JP2001155921A - 電磁式弁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コイルスプリングの内周側に配設される磁気セ
ンサにより弁変位量を検出するようにした電磁式弁駆動
装置において、その検出精度を向上させる。 【解決手段】弁駆動装置は、下端部に弁１０が設けられ
た弁軸２０、この弁軸２０に固定されたアーマチャ２
３、一対のコイルスプリング２１，２２及び電磁石３
１，３２を備える。弁軸２０の上端部には磁石６２が設
けられる。ハウジング２４により支持されるセンサリテ
ーナ２６には、この磁石６２と対向する位置に磁気セン
サ６１が取り付けられる。これら磁気センサ６１及び磁
石６２は一方のコイルスプリング２１の内周側に配設さ
れる。軟磁性材料からなるシールド部材７０は、上記コ
イルスプリング２１をその外周側及び上端側から覆うよ
うにして配設される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば内燃機関
の吸気弁や排気弁等を開閉駆動するための電磁式弁駆動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸気弁や排気弁等を開閉駆動
するための弁駆動装置として、これら弁を電磁駆動する
ようにしたものが知られている。この種の電磁式弁駆動
装置は、弁の軸に固定されたアーマチャ、このアーマチ
ャを吸引する電磁石、アーマチャを電磁石から離間させ
るように付勢するコイルスプリング等を備えて構成され
ている。そして、電磁石の通電制御を通じてアーマチャ
が所定のタイミングで変位させられることにより、弁が
開閉駆動される。

【０００３】また、こうした電磁式弁駆動装置では、弁
の開閉駆動を精度良く行うために、また、必要以上の駆
動力によって弁が開閉駆動されることによる騒音や振動
の発生を抑制するために、センサによって弁の変位量を
検出するとともに、その検出結果に基づいて電磁石の通
電を制御するのが望ましい。このため、例えば特開平１
１−８１９４０号公報に記載される装置では、こうした
弁の変位量を検出するために、弁軸の上端部に取り付け
られた被検出体（金属板）と、この被検出体の上方に離
間して配設され、被検出体の変位に伴って生じる磁界変
化を検出する磁気センサとを備えるようにしている。し
かしながら、弁変位量を検出するために、こうした磁気
センサ等を備えるようにすると、その構成の大型化を招
くこととなる。例えば、上記公報に記載の装置にあって
は、弁軸の上方側に、これら被検出体や磁気センサを配
設するスペースが新たに必要になる。

【０００４】そこで、こうした構成の大型化を極力回避
するために、例えば特開平９−２１７８５９号公報に記
載されるように、磁気センサを上記コイルスプリングの
内周側に配設することが考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようにコイルスプ
リングの内周側に磁気センサが配設されることで、確か
にスペースの有効化が図られ、構成の大型化を回避する
ことができるようにはなる。しかしながらその一方で、
こうした構成にあっては、磁気センサと上記電磁石との
間の距離が自ずと短いものとなり、磁気センサは電磁石
によって形成される磁界の影響を受け易いものとなる。
このため、磁気センサの検出結果は必ずしも上記被検出
体の変位、即ち弁の変位に伴う磁界変化を正確に反映す
るものとはならなくなり、その検出精度も当然低いもの
とならざるを得ない。

【０００６】この発明は、こうした従来の実情に鑑みて
なされたものであり、その目的は、コイルスプリングの
内周側に配設される磁気センサにより弁変位量を検出す
るようにした電磁式弁駆動装置において、その検出精度
を向上させることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段及びその作用効果について以下に記載する。請求
項１に記載した発明では、弁軸と、この弁軸に固定され
たアーマチャと、前記弁軸の基端部よりも更に基端側に
設けられ、前記弁軸を開弁側或いは閉弁側に付勢するコ
イルスプリングと、このコイルスプリングの付勢力に抗
して前記アーマチャを吸引することにより前記弁軸を閉
弁側或いは開弁側に変位させる電磁石と、前記弁軸の基
端部に取り付けられた被検出体及び前記コイルスプリン
グの内周側に配設される磁気センサと備え、前記電磁石
の通電制御を通じて弁を開閉駆動するとともに、この弁
の開閉駆動に伴う前記被検出体の変位に応じて生じる磁
界変化を同磁気センサによって検出するようにした電磁
式弁駆動装置において、前記コイルスプリングをその外
周側から覆うことにより前記磁気センサを前記電磁石に
より形成される磁界からシールドする磁気シールド部材
を備えるようにしている。

【０００８】上記構成によれば、磁気センサは磁気シー
ルド部材によって電磁石の外乱磁界からシールドされる
ようになり、その外乱磁界による悪影響を抑制して同磁
気センサの検出精度を高めることができるようになる。

【０００９】尚、上記「磁気センサ」には、ホール素子
や磁気抵抗素子を用いたセンサや、磁気ダイオード、磁
気トランジスタ等の接合型素子を用いたセンサが含まれ
る。この場合には、上記被検出体として磁石が採用され
る。この他、上記「磁気センサ」には、被検出体に渦電
流が流れるのに伴なって形成される交流磁界を検出する
渦電流式のセンサも含まれる。この場合には、上記被検
出体として鉄、アルミニウム、銅等の磁石以外の金属材
料が採用される。

