JP2005299483A - Electromagnetic valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブを構成する機構として好適な電磁駆動バルブに関するものである。 The present invention relates to an electromagnetically driven valve suitable as a mechanism constituting, for example, an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine.
例えば、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブとして、カムシャフトの回転に基づいて開閉駆動されるバルブに代えて、電磁力によって開閉駆動される電磁駆動バルブを採用することが考えられている(例えば、特許文献1参照)。この電磁駆動バルブは、吸気バルブ又は排気バルブとして機能するバルブ、バルブと同軸上に配置され、かつアーマチャが設けられたアーマチャステム、アーマチャを中立位置に付勢する一対のスプリング、及びアーマチャの変位方向についての両側に配設される一対の電磁アクチュエータを備える。各電磁アクチュエータはコア及び電磁コイルを備える。そして、一方の電磁アクチュエータにおける電磁コイルへの通電により励磁電流が流れると、アーマチャに対しコアに向う電磁力が作用する。この電磁力により、アーマチャステムが軸方向へ変位させられてバルブが駆動される。従って、両電磁アクチュエータに交互に励磁電流が流されることによりバルブが開閉駆動される。 For example, as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, it is considered to employ an electromagnetically driven valve that is opened and closed by electromagnetic force instead of a valve that is opened and closed based on the rotation of a camshaft (for example, Patent Document 1). This electromagnetically driven valve is a valve that functions as an intake valve or an exhaust valve, an armature system that is arranged coaxially with the valve and provided with an armature, a pair of springs that urge the armature to a neutral position, and a displacement direction of the armature A pair of electromagnetic actuators disposed on both sides of the. Each electromagnetic actuator includes a core and an electromagnetic coil. When an exciting current flows by energizing the electromagnetic coil in one electromagnetic actuator, an electromagnetic force directed toward the core acts on the armature. By this electromagnetic force, the armature stem is displaced in the axial direction and the valve is driven. Accordingly, the valve is driven to open and close by alternately applying an exciting current to both electromagnetic actuators.
なお、本発明にかかる先行技術文献としては、上述した特許文献1のほかに、下記の特許文献2が挙げられる。
ところで、電磁駆動バルブでは、例えばエンジン停止時にはアーマチャが中立位置で停止している。アーマチャを中立位置から変位させてバルブを駆動する際には、その変位方向の電磁アクチュエータにおける電磁コイルに通電することとなる。この駆動に要するエネルギー(消費電力)を低減する観点からは、電磁コイルに対する通電電流を少なくすることが望ましい。ところが、上述した特許文献1及び特許文献2を含め、従来の電磁駆動バルブでは、こうした始動時の消費電力を低減するための工夫がなされていないのが実情である。 By the way, in the electromagnetically driven valve, for example, when the engine is stopped, the armature is stopped at the neutral position. When the armature is displaced from the neutral position and the valve is driven, the electromagnetic coil in the electromagnetic actuator in the displacement direction is energized. From the viewpoint of reducing the energy (power consumption) required for driving, it is desirable to reduce the energization current to the electromagnetic coil. However, in reality, the conventional electromagnetically driven valves including Patent Document 1 and Patent Document 2 described above have not been devised to reduce the power consumption at the time of starting.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、中立位置で停止しているアーマチャを作動させる際の消費電力を少なくすることのできる電磁駆動バルブを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an electromagnetically driven valve capable of reducing power consumption when operating an armature stopped at a neutral position. is there.
