JP2001073727A - バルブ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦損失および消費電力を低減し、安定した
作動が得られるバルブ駆動装置を提供する。 【解決手段】 ロアリテーナ７２の凸部７３とアッパリ
テーナ４２の凹部４４との径方向の隙間は、ロアハウジ
ング６３とスプリング収容室４０を形成するエンジンブ
ロック４の内壁との取付部の径方向の隙間よりも微小に
形成されている。このため、アッパリテーナ４２および
ロアリテーナ７２は、バルブボディ１のステム１１およ
びアーマチャシャフト２２の径方向の移動を規制し、ス
テム１１およびアーマチャシャフト２２が傾き、ステム
ガイド５およびシャフトガイド８０に横荷重が発生する
ことを防止する。したがって、バルブボディ１およびア
ーマチャ２０の往復運動による摩擦損失および消費電力
を低減し、安定した作動を得ることができる。さらに、
規制手段を構成するための特別な部材を必要としないの
で、部品点数を削減して製造コストを低減することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁あるいは排気
弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンの吸気弁あるいは排
気弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置が知られて
いる。このようなバルブ駆動装置においては、吸気弁あ
るいは排気弁の開閉タイミングをエンジンの運転条件に
応じて吸気あるいは排気が良好に行われるように制御す
ることにより、エンジンの安定性向上、燃費の向上、あ
るいは排気エミッションを低減することが可能である。

【０００３】上記の従来のバルブ駆動装置として、例え
ば特開平７−３０５６１２号公報に開示されるバルブ駆
動装置が知られている。特開平７−３０５６１２号公報
に開示されるバルブ駆動装置においては、電磁力を発生
するコイル部に無通電時、バルブボディが半開きの位置
になるように、バルブボディを弁開方向に付勢する第１
のスプリングと、バルブボディを弁閉方向に付勢する第
２のスプリングとのセット荷重が調整されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、アーマ
チャおよびバルブボディを質量として含むばね−質量系
から構成されるバルブ駆動装置は、消費電力が少ないと
いう優れた特性をもっている。しかしながら、ばね−質
量系から構成されるバルブ駆動装置においても、アーマ
チャおよびバルブボディが往復運動を行うことによって
摩擦損失が発生すると、その損失分のエネルギを往復運
動中に電磁力によって投入する必要があるため、消費電
力が増大するという問題があった。さらに、摩擦損失の
変化に対して電磁石の通電時間を最適に制御しなければ
ならず、制御が複雑になるという問題があった。

【０００５】したがって、上記の摩擦損失を低減するこ
とが、アーマチャが電磁石に吸着されない吸着失敗の防
止や消費電力の低減に繋がる。しかしながら、一般的な
圧縮コイルばねにおいては、たわみによって発生する荷
重の向きがたわみ方向と異なる傾向にある。その結果、
アーマチャおよびバルブボディの軸が傾くことによって
軸受部に横荷重が発生し、摩擦損失が増大したり、ばね
の挙動によって摩擦力が異なるため、作動が安定しなく
なるという問題があった。

【０００６】また、従来のバルブ駆動装置においては、
アーマチャの軸受部として、アーマチャシャフトを滑り
軸受けまたは転がり軸受けで支える構造を採用してい
る。しかしながら、このような軸と軸受けとの接触は、
使用環境温度の変化、または使用劣化によるクリアラン
スや接触面の変化により摩擦力が安定せず、安定した作
動ができなくなる恐れがあるという問題があった。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、摩擦損失および消費電力を低減
し、安定した作動が得られるバルブ駆動装置を提供する
ことを目的とする。本発明の他の目的は、簡単な構成で
製造コストを低減するバルブ駆動装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
バルブ駆動装置によると、エンジンの吸気弁あるいは排
気弁のバルブボディと、このバルブボディに接続される
可動子シャフトとの接続部には、バルブボディと可動子
シャフトとの径方向の移動を規制する規制手段が設けら
れている。このため、バルブボディおよび可動子の軸が
傾くことを防止し、バルブボディおよび可動子の軸受部
に横荷重が発生することを防止する。したがって、バル
ブボディおよび可動子の往復運動による摩擦損失および
消費電力を低減し、安定した作動を得ることができる。

【０００９】本発明の請求項２記載のバルブ駆動装置に
よると、規制手段は、第１の付勢手段を保持するための
第１の保持部材と、この第１の保持部材に対向して配設
され、第２の付勢手段を保持するための第２の保持部材
とを有しているので、規制手段を構成するための特別な
部材を必要としない。したがって、簡単な構成で往復運
動部の質量を低減して消費電力を低減するとともに、部
品点数を削減して製造コストを低減することができる。

【００１０】本発明の請求項３記載のバルブ駆動装置に
よると、規制手段の径方向の隙間は、可動子、第１の固
定子および第２の固定子を収容するハウジングとエンジ
ンとの取付部の径方向の隙間よりも小さいので、エンジ
ンブロックに形成される取付穴の加工精度を高めること
なく、バルブボディおよび可動子の軸受部に横荷重が発
生することを防止する。したがって、バルブボディおよ
び可動子の往復運動による摩擦損失および消費電力を低
減するとともに、加工工数を削減して製造コストを低減
することができる。

【００１１】本発明の請求項４または８記載のバルブ駆
動装置によると、可動子シャフトの反バルブボディ側の
端部には、可動子シャフトを弾性支持する弾性支持手段
が設けられているので、可動子シャフトを滑り軸受けま
たは転がり軸受けで支える必要がない。したがって、使
用環境温度の変化および使用劣化による影響を低減し、
安定した作動を得ることができる。

【００１２】本発明の請求項５または９記載のバルブ駆
動装置によると、弾性部材からなる支持部材が可動子シ
ャフトの中心軸に対し点対称に設けられているので、バ
ルブスプリングのサージによりバルブボディが運転中に
回転し、このバルブ回転と同様に可動子に回転力が発生
しても、この可動子の回転力を妨げるエネルギ損失を低
減することができる。したがって、消費電力を低減し、
作動を安定にすることができる。

