JP2014031745A - 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、スライダの移動方向に応じて2つの規制ピンのいずれか一方を択一的に作動させ、スライダに形成された係合溝に規制ピンの先端部を係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. In addition, as a means for switching the position of the slider, either one of the two restricting pins is selectively operated according to the moving direction of the slider, and the tip of the restricting pin is engaged with the engaging groove formed in the slider. An electromagnetic actuator is known.
例えば、特許文献1に記載の電磁アクチュエータは、2つの規制ピンの基端側に、規制ピンの移動方向において極性が互いに逆向きの永久磁石がそれぞれ取り付けられている。コイルへの通電で生成する磁場により、一方の永久磁石には反発力が発生し、他方の永久磁石には吸引力が発生する。そして、反発力が発生した側の永久磁石が取り付けられた規制ピンが作動する。コイルの通電方向を切り替えると、生成する磁場の磁束の向きが反対となり、もう一方の規制ピンが作動する。 For example, in the electromagnetic actuator described in Patent Document 1, permanent magnets having polarities opposite to each other in the movement direction of the restriction pin are attached to the proximal ends of the two restriction pins. Due to the magnetic field generated by energizing the coil, a repulsive force is generated in one permanent magnet, and an attractive force is generated in the other permanent magnet. Then, the regulation pin to which the permanent magnet on the side where the repulsive force is generated is operated. When the energization direction of the coil is switched, the direction of the magnetic flux of the generated magnetic field is reversed, and the other restriction pin is activated.
特許文献1の電磁アクチュエータは、コイルが生成する磁場と永久磁石とが反発する電磁力で直接規制ピンを作動させるものである。しかし、規制ピンの応答速度を向上させるべく十分な反発力を発生させるためには、コイル及び永久磁石を大型にする必要がある。
また、永久磁石は規制ピンと一体に移動するため、永久磁石を大型にすると可動部の重量が増え、コイルの電磁力がさらに要求されることとなる。
そこで本出願人は、上記課題を解決すべく、内燃機関のバルブリフト調整装置に適用され、コイルの通電方向を切り替えることにより2つの規制ピンの一方を択一的に作動させる電磁アクチュエータにおいて、コイルを大型にすることなく規制ピンの応答速度を向上させる電磁アクチュエータに係る発明を先に出願した(特願2012−169416)。
The electromagnetic actuator of Patent Document 1 directly operates the regulating pin with an electromagnetic force repelled by a magnetic field generated by a coil and a permanent magnet. However, in order to generate a sufficient repulsive force to improve the response speed of the regulation pin, it is necessary to increase the size of the coil and the permanent magnet.
Further, since the permanent magnet moves integrally with the regulation pin, if the permanent magnet is made large, the weight of the movable part increases, and the electromagnetic force of the coil is further required.
In order to solve the above problem, the applicant of the present invention is an electromagnetic actuator that is applied to a valve lift adjustment device for an internal combustion engine and that selectively operates one of two restriction pins by switching the energization direction of the coil. Has previously filed an invention relating to an electromagnetic actuator that improves the response speed of the regulating pin without increasing the size thereof (Japanese Patent Application No. 2012-169416).
この電磁アクチュエータは、規制ピンに連結されたプランジャを後退方向に吸引する2つの永久磁石を、磁極の向きが互いに反対となるように静止部に固定したこと、また、コイルの通電方向を切り替えることで2つの永久磁石の一方に対して逆方向の磁束を発生させ吸着力を低下させること、そして、永久磁石の吸着力が低下した側の規制ピンをスプリングの付勢力によって前進方向に作動させること、を特徴とする。
コイルが生成する電磁力は永久磁石による吸着力を低下させるために用いられ、規制ピンを作動させるのは、スプリングの付勢力である。これにより、コイルが生成する電磁力で直接規制ピンを駆動する構成に比べ、コイルを大型にすることなく、規制ピンの応答速度を向上させることができる。
In this electromagnetic actuator, two permanent magnets that attract the plunger connected to the restriction pin in the backward direction are fixed to the stationary part so that the magnetic poles are opposite to each other, and the energization direction of the coil is switched. To generate a magnetic flux in the opposite direction to one of the two permanent magnets to reduce the attracting force, and to actuate the regulating pin on the side where the attracting force of the permanent magnet is reduced in the forward direction by the biasing force of the spring. It is characterized by.
The electromagnetic force generated by the coil is used to reduce the attracting force by the permanent magnet, and it is the biasing force of the spring that operates the restriction pin. Thereby, compared with the structure which drives a regulation pin directly with the electromagnetic force which a coil produces | generates, the response speed of a regulation pin can be improved, without enlarging a coil.
しかしながら、この出願に係る電磁アクチュエータは、前進方向に作動した規制ピンを最前進位置で保持する保持力についてもスプリング力のみに依存している。そのため、スプリング力をある程度大きくせざるを得ず、それに応じて、規制ピンの後退時にスプリング力に抗してプランジャを後退方向に吸引する永久磁石の磁石吸着力を確保する必要がある。したがって、永久磁石の小型化の可能性が制限されることとなる。 However, the electromagnetic actuator according to this application relies only on the spring force for the holding force for holding the restriction pin operated in the forward direction at the most forward position. Therefore, it is necessary to increase the spring force to some extent, and accordingly, it is necessary to ensure the magnet attracting force of the permanent magnet that attracts the plunger in the retracting direction against the spring force when the regulating pin retracts. Therefore, the possibility of downsizing the permanent magnet is limited.
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2つの規制ピンを備える電磁アクチュエータにおいて、規制ピンの応答速度を向上させつつ、永久磁石を小型にする電磁アクチュエータを提供することにある。 The present invention has been created in view of the above points, and an object of the present invention is to improve the response speed of the restriction pin in an electromagnetic actuator that is applied to a valve lift adjusting device for an internal combustion engine and includes two restriction pins. An object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator that reduces the size of a permanent magnet.
本発明の電磁アクチュエータは、先の出願に係る発明に対し、さらに、軟磁性体で形成され、コイル、永久磁石、及びプランジャの間で磁気回路を構成し、プランジャの永久磁石と反対側の端部に対向するフロント吸引部を有するヨークを備えることを特徴とする。規制ピンが前進したとき、ヨークのフロント吸引部がプランジャを吸引することで、規制ピンを最前進位置に保持するフロント吸引力を発生する。
規制ピンを最前進位置に保持する保持力は、スプリング力とフロント吸引力との合計によって得られるため、この構成により、フロント吸引力によるアシスト分だけスプリング力を小さくすることができる。すると、それに応じて、規制ピンの後退時にプランジャを後退方向に吸引する永久磁石の磁石吸着力を低減することができる。よって、永久磁石を小型にすることができる。
The electromagnetic actuator of the present invention is further made of a soft magnetic material, and forms a magnetic circuit between the coil, the permanent magnet, and the plunger, and the end of the plunger opposite to the permanent magnet. A yoke having a front suction part facing the part is provided. When the restriction pin moves forward, the front suction portion of the yoke sucks the plunger, thereby generating a front suction force that holds the restriction pin at the most advanced position.
