JP3669644B2

JP3669644B2 - 内燃機関の動弁装置

Info

Publication number: JP3669644B2
Application number: JP21731895A
Authority: JP
Inventors: 常雄今野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1995-08-25
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2015-08-25
Also published as: JPH0960512A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強磁性材料から成る機関弁のステムに固定されたアーマチュアと、該アーマチュアの一側に対向配置されるとともに通電時に機関弁を閉弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュアに及ぼす閉弁側電磁石と、前記アーマチュアの他側に対向配置されるとともに通電時に機関弁を開弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュアに及ぼす開弁側電磁石と、前記アーマチュアを閉弁方向に付勢する第１ばねと、前記アーマチュアを開弁方向に付勢するばね力を発揮するとともに前記両電磁石の非通電時には第１ばねと共働してアーマチュアを中立位置に保持する第２ばね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、かかる装置は、たとえば米国特許公報５３５０１５３号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】
上記従来のものでは、ステムの端部に段部を介して小径のねじ軸部が設けられており、ねじ軸部がアーマチュアに挿通され、ねじ軸部のアーマチュアからの突出部に螺合されるナットと前記段部との間にアーマチュアが挟持されている。しかるに、このような固定構造によると、ナットが振動によって緩み易く、またアーマチュアおよびステムの接触面積が比較的小さいことにより接触面圧が高くなり、へたりによってナットが緩み易くなる。またねじ部には応力集中により高い応力が発生することから上記固定構造の耐久信頼性は劣るものであり、さらに１気筒あたり複数の機関弁を配設する場合にはステム径を小径化して高回転対応を図る必要があるが、上述のような固定構造では接触面圧およびねじ強度の面からステム径の小径化が困難となる。しかも強磁性材料から成るステムにアーマチュアが直接接触していることから、磁束がステム側に漏洩し、電磁石によるアーマチュアの吸引力が低下する。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、結合信頼性を高くするとともにステムの小径化を可能としつつステムにアーマチュアを固定し、しかも磁束のステム側への漏洩を防止して電磁石による吸引力を増加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記載の発明は、強磁性材料から成る機関弁のステムに固定されたアーマチュアと、該アーマチュアの一側に対向配置されるとともに通電時に機関弁を閉弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュアに及ぼす閉弁側電磁石と、前記アーマチュアの他側に対向配置されるとともに通電時に機関弁を開弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュアに及ぼす開弁側電磁石と、前記アーマチュアを閉弁方向に付勢する第１ばねと、前記アーマチュアを開弁方向に付勢するばね力を発揮するとともに前記両電磁石の非通電時には第１ばねと共働してアーマチュアを中立位置に保持する第２ばねとを備える内燃機関の動弁装置において、アーマチュアが、非磁性材料から成るコッタを介して機関弁のステムに固定されると共に、そのステムの端部には、第２ばねの端部を係合させるためのキャップが装着され、第２ばねが、固定のハウジング７に摺動可能に嵌合された閉弁側電磁石とキャップとの間に設けられ、閉弁側電磁石のハウジングへの摺接部が球面状に形成されることを特徴とする。