JP2017005123A

JP2017005123A - 電磁アクチュエータ

Info

Publication number: JP2017005123A
Application number: JP2015117938A
Authority: JP
Inventors: 宏角田; Hiroshi Tsunoda
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2017-01-05

Abstract

【課題】少ない電流量で動作でき、短時間の切り替えに適し、小型化が可能な電磁アクチュエータを提供する。【解決手段】吸気側電磁ソレノイド（電磁アクチュエータ）１４は、上下方向に移動可能な一対の切替ピン４１Ａ，４１Ｂを備える。第１切替ピン４１Ａは、上端面にＳ極を励起する第１永久磁石４３Ａを備えており、下方に移動した突出状態で第１スライド溝１３Ａに下端部が嵌合される。第２切替ピン４１Ｂは、上端面にＮ極を励起する第２永久磁石４３Ｂを備え、下方に移動した突出状態で第２スライド溝１３Ｂに下端部が嵌合される。第１電磁ソレノイド４２Ａが備える第１鉄心４７Ａは、第１切替ピン４１Ａの上方に配置され、第１コイル４８Ａへの通電によって下端にＳ極が励起される。第２電磁ソレノイド４２Ｂが備える第２鉄心４７Ｂは、第２切替ピン４１Ｂの上方に配置され、第２コイル４８Ｂへの通電によって下端にＮ極が励起される。【選択図】図４

Description

本発明は、電磁アクチュエータに関し、特に、エンジンの吸排気バルブに対応して設けられたカムプロフィールの異なる一対のカムを選択的に切り替えるカム切替装置に対し、好適に用いられる電磁アクチュエータに関する。

従来、カムシャフトにカムプロフィールの異なる２種類のカムを設け、カムシャフトを油圧アクチェータで軸方向にスライド移動させてカムを選択的に切り替えることで、吸排気バルブのバルブ特性を可変とするカム切替装置がある。そして、このカム切替装置に用いられる電磁アクチュエータとして、極性の異なる２つの永久磁石を用いて２つの規制ピンを選択的に落下させるものが知られている（特許文献１を参照）。

この電磁アクチュエータでは、並んで配置された２本の規制ピンが電磁石における鉄心として機能しており、両規制ピンの上側部分をまとめて囲むコイルによって両規制ピンが励磁される。一方の規制ピンの上方には下面がＮ極に励磁された永久磁石が配置され、他方の規制ピンの上方には下面がＳ極に励磁された永久磁石が配置されており、コイルに正方向の電流を流すと一方の規制ピンが一方の永久磁石と反発して落下され、コイルに逆方向の電流を流すと他方の規制ピンが他方の永久磁石と反発して落下される。

特開２０１３−２３９５３８号公報

従来の電磁アクチュエータでは、２本の規制ピンをまとめて囲む大口径のコイルが必要となり、電流量の増加とアクチュエータの大型化を招いてしまう。また、コイルに流す電流の方向を切り替えることで落下対象の規制ピンを選択しているため、短時間の切り替えは困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、少ない電流量で動作でき、短時間の切り替えに適し、小型化が可能な電磁アクチュエータを提供することにある。

前述の目的を達成するため、本発明は、上下方向に移動可能な案内ピンを備え、前記案内ピンの下端部を案内溝に嵌合させることで、前記案内溝が形成された対象物を当該案内溝に応じて移動させる電磁アクチュエータであって、上端面にＮ極とＳ極の一方を励起する第１永久磁石を備え、下方に移動した突出状態で第１案内溝に下端部が嵌合される第１案内ピンと、上端面にＮ極とＳ極の他方を励起する第２永久磁石を備え、下方に移動した突出状態で第２案内溝に下端部が嵌合される第２案内ピンと、前記第１案内ピンの上方に配置され、第１コイルへの通電によって下端にＮ極とＳ極の一方が励起される第１鉄心と、前記第２案内ピンの上方に配置され、第２コイルへの通電によって下端にＮ極とＳ極の他方が励起される第２鉄心と、前記第１コイルと前記第２コイルに対して選択的に通電する制御部とを備える。

本発明の電磁アクチュエータによれば、少ない電流量で動作でき、短時間の切り替えに適し、小型化が可能となる。

ヘッドカバーを取り外した状態のエンジンブロック上部の構成を説明する模式的な斜視図である。吸排気バルブ及びその周辺の構成を説明する模式的な断面図である。二重カム軸の外観を説明する模式的な斜視図である。吸気側電磁ソレノイドの構成を説明する模式的な断面図である。第１切替ピンの選択動作を模式的に説明する図であり、（Ａ）は各電磁ソレノイドの非通電状態を示し、（Ｂ）は第１電磁ソレノイドへの通電状態を示し、（Ｃ）は第１スライド溝が浅くなることで第１切替ピンが上昇している状態を示し、（Ｄ）は第１切替ピンが第１鉄心に吸着された状態を示す。第２切替ピンの選択動作を模式的に説明する図であり、（Ａ）は各電磁ソレノイドの非通電状態を示し、（Ｂ）は第２電磁ソレノイドへの通電状態を示し、（Ｃ）は第２スライド溝が浅くなることで第２切替ピンが上昇している状態を示し、（Ｄ）は第２切替ピンが第２鉄心に吸着された状態を示す。（Ａ）は標準吸気カムの選択状態における電磁ソレノイドの周辺を模式的に説明する図、（Ｂ）は標準吸気カムとロッカーローラの位置関係を模式的に説明する図である。（Ａ）は低速カムの選択状態における電磁ソレノイドの周辺を模式的に説明する図、（Ｂ）は低速カムとロッカーローラの位置関係を模式的に説明する図である。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１に示すエンジン１００は、例えば直列３気筒であって、エンジン１００の運転状態に応じて一対のカム（後述）を選択的に切り替えるカム切替機構１を備えている。また、エンジン１００の各気筒には、吸排気バルブの開閉動作を停止させることで、気筒を休止させる気筒休止機構２がそれぞれ設けられている。これらのカム切替機構１と気筒休止機構２は電子制御ユニット３（ＥＣＵ）によって動作が制御される。

カム切替機構１は、吸気側カム切替機構１０と、排気側カム切替機構２０を備えている。吸気側カム切替機構１０は、吸気カム１１が設けられた吸気側二重カム軸１２と、吸気側二重カム軸１２をスライド移動させる吸気側スライド溝１３（図３参照）及び吸気側電磁ソレノイド１４とを備えている。排気側カム切替機構２０は、排気カム２１が設けられた排気側二重カム軸２２と、排気側二重カム軸２２をスライド移動させる排気側スライド溝２３及び排気側電磁ソレノイド２４とを備えている。これらの中で、吸気側スライド溝１３及び排気側スライド溝２３は、本発明に係る案内溝の一例であり、吸気側電磁ソレノイド１４及び排気側電磁ソレノイド２４は、本発明に係る電磁アクチュエータの一例である。

吸気側二重カム軸１２に設けられた吸気カム１１は、カムプロフィールの異なる二種類のカム（標準吸気カム１５，低速カム１６）を備え、排気側二重カム軸２２に設けられた排気カム２１は、カムプロフィールの異なる二種類のカム（早開カム２５，標準排気カム２６）を備えている。そして、標準吸気カム１５及び早開カム２５は本発明に係る第１カムの一例であり、低速カム１６及び標準排気カム２６は本発明に係る第２カムの一例である。

気筒休止機構２は、吸排気バルブを閉弁状態にすることで気筒を休止させる機構である。図２に示すように、気筒休止機構２は、ロッカーアーム５１と、ブラケット５２と、油圧タペット５３と、ニードル５４と、休止用電磁ソレノイド５５とを備えている。

ロッカーアーム５１は、吸気カム１１（標準吸気カム１５，低速カム１６）や排気カム２１（標準排気カム２６，早開カム２５）によって揺動されて吸気バルブＶ１や排気バルブＶ２を開弁方向に動作させる部材である。ロッカーアーム５１の一端部は、ロッカーシャフト軸５１Ｂを中心にして、ブラケット５２に回動可能な状態で取り付けられている。ロッカーアーム５１の他端部は、吸気バルブＶ１や排気バルブＶ２の上端に上方から当接されている。ロッカーアーム５１における長手方向の途中には、吸気カム１１或いは排気カム２１と当接するロッカーローラ５１Ａが設けられている。

ブラケット５２は、ロッカーアーム５１にロッカーシャフト軸５１Ｂでピン連結された部材であり、気筒の休止状態においてロッカーアーム５１の揺動に応じて上下動される。ブラケット５２の内部には、ニードル５４が収納されると共にエンジンオイルで満たされるニードル収納空部５２Ａが形成されている。ブラケット５２の下側部分は、油圧タペット５３に対して進退される有底円筒状のピストン部５２Ｂになっている。ピストン部５２Ｂの底面中心部には、エンジンオイルの通路になると共にニードル５４の先端部が挿入される油孔５２Ｃが、板厚方向を貫通した状態で形成されている。また、ピストン部５２Ｂの側面には、エンジンオイルで満たされた油路ＯＬとニードル収納空部５２Ａとを連通する連通孔５２Ｄが形成されている。

油圧タペット５３は、ブラケット５２のピストン部５２Ｂが進退可能に挿入されると共に、ブラケット５２（ピストン部５２Ｂ）を下側から支える部材であり、円筒形のボディ５３Ａと、チェックボールスプリング（不図示）によって上方に付勢されるチェックボール５３Ｂと、ピストン部５２Ｂの下端面に下側から当接すると共に、チェックボール５３Ｂ及びチェックボールスプリングを収納する有底筒状の収納部５３Ｃと、収納部５３Ｃを下側から支えるピストンスプリング５３Ｄ等を備えている。

気筒の動作状態において油圧タペット５３は、チェックボール５３Ｂが上方に付勢され、チェックボール５３Ｂによってピストン部５２Ｂの油孔５２Ｃが塞がれている。油孔５２Ｃが塞がれた状態において、ピストン部５２Ｂよりも下側を満たすエンジンオイルは流れることができない。このため、ブラケット５２（ピストン部５２Ｂ）は下方へ移動できず、高さ方向の位置が固定される。

一方、気筒の休止状態において油圧タペット５３は、ニードル５４によってチェックボール５３Ｂが下方に移動されており、ピストン部５２Ｂの油孔５２Ｃが開放されている。油孔５２Ｃの開放状態において、ピストン部５２Ｂよりも下側を満たすエンジンオイルは油孔５２Ｃを通じてニードル収納空部５２Ａ内に流れ込むことができる。そして、ニードル収納空部５２Ａ内のエンジンオイルは、ピストン部５２Ｂの側面に形成された連通孔５２Ｄから油路ＯＬへ流れ込むことができる。このため、油孔５２Ｃが開放されると、ブラケット５２（ピストン部５２Ｂ）は下方への移動が可能になる。すなわち、カム１１，２１による押圧力がピストンスプリング５３Ｄの復元力よりも高ければ、ピストンスプリング５３Ｄが収縮してブラケット５２が下方に移動する。そして、カム１１，２１による押圧力がピストンスプリング５３Ｄの復元力よりも低くなれば、ピストンスプリング５３Ｄの復元力によってブラケット５２は上方へ移動する。

ニードル５４は、チェックボール５３Ｂを下方に移動させるための棒状部材であり、ブラケット５２のニードル収納空部５２Ａに軸方向へ移動可能な状態で収納されると共に、下端がチェックボール５３Ｂに当接されている。ニードル５４の上端部は、休止用電磁ソレノイド５５の内部に収納されており、休止用電磁ソレノイド５５が備えるプランジャ５５Ｃによって上下方向に移動される。

休止用電磁ソレノイド５５は、ガイド軸５５Ａと、休止用コイル５５Ｂと、プランジャ５５Ｃとを備えている。

ガイド軸５５Ａは、上端が塞がれた筒状部材であり、上端部の内側にはプランジャ５５Ｃをニードル５４の軸方向に移動可能な状態で収納するプランジャ収納空間５５Ｄが設けられ、収納空間５５Ｄの下方にはニードル５４が軸方向に移動可能な状態で収納されるニードル収納空部５５Ｅが設けられている。さらに、ガイド軸５５Ａの下端部には、ブラケット５２の上端部がニードル５４の軸方向へスライド移動可能な状態で嵌合されるガイド空部５５Ｆが設けられている。

休止用コイル５５Ｂは、ガイド軸５５Ａの上端部に配置されており、通電によって磁界を発生させてプランジャ５５Ｃを下方に付勢する。プランジャ５５Ｃは、ニードル５４の上端に上方から当接されており、休止用コイル５５Ｂから発生された磁界によってニードル５４を下方に押し下げる。そして、休止用コイル５５Ｂへの通電が停止されると、磁界の発生が停止されるので、チェックボールスプリングの復元力によってチェックボール５３Ｂが上方に移動され、これに伴ってニードル５４とプランジャ５５Ｃも上方に移動される。

以上のように構成された気筒休止機構２では、気筒の動作状態において休止用電磁ソレノイド５５（休止用コイル５５Ｂ）は非通電状態とされ、気筒の休止状態において休止用電磁ソレノイド５５は通電状態とされる。

休止用電磁ソレノイド５５の非通電状態では、チェックボール５３Ｂが上方に移動されてピストン部５２Ｂの油孔５２Ｃが塞がれる。これにより、ブラケット５２の高さ位置が固定される。そして、吸気カム１１や排気カム２１のカムプロフィールに沿ってロッカーローラ５１Ａが押圧されると、ロッカーアーム５１の一端部はロッカーシャフト軸５１Ｂを支点に回動し、他端部がバルブスプリングＳＰの復元力に抗して揺動し、吸気バルブＶ１や排気バルブＶ２を開閉動作させる。

休止用電磁ソレノイド５５の通電状態では、チェックボール５３Ｂが下方に移動されてピストン部５２Ｂの油孔５２Ｃが開放される。これにより、ブラケット５２が上下方向（ニードル５４の軸方向）へ移動可能な状態になる。そして、吸気カム１１や排気カム２１のカムプロフィールに沿ってロッカーローラ５１Ａが押圧されると、バルブスプリングＳＰの復元力が強力であることから、ロッカーアーム５１の他端部は吸気バルブＶ１の上端や排気バルブＶ２の上端を支点に回動し、一端部はロッカーシャフト軸５１Ｂを介してブラケット５２と共に上下方向へ揺動する。このため、ロッカーアーム５１が揺動しても排気バルブＶ２は閉弁状態で維持される。

次に、吸気側カム切替機構１０、及び、排気側カム切替機構２０について説明する。ここで、排気側カム切替機構２０が備える各部、排気側二重カム軸２２、排気側スライド溝２３，及び、排気側電磁ソレノイド２４については、切り替え対象である排気カム２１が、早開カム２５と標準排気カム２６を備えている以外は、吸気側カム切替機構１０の各部と同様に構成されている。このため、以下では、吸気側カム切替機構１０について説明し、排気側カム切替機構２０については説明を省略する。

図３に示すように、吸気側二重カム軸１２は、エンジン１００の図示しないクランク軸と連動して回転する内側カム軸１２Ａと、内側カム軸１２Ａの外周とスプライン嵌合し、内側カム軸１２Ａに対して軸方向にスライド移動可能な外側カム軸１２Ｂとを備えている。

外側カム軸１２Ｂには複数の吸気カム１１が圧入され、外側カム軸１２Ｂと一体的に回転可能な状態で取り付けられている。図１に示すように、本実施形態のエンジン１００では、１つの気筒が２つの吸気バルブＶ１を備えているため、合計６個の吸気バルブＶ１及び６個の吸気カム１１が設けられている。図３に示すように、各吸気カム１１は、標準吸気カム１５と低速カム１６を備えており、外側カム軸３２を内側カム軸３１の軸方向にスライド移動させることで、標準吸気カム１５と低速カム１６の何れかが選択される。同じ気筒に対応する２つの吸気カム１１は、カムプロフィールが同じ位相となるように取り付けられている。そして、３気筒であることから３組の吸気カム１１は、気筒毎に位相が１２０°ずれた状態で取り付けられている。

外側カム軸１２Ｂの端部には２条の吸気側スライド溝１３（第１スライド溝１３Ａ，第２スライド溝１３Ｂ）が設けられている。これらのスライド溝１３Ａ，１３Ｂには、外側カム軸１２Ｂを内側カム軸１２Ａの軸方向にスライド移動させる際に、吸気側電磁ソレノイド１４が備える切替ピン４１Ａ，４１Ｂの下端部が嵌合される（図５（Ｂ），図６（Ｂ）参照）。

次に吸気側電磁ソレノイド１４について説明する。前述したように、この吸気側電磁ソレノイド１４は、本発明に係る電磁アクチュエータの一例である。図４に示すように、吸気側電磁ソレノイド１４は、ケース３１と、ピンガイド３２と、第１切替ピン４１Ａと、第２切替ピン４１Ｂと、第１電磁ソレノイド４２Ａと、第２電磁ソレノイド４２Ｂとを備えている。

ケース３１は、下端が開放され天井が塞がれた筒状部材であり、内部空間が第１電磁ソレノイド４２Ａや第２電磁ソレノイド４２Ｂなどを収納する収納空間とされ、下端部にはフランジが形成されている。

ピンガイド３２は、第１切替ピン４１Ａの軸部４５Ａが挿入されて案内される第１ガイド孔３２Ａと、第２切替ピン４１Ｂの軸部４５Ｂが挿入されて案内される第２ガイド孔３２Ｂが形成された直方体ブロック状の部材である。本実施形態では、このピンガイド３２をステンレス鋼によって作製している。これは、ピンガイド３２が磁性を帯びることを防止し、第１切替ピン４１Ａや第２切替ピン４１Ｂの各軸部４５Ａ，４５Ｂを円滑に案内するためである。また、ピンガイド３２の高さは、各軸部４５Ａ，４５Ｂの長さよりも低く設定してあり、第１切替ピン４１Ａや第２切替ピン４１Ｂが移動範囲の下端まで移動した際に、各軸部４５Ａ，４５Ｂの一部がピンガイド３２の下面よりも下方に突出されるように構成している。

ケース３１とピンガイド３２の間には下部ヨーク３３が設けられている。この下部ヨーク３３は、本発明に係る係止部材の一例であり、軟磁性材料で作製されている。本実施形態において、下部ヨーク３３は軟鉄によって作製されている。下部ヨーク３３には、第１挿入開口３３Ａと第２挿入開口３３Ｂが、板厚方向を貫通した状態に形成されている。これらの挿入開口３３Ａ，３３Ｂは、第１切替ピン４１Ａの軸部４５Ａや第２切替ピン４１Ｂの軸部４５Ｂの直径よりも僅かに大きく、第１切替ピン４１Ａの頭部４４Ａや第２切替ピン４１Ｂの頭部４４Ｂの直径よりも十分に小さい円形状に形成されている。

これらの第１挿入開口３３Ａ及び第２挿入開口３３Ｂに第１切替ピン４１Ａや第２切替ピン４１Ｂの各軸部４５Ａ，４５Ｂを挿入することで、第１切替ピン４１Ａが移動範囲の下端に位置した際に、第１切替ピン４１Ａの頭部４４Ａは第１挿入開口３３Ａを通り抜けられないことから下部ヨーク３３に当接する。同様に、第２切替ピン４１Ｂが移動範囲の下端に位置した際に、第２切替ピン４１Ｂの頭部４４Ｂは第２挿入開口３３Ｂを通り抜けられないことから下部ヨーク３３に当接する。そして、各頭部４４Ａ，４４Ｂのそれぞれには永久磁石４３Ａ，４３Ｂが設けられているため、各頭部４４Ａ，４４Ｂは、永久磁石４３Ａ，４３Ｂからの磁力によって下部ヨーク３３に吸着され、がたつきが抑制される。

ケース３１が形成する収納空間の上部には上部ヨーク３４が配置されている。この上部ヨーク３４は、第１電磁ソレノイド４２Ａが備える第１鉄心４７Ａと第２電磁ソレノイド４２Ｂが備える第２鉄心４７Ｂとを、各鉄心４７Ａ，４７Ｂの上端部分で連結する部材であり、軟磁性材料によって作製されている。本実施形態では、上部ヨーク３４を板状の軟鉄によって作製している。この上部ヨーク３４が介在することで、第１鉄心４７Ａと第２鉄心４７Ｂとが一連の軟磁性体になる。

第１切替ピン４１Ａは、本発明に係る第１案内ピンの一例であり、上面にＳ極を励起する第１永久磁石４３Ａが取り付けられた第１頭部４４Ａと、第１頭部４４Ａの下面から下方に設けられた第１軸部４５Ａを備えている。

第１頭部４４Ａは、第１電磁ソレノイド４２Ａの非通電状態において第１鉄心４７Ａに吸着し、第１電磁ソレノイド４２Ａの通電状態において第１鉄心４７Ａから離隔される。この第１頭部４４Ａは肉厚の円盤状とされ、円筒状の第１ピンガイド３５Ａの内周面に沿って上下方向に移動する。本実施形態において第１ピンガイド３５Ａはステンレス鋼によって作製されている。

第１頭部４４Ａにおける第１永久磁石４３Ａよりも上方には、第１蓋部材４６Ａが取り付けられている。この第１蓋部材４６Ａは、軟磁性体（本実施形態では板状の軟鉄）によって作製されており、第１蓋部材４６Ａの厚みによって第１永久磁石４３Ａと第１鉄心４７Ａとの間隔（両者間に作用する磁力の強さ）を調整している。

第１軸部４５Ａは、第１頭部４４Ａが第１鉄心４７Ａに吸着されている状態で、下側部分がピンガイド３２（第１ガイド孔３２Ａ）に収納されている。また、第１切替ピン４１Ａが移動範囲の下端まで移動すると、下端部が第１スライド溝１３Ａ（第１案内溝の一例）に嵌合される。この嵌合状態では、第１スライド溝１３Ａに沿って、外側カム軸１２Ｂが内側カム軸１２Ａに対してスライド移動される。

第２切替ピン４１Ｂは、本発明に係る第２案内ピンの一例であり、上面にＮ極を励起する第２永久磁石４３Ｂが取り付けられた第２頭部４４Ｂと、第２頭部４４Ｂの下面から下方に設けられた第２軸部４５Ｂを備えている。

第２頭部４４Ｂは、第２電磁ソレノイド４２Ｂの非通電状態において第２鉄心４７Ｂに吸着し、第２電磁ソレノイド４２Ｂの通電状態において第２鉄心４７Ｂから離隔される。この第２頭部４４Ｂは肉厚の円盤状とされ、円筒状の第２ピンガイド３５Ｂの内周面に沿って上下方向に移動する。本実施形態において第２ピンガイド３５Ｂはステンレス鋼によって作製されている。

第２頭部４４Ｂにおける第２永久磁石４３Ｂよりも上方には、第２蓋部材４６Ｂが取り付けられている。この第２蓋部材４６Ｂは、軟磁性体（本実施形態では板状の軟鉄）によって作製されており、第２蓋部材４６Ｂの厚みによって第２永久磁石４３Ｂと第２鉄心４７Ｂとの間隔（両者間に作用する磁力の強さ）を調整している。

第２軸部４５Ｂは、第２頭部４４Ｂが第２鉄心４７Ｂに吸着されている状態で、下側部分がピンガイド３２（第２ガイド孔３２Ｂ）に収納されている。また、第２切替ピン４１Ｂが移動範囲の下端まで移動すると、下端部が第２スライド溝１３Ｂ（第２案内溝の一例）に嵌合される。この嵌合状態では、第２スライド溝１３Ｂに沿って、外側カム軸１２Ｂが内側カム軸１２Ａに対してスライド移動される。

第１電磁ソレノイド４２Ａは、第１鉄心４７Ａと、第１コイル４８Ａを備えている。第１鉄心４７Ａは第１切替ピン４１Ａの上方に配置され、第１コイル４８Ａは第１鉄心４７Ａの周囲に巻き付けられている。第１鉄心４７Ａは、軟磁性材料で作製されていることから、第１コイル４８Ａの非通電状態では消磁されている。そして、第１永久磁石４３Ａが吸着されると下端にＮ極が励起される。また、第１コイル４８Ａに通電されると、第１コイル４８Ａが生成する磁界によって下端にＳ極が励起される。

第２電磁ソレノイド４２Ｂは、第２鉄心４７Ｂと、第２コイル４８Ｂを備えている。第２鉄心４７Ｂは第２切替ピン４１Ｂの上方に配置され、第２コイル４８Ｂは第２鉄心４７Ｂの周囲に巻き付けられている。第２鉄心４７Ｂは、軟磁性材料で作製されていることから、第２コイル４８Ｂの非通電状態では消磁されている。そして、第２永久磁石４３Ｂが吸着されると下端にＳ極が励起される。また、第２コイル４８Ｂに通電されると、第２コイル４８Ｂが生成する磁界によって下端にＮ極が励起される。

次に、吸気側電磁ソレノイド１４の動作、すなわち第１切替ピン４１Ａと第２切替ピン４１Ｂを選択的に突出させる動作について説明する。この動作は、制御部の一例であるＥＣＵ３によって制御される。

まず、第１切替ピン４１Ａの突出動作について説明する。図５（Ａ）に示すように、第１コイル４８Ａと第２コイル４８Ｂの非通電状態では、第１鉄心４７Ａの下端に第１切替ピン４１Ａが備える第１永久磁石４３Ａが吸着されていることから、第１鉄心４７Ａの下端にはＮ極が励起される。同様に、第２鉄心４７Ｂの下端に第２切替ピン４１Ｂが備える第２永久磁石４３Ｂが吸着されていることから、第２鉄心４７Ｂの下端にはＳ極が励起されている。加えて、第１鉄心４７Ａの上端部と第２鉄心４７Ａの上端部とが軟磁性材料で作製された上部ヨーク３４で連結されていることから、第１鉄心４７Ａと第２鉄心４７Ａと上部ヨーク３４が、あたかも全体で１つの磁石を構成した状態になっている。

図５（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ３によって第１コイル４８Ａに通電がなされると、第１コイル４８Ａが生成する磁界によって第１鉄心４７Ａの下端にはＳ極が励起される。これにより、第１永久磁石４３Ａとの間で反発が生じ、第１切替ピン４１Ａが落下し、第１切替ピン４１Ａ（第１軸部４５Ａ）の下端部が第１スライド溝１３Ａに嵌合される。また、この通電状態において、第１コイル４８Ａが生成する磁界により、第２鉄心４７Ｂの下端にもＳ極が励起される。このため、第２鉄心４７Ｂと第２切替ピン４１Ｂの吸着状態は維持される。

図５（Ｃ）に示すように、第１コイル４８Ａへの通電が停止されると、第２永久磁石４３Ｂの磁力によって第１鉄心４７Ａの下端にはＮ極が励起される。また、第１スライド溝１３Ａが浅くなることで、第１切替ピン４１Ａが上昇される。第１スライド溝１３Ａがさらに浅くなって、第１切替ピン４１Ａの上面が第１鉄心４７Ａの下端近傍まで近づくと、図５（Ｄ）に示すように、第１切替ピン４１Ａが第１鉄心４７Ａに吸着される。

次に、第２切替ピン４１Ｂの突出動作について説明する。図６（Ａ）に示すように、第１コイル４８Ａと第２コイル４８Ｂの非通電状態では、図５（Ａ）でも説明したように、第１鉄心４７Ａと第２鉄心４７Ａと上部ヨーク３４が、あたかも全体で１つの磁石を構成した状態になり、第１鉄心４７Ａの下端に第１切替ピン４１Ａが吸着され、第２鉄心４７Ｂの下端に第２切替ピン４１Ｂが吸着される。

図６（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ３によって第２コイル４８Ｂに通電がなされると、第２コイル４８Ｂが生成する磁界によって第２鉄心４７Ｂの下端にはＮ極が励起される。これにより、第２永久磁石４３Ｂとの間で反発が生じ、第２切替ピン４１Ｂが落下し、第２切替ピン４１Ｂ（第２軸部４５Ｂ）の下端部が第２スライド溝１３Ｂに嵌合される。また、この通電状態において、第２コイル４８Ｂが生成する磁界により、第１鉄心４７Ａの下端にもＮ極が励起される。このため、第１鉄心４７Ａと第１切替ピン４１Ａの吸着状態は維持される。

図６（Ｃ）に示すように、第２コイル４８Ｂへの通電が停止されると、第１永久磁石４３Ａの磁力によって第２鉄心４７Ｂの下端にはＳ極が励起される。また、第２スライド溝１３Ｂが浅くなることで、第２切替ピン４１Ｂが上昇される。第２スライド溝１３Ｂがさらに浅くなって、第２切替ピン４１Ｂの上面が第２鉄心４７Ｂの下端近傍まで近づくと、図６（Ｄ）に示すように、第２切替ピン４１Ｂが第２鉄心４７Ｂに吸着される。

次に、ＥＣＵ３によるカムの切替制御について説明する。ここで、吸気カム１１が備える標準吸気カム１５と低速カム１６の間の切替制御と、排気カム２１が備える標準排気カム２６と早開カム２５の間の切替制御は同等の内容である。このため、吸気カム１１での切替制御について説明することとし、排気カム２１での切替制御については説明を省略する。

図７（Ａ）に示すように、標準吸気カム１５の選択時には、同図において左側に位置する第１切替ピン４１Ａが下方に移動し、第１切替ピン４１Ａの下端部が第１スライド溝１３Ａに嵌合する。吸気側二重カム軸１２が回転していることから、図７（Ｂ）に示すように、外側カム軸１２Ｂは、内側カム軸１２Ａに対して図における右方向へスライド移動し、吸気カム１１が備える標準吸気カム１５がロッカーローラ５１Ａに当接する。これにより、標準吸気カム１５のカムプロフィールに沿ってロッカーアーム５１が揺動され、吸気バルブＶ１が開閉動作される。

図８（Ａ）に示すように、低速カム１６の選択時には、同図において右側に位置する第２切替ピン４１Ｂが下方に移動し、第２切替ピン４１Ｂの下端部が第２スライド溝１３Ｂに嵌合する。吸気側二重カム軸１２が回転していることから、図８（Ｂ）に示すように、外側カム軸１２Ｂは、内側カム軸１２Ａに対して図における左方向へスライド移動し、吸気カム１１が備える低速カム１６がロッカーローラ５１Ａに当接する。これにより、低速カム１６のカムプロフィールに沿ってロッカーアーム５１が揺動され、吸気バルブＶ１が開閉動作される。

以上説明したように、本実施形態の吸気側電磁ソレノイド１４は、上下方向に移動可能な一対の切替ピン４１Ａ，４１Ｂを備えており、各切替ピン４１Ａ，４１Ｂの下端部をスライド溝１３Ａ，１３Ｂに嵌合させることで、スライド溝１３Ａ，１３Ｂが形成された外側カム軸１２Ｂを、スライド溝１３Ａ，１３Ｂに応じて移動させている。そして、第１切替ピン４１Ａは、上端面にＳ極を励起する第１永久磁石４３Ａを備えており、下方に移動した突出状態で第１スライド溝１３Ａに下端部が嵌合される。第２切替ピン４１Ｂは、上端面にＮ極を励起する第２永久磁石４３Ｂを備えており、下方に移動した突出状態で第２スライド溝１３Ｂに下端部が嵌合される。第１電磁ソレノイド４２Ａが備える第１鉄心４７Ａは、第１切替ピン４１Ａの上方に配置されており、第１コイル４８Ａへの通電によって下端にＳ極が励起される。第２電磁ソレノイド４２Ｂが備える第２鉄心４７Ｂは、第２切替ピン４１Ｂの上方に配置されており、第２コイル４８Ｂへの通電によって下端にＮ極が励起される。

ＥＣＵ３は、第１コイル４８Ａと第２コイル４８Ｂに対して選択的に通電を行っている。そして、第１コイル４８Ａが通電されると、第１鉄心４７Ａの下端と第１永久磁石４３Ａが反発し、第１切替ピン４１Ａを選択的に第１スライド溝１３Ａへ嵌合させることができる。同様に、第２コイル４８Ｂが通電されると、第２鉄心４７Ｂの下端と第２永久磁石４３Ｂが反発し、第２切替ピン４１Ｂを選択的に第２スライド溝１３Ｂへ嵌合させることができる。

このように、本実施形態の吸気側電磁ソレノイド１４では、切替ピン４１Ａ，４１Ｂを落下させる期間についてコイル４８Ａ，４８Ｂの一方に電流を流せばよいので、少ない電流量で動作させることができる。また、制御期間が短時間で済む。さらに、電磁ソレノイド４２Ａ，４２Ｂを切替ピン４１Ａ，４１Ｂの上方に配置すればよいので小型化にも適する。

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。

例えば、前述の実施形態では、移動の対象物を二重カム軸が備える外側カム軸としたが、他の種類の対象物であってもよい。また、切替ピン４１Ａ，４１Ｂの形状も前述の実施形態の形状に限られない。例えば、各軸部４５Ａ，４５Ｂの上端に永久磁石４３Ａ，４３Ｂを接合したものであってもよい。

１…カム切替機構，２…気筒休止機構，３…ＥＵＣ，１０…吸気側カム切替機構，１１…吸気カム，１２…吸気側二重カム軸，１２Ａ…内側カム軸，１２Ｂ…外側カム軸，１３…吸気側スライド溝，１３Ａ…第１スライド溝，１３Ｂ…第２スライド溝，１４…吸気側電磁ソレノイド，１５…標準吸気カム，１６…低速カム，２０…排気側カム切替機構，２１…排気カム，２２…排気側二重カム軸，２３…排気側スライド溝，２４…排気側電磁ソレノイド，２５…早開カム，２６…標準排気カム，３１…ケース，３２…ピンガイド，３２Ａ…第１ガイド孔，３２Ｂ…第２ガイド孔，３３…下部ヨーク，３３Ａ…第１挿入開口，３３Ｂ…第２挿入開口，３４…上部ヨーク，３５Ａ…第１ピンガイド，３５Ｂ…第２ピンガイド，４１Ａ…第１切替ピン，４１Ｂ…第２切替ピン，４２Ａ…第１電磁ソレノイド，４２Ｂ…第２電磁ソレノイド，４３Ａ…第１永久磁石，４３Ｂ…第２永久磁石，４４Ａ…第１頭部，４４Ｂ…第２頭部，４５Ａ…第１軸部，４５Ｂ…第２軸部，４６Ａ…第１蓋部材，４６Ｂ…第２蓋部材，４７Ａ…第１鉄心，４７Ｂ…第２鉄心，４８Ａ…第１コイル，４８Ｂ…第２コイル，５１…ロッカーアーム，５１Ａ…ロッカーローラ，５１Ｂ…ロッカーシャフト軸，５２…ブラケット，５２Ａ…ニードル収納空部，５２Ｂ…ピストン部，５２Ｃ…油孔，５２Ｄ…連通孔，５３…油圧タペット，５３Ａ…ボディ，５３Ｂ…チェックボール，５３Ｃ…収納部，５３Ｄ…ピストンスプリング，５４…ニードル，５５…休止用電磁ソレノイド，５５Ａ…ガイド軸，５５Ｂ…休止用コイル，５５Ｃ…プランジャ，５５Ｄ…プランジャ収納空間，５５Ｅ…ニードル収納空部，５５Ｆ…ガイド空部，１００…エンジン，ＯＬ…油路，Ｖ１…吸気バルブ，Ｖ２…排気バルブ，ＳＰ…バルブスプリング

Claims

上下方向に移動可能な案内ピンを備え、前記案内ピンの下端部を案内溝に嵌合させることで、前記案内溝が形成された対象物を当該案内溝に応じて移動させる電磁アクチュエータであって、
上端面にＮ極とＳ極の一方を励起する第１永久磁石を備え、下方に移動した突出状態で第１案内溝に下端部が嵌合される第１案内ピンと、
上端面にＮ極とＳ極の他方を励起する第２永久磁石を備え、下方に移動した突出状態で第２案内溝に下端部が嵌合される第２案内ピンと、
前記第１案内ピンの上方に配置され、第１コイルへの通電によって下端にＮ極とＳ極の一方が励起される第１鉄心と、
前記第２案内ピンの上方に配置され、第２コイルへの通電によって下端にＮ極とＳ極の他方が励起される第２鉄心と、
前記第１コイルと前記第２コイルに対して選択的に通電する制御部とを備える
電磁アクチュエータ。
前記第１鉄心の上端部と前記第２鉄心上端部とが軟磁性部材で連結されている
請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
前記第１案内ピンは、前記第１永久磁石が設けられた第１頭部と、前記第１頭部の下面から下方に設けられた第１軸部とを備え、
前記第２案内ピンは、前記第２永久磁石が設けられた第２頭部と、前記第２頭部の下面から下方に設けられた第２軸部とを備える
請求項１又は２に記載の電磁アクチュエータ。
前記第１軸部が挿入され、前記第１頭部は挿入されない形状の第１挿入開口、及び、前記第２軸部が挿入され、前記第２頭部は挿入されない形状の第２挿入開口が形成され、かつ、軟磁性材料で作製された係止部材をさらに備える
請求項３に記載の電磁アクチュエータ。
前記案内溝が形成された前記対象物は、エンジンのクランク軸と連動して回転する内側カム軸の外周にスプライン嵌合され、カムプロフィールの異なる第１カムと第２カムが一体回転可能に設けられた外側カム軸である
請求項１から４の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。