Since the holding force for holding the restricting pin at the most advanced position is obtained by the sum of the spring force and the front suction force, the spring force can be reduced by the amount of assist by the front suction force. Then, it is possible to reduce the magnet attracting force of the permanent magnet that attracts the plunger in the retracting direction when the regulating pin retracts accordingly. Therefore, a permanent magnet can be reduced in size.
また、プランジャの作動方向において、最後退位置にある一方のプランジャ、及び、最後退位置から最前進位置まで移動する他方のプランジャとオーバーラップし、プランジャ同士の間で磁束を伝達可能なクロス伝達部を有することが好ましい。 In addition, in the operation direction of the plunger, a cross transmission portion that overlaps with one plunger at the most retracted position and the other plunger that moves from the most retracted position to the most advanced position, and can transmit magnetic flux between the plungers. It is preferable to have.
さらに、電磁アクチュエータは、軟磁性体で形成され、ヨークとプランジャとの間に設けられ、第1プランジャ又は第2プランジャのいずれか一方が前進したとき連動して前進するスイッチング部材を備えることが好ましい。このスイッチング部材は、第1プランジャ及び第2プランジャの両方が最後退位置にあるとき、ヨークとプランジャとの間で磁束を伝達し、第1プランジャ又は第2プランジャが前進したとき、ヨークとプランジャとの間の磁束伝達が遮断される。 Furthermore, the electromagnetic actuator is preferably formed of a soft magnetic material, provided between the yoke and the plunger, and preferably includes a switching member that moves forward when either the first plunger or the second plunger moves forward. . The switching member transmits magnetic flux between the yoke and the plunger when both the first plunger and the second plunger are in the last retracted position, and when the first plunger or the second plunger moves forward, Is interrupted.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(一実施形態)
本発明の一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.
(One embodiment)
An electromagnetic actuator according to an embodiment of the present invention is applied to a valve lift adjusting device that adjusts a 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10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及びスイングアーム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、切替部20、小リフト用カム18、28及び大リフト用カム19、29が一体に設けられている。切替部20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。
切替部20は、前段部15、移行部16、後段部17からなる第1係合溝14と、前段部25、移行部26、後段部27からなる第2係合溝24とが図1等において左右対称に形成されている。2つの係合溝14、24は、後段部17、27同士が重なり、図1等の視方向で「Y字」を呈するように形成されている。
At both ends of the
The switching
第1係合溝14の前段部15及び後段部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。
第2係合溝24についても同様である。
The
The same applies to the
バルブリフト調整装置10に適用される電磁アクチュエータ40は、第1係合溝14及び第2係合溝24にそれぞれ対応する2つの規制ピン601、602を備えている。
電磁アクチュエータ40がカムシャフト11の回転タイミングに同期して第1規制ピン601を前進させ、第1係合溝14に係合させたとき、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、電磁アクチュエータ40がカムシャフト11の回転タイミングに同期して第2規制ピン602を前進させ、第2係合溝24に係合させたとき、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。
The
When the
第1小リフト用カム18及び第1大リフト用カム19は、図1等においてスライダ21の左端と切替部20との間に、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及び第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
第2小リフト用カム28及び第2大リフト用カム29は、図1等においてスライダ21の右端に、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及び第2大リフト用カム29は、第1小リフト用カム18及び第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。
The second
ローラ31、32及びスイングアーム33、34は、2組の小リフト用カム18、28及び大リフト用カム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及び大リフト用カム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10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10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40の第1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40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第1規制ピン601を前進させ、第1係合溝14に係合させる。
第1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、第1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X1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°及び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40の第1規制ピン601を押し戻す。
The position P1 of the
Further, at the rotational position past the position P3, 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10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40の第2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40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第2規制ピン602を前進させ、第2係合溝24に係合させる。
第2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、第2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X2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10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40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12を参照して説明する。
図7〜図12に示すように、電磁アクチュエータ40は、2つの規制ピン601、602を並設しており、そのうちいずれか一方を「作動側規制ピン」として択一的に作動させる。なお、以下の説明では「作動側」を「オン側」、「非作動側」を「オフ側」ともいう。
Next, the detailed structure of the electromagnetic actuator which is the principal part of this invention is demonstrated with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 7 to 12, the
電磁アクチュエータ40は、2つの規制ピン601、602に対応して、プランジャ651、652、スプリング751、752、永久磁石501、502、及び、アダプタ551、552を各2つ備える。
ここで、3桁符号の末尾が「1」の部材同士が対応し、3桁符号の末尾が「2」の部材同士が対応する。以下、適宜、3桁符号末尾が「1」の部材の名称の前に「第1」を付け、3桁符号末尾が「2」の部材の名称の前に「第2」を付けて区別する。ただし、「421、422、491、492」については例外とする。
The
Here, members whose three-digit code ends with “1” correspond to each other, and members whose three-digit code ends with “2” correspond. Hereinafter, “first” is added before the name of the member whose 3-digit code ends with “1”, and “second” is added before the name of the member whose 3-digit code ends with “2”. . However, “421, 422, 491, 492” is an exception.
規制ピン601、602及びプランジャ651、652は「可動部」に相当する。第1規制ピン601及び第1プランジャ651はピン軸O1上に一体に結合され、図7に示す最後退位置から図9に示す最前進位置まで往復移動する。また、第2規制ピン602及び第2プランジャ652はピン軸O2上に一体に結合され、図7に示す最後退位置から図10に示す最前進位置まで往復移動する。
The regulation pins 601 and 602 and the
ここで、最後退位置を「ゼロストローク」、最前進位置を「フルストローク」とし、最後退位置からの前進距離をストローク(mm)で示す。以下の説明で、「前進方向」または「前方」は、図7、図9〜図11の下方向に対応し、「後退方向」または「後方」は、図7、図9〜図11の上方向に対応する。また、規制ピン601、602が前進後退する方向を、電磁アクチュエータ40の「軸方向」といい、電磁アクチュエータ40の軸方向に直交する方向を「径方向」という。
Here, the last retracted position is “zero stroke”, the most advanced position is “full stroke”, and the advance distance from the last retracted position is indicated by a stroke (mm). In the following description, “forward direction” or “forward” corresponds to the downward direction of FIGS. 7 and 9 to 11, and “reverse direction” or “rearward” is the upper direction of FIGS. 7 and 9 to 11. Corresponds to the direction. A direction in which the regulation pins 601 and 602 advance and retreat is referred to as an “axial direction” of the
さらに電磁アクチュエータ40は、2組の規制ピン601、602等に対して、共通にヨーク41、ホルダ46、コイル47、スリーブ70等を備える。これらのヨーク41、ホルダ46、コイル47、スリーブ70、並びに、永久磁石501、502及びアダプタ551、552等は、「静止部」を構成する。
以下、静止部の構成について順に説明した後、可動部の構成について説明する。
Further, the
Hereinafter, after describing the structure of a stationary part in order, the structure of a movable part is demonstrated.
