JP2002048267A - 電磁弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コアの移動及び変形を防止することによって
弁部材の作動不良を防止する電磁弁装置を提供する。 【解決手段】 アーマチュアの移動方向と磁性薄板とが
平行になるように磁性薄板を積層してコア３０、３７を
形成しているため、コイル３６、３８に通電するとコア
３０、３７は強い吸引力を発生する。磁性薄板の縁に張
出し部３４が形成され、この張出し部３４のアーマチュ
ア側にコアケース１０の梁部１３が当接し、梁部１３は
基部１４、１５に架設されている。基部１４、１５がボ
ルト４１、４２で位置決めされることにより、各磁性薄
板が励磁されアーマチュア２４と各磁性薄板との間に吸
引力が発生したとしても各磁性薄板がアーマチュア側に
移動することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁弁装置に関し、
特に内燃機関の吸排気ポートの開閉に適した電磁弁装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体通路を開閉する電磁弁装置が
知られている。電磁弁装置のステータの磁気特性を向上
させるため、珪素鋼板の積層体をコアに用いる手法が広
く採用されている。コイルに通電すると積層体を構成す
る珪素鋼板の各片がそれぞれ励磁されるため、アーマチ
ュアと珪素鋼板との間に生ずる吸引力によりアーマチュ
ア側にコアが移動し、また鋼板の層間にずれが生ずるこ
とによりコアの輪郭が変形する。このようなコアの移動
及び変形を防止する手段としては、凹凸のある鋼板を隣
り合う鋼板の凹凸が互いにはまり合うように積層する手
段、棒状部材により鋼板を串刺し状に結合する手段、隣
り合う鋼板どうしを溶接により固定する手段等が知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のいずれの手段によってもコアの移動及び変形を完全に
防止することは困難である。また、棒状部材により鋼板
を串刺し状に結合する場合、磁気特性の低下を招来す
る。コアが移動又は変形すると、コアとアーマチュアと
の距離が変動することにより所望の弁作動を得ることが
できない。例えば内燃機関の吸排気ポートの開閉に用い
られる電磁弁装置においては、弁閉方向にアーマチュア
を吸引するコアとアーマチュアとの距離が小さくなった
場合、弁部材のシート荷重が低下し、変形量が著しい場
合には吸排気ポートが閉じないこともあり得る。

【０００４】本発明はこのような問題を解決するために
創作されたものであって、コアの移動及び変形を防止す
ることによって弁部材の作動不良を防止する電磁弁装置
を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的
は部品点数を削減し組み付けが容易な電磁弁装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
電磁弁装置によると、ステータ部はコアとコアの外周に
設けられコアを支持しているコアケースとを有し、コア
ケースは梁部と基部とを形成している。アーマチュアの
移動方向と平行に磁性薄板を積層することにより、すな
わちアーマチュアの移動方向と各磁性薄板とが平行にな
るように磁性薄板を積層してコアを形成しているため、
コイルに通電するとコアは強い吸引力を発生する。これ
は主に渦電流が低減されることによる。磁性薄板の縁に
張出し部が形成され、この張出し部のアーマチュア側に
コアケースの梁部が当接し、梁部は基部に架設されてい
る。基部が位置決めされると、各磁性薄板が励磁されア
ーマチュアと各磁性薄板との間に吸引力が発生したとし
ても各磁性薄板がアーマチュア側に移動することがな
い。したがって、コアがアーマチュア側に移動すること
がなく、また磁性薄板の層間にずれが生じないためコア
の輪郭の変形が防止される。これにより、弁部材の作動
不良が防止される。

【０００６】本発明の請求項２記載の電磁弁装置による
と、磁性薄板はコアケースに溶接により固定されている
ため、コアの移動及び変形をより確実に防止することが
できる。

【０００７】本発明の請求項３記載の電磁弁装置は、ア
ーマチュアをそれぞれ反対方向に吸引する第１ステータ
部及び第２ステータ部を備え、アーマチュアが第１ステ
ータ部と第２ステータ部の間を往復移動するものであ
る。アーマチュアの往復移動距離及びアーマチュアとコ
アとの距離は第１ステータ部及び第２ステータ部にそれ
ぞれ備えられているコア同士の距離によって規定される
ところ、それぞれのコアを支持しているコアケースの基
部が互いに当接しているため、アーマチュアの往復移動
距離及びアーマチュアとコアとの距離は第１ステータ部
のコアケースと第２ステータ部のコアケースとによって
規定される。したがって、アーマチュアの往復移動距離
及びアーマチュアとコアとの距離を規定するためのスペ
ーサ等を設ける必要がなく、部品点数を削減して組み付
けを容易にすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
一実施例を図面に基づいて説明する。以下の説明では本
発明を内燃機関の吸気ポートの開閉に用いる電磁吸気弁
装置に適用した実施例を示す。

