JPH04362236A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクチュエータに係り
、詳しくは弁の開閉制御を行うアクチュエータに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば内燃機関の各気筒毎にイン
テークバルブとは別に吸気制御弁を設けることにより、
内燃機関の吸気管での吸気の逆流を防止することが考え
られている。つまり、内燃機関の吸気工程開始時には、
バルブオーバーラップによってシリンダや排気管の既燃
ガスが吸気管側へ逆流する。従って、各気筒内への吸気
の充填効率が低下することがあるため、吸気制御弁を開
閉制御して吸気の逆流を防止し、吸気の充填効率を向上
させて内燃機関の出力アップを図ることが考えられてい
る。

【０００３】この吸気制御弁を開閉制御するアクチュエ
ータを図１１，図１２に示す。このアクチュエータ４０
は吸気管４１の下面に取付固定されている。そして、ア
クチュエータ４０のロータ４２が回転することにより、
回転軸４３及び吸気制御弁４４が回転し、吸気管４１を
開口又は閉塞することができるようになっている。又、
前記アクチュエータ４０のロータ４２を回転させるため
、ケーシング４５内の２相４極となる励磁コイル４６ａ
〜４６ｄに電流を流し、各励磁コイル４６ａ〜４６ｄが
巻回された磁極片４７ａ〜４７ｄを磁化する。すると、
ロータ４２に固着された磁石４８が各磁極片４７ａ〜４
７ｄの磁力によって吸引又は反発してロータ４２の回転
軸４３が回転する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記各
磁極片４７ａ〜４７ｄに励磁コイル４６ａ〜４６ｄを巻
回するとき、互いに隣接する励磁コイル４６ａ〜４６ｄ
同志が干渉するため、図１２に示すように対外に隣接す
る励磁コイル４６ａ〜４６ｄ同志が干渉しないように巻
回する必要がある。そのため、ケーシング４５内には無
駄な空間スペースが形成されるばかりか、ケーシング４
５が大型化してしまい、引いてはアクチュエータ４０の
大型化にも繋がるという問題がある。

【０００５】又、近年エンジンの高速回転域でも高出力
を得るために各気筒毎に設けられる吸気管４１を複数化
している。これにより、各気筒毎に連通する吸気管４１
がエンジンルーム内において水平方向に並設され、エン
ジンルーム内の水平方向が過密化する。従って、各吸気
管４１に前述したアクチュエータ４０を取り付けると、
互いに隣接するアクチュエータ４０のケーシング４５が
干渉してしまう。その結果、各吸気管４１にアクチュエ
ータ４０を取り付けることが不可能となってしまう問題
がある。

【０００６】更に、前述したアクチュエータ４０は２相
４極となっているため、ロータ４２を回転制御するには
４極の各励磁コイル４６ａ〜４６ｄに電流を流すことに
なるため、励磁制御が複雑になりロータ４２の正確な回
転制御が難しくなるという問題がある。本発明は上記問
題点を解決するためになされたものであって、その目的
は励磁コイルの励磁制御を簡素化してロータの回転制御
を容易にするとともに、小型化を図ることにより複数化
する吸気管に対して容易にかつ、互いに干渉しないよう
に取り付けることができるアクチュエータを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、アクチュエータを構成するロータに取着さ
れた２極からなる第１磁石と、同じくロータに取着され
、前記第１磁石の磁極に対して位置をずらした磁極を形
成するとともに、該第１磁石に対して並設された２極か
らなる第２磁石と、前記アクチュエータを構成するステ
ータ側に前記第１磁石に対して相対向するように配置さ
れたステータ側の固定磁石と、前記アクチュエータを構
成するステータ側に第２磁石に対して相対向するように
配置するとともに、前記固定磁石に対して並設された励
磁コイルとからなることをその要旨とする。