ヨーク41は鉄等の軟磁性体で二重の筒状に形成され、コイル47、永久磁石501、502、及びプランジャ651、652等の間で磁気回路を構成する。
本実施形態では、図8、図12に示すように、ヨーク41の径方向の断面形状は、ピン軸O1を中心とする半円と、ピン軸O2を中心とする半円とを共通の接線でつないだ長円形状を呈している。また、ヨーク41は、ピン軸O1とピン軸O2とを含む仮想平面Vに対して対称に形成される。なお、以下の説明で単に「断面形状」という場合、径方向の断面形状を意味し、また「断面積」という場合、径方向の断面積を意味するものとする。
ヨーク41の外筒部42は、後方に開口421が形成され、前方に底壁422が設けられる。底壁422には、規制ピン601、602の軸部611、612が挿通する。
ヨーク41の内筒部430は、図12に示すように、ボビン46の内側、且つプランジャ651、652の外側に設けられ、断面形状が長円形の筒状に形成されている。
The
In the present embodiment, as shown in FIGS. 8 and 12, the radial cross-sectional shape of the
The outer
As shown in FIG. 12, the
ヨーク内筒部430の内側には、底壁422からの距離が所定値未満の範囲において、非磁性体で筒状に形成された非磁性筒部455が周設されている。一方、底壁422からの距離が所定値以上の範囲では磁性体であるヨーク内筒部430の内壁が露出している。この露出内壁は、第1プランジャ651の外壁に対向する凹曲面の内壁431、第2プランジャ652の外壁に対向する凹曲面の内壁432、及び、内壁431と内壁432とを接続する平面の内壁433から構成される。
露出内壁431、432、433は、プランジャ651、652が最後退位置から最前進位置まで移動する間、常にプランジャ651、652とオーバーラップする。ただし、露出内壁431、432、433とプランジャ651、652との間には、後述するスイッチング部材67の筒部673が嵌挿可能な空間Gpが形成される。空間Gpは、磁気的には、エアギャップとして磁気の伝達を抑制する。
Inside the yoke
The exposed
また、本実施形態では、径方向において第1プランジャ651と第2プランジャ652との間に、ヨーク内筒部430とは分離して磁気回路を構成するクロス伝達部434が設けられている。クロス伝達部434は、鉄等の軟磁性体で形成され、凹面壁435、436及び平面壁437を有している。凹面壁435、436は、それぞれ、第1プランジャ651及び第2プランジャ652の互いに対向している側の外周部に沿って形成されている。平面壁437は、第1プランジャ651と第2プランジャ652の外壁との共通の接線に沿って形成され、ヨーク内筒部430の平面部分の露出内壁433に対向している。ピン軸O1、O2を結ぶ直線に沿った部分は、幅が最も狭い最狭部438となっている。
In the present embodiment, a
クロス伝達部434とヨーク底壁422との間には、非磁性体で形成され、クロス伝達部434と同様の断面形状を有する非磁性柱部454が設けられている。この非磁性柱部454によって、クロス伝達部434の軸方向位置は、ヨーク内筒部430の露出内壁431、432、433に対応する位置に配置されている。
すなわち、クロス伝達部434は、プランジャ651、652及びスイッチング部材67が組み付けられる前の状態では、ヨーク41の底壁422及び内筒部430から磁気的に隔離された状態にある。また、クロス伝達部434は、プランジャ651、652のいずれか一方が最後退位置から最前進位置まで移動する間、常にプランジャ651、652の互いに対向している側の外周部とオーバーラップする。
Between the
That is, the
ステータ44は鉄等の軟磁性体で板状に形成され、ヨーク外筒部42の開口421を覆っている。
ホルダ45は非磁性体で形成され、ヨーク41内の後方であって、ボビン46とステータ44との間に支持される。ホルダ45は、図8に示すように、永久磁石501、502をそれぞれ収容する2つの収容部451、452が隔壁453を挟んで形成される。
The
The
ボビン46は樹脂で形成され、コイル47の周囲を覆って絶縁する。ボビン46は、ヨーク41内の前方では、径方向において、外筒部42と内筒部43との間に設けられる。また、ボビン46は、ヨーク41内の後方では、径方向において、外筒部42とホルダ45との間に設けられる。コネクタ48は、ボビン46と一体に樹脂で形成される。
軸方向のボビン46の後端面とステータ44との間は、Oリング491によってシールされる。径方向のボビン46の外壁とヨーク外筒部42の内壁との間は、Oリング492によってシールされる。
The
The rear end surface of the
コイル47は、外部の電源81からコネクタ48を経由して通電されることにより、コイル磁束を生成する。このコイル磁束は、軟磁性体であるヨーク41、ステータ44、プランジャ651、652等を流れる。また、外部の通電方向切替手段82によって通電方向を切り替えることにより、コイル47は、反対方向のコイル磁束を生成する。
The
永久磁石501、502は、静止部であるホルダ45に固定される。詳しくは図12に示すように、永久磁石501、502は、ホルダ45の収容部451、452に側壁52がそれぞれ嵌合する。
図8に示すように、本実施形態では永久磁石501、502の断面形状は円形である。永久磁石501、502の直径は、対応するプランジャ651、652の直径よりも大きく設定される。永久磁石501、502の磁石軸Q1、Q2は、仮想平面上において、ピン軸O1、O2の両外側に配置される。また、永久磁石501、502間の距離dmは、プランジャ651、652間の距離dpと同等に設定される。
The
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the
さらに、第1永久磁石501及び第2永久磁石502は、磁極の向きが第1プランジャ651及び第2プランジャ652の作動方向と平行であって互いに反対となるように軸方向に着磁されている。第1永久磁石501は、ステータ44側がS極であり、第1プランジャ651側がN極である。第2永久磁石502は、ステータ44側がN極であり、第2プランジャ652側がS極である。
Further, the first
加えて本実施形態では、永久磁石501、502のプランジャ651、652側の端部に、鉄等の軟磁性体で形成されたアダプタ551、552が設けられる。
図12に示すように、アダプタ551、552の後方の端面56は、永久磁石501、502の前方の端面53に当接し、或いは微小隙間を介して近接している。また、アダプタ551、552の前方の端面58には、非通電時、プランジャ651、652の後方の端面66が当接する。
In addition, in this embodiment,
As shown in FIG. 12, the rear end surfaces 56 of the
ここで、第1永久磁石501及び第1アダプタ551で例示すると、第1永久磁石501の端面53の面積Amは、第1プランジャ651の端面66の面積Apよりも大きい。これに対応し、第1アダプタ551は、永久磁石側の端面56の面積が第1永久磁石501の端面53の面積Amに準じ、プランジャ側の端面58の面積が第1プランジャ651の端面66の面積Apに準ずる。そのため、永久磁石側の端面56からプランジャ側の端面58に向かって断面積が漸減する。第1アダプタ551の側壁57は、径方向の外側が斜面で形成され、径方向の内側がピン軸O1と平行な面で形成されている。すなわち、第1アダプタ551は、ほぼ斜円錐台状に形成されている。
Here, taking the first
この構成により、アダプタ551、552は、永久磁石501、502によって磁化されるとともに、永久磁石501、502の磁束をプランジャ651、652に集める「集磁部材」として機能する。
