JP2013224628A - Electromagnetic actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のバルブリフト調整装置に適用され、規制ピンを前進させて係合溝に係合させることでスライダの位置を切り替える電磁アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electromagnetic actuator that is applied to a valve lift adjusting device for an internal combustion engine and switches a slider position by advancing a regulating pin to engage with an engaging groove.
従来、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのリフト量を調整するバルブリフト調整装置において、カムシャフトと共に回転しつつカムシャフトに対し軸方向に相対移動可能に設けられたスライダの位置を切り替えるものが知られている。また、スライダの位置を切り替える手段として、電磁力またはスプリング力によって規制ピンを作動させ、スライダに形成された係合溝に規制ピンの先端部を嵌合させる電磁アクチュエータが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a valve lift adjustment device that adjusts the lift amount of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, the position of a slider provided so as to be movable relative to the camshaft in an axial direction while rotating together with the camshaft is known. It has been. Further, as a means for switching the position of the slider, an electromagnetic actuator is known in which a restriction pin is operated by an electromagnetic force or a spring force and a tip end portion of the restriction pin is fitted in an engagement groove formed in the slider.
例えば、特許文献1に記載の電磁アクチュエータは、規制ピンと同軸上に設けられたロックピンのテーパ面が、規制ピンの穴に収容されたボールをスリーブの内壁に押し付けることで規制ピンを作動不能にロックする。
規制ピンを作動させるときは、コイルの電磁力によってロックピンを引き抜き方向に移動させることでロックを解除するとともに、スプリング力によって規制ピンを作動させる。
For example, in the electromagnetic actuator described in Patent Document 1, the taper surface of the lock pin provided coaxially with the restriction pin makes the restriction pin inoperable by pressing a ball accommodated in the hole of the restriction pin against the inner wall of the sleeve. Lock it.
When operating the restriction pin, the lock pin is released by moving the lock pin in the pulling direction by the electromagnetic force of the coil, and the restriction pin is operated by the spring force.
特許文献1の電磁アクチュエータでは、内燃機関の振動等によってロックピンと規制ピンとが同方向に振動することにより、ロックピンのテーパ面とボールとの接触が離れ、規制ピンのロックが外れるおそれがある。その結果、規制ピンが不適切なタイミングで作動し、スライダ等の回転部分に接触して破損すると、バルブリフト量の調整が不能になるという問題がある。
仮に、ロックピンをボールに押し付ける荷重を強くした場合、それに応じてロックピンを引き抜くための電磁力を大きくする必要があり、電磁アクチュエータの体格が大きくなる。また、ロックピンの押付力を大きくしたとしても、ロックピンと規制ピンとが同方向に振動するため、規制ピンのロックが外れる可能性は依然として存在する。
In the electromagnetic actuator of Patent Document 1, the lock pin and the restriction pin vibrate in the same direction due to vibration of the internal combustion engine, etc., so that the taper surface of the lock pin and the ball are separated from each other and the restriction pin may be unlocked. As a result, there is a problem that adjustment of the valve lift amount becomes impossible when the regulation pin operates at an improper timing and comes into contact with a rotating part such as a slider and is damaged.
If the load for pressing the lock pin against the ball is increased, it is necessary to increase the electromagnetic force for pulling out the lock pin accordingly, which increases the size of the electromagnetic actuator. Even if the pressing force of the lock pin is increased, the lock pin and the restriction pin vibrate in the same direction, so there is still a possibility that the restriction pin is unlocked.
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、内燃機関のバルブリフト調整装置に適用される電磁アクチュエータにおいて、規制ピンのロックが振動等により外れることを防止する電磁アクチュエータを提供することにある。 The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent the lock of the restriction pin from being released due to vibration or the like in an electromagnetic actuator applied to a valve lift adjustment device of an internal combustion engine. It is to provide an electromagnetic actuator.
本発明は、内燃機関のバルブリフト調整装置に適用され、コイルの通電によって発生する電磁力によって、規制ピンを作動不能にロックするロック状態と規制ピンを作動可能とするフリー状態とを切り替え、フリー状態ではスプリング力によって規制ピンを作動させる電磁アクチュエータにおいて、規制ピンをロックするラッチ部材を、規制ピンの軸と直交する方向に往復移動可能に設けたことを特徴とする。 The present invention is applied to a valve lift adjustment device for an internal combustion engine, and switches between a locked state in which a restriction pin is locked and a free state in which the restriction pin is operable by an electromagnetic force generated by energization of a coil. In the state, in the electromagnetic actuator that operates the restriction pin by a spring force, a latch member that locks the restriction pin is provided so as to be able to reciprocate in a direction orthogonal to the axis of the restriction pin.
ラッチ部材と規制ピンとの移動可能方向が互いに直交しているため、内燃機関の振動等によって規制ピンのロックが外れることを防止することができる。したがって、不適切なタイミングに規制ピンが作動することによる規制ピンの破損を防止することができる。よって、バルブリフト調整装置の信頼性を向上することができる。
また、電磁力によって規制ピンを直接保持する構成に比べ、ラッチ部材を規制ピンと直交方向に電磁駆動することで、電磁駆動力を低減することができる。よって、電磁アクチュエータの体格を小さくすることができる。
Since the movable directions of the latch member and the restriction pin are orthogonal to each other, it is possible to prevent the restriction pin from being unlocked due to vibration of the internal combustion engine or the like. Therefore, it is possible to prevent the restriction pin from being damaged due to the restriction pin operating at an inappropriate timing. Therefore, the reliability of the valve lift adjustment device can be improved.
