JP2013122967A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドＳＬを小型化（特に小径化）でき、且つ、信頼性を向上できる電磁アクチュエータ１を提供する。
【解決手段】電磁アクチュエータ１は、電磁石の磁力により軸方向にプランジャ３を吸引するソレノイドＳＬと、プランジャ３と別体に設けられ、且つ、プランジャ３の移動によって所定のストローク位置まで押し出される可動ピン４と、所定のストローク位置まで押し出された可動ピン４を弾性力によってフルストローク位置まで移動させる節度スプリング６等を備えている。この構成によれば、ソレノイドＳＬの磁力だけで可動ピン４をフルストローク位置まで移動させる必要はなく、プランジャ３のストローク量を可動ピン４のストローク量より小さく設定できるので、プランジャ３を吸引する電磁石の磁力を小さく出来る。すなわち、電磁石を形成するコイル２の外径を小さくできるので、ソレノイドＳＬの小型化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイドの磁力を利用して可動ピンを軸方向に押し出すと共に、ソレノイドに内蔵されるプランジャのストローク量に対し可動ピンのストローク量を大きく出来る電磁アクチュエータに関する。

従来技術として、特許文献１に記載された電磁アクチュエータがある。
この電磁アクチュエータは、例えば、内燃機関のカムシャフトのカムを軸方向にスライドさせることでバルブのリフト量を切り替えるシステム（可変バルブリフトシステムとも呼ばれる）に使用されるもので、図１２に示す様に、コイル１２０への通電によって電磁石を形成するソレノイド１１０と、このソレノイド１１０のハウジング１３０に固定されるスリーブ１４０と、このスリーブ１４０の内周に挿通されて軸方向（図示左右方向）に可動する可動ピン１５０と、この可動ピン１５０の後端部に固定される永久磁石１６０等より構成される。なお、永久磁石１６０の両側には、それぞれ透磁性材料で形成された円盤状のディスク部材１７０、１８０が配置され、接着フィルム等によって永久磁石１６０に接合されている。

上記の構成において、コイル１２０が非通電の時は、永久磁石１６０の磁力がソレノイド１１０のコア部１９０に作用することで、図１２に示す様に、コア部１９０の軸方向端面に一方のディスク部材１７０を介して永久磁石１６０が吸着保持されている。
また、コイル１２０に通電されると、永久磁石１６０の磁気吸着力を上回る反発力が発生するため、可動ピン１５０はスプリング２００の弾性力によって図示右方向へ押し出され、スリーブ１４０の軸方向端面に他方のディスク部材１８０を介して永久磁石１６０が吸着保持される。これにより、可動ピン１５０は、永久磁石１６０がコア部１９０の端面に吸着保持されるゼロストローク位置から、永久磁石１６０がスリーブ１４０の端面に吸着保持されるフルストローク位置まで軸方向に移動して、可動ピン１５０の先端部がカムシャフト（図示せず）に形成された螺旋溝に係合する。

米国特許第６９６７５５０号明細書

ところが、上記の特許文献１に開示された電磁アクチュエータ１００は、可動ピン１５０を押し出す際に、コイル１２０に発生する磁界によって永久磁石１６０の磁気吸着力を上回る反発力が必要となる。すなわち、電磁アクチュエータ１００のソレノイド１１０は、永久磁石１６０を反発させる程の強力な磁力を発生させる必要があるため、コイル１２０の外径が大きくなり、結果的にソレノイド１１０が大型化する。特に、可変バルブリフトシステムに採用される電磁アクチュエータ１００は、搭載スペースが極めて限定されているため、ソレノイド１１０が大型化することによって同システムへの採用が困難になる恐れがある。

また、特許文献１の電磁アクチュエータ１００は、永久磁石１６０が可動ピン１５０と一体に移動する構成であり、可動ピン１５０がゼロストローク位置からフルストローク位置へ移動した時、および、フルストローク位置からゼロストローク位置へ押し戻された時に、それぞれ、永久磁石１６０がスリーブ１４０の端面およびコア部１９０の端面に衝突するため、衝突時の衝撃によって永久磁石１６０が破損する恐れがある。永久磁石１６０の破損は、電磁アクチュエータ１００の作動不良の原因となるため、信頼性の点においても問題がある。