【００１３】本発明の請求項６または１０記載のバルブ
駆動装置によると、可動子シャフトの支持部材に対する
軸方向の移動を規制する接続部材が可動子シャフトと支
持部材とを接続しているので、可動子シャフトの軸方向
のがたつきを防止することができる。したがって、作動
の安定性を高めることができる。

【００１４】本発明の請求項７または１１記載のバルブ
駆動装置によると、支持部材の弾性変形量に基づいて可
動子シャフトの移動量を検出する検出部が支持部材に設
けられているので、検出部の設置場所を特別に確保する
ことなく、可動子シャフトの移動量を検出することがで
きる。したがって、バルブ位置を正確かつ確実に検出す
ることができるとともに、小型で簡単な構成の検知部を
支持部材に設けることにより、簡単な構成のバルブ駆動
装置が得られ、製造コストを低減することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例によるバルブ駆動装
置を図１〜図４に示す。第１実施例のバルブ駆動装置１
００は、エンジンの吸気弁を電磁力により駆動するバル
ブ駆動装置である。図１は、無通電時のバルブボディ１
が半開きの状態を示し、図２は、ロアコイル５１に通電
した弁開状態を示し、図３は、アッパコイル３１に通電
した弁閉状態を示している。

【００１６】図１〜図３に示すバルブボディ１は、エン
ジンの燃焼室２に燃料と空気を供給する吸気口３を所定
のタイミングで開閉制御される。バルブボディ１は、エ
ンジンブロック４に形成されるスプリング収容室４０に
向けて延長して形成されるステム１１により軸方向上下
に移動する。またバルブボディ１は、軸方向の移動を案
内するステムガイド５によりエンジンブロック４に対し
て摺動自在に保持されている。

【００１７】スプリング収容室４０内には、第１の付勢
手段としての第１のスプリング４１および第２の付勢手
段としての第２のスプリング７１が収容されている。第
１のスプリング４１は、一方の端部が後述するロアハウ
ジング６３に形成されたスプリング溝６４の内底面６５
に当接し、他方の端部が第１の保持部材としてのアッパ
リテーナ４２に当接している。アッパリテーナ４２は後
述するアーマチャシャフト２２の端部にコッタ４５によ
り固定されているので、第１のスプリング４１はバルブ
ボディ１を弁開方向に付勢している。またアッパリテー
ナ４２には、後述するダンパピストン９６に当接可能な
凸部４３と、後述するロアリテーナ７２の凸部７３に嵌
合される凹部４４とが形成されている。

【００１８】第２のスプリング７１は、一方の端部が第
２の保持部材としてのロアリテーナ７２に当接し、他方
の端部がスプリング収容室４０の内底面４６に当接して
いる。ロアリテーナ７２はバルブボディ１のステム１１
の端部にコッタ７５により固定されているので、第２の
スプリング７１はバルブボディ１を弁閉方向に付勢して
いる。またロアリテーナ７２には、アッパリテーナ４２
の凹部４４に嵌合される凸部７３が形成されている。こ
こで、ロアリテーナ７２の凸部７３とアッパリテーナ４
２の凹部４４との径方向の隙間は、ロアハウジング６３
とスプリング収容室４０を形成するエンジンブロック４
の内壁との取付部の径方向の隙間よりも微小に形成され
ている。したがって、ロアリテーナ７２の凸部７３とア
ッパリテーナ４２の凹部４４とは、バルブボディ１のス
テム１１およびアーマチャシャフト２２の軸の傾きを防
止して摺動抵抗を低減することができる。すなわち、ア
ッパリテーナ４２およびロアリテーナ７２は、ステム１
１およびアーマチャシャフト２２の径方向の移動を規制
する規制手段を構成している。

【００１９】ハウジング６０は、概略円筒形状のアッパ
ハウジング６１と、概略円筒形状のミドルハウジング６
２と、概略円筒形状のロアハウジング６３とからなり、
スプリング収容室４０を形成するエンジンブロック４の
内壁に嵌め込まれ固定されている。ハウジング６０内に
は、アーマチャ２０と、第１の固定子としてのアッパコ
ア３０と、第２の固定子としてのロアコア５０と、軸受
部としてのシャフトガイド８０と、ダンパ手段９０とが
収容されている。

【００２０】可動子としてのアーマチャ２０は、アーマ
チャ本体２１とアーマチャシャフト２２とから構成さ
れ、軸方向の移動を案内するシャフトガイド８０によ
り、アッパコア３０およびロアコア５０に対して摺動自
在に支持されている。アーマチャ本体２１は、アッパコ
ア３０とロアコア５０との間に配設され、円板状の鉄等
の磁性材からなる。またアーマチャ本体２１は、後述す
るダンパピストン９１に当接可能な凸部２４を有してい
る。

【００２１】可動子シャフトとしてのアーマチャシャフ
ト２２は、一方の端部がアーマチャ本体２１の略中心部
に嵌め込まれて接合されており、他方の端部がアッパリ
テーナ４２およびロアリテーナ７２を介してバルブボデ
ィ１のステム１１の端部に当接可能にステム１１に接続
されている。アーマチャシャフト２２は、例えばステン
レス鋼からなり、外壁に軸方向に形成される溝部２３を
有している。溝部２３は、アーマチャシャフト２２の周
方向にほぼ均等に複数本形成されており、シャフトガイ
ド８０に形成される油路８１に連通している。この溝部
２３にオイルが供給されることにより、ダンパ手段にオ
イルを供給することが可能であるとともに、アーマチャ
シャフト２２の摺動抵抗を増大することなく、シャフト
ガイド８０に対してアーマチャシャフト２２を同軸に保
つことができる。