また、仮にアダプタ551、552を設けない場合、永久磁石501、502がプランジャ651、652を吸引したとき、プランジャ651、652の衝突によって永久磁石501、502が割れ、アクチュエータが作動不能となるおそれがある。そこで間にアダプタ551、552を設けることで、プランジャ651、652が永久磁石501、502に吸着されるときの衝撃を緩和する。すなわち、アダプタ551、552は、「緩衝部材」としても機能する。
With this configuration, the
Further, if the
スリーブ70は、フランジ部71と本体部72とから構成されている。
フランジ部71は、ヨーク41の前方の底壁422に接合されている。フランジ部71と底壁422との間は、Oリング493によってシールされる。
本体部72は、規制ピン601、602及びスプリング751、752を収容する収容穴721、722が形成されている。収容穴721、722は、ヨーク内筒部43のプランジャ穴431、432に連通する。ブッシュ731、732は、収容穴721、722に規制ピン601、602の鍔部631、632が収容された後、収容穴721、722の後方開口部に挿入される。また、収容穴721、722の穴底741、742には、摺動穴751、752が形成されている。
The
The
The main body 72 has
スプリング751、752は、規制ピン601、602の軸本体611、612に外挿され、両端がブッシュ731、732と鍔部631、632との間に支持される。スプリング751、752が鍔部631、632をブッシュ731、732から遠ざけるように付勢することで、規制ピン601、602は前進方向に付勢される。
The
次に、可動部である規制ピン601、602及びプランジャ651、652について、第1規制ピン601及び第1プランジャ651を例として説明する。
第1規制ピン601は、軸本体611に対し、第1プランジャ651に連結される連結部621、及び、第1スプリング751の座面を構成する鍔部631がピン軸O1上に同軸に形成されている。鍔部631は、例えば、軸本体611と別体のカラーを圧入して形成してもよく、或いは、軸本体611と一体で製作してもよい。
Next, the restriction pins 601 and 602 and the
The first restricting
軸本体611は、先端部641を除く大部分がスリーブ70に収容される。軸本体611は、スリーブ70の後方においてブッシュ731の穴に案内され、スリーブ70の前方において摺動穴751に案内されて摺動する。先端部641はスリーブ70から突出し、前進時、バルブリフト調整装置10の第1係合溝14に係合する。
Most of the shaft
第1プランジャ651は、鉄等の軟磁性体で筒状に形成されている。第1プランジャ651は、第1規制ピン601の連結部621に連結され、第1規制ピン601と一体に前進後退する。
第1プランジャ651の外径は、第1規制ピン601の軸本体611の外径よりも大きく形成されており、この外径差による段差面が第1プランジャ651の前方端面665となっている。第1プランジャ651の前方端面665は、ヨーク底壁422のフロント吸引部425に対向しており、最前進位置で、フロント吸引部425に当接し、或いは微小隙間を介して近接する。
The
The outer diameter of the
以上の構成は、第2規制ピン602及び第2プランジャ652についても同様である。第2規制ピン602の先端部642は、前進時、バルブリフト調整装置10の第2係合溝24に係合する。また、第2プランジャ652の前方端面666は、ヨーク底壁422のフロント吸引部426に対向しており、第2規制ピン602の最前進位置で、フロント吸引部426に当接し、或いは微小隙間を介して近接する。
The above configuration is the same for the
さらに本実施形態では、もう一つの可動部材であるスイッチング部材67、及びスイッチング部材67を後方に付勢するスイッチングスプリング68が設けられている。
スイッチング部材67は、軟磁性体で断面形状が長円形の筒状に形成されており、筒部673の前端部には、内周側に突出する周縁部674が形成されている。
筒部673は、第1プランジャ651及び第2プランジャ652の互いに対向していない側の外周部に沿って設けられ、プランジャ651、652を包括して取り囲んでいる。周縁部674は、第1プランジャ651及び第2プランジャ652が最後退位置にあるとき、第1プランジャ651の前方端面665及び第2プランジャ652の前方端面666の両方の外縁に係合する。また、第1プランジャ651及び第2プランジャ652のいずれか一方が前進したとき、周縁部674は、前進したプランジャの前方端面の外縁に係合する。これにより、スイッチング部材67は、前進したプランジャに連動して前進する。
Furthermore, in this embodiment, the switching
The switching
The
スイッチング部材67は、最後退位置(図7に示す位置、又は図11に二点鎖線で示す位置)において、軸方向位置がヨーク内筒部430の露出内壁431、432、433と同じになり、ヨーク内筒部430とプランジャ651、652との間での磁束の受け渡しが可能となる。一方、筒部673の高さ相当以上のストロークを前進すると、軸方向位置が非磁性筒部455の範囲に含まれるため、ヨーク内筒部430とプランジャ651、652との間での磁束の受け渡しが遮断される。このように、スイッチング部材67は、軸方向位置に応じて、磁束伝達のオン/オフを切り替える機能を有する。
The switching
最後に、電磁アクチュエータ40の周辺の構成について説明する。電磁アクチュエータ40の外部には、周辺構成として、電源81、通電方向切替手段82、及び接続配線84が設けられる。
電源81は、接続配線84がコネクタ48に接続されることで、コイル47に駆動電流を供給する。
通電方向切替手段82は、電源81からコイル47へ供給される電流の通電の方向を切り替え、或いは通電を遮断する。
Finally, the configuration around the
The
The energization direction switching means 82 switches the direction of energization of the current supplied from the
続いて、以上の構成による電磁アクチュエータ40の作用について、図7、図9〜図11、及び、図13、図14の特性図を参照して説明する。図13、図14において、横軸は、プランジャ651、652及び規制ピン601、602のストロークを示す。ストローク0(mm)の「S0」は、プランジャ端面66がアダプタ端面58に当接する「最後退位置」に相当する。縦軸は、正側が前進方向の力を示し、負側が後退方向の力を示す。
図13は、ゼロストロークS0付近でのプランジャが前進し始めるときの挙動を示す。図14は、ゼロストロークS0からフルストロークSfまでのストローク範囲全体にわたって規制ピン601、602及びプランジャ651、652に作用する力の関係を示し、特に最前進位置での規制ピンの保持力に係る特徴を示している。
Next, the operation of the
FIG. 13 shows the behavior when the plunger starts to advance in the vicinity of the zero stroke S0. FIG. 14 shows the relationship between the forces acting on the restriction pins 601 and 602 and the
(非通電時)
図7に示す非通電時には、第1規制ピン601及び第2規制ピン602は、共に最後退位置に保持される。ここでは、第1規制ピン601を例として説明する。
図13に示すように、非通電時には、第1永久磁石501による磁石吸着力Fm0、及び第1スプリング751によるスプリング力Fspが第1プランジャ651に作用する。
(When not energized)
During the non-energization shown in FIG. 7, both the
