(57)【要約】【課題】ソレノイドコイルの通電による可動芯体の移動が不能となった場合に永久磁石による可動芯体の位置の保持を解除することができるソレノイド装置及びこのソレノイド装置を備えた吸排気弁休止機構を提供する。【解決手段】本発明に係る本発明に係るソレノイド装置１０は、シャフト１１を有し、通電時に生じる電磁力によってシャフト１１を移動させるソレノイドコイル１２と、ソレノイドコイル１２の通電によって移動したシャフト１１の位置を磁力により保持する永久磁石１３と、ソレノイドコイル１２の通電によるシャフト１１の移動が可能であるか不能であるかを判定する弁停止故障検出部２５と、弁停止故障検出部２７がソレノイドコイル１２の通電によるシャフト１１の移動が不能であると判定した場合に、永久磁石１３を冷却するペルチェ素子１４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動芯体を有し、通電時に生じる電磁力によって前記可動芯体を移動させるソレノイドコイルと、
前記ソレノイドコイルの通電によって移動した前記可動芯体の位置を磁力により保持する永久磁石と、
前記ソレノイドコイルの通電による前記可動芯体の移動が可能であるか不能であるかを判定する故障判定手段と、
前記故障判定手段が前記ソレノイドコイルの通電による前記可動芯体の移動が不能であると判定した場合に、前記永久磁石を冷却する冷却手段と、
を備えることを特徴とするソレノイド装置。
【請求項２】
エンジンの吸排気弁の駆動状態と休止状態とを切り替える吸排気弁休止機構であって、
前記エンジンのカムシャフトの回転によって揺動する第１のロッカアームと、
前記吸排気弁を開閉させる第２のロッカアームと、
前記請求項１に記載のソレノイド装置と、
所定の連結位置に移動することで前記第１のロッカアーム及び前記第２のロッカアームを連結状態にすると共に、前記連結位置以外の位置に移動することで前記第１のロッカアーム及び前記第２のロッカアームを非連結状態にする連結ピンと、を備え、
前記ソレノイド装置は前記可動芯体の移動により前記連結ピンを移動させることを特徴とする吸排気弁休止機構。
【請求項３】
前記連結ピンを前記連結位置に向かって付勢する弾性部材を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の吸排気弁休止機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイド装置及び吸排気弁休止機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野に係る弁休止機構として、種々の構成を採用したものが提案されている。例えば、特許文献１には、カムシャフトの回転により揺動する第１の分割ロッカアームと、吸排気弁を開閉させる第２の分割ロッカアームと、可動子を有する電磁駆動装置と、電磁駆動装置によって移動され、位置に応じて第１及び第２の分割ロッカアームの連結状態と非連結状態とを切り替える連結ピンと、電磁駆動装置の非駆動時に可動子の位置を保持する永久磁石と、を備える弁休止機構が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１７３１８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述した従来の弁休止機構では、断線等により電磁駆動装置を駆動できなくなると永久磁石によって可動子の位置が保持され、連結ピンの位置を変える事ができなくなる。このとき、第１及び第２の分割ロッカアームが非連結状態になっていると、吸排気弁が休止状態から復帰できずにエンジン停止するおそれがあるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、ソレノイドコイルの通電による可動芯体の移動が不能となった場合に、永久磁石による可動芯体の位置の保持を解除できるソレノイド装置及びこのソレノイド装置を備えた吸排気弁休止機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るソレノイド装置は、可動芯体を有し、通電時に生じる電磁力によって可動芯体を移動させるソレノイドコイルと、ソレノイドコイルの通電によって移動した可動芯体の位置を磁力により保持する永久磁石と、ソレノイドコイルの通電による可動芯体の移動が可能であるか不能であるかを判定する故障判定手段と、故障判定手段がソレノイドコイルの通電による可動芯体の移動が不能であると判定した場合に、永久磁石を冷却する冷却手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るソレノイド装置によれば、断線等によりソレノイドコイルの通電による可動芯体の移動が不能となった場合に、冷却することで永久磁石を減磁させる。これにより、永久磁石の可動芯体に対する保持力を低減させることができるので、永久磁石による可動芯体の位置の保持を解除することが可能になる。その結果、このソレノイド装置によれば、断線等が生じた場合に可動芯体の位置が保持されることで生じる種々の問題を解決することができる。
