JP3605474B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動弁装置に関し、特に、機関弁のステムに連動、連結されるアーマチュアと、機関弁の開弁および閉弁方向に向けての電磁力をアーマチュアにそれぞれ及ぼす開弁側および閉弁側電磁石と、機関弁を開弁および閉弁方向にそれぞれ付勢する弾発力を発揮するとともに前記両電磁石の消勢時にはアーマチュアを所定の中立位置に保持する一対の弾発手段とを備える内燃機関の動弁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、かかる動弁装置は、たとえばPCT国際公開公報WO95/00959等により既に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報で開示されたものでは、開弁側および閉弁側電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークが、一端側を閉塞した二重円筒状にして一体に形成されており、インナーヨークおよびアウターヨークの製作が比較的難しい。
【0004】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、インナーヨークおよびアウターヨークを比較的容易に製作し得るようにした内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、機関弁のステムに連動、連結されるアーマチュアと、コイルがインナーヨークおよびアウターヨーク間に配置されて構成されるとともに機関弁の開弁および閉弁方向に向けての電磁力を前記アーマチュアにそれぞれ及ぼす開弁側および閉弁側電磁石と、前記機関弁を開弁および閉弁方向にそれぞれ付勢する弾発力を発揮するとともに前記両電磁石の消勢時には前記アーマチュアを所定の中立位置に保持する一対の弾発手段とを備え、両電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークが、機関弁のステムの軸方向に沿う相対摺動を可能として相互に嵌合されてなる、内燃機関の動弁装置であって、アーマチュアの上面に対向して配置される閉弁側電磁石において、インナーヨークおよびアウターヨークのうちの何れか一方が固定側として固定の支持手段に固定されると共に、その何れか他方が、機関弁の閉弁作動時に該機関弁の着座前にアーマチュアに接触して押上げられることを可能とした可動側として、前記固定側のヨークに支承され、前記閉弁側電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークは、機関弁の閉弁作動時にアーマチュアが前記両ヨークのうち可動側に接触した後にそれらのヨークの接触面積を増大すべく構成されることを特徴とする。
【0006】
また請求項2の発明は、機関弁のステムに連動、連結されるアーマチュアと、コイルがインナーヨークおよびアウターヨーク間に配置されて構成されるとともに機関弁の開弁および閉弁方向に向けての電磁力を前記アーマチュアにそれぞれ及ぼす開弁側および閉弁側電磁石と、前記機関弁を開弁および閉弁方向にそれぞれ付勢する弾発力を発揮するとともに前記両電磁石の消勢時には前記アーマチュアを所定の中立位置に保持する一対の弾発手段とを備え、両電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークが、機関弁のステムの軸方向に沿う相対摺動を可能として相互に嵌合されてなる、内燃機関の動弁装置であって、アーマチュアの上面に対向して配置される閉弁側電磁石において、インナーヨークおよびアウターヨークのうちの何れか一方が固定側として固定の支持手段に固定されると共に、その何れか他方が、機関弁の閉弁作動時に該機関弁の着座前にアーマチュアに接触して押上げられることを可能とした可動側として、前記固定側のヨークに支承され、前記閉弁側電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークのうち固定側のヨークに常時接触するとともに、機関弁の閉弁着座に応じて両ヨークのうち可動側のヨークに接触する補助磁気回路部材を備えることを特徴とする。
【0007】
