JP2013224646A - アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 アクチュエータ70では、第1可動ピン80と第2可動ピン83とが軸方向の異なる側に同時に移動しないとラッチレバー90が回動しない。また、第1出力ピン105および第2出力ピン110は、ラッチレバー90の回動方向を含む仮想平面に対し直交する方向に軸方向が一致するように配置されている。そのため、外部から加わる振動や衝撃に起因してラッチレバー90が回動することを回避可能である。また、駆動部100がラッチレバー90を回動方向の一方に回動させるとき、第2スプリング99の付勢力がラッチレバー90に作用し、また、駆動部100がラッチレバー90を回動方向の他方に回動させるとき、第1スプリング98の付勢力がラッチレバー90に作用するため、駆動部100の負荷が低減する。
【選択図】図7
Description
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変バルブ装置に適用され、破損し難く且つ体格が小さいアクチュエータを提供することである。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるアクチュエータを図1に示す。アクチュエータ70は、エンジンの吸気バルブ44を開閉駆動するバルブシステム10のバルブリフト調整装置20に適用されている。バルブリフト調整装置20は、カム切り替え式の可変バルブ機構である。吸気バルブ44は、特許請求の範囲に記載の「エンジンバルブ」に相当する。
低回転用カム25、高回転用カム30、低負荷用カム35およびスライダ50は、同一部材から成り、互いに一体に形成されている。
また、各カムおよびスライダ50が後述の図12に示すように軸方向の一方に位置しているとき、高回転用カム30はローラーロッカー40に当接する。このときの各カムおよびスライダ50の軸方向位置を「高回転位置」とする。
また、各カムおよびスライダ50が後述の図15に示すように軸方向の他方に位置しているとき、低負荷用カム35はローラーロッカー40に当接する。このときの各カムおよびスライダ50の軸方向位置を「低負荷位置」とする。
第2可動ピン83は、第1可動ピン80に並列する位置でカバー75により軸方向に往復移動可能に支持された軸部84と、軸部84に対し底部73とは反対側に位置し且つ軸部84に一体に形成された鍔部85とからなる。本実施形態では、第1可動ピン80と第2可動ピン83とは平行に配置されている。鍔部85は、特許請求の範囲に記載の「第2突起」に相当する。
また、駆動部100は、コイル102とコイル104とを同時に通電することによってコイル102、104から熱を発生させ、ケース71を加温することができる。
第2スプリング99は、カバー75と第2可動ピン83の鍔部85との間に配置され、ラッチレバー90が回動方向の一方に回動するように第2可動ピン83を軸方向の他方に付勢している。
第1回動位置は、図9に示すようにラッチレバー90が中立位置から回動方向の一方に回動した位置である。この第1回動位置では、ラッチレバー90は第2出力ピン110と係合する一方で第1出力ピン105との係合を解除する。
図1に示すようにスライダ50が低回転位置に位置するときカム軸11が回転すると、低回転用カム25の回転運動は、ローラーロッカー40を介して吸気バルブ44に伝達され、吸気バルブ44の往復直線運動に変換される。
したがって、第1出力ピン105および第2出力ピン110がスライダ50に当たって跳ね返る量を小さくすることができる。そのため、第1出力ピン105および第2出力ピン110をスライダ50の係合溝51に確実に差し込むことができる。
また、第1実施形態では、駆動部100の固定コア101、103は、ケース71のブラケット72と一体に形成されている。そのため、部品点数を削減することができる。
本発明の第2実施形態によるアクチュエータの構成を図17〜図19に基づき説明する。
アクチュエータ120のラッチレバー121は棒状である。
第1可動ピン125は、カバー75により軸方向に往復移動可能に支持された軸部126と、カバー75に対し固定コア101側に位置する鍔部127とからなる。軸部126のうち駆動部100とは反対側の端部は、ラッチレバー121の一端部122が挿入されている係合穴128を有している。第1スプリング129は、第1可動ピン125の鍔部127と固定コア101との間に配置され、第1可動ピン125を軸方向の他方に付勢している。係合穴128は、特許請求の範囲に記載の「第1係合部」に相当する。