【００２２】アッパコア３０は、アッパハウジング６１
に収容されており、鉄等の磁性材により形成されてい
る。アッパコア３０の内部に第１のコイル部としてのア
ッパコイル３１が巻回されている。アッパコイル３１は
通電されると、アッパコア３０がアーマチャ本体２１を
吸引して弁閉方向にアーマチャ２０およびバルブボディ
１を移動させる電磁力を発生する。

【００２３】ロアコア５０は、ロアハウジング６３に収
容されており、アーマチャ本体２１を挟んでアッパコア
３０に対向して配設されている。ロアコア５０は鉄等の
磁性材により形成されている。ロアコア５０の内部に第
２のコイル部としてのロアコイル５１が巻回されてい
る。ロアコイル５１は通電されると、ロアコア５０がア
ーマチャ本体２１を吸引して弁開方向にアーマチャ２０
およびバルブボディ１を移動させる電磁力を発生する。

【００２４】アッパコア３０とロアコア５０との間には
ミドルハウジング６２が配設されており、ミドルハウジ
ング６２の厚みにより、アーマチャ２０の移動量が規制
される。

【００２５】シャフトガイド８０は、アーマチャシャフ
ト２２を軸方向に摺動可能に支持するものであって、ロ
アハウジング６３に形成される油路６６と、アーマチャ
シャフト２２の溝部２３とを連通する油路８１を有して
いる。この油路８１にオイルが供給されることで、シャ
フトガイド８０とアーマチャシャフト２２との摺動を良
好にしている。

【００２６】ダンパ手段９０は、アーマチャ本体２１が
アッパコア３０あるいはロアコア５０に着座する直前に
ダンパ機能を発揮するものであって、シャフトガイド８
０の一端に設けられる第１のピストン部材としてのダン
パピストン９１と、シャフトガイド８０の他端に設けら
れる第２のピストン部材としてのダンパピストン９６と
を有している。すなわちダンパピストン９１および９６
は、シャフトガイド８０の軸方向に互いに対向して設け
られている。ダンパピストン９１および９６は、シャフ
トガイド８０によって軸方向に摺動可能に支持されてお
り、それぞれ所定の位置でアーマチャ本体２１の凸部２
４およびアッパリテーナ４２の凸部４３と当接可能であ
る。また、シャフトガイド８０の両端部にはダンパスト
ッパ９３および９８が設けられており、ダンパピストン
９１および９６の移動量が規制されている。

【００２７】アーマチャシャフト２２の外壁と、シャフ
トガイド８０の内壁と、ダンパピストン９１の外壁とで
ダンパ室９４が形成されており、図３に示すように、弁
閉時において、ダンパ室９４はアーマチャシャフト２２
の溝部２３と連通し、油路８１および６６を経由してダ
ンパ室９４にオイルが供給される構成となっている。ま
た、アーマチャシャフト２２の外壁と、シャフトガイド
８０の内壁と、ダンパピストン９６の外壁とでダンパ室
９９が形成されており、図２に示すように、弁開時にお
いて、ダンパ室９９はアーマチャシャフト２２の溝部２
３と連通し、油路８１および６６を経由してダンパ室９
９にオイルが供給される構成となっている。

【００２８】図４に示すように、ダンパピストン９１の
一方の端部には凹部９２が形成されており、弁開時にお
いて、凹部９２の内底面にアーマチャ本体２１の凸部２
４の端面が当接可能である。このため、アーマチャ本体
２１の凸部２４がダンパピストン９１に衝突する直前
に、凹部９２に溜められたオイルにより減衰力が発生す
る構成となっている。

【００２９】エンジンブロック４には、油路６６に連通
するオイル供給路１１２が形成されており、オイル供給
路１１２には、図示しないオイル溜まりからオイルを汲
み上げるオイルポンプ１１０が油圧調整弁１１１を介し
て接続されている。油圧調整弁１１１は、ダンパ手段９
０に供給される油圧を調整するためのものである。ここ
で、オイルポンプ１１０および油圧調整弁１１１は、エ
ンジンの潤滑部へオイルを供給するためのものを兼用し
てもよいし、バルブ駆動装置１００の専用のものとして
設けられていてもよい。

【００３０】上記の構成のバルブ駆動装置１００におい
て、アッパコイル３１およびロアコイル５１に無通電
時、アーマチャ本体２１がアッパコア３０とロアコア５
０との略中間位置になるように、第１のスプリング４１
および第２のスプリング７１のセット荷重が調整されて
いる。このとき、バルブボディ１は、図１に示すように
半開きの状態にある。そして、エンジン動作中は、アッ
パコイル３１とロアコイル５１とが交互に通電されて弁
閉状態と弁開状態とを繰返す。

【００３１】次に、ダンパ手段９０の作動について、図
２、図３および図４を用いて説明する。 (1) 弁開時、図２および図４に示すように、アーマチャ
本体２１がロアコア５０に着座する直前において、アー
マチャ本体の凸部２４はダンパピストン９１に衝突す
る。このとき、ダンパ室９４に溜められたオイルにより
ダンパ作用が発生する。さらに、凹部９２に溜められた
オイルによりダンパ機能が発揮される減衰力を緩やかに
立ち上げる。したがって、アーマチャ本体２１がロアコ
ア５０に直接衝突して大きな衝撃音が発生したり、アー
マチャ本体２１およびロアコア５０が破損したりするこ
とを防止することができる。このとき、ダンパ室９９は
アーマチャシャフト２２の溝部２３と連通し、油路８１
および６６とオイル供給路１１２とを経由してダンパ室
９９にオイルが供給される。

