JP2005351218A - 電磁駆動弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を容易にする。
【解決手段】 アーマチャステムガイド36を、バルブ6側の下コア24に設けたことで、アーマチャステムガイド36にて確実にアーマチャステム32が支持される。このためバルブ6とは反対側の上コア22にはブシュ等の軸受け部材は設ける必要がなく、上コア22内の貫通孔22aにはリフト量センサ34の直線変位検出用コイル34aが配置できる。又、下スプリング46の基端内側にロアリテーナ44の基部44aが配置され、基部44aの内側に設けられた収納空間44bにはアッパーリテーナ38の一部が配置されている。このことにより弁軸方向のサイズを短くできる。又、収納空間44b内にはラッシュアジャスタ48も収納されている。このことにより電磁駆動弁2において弁軸方向の長大化の抑制を容易にすることができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、電磁コイルへの通電により2つのコアにおける電磁力を制御することでこの2つのコア間でアーマチャを駆動させることによりアーマチャステムを介してバルブの開閉を行う電磁駆動弁に関する。
バルブカムを回転させる内燃機関の直打式動弁系において、密閉式ラッシュアジャスタをリテーナを介してコイルスプリングの内側に配置することで弁軸方向の長さを短縮した構成が知られている(例えば特許文献1参照)。
特開2002−371810号公報(第3−4頁、図1)
電磁駆動弁においては、2つのコア間にあるアーマチャを弁軸方向に駆動してアーマチャステムを介してバルブを開閉駆動する構成である。この構成ではアーマチャステムを確実に支持する必要があり、このために2つのコアのそれぞれに最大限離してブシュ等の軸受け部材を2つ取り付けている。
そして電磁駆動弁ではアーマチャステムによるバルブのリフト量を、バルブとは反対側のアーマチャステム基端側でリフト量センサにより検出することになる。しかし、ブシュ等の軸受け部材よりも更に外側にリフト量センサを配置する必要があり、最大限弁軸方向に離して配置された2つのブシュよりも外側へリフト量センサが配置されることになる。このことから電磁駆動弁では、弁軸方向での長大化を抑制することが困難である。
又、電磁駆動弁においては、バルブの開閉駆動のためには2つのコイルスプリングを弁軸上に配置する必要があり、更にこれらコイルスプリングの端部を受ける各リテーナも、弁軸上に配置する必要があり、このような構成によっても弁軸方向での長大化を抑制することが困難である。
本発明は、電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を容易にすることを目的とするものである。
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に記載の電磁駆動弁は、2つの電磁コイル、該電磁コイルにより励磁される2つのコア及び該2つのコア間に配置されたアーマチャを備え、前記電磁コイルへの通電により前記2つのコアにおける電磁力を制御することで前記2つのコア間で前記アーマチャを弁軸方向に駆動させることによりアーマチャステムを介してバルブの開閉を行う電磁駆動弁であって、前記アーマチャよりも前記バルブ側にアーマチャステムガイドを設けて前記アーマチャステムを軸受けすることで前記アーマチャを支持したことを特徴とする。
アーマチャステムガイドをバルブ側に設けたことで、アーマチャステムガイドにて確実にアーマチャステムが支持される。このためバルブとは反対側にはブシュ等の軸受け部材は設ける必要がない。例え設けたとしても、アーマチャステムガイドから最大限離す必要はなく、バルブと反対側での取り付け位置の自由度が高い。
したがってリフト量センサ等をバルブ側に近づけて配置することにおいて、ブシュ等の軸受け部材により阻止されにくくすることができる。このため電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を容易にすることができる。
請求項2に記載の電磁駆動弁では、請求項1において、前記2つのコアのうちで前記バルブ側のコアに前記アーマチャステムガイドを設けたことを特徴とする。
このようにアーマチャステムガイドをバルブ側のコアに設けることにより、容易にアーマチャよりもバルブ側にアーマチャステムガイドを設けることができる。
請求項3に記載の電磁駆動弁では、請求項1又は2において、前記アーマチャに対して前記バルブとは反対側には前記アーマチャステムのための軸受け部材は設けないことを特徴とする。
このようにアーマチャステムガイドにて確実にアーマチャステムを支持することにより、バルブとは反対側にブシュ等の軸受け部材は設けないようにすることで、リフト量センサ等の配置が阻止されるのを完全に排除できる。このためリフト量センサ等をバルブ側に近づけて配置することが確実にでき、電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を容易にすることができる。
請求項4に記載の電磁駆動弁では、請求項1〜3のいずれかにおいて、前記アーマチャに対して前記バルブとは反対側に前記アーマチャの駆動量を検出するリフト量センサを設けたことを特徴とする。
このようにリフト量センサが設けられることにより、長大化を抑制した配置がブシュ等の軸受け部材に阻止されにくいので、電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を容易にすることができる。
請求項5に記載の電磁駆動弁では、請求項4において、前記リフト量センサは、前記2つのコアのうちで前記バルブとは反対側のコア内に前記アーマチャステムの駆動量検出部を配置していることを特徴とする。
このようにバルブとは反対側のコア内に駆動量検出部を設けることにより、長大化を抑制した配置ができる。
請求項6に記載の電磁駆動弁では、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記アーマチャステムの先端に設けられた第1リテーナと前記コア側との間に配置されて前記第1リテーナを介して前記アーマチャステムを前記バルブ方向へ付勢する第1コイルスプリングと、前記バルブの基端に設けられた第2リテーナと内燃機関側との間に配置されて前記第2リテーナを介して前記バルブを前記アーマチャステム方向へ付勢する第2コイルスプリングとを有すると共に、前記第2コイルスプリングの基端内側に前記第2リテーナの基部が配置され、該第2リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に前記第1リテーナの一部又は全てが配置されていることを特徴とする。