【００１０】請求項２に記載した発明では、請求項１に
記載した電磁式弁駆動装置において、前記磁気シールド
部材は、前記コイルスプリングを前記弁軸方向における
基端側から更に覆うものであるとしている。

【００１１】上記構成によれば、請求項１に記載した発
明の作用効果に加えて、磁気シールド部材のシールド性
能を向上させることができ、磁気センサの検出精度を更
に高めることができるようになる。

【００１２】請求項３に記載した発明では、請求項１又
は２に記載した電磁式弁駆動装置において、前記磁気シ
ールド部材は、前記コイルスプリングを外周側から覆う
部分と前記電磁石との間の距離が、前記弁の開閉駆動に
伴って前記被検出体が前記電磁石に最も近接する位置ま
で変位したときの同被検出体と前記電磁石との間の距離
よりも短くなるように設定されてなるとしている。

【００１３】上記構成によれば、弁の開閉駆動に伴って
被検出体が電磁石に最も近接する位置まで変位したとき
においても、同被検出体はその外周が磁気シールド部材
によって覆われるようになる。従って、請求項１又は２
に記載した発明の作用効果に加えて、被検出体と磁気セ
ンサとの間に形成される磁界が電磁石によって形成され
る磁界の影響により乱されるのを抑制することができ、
磁気センサの検出精度を更に高めることができるように
なる。

【００１４】請求項４に記載した発明では、請求項１乃
至３のいずれかに記載した電磁式弁駆動装置において、
前記磁気シールド部材は、前記コイルスプリングの基端
部が当接される当接部を含み、該当接部により前記コイ
ルスプリングの位置決めを行うものであるとしている。

【００１５】上記構成によれば、請求項１乃至３のいず
れかに記載した発明の作用効果に加えて、磁気シールド
部材がコイルスプリングの位置決め部材としての機能も
併せ有するものとなるため、こうした位置決めにかかる
部材の点数を減らすことができ、構成の簡略化を図るこ
とができるようになる。

【００１６】請求項５に記載した発明では、請求項１乃
至４のいずれかに記載した電磁式弁駆動装置において、
前記磁気シールド部材は、前記コイルスプリングの内周
側にまで延設される延設部分を含み、この延設部分によ
って前記磁気センサの外周部を更に覆うものであるとし
ている。

【００１７】上記構成によれば、請求項１乃至４のいず
れかに記載した発明の作用効果に加えて、磁気センサ
は、磁気シールド部材によって二重にシールドされるよ
うになるため、電磁石の磁界による悪影響をより確実に
抑制することができ、磁気センサの検出精度を更に高め
ることができるようになる。

【００１８】請求項６に記載した発明では、請求項５に
記載した電磁式弁駆動装置において、前記被検出体は磁
石により構成され、前記磁気シールド部材は、前記磁気
センサの外周部を覆う部分が前記被検出体側に更に延設
されるとともに、この延設部分の肉厚が前記被検出体に
近接するほど薄くなるように前記延設部分の前記磁気セ
ンサの外周部を覆う側の面がテーパ状に形成されてなる
としている。

【００１９】一般に、磁石により形成される磁界の強さ
（磁束密度）を磁気センサにより検出するようにした場
合、その検出される磁束密度Ｂと、磁石及び磁気センサ
の間の距離Ｌとの間には一般に、 Ｂ∝１／（Ｌ^2）（「^2」は二乗を示す） といった関係が成立することが知られている。この式か
ら明らかなように、磁束密度Ｂと上記距離Ｌとの間には
線形的な関係がなく、同磁束密度Ｂは、上記距離Ｌが短
くなるのに伴ってより大きく増大するようになる。換言
すれば、上記距離Ｌが短くなるのに従って磁気センサを
通過することなく漏洩する漏洩磁束の量がより大きく減
少するようになる。従って、この磁束密度Ｂから上記距
離Ｌ、換言すれば磁気センサに対する磁石の相対位置を
検出しようとする場合には、磁束密度Ｂを一旦、上記関
係に基づいて変換する処理が必要になる。

【００２０】この点、請求項６に記載した上記構成で
は、弁の開閉駆動に伴って被検出体が磁気センサに近接
する際、同被検出体から磁気シールド部材の上記延設部
分に漏洩する磁束の量を、被検出体が磁気センサに近接
するほど大きく増大させることができ、磁気センサを通
過する磁束の密度を被検出体の変位量に応じて線形的に
変化させることができるようになる。従って、上記構成
によれば、請求項５に記載した発明の作用効果に加え
て、磁気センサの出力信号を被検出体の変位量、即ち弁
の変位量に応じて線形的に変化させることが可能になる
ため、上記のような出力信号の変換処理を省略すること
ができるようになる。

【００２１】請求項７に記載した発明では、請求項５に
記載した電磁式弁駆動装置において、前記被検出体は、
前記延設部分に内包されるように前記磁気センサ側に延
伸されるとともに前記延設部分により支持されるもので
あるとしている。