また請求項3の発明は、請求項1又は2の前記特徴に加えて、機関弁の着座後の所定時間経過後に、閉弁側電磁石への通電量を低減させるようにして両電磁石の通電制御を行なう制御手段を備えることを特徴とし、更に請求項4の発明は、請求項1又は2の前記特徴に加えて、前記閉弁側電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークのうち可動側の上端が、流体を充満させた流体室に臨んで配置され、該流体室が絞りを介して開放されることを特徴とする。
【0008】
請求項1〜6の前記特徴によれば、両電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークが、機関弁のステムの軸方向に沿う相対摺動を可能として相互に嵌合され、インナーヨークおよびアウターヨークを一体成形したものに比べて、インナーヨークおよびアウターヨークの製作が容易となる。しかもアーマチュアの上面に対向して配置される閉弁側電磁石において、インナーヨークおよびアウターヨークの一方が固定側として固定の支持手段に固定され、インナーヨークおよびアウターヨークの他方が、機関弁の閉弁作動時に該機関弁の着座前にアーマチュアに接触して押上げられることを可能とした可動側として、前記固定側のヨークに支承されるから、機関弁の着座前に、インナーヨークおよびアウターヨークのうち可動側のものとアーマチュアとを一体移動させることによって、閉弁側電磁石の電磁力により機関弁閉弁側に運動する運動部の慣性重量を増大し、それにより機関弁の着座前の閉弁作動速度を緩やかにして着座衝撃を緩和することが可能となる。
【0009】
また特に請求項1の前記特徴によれば、閉弁側電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークが、機関弁の閉弁作動時にアーマチュアが前記両ヨークのうち可動側に接触した後にそれらのヨークの接触面積を増大すべく構成されるから、アーマチュアが可動側のヨークに接触した後に両ヨーク間に生じる磁束を増大せしめて閉弁側電磁石の電磁力を増大させ、前記運動部の慣性重量の増大によって着座前の閉弁作動速度が増大することを回避しつつ、機関弁の着座状態での保持電流低減を可能とすることができる。
【0010】
また特に請求項2の前記特徴によれば、閉弁側電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークのうち固定側に常時接触するとともに、機関弁の閉弁着座に応じて両ヨークのうち可動側に接触する補助磁気回路部材が設けられることにより、機関弁の着座状態でインナーヨークおよびアウターヨーク間の磁束を増大して、着座状態での保持電流低減が可能となる。
【0011】
また特に請求項3の前記特徴によれば、機関弁の着座後の所定時間経過後に、閉弁側電磁石への通電量が低減されることにより、機関弁が確実に着座した後の安定状態で保持電流を低減して電力消費量を減少することができる。
【0012】
また特に請求項4の前記特徴によれば、閉弁側電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークのうち可動側の上端が、流体を充満させた流体室に臨んで配置され、該流体室が絞りを介して開放されることにより、ダンパ機能を動弁装置に持たせ、機関弁の閉弁着座時により優れた緩衝効果を得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図1ないし図6は本発明の第1実施例を示すものであり、図1は機関弁の中立状態での動弁装置の縦断面図、図2は機関弁の閉弁着座状態での動弁装置の縦断面図、図3は電磁石およびアーマチュア間のエアーギャップに応じた吸引力特性を示す図、図4は機関弁の弁リフトに応じた吸引力特性を示す図、図5は機関弁の弁リフトに応じた運動部質量の変化を示す図、図6は機関弁の弁リフトに応じた弁速度変化を示す図である。
【0014】
先ず図1において、吸気弁あるいは排気弁である機関弁Vは、シリンダヘッド5に設けられた弁座部材6に着座して弁口6aを閉鎖し得る弁体部7と、該弁体部7に一体に連設されるステム8とから成り、ステム8はガイド筒9内に摺動自在に嵌合される。このガイド筒9は、半径外方に張出すフランジ部9aを上端に備えるものであり、フランジ部9aをシリンダヘッド5の上面に係合せしめるまでシリンダヘッド5に圧入されることによりシリンダヘッド5に固定される。
【0015】
シリンダヘッド5には、本発明に従う動弁装置10が配設されており、該動弁装置10が、機関弁Vにおけるステム8の上端に連結される。