As shown in FIG. 13, the magnet attracting force Fm <b> 0 by the first
磁石吸着力Fm0は、第1プランジャ651を後退させる方向に作用する負の力であり、ストロークが増すにつれ絶対値が減少する。正のスプリング力Fspは、第1プランジャ651を前進させる方向に作用する正の力であり、ストロークが増すにつれ直線的に減少する。なお、磁石吸着力との絶対値を比較する上での参照のため、スプリング力に釣り合う逆向きの力を「−Fsp」として図示する。
ゼロストロークS0では磁石吸着力Fm0の絶対値がスプリング力Fspを上回るように設定されるため、第1プランジャ651は第1永久磁石501に吸着保持される。
The magnet attracting force Fm0 is a negative force acting in the direction in which the
Since the absolute value of the magnet attracting force Fm0 is set to exceed the spring force Fsp at the zero stroke S0, the
このとき、スイッチング部材67は、スイッチングスプリング68の付勢力によって、周縁部674がプランジャ651、652の前方端面665、666に係合する位置で保持されている。そして、筒部673がヨーク内筒部430とプランジャ651、652との間の空間Gp(図11参照)に嵌挿されている。
At this time, the switching
一方、第2規制ピン602についても同様に第2プランジャ652が第2永久磁石502に吸着保持される。
これにより、第1規制ピン601及び第2規制ピン602の先端部641、642は、非通電時にいずれも最後退位置に維持され、バルブリフト調整装置10において係合溝14、24から離間する。
On the other hand, the
As a result, the
(第1方向通電時)
図9に示すようにコイル47に第1方向の電流を通電すると、コイル47は、第1永久磁石501の磁束Φm1と逆向きのコイル磁束Φsol1を生成する。すなわち、第1永久磁石501の磁束Φm1がS極からN極に向かって図の下向きに貫くのに対し、コイル磁束Φsol1は、第1永久磁石501を図の上向きに貫く。このように、第1方向の通電は、第1永久磁石501にとって、「磁石の磁束と逆方向のコイル磁束を発生させる通電」(以下、「逆方向通電」という。)となる。
(During energization in the first direction)
As shown in FIG. 9, when a current in the first direction is passed through the
このとき、スイッチング部材67は、ヨーク内筒部430の内壁と第1プランジャ651の外壁との間で、コイル磁束Φsol1を受け渡す。コイル磁束Φsol1によって、第1永久磁石501を貫く磁束が相殺されるため、第1永久磁石501の磁石吸着力は、図13に示すFm−にまで減少する。言い換えれば、第1永久磁石501は、コイル磁束Φsol1によって「減磁」される。
At this time, the switching
さらに、第1永久磁石501と第1プランジャ651との間に第1アダプタ551が設けられているため、第1アダプタ551の厚さTaに相当する分、永久磁石端面53に対しアダプタ端面58での磁石吸着力Fmが低下する。したがって、図13に示すように、逆方向通電時の磁石吸着力Fm−の絶対値は、永久磁石端面53ではスプリング力Fspを超えていても、ゼロストロークS0でのプランジャ端面66の位置に相当するアダプタ端面58ではスプリング力Fspを下回るように設定することができる。言い換えれば、逆方向のコイル磁束によって磁石吸着力Fm−の絶対値がゼロストロークS0でのスプリング力Fspを下回るように、第1アダプタ551の厚さTaが設定される。
Further, since the
その結果、ゼロストロークS0での磁石吸着力Fm−の絶対値がスプリング力Fspよりも小さくなるため、第1規制ピン601は第1スプリング751のスプリング力Fspと磁石吸着力Fm−との正の合力によって前進する。そして、磁石吸着力Fm0の絶対値とスプリング力Fspとが等しくなる閾値ストロークStを超えた後、通電を停止しても、第1規制ピン601はスプリング力Fspによって前進を継続する。つまり、第1方向通電時には、第1規制ピン601が「作動側規制ピン」として作動する。
このとき、スイッチング部材67は、第1プランジャ651の前進に連動して、スイッチングスプリング68の付勢力に抗して前進する。
As a result, since the absolute value of the magnet attracting force Fm− at the zero stroke S0 is smaller than the spring force Fsp, the first restricting
At this time, the switching
そして、フルストロークSf直前の位置で、第1プランジャ651の前方端面665が対向するフロント吸引部425に近接したとき、フロント吸引部425は、フロント吸引力Ffrを発生する。この作用について、図11を参照して説明する。
フロント吸引部425とオフ側の第2永久磁石502との間の磁束伝達経路について、仮に、クロス伝達部434が無く、プランジャ651、652間で磁束が伝達されないとすると、「フロント吸引部425→ヨーク底壁422→ヨーク外筒部42→ステータ44→第2永久磁石502」というコイル47の外側を通る遠回りの経路となる。この場合、経路途中での磁気漏れが多く、第2永久磁石502の磁束Φm2はフロント吸引部425に有効に伝達されにくいと考えられる。
When the
Assuming that there is no
これに対し、図11に示すように、クロス伝達部434が磁束伝達経路となることで、「フロント吸引部425→オン側の第1プランジャ651→クロス伝達部434→オフ側の第2プランジャ652→第2永久磁石502」というコイル47の内側を通る最短経路の磁気経路が形成される。これにより、第2永久磁石502の磁束Φm2はフロント吸引部425に有効に伝達され、フロント吸引部425でフロント吸引力Ffrを発生する。
On the other hand, as shown in FIG. 11, the
ここで、クロス伝達部434は、非磁性柱部454によってヨーク底壁422と磁気的に隔離され、底壁422への磁束漏れが抑制されている。
さらに、スイッチング部材67が第1プランジャ651に連動して前進したことによって、ヨーク内筒部430とプランジャ651、652との間の空間Gpが開放され、エアギャップを構成している。そのため、プランジャ651、652からヨーク内筒部430への磁束漏れも抑制されている。
Here, the
Furthermore, when the switching
こうして発生するフロント吸引力Ffrによって、第1プランジャ651は、直前位置から最前進位置への最終移動が付勢されると共に、最前進位置に到達した後、バルブリフト調整装置10の振動その他の外力等によって動かないよう、最前進位置に保持される。すなわち、最前進位置での「保持力」を受ける状態となる。
これにより、第1規制ピン601の先端部641は、バルブリフト調整装置10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を図1の矢印X1の方向に移動させ、バルブリフト量をリフト量L1からリフト量L2に切り替える。
By the front suction force Ffr thus generated, the
As a result, the
スライダ21の移動に続き、切替部20の回転によって第1規制ピン601の先端部641が上記の保持力に抗して押し戻されることにより、第1プランジャ651は、フルストロークSfから、閾値ストロークSt未満のストローク領域まで後退する。
閾値ストロークSt未満の領域では第1永久磁石501の磁石吸着力Fm0の絶対値がスプリング力Fspを上回るため、第1プランジャ651は、第1アダプタ551に当接するまで後退方向に吸引される。
このとき、第1アダプタ551は、緩衝部材として第1プランジャ651が第1永久磁石501に直接衝突することを回避し、衝撃による第1永久磁石501の割れを防止することができる。
Following the movement of the
Since the absolute value of the magnet attracting force Fm0 of the first
At this time, the
一方、第1方向通電時、第1プランジャ651が前進し始めるまでは、スイッチング部材67は、ヨーク内筒部430の内壁と第2プランジャ652の外壁との間で、コイル磁束Φsol1を受け渡す。そのため、第2永久磁石502については、磁束Φm2と同じ向きのコイル磁束Φsol1が第2永久磁石502を貫くこととなる。このように、第1方向の通電は、第2永久磁石502にとって、「磁石の磁束と同方向のコイル磁束を発生させる通電」(以下、「同方向通電」という。)となる。
On the other hand, the switching
同方向通電で生成されたコイル磁束Φsol1により、第2永久磁石502を貫く磁束が重畳されるため、第2永久磁石502の磁石吸着力は、絶対値が図13に示すFm+にまで増加する。そのため、第2プランジャ652は、非通電時よりも大きな力で第2永久磁石502に吸着保持される。したがって、第2規制ピン602は、非通電時と同様に最後退位置に維持される。
Since the magnetic flux penetrating the second
(第2方向通電時)
図10に示すように、コイル47に第2方向の電流を通電すると、コイル47は、第1永久磁石501の磁束Φm1と同じ向きであって第2永久磁石502の磁束Φm2と逆向きのコイル磁束Φsol2を生成する。すなわち、第2方向の通電は、第2永久磁石502にとって逆方向通電となる。したがって、第2方向通電時には、第1方向通電時とは逆に第2永久磁石502が減磁され、第2プランジャ652を吸引する磁石吸着力Fm0の絶対値が減少する。そして、第2スプリング752のスプリング力Fspによって第2規制ピン602が「作動側規制ピン」として作動する。
このとき、スイッチング部材67は、第2プランジャ652の前進に連動して、スイッチングスプリング68の付勢力に抗して前進する。
(When energizing in the second direction)
As shown in FIG. 10, when a current in the second direction is applied to the
At this time, the switching
そして、フルストロークSf直前の位置で、第2プランジャ652の前方端面が対向するフロント吸引部426に近接したとき、フロント吸引部426は、上記と同様にフロント吸引力Ffrを発生する。このフロント吸引力Ffrによって、第2プランジャ652は、直前位置から最前進位置への最終移動が付勢されると共に、最前進位置に到達した後、最前進位置に保持される。
これにより、第2規制ピン602の先端部642は、バルブリフト調整装置10の係合溝24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を図5の矢印X2の方向に移動させ、バルブリフト量をリフト量L2からリフト量L1に切り替える。
When the front end surface of the
As a result, the
スライダ21の移動に続き、切替部20の回転によって第2規制ピン602の先端部642が押し戻され、さらに第2永久磁石502の吸着力によって、第2プランジャ652は、第2アダプタ552に当接するまで後退方向に吸引される。
一方、第1永久磁石501にとって第2方向の通電は同方向通電となるため、第1プランジャ651は、非通電時よりも大きな力で第1永久磁石501に吸着保持される。したがって、第1規制ピン601は、非通電時と同様に最後退位置に維持される。
Following the movement of the
On the other hand, since the energization in the second direction is the same direction energization for the first
このように電磁アクチュエータ40は、非通電時には第1規制ピン601及び第2規制ピン602はいずれも作動せず、第1方向通電時には第1規制ピン601のみが作動し、第2方向通電時には第2規制ピン602のみが作動する。すなわち、電磁アクチュエータ40は、通電方向切替手段82による切替動作に応じて、2つの規制ピン601、602のいずれか一方を択一的に作動させることができる。
As described above, in the
(効果)
本実施形態の電磁アクチュエータ40の効果について、比較例と対比しつつ説明する。
(1)本実施形態の電磁アクチュエータ40は、プランジャ651、652を後退方向に吸引する2つの永久磁石501、502が、磁極の向きが互いに反対となるように、静止部であるホルダ45に固定される。また、コイル47の通電方向を切り替えることで、2つの永久磁石501、502の一方に対して逆方向のコイル磁束を発生させ、吸着力を低下させる。そして、永久磁石501、502の吸着力が低下した側の規制ピン601、602をスプリング751、752の付勢力によって前進方向に作動させる。
(effect)
The effect of the
(1) In the
すなわち、コイル47が生成する電磁力は永久磁石501、502による吸着力を低下させるために用いられ、規制ピン601、602を作動させることを目的としていない。規制ピン601、602を作動させるのは、スプリング751、752の付勢力である。これにより、コイルが生成する電磁力で直接規制ピンを駆動する構成に比べ、コイル47を大型にすることなく、規制ピン601、602の応答速度を向上させることができる。
That is, the electromagnetic force generated by the
(2)図15に示す比較例の電磁アクチュエータ400は、作動側規制ピンに対応する永久磁石に対して逆方向のコイル磁束を発生させ吸着力を低下させ、スプリングの付勢力によって作動側規制ピンを前進させる点は本実施形態と共通である。しかし、比較例は、本実施形態のような「フロント吸引部」を有しておらず、作動側規制ピンが前進した後、最前進位置で保持する保持力についてはスプリング力のみに依存している。 (2) The electromagnetic actuator 400 of the comparative example shown in FIG. 15 generates a coil magnetic flux in the reverse direction with respect to the permanent magnet corresponding to the actuating side regulating pin, thereby reducing the attracting force, and the actuating side regulating pin by the biasing force of the spring. The point which advances is common to this embodiment. However, the comparative example does not have the “front suction part” as in the present embodiment, and the holding force that is held at the most advanced position after the operation-side regulating pin moves forward depends only on the spring force. Yes.
