JP5821768B2 - 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、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。

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。

独国ＤＥ１０２００８０２０８９２Ａ１明細書

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。

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。

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。
ラッチ部材は、規制ピンの軸と直交する方向に広がる板状に形成され、フリー状態のとき軸本体が挿通する挿通穴、及び、挿通穴において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、ロック状態のとき、軸本体の周方向に形成されたラッチ溝の溝底を外壁とするロック軸に嵌合するロック部を有する。
板状のラッチ部材は、フリー状態からロック状態へ移行するときラッチ溝に最初に嵌合する導入部から、ロック状態への移行が完了したときラッチ溝に嵌合する定常部まで、板厚が漸増するように形成されている。
導入部は、規制ピンの先端部とは反対側の面が、規制ピンの軸に近づくに従って規制ピンの先端部側に向かうように傾斜しており、規制ピンの先端部側の面が、規制ピンの軸と直交する平面に沿って形成されている。

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。

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。

本発明の第１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。 本発明の第１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。 本発明の第１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ロック状態を示す断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 図７のロック状態から通電したときの状態（フリー状態）を示す断面図である。 図９の状態から通電を停止したときの状態を示す断面図である。 フリー状態でのラッチプレートとラッチ溝との関係を示す図である。 フリー状態からロック状態へ移行するときのラッチプレートとラッチ溝との関係を示す図である。 ロック状態への移行が完了したときのラッチプレートとラッチ溝との関係を示す図である。 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。 本発明の第２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。 本発明の第２実施形態による電磁アクチュエータの中立モードを示す断面図である。 （ａ）図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。 （ｂ）第１作動モードでの（ａ）に相当する断面図である。 （ｃ）第２作動モードでの（ａ）に相当する断面図である。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

（その他の実施形態）
（ア）（削除）

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

Claims (1)

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（１０１、１０３）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、６０３、６０４）の先端部（６４）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）であって、
   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、
   前記規制ピンの前記受容部は、前記軸本体の周方向に形成されたラッチ溝（６１１）であり、
   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）を有し、
   板状の前記ラッチ部材は、前記フリー状態から前記ロック状態へ移行するとき前記ラッチ溝に最初に嵌合する導入部（５５１）から、前記ロック状態への移行が完了したとき前記ラッチ溝に嵌合する定常部（５５２）まで、板厚が漸増するように形成されており、
   前記導入部は、前記規制ピンの先端部とは反対側の面が、前記規制ピンの軸に近づくに従って前記規制ピンの先端部側に向かうように傾斜しており、前記規制ピンの先端部側の面が、前記規制ピンの軸と直交する平面に沿って形成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。

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