Further, the electromagnetic driving force can be reduced by electromagnetically driving the latch member in the direction orthogonal to the regulating pin as compared with the configuration in which the regulating pin is directly held by the electromagnetic force. Therefore, the physique of the electromagnetic actuator can be reduced.
さらに、バルブリフト調整装置に適用される本発明の電磁アクチュエータでは、規制ピンの先端部を係合溝から離間させるとき、カムシャフトのトルクによって規制ピンが押し戻される。この押し戻しの力は、電磁アクチュエータが規制ピンを前進させる駆動力に対して充分に大きい。したがって、規制ピンを前進させる駆動力として、作動時のみ電磁力を発生させなくても、比較的大きなスプリング荷重を常に規制ピンに作用させ、作動させないときはラッチ部材により規制ピンをロックする構成とすることで、電磁アクチュエータの構成を簡単にすることができる。 Furthermore, in the electromagnetic actuator of the present invention applied to the valve lift adjusting device, the regulating pin is pushed back by the torque of the camshaft when the tip of the regulating pin is separated from the engagement groove. This pushing back force is sufficiently large with respect to the driving force by which the electromagnetic actuator advances the restriction pin. Therefore, as a driving force for advancing the restriction pin, a relatively large spring load is always applied to the restriction pin without generating an electromagnetic force only at the time of operation, and when not operated, the restriction pin is locked by a latch member. Thus, the configuration of the electromagnetic actuator can be simplified.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による電磁アクチュエータは、内燃機関の吸気バルブのリフト量を調整するバルブリフト調整装置に適用される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
The electromagnetic actuator according to the first embodiment of the present invention is applied to a valve lift adjusting device that adjusts the lift amount of an intake valve of an internal combustion engine.
まず、バルブリフト調整装置について図1〜図6を参照して説明する。以下の説明で、「図1等」とは図1、図3、図5をいい、「図2等」とは図2、図4、図6をいう。
図1〜図6に示すように、バルブリフト調整装置101は、カムシャフト11と共に回転するスライダ21に一体に設けられたカムによって、ローラ31、32およびスイングアーム33、34を介してリンクされた吸気バルブ91、92のリフト量を調整する。
First, the valve lift adjusting device will be described with reference to FIGS. In the following description, “FIG. 1 etc.” refers to FIGS. 1, 3 and 5, and “FIG. 2 etc.” refers to FIGS. 2, 4 and 6.
As shown in FIGS. 1 to 6, the valve
カムシャフト11は、図示しないクランクシャフトに連動して一定方向に回転する。この回転方向は、カムシャフト11を図1等の左側から見たときの反時計方向に相当する。
図2等に示すように、カムシャフト11は、スライダ21が嵌合する部分の外面にスプライン外歯が形成されている。なお、図1等ではスプライン外歯の図示を省略している。
筒状のスライダ21は、内面に形成されたスプライン内歯がカムシャフト11のスプライン外歯と噛み合うことにより、カムシャフト11と共に回転しつつカムシャフト11に対し軸方向に相対移動可能に設けられている。すなわち、スライダ21は、カムシャフト11に鍔状に固定された2つのスライダリミッタ12、22の間を軸方向に往復移動可能に設けられている。
The
As shown in FIG. 2 and the like, the
The
スライダ21の両端には、2組の切替部13、23、小リフト用カム18、28および大リフト用カム19、29が一体に設けられている。切替部13、23は、カムシャフト11に対するスライダ21の軸方向の位置を切り替える。
以下、図1の左側の切替部を第1切替部13といい、図1の右側の切替部を第2切替部23という。これら2組の構成は基本的に同じであるので、代表として第1切替部13、第1小リフト用カム18および第1大リフト用カム19について構成を説明する。
Two sets of switching
Hereinafter, the left switching unit in FIG. 1 is referred to as a
第1切替部13には、前段部15、移行部16、後段部17からなる第1係合溝14が形成されている。
前段部15および後段部17は、軸方向の異なる位置で、それぞれ軸に直交する方向に延びている。また、図2に示すように、前段部15は回転方向前方に向かうにつれて溝の深さが浅くなり、図6に示すように、後段部17は回転方向後方に向かうにつれて溝の深さが浅くなる。
移行部16は、軸に直交する方向に対して、回転方向前方が前段部15に近づき、回転方向後方が後段部17に近づくように傾斜しつつ、前段部15と後段部17とを接続している。
The
The
The
ここで、バルブリフト調整装置101には、第1切替部13および第2切替部23にそれぞれ対応する2つの電磁アクチュエータ401、402が適用されている。
