JP6197758B2 - Electromagnetic actuator - Google Patents
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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嵌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. Also, 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 fitted in 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、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ている。そして、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て吸引力を低下させ、永久磁石の吸引力が低下した側の規制ピンを前進スプリングの付勢力によって前進方向に作動させる。
For example, in the electromagnetic actuator described in
特許文献1の電磁アクチュエータにおいて、コイルへの通電開始から規制ピンが始動開始するまでの時間である「デッドタイム」、及び、コイルへの通電開始から規制ピンがフルストロークに到達するまでの時間から所定の見込み制御時間を差し引いた時間に相当する「応答性」は、永久磁石の磁力や前進スプリングの付勢力によって決まる。
ところで現実の製品では、永久磁石の個体間に磁力のばらつきが存在するため、同一製品中の2つの規制ピンの間や個々の製品間で、プランジャに作用する磁石吸引力がばらつき、延いては、電磁アクチュエータの応答性のばらつきが発生する。
そこで、本出願人による先の出願(特願2013−245849)に係る電磁アクチュエータは、永久磁石の磁力に応じて永久磁石と隣接する部材との間に磁気クリアランスを形成することで、この課題の解決を図っている。
In the electromagnetic actuator of
By the way, in the actual product, there is a variation in the magnetic force between the individual permanent magnets, so the magnet attractive force acting on the plunger varies between the two regulating pins in the same product or between the individual products. Variations in the responsiveness of the electromagnetic actuator occur.
Therefore, the electromagnetic actuator according to the previous application (Japanese Patent Application No. 2013-245849) by the present applicant forms a magnetic clearance between the permanent magnet and an adjacent member in accordance with the magnetic force of the permanent magnet. We are trying to solve it.
しかしながら、先の出願に係る電磁アクチュエータは、永久磁石の直近に磁気クリアランスを形成するため、永久磁石に金属系の異物が引き寄せられ性能変化を起こすおそれがある。
本発明は、上述の問題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つの規制ピンを作動させる電磁アクチュエータにおいて、永久磁石の直近に磁気クリアランスを形成することなく、永久磁石の磁力のばらつきに起因する応答性のばらつきを低減する電磁アクチュエータを提供することにある。
However, since the electromagnetic actuator according to the previous application forms a magnetic clearance in the immediate vicinity of the permanent magnet, there is a possibility that a metallic foreign matter is attracted to the permanent magnet and the performance is changed.
The present invention has been created in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic clearance close to a permanent magnet in an electromagnetic actuator that is applied to a valve lift adjusting device of an internal combustion engine and operates two restriction pins. An object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator that reduces variations in responsiveness caused by variations in magnetic force of permanent magnets without being formed.
本発明は、内燃機関のバルブリフト調整装置に適用され、2つの規制ピンのいずれか一方について、コイルへの通電により永久磁石の吸引力を低下させることにより、前進スプリングの付勢力によって前進方向に作動させる電磁アクチュエータにおいて、抵抗部材、抵抗付勢手段及び荷重調整手段を備えることを特徴とする。
抵抗部材は、対応するプランジャが永久磁石から所定距離以内に吸引されたとき、プランジャの後退に逆らうようにプランジャに当接する。
抵抗付勢手段は、抵抗部材に対し、磁石吸引力に逆らう方向の抵抗荷重を作用させる。
荷重調整手段は、抵抗付勢手段による抵抗荷重を調整可能である。
The present invention is applied to a valve lift adjustment device for an internal combustion engine, and reduces the attractive force of a permanent magnet by energizing a coil with respect to either one of two restriction pins in the forward direction by the urging force of a forward spring. The electromagnetic actuator to be actuated includes a resistance member, a resistance urging means, and a load adjusting means.
When the corresponding plunger is attracted within a predetermined distance from the permanent magnet, the resistance member comes into contact with the plunger so as to counter the retraction of the plunger.
The resistance urging means applies a resistance load in a direction against the magnet attractive force to the resistance member.
The load adjusting means can adjust the resistance load by the resistance urging means.