【００２２】上記構成によれば、請求項５に記載した発
明の作用効果に加えて、被検出体が弁の変位と無関係に
振動してしまうのを抑制することができ、こうした振動
に起因する検出精度の悪化を抑制することができるよう
になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、この発
明の第１の実施形態について図１〜３を参照して説明す
る。

【００２４】図１及び図２は、本実施形態にかかる電磁
式弁駆動装置の断面構造を概略的に示している。この弁
駆動装置は、吸気弁や排気弁といった内燃機関の弁１０
を開閉駆動するものであり、同内燃機関のシリンダヘッ
ド１２に取り付けられている。また、このように弁駆動
装置によって上記弁１０が開閉駆動されることにより、
吸気ポートや排気ポートといった燃焼室１３に通じる機
関ポート１４が同弁１０により開閉される。

【００２５】この弁駆動装置は、前記弁１０がその下端
部に一体に設けられる弁軸２０、この弁軸２０を軸方向
に往復駆動させるためのアッパスプリング２１及びロア
スプリング２２並びに第１の電磁石３１及び第２の電磁
石３２、弁１０の変位量を検出するための磁気センサ６
１及び磁石６２等を備えて構成されている。

【００２６】弁軸２０には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等からな
る軟磁性材料により円板状に形成されたアーマチャ２３
が固定されている。また、このアーマチャ２３を挟むよ
うにして、同アーマチャ２３の上方に上記第１の電磁石
３１が、下方に第２の電磁石３２がそれぞれシリンダヘ
ッド１２に固定されて設けられている。尚、図１では、
弁軸２０の変位に伴ってアーマチャ２３が第２の電磁石
３２の上面に吸着された状態を示している。

【００２７】これら各電磁石３１，３２は、アーマチャ
２３と同様に軟磁性材料によって構成され、その中央に
おいて上記弁軸２０が摺動可能に挿通されたコア３３，
３４と、これらコア３３，３４内に弁軸２０をその中心
として配設された円環状のコイル３５，３６とをそれぞ
れ備えて構成されている。また、各コア３３，３４内に
おいて、第１の電磁石３１の上側及び第２の電磁石３２
の下側には、円環状の第１の永久磁石４１及び第２の永
久磁石４２が弁軸２０を中心としてそれぞれ設けられて
いる。

【００２８】また、弁軸２０において第２の電磁石３２
の下方に延びる部分には、ロアリテーナ５２が取り付け
られている。そして、このロアリテーナ５２とシリンダ
ヘッド１２との間には、上記ロアスプリング２２が設け
られている。このロアスプリング２２により、ロアリテ
ーナ５２及び弁軸２０は、弁１０を閉弁させる側に、即
ち上方に向けて付勢されている。

【００２９】一方、弁軸２０の上端部には、アッパリテ
ーナ５１が取り付けられている。また、第１の電磁石３
１の上方には、このアッパリテーナ５１を囲むようにし
て略円筒状をなすハウジング２４が設けられている。こ
のハウジング２４の内部には、有蓋円筒状のシールド部
材７０がアッパリテーナ５１を上方から覆うようにして
設けられている。このシールド部材７０は、上記アーマ
チャ２３やコア３３，３４と同様に軟磁性材料によって
形成されており、ハウジング２４に嵌合される円筒部７
１と、この円筒部７１の上部を閉塞する蓋部７２とを備
えている。

【００３０】上記蓋部７２の下側にはセンサリテーナ２
６が設けられている。このセンサリテーナ２６は、非磁
性材料によって形成されており、上記蓋部７２の下面に
固定される円板状の固定部２６ａと、同固定部２６ａの
略中央から下方に延びるセンサ取付部２６ｂとを備えて
いる。このセンサリテーナ２６の下側には、環状のスプ
リングシート２７がセンサ取付部２６ｂに外嵌されて取
り付けられている。このスプリングシート２７も、セン
サリテーナ２６と同様に、非磁性材料によって形成され
ている。

【００３１】また、ハウジング２４内においてシールド
部材７０の上側には、非磁性材料からなる円板状の固定
蓋２５が同ハウジング２４に螺着されている。シールド
部材７０、センサリテーナ２６、及びスプリングシート
２７は、この固定蓋２５によってハウジング２４内にお
ける位置決めがなされている。

【００３２】上記アッパスプリング２１は、スプリング
シート２７とアッパリテーナ５１との間に設けられてい
る。従って、このアッパスプリング２１は、シールド部
材７０によりその外周側及び上端側から覆われた状態と
なっている。また、アッパリテーナ５１及び弁軸２０
は、このアッパスプリング２１によって弁１０を開弁さ
せる側に、即ち下方に向けて付勢されている。

【００３３】センサ取付部２６ｂの下面には、ホール素
子等の磁気素子によって構成される磁気センサ６１がア
ッパスプリング２１の内周側に位置して取り付けられて
いる。一方、アッパリテーナ５１の上部には、磁気セン
サ６１と対向する位置に磁石６２が取り付けられてい
る。この磁石６２によって形成される磁界の磁束密度に
応じた信号が磁気センサ６１から出力される。