第1切替部13に対応する電磁アクチュエータ401は、カムシャフト11の回転タイミングに同期して規制ピン601を前進させ、第1係合溝14に係合させる。その結果、スライダ21は、カムシャフト11の回転に伴ってスライダリミッタ12側へ移動する。一方、第2切替部23に対応する電磁アクチュエータ402は、カムシャフト11の回転タイミングに同期して規制ピン602を前進させ、第2係合溝24に係合させる。その結果、スライダ21は、カムシャフト11の回転に伴ってスライダリミッタ22側へ移動する。この詳しい動作に関しては後述する。
Here, two
The
第1小リフト用カム18および第1大リフト用カム19は、第1切替部13に対しスライダ21の軸方向中央寄りに、互いに隣接して設けられている。図2等に示すように、第1小リフト用カム18および第1大リフト用カム19は、回転方向の一方で基準円に対し外側に偏心している。また、第1大リフト用カム19は、第1小リフト用カム18よりも基準円からの偏心量が大きくなるように形成されている。
The first
以上説明した第1切替部13に対し、第2切替部23は、図1等において左右対称に配置されている。第2小リフト用カム28および第2大リフト用カム29は、第2切替部23に対しスライダ21の軸方向中央寄りに、互いに隣接して設けられている。また、第2小リフト用カム28および第2大リフト用カム29は、第1小リフト用カム18および第1大リフト用カム19に対し、軸方向に同じ向きでオフセットし、回転方向に偏心部の位相を約180°ずらした向きで配置されている。
With respect to the
ローラ31、32およびスイングアーム33、34は、2組の小リフト用カム18、28および大リフト用カム19、29にそれぞれ対応し、カムシャフト11の回転運動を吸気バルブ91、92の往復運動に変換する。
ローラ31、32は、小リフト用カム18、28および大リフト用カム19、29と、スイングアーム33、34の中央部との間に介在されている。
The
The
スイングアーム33、34は、アームの一端がラッシュアジャスタ35、36に当接し、アームの他端が吸気バルブ91、92に当接している。スイングアーム33、34は、ラッシュアジャスタ35、36との当接部を支点として、アームの他端が吸気バルブ91、92に接近または離間するように揺動する。なお、スイングアーム33に対応するラッシュアジャスタ35を図2等で図示し、スイングアーム34に対応するラッシュアジャスタ36については図示を省略する。
The
続いて、バルブリフト調整装置101の作動を図1〜図6を参照して説明する。
図1、図2に示すように、スライダ21がスライダリミッタ22側にあるとき、ローラ31は、小リフト用カム18の偏心部の外周面に当接し、スイングアーム33を押し下げる。これにより、シリンダヘッド90の吸気バルブ91は、相対的に小さなリフト量L1だけ開弁する。また、ローラ32は、ローラ31と約180°ずれた位相で小リフト用カム28の偏心部の外周面に当接し、スイングアーム34を押し下げる。これにより、吸気バルブ92は、リフト量L1だけ開弁する。
以下、バルブリフト調整装置101のこの状態を「小リフト状態」という。これに対し、ローラ31が大リフト用カム19の偏心部の外周面に当接する状態を「大リフト状態」という。
Next, the operation of the valve
As shown in FIGS. 1 and 2, when the
Hereinafter, this state of the valve
小リフト状態では、電磁アクチュエータ401の規制ピン601は、第1係合溝14の前段部15の直上に位置している。そこで、小リフト状態から大リフト状態に移行するとき、電磁アクチュエータ401は、カムシャフト11の回転位置が図1、図2に示す位置になったタイミングで規制ピン601を前進させ、第1係合溝14に係合させる。
規制ピン601が第1係合溝14に嵌合した状態でスライダ21がカムシャフト11と共に回転すると、規制ピン601の嵌合する溝の位置が前段部15から移行部16を経て後段部17に移るとともに、スライダ21は、図1に矢印A1で示すようにスライダリミッタ12側へ移動する。
In the small lift state, the
When the
図1、図2に示す位置P0からスライダ21が90°回転したときのカム18、19の位置P1を、図3、図4に実線で示す。また、位置P0からスライダ21が180°および270°回転したときのカム18、19の位置P2、P3を図4に破線で示す。位置P1から位置P3までの回転範囲では、ローラ31はカム18、19の基準円部分の外周面に当接しているため、吸気バルブ91、92は閉弁状態を保っている。
また、位置P3を過ぎた回転位置では、後段部17の溝の深さが浅くなり、後段部17の底壁が電磁アクチュエータ401の規制ピン601を押し戻す。
The position P1 of the
Further, at the rotational position past the position P 3, the depth of the groove of the
その後、図5、図6に示すように、位置P0からスライダ21が360°回転した位置P4では、ローラ31は、大リフト用カム19の偏心部の外周面に当接し、スイングアーム33を押し下げる。すなわち、バルブリフト調整装置101は大リフト状態となる。これにより、シリンダヘッド90の吸気バルブ91は、相対的に大きなリフト量L2だけ開弁する。また、ローラ32は、ローラ31と約180°ずれた位相で大リフト用カム29の偏心部の外周面に当接し、スイングアーム34を押し下げる。これにより、吸気バルブ92は、リフト量L2だけ開弁する。
Thereafter, as shown in FIGS. 5 and 6, at the position P <b> 4 where the
大リフト状態では、電磁アクチュエータ402の規制ピン602は、第2係合溝24の前段部25の直上に位置している。そこで、大リフト状態から小リフト状態に移行するとき、電磁アクチュエータ402は、カムシャフト11の回転位置が図5、図6に示す位置になったタイミングで規制ピン602を前進させ、第2係合溝24に係合させる。
規制ピン602が第2係合溝24に嵌合した状態でスライダ21がカムシャフト11と共に回転すると、規制ピン602の嵌合する溝の位置が前段部25から移行部26を経て後段部27に移るとともに、スライダ21は、図5に矢印A2で示すようにスライダリミッタ22側へ移動する。
In the large lift state, the
When the
以上のように、バルブリフト調整装置101は、カムシャフト11の回転タイミングに同期して電磁アクチュエータ401、402の作動を制御することで、吸気バルブ91、92のリフト量をリフト量L1とリフト量L2のいずれかに切り替えることができる。
具体的には、内燃機関の回転数や負荷に応じてバルブリフト量を調整することで、運転条件を適切に改善することができる。
As described above, the valve
Specifically, the operating conditions can be appropriately improved by adjusting the valve lift amount according to the rotational speed and load of the internal combustion engine.