【０００８】
本発明は、エンジンの吸排気弁の駆動状態と休止状態とを切り替える吸排気弁休止機構であって、エンジンのカムシャフトの回転によって揺動する第１のロッカアームと、吸排気弁を開閉させる第２のロッカアームと、請求項１に記載のソレノイド装置と、所定の連結位置に移動することで第１のロッカアーム及び第２のロッカアームを連結状態にすると共に、連結位置以外の位置に移動することで第１のロッカアーム及び第２のロッカアームを非連結状態にする連結ピンと、を備え、ソレノイド装置は可動芯体の移動により連結ピンを移動させることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る吸排気弁休止機構によれば、断線等によりソレノイドコイルの通電による可動芯体の移動が不能となった場合に、永久磁石による可動芯体の位置の保持を解除することができる。その結果、可動芯体の位置が保持されることで連結ピンの移動が妨げられる事態を回避することができるので、重力や弾性部材の付勢力等により連結ピンを連結位置に移動させて、第１のロッカアーム及び第２のロッカアームを連結状態にすることができる。従って、この吸排気弁休止機構によれば、ソレノイドコイルの通電による可動芯体の移動が不能となった場合に、第１のロッカアーム及び第２のロッカアームを連結状態にして吸排気弁を駆動状態に復帰させることが可能になるので、吸排気弁が休止状態から復帰できずにエンジン停止することを避けることができる。
【００１０】
本発明に係る吸排気弁休止機構においては、連結ピンを連結位置に向かって付勢する弾性部材を更に備えることが好ましい。
このような構成を採用することで、断線等によりソレノイドコイルの通電による可動芯体の移動が不能となり可動芯体の位置の保持が解除された場合に、弾性部材の付勢力によって連結ピンを確実に連結位置に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ソレノイドコイルの通電による可動芯体の移動が不能となった場合に、永久磁石による可動芯体の位置の保持を解除できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）吸排気弁休止機構における吸排気弁の駆動状態を示す図である。（ｂ）吸排気弁休止機構における吸排気弁の駆動状態を示す図である。
【図２】吸排気弁休止機構の制御を説明するためのブロック図である。
【図３】吸排気弁休止機構の制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１に示されるように、本実施形態に係る吸排気弁休止機構１は、エンジン及びモータを動力源として走行可能なハイブリッド車両に備えられ、エンジンの気筒に設けられた吸排気弁Ｖを駆動状態と休止状態とに切り替えるものである。このような吸排気弁休止機構１は、例えば気筒毎に設けられ、車両の走行状態等に応じて不要な気筒の吸排気弁Ｖを休止状態に切り替えることにより、車両の低燃費走行等に利用される。
【００１５】
まず、吸排気弁休止機構１による吸排気弁Ｖを駆動状態と休止状態とに切り替えを説明する。図１（ａ）に示されるように、吸排気弁休止機構１では、カムシャフト２に平行に延びるロッカシャフト３に、第１のロッカアーム４と第２のロッカアーム５とが互いに隣接して取り付けられている。カムシャフト２に設けられたカム６は、第１のロッカアーム４に当接しながら回転する。第１のロッカアーム４は、カム６の回転によってロッカシャフト３を中心に上下方向に揺動する。また、第２のロッカアーム５は、その下方に位置する吸排気弁Ｖの上端に当接している。吸排気弁Ｖは、吸排気弁スプリング７により、第２のロッカアーム５に向けて付勢されている。吸排気弁Ｖは、第２のロッカアーム５の揺動により上下方向に往復動され、気筒に対する吸排気弁Ｖの開閉動作が行われる。