以下、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記載する。
請求項1に記載の発明では、バルブと、前記バルブと同軸上に配置され、かつアーマチャが設けられたアーマチャステムと、前記アーマチャの変位方向についての両側に配設されるとともに、コア及び電磁コイルを有し、同電磁コイルへの通電に伴い発生する電磁力を前記アーマチャに作用させることにより、前記アーマチャステムを軸方向へ変位させて前記バルブを駆動する一対の電磁アクチュエータとを備える電磁駆動バルブにおいて、前記両電磁アクチュエータ及び前記アーマチャの側方近傍に設けられたサイドコアと、前記アーマチャが前記両電磁アクチュエータ間の中立位置で停止している状態で、一方の電磁アクチュエータの電磁コイルに通電されたときに、前記アーマチャ及び前記サイドコアを順に通る磁束を、前記アーマチャステムから離れるほど、前記アーマチャについての前記中立位置から変位方向へ遠ざかるように偏向させる磁束偏向手段とを備えている。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, the valve, the armature stem disposed coaxially with the valve and provided with the armature, and disposed on both sides in the displacement direction of the armature, the core and the electromagnetic coil And a pair of electromagnetic actuators for driving the valve by displacing the armature stem in the axial direction by applying an electromagnetic force generated upon energization of the electromagnetic coil to the armature. The side coil provided in the lateral vicinity of the both electromagnetic actuators and the armature, and the armature is stopped at a neutral position between the two electromagnetic actuators, and the electromagnetic coil of one electromagnetic actuator is energized. Sometimes the magnetic flux passing through the armature and the side core in turn is Farther from the stem, and a magnetic flux deflecting means for deflecting away from said neutral position for the armature to the displacement direction.
上記の構成によれば、アーマチャが中立位置で停止している状態で、一方の電磁アクチュエータにおける電磁コイルに通電すると、アーマチャ及びコアからなる磁気回路が形成されるとともに、アーマチャ、サイドコア及びコアからなる磁気回路が形成され、電磁コイルの周りに磁束が生じ、アーマチャに対しコアに向う電磁力が作用する。この電磁力により、アーマチャがアーマチャステムを伴ってコア側へ吸引されて変位し、そのアーマチャステムと同軸上のバルブが開閉駆動される。 According to the above configuration, when the electromagnetic coil in one electromagnetic actuator is energized while the armature is stopped at the neutral position, a magnetic circuit including the armature and the core is formed, and the armature, the side core, and the core are included. A magnetic circuit is formed, a magnetic flux is generated around the electromagnetic coil, and an electromagnetic force directed toward the core acts on the armature. By this electromagnetic force, the armature is attracted to the core side with the armature stem and displaced, and the valve coaxial with the armature stem is driven to open and close.
ところで、アーマチャ、サイドコア及びコアからなる上記磁気回路において、サイドコア内における磁束の向きが仮にアーマチャステムに直交しているとすると、その磁束によっては、電磁力についてコアに向う分力が発生しない。この点、請求項1に記載の発明では、磁束はサイドコア内を通過する際、アーマチャステムから離れるほど、アーマチャについての中立位置から変位方向へ遠ざかるように偏向される。この偏向によりアーマチャに対し、電磁力についてコアに向う分力が生み出される。この分力の分、電磁コイルに通電する電流が少なくてすみ、駆動エネルギーを低減させることが可能となる。表現を変えると、少ない通電電流であっても、中立位置で停止しているアーマチャを変位させてバルブを開閉駆動することが可能となり、消費電力を少なくすることができる。 By the way, in the magnetic circuit including the armature, the side core, and the core, if the direction of the magnetic flux in the side core is orthogonal to the armature stem, the magnetic force does not generate a component force toward the core. In this regard, according to the first aspect of the present invention, when the magnetic flux passes through the side core, the magnetic flux is deflected away from the neutral position of the armature in the displacement direction as the distance from the armature stem increases. This deflection creates a component force for the armature toward the core for the electromagnetic force. As a result of this component force, less current is passed through the electromagnetic coil, and drive energy can be reduced. In other words, even with a small energization current, the armature stopped at the neutral position can be displaced to open and close the valve, thereby reducing power consumption.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記サイドコアは、前記アーマチャステム及び前記両電磁アクチュエータを覆うケースの一部により構成されているとする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the side core is constituted by a part of a case that covers the armature stem and the two electromagnetic actuators.
上記の構成によれば、アーマチャステム及び両電磁アクチュエータを覆うケースの一部がサイドコアとして機能するため、ケースとは別にサイドコアを設けなくてもよく、部品点数を少なくすることができる。 According to said structure, since a part of case which covers an armature stem and both electromagnetic actuators functions as a side core, it is not necessary to provide a side core separately from a case, and can reduce a number of parts.