次に、本発明の要部である電磁アクチュエータの詳細な構成について、図7〜図13を参照して説明する。以下の説明では、2つの電磁アクチュエータ401、402のうち、代表として第1切替部13側の電磁アクチュエータ401について説明する。
図7〜図10に示すように、電磁アクチュエータ401は、電磁駆動部501、ラッチプレート55、規制ピン601、スリーブ70、ピンスプリング74等を備えている。
Next, the detailed structure of the electromagnetic actuator which is the principal part of this invention is demonstrated with reference to FIGS. In the following description, of the two
As shown in FIGS. 7 to 10, the
電磁駆動部501は、コイル42、第1ステータ43、第2ステータ44、ヨーク46、プランジャ51、リターンスプリング53等から構成されている。
コイル42は、コネクタ48を経由して通電されることにより、プランジャ51を吸引する電磁力を発生する。
The
The
第1ステータ43および第2ステータ44は、磁性体で形成され、それぞれ、コイル42の軸方向端部および径内方向の一部を覆う。第1ステータ43と第2ステータ44との間には間隙部45が形成される。
第1ステータ43および第2ステータ44は、通電によりコイル42が発生した磁束Φの伝達経路を構成する。このとき、間隙部45が形成されることにより、磁束Φは、第1ステータ43からプランジャ51を経由して第2ステータ44に流れる。
The
The
ヨーク46は、磁性体で筒状に形成され、コイル42の径外方向を覆っている。ヨーク46は、第1ステータ43および第2ステータ44と共に、通電によりコイル42が発生した磁束Φの伝達経路を構成する。
ヨーク46のスリーブ70側の開口461には第1ステータ43が接合されており、スリーブ70と反対側の開口462には第2ステータ44が接合されている。
The
The
プランジャ51は、磁性体で形成され、外壁511が第1ステータ43および第2ステータ44の内壁に沿って摺動し、図7に示す位置と図9に示す位置とを往復移動する。プランジャ51の規制ピン601側の端面に形成される連結穴512にラッチプレート55が連結されることにより、プランジャ51とラッチプレート55とは一体に移動する。
以下、プランジャ51と規制ピン601との位置関係を基準として、図9に示す位置から図7に示す位置へのプランジャ51の移動を「接近」といい、図7に示す位置から図9に示す位置へのプランジャ51の移動を「退避」という。 リターンスプリング53は、プランジャ51の反ラッチプレート55側の端面と第2ステータ44の穴底面441との間に挟持され、プランジャ51を接近方向に付勢する。
なお、図10に示す位置は、図9に示す位置に対し、プランジャ51が遊び分だけ接近方向に移動したものである。これについて詳しくは後述する。
Hereinafter, the movement of the
In addition, the position shown in FIG. 10 is a position where the
図11〜図13の(a)、(b)に示すように、「ラッチ部材」としてのラッチプレート55は、長手方向の一端に連結軸553が突出した直方体形状を呈している。ラッチプレート55は、連結軸553がプランジャ51の連結穴512に嵌合した状態でスリーブ70の収容室712に収容されている。ラッチプレート55の板厚は、規制ピン601の軸本体61に形成されたラッチ溝611の溝幅よりもわずかに薄く形成されている。
As shown in FIGS. 11 to 13A and 13B, the
ラッチプレート55には、挿通穴560とロック部561とからなる複合穴56が形成される。挿通穴560は、規制ピン601の軸本体61の外径よりも大きい内径を有し、軸本体61が挿通可能である。ロック部561は、挿通穴560においてラッチプレート55の退避方向の内壁に陥没している。ロック部561は、規制ピン601のロック軸62の外径と同等の内径を有し、図13に示すように、ロック軸62に嵌合可能である。
The
ラッチプレート55の導入部551は、ラッチプレート55が電磁駆動部501側から規制ピン601に接近しラッチ溝611に嵌合するとき、最初にラッチ溝611の内壁に当接する部分である。また、定常部512は、ロック部561がロック軸62に嵌合したときラッチ溝611の内壁に当接する部分である。本実施形態では、導入部551は、ラッチプレート55の表面から内側へ向かって傾斜している。言い換えれば、導入部551は、定常部552との境界まで板厚が漸増するように、一定勾配の斜面で形成されている。
The
図7〜図10に戻り、規制ピン60は、基端側から、軸本体61、鍔部63および先端部64の順に中心軸O上に同軸に形成されている。
軸本体61の軸方向の一部には、周方向に「受容部」としてのラッチ溝611が形成される。ロック軸62の外壁は、ラッチ溝611の溝底をなしている。
軸本体61は、ロック軸62よりも基端側でスリーブ70の軸受部713に支持され、ロック軸62よりも先端側でスリーブ70の軸受部714に支持される。
Returning to FIGS. 7 to 10, the restriction pin 60 is coaxially formed on the central axis O in the order of the shaft
A
The
鍔部63は、スリーブ70の収容穴721内を往復移動可能である。鍔部63と軸本体61との段差面は、ピンスプリング74の前方の端部を支持するスプリング座面631を構成する。また、鍔部63と先端部64との段差面は、規制ピン601の前進時にブッシュ73の端面に当接するストッパ面633を構成する。
先端部64はブッシュ73に支持され、先端部64の外壁641がブッシュ73の内壁に摺動する。本実施形態では、先端面643の最後退位置は、スリーブ70の端面723よりも数ミリ程度突出している。また、先端面643は、前進時にはスリーブ70の端面723からさらに数十ミリ突出し、バルブリフト調整装置101の切替部13に形成された係合溝14に係合する。
The
The
図11〜図13の(c)に示すように、規制ピン601の最後退位置での先端面643は、バルブリフト調整装置101の切替部13の外周面との間にクリアランスCLを介して設置される。これにより、図13に示す規制ピン601の最後退位置では、規制ピン601の先端面643が切替部13の外周面から離間する。