【００３２】(2) 弁閉時、図３に示すように、アーマチ
ャ本体２１がアッパコア３０に着座する直前において、
アッパリテーナ４２の凸部４３はダンパピストン９６に
衝突する。このとき、ダンパ室９９に溜められたオイル
によりダンパ作用が発生する。したがって、アーマチャ
本体２１がアッパコア３０に直接衝突して大きな衝撃音
が発生したり、アーマチャ本体２１およびアッパコア３
０が破損したりすることを防止することができる。この
とき、ダンパ室９４はアーマチャシャフト２２の溝部２
３と連通し、油路８１および６６とオイル供給路１１２
とを経由してダンパ室９４にオイルが供給される。

【００３３】以上説明した本発明の第１実施例において
は、アッパリテーナ４２およびロアリテーナ７２は、バ
ルブボディ１のステム１１およびアーマチャシャフト２
２の径方向の移動を規制するので、ステム１１およびア
ーマチャシャフト２２が傾くことを防止し、ステムガイ
ド５およびシャフトガイド８０に横荷重が発生すること
を防止する。したがって、バルブボディ１およびアーマ
チャ２０の往復運動による摩擦損失および消費電力を低
減し、安定した作動を得ることができる。

【００３４】さらに第１実施例においては、バルブボデ
ィ１のステム１１およびアーマチャシャフト２２の径方
向の移動を規制する手段を構成するための特別な部材を
必要としないので、簡単な構成で往復運動部の質量を低
減して消費電力を低減するとともに、部品点数を削減し
て製造コストを低減することができる。

【００３５】さらにまた、第１実施例においては、ロア
リテーナ７２の凸部７３とアッパリテーナ４２の凹部４
４との径方向の隙間は、ロアハウジング６３とスプリン
グ収容室４０を形成するエンジンブロック４の内壁との
取付部の径方向の隙間よりも微小に形成されているの
で、スプリング収容室４０の加工精度を高めることな
く、ステムガイド５およびシャフトガイド８０に横荷重
が発生することを防止する。したがって、バルブボディ
１およびアーマチャ２０の往復運動による摩擦損失およ
び消費電力を低減するとともに、加工工数を削減して製
造コストを低減することができる。

【００３６】第１実施例では、アッパリテーナ４２は凸
部４３を有し、凸部４３がダンパピストン９６に当接可
能な構成としたが、本発明では、アッパリテーナに凹部
を形成し、この凹部に対向するダンパピストンの端部に
凸部を形成してもよい。アッパリテーナに凹部を形成
し、この凹部に対向するダンパピストンの端部に凸部を
形成することで、アーマチャ本体がアッパコアに着座す
る直前において、上記の凹部に溜められたオイルにより
ダンパ機能が発揮される減衰力を緩やかに立ち上げるこ
とができる。

【００３７】（第２実施例）本発明の第２実施例による
バルブ駆動装置を図５に示す。図１に示す第１実施例の
バルブ駆動装置１００と同一構成部分に同一符号を付
す。

【００３８】図５に示すように、第２のスプリング収容
室１４０内には、第２の付勢手段としての第２のスプリ
ング１７１が収容されている。第２のスプリング１７１
は、一方の端部がリテーナ１７２に当接し、他方の端部
が第２のスプリング収容室１７０の内底面１７３に当接
している。リテーナ１７２はバルブボディ１のステム１
１の端部にコッタ１７５により固定されているので、第
２のスプリング１７１はバルブボディ１を弁閉方向に付
勢している。

【００３９】ハウジング１６０は、概略円筒形状のアッ
パハウジング１６１と、概略円筒形状のロアハウジング
１６２とからなり、第２のスプリング収容室１４０を形
成するエンジンブロック４の内壁に嵌め込まれ固定され
ている。ハウジング１６０内には、可動子としてのアー
マチャ１２０と、第１の固定子としてのアッパコア１３
０と、第２の固定子としてのロアコア１５０と、ストッ
パ１８０と、アッパシャフトガイド１２４と、ロアシャ
フトガイド１２５とが収容されている。

【００４０】アーマチャ１２０は、アーマチャ本体１２
１と、可動子シャフトとしてのアーマチャシャフト１２
２とから構成される。アーマチャ本体１２１は、アッパ
コア１３０とロアコア１５０との間に配設され、円板状
の鉄等の磁性材からなる。アーマチャシャフト１２２
は、一方の端部がアーマチャ本体１２１の略中心部に嵌
め込まれてフランジ部１２６に接合されており、他方の
端部がシャフト接続部材１９０を介してバルブボディ１
のステム１１に接続されている。

【００４１】シャフト接続部材１９０は、バルブボディ
１のステム１１の端部が接続されるバルブ側接続部１９
１と、アーマチャシャフト１２２の他方の端部が接続さ
れるシャフト側接続部１９２とを有している。バルブ側
接続部１９１とシャフト側接続部１９２とは同軸に形成
されており、ステム１１の端部とバルブ側接続部１９１
との径方向の隙間、ならびにアーマチャシャフト１２２
の他方の端部とシャフト側接続部１９２との径方向の隙
間は、ロアハウジング１６２と第２のスプリング収容室
１７０を形成するエンジンブロック４の内壁との取付部
の径方向の隙間よりも微小に形成されている。したがっ
て、シャフト接続部材１９０は、バルブボディ１のステ
ム１１およびアーマチャシャフト１２２の軸の傾きを防
止して摺動抵抗を低減することができる。すなわち、シ
ャフト接続部材１９０は、ステム１１およびアーマチャ
シャフト１２２の径方向の移動を規制する規制手段を構
成している。ここで、バルブ側接続部１９１の内底面と
ステム１１の端面との間には隙間１９３が形成されてい
るので、ステム１１の軸方向長さの温度差による影響を
防止している。したがって、高温時の熱膨張により吸気
弁が弁閉不可能となるのを防止することができる。

【００４２】アッパコア１３０は、アッパハウジング１
６１に収容されており、鉄等の磁性材により形成されて
いる。アッパコア１３０の内部に第１のコイル部として
のアッパコイル１３１が巻回されている。アッパコイル
１３１は通電されると、アーマチャ本体１２１を吸引し
て弁閉方向にアーマチャ１２０およびバルブボディ１を
移動させる電磁力を発生する。