ここで、「永久磁石がプランジャを吸引する磁気吸引力」から「永久磁石からプランジャを引き離す離間力」を差し引いた力を「永久磁石がプランジャを保持するオフ保持力」と定義する。本発明では、離間力として、規制ピンを前進方向に作動させるスプリング力に加え、抵抗付勢手段による抵抗荷重を作用させる。つまり、プランジャが永久磁石から所定距離以内に吸引されたとき、抵抗付勢手段によって付勢された抵抗部材がプランジャに当接することでプランジャに抵抗荷重を作用させ、その分、オフ保持力を低下させる。 Here, a force obtained by subtracting “a separation force for pulling the plunger away from the permanent magnet” from “a magnetic attraction force for the permanent magnet to attract the plunger” is defined as “an off-holding force for the permanent magnet to hold the plunger”. In the present invention, as the separation force, in addition to the spring force that operates the restriction pin in the forward direction, a resistance load by the resistance urging means is applied. That is, when the plunger is attracted within a predetermined distance from the permanent magnet, the resistance member urged by the resistance urging means abuts against the plunger to apply a resistance load to the plunger, thereby reducing the off-holding force. Let
本発明では、例えば電磁アクチュエータの製造段階で、永久磁石の磁力のばらつきに応じて、荷重調整手段を用いて抵抗荷重を調整することで、プランジャを保持するオフ保持力がほぼ一定となるように、製品毎に調整する。これにより、同一製品中の2つのプランジャに作用するオフ保持力を均等にしたり、永久磁石の製造ロットによる電磁アクチュエータの磁石吸引力のばらつきを補償したりすることができる。よって、電磁アクチュエータの応答性のばらつきを低減することができる。
また、本出願人による先の出願に係る電磁アクチュエータと比べ、永久磁石の直近に磁気クリアランスを形成しないため、永久磁石に金属系の異物が引き寄せられることにより性能変化を起こすおそれがない。
In the present invention, for example, at the manufacturing stage of the electromagnetic actuator, by adjusting the resistance load using the load adjusting means according to the variation in the magnetic force of the permanent magnet, the off-holding force for holding the plunger is substantially constant. Adjust for each product. This makes it possible to equalize the off-holding force acting on the two plungers in the same product, or to compensate for variations in the magnet attractive force of the electromagnetic actuator due to the permanent magnet production lot. Therefore, variation in response of the electromagnetic actuator can be reduced.
In addition, as compared with the electromagnetic actuator according to the previous application by the present applicant, since the magnetic clearance is not formed in the immediate vicinity of the permanent magnet, there is no possibility of causing a performance change due to the metallic foreign matter being attracted to the permanent magnet.
以下、本発明の実施形態による電磁アクチュエータを図面に基づいて説明する。
この電磁アクチュエータは、特許文献1(特開2013−258888号公報)に開示されたとおり、カムシャフトと共に回転するスライダに一体に設けられたカムによって、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適用される。
Hereinafter, an electromagnetic actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-258888), this electromagnetic actuator has a lift amount of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine by a cam integrally provided on a slider that rotates together with a camshaft. It is applied to the valve lift adjusting device to adjust.
バルブリフト調整装置のスライダは、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ており、回転角度に応じて軸方向位置が徐変する係合溝が外周に形成されている。電磁アクチュエータは、制御手段からの指令に基づいて、2つの規制ピンのうちいずれか一方の「作動側規制ピン」を前進させ、作動側規制ピンの先端部をスライダの係合溝に係合させることで、スライダを回転に伴って軸方向に移動させる。また、作動側規制ピンの先端部を係合溝から離間させるときには、カムシャフトのトルクによって作動側規制ピンが押し戻される。
バルブリフト調整装置の詳細な構成や作動に関しては特許文献1のとおりであるので、ここでは説明を省略する。
The slider of the valve lift adjusting device is provided so as to be movable relative to the camshaft in the axial direction while rotating together with the camshaft, and an engaging groove whose axial position gradually changes according to the rotation angle is formed on the outer periphery. ing. The electromagnetic actuator advances one “operation side restriction pin” of the two restriction pins based on a command from the control means, and engages the tip of the operation side restriction pin with the engagement groove of the slider. Thus, the slider is moved in the axial direction along with the rotation. Further, when the distal end portion of the operating side regulating pin is separated from the engaging groove, the operating side regulating pin is pushed back by the torque of the camshaft.
Since the detailed configuration and operation of the valve lift adjustment device are as described in
(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の構成について、図1〜図4を参照して説明する。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。図1は、いずれの規制ピン601、602も作動させない状態、図3、図4は、第1規制ピン601を作動させた状態を示す断面図である。なお、第2規制ピン602を作動させた状態の断面図は、図3、図4を左右反転したものに相当するので省略する。
図2に示すように、電磁アクチュエータ40は、本体の外側に張り出した取付部475を除き、図の左右方向に対称に形成されている。
(One embodiment)
A configuration of an electromagnetic actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
As shown in FIG. 2, the
電磁アクチュエータ40は、2つの規制ピン601、602に対応してコイル451、452、フタ501、502、永久磁石521、522、アダプタ551、552、プランジャ651、652、及び前進スプリング761、762等を各2つ備えている。
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。
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”. .
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P1上に一体に結合され、図1に示す最後退位置から図3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P2上に一体に結合され、同様に往復移動する。
The
ここで、規制ピン601、602及びプランジャ651、652の最後退位置からの前進距離をストロークといい、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」という。以下の説明で、「前進方向」または「前方」は、図1、3、4の下方向に対応し、「後退方向」または「後方」は、図1、3、4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 advance distance from the last retracted position of the
一方、コイル451、452、フタ501、502、永久磁石521、522、アダプタ551、552の他、後ヨーク411、412、コイルコア421、422、前ヨーク431、432、スリーブ70、取付板78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。
On the other hand,
Hereinafter, after describing the structure of a stationary part in order, the structure of a movable part is demonstrated.