第1スプリング129の付勢力と第2スプリング134の付勢力との合力は、ラッチレバー121を第1出力ピン105と第2出力ピン110とに押し付けるように作用する。
ラッチレバー121は、中立位置から第1回動位置まで回動するとき、図20に示すように中間部124のうち第2出力ピン110との当接箇所を支点として回動する。また、ラッチレバー121は、中立位置から第2回動位置まで回動するとき、図21に示すように中間部124のうち第1出力ピン105との当接箇所を支点として回動する。
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏し、さらに、ラッチレバー121が回動するときラッチレバー121と第1可動ピン125および第2可動ピン130との引っかかりを回避することができる。
本発明の第3実施形態によるアクチュエータを図22に基づき説明する。
アクチュエータ140の駆動部141は、固定コア142、コイル143、第1可動ピン144および第2可動ピン146を有している。固定コア142は、第1可動ピン144および第2可動ピン146に対し軸方向の一方側に位置し、ケース71のブラケット72に固定されている。コイル143は、固定コア142の径外方向で環状に巻回された巻線からなり、通電により磁界を発生する。固定コア142は、特許請求の範囲に記載の「第1固定コア」に相当し、コイル143は、特許請求の範囲に記載の「第1コイル」に相当する。
第1可動ピン144の鍔部145は、着磁方向が第1可動ピン144の軸方向と同じであり、且つ固定コア142側の磁極が後述の鍔部147とは異なる永久磁石である。第2可動ピン146の鍔部147は、着磁方向が第2可動ピン146の軸方向と同じであり、且つ固定コア142側の磁極が鍔部145とは異なる永久磁石である。例えば、鍔部145の固定コア142側の磁極はS極であり、鍔部147の固定コア142側の磁極はN極である。
第3実施形態によれば、第2実施形態と同様の効果を奏し、さらに、駆動部141の部品点数が少ないという効果を得ることができる。
本発明の第4実施形態によるアクチュエータを図23に基づき説明する。
アクチュエータ150は、ケース71を加温するヒータ151を備えている。そのため、低温時にケース71内のオイルの粘度が高いことに起因してアクチュエータ150の作動が鈍くなること、特に第1出力ピン105および第2出力ピン110の応答性が低くなることを抑制可能である。
本発明の第5実施形態によるアクチュエータを図24および図25に基づき説明する。
アクチュエータ160では、図24に示すように、第1出力ピン105の外壁と第1支持孔790の内壁とは、軸方向で第1テーパ突起107に対し第1テーパ面77側に第1室161を区画形成するとともに、軸方向で第1テーパ突起107に対し第1テーパ面77とは反対側に第2室162を区画形成する。また図25に示すように、第2出力ピン110の外壁と第2支持孔795の内壁とは、軸方向で第2テーパ突起112に対し第2テーパ面78側に第3室163を区画形成するとともに、軸方向で第2テーパ突起112に対し第2テーパ面78とは反対側に第4室164を区画形成する。
また、第5実施形態によれば、第2出力ピン110がスライダ50側に移動するとき第3室163内の流体が第3通孔169を通じて外部に排出されるので、第3室163内の流体が第2出力ピン110の移動を阻害することを回避可能である。
本発明の第6実施形態によるアクチュエータを図26および図27に基づき説明する。
アクチュエータ180では、ケース181の第2支持部182の第2通孔183は、第1出力ピン105がラッチレバー90と係合しているとき第1室161と第2室162とに連通する。また第2支持部182の第4通孔184は、第2出力ピン110がラッチレバー90と係合しているとき第3室163と第4室164とに連通する。
第6実施形態によれば、第5実施形態と同様の効果を奏する。
また、第6実施形態によれば、第2出力ピン110がスライダ50側に移動し始めるとき第3室163内の流体が第3通孔169と第4通孔184とを通じて外部に排出されるので、第3室163内の流体が第2出力ピン110の移動を阻害することを一層回避可能である。
本発明の第7実施形態によるアクチュエータを図28および図29に基づき説明する。