【0016】
この動弁装置10は、シリンダヘッド5上に結合されるケーシング11と、該ケーシング11内に移動可能に収納されて機関弁Vのステム8に連動、連結されるアーマチュア12と、該アーマチュア12を吸引して機関弁Vを開弁作動せしめる電磁力を発揮すべくアーマチュア12の下面に対向する位置でケーシング11内に配置される開弁側電磁石13と、前記アーマチュア12を吸引して機関弁Vを閉弁作動せしめる電磁力を発揮すべくアーマチュア12の上面に対向する位置でケーシング11内に配置される閉弁側電磁石14と、機関弁Vを開弁方向に付勢する弾発力を発揮する開弁側弾発手段としての開弁側コイルばね15と、機関弁Vを閉弁方向に付勢する弾発力を発揮するとともに開弁側および閉弁側電磁石13,14の消勢時には開弁側コイルばね15と共働してアーマチュア12を所定の中立位置に保持する閉弁側弾発手段としての閉弁側コイルばね16とを備える。
【0017】
ケーシング11は、上端に閉塞端を有する有底円筒状の上部ケース半体17と、下端に閉塞端を有する有底円筒状の下部ケース半体18とが、それらの開口端を相互に対向させるようにして結合されて成るものであり、図示しない結合手段によりケーシング11の下部すなわち下部ケース半体18がシリンダヘッド5の上面に締結される。
【0018】
下部ケース半体18の下部閉塞端には、その内面側に臨む横断面円形の凹部19と、該凹部19の中心部に開口する貫通孔20とが同軸に設けられており、貫通孔20に、ガイド筒9の上端のフランジ部9aが嵌合される。また機関弁Vにおけるステム8の上部は、ガイド筒9を貫通してケーシング11内に突入せしめられるものであり、ステム8の上端部には、二つ割りコッタ21によりリテーナ22が固定される。また前記凹部19には、ガイド筒9の上端のフランジ部9aを覆うようにしてキャップ状の受け部材23が嵌合されており、該受け部材23を軸方向移動自在に貫通したステム8を囲繞する閉弁側コイルばね16がリテーナ22および受け部材23間に設けられ、この閉弁側コイルばね16のばね力によりステム8すなわち機関弁Vが閉弁方向に弾発付勢される。
【0019】
アーマチュア12は円盤状に形成されるものであり、該アーマチュア12の中心部を貫通するとともにアーマチュア12の下面側に係合する有底円筒状のキャップ24にステム8の上端が螺合もしくは摺動自在に嵌合され、アーマチュア12の上面側に係合するリング25が、圧入等によりキャップ24に嵌装、固定される。これにより、アーマチュア12の中心部が、ステム8の上端を螺合もしくは摺動自在に嵌合させたキャップ24、ならびに該キャップ24に固定されたリング25で挟持される。
【0020】
上部ケース半体17の上部閉塞端には、その内面側に臨む横断面円形の凹部26と、該凹部26の中心部に開口するねじ孔27とが同軸に設けられており、内端をケーシング11内に突入させる円筒状の調整部材28がねじ孔27に螺合され、上部ケース半体17の上端からの調整部材28の突出部には、上部ケース半体17の上端に係合する止めナット29が螺合される。したがって止めット29の進退位置を調整することにより、調整部材28を、その進退位置を調整可能としてケーシング11に強固に固定できる。
【0021】
開弁側コイルばね15は、調整部材28とリング25との間に設けられ、この開弁側コイルばね15のばね力により、アーマチュア12は、下方すなわち機関弁Vの開弁方向に弾発付勢される。しかも調整部材28の進退位置を調整して開弁側コイルばね15のばね力を調整することができ、さらには開弁側コイルばね15のばね力変化に応じて閉弁側コイルばね16のばね力を調整することができる。
【0022】
開弁側電磁石13は、アーマチュア12の下面に対向するようにしてケーシング11内の下部に固定的に配設されるものであり、合成樹脂から成るボビン33にコイル34が巻装されて成るリング状のコイル組立体35が、インナーヨーク31およびアウターヨーク32間に配置されて成る。
【0023】
インナーヨーク31は、ステム8および閉弁側コイルばね16を同軸に囲繞する円筒状に形成される。またアウターヨーク32は、インナーヨーク31を同軸に囲繞する円筒状に形成されるものであり、アウターヨーク32の下端部には、半径方向内方に張出した内向き鍔部32aが一体に設けられており、インナーヨーク31は該内向き鍔部32aの内周に摺動自在に嵌合される。しかもインナーヨーク31の下端には、半径方向外方に張出した係合部31aが設けられており、該係合部31aが、アウターヨーク32における内向き鍔部32aの下面に係合される。
