JP3715460B2

JP3715460B2 - 機関弁の電磁駆動装置

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Publication number: JP3715460B2
Application number: JP09067499A
Authority: JP
Inventors: 誠之助原; 養二岡田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: US6216653B1; JP2000283317A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用内燃機関の機関弁である吸排気弁を主として電磁力で開閉駆動する電磁駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の電磁駆動装置としては、例えば特開平８−２１２２０号公報や米国特許第４、７７９５８２号公報に記載されているものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、前者の従来例は、機関のシリンダヘッドに摺動自在に設けられた吸気弁と、該吸気弁を開閉駆動する電磁駆動機構とを備えている。
【０００４】
前記吸気弁は、吸気ポートの開口端を開閉する傘部と、該傘部の上端部に一体に設けられたバルブステムとを有している。
【０００５】
前記電磁駆動機構は、シリンダヘッド上に固定されたケーシング内に挿通されたバルブステムの上端部に円板状のアーマチュアが固定されていると共に、ケーシングの内部上下位置に前記アーマチュアを吸引して吸気弁を開閉作動させる閉弁用電磁石及び開弁用電磁石が配置されている。
【０００６】
また、ケーシングの上壁とアーマチュアの上面並びにシリンダヘッド上面とアーマチュアの下面との間には、それぞれ吸気弁を開閉方向へ付勢する開弁側スプリングと閉弁側スプリングが弾持されている。さらに、前記各電磁石は、夫々のコイルに増幅器を介して電子制御ユニットからの制御電流が出力されるようになっている。この電子制御ユニットは、機関回転数センサや閉弁用電磁石の温度検出センサからの検出信号に基づいて両電磁石の通電量を制御するようになっている。
【０００７】
そして、前記２つのスプリングのばね力と２つの電磁石による吸引力とによって、各スプリングに蓄力して位置エネルギーとして保持し、電磁力の開放、吸引を交互に繰り返すことによって吸気弁を開閉駆動させるようになっている。
【０００８】
一方、後者の従来例は、図６に示すように、シリンダヘッド１の上端部に設けられて吸気弁２を電磁力によって開閉駆動する電磁駆動機構３は、上端が閉塞された磁性材の円筒状のケーシング４と、該ケーシング４の内部に上下動自在に設けられた縦断面Ｈ形のアーマチュア５と、該アーマチュア５を挟んだ上下位置に配設された開弁、閉弁用の電磁石６、７と、ケーシング４の内周面のほぼ中央位置に固定されて、アーマチュア５を上下の移動位置に保持する円筒状の永久磁石８と、前記アーマチュア５を介して吸気弁１を開閉方向の中立位置に保持する開弁側、閉弁側のスプリング９、１０とから主として構成されている。
【０００９】
前記アーマチュア５は、中央に吸気弁２のバルブステム２ａの上端部が一体に固定された円板状のディスク部５ａと、該ディスク部５ａの外周縁に一体に設けられた外筒部５ｂとから構成されている。また、前記各電磁石６、７は、それぞれの円筒状の鉄心６ａ、７ａの上下面が前記アーマチュア５の外筒部５の上下面に対向する配置されていると共に、永久磁石８の上下位置に電磁コイル６ｂ、７ｂが設けられている。
【００１０】