さらに、特許文献１の電磁アクチュエータ１００では、可動ピン１５０をゼロストローク位置およびフルストローク位置に保持するために永久磁石１６０の磁力を利用している。つまり、ゼロストローク位置では、永久磁石１６０をコア部１９０に吸着させ、フルストローク位置では、永久磁石１６０をスリーブ１４０の端面に吸着させることで、振動による可動ピン１５０の動きを防止している。この場合、汎用のフェライト磁石では、強い振動に対して可動ピン１５０の動きを抑えることは困難であり、ネオジム等の希土類磁石を用いる必要があるため、コストの上昇を招くだけでなく、資源リスクを抱える問題も内包している。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ソレノイドを小型化でき、且つ、信頼性を向上できる電磁アクチュエータを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明の電磁アクチュエータは、コイルへの通電によって電磁石を形成し、この電磁石の磁力により軸方向にプランジャを吸引するソレノイドと、プランジャと別体に設けられ、且つ、電磁石に吸引されて移動するプランジャの直線運動が伝達されて、ゼロストローク位置から所定のストローク位置まで押し出される可動ピンと、所定のストローク位置まで押し出された可動ピンを弾性力によってフルストローク位置まで移動させるスプリングとを備え、プランジャのストローク量より可動ピンのストローク量の方が大きく設定されていることを特徴とする。

本発明の電磁アクチュエータは、可動ピンをプランジャと別体に設けているので、電磁石の磁力だけで可動ピンをフルストローク（ゼロストローク位置からフルストローク位置まで移動）させる必要はない。すなわち、電磁石に吸引されるプランジャによって可動ピンをゼロストローク位置から所定のストローク位置まで押し出した後、スプリングの弾性力によってフルストローク位置まで可動ピンを移動させることができる。なお、所定のストローク位置とは、スプリングの弾性力によって可動ピンをフルストローク位置へ移動できる領域に設定される。
これにより、プランジャのストローク量を可動ピンのストローク量より小さく設定できるので、プランジャを吸引する電磁石の磁力を小さく出来る。その結果、電磁石を形成するコイルの外径を小さくできるので、ソレノイドの小型化を図ることができる。
また、本発明の電磁アクチュエータは、永久磁石を使用していないので、永久磁石の破損による作動不良を生じることはなく、信頼性を向上できる。

（請求項２の発明）
本発明の電磁アクチュエータは、コイルへの通電によって電磁石を形成し、この電磁石の磁力により軸方向にプランジャを吸引するソレノイドと、プランジャと別体に設けられ、且つ、電磁石に吸引されて移動するプランジャの直線運動が伝達されて、ゼロストローク位置から所定のストローク位置まで押し出される可動ピンと、所定のストローク位置まで押し出された可動ピンを磁力によってフルストローク位置まで吸引する永久磁石とを備え、プランジャのストローク量より可動ピンのストローク量の方が大きく設定されていることを特徴とする。

本発明の電磁アクチュエータは、可動ピンをプランジャと別体に設けているので、電磁石の磁力だけで可動ピンをフルストローク（ゼロストローク位置からフルストローク位置まで移動）させる必要はない。すなわち、電磁石に吸引されるプランジャによって可動ピンをゼロストローク位置から所定のストローク位置まで押し出した後、永久磁石の磁力によってフルストローク位置まで可動ピンを吸引することができる。なお、所定のストローク位置とは、永久磁石の磁力によって可動ピンをフルストローク位置まで吸引できる領域に設定される。
これにより、プランジャのストローク量を可動ピンのストローク量より小さく設定できるので、プランジャを吸引する電磁石の磁力を小さく出来る。その結果、電磁石を形成するコイルの外径を小さく抑えることができ、ソレノイドの小型化を図ることができる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した電磁アクチュエータにおいて、コイルが非通電の状態で可動ピンがゼロストローク位置に静止している時に、可動ピンは、プランジャとの間に軸方向ギャップを有して配置され、プランジャは、コイルへの通電によって電磁石が形成されると、その電磁石の磁力に吸引されて軸方向ギャップを移動した後、可動ピンに衝突し、その可動ピンは、プランジャが衝突した時に発生する衝突力によって所定のストローク位置まで押し出されることを特徴とする。