【００４３】ロアコア１５０は、ロアハウジング１６２
に収容されており、アーマチャ本体１２１を挟んでアッ
パコア１３０に対向して配設されている。ロアコア１５
０は鉄等の磁性材により形成されている。ロアコア１５
０の内部に第２のコイル部としてのロアコイル１５１が
巻回されている。ロアコイル１５１は通電されると、ア
ーマチャ本体１２１を吸引して弁開方向にアーマチャ１
２０およびバルブボディ１を移動させる電磁力を発生す
る。

【００４４】アッパコア１３０とロアコア１５０との間
にはストッパ１８０が配設されており、ストッパ１８０
の厚みにより、アーマチャ１２０の移動量が規制され
る。アッパシャフトガイド１２４およびロアシャフトガ
イド１２５は、アーマチャシャフト１２２を軸方向に摺
動可能に支持するものである。

【００４５】ハウジング１６０の反エンジンブロック側
の端部にはスプリングキャップ１４２が嵌め込まれ固定
されている。スプリングキャップ１４２は有底筒形状で
あって、スプリングキャップ１４２の内壁は第１のスプ
リング収容室１４０を形成している。第１のスプリング
収容室１４０内には、第１の付勢手段としての第１のス
プリング１４１およびフランジ部１２６が収容されてい
る。第１のスプリング１４１は、アーマチャ本体１２１
を挟んで第２のスプリング１７１に対向して配設されて
いる。第１のスプリング１４１は、一方の端部がスプリ
ングキャップ１４２の内底面１４３に当接し、他方の端
部がフランジ部１２６に当接している。したがって、第
１のスプリング１４１は、アーマチャ１２０およびバル
ブボディ１を弁開方向に付勢している。

【００４６】上記の構成のバルブ駆動装置２００におい
て、アッパコイル１３１およびロアコイル１５１に無通
電時、アーマチャ本体１２１がアッパコア１３０とロア
コア１５０との略中間位置になるように、第１のスプリ
ング１４１および第２のスプリング１７１のセット荷重
が調整されている。このとき、バルブボディ１は、図１
に示すように半開きの状態にある。そして、エンジン動
作中はアッパコイル１３１とロアコイル１５１とが交互
に通電されて弁閉状態と弁開状態とを繰返す。

【００４７】以上説明した本発明の第２実施例において
は、シャフト接続部材１９０は、バルブボディ１のステ
ム１１およびアーマチャシャフト１２２の径方向の移動
を規制するので、ステム１１およびアーマチャシャフト
１２２が傾くことを防止し、ステムガイド５、アッパシ
ャフトガイド１２４およびロアシャフトガイド１２５に
横荷重が発生することを防止する。したがって、バルブ
ボディ１およびアーマチャ１２０の往復運動による摩擦
損失および消費電力を低減し、安定した作動を得ること
ができる。

【００４８】さらに第２実施例においては、バルブボデ
ィ１のステム１１およびアーマチャシャフト１２２の径
方向の移動を規制する手段を構成するための特別な部材
を必要としないので、簡単な構成で往復運動部の質量を
低減して消費電力を低減するとともに、部品点数を削減
して製造コストを低減することができる。

【００４９】さらにまた、第２実施例においては、ステ
ム１１の端部とバルブ側接続部１９１との径方向の隙
間、ならびにアーマチャシャフト１２２の他方の端部と
シャフト側接続部１９２との径方向の隙間は、ロアハウ
ジング１６２と第２のスプリング収容室１７０を形成す
るエンジンブロック４の内壁との取付部の径方向の隙間
よりも微小に形成されている。このため、第２のスプリ
ング収容室１７０の加工精度を高めることなく、ステム
ガイド５、アッパシャフトガイド１２４およびロアシャ
フトガイド１２５に横荷重が発生することを防止する。
したがって、バルブボディ１およびアーマチャ１２０の
往復運動による摩擦損失および消費電力を低減するとと
もに、加工工数を削減して製造コストを低減することが
できる。

【００５０】（変形例）本発明の第２実施例によるバル
ブ駆動装置の変形例を図８に示す。図５に示す第２実施
例のバルブ駆動装置２００と同一構成部分に同一符号を
付す。

【００５１】シャフト接続部材３９０は、一方の端部が
バルブボディのステム１１の端部に形成されるバルブ側
接続部３９１に接続され、他方の端部がアーマチャシャ
フト１２２の他方の端部に形成されるシャフト側接続部
３９２に接続されている。バルブ側接続部３９１とシャ
フト側接続部３９２とは同軸に形成されており、シャフ
ト接続部材３９０とバルブ側接続部３９１との径方向の
隙間、ならびにシャフト接続部材３９０とシャフト側接
続部３９２との径方向の隙間は、ロアハウジングと第２
のスプリング収容室を形成するエンジンブロックの内壁
との取付部の径方向の隙間よりも微小に形成されてい
る。したがって、シャフト接続部材３９０は、バルブボ
ディのステム１１およびアーマチャシャフト１２２の軸
の傾きを防止して摺動抵抗を低減することができる。す
なわち、シャフト接続部材３９０は、ステム１１および
アーマチャシャフト１２２の径方向の移動を規制する規
制手段を構成している。ここで、ステム１１の端部とア
ーマチャシャフト１２２の他方の端部との間には隙間３
９３が形成されているので、ステム１１の軸方向長さの
温度差による影響を防止している。したがって、高温時
の熱膨張により吸気弁が弁閉不可能となるのを防止する
ことができる。

【００５２】（第３実施例）本発明の第３実施例による
バルブ駆動装置を図６および図７に示す。図１に示す第
１実施例のバルブ駆動装置１００と同一構成部分に同一
符号を付す。

