteren Stator 43 durch den Stößel 50 hindurch zu dem vorderen Stator 44.
Das Joch 46 ist aus einem magnetischen Material hergestellt und ist zu einer Rohrform konfiguriert, sodass es einen Außenumfangsabschnitt der Spule 42 abdeckt. Das Joch 46 wirkt mit dem hinteren Stator 43 und dem vorderen Stator 44 zum Ausbilden des Flusspfades (des Leitungspfades) des magnetischen Flusses Φ zusammen, welcher von der Spule 42 bei der Bestromung der Spule 42 erzeugt wird.
Ein Halter 47 ist angefügt an, das heißt ist fest angebunden an eine hintere Öffnung 461 des Jochs 46. Der Halter 47 ist zu einer Becherform (mit einer Umfangswand und einer Bodenwand) konfiguriert, um den Permanentmagneten 41 aufzunehmen. Der Halter 47 ist aus einem magnetischen Material hergestellt und ist an einer Axialseite offen, welche der Anziehungsfläche 511 des Stößels 50 gegenüberliegt.
Genauer steht, wie in 9 gezeigt, eine öffnungsseitige Endfläche 471 des Halters 47, welche benachbart zu der Öffnung (dem Öffnungsende) des Halters 47 ist, von einer Endfläche 411 des Permanentmagneten 41 in Richtung zum Stößel 50 hin vor. Genauer kontaktiert in dem Zustand, in dem die Anziehungsfläche 511, welche in einem Flansch 51 des Stößels 50 ausgebildet ist, magnetisch angezogen wird zu und stationär gehalten wird von der magnetischen Anziehungskraft des Permanentmagneten 41, die Anziehungsfläche 511 die öffnungsseitige Endfläche 471 des Halters 47. Zu diesem Zeitpunkt ist zwischen der Endfläche 411 des Permanentmagneten 41 und der Anziehungsfläche 511 des Flansches 51 des Stößels 50 ein Spalt δ ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Außendurchmesser des Permanentmagneten 41 größer als ein Außendurchmesser des Gleitabschnitts 52 des Stößels 50, ist jedoch kleiner als ein Außendurchmesser des Flansches 51.
Der Stößel 50 ist aus einem magnetischen Material hergestellt und weist den Flansch 51 und den Gleitabschnitt 52 auf. Der Flansch 51 ist in einem hinteren Endabschnitt des Stößels 50 ausgebildet und hat einen großen Durchmesser. Der Gleitabschnitt 52 erstreckt sich axial von dem Flansch 51 bis zu einem vorderen Ende des Stößels 50.
Die Anziehungsfläche 511 des Flansches 51, welche axial auf der Seite des Permanentmagneten 41 angeordnet ist, empfängt stets die magnetische Anziehungskraft des Permanentmagneten 41. Die Außenwand 521 des Gleitabschnitts 52 ist eingerichtet, entlang der Innenwand 432 des hinteren Stators 43 und der Innenwand 442 des vorderen Stators 44 zu gleiten. Ein Verbindungsabschnitt 61 des Begrenzungsbolzens 60 ist in einem Verbindungsloch 522 des Gleitabschnitts 52 aufgenommen, sodass der Stößel 50 und der Begrenzungsbolzen 60 integral zusammengefügt sind, das heißt sicher miteinander verbunden sind. Eine Anlagefläche 621 eines Federmontageabschnitts 62 des Begrenzungsbolzens 60 liegt an einer distalen Endfläche 523 des Gleitabschnitts 52 an.