そして、前者の従来例と同じく、２つのスプリング９、１０のばね力と２つの電磁石６、７による吸引力とによって、各スプリング９、１０に蓄力して位置エネルギーとして保持し、電磁力の開放、吸引を交互に繰り返すと共に、吸気弁２の最大開弁位置あるいは最大閉弁位置において各電磁石６、７の電磁コイル６ｂ、７ｂへの通電を遮断して永久磁石８の吸引力によってアーマチュア５をかかる最大開閉位置に保持する一方、この保持状態を解除する際には、各電磁石６、７に逆磁界をかけて、前記各スプリング９、１０のばね力によって吸気弁２を開閉駆動させるようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の従来例にあっては、吸気弁の開閉時に各電磁石に交互に通電して、各開閉弁側スプリングのばね力に打ち勝ってアーマチュアを吸引すると共に、そのまま通電を継続してこの最大開閉弁状態を保持するようになっているため、電力消費量が大きくなり、結果的に機関の負荷および燃料消費量が多くなるといった技術的課題を招いている。
【００１２】
一方、後者の従来例にあっては、前述のように、吸気弁１の最大開閉時には、各電磁石６、７への通電を一時的に遮断して永久磁石８の磁力を利用して保持することにより全体的な電力消費量を抑制することができるものの、各電磁石６、７の磁界が永久磁石８を通る構成になっているため、該永久磁石８が減磁されやすくなる。
【００１３】
すなわち、各電磁石６、７は、電磁コイル６ｂ、７ｂがそれぞれ関連を有さず巻線は互いに接続されることなく独立して巻回されており、したがって、電磁石６、７は、永久磁石８の磁界を打ち消すために各電磁コイル６ｂ、７ｂに通電されると、磁力線が例えば図中矢印で示すように、ケーシング４の外周部４ａから永久磁石８の外周面側のＮ極から内部を通って内周面側のＳ極に至り、さらにアーマチュア５の外筒部５ｂを通過して鉄心７ａの内部を通って、ここからケーシング４の外周部４ａに戻る、といった磁路を構成する。このため、永久磁石８の磁界を打ち消すための各電磁コイル６ｂ、７ｂへの通電時には、永久磁石８に逆磁界が作用するため、該永久磁石８が減磁され易くなり、耐久性が著しく低下するおそれがある。
【００１４】
また、前述のように、電磁石６、７の磁力線が、永久磁石８を通る構成となっていることから、磁路抵抗が大きくなり、保持解除のための電力消費量が多くなるといった新たな技術的課題を招来している。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の電磁駆動装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、磁性材のケーシング内に上下動自在に配置されて、機関弁と連係するアーマチュアと、前記ケーシングの内部上下位置に配置されて、機関弁を開閉作動させる開弁用、閉弁用の電磁石と、前記ケーシングの内周面に固定されて、前記アーマチュアを上下動位置に保持する永久磁石と、前記機関弁を開閉方向の中立位置に保持するばね部材とを備え、前記電磁石によって前記永久磁石の磁界に対して逆磁界を生じさせて永久磁石による前記アーマチュアの保持を解除する機関弁の電磁駆動装置であって、
前記ケーシングの内部上下位置に上下方向に沿ってケーシングと一体に設けられた各内筒部を、前記各電磁石の鉄心として構成すると共に、前記アーマチュアを、機関弁に連係した円板状のディスク部と該ディスク部の外周縁に一体に設けられて外周面が前記永久磁石の内周面に対向する外筒部とから構成し、かつ該外筒部の外周面と前記永久磁石の内周面との間に微小な第１エアギャップを形成すると共に、該外筒部の内周面と該内周面に対向する前記ケーシング内筒部の外周面との間に、第２エアギャップを形成し、さらに、前記各内筒部の上下面と該上下面に対向する前記ディスク部の上下面との間に、機関弁の開時及び閉時に相対的に創成される微小な第３エアギャップを形成して、前記一方の内筒部から前記アーマチュアと他方の内筒部及び前記ケーシングを通る循環磁路を構成したことを特徴としている。