【００５３】図６に示すように、第１のスプリング４１
は、一方の端部が後述するロアハウジング２６３に形成
されたスプリング溝６４の内底面６５にスプリング座２
６６を介して当接し、他方の端部がスプリング座４７を
介してアッパリテーナ４２に当接している。アッパリテ
ーナ４２は後述するアーマチャシャフト２２２の端部に
コッタ４５により固定されている。

【００５４】ハウジング２６０は、概略円筒形状のアッ
パハウジング２６１と、概略円筒形状のミドルハウジン
グ２６２と、概略円筒形状のロアハウジング２６３とか
らなり、スプリング収容室４０を形成するエンジンブロ
ック４の内壁に嵌め込まれ固定されている。ハウジング
２６０内には、可動子としてのアーマチャ２２０と、電
磁コアとしてのアッパコア２３０と、電磁コアとしての
ロアコア２５０と、ダンパ手段２９０とが収容されてい
る。

【００５５】アーマチャ２２０は、アーマチャ本体２２
１とアーマチャシャフト２２２とから構成される。アー
マチャ本体２２１は、アッパコア２３０とロアコア２５
０との間に配設され、円板状の鉄等の磁性材からなる。
アーマチャシャフト２２２は、一方の端部がアーマチャ
本体２２１の略中心部に嵌め込まれて後述する接続部材
２１２を介して支持腕２１１に接続されており、他方の
端部がアッパリテーナ４２およびロアリテーナ７２を介
してバルブボディ１のステム１１の端部に当接可能にス
テム１１に接続されている。アーマチャシャフト２２２
は、例えばステンレス鋼等の非磁性材から形成されてい
る。

【００５６】アッパコア２３０は、アッパハウジング２
６１に収容されており、珪素鋼板としての方向性軟磁性
板を積層してなる積層材２３１と、磁性材および非磁性
材を複合してなる軟磁性複合材２３２とから構成されて
いる。アッパコア２３０の内部には、樹脂製のボビン２
３４に巻回されるコイル部としてのアッパコイル２３３
が収容されている。アッパコイル２３３は通電される
と、アッパコア２３０がアーマチャ本体２２１を吸引し
て弁閉方向にアーマチャ２２０およびバルブボディ１を
移動させる電磁力を発生する。

【００５７】ロアコア２５０は、ロアハウジング２６３
に収容されており、アーマチャ本体２２１を挟んでアッ
パコア２３０に対向して配設されている。ロアコア２５
０は、珪素鋼板としての方向性軟磁性板を積層してなる
積層材２５１と、磁性材および非磁性材を複合してなる
軟磁性複合材２５２とから構成されている。ロアコア２
５０の内部には、樹脂製のボビン２５４に巻回されるコ
イル部としてのロアコイル２５３が巻回されている。ロ
アコイル２５３は通電されると、ロアコア２５０がアー
マチャ本体２２１を吸引して弁開方向にアーマチャ２２
０およびバルブボディ１を移動させる電磁力を発生す
る。

【００５８】アッパコア２３０およびロアコア２５０
は、積層材２３１および２５１の周辺上に軟磁性複合材
２３２および２５２が配置されている。積層材２３１お
よび２５１は、方向性軟磁性板を積層して構成されてお
り、方向性軟磁性板を用いることで、磁性板内部で発生
する渦電流が早期に消滅し、効率よく大きな磁束を流通
させることができる。軟磁性複合材２３２および２５２
は、純鉄粉等の磁性材の周りに非磁性材としての樹脂被
膜を被せた粉末を所望形状の成形型を用いて加圧および
加熱して形成したものであり、渦電流の影響が極めて小
さい、すなわち渦電流の環流抵抗が高いという特徴があ
る。また、アッパコイル２３３またはロアコイル２５３
の通電時に、アーマチャ本体２２１とアッパコア２３０
との接触面近傍の磁束、またはアーマチャ本体２２１と
ロアコア２５０との接触面近傍の磁束がアッパコイル２
３３またはロアコイル２５３の内部および外部で略均等
となるように設定されている。したがって、ロアコア２
３０またはロアコア２５０は、アッパコイル２３３また
はロアコイル２５３で発生する磁界に対し、効率よく磁
束を流通させて電磁力を向上するとともに、消費電力を
低減することができる。

【００５９】アッパコア２３０とロアコア２５０との間
にはミドルハウジング２６２が配設されており、ミドル
ハウジング２６２の厚みにより、アーマチャ２２０の移
動量が規制される。ここで、アーマチャ２２０と、アッ
パコア２３０と、アッパコイル２３３と、ロアコア２５
０と、ロアコイル２５３とは、電磁アクチュエータを構
成している。

【００６０】ダンパ手段２９０は、アーマチャ本体２２
１がアッパコア２３０あるいはロアコア２５０に着座す
る直前にダンパ機能を発揮するものであって、円筒状に
形成されたハウジング２９１内に設けられる外輪２９
２、内輪２９３、ゴム材で形成された可動膜２９４、２
９５および可動筒２９６を有している。

【００６１】外輪２９２はハウジング２９１の内周壁に
固定されており、外輪２９２、内輪２９３および可動膜
２９４、２９５は密封容器を構成している。この密封容
器内には作動油が充填されている。可動筒２９６は、ア
ーマチャシャフト２２２の軸方向に所定間隔をおいて嵌
合している環状部材２９７および２９８に当接可能な環
状凸部２９９が形成されている。可動膜２９４、２９５
および可動筒２９６は可動部材を構成している。