静止部の後部の外郭は、磁気回路を構成する後ヨーク411、412、コイルコア421、422、前ヨーク431、432等の軟磁性体部材、コイル451、452、及び、ボビン461、462等が樹脂モールド部47にモールドされ、取付板78の後方に一体に設けられている。樹脂モールド部47には、後方に開口する2つの磁石収容穴481、482が形成されており、また、後方に突出するコネクタ49が設けられている。
The outer part of the rear part of the stationary part is composed of soft magnetic members such as
後ヨーク411、412及び前ヨーク431、432は、ピン軸P1、P2に直交し、互いに平行な板状である。コイルコア421、422は、コイル軸C1、C2を軸とする円柱状であり、後ヨーク411、412と前ヨーク431、432とを連結する。前ヨーク431、432に接続するピン軸P1、P2の周囲部分には、筒状のプランジャガイド部441、442が形成されている。両プランジャガイド部441、442は、ピン軸P1、P2の間で接続している。
The
コイル451、452は、コイルコア421、422に外挿されたボビン461、462の外周に巻線が巻回されることで構成される。ボビン461、462は、樹脂で形成され、コイルコア421、422とコイル451、452の巻線とを絶縁する。外部の電源からコネクタ49を経由して、作動側規制ピンに対応するいずれか一方のコイルに通電されることにより、コイル451、452は磁界を生成する。この磁界による磁束が通過する経路、及び、磁束の向きについては後述する。
The
樹脂モールド部47の磁石収容穴481、482は、磁石軸M1、M2を軸とする円筒状に形成されている。磁石収容穴481、482には、奥側から順に、アダプタ551、552、永久磁石521、522、及びフタ501、502が収容されている。
The magnet accommodation holes 481 and 482 of the
図2、図4に示すように、磁石収容穴481、482の内壁には、後ヨーク411、412に形成された雌ねじ部413、414が露出している。フタ501、502は、側壁に形成された雄ねじ部51が雌ねじ部413、414に螺合することで後ヨーク411、412に保持され、永久磁石521、522を覆う。
As shown in FIGS. 2 and 4,
永久磁石521、522は、径方向の断面形状が円形の板状である。本実施形態では、永久磁石521、522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ている。すなわち、永久磁石521、522は、対応するプランジャ651、652に対し、互いに対向する端面の面積が大きく形成されている。
The
図4に示すように、第1永久磁石521及び第2永久磁石522は、磁極の向きが互いに反対となるように着磁されている。例えば本実施形態では、第1永久磁石521は、フタ501側がN極であり、プランジャ651側がS極である。第2永久磁石522は、フタ502側がS極であり、プランジャ652側がN極である。これにより、後で参照する図5に示すような磁気回路が形成される。
As shown in FIG. 4, the first
アダプタ551、552は、鉄等の軟磁性体で形成され、永久磁石521、522のプランジャ651、652側の端部に設けられている。アダプタ551、552は、永久磁石521、522によって磁化され、永久磁石521、522の磁束を集めてプランジャ651、652に伝達する「集磁部材」として機能する。
The
アダプタ551、552は、永久磁石521、522と同等の径方向断面積を有する板状の本体部550、及び、本体部550からプランジャ651、652側に凸テーパ状に突出する嵌合部56を有している。なお、「テーパ状」には、「円錐台状」を含む。
嵌合部56の軸Q1、Q2は、磁石軸M1、M2に対してオフセットしており、ばらつきの中心でピン軸P1、P2と一致するように配置されている。
The
The axes Q1 and Q2 of the
さらに、フタ501、502、永久磁石521、522及びアダプタ551、552と並んで、調整ねじ571、572、抵抗スプリング581、582及び抵抗ピン591、592が軸Q1、Q2と平行に設けられている。
抵抗ピン591、592は、鍔状の頭部を有するピン形状である。抵抗ピン591、592は、先端がプランジャ651、652の永久磁石521、522側の端面に対向し、頭部が穴底に当たる突き出し位置まで摺動可能に設けられている。
Further, along with the
The resistance pins 591 and 592 have a pin shape having a bowl-shaped head. The resistance pins 591 and 592 are slidably provided to the protruding positions where the tips face the end surfaces of the
抵抗スプリング581、582は、例えばコイルスプリングであり、一端が抵抗ピン591、592の頭部に当接し、抵抗ピン591、592をプランジャ651、652側に付勢する。このときのスプリング荷重を、プランジャの後退に逆らうという意味で「抵抗荷重Fr」という。
図4に示すように、第1プランジャ651が第1アダプタ551から離れて前進したとき、対応する抵抗ピン591は、抵抗スプリング581に付勢され突き出し位置にある。一方、第2プランジャ652が第2アダプタ552に吸引されたとき、対応する抵抗ピン592は、先端が第2プランジャ652の端面に当接し、抵抗スプリング582を圧縮しながら押し戻される。抵抗ピン592が押し戻されたときの位置から突き出し位置までの距離を「抵抗ストロークLr」という。
The resistance springs 581 and 582 are, for example, coil springs, one end of which abuts against the head of the resistance pins 591 and 592 and biases the resistance pins 591 and 592 toward the
As shown in FIG. 4, when the