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、強磁性材料から成る機関弁のステムに固定されたアーマチュアと、該アーマチュアの一側に対向配置されるとともに通電時に機関弁を閉弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュアに及ぼす閉弁側電磁石と、前記アーマチュアの他側に対向配置されるとともに通電時に機関弁を開弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュアに及ぼす開弁側電磁石と、前記アーマチュアを閉弁方向に付勢する第１ばねと、前記アーマチュアを開弁方向に付勢するばね力を発揮するとともに前記両電磁石の非通電時には第１ばねと共働してアーマチュアを中立位置に保持する第２ばねとを備える内燃機関の動弁装置において、アーマチュアが、非磁性材料から成るコッタを介して機関弁のステムに固定されると共に、そのステムの端部には、第２ばねの端部を係合させるためのキャップが装着され、第２ばねが、固定のハウジングに摺動可能に嵌合された閉弁側電磁石とキャップとの間に設けられ、閉弁側電磁石の外周には、ハウジングの内面と閉弁側電磁石の外面との間に間隙を形成してハウジングの内面に摺接する環状の弾性部材が装着されることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、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及び図２は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は機関弁が中立位置に在る状態での動弁装置の縦断面図、図２は閉弁着座状態での図１に対応する縦断面図である。
【０００８】
先ず図１において、シリンダヘッド１には、弁口２を中央部に開口させた弁座３が燃焼室４に臨んで設けられ、弁座３に着座可能な吸気弁あるいは排気弁としての機関弁５に電磁駆動手段６₁が連結される。
【０００９】
この電磁駆動手段６₁は、シリンダヘッド１上に固設される非磁性材料製のハウジング７と、機関弁５のステム５ａに固定されてハウジング７内に移動可能に収納されるアーマチュア８と、該アーマチュア８を吸引して機関弁５を閉弁作動せしめる電磁力を発揮可能としてハウジング７内に配置される閉弁側電磁石９₁と、前記アーマチュア８を吸引して機関弁５を開弁作動せしめる電磁力を発揮可能としてハウジング７内に配置される開弁側電磁石１０と、機関弁５の閉弁方向に向けてアーマチュア８を付勢する第１ばね１１と、機関弁５の開弁方向に向けてアーマチュア８を付勢する第２ばね１２とを備える。
【００１０】
ハウジング７は、下端を開放するとともに上端を閉じた円筒状に形成されるものであり、シリンダヘッド１の上面との間に作動室１４を形成するようにしてシリンダヘッド１の上面に結合される。機関弁５のステム５ａは、シリンダヘッド１に固設されるガイド筒１５に摺動可能に嵌合されて、作動室１４内に突入されており、該作動室１４内でステム５ａに円盤状のアーマチュア８が固定される。すなわち、ステム５ａの端部には環状の係合溝５ｂが設けられており、該係合溝５ｂに係合する二つ割りの非磁性材料から成るコッタ１３によりアーマチュア８がステム５ａに固定される。
【００１１】
閉弁側電磁石９₁は、アーマチュア８の上面側に開放した略Ｕ字状の横断面形状を有するとともにステム５ａと同軸のリング状に形成されたヨーク１６₁内にコイル１７が収納されて成るものであり、ヨーク１６₁には、その上端から半径方向内方に張出す鍔部１６ａが一体に設けられ、ヨーク１６₁の外周面をハウジング７の内周面に摺接させるようにして閉弁側電磁石９₁がハウジング７の上部に摺動可能に嵌合される。しかも閉弁側電磁石９₁のハウジング７への摺接部すなわちヨーク１６₁の外周面は球面状に形成される。また開弁側電磁石１０は、アーマチュア８の下面側に開放した略Ｕ字状の横断面形状を有するとともにステム５ａを同軸に囲繞するリング状に形成されたヨーク１８内にコイル１９が収納されて成るものであり、作動室１４内でシリンダヘッド１の上面に固定される。
【００１２】
第１および第２ばね１１，１２はそれぞれコイル状に形成されるものであり、第１ばね１１は、作動室１４内でシリンダヘッド１の上面とアーマチュア８との間に縮設され、第２ばね１２は、ステム５ａの端部に装着されたキャップ２０と閉弁側電磁石９₁の鍔部１６ａとの間に縮設される。