アクチュエータ190のケース191の第2支持部192は、第1出力ピン105がラッチレバー90と係合しているとき第1室161と第2室162とに連通する第1油抜き孔193、および、第2出力ピン110がラッチレバー90と係合しているとき第3室163と第4室164とに連通する第2油抜き孔194を有している。第1油抜き孔193および第2油抜き孔194は、アクチュエータ190がエンジンに設置されている状態において水平方向より下向きに延びている。
第7実施形態によれば、第5実施形態と同様の効果を奏する。
本発明の第8実施形態によるアクチュエータを図30および図31に基づき説明する。
アクチュエータ200のケース201の第2支持部202は、第1出力ピン105がラッチレバー90と係合しているとき第1室161に連通する第1油抜き孔203、および、第2出力ピン110がラッチレバー90と係合しているとき第3室163に連通する第2油抜き孔204を有している。第1油抜き孔203および第2油抜き孔204は、アクチュエータ200がエンジンに設置されている状態において水平方向より下向きに延びている。
第8実施形態によれば、第5実施形態と同様の効果を奏する。
本発明の第9実施形態によるアクチュエータを図32および図33に基づき説明する。
アクチュエータ210のケース211の第2支持部212は、第1出力ピン105がラッチレバー90と係合しているとき第2室162に連通する第1油抜き孔213、および、第2出力ピン110がラッチレバー90と係合しているとき第4室164に連通する第2油抜き孔214を有している。第1油抜き孔213および第2油抜き孔214は、アクチュエータ210がエンジンに設置されている状態において水平方向より下向きに延びている。
第9実施形態によれば、カムの切り替えタイミングの制御を容易に行うことができる効果、および、各室161〜164のオイルを重力により確実にケース211外に排出することができる効果を奏する。
本発明の他の実施形態では、アクチュエータの駆動部は、電磁式以外の駆動方式を採用するものであってもよい。例えば圧電素子を利用したものであってもよい。
本発明の他の実施形態では、第1可動ピンは、第2可動ピンに対し平行でなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、第1出力ピンは、第2出力ピンに対し平行でなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、第1出力ピンの第1テーパ突起、ケースの第1テーパ面、第2出力ピンの第2テーパ突起、および、ケースの第2テーパ面は、必ずしも必要ない。
本発明の他の実施形態では、第1可動ピンとラッチレバーとは、第1可動ピンの軸力を受けてラッチレバーが回動可能なように係合されていればよい。また、第2可動ピンとラッチレバーとは、第2可動ピンの軸力を受けてラッチレバーが回動可能なように係合されていればよい。
本発明の他の実施形態では、アクチュエータは、排気バルブを開閉するバルブシステムのバルブリフト調整装置に適用されてもよい。
本発明の他の実施形態では、低負荷用カムに代えて、低回転カムおよび高回転用カムとは異なる他の形状のカムを設けてもよい。
本発明の他の実施形態では、各カムとスライダとは、別部材で構成してもよい。
本発明の他の実施形態では、各カムおよびスライダは、カム軸に対してスプライン嵌合以外の方法で連結されてもよい。
本発明の他の実施形態では、ケースの第2支持部が有する油抜き孔は、アクチュエータがエンジンに設置されている状態において水平方向または上向きに延びていてもよい。また、油抜き孔は3つ以上設けられてもよい。
本発明は、上述した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で種々の形態で実施可能である。
70、120、140、150・・・アクチュエータ
71・・・ケース
80、125、144・・・第1可動ピン
83、130、146・・・第2可動ピン
90、121・・・ラッチレバー
93、124・・・中間部
98、129・・・第1スプリング
99、134・・・第2スプリング
100、141・・・駆動部
105・・・第1出力ピン
109・・・第1出力スプリング
110・・・第2出力ピン
114・・・第2出力スプリング
Claims (17)