【００１６】
請求項２記載の発明は、前記上下に配置された両電磁石の各電磁コイルの巻線を直列に接続すると共に、該各巻線の巻回方向を同一に設定したこと特徴としている。
【００１７】
請求項３記載の発明は、前記機関弁の開時または閉時において創成される前記第３エアギャップのクリアランス幅を、前記第２エアギャップよりも小さく設定したことを特徴としている。
【００１８】
請求項４記載の発明は、前記外筒部の内周面上下位置に、前記上下の内筒部方向へ突出した突起部を設け、前記アーマチュアの上昇位置おいて、下側突起部の内周面とが内周面に対向する下側内筒部の上端部外面との間に微小隙間を形成する一方、アーマチュアの下降位置において、上側突起部の内周面と該内周面が対向する上側内筒部の下端部外面との間に微小隙間を形成したことを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る機関弁の電磁駆動装置を吸気側に適用した一実施形態を示し、シリンダヘッド２１内に形成された吸気ポート２２の開口端を開閉する機関弁である吸気弁２３と、該吸気弁２３を開閉作動させる電磁駆動機構２４と、吸気弁２３を中立位置にばね付勢する閉弁側スプリング２５及び開弁側スプリング２６とを備えている。
【００２０】
前記吸気弁２３は、燃焼室に臨む吸気ポート２２の開口端に設けられた環状のバルブシート２２ａに離着座して該開口端を開閉する傘部２３ａと、該傘部２３ａの上面中央に一体に設けられてシリンダヘッド２１の摺動孔２１ａを摺動するバルブステム２３ｂとを備えている。
【００２１】
前記電磁駆動機構２４は、シリンダヘッド２１上にボルト２７によって固定されたほぼ円筒状のケーシング２８と、該ケーシング２８内に上下動自在に収容された縦断面Ｈ字形状に形成されたアーマチュア２９と、ケーシング２８内のアーマチュア２９を挟んだ上下位置に設けられた上側の閉弁用電磁石３０及び下側の開弁用電磁石３１と、ケーシング２８の内周面ほぼ中央位置に固定された永久磁石３２とを備えている。
【００２２】
前記ケーシング２８は、上下に２分割形成された下側ケーシング部３３と上側ケーシング部３４が対向する上下端のフランジを介してボルト３５により結合されることにより全体が構成されている。前記下側ケーシング部３３は、底壁の中央位置から上方へ立ち上がった小径な内筒部３３ａを有し、この内筒部３３ａの上端部３３ｂが外方へ逆Ｌ字形状に折曲されていると共に、内筒部３３ａの中央に形成された円柱孔３３ｃ内に吸気弁２３のバルブステム２３ｂの上端部が上下動自在に遊挿されている。一方、上側ケーシング部３４は、上壁の中央位置から下方へ垂下した同じく小径な内筒部３４ａを有し、この内筒部３４ａの下端部３４ｂが外方へ逆Ｌ字形状に折曲形成されていると共に、内筒部３４ａの中央に形成された円柱孔３４ｃの上端開口が円盤状のカバープレート３５によって閉塞されている。
【００２３】
前記アーマチュア２９は、前記各上下端部３３ｂ、３４ｂの対向する端面３３ｄ、３４ｄの隙間Ｓ内に配置され、円板状のディスク部２９ａと、該ディスク部２９ａの外周縁に一体に形成された外筒部２９ｂとから構成されている。したがって、ディスク部２９ａの上下面が前記各内筒部３３ａ、３４ａの上下端部３３ｂ、３４ｂの各端面３３ｄ、３４ｄに対向配置されていると共に、外筒部２９ｂの内周面２９ｃが各上下端部３３ｂ、３４ｂの外周面に対向配置されている。また、前記ディスク部２９ａの中央位置には、バルブステム２３ｂの上端部がナット３６によって連結されている。
【００２４】