As shown in FIG. 11 to FIG. 13C, the
スリーブ70は、軸方向が互いに直交する接合部71とピン収容部72とから構成されている。
接合部71は、ヨーク46の第1ステータ43側の開口461に接合されるフランジ部711、ラッチプレート55を収容する収容室712、規制ピン601の軸本体61を支持する1組の軸受部713、714等を有している。収容室712は、ラッチプレート55の形状に対応し、長方形状の断面を呈している。
ピン収容部72は、規制ピン601の鍔部63を収容する収容穴721を有している。収容穴721の端面723への開口部にはブッシュ73が嵌入されている。ブッシュ73の内壁は、収容穴721の中心軸O上に同軸に形成されており、規制ピン601の先端部64の外壁641が摺動する。
The
The
The
ピンスプリング74は、規制ピン60の軸本体61に外挿され、両端が収容穴721の底面と規制ピン601のスプリング座面631との間に支持される。ピンスプリング74は、規制ピン601を前進方向に付勢する。
The
次に、以上の構成による電磁アクチュエータ401の作用について説明する。
図7に示すように、コイル42の非通電時には、リターンスプリング53の付勢力によってプランジャ51が接近するため、ラッチプレート55がラッチ溝611に嵌合し規制ピン601を作動不能にロックする。この状態を「ロック状態」という。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 7, when the
図9に示すように、コイル42へ通電すると、電磁力によってプランジャ51が退避し、ラッチプレート55とラッチ溝611との嵌合が解除される。この状態を「フリー状態」という。
フリー状態では、ピンスプリング74の付勢力によって規制ピン601が前進することにより、規制ピン601の先端部64がスリーブ70の端面723から突出し、バルブリフト調整装置101の係合溝14に係合する。そして、カムシャフト11の回転によってスライダ21を所定位置まで移動させ、バルブリフト量を切り替える。続いて、切替部13の回転によって規制ピン601の先端部64が押し戻され、係合溝14との係合が解除される。
As shown in FIG. 9, when the
In the free state, the restricting
また、本実施形態では、規制ピン601が前進したらコイル42への通電を停止する。すると、図10に示すように、ラッチプレート55は、リターンスプリング53の付勢力によって、挿通穴560の半径と軸本体61の半径との差に相当する遊び分だけ接近方向に移動し、挿通穴560の内径が軸本体61の外径に当接する。このように、ラッチプレート55とラッチ溝611との嵌合を解除したらすぐコイル42への通電を停止することで、通電時間を最小とすることができる。
したがって、図11に示す状態では、厳密には軸本体61は挿通穴560に対して偏心することになる。ただし、図11では、見やすくするため、軸本体61を挿通穴560に対して同心で示している。
In the present embodiment, the energization of the
Therefore, in the state shown in FIG. 11, strictly speaking, the
図11に示すように、フリー状態で先端部64が押し戻されると、規制ピン601は、軸本体61がラッチプレート55の挿通穴560を挿通して後退する。このとき、規制ピン601の先端面643は、二点鎖線で図示する最後退位置に対し、切替部13の外周面とのクリアランスCLに相当する長さだけ突出した状態にある。これに対応して、規制ピン601のラッチ溝611の位置は、ラッチプレート55に対しわずかに前進側にずれている。
As shown in FIG. 11, when the
その後、図12に示すように、リターンスプリング53の付勢力によってラッチプレート55が接近するのに伴い、フリー状態からロック状態への移行が開始される。このとき、ラッチプレート55の導入部551がラッチ溝611の内壁に最初に当接する。導入部551は、端部の板厚が薄いためラッチ溝611の内壁にスムーズに進入する。また、導入部551は、端部から板厚が斜面に沿って漸増しているため、ラッチプレート55の前進に伴うラッチ溝611へのクサビ効果が働き、規制ピン601を徐々に後退方向へ引き込む。これに伴い、規制ピン601の先端面643は、切替部13の外周面から離間し、突出量が徐々に減少する。
Thereafter, as shown in FIG. 12, as the
図13に示すように、ラッチプレート55がさらに接近すると、複合穴56のロック部561がロック軸62に嵌合することでロック状態への移行が完了する。このとき、規制ピン601は、先端面643が最後退位置まで引き込まれる。
As shown in FIG. 13, when the
(効果)
本実施形態の電磁アクチュエータ401の効果について説明する。
(1)本実施形態の電磁アクチュエータ401は、ラッチプレート55と規制ピン601との移動可能方向が互いに直交しているため、内燃機関の振動等によって規制ピン601のロックが外れることを防止することができる。したがって、不適切なタイミングに規制ピン601が作動することによる規制ピン601の破損を防止することができる。よって、バルブリフト調整装置101の信頼性を向上することができる。
(effect)
The effect of the
(1) In the
(2)本実施形態の電磁アクチュエータ401は、電磁力によって規制ピンを直接保持する構成に比べ、ラッチプレート55を規制ピン601と直交方向に電磁駆動することで、電磁駆動力を低減することができる。つまり、電磁力によって規制ピンを直接保持する場合、ピンスプリングの圧縮時荷重の100%以上の電磁力が必要である。これに対し、ラッチプレート55を規制ピン601と直交方向に移動させる場合には、ピンスプリングの圧縮時荷重に対し、例えば鉄同士の静摩擦係数である30%程度の電磁力が得られればよい。よって、電磁駆動部501の体格を小さくすることができる。
(2) The
(3)「ラッチ部材」および規制ピン601の「受容部」を、具体的に、ラッチプレート55および周方向のラッチ溝611で構成することにより、ロック状態での重なり面積の確保に有利となる。また、規制ピン601が回転しても良いため、規制ピン601の回り止め手段が不要であり、また、規制ピン601の回転を積極的に許容することで、先端面643の摩耗が1箇所に集中することを回避することができる。