調整ねじ571、572は、樹脂モールド部47、又は後ヨーク411、412等の静止部に螺合されており、下端面が抵抗スプリング581、582の抵抗ピン591、592側と反対側の端部に当接している。調整ねじ571、572のねじ込み量を調整することで、抵抗スプリング581、582の抵抗荷重Frを調整可能である。
本実施形態における調整ねじ571、572、抵抗スプリング581、582、及び、抵抗ピン591、592は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「荷重調整手段」、「抵抗付勢手段」及び「抵抗部材」に相当する。また、抵抗ストロークLrは、特許請求の範囲に記載の「永久磁石から所定距離」の位置に相当する。
The adjusting screws 571 and 572 are screwed into the
The adjustment screws 571 and 572, the resistance springs 581 and 582, and the resistance pins 591 and 592 in the present embodiment are respectively “load adjustment means”, “resistance urging means”, and “resistance member”. Is equivalent to. The resistance stroke Lr corresponds to a position “a predetermined distance from the permanent magnet” described in the claims.
静止部の前部の外郭を構成するスリーブ70は、取付板78の中央部前方に筒状に設けられている。スリーブ70には、規制ピン601、602及び前進スプリング761、762を収容する収容穴72が形成されている。収容穴72の穴底74には、規制ピン601、602が摺動する摺動穴751、752が形成されている。また、プランジャガイド部441、442の内側に、ブッシュ731、732が固定されている。
A
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。
規制ピン601は、軸本体611、プランジャ651に連結される連結部621、及び前進スプリング761の座面を構成する鍔部631がピン軸P1上に同軸に形成されている。鍔部631は、軸本体611に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
In the
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のスライドの係合溝に係合する。
Most of the shaft
プランジャ651は、鉄等の軟磁性体で筒状に形成され、規制ピン601の連結部621に連結される。プランジャ651は、プランジャガイド部441に案内され、規制ピン601と一体に前進後退する。プランジャ651のアダプタ551側の端面には、嵌合部56を受容する凹テーパ状の受容部66が形成されている。
プランジャ651は、永久磁石521の磁石吸引力によってアダプタ551側、すなわち後退方向に付勢される。プランジャ651がアダプタ551に吸着されたとき、アダプタ551の嵌合部56は、プランジャ651の受容部66に嵌合する。
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。
The
The
The above configuration is the same for the
前進スプリング761、762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。前進スプリング761、762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 forward springs 761 and 762 are extrapolated to the shaft
このように、一体に連結された第1プランジャ651と第1規制ピン601、及び、第2プランジャ652と第2規制ピン602には、永久磁石521、522の磁石吸引力、及び、前進スプリング761、762のスプリング力が互いに反対方向に作用する。そして、プランジャ651、652は、磁石吸引力及びスプリング力の変動に伴い、それらのうち大きい方の力が付勢する方向へ移動する。
As described above, 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5〜図8を参照して説明する。図5は非通電時、図6は第1コイル通電時に第1プランジャ651及び第2プランジャ652に流れる磁束を示している。
図7は、プランジャ及び規制ピンのストロークを横軸とし、プランジャ及び規制ピンに作用する力を縦軸とする特性図である。ここでは、第1規制ピン601を作動させる場合を例として説明中の符号を記載する。図7にて、非通電時の磁石吸引力Fmの特性線を実線で示し、コイル通電時に発生する逆方向の磁力Fcによって低下した磁石吸引力Fm−の特性線を一点鎖線で示す。
Next, the operation of the
FIG. 7 is a characteristic diagram in which the horizontal axis represents the stroke of the plunger and the regulating pin, and the vertical axis represents the force acting on the plunger and the regulating pin. Here, the code | symbol in description is described taking the case where the
また、前進スプリング761のスプリング力Fspを破線で示す。スプリング力Fspは、ゼロストロークL0でのスプリング力Fsp0から、ストロークが増加するにつれて直線的に減少する。フルストロークLfでのスプリング力Fspは、プランジャ651及び規制ピン601を最前進位置で保持する「オン保持力FhON」に相当する。
さらに、抵抗ストロークLr以下では、抵抗スプリング581に付勢された抵抗ピン591がプランジャ651の端面に当接し、磁石吸引力Fmに逆らう方向の抵抗荷重Frを作用させる。そのため本実施形態では、スプリング力Fsp0と抵抗荷重Fr0との和が「永久磁石からプランジャを引き離す離間力」となる。図7では、ゼロストロークL0での抵抗荷重Frを「Fr0」と記す。