【００３４】次に、こうした弁駆動装置によって弁１０
を開閉駆動する際の各電磁石３１，３２の通電態様につ
いて説明する。図１に示されるように、アーマチャ２３
が第２の電磁石３２の下面に吸着されて弁１０が全開状
態となっているときから同弁１０を全閉状態に移行させ
る際には、第２の永久磁石４２の磁界方向と逆方向の磁
界が形成されるように、第２の電磁石３２のコイル３６
に対して所定の電流（開放電流）が供給される。こうし
た開放電流がコイル３６に供給されることにより、第２
の永久磁石４２の磁界が第２の電磁石３２の磁界によっ
て打ち消され、アーマチャ２３はロアスプリング２２の
付勢力によって付勢されることにより上方に変位するよ
うになる。

【００３５】一方、第１の電磁石３１のコイル３５に対
しては、第１の永久磁石４１の磁界方向と同方向の磁界
が形成されるように所定の電流（吸引電流）が供給され
る。こうした吸引電流がコイル３５に供給されることに
より、第１の永久磁石４１の磁力と第１の電磁石３１の
電磁力とによってアーマチャ２３は更に上方に吸引され
るようになる。その結果、図２に示されるように、アー
マチャ２３は第１の電磁石３１の下面に吸着され、弁１
０は全閉状態となる。

【００３６】これに対して、弁１０が全閉状態となって
いるときから同弁１０を全開状態に移行させる際には、
第１の永久磁石４１の磁界方向と逆方向の磁界が形成さ
れるように、第１の電磁石３１のコイル３５に対して所
定の電流（開放電流）が供給される。こうした開放電流
がコイル３５に供給されることにより、第１の永久磁石
４１の磁界が第１の電磁石３１の磁界によって打ち消さ
れ、アーマチャ２３はアッパスプリング２１の付勢力に
よって付勢され下方に変位するようになる。

【００３７】一方、第２の電磁石３２のコイル３６に対
しては、第２の永久磁石４２の磁界方向と同方向の磁界
が形成されるように所定の電流（吸引電流）が供給され
る。こうした吸引電流がコイル３６に供給されることに
より、第２の永久磁石４２の磁力と第２の電磁石３２の
電磁力とによってアーマチャ２３は更に下方に吸引され
るようになる。その結果、アーマチャ２３は第２の電磁
石３２の上面に吸着され、弁１０は全開状態となる。

【００３８】また、このように各電磁石３１，３２の通
電制御を通じて弁１０が開閉駆動される際には、弁軸２
０の変位に伴なって磁気センサ６１と磁石６２との間の
距離が変化し、これに応じて磁気センサ６１を通過する
磁束密度も変化するようになる。従って、この磁気セン
サ６１から出力される信号は、磁気センサ６１と磁石６
２との間の距離、換言すれば弁１０の変位量に応じて変
化するものとなる。各電磁石３１，３２のコイル３５，
３６に供給される電流の大きさは、弁１０が必要十分な
駆動力をもって開閉駆動されるように、この磁気センサ
６１の出力信号に基づいて制御されている。

【００３９】ところで、この磁気センサ６１を通過する
磁束密度の大きさが、各電磁石３１，３２や各永久磁石
４１，４２の磁界により変化することがあると、同磁気
センサ６１の出力信号が弁１０の変位量を正確に反映す
るものとはならなくなる。

【００４０】そこで、本実施形態にかかる弁駆動装置で
は、シールド部材７０を備えることにより、こうした各
電磁石３１，３２や各永久磁石４１，４２の外乱磁界に
よって磁気センサ６１の出力信号が変化するのを抑制す
るようにしている。

【００４１】次に、こうしたシールド部材７０の磁気シ
ールド作用について説明する。図３は、図１において上
記シールド部材７０の近傍を拡大して示している。尚、
同図３において、アーマチャ２３は第２の電磁石３２の
上面に吸着され、弁１０が全開状態にあるものとする。
従って、磁石６２の下面と第１の電磁石３１の上面とは
最も近接した状態にある。

【００４２】同図に矢印で示されるように、シールド部
材７０が設けられることにより、第１の電磁石３１及び
第１の永久磁石４１によって形成される磁束は、その大
部分がこのシールド部材７０の内部を通過するようにな
る。こうした傾向は、第２の電磁石３２及び第２の永久
磁石４２によって形成される磁束についても同様であ
る。

【００４３】従って、シールド部材７０の外側から同部
材７０の内部を通過して磁気センサ６１及び磁石６２の
近傍にまで到達する磁束の量が極めて少なくなる。即
ち、磁気センサ６１は、シールド部材７０によって各電
磁石３１，３２や各永久磁石４１，４２の外乱磁界から
シールドされるようになる。その結果、こうした外乱磁
界による悪影響を抑制して磁気センサ６１の検出精度を
高めることができ、その検出結果の信頼性を向上させる
ことができるようになる。