【００６２】アーマチャシャフト２２２の反バルブボデ
ィ側の端部には弾性支持手段２１０が設けられている。
弾性支持手段２１０は、支持腕２１１と、接続部材２１
２と、リフトセンサ２１３とから構成され、アーマチャ
シャフト２２２を弾性支持するものである。支持部材と
しての支持腕２１１は、板バネ等の弾性部材からなり、
一方の端部がアッパハウジング２６１の反エンジンブロ
ック側の端部に固定され、他方の端部が接続部材２１２
に固定されている。図７に示すように、支持腕２１１
は、アーマチャシャフト２２２の中心軸に対し点対称に
設けられている。第３実施例においては、第１および第
２のスプリング４１および７１の付勢力が支持腕２１１
の変形方向反転に伴う変形力のヒステリシスに比べて大
きく設定されているので、支持腕２１１の変形力のヒス
テリシスは無視できる程度に小さい。したがって、支持
腕２１１の変形力のヒステリシスは、従来の滑り軸受け
のクーロン摩擦のヒステリシスよりも小さい。

【００６３】接続部材２１２は、アーマチャシャフト２
２２と支持腕２１１とを接続しており、例えばアーマチ
ャシャフト２２２に形成される図示しない円周溝に嵌合
すること等により、アーマチャシャフト２２２の軸中心
の回転を許容し、アーマチャシャフト２２２の支持腕２
１１に対する軸方向の移動を規制している。このため、
アーマチャシャフト２２２の軸方向のがたつきを防止
し、作動の安定性を高めることができる。

【００６４】図７に示すように、検出部としての一対の
リフトセンサ２１３は、支持腕２１１のアッパハウジン
グ２６１との取付部近傍に設けられており、例えば歪ゲ
ージ等のように、支持腕２１１の弾性変形量に基づいて
アーマチャシャフト２２２の移動量を検出することがで
きる。支持腕２１１にリフトセンサ２１３を配置するこ
とで、リフトセンサの特別な設置場所を確保しなくてよ
い。

【００６５】上記の構成のバルブ駆動装置３００におい
て、アッパコイル２３３およびロアコイル２５３に無通
電時、アーマチャ本体２２１がアッパコア２３０とロア
コア２５０との略中間位置になるように、第１のスプリ
ング４１および第２のスプリング７１のセット荷重が調
整されている。このとき、バルブボディ１は、図６に示
すように半開きの状態にある。そして、エンジン動作中
は、アッパコイル２３３とロアコイル２５３とが交互に
通電されて弁閉状態と弁開状態とを繰返す。

【００６６】次に、ダンパ手段２９０の作動について説
明する。 (1) 弁開時、アーマチャ本体２２１がロアコア２５０に
着座する直前において、環状部材２９７が環状凸部２９
９に衝突する。そして、アーマチャシャフト２２２とと
もに可動筒２９６が図６の下方に移動し、可動膜２９４
および２９５が図６の下方に移動する。すると、密封容
器内に充填されている作動油によりダンパ作用が発生す
る。したがって、アーマチャ本体２２１がロアコア２５
０に直接衝突して大きな衝撃音が発生したり、アーマチ
ャ本体２２１およびロアコア２５０が破損したりするこ
とを防止することができる。

【００６７】(2) 弁閉時、アーマチャ本体２２１がアッ
パコア２３０に着座する直前において、環状部材２９８
が環状凸部２９９に衝突する。そして、アーマチャシャ
フト２２２とともに可動筒２９６が図６の上方に移動
し、可動膜２９４および２９５が図６の上方に移動す
る。すると、密封容器内に充填されている作動油により
ダンパ作用が発生する。したがって、アーマチャ本体２
２１がアッパコア２３０に直接衝突して大きな衝撃音が
発生したり、アーマチャ本体２２１およびアッパコア２
３０が破損したりすることを防止することができる。

【００６８】以上説明した本発明の第３実施例において
は、アーマチャシャフト２２２の反バルブボディ側の端
部に弾性支持手段２１０が設けられているので、アーマ
チャシャフト２２２を滑り軸受けまたは転がり軸受けで
支える必要がない。したがって、使用環境温度の変化お
よび使用劣化による影響を低減し、安定した作動を得る
ことができる。

【００６９】さらに第３実施例においては、支持腕２１
１がアーマチャシャフト２２２の中心軸に対し点対称に
設けられているので、バルブスプリングのサージにより
バルブボディ１が運転中に回転し、このバルブ回転と同
様にアーマチャ２２０に回転力が発生しても、アーマチ
ャ２２０の回転力を妨げるエネルギ損失を低減すること
ができる。したがって、消費電力を低減し、作動を安定
にすることができる。

【００７０】さらにまた、第３実施例においては、リフ
トセンサ２１３が支持腕２１１に設けられているので、
リフトセンサの設置場所を特別に確保することなく、ア
ーマチャシャフト２２２の移動量を検出することができ
る。したがって、バルブ位置を正確かつ確実に検出する
ことができるとともに、小型で簡単な構成のリフトセン
サ２１３を支持腕２１１に設けることにより、簡単な構
成のバルブ駆動装置３００が得られ、製造コストを低減
することができる。

【００７１】第３実施例では、作動油を充填した密封容
器を有するダンパ手段２９０を備えたバルブ駆動装置３
００に本発明を適用した例について説明したが、本発明
では、ダンパ手段に作動油を供給する手段、ならびにダ
ンパ手段から作動油を排出する手段を備えたダンパ手段
を備えたバルブ駆動装置に適用することは可能である。

【００７２】以上説明した本発明の複数の実施例では、
吸気弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置に本発明
を適用したが、排気弁を電磁力により駆動するバルブ駆
動装置に適用可能であることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるバルブ駆動装置の無
通電時の状態を示す縦断面図である。

