JP3559466B2 - 弁体用電磁駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車用のエンジンの吸気弁や排気弁を開閉するために取り付けられる弁体用電磁駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用の可変バルブタイミング方式のエンジンにおいて、弁体たる吸気弁や排気弁を開閉するために、例えば、特開平９−２５６８２３号公報のもののように、カムの代わりとなる弁体用電磁駆動装置すなわち弁体用電磁駆動装置を使用するものが知られている。この種の弁体用電磁駆動装置は、シリンダヘッドにおいて吸・排気弁の上方に固定され、鉄心に巻回された電磁コイルに電圧を負荷した際に発生する電磁力を、前記鉄心内に形成した可動空間に位置させた可動子に作用させ、該可動子に連結軸を介して連結されている吸・排気弁を駆動するものである。係る連結軸は、例えばベアリングやブッシュによって往復作動可能に鉄心内に支持されており、その摺動部分に対しては、通常、エンジンの潤滑油が供給されて、摩擦抵抗を低減するのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来可動子は、動作方向（連結軸方向）に直交する断面形状が略矩形状であり、鉄心内の可動子を収容する可動空間の形状もこれに合わせて断面形状が矩形状であるのが一般的であったため、可動子が連結軸回りに回転することにより、可動子の外側面と可動空間を形成する鉄心の内側面（サイドヨーク）とが接触し、吸排気弁の開閉に係る動作抵抗が大きくなるという不具合があった。また、可動子の外側面とサイドヨークとのクリアランスは電磁ロスを極力抑制する目的からかなり小さく設定されているため、可動子のわずかながたでその外側面と前記サイドヨークとが接触し易く、このことも動作抵抗を増大させる原因の１つであった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような不具合に着目してなされたものであって、可動子の形状を好適に設定することにより、また、鉄心の内側面と可動子外側面との間を強制潤滑することにより、上述した不具合を解消し、可動子の動作円滑性を向上させることを主たる目的としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明に係る弁体用電磁駆動装置は、鉄心に巻回された電磁コイルに電圧を負荷した際に発生する電磁力を、前記鉄心内に形成した可動空間に位置させた可動子に作用させ、該可動子に連結されている吸気弁または排気弁の弁体を駆動する内燃機関の弁体用駆動装置において、前記可動子の動作方向に直交する断面形状を円形状にしているとともに、前記可動空間が開放されているとともに、前記鉄心の前記可動空間を形成する内側面に、前記可動子の動作方向に沿って形成されている外側面に沿った断面部分円弧状の曲面部を形成していることを特徴とする。
【０００６】
このようなものであれば、可動子が連結軸回りに回転しても、可動子の外側面と可動空間を形成する鉄心の内側面とのクリアランスが変化することはないので、これらが接触して吸排気弁の開閉に係る動作抵抗が大きくなるという不具合を簡単な構成で回避できる。
【０００７】
