JP5590423B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

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。

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、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係合させる電磁アクチュエータが知られている。

例えば、特許文献１に記載の電磁アクチュエータは、筒状の規制ピンの基端側に、永久磁石が一体に結合されたロックピンが規制ピンに対して相対移動可能に設けられている。バルブリフト調整装置のカムシャフトのトルクによって規制ピンが最後退位置に押し戻されたとき、ロックピンの先端に形成されたクサビ部が、規制ピンの筒壁に設けられた複数のボールを径外方向に押圧し、収容穴の内壁に押し当てることで、規制ピンを作動不能にロックする。また、ロックピンの基端側に設けられたコイルへの通電によって永久磁石を後退方向に吸引すると、ロックピンがボールから離間することでロック状態が解除され、規制ピンはスプリングの付勢力によって前進する。

国際公開第２０１０／０９７２９８Ａ１号明細書

特許文献１に記載の電磁アクチュエータに基づいて、規制ピンが押し戻されてロックピンが規制ピンをロックするとき、ロックピンがわずかに後退するように構成することが考えられる。仮にロックピンを磁性体で形成すれば、ロックピンの後退時に、永久磁石及びロックピンの基端部と、コイルの内側及びロックピン側に設けられたステータとの変位に伴いステータに磁束変化が生じる。この磁束変化によってコイルに発生する誘導起電圧を検出することで、規制ピンが押し戻されたことを検出することができる。なお、ロックピンを磁性体で形成することに代えて、ロックピンの基端部に別の付属磁性部材を設けても同様の作用が得られると考えられる。

ところが、ロックピンの基端部とステータとの間には、ロック状態を解除するためにロックピンを後退させる距離を確保しなければならない。すると、規制ピンが押し戻されたときのロックピンの変位に伴う磁束変化が少なく、誘導起電圧が充分に発生しない。そのため、規制ピンが最後退位置に押し戻されたことを検出することができないか、或いは、検出精度が不充分なものとなる。

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、規制ピンが最後退位置に押し戻されたとき、可動磁性体のステータに対する変位に伴う磁束変化量を増やし、コイルが発生する誘導起電圧を大きくする電磁アクチュエータを提供することにある。

本発明は、内燃機関のバルブリフト調整装置に適用され、規制ピンが押し戻されたときロックピンによって規制ピンをロック状態とし、ロックピンに一体に結合された永久磁石をコイルへの通電によって後退方向に吸引することでロック状態を解除し、スプリングの付勢力によって規制ピンを前進させる電磁アクチュエータにおいて、規制ピンが最後退位置に押し戻されたときの可動磁性体のステータに対する変位に伴う磁束変化によってコイルが発生する誘導起電圧を出力すること、及び、ステータは、可動磁性体によって構成される嵌合部が少なくともロック解除位置で嵌合する被嵌合部を有していること、を特徴とする。
ここで、可動磁性体は、磁性体で形成されたロックピン、永久磁石、ロックピン及び永久磁石に結合された付属磁性部材のいずれかを含む。

詳しくは、ロックピンは、前進側から順に、「規制ピンが前進したときに待機している待機位置」、「規制ピンが押し戻された状態で規制ピンをロック状態とするロック位置」、「コイルへの通電により永久磁石がステータに吸引されることで後退し、規制ピンのロック状態を解除するロック解除位置」を移動可能である。
そして、コイルは、ロックピンが「待機位置」から「ロック位置」へ移動するとき、可動磁性体のステータに対する変位に伴う磁束変化によって発生する誘導起電圧を外部の検出装置に出力する。

以上の構成による本発明の電磁アクチュエータは、特許文献１のようにステータに被嵌合部を設けない構成に比べて、嵌合部が被嵌合部に嵌合する長さ分だけ、可動磁性体をステータに近づけることができる。したがって、ロックピンが待機位置からロック位置に後退するとき、可動磁性体のステータに対する変位に伴う磁束変化量を増やし、コイルが発生する誘導起電圧を大きくすることができる。よって、規制ピンが最後退位置に押し戻されたことを高い精度で検出することができる。

さらに、嵌合部は、待機位置及びロック位置でも被嵌合部に嵌合することが好ましい。こうすれば、嵌合部の外壁又は内壁と被嵌合部の内壁又は外壁とを径方向に対向させることで、内外周の対向面積を利用して磁束変化を発生させることができる。したがって、可動磁性体のステータに対する変位に伴う磁束変化量をさらに増やし、コイルが発生する誘導起電圧をさらに大きくすることができる。