【０００８】

【作用】ロータに取着された第１磁石に対して第２磁石
を並設しているため、第１磁石に対して相対向する固定
磁石と第２磁石に対して相対向する励磁コイルとが互い
に干渉することを防止することができる。又、第２磁石
に相対向する励磁コイルのみを励磁すればロータを回転
制御することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を４気筒１６バルブエンジンの
吸気管にアクチュエータをそれぞれ設けた一実施例を図
１〜図９に従って説明する。図１０に示すように、４気
筒エンジン１を構成する気筒２ａ〜２ｄの吸気側には該
気筒２ａ〜２ｄにそれぞれ連通する吸気管３ａ，３ｂが
設けられている。そして、前記気筒２ａ〜２ｄの排気側
には該気筒２ａ〜２ｄにそれぞれ連通する排気管４ａ，
４ｂが設けられている。又、前記各気筒２ａ〜２ｄの吸
気側には図示しない高速適合カムにより開閉されるイン
テークバルブ５ａ，５ｂが配設されるとともに、該各気
筒２ａ〜２ｄの排気側には図示しない高速適合カムによ
り開閉されるエキゾーストバルブ６ａ，６ｂが配設され
ている。

【００１０】又、前記吸気管３ａ，３ｂ内には吸気制御
弁７がそれぞれ回転可能に設けられ、該吸気制御弁７は
それぞれのアクチュエータ８によって開閉制御される。 ここで、吸気制御弁７はインテークバルブ５ａ，５ｂの
開閉とは独立して、回転速度の降下に従って実質的にバ
ルブオーバラップ期間が減少するように制御装置（ＥＣ
Ｕ）９の制御により開閉駆動される。即ち、高速適合カ
ム使用のエンジン１が最大トルクを出力可能な基準回転
速度を上回る回転速度で運転されているときは、吸気制
御弁７をインテークバルブ５ａ，５ｂの開期間と略同じ
期間に亘って開弁状態に保持するか、又は、全期間に亘
って開弁状態を保持する。

【００１１】一方、基準回転速度以下の回転速度で運転
されているときは、該回転速度に応じて短縮するように
予め定められているバルブオーバラップ期間となるよう
に吸気制御弁７を開閉する制御が行われる。次に、各吸
気管３ａ，３ｂに設けられた吸気制御弁７を開閉制御す
るアクチュエータ８の構成について説明する。尚、各吸
気管３ａ，３ｂに設けられたアクチュエータ８は全て同
一構成のため、１つのアクチュエータ８のみ説明する。

【００１２】図１に示すように、吸気管３ａの下部には
アクチュエータ８を構成する上面が開口された平面四角
形状のケーシング１０が蓋体１１を介してボルト１２に
よって締付固定されている。前記ケーシング１０内には
ロータ１３が設けられている。このロータ１３は回転軸
１４と一対の第１，２磁石１５，１６とから構成されて
いる。前記ロータ１３の回転軸１４の下端は前記ケーシ
ング１０に設けられた軸受１７によって回転可能に支持
されている。

【００１３】前記回転軸１４の上部は蓋体１１を介して
前記吸気管３ａ内を挿通し、該吸気管３ａの上下に設け
られた一対の軸受１８によって回転可能に支持されてい
る。そして、前記吸気管３ａ内に挿通された回転軸１４
に対して前記吸気制御弁７が回転可能に固着されている
。又、図２に示すように、吸気管３ａの内部には前記吸
気制御弁７が回転することができるように円形状の凹部
７ａが凹設されている。

【００１４】図５に示すように、前記回転軸１４にそれ
ぞれ並設された一対の第１，２磁石１５，１６はＮ，Ｓ
の２極によって構成されている。そして、前記吸気制御
弁７が吸気管３ａに対して直交している状態（吸気管３
ａを閉じた状態）において、第１磁石１５のＮ極は後述
する固定磁石２９ｂに対して時計方向に４５°回転させ
た場所に、Ｓ極は後述する固定磁石２９ａに対して時計
方向に４５°回転させた場所にそれぞれ位置し、第１磁
石１５の２極は左斜め４５°となるように第１磁石１５
が回転軸１４に対して取着されている。一方、第２磁石
のＮ極は後述する磁極片２２ｂに対して反時計方向に４
５°回転させた場所に、Ｓ極は反時計方向に４５°回転
させた場所にそれぞれ位置し、第２磁石１６の２極は右
斜め４５°となるように第２磁石１６が回転軸１４に対
して取着されている。従って、第１磁石１５のＮ極に対
し、第２磁石１６のＮ極は９０°回転させた位置となる
ように第２磁石１６が回転軸１４に設けられている。

