JP3216223B2 - 内燃機関の電磁駆動バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンのシリンダの吸
排気口に配置され、電磁力により駆動されて開閉作動す
る電磁駆動バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からシリンダに配置された吸排気バ
ルブはクランク軸の回転がタイミングベルトなどを介し
て機械的に伝達されて吸排気口の開閉作動を行っている
が、その開閉の自由度が小さいため、電磁力を利用して
機械的な関係を無くした電磁バルブが試みられている。

【０００３】そして、このような電磁力により駆動され
る電磁バルブには例えば、バルブに連結した可動子に複
数個の磁極を有する場合の特開平３−１０５００６号公
報に示された提案や、ダイナミックスピーカのボイスコ
イルのような可動コイルを用いた電磁バルブなどがあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の前者の公開公報
に示された提案では可動部が複数個の配列された磁極の
ために重量が大になって高速度の作動では不都合が生じ
ることになる。また後者のボイスコイル型の場合は通電
による可動コイルの起磁力により生ずる磁束の乱れ（ア
マチュアリアクション）や中心磁極との間に働く吸引
力、また中心磁束による磁気飽和の問題などの不具合が
発生し、さらに、大きな駆動力を得るには、可動コイル
に通ずる電気エネルギーを大にすればよいが、銅損によ
る温度上昇や、導体径の増大に伴う容積の増加などが懸
念される。

【０００５】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は電磁バルブの駆動部に重量のあ
る磁極を用いずに平板状の可動コイルを採用し、磁束を
真直ぐに鎖交させて駆動力の増大を図った電磁バルブを
提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明では、吸気側用バルブステム，排気側用バル
ブステムが電磁力により駆動され、それらの先端の弁部
が内燃機関の吸気口，排気口を開閉する内燃機関の電磁
駆動バルブにおいて、一対の磁極間に吸気側用第１空隙
を形成し、該吸気側用第１空隙に吸気側用第１方向の磁
束を生ぜしめている吸気側用上界磁部と、一対の磁極間
に吸気側用第２空隙を形成し、該吸気側用第２空隙に前
記吸気側用第１方向とは逆方向の磁束を生ぜしめ、前記
吸気側用上界磁部よりも前記吸気側用バルブステムに近
い側に設けられている吸気側用下界磁部と、一対の磁極
間に排気側用第１空隙を形成し、該排気側用第１空隙に
排気側用第１方向の磁束を生ぜしめている排気側用上界
磁部と、一対の磁極間に排気側用第２空隙を形成し、該
排気側用第２空隙に前記排気側用第１方向とは逆方向の
磁束を生ぜしめ、前記排気側用上界磁部よりも前記排気
側用バルブステムに近い側に設けられている排気側用下
界磁部と、吸気側用上界磁部と排気側用上界磁部との外
側同士を連結し、吸気側用第１方向の磁束と排気側用第
１方向の磁束とが直列につながるようにした上界磁部用
外磁極と、吸気側用下界磁部と排気側用下界磁部との外
側同士を連結し、吸気側用第１方向とは逆方向の磁束と
排気側用第１方向とは逆方向の磁束とが直列につながる
ようにした下界磁部用外磁極と、四角な平板状に集中巻
され、その１辺の外側が吸気側用バルブステムの端部に
取り付けられると共に該１辺が前記吸気側用第２空隙内
に位置せしめられ、該１辺と対向する辺が前記吸気側用
第１空隙内に位置せしめられた吸気側用可動コイルと、
四角な平板状に集中巻され、その１辺の外側が排気側用
バルブステムの端部に取り付けられると共に該１辺が前
記排気側用第２空隙内に位置せしめられ、該１辺と対向
する辺が前記排気側用第１空隙内に位置せしめられた排
気側用可動コイルとを具え、前記吸気側用可動コイル，
排気側用可動コイルへの通電により該吸気側用可動コイ
ル，排気側用可動コイルが移動せしめられて対応するバ
ルブステムを駆動し、通電方向を逆にすることにより駆
動方向を逆にする構成とした。なお、前記した吸気側用
上界磁部，吸気側用下界磁部，排気側用上界磁部，排気
側用下界磁部は、それぞれ永久磁石と電磁石とで構成す
ることが出来る。