【００１３】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、アーマチュア８が中立位置に在る状態で閉弁側電磁石９₁への通電を開始すると、アーマチュア８は閉弁側電磁石９₁で吸引されることにより第２ばね１２を圧縮しながら閉弁方向に作動するが、その吸引反力により、閉弁側電磁石９₁は、第２ばね１２のばね力に抗してアーマチュア８側に移動し、図２で示すように、アーマチュア８に閉弁側電磁石９₁が当接する。而して閉弁側電磁石９₁およびアーマチュア８の接触後は、第１ばね１１の比較的弱いばね力で機関弁５が閉弁方向に移動して弁座３に着座することになる。
【００１４】
この際、閉弁側電磁石９₁の球面形状である外周がハウジング７の内面に摺接しているので、閉弁側電磁石９₁はハウジング７内で揺動可能であり、動弁装置各部の寸法公差があっても機関弁５を弁座３に確実に着座させた状態で閉弁側電磁石９₁をその全周にわたってアーマチュア８に接触させることが可能であり、機関弁５の閉弁状態を保持するための閉弁側電磁石９₁の通電電流を比較的小さく設定することが可能となる。
【００１５】
またアーマチュア８はコッタ１３を介して機関弁５のステム５ａに固定されるものであることから、従来のねじ結合構造に比べると、結合信頼性を向上することができるとともにステム５ａの小径化にも寄与することができる。しかもコッタ１３は非磁性材料から成るものであり、強磁性材料から成るステム５ａおよびアーマチュア８間に非磁性材料が介在せしめられることにより、アーマチュア８からステム５ａへの磁束の漏洩を防止することができ、その分だけ両電磁石９₁，１０による吸引力を増大することが可能となる。
【００１６】
さらにアーマチュア８およびシリンダヘッド１間に設けられる第１ばね１１は、コッタ１３によるアーマチュア８のステム５ａへの結合をより強固にする方向でばね力を発揮するものであるが、第２ばね１２が閉弁側電磁石９₁およびアーマチュア８間に設けられていると、第２ばね１２はステム５ａとの結合を解除する方向のばね力をアーマチュア８に及ぼすことになる。しかるにステム５ａの端部にはキャップ２０が装着されており、第２ばね１２は該キャップ２０と閉弁側電磁石９₁との間に設けられるので、アーマチュア８にステム５ａとの結合を解除する方向のばね力が作用することはなく、前記コッタ１３とは別のコッタを設けることを不要としてコンパクトな構成でアーマチュア８に開弁方向のばね付勢力を作用せしめることができる。
【００１７】
図３は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【００１８】
機関弁５のステム５ａには電磁駆動手段６₂が連結されており、この電磁駆動手段６₂は、シリンダヘッド１上に固設される非磁性材料製のハウジング７と、機関弁５のステム５ａにコッタ１３を介して結合されてハウジング７内に移動可能に収納されるアーマチュア８と、該アーマチュア８を吸引して機関弁５を閉弁作動せしめる電磁力を発揮可能としてハウジング７内に配置される閉弁側電磁石９₂と、前記アーマチュア８を吸引して機関弁５を開弁作動せしめる電磁力を発揮可能としてハウジング７内に配置される開弁側電磁石１０と、機関弁５の閉弁方向に向けてアーマチュア８を付勢する第１ばね１１と、機関弁５の開弁方向に向けてアーマチュア８を付勢する第２ばね１２とを備える。
【００１９】
閉弁側電磁石９₂は、アーマチュア８の上面側に開放した略Ｕ字状の横断面形状を有するとともにステム５ａと同軸のリング状に形成されたヨーク１６₂内にコイル１７が収納されて成るものであり、ヨーク１６₂には、その上端から半径方向内方に張出す鍔部１６ａが一体に設けられ、ヨーク１６₂の外周には、ハウジング７の内面と閉弁側電磁石９₂の外面との間に間隙２２を形成してハウジング７の内面に摺接する環状の弾性部材としてのＯリング２１が装着される。
【００２０】
この第２実施例によれば、上記第１実施例と同様に閉弁側電磁石９₂をハウジング７内で揺動させることができ、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように請求項１，２の各発明によれば、アーマチュアは、非磁性材料から成るコッタを介して機関弁のステムに固定され、ステムの端部には、第２ばねの端部を係合させるキャップが装着されるので、結合構造の大型化を回避しつつアーマチュアのステムへの結合信頼性を向上させてステムの小径化が可能となり、またステム側への磁束の漏洩を防止して両電磁石によるアーマチュアの吸引力を増大することができる。