本発明の一実施形態による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小リフト状態から大リフト状態へ移行し始めるときの図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本発明の一実施形態による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小リフト状態から大リフト状態へ移行する途中の図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 本発明の一実施形態による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大リフト状態から小リフト状態へ移行し始めるときの図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの非通電時（両ロックピンのロック状態）の断面図である。 本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの第１方向通電時（第１ロックピンのロック解除状態）の断面図である。 本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの第１方向通電を停止した時（第１ロックピンの待機状態）の断面図である。 図９のＸ−Ｘ線断面図である。 本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの第２方向通電時（第２ロックピンのロック解除状態）の断面図である。 本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの第２方向通電を停止した時（第２ロックピンの待機状態）の断面図である。 図９の要部拡大図である。 本発明の第２実施形態による電磁アクチュエータの第１方向通電を停止した時（第１ロックピンの待機状態）の要部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態による電磁アクチュエータの第１方向通電を停止した時（第１ロックピンの待機状態）の要部拡大断面図である。 本発明の第４実施形態による電磁アクチュエータの第１方向通電を停止した時（第１ロックピンの待機状態）の要部拡大断面図である。 本発明の第５実施形態による電磁アクチュエータの第１方向通電を停止した時（第１ロックピンの待機状態）の要部拡大断面図である。 本発明の第６実施形態による電磁アクチュエータの第１方向通電を停止した時（第１ロックピンの待機状態）の要部拡大断面図である。 参考形態の電磁アクチュエータの第１方向通電を停止した時（第１ロックピンの待機状態）の要部拡大断面図である。 参考形態の変形例による付属磁性部材の図である。 比較例の電磁アクチュエータの第１方向通電を停止した時（第１ロックピンの待機状態）の要部拡大断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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４０１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４０１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４０１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。

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。

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。

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。

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。

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。

小リフト状態では、電磁アクチュエータ４０１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。

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４０１の第１規制ピン６０１を押し戻す。

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。

大リフト状態では、電磁アクチュエータ４０１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４０１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。

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４０１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。

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。
図７〜図１３に示すように、電磁アクチュエータ４０１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。電磁アクチュエータ４０１は、２つの規制ピン６０１、６０２に対応して、２組のロックピン５０１、５０２、永久磁石５９１、５９２、ストッパ７５１、７５２、規制ピンスプリング７６１、７６２、及びロックピンスプリング７７１、７７２が並設される。

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、電磁アクチュエータ「４０１」、ステータ「４１１」、被嵌合凹部「４４１」については、３桁符号末尾の「１」は、例外的に「第１実施形態」を意味するものとする。

第１規制ピン６０１及び第１ロックピン５０１は、ピン軸Ｏ１上を移動し、第２規制ピン６０２及び第２ロックピン５０２は、ピン軸Ｏ２上を移動する。
第１規制ピン６０１は、図７に示す「ロック位置」と、図８に示す「ロック解除位置」及び図９に示す「待機位置」との間を往復移動する。第２規制ピン６０２は、図７に示す「ロック位置」と、図１１に示す「ロック解除位置」及び図１２に示す「待機位置」との間を往復移動する。
第１ロックピン５０１は、図８に示す「ロック解除位置」と、図９に示す「待機位置」との間を往復移動する。第２ロックピン５０２は、図１１に示す「ロック解除位置」と、図１２に示す「待機位置」との間を往復移動する。

以下、図１０を除く図７、８、９、１１、１２（以下「図７等」という）の下方向に相当する方向を「前進方向」または「前方」といい、図７等の上方向に相当する方向を「後退方向」または「後方」という。上記のように、「ロック解除位置」及び「待機位置」は、規制ピン６０１、６０２の最前進位置に相当する。また、「ロック解除位置」は、ロックピン５０１、５０２の最後退位置に相当する。「ロック位置」、「ロック解除位置」、「待機位置」の詳細については後述する。
また、規制ピン６０１、６０２及びロックピン５０１、５０２が前進後退する方向を、電磁アクチュエータ４０１の「軸方向」といい、電磁アクチュエータ４０１の軸方向に直交する方向を「径方向」という。