【００１５】又、図１，図８に示すように、ケーシング
１０内の底部には基台１９を介して平面コ字状に形成さ
れたスペーサ２０が配設されている。前記スペーサ２０
の上部には積層コア２１が支持されている。図４に示す
ように、前記積層コア２１は前記スペーサ２０と同一の
平面コ字状に形成され、その内部には互いに対向する一
対の磁極片２２ａ，２２ｂが一体に突出形成されている
。又、前記磁極片２２ａ，２２ｂの先端部には係止段部
２３ａ，２３ｂがそれぞれ形成されている。

【００１６】又、前記各磁極片２２ａ，２２ｂには環状
に形成された樹脂製のボビン２４ａ，２４ｂが装着され
、該磁極片２２ａ，２２ｂの係止段部２３ａ，２３ｂに
よりボビン２４ａ，２４ｂが磁極片２２ａ，２２ｂから
外れないように嵌合固定されている。更に、前記ボビン
２４ａ，２４ｂには励磁コイル２５ａ，２５ｂがそれぞ
れ巻回され、該励磁コイル２５ａ，２５ｂを励磁するこ
とにより、前記磁極片２２ａ，２２ｂが磁化されるよう
になっている。

【００１７】尚、励磁コイル２５ａ，２５ｂの励磁によ
り前記磁極片２２ａ，２２ｂは互いに異なる２極のＮ及
びＳ極に磁化されるようになっている。又、本実施例に
おいては、エンジン１を始動することにより励磁コイル
２５ａ，２５ｂが励磁されると、磁極片２２ａの先端部
はＮ極に、磁極片２２ｂの先端部はＳ極にそれぞれ磁化
されるようになっている。又、積層コア２１は前記スペ
ーサ２０にて高さを調節されて前記一対の磁極片２２ａ
，２２ｂが前記ロータ１３における第２磁石１６と相対
向するように配設されている。

【００１８】更に、図１，図３に示すように、前記積層
コア２１の上部には前記スペーサ２０と同一形状を成す
スペーサ２６が配設されている。そして、前記スペーサ
２６の上部には積層コア２７が支持固定されている。こ
の積層コア２７は平面コ字状に形成され、その内部には
互いに突出する突出片２８ａ，２８ｂが一体形成されて
いる。この突出片２８ａ，２８ｂの先端面には固定磁石
２９ａ，２９ｂが付着されている。又、前記突出片２８
ａ，２８ｂ及び固定磁石２９ａ，２９ｂの両側面には樹
脂製の支持板３０ａ，３０ｂがそれぞれ付着されている
。

【００１９】これにより、前記固定磁石２９ａ，２９ｂ
が水平方向（図３において上下方向）に移動しないよう
にしている。又、積層コア２７は前記スペーサ２６にて
高さ調節されて前記積層コア２７の突出片２８ａ，２８
ｂに設けられた固定磁石２９ａ，２９ｂが前記ロータ１
３の第１磁石１５と対向するように配設されている。 尚、本実施例において、固定磁石２９ａの先端部はＮ極
となり、固定磁石２９ｂの先端部はＳ極となるように固
定磁石２９ａ，２９ｂがそれぞれ配設されている。

【００２０】又、エンジン１が停止された状態において
は、前記励磁コイル２５ａ，２５ｂが消磁されているた
め、磁極片２２ａ，２２ｂが磁化されない状態にある。 従って、第１磁石１５のＳ極が固定磁石２９ａのＮ極に
引き寄せられ、第１磁石１５のＮ極が固定磁石２９ｂの
Ｓ極に引き寄せられる。そのため、前記ロータ１３の回
転軸１４が反時計方向に回転するので、吸気制御弁７は
図２に示すように左斜め４５°傾いた状態で停止するよ
うになっている。