上記の構成によれば、ゼロストローク位置に静止している可動ピンに対し、電磁石に吸引されるプランジャが軸方向ギャップを移動して衝突することで、プランジャから可動ピンに運動エネルギ（衝突力）が伝達されて、可動ピンが所定のストローク位置まで押し出される。その後、可動ピンは、請求項１に記載したスプリングの弾性力によってフルストローク位置まで移動する。または、請求項２に記載した永久磁石の磁力に吸引されてフルストローク位置まで移動する。

（請求項４の発明）
請求項１または２に記載した電磁アクチュエータにおいて、コイルが非通電の状態で可動ピンがゼロストローク位置に静止している時に、可動ピンは、プランジャと軸方向に当接して配置され、ソレノイドは、可動ピンの周囲に環状に配置され、且つ、プランジャと軸方向にギャップを有して対向するステータを有し、プランジャは、コイルへの通電によって電磁石が形成されると、その電磁石の磁力に吸引されて可動ピンと一体に移動した後、ステータに当接して停止し、可動ピンは、プランジャの移動が停止した後、慣性によって所定のストローク位置まで移動することを特徴とする。

上記の構成によれば、プランジャが電磁石に吸引されて可動ピンと一体に移動した後、ステータに当接してプランジャの移動が停止すると、プランジャと別体に設けられている可動ピンに慣性が働く。この慣性の働きにより、可動ピンは所定のストローク位置まで押し出され、その後、請求項１に記載したスプリングの弾性力によってフルストローク位置まで移動する。または、請求項２に記載した永久磁石の磁力に吸引されてフルストローク位置まで移動する。

（請求項５の発明）
請求項１に記載した電磁アクチュエータにおいて、可動ピンは、フルストローク位置まで移動した後、スプリングの弾性力によってフルストローク位置に保持されることを特徴とする。
本発明の電磁アクチュエータは、可動ピンをフルストローク位置に保持するためにソレノイド（電磁石）の磁力を利用する必要はなく、スプリングの弾性力によって可動ピンをフルストローク位置に保持できるので、消費電力を少なくできる。

（請求項６の発明）
請求項２に記載した電磁アクチュエータにおいて、可動ピンは、フルストローク位置まで移動した後、永久磁石の磁力によってフルストローク位置に保持されることを特徴とする。
本発明の電磁アクチュエータは、可動ピンをフルストローク位置に保持するためにソレノイド（電磁石）の磁力を利用する必要はなく、永久磁石の磁力によって可動ピンをフルストローク位置に保持できるので、消費電力を少なくできる。

実施例１に係る電磁アクチュエータの静止状態を示す断面図である。 実施例１に係る電磁アクチュエータの作動状態を示す断面図である。 実施例１に係る節度スプリングの平面図である。 節度スプリングの変形例を示す平面図である。 実施例１に係る可動ピンと節度スプリングとの関係を示す説明図である。 実施例２に係る電磁アクチュエータの静止状態を示す断面図である。 実施例２に係る電磁アクチュエータの作動状態を示す断面図である。 実施例３に係る電磁アクチュエータの静止状態を示す断面図である。 実施例３に係る電磁アクチュエータの作動状態を示す断面図である。 実施例４に係る電磁アクチュエータの静止状態を示す断面図である。 実施例４に係る電磁アクチュエータの作動状態を示す断面図である。 従来技術に係る電磁アクチュエータの断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１に記載する電磁アクチュエータは、内燃機関のカムシャフトのカムを軸方向にスライドさせることで排気バルブまたは吸気バルブのリフト量を切り替える可変バルブリフトシステムに採用される。
この電磁アクチュエータ１は、図１に示す様に、コイル２への通電により電磁石を形成してプランジャ３を駆動するソレノイドＳＬと、プランジャ３の動きに連動して軸方向（図示左右方向）に可動する可動ピン４と、この可動ピン４を保持するスリーブ５と、可動ピン４を軸方向に付勢する節度スプリング６等より構成される。

ソレノイドＳＬは、磁気回路を兼ねるハウジング７と、図示しないボビンに巻回されてハウジング７の内部に収容される上記コイル２と、このコイル２の内周を可動する上記プランジャ３と、ハウジング７の入口側（図示右側）に配置されるステータ８と、プランジャ３を反ステータ方向へ付勢するリターンスプリング９等より構成される。
ハウジング７は、例えば、鉄等の磁性体によって形成され、図示左側の底面中央部に円形孔が開口する筒状ケース７ａと、円形孔に嵌合して筒状ケース７ａの底面を閉塞する底面プレート７ｂとで構成され、筒状ケース７ａの入口側が開口する有底円筒体である。