Sich wieder zu 8 zurückwendend ist eine Axialposition der Öffnungsfläche 443 des vorderen Stators 44 so konfiguriert, dass sie im Wesentlichen mit einer Axialposition der distalen Endfläche 523 des Gleitabschnitts 52 in dem Betriebszustand übereinstimmt, in dem der Hub des Stößels 50 der Nullhub ist. Hier bezieht sich das im Wesentlichen Übereinstimmen der Axialposition der Öffnungsfläche 443 mit der Axialposition der distalen Endfläche 523 auf einen Zustand, in dem die Öffnungsfläche 443 und die distale Endfläche 523 sich axial innerhalb eines entsprechenden Axialbereichs befinden, welcher in der Axialrichtung der Mittelachse O gemessen wird. Dieser entsprechende Axialbereich kann von mehreren hundert Mikrometern bis zu mehreren Millimetern variieren und kann zum Beispiel realisiert sein durch Anfasen der Kante(n) der Öffnungsfläche 443 und/oder der distalen Endfläche 523, wie es angesichts des gesunden Menschenverstandes im technischen Gebiet des Solenoidstellgliedes verständlich ist.
Wie oben erörtert wird, wenn die Axialposition der distalen Endfläche 523 und die Axialposition der Öffnungsfläche 443 in dem Nullhub des Stößels 50 im Wesentlichen miteinander übereinstimmen, ein in 8 gezeigter Magnetspalt Gm zwischen dem Stößel 50 und dem vorderen Stator 44 minimiert. Dadurch fließt der magnetische Fluss Φ, welcher in dem Moment des in dem Nichtbestromtzustand Startens der Bestromung der Spule 42 sofort von der Spule 42 erzeugt wird, durch den minimierten Magnetspalt Gm am effektivsten von dem Stößel 50 zu dem vorderen Stator 44. Ferner wird eine Dichte des magnetischen Flusses Φ erhöht, da an dem Spalt Gm eine Querschnittsfläche des Pfades des magnetischen Flusses Φ gedrosselt wird. Im Ergebnis kann in dem in 8 gezeigten Zustand die maximale elektromagnetische Kraft erzielt werden.
Wenn der Stößel 50, wie in 8 durch eine Strichlinie gezeigt, in die Vorwärtsrichtung bewegt wird, werden der Stößel 50 und der vordere Stator 44 miteinander axial zum Überlappen gebracht, sodass eine Vergrößerung in der Querschnittsfläche des Pfades des magnetischen Flusses Φ bewirkt wird. Daher wird die Dichte des magnetischen Flusses Φ reduziert. Im Ergebnis wird die elektromagnetische Kraft der Spule 42 reduziert.
Der Begrenzungsbolzen 60 hat den Verbindungsabschnitt 61, den Federmontageabschnitt 62, einen Gleitabschnitt 63 und den distalen Endabschnitt 64, welche entlang der Mittelachse O koaxial platziert sind und welche in dieser Reihenfolge nacheinander von dem proximalen Ende des Begrenzungsbolzens 60 (dem oberen Ende in 7) aus angeordnet sind. Der Verbindungsabschnitt 61 ist mit dem Stößel 50 zusammengefügt. Die Feder 75 ist an dem Außenumfangsteil des Federmontageabschnitts 62 installiert.
Eine Außenwand des Gleitabschnitts 63 ist entlang einer Innenwand eines Gleitlochs 721 der Hülse 70 verschiebbar. Eine abgestufte Fläche zwischen dem Gleitabschnitt 63 und dem Federmontageabschnitt 62 bildet eine Federsitzfläche 631, welche einen vorderen Endabschnitt (einen unteren Endabschnitt in 7) der Feder 75 abstützt.
Eine Außenwand 641 des distalen Endabschnitts 64 ist in einem Aufnahmeloch 722 der Hülse 70 aufgenommen. Wenn der Begrenzungsbolzen 60 in der in 7 gezeigten am meisten rückwärtigen Position angeordnet ist, ist eine distale Endfläche (eine untere Endfläche in 7) 643 des distalen Endabschnitts 64 im Wesentlichen planparallel zu einer Endfläche (einer unteren Endfläche in 7) 723 der Hülse 70 oder ist geringfügig zu der Endfläche 723 der Hülse 70 auf die axial innere Seite versetzt. Ferner steht zur Zeit der Vorwärtsbewegung des Begrenzungsbolzens 60 in die Vorwärtsrichtung die distale Endfläche 643 von der Endfläche 723 der Hülse 70 vor und wird mit der korrespondierenden Eingriffsnut 14, 24 der Ventilhubreguliereinrichtung 10 in Eingriff gebracht.