前記各電磁石３０、３１は、各ケーシング部３３、３４の内筒部３３ａ、３４ａによって構成された鉄心と、この内筒部３３ａ．３４の外周面に固定された電磁コイル３０ａ、３１ａとから構成されている。この各電磁コイル３０ａ、３１ａは、内筒部３３ａ、３４ａの外周面に巻線が多重に巻回されてなり、この上下電磁コイル３０ａ、３１ａの巻線の巻回方向が同一方向に設定されていると共に、各巻線の出入力側の各一端部３７ａ．３７ｂが直列に接続されていると共に、各他端部３８ａ、３８ｂが増幅器３９を介して電源４０とコントローラ４１に接続されている。
【００２５】
このコントローラ４１は、機関回転数を検出するクランク角センサや、機関の負荷を検出するエアフローメータからの検出信号によって現在の機関運転状態を検出するとともに、各電磁石３０、３１の温度を検出する温度センサからの情報信号によって各電磁コイル３０ａ、３１ａに制御電流を出力するようになっている。
【００２６】
前記永久磁石３２は、円筒状に形成されて、前記上下ケーシング部３３、３４の結合位置に跨がって配置されていると共に、内周側がＮ極に設定されている一方、外周側がＳ極に設定されている。
【００２７】
そして、前記アーマチュア２９の外筒部２９ｂの外周面と永久磁石３２の内周面３２ａとの間に、微小な円筒状の第１エアギャップ４２が形成されていると共に、外筒部２９ｂの内周面２９ｃと各上下端部３３ｂ、３４ｂの外周面との間に、円筒状の第２エアギャップ４３が形成されている。さらに、各上下端部３３ｂ、３４ｂの上下端面３３ｄ、３４ｄとディスク部２９ａの上下面との間に、吸気弁２３の開閉時にアーマチュア２９の上下動に伴い相対的に創成される微小な第３エアギャップ４４ａ，４４ｂが形成されるようになっている。すなわち、一方の第３エアギャップ４４ａは、アーマチュア２９が最上昇移動して、吸気弁２３の傘部２３ａがバルブシート２２ａに着座した際に、ディスク部２９ａの上面と上側内筒部３４の下端部３４ｂの下面との間に僅かなクリアランスをもって形成され、他方の第３エアギャップ４４ｂは、アーマチュア２９が最下降移動して、該アーマチュア２９のディスク部２９ａ下面が下側内筒部３３ａの上端部３３ｂの上面に当接した際に、この両者間に零に近いクリアランス幅をもって形成されるようになっている。また、この第３エアギャップ４４ａまたは４４ｂは、そのクリアランス幅が第２エアギャップ４３よりも小さく設定されている。
【００２８】
前記閉弁側スプリング２５は、下側内筒部３３ａの円柱孔３３ｃ内に装着されて下端部がシリンダヘッド２１上面に弾持されている一方、上端部がアーマチュア２９のディスク部２９ａの中央下面に弾持されて、該アーマチュア２９を上方に付勢している。また、開弁側スプリング２６は、上側内筒部３４の円柱孔３４ｃ内に装着されて、上端部が前記カバープレート３５の下面に弾持されていると共に、下端部がディスク部２９の中央上面に弾持されて、該アーマチュア２９を下方に付勢している。そして、この両スプリング２５、２６のばねセット荷重は同一に設定されており、したがって、アーマチュア２９は、各電磁コイル３０ａ、３１ａに対して通電されていない場合は、両スプリング２５、２６のばね力によって隙間Ｓ内で上下の中立位置に保持されるようになっている。
【００２９】
以下、本実施形態の作用について説明する。まず、機関停止中において各電磁コイル３０ａ、３１ａへの非通電時には、前述のように両開閉弁側スプリング２５、２６のばね力によってアーマチュア２９を上下中立位置に保持している。
【００３０】
次に、機関が始動されて、例えば、閉弁用電磁コイル３０ａに通電されると、該閉弁用電磁石３０に磁力が発生して、アーマチュア２９を上方に引き付ける力が作用する。これによって、吸気弁２３は、図２に示すように該電磁力と閉弁側スプリング２５のばね力及び永久磁石３２の吸引力との合成力によって速やかに上昇して、バルブシート２２ａに傘部２３ａの上面外周部が着座して閉弁状態となる。
【００３１】