電磁アクチュエータ４０１は、固定部として、スリーブ７０、ステータ４１１、リアプレート４５、ボビン４６、及びコイル４７等を備える。以下、固定部の構成を説明した後、ロックピン５０１、５０２及び規制ピン６０１、６０２の構成と作用を説明する。
スリーブ７０は、鉄等の軟磁性体で、コイル軸Ｃを中心とする円筒状に形成され、電磁アクチュエータ４０１の外郭をなしている。スリーブ７０の後部にはコイル収容室７１が形成されており、コイル収容室７１の前方には、軸Ｃに対して対称に、ピン軸Ｏ１、Ｏ２を中心とする２つの収容穴７２１、７２２が形成されている。収容穴７２１、７２２には、規制ピン６０１、６０２をはじめ、ロックピン５０１、５０２、永久磁石５９１、５９２、規制ピンスプリング７６１、７６２等が収容されている。
収容穴７２１、７２２の前方部分は、規制ピン６０１、６０２の外壁６３が摺動する摺動部７４１、７４２となっている。また、摺動部７４１、７４２の後方には、前方に向かって内径が漸減するテーパ部７３１、７３２が形成されている。

コイル収容室７１には、ステータ４１１、リアプレート４５、ボビン４６、及びコイル４７が収容されている。
ステータ４１１は、軟磁性体で形成され、コイル４６の内側に挿入される軸部４２と、コイル４６の前方に位置する大径のフロントプレート部４３とを有している。リアプレート４５は、ステータ４１１と同様に軟磁性体で形成され、コイル４６の後方に設けられる。ステータ４１１及びリアプレート４５は、スリーブ７０と共に、コイル４７が生成した磁束を伝達する磁気回路を構成する。

ここで、本実施形態では、ステータ４１１に「被嵌合部」としての被嵌合凹部４４１が形成されることを特徴とする。被嵌合凹部４４１は、フロントプレート部４３の前方の面において、ロックピン５０１、５０２の基端部５０７（図１３参照）に対向する位置に形成される。

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。
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電磁力を発生する。この電磁力は、コイル４７の前方に、磁極の向きが互いに反対となるように設けられた永久磁石５９１、５９２の一方に対して吸引力として作用し、他方に対して反発力として作用する。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の電磁力の向きが反転する。
リアプレート４５の後方には、樹脂で形成されたヘッドカバー４９が設けられる。コネクタ４８は、ヘッドカバー４９と一体に形成されている。

次に、第１ロックピン５０１及び第２ロックピン５０２は、軸本体５０５の中間部に、ロックピンスプリング７７１、７７２の座面をなす鍔部５０６が形成されている。軸本体５０５の先端側には、先端に向かってテーパ状に尖ったクサビ部５０９が形成されている。クサビ部５０９は、規制ピン６０１、６０２が押し戻されたとき、複数のボール６６の間隙に進入し、ボール６６に対して径外方向への外力を与える。

ロックピン５０１、５０２の基端部５０７は、外径がステータ４１１の被嵌合凹部４４１の内径よりわずかに小さく形成され、「嵌合部」として被嵌合凹部４４１に嵌合する。
また、本実施形態のロックピン５０１、５０２は軟磁性体で形成された「可動磁性体」であり、永久磁石５９１、５９２の磁気が伝達される。したがって、ロックピン５０１、５０２が待機位置からロック位置に後退する時、ロックピン５０１、５０２の基端部５０７とステータ４１１との変位に伴う磁束変化によって、コイル４７が誘導起電圧を発生する。

リング状の永久磁石５９１、５９２は、ロックピン５０１、５０２の軸本体５０５に圧入等によって外挿され、ロックピン５０１、５０２と一体に移動可能に結合されている。また、第１永久磁石５９１及び第２永久磁石５９２は、磁極の向きが互いに反対となるように軸方向に着磁されている。本実施形態では、第１永久磁石５９１は、ステータ４１１側がＮ極であり、第１規制ピン６０１側がＳ極である。第２永久磁石５９２は、ステータ４１１側がＳ極であり、第２規制ピン６０２側がＮ極である。

筒状の規制ピン６０１、６０２は、外壁６３がスリーブ７０の収容穴摺動部７４１、７４２に沿って摺動する。第１規制ピン６０１及び第２規制ピン６０２は、交互にいずれか一方の前進が許容される。第１規制ピン６０１が前進したとき、先端部６４１は、バルブリフト調整装置１０の第１係合溝１４に係合する。また、第２規制ピン６０２が前進したとき、先端部６４２は、バルブリフト調整装置１０の第２係合溝２４に係合する。

図１０に示すように、規制ピン６０１、６０２の筒壁には、複数のボール収容穴６５が放射状に形成されている。ボール収容穴６５には、「ロック部材」としてのボール６６が径方向に移動可能に収容される。なお、本実施形態では各規制ピンにつき３つのボール収容穴６５が１２０°間隔で形成されている。

ボール６６は、ロックピン５０１、５０２のクサビ部５０９によって、規制ピン６０１、６０２の中心軸側から径外方向へ外力を受けたとき、規制ピン６０１、６０２をスリーブ７０の収容穴７２１、７２２に対して作動不能にロックする。
また、規制ピン６０１、６０２は、基端面６１に当接する規制ピンスプリング７６１、７６２によって前進方向に付勢されている。