【０００９】図１に示すように本実施例による電磁吸気
弁装置１は、シリンダヘッド２にボルト４１、４２によ
り締結されている。弁部材２０は燃焼室の吸気ポートを
開閉する。弁部材２０はコイルスプリング５０、５１の
振動により往復移動する。弁部材２０と一体に移動する
アーマチュア２４が吸気ポートの全閉位置でコア３０に
吸着され、全開位置でコア３７に吸着されることにより
吸気ポートの開閉タイミングが制御されている。

【００１０】次に電磁吸気弁装置１を構成する各要素に
ついて詳細に説明する。弁部材２０は吸気ポートに設け
られている弁座４８に着座することにより吸気ポートを
閉塞するように形成されている。弁部材２０からステム
２１が延伸し、ステム２１がステムガイド４７の内壁面
により往復移動自在に支持されている。図１においてス
テム２１の上端部にはスプリング座２５がリテーナ及び
コッタにより分解可能な形で固定されている。スプリン
グ座４６を介してシリンダヘッド２に一端を支持された
コイルスプリング５１はスプリング座２５を弁閉方向
（図１の上方向）に付勢している。ステム２１はラッシ
ュアジャスタ２２を介してアーマチュアシャフト２３に
接続されている。ラッシュアジャスタ２２は、ステム２
１及びアーマチュアシャフト２３に対して相対回転する
ことによりアーマチュアシャフト２３の下端から弁部材
２０までの距離を動的に調整するものである。ラッシュ
アジャスタ２２の構成及び作動の詳細については後述す
る。

【００１１】アーマチュアシャフト２３はダンパベース
２８に固定されている軸受け５３及びエンドボディ４０
に固定されている軸受け５２により往復移動自在に支持
されている。アーマチュアシャフト２３には円盤状のア
ーマチュア２４がレーザ溶接により固定されている。ア
ーマチュアシャフト２３の上端にはスプリング座２６が
圧入により固定されている。コイルスプリング５０は、
スプリング座４５及びエンドキャップ４４を介してエン
ドボディ４０に一端を支持され、スプリング座２６を介
してアーマチュアシャフト２３を弁開方向（図１の下方
向）に付勢している。コイルスプリング５１がステム２
１を弁閉方向に付勢し、コイルスプリング５０がアーマ
チュアシャフト２３を弁開方向に付勢しているため、弁
部材２０、ステム２１、アーマチュアシャフト２３及び
アーマチュア２４は、内部に相対運動を持つ系として往
復運動する。

【００１２】ダンパベース２８に設けられているダンパ
２７は、作動油の粘性抵抗によりアーマチュアシャフト
２３に対してその減速方向に力を加え、アーマチュア２
４とコア３７及びコア３０との衝突による衝撃を緩和
し、また弁座４８と弁部材２０との衝突による衝撃を緩
和することにより吸気ポートの開閉に伴う衝突音を低減
している。

【００１３】ダンパベース２８、コアケース１８、コア
ケース１０、エンドボディ４０は、シリンダヘッド２側
からこの順でボルト４１、４２によりシリンダヘッド２
に固定されている。ダンパベース２８とシリンダヘッド
２との間には位置決めピン４３が設けられている。

【００１４】コアケース１０は、図１、２に示すよう
に、三角柱状の基部１４、１５並びに基部１４、１５に
架設されている板状の梁部１３、１７とからなり、コア
３０を収納している。コアケース１０の材質はアルミニ
ウムその他の非磁性金属である。基部１４、１５にはボ
ルト４１、４２が貫通する貫通孔１１が形成されてい
る。基部１４、１５は、それぞれの側面の１つが互いに
向き合うように対照に形成されている。梁部１３、１７
は互いに同一形状であって、その幅Ｗは基部１４、１５
の高さＨより小さく、その端面は凹部１２、１６を形成
している。コアケース１８はコアケース１０と実質的に
同一の構成である。

