JP6035965B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

電磁アクチュエータ Download PDF

Info

Publication number
JP6035965B2
JP6035965B2 JP2012172028A JP2012172028A JP6035965B2 JP 6035965 B2 JP6035965 B2 JP 6035965B2 JP 2012172028 A JP2012172028 A JP 2012172028A JP 2012172028 A JP2012172028 A JP 2012172028A JP 6035965 B2 JP6035965 B2 JP 6035965B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plunger
permanent magnet
pin
force
yoke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012172028A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014031745A (ja
Inventor
高橋 裕也
裕也 高橋
鈴木 康義
康義 鈴木
天野 均
均 天野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2012172028A priority Critical patent/JP6035965B2/ja
Publication of JP2014031745A publication Critical patent/JP2014031745A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6035965B2 publication Critical patent/JP6035965B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L2013/0052Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction with cams provided on an axially slidable sleeve

Landscapes

  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

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、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。
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。
独国DE102009015486A1明細書
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)。
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。
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。
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。
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。
本発明の第1の態様の電磁アクチュエータは、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と、非磁性体で形成され、クロス伝達部とヨークのフロント吸引部側の底壁との間に設けられ、クロス伝達部とヨークの底壁とを磁気的に隔離する非磁性柱部とをさらに備える。
他方のプランジャの最前進位置で、フロント吸引部、他方のプランジャ、クロス伝達部、及び、最後退位置にある一方のプランジャが接触し、磁気経路を形成する。
本発明の第2の態様の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と、非磁性体で筒状に形成され、スイッチング部材が所定ストローク前進したときスイッチング部材の周囲に位置するように周設された非磁性筒部とをさらに備える。
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、スイッチング部材は、ヨークとプランジャとの間で磁束を伝達する。第1プランジャ又は第2プランジャが前進し、スイッチング部材の軸方向位置が非磁性筒部の範囲に含まれたとき、ヨークとプランジャとの間の磁束伝達が遮断される。
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。 本発明の一実施形態による電磁アクチュエータの非通電時の断面図である。 図7のVIII−VIII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の第1方向通電時の断面図である。 本発明の一実施形態による電磁アクチュエータの第2方向通電時の断面図である。 図9の要部拡大断面図である。 図11のXII−XII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において、通電による磁石吸着力の変化を示す特性図である。 (a)比較例、(b)本発明の一実施形態による電磁アクチュエータにおける規制ピンのストロークとスプリング力及び磁石吸着力との関係を示す特性図である。 比較例の電磁アクチュエータの第1方向通電時の断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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4、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4、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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、
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。

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2つの規制ピン(601、602)のうちいずれか一方である作動側規制ピンの先端部(641、642)を係合させるとき前記作動側規制ピンを前進させ、前記作動側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作動側規制ピンが押し戻される電磁アクチュエータ(40)であって、
    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、
    前記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前記プランジャ、及び、最後退位置から最前進位置まで移動する他方の前記プランジャとオーバーラップし、前記プランジャ同士の間で磁束を伝達可能なクロス伝達部(434)と、
    非磁性体で形成され、前記クロス伝達部と前記ヨークの前記フロント吸引部側の底壁(422)との間に設けられ、前記クロス伝達部と前記ヨークの前記底壁とを磁気的に隔離する非磁性柱部(454)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他方の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し、
    前記他方のプランジャの最前進位置で、前記フロント吸引部、前記他方のプランジャ、前記クロス伝達部、及び、最後退位置にある前記一方のプランジャが接触し、磁気経路を形成することを特徴とする電磁アクチュエータ。
  2. 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2つの規制ピン(601、602)のうちいずれか一方である作動側規制ピンの先端部(641、642)を係合させるとき前記作動側規制ピンを前進させ、前記作動側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作動側規制ピンが押し戻される電磁アクチュエータ(40)であって、
    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、
    軟磁性体で形成され、前記ヨークと前記プランジャとの間に設けられ、前記第1プランジャ又は前記第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(67)と、
    非磁性体で筒状に形成され、前記スイッチング部材が所定ストローク前進したとき前記スイッチング部材の周囲に位置するように周設された非磁性筒部(455)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し、
    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、前記スイッチング部材は、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、前記スイッチング部材の軸方向位置が前記非磁性筒部の範囲に含まれたとき、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電磁アクチュエータ。
  3. 前記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前記プランジャ、及び、最後退位置から最前進位置まで移動する他方の前記プランジャとオーバーラップし、前記プランジャ同士の間で磁束を伝達可能なクロス伝達部(434)を備えることを特徴とする請求項に記載の電磁アクチュエータ。
JP2012172028A 2012-08-02 2012-08-02 電磁アクチュエータ Expired - Fee Related JP6035965B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012172028A JP6035965B2 (ja) 2012-08-02 2012-08-02 電磁アクチュエータ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012172028A JP6035965B2 (ja) 2012-08-02 2012-08-02 電磁アクチュエータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014031745A JP2014031745A (ja) 2014-02-20
JP6035965B2 true JP6035965B2 (ja) 2016-11-30