Die Hülse 70 weist einen Flansch 71 und einen Hauptkörperabschnitt 72 auf.
Eine Außenumfangswand des Flansches 71 ist angefügt an, das heißt fest angebunden an, eine vordere Öffnung (eine untere Öffnung in 7) 462 des Jochs 46. Ferner kontaktiert ein Außenumfangsrand einer hinteren Endfläche des Flansches 71 die Vorderwand 441 des vorderen Stators 44. Zudem ist in der Hülse 70 eine Ausnehmung 711, welche eine Federhalteplatte 76 aufnimmt, auf einer radialen Innenseite des Außenumfangsrandes der hinteren Endfläche des Flansches 71 ausgebildet.
Der Hauptkörperabschnitt 72 hat das Gleitloch 721 und das Aufnahmeloch 722, welche entlang der Mittelachse O zueinander koaxial sind. Das Gleitloch 721 nimmt den Gleitabschnitt 63 des Begrenzungsbolzens 60 auf. Das Aufnahmeloch 722 nimmt den distalen Endabschnitt 64 des Begrenzungsbolzens 60 auf.
Die Feder 75 ist an dem Außenumfangsteil des Federmontageabschnitts 62 installiert. Die Feder 75 hat zwei Endabschnitte, welche von der Federhalteplatte 76 bzw. der Federsitzfläche 631 des Begrenzungsbolzens 60 abgestützt sind. Die Feder 75 übt eine Federkraft (eine Druckkraft) aus, sodass sie den Begrenzungsbolzen 60 gemeinsam mit dem Stößel 50 in die Vorwärtsrichtung drückt.
Die Federhalteplatte 76 ist in der Ausnehmung 711 des Flansches 71 der Hülse 70 aufgenommen und stützt den hinteren Endabschnitt der Feder 75 ab.
Als Nächstes wird der Betrieb des Solenoidstellgliedes 40, welches in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben werden.
Wie in 11 gezeigt, werden in dem Nichtbestromtzustand der Spule 42 die magnetische Anziehungskraft Fm, welche von dem Permanentmagneten 41 erzeugt wird, und die Federkraft Fsp, welche von der Feder 75 erzeugt wird, dem Stößel 50 beaufschlagt.
Die magnetische Anziehungskraft Fm wird in die Rückwärtsrichtung (die Richtung des von der Nockenwelle 11 weg Rückwärtsbewegens des Stößels 50) ausgeübt. Die magnetische Anziehungskraft Fm ist in dem Nullhub maximal, das heißt dem Hub von 0 mm des Stößels 50. Die magnetische Anziehungskraft Fm wird reduziert, wenn der Hub des Stößels 50 vergrößert wird. Es ist zu bemerken, dass gemäß dem Coulombschen Gesetz die magnetische Anziehungskraft Fm umgekehrt proportional zu dem Quadrat des Hubes reduziert wird. Die magnetische Anziehungskraft Fm wird in die Rückwärtsrichtung (die Richtung des von der Nockenwelle 11 weg Rückwärtsbewegens des Stößels 50) ausgeübt. Die magnetische Anziehungskraft Fm ist maximal bei dem Nullhub, das heißt dem Hub von 0 mm des Stößels 50. Die magnetische Anziehungskraft Fm wird reduziert, wenn der Hub des Stößels 50 vergrößert wird. Die magnetische Anziehungskraft Fm ist so konfiguriert, dass sie bei dem Hub von 0 mm des Stößels 50 größer als die Federkraft Fsp ist. Daher wird in dem Nichtbestromtzustand der Spule 42 der Stößel 50 in der am meisten rückwärtigen Position magnetisch angezogen an die und stationär gehalten von der magnetischen Anziehungskraft des Permanentmagneten 41.