このとき、永久磁石３２は、第１エアギャップ４２を介してアーマチュア２９に作用する吸引力が開弁側スプリング２６のばね力に打ち勝ってアーマチュア２９を上昇位置（閉弁位置）に保持する力を備えている。すなわち、吸気弁２３のかかる閉弁状態では、図３に示すように両スプリング２５、２６の合力（Ｆｓ）に対して永久磁石３２の吸引力（Ｆｍ）が打ち勝つため、永久磁石３２の吸引力のみで閉弁状態を保持できるのである。このため、この時点で閉弁用電磁石３０への通電を遮断しても、アーマチュア２９を介して吸気弁２３を閉弁状態に保持することが可能になるのである。
【００３２】
また、閉弁用電磁石３０への通電時には、各電磁コイル３０ａ、３１ａの巻線が直列に接続されているため、開弁用電磁石３１には逆磁界が発生して、該永久磁石３２の吸引力に対して反発力を付与して、アーマチュア２９を上方へ押し上げる反力が発生する。
【００３３】
次に、かかる閉弁状態にある吸気弁２３を開弁するときは、図３に示すように、同じく閉弁用電磁石３０に一時的に通電して永久磁石３２の磁界とは逆の磁界を発生させ、永久磁石３２の吸引力（Ｆｍ）に対する反力を発生させる。つまり両スプリング２５、２６の合力（Ｆｓ）と逆磁界によるアーマチュア２９の反発力（Ｆｒ）の合力を大きくすることによって、永久磁石３２による保持を解除して、アーマチュア２９を上昇位置から下方へ離脱させる。
【００３４】
そして、前述のように閉弁用電磁石３０に一時的に通電すると、各電磁石３０ａ、３１ａの巻線が同一方向に巻回されているところから、同時に開弁用電磁石３１に電磁力が発生して、この電磁吸引力と、開弁側スプリング２６のばね力及び永久磁石３２の吸引力によってアーマチュア２９を下方へ速やかに押し出す。したがって、吸気弁２３は、傘部２３ａがバルブシート２２ａから下方へ離間して開弁状態となる。その後、両電磁石３０、３１への通電が遮断されると、かかる開弁状態では、アーマチュア２９は永久磁石３２の吸引力によってこの開弁状態が保持される。したがって、吸気弁２３は、前述した閉弁時と同様に、永久磁石３２の吸引力によって開弁状態に保持されることになる。
【００３５】
以下、前述のような各電磁コイル３１ａ、３２ａへの通電時間の変化と吸気弁２３の開閉動作の関係を図４に基づいて考察する。まず、前記のように吸気弁２３の閉弁状態から閉弁用電磁石３０への一時的な通電によって永久磁石３２によるアーマチュア２９の保持が解除されると、吸気弁２３は、開弁側スプリング２６のばね力で下降し、開弁用電磁石３３に近付くと同時に、永久磁石３２の吸引力の他に開弁用電磁石３１の吸引力によって吸引されるため、速やかに開弁状態になる。その直後に、各電磁石３０、３１への通電が遮断されるが、永久磁石３２の吸引力によってこの開弁状態が保持されることが明かである。また、この開弁状態から閉弁状態に作動させる場合も、一時的に開弁用電磁石３３に通電することによって、同じく閉弁側スプリング２５のばね力と閉弁用電磁石３２の吸引力及び永久磁石３２の吸引力とによって、アーマチュア２９の速やかな上昇移動が可能になることが明かである。
【００３６】
そして、例えば、かかる閉弁状態から開弁状態に作動させる際に、閉弁用電磁石３０に一時的に通電された場合には、磁力線は、図２の矢印で示すように、上側内筒部３４ａ（上側鉄心）の下端部３４ｂ下面からクリアランスの小さな第３エアギャップ４４ａを通ってアーマチュア２９のディスク部２２ａ内を通り、さらにアーマチュア２９の下降に伴い小さく創成された下側の第２、第３エアギャップ４３、４４ｂなどから下側内筒部３３ａ（下側鉄心）の上端部３３ｂを通り、下側ケーシング部３３及び上側ケーシング部３４内を通って循環磁路を構成する。このため、永久磁石３２内を通過する磁力線が極めて少なくなる。
【００３７】