(3) By specifically configuring the “latch member” and the “receiving portion” of the
(4)ラッチプレート55は、導入部551から定常部552まで板厚が漸増するように形成されている。これにより、フリー状態からロック状態へ移行するとき、クサビ効果によって規制ピン601を最後端位置まで引き込むことができる。したがって、規制ピン601の先端部64を係合溝14から離間させるとき、切替部13の回転によって押し戻された位置から、さらに規制ピン601の先端面643が最後退位置になるまで規制ピン601を引き込み、先端面643を切替部13の外周面から確実に離間させることができる。よって、常時回転する切替部13との継続的な接触によって規制ピン601の先端面643が摩耗することを防止することができる。
(4) The
(5)バルブリフト調整装置101に適用される本発明の電磁アクチュエータ401では、規制ピン601の先端部64を係合溝14から離間させるとき、カムシャフト11のトルクによって規制ピン601が押し戻される。この押し戻しの力は、電磁アクチュエータ401が規制ピン601を前進させる駆動力に対して充分に大きい。したがって、規制ピン601を前進させる駆動力として、作動時のみ電磁力を発生させなくても、比較的大きなスプリング荷重を常に規制ピンに作用させ、作動させないときはラッチプレート55により規制ピン601をロックする構成とすることで、電磁アクチュエータの構成を簡単にすることができる。
(5) In the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態の電磁アクチュエータについて、図14〜図17を参照して説明する。以下の実施形態の説明では、第1実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図14、図15に示すように、第2実施形態の電磁アクチュエータ403が適用されるバルブリフト調整装置103は、第1実施形態で説明したバルブリフト調整装置101に対し、2つの切替部13、23に代えて1つの統合切替部20が設けられている。
(Second Embodiment)
Next, the electromagnetic actuator of 2nd Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIGS. In the following description of the embodiment, the same reference numerals are given to substantially the same components as those in the first embodiment, and the description will be omitted.
As shown in FIGS. 14 and 15, the valve
統合切替部20では、第1係合溝14の後段部17と第2係合溝14の後段部27とが重なり、図14、図15の視方向で「Y字」を呈するように係合溝が形成されている。そのため、第1係合溝14の前段部15と第2係合溝14の前段部25とは互いに近接した位置に配置される。この構成に対応し、バルブリフト調整装置103には、2つの規制ピン603、604を1つの筐体内に並べて設けた電磁アクチュエータ403が適用される。
In the integrated switching
電磁アクチュエータ403は、次の3つのモードを切り替える機能を有する。
(A)第1規制ピン603および第2規制ピン604を共に最後退位置で保持する中立モード。
(B)第1規制ピン603を前進させ、第2規制ピン604を最後退位置で保持する第1作動モード。
(C)第2規制ピン604を前進させ、第1規制ピン603を最後退位置で保持する第2作動モード。
The
(A) Neutral mode in which both the
(B) A first operation mode in which the
(C) A second operation mode in which the
次に、第2実施形態の電磁アクチュエータ403の構成について、特に第1実施形態との相違点に着目し、図16、図17を参照して説明する。
図16に示すように、電磁アクチュエータ403は、電磁駆動部503、ラッチプレート57およびスリーブ75の構成が第1実施形態と異なる。一方、規制ピン603、604の個々の構成は、第1実施形態の規制ピン601の構成と実質的に同一である。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 16, the
電磁駆動部503は、上記の3つのモードを切り替えるため、第1ステータ49および第2ステータ44の径内側に、リング状の永久磁石52および2つのリターンスプリング541、542が収容されている。永久磁石52は、軸方向の両端に磁極が着磁されている。本実施形態では、第1ステータ49側がS極、第2ステータ44側がN極となっている。第1リターンスプリング541は、一端が第1ステータ49の穴底面491に当接し、他端が永久磁石52のS極側の軸端面に当接している。第2リターンスプリング542は、一端が第2ステータ44の穴底面441に当接し、他端が永久磁石52のN極側の軸端面に当接している。
In the
コイル42の非通電時、永久磁石52は、リターンスプリング541、542の荷重のバランスにより中立位置に維持される。一方、コイル42の通電時に発生する磁界の向きに応じて、永久磁石52は、リターンスプリング541、542の付勢力に抗して、いずれかの方向に吸引される。
When the
「ラッチ部材」としてのラッチプレート57は、電磁駆動部503側の端部が第1ステータ49の嵌合穴492を通り、電磁駆動部503内で永久磁石52と接合されている。これにより、ラッチプレート57は、永久磁石52と一体に移動する。
また図17に示すように、ラッチプレート57は、挿通穴580と2つのロック部581、582とからなる複合穴58が形成されている。挿通穴580は、規制ピン603、604の軸本体61が挿通可能である。第1ロック部581は、挿通穴580においてラッチプレート57の接近方向の内壁に陥没しており、第2ロック部582は、挿通穴580においてラッチプレート57の退避方向の内壁に陥没している。ロック部581、582は、規制ピン603、604のロック軸62に嵌合可能である。