このように2つのコイルスプリングが設けられている電磁駆動弁において、第2コイルスプリングの基端内側に第2リテーナの基部が配置されている。そして第2リテーナの基部の内側に設けられた収納空間には第1リテーナの一部又は全てが配置されている。このように構成することにより、第1リテーナと第2リテーナとが弁軸方向にて単に接しているあるいは完全に分離している場合に比較して、第1リテーナが、第2リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に入れば入るほど、弁軸方向のサイズを短くできる。
このことと、上述したリフト量センサ等をバルブ側に近づけて配置する場合にブシュ等の部材により阻止されにくくすることができることと併せて、電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を一層容易にすることができる。
請求項7に記載の電磁駆動弁では、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記アーマチャステムの先端に設けられた第1リテーナと前記コア側との間に配置されて前記第1リテーナを介して前記アーマチャステムを前記バルブ方向へ付勢する第1コイルスプリングと、前記バルブの基端に設けられた第2リテーナと内燃機関側との間に配置されて前記第2リテーナを介して前記バルブを前記アーマチャステム方向へ付勢する第2コイルスプリングとを有すると共に、前記第1コイルスプリングの先端内側に前記第1リテーナの基部が配置され、該第1リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に前記第2リテーナの一部又は全てが配置されていることを特徴とする。
前述した請求項6とは逆に、第1コイルスプリングの先端内側に第1リテーナの基部が配置され、この第1リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に第2リテーナの一部又は全てが配置されているようにしても良い。
このことによって、第2リテーナが、第1リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に入れば入るほど、弁軸方向のサイズを短くできる。そして、このことと、上述したリフト量センサ等をバルブ側に近づけて配置する場合にブシュ等の部材により阻止されにくくすることができることと併せて、電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を一層容易にすることができる。
請求項8に記載の電磁駆動弁は、2つの電磁コイル、該電磁コイルにより励磁される2つのコア及び該2つのコア間に配置されたアーマチャを備え、前記電磁コイルへの通電により前記2つのコアにおける電磁力を制御することで前記2つのコア間で前記アーマチャを弁軸方向に駆動させることによりアーマチャステムを介してバルブの開閉を行う電磁駆動弁であって、前記アーマチャステムの先端に設けられた第1リテーナと前記コア側との間に配置されて前記第1リテーナを介して前記アーマチャステムを前記バルブ方向へ付勢する第1コイルスプリングと、前記バルブの基端に設けられた第2リテーナと内燃機関側との間に配置されて前記第2リテーナを介して前記バルブを前記アーマチャステム方向へ付勢する第2コイルスプリングとを有すると共に、前記第2コイルスプリングの基端内側に前記第2リテーナの基部が配置され、該第2リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に前記第1リテーナの一部又は全てが配置されていることを特徴とする。
このように2つのコイルスプリングが設けられている電磁駆動弁において、第2コイルスプリングの基端内側に第2リテーナの基部が配置されている。そして第2リテーナの基部の内側に設けられた収納空間には第1リテーナの一部又は全てが配置されている。このように構成することにより、第1リテーナと第2リテーナとが弁軸方向にて単に接しているあるいは完全に分離している場合に比較して、第1リテーナが、第2リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に入れば入るほど、弁軸方向のサイズを短くできる。
このことにより電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を容易にすることができる。
請求項9に記載の電磁駆動弁は、2つの電磁コイル、該電磁コイルにより励磁される2つのコア及び該2つのコア間に配置されたアーマチャを備え、前記電磁コイルへの通電により前記2つのコアにおける電磁力を制御することで前記2つのコア間で前記アーマチャを弁軸方向に駆動させることによりアーマチャステムを介してバルブの開閉を行う電磁駆動弁であって、前記アーマチャステムの先端に設けられた第1リテーナと前記コア側との間に配置されて前記第1リテーナを介して前記アーマチャステムを前記バルブ方向へ付勢する第1コイルスプリングと、前記バルブの基端に設けられた第2リテーナと内燃機関側との間に配置されて前記第2リテーナを介して前記バルブを前記アーマチャステム方向へ付勢する第2コイルスプリングとを有すると共に、前記第1コイルスプリングの先端内側に前記第1リテーナの基部が配置され、該第1リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に前記第2リテーナの一部又は全てが配置されていることを特徴とする。
前述した請求項8とは逆に、第1コイルスプリングの先端内側に第1リテーナの基部が配置され、この第1リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に第2リテーナの一部又は全てが配置されているようにしても良い。
このことにより第2リテーナが、第1リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に入れば入るほど、弁軸方向のサイズを短くでき、電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を容易にすることができる。
請求項10に記載の電磁駆動弁では、請求項1〜9のいずれかにおいて、前記アーマチャステムと前記バルブとの間にラッシュアジャスタが介在していることを特徴とする。
このようにラッシュアジャスタを介在させることにより、電磁駆動弁においてタペットクリアランスを無くしてアーマチャの簡易な駆動制御を実行してもバルブ駆動時の騒音を低減することができる。