Auf diese Weise wird der distale Endabschnitt 64 des Begrenzungsbolzens 60 in der Position aufgenommen, welche radial einwärtig der Endfläche 723 der Hülse 70 ist. Dadurch wird bei der Ventilhubreguliereinrichtung 10 der Eingriff des Begrenzungsbolzens 60 mit der korrespondierenden Eingriffsnut 14, 24 gelöst, das heißt wird der Begrenzungsbolzen 60 außer Eingriff aus der korrespondierenden Eingriffsnut 14, 24 gebracht.
Wie in 12 gezeigt, wird zur Bestromungszeit der Spule 42 neben der magnetischen Anziehungskraft Fm und der Federkraft Fs bzw. Fsp dem Stößel 50 die elektromagnetische Kraft Fsol beaufschlagt, welche den Stößel 50 magnetisch in die Vorwärtsrichtung anzieht.
Wie oben erörtert, stimmen beim Nullhub des Stößels 50 die Axialposition der Öffnungsfläche 443 des vorderen Stators 44 und die Axialposition der distalen Endfläche 523 des Stößels 50 im Wesentlichen miteinander überein. Dadurch kann in dem Moment des in dem Nichtbestromtzustand der Spule 42 Startens der Bestromung der Spule 42 die maximale Magnetkraft Fsol erzielt werden. Genauer ist bei dem Hub von 0 mm die magnetische Anziehungskraft Fsol maximal und wird bei Vergrößern des Hubes reduziert.
Ferner ist sie so konfiguriert, dass die resultierende Kraft (Fsol + Fsp) der elektromagnetischen Kraft Fsol und der Federkraft Fsp größer als die magnetische Anziehungskraft Fm im gesamten Hubbereich ist, welcher den Hub von 0 mm mit einschließt. Mit dieser Konfiguration kann der Stößel 50 aus der magnetischen Anziehung des Permanentmagneten 41 gelöst werden und kann in die Vorwärtsrichtung auf den Vollhub Sf bewegt werden. Hier sollte bemerkt werden, dass der Stößel 50 durch die Federkraft Fsp alleine in die Vorwärtsrichtung bewegt werden kann, sogar wenn die elektromagnetische Kraft Fsol während der Bewegung des Stößels 50 in die Vorwärtsrichtung Null oder nahe Null wird.
Auf diese Weise wird der distale Endabschnitt 64 des Begrenzungsbolzens 60 von der Endfläche 723 der Hülse 70 zum Vorstehen gebracht und wird mit der korrespondierenden Eingriffsnut 14, 24 der Ventilhubreguliereinrichtung 10 in Eingriff gebracht. Das Gleitstück 21 wird durch die Rotation der Nockenwelle 11 axial zu der vorbestimmten Position bewegt, um den Ventilhubbetrag zu ändern.
Wenn der distale Endabschnitt 64 des Begrenzungsbolzens 60 durch die Rotation des korrespondierenden Schaltabschnitts 13, 23 bei der Axialbewegung des Gleitstücks 21 radial auswärts in die Rückwärtsrichtung gedrückt wird, wird der Stößel 50 aus dem Vollhub Sf heraus in die Rückwärtsrichtung zu einem Hubbereich bewegt, welcher gleich oder kleiner als ein Grenzhub St in der Rückwärtsrichtung ist.
In dem Hubbereich, welcher gleich oder kleiner als der Grenzhub St ist, wird die magnetische Anziehungskraft Fm größer als die Federkraft Fsp. Daher wird der Stößel 50 zu dem Permanentmagneten 41 hin in die Rückwärtsrichtung angezogen, bis die Anziehungsfläche 511 des Stößels 50 die öffnungsseitige Endfläche 471 des Halters 47 kontaktiert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Spalt δ zwischen der Endfläche 411 des Permanentmagneten 41 und der Anziehungsfläche 511 des Stößels 50 ausgebildet, sodass der Stößel 50 nicht gegen den Permanentmagneten 41 stößt.