【００２１】エンジン１が始動すると、ＥＣＵ９により
励磁コイル２５ａ，２５ｂが励磁され、磁極片２２ａ，
２２ｂはそれぞれ異なった磁極に磁化される。そして、
エンジン１がアイドリング時（低速回転域）において、
前記インテークバルブ５ａ，５ｂが閉じた状態において
は、磁極片２２ａの先端部はＮ極に、磁極片２２ｂの先
端部はＳ極にそれぞれ磁化される。そのため、第２磁石
１６のＮ極は磁極片２２ｂのＳ極に、第２磁石１６のＳ
極は磁極片２２ａのＮ極にそれぞれ引き寄せられる。こ
のとき、第２磁石１６の磁力と磁極片２２ａ，２２ｂの
磁力とにより回転軸１４を時計方向に回転させるトルク
が発生する。

【００２２】一方、第１磁石１５のＮ極は固定磁石２９
ｂのＳ極に、第１磁石１５のＳ極は固定磁石２９ａのＮ
極にそれぞれ引き寄せられる。このとき、第１磁石１５
の磁力と固定磁石２９ａ，２９ｂの磁力とにより回転軸
１４を反時計方向に回転させるトルクが発生する。この
結果、これらの互いに回転方向が異なったトルクのバラ
ンスにより吸気制御弁７が回転位置制御される。そのた
め、前記吸気制御弁７が吸気管３ａ内に直交した状態（
吸気管３ａを閉じた）で停止するようになっている。

【００２３】そして、前記励磁コイル２５ａ，２５ｂに
流す電流をＥＣＵ９によって調整することにより、前記
吸気制御弁７はエンジン１の始動時から高速回転域に達
するまでの間、前記インテークバルブ５ａ，５ｂの開き
に対し遅れて開き、該インテークバルブ５ａ，５ｂの閉
じに対し早めに閉じるように制御される。そして、前記
励磁コイル２５ａ，２５ｂに流す電流をＥＣＵ９によっ
て調整することにより、吸気制御弁７のタイミングのず
れはエンジン１が高速回転域に近づくにつれて少なくな
るようにようになっている。

【００２４】そして、エンジン１が高速回転域になると
、ＥＣＵ９により励磁コイル２５ａ，２５ｂに流れる電
流を吸気制御弁７が閉じた状態の時と逆にして該励磁コ
イル２５ａ，２５ｂが励磁され、図９に示すように、磁
極片２２ａの先端部はＳ極に、磁極片２２ｂの先端部は
Ｎ極にそれぞれ磁化される。そのため、第２磁石１６の
Ｎ極は磁極片２２ｂのＳ極に、第２磁石１６のＳ極は磁
極片２２ａのＮ極にそれぞれ引き寄せられる。このとき
、第２磁石１６の磁力と磁極片２２ａ，２２ｂの磁力と
により回転軸を反時計方向に回転させるトルクが発生す
る。

【００２５】一方、第１磁石１５のＮ極は固定磁石２９
ｂのＳ極に、第１磁石１５のＳ極は固定磁石２９ａのＮ
極にそれぞれ引き寄せられる。このとき、第１磁石１５
の磁力と固定磁石２９ａ，２９ｂの磁力とにより回転軸
１４を時計方向に回転させるトルクが発生する。この結
果、これらの互いに回転方向が異なったトルクのバラン
スにより、図９に示すようにロータ１３の回転軸が停止
し、吸気管３ａ内の吸気制御弁７が該吸気管３ａ内に平
行となる状態（吸気管３ａ内を開いた状態）で停止する
ようになっている。

【００２６】次に、上記のように構成されたアクチュエ
ータ８の作用について説明する。まず、エンジン１が停
止された状態においては、アクチュエータ８の励磁コイ
ル２５ａ，２５ｂが消磁された状態にあるため、第１磁
石１５のＮ，Ｓ極が固定磁石２９ａ，２９ｂに引き寄せ
られ、図１，図２に示すように吸気管３ａ内の吸気制御
弁７は左斜め４５°傾いた状態で停止している。