請求項3に記載の発明では、請求項1又は2に記載の発明において、前記磁束偏向手段は、前記サイドコアにおいて、前記アーマチャについての前記中立位置に対応する箇所に設けられた第1空隙を備えるとする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the magnetic flux deflecting means includes a first gap provided at a position corresponding to the neutral position of the armature in the side core. And
上記の構成によれば、空隙における空気は磁束の抵抗となる。このことから、磁束は、中立位置で停止しているアーマチャ及びサイドコアを順に通過する際、第1空隙を避けようとする。この第1空隙は、アーマチャについての中立位置に対応する箇所に設けられているため、サイドコア内での磁束の向きがアーマチャステムに直交することはなく、電磁コイルへの通電当初からアーマチャには、電磁力についてコアに向う分力が作用することとなる。 According to said structure, the air in a space | gap becomes resistance of magnetic flux. For this reason, the magnetic flux tries to avoid the first gap when sequentially passing through the armature and the side core stopped at the neutral position. Since the first gap is provided at a position corresponding to the neutral position of the armature, the direction of the magnetic flux in the side core is not perpendicular to the armature stem, and from the beginning of energization to the electromagnetic coil, A component force toward the core acts on the electromagnetic force.
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の発明において、前記第1空隙は、前記サイドコアの少なくとも内側面に開口する溝により構成されているとする。
上記の構成によれば、サイドコアの内側面に開口する第1空隙が磁束の抵抗となり、アーマチャからの磁束がサイドコアを通過する際、アーマチャのいずれかの変位方向に確実に偏向させられる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the first gap is constituted by a groove that opens at least on the inner side surface of the side core.
According to said structure, the 1st space | gap opened to the inner surface of a side core becomes resistance of magnetic flux, and when the magnetic flux from an armature passes a side core, it is reliably deflected in the displacement direction of the armature.
請求項5に記載の発明では、請求項1〜4のいずれか1つに記載の発明において、前記磁束偏向手段は、前記サイドコアに設けられ、かつ前記アーマチャステムから離れるほど、前記アーマチャについての前記中立位置から変位方向へ遠ざかるように傾斜するものであるとする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the magnetic flux deflecting means is provided in the side core, and the further away from the armature stem, the more about the armature. Suppose that it inclines so that it may move away from a neutral position to a displacement direction.
上記の構成によれば、磁束は、中立位置で停止しているアーマチャ及びサイドコアを順に通過する際、第2空隙を避けようとする。この第2空隙は、アーマチャステムから離れるほど、アーマチャについての中立位置から変位方向へ遠ざかるように傾斜している。そのため、サイドコア内での磁束の向きは、第2空隙によりその傾斜方向と同一又は略同一に偏向される。この偏向により、電磁力についてコアに向う分力が確実に発生する。 According to the above configuration, the magnetic flux tries to avoid the second air gap when sequentially passing through the armature and the side core stopped at the neutral position. This 2nd space | gap is inclined so that it may move away from the neutral position about an armature in a displacement direction, so that it leaves | separates from an armature stem. Therefore, the direction of the magnetic flux in the side core is deflected in the same or substantially the same direction as the tilt direction by the second gap. This deflection reliably generates a component force toward the core for the electromagnetic force.
請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の発明において、前記第2空隙の反アーマチャステム側の端部は前記サイドコアの外側面から離間しているとする。
上記の構成によれば、第2空隙によって偏向された磁束は、その第2空隙の反アーマチャステム側の端部に至ると、向きをアーマチャの変位方向に変える。そのため、一旦偏向させた磁束をサイドコアからコアに確実に戻すことができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, it is assumed that the end portion of the second gap on the side opposite to the armature stem is separated from the outer surface of the side core.
According to the above configuration, when the magnetic flux deflected by the second air gap reaches the end of the second air gap on the side opposite to the armature stem, the direction is changed to the armature displacement direction. Therefore, the magnetic flux once deflected can be reliably returned from the side core to the core.
請求項7に記載の発明では、請求項5又は6に記載の発明において、前記第2空隙は、前記アーマチャの変位方向に互いに離間した状態で複数設けられているとする。
上記の構成によれば、電磁コイルへの通電に伴い発生する上記電磁力によりアーマチャが中立位置から変位すると、その変位に伴いアーマチャとサイドコアとの位置関係が変化する。しかし、サイドコア内には複数の第2空隙が互いに離間した状態で設けられているため、アーマチャから出てサイドコア内を通過する磁束の向きは、アーマチャの位置に拘らずいずれかの第2空隙によって偏向される。従って、上述した請求項1に記載の発明の効果を持続することができる。
In the invention according to claim 7, in the invention according to claim 5 or 6, a plurality of the second gaps are provided in a state of being separated from each other in the displacement direction of the armature.