ストッパ７５１、７５２は、スリーブ７０の磁石収容穴７２１、７２２の内壁に壁部が圧入されること等によって固定される。ストッパ７５１、７５２の底部の前面は、規制ピンスプリング７６１、７６２、及びロックピンスプリング７７１、７７２の座面をなす。ストッパ７５１、７５２の底部の後面は、永久磁石５９１、５９２の前端面が当接することで、ロックピン５０１、５０２の下降限を規制する。

規制ピンスプリング７６１、７６２は、ストッパ７５１、７５２の底部前面と規制ピン６０１、６０２の基端面６１との間に設けられ、規制ピン６０１、６０２を前進方向に付勢する。ロックピンスプリング７７１、７７２は、ストッパ７５１、７５２の底部前面とロックピン５０１、５０２の鍔部５０６との間に設けられ、ロックピン５０１、５０２を前進方向に付勢する。

最後に、電磁アクチュエータ４０１の周辺の構成について説明する。電磁アクチュエータ４０１の外部には、周辺構成として、電源８１、通電方向切替手段８２、検出装置８３、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。
検出装置８３は、規制ピン６０１、６０２が最後退位置に押し戻され、ロックピン５０１、５０２が待機位置からロック位置に後退するとき、ロックピン５０１、５０２のステータ４１１に対する変位に伴う磁束変化によってコイル４７が発生する誘導起電圧を検出する。

続いて、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。
（非通電時、両ロックピンのロック状態）
図７に示す状態は、コイル４７に通電されておらず、且つ、バルブリフト調整装置１０の切替部２０の回転によって、規制ピン６０１、６０２の先端部６４１、６４２が押し戻された状態である。

この時、両ロックピン５０１、５０２は、クサビ部５０９が複数のボール６６の間隙に進入し、ボール６６に対して径外方向への外力を与え、収容穴テーパ部７３１、７３２の内壁に押し当てることで、規制ピン６０１、６０２を作動不能にロックする。その結果、規制ピン６０１、６０２は、共に、バルブリフト調整装置１０の係合溝１４、２４から離間した状態で最後退位置に保持される。
また、両ロックピン５０１、５０２の基端部５０７は、ステータ４１１の被嵌合凹部４４１の口元にわずかに嵌合している。

（第１方向通電時、第１ロックピンのロック解除状態）
図８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、ステータ４１１のフロントプレート部４３側をＳ極とする向きの磁界を発生する。この磁界により、フロントプレート部４３に対向する側がＮ極である第１永久磁石５９１がフロントプレート部４３に吸引される。すると、第１ロックピン５０１は、ロックピンスプリング７７１の付勢力に抗して後退し、「嵌合部」である基端部５０７が被嵌合凹部４４１の奥まで嵌合する。

なお、第１永久磁石５９１の後端面がフロントプレート部４３の端面に当接するより先に、第１ロックピン５０１の基端部５０７の端面が被嵌合凹部４４１の底に当接するように寸法を設定することで、通電を停止した時に第１永久磁石５９１をフロントプレート部４３の端面から離れやすくすることができる。

第１ロックピン５０１がロック解除位置まで後退すると、クサビ部５０９がボール６６の間隙から引き抜かれる。その結果、第１規制ピン６０１は、規制ピンスプリング７６１の付勢力によって、最前進位置まで前進し、先端部６４１が係合溝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。

（第１方向通電停止、第１ロックピンの待機状態）
このように、コイル４７への通電は、第１ロックピン５０１によるロック状態を解除し、第１規制ピン６０１が前進するきっかけを与えるに過ぎない。したがって、第１規制ピン６０１が規制ピンスプリング７６１の付勢力によって前進を開始した後は、通電を停止してかまわない。

図９に示すように、第１方向の通電を停止すると、コイル４７が発生する磁界が消失し、第１永久磁石５９１を吸引する電磁力が無くなるため、第１ロックピン５０１は、ロックピンスプリング７７１の付勢力によって、第１永久磁石５９１の前端がストッパ７５１に当たるまで前進する。しかし、この時、第１規制ピン６０１は最前進位置にあるため、クサビ部５０９がボール６６に届かず、第１規制ピン６０１をロックすることはできない。つまり、この状態は、次に第１規制ピン６０１が最前進位置から押し戻された時にロックすることができるように、第１ロックピン５０１が待機している状態である。