請求項11に記載の電磁駆動弁では、請求項8において、前記収納空間には、前記第1リテーナの一部又は全てと共に、前記アーマチャステムと前記バルブとの間に介在するラッシュアジャスタが配置されていることを特徴とする。
このようにラッシュアジャスタは、第1リテーナの一部又は全てと共に収納空間に配置されているので、電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を一層容易にすることができる。
請求項12に記載の電磁駆動弁では、請求項9において、前記収納空間には、前記第2リテーナの一部又は全てと共に、前記アーマチャステムと前記バルブとの間に介在するラッシュアジャスタが配置されていることを特徴とする。
このようにラッシュアジャスタは、第2リテーナの一部又は全てと共に収納空間に配置されているので、電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を一層容易にすることができる。
請求項13に記載の電磁駆動弁では、請求項10〜12のいずれかにおいて、前記ラッシュアジャスタは、内燃機関側からオイルの供給を受けなくても機能可能な構成であることを特徴とする。
このような外部からのオイルの供給が不要であるラッシュアジャスタを用いることにより、ラッシュアジャスタの配置に自由度が高くなり、電磁駆動弁に対して容易に組み込むことができる。このことにより弁軸方向の長大化を抑制できる電磁駆動弁を一層容易に実現することができる。
請求項14に記載の電磁駆動弁では、請求項13において、前記ラッシュアジャスタは、オイル循環型密閉式ラッシュアジャスタ、スクイーズ式ラッシュアジャスタ又は機械式ラッシュアジャスタであることを特徴とする。
このように内燃機関側からオイルの供給を受けなくても機能可能なラッシュアジャスタとしては、オイル循環型密閉式ラッシュアジャスタ、スクイーズ式ラッシュアジャスタ又は機械式ラッシュアジャスタを挙げることができ、弁軸方向の長大化を抑制できる電磁駆動弁を容易に実現することができる。
[実施の形態1]
図1は、多気筒内燃機関(以下、「エンジン」と称する)に用いられる電磁駆動弁2の縦断面図である。図2は要部拡大図である。尚、図においては、後述する各リテーナ及びこのリテーナの内部にて断面にて示されている機構は見やすくするためにスプリング以外は切り口面のみで示している。他の実施の形態の図においても同じである。
電磁駆動弁2は電磁駆動部4とバルブ6とから構成されている。ここで電磁駆動部4はケース8により外壁が構成されている。このケース8は上ケース10と下ケース12とを合わせることにより構成されている。
ケース8内には、アクチュエータ部20が配置されている。アクチュエータ部20は上下面側を除いて、樹脂モールド部20aにより覆われて内部構成が一体化されている。アクチュエータ部20は、上部に上コア22、下部に下コア24と、2つのコア22,24を備えている。両コア22,24の中央部には垂直に貫通孔22a,24aが形成されている。
この内、上コア22の貫通孔22aにはアーマチャ30に設けられているアーマチャステム32の基端側(図1の上方側)が下方から挿入されている。このアーマチャステム32の基端側の端部には直線変位検出用コア32aが取り付けられている。更に上コア22の貫通孔22aにはリフト量センサ34が取り付けられている。このリフト量センサ34は上方から貫通孔22a内に直線変位検出用コイル(駆動量検出部に相当)34aを挿入している。この直線変位検出用コイル34a内にアーマチャステム32に取り付けられた直線変位検出用コア32aが挿入されている。このことによりリフト量センサ34は貫通孔22a内での直線変位検出用コア32aの移動量からアーマチャステム32の駆動量を検出し、この駆動量からバルブ6のリフト量を検出することができる。
下コア24の貫通孔24aには、円筒状のアーマチャステムガイド36の基端側が取り付けられている。アーマチャステムガイド36の先端側(図1の下方側)は貫通孔24aから下方に伸び出している。そしてアーマチャステム32の先端側はアーマチャステムガイド36により軸受けされている。このことで上コア22と下コア24とにそれぞれブシュ等の軸受け部材を設けなくても、アーマチャ30全体はアーマチャステムガイド36により、正確に弁軸方向にて運動するようにガイドされる。尚、アーマチャ30にはアーマチャステム32とは離れた位置にガイド孔30aが設けられている。このガイド孔30aには回転止シャフト30bが挿通されている。回転止シャフト30bは貫通孔22a,24aに平行な状態で樹脂モールド部20aに固定されている。このことによりアーマチャ30の駆動時にコア22,24に対してアーマチャ30が回転するのを防止している。
アーマチャステム32の先端にはアッパーリテーナ(第1リテーナに相当)38が取り付けられている。そして下ケース12の下面側にはスプリングシート40が配置されて、アッパーリテーナ38とスプリングシート40との間に上スプリング(第1コイルスプリングに相当)42が配置されている。この上スプリング42によりアーマチャステム32はバルブ6側に付勢されている。
一方、バルブステム6aの基端側の端部にはロアリテーナ(第2リテーナに相当)44が取り付けられている。そしてこのロアリテーナ44とシリンダヘッドHとの間には下スプリング(第2コイルスプリングに相当)46が配置されている。このことによりバルブステム6aはアーマチャ30側に付勢されている。
尚、ロアリテーナ44の基部44aは、下スプリング46の基端内側に配置されている。この基部44aの内側には収納空間44bが設けられ、最も奥にラッシュアジャスタ48が配置されて、アーマチャステム32とバルブステム6aとの間に介在している。このラッシュアジャスタ48は外部からのオイルの供給は不要であるので収納空間44b内に配置されても問題なく機能する。ラッシュアジャスタ48としては、例えばオイル循環型密閉式ラッシュアジャスタ、スクイーズ式ラッシュアジャスタ又は機械式ラッシュアジャスタを挙げることができる。
ここでオイル循環型密閉式ラッシュアジャスタとしては特開2002−371810号公報等に記載されている密封式油圧ラッシュアジャスタが挙げられる。例えば図3の(A)に示すごとくのオイル循環型密閉式ラッシュアジャスタを用いることができる。このラッシュアジャスタ48は、オイルを充填した円筒状周壁を有するプランジャボディ60と、内部に弁軸方向に摺動可能なプランジャ62を備えている。プランジャ62とプランジャボディ60の底部との間は圧力室64を形成しており、この圧力室64内にプランジャスプリング66が配置されて、プランジャ62を圧力室64の容積が拡大する方向、すなわちアーマチャステム32側に付勢している。