According to the above configuration, when the armature is displaced from the neutral position by the electromagnetic force generated when the electromagnetic coil is energized, the positional relationship between the armature and the side core is changed along with the displacement. However, since the plurality of second gaps are provided in the side core so as to be spaced apart from each other, the direction of the magnetic flux that exits the armature and passes through the side core is determined by any of the second gaps regardless of the position of the armature. Deflected. Therefore, the effect of the invention described in claim 1 can be maintained.
以下、本発明の電磁駆動バルブを具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に示すように、内燃機関のシリンダヘッド11には、吸気通路の一部又は排気通路の一部をなし、かつ燃焼室12に連通するポート13が形成されている。ポート13の燃焼室12側の端部にはバルブシート14が設けられている。シリンダヘッド11には、吸気バルブ又は排気バルブとして機能するバルブ15が設けられている。バルブ15は、バルブガイド16により軸方向(図の上下方向)への往復動可能に支持されたバルブステム15Aと、そのバルブステム15Aの下端に設けられた弁体15Bとを備える。ポート13は、バルブステム15Aが下方へ変位して弁体15Bがバルブシート14から離座することにより燃焼室12と連通(開弁)状態となる。また、ポート13は、バルブステム15Aが上方へ変位して弁体15Bがバルブシート14に着座することにより燃焼室12と遮断(閉弁)状態となる。
Hereinafter, an embodiment of an electromagnetically driven valve according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
バルブステム15Aの上部にはロアリテーナ17が取付けられている。シリンダヘッド11とロアリテーナ17との間であってバルブステム15Aの周りには、ロアスプリング18が圧縮状態で配置されており、このロアスプリング18によってバルブ15が閉弁方向(上方)へ常に付勢されている。
A
バルブステム15Aと同軸上には、非磁性材料からなるアーマチャステム19が軸方向(図1の上下方向)への往復動可能に配置されている。アーマチャステム19の上端部にはアッパリテーナ21が取付けられている。シリンダヘッド11には、ケース20を介してアッパキャップ22が固定されている。アッパキャップ22とアッパリテーナ21との間には、アッパスプリング23が圧縮状態で配置されている。このアッパスプリング23によってアッパリテーナ21が常に下方へ付勢されている。
On the same axis as the
アーマチャステム19とバルブステム15Aとの間にはラッシュアジャスタ30が配置されている。ラッシュアジャスタ30は、弁体15Bとシリンダヘッド11との間の熱膨張差や、バルブシート14及び弁体15Bの摩耗に起因するバルブステム15Aとアーマチャステム19との相対変位等を吸収することにより、これらバルブステム15A及びアーマチャステム19間に隙間が生ずるのを抑制するためのものである。
A
アーマチャステム19の軸方向における略中央部には、アーマチャ24が固定されている。ケース20内において、アーマチャ24とアッパリテーナ21との間にはアッパコア25が固定されている。同じく、ケース20内において、アーマチャ24とロアリテーナ17との間にはロアコア26が固定されている。アーマチャステム19はこれらのアッパコア25及びロアコア26に挿通され、滑り軸受27によって同コア25,26に往復動可能に支持されている。
An
アッパコア25において、アーマチャ24と対向する面(図1の下面)には、アーマチャステム19を間に挟んだ状態で2本の溝25Aが形成され、略矩形状に巻かれた電磁コイルとしてのアッパコイル28の多くの部分が、これらの溝25A内に収容されている。アッパコイル28は少なくとも溝25A内では合成樹脂40によって被覆されている。そして、これらのアッパコア25及びアッパコイル28により、バルブ15を閉弁方向に駆動するための閉駆動用電磁アクチュエータ29が構成されている。
In the
同様に、ロアコア26においてアーマチャ24と対向する面(図1の上面)には、アーマチャステム19を間に挟んだ状態で2本の溝26Aが形成され、略矩形状に巻かれた電磁コイルとしてのロアコイル31の多くの部分が、これらの溝26A内に収容されている。ロアコイル31は少なくとも溝26A内では合成樹脂40によって被覆されている。そして、これらのロアコア26及びロアコイル31により、バルブ15を開弁方向に駆動するための開駆動用電磁アクチュエータ32が構成されている。