Family

ID=50281766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012172028A Expired - Fee Related JP6035965B2 (ja) 2012-08-02 2012-08-02 電磁アクチュエータ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6035965B2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6249896B2 (ja) * 2014-07-15 2017-12-20 三菱電機株式会社 巻線装置および巻線装置の巻線方法
DE102014019573A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-23 Daimler Ag Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
JP6432435B2 (ja) * 2015-04-24 2018-12-05 いすゞ自動車株式会社 カム切替装置
CN106121764A (zh) * 2016-07-18 2016-11-16 杰锋汽车动力系统股份有限公司 一种用于可变气门升程系统的凸轮轴调节装置
DE102016116776A1 (de) * 2016-09-07 2018-03-08 Kendrion (Villingen) Gmbh Elektromagnetische Stellvorrichtung insbesondere zum Verstellen von Nockenwellen eines Verbrennungsmotors
DE102017121949A1 (de) * 2017-09-21 2019-03-21 Kendrion (Villingen) Gmbh Stellvorrichtung, sowie Kraftfahrzeug mit einer Stellvorrichtung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007037333A1 (de) * 2007-08-08 2009-02-26 Daimler Ag Betätigungsvorrichtung
DE102008029325A1 (de) * 2008-06-20 2009-12-24 Daimler Ag Ventiltriebvorrichtung
DE202009015466U1 (de) * 2009-02-27 2010-03-18 Schaeffler Kg Elektromagnetische Stellvorrichtung
DE102009015486A1 (de) * 2009-03-28 2010-09-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Elektromagnetischer Aktuator
DE102009049009B4 (de) * 2009-10-09 2012-10-04 Pierburg Gmbh Aktuator für eine Verbrennungskraftmaschine
JP5704115B2 (ja) * 2012-05-14 2015-04-22 株式会社デンソー 電磁アクチュエータ
JP5708591B2 (ja) * 2012-05-14 2015-04-30 株式会社デンソー 電磁アクチュエータ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014031745A (ja) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5704115B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP6035965B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP5307803B2 (ja) 電磁駆動装置
JP2013217265A (ja) 電磁アクチュエータ
JP5315421B2 (ja) バルブトレイン切替え装置
JP6311617B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP5590423B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP5708591B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP6197758B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP6225710B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP2016128665A (ja) 電磁アクチュエータ
JP6428484B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP2015103781A (ja) 電磁アクチュエータ
JP6669040B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP2007224829A (ja) 燃料噴射弁
JP2007056777A (ja) 電磁駆動弁
JP2007019295A (ja) 電磁アクチュエータ
JP2013165539A (ja) 電磁式アクチュエータ
JP6586918B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP5821768B2 (ja) 電磁アクチュエータ
JP4013440B2 (ja) 電磁駆動装置及びそれを用いた電磁弁
JP6631435B2 (ja) 電磁アクチュエータ
WO2018110000A1 (ja) 電磁アクチュエータおよび油圧調整機構
JPWO2015098327A1 (ja) マグネットスイッチ、およびこれを備えたスタータ
JP3716227B2 (ja) ギヤードモータ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150924

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150928

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160317

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160512

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161017

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6035965

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees