JP2013239538A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 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、作動状態を効率的に検出可能な電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】 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。また、プランジャ６５１、６５２が対応する永久磁石５０１、５０２に近接するときコイル４７に発生する誘導起電圧を、規制ピンが最後退位置に戻りつつあることを示す後退信号として出力する。
【選択図】図１０

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嵌合させる電磁アクチュエータが知られている。

このような電磁アクチュエータにおいて、さらに規制ピンの作動状態を検出可能としたものがある。例えば、特許文献１に記載の電磁アクチュエータは、１つの規制ピンの基端側に永久磁石が取り付けられており、永久磁石の反規制ピン側には規制ピンの軸を中心とするコイルが設けられている。規制ピンの先端部がカムシャフトによって押し戻され、規制ピンと共に永久磁石が移動すると、コイルを貫く磁束が変化し誘導起電圧を発生する。この誘導起電圧を検出することで、電磁アクチュエータの作動状態を検出する。

独国ＤＥ２０２００５０１１９０１Ｕ１明細書

特許文献１の電磁アクチュエータは、永久磁石からの磁束がコイル以外へ漏れることによって、発生する誘起起電圧が小さくなる。また、磁束の変化（ｄΦ／ｄｔ）による誘起起電圧を検出可能な程度に大きくするためには、永久磁石を十分速く動かす必要がある。しかし、永久磁石の移動速度は、カムシャフトによる押し戻し速度によってのみ決まり、電磁アクチュエータ側で自由に変えることができない。
また、２つの規制ピンを備える電磁アクチュエータに特許文献１の構成を適用しようとすると、２つのコイルが必要となる。

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、作動状態を効率的に検出可能な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、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。
また、作動側規制ピンが最後退位置に戻りつつあることを示す後退信号を外部の検出装置に出力する後退信号出力手段を備えることを特徴とする。これにより、電磁アクチュエータの作動状態を監視し、異常検出や周辺システムの制御等に利用することができる。

具体的には、後退信号出力手段をコイルとし、作動側規制ピンに連結されたプランジャが対応する永久磁石に近接するときコイルに発生する誘導起電圧を後退信号として出力する構成とすることができる。また、例えば永久磁石のプランジャ側の端部に、軟磁性体で形成され永久磁石によって磁化されるアダプタを設けてもよい。
プランジャが永久磁石又はアダプタと離れた状態では間に存在する空気層が磁気抵抗となるため、磁束が流れにくい。それに対し、一般に軟磁性体の透磁率は、空気の透磁率の数千〜数万倍である。したがって、軟磁性体であるプランジャと永久磁石又はアダプタとの距離がゼロ、又はゼロに近い微小距離になるまで近接すると、プランジャと永久磁石又はアダプタとの間を流れる磁束が急激に増加するため、それによりコイルに発生する誘導起電圧を後退信号として出力することができる。この後退信号は急峻であるため、検出装置におけるＳＮ比が向上する。

また、２つの永久磁石は磁極の向きが互いに反対となるように配置されるため、コイルは、対応するプランジャのいずれが最後退位置に戻りつつあるかによって、正負が反対の誘導起電圧を外部の検出装置に出力することができる。よって、出力された誘導起電圧の正負を検出することで、１つのコイルで２つの規制ピンの作動を区別して検出することができる。

本発明の一実施形態による電磁アクチュエータが適用されるバルブリフト調整装置において小リフト状態から大リフト状態へ移行し始めるときの図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本発明の一実施形態による電磁アクチュエータが適用されるバルブリフト調整装置において小リフト状態から大リフト状態へ移行する途中の図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 本発明の一実施形態による電磁アクチュエータが適用されるバルブリフト調整装置において大リフト状態から小リフト状態へ移行し始めるときの図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 本発明の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。 図７のＩＸ−ＩＸ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。 本発明の一実施形態による電磁アクチュエータの要部拡大断面図である。 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、作動側規制ピンの作動に伴い外部の検出装置が検出する電圧を示すタイミングチャートである。

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。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。

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１０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１１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１０〜図１２の下方向に対応し、「後退方向」または「後方」は、図７、図１０〜図１２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４６、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４６、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９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。ヨーク４１の内筒部４３は、図９に示すように、２つのプランジャ穴４３１、４３２が隔壁４３３を挟んで形成される。

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、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、図８、図９に示すように、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。言い換えれば、ホルダ４５の隔壁４５３の最小幅は、ヨーク内筒部４３の隔壁４３３の最小幅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、永久磁石５０１、５０２の端面５３の面積Ａｍは、プランジャ６５１、６５２の端面６６の面積Ａｐよりも大きい。これに対応し、アダプタ５５１、５５２は、永久磁石側の端面５６の面積が永久磁石５０１、５０２の端面５３の面積Ａｍに準じ、プランジャ側の端面５８の面積がプランジャ６５１、６５２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。
アダプタ５５１、５５２の側壁５７は、互いに離隔する側が斜面で形成され、互いに近接する側がピン軸Ｏ１、Ｏ２と平行な面で形成されている。すなわち、アダプタ５５１、５５２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、第１規制ピン６０１の連結部６２１に連結される。第１プランジャ６５１は、ヨーク内筒部４３の第１プランジャ穴４３１に案内され、第１規制ピン６０１と一体に前進後退する。
ここで、第１プランジャ６５１の最後退位置で、第１プランジャ６５１の外壁とヨーク内筒部４３の第１プランジャ穴４３１の内壁とは軸方向、すなわち第１プランジャ６５１の作動方向において、少なくとも一部がオーバーラップする。このオーバーラップ部分は、ヨーク４１から第１プランジャ６５１への磁束伝達経路を構成する。
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。

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、電圧検出装置８３、及び接続配線８４が設けられる。
電源８１は、接続配線８４がコネクタ４８に接続されることで、コイル４７に駆動電流を供給する。
通電方向切替手段８２は、電源８１からコイル４７へ供給される電流の通電の方向を切り替え、或いは通電を遮断する。
電圧検出装置８３は、プランジャ６５１、６５２が最後退位置に戻りつつあるとき電磁アクチュエータ４０から出力される誘導起電圧を検出する。

続いて、以上の構成による電磁アクチュエータ４０の作用について、図７、図１０、図１１、及び、図１３のタイミングチャートを参照して説明する。
（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。

非通電時には、第１永久磁石５０１による磁石吸着力、及び第１スプリング７５１によるスプリング力が第１プランジャ６５１に作用する。
磁石吸着力は、第１プランジャ６５１を後退させる方向に作用し、ストロークが増すにつれ減少する。スプリング力は、第１プランジャ６５１を前進させる方向に作用し、ストロークが増すにつれ直線的に減少する。ゼロストロークＳ０では磁石吸着力がスプリング力を上回るため、第１プランジャ６５１は第１永久磁石５０１に吸着保持される。

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１０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Ｎ極からＳ極に向かって図の上向きに貫くのに対し、コイル磁束Φｓｏｌ１は、第１永久磁石５０１を図の下向きに貫く。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、ヨーク内筒部４３の第１プランジャ穴４３１の内壁と第１プランジャ６５１の外壁とが軸方向にオーバーラップしているため、コイル磁束Φｓｏｌ１は、このオーバーラップ部分を経由して伝達される。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。

図１３に示すように、電圧検出装置８３は、第１方向通電を開始した時刻ｔ１１で駆動電圧Ｖｄ１の立ち上がりを検出する。そして、第１方向通電によりコイル磁束Φｓｏｌ１が生成される結果、ゼロストロークＳ０での磁石吸着力がスプリング力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のスプリング力によって前進する。そして、前進途中の時刻ｔ１２で通電を停止しても、第１規制ピン６０１はスプリング力によって時刻ｔ１３でフルストロークＳｆまで到達する。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が押し戻されることにより、第１プランジャ６５１は、時刻ｔ１４でフルストロークＳｆから、時刻ｔ１５で近接ストロークＳｎまで後退する。この間、第１プランジャ６５１と第１アダプタ５５１とは離れており、間に存在する空気層が磁気抵抗となっている。そのため、第１プランジャ６５１の位置が変化しても顕著な磁束変化を生じず、したがって電圧検出装置８３の検出電圧はほとんど変化しない。

近接ストロークＳｎでは第１永久磁石５０１の磁石吸着力がスプリング力を上回るため、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。第１永久磁石５０１の磁石吸着力は第１アダプタ５５１に接近すると強くなるため、速度を増して時刻ｔ１６でゼロストロークＳ０に戻る。
一般に軟磁性体の透磁率は、空気の透磁率の数千〜数万倍である。そのため、共に軟磁性体である第１プランジャ６５１と第１アダプタ５５１との距離がゼロ、又はゼロに近い微小距離になるまで近接すると、第１プランジャ６５１と第１アダプタ５５１との間を流れる磁束が急激に増加する。その結果、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６の間に、急激な磁束変化による誘導起電圧Ｖｉ１がコイル４７に発生する。コイル４７は、誘導起電圧Ｖｉ１を電圧検出装置８３に出力する。電圧検出装置８３は、誘導起電圧Ｖｉ１を、第１規制ピン６０１がゼロストロークＳ０すなわち最後退位置に戻りつつあることを示す「後退信号」として検出する。このように、コイル４７は、「後退信号出力手段」として機能する。

一方、第１方向通電時、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１１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が減少する。そして、第２スプリング７５２のスプリング力によって第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。

図１３に示すように、時刻ｔ２１から時刻ｔ２６までの第２プランジャ６５２及び第２規制ピン６０２の作動は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１６までの第１プランジャ６５１及び第１規制ピン６０１の作動と同様である。ただし、第１永久磁石５０１と第２永久磁石５０２とは磁極の向きが互いに反対に設けられているため、電圧検出装置８３が検出する電圧の正負が反対となる。つまり、第１方向通電時の駆動電圧Ｖｄ１、及び、第１プランジャ６５１が最後退位置に戻りつつあるときコイル４７に発生する誘導起電圧Ｖｉ１に対し、第２方向通電時の駆動電圧Ｖｄ２、及び、第２プランジャ６５２が最後退位置に戻りつつあるときコイル４７に発生する誘導起電圧Ｖｉ２は、電圧の正負が反対となる。

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。

ところで従来技術の電磁アクチュエータでは、磁気回路を固定し永久磁石を作動させていた。それに対し、本実施形態の電磁アクチュエータ４０は、永久磁石５０１、５０２を固定し、磁気回路を構成するプランジャ６５１、６５２を作動させることで磁気回路自体を変化させるという点で技術的思想が異なる。この技術的思想に基づき、電磁アクチュエータ４０は、プランジャ６５１、６５２が永久磁石５０１、５０２に近接するときにコイル４７に発生する誘起起電圧を後退信号として出力することを特徴とする。
具体的には、後退信号出力手段としてのコイル４７は、プランジャ６５１、６５２が最後退位置に戻りつつあることを示す後退信号として、コイル４７に発生する誘導起電圧Ｖｉ１、Ｖｉ２を外部の電圧検出装置８３に出力する。さらに詳しくは、コイル４７は、第１プランジャ６５１、第２プランジャ６５２のいずれが最後退位置に戻りつつあるかによって、正負が反対の誘導起電圧Ｖｉ１、Ｖｉ２を外部の電圧検出装置８３に出力する。

（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。
また、作動側規制ピンが最後退位置に戻りつつあることを示す後退信号を出力する後退信号出力手段を備えることで、電磁アクチュエータ４０の作動状態を監視し、異常検出や周辺システムの制御等に利用することができる。

（２）電磁アクチュエータ４０は、プランジャ６５１、６５２が永久磁石５０１、５０２に近接するときコイル４７に発生する誘起起電圧を後退信号として電圧検出装置８３に出力する。プランジャ６５１、６５２とアダプタ５５１、５５２との距離が、間に空気層が存在している状態から、ゼロ、又はゼロに近い微小距離になるまで近接すると、これらの間を流れる磁束が急激に増加するため、それによりコイル４７に発生する誘導起電圧を後退信号として出力することができる。この後退信号は急峻であるため、電圧検出装置８３におけるＳＮ比が向上する。

（３）第１永久磁石５０１及び第２永久磁石５０２は磁極の向きが互いに反対となるように配置されるため、コイル４７は、第１プランジャ６５１、第２プランジャ６５２のいずれが最後退位置に戻りつつあるかによって、正負が反対の誘導起電圧Ｖｉ１、Ｖｉ２を外部の電圧検出装置８３に出力することができる。よって、出力された誘導起電圧の正負を検出することで、１つのコイル４７で２つの規制ピン６０１、６０２の作動を区別して検出することができる。
（４）後退信号出力手段として機能するコイル４７は、電磁アクチュエータ４０の駆動に不可欠な部材であるため、電磁アクチュエータ４０の作動状態の検出のみを目的とした専用の部材を設ける必要がない。

（５）ヨーク４１は、コイル４７の外側に位置しステータ４４を経由して永久磁石５０１、５０２と磁気的に接続する外筒部４２、及び、コイル４７の内側に位置しプランジャ６５１、６５２と磁気的に接続する内筒部４３から構成される。これにより、プランジャ６５１、６５２が最後退位置に戻りつつあるとき、永久磁石５０１、５０２とプランジャ６５１、６５２との間の磁束変化が効率的にコイル４７に伝達される。

（６）永久磁石５０１、５０２とプランジャ６５１、６５２との間にアダプタ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ことができる。よって、作動時の衝撃によって永久磁石が割れ、その結果、アクチュエータが作動不能となることを防止することができる。

（その他の実施形態）
（ア）後退信号出力手段は、上記実施形態のように誘導起電圧を後退信号として出力するコイル４７に限らない。例えば、プランジャと永久磁石又はアダプタとの電気的又は機械的な接触を検出するスイッチや、プランジャと永久磁石又はアダプタとの隙間の大きさを検出するセンサ等を後退信号出力手段として設けてもよい。
或いは、後退信号出力手段として専用の磁気検出素子をプランジャに埋め込み、この磁気検出素子によってプランジャと永久磁石又はアダプタとの接近を検出し、信号を出力してもよい。この場合も、２つの永久磁石は磁極の向きが互いに反対であるため、どちらのプランジャの検出信号であるか区別することができる。

（イ）上記実施形態では、コイル４７の外側及び内側に二重の筒状に設けられるヨーク４１によって、永久磁石５０１、５０２とプランジャ６５１、６５２との間の磁束変化が効率的にコイル４７に伝達される。しかし、この構成に限らず、プランジャの後退に伴う磁束変化によってコイルに検出可能な誘起起電圧が発生すれば、ヨークは設けられなくてもよい。

（ウ）上記実施形態では、プランジャ６５１、６５２が最後退位置に戻ったときの永久磁石５０１、５０２への衝撃を緩和する緩衝部材として、アダプタ５５１、５５２が設けられる。しかし、例えば規制ピンとスリーブとの間等、他の部位にプランジャ後退時のストッパが設けられる場合には、緩衝部材としてのアダプタは設けられなくてもよい。
アダプタを設けない場合、上記実施形態でのプランジャ６５１、６５２の後退時におけるプランジャ６５１、６５２とアダプタ５５１、５５２との磁気的な関係は、プランジャと永久磁石との関係に置き換えて説明することができる。

（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 ４７ ・・・コイル（後退信号出力手段）、
５０１、５０２ ・・・永久磁石、
５５１、５５２ ・・・アダプタ、
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永久磁石及び前記第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、
   前記作動側規制ピンが前進位置から最後退位置に戻りつつあることを示す後退信号を外部の検出装置（８３）に出力する後退信号出力手段と、
   を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記後退信号出力手段は前記コイルであり、
   前記作動側規制ピンに連結された前記プランジャが対応する前記永久磁石に近接するとき前記コイルに発生する誘導起電圧を前記後退信号として出力することを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
3. 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するヨーク（４１）を備えることを特徴とする請求項２に記載の電磁アクチュエータ。

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