- エンジンの可変バルブ装置(20)に適用され、カム軸(11)に嵌合する複数のカム(25、30、35)と一体に移動するカム操作部材(50)の軸方向位置を規制可能なアクチュエータ(70、120、140、150、160、180、190、200、210)であって、
ケース(71、165、181、191、201、211)と、
前記ケースにより軸方向に往復移動可能に支持されている第1可動ピン(80、125、144)と、
前記第1可動ピンに並列し、前記ケースにより軸方向に往復移動可能に支持されている第2可動ピン(83、130、146)と、
前記第1可動ピンと前記第2可動ピンとに架け渡され、前記第1可動ピンと前記第2可動ピンとの間の中間部(93、124)を中心として回動可能なラッチレバー(90、121)と、
前記第1可動ピンを軸方向の一方に駆動することによって前記ラッチレバーを回動方向の一方に回動させることができ、前記第2可動ピンを軸方向の一方に駆動することによって前記ラッチレバーを回動方向の他方に回動させることができる駆動部(100、141)と、
前記ラッチレバーが回動方向の他方に回動するように当該ラッチレバーまたは前記第1可動ピンを付勢している第1スプリング(98、129)と、
前記ラッチレバーが回動方向の一方に回動するように当該ラッチレバーまたは前記第2可動ピンを付勢している第2スプリング(99、134)と、
前記ラッチレバーの回動方向を含む仮想平面に対し交差する方向に軸方向が一致するように配置され、前記ケースにより軸方向に往復移動可能に支持され、前記第1スプリングの付勢力と前記第2スプリングの付勢力とが釣り合う中立位置に前記ラッチレバーが位置しているとき前記中間部に係合し、当該中間部に係合すると前記カム操作部材から離間した位置で軸方向移動が禁止される第1出力ピン(105)と、
前記第1出力ピンを前記カム操作部材側に付勢している第1出力スプリング(109)と、
前記第1出力ピンに並列し、前記仮想平面に対し交差する方向に軸方向が一致するように配置され、前記ケースにより軸方向に往復移動可能に支持され、前記ラッチレバーが前記中立位置に位置しているとき前記中間部に係合し、当該中間部に係合すると前記カム操作部材から離間した位置で軸方向移動が禁止される第2出力ピン(110)と、
前記第2出力ピンを前記カム操作部材側に付勢している第2出力スプリング(114)と、
を備え、
前記ラッチレバーは、前記中立位置から回動方向の一方に回動した位置であり、且つ前記第2出力ピンと係合する一方で前記第1出力ピンとの係合を解除する第1回動位置と、前記中立位置から回動方向の他方に回動した位置であり、且つ前記第1出力ピンと係合する一方で前記第2出力ピンとの係合を解除する第2回動位置に回動することを特徴とするアクチュエータ。 - 前記第1出力ピンおよび前記第2出力ピンは、前記ラッチレバー(121)に対し前記第1可動ピンの軸方向の他方側に配置され、
前記第1スプリング(129)の付勢力と前記第2スプリング(134)の付勢力との合力は、前記ラッチレバーを前記第1出力ピンと前記第2出力ピンとに押し付けるように作用し、
前記ラッチレバーは、前記中立位置から前記第1回動位置まで回動するとき、前記中間部のうち前記第2出力ピンとの当接箇所を支点として回動し、前記中立位置から前記第2回動位置まで回動するとき、前記中間部のうち前記第1出力ピンとの当接箇所を支点として回動することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ(120、140、150)。 - 前記ラッチレバー(90)は、前記ケースにより回動可能に支持されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ(70、160、180、190、200、210)。
- 前記第1可動ピン(125、144)は、溝または穴から構成され且つ前記ラッチレバー(121)の一端部(122)が挿入されている第1係合部(128)を有し、
前記第1スプリング(129)は、前記第1可動ピンを軸方向の他方に付勢し、
前記ラッチレバーが前記中立位置に位置しているとき、前記一端部は、前記第1係合部の内壁のうち前記第1可動ピンの軸方向の一方側に押し付けられ、前記第1係合部の内壁のうち軸方向の他方側との間に隙間を形成し、
前記第2可動ピン(130、146)は、溝または穴から構成され且つ前記ラッチレバーの他端部(123)が挿入されている第2係合部(133)を有し、
前記第2スプリング(134)は、前記第2可動ピンを軸方向の他方に付勢し、