【0024】
コイル組立体35は、インナーヨーク31およびアウターヨーク32間に挿入されるものであり、コイル34に連なる一対の端子(図示せず)がアウターヨーク32の内向き鍔部32a側でリード線(図示せず)に接続される。したがってコイル組立体35はアウターヨーク32側に実質的に固定されることになる。
【0025】
下部ケース半体18の下部閉塞端に設けられた凹部19には、該凹部19に嵌合された受け部材23を下部ケース半体18との間に挟み込むようにして押え筒36が嵌合されており、この押え筒36の上端には、凹部19の周囲で下部ケース半体18の下部閉塞端に係合するフランジ部36aが一体に設けられる。而して開弁側電磁石13におけるインナーヨーク31の下端は、該押え筒36のフランジ部36aに当接、支持される。
【0026】
閉弁側電磁石14は、アーマチュア12の上面に対向するようにしてケーシング11内の上部に配設されるものであり、合成樹脂から成るボビン38にコイル39が巻装されて成るリング状のコイル組立体40が、インナーヨーク41およびアウターヨーク42間に配置されて成る。
【0027】
インナーヨーク41は、開弁側コイルばね15を同軸に囲繞する円筒状に形成される。またアウターヨーク42は、インナーヨーク41を同軸に囲繞する円筒状に形成されるものであり、アウターヨーク42の上端部には、半径方向内方に張出した内向き鍔部42aが一体に設けられており、インナーヨーク41は該内向き鍔部42aの内周に摺動自在に嵌合される。しかもインナーヨーク31の上端には、半径方向外方に張出した係合部41aが設けられており、該係合部41aがアウターヨーク42における内向き鍔部42aの上面に係合可能である。
【0028】
コイル組立体40は、インナーヨーク41およびアウターヨーク42間に挿入されるものであり、コイル39に連なる一対の端子(図示せず)がアウターヨーク42の内向き鍔部42a側でリード線(図示せず)に接続される。したがってコイル組立体39はアウターヨーク42側に実質的に固定されることになる。
【0029】
アウターヨーク42の上端は、上部ケース半体17の上部閉塞端に当接、支持されており、該アウターヨーク42の下端部と、開弁側電磁石13におけるアウターヨーク32の上端部との間には、アーマチュア12を同軸に囲繞するスリーブ43が介在せしめられる。したがって開弁側電磁石13と、閉弁側電磁石14におけるアウターヨーク42とは、上部および下部ケース半体17,18を相互に結合してケーシング11を構成したときに、閉弁側電磁石14のアウターヨーク42、スリーブ43、開弁側電磁石13のアウターヨーク32、インナーヨーク31の係合部31a、ならびに押え筒36が、上部および下部ケース半体17,18間に挟持されることにより、固定の支持手段としてのケーシング11内に固定された状態となる。
【0030】
しかもインナーヨーク41の上端の係合部41aは、上部ケース半体17の上部閉塞端における凹部26に収納されており、アウターヨーク42の上端の内向き鍔部42aから離反して上方に移動することが可能である。
【0031】
このような閉弁側電磁石14において、インナーヨーク41の長さは、図1で示すように係合部41aをアウターヨーク42の内向き鍔部42aに係合させた状態で該インナーヨーク41の下端がアウターヨーク42の下端よりも距離L1 だけ下方に突出した位置に在るように設定されており、このときのインナーヨーク41の下端は、機関弁Vの閉弁作動時に該機関弁Vが弁座部材6に着座する前にアーマチュア12がインナーヨーク12の下端に接触するように設定されている。
【0032】
次にこの第1実施例の作用について説明すると、動弁装置10における開弁側および閉弁側電磁石13,14において、インナーヨーク31,41及びアウターヨーク32,42は、機関弁Vのステム8の軸方向に沿う相対摺動を可能として相互に嵌合されている。このため、インナーヨーク及びアウターヨークが、一端側を閉塞した二重円筒状にして一体に形成されていた従来のものと比べて、比較的単純な形状であるインナーヨーク31,41及びアウターヨーク32,42を個別に形成して相互に嵌合すればよいので、インナーヨーク31,41及びアウターヨーク32,42の製作が比較的容易となる。
【0033】