また、この磁路の形成は、開弁状態から閉弁状態に作動させる場合も同様である。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、吸気弁２３の開弁時あるいは閉弁時には、永久磁石３２の吸引力によってアーマチュア２９を十分に保持することができるため、各電磁石３０、３１にアーマチュア２９保持するために継続的に通電する必要がなくなり、電力消費量を大幅に低減することができる。
【００３９】
しかも、永久磁石３２によるアーマチュア２９の保持を解除するために、各電磁石３１、３２に対する一時的な通電による発生磁力線は、一方の内筒部３３ａあるいは３４ａからアーマチュア２９のディスク部２９ａを通って対向する他方の内筒部３３ａあるいは３４ａを通る磁路を形成して、永久磁石３２内には磁力線が殆ど通らないようにしたため、永久磁石３２の減磁が十分に防止される。この結果、永久磁石３２の耐久性が向上する。
【００４０】
また、前述のように、永久磁石３２内を磁力線が殆ど通過しないことから、前記磁路抵抗も小さくなるため、各電磁石３０、３１は少ない電流で永久磁石３２の保持解除作用を行うことができる。したがって、この点からも電力消費量の低減化が図れる。
【００４１】
また、第３エアギャップ４４ａ、４４ｂのクリアランス幅が第２エアギャップ４３よりも小さく設定されているため、前述のようにアーマチュア２９の最大上昇または最大下降時には磁力線が内筒部３３ａ、３４ａから第３エアギャップ４４ａ、４４ｂを介してディスク部２９ａに直接的に流入する。この結果、対向する内筒部への流通性が良好になる。
【００４２】
図５は本発明の第２の実施形態を示し、アーマチュア２９の外筒部２９ｂの内周面上下端部に各内筒部３３ａ．３４ａ方向に指向した環状の突起部４５、４６を一体に設け、該突起部４５、４６の内周面４５ａ、４６ａを各上下端部３３ｂ、３４ｂの外周面に十分に近接配置して、第２エアギャップ４３のクリアランス幅をさらに小さくしたものである。
【００４３】
したがって、この実施形態によれば、図中矢印に示すように、通電により例えば内筒部３４ａからアーマチュア２９のディスク部２９ａを通って外筒部２９ｂに至り、さらに磁力線は、より小さなクリアランスの第２エアギャップ４３を通過することになるため、両鉄心間の磁路抵抗を一層低下させることができる。この結果、前記電力消費量をさらに低減させることが可能になる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明で明かなように、請求項１記載の発明によれば、機関弁の開弁時あるいは閉弁時には、永久磁石の吸引力によってアーマチュアを十分に保持することができるため、各電磁石にアーマチュアを保持するために継続的に通電する必要がなくなり、これによって、電力消費量を大幅に低減することができる。
【００４５】
しかも、永久磁石によるアーマチュアの保持を解除するために、各電磁石に対する一時的な通電による発生磁束が、一方の内筒部からアーマチュアの外筒部及びディスク部を通って対向する他方の内筒部を通る磁路を形成して、永久磁石内には磁束が殆ど通らないようにしたため、永久磁石の減磁が十分に防止される。この結果、永久磁石の耐久性が向上する。
【００４６】
また、永久磁石内を磁力線が殆ど通過しないことから、前記磁路抵抗も小さくなり、各電磁石は少ない電流で永久磁石の保持解除作用を行うことができる。したがって、この点からも電力消費量の低減化が図れる。
【００４７】
請求項２記載の発明によれば、前記永久磁石の保持解除作用を得るために一方の電磁石へ一時的に通電すると、同時に他方の電磁石には永久磁石を吸引する力が発生するため、アーマチュアの作動応答性が向上する。
【００４８】
請求項３記載の発明によれば、アーマチュアが最上昇位置あるいは最下降位置において、一方の内筒部から流出した磁力線は、第２エアギャップよりもクリアランス幅の小さな第３エアギャップを通過してアーマチュアのディスク部に直接的に流入するため、磁路の短絡化が図れ、対向する他方の内筒部への流通性が良好になると共に、アーマチュアに対する吸引効果が向上する。