可動子の動作円滑性を担保するには、シリンダヘッドの上面に固定される取付部材に保持され、鉄心に巻回された電磁コイルに電圧を負荷した際に発生する電磁力を、前記鉄心のサイドヨークに挟まれた部分に形成した可動空間に位置させた可動子に作用させ、該可動子に連結されている吸気弁または排気弁の弁体を駆動する内燃機関の弁体用駆動装置において、鉄心の前記可動空間を形成する内側面であって前記可動子の動作方向に沿って形成されている外側面に臨む部位に、シリンダヘッド内に設けた潤滑油通路に前記取付部材の内部に設けた給油通路を介して連通する潤滑用開口を設け、前記可動子の動作方向に直交する断面形状を円形状にしているとともに、前記可動空間が開放され、前記鉄心の前記可動空間を形成する内側面に、前記可動子の動作方向に沿って形成されている外側面に沿った断面部分円弧状の曲面部を形成しているものも挙げられる。このようなものであれば、鉄心の内側面と可動子外側面との間を強制潤滑できるので、これらが接触したとしても、その動作円滑性が著しく低下したり、傷が付いたりすることを有効に防止できる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図１〜７を参照して説明する。
本実施例に係るエンジンは、例えば３気筒のもので、一つの気筒に対して、一対の吸入弁２と一対の排気弁３とが装備され、各気筒の各吸気弁２を、１個の弁体用電磁駆動装置１００により、同様に各気筒の各排気弁３を１個の弁体用電磁駆動装置１００によりそれぞれ開閉する構成である。
【０００９】
この弁体用電磁駆動装置１００は、図１に示すように、鉄心１に巻回された電磁コイルＣＬに電圧を負荷した際に発生する電磁力を、前記鉄心１内に形成した可動空間Ｓに位置させた可動子Ｐに作用させて動かし、この可動子Ｐに連結軸ＤＳを介して連結してある吸気弁２または排気弁３の弁体２１、３１を駆動するもので、シリンダヘッド４の上面に固定される取付部材５に保持されている。
【００１０】
各部を詳述すると、鉄心１は、図２に示すように、シリンダヘッド４に取り付けられた際に上側に位置する第１鉄心部材１１と、同じく下側に位置する第２鉄心部材１２とからなる。第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２とは互いに同一形状で、電磁コイルＣＬが巻回される中央部１０ａと、中央部１０ａに巻回された電磁コイルＣＬの外側に位置する短脚部１０ｂと、中央部１０ａに巻回された電磁コイルＣＬの外側で短脚部１０ｂに対向する位置に設けられ短脚部１０ｂより外方に延出する長脚部１０ｃとを有している。短脚部１０ｂの先端面は、中央部１０ａの先端面と同一面上に位置するように構成してあり、長脚部１０ｃは、短脚部１０ｂの先端面よりもさらに外方に延出され、その延出部分にサイドヨーク１０ｃ１を形成する。このサイドヨーク１０ｃ１の延出寸法は、可動子Ｐの可動範囲（ストローク）に略一致して設定されている。中央部１０ａには、その中央に、長短脚部１０ｃ、１０ｂの延出方向に沿って連結軸ＤＳが貫通する貫通孔１０ｄが設けてある。鉄心１は、これら第１鉄心部材１１と第２鉄心部材１２とを、互いの長脚部１０ｃと短脚部１０ｂとの先端がそれぞれ当接するように結合してなるものであり、可動子Ｐの可動空間Ｓが、左右を第１鉄心部材１１の延出部分１０ｃ１と第２鉄心部材１２の延出部分１０ｃ１とに挟まれ、上下を中央部１０ａ、１０ａに挟まれて形成されるようにしてある。
【００１１】
可動子Ｐは、後に詳述するが、板状のもので、その中心を連結軸ＤＳの一端に止着されるようにして鉄心１に形成された可動空間Ｓ内に保持される。そして、第１鉄心部材１１の貫通孔１０ｄに緩装してある第１スプリングＣＳにより上方から押圧されるとともに、シリンダヘッド４内に配設された第２スプリングＶＳにより連結軸ＤＳを介して下方から押圧され、これらのバランスで、電磁コイルＣＬに電圧が印加されない場合は、可動空間Ｐの軸方向中央位置で釣り合って静止する。この状態では、吸気弁２、排気弁３を構成する弁体２１、３１は、全閉と全開との中間位置で開成している。連結軸ＤＳは、一端に可動子Ｐが止着され、他端に一対の吸気弁２及び排気弁３を同時に押圧する二股部が形成されてなるもので、第２鉄心部材１２に形成された貫通孔１０ｄに嵌め込んだブッシュＢに隙間なく嵌合し、該貫通孔１０ｄに沿って摺動移動可能に構成されている。なお、図１中符号１５は弁体調整機構を示す。この弁体調整機構１５は第１スプリングＣＳの上端位置を調整することにより、スプリング力を変え、弁体２１、３１の中間位置やその過渡動作の調整を行なうためのもので、第１スプリングＣＳの上端に当接するオネジ部材１５ａと、第１鉄心部材に止着され、このオネジ部材１５ａが螺合するメネジ部材１５ｂとからなる。そして、このオネジ部材１５ａを螺進退させることにより第１スプリングＣＳの弾性力を調整できるようになっている。