また閉弁側電磁石14において、インナーヨーク41は、固定の支持手段であるケーシング11に固定されたアウターヨーク42に上下の相対摺動を可能として支承されるものであり、機関弁Vの閉弁作動時に機関弁Vが弁座部材6に着座する前にインナーヨーク41の下端にアーマチュア12が接触するようにインナーヨーク41の長さが設定されている。したがって、機関弁Vが図2で示すように閉弁着座したときには、インナーヨーク41はアーマチュア12により押し上げられ、前記距離L1 以下である距離L2 (L2 ≦L1 )だけインナーヨーク41の上端の係合部41aがアウターヨーク42の内向き鍔部42aよりも上方に位置するように摺動することになる。
【0034】
このように、機関弁Vの閉弁作動時に該機関弁Vの着座前にアーマチュア12に接触してインナーヨーク41が押上げられることにより、閉弁着座直前の機関弁Vの閉弁速度を緩和して着座時の衝撃緩和を図ることができる。即ち、機関弁Vの閉弁作動時にアーマチュア12及び閉弁側電磁石14間のエアーギャップが小さくなると、図3で示すように閉弁側電磁石14による吸引力が大きくなり、したがって機関弁Vが全閉位置に近づくにつれて図4で示すように閉弁側電磁石14の吸引力が大きくなるのであるが、図5で示すように、機関弁Vが全閉位置に近づいたクランク角θ0 でアーマチュア12がインナーヨーク41に接触した後には、インナーヨーク41及びアーマチュア12が一体的に運動することになり、運動部の質量が飛躍的に増大する。したがって、クランク角θ0 以後の機関弁Vの閉弁作動速度は、図6の実線で示すように、低減されることになり、機関弁Vの弁体部7が弁座部材6に緩やかに着座し、着座時の衝撃を緩和することが可能となる。
【0035】
一方、インナーヨークおよびアウターヨークがともに固定されている従来のものでは、図6の破線で示すように、機関弁Vの閉弁着座直前で閉弁速度が増大し、衝撃的な着座により衝撃音や始動の発生が避けられず、耐久性の低下にもつながっていた。
【0036】
ところで、機関弁Vの閉弁着座時の衝撃を緩和するために、油圧や空気圧を用いたダンパを用いたり、閉弁側電磁石14への通電タイミングを制御するようにしたものも提案されているが、上記ダンパを用いたものでは、そのダンパの反力分だけ閉弁電磁石14で発揮すべき電磁力を大きく設定する必要があり、消費電力の増大を招くことになる。また油圧や空気圧は周囲の温度や使用環境温度で左右され易く、安定的な衝撃緩和制御が困難である。さらに通電タイミングの制御を行なうものは、閉弁側電磁石およびアーマチュア間のエアギャップに応じて吸引力が変化するのに対して、アーマチュアすなわち機関弁の位置と無関係に通電タイミングのみを制御するので安定的な弁挙動が得られない。
【0037】
このようなダンパを用いたり、通電タイミングを制御したりするものに対し、本発明では、閉弁側電磁石14への通電電流を一定に制御していても、機関弁Vの閉弁着座前にアーマチュア12とインナーヨーク41とを一体的に移動せしめるようにして閉弁作動速度を緩やかにすることができ、消費電力の低減を図るとともに安定的な閉弁挙動を得ることができる。
【0038】
図7および図8は本発明の第2実施例を示すものであり、図7は閉弁側電磁石の一部構成を示すものであって(a)はインナーヨーク押上げ前の縦断面図、(b)はインナーヨーク押し上げ後の縦断面図であり、図8は制御装置の構成を示す簡略化したブロック図である。
【0039】
閉弁側電磁石において、インナーヨーク41の上端部外周には、該インナーヨーク41の上端の係合部41aに隣接して環状凹部44が設けられており、インナーヨーク41の軸方向に沿う環状凹部44の幅W1 は、アウターヨーク42の上端における内向き鍔部42aの厚みW2 よりも小さく設定される。
【0040】
而してインナーヨーク41およびアウターヨーク42の対向接触幅W3 は、インナーヨーク41がアーマチュア12(図1および図2参照)で押上げられる前には、図7(a)で示すように(W2 −W1 )であって比較的小さいのに対し、インナーヨーク41が押上げられると、前記対向接触幅W3 は、図7(b)で示すようにインナーヨーク41の上昇に応じて次第に大きくなる。すなわち、閉弁作動時にインナーヨーク41が押上げられ始めると、インナーヨーク41およびアウターヨーク42の接触面積すなわち磁束が増大することになる。
【0041】