そして、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が押し戻されると、第１ロックピン５０１のクサビ部５０９がボール６６の間隙に進入し、第１規制ピン６０１をロック状態にする。この時、第１ロックピン５０１は、待機位置からロック位置に少し後退する。こうして、電磁アクチュエータ４０１は、再び、図７に示す「両ロックピンのロック状態」に戻る。

図１３を参照して、ロックピン５０１、５０２の移動範囲について整理する。図１３では、第１ロックピン５０１が待機状態、第２ロックピン５０２がロック状態にある。第１ロックピン５０１の基端部５０７は、前進側から順に、待機位置Ｗ、ロック位置Ｒ、ロック解除位置Ｆを移動可能である。
そして、本実施形態では、軟磁性体である第１ロックピン５０１自体が第１永久磁石５９１の磁気を伝達され、「可動磁性体」として機能する。そのため、第１ロックピン５０１が待機位置Ｗからロック位置Ｒへ後退する時、基端部５０７の位置がステータ４１１に対してΔＸだけ変位することでステータ４１１を通過する磁束が変化し、コイル４７に誘導起電圧が発生する。
この誘導起電圧を検出装置８３が検出することで、第１規制ピン６０１が最後退位置に押し戻されたと判定することができる。

（第２方向通電時、第２ロックピンのロック解除状態）
第２ロックピン５０２及び第２規制ピン６０２の作動は、上記の第１ロックピン５０１及び第１規制ピン６０１の作動と同様である。
図１１に示すように、両ロックピンのロック状態から、コイル４７に第２方向の電流を通電すると、コイル４７は、ステータ４１１のフロントプレート部４３側をＮ極とする向きの磁界を発生する。この磁界により、フロントプレート部４３に対向する側がＳ極である第２永久磁石５９２がフロントプレート部４３に吸引される。すると、第２ロックピン５０２は、ロックピンスプリング７７２の付勢力に抗して後退し、「嵌合部」である基端部５０７が被嵌合凹部４４１の奥まで嵌合する。

第２ロックピン５０２がロック解除位置まで後退すると、クサビ部５０９がボール６６の間隙から引き抜かれる。その結果、第２規制ピン６０２は、規制ピンスプリング７６２の付勢力によって、最前進位置まで前進し、先端部６４２が係合溝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。

（第２方向通電停止、第２ロックピンの待機状態）
図１２に示すように、第２方向の通電を停止すると、コイル４７が発生する磁界が消失し、第２永久磁石５９２を吸引する電磁力が無くなるため、第２ロックピン５０２は、ロックピンスプリング７７２の付勢力によって、第２永久磁石５９２の前端がストッパ７５２に当たるまで前進する。そして、第２ロックピン５０２は待機状態となる。
そして、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が押し戻されると、第２ロックピン５０２は、第２規制ピン６０２をロック状態にする。こうして、電磁アクチュエータ４０１は、再び、図７に示す「両ロックピンのロック状態」に戻る。

以上のように電磁アクチュエータ４０１は、非通電時には第１規制ピン６０１及び第２規制ピン６０２がいずれもロックされ、第１方向通電時には第１規制ピン６０１のみがロックを解除されて作動し、第２方向通電時には第２規制ピン６０２のみがロックを解除されて作動する。すなわち、電磁アクチュエータ４０１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。

（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、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４１０は、磁極の向きが互いに反対の永久磁石５９１、５９２が、それぞれロックピン５０１、５０２と一体に移動可能に結合されるため、コイル４７の通電方向を切り替えることで、２つの規制ピン６０１、６０２のいずれか一方のロックを解除して択一的に作動させることができる。
また、ロックピン５０１、５０２が待機位置Ｗからロック位置Ｒに戻るときの磁束変化によりコイル４７に発生する誘導起電圧を検出装置８３が検出することで、対応する側の規制ピン６０１、６０２が最後退位置に押し戻されたと判定することができる。よって、電磁アクチュエータ４０１の作動状態を監視し、異常検出や周辺システムの制御等に利用することができる。

（２）図２１に示す比較例の電磁アクチュエータ４００は、ステータ４１０に被嵌合凹部が形成されていない。したがって、ロック解除位置Ｆと待機位置Ｗとの距離をＦＷとすると、ロックピン５０１、５０２の基端面を、待機位置Ｗでフロントプレート部４３の端面から距離ＦＷ以上離して配置しなければならない。したがって、待機位置Ｗからロック位置Ｒまでの変位ΔＸに伴う磁束変化が少なく、誘導起電圧が充分に発生しない。そのため、規制ピン６０１、６０２が最後退位置に押し戻されたことを検出することができないか、或いは、検出精度が不充分なものとなる。