コイル２は、例えば、図示しないリレーを通じて外部のＥＣＵ（電子制御装置）に接続され、そのＥＣＵによりリレーを介して通電制御される。
プランジャ３は、コイル２の内周を軸心方向（図示左右方向）に摺動可能な円柱形状を有し、ステータ８との間に配設されるリターンスプリング９によってハウジング７の底面側へ付勢され、プランジャ３の底面（反ステータ側の軸方向端面）が底面プレート７ｂの表面に当接している。
ステータ８は、鉄等の磁性体によって磁気回路の一部を形成し、筒状ケース７ａの入口側開口部の内周に嵌合する円盤状のプレートコア部８ａと、このプレートコア部８ａよりコイル２の内周側へ入り込む円筒コア部８ｂとを有している。また、プレートコア部８ａには、径方向の中央部に可動ピン４を軸方向に通すための丸孔が空けられている。

スリーブ５は、中央部が円形に開口するフランジ状の固定リング部５ａと、節度スプリング６の可動領域を確保するスプリング室５ｂと、可動ピン４を摺動自在に保持する摺動筒部５ｃ等を形成している。
固定リング部５ａは、筒状ケース７ａの入口側開口部の内周に嵌合してステータ８の表面上に配置され、例えば、かしめ等の手段により筒状ケース７ａに固定される。
スプリング室５ｂは、径方向に可動ピン４の外径より大きい内径を有し、且つ、ステータ８との間に可動ピン４のストローク量に相当する軸方向寸法が確保されている。また、スプリング室５ｂの内周には、軸方向および周方向への移動が規制された固定壁１０が設けられ、且つ、固定壁１０の側面には、軸方向の中央部に固定ピン１１が突設されている。なお、可動ピン４のストローク量とは、図１に示す可動ピン４のゼロストローク位置から図２に示すフルストローク位置までの軸方向距離である。

可動ピン４は、例えば、非磁性体であるステンレス鋼（ＳＵＳ）によって断面円形の棒状に形成され、長手方向の一端側（図示右側）が摺動筒部５ｃの内周に挿通され、他端側がステータ８のプレートコア部８ａに形成された丸孔を通ってハウジング７の内部へ入り込んでいる。なお、可動ピン４の一端側の先端部は、摺動筒部５ｃの端面より軸方向に突き出ている。
この可動ピン４には、長手方向の中央部より他端側寄りの位置にフランジ部４ａが一体に設けられ、このフランジ部４ａの外周面に移動ピン１２が突設されている。また、フランジ部４ａは、可動ピン４のストローク量を規制するストッパ部としても機能する。つまり、可動ピン４は、フランジ部４ａのステータ側の端面がステータ８の表面に当接する位置（図１に示す位置）と、フランジ部４ａの反ステータ側の端面がスプリング室５ｂの軸方向端面に当接する位置（図２に示す位置）との間で軸方向に可動する。

ここで、可動ピン４のストロークに対する始点および終点をゼロストローク位置およびフルストローク位置と定義すると、ストッパ部（フランジ部４ａ）が当接するステータ８の表面は、可動ピン４のゼロストローク位置を規制する第１のストッパ面を形成し、ストッパ部が当接するスプリング室５ｂの軸方向端面は、可動ピン４のフルストローク位置を規制する第２のストッパ面を形成している。なお、実施例１では、可動ピン４がゼロストローク位置に静止している状態（図１に示す状態）で、可動ピン４とプランジャ３との間に所定の軸方向ギャップが設定されている。但し、この軸方向ギャップは、可動ピン４のストローク量より小さく設定される。一例として、可動ピン４のストローク量を４ｍｍとした場合、軸方向ギャップは２ｍｍに設定される。

節度スプリング６は、図３に示す様に、螺旋状に巻いた巻回部６ａと、その巻回部６ａの両端から直線状に延びる２本のアーム部６ｂとを有し、この２本のアーム部６ｂが巻回部６ａを中心に略Ｖ字型（略Ｃ字型、略Ｕ字型等でも良い）に開いた、いわゆる捻じりコイルばねとして形成されている。この節度スプリング６は、２本のアーム部６ｂの端部にそれぞれリング状のフック６ｃ、６ｄが形成され、一方のフック６ｃが固定ピン１１に嵌合して取り付けられ、他方のフック６ｄが移動ピン１２に嵌合して取り付けられている。 なお、節度スプリング６は、図４に示す様に、圧縮コイルばねを利用することも可能である。