【００１５】コア３０は図２に示すように軟磁性薄板の
積層体である。積層体を構成する各軟磁性薄板は、一般
的なＥ型の方向性を持つ圧延鋼板からなり、各磁性薄板
がアーマチュア２４の往復移動方向に平行になるように
積層されている。各軟磁性薄板はその表面が電気絶縁皮
膜で被覆されている。この電気絶縁皮膜は渦電流の発生
を防止することによりコア３０の磁気特性を向上させ
る。切り欠き３２、３３はコイル３６を巻回するために
コア３０の一の側面からこれに向かい合う側面まで通じ
ている。各圧延鋼板の端面によりコア３０には耳状の張
出し部３４、３５が形成されている。張り出し部３４、
３５は図１に示すように反アーマチュア側に形成され
る。張出し部３４、３５はコアケース１０の凹部１２に
はめ込まれ、レーザ溶接によりコアケース１０の梁部１
３、１７に固定される。図２におけるコア３０の上下方
向の長さは、コアケース１０にコア３０を組み付けた状
態において、コア３０の上端面３０ｂとコアケース１０
の上端面１０ａとの間、並びにコア３０の下端面３０ａ
と梁部１３の下端面１６との間に段差が形成されないよ
うに設定されている。尚、コアケース１０の形状はコア
３０との関係においてこのように限定されるものではな
い。例えば梁部１３、１７の幅がコア１０に対してより
狭いものであっても良い。コア３０の中央部にはアーマ
チュアシャフト２３が収納される貫通孔３１が形成され
ている。この貫通孔３１の内壁面は少ない型数の軟磁性
薄板によってコア３０を形成できるように四角柱壁面状
に形成されている。コア３７はコア３０と実質的に同一
の構成である。

【００１６】コイル３６が巻回されたコア３０は、コア
ケース１０に収納され、張出し部３４、３５と梁部１３
とがレーザ溶接されることによりコアケース１０に固定
される。コア３７は同様にしてコアケース１８に固定さ
れる。コア３７、コイル３８及びコアケース１８は特許
請求の範囲に記載された第１ステータ部を構成し、コア
３０、コイル３６及びコアケース１０は特許請求の範囲
に記載された第２ステータ部を構成する。以下、コアケ
ース１８、コイル３８、コア３７をそれぞれ第１コアケ
ース、第１コイル、第１コアといい、コアケース１０、
コイル３６、コア３０をそれぞれ第２コアケース、第２
コイル、第２コアというものとする。図３に示すよう
に、張出し部の形成されていない端部同士で第１コア３
７と第２コア３０とが向かい合うように第１コアケース
１８と第２コアケース１０とは互いに当接する。これに
より、図１に示すように第１コアの端面３７ａと第２コ
アの端面３０ａとの間にアーマチュア２４が収納される
空間が形成される。第１コアの端面３７ａと第２コアの
端面３０ａとの距離は、コアケースの基部の高さＨから
張出し部がはまる側の凹部の深さを減じた長さ、並びに
コアの高さｈから張出し部の幅ｗを減じた長さにより規
定される。

【００１７】以下、ラッシュアジャスタ２２の構成及び
作動について補足説明する。ラッシュアジャスタ２２は
図４に示すように、バルブクリアランス調整部材６１、
コイルスプリング６２および隙間ばめのピン６３を有し
ている。バルブクリアランス調整部材６１は、アーマチ
ュアシャフト側端面がつるまき状の斜面に形成されステ
ム側端面が軸に垂直な平面に形成されている。ステム２
１とアーマチュアシャフト２３との間に生じる相対回転
を利用してステム２１とアーマチュアシャフト２３との
間の距離を変更することにより、弁開閉作動時に生ずる
弁部材２０、弁座４８、アーマチュア２４、コア３０、
３７間の衝突による衝撃を緩和し、また、シリンダヘッ
ド２、コアケース１０、１８、ステム２１、アーマチュ
アシャフト２３等の熱膨張差、並びに弁部材２０のシー
ト部の摩耗によって生ずる各部材間の相対位置のずれを
吸収する。

【００１８】図１、４に基づいて説明すると、弁閉作動
時、第２コイル３６が通電されることにより第２コア３
０がアーマチュア２４を吸引してコイルスプリング５０
が縮みコイルスプリング５１が伸びアーマチュアシャフ
ト２３が弁閉方向に移動するのにともなって、バルブク
リアランス調整部材６１にはステム２１の端面２１ｂ、
アーマチュアシャフト２３の端面２２ｂから互いに反対
向きの回転トルクが伝達される。これらの回転トルクの
大小関係により、バルブクリアランス調整部材６１はス
テム２１に対して相対回転せずアーマチュアシャフト２
３に対して相対回転し、ステム２１とアーマチュアシャ
フト２３との距離は短くなる。