前記ラッチレバーが前記中立位置に位置しているとき、前記他端部は、前記第2係合部の内壁のうち前記第2可動ピンの軸方向の一方側に押し付けられ、前記第2係合部の内壁のうち軸方向の他方側との間に隙間を形成することを特徴とする請求項2または3に記載のアクチュエータ(120、140、150)。 - 前記第1可動ピン(80)は、径外方向に突き出す第1突起(82)を形成し、
前記ラッチレバー(90)の一端部(91)は、溝または穴から構成され且つ前記第1突起が挿入されている第3係合部(94)を有し、
前記第1スプリング(98)は、前記第1可動ピンを軸方向の他方に付勢し、
前記ラッチレバーが前記中立位置に位置しているとき、前記第1突起は、前記第3係合部の内壁のうち前記第1可動ピンの軸方向の他方側に押し付けられ、前記第3係合部の内壁のうち軸方向の一方側との間に隙間を形成し、
前記第2可動ピン(83)は、径外方向に突き出す第2突起(85)を形成し、
前記ラッチレバーの他端部(92)は、溝または穴から構成され且つ前記第2突起が挿入されている第4係合部(95)を有し、
前記第2スプリング(99)は、前記第2可動ピンを軸方向の他方に付勢し、
前記ラッチレバーが前記中立位置に位置しているとき、前記第2突起は、前記第4係合部の内壁のうち前記第2可動ピンの軸方向の他方側に押し付けられ、前記第4係合部の内壁のうち軸方向の一方側との間に隙間を形成することを特徴とする請求項2または3に記載のアクチュエータ(70、160、180、190、200、210)。 - 前記第1出力ピンは、径外方向に突き出し且つ軸方向で前記カム操作部材側ほど外径が小さい第1テーパ突起(107)を形成し、
前記ケースは、前記第1テーパ突起に対し前記カム操作部材側に位置し、且つ前記ラッチレバーとの係合が解除された前記第1出力ピンが前記カム操作部材側に移動するとき前記第1テーパ突起と面接触する第1テーパ面(77)を有し、
前記第2出力ピンは、径外方向に突き出し且つ軸方向で前記カム操作部材側ほど外径が小さい第2テーパ突起(112)を形成し、
前記ケースは、前記第2テーパ突起に対し前記カム操作部材側に位置し、且つ前記ラッチレバーとの係合が解除された前記第2出力ピンが前記カム操作部材側に移動するとき前記第2テーパ突起と面接触する第2テーパ面(78)を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のアクチュエータ(70、120、140、150、160、180、190、200、210)。 - 前記ケースは、前記第1可動ピンおよび前記第2可動ピンを支持する第1支持部(76)と、前記第1出力ピンおよび前記第2出力ピンを支持する第2支持部(166、192、202、212)と、を有し、
前記第2支持部は、前記第1出力ピンが挿入されている第1支持孔(790)と、当該第1支持孔から前記第2支持部外まで貫通している少なくとも1つの第1油抜き孔(167、168、193、203、213)と、前記第2出力ピンが挿入されている第2支持孔(795)と、当該第2支持孔から前記第2支持部外まで貫通している少なくとも1つの第2油抜き孔(169、170、194、204、214)と、を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のアクチュエータ(160、190、200、210)。 - 前記ケースは、前記第1可動ピンおよび前記第2可動ピンを支持する第1支持部(76)と、前記第1出力ピンおよび前記第2出力ピンを支持する第2支持部(182)と、を有し、
前記第2支持部は、前記第1出力ピンが挿入されている第1支持孔(790)と、当該第1支持孔から前記第2支持部外まで貫通している少なくとも1つの第1油抜き孔(183)と、前記第2出力ピンが挿入されている第2支持孔(795)と、当該第2支持孔から前記第2支持部外まで貫通している少なくとも1つの第2油抜き孔(184)と、を有していることを特徴とする請求項6に記載のアクチュエータ(180)。 - 前記第1出力ピンの外壁と前記第1支持孔の内壁とは、軸方向で前記第1テーパ突起に対し前記第1テーパ面側に第1室(161)を区画形成するとともに、軸方向で前記第1テーパ突起に対し前記第1テーパ面とは反対側に第2室(162)を区画形成し、
前記第1油抜き孔は、前記第1出力ピンが前記ラッチレバーと係合しているとき前記第1室に連通している1つ以上の第1通孔(167)、および、前記第2室と前記第1室とに連通している1つ以上の第2通孔(183)から構成され、