プランジャ62の上面側には突起68が形成されてプランジャボディ60の上部開口部60aに対して弁軸方向に摺動可能にかつ油密状態で挿入されている。この上部開口部60aにはアーマチャステム32の先端も挿入されて突起68に当接している。
プランジャ62にはオイル通路70が設けられて圧力室64とプランジャ62より上部側のリザーバ室72とを連絡している。圧力室64側でのオイル通路70の開口部に設けられたシート面70aにはチェックボール74が配置されている。このチェックボール74は、リテーナ76によりシート面70aとの離間距離が制限されている。したがって圧力室64側の圧力がリザーバ室72側よりも高くなった場合には図3の(B)に示すごとくチェックボール74がシート面70aに着座してオイル通路70を閉じるので、オイル通路70を介しての圧力室64からリザーバ室72へのオイルの移動が阻止される。
尚、プランジャボディ60の上面外側には副リザーバ室78が形成されている。この副リザーバ室78はゴム壁80にて覆われておりゴム壁80の伸縮により容積が可変とされている。プランジャボディ60の上面には貫通孔60bが形成されているので、リザーバ室72と副リザーバ室78との間でオイルの吸入排出が可能となっている。
エンジンの温度変化あるいは動弁機構における各種部品の公差や摩耗によって、アーマチャステム32とバルブステム6aとの間のクリアランスに変化が生じた場合には、プランジャボディ60内で、プランジャ62が弁軸方向で移動して、クリアランスの変化を吸収する。このことによりバルブ駆動時の打音を防止できる。
例えば、クリアランスが減少しようとした場合には、ラッシュアジャスタ48に対するバルブステム6aとアーマチャステム32とによる挟持圧力が高まり、このことにより圧力室64内の圧力が上昇してリザーバ室72より高くなる。このため図3の(B)に示したごとくチェックボール74はシート面70aに密着してオイル通路70を閉じる。この時、圧力室64内のオイルはプランジャ62とプランジャボディ60との摺動面82からリザーバ室72内に少しずつリークし、プランジャ62がバルブステム6a側に移動してクリアランスの減少が吸収される。尚、この時、リザーバ室72内のオイルの内、プランジャボディ60内に進入した突起68の体積分が、貫通孔60bを介して副リザーバ室78内に移動する。
又、クリアランスが増加しようとした場合には、ラッシュアジャスタ48に対するバルブステム6aとアーマチャステム32とによる挟持圧力が低くなる。このためプランジャスプリング66の付勢力により圧力室64内の圧力が低下してリザーバ室72より低くなるので、図3の(A)に示したごとくチェックボール74はシート面70aから離れた状態となりオイル通路70を開ける。したがってプランジャスプリング66の付勢力により、リザーバ室72内のオイルはオイル通路70を介して迅速に圧力室64内に流れ込むと共に、プランジャ62がアーマチャステム32側に移動してクリアランスの増加が吸収される。尚、この時、副リザーバ室78内のオイルの内、プランジャボディ60から後退した突起68の体積分が、貫通孔60bを介してリザーバ室72内に移動する。
ここでスクイーズ式ラッシュアジャスタとしては、特開2003−166406号公報等に記載されている構成を挙げることができる。例えば図4の(A)に示すごとくのスクイーズ式ラッシュアジャスタ148を用いることができる。このラッシュアジャスタ148は、基本的には同形の2つの基板150,152を備えている。この基板150,152間にはスプリング154が配置されて基板150,152同士を離間させる方向に付勢している。
上部基板150には上面側に凹部150aが形成されて、アーマチャステム32の先端が挿入されている。下部基板152には下面側にバルブステム6aの基端側が当接している。
各基板150,152の中心部には、対向する突起部156,158が形成されている。これら突起部156,158の先端には円形に対向面156a,158aが形成されている。この2つの対向面156a,158aを共に囲むようにして、円筒状のゴム壁160が形成されている。円筒状のゴム壁160は上端部にて上部基板150に、下端部にて下部基板152にそれぞれ油密状に固定されている。このことにより2つの突起部156,158間に密閉された粘性流体室162が形成されている。この粘性流体室162内はグリース、オイルなどの粘性流体(粘度の高い流体)にて満たされている。
エンジンの温度変化あるいは動弁機構における各種部品の公差や摩耗によって、アーマチャステム32とバルブステム6aとの間のクリアランスに変化が生じた場合に、スプリング154により上部基板150をアーマチャステム32に当接し下部基板152をバルブステム6aに当接できる。このためクリアランスの変化を吸収でき、バルブ駆動時の打音を防止できる。
例えば、クリアランスが減少しようとした場合には、ラッシュアジャスタ148に対するバルブステム6aとアーマチャステム32とによる挟持圧力が高まり、このことによりスプリング154が圧縮されて上部基板150と下部基板152との間を縮めることにより、クリアランスの減少が吸収される。尚、この時に、2つの突起部156,158が近づくが、粘性流体室162は円筒状のゴム壁160にて囲まれているので、ゴム壁160が外側へ変形することにより対向面156a,158aの間から、粘性流体を突起部156,158の外周側に排出させることができる。
又、クリアランスが増加しようとした場合には、ラッシュアジャスタ148に対するバルブステム6aとアーマチャステム32とによる挟持圧力が弱まり、このことによりスプリング154が伸張して上部基板150と下部基板152との間を広げることにより、クリアランスの増加が吸収される。尚、この時に、2つの突起部156,158が離れるが、ゴム壁160が内側へ変形することにより対向面156a,158aの間の粘性流体量の減少に対処できる。
バルブ6の開駆動時には、次のように粘性流体室162が機能する。すなわち電磁駆動部4が制御されてアーマチャ30がアーマチャステム32を押し下げると、このアーマチャステム32の移動に伴って下スプリング46によるバルブステム6aを押し上げる付勢力も増加する。このことにより上部基板150はスプリング154を圧縮させながら下部基板152に相対的に接近し、対向面156a,158aの間の容積が減少し始める。この容積減少はゴム壁160が外側へ変形することにより吸収される。