【００１６】
第１のロッカアーム４及び第２のロッカアーム５には、ロッカシャフト３の延在方向と平行に延在するピン穴４ａ及びピン穴５ａがそれぞれ形成されている。ピン穴４ａ及びピン穴５ａは、所定の揺動タイミングにおいてロッカシャフト３の延在方向から第２のロッカアーム５を見た場合に位置が重なるように形成されている。ピン穴４ａは、第２のロッカアーム５側にのみ開口しており、他方側は閉じられている。ピン穴５ａは、ロッカシャフト３の延在方向で第２のロッカアーム５を貫通して形成されている。これらのピン穴４ａ及びピン穴５ａには、ピン穴４ａ及びピン穴５ａを跨いで移動可能な連結ピン８が挿入されている。また、ピン穴４ａには、連結ピン８をピン穴５ａ側に向けて付勢するバネ部材（弾性部材）９が設けられている。
【００１７】
第２のロッカアーム５から見て第１のロッカアーム４と反対の側には、ソレノイド装置１０が配置されている。ソレノイド装置１０は、ロッカシャフト３に平行に延びるシャフト（可動芯体）１０を有している。シャフト１１は、ソレノイド装置１０を構成するソレノイドコイル１２の中心を貫くように配置されており、その先端は第２のロッカアーム５のピン穴５ａに入り込んで連結ピン８に当接している。ソレノイド装置１０では、ソレノイドコイル１２の通電時に生じる電磁力によってシャフト１１がピン穴５ａに入り込む方向（ロッカシャフト３の延在方向）で往復動される。
【００１８】
また、ソレノイド装置１０は、永久磁石１３を備えている。永久磁石１３は、ソレノイドコイル１２の近辺でシャフト１１に隣接するように配置されている。永久磁石１３は、ソレノイドコイル１２の非通電時に、磁力でシャフト１１の位置を保持する。このように、磁力でシャフト１１の位置を保持する永久磁石１３を備えることで、シャフト１１の位置を保持するためにソレノイドコイル１２に流す保持電流が低減され、ソレノイド装置１０の省エネルギー化を図ることができる。
【００１９】
ソレノイド装置１０の隣には、ペルチェ素子（冷却手段）１４が設けられている。ペルチェ素子１４はペルチェ効果により電力を利用して熱を移動させる熱電素子である。ペルチェ素子１４は、永久磁石１３を冷却するために用いられる。このペルチェ素子１４により冷却された永久磁石１３は減磁されて、シャフト１１に対する保持力を低減させる。
【００２０】
この吸排気弁休止機構１では、図２（ｂ）に示されるように、ソレノイド装置１０のシャフト１１がピン穴５ａに入り込む方向に駆動され、先端がピン穴５ａを通り抜けて第１のロッカアーム４側まで突出することで、連結ピン８が第１のロッカアーム４のピン穴４ａ内に完全に押し込まれる。この場合、第１のロッカアーム４と第２のロッカアーム５とは非連結状態となる。この非連結状態では、カム６が回転しても第１のロッカアーム４が揺動するのみで第２のロッカアーム５は揺動せず、吸排気弁Ｖは、開閉が行われない休止状態になる。
【００２１】
一方、図２（ａ）に示されるように、ソレノイド装置１０のシャフト１１がソレノイドコイル１２側に駆動されることで、バネ部材９に付勢された連結ピン８がピン穴４ａ及びピン穴５ａを跨ぐ位置である連結位置に移動する。すなわちバネ部材９は連結ピン８を連結位置に向かって付勢している。連結ピン８が連結位置に移動した場合、第１のロッカアーム４と第２のロッカアーム５とは連結状態になる。この連結状態では、カム６の回転に伴って第１のロッカアーム４が揺動することで、第２のロッカアーム５も連動して揺動される。そして、第２のロッカアーム５の揺動により吸排気弁Ｖが上下方向に往復動し、吸排気弁Ｖは、所定のタイミングで開閉動作が繰り返される駆動状態になる。
【００２２】
以上のように、吸排気弁休止機構１は、ソレノイド装置１０のシャフト１１を駆動して連結位置又は連結位置以外の位置となるように連結ピン８を移動させることで、第１のロッカアーム４及び第２のロッカアーム５の連結状態と非連結状態とを切り替え、これによって吸排気弁Ｖの駆動状態と休止状態とを切り替えることができる。
【００２３】
次に、吸排気弁休止機構１の制御について図２を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図２に示されるように、吸排気弁休止機構１は、車両のエンジンの統括的な制御を行うエンジンＥＣＵ［Electronic  Control  Unit］２０によって制御されている。エンジン制御ＥＣＵ２０は、演算処理を行うＣＰＵ［Central  Processing  Unit］、記憶部となるＲＯＭ［Read  Only  Memory］及びＲＡＭ［Random  Access  Memory］、入力信号回路、出力信号回路、電源回路等により構成される電子制御ユニットである。エンジン制御ＥＣＵ２０は、吸排気弁Ｖに関する演算処理を行う吸排気弁ＣＰＵ２１を有している。