Similarly, two
さらに、図1及び図2に示すように、開閉両駆動用電磁アクチュエータ32,29及びアーマチャ24の側方近傍にはサイドコア33が配置されている。サイドコア33は、本実施形態では前述したケース20の側壁部によって構成されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2,
サイドコア33の内側面33A及び外側面33Bにおいて、アーマチャ24の中立位置に対応する箇所には、それぞれ第1空隙34,35が互いに離間した状態で設けられている。ここで、アーマチャ24の中立位置とは、開閉両駆動用電磁アクチュエータ32,29のコイル31,28に通電しないときにアーマチャ24が停止する位置であり、ロアスプリング18及びアッパスプリング23の両付勢力が釣合う位置である。本実施形態では、コア25,26間において、アーマチャステム19の軸方向についての中間位置が前記中立位置とされている。
On the
内側の第1空隙34は、サイドコア33の内側面33Aにおいて開口する溝によって構成されている。この溝は、アーマチャステム19から離れるほど上下の間隔が狭くなる略三角形の断面形状を有している。また、外側の第1空隙35は、サイドコア33の外側面33Bにおいて開口する溝によって構成されている。この溝は、アーマチャステム19に近づくほど上下の間隔が狭くなる略三角形の断面形状を有している。
The inner
また、サイドコア33の内部であって、第1空隙34,35の上方及び下方にはそれぞれ複数の第2空隙36,37が設けられている。各第2空隙36及び各第2空隙37は、アーマチャステム19から離れるほど、アーマチャ24についての中立位置から変位方向(上下方向)へ遠ざかるように傾斜している。隣合う第2空隙36(37)は所定の間隔を隔てて互いに離間している。すなわち、上側の複数の第2空隙36は、互いに平行状態でアーマチャステム19から離れるほど高くなるように傾斜している。これに対し、下側の複数の第2空隙37は、互いに平行状態で、アーマチャステム19から離れるほど低くなるように傾斜している。
A plurality of
第2空隙36,37のアーマチャステム19寄りの端部(内端部)はサイドコア33の内側面33Aに近接している。これに対し、第2空隙36,37の反アーマチャステム側の端部(外端部)はサイドコア33の外側面33Bから比較的大きく離れた箇所、例えばサイドコア33の厚み方向における中間付近に位置している。
End portions (inner end portions) of the
なお、中立位置から変位方向へ最も離れた箇所の第2空隙36,37を磁束が通るときには、磁束を第2空隙36,37によって偏向しつつ早くコア25,26に戻すことが、同コア25,26に向う電磁力を効率よく発生させるうえで有効である。この点を考慮して、本実施形態では、複数の第2空隙36のうち最上のものについては、その外端部が、他の第2空隙36の外端部よりもアーマチャステム19寄りに位置するように形成されている。同様に、複数の第2空隙37のうち最下のものについては、その外端部が、他の第2空隙37の外端部よりもアーマチャステム19寄りに位置するように形成されている。
Note that when the magnetic flux passes through the
上述した第1空隙34,35及び第2空隙36,37は、アーマチャ24が中立位置で停止している状態でコイル28,31に通電されたときに、アーマチャ24及びサイドコア33を順に通る磁束を、アーマチャステム19から離れるほど、アーマチャ24についての中立位置から変位方向へ遠ざかるように偏向させる磁束偏向手段を構成している。
The
上記のようにして本実施形態の電磁駆動バルブが構成されている。図1は、エンジンの停止時等、開閉両駆動用電磁アクチュエータ32,29のコイル31,28への通電が停止されているときの状態を示している。この状態では、アーマチャ24が中立位置に停止し、弁体15Bがバルブシート14から下方に離座してバルブ15が若干開弁している。
The electromagnetically driven valve according to this embodiment is configured as described above. FIG. 1 shows a state in which energization to the
この状態から、例えばロアコイル31への通電により吸引電流が流れると、図2に示すように、アーマチャ24及びロアコア26からなる磁気回路38が形成されるとともに、アーマチャ24、サイドコア33及びロアコア26からなる磁気回路39が形成され、ロアコイル31の周りに磁力線が生ずる。後者の磁気回路39において、アーマチャ24及びサイドコア33を順に通る磁束が発生する際、サイドコア33内における磁束の向きが仮にアーマチャステム19に直交していると、その磁束によっては、電磁力についてロアコア26に向う分力が発生しない。この点、本実施形態では、磁束がサイドコア33内を通過する際、アーマチャステム19から離れるほど、アーマチャ24についての中立位置から変位方向(下方)へ遠ざかるように斜めに偏向される。
From this state, for example, when an attractive current flows by energizing the
これは、以下の(i)〜(iii )の理由による。