上述のように対向面156a,158aの間の容積減少にともない対向面156a,158aの間から粘性流体が押し出される際には、粘性流体による流体摩擦力、いわゆるスクィーズ力が発生する。このスクィーズ力は対向面156a,158a間の距離が小さくなるにつれて大きくなる。このことにより、図4の(B)に示すごとく、突起部156が突起部158に当接する際には、急速に相対速度が減速されて、突起部156,158同士の衝突力が緩和され、衝突打音が大幅に低減される。こうしたスクィーズ力は、小さな構成でも大きな力を発生させることができることから、ラッシュアジャスタ148の小型化及び軽量化を図ることができる。
又、バルブ6の閉駆動時には、アーマチャ30がアーマチャステム32を引き上げる途中で、スプリング154の付勢力やゴム壁160の弾性復元力により、対向面156a,158a間に粘性流体が戻される。
スクイーズ式ラッシュアジャスタの他の例を図5の(A)に示す。このラッシュアジャスタ248は、基本的には同形の2つの基板250,252を備えている。この基板250,252間には金属製ベローズ254が両基板250,252を接続している。ベローズ254は基板250,252の外周に溶接されて内部に密閉空間が流体室256として形成されている。この流体室256内にはグリース、オイルなどの粘性液体256aと、空気、窒素ガス等の気体256bとが封入されている。この内、気体256bにより基板250,252同士は離間される方向に圧力を受けている。
上部基板250には上面側に凹部250aが形成されて、アーマチャステム32の先端が挿入されている。下部基板252には下面側にバルブステム6aの基端側が当接している。
各基板250,252の中心部には、対向する突起部258,260を形成している。これら突起部258,260の先端には円形に対向面258a,260aが形成されている。この対向面258a,260aの間の空間には、必ず粘性液体256aが存在するように、流体室256内に粘性液体256aと気体256bとの比率が調節されて封入されている。
エンジンの温度変化あるいは動弁機構における各種部品の公差や摩耗によって、アーマチャステム32とバルブステム6aとの間のクリアランスに変化が生じた場合に、気体256bの圧力により上部基板250をアーマチャステム32に当接し下部基板252をバルブステム6aに当接できる。このためクリアランスの変化を吸収でき、バルブ駆動時の打音を防止できる。
例えば、クリアランスが減少しようとした場合には、ラッシュアジャスタ248に対するバルブステム6aとアーマチャステム32とによる挟持圧力が高まる。このことにより気体256bが圧縮され対向面258a,260a間の粘性液体256aが排出されてベローズ254が弁軸方向に縮み、上部基板250と下部基板252との間を縮めることにより、クリアランスの減少が吸収される。
又、クリアランスが増加しようとした場合には、ラッシュアジャスタ248に対するバルブステム6aとアーマチャステム32とによる挟持圧力が弱まり、このことにより気体256bが膨張して対向面258a,260a間へ粘性液体256aが流れ込む。したがってベローズ254が弁軸方向に伸びて、上部基板250と下部基板252との間を離間させることにより、クリアランスの増加が吸収される。
バルブ6の開駆動時には、次のように流体室256が機能する。すなわち電磁駆動部4が制御されてアーマチャ30がアーマチャステム32を押し下げると、このアーマチャステム32の移動に伴って下スプリング46によるバルブステム6aを押し上げる付勢力も増加する。このことにより上部基板250は気体256bを圧縮してベローズ254を縮めながら下部基板252に相対的に接近し、対向面258a,260aの間の容積が減少し始める。
上述のように対向面258a,260aの間の容積減少にともない対向面258a,260aの間から粘性液体256aが押し出される際には、前述したスクィーズ力が発生する。このスクィーズ力の作用により、図5の(B)に示すごとく突起部258が突起部260に当接する際には、急速に相対速度が減速されて、突起部258,260同士の衝突力が緩和され、衝突打音が大幅に低減される。スクィーズ力を利用することによるラッシュアジャスタ248の小型化及び軽量化の効果が生じることについては前述したごとくである。バルブ6の閉駆動時には、アーマチャ30がアーマチャステム32を引き上げる途中で、気体256bの圧力により、対向面258a,260a間に粘性流体が戻される。
機械式ラッシュアジャスタとしては、特開平05−010109号公報等に記載されている構成を挙げることができる。例えば図6の(A)に示すごとくのラッシュアジャスタ348を用いることができる。このラッシュアジャスタ348は、2つの基板350,352を備えている。この内、上部基板350は外周部分から円筒状の壁部350aが形成され、壁部350aの外周面には右ネジ状のヘリカルスプライン350bが形成されている。下部基板352は外周部分から円筒状の壁部352aが形成され、内部に上部基板350を収納すると共に、壁部352aの内周面に形成された右ネジ状のヘリカルスプライン352bにて上部基板350側のヘリカルスプライン350bと噛み合わされている。したがって上部基板350が下部基板352に対して平面視にて時計回りに回転すれば、上部基板350の球面状の上面350cと、下部基板352の平面状の下面352cとの間隔が狭まる。逆に上部基板350が反時計回りに回転すれば、上部基板350の上面350cと、下部基板352の下面352cとの間隔が広がる。
上部基板350と下部基板352との間には、捻りコイルスプリング354が配置されている。この捻りコイルスプリング354の上端部354aは上部基板350に設けた係止孔350dに挿入されて係止されている。捻りコイルスプリング354の下端部354bは下部基板352に設けた係止孔352dに挿入されて係止されている。
上部基板350の上面350cにアーマチャステム32が、下部基板352の下面352cにバルブステム6aが当接された状態で、捻りコイルスプリング354には、平面視で反時計回り方向のモーメントを発生する状態で配置されている。したがって基板350,352同士は、捻りコイルスプリング354と右ネジ状のヘリカルスプライン350b,352bとの機能により、相互に離間される方向の軸力を生じている。
エンジンの温度変化あるいは動弁機構における各種部品の公差や摩耗によって、アーマチャステム32とバルブステム6aとの間のクリアランスに変化が生じた場合に、上記軸力により上部基板350をアーマチャステム32に当接し下部基板352をバルブステム6aに当接できる。このためクリアランスの変化を吸収でき、バルブ駆動時の打音を防止できる。