Further, the spring force Fsp of the
Further, below the resistance stroke Lr, the
(非通電時)
図5に示すように、非通電時、永久磁石521、522による磁束Φ0は、第2永久磁石522のN極から第2アダプタ552、第2プランジャ652、プランジャガイド部442、441、第1プランジャ651、第1アダプタ551を経由して第1永久磁石521のS極に達し、さらに、第1永久磁石521のN極から第1フタ501、第1後ヨーク411、第1コイルコア421、第1前ヨーク431、第2前ヨーク432、第2コイルコア422、第2後ヨーク412、第2フタ502を経由して第2永久磁石522のS極に達するという磁気回路が形成されている。
(When not energized)
As shown in FIG. 5, the magnetic flux Φ0 generated by the
図7におけるゼロストロークL0において、磁束Φ0による磁石吸引力Fm0は、離間力、すなわちスプリング力Fsp0と抵抗荷重Fr0との和を上回り、その差分が、プランジャ651、652及び規制ピン601、602を最後退位置で保持する「オフ保持力FhOFF」となる。このオフ保持力FhOFFによって、第1プランジャ651は第1永久磁石521に吸着保持され、第2プランジャ652は第2永久磁石522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、いずれも、最後退位置に維持され、バルブリフト調整装置においてスライダの係合溝から離間する。
In the zero stroke L0 in FIG. 7, the magnet attraction force Fm0 due to the magnetic flux Φ0 exceeds the sum of the separation force, that is, the spring force Fsp0 and the resistance load Fr0, and the difference between the
Thereby, both the
(第1コイル通電時)
図6に示すように、第1コイル451に、コイル軸C1に対し図の左側で紙面奥から手前に向かい、図の右側で紙面手前から奥に向かう電流を流すと、第1コイルコア421を図の下から上に向かうコイル磁束Φ1(長破線)が発生する。コイル磁束Φ1は、第1永久磁石521による磁束Φ0を打ち消す方向に発生するため、第1プランジャ651に作用する磁石吸引力は、図7に示すFm−にまで減少する。言い換えれば、第1永久磁石521はコイル磁束Φ1によって減磁される。なお、この例での第1コイル451への通電は、特許文献1における「逆方向通電」に相当する。
(When the first coil is energized)
As shown in FIG. 6, when a current is applied to the
その結果、ゼロストロークL0での磁石吸引力Fm−がスプリング力Fsp0と抵抗荷重Fr0との和よりも小さくなり、オフ保持力FhOFFが失われる。その結果、第1規制ピン601は、第1前進スプリング761のスプリング力Fspと抵抗荷重Frとの和から磁石吸引力Fm−を差し引いた力によって前進する。そして、抵抗ストロークLrを超え、さらに磁石吸引力Fmとスプリング力Fspとが等しくなる閾値ストロークLt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によってフルストロークLfまで前進する。フルストロークLfに到達すると、第1規制ピン601は、オン保持力FhONにより保持される。
こうして、第1コイル通電時には第1規制ピン601が「作動側規制ピン」として作動し、第1規制ピン601の先端部641がスライダの係合溝に係合する。
As a result, the magnet attraction force at zero stroke L0 FM- becomes smaller than the sum of the spring force Fsp0 and resistance load Fr0, off the holding force Fh OFF is lost. As a result, the
Thus, when the first coil is energized, the first restricting
一方、第1規制ピン601の先端部641は、スライダの係合溝から離間するとき、係合溝の底によって押し戻される。この押し戻し量が最小のときのストロークを最大引込みストロークLuという。電磁アクチュエータ40は、少なくとも、最大引込みストロークLuからゼロストロークL0まで第1プランジャ651を引込むための磁石吸引力Fmを有していなければならない。
On the other hand, the
そのためには、最大引込みストロークLuが閾値ストロークLtより小さく、最大引込みストロークLuにおいて磁石吸引力Fmがスプリング力Fspを上回っている必要がある。言い換えれば、最大引込みストロークLuにおける、磁石吸引力Fmからスプリング力Fspを差し引いた「引込み余裕力Fu」が0より大きくなるように、磁石吸引力Fm及びスプリング力Fspが設定されている必要がある。 For this purpose, it is necessary that the maximum retracting stroke Lu is smaller than the threshold stroke Lt, and the magnet attractive force Fm exceeds the spring force Fsp in the maximum retracting stroke Lu. In other words, the magnet attraction force Fm and the spring force Fsp need to be set so that the “retraction margin force Fu” obtained by subtracting the spring force Fsp from the magnet attraction force Fm at the maximum retraction stroke Lu is greater than zero. .