【００２３】
また特に請求項１の発明によれば、第２ばねが、固定のハウジング７に摺動可能に嵌合された閉弁側電磁石とキャップとの間に設けられ、閉弁側電磁石のハウジングへの摺接部が球面状に形成され、また特に請求項２の発明によれば、第２ばねが、固定のハウジングに摺動可能に嵌合された閉弁側電磁石とキャップとの間に設けられ、閉弁側電磁石の外周には、ハウジングの内面と閉弁側電磁石の外面との間に間隙を形成してハウジングの内面に摺接する環状の弾性部材が装着されるので、機関弁の確実な着座を可能としつつアーマチュアの全周を閉弁側電磁石に接触させることができ、閉弁保持のための閉弁側電磁石への通電電流を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例において機関弁が中立位置に在る状態での動弁装置の縦断面図である。
【図２】閉弁着座状態での図１に対応する縦断面図である。
【図３】第２実施例における閉弁着座状態での図２に対応する縦断面図である。
【符号の説明】
５・・・機関弁
５ａ・・・ステム
７・・・ハウジング
８・・・アーマチュア
９₁，９₂・・・閉弁側電磁石
１０・・・開弁側電磁石
１１・・・第１ばね
１２・・・第２ばね
１３・・・コッタ
２０・・・キャップ
２１・・・弾性部材としてのＯリング
２２・・・間隙

Claims

強磁性材料から成る機関弁（５）のステム（５ａ）に固定されたアーマチュア（８）と、該アーマチュア（８）の一側に対向配置されるとともに通電時に機関弁（５）を閉弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュア（８）に及ぼす閉弁側電磁石（９₁，９₂）と、前記アーマチュア（８）の他側に対向配置されるとともに通電時に機関弁（５）を開弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュア（８）に及ぼす開弁側電磁石（１０）と、前記アーマチュア（８）を閉弁方向に付勢する第１ばね（１１）と、前記アーマチュア（８）を開弁方向に付勢するばね力を発揮するとともに前記両電磁石（９₁，９₂；１０）の非通電時には第１ばね（１１）と共働してアーマチュア（８）を中立位置に保持する第２ばね（１２）とを備える内燃機関の動弁装置において、
アーマチュア（８）が、非磁性材料から成るコッタ（１３）を介して機関弁（５）のステム（５ａ）に固定されると共に、そのステム（５ａ）の端部には、第２ばね（１２）の端部を係合させるためのキャップ（２０）が装着され、
第２ばね（１２）は、固定のハウジング（７）に摺動可能に嵌合された閉弁側電磁石（９ ₁ ）とキャップ（２０）との間に設けられ、
その閉弁側電磁石（９ ₁ ）のハウジング（７）への摺接部が球面状に形成されることを特徴とする、内燃機関の動弁装置。
強磁性材料から成る機関弁（５）のステム（５ａ）に固定されたアーマチュア（８）と、該アーマチュア（８）の一側に対向配置されるとともに通電時に機関弁（５）を閉弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュア（８）に及ぼす閉弁側電磁石（９ ₁ ，９ ₂ ）と、前記アーマチュア（８）の他側に対向配置されるとともに通電時に機関弁（５）を開弁方向に作動せしめる電磁力を前記アーマチュア（８）に及ぼす開弁側電磁石（１０）と、前記アーマチュア（８）を閉弁方向に付勢する第１ばね（１１）と、前記アーマチュア（８）を開弁方向に付勢するばね力を発揮するとともに前記両電磁石（９ ₁ ，９ ₂ ；１０）の非通電時には第１ばね（１１）と共働してアーマチュア（８）を中立位置に保持する第２ばね（１２）とを備える内燃機関の動弁装置において、
アーマチュア（８）が、非磁性材料から成るコッタ（１３）を介して機関弁（５）のステム（５ａ）に固定されると共に、そのステム（５ａ）の端部には、第２ばね（１２）の端部を係合させるためのキャップ（２０）が装着され、
第２ばね（１２）は、固定のハウジング（７）に摺動可能に嵌合された閉弁側電磁石（９₂）とキャップ（２０）との間に設けられ、
閉弁側電磁石（９₂）の外周には、ハウジング（７）の内面と閉弁側電磁石（９₂）の外面との間に間隙（２２）を形成してハウジング（７）の内面に摺接する環状の弾性部材（２１）が装着されることを特徴とする、内燃機関の動弁装置。