【００１２】
一方、取付部材５は、図１、図４、図５に示すように図示しないガスケットを介してシリンダヘッド４の上面に密着しシリンダヘッド４の上部開口を閉塞するもので、各気筒の直上にそれぞれ設けたスパークプラグ１７を挿入するためのプラグ挿入孔５ｂと、このプラグ挿入孔５ｂの左右に形成され、気筒の並ぶ方向にその長手方向を一致させて設けた一対の装置保持孔５ａとを具備する。そして、その外表面には、放熱用のフィン５ｃが形成してある。各装置保持孔５ａには、それぞれ３つの弁体用電磁駆動装置１が取付けられる。取付状態ではこの装置保持孔５ａ内に少なくとも長脚部１０ｃの延出部分１０ｃ１が埋没するように、装置保持孔５ａの深さを、弁体用電磁駆動装置１の略半部が挿入し得る程度に設定してある。
【００１３】
しかして、本実施例では、図３に示すように前記可動子Ｐの動作方向に直交する断面形状を、連結軸ＤＳへの止着部を中心とする円形状にするとともに、サイドヨークである長脚部１０ｃの延出部分１０ｃ１における内側面に、断面部分円弧状の曲面部１０ｃ２を形成し、この可動子Ｐの外側面Ｐ１が近接するようにしている。
【００１４】
また、可動空間Ｓを形成する内側面であって可動子Ｐの外側面Ｐ１に臨む部位、すなわちサイドヨーク１０ｃ１の内側面に、対向するように断面部分円弧状の曲面部１０ｃ２を一対形成するととも、各曲面部１０ｃ２に潤滑用開口Ｋを開口させ、この潤滑用開口Ｋをシリンダヘッド４に設けられた図示しない潤滑油通路に連通させるようにしている。具体的には図３から図８に示すように、取付部材５の内部に給油通路８を設け、この給油通路８を介して前記潤滑油通路をサイドヨーク１０ｃ１に貫通させた第２給油通路９の一端に接続している。この第２給油通路９の他端が前記潤滑用開口Ｋである。給油通路８は、連結軸ＤＳとブッシュＢとの摺動部分を潤滑させるために取付部材５の底面近傍であって長手方向に沿って延びる一対の第１通路部８１と、各第１通路部８１に第２通路部８２を介して接続され、装置保持孔５ａの両側方を前記長手方向に沿って延びる一対の第３通路部８３と、一端を第３通路部８３に開口し他端を装置保持孔５ａの内周面であって第２給油通路９の一端に対応する部位に開口する複数の連通路８３１とを具備する。
【００１５】
このように構成した弁体用電磁駆動装置１は、上側の電磁コイルＣＬに電圧が印加されると、第１スプリングＣＳの押圧付勢力に抗し、かつ吸気弁２及び排気弁３を全閉方向に付勢する第２スプリングＶＳに付勢されて可動子Ｐが上側に引き上げられ、連結軸ＤＳが上側に移動して吸気弁２及び排気弁３が全閉となる。一方、上側の電磁コイルＣＬを断電し、下側の電磁コイルＣＬに通電すると、第１スプリングＣＳに付勢され、第２スプリングＶＳの押圧付勢力に抗して可動子Ｐは下側に引き下げられ、連結軸ＤＳが吸気弁２及び排気弁３を押し下げて開成させる。
【００１６】
しかして、本実施例によれば、可動子Ｐの断面形状を円形状としているので、可動子Ｐが連結軸ＤＳ回りに回転しても、可動子Ｐの外側面Ｐ１と可動空間Ｓを形成する鉄心１の内側面、すなわち曲面部１０ｃ２とのクリアランスが変化することはなく、これらが接触して吸排気弁２、３の開閉に係る動作抵抗が大きくなるという不具合を簡単な構成で回避できる。
【００１７】