【００４４】更に、シールド部材７０は、その円筒部７
１の下端部と第１の電磁石３１の上面との間の距離Ｌ１
が、磁石６２の下面と第１の電磁石３１の上面との間の
距離Ｌ２よりも短くなるように配設されている。即ち、
弁１０が全開状態となって磁石６２が第１の電磁石３１
に最も近接する位置まで変位したときにおいても、同磁
石６２はその外周がシールド部材７０の円筒部７１によ
って覆われている。その結果、シールド部材７０の磁気
シールド作用をより確実なものとすることができ、磁気
センサ６１の検出精度を更に高めることができるように
なる。

【００４５】以上説明したように、本実施形態によれば
次の作用効果を奏することができるようになる。 （１）磁気センサ６１を各電磁石３１，３２や各永久磁
石４１，４２の外乱磁界からシールドするシールド部材
７０を設けることにより、その外乱磁界による悪影響を
抑制して同磁気センサ６１の検出精度を高めることがで
き、その検出結果の信頼性を向上させることができるよ
うになる。

【００４６】（２）磁石６２が第１の電磁石３１に最も
近接した位置にあるときでも同磁石６２がシールド部材
７０によって覆われるように同部材７０を配設するよう
にしたため、シールド部材７０の磁気シールド作用をよ
り確実なものとすることができ、磁気センサ６１の検出
精度を更に高めることができる。

【００４７】［第２の実施形態］次に、この発明にかか
るその他の実施形態について説明する。尚、以下では、
第１の実施形態と同等の機能を有する構成部材について
の説明は割愛する。

【００４８】まず、この発明の第２の実施形態について
上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。図４
は、本実施形態の弁駆動装置において、シールド部材７
０の近傍を拡大して示している。本実施形態の弁駆動装
置では、このシールド部材７０の形状及びその機能が第
１の実施形態と相違している。

【００４９】即ち、同図４に示されるように、シールド
部材７０において、その蓋部７２の略中央には挿通孔７
２ａが形成されている。更に、蓋部７２において、この
挿通孔７２ａの外周部分は下方に向けて僅かに延設され
ている。

【００５０】アッパスプリング２１は、この蓋部７２の
延設部分によって位置決めされた状態で、その上端部が
蓋部７２に当接されている。このように本実施形態の弁
駆動装置では、シールド部材７０がアッパスプリング２
１の位置決め部材としての機能を兼ね備えている。従っ
て、こうした位置決め部材を別部材として敢えて設ける
必要が無く、第１の実施形態にて説明したスプリングシ
ート２７は省略されている。

【００５１】また、センサリテーナ２６は、その固定部
２６ａが上記蓋部７２の上側に配置されるとともに、セ
ンサ取付部２６ｂが上記挿通孔７２ａ内に挿通されてい
る。固定蓋２５は、このセンサリテーナ２６の固定部２
６ａを蓋部７２との間で挟むようにしてハウジング２４
に螺着されている。

【００５２】以上説明した本実施形態にかかる弁駆動装
置では、第１の実施形態において説明した（１）及び
（２）の作用効果に加えて、 （３）シールド部材７０がアッパスプリング２１の位置
決め部材としての機能も併せ有するものとなるため、こ
うした位置決めにかかる部材の点数を減らすことがで
き、構成の簡略化を図ることができる。といった作用効
果を奏することができるようになる。

【００５３】［第３の実施形態］次に、この発明の第３
の実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中
心に説明する。

【００５４】図５は、本実施形態の弁駆動装置におい
て、シールド部材７０の近傍を拡大して示している。本
実施形態の弁駆動装置では、このシールド部材７０の形
状が第１の実施形態と相違している。

【００５５】即ち、同図５に示されるように、シールド
部材７０において、その蓋部７２の略中央には挿入孔７
３が形成されている。更に、蓋部７２において、この挿
入孔７３の外周には、その周縁部分から下方に延びる筒
状の延設部７４が設けられている。この延設部７４の下
端部分は、アッパスプリング２１の内周側に位置してい
る。上記スプリングシート２７は、この延設部７４に外
嵌されることでシールド部材７０に取り付けられてい
る。

【００５６】また、センサリテーナ２６は、その固定部
２６ａが蓋部７２の上側に配置されるとともに、センサ
取付部２６ｂが磁気センサ６１とともに上記挿入孔７３
内に上方から挿入されている。固定蓋２５は、このセン
サリテーナ２６の固定部２６ａを蓋部７２との間で挟む
ようにしてハウジング２４に螺着されている。

【００５７】更に、上記延設部７４は、その下端部分が
磁気センサ６１の下面に達するまで延びており、磁気セ
ンサ６１の外周を全体にわたって覆っている。このた
め、一部の磁束がシールド部材７０の円筒部７１や蓋部
７２を通過したとしても、その磁束は延設部７４の内部
を通過するようになるため、磁気センサ６１にまで達す
ることは殆ど無い。即ち、磁気センサ６１は、シールド
部材７０の円筒部７１や蓋部７２に加え、更に延設部７
４によっても各電磁石３１，３２や各永久磁石４１，４
２の外乱磁界からシールドされるようになる。