なお、ラッチプレート57は、第1実施形態のラッチプレート55と同様に導入部551が形成されてもよい。
The
As shown in FIG. 17, the
The
スリーブ75は、2本の規制ピン603、604を、それぞれ中心軸O1、O2を軸として収容すべく、接合部76およびピン収容部77が第1実施形態の接合部71およびピン収容部72よりも大きく形成されている。接合部76は、第1実施形態の接合部71と同様、フランジ部761、収容室762、2組の軸受部763、764等を有している。ピン収容部77は、2つの収容穴771を有しており、収容穴771の端面773への開口部にブッシュ73が嵌入されている。
In the
次に、第2実施形態の電磁アクチュエータ403の作用について、図16、図17を参照して説明する。
図16および図17(a)に示すように、非通電時には、永久磁石52がリターンスプリング541、542の荷重のバランスにより中立位置に維持される。この状態では、複合穴58の第1ロック部581および第2ロック部582が共に第1規制ピン603および第2規制ピン604のロック軸62に嵌合し、第1規制ピン603および第2規制ピン604を最後退位置に保持する。こうして、「中立モード」が実現する。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 16 and FIG. 17A, the
コイル42への通電により、永久磁石52を第1ステータ49側へ吸引する向きの磁界を発生させると、図17(b)に示すように、ラッチプレート57は、図の左方向である第1作動方向へ移動する。このとき、第1規制ピン603は、軸本体61が複合穴58の挿通穴580を挿通可能なフリー状態となり、ピンスプリング74の付勢力によって前進する。一方、第2規制ピン604は、ロック軸62が第2ロック部582に嵌合するロック状態となって最後退位置に保持される。こうして、「第1作動モード」が実現する。
その後、通電が停止され、第1規制ピン603の先端部64が統合切替部20の回転によって押し戻されると、第1リターンスプリング541の付勢力によって永久磁石52およびラッチプレート57が中立位置に移動することで、「中立モード」に戻る。
When the magnetic field is generated in such a direction that the
After that, when energization is stopped and the
コイル42への通電により、永久磁石52を第2ステータ44側へ吸引する向きの磁界を発生させると、図17(c)に示すように、ラッチプレート57は、図の右方向である第2作動方向へ移動する。このとき、第2規制ピン604は、軸本体61が複合穴58の挿通穴580を挿通可能なフリー状態となり、ピンスプリング74の付勢力によって前進する。一方、第1規制ピン603は、ロック軸62が第1ロック部581に嵌合するロック状態となって最後退位置に保持される。こうして、「第2作動モード」が実現する。
その後、通電が停止され、第2規制ピン604の先端部64が統合切替部20の回転によって押し戻されると、第2リターンスプリング542の付勢力によって永久磁石52およびラッチプレート57が中立位置に移動することで、「中立モード」に戻る。
When energizing the
After that, when the energization is stopped and the
以上のように、第2実施形態の電磁アクチュエータ403は、第1実施形態と同様の効果に加え、1つの電磁アクチュエータ403で2つの規制ピン603、604の作動を切り替えることができるため、部品点数や配線の数を低減することができる。また、電磁アクチュエータの設置スペースを1箇所に集約することができる。
As described above, the
(その他の実施形態)
(ア)上記第1実施形態のラッチプレート55に代えて、「ラッチ部材」としてラッチピンを用い、規制ピンの軸本体に、当該ラッチピンが嵌合可能な、軸に直交する穴を「受容部」として形成してもよい。好ましくは、ピンの先端部を先細のテーパ状とすることで、第1実施形態の導入部511と同様の作用効果を奏することができる。
なお、この場合、規制ピンが回転するとラッチピンと穴との位置がずれるため、規制ピンの回り止め手段を設ける必要がある。
(Other embodiments)
(A) Instead of the
In this case, since the positions of the latch pin and the hole are shifted when the regulation pin rotates, it is necessary to provide a rotation prevention means for the regulation pin.
(イ)上記第1実施形態は、非通電時にロック状態、通電時にフリー状態となるように電磁駆動部501が構成されている。この逆に、非通電時にフリー状態、通電時にロック状態となるように電磁駆動部を構成してもよい。例えば、挿通穴においてラッチプレートの移動方向の接近方向の内壁に陥没するロック部を形成し、ラッチプレートの接近位置でフリー状態とし、ラッチプレートの退避位置でロック状態とすることができる。
(A) In the first embodiment, the
(ウ)上記第1実施形態における導入部551は、定常部552との境界まで一定勾配の斜面で形成されている。この他、「導入部」と「定常部」との間を、異なる勾配の斜面を複数組み合わせて構成してもよく、その一部に勾配ゼロの面、すなわちラッチ部材の移動軸に平行な面を含んでもよい。或いは、「導入部」が「定常部」よりも板厚の薄い勾配ゼロの面で構成され、「導入部」と「定常部」との間が斜面で接続されてもよい。
このようないずれの形態でも、「導入部から定常部まで板厚が漸増するように形成されている」構成を実現することができる。
(C) The
In any of these forms, a configuration in which “the plate thickness is gradually increased from the introduction portion to the steady portion” can be realized.