【００１９】弁開作動時、第１コイル３８が通電される
ことにより第１コア３７がアーマチュア２４を吸引して
コイルスプリング５０が伸び、コイルスプリング５１が
縮みアーマチュアシャフト２３が弁開方向に移動するの
にともなって、バルブクリアランス調整部材６１には、
ステム２１の端面２１ｂ及びアーマチュアシャフト２３
の端面２３ｂから互いに反対向きのトルクが伝達され
る。これらのトルクの大小関係により、バルブクリアラ
ンス調整部材６１はアーマチュアシャフト２３に対して
相対回転せずステム２１に対して相対回転し、ステム２
１とアーマチュアシャフト２３との間の距離は変化しな
い。

【００２０】弁閉状態において、シリンダヘッド２、コ
アケース１０、１８、ステム２１、アーマチュアシャフ
ト２３等の熱膨張差によりステム２１とアーマチュアシ
ャフト２３の距離が増大するとき、バルブクリアランス
調整部材６１はコイルスプリング６２によりステム２１
側に付勢されているので、アーマチュアシャフト２３の
つるまき状斜面２３ｂとバルブクリアランス調整部材６
１のつるまき状斜面６１ａとの隙間を塞ぐようにバルブ
クリアランス調整部材６１が回転し、ステム２１、バル
ブクリアランス調整部材６１、アーマチュアシャフト２
３が互いに当接した状態が維持される。

【００２１】ただし、ラッシュアジャスタ２２に上述の
ような作動が保証されるつるまき状斜面６１ａの傾斜角
の範囲は限定されており、ラッシュアジャスタ２２は、
つるまき状斜面６１ａの高低差Ｄ（図４参照）の範囲内
でのみステム２１とアーマチュアシャフト２３との間の
距離を調整することができる。以上、電磁吸気弁装置１
を構成する各要素について説明した。

【００２２】電磁吸気弁装置１によると、コア３０、３
７に張出し部が形成されているため、コアケース１０、
１８がボルト４１、４２により位置決めされることによ
り、コア３０、３７とアーマチュア２４との間に強い吸
引力が発生したとしてもコア３０、３７がアーマチュア
側に移動することがなく、またコア３０、３７を構成し
ている各磁性薄板が互いにずれることがないためコア３
０、３７の輪郭が変形することはない。したがって、コ
ア３０の端面３０ａとコア３７の端面３７ａとの距離は
一定に維持される。

【００２３】仮にコアに張出し部が形成されておらず、
コアが溶接のみによってコアケースに結合されていると
すれば、コアとアーマチュアとの間に生ずる吸引力によ
りコアが移動し、或いはコアを構成している各磁性薄板
が互いにずれてコアの輪郭が変形することによりコア３
０の端面３０ａとコア３７の端面３７ａとの距離が変動
する。これにより、例えば弁閉時においてアーマチュア
シャフト２３とステム２１との間隔が詰まり、ラッシュ
アジャスタ２２が全く作動しなくなる等の不具合が生ず
る。ラッシュアジャスタ２２の作動不良は、弁閉時のシ
ート荷重の低下、アーマチュア２４がコア３０、３７に
吸着されるときの速度のばらつき、アーマチュア２４の
キャッチミス等を招く。

【００２４】本実施例によると、コア３０の端面３０ａ
とコア３７の端面３７ａとの距離は一定に維持されるた
め、ラッシュアジャスタ２２の作動不良による上述の不
具合を防止することができる。

【００２５】尚、本実施例によると、ラッシュアジャス
タ２２によりアーマチュアシャフト２３とステム２１と
の距離を動的に調整する構成を採用しているが、ラッシ
ュアジャスタ２２を備えない場合であっても張出し部を
コア３０、３７に設けることにより次のような効果があ
る。すなわち、ラッシュアジャスタ２２を備えないとき
には、コア３０の端面３０ａとコア３７の端面３７ａと
の距離の変動により、アーマチュアシャフト２３とステ
ム２１との間に設けておくべき隙間が詰まってしまい弁
閉時のシート荷重が低下するところ、コア３０、３７に
張出し部を設けることによりこのような不具合の発生を
防止することができる。