【０００７】

【作用】吸／排気弁のそれぞれの上方に四角な平板状に
集中巻きされた可動コイルを取付け、これらの可動コイ
ルが配置される磁気空隙は、可動コイルの上辺が対応す
る上界磁部と可変が対応する下界磁部とにより形成し、
さらにこれらの上／下界磁部の吸気弁駆動用の空隙を励
磁する磁気回路と、排気弁駆動用の空隙を励磁する磁気
回路とをそれぞれ直列になるように形成したので、吸／
排気弁の駆動に際して永久磁石や励磁巻線による磁力が
効率よく利用できて力強い駆動力が得られるとともに、
駆動機構が小型となってスペースの有効活用が計れる。

【０００８】

【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。

【０００９】図１は本発明にかかる電磁駆動バルブの一
実施例を示す上面図および断面図であり、同図において
１は電磁バルブで、そのステム１１はバルブガイド１２
により上下に往復自在に軸承され、閉弁時にはバルブシ
ート１３に弁部１４が着座して流路を閉鎖する。

【００１０】２は上界磁部で、吸気側と排気側との上方
の界磁が組合わされており、そのコア部２０は一対の内
磁極２１と一対の磁石２２との吸気側となる組と、一対
の内磁極２３と一対の磁石２４との排気側となる組と
が、一対の外磁極２５により結合され、直列の磁気回路
となるように形成されており、一対の内磁極２１の間に
は吸気側の可動コイル４を介在させる空隙２６が、一対
の内磁極２３の間には排気側の可動コイル５を介在させ
る空隙２７がそれぞれ設けられている。そして、これら
の磁石２２と磁石２４の着磁方向は例えば図示のように
上面図において逆時計回り方向に強力な磁束が通じるよ
う着磁されており、また、内磁極２１および内磁極２３
とにそれぞれ巻回された巻線２８および巻線２９には、
前記の磁石２２，２４にて生ずる磁束を強める方向の励
磁電流が供給されるように構成されている。

【００１１】３は下界磁部で、吸気側と排気側との下方
の界磁が組合わされたもので、その構成は図１の断面図
に示す内磁極３１、磁石３２、外磁極３５や巻線３８の
外、他の磁石、磁極などを備えて前述の上界磁部２とは
磁極の着磁方向と巻線の通電方向が異なるのみで、形状
などは殆んど同一に形成されて空隙３６と対し強力な磁
界を生じさせる。したがって、下界磁部３の磁束の方向
は上面からみて時計回り方向の磁束が得られるものであ
る。

【００１２】つぎに図２は可動コイルを示す斜視図であ
り、吸気側の可動コイル４および排気側の可動コイル５
ともに図示のように平板状に角型に集中巻されて形成さ
れており、その線輪４１からは下方に向けて非磁性体か
らなる連結フォーク４２が突出されている。そして、電
磁バルブ１とはステム１１の上方の固定金具１５により
結合されたアッパーシート１６により固着され、可動コ
イル４の線輪４１からのリード線は連結フォーク４２お
よびアッパーシート１６により導かれ、さらに、電磁バ
ルブ１を閉弁位置にバイアスする二重のコイルスプリン
グ１７によってハウジング１８の下方に引出されてい
る。

【００１３】なお、電磁バルブと可動コイルとの構成は
上述のように吸気側のものにより説明したが、排気側の
可動コイル５の下方にも殆んど同一の構成により電磁バ
ルブが結合されているものである。

【００１４】つぎにこのように構成された本実施例の作
動を説明すると、吸気弁となる電磁バルブ１の開弁に際
し、上界磁部２の空隙２６および下界磁部３の空隙３６
の磁場を駆動初期に強めるため、巻線２８，２８および
巻線３８，３８にそれぞれ所定方向の電流を通じる。

【００１５】一方、可動コイル４の線輪４１にはコイル
スプリング１７を介して図示の方向の電流を通じ、該電
流により生ずる電磁力と空隙２６および３６の磁束とに
より可動コイル４を下方に駆動し、連結フォーク４２や
アッパーシート１６を介して電磁バルブ１を下方に移動
させて開弁させる。

【００１６】この際、可動コイル４の上辺の巻線を通ず
る電流方向と、下辺の巻線の電流方向とは逆向きである
が、上界磁部２の空隙２６の磁束の方向と、下界磁部３
の空隙３６の方向とは逆向きに構成されているため、そ
れぞれの上下の電磁力が加わり合って力強く電磁バルブ
１が駆動されることになる。

【００１７】つぎに、可動コイル５の下方に連結された
排気弁となる電磁バルブの駆動時も上記の説明と同様に
下方に駆動されることになるが、本実施例においては吸
気側の可動コイル４に対応する空隙２６を励磁する磁気
回路と、排気側の可動コイル５に対応する空隙３６を励
磁する磁気回路とは直列となるように上界磁部２にて構
成させ、また両可動コイルの下辺の空隙に対応する磁気
回路を直列にして下界磁部３により構成させたので、駆
動のための磁束が互いに強め合って電磁バルブの駆動時
には強大な駆動力が得られることになる。