それに対し本実施形態では、「可動磁性体」であるロックピン５０１の基端部５０７がステータ４１１の被嵌合凹部４４１に嵌合するため、ロックピン５０１の基端部５０７を、嵌合長さ分だけステータ４１１に近づけることができる。
また、ロックピン５０１の基端部５０７の外壁と被嵌合凹部４４１の内壁とを径方向に対向させることで、内外周の対向面積を利用して磁束変化を発生させることができる。さらに、被嵌合凹部４４１の内径とロックピン５０１の基端部５０７の外径とのクリアランスＣＬを微小寸法に設定することができる。
これにより、変位ΔＸに伴う磁束変化量を増やし、コイル４７が発生する誘導起電圧を大きくすることができる。よって、規制ピン６０１、６０２が最後退位置に押し戻されたことを高い精度で検出することができる。

（３）本実施形態では、ロックピン５０１、５０２の基端部５０７自体が「嵌合部」を構成し、別の付属磁性部材を用いないため、部品点数を低減することができる。また、構成が単純となる。

次に、本発明の第２〜第６実施形態の電磁アクチュエータについて、図１４〜図１８を参照して説明する。これらの実施形態は、第１実施形態に対し、ステータの被嵌合部の構成、及び、可動磁性体による嵌合部の構成等が異なる。しかし、いずれも、第１実施形態と同様の効果（１）、（２）が得られるものである。各実施形態の図は、第１実施形態の図１３に相当する要部拡大図である。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。

（第２実施形態）
図１４に示すように、第２実施形態の電磁アクチュエータ４０２は、ロックピン５１１、５１２及び永久磁石５９１、５９２の基端側に、付属磁性部材５２１、５２２が設けられている。付属磁性部材５２１、５２２は、軟磁性体で形成され、永久磁石５９１、５９２の後端面に底面が当接することで、磁気が伝達される。
また、付属磁性部材５２１、５２２は、ロックピン５１１、５１２の同軸状に凸部５２７が設けられている。凸部５２７の外径や端面の高さは、第１実施形態のロックピン基端部５０７に準ずる。凸部５２７は、第１実施形態と同様の被嵌合凹部４４１に嵌合する。

第２実施形態では、「可動磁性体」である付属磁性部材５２１、５２２の凸部５２７が「嵌合部」を構成する。第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果（１）、（２）が得られる他、ロックピン５１１、５１２をステンレス等の非磁性体で形成することができる。ロックピン５１１、５１２を非磁性体で形成した場合、例えば、鋼球のボール６６を磁力で吸引することを防止することができる。
以下、符号５０１、５０２のロックピンは磁性体であるものとし、符号５１１、５１２のロックピンは磁性体でも非磁性体でもよいものとする。

（第３実施形態）
図１５に示すように、第３実施形態の電磁アクチュエータ４０３は、第２実施形態に対し、付属磁性部材５３１、５３２の凸部５３７、及び、ステータ４１３の被嵌合凹部４４３がテーパ状に形成されている。第３実施形態では、付属磁性部材５３１、５３２の凸部５３７が「嵌合部」を構成する。
これにより、凸部５３７と被嵌合凹部４４３との対向面積を増大させることができる。よって、変位ΔＸに伴う磁束変化量をさらに増やし、コイル４７が発生する誘導起電圧をさらに大きくすることができる。

（第４実施形態）
図１６に示すように、第４実施形態の電磁アクチュエータ４０４は、ステータ４１４の被嵌合凹部４４４を軸部４２のコイル軸Ｃ寄りに形成すると共に、付属磁性部材５４１、５４２の凸部５４７をコイル軸Ｃ側に偏芯させて設けたものである。第４実施形態では、付属磁性部材５４１、５４２の凸部５４７が「嵌合部」を構成する。
これにより、ステータ４１４の軸部４２のスペースを有効に利用し、凸部５４７と被嵌合凹部４４４との嵌合長、さらには対向面積を充分に確保することができる。また、コイル４７の中心部で磁束を変化させることができるため、磁束の変化が効率良くコイル４７に伝わり、コイル４７が発生する誘導起電圧を特に大きくすることができる。

（第５実施形態）
図１７に示すように、第５実施形態の電磁アクチュエータ４０５は、ステータ４１５のフロントプレート部４３に「被嵌合部」としての被嵌合凸部４４５が形成されている。被嵌合凸部４４５の外径は、リング状の永久磁石５９１、５９２の内径よりもわずかに小さく形成されている。
ロックピン５１１、５１２は、基端面が、永久磁石５９１、５９２の後端面に対し嵌合長以上前方に凹むように設けられている。第５実施形態では、「可動磁性体」である永久磁石５９１、５９２の内壁とロックピン５１１、５１２の基端面とによって形成される凹部５９８が「嵌合部」を構成する。
このように、「被嵌合部」を凸、「嵌合部」を凹として構成してもよい。