本実施形態では、アダプタ551及びプランジャ651にテーパ状の嵌合部56及び受容部66が形成されているため、所定のストローク区間で嵌合部56の一部と受容部66とが軸方向に重複し、ストローク変化に伴う磁石吸引力Fmの変化が抑制される。すなわち、図7に示すX部においてストローク−磁石吸引力特性線の平坦部が生成される。
これにより、テーパ状の嵌合部及び受容部を設けない場合の特性線Fmn(二点鎖線)に対し、閾値ストロークLtが大きくなる方向にシフトする。また、最大引込みストロークLuにて引込み余裕力Fuを確保することができる。
In the present embodiment, since the
As a result, the threshold stroke Lt is shifted in a direction larger than the characteristic line Fmn (two-dot chain line) when the tapered fitting portion and the receiving portion are not provided. Further, it is possible to secure the pull-in margin force Fu at the maximum pull-in stroke Lu.
以上が第1コイル通電時の作用である。第1コイル通電時、第2コイル452には電流は流れず、第2コイル452はいずれの方向の磁束も発生しない。すなわち、特許文献1における「同方向通電」は、本実施形態には存在しない。
一方、第2規制ピン602を「作動側規制ピン」として前進させる場合、上述の説明とは逆に、第2永久磁石522による磁束Φ0を打ち消す方向、すなわち第2コイルコア422を図の上から下に向かう方向のコイル磁束を発生させるように第2コイル452に電流を流す。
The above is the operation when the first coil is energized. When the first coil is energized, no current flows through the
On the other hand, when the
このように、電磁アクチュエータ40は、非通電時にはいずれの規制ピン601、602も作動せず、第1コイル通電時には第1規制ピン601のみが作動し、第2コイル通電時には第2規制ピン602のみが作動する。こうして、電磁アクチュエータ40は、通電するコイル451、452を切り替えることによって、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。
As described above, the
ところで現実の製品では、永久磁石の個体間に磁力のばらつきが存在する。そのため、同一製品中の第1永久磁石521と第2永久磁石522との磁力が不均衡となったり、部品として調達する永久磁石の製造ロットによって、電磁アクチュエータの製造時期による永久磁石の磁力のばらつきが生じたりする可能性がある。
永久磁石の磁力がばらつくと、コイルへの通電開始から、磁石吸引力Fmがスプリング力Fsp以下に下がり規制ピン601、602が作動するまでの時間等に影響を及ぼす。その結果、電磁アクチュエータ40の応答性がばらつくこととなる。
By the way, in an actual product, there is a variation in magnetic force between individual permanent magnets. Therefore, the magnetic force of the 1st
When the magnetic force of the permanent magnet varies, the time from when the energization to the coil starts until the magnet attracting force Fm falls below the spring force Fsp and the regulating pins 601 and 602 operate is affected. As a result, the responsiveness of the
そこで本実施形態では、永久磁石521、522の磁力のばらつきに応じて、調整ねじ571、572を用いて抵抗スプリング581、582による抵抗荷重Frを調整することで、プランジャ651、652を保持するオフ保持力FhOFFがほぼ一定となるようにする。具体的には、例えば電磁アクチュエータ40の製造段階で製品毎に調整する。この調整について、図8を参照して説明する。
Thus, in the present embodiment, the resistance load Fr by the resistance springs 581 and 582 is adjusted using the adjustment screws 571 and 572 according to the variation in the magnetic force of the
図8に示すとおり、2つの永久磁石の磁石吸引力がFm1とFm2(Fm1<Fm2)であり、ゼロストロークL0における磁石吸引力の差がΔFm0であるとする。そこで、電磁アクチュエータ40の製造段階で、磁石吸引力が相対的に大きいFm2の永久磁石に対応する調整ねじは、抵抗荷重Fr2(ゼロストロークL0での荷重Fr0_2)を相対的に大きくするように調整し、磁石吸引力が相対的に小さいFm1の永久磁石に対応する調整ねじは、抵抗荷重Fr1(ゼロストロークL0での荷重Fr0_1)を相対的に小さくするように調整する。
As shown in FIG. 8, it is assumed that the magnet attractive force of the two permanent magnets is Fm1 and Fm2 (Fm1 <Fm2), and the difference between the magnet attractive forces in the zero stroke L0 is ΔFm0. Therefore, in the manufacturing stage of the
その結果、磁石吸引力Fm2の永久磁石によるオフ保持力FhOFF_2と、磁石吸引力Fm1の永久磁石によるオフ保持力FhOFF_1とは、ほぼ同等となる。そのため、コイル通電時に、永久磁石によるオフ保持力FhOFFを失わせ、規制ピンを作動させるために必要となる磁力Fcをほぼ同等にすることができる。
As a result, the off-holding
(効果)
本実施形態の電磁アクチュエータ40の効果について説明する。
(1)本実施形態は、永久磁石521、522の磁力のばらつきに応じて、調整ねじ571、572を用いて抵抗スプリング581、582による抵抗荷重Frを調整することで、プランジャ651、652を保持するオフ保持力FhOFFがほぼ一定となるようにする。これにより、同一製品中の2つのプランジャ651に作用するオフ保持力FhOFFを均等にしたり、永久磁石の製造ロットによる磁石吸引力のばらつきを補償したりすることができる。よって、電磁アクチュエータの応答性のばらつきを低減することができる。
また、本出願人による先の出願に係る電磁アクチュエータと比べ、永久磁石の直近に磁気クリアランスを形成しないため、永久磁石に金属系の異物が引き寄せられることにより性能変化を起こすおそれがない。
(effect)
The effect of the
(1) In this embodiment, the
In addition, as compared with the electromagnetic actuator according to the previous application by the present applicant, since the magnetic clearance is not formed in the immediate vicinity of the permanent magnet, there is no possibility of causing a performance change due to the metallic foreign matter being attracted to the permanent magnet.