また、がた等に起因して可動子Ｐが接触し得るおそれのある曲面部１０ｃ２に潤滑用開口Ｋを設けてこの部分を強制潤滑しているので、これらが接触したとしても、その動作円滑性が著しく低下して制御が困難になったり、接触部分が摩耗したりすることを有効に防止できる。
また、潤滑油の供給通路を主として取付部材５に形成したことにより、シリンダヘッド４における図示しない潤滑油通路を複雑にすることなく、効率よく潤滑油を弁体用電磁駆動装置１に供給することができる。
【００１８】
なお、本発明は以上に説明した実施例に限定されるものではない。例えば、弁体用電磁駆動装置１における鉄心構造及び可動子形状等は、上記実施例に限定されるものではなく、各種のものを適用することができる。
その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、可動子が連結軸回りに回転しても、可動子の外側面と可動空間を形成する鉄心の内側面とのクリアランスが変化することはないので、これらが接触して吸排気弁の開閉に係る動作抵抗が大きくなるという不具合を簡単な構成で回避できる。
【００２０】
また、鉄心の前記可動空間を形成する内側面であって前記可動子の動作方向に沿って形成されている外側面に臨む部位に、シリンダヘッド内に設けた潤滑油通路に連通する開口を設けているものであれば、鉄心の内側面と可動子外側面との間を強制潤滑できるので、これらが接触したとしても、その動作円滑性が著しく低下したり、大きな摩耗が生じたりすることを有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】同実施例の鉄心を示す分解斜視図。
【図３】同実施例の可動子を示す部分断面図。
【図４】同実施例の取付部材を示す平面図。
【図５】同実施例の取付部材を示す正面図。
【図６】図４のＺ−Ｚ線に沿った断面図。
【図７】図４のＹ−Ｙ線に沿った断面図。
【図８】図４のＸ−Ｘ線に沿った断面図。
【符号の説明】
１００…弁体用電磁駆動装置
１…鉄心
２…吸気弁
３…排気弁
２１、３１…弁体
４…シリンダヘッド
５…取付部材
Ｋ…潤滑用開口
Ｓ…可動空間
ＤＳ…連結軸

Claims (2)

1. 鉄心に巻回された電磁コイルに電圧を負荷した際に発生する電磁力を、前記鉄心内に形成した可動空間に位置させた可動子に作用させ、該可動子に連結されている吸気弁または排気弁の弁体を駆動する内燃機関の弁体用駆動装置において、
   前記可動子の動作方向に直交する断面形状を円形状にしているとともに、
   前記可動空間が開放され、前記鉄心の前記可動空間を形成する内側面に、前記可動子の動作方向に沿って形成されている外側面に沿った断面部分円弧状の曲面部を形成していることを特徴とする弁体用電磁駆動装置。
2. シリンダヘッドの上面に固定される取付部材に保持され、サイドヨークを有する鉄心に巻回された電磁コイルに電圧を負荷した際に発生する電磁力を、前記鉄心のサイドヨークに挟まれた部分に形成した可動空間に位置させた可動子に作用させ、該可動子に連結されている吸気弁または排気弁の弁体を駆動する内燃機関の弁体用駆動装置において、
   鉄心の前記可動空間を形成する内側面であって前記可動子の動作方向に沿って形成されている外側面に臨む部位に、シリンダヘッド内に設けた潤滑油通路に前記取付部材の内部に設けた給油通路を介して連通する潤滑用開口を設け、
   前記可動子の動作方向に直交する断面形状を円形状にしているとともに、
   前記可動空間が開放され、前記鉄心の前記可動空間を形成する内側面に、前記可動子の動作方向に沿って形成されている外側面に沿った断面部分円弧状の曲面部を形成していることを特徴とする弁体用電磁駆動装置。

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