Nun werden Vorteile des Solenoidstellgliedes 40 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden.

(1) In dem Solenoidstellglied 40 der vorliegenden Ausführungsform wird der Permanentmagnet 41 stationär gehalten. Daher ist es im Vergleich zu dem Solenoidstellglied des Standes der Technik, welches den Permanentmagneten antreibt, möglich, das durch den Stoß zum Zeitpunkt des Antreibens des Permanentmagneten verursachte Brechen (Reißen) des Permanentmagneten einzudämmen, und dadurch ist es möglich, den Betriebsunfähigzustand des Stellgliedes einzudämmen.
(2) Der Halter 47, welcher den Permanentmagneten 41 aufnimmt, ist aus dem magnetischen Material hergestellt. Daher ist es möglich, Leckage des magnetischen Flusses des Permanentmagneten 41 zu begrenzen, und ist es möglich, die magnetische Anziehungskraft Fm des Permanentmagneten 41 zu erhöhen. Ferner ist es sogar in einem Fall, in dem der Permanentmagnet 41 gebrochen ist, möglich, eine Verteilung der Bruchstücke des Permanentmagneten 41 zu begrenzen.
(3) Die öffnungsseitige Endfläche 471 des Halters 47 steht von der Endfläche 411 des Permanentmagneten 41 in Richtung zum Stößel 50 hin vor, und der Spalt δ ist zwischen der Endfläche 411 des Permanentmagneten 41 und der Anziehungsfläche 511 des Stößels 50 ausgebildet. Daher kontaktiert, wenn der Stößel 50 zu dem Permanentmagneten 41 hin angezogen wird, die Anziehungsfläche 511 des Stößels 50, ohne an der Endfläche 411 des Permanentmagneten 41 anzustoßen, die öffnungsseitige Endfläche 471 des Halters 47. Auf diese Weise ist es möglich, das Brechen des Permanentmagneten 41 einzudämmen.

Ferner kontaktiert der Stößel 50 nicht direkt den Permanentmagneten 41, sodass es möglich ist, das über die Zeit Verschlechtern der magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten 41 zu begrenzen.

(4) Die Axialposition der Öffnungsfläche 433 des vorderen Stators 44 stimmt in dem Zustand, in dem der Stößel 50 in der am meisten rückwärtigen Position magnetisch angezogen wird an und stationär gehalten wird von der magnetischen Anziehungskraft des Permanentmagneten 41, im Wesentlichen mit der Axialposition der distalen Endfläche 523 des Stößels 50 überein. Daher wird wegen des Überlappens zwischen dem Stößel 50 und dem vorderen Stator 44 bei der Bewegung des Stößels 50 in die Vorwärtsrichtung die Dichte des magnetischen Flusses reduziert und wird die elektromagnetische Kraft Fsol der Spule 42 reduziert. Auf diese Weise wird die elektromagnetische Kraft Fsol maximiert bei dem Hub von 0 mm, bei dem der Stößel 50 zum Zeitpunkt des Startens des Betriebs der Ventilhubreguliereinrichtung 10 gegen die magnetische Anziehungskraft Fm des Permanentmagneten 41 weg von dem Permanentmagneten 41 entfernt werden muss. Dadurch kann die elektromagnetische Kraft Fsol wirksam erzeugt werden. Somit ist es möglich, die Größe der Spule 42 zu reduzieren.