ここで、可動ピン４に対する節度スプリング６の作用を図５に基づいて説明する。
図５は、固定ピン１１に対する移動ピン１２の軸方向位置と節度スプリング６の反力（弾性力）との関係を示すもので、図５（ａ）は可動ピン４のゼロストローク位置、図５（ｂ）は可動ピン４の中立位置、図５（ｃ）は可動ピン４のフルストローク位置を示している。なお、図５（ｂ）の中立位置は、移動ピン１２が固定ピン１１と軸方向に同一位置まで移動した状態である。

節度スプリング６は、固定ピン１１に取り付けられる一方のフック６ｃと、移動ピン１２に取り付けられる他方のフック６ｄとの間に反力を蓄えており、この反力によって可動ピン４をゼロストローク位置およびフルストローク位置へ付勢する働きを有する。
但し、図５（ｂ）に示す中立位置では、固定ピン１１と移動ピン１２とが軸方向に同位置となるため、節度スプリング６の反力Ｆｏが一方のフック６ｃと他方のフック６ｄとの間に図示矢印方向、つまり、可動ピン４の軸方向と直交する径方向に作用する。このため、中立位置では、節度スプリング６の反力が可動ピン４を軸方向へ動かす推進力として働くことはない。

これに対し、移動ピン１２が中立位置よりゼロストローク側にある場合は、図５（ａ）に示す様に、節度スプリング６の反力Ｆａが移動ピン１２をゼロストローク側へ付勢する推進力として働くため、可動ピン４はゼロストローク位置に保持される。
一方、移動ピン１２が中立位置よりフルストローク側にある場合は、図５（ｃ）に示す様に、節度スプリング６の反力Ｆｂが移動ピン１２をフルストローク側へ付勢する推進力として働くため、可動ピン４はフルストローク位置に保持される。

次に、上記の構成を有する電磁アクチュエータ１の作動を説明する。
図１に示す静止状態よりコイル２に通電されて電磁石が形成されると、その電磁石の磁力によりプランジャ３が吸引されてステータ８側（図示右側）へ移動する。このプランジャ３は、可動ピン４との間に設定される軸方向ギャップを移動した後、可動ピン４の軸方向端面に衝突する。この後、コイル２への通電が遮断されると、図２に左向き矢印で示す様に、リターンスプリング９の反力によってプランジャ３が押し戻され、底面プレート７ｂに当接して停止する。

可動ピン４は、プランジャ３が衝突した時に発生する衝突力が節度スプリング６の反力、すなわち、可動ピン４をゼロストローク位置に保持しようとする力に打ち勝つことにより、ゼロストローク位置から軸方向に押し出されて、所定のストローク位置まで移動する。但し、この所定のストローク位置は、上記の中立位置と同義ではなく、中立位置よりフルストローク側に設定される。言い換えると、節度スプリング６の反力が可動ピン４をフルストローク側へ付勢する領域に所定のストローク位置が設定される。

プランジャ３との衝突により、可動ピン４が中立位置を超えて所定のストローク位置まで移動すると、図５（ｃ）に示した様に、節度スプリング６の反力が可動ピン４をフルストローク側へ付勢する推進力として働く。これにより、可動ピン４は、上記の推進力を受けてフルストローク側へ移動し、可動ピン４に設けられたストッパ部（フランジ部４ａ）が第２のストッパ面を形成するスプリング室５ｂの軸方向端面に当接して移動が停止する。この状態で、可動ピン４は、節度スプリング６の反力によってフルストローク位置に保持される。
この後、可動ピン４が図１に示す静止位置へ戻る時は、図示しないエンジン側のカムシャフトから戻し力を受けて、中立位置よりゼロストローク側へ押し戻された後、節度スプリング６の反力によってゼロストローク位置へ復帰する。