【００２５】
エンジン制御ＥＣＵ２０は、吸排気弁センサ２２、断線情報検出部２３、及びバッテリ状態検出部２４、と電気的に接続されている。また、エンジン制御ＥＣＵ２０は、ソレノイド装置１０及びペルチェ素子１４と電気的に接続されている。エンジン制御ＥＣＵ２０は、ソレノイド装置１０の制御を行い、所定のプログラムに沿って選択された気筒の吸排気弁Ｖを休止状態に切り替えることで低燃費走行を実現する。なお、ソレノイド装置１０及びペルチェ素子１４は、エンジンの気筒数に対応してそれぞれ複数個備えられている。
【００２６】
吸排気弁センサ２２は、各気筒における吸排気弁Ｖの位置を検出する。吸排気弁センサ２２は、検出した吸排気弁Ｖの位置に応じた吸排気弁信号をエンジン制御ＥＣＵ２０に出力する。断線情報検出部２３は、エンジン制御ＥＣＵ２０とソレノイド装置１０との間で断線が生じているか否かを検出する。断線情報検出部２３は、エンジン制御ＥＣＵ２０とソレノイド装置１０との間の断線を検出した場合、断線箇所に応じた断線信号をエンジン制御ＥＣＵ２０に出力する。
【００２７】
バッテリ状態検出部２４は、ハイブリッド車両のバッテリの充電状態ＳＯＣ［State  Of  Charge］を検出する。バッテリ状態検出部２４は、バッテリの充電状態に応じたＳＯＣ信号をエンジン制御ＥＣＵ２０に出力する。
【００２８】
吸排気弁ＣＰＵ２１は、弁停止故障検出部（故障判定手段）２５、ＳＯＣ判定部２６、及びペルチェ素子制御部２７を有している。弁停止故障検出部２５は、吸排気弁センサ２２の吸排気弁信号及び断線情報検出部２３の断線信号に基づいて、断線等のソレノイド装置１０の駆動が不能となる故障、具体的にはソレノイドコイル１２の通電によるシャフト１１の移動が不能になる故障が発生したか否かを判定する。弁停止故障検出部２５は、ソレノイドコイル１２の通電によるシャフト１１の移動が不能になる故障が発生したと判定した場合、ＳＯＣ判定部２６及びペルチェ素子制御部２７に故障検出信号を出力する。
【００２９】
ＳＯＣ判定部２６は、弁停止故障検出部２５から故障検出信号を入力された場合、バッテリ状態検出部２４のＳＯＣ信号に基づいて車両のバッテリがフル充電状態であるか否かを判定する。ＳＯＣ判定部２６は、バッテリがフル充電状態ではないと判定した場合、バッテリをフル充電状態にするためのフル充電処理を行う。フル充電処理としては、例えばモータジェネレータの発電した電力を全てバッテリに供給させる処理等がある。ＳＯＣ判定部２６は、バッテリがフル充電状態であると判定した場合又はフル充電処理を終えた場合、ペルチェ素子制御部２７にフル充電状態信号を出力する。
【００３０】
ペルチェ素子制御部２７は、ペルチェ素子１４に対する通電制御を行う。具体的には、ペルチェ素子制御部２７は、弁停止故障検出部２５の故障検出信号とＳＯＣ判定部２６のフル充電状態信号との両方の信号を検出した場合、ペルチェ素子１４を通電状態にして永久磁石１３の冷却を行う。このとき、ペルチェ素子１４に対する通電には車両減速時に生じる余剰の回生エネルギーを利用する。また、ペルチェ素子１４に対する通電制御では、弁停止故障検出部２５の検出した故障内容等に応じて通電開始タイミングや通電時間が適切に決定される。
【００３１】
続いて、吸排気弁休止機構１の制御の流れについて図３を参照して説明する。
【００３２】
図３に示されるように、まず、吸排気弁ＣＰＵ２１は、吸排気弁センサ２２、断線情報検出部２３、及びバッテリ状態検出部２４からの信号に基づいて、吸排気弁Ｖの位置等に関する各種情報を取得する（Ｓ１）。
【００３３】
次に、吸排気弁ＣＰＵ２１の弁停止故障検出部２５は、吸排気弁センサ２２の吸排気弁信号及び断線情報検出部２３の断線信号に基づいて、断線等のソレノイドコイル１２の通電によるシャフト１１の移動が不能になる故障が発生したか否かを判定する（Ｓ２）。弁停止故障検出部２５は、故障が発生しなかったと判定した場合は処理を終了し、その後再び各種情報の取得が開始される。弁停止故障検出部２５は、故障が発生したと判定した場合、ＳＯＣ判定部２６及びペルチェ素子制御部２７に故障検出信号を出力する。
【００３４】