（第６実施形態）
図１８に示すように、第６実施形態の電磁アクチュエータ４０６は、ステータ４１６のフロントプレート部４３に「被嵌合部」としての被嵌合凹部４４２、及び被嵌合凸部４４６が複合して形成されている。被嵌合凹部４４２は、内径及び深さが、第１、第２実施形態の被嵌合凹部４４１と同様である。被嵌合凸部４４６は、被嵌合凹部４４２の底部から凸テーパ状に突出している。
ロックピン５６１、５６２は、軟磁性体で形成され、基端部５６７の外径、及び、永久磁石５９１、５９２後端面からの突出長さが、第１実施形態のロックピン５０１、５０２と同様である。また、ロックピン５６１、５６２は、基端部５６７に、凹テーパ状の嵌合凹部５６８が形成されている。

第６実施形態では、「可動磁性体」であるロックピン５６１、５６２の基端部５６７が被嵌合凹部４４２に対する「嵌合部」を構成し、嵌合凹部５６８が被嵌合凸部４４６に対する「嵌合部」を構成する。
このように、「被嵌合部」及び「嵌合部」を凹凸の複合形状で構成してもよい。これにより、「被嵌合部」と「嵌合部」との対向面積を内外で多重に確保することができるため、変位ΔＸに伴う磁束変化量を増やし、コイル４７が発生する誘導起電圧を大きくすることができる。

（参考形態）
以上の第１〜第６実施形態は、ステータに形成された「被嵌合部」に、ロックピン、永久磁石又は付属磁性部材のいずれかを含む可動磁性体によって構成される「嵌合部」を嵌合させる構成により、誘導起電圧を大きくすることを特徴とするものである。次に、これとは別の技術的思想によって誘導起電圧の増大を図る形態について、図１９、図２０を参照して説明する。
図１９に示すように、参考形態の電磁アクチュエータ４０７は、ステータ４１０に被嵌合部が形成されていない。一方、ロックピン５１１、５１２及び永久磁石５９１、５９２の基端側に、ステータ４１０に向かって尖った円錐状の付属磁性部材５７１、５７２が設けられている。付属磁性部材５７１、５７２は、軟磁性体で形成され、永久磁石５９１、５９２の後端面に底面が当接することで、磁気が伝達される。

付属磁性部材５７１、５７２は、円錐の先端での磁束を集中させることにより、ロックピン５１１、５１２が待機位置からロック位置に後退する時の変位ΔＸに伴って、コイル４７が発生する誘導起電圧を大きくすることができる。
参考形態の変形例として、図２０（ａ）に示す断面が円弧状の付属磁性部材５７３や、図２０（ｂ）に示す中央部に突起を有する付属磁性部材５７５を採用してもよい。

（その他の実施形態）
（ア）本発明の電磁アクチュエータは、上記実施形態のように２本の規制ピンを備えた「２ピン型」に限らず、１つのコイルに対して１本の規制ピンを作動させる「１ピン型」であってもよい。１ピン型の構成は、例えば上記実施形態においてピン軸Ｏ１又はＯ２をコイル軸Ｃと同軸に配置すればよい。また、コイルへの一方向の通電によって永久磁石が吸引されるように永久磁石の磁極の向きを設定すればよく、通電方向切替手段は不要である。

（イ）上記実施形態では、嵌合部は、ロックピンの待機位置で既に軸方向の一部が被嵌合部に嵌合しており、ロックピンがロック位置、ロック解除位置に後退するに従い、より深く嵌合する。しかし、嵌合部は、ロックピンの待機位置及びロック位置では被嵌合部に嵌合せず、ロック位置とロック解除位置との間で嵌合を開始するように構成してもよい。この場合でも、上記比較例に比べ、可動磁性体を、軸方向に嵌合深さ分だけステータに近づけることができるため、変位ΔＸに伴う磁束変化量を増やし、コイルが発生する誘導起電圧を大きくすることができる。
（ウ）ロックピンのクサビ部によって径外方向への外力を受け、規制ピンを作動不能にロックする「ロック部材」は、上記実施形態のボールに限らず、円柱状のローラ等であってもよい。