図8において、開弁側電磁石13および閉弁側電磁石14の通電制御は、クランク角検出手段45からの信号に応じて制御手段46により制御されるものであるが、該制御手段46は、クランク角検出手段45からの信号が機関弁着座時に対応したクランク角となってから所定時間経過後に、閉弁側電磁石への通電量を低減させるように構成される。
【0042】
この第2実施例によれば、閉弁時にインナーヨーク41がアーマチュア12で押し上げられ始めると、インナーヨーク41およびアウターヨーク42間の磁束が増大し、閉弁側電磁石の電磁力が増大することになる。しかるに、インナーヨーク41のアーマチュア12と一体的な作動により慣性重量が増大するものであり、前記電磁力の増大による着座前の閉弁作動速度増大を抑えつつ、機関弁の着座状態で磁束の増大によって吸引力を増大することができ、閉弁側電磁石の閉弁保持電流を低減することが可能となる。
【0043】
しかも閉弁着座後の所定時間経過後に、閉弁側電磁石への通電量が制御手段46によって低減されることにより、確実に着座した後の安定状態で保持電流を低減して電力消費量を減少することができる。
【0044】
図9ないし図11は上記第2実施例の第1ないし第3変形例を示すものであり、図9の第1変形例では、インナーヨーク41の上端部外周に、アウターヨーク42の上端における内向き鍔42aの内周に間隔をあけて対向し得る小径部47が係合部41aに隣接して設けられるとともに、下方に向かうにつれて大径となるようにして前記小径部41aに連なるテーパ部48とが設けられる。
【0045】
図10の第2変形例では、インナーヨーク41の上端の係合部41aに隣接した環状凹部44がインナーヨーク41の上端部外周に設けられるとともに、アウターヨーク42の上端における内向き鍔部42aの上部にインナーヨーク41の外面に間隔をあけて対向し得る大径部49が設けられる。
【0046】
図11の第3変形例では、インナーヨーク41の上端部外周に小径部47およびテーパ部48が設けられるとともに、アウターヨーク42の上端における内向き鍔部42aの上部に上方に向かうにつれて大径となるテーパ部50が設けられる。
【0047】
このような図9〜図11で示した各変形例においても、閉弁時にインナーヨーク41がアーマチュア12で押し上げられ始めると、インナーヨーク41およびアウターヨーク42間の磁束を増大せしめて閉弁側電磁石の電磁力を増大させるようにして、第2実施例と同様の効果を奏することができる。
【0048】
図12ないし図14は本発明の第3実施例を示すものであり、図12はインナーヨーク押上げ前の状態での閉弁側電磁石付近の縦断面図、図13はインナーヨーク押上げ後の閉弁側電磁石付近の縦断面図、図14は機関弁の弁リフトに応じた吸引力特性を示す図である。
【0049】
上部ケース半体17の上部閉塞端には、その内面側に臨む横断面円形の凹部26′が設けられ、調整部材28を貫通せしめる孔51を中央部に有する皿状の補助磁気回路部材52が該凹部26′に嵌合される。この補助磁気回路部材52は、アウターヨーク42に常時接触するとともに、閉弁着座時には、図13で示すように上方に移動したインナーヨーク41の上端すなわち係合部41aに接触するように形成される。またインナーヨーク41の上端部の外周には、閉弁時にインナーヨーク41が押し上げられのに応じて、インナーヨーク41およびアウターヨーク42の接触面積を増大せしめるべく、上方に向かうにつれて大径となるテーパ部53が係合部41aに隣接して設けられる。
【0050】
この第3実施例によれば、閉弁着座後に補助磁気回路部材52によってインナーヨーク41およびアウターヨーク42間の磁束をさらに増大し、閉弁側電磁石の吸引力を図14の実線で示すように飛躍的に増大することができる。したがって、図14の破線で示す従来のものに比べて、閉弁保持電流をより一層低減することが可能となる。
【0051】
図15は本発明の第4実施例を示すものであり、上記各実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【0052】
上部ケース半体17の上部閉塞端には、内面側に臨む凹部26の内周面を規定するようにして調整部材28を同軸に囲繞する円筒体54が圧入されており、閉弁側電磁石14におけるインナーヨーク41の上端すなわち係合部41aは、その内周を円筒体54の外面に摺接させるようにして凹部26に摺動自在に嵌合される。これにより、上部ケース半体17および円筒体54と、前記係合部41aとで環状の流体室55が形成される。また上部ケース半体17には、流体室55に油圧源あるいは空気圧源を接続せしめるための逆止弁を内蔵した接続ジョイント56が接続されており、流体室55には、油や空気等の流体が充満される。しかも係合部41aの内周および円筒体54の外面間、ならびに凹部26の内側面および係合部41aの外周間には、流体室55をケーシング11内に開放せしめる絞り57,58として機能する微小間隙が形成されている。