ＳＯＣ判定部２６は、弁停止故障検出部２５から故障検出信号を入力された場合、バッテリ状態検出部２４のＳＯＣ信号に基づいて車両のバッテリがフル充電状態であるか否かを判定する（Ｓ３）。ＳＯＣ判定部２６は、バッテリがフル充電状態ではないと判定した場合、バッテリをフル充電状態にするためのフル充電処理を行う（Ｓ４）。ＳＯＣ判定部２６は、バッテリがフル充電状態であると判定した場合又はフル充電処理を終えた場合、ペルチェ素子制御部２７にフル充電状態信号を出力する。
【００３５】
ペルチェ素子制御部２７は、弁停止故障検出部２５の故障検出信号とＳＯＣ判定部２６のフル充電状態信号との両方の信号を検出した場合、ペルチェ素子１４を通電状態にして永久磁石１３の冷却を行う（Ｓ５）。
【００３６】
以上説明した吸排気弁休止機構１によれば、エンジン制御ＥＣＵ２０とソレノイド装置１０との間の断線等によりソレノイドコイル１２の通電によるシャフト１１の移動が不能となった場合に、ペルチェ素子１４で冷却することで永久磁石１３を減磁させる。これにより、永久磁石１３のシャフト１１に対する保持力を低減させることができるので、永久磁石１３によるシャフト１１の位置の保持を解除することが可能になる。その結果、シャフト１１の位置が保持されることで連結ピン８が移動不能となる事態を回避することができ、バネ部材９の付勢力により連結ピンを連結位置に移動させて、第１のロッカアーム４及び第２のロッカアーム５を連結状態にすることができる。従って、この吸排気弁休止機構１によれば、ソレノイドコイル１２の通電によるシャフト１１の移動が不能となった場合に、第１のロッカアーム４及び第２のロッカアーム５を連結状態にして吸排気弁を駆動状態に復帰させることが可能になるので、吸排気弁Ｖが休止状態から復帰できずにエンジン停止する事態を避けることができる。
【００３７】
また、この吸排気弁休止機構１によれば、バッテリがフル充電状態の場合にペルチェ素子１４の通電制御を行うので、ペルチェ素子１４に対する通電によりバッテリの電圧が低下して他の電子機器への電力供給が不足することを避ける事ができる。さらに、車両減速時に生じる余剰の回生エネルギーを利用してペルチェ素子１４の通電制御を行っているので、バッテリの電力を使用する場合と比べて燃費の向上が図られる。
【００３８】
また、ソレノイド装置１０においては、断線等によりソレノイドコイル１２の通電によるシャフト１１の移動が不能となった場合に、ペルチェ素子１４で冷却することで永久磁石１３を減磁させ、永久磁石１３によるシャフト１１の位置の保持を解除することが可能になるので、断線等が生じた場合にシャフト１１の位置が保持されることで生じる種々の問題を解決することができる。このことは、ソレノイド装置１０の汎用性の向上に寄与する。
【００３９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば本発明はハイブリッド車両以外の電気自動車にも適用可能であり、ハイブリッド車両及び電気自動車以外の車両に対しても適用可能である。ハイブリッド車両等以外の動力源としてのモータを備えない車両に適用する場合には、ＳＯＣ判定部２６が行うフル充電処理は、例えばオルタネータへの発電電圧指令値を通常時よりも高くすることにより行われる。このようにオルタネータへの発電電圧指令値を通常時よりも高くすることで、ペルチェ素子１４に対する通電によりバッテリの電圧が低下して他の電子機器への電力供給が不足することを避ける事ができる。
【００４０】
また、連結ピン８を連結位置に向かって付勢するバネ部材９を必ず備える必要はなく、例えば永久磁石１３によるシャフト１１の位置の保持が解除された場合に重力により連結ピン８が連結位置に移動する態様であっても良い。なお、図１に示す永久磁石１３及びペルチェ素子１４の形状及び位置は概略的な物であり、図１に示す態様に限られることはない。
【符号の説明】
【００４１】
１…吸排気弁休止機構  ２…カムシャフト  ３…ロッカシャフト  ４…第１のロッカアーム  ４ａ…ピン穴  ５…ロッカアーム  ５ａ…ピン穴  ６…カム  ８…連結ピン  ９…バネ部材（弾性部材）  １０…ソレノイド装置  １１…シャフト  １２…ソレノイドコイル  １３…永久磁石  １４…ペルチェ素子  ２２…吸排気弁センサ  ２３…断線情報検出部  ２４…バッテリ状態検出部  ２５…弁停止故障検出部  ２６…ＳＯＣ判定部  ２７…ペルチェ素子制御部  Ｖ…吸排気弁
【図１】
2011163152.tif 000003
【図２】
2011163152.tif 000004
【図３】
2011163152.tif 000005