(5) In dem Solenoidstellglied 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welches bei der Ventilhubreguliereinrichtung 10 verwendet ist, wird zum Zeitpunkt des Entfernens des distalen Endabschnitts 64 des Begrenzungsbolzens 60 weg von der korrespondierenden Eingriffsnut 14, 24 der Begrenzungsbolzen 60 durch das Moment der Nockenwelle 11 radial auswärts in die Rückwärtsrichtung gedrückt. Daher ist es nicht notwendig, eine geeignete Antriebseinrichtung (Antriebsmittel) vorzusehen, welche den Begrenzungsbolzen 60 aus der am meisten vorwärtigen Position des Begrenzungsbolzens 60 heraus in die Rückwärtsrichtung antreibt. Daher ist es im Vergleich zu dem Solenoidstellglied gemäß JPH07-335434A , welches zwei Solenoidantriebseinrichtungen aufweist, die an der Vorwärtsrichtungsseite bzw. der Rückwärtsrichtungsseite vorgesehen sind, möglich, die Größe des Solenoidstellgliedes zu reduzieren.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und die oben beschriebene Ausführungsform kann innerhalb des Prinzips der vorliegenden Erfindung modifiziert werden. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Ausführungsform wie folgt modifiziert werden.

(a) Das Material des Halters 47, welcher den Permanentmagneten 41 aufnimmt, ist nicht auf das magnetische Material beschränkt. Zum Beispiel kann der Halter 47, welcher den Permanentmagneten 41 aufnimmt, aus einem nicht-magnetischen Metallmaterial (z. B. austenitischem rostfreiem Stahl) oder einem Kunststoffmaterial hergestellt sein.
(b) Die öffnungsseitige Endfläche 471 des Halters 47 steht nicht notwendigerweise von der Endfläche 411 des Permanentmagneten 41 in Richtung zum Stößel 50 hin vor. Zum Beispiel kann die öffnungsseitige Endfläche 471 des Halters 47 im Wesentlichen planparallel zu der Endfläche 411 des Permanentmagneten 41 sein oder kann axial vertieft bzw. versetzt von der Endfläche 411 des Permanentmagneten 41 sein.
(c) Die Axialposition der Öffnungsfläche 443 des vorderen Stators 44 braucht nicht notwendigerweise bei dem Nullhub des Stößels 50 mit der Axialposition der distalen Endfläche 523 des Stößels 50 übereinzustimmen.
(d) Die Ventilhubreguliereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Ventilhubreguliereinrichtung sein, welche den Hubbetrag von jeweiligen Auslassventilen reguliert.
(e) Die Strukturen von zum Beispiel den Nocken 18, 19, 28, 29 und dem Gleitstück 21 der Ventilhubreguliereinrichtung 10 sind nicht auf die oben beschriebenen beschränkt und können in geeigneter Weise modifiziert werden, solange die Nocken und das Gleitstück durch die Bewegung des Begrenzungsbolzens des korrespondierenden Solenoidstellgliedes geschaltet werden können.

Wie oben erörtert, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform und deren Modifikationen beschränkt. Das heißt, die obige Ausführungsform und deren Modifikationen können, ohne vom Prinzip der vorliegenden Erfindung abzuweichen, auf diverse Weisen weiter modifiziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6967550 B2 [0002, 0003]
JP 07-335434 A [0085]

Claims

Solenoidstellglied für eine Ventilhubreguliereinrichtung (10), die einen Hubbetrag von einem von einem Einlassventil (91, 92) und einem Auslassventil eines Verbrennungsmotors reguliert, wobei das Solenoidstellglied aufweist: einen Begrenzungsbolzen (60, 601, 602), der eingerichtet ist, sich hin und her zubewegen in Richtung zu und weg von einer Eingriffsnut (14, 24) eines Gleitstücks (21), welches einheitlich mit einer Nockenwelle (11) der Ventilhubreguliereinrichtung (10) drehbar ist und welches relativ zu der Nockenwelle (11) in einer Axialrichtung der Nockenwelle (11) bewegbar ist, wobei: ein distaler Endabschnitt (64) des Begrenzungsbolzens (60, 601, 602) mit der Eingriffsnut (14, 24) des Gleitstücks (21) in Eingriff bringbar ist, wenn der Begrenzungsbolzen (60, 601, 602) zu der Eingriffsnut des Gleitstücks (21) hin in eine Vorwärtsrichtung bewegt wird; und der distale Endabschnitt (64) des Begrenzungsbolzens (60, 601, 602) außer Eingriff aus der Eingriffsnut (14, 24) des Gleitstücks (21) bringbar ist, wenn der Begrenzungsbolzen (60, 601, 602) durch ein von der Nockenwelle (11) beaufschlagtes Moment weg von der Eingriffsnut (14, 24) des Gleitstücks (21) in eine Rückwärtsrichtung bewegt wird, welche zu der Vorwärtsrichtung entgegengesetzt ist; einen Stößel (50), der aus einem magnetischen Material hergestellt ist und der einen Endabschnitt hat, mit dem der Begrenzungsbolzen (60, 601, 602) sicher verbunden ist; einen Permanentmagneten (41), der stationär gehalten ist an einer korrespondierenden Position, welche sich auf einer Seite des Stößels (50) befindet, die abgekehrt von dem distalen Endabschnitt (64) des Begrenzungsbolzens (60, 601, 602) ist, wobei der Permanentmagnet (41) eine magnetische Anziehungskraft ausübt, sodass eine Anziehungsfläche (511) des Stößels (50) in die Rückwärtsrichtung magnetisch angezogen wird; eine Spule (42), die bei Bestromung der Spule (42) eine elektromagnetische Kraft erzeugt, sodass der Stößel (50) magnetisch in die Vorwärtsrichtung angezogen wird und dadurch der Stößel (50) in die Vorwärtsrichtung bewegt wird; und eine Feder (75), die den Begrenzungsbolzen (60, 601, 602) zusammen mit dem Stößel (50) in die Vorwärtsrichtung treibt.
Solenoidstellglied gemäß Anspruch 1, ferner mit einem Halter (47), der aus einem magnetischen Material hergestellt ist, wobei der Halter (47) auf einer Seite offen ist, wo sich die Anziehungsfläche (511) des Stößels (50) befindet, und der Halter (47) den Permanentmagneten (41) aufnimmt.
Solenoidstellglied gemäß Anspruch 2, wobei eine öffnungsseitige Endfläche (471) des Halters (47) von einer Endfläche (411) des Permanentmagneten (41) in Richtung zum Stößel (50) hin vorsteht.
Solenoidstellglied gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einem hinteren Stator (43) und einem vorderen Stator (44), die aus einem magnetischen Material hergestellt sind, wobei: der hintere Stator (43) und der vordere Stator (44) in einer Radialrichtung zwischen der Spule (42) und dem Stößel (50) angeordnet sind und in einer Axialrichtung zwischen dem Permanentmagneten (41) und dem distalen Endabschnitt (64) des Begrenzungsbolzens (60, 601, 602) angeordnet sind; der hintere Stator (43) in der Axialrichtung auf einer Seite des vorderen Stators (44) angeordnet ist, auf welcher sich der Permanentmagnet (41) befindet; ein Spalt (45) in der Axialrichtung zwischen dem hinteren Stator (43) und dem vorderen Stator (44) eingefügt ist; der hintere Stator (43) und der vordere Stator (44) eingerichtet sind, zwischen sich durch den Stößel (50) hindurch einen magnetischen Fluss zu leiten; und eine Axialposition einer Öffnungsfläche (443) des vorderen Stators (44), welche zu dem Spalt (45) hin freiliegt, im Wesentlichen mit einer Axialposition einer distalen Endfläche (523) des Stößels (50) übereinstimmt, wenn der Stößel (50) von der magnetischen Anziehungskraft des Permanentmagneten (41) magnetisch angezogen und stationär gehalten ist.
Solenoidstellglied gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit wenigstens einem Stator (43, 44), welcher in einer Radialrichtung zwischen der Spule (42) und dem Stößel (50) angeordnet ist, wobei ein Außendurchmesser des Permanentmagneten (41) größer als ein Außendurchmesser eines Gleitabschnitts (52) des Stößels (50) ist, welcher entlang des wenigstens einen Stators (43, 44) verschiebbar ist.