【００５８】以上説明した本実施形態にかかる弁駆動装
置では、第１の実施形態において説明した（１）及び
（２）の作用効果に加えて、 （４）磁気センサ６１は、シールド部材７０により二重
にシールドされるようになるため、外乱磁界による悪影
響をより確実に抑制することができ、磁気センサ６１の
検出精度を更に高めることができるようになる。といっ
た作用効果を奏することができるようになる。

【００５９】［第４の実施形態］次に、この発明の第４
の実施形態について上記第３の実施形態との相違点を中
心に説明する。

【００６０】図６は、本実施形態の弁駆動装置におい
て、シールド部材７０の近傍を拡大して示している。本
実施形態の弁駆動装置では、このシールド部材７０の形
状が第３の実施形態と相違している。

【００６１】即ち、同図６に示されるように、シールド
部材７０の延設部７４は、磁気センサ６１の下面よりも
更に下方、即ち上記磁石６２に向けて延設されている。
また、この延設部７４において磁気センサ６１よりも下
方に位置する部分は、その内周面がテーパ状に形成され
ることで、磁石６２に近接する側ほど薄くなるように、
その肉厚が設定されている。本実施形態では、上記のよ
うに延設部７４を形成するようにしているため、磁気セ
ンサ６１を通過する磁束の密度を弁１０のリフト量に応
じて線形的に変化させることができるようになる。ま
た、こうした線形性が保たれるように、延設部７４の肉
厚が設定されている。

【００６２】例えば、上述した第３の実施形態のよう
に、延設部７４が磁気センサ６１の下面よりも下方に延
設されていない構成においては、磁石６２が磁気センサ
６１に近接することにより弁１０のリフト量が小さくな
るほど、磁気センサ６１を通過する磁束の密度、換言す
れば磁気センサ６１の出力信号がより大きく増大するよ
うになる。

【００６３】図７の二点鎖線は、こうした弁１０のリフ
ト量と磁気センサ６１の出力信号との関係を示してい
る。同図に示されるように、これらリフト量と出力信号
とは線形的な関係を有していない。従って、磁気センサ
６１の出力信号から弁１０のリフト量を求めるには、同
出力信号を図７の二点鎖線に示されるような関係に基づ
いてマップ演算する等、出力信号の変換処理を行う必要
がある。この点については既に述べたとおりである。

【００６４】これに対して、本実施形態の構成によれ
ば、図８に示されるように、磁石６２が磁気センサ６１
に近接するほど、磁石６２は、延設部７４の内周面に対
してより近接して位置するようになる。従って、磁石６
２が磁気センサ６１に近接するほど、磁石６２から延設
部７４に漏洩する磁束の量は大きく増大するようにな
る。その結果、磁気センサ６１を通過する磁束の密度を
磁石６２の変位量に応じて線形的に変化させることがで
き、図７に実線で示されるように、弁１０のリフト量と
磁気センサ６１の出力信号との関係を線形的なものとす
ることができるようになる。

【００６５】以上説明した本実施形態にかかる弁駆動装
置では、第１の実施形態及び第３の実施形態において説
明した（１），（２），（４）の作用効果に加えて、 （５）磁気センサ６１の出力信号を弁１０変位量に応じ
て線形的に変化させることが可能になるため、上記のよ
うな磁気センサ６１の出力信号の変換処理を省略するこ
とができ、ひいてはその変換処理用のマップデータや変
換処理用回路を省略することができる。といった作用効
果を奏することができるようになる。

【００６６】［第５の実施形態］次に、この発明の第５
の実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中
心に説明する。

【００６７】図９は、本実施形態の弁駆動装置におい
て、シールド部材７０の近傍を拡大して示している。本
実施形態の弁駆動装置では、このシールド部材７０、磁
気センサ６１、及び磁石６２の形状が第１の実施形態と
相違している。

【００６８】即ち、同図９に示されるように、シールド
部材７０において、その蓋部７２の略中央には挿入孔７
７が形成されている。更に、蓋部７２において、この挿
入孔７７の外周には、その周縁部分から下方に延びる筒
状の延設部７８が設けられている。この延設部７８の下
端部分は、アッパスプリング２１の内周側に位置してい
る。上記スプリングシート２７はこの延設部７８に外嵌
されることによりシールド部材７０に取り付けられてい
る。

【００６９】また、センサリテーナ２６は、その固定部
２６ａが上記蓋部７２の上側に配置されている。固定蓋
２５は、このセンサリテーナ２６の固定部２６ａを蓋部
７２との間で挟むようにしてハウジング２４に螺着され
ている。

【００７０】センサ取付部２６ｂの下面には、中心孔６
５ａを有する筒状の磁気センサ６５が取り付けられてい
る。これらセンサ取付部２６ｂ及び磁気センサ６５は、
上記挿入孔７７内に上方から挿入されており、それらセ
ンサ取付部２６ｂ及び磁気センサ６５の外周は延設部７
８によって覆われている。従って、磁気センサ６５は、
シールド部材７０の円筒部７１及び蓋部７２と上記延設
部７８との双方によって二重にシールドされることとな
る。