【００４９】
請求項４記載の発明によれば、一方の内筒部からアーマチュアのディスク部に流入した磁気は、このアーマチュアの外筒部から突起部内を通って、微小クリアランスとなっている第２エアギャップを効率よく通過するため、両鉄心間の磁路抵抗が一層低下させることができる。この結果、前記電力消費量をさらに低減させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁駆動装置の第１実施形態を示す縦断面図。
【図２】本実施形態の作用を示す縦断面図。
【図３】各電磁石の吸引力と永久磁石の吸引力及び両スプリングのばね力の特性図。
【図４】吸気弁のバルブリフトと電磁コイルへの通電との関係を示す特性図。
【図５】本発明の第２実施形態を示す縦断面図。
【図６】従来の電磁駆動装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
２１…シリンダヘッド
２３…吸気弁
２４…電磁駆動機構
２５…閉弁側スプリング
２６…開弁側スプリング
２８…ケーシング
２９…アーマチュア
２９ａ…ディスク部
２９ｂ…外筒部
３０…閉弁用電磁石
３１…開弁用電磁石
３２…永久磁石
３３ａ、３４ａ…内筒部
４２…第１エアギャップ
４３…第２エアギャップ
４４ａ、４４ｂ…第３エアギャップ

Claims

磁性材のケーシング内に上下動自在に配置されて、機関弁と連係するアーマチュアと、
前記ケーシングの内部上下位置に配置されて、機関弁を開閉作動させる開弁用、閉弁用の電磁石と、
前記ケーシングの内周面に固定されて、前記アーマチュアを上下動位置に保持する永久磁石と、
前記機関弁を開閉方向の中立位置に保持するばね部材とを備え、
前記電磁石によって前記永久磁石の磁界に対して逆磁界を生じさせて永久磁石による前記アーマチュアの保持を解除する機関弁の電磁駆動装置であって、
前記ケーシングの内部上下位置に上下方向に沿ってケーシングと一体に設けられた各内筒部を、前記各電磁石の鉄心として構成すると共に、
前記アーマチュアを、機関弁に連係した円板状のディスク部と該ディスク部の外周縁に一体に設けられて外周面が前記永久磁石の内周面に対向する外筒部とから構成し、
かつ該外筒部の外周面と前記永久磁石の内周面との間に微小な第１エアギャップを形成すると共に、
該外筒部の内周面と該内周面に対向する前記ケーシング内筒部の外周面との間に、第２エアギャップを形成し、
さらに、前記各内筒部の上下面と該上下面に対向する前記ディスク部の上下面との間に、機関弁の開時及び閉時に相対的に創成される微小な第３エアギャップを形成して、前記一方の内筒部から前記アーマチュアと他方の内筒部及び前記ケーシングを通る循環磁路を構成したことを特徴とする機関弁の電磁駆動装置。
前記上下に配置された両電磁石の各電磁コイルの巻線を直列に接続すると共に、該各巻線の巻回方向を同一に設定したこと特徴とする請求項１記載の機関弁の電磁駆動装置。
前記機関弁の開時または閉時において創成される前記第３エアギャップのクリアランス幅を、前記第２エアギャップよりも小さく設定したことを特徴とする請求項１または２記載の機関弁の電磁駆動装置。
前記外筒部の内周面上下位置に、前記上下の内筒部方向へ突出した突起部を設け、前記アーマチュアの上昇位置おいて、下側突起部の内周面と内周面に対向する下側内筒部の上端部外面との間に微小隙間を形成する一方、アーマチュアの下降位置において、上側突起部の内周面と該内周面が対向する上側内筒部の下端部外面との間に微小隙間を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の機関弁の電磁駆動装置。