(2)本実施形態では、永久磁石521、522は、対応するプランジャ651、652に対し、互いに対向する端面の面積が大きく形成されており、永久磁石521、522のプランジャ651、652側の端部に、軟磁性体で形成された、「集磁部材」としてのアダプタ551、552が設けられている。
これにより、相対的に断面積の大きい永久磁石521、522から相対的に断面積の小さいプランジャ651、652に、より多くの磁束を効率的に集め、プランジャ651、652に作用する磁石吸引力を増加することができる。
(2) In the present embodiment, the
Thereby, more magnetic flux is efficiently collected from the
(3)本実施形態では、アダプタ551、552及びプランジャ651、652にテーパ状の嵌合部56及び受容部66が形成されていることにより、ストローク−磁石吸引力特性線において平坦部を設け、閾値ストロークLtを大きくする方向へシフトさせることができる(図7のX部参照)。したがって、最大引込みストロークLuでの引込み余裕力Fuを確保しつつ前進スプリング761、762の付勢力を大きくすることができるため、規制ピン601、602の応答性向上、及び、オン保持力FhONのアップに有利となる。
(3) In the present embodiment, the
(その他の実施形態)
(ア)本発明の抵抗部材は、上記実施形態のようなピン形状に限らず、プランジャの後退に逆らうように当接可能な、どのような形状でもよい。
本発明の抵抗付勢手段は、上記実施形態のようなコイルスプリングに限らず、板ばねやゴム等の弾性体を用いてもよい。また、抵抗部材と抵抗付勢手段とを一体に形成してもよい。
本発明の荷重調整手段は、上記実施形態のような調整ねじに限らず、シム等のスペーサ等を用いて荷重を調整するものでもよい。
(Other embodiments)
(A) The resistance member of the present invention is not limited to the pin shape as in the above embodiment, but may be any shape that can come into contact with the plunger against retreat.
The resistance urging means of the present invention is not limited to the coil spring as in the above embodiment, but may be an elastic body such as a leaf spring or rubber. Further, the resistance member and the resistance biasing means may be integrally formed.
The load adjusting means of the present invention is not limited to the adjusting screw as in the above embodiment, but may be one that adjusts the load using a spacer such as a shim.
(イ)上記実施形態では、2つの永久磁石521、522は、磁極の向きが互いに反対向きに設けられているが、他の実施形態では、2つの永久磁石の磁極の向きを互いに同じ向きに設け、対応するコイルにより独立した磁束を発生させて、対応する規制ピンを作動させるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、永久磁石521、522は、対応するプランジャ651、652に対し、互いに対向する端面の面積が大きく形成されている。しかし、永久磁石からプランジャに伝達される磁束が十分に確保される場合には、永久磁石端面の面積が対向するプランジャ端面の面積に対し同等以下に設定されてもよい。
(A) In the above embodiment, the two
Moreover, in the said embodiment, the
(ウ)アダプタ及びプランジャに嵌合部及び受容部を形成する場合、嵌合部及び受容部の形状はテーパ状に限らない。また、互いに対応するアダプタ及びプランジャ一組に対し複数の嵌合部及び受容部を設けてもよい。或いは、アダプタ及びプランジャに嵌合部及び受容部を設けず、平面同士で磁束を伝達するようにしてもよい。
(エ)抵抗部材、抵抗付勢手段及び荷重調整手段に関する構成以外の電磁アクチュエータの各部の構成、例えば永久磁石や磁気回路の構成要素、形状、位置関係等は上記実施形態に限定されない。上記実施形態では、各規制ピンに対応する2つのコイルを設けているが、特許文献1(特開2013−258888号公報)に開示されたように、1つのコイルを設けた構成としてもよい。
(C) When forming a fitting part and a receiving part in an adapter and a plunger, the shape of a fitting part and a receiving part is not restricted to a taper shape. A plurality of fitting portions and receiving portions may be provided for a pair of adapters and plungers corresponding to each other. Or you may make it transmit a magnetic flux between planes, without providing a fitting part and a receiving part in an adapter and a plunger.