【００２６】また、本実施例によると、張出し部３４、
３５と梁部１３とをレーザ溶接することによりコア３
０、３７とコアケース１０、１８とをより確実に固定し
ている。また、本実施例によると、コアケース１０、１
８を互いに当接させ、これらの間にスペーサを設けてい
ない。したがって、ボルト４１、４２の締め付け力によ
りシリンダヘッド２への電磁吸気弁装置１の固定とコア
３０、３７の端面３０ａ、３７ａ同士の距離の固定とを
する簡素な構成を実現することができる。このことは電
磁吸気弁装置１の部品点数の削減及び組み付け性の向上
に寄与することとなり、その結果として製造コストの削
減にも寄与する。

【００２７】また、本実施例によると、コア３０、３７
を串刺し状に固定するためのピンを必要としないため、
コア３０、３７は磁気特性に優れ、コア３０、３７とア
ーマチュア２４との間に大きな吸引力を発生させること
ができる。

【００２８】尚、コアの張出し部及びコアケースの梁部
は、前述した形状に限られるものではなく、張出し部の
アーマチュア側にコアケースの梁部が当接する構成であ
れば足り、例えば図５に示すような変形が可能である。
図５（Ａ）に示す変形例では梁部７１、７２のアーマチ
ュア側（図５における下側）にコア７０が張り出してい
るため吸引面を広くとることができ、コア７０の磁気特
性を向上させることができる。図５（Ｂ）に示す変形例
では張り出し部がコア７３の反アーマチュア側の端部か
らややアーマチュア側よりに形成されている。尚、図５
において７１ａ、７１ｂ、７３ａ、７３ｂはコイルを巻
回すための切り欠きを表し、７４、７５は梁部を表して
いる。また、上記実施例においては電磁吸気弁装置への
適用例に限って本発明を説明したが、勿論、電磁排気弁
装置その他の電磁弁装置に本発明を適用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電磁吸気弁装置を示す
一部切り欠き断面図である。

【図２】本発明の一実施例による電磁吸気弁装置に係る
コア及びコアケースを示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施例による電磁吸気弁装置に係る
ステータ部を示す斜視図である。

【図４】本発明の一実施例による電磁吸気弁装置に係る
ラッシュアジャスタを示す斜視図である。

【図５】本発明の一実施例による電磁吸気弁装置に係る
ステータ部の変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 電磁吸気弁装置 ２ シリンダヘッド １０ コアケース １３ 梁部 １４ 基部 １８ コアケース ２０ 弁部材 ２２ ラッシュアジャスタ ２３ アーマチュアシャフト ２４ アーマチュア ２７ ダンパ ３０、３７ コア ３６、３８ コイル ４８ 弁座 ５０ コイルスプリング（付勢手段） ５１ コイルスプリング（付勢手段）

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） 3G018 AB09 AB16 BA27 BA38 CA12 DA24 DA36 DA38 DA41 DA65 DA69 DA81 DA83 DA86 GA02 GA14 GA17 GA23 GA24 GA31 GA32 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DD04 EE27 EE48 FA08 GA14 KK17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体通路を開閉する弁部材と、 前記弁部材を弁開方向又は弁閉方向に付勢する付勢手段
   と、 前記弁部材の移動方向と同方向に移動するアーマチュア
   と、 コイルに通電することにより前記アーマチュアを弁開方
   向又は弁閉方向に吸引するステータ部とを備え、 前記ステータ部は、縁に張出し部を形成している磁性薄
   板が前記アーマチュアの移動方向と平行に積層されてい
   るコアと、前記コアの外周に設けられ前記コアを支持し
   ているコアケースであって前記張出し部のアーマチュア
   側に当接している梁部と前記梁部が架設されている基部
   とを形成しているコアケースとを有することを特徴とす
   る電磁弁装置。
2. 【請求項２】 前記磁性薄板は前記コアケースに溶接に
   より固定されていることを特徴とする請求項１記載の電
   磁弁装置。
3. 【請求項３】 第１コイルに通電することにより前記ア
   ーマチュアを弁開方向に吸引する第１ステータ部と、 第２コイルに通電することにより前記アーマチュアを弁
   閉方向に吸引する第２ステータ部とを備え、 前記第１ステータ部のコアケースの基部が前記第２ステ
   ータ部のコアケースの基部に当接していることを特徴と
   する請求項１又は２記載の電磁弁装置。