【００７１】また、延設部７８の下端部には、磁気セン
サ６５の下端面を覆うようにして円環状の軸受７９が設
けられている。アッパリテーナ５１の上部には、上方に
延びる円柱状の磁石６６が取り付けられている。この磁
石６６の上端側部分は上記軸受７９に挿通され、同軸受
７９によって往復動可能に支持されている。更に、この
磁石６６において軸受７９よりも上方に位置する部分
は、磁気センサ６５の中心孔６５ａ内に挿入されてい
る。本実施形態では、弁１０の変位に伴って磁石６６の
上記中心孔６５ａに挿入される部分の長さが変化し、そ
れに応じて変化する磁束密度を磁気センサ６５によって
検出するようにしている。

【００７２】以上説明した本実施形態にかかる弁駆動装
置では、第１の実施形態及び第３の実施形態において説
明した（１），（２），（４）の作用効果に加えて、 （６）磁石６６が弁１０の変位と無関係に振動してしま
うのを抑制することができ、こうした振動に起因する検
出精度の悪化を抑制することができるようになる。とい
った作用効果を奏することができるようになる。

【００７３】以上説明した各実施形態は以下のように構
成を変更して実施することもできる。 ・上記各実施形態では、アッパスプリング２１を外周側
から覆う円筒部７１と同アッパスプリング２１を上端側
から覆う蓋部７２とによってシールド部材７０を構成す
るようにしたが、これら各実施形態において、この蓋部
７２を省略し、シールド部材７０を円筒部７１のみによ
って構成するようにしてもよい。

【００７４】図１０〜図１３は、このように蓋部７２を
省略した場合における、各実施形態に対応した構成の変
更例を示している。図１０は、第１の実施形態に対応す
る構成変更例を示している。この例では、円筒部７１の
上端側部分にセンサリテーナ２６及びスプリングシート
２７が内嵌されるとともに、円筒部７１の上端部及びセ
ンサリテーナ２６の固定部２６ａが固定蓋２５によって
支持される。

【００７５】図１１は、第３の実施形態に対応する構成
変更例を示している。この例では、円筒部７１とは別部
材の筒部７５がセンサ取付部２６ｂ及び磁気センサ６１
の外周部を覆うようにして設けられる。この筒部７５は
円筒部７１と同様、軟磁性材料からなり、これら筒部７
５及び円筒部７１によってシールド部材７０が構成され
る。

【００７６】また、図１２及び図１３はそれぞれ、第
４，５の実施形態に対応する構成変更例を示している。
これらの例では、上記筒部７５が第４，５の実施形態に
おける延設部７４，７８（図６，９参照）と同様にして
構成される。

【００７７】・第５の実施形態では、磁石６６において
磁気センサ６５の中心孔６５ａに挿入される部分の長さ
を変化させるとともに、それに伴う磁束密度の変化を磁
気センサ６５により検出するようにしたが、第１〜４の
実施形態と同様に、磁気センサ６１と磁石６２との間の
距離を変化させ、それに伴う磁束密度の変化を磁気セン
サ６１により検出するようにしてもよい。

【００７８】・上記各実施形態において、シールド部材
７０を構成する円筒部７１、蓋部７２、延設部７４，７
８は、一体に形成されるものであっても、別部材として
構成されるものであってもよい。但し、別部材として構
成するようにした場合には、磁束の漏洩量を極力少なく
し、その磁気シールド性能を高めるうえで、これら各部
を互いに接触させるようにすることが望ましい。

【００７９】・上記各実施形態ではシールド部材７０を
軟磁性材料によって形成するようにしたが、同部材７０
の形成材料は鉄等の透磁率の高い材料であれば任意に採
用することができる。

【００８０】・上記各実施形態の弁駆動装置では、一対
のコイルスプリング２１，２２及び一対の各電磁石３
１，３２により弁１０を開閉駆動する構成としたが、例
えばアッパスプリング２１及び第１の電磁石３１のみを
備える構成によって弁１０を開閉駆動することもでき
る。

【００８１】・上記各実施形態の弁駆動装置において、
各永久磁石４１，４２を省略した構成を採用することも
できる。 ・上記各実施形態においては、内燃機関の吸気弁や排気
弁の弁駆動装置に適用する場合を例にして説明したが、
本発明にかかる弁駆動装置は、こうした内燃機関の弁に
限られず、その他の各種弁の駆動装置として適用するこ
とができる。

【００８２】・第１〜３の実施形態、第５の実施形態、
並びに上記各変更例において、磁気センサ６１，６５を
渦電流式センサに変更するとともに、被検出体としての
磁石６２，６６を鉄、アルミニウム、銅等の金属材料に
よって構成するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる電磁式弁駆動装置の断
面構造を示す概略的に示す断面図。