(エ)上記第1実施形態では、規制ピン601の先端面643は、最後退位置でスリーブ70の端面723より突出している。これに対し、規制ピン601の先端面643は、最後退位置でスリーブ70の端面723と同一面、又は端面723よりも凹むように設けられてもよい。
(オ)上記第1実施形態では、ロック状態からフリー状態への移行時、ラッチプレート55とラッチ溝611との嵌合を解除したらすぐコイル42への通電を停止する。これに対し、ラッチプレート55とラッチ溝611との嵌合を解除した後も通電を継続し、先端面643が切替部13の外周面によって押し戻された後、通電を解除するようにしてもよい。これにより、図11に示す状態で、軸本体61が挿通穴560に対して同心を維持するため、軸本体61の外壁の摩耗を防止することができる。
(D) In the first embodiment, the
(E) In the first embodiment, energization of the
(カ)バルブリフト調整装置は、吸気バルブに限らず排気バルブのリフト量を調整するものであってもよい。
(キ)バルブリフト調整装置のカム部、スライダ等の構成は、上記実施形態に例示したものに限らず、電磁アクチュエータの規制ピンの前進後退によって切替可能なものであればどのような構成であってもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
(F) The valve lift adjusting device is not limited to the intake valve, and may adjust the lift amount of the exhaust valve.
(G) The configuration of the cam lift, slider, etc. of the valve lift adjustment device is not limited to that illustrated in the above embodiment, and any configuration can be used as long as it can be switched by forward and backward movement of the restriction pin of the electromagnetic actuator. May be.
As mentioned above, this invention is not limited to such embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.
101、103・・・バルブリフト調整装置、
11 ・・・カムシャフト、 14、24・・・係合溝、
21 ・・・スライダ、
401、402、403・・・電磁アクチュエータ
501、503・・・電磁駆動部、 53 ・・・リターンスプリング、
55、57・・・ラッチプレート(ラッチ部材)、
601、602、603、604・・・規制ピン、
61 ・・・軸本体、 611・・・ラッチ溝(受容部)、
64 ・・・先端部、
74 ・・・ピンスプリング、
91、92・・・吸気バルブ。
101, 103 ... Valve lift adjusting device,
11 ... camshaft, 14, 24 ... engagement groove,
21 ... Slider,
401, 402, 403 ...
55, 57 ... latch plate (latch member),
601, 602, 603, 604 ... restriction pin,
61 ... shaft main body, 611 ... latch groove (receiving part),
64 ・ ・ ・ the tip,
74 ・ ・ ・ Pin spring,
91, 92 ... Intake valves.
Claims (3)
前記係合溝に対し前進可能に設けられる前記規制ピンと、
前記規制ピンの軸と直交する方向に往復移動可能に設けられ、前記規制ピンに接近したとき前記規制ピンの軸本体(61)に形成される受容部(611)に嵌合し前記規制ピンを作動不能にロックするラッチ部材(55、57)と、
通電により発生する電磁力とリターンスプリング(53、541、542)の付勢力とによって前記ラッチ部材を駆動し、前記ラッチ部材が前記受容部に係合するロック状態、及び前記ラッチ部材と前記受容部との嵌合を解除するフリー状態を切替可能な電磁駆動部(501、502)と、
前記規制ピンを前進方向に付勢するピンスプリング(74)と、
を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。 The camshaft is applied to a valve lift adjusting device (101, 103) for adjusting the lift amount of an intake valve (91, 92) or an exhaust valve of an internal combustion engine, and rotates with the camshaft (11) of the valve lift adjusting device. When the front end portion (64) of the restriction pin (601, 602, 603, 604) is engaged with the engagement groove (14, 24) formed in the slider (21) that is relatively movable in the axial direction, the restriction An electromagnetic actuator (401, 402, 403) in which the restriction pin is pushed back by the torque of the camshaft when the pin is advanced and the tip of the restriction pin is separated from the engagement groove,
The restriction pin provided to be able to move forward with respect to the engagement groove;
It is provided so as to be able to reciprocate in a direction perpendicular to the axis of the restriction pin, and when it approaches the restriction pin, it fits into a receiving portion (611) formed on the shaft main body (61) of the restriction pin, and the restriction pin is Latch members (55, 57) that lock inoperably;
The latch member is driven by an electromagnetic force generated by energization and a biasing force of a return spring (53, 541, 542), and the latch member engages with the receiving portion, and the latch member and the receiving portion Electromagnetic drive units (501, 502) capable of switching the free state to release the fitting with
A pin spring (74) for urging the regulating pin in the forward direction;
An electromagnetic actuator comprising:
前記ラッチ部材は、前記規制ピンの軸と直交する方向に広がる板状に形成され、前記フリー状態のとき前記軸本体が挿通する挿通穴(560、580)、及び、前記挿通穴において前記ラッチ部材の移動方向の少なくとも一方の内壁に陥没し、前記ロック状態のとき、前記ラッチ溝の溝底を外壁とするロック軸(62)に嵌合するロック部(561、581、582)を有することを特徴とする請求項1に記載の電磁アクチュエータ。 The receiving portion of the restriction pin is a latch groove (611) formed in the circumferential direction of the shaft body,
The latch member is formed in a plate shape extending in a direction orthogonal to the axis of the restriction pin, and the insertion hole (560, 580) through which the shaft body is inserted in the free state, and the latch member in the insertion hole A lock portion (561, 581, 582) that fits into a lock shaft (62) having the groove bottom of the latch groove as an outer wall in the locked state. The electromagnetic actuator according to claim 1.
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