（実施例１の作用および効果）
実施例１の電磁アクチュエータ１は、電磁石に吸引されるプランジャ３によって可動ピン４をゼロストローク位置から所定のストローク位置まで押し出した後、節度スプリング６の反力によってフルストローク位置まで可動ピン４を移動させることができる。
すなわち、可動ピン４をプランジャ３と別体に設けているので、ソレノイドＳＬの磁力だけで可動ピン４をゼロストローク位置からフルストローク位置まで移動させる必要はない。これにより、プランジャ３のストローク量を可動ピン４のストローク量より小さく設定できるので、プランジャ３を吸引する電磁石の磁力を小さく出来る。その結果、電磁石を形成するコイル２の外径を小さくできるので、ソレノイドＳＬの小型化を図ることができる。

特に、実施例１では、本発明の電磁アクチュエータ１を、内燃機関の可変バルブリフトシステムに採用しているので、電磁アクチュエータ１の搭載スペースが極めて限定されている。よって、ソレノイドＳＬの小型化、特に小径化は、電磁アクチュエータ１の配置自由度を向上できる上で大きなメリットとなる。
また、実施例１の電磁アクチュエータ１は、永久磁石を使用することなく、節度スプリング６の反力によって可動ピン４をゼロストローク位置およびフルストローク位置に保持できる。この構成によれば、特許文献１の従来技術と比較して、高価な希土類磁石を使用しないことによるコストダウンを図ることができ、且つ、永久磁石の破損による作動不良が生じないので、より信頼性の高い電磁アクチュエータ１を提供できる。

（実施例２）
この実施例２に示す電磁アクチュエータ１は、図６に示す様に、コイル２が非通電の状態で可動ピン４がゼロストローク位置に静止している時に、プランジャ３と可動ピン４とが軸方向に当接している一例である。
また、ステータ８は、実施例１と比較して円筒コア部８ｂの内径が小さい、つまり、円筒コア部８ｂの肉厚がより厚く形成され、プランジャ３と軸方向にギャップを有して対向する対向面８ｃを有している。
この電磁アクチュエータ１は、コイル２への通電によって電磁石が形成されると、プランジャ３が電磁石の磁力に吸引されて可動ピン４と一体に移動した後、円筒コア部８ｂの対向面８ｃに当接して停止する。

一方、可動ピン４は、プランジャ３の移動が停止した後、慣性によって更に移動を継続し、中立位置を超えて所定のストローク位置まで移動する。
この後、実施例１と同じく、可動ピン４が節度スプリング６の反力を受けてフルストローク側へ移動し、図７に示す様に、可動ピン４に設けられたストッパ部（フランジ部４ａ）が第２のストッパ面を形成するスプリング室５ｂの軸方向端面に当接して移動が停止する。この状態で、可動ピン４は、節度スプリング６の反力によってフルストローク位置に保持される。
この実施例２の構成においても、プランジャ３のストローク量を可動ピン４のストローク量より小さくできるので、コイル２の外径を小さく形成して、ソレノイドＳＬの小型化（小径化）を図ることができると共に、永久磁石を使用しないことによるコストダウンの効果、および、信頼性の向上を得ることができる。

（実施例３）
この実施例３は、所定のストローク位置からフルストローク位置まで可動ピン４を移動させる手段として永久磁石１３を用いた一例である。
なお、プランジャ３と可動ピン４との関係は実施例１と同じである。つまり、図８に示す様に、コイル２が非通電の状態で可動ピン４がゼロストローク位置に静止している時に、プランジャ３と可動ピン４との間に所定の軸方向ギャップが確保されている。
永久磁石１３は、スリーブ５の内部で可動ピン４のフランジ部４ａと軸方向に対向して配置され、且つ、可動ピン４のフルストローク位置を規制する第２のストッパ面を形成している。

可動ピン４は、フランジ部４ａが磁性体（例えば鉄）によって形成され、非磁性体であるピン本体とは別体に設けられ、例えば、溶接等によってピン本体に接合されている。なお、フランジ部４ａを含む可動ピン４の全体を磁性体によって形成することも可能である。また、スリーブ５の内部には、可動ピン４の周囲にコイルスプリング１４が配設されている。このコイルスプリング１４は、フルストローク位置へ移動した可動ピン４が、エンジン側のカムシャフトから戻し力を受けて押し戻された時に、永久磁石１３の吸引力に打ち勝って可動ピン４をゼロストローク位置まで押し戻す働きを有する。言い換えると、ソレノイドＳＬの作動が停止状態の時に、可動ピン４をゼロストローク位置に保持する働きを有している。