【００２７】そして、エンジン１を始動すると、ＥＣＵ
９はアクチュエータ８の励磁コイル２５ａ，２５ｂを励
磁し、磁極片２２ａの先端部をＮ極に、磁極片２２ｂの
先端部をＳ極に磁化する。すると、第２磁石１６のＳ極
が磁極片２２ａのＮ極に、第２磁石１６のＮ極が磁極片
２２ｂのＳ極にそれぞれ引き寄せられるため、ロータ１
３の回転軸１４が時計方向に回転するトルクが発生して
該回転軸１４が時計方向に回転する。そのため、第１磁
石１５のＮ極が固定磁石２９ｂのＳ極から、第１磁石１
５のＳ極が固定磁石２９ａのＮ極からそれぞれ離間方向
となる。しかし、第１磁石１５の磁力と固定磁石２９ａ
，２９ｂの磁力とがそれぞれ引き合うため、回転軸１４
は反時計方向に回転しようとするトルクが発生する。 これにより、互いに回転方向が異なったトルクのバラン
スにより回転軸１４が回転位置制御される。

【００２８】そして、前記インテークバルブ５ａ，５ｂ
が閉じているときには、図５に示すように吸気制御弁７
も吸気管３ａを閉じた状態となり、該インテークバルブ
５ａ，５ｂが開くと、遅れて吸気制御弁７は吸気管３ａ
を開くように回転位置制御される。又、前記吸気制御弁
７は吸気管３ａを前記インテーイクバルブ５ａ，５ｂが
閉じるよりも先に閉じるように回転位置制御される。そ
して、エンジン１が高速回転域に近づくに連れて吸気制
御弁７の開閉のタイミングとインテークバルブ５ａ，５
ｂの開閉のタイミングのずれは少なくなる。

【００２９】従って、エンジン１のアイドリング時（低
速回転域）から高速回転域に達するまでの間、インテー
クバルブ５ａ，５ｂが開くタイミングよりも吸気制御弁
７が吸気管３ａを開くタイミングを遅らせる（閉じた状
態を保つ）ことにより、気筒２ａ〜２ｄからの吸気の逆
流を防止することができる。そして、エンジン１が高速
回転域となると、ＥＣＵ９はアクチュエータ８の励磁コ
イル２５ａ，２５ｂに流れる電流を吸気制御弁７が閉じ
た状態の時と逆にして励磁コイル２５ａ，２５ｂを励磁
し、図９に示すように磁極片２２ａの先端部をＳ極に、
磁極片２２ｂの先端部をＮ極に磁化する。すると、第２
磁石１６のＳ極が磁極片２２ｂのＮ極に、第２磁石１６
のＮ極が磁極片２２ａのＳ極にそれぞれ引き寄せられる
ため、ロータ１３の回転軸１４が反時計方向に回転する
トルクが発生して該回転軸１４が反時計方向に回転する
。そのため、第１磁石１５のＮ極が固定磁石２９ａのＳ
極から、第１磁石１５のＳ極が固定磁石２９ｂのＮ極か
らそれぞれ互いの吸引力に抗して離間する。しかし、第
１磁石１５の磁力と固定磁石２９ａ，２９ｂの磁力とが
それぞれ引き合うため、回転軸１４は時計方向に回転し
ようとするトルクが発生する。

【００３０】従って、互いに回転方向が異なったトルク
のバランスにより回転軸１４が停止し、吸気制御弁７は
吸気管３ａを開いた状態にする。これにより、エンジン
１の高速回転域において、吸気管３ａから各気筒２ａ〜
２ｄへスムーズに吸気を行うことができる。尚、励磁コ
イル２５ａ，２５ｂに流す励磁電流を減少させれば、磁
極片２２ａ，２２ｂの磁力が小さくなるので、固定磁石
２９ａ，２９ｂが第１磁石１５のＮ，Ｓ極を引き寄せる
。そのため、吸気制御弁７を若干回転させて吸気管３ａ
を閉じる方向に回転させることができる。

【００３１】又、ロータ１３の回転軸１４に対して第１
，２磁石１５，１６をそれぞれ並設し、該第１，２磁石
１５，１６に相対向するように固定磁石２９ａ，２９ｂ
及び積層コア２１の磁極片２２ａ，２２ｂを配設したの
で、磁極片２２ａ，２２ｂに装着される励磁コイル２５
ａ，２５ｂが固定磁石２９ａ，２９ｂに干渉することを
防止することができる。