比較例における規制ピンのストロークと力との関係を図14(a)に示す。記号の末尾に付した「*」は、比較例の値であることを意味する。規制ピンの作動については、逆方向通電でプランジャを永久磁石から引き離した後、閾値ストロークStに達したらすぐに通電を停止するという状況を想定する。磁石吸着力は、非通電時の磁石吸着力Fm0*のみを図示する。
図14(a)に示すように、後退方向の負の磁石吸着力Fm0*はストロークSdにてほぼ消失し、フルストロークSfでは0に漸近する。したがって、規制ピンを前進方向に付勢する力である「スプリング力Fsp*と磁石吸着力Fm0*との合力Fr*」もまた、フルストロークSfではスプリング力Fsp*に漸近する。
FIG. 14A shows the relationship between the stroke and force of the regulation pin in the comparative example. “ * ” Added to the end of the symbol means a value of a comparative example. As for the operation of the restriction pin, it is assumed that the energization is stopped as soon as the threshold stroke St is reached after the plunger is pulled away from the permanent magnet by reverse energization. As for the magnet attracting force, only the magnet attracting force Fm0 * when not energized is illustrated.
As shown in FIG. 14A, the negative magnet attracting force Fm0 * in the backward direction almost disappears in the stroke Sd and gradually approaches 0 in the full stroke Sf. Therefore, “the resultant force Fr * of the spring force Fsp * and the magnet attracting force Fm0 * ”, which is a force for urging the regulating pin in the forward direction, also gradually approaches the spring force Fsp * in the full stroke Sf.
ここで、規制ピンを最後退位置に保持する負のオフ時保持力「−FhOFF」、及び、規制ピンを最前進位置に保持する正のオン時保持力「FhON」は、電磁アクチュエータが適用されるバルブリフト調整装置において想定される振動その他の外力等によって要求値が決められている。 Here, the negative OFF holding force “−Fh OFF ” that holds the restriction pin in the last retracted position and the positive ON holding force “Fh ON ” that holds the restriction pin in the most advanced position are The required value is determined by vibration or other external force assumed in the applied valve lift adjusting device.
したがって、比較例の電磁アクチュエータ400では、フルストロークSfでのスプリング力Fsp*の下限値を、オン時保持力「FhON」の要求値以上の値としなければならない。すると、スプリング定数(図の傾き)を可及的に小さく設定したとしても、ゼロストロークS0でのスプリングセット荷重J*を、ある値以上に設定せざるを得ない。
また、ゼロストロークS0での磁石吸着力Fm0を−K*とすると、オフ時保持力「−FhOFF」は(J*−K*)で表される。そのため、オフ時保持力「−FhOFF」の要求値を満足するためには、−K*の絶対値を、ある値以上に設定せざるを得ない。よって、永久磁石の大きさをある大きさ以上にする必要があり、永久磁石の小型化の可能性が制限されることとなる。
Therefore, in the electromagnetic actuator 400 of the comparative example, the lower limit value of the spring force Fsp * at the full stroke Sf must be a value equal to or greater than the required value of the on-time holding force “Fh ON ”. Then, even if the spring constant (inclination in the figure) is set as small as possible, the spring set load J * at the zero stroke S0 must be set to a certain value or more.
When the magnet attracting force Fm0 at the zero stroke S0 is -K * , the off-time holding force "-Fh OFF " is represented by (J * -K * ). Therefore, in order to satisfy the required value of the off-time holding force “−Fh OFF ”, the absolute value of −K * must be set to a certain value or more. Therefore, it is necessary to make the size of the permanent magnet larger than a certain size, and the possibility of downsizing the permanent magnet is limited.
それに対し、図14(b)に示すように、本実施形態の電磁アクチュエータ40は、ヨーク41の底壁422にフロント吸引部425、426が設けられており、フルストロークSfの少し手前のストロークSeから、正のフロント吸引力Ffrを有効に発生する。それに伴い、「スプリング力Fspと磁石吸着力Fm0との合力Fr」も、ストロークSeからフルストロークSfの間で上昇する。そのため、フルストロークSfでオン時保持力「FhON」の要求値を満足しつつ、スプリング力Fspを比較例のスプリング力Fsp*より小さくすることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 14B, the
それ故、ゼロストロークS0でのスプリングセット荷重Jを比較例のスプリングセット荷重J*より小さくすることができ、さらに、オフ時保持力「−FhOFF」(=J−K)の要求値を満足するためのゼロストロークS0での磁石吸着力−Kの絶対値を、比較例の磁石吸着力−K*の絶対値より小さくすることができる。 Therefore, the spring set load J at the zero stroke S0 can be made smaller than the spring set load J * of the comparative example, and furthermore, the required value of the OFF holding force “−Fh OFF ” (= J−K) is satisfied. The absolute value of the magnet attracting force -K at zero stroke S0 can be made smaller than the absolute value of the magnet attracting force -K * of the comparative example.
つまり、規制ピンを最前進位置に保持する保持力は、スプリング力Fspとフロント吸引力Ffrとの合計によって得られるため、フロント吸引力Ffrによるアシスト分だけスプリング力を小さくすることができる。すると、それに応じて、規制ピンの後退時にプランジャを後退方向に吸引する永久磁石の磁石吸着力を低減することができる。よって、永久磁石を小型にすることができる。 That is, since the holding force for holding the restriction pin at the most advanced position is obtained by the sum of the spring force Fsp and the front suction force Ffr, the spring force can be reduced by the amount of assist by the front suction force Ffr. Then, it is possible to reduce the magnet attracting force of the permanent magnet that attracts the plunger in the retracting direction when the regulating pin retracts accordingly. Therefore, a permanent magnet can be reduced in size.
(3)本実施形態では、径方向において第1プランジャ651と第2プランジャ652との間に、クロス伝達部434が設けられており、軸方向において、最後退位置から最前進位置までの範囲でプランジャ651、652にオーバーラップしている。
このクロス伝達部434を経由することにより、オン側のプランジャに対向するフロント吸引部とオフ側の永久磁石との間で、最短距離の磁気経路が形成されるため、永久磁石の磁束がフロント吸引部に有効に伝達される。よって、フロント吸引力Ffrを効率的に発生させることができる。
(3) In the present embodiment, the
By passing through the
(4)本実施形態では、いずれか一方のプランジャ651、652が前進したとき連動して前進し、軸方向位置に応じて、磁束伝達のオン/オフを切り替えるスイッチング部材67が設けられている。スイッチング部材67は、永久磁石501、502からプランジャ651、652を引き離すときには、ヨーク内筒部430とプランジャ651、652との間で、コイル磁束Φsol1、Φsol2を受け渡し、永久磁石501、502の吸着力の低下に寄与する。また、オン側のプランジャ651、652が前進するときには、プランジャ651、652からヨーク内筒部430への磁束の受け渡しが遮断されることで、磁気漏れを抑制し、フロント吸引力Ffrの発生に寄与する。
(4) In the present embodiment, a switching
(その他の実施形態)
(ア)永久磁石及びホルダの形状、永久磁石及びプランジャの端面の面積の関係等は、上記実施形態の構成に限らない。また、アダプタを設けなくてもよい。
(イ)上記実施形態では、クロス伝達部434を設けることで、フロント吸引力の発生に有利となる。しかし、所望のフロント吸引力が得られる場合には、クロス伝達部を設けなくてもよい。
(Other embodiments)
(A) The relationship between the shape of the permanent magnet and the holder, the area of the end surfaces of the permanent magnet and the plunger is not limited to the configuration of the above embodiment. Moreover, it is not necessary to provide an adapter.