この電磁アクチュエータ１は、電磁石の磁力に吸引されて軸方向ギャップを移動したプランジャ３が可動ピン４に衝突し、その衝突力がコイルスプリング１４の反力に打ち勝つことで、可動ピン４が軸方向に押し出される。
可動ピン４が所定のストローク位置まで押し出されると、可動ピン４のフランジ部４ａに作用する永久磁石１３の磁力がコイルスプリング１４の反力より大きくなる。その結果、可動ピン４がフルストローク側へ移動して、磁性体であるフランジ部４ａが永久磁石１３に吸着される。これにより、可動ピン４は、図９に示す様に、フランジ部４ａが永久磁石１３に吸着された状態でフルストローク位置に保持される。

この後、可動ピン４が図７に示す静止位置へ戻る時は、エンジン側のカムシャフトから戻し力を受けて所定の位置まで押し戻されると、フランジ部４ａを吸引する永久磁石１３の磁力に抗してコイルスプリング１４の反力（可動ピン４をゼロストローク側へ押し戻す力）がフランジ部４ａに働くことで、可動ピン４が押し戻されてゼロストローク位置へ復帰する。
上記の構成では、可動ピン４をフルストローク位置に保持するために永久磁石１３を使用しているが、電磁石の磁力によってプランジャ３を吸引する時に、永久磁石１３の磁力が働くことはない。つまり、永久磁石１３の磁力に抗してプランジャ３を移動させる必要はないので、ソレノイドＳＬの規格を実施例１と同一にできる。よって、この実施例３においても、プランジャ３のストローク量を可動ピン４のストローク量より小さくできるので、コイル２の外径を小さく形成して、ソレノイドＳＬの小型化（小径化）を図ることができる。

（実施例４）
この実施例４は、実施例３と同じく、所定のストローク位置まで押し出された可動ピン４をフルストローク位置まで移動させる手段として永久磁石１３を用いた別の一例である。実施例３との相違は、図１０に示す様に、コイル２が非通電の状態で可動ピン４がゼロストローク位置に静止している時に、プランジャ３と可動ピン４とが軸方向に当接している点である。
この実施例４の電磁アクチュエータ１において、コイル２への通電によって電磁石が形成され、その電磁石の磁力に吸引されてプランジャ３と可動ピン４とが一体に移動した後、プランジャ３が円筒コア部８ｂの対向面８ｃに当接して停止するまでの動作は、実施例２と同じである。

プランジャ３の移動が停止した後、可動ピン４は慣性によって更に移動を継続し、所定のストローク位置まで移動すると、実施例３と同じく、可動ピン４のフランジ部４ａに作用する永久磁石１３の磁力がコイルスプリング１４の反力より大きくなる。その結果、可動ピン４がフルストローク側へ移動して、磁性体であるフランジ部４ａが永久磁石１３に吸着される。これにより、可動ピン４は、図１１に示す様に、フランジ部４ａが永久磁石１３に吸着された状態でフルストローク位置に保持される。可動ピン４がフルストローク位置からゼロストローク位置へ戻る時の動作は、実施例３と同じである。

この実施例４の構成においても、実施例３と同様に、電磁石の磁力によってプランジャ３を吸引する時に、永久磁石１３の磁力が働くことはない。つまり、永久磁石１３の磁力に抗してプランジャ３を移動させる必要はないので、ソレノイドＳＬの規格を実施例１と同一にできる。よって、プランジャ３のストローク量を可動ピン４のストローク量より小さくできるので、コイル２の外径を小さく形成して、ソレノイドＳＬの小型化（小径化）を図ることができる。

（変形例）
実施例１では、本発明の電磁アクチュエータを内燃機関の可変バルブリフトシステムに採用した一例を記載したが、電磁アクチュエータの用途を限定するものではない。
実施例１〜４に記載した電磁アクチュエータ１は、プランジャ３を底面プレート７ｂ側へ付勢するリターンスプリング９を有しているため、プランジャ３の移動によって可動ピン４が押し出された後、コイル２への通電が停止されてプランジャ３がリターンスプリング９により押し戻された状態、つまり、可動ピン４とプランジャ３とが軸方向に離れている状態でも、振動によってプランジャ３が軸方向に動くことはない。これにより、プランジャ３が軸方向に動くことで発生する衝突音を防止できる。これに対し、衝突音が問題無ければ、リターンスプリング９を廃止して部品点数を削減することもできる。