【0053】
この第4実施例によれば、上部ケース半体17に円筒体54を圧入するだけの簡単な構成で、インナーヨーク41の上端を流体室55に臨ませることができ、インナーヨーク41の上昇に応じて流体室55の流体が絞り57,58で絞られて外部に逃がされることにより、ダンパ機能を発揮することができ、閉弁着座時により優れた緩衝効果を得ることができる。
【0054】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【0055】
たとえば、閉弁側電磁石において、インナーヨークを固定側とし、アウターヨークを可動側とすることも可能である。
【0056】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、開弁側および閉弁側電磁石のインナーヨークおよびアウターヨークを相対摺動可能として相互に嵌合することにより、両ヨークを一体成形したものに比べて、インナーヨークおよびアウターヨークの製作を容易とすることができる。また閉弁側電磁石におけるインナーヨークおよびアウターヨークの一方を固定側とするとともに、他方を、機関弁の閉弁作動時に該機関弁の着座前にアーマチュアに接触して押上げられることを可能とした可動側とすることにより、機関弁の着座前に、可動側のヨークとアーマチュアとを一体移動させることによって閉弁側電磁石の電磁力により機関弁閉弁側に運動する運動部の慣性重量を増大せしめ、機関弁の着座前の閉弁作動速度を緩やかにして着座衝撃を緩和することができる。
【0057】
また特に請求項1の発明によれば、閉弁側電磁石の両ヨークが、閉弁作動時にアーマチュアが可動側のヨークに接触した後にそれらのヨークの接触面積を増大するように構成されるので、アーマチュアが可動側のヨークに接触した後に両ヨーク間に生じる磁束を増大せしめて閉弁側電磁石の電磁力を増大させ、前記運動部の慣性重量の増大によって着座前の閉弁作動速度が増大することを回避しつつ、機関弁の着座状態での保持電流低減を可能とすることができる。
【0058】
また特に請求項2の発明によれば、閉弁側電磁石における固定側のヨークに常時接触する補助磁気回路部材に、機関弁の閉弁着座に応じて可動側のヨークを接触させるようにして、機関弁の着座状態での両ヨーク間の磁束を増大し、着座状態での保持電流を低減することができる。
【0059】
また特に請求項3の発明によれば、機関弁の着座後の所定時間経過後に、閉弁側電磁石への通電量を低減するようにして、機関弁が確実に着座した後の安定状態で保持電流を低減して電力消費量を減少することができる。
【0060】
また特に請求項4の発明によれば、閉弁側電磁石における可動側のヨークの上端が臨む流体室が絞りを介して開放されることにより、ダンパ機能を動弁装置に持たせ、機関弁の閉弁着座時により優れた緩衝効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例における機関弁の中立状態での動弁装置の縦断面図である。
【図2】機関弁の閉弁着座状態での動弁装置の縦断面図である。
【図3】電磁石およびアーマチュア間のエアーギャップに応じた吸引力特性を示す図である。
【図4】機関弁の弁リフトに応じた吸引力特性を示す図である。
【図5】機関弁の弁リフトに応じた運動部質量の変化を示す図である。
【図6】機関弁の弁リフトに応じた弁速度変化を示す図である。
【図7】第2実施例の閉弁側電磁石の一部構成を示すものであって(a)はインナーヨーク押上げ前の縦断面図、(b)はインナーヨーク押し上げ後の縦断面図である。
【図8】制御装置の構成を示す簡略化したブロック図である。
【図9】第2実施例の第1変形例を示す図7に対応した断面図である。
【図10】第2実施例の第2変形例を示す図7に対応した断面図である。
【図11】第2実施例の第3変形例を示す図7に対応した断面図である。
【図12】第3実施例のインナーヨーク押上げ前の状態での閉弁側電磁石付近の縦断面図である。
【図13】インナーヨーク押上げ後の閉弁側電磁石付近の縦断面図である。
【図14】機関弁の弁リフトに応じた吸引力特性を示す図である。