【００１８】以上、本発明を上述の実施例によって説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲内から排除するもので
はない。

【００１９】

【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
吸／排気弁に連結して駆動するそれぞれの可動コイル
を、四角な平板状に集中巻きとし、これらの可動コイル
の上辺に対応する空隙を励磁する磁気回路を直列構成に
した上界磁部と、下辺に対応する空隙を励磁する磁気回
路を直列にした下界磁部とによりそれぞれ可動コイルに
効率よく磁束を直角に鎖交させたので、これらの可動コ
イルへの通電時には上下の線輪に作用する電磁力が加え
合わされて力強い駆動力となり、電磁バルブが効率よく
駆動される効果がある。

【００２０】また本発明によれば、吸気弁と排気弁との
駆動機構が隣接して構成されているので機構が小型とな
り、シリンダ上部のスペースが有効に活用される利点が
ある。

【００２１】さらに本発明では永久磁石の磁界を強める
巻線を設けたので、該巻線への通電の制御により開弁初
期や着座時の駆動力が適切に調整できるという効果も生
ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明かかる電磁駆動バルブの一実施例を示す
上面図および断面図である。

【図２】本実施例の可動コイルを示す斜視図である。

【符号の説明】

１…電磁バルブ ２…上界磁部 ３…下界磁部 ４，５…可動コイル ２２，２４…磁石 ２６，２７…空隙 ２８，２９…巻線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 9/04 F16K 31/06 385

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気側用バルブステム，排気側用バルブス
   テムが電磁力により駆動され、それらの先端の弁部が内
   燃機関の吸気口，排気口を開閉する内燃機関の電磁駆動
   バルブにおいて、 一対の磁極間に吸気側用第１空隙を形成し、該吸気側用
   第１空隙に吸気側用第１方向の磁束を生ぜしめている吸
   気側用上界磁部と、 一対の磁極間に吸気側用第２空隙を形成し、該吸気側用
   第２空隙に前記吸気側用第１方向とは逆方向の磁束を生
   ぜしめ、前記吸気側用上界磁部よりも前記吸気側用バル
   ブステムに近い側に設けられている吸気側用下界磁部
   と、 一対の磁極間に排気側用第１空隙を形成し、該排気側用
   第１空隙に排気側用第１方向の磁束を生ぜしめている排
   気側用上界磁部と、 一対の磁極間に排気側用第２空隙を形成し、該排気側用
   第２空隙に前記排気側用第１方向とは逆方向の磁束を生
   ぜしめ、前記排気側用上界磁部よりも前記排気側用バル
   ブステムに近い側に設けられている排気側用下界磁部
   と、 吸気側用上界磁部と排気側用上界磁部との外側同士を連
   結し、吸気側用第１方向の磁束と排気側用第１方向の磁
   束とが直列につながるようにした上界磁部用外磁極と、 吸気側用下界磁部と排気側用下界磁部との外側同士を連
   結し、吸気側用第１方向とは逆方向の磁束と排気側用第
   １方向とは逆方向の磁束とが直列につながるようにした
   下界磁部用外磁極と、 四角な平板状に集中巻され、その１辺の外側が吸気側用
   バルブステムの端部に取り付けられると共に該１辺が前
   記吸気側用第２空隙内に位置せしめられ、該１辺と対向
   する辺が前記吸気側用第１空隙内に位置せしめられた吸
   気側用可動コイルと、 四角な平板状に集中巻され、その１辺の外側が排気側用
   バルブステムの端部に取り付けられると共に該１辺が前
   記排気側用第２空隙内に位置せしめられ、該１辺と対向
   する辺が前記排気側用第１空隙内に位置せしめられた排
   気側用可動コイルとを具え、 前記吸気側用可動コイル，排気側用可動コイルへの通電
   により該吸気側用可動コイル，排気側用可動コイルが移
   動せしめられて対応するバルブステムを駆動し、通電方
   向を逆にすることにより駆動方向を逆にするようにした
   ことを特徴とする内燃機関の電磁駆動バルブ。
2. 【請求項２】吸気側用上界磁部，吸気側用下界磁部，排
   気側用上界磁部，排気側用下界磁部が、それぞれ永久磁
   石と電磁石とで構成されていることを特徴とする請求項
   １記載の内燃機関の電磁駆動バルブ。