(i)サイドコア33において、アーマチャ24についての中立位置に対応する箇所に第1空隙34,35が設けられていることによる。しかも、内側の第1空隙34はサイドコア33の内側面33Aにおいて開口する溝によって構成されている。こうした第1空隙34,35における空気は磁束の抵抗となる。これらのことから、中立位置で停止しているアーマチャ24から出た磁束がサイドコア33を通過する際、なるべく抵抗の少ないところを通過しようとする。第1空隙34,35を横断する磁束はほとんどなく、大半の磁束は第1空隙34,35を避けて通過する。このため、サイドコア33内での磁束の向きがアーマチャステム19に直交することはなく、アーマチャステム19から離れるほど、アーマチャ24についての中立位置から変位方向へ遠ざかるように偏向される。
This is due to the following reasons (i) to (iii).
(I) In the
(ii)サイドコア33の内部に、アーマチャステム19から離れるほど、アーマチャ24についての中立位置から変位方向へ遠ざかるように傾斜する第2空隙37が設けられていることによる。すなわち、上記(i)と同様の理由により、中立位置で停止しているアーマチャ24から出た磁束がサイドコア33を通過する際、その磁束は第2空隙37を避けようとする。そのため、サイドコア33内での磁束の向きは、第2空隙37によりその傾斜方向と略同一方向に偏向される。
(Ii) This is because the
(iii )複数の第2空隙37がサイドコア33の内部において、アーマチャ24の変位方向に互いに離間した状態で設けられていることによる。すなわち、ロアコイル31への通電に伴い発生する上記電磁力によりアーマチャ24が中立位置から変位すると、その変位に伴い、図4及び図5に示すようにアーマチャ24とサイドコア33との位置関係が変化する。なお、図4及び図5中の二点鎖線は、中立位置でのアーマチャ24を示している。しかし、サイドコア33内には、上記のように第2空隙37がアーマチャ24の変位方向に複数設けられているため、アーマチャ24から出てサイドコア33内を流れる磁束の向きは、アーマチャ24の位置に拘らずいずれかの第2空隙37によって偏向される。
(Iii) This is because the plurality of
上記のように第2空隙37によって偏向された磁束は、その第2空隙37の反アーマチャステム側の端部(外端部)に至ると、向きをアーマチャ24の変位方向に変える。そして、磁束は変位方向についての最も下方に位置する第2空隙37を通過すると、向きをロアコア26側へ変える。
When the magnetic flux deflected by the
図3に示すように、上記偏向された磁束による電磁力Fはアーマチャステム19に直交する成分(分力F1)と、同アーマチャステム19に平行な方向の成分(分力F2)とに分解される。このように、アーマチャ24に対し、電磁力Fについての外側方へ向う分力F1だけでなく、ロアコア26に向う分力F2が生み出される。この分力F2が、磁気回路38による開駆動用電磁アクチュエータ32に向う本来の電磁力に加わる。これらの電磁力により、アーマチャ24が下方へ変位し、弁体15Bがバルブシート14からさらに離れる。アーマチャ24がさらに変位すると、ロアコア26に当接して弁体15Bが全開状態になる。
As shown in FIG. 3, the electromagnetic force F generated by the deflected magnetic flux is decomposed into a component orthogonal to the armature stem 19 (component force F1) and a component parallel to the armature stem 19 (component force F2). The In this way, not only the component force F1 toward the outer side of the electromagnetic force F but also the component force F2 toward the
この状態からロアコイル31への通電が停止されると、アーマチャ24を全開状態に保持するための磁気吸引力が消滅する。このため、アーマチャ24は、ロアスプリング18の付勢力により閉駆動用電磁アクチュエータ29に向けて変位し始める。
When energization to the
その後、アーマチャ24の変位量が所定値に達すると、アッパコイル28への通電が開始される。この通電によりアッパコイル28に吸引電流が流れると、アーマチャ24及びアッパコア25からなる磁気回路が形成されるとともに、アーマチャ24、サイドコア33及びアッパコア25からなる磁気回路が形成される。アッパコイル28の周りに磁力線が生じ、アーマチャ24に対し閉駆動用電磁アクチュエータ29に向う電磁力が発生し、アーマチャ24が上方へ変位する。アーマチャ24がさらに変位すると、弁体15Bはバルブシート14に着座して全閉状態となり、バルブステム15Aはそれ以上閉弁方向に変位しなくなる。このため、その後は、アーマチャステム19のみがアッパスプリング23に抗して同方向へ変位する。その後、アーマチャ24がアッパコア25に当接すると、アーマチャステム19はそれ以上同方向に変位しなくなる。
Thereafter, when the amount of displacement of the
この状態からアッパコイル28への通電が停止されると、アーマチャ24を全閉状態に保持するための磁気吸引力が消滅する。このため、アーマチャ24は、アッパスプリング23の付勢力により開駆動用電磁アクチュエータ32に向けて変位し始める。
When the energization of the
その後、アーマチャ24の変位量が所定値に達すると、ロアコイル31への通電が開始される。この通電によりロアコイル31に吸引電流が流れると、アーマチャ24に対し開駆動用電磁アクチュエータ32に向う電磁力が作用し、アーマチャ24が下方へ変位する。
Thereafter, when the amount of displacement of the
従って、上記のようにアッパコイル28及びロアコイル31に交互に励磁電流が流されるように開閉両駆動用電磁アクチュエータ32,29に対する通電を制御することにより、バルブ15が開閉駆動されて吸気バルブ又は排気バルブとして機能する。
Accordingly, by controlling the energization of the open / close drive
なお、アーマチャ24が中立位置で停止している状態から、アッパコイル28への通電により吸引電流が流れる場合については説明を省略するが、基本的には、上記と同様である。
Note that the description of the case where the attracting current flows by energizing the
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
(1)開閉両駆動用電磁アクチュエータ32,29及びアーマチャ24の側方近傍にサイドコア33を設け、そのサイドコア33内に、アーマチャステム19から離れるほど、アーマチャ24についての中立位置から変位方向へ遠ざかるように傾斜する第2空隙36,37を設けている。このため、サイドコア33内での磁束の向きを第2空隙36,37の傾斜方向と略同一方向に偏向させて、電磁力Fについてコア25,26に向う分力F2を発生させることができる。この分力F2が発生する分、コイル28,31に通電する電流が少なくてすみ、少ない通電電流であっても、中立位置で停止しているアーマチャ24を変位させてバルブ15を開閉駆動することが可能となる。中立位置からの動き出し時における通電電量を減らし、消費電力を少なくすることができる。
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) A
(2)サイドコア33において、アーマチャ24についての中立位置に対応する箇所に第1空隙34,35を設けている。このため、コイル28,31への通電当初に、サイドコア33内での磁束の向きがアーマチャステム19に直交するのを抑制することができる。サイドコア33内での磁束の向きを、アーマチャステム19から離れるほど、アーマチャ24についての中立位置から変位方向へ遠ざかるように偏向させることが可能となる。
(2) In the
(3)第1空隙34を、サイドコア33の内側面33Aにおいて開口する溝によって構成している。この第1空隙34が磁束の通過の抵抗となる。このため、アーマチャ24からの磁束がサイドコア33を通過する際、第2空隙36,37のいずれかに確実に偏向させることができる。
(3) The
(4)複数の第2空隙36,37を、サイドコア33の内部において、アーマチャ24の変位方向に互いに離間した状態で設けている。そのため、アーマチャ24が中立位置から変位を開始した後、しばらくの間は、その変位量に拘らず磁束を偏向させることができ、上記(1)の効果をより確実なものとすることができる。
(4) The plurality of
(5)第2空隙36,37の反アーマチャステム側の端部(外端部)をサイドコアの外側面33Bから離間させている。そのため、第2空隙36,37によって偏向されてその外端部に至った磁束の向きをアーマチャ24の変位方向に変え、サイドコア33からコア25,26に確実に戻すことができる。
(5) The end portions (outer end portions) on the side opposite to the armature stem of the
(6)第2空隙36のうち最上のものの外端部については、他のものよりもアーマチャステム19寄りに位置させている。同様に、第2空隙37のうち最下のものの外端部については、他のものよりもアーマチャステム19寄りに位置させている。そのため、磁束を第2空隙36,37によって偏向させつつ早くコア25,26に戻して、同コア25,26に向う電磁力を効率よく発生させることができる。
(6) The outer end of the uppermost one of the
(7)アーマチャステム19及び開閉両駆動用電磁アクチュエータ32,29を覆うケース20の一部をサイドコア33として機能させている。このため、サイドコア33を別途設けなくてもよく、部品点数の低減を図ることができる。
(7) A part of the
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・第1空隙34,35の断面形状を、前述した三角形以外の形状に変更してもよい。
・第2空隙36,37の断面形状や数を前記実施形態と異ならせてもよい。例えば、前記実施形態では直線状の断面形状としたが、湾曲した断面形状に変更してもよい。
Note that the present invention can be embodied in another embodiment described below.