【図２】同電磁式弁駆動装置の断面構造を示す概略的に
示す断面図。

【図３】同電磁式弁駆動装置のシールド部材近傍を拡大
して示す断面図。

【図４】第２の実施形態における電磁式弁駆動装置のシ
ールド部材近傍を拡大して示す断面図。

【図５】第３の実施形態における電磁式弁駆動装置のシ
ールド部材近傍を拡大して示す断面図。

【図６】第４の実施形態における電磁式弁駆動装置のシ
ールド部材近傍を拡大して示す断面図。

【図７】弁のリフト量変化に対する磁気センサの出力信
号の変化態様を示すグラフ。

【図８】同電磁式弁駆動装置の磁気センサ近傍を拡大し
て示す断面図。

【図９】第５の実施形態における電磁式弁駆動装置のシ
ールド部材近傍を拡大して示す断面図。

【図１０】構成変更例における電磁式弁駆動装置のシー
ルド部材近傍を拡大して示す断面図。

【図１１】構成変更例における電磁式弁駆動装置のシー
ルド部材近傍を拡大して示す断面図。

【図１２】構成変更例における電磁式弁駆動装置のシー
ルド部材近傍を拡大して示す断面図。

【図１３】構成変更例における電磁式弁駆動装置のシー
ルド部材近傍を拡大して示す断面図。

【符号の説明】

１０…弁、１２…シリンダヘッド、１３…燃焼室、１４
…機関ポート、２０…弁軸、２１…アッパスプリング、
２２…ロアスプリング、２３…アーマチャ、２４…ハウ
ジング、２５…固定蓋、２６…センサリテーナ、２６ａ
…固定部、２６ｂ…センサ取付部、２７…スプリングシ
ート、３１…第１の電磁石、３２…第２の電磁石、３
３，３４…コア、３５，３６…コイル、４１…第１の永
久磁石、４２…第２の永久磁石、５１…アッパリテー
ナ、５２…ロアリテーナ、６１，６５…磁気センサ、６
２，６６…磁石、６５ａ…中心孔、７０…シールド部
材、７１…円筒部、７２…蓋部、７２ａ…挿通孔、７
３，７７…挿入孔、７４，７８…延設部、７５…筒部、
７９…軸受。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 昌彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 飯田 達雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA02 BA06 CA16 DA05 GA08 GA52 3H106 DA07 DA25 DA26 DB02 DB12 DB28 DB32 DC02 DD07 DD09 EE48 FB07 5E048 AB01 AC06 AD07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁軸と、この弁軸に固定されたアーマチャ
   と、前記弁軸の基端部よりも更に基端側に設けられ、前
   記弁軸を開弁側或いは閉弁側に付勢するコイルスプリン
   グと、このコイルスプリングの付勢力に抗して前記アー
   マチャを吸引することにより前記弁軸を閉弁側或いは開
   弁側に変位させる電磁石と、前記弁軸の基端部に取り付
   けられた被検出体及び前記コイルスプリングの内周側に
   配設される磁気センサと備え、前記電磁石の通電制御を
   通じて弁を開閉駆動するとともに、この弁の開閉駆動に
   伴う前記被検出体の変位に応じて生じる磁界変化を同磁
   気センサによって検出するようにした電磁式弁駆動装置
   において、 前記コイルスプリングをその外周側から覆うことにより
   前記磁気センサを前記電磁石により形成される磁界から
   シールドする磁気シールド部材を備えることを特徴とす
   る電磁式弁駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載した電磁式弁駆動装置にお
   いて、 前記磁気シールド部材は、前記コイルスプリングを前記
   弁軸方向における基端側から更に覆うものであることを
   特徴とする電磁式弁駆動装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載した電磁式弁駆動装
   置において、 前記磁気シールド部材は、前記コイルスプリングを外周
   側から覆う部分と前記電磁石との間の距離が、前記弁の
   開閉駆動に伴って前記被検出体が前記電磁石に最も近接
   する位置まで変位したときの同被検出体と前記電磁石と
   の間の距離よりも短くなるように設定されてなることを
   特徴とする電磁式弁駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載した電磁
   式弁駆動装置において、 前記磁気シールド部材は、前記コイルスプリングの基端
   部が当接される当接部を含み、該当接部により前記コイ
   ルスプリングの位置決めを行うものであることを特徴と
   する電磁式弁駆動装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載した電磁
   式弁駆動装置において、 前記磁気シールド部材は、前記コイルスプリングの内周
   側にまで延設される延設部分を含み、この延設部分によ
   って前記磁気センサの外周部を更に覆うものであること
   を特徴とする電磁式弁駆動装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載した電磁式弁駆動装置にお
   いて、 前記被検出体は磁石により構成され、 前記磁気シールド部材は、前記磁気センサの外周部を覆
   う部分が前記被検出体側に更に延設されるとともに、こ
   の延設部分の肉厚が前記被検出体に近接するほど薄くな
   るように前記延設部分の前記磁気センサの外周部を覆う
   側の面がテーパ状に形成されてなることを特徴とする電
   磁式弁駆動装置。
7. 【請求項７】請求項５に記載した電磁式弁駆動装置にお
   いて、 前記被検出体は、前記延設部分に内包されるように前記
   磁気センサ側に延伸されるとともに前記延設部分により
   支持されることを特徴とする電磁式弁駆動装置。