前記第2出力ピンの外壁と前記第2支持孔の内壁とは、軸方向で前記第2テーパ突起に対し前記第2テーパ面側に第3室(163)を区画形成するとともに、軸方向で前記第2テーパ突起に対し前記第2テーパ面とは反対側に第4室(164)を区画形成し、
前記第2油抜き孔は、前記第2出力ピンが前記ラッチレバーと係合しているとき前記第3室に連通している1つ以上の第3通孔(169)、および、前記第4室と前記第3室とに連通している1つ以上の第4通孔(184)から構成されていることを特徴とする請求項8に記載のアクチュエータ(180)。 - 前記第1油抜き孔は、前記アクチュエータが前記エンジンに設置されている状態において、前記第1支持孔から前記第2支持部外に向かって水平方向より下向きに延び、
前記第2油抜き孔は、前記アクチュエータが前記エンジンに設置されている状態において、前記第2支持孔から前記第2支持部外に向かって水平方向より下向きに延びていることを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載のアクチュエータ(160、180、190、200、210)。 - 前記駆動部(141)は、前記第1可動ピン(144)および前記第2可動ピン(146)に対し軸方向の一方側に位置し且つ前記ケースに固定されている第1固定コア(142)と、前記第1固定コアの径外方向で環状に巻回された巻線からなり且つ通電により磁界を発生する第1コイル(143)とを含み、
前記第1可動ピンは、前記第1コイルを順方向に通電することにより発生する磁界で前記第1固定コアが磁化すると当該第1固定コアに引き寄せられ、
前記第2可動ピンは、前記第1コイルを逆方向に通電することにより発生する磁界で前記第1固定コアが磁化すると当該第1固定コアに引き寄せられることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のアクチュエータ(140)。 - 前記第1可動ピンは、着磁方向が当該第1可動ピンの可動方向と同じ第1永久磁石(145)を有し、
前記第2可動ピンは、着磁方向が当該第2可動ピンの可動方向と同じであり、且つ前記第1固定コア側の磁極が前記第1永久磁石の前記固定コア側の磁極とは異なる第2永久磁石(147)を有していることを特徴とする請求項11に記載のアクチュエータ(140)。 - 前記ケースは、ブラケット(72)を含み、
前記ブラケットと前記第1固定コアとは一体に形成されていることを特徴とする請求項11または12に記載のアクチュエータ(140)。 - 前記駆動部(100)は、前記第1可動ピンに対し軸方向の一方側に位置し且つ前記ケースに固定されている第2固定コア(101)と、前記第2固定コアの径外方向で環状に巻回された巻線からなり且つ通電により磁界を発生する第2コイル(102)と、前記第2可動ピンに対し軸方向の一方側に位置し且つ前記ケースに固定されている第3固定コア(103)と、前記第3固定コアの径外方向で環状に巻回された巻線からなり且つ通電により磁界を発生する第3コイル(104)とを含み、
前記第1可動ピンは、前記第2コイルが発生する磁界により前記第2固定コアが磁化すると当該第2固定コアに引き寄せられ、
前記第2可動ピンは、前記第3コイルが発生する磁界により前記第3固定コアが磁化すると当該第3固定コアに引き寄せられることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のアクチュエータ(70、120、150、160、180、190、200、210)。 - 前記ケースは、ブラケットを含み、
前記ブラケットと前記第2固定コアと前記第3固定コアとは一体に形成されていることを特徴とする請求項14に記載のアクチュエータ(70、120、150、160、180、190、200、210)。 - 前記第2コイルと前記第3コイルとを同時に通電することによって前記ケースを加温することを特徴とする請求項14または15に記載のアクチュエータ(70、120、150、160、180、190、200、210)。
- 前記ケースを加温するヒータ(151)をさらに備えることを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載のアクチュエータ(150)。
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