-You may change the cross-sectional shape of the 1st space |
The cross-sectional shape and number of the
・第2空隙36,37のアーマチャステム19側端部(内端部)をサイドコア33の内側面33Aに開口させてもよい。
・サイドコア33をケース20とは別部材によって構成してもよい。
The end portions (inner end portions) of the
The
・アーマチャステム19を弁体15Bの開弁方向へ付勢するアッパスプリング23の位置をロアコア26の下方に変更してもよい。この場合、例えばアーマチャステム19の下端部にリテーナを装着し、このリテーナとロアコア26との間にアッパスプリング23を配置する。
The position of the
15…バルブ、19…アーマチャステム、20…ケース、24…アーマチャ、25…アッパコア、26…ロアコア、28…アッパコイル(電磁コイル)、29…閉駆動用電磁アクチュエータ、31…ロアコイル(電磁コイル)、32…開駆動用電磁アクチュエータ、33…サイドコア、33A…内側面、33B…外側面、34,35…第1空隙(磁束偏向手段)、36,37…第2空隙(磁束偏向手段)、F…電磁力。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記バルブと同軸上に配置され、かつアーマチャが設けられたアーマチャステムと、前記アーマチャの変位方向についての両側に配設されるとともに、コア及び電磁コイルを有し、同電磁コイルへの通電に伴い発生する電磁力を前記アーマチャに作用させることにより、前記アーマチャステムを軸方向へ変位させて前記バルブを駆動する一対の電磁アクチュエータとを備える電磁駆動バルブにおいて、
前記両電磁アクチュエータ及び前記アーマチャの側方近傍に設けられたサイドコアと、
前記アーマチャが前記両電磁アクチュエータ間の中立位置で停止している状態で、一方の電磁アクチュエータの電磁コイルに通電されたときに、前記アーマチャ及び前記サイドコアを順に通る磁束を、前記アーマチャステムから離れるほど、前記アーマチャについての前記中立位置から変位方向へ遠ざかるように偏向させる磁束偏向手段と
を備えることを特徴とする電磁駆動バルブ。 A valve,
The armature stem is disposed coaxially with the valve and provided with an armature, and is disposed on both sides of the armature in the displacement direction, and has a core and an electromagnetic coil. In an electromagnetically driven valve comprising a pair of electromagnetic actuators that actuate the generated electromagnetic force on the armature to displace the armature stem in the axial direction and drive the valve,
A side core provided in the lateral vicinity of both the electromagnetic actuator and the armature;
When the armature is stopped at the neutral position between the two electromagnetic actuators, when the electromagnetic coil of one of the electromagnetic actuators is energized, the magnetic flux passing through the armature and the side core in sequence is separated from the armature stem. And a magnetic flux deflecting means for deflecting the armature so as to move away from the neutral position in the displacement direction.
Priority Applications (1)
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JP2004115980A JP2005299483A (en) | 2004-04-09 | 2004-04-09 | Electromagnetic valve |
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JP2004115980A Pending JP2005299483A (en) | 2004-04-09 | 2004-04-09 | Electromagnetic valve |
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- 2004-04-09 JP JP2004115980A patent/JP2005299483A/en active Pending
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