（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。

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、
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６ ・・・電磁アクチュエータ、
４１１、４１３、４１４、４１５、４１６ ・・・ステータ、
４４１、４４２、４４３、４４４ ・・・被嵌合凹部（被嵌合部）、
４４５、４４６ ・・・被嵌合凸部（被嵌合部）、
４７ ・・・コイル、
５０１、５０２、５１１、５１２、５６１、５６２ ・・・ロックピン、
５０７、５６７ ・・・基端部（嵌合部）、 ５０９ ・・・クサビ部、
５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２ ・・・付属磁性部材、
５２７、５３７、５４７ ・・・凸部（嵌合部）、
５９１、５９２ ・・・永久磁石、
５６８、５９８ ・・・凹部（嵌合部）、
６０１、６０２ ・・・規制ピン、 ６４１、６４２ ・・・先端部、
６６ ・・・ボール（ロック部材）、
７０ ・・・スリーブ、 ７２１、７２２ ・・・収容穴、
７６１、７６２ ・・・規制ピンスプリング、
８３ ・・・検出装置、 ９１、９２ ・・・吸気バルブ。

Claims (3)

1. 内燃機関の吸気バルブ（９１、９２）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（１０）に適用され、前記バルブリフト調整装置のカムシャフト（１１）と共に回転しつつ前記カムシャフトに対し軸方向に相対移動可能なスライダ（２１）に形成された係合溝（１４、２４）に規制ピン（６０１、６０２）の先端部（６４１、６４２）を係合させるとき前記規制ピンを前進させ、前記規制ピンの先端部を前記係合溝から離間させるとき前記カムシャフトのトルクによって前記規制ピンが押し戻される電磁アクチュエータ（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）であって、
   前記係合溝に対し前進可能に設けられる規制ピンと、
   前記規制ピンを摺動可能に収容する収容穴（７２１、７２２）を有するスリーブ（７０）と、
   前記規制ピンの中心軸側から径外方向へ外力を受けたとき、前記規制ピンを前記スリーブの前記収容穴に対して作動不能にロックするロック部材（６６）と、
   前記規制ピンの基端側に前記規制ピンに対して相対移動可能に設けられ、前記規制ピンが最後退位置に押し戻されたとき、先端に形成されたクサビ部（５０９）が前記ロック部材に対して径外方向への外力を与えることで前記規制ピンをロック状態とするロックピン（５０１、５０２、５１１、５１２、５６１、５６２）と、
   前記ロックピンに結合され、前記ロックピンと一体に移動する永久磁石（５９１、５９２）と、
   前記ロックピンの基端側に設けられ、通電により電磁力を発生するコイル（４７）と、
   軟磁性体で形成され、前記コイルが発生した電磁力によって前記永久磁石を後退方向に吸引するステータ（４１１、４１３，４１４、４１５、４１６）と、
   前記規制ピンを前進方向に付勢する規制ピンスプリング（７６１、７６２）と、
   を備え、
   前記ロックピンは、前進側から順に、前記規制ピンが前進したときに待機している待機位置、前記規制ピンが押し戻された状態で前記規制ピンをロック状態とするロック位置、及び、前記コイルへの通電により前記永久磁石が前記ステータに吸引されることで後退し前記規制ピンのロック状態を解除するロック解除位置、を移動可能であり、
   前記コイルは、前記ロックピンが前記待機位置から前記ロック位置に後退するとき、磁性体で形成された前記ロックピン、前記永久磁石、又は、前記ロックピン及び前記永久磁石に結合された付属磁性部材（５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２）のいずれかを含む可動磁性体の前記ステータに対する変位に伴う磁束変化によって発生する誘導起電圧を外部の検出装置（８３）に出力し、
   前記ステータは、前記可動磁性体によって構成される嵌合部（５０７、５２７、５３７、５４７、５６７、５６８、５９８）が少なくとも前記ロック解除位置で嵌合する被嵌合部（４４１、４４２、４４３、４４４、４４５、４４６）を有していることを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記嵌合部は、さらに前記待機位置及び前記ロック位置で前記被嵌合部に嵌合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。
3. 前記規制ピン、前記ロック部材、前記ロックピン、前記永久磁石及び前記規制ピンスプリングは、前記コイルの中心軸を挟んだ両側に２組が並設され、
   一方の前記永久磁石である第１永久磁石と他方の前記永久磁石である第２永久磁石とは、磁極の向きが互いに反対となるように前記ロックピンに結合され、
   前記コイルへの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永久磁石のいずれか一方が前記ステータに吸引され、吸引された側の前記永久磁石に対応する前記ロックピンが前記ロック解除位置に後退し、対応する前記規制ピンを作動側規制ピンとして前進させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁アクチュエータ。

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