【００３２】そのため、固定磁石２９ａ，２９ｂ及び励
磁コイル２５ａ，２５ｂを配設するスペースの無駄が無
くなり有効的に使用することができる。又、固定磁石２
９ａ，２９ｂ及び励磁コイル２５ａ，２５ｂを縦に配列
することができるので、ケーシング１０の幅方向の長さ
を短くすることができる。この結果、アクチュエータ８
のケーシング１０を小型化してアクチュエータ８を小型
化することができる。又、アクチュエータ８のケーシン
グ１０の幅方向の長さを短くすることができので、図９
に示すように吸気管３ａ，３ｂが複数化されて水平方向
が過密化しても容易に各吸気管３ａ，３ｂにアクチュエ
ータ８を取り付けることができる。

【００３３】又、従来は２相４極となるアクチュエータ
のため、４極に設けられた各励磁コイルに流す励磁電流
を制御しながら吸気制御弁７を回転制御しなければなら
ず、励磁電流の制御が複雑になってしまう。しかし、本
実施例においては、励磁コイル２５ａ，２５ｂの励磁を
行うだけで吸気制御弁７の回転制御を行うことができる
ので、励磁電流の制御を容易に行うことができる。

【００３４】尚、本実施例においては、励磁コイル２５
ａ，２５ｂの上部に固定磁石２９ａ，２９ｂを配設した
が、固定磁石２９ａ，２９ｂをケーシング１０の下部に
配置し、その上部に励磁コイル２５ａ，２５ｂを配置さ
せることもできる。又、第１磁石１５及び第２磁石１６
のＮ極を互いに９０°ずらして回転軸１４に該第１磁石
１５及び第２磁石１６を設けたが、互いにずらす角度は
使用用途に応じて変更することも可能である。

【００３５】本実施例においては、エンジン１の吸気管
３ａ，３ｂの開閉制御を行うアクチュエータ８に具体化
したが、アクチュエータ８の使用用途は上記のみに限定
されるものではなく、角度制御を行う装置に設けること
も可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、励
磁コイルの励磁制御を簡素化してロータの回転制御を容
易にするとともに、小型化を図ることにより複数化する
吸気管に対して容易にかつ、互いに干渉しないように取
り付けることができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸気管の下面に設けられた内燃機関におけるア
クチュエータの内部構造を示す断面図である。

【図２】エンジンが停止状態にあるとき、吸気制御弁が
停止位置を示す平面図である。

【図３】アクチュエータにおけるケーシング内の固定磁
石の支持構造を示す部分断面図である。

【図４】アクチュエータにおけるケーシング内の励磁コ
イルの保持構造を示す部分断面図である。

【図５】エンジンのアイドリング時において、吸気制御
弁の回転により吸気管を閉じた状態を説明する説明図で
ある。

【図６】磁極片の極性が逆転したとき、第１磁石の停止
位置を示す断面図である。

【図７】磁極片の極性が逆転したとき、第２磁石の停止
位置を示す断面図である。

【図８】スペーサの形状を示す平面図である。

【図９】エンジンの高速回転域において、吸気制御弁の
回転により吸気管を開口した状態を説明する説明図であ
る。

【図１０】４気筒１６バルブエンジンの吸気管毎にアク
チュエータを装着した状態を示す平面図である。

【図１１】従来のアクチュエータを示す縦断面図である
。

【図１２】従来のアクチュエータの内部構造を示す横断
面図である。

【符号の説明】

２ａ〜２ｄ…気筒、３ａ，３ｂ…吸気管、７…吸気制御
弁、８…アクチュエータ、１３…ロータ、１５…第１磁
石、１６…第２磁石、２５ａ，２５ｂ…励磁コイル、２
９ａ，２９ｂ…固定磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アクチュエータを構成するロータに取
   着された２極からなる第１磁石と、ロータに取着され、
   前記第１磁石の磁極に対して位置をずらした磁極を形成
   するとともに、該第１磁石に対して並設された２極から
   なる第２磁石と、前記第１磁石に対して相対向するよう
   に配置されたステータ側の固定磁石と、前記第２磁石に
   対して相対向するように配置するとともに、前記固定磁
   石に対して並設されたステータ側の励磁コイルとからな
   ることを特徴とするアクチュエータ。