【図15】第4実施例の図12に対応した断面図である。
【符号の説明】
8・・・・ステム
11・・・支持手段としてのケーシング
12・・・アーマチュア
13・・・開弁側電磁石
14・・・閉弁側電磁石
15・・・開弁側弾発手段としての開弁側コイルばね
16・・・閉弁側弾発手段としての閉弁側コイルばね
31,41・・・インナーヨーク
32,42・・・アウターヨーク
34,49・・・コイル
46・・・制御主端
52・・・補助磁気回路部材
55・・・流体室
57,58・・・絞り
V・・・・機関弁
Claims (4)
- 機関弁(V)のステム(8)に連動、連結されるアーマチュア(12)と、コイル(34,39)がインナーヨーク(31,41)およびアウターヨーク(32,42)間に配置されて構成されるとともに機関弁(V)の開弁および閉弁方向に向けての電磁力を前記アーマチュア(12)にそれぞれ及ぼす開弁側および閉弁側電磁石(13,14)と、前記機関弁(V)を開弁および閉弁方向にそれぞれ付勢する弾発力を発揮するとともに前記両電磁石(13,14)の消勢時には前記アーマチュア(12)を所定の中立位置に保持する一対の弾発手段(15,16)とを備え、
両電磁石(13,14)のインナーヨーク(31,41)およびアウターヨーク(32,42)が、機関弁(V)のステム(8)の軸方向に沿う相対摺動を可能として相互に嵌合されてなる、内燃機関の動弁装置であって、
アーマチュア(12)の上面に対向して配置される閉弁側電磁石(14)において、インナーヨーク(41)およびアウターヨーク(42)のうちの何れか一方が固定側として固定の支持手段(11)に固定されると共に、その何れか他方が、機関弁(V)の閉弁作動時に該機関弁(V)の着座前にアーマチュア(12)に接触して押上げられることを可能とした可動側として、前記固定側のヨークに支承され、
前記閉弁側電磁石(14)のインナーヨーク(41)およびアウターヨーク(42)は、機関弁(V)の閉弁作動時にアーマチュア(12)が前記両ヨーク(41,42)のうち可動側に接触した後にそれらのヨーク(41,42)の接触面積を増大すべく構成されることを特徴とする、内燃機関の動弁装置。 - 機関弁(V)のステム(8)に連動、連結されるアーマチュア(12)と、コイル(34,39)がインナーヨーク(31,41)およびアウターヨーク(32,42)間に配置されて構成されるとともに機関弁(V)の開弁および閉弁方向に向けての電磁力を前記アーマチュア(12)にそれぞれ及ぼす開弁側および閉弁側電磁石(13,14)と、前記機関弁(V)を開弁および閉弁方向にそれぞれ付勢する弾発力を発揮するとともに前記両電磁石(13,14)の消勢時には前記アーマチュア(12)を所定の中立位置に保持する一対の弾発手段(15,16)とを備え、
両電磁石(13,14)のインナーヨーク(31,41)およびアウターヨーク(32,42)が、機関弁(V)のステム(8)の軸方向に沿う相対摺動を可能として相互に嵌合されてなる、内燃機関の動弁装置であって、
アーマチュア(12)の上面に対向して配置される閉弁側電磁石(14)において、インナーヨーク(41)およびアウターヨーク(42)のうちの何れか一方が固定側として固定の支持手段(11)に固定されると共に、その何れか他方が、機関弁(V)の閉弁作動時に該機関弁(V)の着座前にアーマチュア(12)に接触して押上げられることを可能とした可動側として、前記固定側のヨークに支承され、
前記閉弁側電磁石(14)のインナーヨーク(41)およびアウターヨーク(42)のうち固定側のヨークに常時接触するとともに、機関弁(V)の閉弁着座に応じて両ヨーク(41,42)のうち可動側のヨークに接触する補助磁気回路部材(52)を備えることを特徴とする、内燃機関の動弁装置。 - 機関弁(V)の着座後の所定時間経過後に、閉弁側電磁石(14)への通電量を低減させるようにして両電磁石(13,14)の通電制御を行なう制御手段(46)を備えることを特徴とする、請求項1又は2記載の内燃機関の動弁装置。
- 前記閉弁側電磁石(14)のインナーヨーク(41)およびアウターヨーク(42)のうち可動側の上端が、流体を充満させた流体室(55)に臨んで配置され、該流体室(55)が絞り(57,58)を介して開放されることを特徴とする、請求項1又は2記載の内燃機関の動弁装置。
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