例えば、上記クリアランスの減少によりラッシュアジャスタ348に対するバルブステム6aとアーマチャステム32とによる挟持圧力が高まった場合、上部基板350の対向面350eと下部基板352の対向面352eとの間の距離が減少しようとする。この場合には捻りコイルスプリング354による反時計回りのモーメントに抗して上部基板350が時計回りに回転して、上部基板350と下部基板352との距離が縮まる。このことによりクリアランスの減少が吸収される。
又、クリアランスが増加しようとした場合には、捻りコイルスプリング354による反時計回りのモーメントにより上部基板350が反時計回りに回転して、上部基板350と下部基板352との距離が拡大する。このことによりクリアランスの増加が吸収される。
バルブ6の開駆動時に、電磁駆動部4が制御されてアーマチャ30がアーマチャステム32を押し下げると、このアーマチャステム32の移動に伴って下スプリング46によるバルブステム6aを押し上げる付勢力も増加する。このことにより上部基板350は弁軸を中心軸として時計回りに回転しつつ下部基板352に相対的に接近する。この時、対向面350e,352eの間の距離が減少して、最終的に図6の(B)に示すごとく対向面350e,352e同士が当接する。この当接時の相対速度は、捻りコイルスプリング354による反時計回りのモーメントによる抵抗、ヘリカルスプライン350b,352bによる分力と摩擦、及びアーマチャステム32と上部基板350の上面350cとの摩擦力により十分に減速される。
したがって対向面350e,352e同士の衝突力が緩和され、衝突打音が大幅に低減される。バルブ6の閉駆動時には、アーマチャ30がアーマチャステム32を引き上げる途中で、捻りコイルスプリング354により対向面350e,352eが離間する。
図2の要部拡大図に示したごとく、電磁駆動弁2においては、下スプリング46の内径Rds、ロアリテーナ44の基部44aの外径Rdro、同じく内径Rdri、アッパーリテーナ38のスプリング受部38aの外径Rur及び上スプリング42の外径Rusの関係は、式1のごとくである。
[式1] Rds>Rdro>Rdri>Rur,Rus
そして上記式1の関係において、アッパーリテーナ38の一部、ここでは少なくともアッパーリテーナ38のスプリング受部38aは収納空間44bに配置されている。
このような状態で、図1に示し下ごとく、コネクタ50を介して制御装置から各コイル52,54に駆動電流を出力することにより、アーマチャ30が弁軸方向で駆動される。アーマチャ30の駆動力は、アーマチャステム32からラッシュアジャスタ48,148,248,348を介してバルブステム6aに伝達されて、バルブ6の開閉が行われる。そしてこの時のバルブ6のリフト量は、上コア22の貫通孔22a内に配置された直線変位検出用コイル34a内において直線変位検出用コア32aが移動することにより、リフト量センサ34により検出される。
以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
(イ).アーマチャステムガイド36を、バルブ6側の下コア24に設けたことで、アーマチャステムガイド36にて確実にアーマチャステム32が支持される。このためバルブ6とは反対側の上コア22にはブシュ等の軸受け部材は設ける必要がない。本実施の形態ではブシュを全く配置していない。このため上コア22内の貫通孔22aにはリフト量センサ34の直線変位検出用コイル34aを挿入して配置している。このことによりリフト量センサ34をバルブ6側に近づけて配置することができ、電磁駆動弁2において弁軸方向の長大化の抑制を容易にすることができる。
(ロ).2つのコイルスプリング(上スプリング42及び下スプリング46)が設けられている電磁駆動弁2において、下スプリング46の基端内側にロアリテーナ44の基部44aが配置されている。そしてこの基部44aの内側に設けられた収納空間44bにはアッパーリテーナ38の一部が配置されている。
このような構成とすることにより、アッパーリテーナ38とロアリテーナ44とが弁軸方向にて単に接している、あるいは完全に分離している場合に比較して、アッパーリテーナ38が、ロアリテーナ44の基部44aの内側に設けられた収納空間44bに入っいる分、弁軸方向のサイズを短くできる。
このことにより電磁駆動弁2において弁軸方向の長大化の抑制を一層容易にすることができる。
(ハ).アーマチャステム32とバルブ6との間には、ラッシュアジャスタ48,148,248,348が配置されている。このように電磁駆動弁2にラッシュアジャスタ48,148,248,348を配置することにより、電磁駆動弁におけるタペットクリアランスを無くして簡易な駆動制御を実行してもバルブ駆動時の騒音を低減することができる。
更に、ラッシュアジャスタ48は、アッパーリテーナ38の一部と共にロアリテーナ44の基部44aに設けられた収納空間44bに配置されているので、電磁駆動弁2において弁軸方向の長大化の抑制を一層容易にすることができる。
(ニ).ラッシュアジャスタ48としては、前述したごとくオイル循環型密閉式ラッシュアジャスタ(図3)を用いている。あるいはこの代わりに、スクイーズ式ラッシュアジャスタ148,248(図4,5)、又は機械式ラッシュアジャスタ348(図6)を用いている。このようなラッシュアジャスタ48,148,248,348は外部からのオイルの導入が不要であることから、配置に自由度が高く、電磁駆動弁2に対して容易に組み込むことができ、電磁駆動弁2において弁軸方向の長大化の抑制を一層容易にすることができる。
[実施の形態2]
本実施の形態の電磁駆動弁の内、前記実施の形態1と異なる構成を図7に示す。他の構成は前記実施の形態1と同じである。
本実施の形態では、アッパーリテーナ138とロアリテーナ144とが共に、基部138a,144aを有し、基部138a,144aには収納空間138b,144bが設けられている。この収納空間138b,144bはラッシュアジャスタ198を弁軸方向において、長さrc分を除いて、ほぼ半分ずつ収納している。ここではアッパーリテーナ138とロアリテーナ144とは同形であるのでアッパーリテーナ138は、ロアリテーナ144の収納空間144bに挿入されていない。前記長さrcはラッシュアジャスタ198の弁軸方向変化分を確保するためである。
尚、ラッシュアジャスタ198としては、前記実施の形態1の図3〜6にて示したラッシュアジャスタ48,148,248,348のいずれかを用いている。
以上説明した本実施の形態2によれば、以下の効果が得られる。
(イ).上スプリング192の先端内側にアッパーリテーナ138の基部138aが配置され、下スプリング196の基端内側にロアリテーナ144の基部144aが配置されている。更に、基部138a,144aに設けられた収納空間138b,144bにはラッシュアジャスタ198が配置されている。