(A) In the above embodiment, the provision of the
(ウ)上記実施形態では、スイッチング部材67を設けることで、磁束伝達のオン/オフを効率的に切り替えている。しかし、コイル磁束が充分に永久磁石に伝達され、或いは、フロント吸引力の発生時の磁気漏れが問題とならないレベルであれば、スイッチング部材を設けなくてもよい。また、スイッチング部材の具体的な構成は、上記実施形態のものに限らない。
(C) In the above embodiment, the switching
(エ)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。
(オ)バルブリフト調整装置のカム、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。
(D) The valve lift adjusting device is not limited to the intake valve, and may adjust the lift amount of the exhaust valve.
(E) The configuration of the cam, slider, etc. of the valve lift adjustment device is not limited to that exemplified 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. Also good.
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.
10 ・・・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、
40 ・・・電磁アクチュエータ、 41 ・・・ヨーク、
425、426・・・フロント吸引部、
434・・・クロス伝達部、 47 ・・・コイル、
501、502 ・・・永久磁石、
601、602 ・・・規制ピン、 641、642 ・・・先端部、
651、652 ・・・プランジャ、 751、752 ・・・スプリング、
91、92 ・・・吸気バルブ。
10: Valve lift adjusting device,
11 ... camshaft, 14, 24 ... engagement groove,
21 ... Slider,
40 ... Electromagnetic actuator, 41 ... Yoke,
425, 426 ... front suction part,
434: Cross transmission part, 47: Coil,
501, 502 ... Permanent magnet,
601, 602 ... restriction pin, 641, 642 ... tip portion,
651, 652 ... Plunger, 751, 752 ... Spring,
91, 92 ... intake valves.
Claims (3)
前記係合溝に対し前進可能に並設される第1規制ピン(601)及び第2規制ピン(602)と、
軟磁性体で形成され、一方の端部に前記第1規制ピンが連結される第1プランジャ(651)、及び、一方の端部に前記第2規制ピンが連結される第2プランジャ(652)と、
前記第1プランジャ及び前記第2プランジャに対して静止した静止部に、磁極の向きが前記第1プランジャ及び前記第2プランジャの作動方向と平行であって互いに反対となるように固定され、前記第1プランジャを後退方向に吸引する第1永久磁石(501)、及び前記第2プランジャを後退方向に吸引する第2永久磁石(502)と、
通電方向を切り替えることで、前記第1永久磁石又は前記第2永久磁石の一方に対して逆方向の磁束を発生させ、対応する前記プランジャを吸引する吸着力を低下させるコイル(47)と、
前記第1規制ピン及び前記第2規制ピンを前進方向に付勢し、前記コイルへの通電によって前記永久磁石の吸着力が低下した側の前記規制ピンを付勢力によって前進方向に作動させる第1スプリング(751)及び第2スプリング(752)と、
軟磁性体で形成され、前記コイル、前記永久磁石、及び前記プランジャの間で磁気回路を構成し、前記プランジャの前記永久磁石と反対側の端部に対向するフロント吸引部(425、426)を有するヨーク(41)と、
を備え、
前記規制ピンが前進したとき、前記ヨークの前記フロント吸引部が前記プランジャを吸引することで、前記規制ピンを最前進位置に保持するフロント吸引力を発生することを特徴とする電磁アクチュエータ。 The present invention is applied to a valve lift adjusting device (10) for adjusting the lift amount of an intake valve (91, 92) or an exhaust valve of an internal combustion engine, and rotates with the cam shaft (11) of the valve lift adjusting device with respect to the cam shaft. The engagement groove (14, 24) formed in the slider (21) that is relatively movable in the axial direction has either one of the two restriction pins (601, 602) or the tip (641, 642), the operating side regulating pin is advanced, and the operating side regulating pin is pushed back by the torque of the camshaft when the tip of the operating side regulating pin is separated from the engaging groove. 40)
A first restricting pin (601) and a second restricting pin (602) which are juxtaposed in advance with respect to the engaging groove;
A first plunger (651) formed of a soft magnetic material and having one end connected to the first restricting pin, and a second plunger (652) having one end connected to the second restricting pin When,
The stationary portion stationary with respect to the first plunger and the second plunger is fixed so that the direction of the magnetic pole is parallel to and opposite to the operation direction of the first plunger and the second plunger, A first permanent magnet (501) for attracting one plunger in the backward direction, and a second permanent magnet (502) for attracting the second plunger in the backward direction;
A coil (47) that generates a magnetic flux in the reverse direction with respect to one of the first permanent magnet or the second permanent magnet by switching the energization direction, and reduces the attractive force for attracting the corresponding plunger;
The first restricting pin and the second restricting pin are urged in the forward direction, and the restricting pin on the side where the attracting force of the permanent magnet is reduced by energizing the coil is operated in the forward direction by the urging force. A spring (751) and a second spring (752);
A front attracting portion (425, 426) that is formed of a soft magnetic material, forms a magnetic circuit between the coil, the permanent magnet, and the plunger, and faces the end of the plunger opposite to the permanent magnet. A yoke (41) having,
With
When the restriction pin moves forward, the front suction portion of the yoke sucks the plunger to generate a front suction force that holds the restriction pin at the most advanced position.
前記スイッチング部材は、
前記第1プランジャ及び前記第2プランジャの両方が最後退位置にあるとき、前記ヨークと前記プランジャとの間で磁束を伝達し、
前記第1プランジャ又は前記第2プランジャが前進したとき、前記ヨークと前記プランジャとの間の磁束伝達が遮断されることを特徴とする請求項1または2に記載の電磁アクチュエータ。 A switching member (67) formed of a soft magnetic material, provided between the yoke and the plunger, and advancing in conjunction with either one of the first plunger or the second plunger;
The switching member is
Transmitting magnetic flux between the yoke and the plunger when both the first plunger and the second plunger are in the most retracted position;
The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein when the first plunger or the second plunger moves forward, magnetic flux transmission between the yoke and the plunger is interrupted.
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