(D) The configuration of each part of the electromagnetic actuator other than the configuration related to the resistance member, the resistance biasing unit, and the load adjusting unit, for example, the components, shapes, positional relationships, etc. of the permanent magnet and the magnetic circuit are not limited to the above embodiment. In the above embodiment, two coils corresponding to each regulation pin are provided. However, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-258888), a configuration in which one coil is provided may be employed.
(オ)本発明は、規制ピンを3つ以上備える電磁アクチュエータに適用されてもよい。その場合、少なくとも2つの永久磁石について、磁力のばらつきに応じて荷重調整手段によりオフ保持力を調整する電磁アクチュエータは、本発明の範囲に含まれる。
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。
(E) The present invention may be applied to an electromagnetic actuator having three or more restriction pins. In that case, an electromagnetic actuator that adjusts the off-holding force by the load adjusting means according to the variation in magnetic force for at least two permanent magnets is included in the scope of the present invention.
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.
40 ・・・電磁アクチュエータ、
451、452 ・・・コイル、
521、522 ・・・永久磁石、
571、572 ・・・調整ねじ(荷重調整手段)、
581、582 ・・・抵抗スプリング(抵抗付勢手段)、
591、592 ・・・抵抗ピン(抵抗部材)、
601、602 ・・・規制ピン、
641、642 ・・・先端部、
651、652 ・・・プランジャ、
761、762 ・・・前進スプリング。
40 ・ ・ ・ Electromagnetic actuator,
451, 452 ... Coils,
521, 522 ... Permanent magnet,
571, 572 ... Adjustment screw (load adjusting means),
581, 582... Resistance spring (resistance urging means),
591, 592 ... Resistance pins (resistance members),
601, 602... Regulating pin,
641, 642... Tip portion,
651, 652 ... Plunger,
761, 762 ... Advance springs.
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、対応する前記規制ピンが一方の端部に連結される第1プランジャ(651)及び第2プランジャ(652)と、
対応する前記プランジャを後退方向に吸引する第1永久磁石(521)及び第2永久磁石(522)と、
前記第1永久磁石及び前記第2永久磁石のいずれか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磁石吸引力を低下させるコイル(451、452)と、
前記コイルへの通電によって磁石吸引力が低下した側の前記規制ピンを前記作動側規制ピンとして、付勢力によって前進方向に作動させる第1前進スプリング(761)及び第2前進スプリング(762)と、
対応する前記プランジャが前記永久磁石から所定距離以内に吸引されたとき、前記プランジャの後退に逆らうように前記プランジャに当接する抵抗部材(591、592)と、
前記抵抗部材に対し、前記磁石吸引力に逆らう方向の抵抗荷重を作用させる抵抗付勢手段(581、582)と、
前記抵抗付勢手段による抵抗荷重を調整可能な荷重調整手段(571、572)と、
を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。 This is applied to a valve lift adjustment device that adjusts the lift amount of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, and is formed as a slider that can move relative to the camshaft in the axial direction while rotating together with the camshaft of the valve lift adjustment device. When the front end portion (641, 642) of one of the two regulation pins (601, 602) is engaged with the engagement groove, the actuation side regulation pin is advanced, and the actuation side An electromagnetic actuator (40) in which the operating side regulation pin is pushed back by the torque of the camshaft when the tip of the regulation pin is separated from the engagement groove,
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) and a second plunger (652) which are formed of a soft magnetic material and the corresponding restriction pins are connected to one end;
A first permanent magnet (521) and a second permanent magnet (522) for attracting the corresponding plunger in the backward direction;
Coils (451, 452) for generating a magnetic flux in a reverse direction with respect to any one of the first permanent magnet and the second permanent magnet and reducing a magnet attractive force for attracting the corresponding plunger;
A first forward spring (761) and a second forward spring (762) that are actuated in the forward direction by an urging force, with the restriction pin on the side where the magnet attractive force is reduced by energization of the coil as the actuation side restriction pin;
A resistance member (591, 592) that abuts against the plunger so as to oppose retraction of the plunger when the corresponding plunger is attracted within a predetermined distance from the permanent magnet;
Resistance urging means (581, 582) for applying a resistance load in a direction against the magnet attractive force to the resistance member;
Load adjusting means (571, 572) capable of adjusting a resistance load by the resistance urging means;
An electromagnetic actuator comprising:
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