このような構成とすることにより、電磁駆動弁におけるタペットクリアランスを無くして簡易な駆動制御を実行してもバルブ駆動時の騒音を低減することができるとともに、弁軸方向のサイズを短くでき、電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を容易にすることができる。
(ロ).前記実施の形態1の(イ)、(ニ)の効果を生じる。
[実施の形態3]
本実施の形態の電磁駆動弁の内、前記実施の形態1と異なる構成を図8に示す。他の構成は前記実施の形態1と同じである。
本実施の形態ではラッシュアジャスタは設けられておらず、アーマチャステムガイド36とバルブステム6aとは、バルブの閉弁状態ではタペットクリアランスtcが生じるように配置されている。アッパーリテーナ238は、全体がロアリテーナ244の基部244aに設けられた収納空間244bに配置されている。尚、バルブを開弁させる場合には、アーマチャステムガイド36を電磁力制御によりバルブステム6aに近づけると共に、バルブステム6aとの当接直前にアーマチャステムガイド36の速度を急速に低下させて大きな衝撃が生じない速度で、アーマチャステムガイド36とバルブステム6aとを当接する。その後、急速にアーマチャステムガイド36を移動させてバルブを開く。バルブを閉弁させる場合には、アーマチャステムガイド36がバルブステム6aから離れる直前に、すなわちバルブがバルブシートに衝突する直前にアーマチャステムガイド36の速度を急速に低下させて大きな衝撃が生じない速度で、バルブとバルブシートとを当接させる。その後、アーマチャステムガイド36のみ移動するので図8のごとくタペットクリアランスtcが生じる。
以上説明した本実施の形態3によれば、以下の効果が得られる。
(イ).前記実施の形態1の(イ)の効果を生じる。
(ロ).下スプリング46の基端内側にロアリテーナ244の基部244aが配置されている。そしてこの基部244aの内側に設けられた収納空間244bにはアッパーリテーナ238の全てが配置されている。
このような構成とすることにより、アッパーリテーナ238が、収納空間244bに入った分、弁軸方向のサイズを短くできる。特にアーマチャステム32とバルブ6との間には、ラッシュアジャスタが存在しないので、アッパーリテーナ238は収納空間244b内に特に深く挿入して配置できる。
このため電磁駆動弁において弁軸方向の長大化の抑制を一層容易にすることができる。
[その他の実施の形態]
(a).前記実施の形態1では、アッパーリテーナは収納空間に一部が配置される構成であったが、ラッシュアジャスタの弁軸方向の長さを短くして、あるいは収納空間を深くして、アッパーリテーナ全部が収納空間に配置されるようにしても良い。
又、前記実施の形態3において、アッパーリテーナは収納空間に全部が配置される構成であったが、アッパーリテーナの一部が収納空間に配置されるようにしても良い。
(b).前記実施の形態1,3では、図1,8に示したごとく、下スプリング46の基端内側にロアリテーナ44,244の基部44a,244aが配置され、この基部44a,244aの内側に設けられた収納空間44b,244bにアッパーリテーナ38,238の一部が配置されている。サイズ的に、これとは逆の構成として、上スプリングの先端内側にアッパーリテーナの基部が配置され、この基部の内側に設けられた収納空間にロアリテーナの一部又は全部が配置された構成としても良い。
(c).前記各実施の形態において、図1に示したごとく上コア22の貫通孔22a内にはブシュは配置しなかったが、リフト量センサ34を貫通孔22a内に配置しても貫通孔22aに空きスペースが生じている場合には、その部分にブシュを配置してアーマチャステム32の軸受けを行っても良い。このことにより、更にアーマチャステム32の弁軸方向での駆動が一層安定すると共に、電磁駆動弁において弁軸方向のサイズを増加させることがない。
実施の形態1としての電磁駆動弁の縦断面図。 上記電磁駆動弁の要部拡大縦断面図。 実施の形態1においてラッシュアジャスタとしてオイル循環型密閉式ラッシュアジャスタを用いた場合の構成及び作動説明図。 実施の形態1においてラッシュアジャスタとしてスクイーズ式ラッシュアジャスタを用いた場合の構成及び作動説明図。 実施の形態1においてラッシュアジャスタとして他のスクイーズ式ラッシュアジャスタを用いた場合の構成及び作動説明図。 実施の形態1においてラッシュアジャスタとして機械式ラッシュアジャスタを用いた場合の構成及び作動説明図。 実施の形態2の電磁駆動弁の要部拡大縦断面図。 実施の形態3の電磁駆動弁の要部拡大縦断面図。
符号の説明
2…電磁駆動弁、4…電磁駆動部、6…バルブ、6…バルブ、6a…バルブステム、8…ケース、10…上ケース、12…下ケース、20…アクチュエータ部、20a…樹脂モールド部、22…上コア、22a…貫通孔、24…下コア、24a…貫通孔、30…アーマチャ、30a…ガイド孔、30b…回転止シャフト、32…アーマチャステム、32a…直線変位検出用コア、34…リフト量センサ、34a…直線変位検出用コイル、36…アーマチャステムガイド、38…アッパーリテーナ、38a…スプリング受部、40…スプリングシート、42…上スプリング、44…ロアリテーナ、44a…基部、44b…収納空間、46…下スプリング、48…ラッシュアジャスタ、50…コネクタ、52,54…コイル、60…プランジャボディ、60a…上部開口部、60b…貫通孔、62…プランジャ、64…圧力室、66…プランジャスプリング、68…突起、70…オイル通路、70a…シート面、72…リザーバ室、74…チェックボール、76…リテーナ、78…副リザーバ室、80…ゴム壁、82…摺動面、138…アッパーリテーナ、138a…基部、138b…収納空間、144…ロアリテーナ、144a…基部、144b…収納空間、148…スクイーズ式ラッシュアジャスタ、150…上部基板、150a…凹部、152…下部基板、154…スプリング、156,158…突起部、156a,158a…対向面、160…ゴム壁、162…粘性流体室、192…上スプリング、196…下スプリング、198…ラッシュアジャスタ、238…アッパーリテーナ、244…ロアリテーナ、244a…基部、244b…収納空間、248…スクイーズ式ラッシュアジャスタ、250…上部基板、250a…凹部、252…下部基板、254…金属製ベローズ、256…流体室、256a…粘性液体、256b…気体、258,260…突起部、258a,260a…対向面、348…機械式ラッシュアジャスタ、350…上部基板、350a…壁部、350b…右ネジ状のヘリカルスプライン、350c…上面、350d…係止孔、350e…対向面、352…下部基板、352a…壁部、352b…右ネジ状のヘリカルスプライン、352c…下面、352d…係止孔、352e…対向面、354…捻りコイルスプリング、354a…上端部、354b…下端部、H…シリンダヘッド。