【図２】本発明の第１実施例によるバルブ駆動装置の弁
開時の状態を示す縦断面図である。

【図３】本発明の第１実施例によるバルブ駆動装置の弁
閉時の状態を示す縦断面図である。

【図４】図２の主要部拡大図である。

【図５】本発明の第２実施例によるバルブ駆動装置の無
通電時の状態を示す縦断面図である。

【図６】本発明の第３実施例によるバルブ駆動装置の無
通電時の状態を示す縦断面図である。

【図７】図６のVII方向矢視図である。

【図８】本発明の第２実施例によるバルブ駆動装置の変
形例を示す主要部拡大図である。

【符号の説明】

１ バルブボディ ２０、１２０、２２０ アーマチャ（可動子） ２１、１２１、２２１ アーマチャ本体 ２２、１２２、２２２ アーマチャシャフト（可
動子シャフト） ３０、１３０、２３０ アッパコア（第１の固定
子） ３１、１３１ アッパコイル（第１のコイル部） ４１、１４１ 第１のスプリング（第１の付勢手
段） ４２ アッパリテーナ（第１の保持部材、規制手
段） ５０、１５０、２５０ ロアコア（第２の固定
子） ５１、１５１ ロアコイル（第２のコイル部） ６０、１６０、２６０ ハウジング ７１、１７１ 第２のスプリング（第２の付勢手
段） ７２ ロアリテーナ（第２の保持部材、規制手
段） １００、２００、３００ バルブ駆動装置 １９０ シャフト接続部材（規制手段） ２１０ 弾性支持手段 ２１１ 支持腕（支持部材） ２１２ 接続部材 ２１３ リフトセンサ（検出部） ２３３ アッパコイル（第１のコイル部） ２５３ ロアコイル（第２のコイル部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 錠二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3H052 AA01 BA25 CD03 EA16 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DD09 EE22 EE23 EE24 EE34 FA08 GD03 KK17

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気弁あるいは排気弁のバル
   ブボディと、 前記バルブボディに接続される可動子シャフト、および
   磁性材からなる可動子本体を有する可動子と、 前記可動子本体を吸引して前記バルブボディおよび前記
   可動子を弁閉方向に移動させる電磁力を発生する第１の
   コイル部を有する第１の固定子と、 前記可動子本体を挟んで前記第１の固定子に対向して配
   設され、前記可動子本体を吸引して前記バルブボディお
   よび前記可動子を弁開方向に移動させる電磁力を発生す
   る第２のコイル部を有する第２の固定子と、 前記バルブボディあるいは前記可動子を弁開方向に付勢
   する第１の付勢手段と、 前記第１の付勢手段に対向して配設され、前記バルブボ
   ディあるいは前記可動子を弁閉方向に付勢する第２の付
   勢手段と、 前記可動子、前記第１の固定子および前記第２の固定子
   を収容するハウジングと、 前記バルブボディと前記可動子シャフトとの接続部に設
   けられ、前記バルブボディおよび前記可動子シャフトの
   径方向の移動を規制する規制手段と、 を備えることを特徴とするバルブ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記規制手段は、前記第１の付勢手段を
   保持するための第１の保持部材と、前記第１の保持部材
   に対向して配設され、前記第２の付勢手段を保持するた
   めの第２の保持部材とを有することを特徴とする請求項
   １記載のバルブ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記規制手段の径方向の隙間は、前記ハ
   ウジングと内燃機関との取付部の径方向の隙間よりも小
   さいことを特徴とする請求項１または２記載のバルブ駆
   動装置。
4. 【請求項４】 前記可動子シャフトの反バルブボディ側
   の端部に設けられ、前記可動子シャフトを弾性支持する
   弾性支持手段を備えることを特徴とする請求項１、２ま
   たは３記載のバルブ駆動装置。
5. 【請求項５】 前記弾性支持手段は、前記可動子シャフ
   トの中心軸に対し点対称に設けられ、弾性部材からなる
   支持部材を有することを特徴とする請求項４記載のバル
   ブ駆動装置。
6. 【請求項６】 前記弾性支持手段は、前記可動子シャフ
   トと前記支持部材とを接続し、前記可動子シャフトの前
   記支持部材に対する軸方向の移動を規制する接続部材を
   有することを特徴とする請求項５記載のバルブ駆動装
   置。
7. 【請求項７】 前記弾性支持手段は、前記支持部材に設
   けられ、前記支持部材の弾性変形量に基づいて前記可動
   子シャフトの移動量を検出する検出部を有することを特
   徴とする請求項５または６記載のバルブ駆動装置。
8. 【請求項８】 内燃機関の吸気弁あるいは排気弁のバル
   ブボディと、 前記バルブボディに接続される可動子シャフト、および
   磁性材からなる可動子本体を有する可動子と、 前記可動子本体を吸引して前記バルブボディおよび前記
   可動子を弁閉方向に移動させる電磁力を発生する第１の
   コイル部を有する第１の固定子と、 前記可動子本体を挟んで前記第１の固定子に対向して配
   設され、前記可動子本体を吸引して前記バルブボディお
   よび前記可動子を弁開方向に移動させる電磁力を発生す
   る第２のコイル部を有する第２の固定子と、 前記バルブボディあるいは前記可動子を弁開方向に付勢
   する第１の付勢手段と、 前記第１の付勢手段に対向して配設され、前記バルブボ
   ディあるいは前記可動子を弁閉方向に付勢する第２の付
   勢手段と、 前記可動子シャフトの反バルブボディ側の端部に設けら
   れ、前記可動子シャフトを弾性支持する弾性支持手段
   と、 を備えることを特徴とするバルブ駆動装置。
9. 【請求項９】 前記弾性支持手段は、前記可動子シャフ
   トの中心軸に対し点対称に設けられ、弾性部材からなる
   支持部材を有することを特徴とする請求項８記載のバル
   ブ駆動装置。
10. 【請求項１０】 前記弾性支持手段は、前記可動子シャ
    フトと前記支持部材とを接続し、前記可動子シャフトの
    前記支持部材に対する軸方向の移動を規制する接続部材
    を有することを特徴とする請求項９記載のバルブ駆動装
    置。
11. 【請求項１１】 前記弾性支持手段は、前記支持部材に
    設けられ、前記支持部材の弾性変形量に基づいて前記可
    動子シャフトの移動量を検出する検出部を有することを
    特徴とする請求項９または１０記載のバルブ駆動装置。