但し、実施例１、３の構成、つまり、プランジャ３が可動ピン４に衝突した時に発生する衝突力を利用して可動ピン４をゼロストローク位置から軸方向に押し出す構成では、リターンスプリング９を廃止するための条件として、コイル２の通電停止時にプランジャ３の底面が底面プレート７ｂの表面に当接する初期位置（図１、図８に示す位置）まで戻ることが必要となる。例えば、可動ピン４がゼロストローク位置からフルストローク位置へ移動する方向が上方向（反重力方向）、あるいは斜め上方向となる様に、電磁アクチュエータ１の取付け姿勢を特定すれば、コイル２の通電停止時にプランジャ３が自重で底面プレート７ｂ側へ移動できるので、静止時にプランジャ３と可動ピン４との間に軸方向ギャップを確保することができる。よって、リターンスプリング９を廃止することは可能である。

１ 電磁アクチュエータ
２ コイル
３ プランジャ
４ 可動ピン
４ａ 可動ピンのフランジ部
６ 節度スプリング（スプリング）
７ ハウジング
８ ステータ
８ｃ ステータの対向面
９ リターンスプリング
１３ 永久磁石
ＳＬ ソレノイド

Claims (6)

1. コイルへの通電によって電磁石を形成し、この電磁石の磁力により軸方向にプランジャを吸引するソレノイドと、
   前記プランジャと別体に設けられ、且つ、前記電磁石に吸引されて移動する前記プランジャの直線運動が伝達されて、ゼロストローク位置から所定のストローク位置まで押し出される可動ピンと、
   前記所定のストローク位置まで押し出された前記可動ピンを弾性力によってフルストローク位置まで移動させるスプリングとを備え、
   前記プランジャのストローク量より前記可動ピンのストローク量の方が大きく設定されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. コイルへの通電によって電磁石を形成し、この電磁石の磁力により軸方向にプランジャを吸引するソレノイドと、
   前記プランジャと別体に設けられ、且つ、前記電磁石に吸引されて移動する前記プランジャの直線運動が伝達されて、ゼロストローク位置から所定のストローク位置まで押し出される可動ピンと、
   前記所定のストローク位置まで押し出された前記可動ピンを磁力によってフルストローク位置まで吸引する永久磁石とを備え、
   前記プランジャのストローク量より前記可動ピンのストローク量の方が大きく設定されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
3. 請求項１または２に記載した電磁アクチュエータにおいて、
   前記コイルが非通電の状態で前記可動ピンが前記ゼロストローク位置に静止している時に、前記可動ピンは、前記プランジャとの間に軸方向ギャップを有して配置され、
   前記プランジャは、前記コイルへの通電によって電磁石が形成されると、その電磁石の磁力に吸引されて前記軸方向ギャップを移動した後、前記可動ピンに衝突し、
   前記可動ピンは、前記プランジャが衝突した時に発生する衝突力によって前記所定のストローク位置まで押し出されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
4. 請求項１または２に記載した電磁アクチュエータにおいて、
   前記コイルが非通電の状態で前記可動ピンが前記ゼロストローク位置に静止している時に、前記可動ピンは、前記プランジャと軸方向に当接して配置され、
   前記ソレノイドは、前記可動ピンの周囲に環状に配置され、且つ、前記プランジャと軸方向にギャップを有して対向するステータを有し、
   前記プランジャは、前記コイルへの通電によって電磁石が形成されると、その電磁石の磁力に吸引されて前記可動ピンと一体に移動した後、前記ステータに当接して停止し、
   前記可動ピンは、前記プランジャの移動が停止した後、慣性によって前記所定のストローク位置まで移動することを特徴とする電磁アクチュエータ。
5. 請求項１に記載した電磁アクチュエータにおいて、
   前記可動ピンは、前記フルストローク位置まで移動した後、前記スプリングの弾性力によって前記フルストローク位置に保持されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
6. 請求項２に記載した電磁アクチュエータにおいて、
   前記可動ピンは、前記フルストローク位置まで移動した後、前記永久磁石の磁力によって前記フルストローク位置に保持されることを特徴とする電磁アクチュエータ。

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