Claims (14)

  1. 2つの電磁コイル、該電磁コイルにより励磁される2つのコア及び該2つのコア間に配置されたアーマチャを備え、前記電磁コイルへの通電により前記2つのコアにおける電磁力を制御することで前記2つのコア間で前記アーマチャを弁軸方向に駆動させることによりアーマチャステムを介してバルブの開閉を行う電磁駆動弁であって、
    前記アーマチャよりも前記バルブ側にアーマチャステムガイドを設けて前記アーマチャステムを軸受けすることで前記アーマチャを支持したことを特徴とする電磁駆動弁。
  2. 請求項1において、前記2つのコアのうちで前記バルブ側のコアに前記アーマチャステムガイドを設けたことを特徴とする電磁駆動弁。
  3. 請求項1又は2において、前記アーマチャに対して前記バルブとは反対側には前記アーマチャステムのための軸受け部材は設けないことを特徴とする電磁駆動弁。
  4. 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記アーマチャに対して前記バルブとは反対側に前記アーマチャの駆動量を検出するリフト量センサを設けたことを特徴とする電磁駆動弁。
  5. 請求項4において、前記リフト量センサは、前記2つのコアのうちで前記バルブとは反対側のコア内に前記アーマチャステムの駆動量検出部を配置していることを特徴とする電磁駆動弁。
  6. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記アーマチャステムの先端に設けられた第1リテーナと前記コア側との間に配置されて前記第1リテーナを介して前記アーマチャステムを前記バルブ方向へ付勢する第1コイルスプリングと、前記バルブの基端に設けられた第2リテーナと内燃機関側との間に配置されて前記第2リテーナを介して前記バルブを前記アーマチャステム方向へ付勢する第2コイルスプリングとを有すると共に、
    前記第2コイルスプリングの基端内側に前記第2リテーナの基部が配置され、該第2リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に前記第1リテーナの一部又は全てが配置されていることを特徴とする電磁駆動弁。
  7. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記アーマチャステムの先端に設けられた第1リテーナと前記コア側との間に配置されて前記第1リテーナを介して前記アーマチャステムを前記バルブ方向へ付勢する第1コイルスプリングと、前記バルブの基端に設けられた第2リテーナと内燃機関側との間に配置されて前記第2リテーナを介して前記バルブを前記アーマチャステム方向へ付勢する第2コイルスプリングとを有すると共に、
    前記第1コイルスプリングの先端内側に前記第1リテーナの基部が配置され、該第1リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に前記第2リテーナの一部又は全てが配置されていることを特徴とする電磁駆動弁。
  8. 2つの電磁コイル、該電磁コイルにより励磁される2つのコア及び該2つのコア間に配置されたアーマチャを備え、前記電磁コイルへの通電により前記2つのコアにおける電磁力を制御することで前記2つのコア間で前記アーマチャを弁軸方向に駆動させることによりアーマチャステムを介してバルブの開閉を行う電磁駆動弁であって、
    前記アーマチャステムの先端に設けられた第1リテーナと前記コア側との間に配置されて前記第1リテーナを介して前記アーマチャステムを前記バルブ方向へ付勢する第1コイルスプリングと、前記バルブの基端に設けられた第2リテーナと内燃機関側との間に配置されて前記第2リテーナを介して前記バルブを前記アーマチャステム方向へ付勢する第2コイルスプリングとを有すると共に、
    前記第2コイルスプリングの基端内側に前記第2リテーナの基部が配置され、該第2リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に前記第1リテーナの一部又は全てが配置されていることを特徴とする電磁駆動弁。
  9. 2つの電磁コイル、該電磁コイルにより励磁される2つのコア及び該2つのコア間に配置されたアーマチャを備え、前記電磁コイルへの通電により前記2つのコアにおける電磁力を制御することで前記2つのコア間で前記アーマチャを弁軸方向に駆動させることによりアーマチャステムを介してバルブの開閉を行う電磁駆動弁であって、
    前記アーマチャステムの先端に設けられた第1リテーナと前記コア側との間に配置されて前記第1リテーナを介して前記アーマチャステムを前記バルブ方向へ付勢する第1コイルスプリングと、前記バルブの基端に設けられた第2リテーナと内燃機関側との間に配置されて前記第2リテーナを介して前記バルブを前記アーマチャステム方向へ付勢する第2コイルスプリングとを有すると共に、
    前記第1コイルスプリングの先端内側に前記第1リテーナの基部が配置され、該第1リテーナの基部の内側に設けられた収納空間に前記第2リテーナの一部又は全てが配置されていることを特徴とする電磁駆動弁。
  10. 請求項1〜9のいずれかにおいて、前記アーマチャステムと前記バルブとの間にラッシュアジャスタが介在していることを特徴とする電磁駆動弁。
  11. 請求項8において、前記収納空間には、前記第1リテーナの一部又は全てと共に、前記アーマチャステムと前記バルブとの間に介在するラッシュアジャスタが配置されていることを特徴とする電磁駆動弁。
  12. 請求項9において、前記収納空間には、前記第2リテーナの一部又は全てと共に、前記アーマチャステムと前記バルブとの間に介在するラッシュアジャスタが配置されていることを特徴とする電磁駆動弁。
  13. 請求項10〜12のいずれかにおいて、前記ラッシュアジャスタは、内燃機関側からオイルの供給を受けなくても機能可能な構成であることを特徴とする電磁駆動弁。
  14. 請求項13において、前記ラッシュアジャスタは、オイル循環型密閉式ラッシュアジャスタ、スクイーズ式ラッシュアジャスタ又は機械式ラッシュアジャスタであることを特徴とする電磁駆動弁。
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